الفلك

المسافة بين حدثين

المسافة بين حدثين


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أود أن أبدأ من الأساسيات مثل نظرية فيثاغورس. إذا أردت حساب المسافة بين نقطتين في مثلث قائم الزاوية نستخدمه $ c ^ {2} = a ^ {2} + b ^ {2} $؛ باستخدام هذا نحن قادرون تمامًا على حساب المسافة بين نقطتين في مساحة ثنائية الأبعاد. بالنسبة لـ 3D ، تم تعديل هذه الصيغة قليلاً ونستخدمها $ ds ^ {2} = dx ^ {2} + dy ^ {2} + dz ^ {2} $. لكن بالنسبة إلى 4D ، استخدمنا حساب المسافة (بدلاً من الفترة بين حدثين) من خلال هذه المعادلة $ boxed {ds ^ {2} = dx ^ {2} + dy ^ {2} + dz ^ {2} -c ^ {2} dt ^ {2}} $

هل يمكن لأي شخص أن يشرح هذا التعديل؟ (البحث عن الدافع الرياضي)


نحن يستطع تحديد المسافة $ ds '$ في الزمكان رباعي الأبعاد

$ (ds ') ^ 2 = (dx) ^ 2 + (dy) ^ 2 + (dz) ^ 2 + (cdt) ^ 2 $

ستكون هذه مسافة إقليدية. تكمن المشكلة في أن الملاحظة التجريبية تُظهر أن المراقبين في أطر مرجعية مختلفة بالقصور الذاتي يختلفون عندما يقيسون هذا $ ds '$ المسافة بين نفس النقطتين (الأحداث) في الزمكان. يشير هذا إلى أنها ليست قيمة ذات مغزى ماديًا ، لأنها تعتمد على كيفية تحرك المراقب.

ومع ذلك ، إذا استخدمنا مسافة Minkowski $ ds $ المعرفة من قبل

$ (ds) ^ 2 = (dx) ^ 2 + (dy) ^ 2 + (dz) ^ 2 - (cdt) ^ 2 $

نجد أن المراقبين في إطارات بالقصور الذاتي المختلفة يتفقون على قيمة $ ds $ (على الأقل إذا قصرنا أنفسنا على الزمكان المسطح) ، فهذه قيمة موضوعية (بغض النظر عن كيفية تحرك المراقب) وبالتالي فهي أكثر فائدة.

التشبيه اليومي هو أنه عند الحديث عن مواقع في إنجلترا (على سبيل المثال) يكون من المفيد استخدام المقياس الموضوعي "المسافة من وسط لندن" من المقياس الذاتي "المسافة من حيث أنا الآن".


خيارات الوصول

احصل على الوصول الكامل إلى دفتر اليومية لمدة عام واحد

جميع الأسعار أسعار صافي.
سيتم إضافة ضريبة القيمة المضافة في وقت لاحق عند الخروج.
سيتم الانتهاء من حساب الضريبة أثناء الخروج.

احصل على وصول محدود أو كامل للمقالات على ReadCube.

جميع الأسعار أسعار صافي.


اسأل عالم فيزياء فلكية

هل أنت واثق لم يتم تغطية سؤالك في صفحة أخرى أكثر تحديدًا؟ إذا لم تكن متأكدًا من فئات الموضوعات لدينا ، فتحقق من قائمة الفئات مع التفسيرات. قد تكون الإجابة على سؤالك موجودة بالفعل على موقعنا ، إذا كنت تعرف المكان الذي تبحث فيه فقط!

مكتبة الأسئلة والأجوبة السابقة

علم الفلك (عام)

أود أن أعرف بالضبط ما هو قياس التداخل ، وكيف يعمل ، وما هي فوائده لعلم الفلك.

هناك ميزتان مهمتان للتلسكوب على العين البشرية على سبيل المثال. أحدهما هو منطقة التجميع (التلسكوبات الأكبر تلتقط المزيد من الفوتونات) والدقة (مدى قرب الأشياء من بعضها مع استمرار التمييز بينها على أنها منفصلة). ترتبط دقة التلسكوب عكسيًا بحجمه المادي بشكل أساسي ، فكلما كانت المسافة البعيدة بين النقطتين في التلسكوب ، كانت الدقة أفضل (كلما كانت المسافة بين جسمين لا تزال متميزة). إذا أخذت تلسكوبًا كبيرًا ، مثل تلسكوب Arecibo الراديوي ، وبدأت في اختراق أجزاء منه ، فأنت تزيل مساحة السطح وتنخفض منطقة التجميع. ولكن طالما تركت الجزأين الأبعد عن بعضهما البعض ، فسيظل التلسكوب بنفس الدقة.

هذا ما يفعله مقياس التداخل. إنها مجموعة من التلسكوبات الصغيرة التي تتمتع بدقة تلسكوب كبير (حجم أكبر فاصل بين تلسكوبين في مقياس التداخل). تعتبر مقاييس التداخل رائعة لمراقبة التفاصيل الدقيقة ، ولكن نظرًا لصغر مساحة تجميعها ، يجب أن تكون المصادر التي تمت ملاحظتها ساطعة إلى حد ما.

من أجل استخدام التلسكوبات الفردية معًا ، يجب إضافة الضوء الصادر من كل منها. ومع ذلك ، يجب أن يتم ذلك بطريقة خاصة. الضوء عبارة عن موجة وستصل أجزاء مختلفة من واجهة الموجة إلى التلسكوبات المختلفة في نفس الوقت. هذا يعني أنه في لحظة ما يمكن أن يصل قاع الموجة إلى تلسكوب بينما تصل القمة إلى تلسكوب آخر. إذا تمت إضافة هذين ، فسيتم إلغاءهما. لإصلاح ذلك ، يجب إضافة شيء ما للتأكد من وصول واجهات موجة الضوء من المصدر إلى كل من التلسكوبات في نفس الوقت. يمكن القيام بذلك بعد جمع البيانات في التلسكوبات ، أو يمكن القيام بذلك عن طريق إضافة "خط تأخير" (طول مسار إضافي قليلاً) إلى المسار الذي ينتقل فيه الضوء إلى كل تلسكوب. في هذه الحالة ، يقطع الضوء نفس المسافة إلى كل تلسكوب ، وتصل جميع واجهات الموجة في نفس الوقت إلى التلسكوبات ويمكن إضافتها معًا لعمل صورة واحدة.

تم استخدام قياس التداخل تقليديًا في علم الفلك الراديوي. يمكنك أن تقرأ عن مقاييس التداخل التي تعد جزءًا من المرصد الفلكي الراديوي الوطني على http://www.nrao.edu/. (يتضمن ذلك VLA و VLBA). مع التقدم التكنولوجي الجديد (في أجهزة الكمبيوتر وأشياء مثل رقائق CCD المستخدمة في الملاحظات) ، بدأت مقاييس التداخل الضوئية في الظهور. أحد مقاييس التداخل الضوئية العاملة هو مقياس التداخل البصري من نوع Navy Prototype. لإعطائك فكرة عن الدقة ، فإن مجال رؤيتها بالكامل هو حجم بكسل واحد من تلسكوب هابل الفضائي. يمكنك إلقاء نظرة على الصفحة الرئيسية NPOI على http://www.nofs.navy.mil/projects/npoi/.

ملاحظة تاريخية: تم استخدام مقاييس التداخل لأول مرة بواسطة مايكلسون ، الذي فاز بجائزة نوبل عام 1907 لعمله باستخدام مقياس التداخل البصري لقياس سرعة الضوء بدقة شديدة. لم يكن الاستخدام التالي لمقاييس التداخل حتى السبعينيات ، عندما تم تشغيل VLA. قد تتساءل عن سبب الفارق الزمني الطويل بين الحدثين. الجواب هو أن مايكلسون استخدم عينه ككاشف ليرى التداخل ، (استخدم العمل الذي فاز بجائزة نوبل نجمًا ساطعًا جدًا!) ولم تكن التكنولوجيا قد تقدمت حتى وقت قريب جدًا لدرجة أن التكنولوجيا الإلكترونية مناسبة أجهزة الكشف وأجهزة الكمبيوتر اللازمة لسحق الكميات الكبيرة من البيانات التي يولدها مقياس التداخل (تذكر أنه يجب تخزين الإشارات من جميع التلسكوبات ثم دمجها مع جهاز كمبيوتر ، ولا يمكن التقاطها فقط على فيلم فوتوغرافي).

إذا كنت مهتمًا بمزيد من المعلومات حول مقاييس التداخل الضوئية ، فهناك مقالة جيدة (ويمكن الوصول إليها إلى حد ما) في الفيزياء اليوم (مجلة قد تكون متاحة فقط في مكتبات الجامعة) بقلم جي تي أرمسترونج. إنه المجلد. 48. الصفحة 42 (1995).

J. Allie Cliffe و Arsen R. Hajian
اسأل عالم فيزياء فلكية

كل ما أردت أن أسألك عنه هو أننا إذا وضعنا مقياس حرارة في الفضاء دون أي مصدر آخر للضوء أو الحرارة ولا يوجد أي إشعاع في الخلفية على الإطلاق ، فماذا سيقرأ؟ هل ستكون درجة الحرارة حقا باردة أم ماذا؟

نعم ، سيكون الجو باردًا حقًا. تقيس درجة الحرارة الطاقة لكل "درجة من الحرية" (أي الطريقة التي يمكن أن يتحرك بها شيء ما) لأي جزيئات موجودة حولها. لذلك ، يصبح الجو باردًا جدًا بحيث تتوقف الجزيئات معًا ، فهذه هي درجة حرارة "الصفر المطلق". على مقياس درجة الحرارة المئوية (أي الماء يتجمد عند 0 ، ويغلي عند 100) يحدث هذا عند -273 درجة مئوية.

عادة ما نستخدم مقياس درجة حرارة كلفن ، حيث يكون الصفر كلفن هو درجة حرارة "الصفر المطلق" - أو -273 درجة مئوية. يتجمد الماء عند +273 كلفن ويغلي الماء عند +373 كلفن.

إذا وضعنا مقياس حرارة في مكان مظلم ، مع عدم وجود أي شيء على الإطلاق ، فسيتعين عليه أولاً أن يبرد. قد يستغرق هذا وقتًا طويلاً جدًا. بمجرد أن يبرد ، سيقرأ 2.7 كلفن. هذا بسبب "إشعاع الخلفية الميكروويف 3 درجات". بغض النظر عن المكان الذي تذهب إليه ، لا يمكنك الهروب منه - فهو موجود دائمًا.

جوناثان كيوهان
اسأل عالم فيزياء فلكية

لقد بحثت في كل مكان ، ولم أجد قياس المسافة في الفضاء. ما هذا؟ سنوات ضوئية ، كيلومترات ، ماذا؟

تعتمد مقاييس المسافة الشائعة التي نستخدمها على ما نقيسه.

1. للمسافات داخل نظامنا الشمسي ، أو أنظمة شمسية أخرى ، فإن الوحدة المشتركة هي "الوحدة الفلكية" (AU)

1 A.U. = متوسط ​​المسافة بين الأرض والشمس

2. بالنسبة لمعظم كل شيء آخر ، النجوم والمجرات وما إلى ذلك ، فإن وحدة المسافة هي الفرسخ (كمبيوتر). هذه وحدة مناسبة عند قياس المسافات إلى النجوم عن طريق التثليث (ما يسميه علماء الفلك المنظر).

1 جهاز كمبيوتر = 3.26 سنة ضوئية = حوالي المسافة إلى أقرب نجم

1 قطعة = 60 × 60 × 180 / بي A. = 206265 جنيه مصري --- حسب التعريف.

بالنسبة للمسافات داخل مجرتنا أو المجرات الأخرى ، فهي كيلو فرسخ (kpc):

للمسافات بين المجرات ، وعلم الكونيات هو Megaparsecs (Mpc):

3. الاستثناء من ذلك هو عندما يدرس المرء جسمًا أصغر ، مثل نجم أو كوكب. ثم قد نستخدم الكيلومترات. بالنسبة لحبيبات الغبار ، قد نستخدم ميكرونات (1/1000000 من المتر).

4. من الشائع أيضًا مقارنة الأشياء. على سبيل المثال ، إذا كان المرء يدرس نجمًا ، فقد يقول "نصف قطره هو 5 نصف قطر شمسي" ، مما يعني أنه يبلغ حجم شمسنا 5 أضعاف. وبالمثل مع المجرات ، هل هي أكبر أم أصغر من مجرة ​​درب التبانة.

لذلك ، بشكل عام ، نستخدم العديد من الوحدات وهي علم الفلك. ولكن بشكل عام ، فإن الفرسخ هو الأكثر شيوعًا.

لاحظ أن الفلكيين يستخدمون فقط السنوات الضوئية عند التحدث إلى عامة الناس أو في صفوف التدريس.

جوناثان كيوهان
اسأل عالم فيزياء فلكية

انا عمرى 8 سنوات. هل يمكنك شرح ماهية السنة الضوئية وإعطاء مثال يمكنني فهمه أو الارتباط به.

السنة الضوئية هي المسافة التي يقطعها الضوء في سنة واحدة. سرعة الضوء 186287.5 ميل في الثانية. يمكنك معرفة عدد الثواني في السنة بضرب عدد الثواني في الدقيقة (60) في عدد الدقائق في الساعة (60). ثم اضرب ذلك في عدد الساعات في اليوم (24) ، واضرب ذلك في عدد الأيام في السنة (تقريبًا 365.25).

لذا فإن السنة الضوئية تقترب من (تقريبًا) 5،878،786،100،000 ميل. هذا ما يقرب من 6 تريليون ميل. تبلغ المسافة من الأرض إلى الشمس 93 مليون ميل. المسافة إلى أقرب نجم 4.3 سنة ضوئية ، والمسافة إلى مجرة ​​أندروميدا 2 مليون سنة ضوئية.

الكون مكان كبير!

جيم لوشنر
اسأل عالم فيزياء فلكية

أنا طالب ومهتم جدًا بعلم الفلك. أود أن أسأل عن الطرق المختلفة في علم الفلك التي يمكننا من خلالها قياس المسافات؟ أعلم أنه يمكننا قياس بعض المسافات باستخدام طريقة اختلاف المنظر. هل توجد طرق أخرى في علم الفلك يمكننا من خلالها تحديد المسافة؟ وماذا هم؟

لقد طرحت سؤالًا جيدًا جدًا ، نظرًا لأن العثور على مسافات بعيدة عن الأشياء يعد جزءًا مهمًا جدًا ، وغالبًا ما يكون صعبًا للغاية ، من علم الفلك. لا يوجد سوى عدد قليل من النجوم التي يمكن قياس مسافاتها باستخدام اختلاف المنظر. تستخدم الطرق الأخرى المستخدمة لإيجاد مسافات لأشياء بعيدة جدًا لاستخدام طريقة مباشرة بعض تقدير السطوع الحقيقي للكائن. إذا كنت تعرف مدى سطوع شيء ما وقارنته بمدى سطوعه ، يمكنك الحصول على مسافة (نظرًا لأن الأشياء البعيدة تكون أكثر خفوتًا بطريقة قابلة للحساب).

الطريقة الأكثر دقة داخل نظامنا الشمسي هي ارتداد الرادار عن الكواكب القريبة. بهذه الطريقة يمكننا الحصول على مسافات دقيقة جدًا للقمر والزهرة والمريخ. أيضًا ، نظرًا لأننا نعرف المسافات النسبية للكواكب عن بعضها البعض ، يمكننا إيجاد المسافات المطلقة للكواكب البعيدة عن طريق تحديد المسافات المطلقة لأقرب الكواكب.

التقدم إلى مسافات أكبر ، بالنسبة للنجوم البعيدة جدًا لاستخدام طريقة المنظر ، من الشائع استخدام النجوم النابضة المسماة متغيرات Cepheid. الشيء الجيد في هذه النجوم هو أن لديهم علاقة محددة جيدًا بين سطوعها الداخلي والفترة التي تختلف فيها. (تمر الأضواء الساطعة بدورة واحدة من تباينات ضوء الفترة بشكل أبطأ من تلك الخافتة.) وقد تمت معايرة هذه العلاقة جيدًا للقيفيات القريبة ، لذلك إذا راقبنا القفويات في المجرات البعيدة يمكننا الحصول على مسافاتها من خلال توقيت فتراتها. ربما تكون قد قرأت في الصحف قبل بضع سنوات عن كيفية استخدام Wendy Freedman في Mount Wilson لأرصاد تلسكوب هابل للقيفيات في مجموعة المجرات العذراء لمراجعة مقياس المسافة خارج المجرة.

في المجرات البعيدة حقًا حيث لا يمكنك حتى التمييز بين النجوم الفردية ، يتعين على المرء الاعتماد على المزيد من الأساليب غير المباشرة. على سبيل المثال ، بناءً على شكل ولون مجرة ​​معينة ، يمكنك تخمين سطوعها الجوهري ، ومن ثم الحصول على المسافة من سطوعها المرصود.

هناك المزيد من النقاش حول تقديرات المسافة على موقعنا على شبكة الإنترنت. هذا هو محرك البحث المحلي الخاص بنا ، والذي يمكنك من خلاله كتابة شيء مثل: "تحديد المسافة".

http://imagine.gsfc.nasa.gov/cgi-bin/search/search.pl؟swindex=ask_astro

جون كانيزو
J. ألي حاجيان
("اسأل عالم فيزياء فلكية")

كيف تبدأ الأجرام السماوية (الكواكب والنجوم وما إلى ذلك) في الدوران؟ هل يحدث عندما تبدأ المادة بالتشكل في الجسم؟

يتم ترك معظم دوران الأجسام الفلكية من عملية تكوينها. إذا كنت معتادًا على الحفاظ على الزخم الزاوي ، فستعرف أنه إذا انكمش جسم يدور ببطء ، فسوف يزداد معدل دورانه ، وربما يكون هذا هو أصل دوران معظم كائنات النظام الشمسي ، سحابة الغاز والغبار التي شكلت الشمس كان النظام يدور ببطء قبل أن يتقلص.

يتم وصف الحركة الدورانية بواسطة معادلة أويلر ، والتي يمكن كتابتها dL / dt = N ، حيث L هو الزخم الزاوي ، و N هو عزم الدوران ، و d / dt مشتق الوقت (معدل التغير اللحظي). بالنسبة لجسم مثل كويكب ، يكون عزم الدوران صفرًا (نظرًا لعدم وجود قوى خارجية تعمل عليه) ، وبالتالي فإن الزخم الزاوي ثابت. يبدو هذا بسيطًا ، لكن المشكلة تكمن في معنى الزخم الزاوي. بالنسبة لجسم دائري مثل كرة أو كوكب ، يتم إعطاء الزخم الزاوي من خلال ناتج معدل الدوران أو السرعة الزاوية (في RPMs أو وحدات زمنية أخرى) ولحظة القصور الذاتي. يجب أن تكون قادرًا على إيجاد تعريف للحظة القصور الذاتي في معظم كتب الفيزياء التمهيدية.

تيم كالمان
اسأل عالم فيزياء فلكية

المجالات ذات الصلة بالفيزياء

هل قوانين الحركة تنطبق في الفضاء. لماذا عندما يكون الأشخاص في مكوك فضائي بلا جاذبية يتحركون مع المكوك؟

نعم ، قوانين الحركة تنطبق في الفضاء. عندما يتم إطلاق المكوك ، يتم مناورته في مدار أرضي منخفض - وهو يدور مرة واحدة حول الأرض كل 90 دقيقة تقريبًا. إنه يتبع قوانين نيوتن في ذلك المدار حول الأرض ، تمامًا كما تفعل جميع الأقمار الصناعية الأخرى للأرض ، بما في ذلك القمر. تتناسب فترة المربع في المدار مع المحور شبه الرئيسي المداري (المسافة من مركز كتلة النظام) مكعبة. وبالتالي ، فإن الأقمار الصناعية المتزامنة مع الأرض (مدار واحد في اليوم) موجودة في مدار أرضي أعلى ، بينما لا يزال القمر بعيدًا عن الأرض. لا يزال المكوك ورواد الفضاء مرتبطين بجاذبية الأرض ، وإلا فلن يدوروا. لذلك ليس من الصحيح التفكير في المكوك "بلا جاذبية". يدور المكوك ورواد الفضاء وأي معدات لديهم جميعًا حول الأرض في نفس المدار ، لذلك لا يشعر رواد الفضاء بأنهم مرتبطون جاذبيًا بالمكوك ، على الرغم من أنهم ما زالوا مرتبطين جاذبيًا بالأرض. هذا هو سبب طفوهم بحرية داخل المكوك ، ولماذا يتحركون مع المكوك.

يعتبر،
بادي بويد
عن "اسأل فريق الفيزياء الفلكية"

  1. عندما يتحرك نجم (أو مصدر ضوء) بعيدًا عنك ، هل ينبعث منه ضوء أزرق أو أحمر وماذا عن عندما يتحرك نحوك؟
  2. فيما يتعلق بالانقلاب الشتوي في الخريف والربيع: هل نحصل على المزيد من الضوء "الأحمر" في الربيع أو الخريف ، والمزيد من الضوء الأزرق. إلخ؟

نحن نجري فقط مناقشة في المنزل ونود توضيح نقطة.

    حقيقة أن نجمًا ، أو أي مصدر ضوئي ، يتحرك نحوك أو بعيدًا عنك لا يؤثر على ما ينبعث منه - فهو يؤثر على ما تدركه (بصفتك المراقب) ينبعث منه.

يُطلق على التحول الظاهر للضوء نحو اللون الأحمر عندما يتحرك مصدر الانبعاث بعيدًا عنا ، أو نحو اللون الأزرق عندما يتحرك الباعث نحونا ، انزياح دوبلر. دعونا نأخذ دقيقة لمحاولة شرح ما هذا.

يتكون الضوء من تقلبات أو موجات في المجال الكهرومغناطيسي. الطول الموجي (أو المسافة من قمة موجة إلى قمة الموجة التالية) للضوء صغير للغاية - للضوء المرئي يتراوح من أربعة إلى سبعة عشرة ملايين من المتر. الأطوال الموجية المختلفة للضوء هي ما تراه العين البشرية بألوان مختلفة. تظهر الأطول الموجية الأطول في النهاية الحمراء للطيف والأقصر تظهر في النهاية الزرقاء. تخيل الآن مصدرًا للضوء على مسافة ثابتة منا ، ينبعث منه موجات من الضوء بطول موجة ثابت. من الواضح أن الطول الموجي للموجات التي نتلقاها سيكون نفس الطول الموجي الثابت الذي عنده تنبعث من المصدر. افترض الآن أن المصدر بدأ يتحرك نحونا مباشرة. عندما يصدر المصدر قمة الموجة التالية ، ستكون أقرب إلينا ، لذا فإن المسافة التي سنراها بين قمتي الموجتين الوافدين ستبدو أصغر مما كانت عليه عندما كان النجم ثابتًا. هذا يعني أن الطول الموجي للموجات التي نتلقاها سيكون أقصر (أو سينزاح باتجاه الطرف الأزرق من الطيف) مما كان عليه عندما لا يتحرك المصدر. وبالمثل ، إذا كان المصدر يتحرك بعيدًا عنا ، فسيظهر الطول الموجي للموجات أطول قليلاً ، أو يتجه نحو النهاية الحمراء للطيف. تسمى العلاقة بين الطول الموجي والسرعة بتأثير دوبلر. نختبرها كل يوم - مثل أصوات محرك سيارة تقترب منا بدرجة أعلى. ودرجة صوت منخفضة عند ابتعاد السيارة عنا. الضوء والصوت كلاهما موجات ، لذلك كلاهما يظهر تأثير دوبلر.

تم تسمية تأثير دوبلر على اسم العالم النمساوي كريستيان يوهان دوبلر. تنبأ أولاً أنه يجب أن يحدث في ورقة علمية كتبها عام 1842.

بالنظر إلى المدار الذي تدور حوله الأرض حول الشمس ، فإننا نبتعد قليلاً عن الشمس بدءًا من يناير ونبدأ في التحرك قليلاً نحو الشمس في يوليو. ومع ذلك ، نظرًا للسرعة الضئيلة التي تحدث بها هذه الحركات (بالنسبة إلى سرعة الضوء) ، فإن أي تحول دوبلر يحثه هذا غير محسوس.

لقد كنت أبحث في كل مكان لأجد شيئًا عن آبار الجاذبية للكواكب والنجوم والأقمار. أنا في الصف 12 وأود بعض المعلومات وفقًا لذلك.

أفترض أنه من خلال "آبار الجاذبية" ، فأنت تتحدث عن "إمكانات الجاذبية" المرتبطة جيدًا بأي جسم يمتلك كتلة.

أولا ، أنا بحاجة للتأكد من أنك تفهم ما هو "البئر" في عالم الفيزياء. في عالم الفيزياء ، يمكن اعتبار "الإمكانات" مجال طاقة. هناك نوعان أساسيان من الإمكانات ، "الحواجز" و "الآبار". يحصلون على أسمائهم مما يبدون عليه عندما ترسمهم.

الآن ، بتطبيق فكرة "الحاجز" و "البئر" على الجاذبية ، فإن الشكل هو بئر (بافتراض مجال جاذبية ثابت). لذلك نتحدث عن "آبار الجاذبية المحتملة".المعادلة في مثل هذه الظروف هي أن طاقة وضع الجاذبية تساوي كتلة جسم واحد مضروبًا في التسارع الناتج عن جاذبية الجسم الثاني مضروبًا في المسافة التي تفصل بينهما.

في حالة وجود نجمين يجذبان بعضهما البعض أو جسيم ينجذب بواسطة نجم نيوتروني ، فإن مجال الجاذبية ليس ثابتًا. يسقط كمربع المسافة بين الكائنين. لذلك تصبح المعادلات الناتجة أكثر تعقيدًا. ومع ذلك ، فإن الجاذبية شيء رائع. أي جسمين يمتلكان كتلة سوف يمارسان دائمًا جاذبية بعضهما البعض ويمكن تحويل هذا المصدر "المحتمل" للطاقة إلى أنواع أخرى من الطاقة. مثل الحرارة والضوء والصوت. جرب هذا: امسك كتابًا على بعد قدمين من الأرض. اتركها. تهانينا ، لقد حولت للتو طاقة وضع الجاذبية التي يمتلكها الكتاب من خلال وجوده في مجال الجاذبية الأرضية إلى صوت!

تحويل طاقة وضع الجاذبية إلى أشكال أخرى من الطاقة له بعض التطبيقات العملية. عندما تطلق ناسا قمرًا صناعيًا بين الكواكب ، فإنها غالبًا ما تستفيد من تأثير "القاذفة" لزيادة سرعة القمر الصناعي. وهذا ما يسمى بمساعدة الجاذبية. في الواقع ، عاد القمر الصناعي جاليليو إلى الأرض مرتين للمساعدة في الجاذبية في طريقه إلى كوكب المشتري. يمكنك رؤية رسم تخطيطي لهذا في

آندي بتاك ولورا ويتلوك
اسأل عالم فيزياء فلكية

ما هي البلازما (الحالة الرابعة للمادة) المستخدمة؟ أين يمكن أن توجد على الأرض؟ ماذا سيكون النسيج؟

تعد البلازما شائعة ولها استخدامات عديدة. لهب النار هو بلازما ، وأنت تعرف ما هي استخدامات النار ، وأنت تعرف ما هو شكلها. تكون الكتلة في الشمس ومعظم النجوم الأخرى على شكل بلازما. هناك أدوات ، تسمى مقاييس طيف البلازما المقترنة بالحث ، والتي تحقن عينة في البلازما ويمكن أن تحدد التركيب الكيميائي للعينة على مستوى الأجزاء في المليار.

آندي بتاك
أو اسأل عالم فيزياء فلكية

علمت مؤخرًا أن الكون تحكمه أربع قوى. أعلم أن أحدهم هو الجاذبية. هل يمكن أن تخبرني عن الثلاثة الآخرين إذا كنت تعرف ما هم.

أنت محق - هناك أربع قوى معروفة:

1. الجاذبية - هذه القوة تعمل بين كل كتلة في الكون ولها مدى لانهائي.

2. الكهرومغناطيسي - يعمل هذا بين الجسيمات المشحونة كهربائيًا. يتم إنتاج الكهرباء والمغناطيسية والضوء بواسطة هذه القوة ولها أيضًا نطاق لانهائي.

3. القوة القوية - هذه القوة تربط النيوترونات والبروتونات معًا في لب الذرات وهي قوة قصيرة المدى.

4. قوة ضعيفة - يتسبب هذا في اضمحلال بيتا (تحويل النيوترون إلى بروتون ، وإلكترون ومضاد نيوترينو) وتتشكل جسيمات مختلفة (الجسيمات "الغريبة") من خلال تفاعلات قوية ولكنها تتحلل من خلال التفاعلات الضعيفة (وهذا ما هو غريب في "الغرابة") . مثل القوة الشديدة ، فإن القوة الضعيفة هي أيضًا قصيرة المدى.

تم توحيد التفاعلات الضعيفة والكهرومغناطيسية في ظل نظرية الكهروضعيف (حصل كل من Glashow و Weinberg و Salaam على جائزة نوبل في عام 1979). تحاول نظريات التوحيد الكبرى معالجة التفاعلات القوية والكهربائية الضعيفة تحت نفس البنية الرياضية ، ولم تنجح محاولات تضمين الجاذبية في هذه الصورة بعد.

جيف سيلفيس ومارك كويت
اسأل عالم فيزياء فلكية

كنت أتساءل ، كم عدد العناصر المعروفة حتى الآن؟ (في الجدول الدوري)

ويبلغ المجموع الحالي الآن حوالي 112. وتوجد العناصر الموجودة في العدد الذري 92 (اليورانيوم) بشكل طبيعي ، بينما يتم تصنيع العناصر "ما بعد اليورانيوم" في تجارب حيث يتم تكوين النوى الثقيلة للتفاعل مع بعضها البعض.

هناك مقالتان إعلاميتان في مجلة Scientific American تصفان هذا العمل ، الذي تم تنفيذه في الأيام الأولى بشكل أساسي في بيركلي ، ولكنه يتم الآن بشكل أساسي في دارمشتات بألمانيا. فيما يلي المراجع:

- العناصر الاصطناعية ، Seaborg & Bloom ، أبريل 1969
-إنشاء عناصر فائقة الثقل ، Armbruster & Muenzenberg ، مايو 1989

موقع الويب الذي يحتوي على الجدول الدوري الحالي للعناصر هو http://www.webelements.com/

من خلال النقر فوق الرمز الخاص بكل عنصر ، يمكنك معرفة المزيد حول هذا العنصر المحدد.

ج. كانيزو
اسأل عالم فيزياء فلكية

هل يمكن رؤية الضوء فقط عندما ينعكس على الجسيمات؟ هل الفضاء مظلم لأنه فراغ ولا توجد جسيمات تنعكس عنها موجة ضوئية؟ كيف يمكن للضوء أن ينتقل عبر الفراغ؟ أنا أيضًا في حيرة من أن الضوء ينبعث من الفوتونات أو الأمواج أو كليهما؟

يا لها من مجموعة مثيرة للاهتمام من الأسئلة. سأشرح الضوء من حيث الطيف المرئي وأعيننا (مستشعرات الضوء لدينا) ، لكنها تنطبق على الطيف الكهرومغناطيسي (em) بأكمله.

تحتوي عينك على خلايا متخصصة (قضبان ومخاريط) تكتشف شدة (سطوع) فوتونات الضوء المرئي ولونها. عندما يدخل أحد هذه الفوتونات إلى عينك ، تقوم هذه الخلايا بتحويل طاقتها إلى إشارة عصبية تسجل في دماغك.

حتى ترى كائنًا ، يجب إما:

1) قم بإصدار فوتونات باتجاه عينك
(الشمس ، لهب شمعة ، مصباح كهربائي ، تلفزيون).

2) وجه الفوتونات نحو عينك
(القمر ، كلب ، نبات ، هاتف).

أما بالنسبة لسبب الظلام ، فأنت على حق! هذا بسبب وجود فراغ في الفضاء ، ولا توجد جزيئات تعكس ضوء الشمس من الفضاء إلى أعيننا.

فيما يتعلق بكيفية انتقال الضوء في الفراغ ، أوصيك بمراجعة تخيل الكون! في:

الذي يشرح كيف يتحرك الضوء ، وله ارتباط بتعريف الجسيم / الموجة المزدوجة للضوء:

بالحديث عن ذلك ، الضوء ليس موجة ولا جسيمًا ، ولكن له جوانب من كليهما. يمكن اعتبار أنها تتكون من حزم تشبه الجسيمات من طاقة الموجة تسمى الفوتونات. لا تتعارض تفسيرات الجسيمات والموجات. بل إنها مفيدة عند النظر في الخصائص المختلفة للضوء. على سبيل المثال ، من السهل فهم تشتت الأشعة السينية أثناء مرورها عبر رقاقة معدنية باستخدام نموذج الجسيمات ، في حين أن أنماط الحيود الناتجة عند مرور الضوء عبر شقوق ضيقة يسهل فهمها من حيث الموجات المتداخلة. إن ازدواجية الجسيم الموجي هي نتيجة الطبيعة الميكانيكية الكمومية للمادة ، والتي بموجبها لا يتكون الكون على المقياس دون الذري من أجسام صلبة ذات مواقع محددة ، بل من كيانات لها بعض الانتشار للمواقع المحتملة.

لمزيد من التفاصيل ، قد ترغب في البحث عن كتاب ابتدائي عن ميكانيكا الكم.

استمر في التساؤل عن الأشياء ،

مايكل أريدا وبول بتروورث
اسأل عالم فيزياء فلكية

ما هي الطريقة المستخدمة للكشف الفعلي عن النيوترينوات؟

تستخدم معظم أجهزة الكشف عن النيوترينو الضوء الناتج عندما يتفاعل النيوترينو مع الإلكترون أو النواة. انظر إلى الصفحات الرئيسية المدرجة في

ديفيد بالمر وسمر صافي حرب
اسأل عالم فيزياء فلكية

موارد علم الفلك

أود أن أعرف كيف يمكنني تلقي بريد إلكتروني حول آخر الأحداث والملاحظات الإخبارية. لدي اهتمام عام بعلم الفلك. من أين تشتري تقويمات وصور علم الفلك؟

هناك طرق عديدة لتلقي البريد الإلكتروني حول آخر الأحداث والأخبار في علم الفلك.

يمكنك الحصول على آخر الأخبار والمعلومات حول ناسا بالاشتراك في ملخصات أخبار وكالة ناسا. يمكنك طلب إدراجك في القائمة البريدية عن طريق إرسال بريد إلكتروني إلى [email protected]

بالإضافة إلى ذلك ، هناك عدد قليل من المنظمات الأخرى ذات الصلة بعلم الفلك والتي تعلن عن اشتراكات بريد إلكتروني مجانية. (لقد انتزعنا هذه المعلومات من مجموعة Usenet sci.space.news)

عدد سبتمبر من SpaceViews ، منشور على الإنترنت لعلوم وتكنولوجيا وسياسة الفضاء ، متاح الآن. يشمل إصدار هذا الشهر:

  • تقارير عن Planetfest '97 وشعبة AAS لعلوم الكواكب
  • MoonLink: جلب البعثات الفضائية إلى المدارس
  • آخر الأخبار عن Mir و Mars Pathfinder وأخبار الفضاء الأخرى
  • مراجعات الكتب
  • والمزيد من الأخبار والمقالات والميزات الخاصة!

إصدار سبتمبر متاح على الويب في

قم بزيارة موقع ويب SpaceViews على:

لمزيد من المعلومات حول المنشور ، بما في ذلك كيفية الحصول على اشتراك مجاني عبر البريد الإلكتروني. يمكن توجيه أي أسئلة أو تعليقات حول SpaceViews إلى المحرر ، Jeff Foust ، على [email protected]

S&T Weekly News Bulletin و Sky at a Glance

استجابة لطلبات عديدة ، وبالتعاون مع الرابطة الفلكية والرابطة الأمريكية لعلماء الفلك الهواة ، تتوفر نشرة الأخبار الأسبوعية S & T's و Sky at a Glance عبر قائمة البريد الإلكتروني أيضًا. للحصول على اشتراك مجاني ، أرسل بريدًا إلكترونيًا إلى [email protected] وضع كلمة "انضم" في السطر الأول من نص الرسالة. لإلغاء الاشتراك ، أرسل بريدًا إلكترونيًا إلى [email protected] وضع كلمة "unjoin" في السطر الأول من نص الرسالة.

(S&T تعني Sky and Telescope)

علاوة على ذلك ، فإن أحد مواقع الويب الخاصة بنا التي يتم تحديثها يوميًا والتي قد تجدها مثيرة للاهتمام هي صورة اليوم الفلكية:
http://apod.gsfc.nasa.gov/apod/astropix.html

للحصول على سلع علم الفلك ، تحقق من أقرب قبة فلكية أو مركز علوم. المكان الذي نحبه بشكل خاص في أونتاريو هو مركز أونتاريو للعلوم في تورنتو. (نعم ، لقد زارها البعض منا). إنها واحدة من أروع مراكز العلوم العملية حولها ولديها تقاويم وصور للبيع.

يمكنك أيضًا الاطلاع على بعض كتالوجات علم الفلك المتاحة عبر الإنترنت ، على سبيل المثال من Sky Publishing (الأشخاص الذين ينشرون Sky and Telescope) ، والجمعية الفلكية للمحيط الهادئ ، ومجلة علم الفلك:

الجمعية الفلكية للمحيط الهادئ:
http://www.aspsky.org

أخيرًا جامعة يورك وجامعة تورنتو ،
http://www.yorku.ca/
http://www.astro.utoronto.ca/

كلاهما لديه برامج جيدة في علم الفلك ، وموارد قد تكون مهتمًا بها.

لذلك هناك الكثير من المعلومات والموارد هناك!

جيم لوشنر ومايك عريضة وماجي ماسيتي وليونارد جارسيا
اسأل عالم فيزياء فلكية

ابني يبلغ من العمر 9 سنوات ومهتم جدًا بالنجوم والكواكب وما إلى ذلك. لقد زرت موقعك الممتاز المصمم للأطفال. هل يمكنك أن تنصحني من فضلك أين يمكنني الحصول على بعض مقاطع الفيديو حول تعلم علم الفلك للأطفال الصغار؟

ردًا على سؤالك ، سألت عددًا من الزملاء عن اقتراحاتهم بالفيديو ، وتحدثت إلى الموظفين في مكتب الشؤون العامة ومركز موارد المعلمين في مركز ناسا جودارد لرحلات الفضاء ، وبحثت في الإنترنت. كانت النتائج مخيبة للآمال للغاية. يبدو أن هناك عددًا قليلاً من مقاطع الفيديو الجيدة في علم الفلك والمتاحة على نطاق واسع للأطفال.

لدى Sky Publishing (ناشرو المجلة الشعبية الممتازة "Sky and Telescope") قسم من الكتالوج الخاص بهم على الإنترنت مخصص لـ "Start Right in Astronomy". أعتقد أنه يقول كثيرًا أن الفيديو الوحيد في القسم هو سلسلة "Cosmos" لكارل ساجان - والتي لا تزال جيدة جدًا ، ولكن تم إنتاجها منذ سنوات عديدة. اذهب إلى:

لدى الجمعية الفلكية للمحيط الهادئ أيضًا كتالوج قد ترغب في إلقاء نظرة عليه. (يوصي أحد الزملاء بعدم استخدام مقطع الفيديو "علم الفلك 101" لأنه يحتوي على بعض الأخطاء الأساسية). الكتالوج الخاص بهم متاح عبر موقع الويب الخاص بهم:

يوصي زميل آخر بسلسلة Bell Science ، المتاحة من:

الكركدن الرئيسية فيديو
2225 شارع كولورادو
سانتا مونيكا ، كاليفورنيا 90404

معظم مقاطع الفيديو التي تنتجها BBC أو مشتقة من مسلسل Nova TV (غالبًا نفس الشيء) ذات جودة عالية جدًا وقد تكون مثيرة للاهتمام للعديد من الأطفال الأكبر سنًا.

يبدو وضع مقاطع الفيديو التي تنتجها وكالة ناسا محرجًا بشكل خاص. تم إنشاء العديد من مقاطع الفيديو الممتازة ، لكنني أجريت للتو عددًا من المكالمات التي تشير إلى أن حفظ السجلات كان ضعيفًا ولا يشعر أحد أنه من مسؤوليته جعلها متاحة بسهولة. إذا كنت بالقرب من مركز ناسا ، فقد ترغب في زيارة مركز موارد المدرسين الموجود هناك. غالبًا ما يسعد موظفو TRC بمساعدة الآباء المهتمين. إذا لم يكن كذلك ، فحاول الاتصال بمكتب الشؤون العامة في أقرب مركز.

أعتقد أن السبب وراء عدم توفر المزيد من المواد الجيدة على نطاق واسع هو أن مجموعتين ضروريتين لإنشاء مقاطع فيديو علمية عالية الجودة - صانعي الأفلام والعلماء - تعتقد كل واحدة أن الأخرى ستكون مشكلة كبيرة للغاية للعمل معها!

وضع المواد التمهيدية غير الفيديو أفضل بكثير. إذا انتقلت إلى موقع مركز التعلم المرتبط بـ Starchild ، فستجد العديد من الارتباطات إلى مواقع أخرى على الإنترنت والتي قد تكون مفيدة. (كن على علم مع ذلك أنه نظرًا لأنه من السهل جدًا إنشاء موقع ويب ، فإن الكثير من المواد الرهيبة موجودة في مكان آخر). عنوان URL لمركز التعلم هو:

إلى حد بعيد ، فإن أفضل الموارد هي متجر الكتب والمكتبة المحلية. متوسط ​​جودة المواد التمهيدية المطبوعة مرتفع ، وإذا نظرت حولك بما يكفي ، فمن المؤكد أنك ستجد العديد من الكتب الجيدة.

آمل أن يكون هذا الرد بعض المساعدة.

بول بتروورث
لفريق "اسأل عالم فيزياء فلكية"

أنا طالب في الصف السادس وأعرف الكثير من الأبراج بالاسم وأستمتع بالنظر إلى النجوم والسماء في الليل. في عطلة نهاية الأسبوع الماضية أثناء التخييم ، ذهبت فتيات الكشافة إلى النجوم وهي تحدق في حقل مفتوح. كانت حقا مظلمة وجميلة حقا.

أحب حقًا إلقاء نظرة على الأشياء الموجودة على الإنترنت حول الكون. أحتاج إلى بعض المساعدة في فهم كيف يمكنني العثور على معلومات محددة عن الشمس أو الكواكب أو النجوم.

على سبيل المثال ، كنت أتساءل: "ما مدى حرارة الشمس؟" "أي نجم قد يكون أكثر سخونة من الشمس؟" و "أي نجم قد يكون أكثر برودة من الشمس؟". هل يوجد مكان ما يمكنني أن أجد فيه حقائق مثل درجة الحرارة والحجم والمسافة من كوكب الأرض؟

أنت تسأل عن كيفية العثور على إجابات لأسئلة في علم الفلك باستخدام الإنترنت. سأخبرك كيف سأجد هذه الإجابات.

بادئ ذي بدء ، الإنترنت ليس دائمًا أفضل مكان لتعلم الأشياء. إذا كان بإمكانك الذهاب إلى مكتبة والبحث في كتبهم عن الشمس والنجوم ، فمن المحتمل أن تجد كتابًا يشرح معظم ما تريد معرفته. إذا أردت الإجابة على الأسئلة التي طرحتها ، فإن أسهل شيء بالنسبة لي هو أخذ بعض الكتب من رفّي والقول: "درجة حرارة سطح الشمس هي 5770 كلفن وهي 5500 درجة مئوية (أو 10000 فهرنهايت) .النجوم التي تظهر مزرقة هي أكثر سخونة من الشمس ، والنجوم التي تبدو حمراء أكثر برودة من الشمس. على سبيل المثال: Rigel و Vega و Sirius زرقاء (ساخنة) و Arcturus و Aldebaran و Betelgeuse حمراء (باردة). " هذه الأرقام والأمثلة تأتي من كتاب علم الفلك.

لكن في بعض الأحيان لا يمكنك الوصول إلى مكتبة جيدة ، وأحيانًا يكون الإنترنت أكثر عملية وملاءمة. إذا كنت أبحث عن معلومات حول نجم البحر بدلاً من النجوم ، فلن تساعد كل كتب علم الفلك في مكتبي كثيرًا. توجد موسوعة في مكتب مكون من طابقين أسفلها ، وقد تكون هذه أسرع طريقة لتعلم الأشياء. لكن إذا أردت معرفة سؤال غامض محدد ، مثل "هل كان هناك أي نجم بحر سام؟" ، فربما لن تساعدني الموسوعة. إما أن أذهب إلى المكتبة ، أو أسأل عالم أحياء ، أو أذهب إلى الشبكة حيث أجد ، مع ما يكفي من الحفر ، أن "تاج الأشواك" هو نجم البحر السام الوحيد المعروف.

من الأسهل العثور على أشياء باستخدام محركات البحث إذا كنت تعرف الكلمات أو العبارات المستخدمة بشكل شائع. سيكون البحث عن "قائمة النجوم" أقل فائدة من البحث عن "كتالوج النجوم" ، كما أن البحث عن "ألوان النجوم" أقل فائدة من "التصنيف الطيفي". ولن تحاول العثور على "مخطط Hertzsprung-Russell" إلا إذا كنت تعرف بالفعل ما هو. إذا كنت لا تعرف الكلمات التي يستخدمها الأشخاص بالضبط ، يمكنك الرجوع إلى مسرد مصطلحات مثل

هناك العديد من الأماكن لتعلم أشياء على الإنترنت ، إذا كان بإمكانك العثور عليها. لقد وجدت واحدة: "تخيل الكون". لدينا أيضًا موقع يسمى Starchild (http://starchild.gsfc.nasa.gov)

يعد نظام بيانات الفيزياء الفلكية مكانًا جيدًا لعلم الفلك: http://adswww.harvard.edu/ يحتوي على كتالوجات النجوم ومعلومات أخرى. يحتوي أيضًا على نسخة من "كتيب علم الفضاء والفيزياء الفلكية" بقلم مارتن ف. زومبيك http://adswww.harvard.edu/books/hsaa/ هذا أحد الكتب (الورقية) على الرف الذي أشير إليه كثيرًا ل. يصعب على أي شخص فهم معظم الصفحات الموجودة فيه باستثناء عالم الفلك. يتضمن الكتاب قائمة ("كتالوج النجوم") بألمع النجوم في السماء على الموقع http://ads.harvard.edu/cgi-bin/bbrowse؟book=hsaa&page=45 والصفحات التالية. يتضمن الكتالوج مسافات (يُشار إليها بالحرف "d" ووحدات تسمى "فرسخ فلكي" ، كل منها تبلغ 3.26 سنة ضوئية) وكمية تسمى "B-V" ، والتي تخبرنا عن مدى زرقة النجم: الأرقام أقل من 0.65 أكثر زرقة و أكثر سخونة من الشمس ، والأرقام فوق 0.65 أكثر احمرارًا وبرودة.

إذا ألقيت نظرة على مخطط Hertzsprung-Russell ، فغالبًا ما تجدها مميزة بالتصنيف الطيفي ودرجة الحرارة. إذا نظرت في عمود "المواصفات" بالجدول ، فسترى إدخالات مثل "A0 p" - يعني الحرف الأول أن الفئة الطيفية هي "A" ، وبالتالي تبلغ درجة الحرارة حوالي 10000 كلفن.

كما ترى ، من الأسهل استخدام الويب لمعرفة المزيد عن علم الفلك إذا كنت بالفعل عالم فلك. لكن آمل أن يكون ردي مفيدًا.

ديفيد بالمر
اسأل عالم فيزياء فلكية

مشاريع مدرسية

هل لديك أي أفكار لمشروع معرض علوم الفلك؟ هل تنصح بأي كتب للعثور على بعضها؟

توجد العديد من أفكار science fair لدرجة أنه من المستحيل تقديم قائمة في مساحة معقولة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن أفضل أنواع أفكار science fair (أو أي أفكار أخرى تتعلق بهذا الأمر) هي الأفكار التي تبتكرها بنفسك. إذا كنت تواجه مشكلة ، فهناك العديد من الكتب حول هذا الموضوع ، وهناك عدد غير قليل من مواقع الويب ذات الصلة ، على سبيل المثال:

ومع ذلك ، فإنني أشجعك على عدم النسخ من هذه المصادر فحسب ، بل التفكير في الاختلافات المثيرة للاهتمام فيها.

تيم كالمان لفريق اسأل في الفيزياء الفلكية

أنا في الصف الثامن. يجب أن أقوم بمشروع علمي وأنا أتطلع حقًا للقيام بذلك. أريد حقًا أن أفعل شيئًا له علاقة بالفيزياء خاصة الجاذبية أو القصور الذاتي أو النسبية ولكن يجب أن أكون قادرًا على اختباره. هل يمكنك مساعدتي في الحصول على موضوع قد يأخذ مشروعي العلمي حتى يصل إلى معرض العلوم؟

لا أعرف ما إذا كان هذا سيوصلك إلى معرض العلوم بالولاية ، ولكن يمكنك القيام بشيء بناءً على هذه المحاضرة التوضيحية المشتركة.

  • 2 أطوال خيوط الخياطة
  • 500 جم (1 رطل) وزن
  • نتوء طويل لربط الخيط منه

اربط خيطًا واحدًا من البروز (مثل مشنقة الجلاد) على الوزن.

اربط الخيط الثاني من الوزن باتجاه الأرض.

الآن إذا قمت بسحب الخيط السفلي ببطء ، فسوف ينكسر الخيط العلوي (قوتك + قوة الجاذبية على الوزن). إذا حركت الخيط السفلي لأسفل سريعًا فسوف ينكسر (القصور الذاتي للوزن لن يعطي قوة الدفع وقتًا كافيًا لوضع التوتر على الوتر العلوي)

ديفيد بالمر ومايكل عريضة
اسأل عالم فيزياء فلكية

لابني ، كشرط لفصل العلوم بالصف السابع ، أن يكون لديه مشروع نموذج عملي لمعرض العلوم. أثناء استعراضه لبعض المجلات ، خطرت له فكرة بناء "منطاد الهواء الساخن من كيس القمامة" ، والذي سيظهر ويوضح نوعًا واحدًا من أخف وزنا من المركبات الجوية.

بينما بدت هذه فكرة رائعة لمشروعه ، لم يكن معلمه متحمسًا جدًا لأن "الجميع يعرف كيف يعملون". كنتيجة لتعليقاته كنا نحاول إيجاد شرح للمبادئ العلمية التي يتم توضيحها في هذا المشروع ، ونأمل أن نثبت مشروعه أكثر "مشروع علمي" جديراً بمعلمه.

هل هناك أي مساعدة أو معلومات أو نصيحة يمكنك تقديمها والتي ستساعده في هذا المشروع؟

خبرتنا في تصميم وبناء أجهزة الكشف لجمع الأشعة السينية وأشعة جاما من الأجسام الفيزيائية الفلكية ، ومن ثم تفسير البيانات. قد يبدو أن بالونات الهواء الساخن ستكون خارج مجال اهتمامنا قليلاً ، ولكن في الواقع ، نظرًا لأن الإشعاع الذي نهتم بمراقبته يمتص بواسطة الغلاف الجوي للأرض ، فإن العديد من تجارب الفيزياء الفلكية عالية الطاقة لدينا يتم إجراؤها على بالونات. بهذه الطريقة يمكنهم تجاوز جزء كبير من الغلاف الجوي الممتص. البالونات المستخدمة في الحمولات العلمية مليئة بالهيليوم ، لكن مبدأ استخدام بالون مملوء بغاز أخف للحصول على الهواء والبقاء فيه هو نفسه في الأساس.

تتمثل الفيزياء الأساسية وراء سفر منطاد الهواء الساخن في تأثير زيادة درجة الحرارة على حركة جزيئات الغاز ، وبالتالي على كثافة الغاز. لفهم هذا ، ستحتاج إلى القليل من الجبر ، وأحد الأفكار الأساسية للديناميكا الحرارية ، يسمى قانون الغاز المثالي.

يبقى منطاد الهواء الساخن طافيًا في الهواء البارد المحيط به بسبب قوة الطفو عليه. هذه هي نفس القوة التي تؤثر عليك عندما تكون في بركة ماء. ربما لاحظت أنه من الأسهل بكثير رفع شخص ما إذا كنتما في بركة ماء ، وهذا بسبب الدعم الجزئي الذي تقدمه المياه: قوة الطفو. تمت دراسة هذه القوة من قبل اليونانيين قبل 200 قبل الميلاد. ويمكن فهمه من خلال مبدأ أرخميدس: أي جسم مغمور كليًا أو جزئيًا في سائل يتم رفعه بقوة مساوية لوزن السائل الذي ينزحه الجسم. إذا كان B يمثل قوة الطفو و W وزن السائل المزاح ، فإن b = W.

نحتاج إلى النظر في مجموع القوى المؤثرة على البالون المغمور بالكامل في الهواء المحيط به. تؤثر قوة الطفو B في الاتجاه الصعودي على البالون ، وتعمل الجاذبية لأسفل. وزن البالون ، w ، هو نفسه قوة الجاذبية لأسفل. نظرًا لأن هاتين القوتين تعملان في اتجاهين متعاكسين (قوة الطفو لأعلى ، والجاذبية لأسفل) ، فإن القوة الكلية على البالون هي F (المجموع) = B-w.

نحتاج الآن إلى تمثيل كل قوة من حيث الأشياء التي يمكننا قياسها. هذه هي: كثافة السائل وحجم البالون. تذكر أن الكثافة تُعرّف بأنها كتلة جسم مقسومة على حجمه. وزن الهواء المزاح يساوي قوة الطفو ، والوزن دائمًا يساوي الكتلة مضروبة في التسارع الناتج عن الجاذبية (w = Mg). كتلة الهواء المزاح ، M ، هي مجرد كثافة الهواء المزاح مضروبة في حجم البالون (هذا هو الحجم الذي يتم إزاحته). لذلك ، إذا كانت d = كثافة الهواء المحيط البارد ، فعندئذٍ w = D * V * g ، حيث V هو حجم البالون. وبما أن ب = ث ، ب = د * ف * ز. لوزن البالون ، w = mg. بافتراض إمكانية تجاهل السلة المتصلة بالبالون في الوقت الحالي ، نحتاج فقط إلى الحصول على كتلة الهواء داخل البالون. هذا سيكون مساويًا لكثافة الهواء بالداخل ، d ، مضروبًا في الحجم. ث = د * ف * ز. ثم F (الإجمالي) = B-w = D * V * g-d * V * g = (D-d) * V * g. عندما يكون هذا رقمًا موجبًا ، تكون القوة في الاتجاه التصاعدي. يحدث ذلك عندما تكون كثافة الهواء داخل البالون ، d أقل من كثافة الهواء المحيط ، والهواء البارد ، و D.

كيف يمكن أن تصبح كثافة الهواء بالداخل أقل من كثافة الهواء بالخارج؟ نظرًا لأن الغاز الموجود بالداخل هو نفسه خارج البالون ، فيمكننا استخدام قانون الغاز المثالي لدراسة ما يحدث للكثافة مع زيادة درجة الحرارة. إحدى طرق توضيح هذا القانون هي: بالنسبة للغاز ذي الوزن الجزيئي الثابت ، يتناسب الضغط مع ناتج الكثافة ودرجة الحرارة (p = K * D * T). هنا ، K مجرد ثابت ، و T هي درجة الحرارة. هذا يعني أنه بالنسبة للغاز عند درجة حرارة ثابتة ، تُعطى الكثافة بواسطة: d = P / (K * T). كلما زادت درجة الحرارة ، تقل الكثافة. في هذه المرحلة ، تكتمل القصة تقريبًا. إذا كنت لا تزال مهتمًا أنت وابنك باتباع هذا الخط لمشروع علمي ، فسأترك الأمر لك لاكتشاف ما يحدث لجزيئات الغاز داخل البالون التي تسبب انخفاض الكثافة. يمكنك العثور على مناقشة لأفكار الطفو ، وكيف تتأثر الغازات بدرجة الحرارة ، في أي كتاب فيزياء تمهيدية بالمدرسة الثانوية أو الكلية. ستحتوي الكتب على الكثير من الصور والأمثلة العملية ، وستعطيك وصفًا أكثر تفصيلاً من الوصف الموجود هنا.

لقد تحدثت مع مدرس الفيزياء بالمدرسة الثانوية في نهاية هذا الأسبوع عن سؤالك ، وأخبرتني أن هناك مجموعة أدوات متاحة للطلاب لصنع منطاد الهواء الساخن. ربما كان معلم ابنك يشعر بالقلق من أنه إذا استخدم عدة لبناء البالون ، فقد لا يتعلم بقدر ما إذا بدأ مشروعًا من الصفر. أود أن أشجعك على التحدث إلى المعلم أكثر ، ومعرفة ما يريدون أن يخرجه الأطفال من مشروعهم. إذا خرج ابنك من هذا المشروع بفهم أفضل للقوى المؤثرة في البالون ، وتأثيرات الحرارة على الغاز ، فإن ذلك يبدو وكأنه تجربة تعليمية جيدة. إنه هدف المعلم لشيء مختلف في الفصل ، ربما يمكنك أنت وابنك بناء البالون بنفسك في وقت فراغك!

آمل أن يساعد هذا. حظًا سعيدًا مع البالون ومعرض العلوم.

يعتبر،
بادي بويد
لتخيل الكون!

تاريخ علم الفلك والفيزياء الفلكية

لماذا الحضارات القديمة ، مثل حضارات المايا والإغريق ، لديها مثل هذا علم الفلك المتقدم؟ كيف بنوا مراصدهم؟

هل سبق لك أن ذهبت إلى موقع مظلم تمامًا ، بعيد ، بعيدًا عن أي مدينة أو حتى قرية صغيرة ، في ليلة صافية ومظلمة ، وشاهدت النجوم؟ لا يعرف الكثير من سكان المدن اليوم إلى أي مدى يمكن أن تكون سماء الليل جميلة للغاية ، عندما لا تكون هناك أضواء في الشوارع. ومع ذلك ، هناك الكثير ممن يستمتعون برؤية النجوم كهواية. كان لدى الشعوب القديمة رؤية أفضل للسماء الليلية أكثر مما نفعل عادة ، ولم يكن لديهم سوى القليل من الترفيه أثناء الليل (لا توجد MTV ، ولا توجد قيثارات كهربائية ، ولا بلوكباسترز ، ولا عائلة سمبسون ، ولا أصدقاء ، ولا اتحاد كرة القدم الأميركي ، ولا سلسلة عالمية) ، لذلك كان لديهم دافع جيد للتحديق في السماء.

اكتسبت أي حضارات ذات علم فلك متقدم بدرجة كافية مزايا عملية أيضًا. يعد التقويم ، الذي يعتمد على الأنماط المعتادة للشمس والقمر والنجوم ، ضروريًا إذا كنت تريد أن تكون ناجحًا في الزراعة في المناخات المعتدلة. يمنحك علم الفلك أيضًا إمكانية التنقل - ليس فقط في البحر (يعتبر البولينيزيون أكثر الأمثلة المدهشة) ، ولكن قد تكون القدرة على تحديد الاتجاه الشمالي في الليل ميزة جيدة إذا كنت تريد الصيد أو شن معركة في الليل.

من الصعب مقارنة الإغريق والمايا لأنهم عاشوا عدة آلاف من السنين. يبدو أن المجتمع اليوناني القديم يعتبر المعرفة والتعلم جزءًا مهمًا من ثقافتهم - وبالتالي كانت دراسة علم الفلك امتدادًا طبيعيًا لذلك.

أعتقد أن علم الفلك كان جزءًا مهمًا من دين المايا ، ولهذا السبب درسوه. سيكون عليك البحث عن هذا الجزء بنفسك. هناك الكثير من الموارد الجيدة على الويب. سأساعدك مع أول بضعة.

فيما يلي بعض الروابط حول علم فلك المايا:

يتضمن هذا المزيد من المعلومات العامة حول ثقافة المايا.

لا أعتقد أن أي من الثقافتين استخدمتا التلسكوبات ، لكن بدلاً من ذلك استخدموا عيونهم وأدوات مساعدة أخرى (مثل الأهرامات في حالة المايا) لدراسة المواقع المختلفة للكواكب وحركات السماء فوقها. قد ترغب في التحقق من بعض التاريخ العام لمواقع علم الفلك لمعرفة متى تم اختراع التلسكوب ، وماذا كانت تفعله الثقافات الأخرى (مثل البريطانيين مع ستونهنج).

ماجي ماسيتي وكوجي موكاي
اسأل عالم فيزياء فلكية

(تم تحديث الروابط في نوفمبر 2012)

ما هي الأدوات التي استخدمها الفلكي القديم؟ من هم بعض علماء الفلك القدامى؟ ما هو تاريخ علم الفلك؟

تاريخ علم الفلك هو دراسة المحاولات المبكرة للبشرية لفهم السماء. نظر جميع الناس وتساءلوا عن الشمس والقمر والكواكب والنجوم والباليه المعقد للحركة. تختلف التفسيرات على نطاق واسع بين الثقافات ، ولكن غالبًا ما تُعتبر السماء مسكنًا للآلهة ، حيث لا يمكن للبشر لمسها أبدًا. بدأ اعتبار النجوم والكواكب كأشياء مادية تخضع لقوانين يمكن معرفتها في الشرق الأوسط (وإلى حد ما في الصين) وانتشر في الثقافات التي هي الورثة الفكريون لليونانيين. بدأت نظرة حديثة إلى حد ما للسماء فقط في أوائل القرن السابع عشر عندما قام جاليليو بتحويل التلسكوب المخترع حديثًا إلى السماء ورأى عوالم بحد ذاتها. مع الثورة النيوتونية في الفيزياء ، تم إدراك أن النجوم كانت مجرد شموس ، وجميعهم يخضعون لنفس قوانين الفيزياء كما هو الحال هنا على الأرض. في القرن العشرين ، أصبحت الدراسة التفصيلية لكل شيء في السماء مسعىً رئيسيًا ينمو باطراد. ينظر تاريخ علم الفلك في كل هذه التصورات والتطورات.

هناك العديد من علماء الفلك القدامى من العديد من الثقافات في جميع أنحاء العالم ، وكثير منهم فقدت أسمائهم على مر العصور. على سبيل المثال ، لا نعرف من أو متى تم التعرف على الكواكب على أنها مختلفة عن النجوم. بمعنى ما ، كان معظم الناس القدامى "علماء فلك" لأن الجميع عاشوا تحت سماء مظلمة غير ملوثة بالضوء ويتساءل الجميع عما يوجد هناك. فُقدت أسماء علماء الفلك المصريين والمايا والكلدانيين ، حتى لو علمنا ببعض نتائجهم. أشهر علماء الفلك هم أولئك المرتبطون بتطوير النتائج العلمية الحديثة. على سبيل المثال ، Hipparchus (اليونانية

القرن الثالث قبل الميلاد) اكتشف بداية الاعتدالات ، بطليموس (يوناني في الإسكندرية

100 م) نظمت نظام مركزية الأرض للكواكب ، اقترح كوبرنيكوس (البولندية ، 1500) نظام مركزية الشمس ، كبلر (التشيك ؟،،،

1600) بقوانين مفصلة لحركة الكواكب ، وقد حقق جاليليو (الإيطالي في أوائل القرن السابع عشر) اكتشافات عظيمة باستخدام تلسكوبه ، واكتشف نيوتن (باللغة الإنجليزية ، أواخر القرن السابع عشر) القوانين الأساسية للفيزياء التي تسمح لنا بفهم الكون ، وإدوين هابل (أمريكي) ، مات

1940) الذي اكتشف أن الكون يتوسع.

تاريخ علم الفلك طويل جدًا وقد سعت جميع الثقافات إلى متابعة علم الفلك ، لذلك هناك مجموعة واسعة جدًا من الأدوات. قبل اكتشاف التلسكوب ، كانت أجهزة المراقبة الوحيدة التي يمكن للناس استخدامها هي العين البشرية ، ربما بمساعدة أي من أجهزة الرؤية المتنوعة. وهكذا ، استخدم الصينيون الكرات الهوائية ، واستخدم تايكو براهي (الدنماركي أواخر القرن الخامس عشر الميلادي) `` أنابيب '' طويلة الرؤية ، وجعل مزارعو العصر الحجري الحديث ستونهنج للإشارة إلى شروق الشمس في منتصف الصيف ، ولاحظ بطليموس مواقع الكوكب فيما يتعلق بالنجوم. بعد اكتشاف التلسكوب ، كان هناك دفع مطرد للتلسكوبات الأكبر والأكبر. بدءًا من القرن التاسع عشر تقريبًا ، تم إنشاء أدوات مختلفة ، مثل الميكرومتر والمقاييس الطيفية ، لإعطاء قياسات مفصلة للغاية للضوء القادم من النجوم. بدءًا من حوالي عام 1900 ، أحدثت لوحة التصوير ثم كاميرا CCD ثورة في علم الفلك نظرًا لحساسيتها الكبيرة.

للإجابة على أسئلتك الثلاثة بالتفصيل ، قد يستغرق الأمر عامًا من الدراسة أو أكثر ، اعتمادًا على عمق الإجابة الذي تريده. لا يمكننا أن نوفر لك صفًا كاملاً في تاريخ علم الفلك. لحسن الحظ ، هناك العديد من الموارد التي يمكنك استخدامها. أفضل ما في الأمر هو الذهاب إلى مكتبتك المحلية والاطلاع على الكتب الموجودة هناك. هذا هو الوقت الذي تم تكريمه ووسيلة فعالة لتعلم الكثير. على الويب ، إليك بعض العناوين التي ستسمح لك بالتوسع على نطاق واسع:

ربما يكون أفضل شيء تفعله هو الخروج كل ليلة والبحث. جمال السماء هو ما يجعلها رائعة للغاية.

هتافات،
براد شايفر
جامعة ييل

أنا مهتم بمعرفة من كان أول من اكتشف أن الأرض وبقية الكواكب تدور حول الشمس.

يُنسب إلى عالم الفلك اليوناني أريستارخوس ، الذي عاش في النصف الأول من القرن الثالث قبل الميلاد ، أنه أول شخص معروف يشير إلى أن الأرض تدور حول الشمس. فكر أرسطو ، الذي عاش في القرن الرابع قبل الميلاد ، في مثل هذه الفكرة. لكنه رفض هذه الفكرة لأنه اعتقد أن حركة الأرض حول الشمس ستؤدي إلى تحول منتظم في مواقع النجوم. يسمى هذا التحول باختلاف المنظر ، ولم ير أرسطو حدوث ذلك. ومع ذلك ، لم يكن أرسطو على دراية بالمسافات الهائلة للنجوم ، والتي تجعل هذه الحركة غير قابلة للرصد بدون تلسكوبات.

في العصر الحديث ، يُنسب إلى نيكولاس كوبرنيكوس أنه وضع نموذج مركزية الشمس للنظام الشمسي على أساس ثابت. كتب عن هذا في عام 1543. في عام 1609 ، استخدم يوهانس كيبلر الملاحظات الدقيقة للغاية للمريخ التي أجراها تايكو براهي (في تسعينيات القرن الخامس عشر) لإثبات أن موقع المريخ يمكن التنبؤ به بدقة باستخدام النظام الشمسي الذي يركز على الشمس والذي اقترحه كوبرنيكوس.

جيم لوشنر
اسأل عالم فيزياء فلكية

سؤالي لك هو هذا: طوال الجزء الأفضل من القرن العشرين ، اعتقد الناس دائمًا أن الأرض ظلت ثابتة.

أود أن أعرف من كان أول شخص يثبت أن الأرض تدور في الواقع حول محورها ، وبأي وسيلة استخدمها للوصول إلى هذا الاستنتاج. هل كانت تجربة ملموسة؟

نشكرك على الاتصال بخدمة Ask an Astrophysicist. من المقبول عمومًا أن الأرض ليست ثابتة لمئات السنين.

أفترض أن أول دليل ملموس على دوران الأرض قدمه جان برنارد ليون فوكو في القرن التاسع عشر. وجد أنه إذا تم تأرجح بندول طويل به ثقل ثقيل ، فإن الطائرة التي كان يتأرجح فيها ستبدو وكأنها تدور.

يدور مستوى بندول فوكو فقط مع فترة تساوي الفترة الفلكية للأرض (23 ساعة و 56 دقيقة) عند القطبين. في خطوط العرض السفلية ، تكون الفترة (23 س 56 م) / خطيئة (خط العرض) ، وعند خط الاستواء ، لا يدور المستوى على الإطلاق.

لا يوجد سبب يدعو إلى دوران مستوى البندول. يبدو أنه يدور فقط لأن الأرض تحته تدور. إذا أجريت بحثًا على الويب على "Foucault pendulum" أو "Foucault's Pendulum" ، فيجب أن تجد الكثير من الروابط.

كانت الاختلافات في الجاذبية بسبب قوة الطرد المركزي قابلة للقياس لبعض الوقت. هناك أيضًا تأثير Sagnac الدقيق (الآن مبدأ تشغيل الجيروسكوبات الضوئية) الذي يتسبب في اختلاف طور في الضوء المتحرك في اتجاهات متعاكسة على طول مكونات المسار الموازي لاتجاه الدوران. تم وصف مواصفات Canterbury Ring Laser بناءً على هذا المبدأ في
https://web.archive.org/web/20081021054937/http://www.phys.canterbury.ac.nz/research/laser/ring_2000.shtml.

يحاول بعض المعلقين العثور على بعض التناقض في تنبؤات أينشتاين هنا ، لكنه في الواقع تأثير نسبي عام بسبب إطار الدوران المرجعي ، وهذا هو بالتحديد سبب وجود دليل في الموقع على أن الأرض تدور.

لن نناقش ما رآه رواد الفضاء ، لأن ذلك قد يكون مسألة منظور. لكن الانتفاخ الاستوائي للأرض ، وانزياحات دوبلر المقاسة من جوانب متقابلة من المجرات الحلزونية والأقراص المختلفة التي شوهدت على الحافة توفر بالتأكيد دليلًا قويًا على أن أشياء أخرى في الكون تدور. يمكننا من حيث المبدأ قياس مثل هذا التحول الدوبلري للأرض من الفضاء باستخدام الليزر. على الأقل من القمر.

داميان أودلي ، مارك كويت ، إريك كريستيان ، جون كانيزو وكيفن بويس
اسأل عالم فيزياء فلكية

أنا أدرس لأصبح مدرسًا ابتدائيًا ، وأنا مهتم بكيفية اكتشاف مسافات الكواكب والنجوم. قرأت السؤال المطروح عن النجوم ، لكنني مهتم بكيفية اكتشاف هذه الأساليب. بمعنى آخر ، ما هو التاريخ؟ يبدو من الصعب بالنسبة لي أن أتخيل كيف يمكننا تقدير هذه المسافات عندما تكون بعيدة جدًا. من المثير للاهتمام بشكل خاص كيف حكم العلماء لأول مرة على هذه المسافات قبل أن نرسل أي مركبة فضائية أو أقمار صناعية إلى الفضاء. هل يمكنك أن تخبرني كيف يمكنني البدء في البحث عن هذا السؤال؟

قام الأشخاص الذين نطلق عليهم اسم الإغريق القدماء (الذين عاش بعضهم في مصر على سبيل المثال) بالكثير من هذه الأشياء لبضعة قرون قبل الميلاد ، إلى حدود الملاحظة بالعين المجردة. قاس إراتوستينس حجم الأرض بدقة جيدة. قام هيبارخوس وأريستارخوس بقياس المسافات إلى القمر والشمس على التوالي (كانت مسافة الشمس بعيدة بعامل

عرف الإغريق القدماء عن اختلاف المنظر ، ومن حقيقة أن النجوم لم تتحرك على مدار العام ، قرروا أن الأرض لم تتحرك - ما لم تكن النجوم بالطبع بعيدة للغاية لدرجة أن الحركة لن تتحرك. يمكن رؤيته (أرسطو ، على ما أعتقد).

بمجرد أن بدأ الناس في التنقل حول العالم في قوارب ، أصبح التنقل أمرًا مهمًا - مما جعل من المفيد تحديد حجم النظام الشمسي لجعل الحسابات أكثر دقة. كان قياس عبور كوكب عبر قرص الشمس من أماكن متعددة على الأرض طريقة دقيقة لقياس مسافة اختلاف المنظر. كانت بعض رحلات الكابتن كوك لهذا الغرض.

سوف يمنحك النص الجيد على مستوى الكلية حول علم الفلك تاريخًا مبسطًا لتطور "سلم المسافة الكوني" الذي يسمح لنا باستخدام سلسلة من التقنيات المختلفة ، كل معايرة مقابل السابقة ، لتحديد المسافة إلى المجرات البعيدة و النجوم الزائفة.

ديفيد بالمر
اسأل عالم فيزياء فلكية

علم الفلك والمجتمع والدين

أقوم ببحث في التكنولوجيا والبشر كجزء من دورة في فن تصميم واجهة الكمبيوتر البشرية. إذا تمكنت من العثور على الوقت ، فسأكون ممتنًا لردك على السؤال التالي. هل تتقدم التكنولوجيا بسرعة كبيرة بحيث لا تصبح آمنة وماذا يمكننا أن نفعل للسيطرة عليها؟

لا يسعني إلا أن أقدم لكم رأيي الشخصي في هذا الشأن - فما يلي أدناه لا يعكس بالضرورة المواقف الرسمية لوكالة ناسا.

لا ، لا أعتقد أن التكنولوجيا تتقدم بسرعة كبيرة لتكون آمنة.

لسبب واحد ، هناك فائدة واضحة للتكنولوجيا ، وهي أنها تحمينا من الكوارث الطبيعية مثل العواصف والمجاعات والأمراض.

من ناحية أخرى ، تتمثل إحدى فوائد العلم والتكنولوجيا في أنه يمكننا رؤية أي مخاطر بشكل أكثر وضوحًا ، ويمكن الإعلان عن تلك المخاطر التي نلاحظها على نطاق أوسع بكثير من أي وقت مضى. لست خبيرًا في مجال تقييم المخاطر ، ولكن جميع المقالات التي رأيتها (في الصحف والمجلات من نوع "Scientific American") توافق على أن الجمهور غالبًا ما يكون مضللاً بشأن المخاطر المقارنة لمختلف العناصر الطبيعية والتي من صنع الإنسان الكوارث. هذا على الأقل تأثير نفسي جزئيًا - من المرجح أن يترك حادث تحطم طائرة يقتل 150 شخصًا انطباعًا أكثر من الرسوم اليومية لحوادث السيارات ، على الرغم من أن القيادة ، من الناحية الإحصائية ، أكثر خطورة بكثير من الطيران.

ومع ذلك ، فمن الصحيح أن التكنولوجيا تجعلنا أقوياء ، وأن أي سوء استخدام (متعمد أو عن طريق الخطأ) يمكن أن يضرنا بدرجة متزايدة.ومع ذلك ، ما زلت متفائلا بحذر. والسبب في ذلك هو أن الغالبية العظمى من العلماء والمهندسين يريدون جعل العالم أكثر أمانًا ، وأصبحوا أكثر وعيًا بالمخاطر المحتملة لحضارة متقدمة تقنيًا. لذلك لا أشكو عندما يحاول الناس تقييم مخاطر التكنولوجيا - فكلما زاد تفكير الناس في المخاطر ، أصبحنا أكثر أمانًا. في الواقع ، لدي غالبًا أسئلة حول أمان تطبيقات معينة للتكنولوجيا بشكل عام ، ومع ذلك ، فأنا أعتبر أن التطورات في التكنولوجيا كانت مفيدة للغاية ، ومن المرجح أن تكون مفيدة.

أود أن أزعم أن مؤشرًا جيدًا لسلامة الحضارة التكنولوجية هو متوسط ​​العمر المتوقع. على الرغم من بعض الأخطار الحقيقية من حدوث خطأ في التكنولوجيا (مثل تلوث الهواء) ، فإن متوسط ​​العمر المتوقع في جميع دول العالم الأول آخذ في الارتفاع بشكل مطرد. طالما استمر هذا الاتجاه ، سأجادل بأن التكنولوجيا تتقدم بالمعدل الصحيح.

الدكتور كوجي موكاي ،
عالم فيزياء فلكية وعضو مساهم في تخيل الكون!

ما هي نظرية الانفجار العظيم؟ ماذا تصدق

نظرية الانفجار الأعظم هي النظرية القائلة بأن الكون بدأ من نقطة واحدة ، وأنه يتوسع منذ ذلك الحين.

تم إثبات ذلك جيدًا من خلال الملاحظات ، مثل الحركة الظاهرة للمجرات بعيدًا عنا ، ويعتقد أن إشعاع الخلفية الكونية الميكروويف هو الضوء المتبقي من الانفجار العظيم.

إن الأدلة على حدوث الانفجار الكبير منذ حوالي 15 إلى 20 مليار سنة هي أدلة دامغة ، لذلك أعتقد بطبيعة الحال أن هذا هو الحال.

ومع ذلك ، إذا كان سؤالك الحقيقي هو "لماذا حدث الانفجار العظيم في المقام الأول؟" ثم يتوقف هذا السؤال عن كونه سؤالًا فلكيًا ، ولكنه سؤال ديني.

يجادل بعض علماء الفلك المتدينين بأن نظرية الانفجار العظيم تؤكد وجود الله والعناصر الأساسية لقصة الخلق كما يرويها الكتاب المقدس. جاء النور أولاً ، ثم السماء ، ثم الأرض.

ومع ذلك ، فإن العديد من العلماء الآخرين لا يفعلون ذلك. العلماء ، مثلهم مثل الناس في أي مهنة ، لديهم تنوع كبير في المعتقدات الدينية. البعض منا يحضر دور العبادة والبعض الآخر لا يحضر. البعض منا يعتبر أنفسنا متدينين للغاية ، والبعض الآخر يعتبر نفسه ملحدين مخلصين. فقط لأننا ندرس علم الفلك لا يعني أن لدينا اتفاقًا بشأن أسئلة `` لماذا '' أكثر من أي شخص آخر.

من ناحية أخرى ، من الآمن القول أنه كعلماء يمكننا الاتفاق على نهج للتعلم عن الطبيعة والكون. هذا النهج هو أحد استخدام الملاحظات لاختبار النظريات. وعندما يتم اختبار نظرية بقدر ما يتم اختبار نظرية الانفجار العظيم ، مع كل اختبار يعيد تأكيد صحتها ، فإننا نعتقد أنها على الأرجح صحيحة - على الأقل أكثر صحة من تلك النظريات التي فشلت في اختبارات الملاحظة.

حظا سعيدا في بحثك عن الحقيقة.

جوناثان كيوهان
اسأل عالم فيزياء فلكية

أنا محتار بين معتقداتي ودينى. لا أعرف ماذا أقول لطفلي عن خلق الكون. تبدو مهتمة حقًا بمعرفة كيف يوجد كل ما نعرفه.

أنا شخصياً أعتقد أنه لا أحد يعرف على وجه اليقين كيف نشأ الكون أو كيف خُلقنا. لماذا نحن هنا ، مكان في الكون ، هذا الكون اللامتناهي. من اين اتينا؟

هذا سؤال كبير جدا! أنا معجب بكلا منكما بسبب معاناتهما معها.

إن عملنا - مثل عمل العلماء في كل مكان - يهتم بـ "ماذا" و "كيف" الكون ، وليس ما إذا كان هناك "سبب" أم لا. على الرغم من أنه ليس من دورنا مناقشة المعتقدات أو الدين ، يمكننا مساعدتك من خلال إخبارك بما تعلمه علماء الفلك عن خلق الكون. كانت الطريقة العلمية (القائمة على اختبار التفسيرات وتعديلها حتى تتفق مع الملاحظات - ثم إجراء المزيد من الملاحظات لتوضيحها!) فعالة بشكل مذهل في التحقيق في تاريخ الكون وإظهار كيف يتبع حدث آخر بطريقة مفهومة وقابلة للتنبؤ من عدد صغير من المبادئ الفيزيائية (مثل قوانين نيوتن للحركة ونظرية أينشتاين في النسبية).

لدينا الآن صورة جيدة جدًا عن كيفية تطور الكون منذ ما يسمى الانفجار العظيم (منذ حوالي 15 مليار سنة أو نحو ذلك) حتى الوقت الحاضر. حتى قبل عشرين عامًا ، تمكن ستيفن واينبرغ الحائز على جائزة نوبل من تأليف كتاب شهير بعنوان "الدقائق الثلاث الأولى" يصف ببعض التفصيل تفاعلات الجسيمات المحتمل حدوثها خلال الثواني الـ 180 الأولى من الكون!

اعتقدت العديد من المجموعات غير العلمية في تاريخ البشرية أيضًا أن لديهم صورة جيدة للكون ، لكن الاختلاف الحاسم هو أن تفسيراتهم إما لم يتم اختبارها أو أنها غير قابلة للاختبار. يتم اختبار وجهة النظر العلمية من قبل عدة آلاف من العلماء كل يوم ولا يمكن للأفكار الخاطئة أن تدوم طويلاً. بالطبع لا يزال هناك العديد من الألغاز المتبقية ، لكن معظمها يتعلق بتفاصيل دقيقة جدًا عن تطور المجرات والنجوم.

حتى أصل الحياة وتطورها يُفهمان بشكل أفضل بكثير مما يُدرك عادة. إن الآليات التي تسبب أشكال الحياة البسيطة الموجودة على الأرض منذ أكثر من 3 مليارات سنة للتنويع في التنوع البيولوجي الهائل الذي نراه اليوم معروفة جيدًا. تم استنساخ العديد من الخطوات الكيميائية اللازمة لإنتاج أشكال الحياة الأولى من جزيئات بسيطة وفيرة في المختبر. البعض الآخر لم يفعل ذلك ، ولكن الأدلة على الحياة في أقدم الصخور التي فحصناها (والأدلة المماثلة المكتشفة مؤخرًا عن الحياة القديمة على المريخ) تشير إلى أن الحياة قد تبدأ بسهولة عندما تكون المواد والظروف المناسبة معًا لفترة كافية.

لاستكشاف عمل مختبرنا ، انتقل إلى:
https://imagine.gsfc.nasa.gov/

لاحظ أن جزء StarChild من موقعنا قد تمت كتابته للأطفال الذين تتراوح أعمارهم بين 4 و 14 عامًا.

بالنسبة للمناقشات الأخرى المتعلقة بأصل الكون وتطوره ، كتب هوكينغ ("نبذة تاريخية عن الزمن" وآخرون) ، وجريبين ("في البداية") ، وأبرامز ("ولادة الكون: الانفجار العظيم و بعد ") تستحق نظرة.

للمناقشات حول أصل الحياة وتطورها ، قد تمنحك كتب ستيفن جاي جولد مكانًا للبدء.

لمزيد من المعلومات حول المنهج العلمي ، يحتوي فيلم Bronowski "The Ascent of Man" و Morrison's "لا شيء رائع جدًا ليكون صحيحًا" و "Cosmos" و "The Demon Haunted World" من Sagan على مناقشات مثيرة للاهتمام حول كيفية عمل العلم. قد ترغب أيضًا في الاطلاع على المجلة نصف الشهرية "سكيبتيكال إنكوايرر".

كنت أتمنى أن أكون قادرًا على التوصية بقائمة أطول بكثير من المواقع التي يمكنك زيارتها على شبكة الويب العالمية ، لكنني شعرت بخيبة أمل كبيرة عندما استكشفت ما هو متاح حاليًا. متوسط ​​جودة المعلومات للمناطق التي تهتم بها منخفض للغاية - لأن أي شخص يمكنه إتاحة المواد على الويب ، لذلك يتم فقد المواقع الجيدة القليلة في الضوضاء. أقترح أن تحرز المزيد من التقدم من خلال زيارة المكتبات الجيدة والمكتبات والقراءة على نطاق واسع.

آمل أن تستمتع أنت وابنتك بقراءة هذه الأسئلة المهمة والتفكير فيها ومناقشتها.

بول بتروورث
لتخيل الكون!

صورة فلكية نبوية أثارت اهتمامي مؤخرًا. يقول سفر الرؤيا 12: 1 ، 2 ، 3 أن علامة عظيمة ستظهر في السماء ومن ثم تظهر المحاذاة التالية للنجوم ، الشمس والقمر في السماء متبوعين بما يبدو وكأنه مذنب ضخم. هل هناك أي طريقة لتحديد التواريخ المحتملة المرتبطة بالوصف التالي التي قد تحدث؟ يمكن أن يكون قد حدث في وقت قريب من ولادة المسيح أو يمكن أن يكون في المستقبل القريب (العقود العديدة القادمة).

امرأة (أليست هناك العديد من التكوينات النجمية أو المجرات التي تناسب هذا الوصف؟) مرتدية الشمس (أفترض أن هذا يعني أن الشمس ستكون في وسط هذا التكوين النجمي "النسائي") والقمر تحت قدميها (أفترض أن القمر سيكون في الجزء السفلي من تكوين النجوم وعلى رأسها تاج من 12 نجمة (هل هناك أي مجموعات 12 نجمة؟).

هل يوجد أي شخص في مؤسستك قد يكون على دراية بهذا الأمر أو يرغب في البحث فيه؟ أي مساعدة يمكن أن تقدمها سيكون موضع تقدير كبير.

لا ، هذا ليس مجال خبرة أو اهتمامًا مهنيًا للأشخاص العاملين في مختبرنا. بدلاً من ذلك ، فإن heasarc عبارة عن منظمة داخل ناسا من علماء الفلك المحترفين ذوي الطاقة العالية الذين يستخدمون بيانات الأقمار الصناعية لفحص مجموعة واسعة من الظواهر التي تظهرها الأجسام في الكون مثل النجوم النابضة والمستعرات الأعظمية والمجرات النشطة. في حين أنه ليس دور وكالة ناسا للمساعدة في تفسير مقاطع الكتاب المقدس ، يمكننا مساعدتك في علم الفلك والمنظور التاريخي. للحصول على المساعدة ، طلبنا من الدكتور براد شايفر الذي اعتاد العمل في مختبرنا (ولكنه الآن في جامعة ييل) ، وقام بعمل في علم الفلك التاريخي. ساهم بما يلي.

تكمن المشكلة الأساسية في محاولة تحديد أي حدث معين (الماضي أو الحاضر أو ​​المستقبل) الموصوف في النص في فهم ما يصفه النص. هذه هي المشكلة الأساسية في البحث العلمي في حوليات العصور الوسطى والقديمة بحثًا عن السجلات الفلكية القديمة ذات الفائدة للعلم الحديث. تاريخيًا ، أثبت هذا أيضًا أكبر عدم يقين بشأن تحديد هوية نجمة بيت لحم. حاول العلماء المعاصرون تحديده على أنه اقتران ثلاثي للمشتري وزحل ، ومستعر جديد ، ومذنب ، وكتلة من ثلاثة كواكب في برج الحوت ، وغيب لكوكب المشتري بواسطة الزهرة ، ومستعر أعظم ، ونقطة ثابتة للمشتري. مع مثل هذه المجموعة الواسعة من الظواهر الفلكية الموثقة من الوقت 10BC إلى 1AD ، نرى أن النصوص لا يمكن أن تكون ذات فائدة معقولة لتحديد الحدث بشكل فريد. لا يمكن الآن تحديد العديد من الأحداث التي كتبها مؤرخو العصور القديمة والوسطى لنفس السبب. تكمن المشكلة في أنه يمكن دمج العديد من الأحداث في المعلومات التخطيطية المقدمة ، بحيث لا يكون اليقين أو حتى الاحتمال ممكنًا.

فيما يتعلق بالعلامة العظيمة في السماوات التي أشرت إليها ، فإن المشكلة هنا هي أن السماء تظهر دائمًا عرضًا رائعًا وجميلًا. تظهر الدراسات الإحصائية أن السماء تعطي مشهدًا رائعًا للنظام مرة واحدة في السنة. في السنوات الأخيرة ، شهدنا كسوفًا جميلًا للشمس في جميع أنحاء أمريكا ، وذيل المذنب هياكوتاكي الرائع ، وخسوف القمر الملون بشكل خيالي ، وبعض الشفق القطبي اللامع الذي يملأ السماء. في السنوات القليلة المقبلة ، توقع علماء الفلك (لعقود في معظم الحالات) حدوث كسوف شمسي في يوم عيد الميلاد عبر أمريكا الشمالية (2000) ، وعواصف نيزكية ليونيد رائعة في عامي 1998 و 1999 ، وعبور نادر للزهرة عبر وجه شمسنا ، مذنب لامع هذا العام ، وكتلة من خمسة كواكب في أوائل عام 2000. لكن هذه السلسلة من النظارات هي الحالة العادية للسماء. لذلك مع الوصف الذي يعد فقط بعلامة رائعة في السماء ، لا توجد طريقة لتحديد أي حدث.

لقد سألت على وجه التحديد عن امرأة في السماء و 12 مجموعة نجمية مرتبطة بالشمس. المشكلة الرئيسية هنا هي أن الأشكال في السماء وتجمعات النجوم تتغير بسرعة مع مرور الوقت وتختلف بشكل كبير من ثقافة إلى أخرى. لا تُظهر الدراسات التي أجريت حتى على خرائط السماء في العصور الوسطى أي توحيد في تحديد هوية الأبراج أو عدد النجوم - على الرغم من كونها بيئة ثقافية موحدة إلى حد ما. هذا في حد ذاته من شأنه أن يجعل أي تفسير مشكوك فيه.

تاريخيًا ، أثيرت الأسئلة التي طرحتها عدة مرات على مر القرون. انتشر الحماس الألفي على مر السنين

320 و 1000 و 1254 و 1543 و 1843. كان الدافع في كل حالة هو نفس النص ، لكن التطبيق على السماء كان دائمًا مختلفًا بشكل كبير. وهكذا ، يعلمنا التاريخ أن النص نفسه ينتج العديد من التفسيرات المتباينة التي تكتسب أتباعًا ، وكلها لم تؤد إلى استكمال التنبؤات.

نأمل أن تجد هذه المعلومات مفيدة.

جيمس لوشنر
لتخيل الكون!
(وبفضل براد شايفر)


شارك هذه الصفحة

لتضمين هذه الأداة في منشور على مدونة WordPress الخاصة بك ، انسخ والصق الرمز القصير أدناه في مصدر HTML:

لتضمين هذه الأداة في منشور ، قم بتثبيت البرنامج الإضافي Wolfram | Alpha Widget Shortcode Plugin وانسخ والصق الرمز القصير أعلاه في مصدر HTML.

لتضمين عنصر واجهة مستخدم في الشريط الجانبي لمدونتك ، قم بتثبيت برنامج Wolfram | Alpha Widget Sidebar Plugin ، وانسخ والصق معرف القطعة أدناه في حقل "id":

لإضافة عنصر واجهة مستخدم إلى موقع MediaWiki ، يجب أن يكون في wiki ملحق Widgets مثبتًا ، بالإضافة إلى رمز عنصر واجهة مستخدم Wolfram | Alpha.

لتضمين الأداة في صفحة wiki ، الصق الكود أدناه في مصدر الصفحة.


2 إجابات 2

باستخدام هندسة الأشكال البيضاوية ، يتم إزاحة كل نقطة تركيز بمقدار $ epsilon a $ من المركز حيث $ epsilon $ هو الانحراف المركزي للقطع الناقص و $ a $ هو المحور شبه الرئيسي. يُعطى الحضيض في القطع الناقص بواسطة $ a (1- epsilon) $ ويعطي الأوج بواسطة $ a (1+ epsilon) $. لذا فأنت تعلم أن $ a (1- epsilon) = 9.1 times10 ^ 7 text $ $ a (1+ epsilon) = 9.3 times10 ^ 7 text $ وأنت تبحث عنه المسافة بين البؤر التي ستكون $ 2 epsilon a $. بحل نظام المعادلات هذا ، حصلت على $ 2 epsilon a = 2.0 مرات 10 ^ 6 text $ حتى تبدو إجابتك جيدة.

هناك طريقة أخرى للقيام بذلك بدون كل خصائص القطع الناقص ، وهي ملاحظة أن العرض الإجمالي للقطع الناقص هو 18.4 دولارًا times10 ^ 7 text $ لذا يقع المركز على مسافة 9.2 دولارات ضرب 10 ^ 7 نص <ميل > $ بعيدًا عن الجانب الأيسر وبالتالي فإن المسافة من مركز القطع الناقص إلى بؤرة واحدة هي 1.0 دولار times10 ^ 6 text $ والتي يمكنك ضربها في $ 2 للحصول على النتيجة.

في حالة بسيطة ، يكون الحساب صحيحًا. بالنسبة للشمس والأرض ، حيث تكون الشمس على بؤرة القطع الناقص والمدار الأرضي حولها ، فإن هذا النموذج للحساب البسيط ليس سيئًا. لكن في العالم الحقيقي ليس كذلك ، فالشمس والأرض ليسا نقطتين رياضيتين والمدار ليس قطعًا ناقصًا كاملًا. حتى الكويكب الكبير يؤثر على مسار الأرض ، فالمحاور تتغير بمرور الوقت ، وتأثير المزيد من الاضطرابات على مسار الأرض وكتلها. إذن هذه البساطة ليست قيمًا صحيحة.


المزيد عن الصور


يساعد علماء الفلك الهواة في قياس المسافة إلى SS Cygni

سمح هذا القياس الجديد للمسافة إلى SS Cygni للعلماء أخيرًا بحل لغز عمره عقد من الزمان ، مما يؤكد فهم الطريقة التي تتفاعل بها الأجسام الغريبة مثل الثقوب السوداء مع النجوم القريبة.

أصبح القياس ممكنًا بواسطة علماء فلك هواة من الرابطة الأمريكية لمراقبي النجوم المتغيرة الذين نبهوا الفريق إلى التغييرات في نظام النجوم المدمجة ، مما دفع الفريق لبدء الرصد باثنين من أكثر التلسكوبات الراديوية دقة في العالم.

تتضمن النظرية المقبولة حول سبب إطلاق SS Cygni دفعات دورية من الضوء على تفاعل بين الزوجين.

"أحد النجوم ، نجم عادي وهو ابن عم ذو كتلة منخفضة لشمسنا ، يفقد أجزاءً من غلافه الخارجي أمام جاره ، قزم أبيض ، ضخم مثل شمسنا ، لكنه يتقلص إلى حجم الأرض أوضح الدكتور جريجوري سيفاكوف من جامعة ألبرتا ، المؤلف الثاني للدراسة المنشورة في المجلة علم.

"تقوم الجاذبية باستمرار بسحب المواد من غلاف النجم العادي ، ولكن فقط عندما تندفع المادة نحو القزم الأبيض ، نحصل على فورة من الضوء. نرى هذه الانفجارات تحدث كل 35 إلى 65 يومًا ".

تم تطوير نظرية وميض الضوء الدوري لـ SS Cygni في أوائل الثمانينيات. العامل الرئيسي في حسابات النظرية & # 8217s هو المسافة بين الأرض و SS Cygni.

في عام 1999 ، توصل الباحثون في تلسكوب هابل التابع لناسا ورقم 8217s إلى مسافة أكبر من الأرض إلى النجم الثنائي SS Cygni. "هذا وضع النظرية الراسخة موضع تساؤل"

لحل مشكلة المسافة ، شرع علماء الفلك في إعادة قياس المسافة بين الأرض والنجم الثنائي.

خلال عامين ، عمل الفريق مع شبكة عالمية من 180 عالم فلك هواة استخدموا تلسكوباتهم الضوئية لمشاهدة السماء ليلاً والإبلاغ متى بدأت SS Cygni إحدى ثوراتها.

ثم دعا الباحثون الشبكات الأرضية للتلسكوبات الراديوية لحساب المسافة. بحلول نهاية عام 2012 ، أكدوا صحة مسافة أصغر تبلغ حوالي 370 سنة ضوئية من الأرض إلى النجم الثنائي.

& # 8220 كان هذا ما نحتاجه لإعادة تأكيد نظرية الانفجارات الدورية للضوء من SS Cygni ، & # 8221 أوضح الدكتور Sivakoff. & # 8220 لم نكن لنتمكن من إثبات النظرية إذا كان علماء الفلك الهواة المتخصصون باستخدام معداتهم الخاصة قد تطوعوا لمساعدتنا. & # 8221

المعلومات الببليوجرافية: J.C A. Miller-Jones et al. 2013. مسافة هندسية دقيقة للثنائي المضغوط SS Cygni يثبت نظرية القرص التراكمي. علم، المجلد. 340 ، لا. 6135، pp.950-952 doi: 10.1126 / العلوم .1237145


صيغة الزاوية الصغيرة

للزوايا الصغيرة و [مدش] بضع درجات أو أقل و [مدش] هناك صيغة بسيطة تتعلق بامتداد قياس فيزيائي, مسافه: بعد، و الحجم الزاوي:

في هذه الحالة، ح هو الحجم المادي لشيء ما ، و د هي المسافة إلى ذلك الشيء. (لاستخدام هذه الصيغة ، يجب عليك القياس ح و د في نفس الوحدات. اذا كنت تمتلك ح بالأمتار و د بالكيلومترات ، عليك تحويل واحد منهم قبل استخدام هذه الصيغة.) ثم أ هي الزاوية في راديان. نظرًا لوجود 360 درجة في الدائرة ، وهناك 2 & pi راديان في الدائرة ، يمكنك معرفة الحجم الزاوي لشيء بالدرجات عن طريق إضافة تحويل وحدة إلى الصيغة:


كل شيء عن علم الفلك

علم الفلك الأساسي (الجزء الأول)

قبل أن نتعلم المزيد عن علم الفلك ، هناك بعض المعارف الأساسية التي يجب أن نعرفها ونفهمها.

أولاً ، سنتحدث عن قياس المسافة في علم الفلك.

يقع الجسم الفلكي على مسافة كبيرة جدًا منا. حتى الآن أكثر مما يمكن أن تدركه حواسنا. هذا هو السبب في أن إحساسنا & # 8217t لديه تصور ثلاثي الأبعاد للكون. يمكن أن يختلف إحساسنا & # 8217t أقرب إلى الأشياء الأبعد. لذلك ، نحن بحاجة إلى بعض الحيلة لمعرفة مدى بُعد الجسم عنّا. أحد أبسط الطرق التي يستخدمها علماء الفلك لقياس مسافة أقرب نجم هو استخدام تأثير اختلاف المنظر.

المنظر هو تأثير بصري يُرى عندما يرى المراقب شيئًا من موقعين مختلفين. سيتم رؤية الكائن متحركًا بالنسبة إلى كائنات الخلفية البعيدة.

تأثير المنظر هو أحد تلك الأشياء التي تراها كل يوم ولا تفكر في أي شيء حتى يتم إعطاؤه اسمًا غامضًا يبدو علميًا. لا يوجد سحر هنا في الحقيقة. ضع في اعتبارك الموقف البسيط التالي.

أنت تركب سيارة على طريق سريع خارج الغرب. إنه يوم مشمس جميل ، ويمكنك أن ترى لأميال في كل اتجاه. على يسارك ، ترى في المسافة جبلًا مغطى بالثلوج. أمام هذا الجبل ، وأقرب بكثير من السيارة ، ترى صنوبر بونديروسا وحيدًا يقف في حقل بجوار الطريق السريع. لقد قمت برسم هذا المشهد المثالي في الشكل أدناه:

أثناء قيادتك في الميدان ، تلاحظ مشهدًا مثيرًا للاهتمام. عندما تكون & # 8217 في الموضع على الجانب الأيسر من الشكل ، تظهر الشجرة على يمين الجبل.يمكنك أن ترى هذا في الشكل من خلال حقيقة أن خط الرؤية إلى الشجرة (المشار إليه بالخط الأخضر) يقع على يمين خط الرؤية إلى الجبل (المشار إليه بالخط الأزرق). تظهر صورة لما تراه من نافذة سيارتك أسفل السيارة.

الجزء المثير للاهتمام هو أنه أثناء قيادتك ، لاحظت أن الشجرة والجبل قد بدلا مواضعهما ، وبحلول الوقت الذي تصل فيه إلى موضع اليد اليمنى في الشكل أعلاه ، تظهر الشجرة على يسار الجبل. يمكنك أن ترى هذا في الشكل من خلال ملاحظة أن خط الرؤية إلى الشجرة (الخط الأخضر) يسار خط الرؤية إلى الجبل (الخط الأزرق). تظهر الآن صورة لما تراه من نافذة سيارتك أسفل السيارة.

& # 8217s يحدث هنا؟ من الواضح تمامًا أن الشجرة والملاذ الجبلي & # 8217t تحركت على الإطلاق ، ومع ذلك يبدو أن الشجرة قد قفزت من جانب واحد من الجبل إلى الجانب الآخر. الآن ، ربما تقول أنت & # 8217 & # 8220 حسنًا ، DUH ، الشجرة أقرب إليّ من الجبل. ما هو & # 8217s اللافت للنظر في ذلك؟ & # 8221 سأجيب ، & # 8220 لا يوجد شيء رائع على الإطلاق حول هذا الموضوع. إنه & # 8217s مجرد تأثير اختلاف المنظر. & # 8221 في الواقع ، إذا فهمت المناقشة أعلاه ، فأنت تفهم بالفعل تأثير اختلاف المنظر.

الآن دعونا نتحدث عن قياس المسافة إلى الشجرة باستخدام هذه المعلومات. من المعلومات المذكورة أعلاه ، يمكنك أن ترى أنه سيكون من السهل جدًا قياس الزاوية بين الاتجاه إلى الشجرة والاتجاه إلى الجبل في كلتا الحالتين. دعونا نسمي تلك الزوايا أ و ب، على التوالى. الآن ، إذا كان الجبل بعيدًا بدرجة كافية بحيث يكون الاتجاه إلى الجبل من وجهتي النظر واحدًا ، فإن الخطين الأزرقين في الشكل أدناه متوازيان.

يساعد هذا كثيرًا ، لأنه يمكننا بعد ذلك إظهار أن الزاوية التي يصنعها الخطان الأخضران (أي الفرق في الاتجاه إلى شجرة الصنوبر من وجهتي النظر) تساوي مجموع أ و ب. لرؤية هذا ، قم بإنشاء خط عبر شجرة الصنوبر موازٍ للخطين الأزرقين في الشكل (يظهر هذا الخط كخط منقط أعلاه). ثم تكون جميع الخطوط الزرقاء متوازية ، ويتقاطع كل من الخطوط الخضراء مع زوج من الخطوط المتوازية. قم بالعودة إلى أعماق هندسة مدرستك الثانوية (أو ما يعادله ، ما عليك سوى التحديق في الشكل أعلاه لمدة دقيقة) ، وستتذكر أو تدرك أن الزوايا الموجودة على شجرة الصنوبر تحمل علامة أ و ب لها نفس قيم الزوايا أ و ب تقاس في موقعي السيارة. وبالتالي ، فإن الزاوية بين الخطين الأخضر هي مجموع أ و ب، وهي زوايا يمكننا قياسها من راحة سيارتنا.

الآن ، إذا عرفنا المسافة د لقد سافرنا & # 8217 ، ثم لدينا مثلث مراقب & # 8217s ويمكننا إيجاد المسافة إلى الشجرة باستخدام علاقة المثلث Observer & # 8217s

ألفا / 57.3 = D / R أين ألفا هي زاوية الشجرة (أ + ب), د هي المسافة التي قطعناها بين المناظر ، و ص هي المسافة من الطريق إلى الشجرة. (المصدر: Astronomy 101 Specials: Measuring Distance عبر Parallax Effect).

سنستخدم نفس الطريقة لقياس مسافة النجم & # 8217s. هذه الطريقة تسمى المنظر المثلثي لأننا نستخدم فقط التثليث البسيط لإيجاد المسافة. المشكلة الوحيدة هي أن مسافة النجم & # 8217s ضخمة جدًا ، لذا سيكون تأثير المنظر صغيرًا جدًا (أقل من ثانية قوسية ، ثانية قوسية = 1/3600 درجة). لذلك ، هذا هو السبب في أن هذه الطريقة لا يمكن قياسها إلا بدقة للعديد من النجوم القريبة. سيحتاج النجم الأبعد إلى طريقة مختلفة وأكثر تعقيدًا وغير مباشرة لاشتقاق بعده.

كما أوضحنا من قبل ، فإن النجوم بعيدة جدًا لدرجة أن مراقبة نجم من جوانب متقابلة من الأرض ستنتج زاوية اختلاف المنظر كثيرًا ، أصغر بكثير من اكتشافها (هذا هو السبب وراء قدرة القدماء على اكتشاف هذا التحول لإثبات وجهة النظر الشمسية) . نتيجة لذلك ، يجب أن نستخدم خط أساس كبير قدر الإمكان. أكبرها التي يمكن استخدامها بسهولة هي مدار الأرض. في هذه الحالة ، يكون خط الأساس هو متوسط ​​المسافة بين الأرض والشمس & # 8212an وحدة فلكية (AU) أو 149.6 مليون كيلومتر! تم التقاط صورة لنجم قريب على خلفية نجوم من جوانب متقابلة من مدار الأرض (بفاصل ستة أشهر). زاوية المنظر ص نصف إجمالي الانزياح الزاوي.

ومع ذلك ، حتى مع هذا الخط الأساسي الكبير ، فإن المسافات إلى النجوم بوحدات الوحدات الفلكية ضخمة ، لذا فإن وحدة المسافة الأكثر ملاءمة تسمى فرسخ يستخدم (يختصر بـ & # 8220pc & # 8221). فرسخ فلكي هو مسافة النجم الذي له قيمة قوس ثانية واحدة باستخدام خط أساس من وحدة فلكية واحدة. لذلك ، فرسخ واحد = 206.265 وحدة فلكية. أقرب نجم هو حوالي 1.3 فرسخ من النظام الشمسي. من أجل تحويل الفرسخ إلى وحدات قياسية مثل الكيلومترات أو الأمتار ، يجب أن تعرف القيمة العددية للوحدة الفلكية & # 8212it تحدد المقياس لبقية الكون. لم تكن قيمتها معروفة بدقة حتى أوائل القرن العشرين. من حيث السنوات الضوئية ، فرسخ واحد = 3.26 سنة ضوئية.

باستخدام فرسخ فلكي لوحدة المسافة وثانية قوسية للزاوية ، تصبح معادلة الزاوية البسيطة أعلاه بسيطة للغاية للقياسات من الأرض:

يمكن قياس زوايا المنظر الصغيرة مثل 1/50 قوس ثانية من سطح - المظهر الخارجي من الارض. هذا يعني المسافات من الأرض يمكن تحديدها للنجوم التي تصل إلى 50 فرسخ فلكي. إذا كان النجم بعيدًا عن ذلك ، فهو زاوية اختلاف المنظر ص صغير جدًا بحيث لا يمكن قياسه وعليك استخدام المزيد من الطرق غير المباشرة لتحديد المسافة. تقع النجوم على بُعد فرسخ فلكي بعيدًا عن بعضها البعض في المتوسط ​​، لذا فإن طريقة اختلاف المنظر المثلثي تعمل مع بضعة آلاف من النجوم القريبة. وسعت مهمة Hipparcos بشكل كبير قاعدة بيانات مسافات اختلاف المنظر المثلثي من خلال تجاوز تأثير ضبابية الغلاف الجوي. لقد قاس اختلافات المنظر لـ 118000 نجم بدقة مذهلة تبلغ 1/1000 قوس من الثانية (حوالي 20 مرة أفضل من الأرض)! لقد قاس مناظر مليون نجم آخر بدقة حوالي 1/20 ثانية قوسية. سينقلك تحديد رابط Hipparcos إلى صفحة Hipparcos الرئيسية والكتالوجات.

إن مثلثات المنظر النجمي الفعلية أطول بكثير وأنحف من تلك التي تظهر عادة في كتب علم الفلك. إنها طويلة جدًا ونحيفة بحيث لا داعي للقلق بشأن المسافة التي تحددها فعليًا: المسافة بين الشمس والنجم أو المسافة بين الأرض والنجم. إلقاء نظرة على مثلث اختلاف المنظر النحيف للنجم أعلاه وإدراك أن المثلث يجب أن يكون أطول من 4500 مرة (!) ، يمكنك أن ترى أنه لا يحدث أي فرق كبير في المسافة التي تريد التحدث عنها. إذا كان مدار بلوتو & # 8217s بأكمله مناسبًا في غضون ربع (قطره 2.4 سم) ، فإن أقرب نجم سيكون على بعد 80 مترًا! ولكن إذا كنت عنيدًا ، ففكر في هذه الأرقام الخاصة بإعداد مثلث كوكب الشمس والنجم والنجم أعلاه (حيث يكون جانب نجم الكوكب هو وتر المثلث):

الشمس & # 8212 أقرب مسافة نجم = 267،068.230220 AU = 1.2948 جهاز كمبيوتر

الأرض & # 8211 أقرب مسافة نجم = 267،068.230222 AU = 1.2948 جهاز كمبيوتر

بلوتو & # 8211 أقرب مسافة نجم = 267،068.233146 AU = 1.2948 جهاز كمبيوتر!

إذا كنت من الصعب إرضاءك ، إذن نعم ، هناك اختلاف بسيط ولكن لن يشتكي أحد إذا تجاهلت هذا الاختلاف. بالنسبة للحالة الأكثر عمومية للاختلافات التي لوحظت من أي كوكب ، المسافة إلى النجم في فرسخ البحر د = أب / ع، أين ص هو المنظر في ثانية قوسية ، و أب هي المسافة بين الكوكب والشمس في الاتحاد الأفريقي.

الصيغة (1) تربط المسافة الأساسية بين الكوكب والشمس بحجم المنظر المقاس. توضح الصيغة (2) مدى المسافة بين النجم والشمس د يعتمد على خط الأساس للكوكب والشمس والاختلاف المنظر. في حالة رصد الأرض ، المسافة بين الكوكب والشمس أب = 1 A.U. وبالتالي د = 1 / ص. من الأرض ، يمكنك ببساطة قلب زاوية المنظر للحصول على المسافة! (المنظر 1/2 قوس ثانية يعني مسافة 2 فرسخ فلكي ، المنظر 1/10 ثانية قوسية يعني مسافة 10 فرسخ فلكي ، إلخ.)

تصور جميل لتأثير المنظر هو معمل المسافات إلى النجوم القريبة وحركاتها (سيظهر الرابط في نافذة جديدة) الذي تم إنشاؤه لدورة علم الفلك التمهيدية بجامعة واشنطن. باستخدام هذا المعمل القائم على جافا ، يمكنك ضبط ميل النجم إلى مدار الكوكب ، وتغيير المسافة إلى النجم ، وتغيير حجم مدار الكوكب ، وحتى إضافة تأثير الحركة المناسبة. (المصدر: www.astronomynotes.com)

الوحدات في المسافة

  1. الوحدة الفلكية (AU). يتم تعريفه على أنه متوسط ​​المسافة بين الشمس والأرض. قيمتها حوالي 149.6 مليون كم. تُستخدم هذه الوحدة بشكل ملائم للتعبير عن المسافة إلى الجسم في النظام الشمسي لأنه يمكننا مقارنة المسافة مباشرةً بمسافة الأرض والشمس.
  2. تُعرَّف السنة الضوئية بأنها المسافة التي قطعها الضوء في السنوات الضوئية. سرعة الضوء حوالي 300.000 كم / ث. إذن ، سنة ضوئية واحدة تساوي 9،46 × 10 ^ 12 كم. تستخدم هذه الوحدة في الغالب للتعبير عن مسافة الجسم خارج المجرة. تذكر أن سرعة الضوء & # 8217s محدودة ، لذا تُرى الأشياء البعيدة كما كانت في الماضي. على سبيل المثال الشمس. الشمس التي نراها في هذه اللحظة هي الشمس كما كانت قبل 8 دقائق. يحتاج الضوء حوالي 8 دقائق لقطع مسافة الأرض والشمس. لذا ، فإن النظر إلى الأشياء البعيدة يعني أننا ننظر إلى أبعد من ذلك في الماضي. هذا & # 8217s هو السبب وراء استخدام السنوات الضوئية بشكل أكثر شيوعًا للتعبير عن مسافة الأشياء البعيدة & # 8217s. عندما نقول أن المسافة العنقودية & # 8217s هي 8 مليارات سنة ضوئية ، فهذا يعني أن الكتلة التي رأيناها الآن هي الشكل الذي كانت عليه قبل 8 مليارات سنة!
  3. بارسيك (المنظر الثاني). النجم الذي له اختلاف المنظر 1 ثانية قوسية له مسافة حوالي 326 سنة ضوئية أو 206.265 وحدة فلكية (وحدة فلكية). يستخدم الفلكي هذه المسافة كوحدة للتعبير عن مسافة النجم. يطلق عليه فرسخ. هذه الوحدة مواتية للتعبير عن مسافة النجم & # 8217s لأنها ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالمنظر النجمي (p). (تذكر أن اختلاف المنظر = 1 / مسافة ، بينما يكون المراقب على الأرض ، يتم التعبير عن اختلاف المنظر في قوس ثانية ويتم التعبير عن المسافة في فرسخ فلكي).

لذا ، لمراجعة فهمنا حول اختلاف المنظر ، حاول الإجابة على هذه الأسئلة:

  1. إذا كان للنجم اختلاف في المنظر 0 & # 8243،711 ، فأوجد بعده (في السنوات الضوئية) منا!
  2. لنفترض أنه يمكننا قياس اختلاف المنظر من المريخ (بنفس التقنية التي استخدمناها هنا على الأرض). افترض أنه يمكننا القياس بدقة باستخدام طريقة المنظر حتى 200 فرسخ من الأرض (حد المسافة). تحديد حد المسافة إذا قمنا بقياس مسافة النجم & # 8217s باستخدام طريقة المنظر. بالنظر إلى أن المسافة بين المريخ والشمس تبلغ حوالي 1،52 وحدة فلكية.
  3. ترصد كويكبًا يقترب من الأرض. لديك مرصدين يبعدان 3200 كم ، لذا يمكنك قياس انزياح اختلاف المنظر للكويكب القادم. لاحظت أن تغير المنظر يساوي 0،022 درجة. حدد: (أ) المنظر المعبر عنه بالراديان (ب) المسافة بين الكويكب & # 8217 s من الأرض.
  4. إذا قمت بقياس اختلاف المنظر لنجم ليكون 0،1 ثانية قوسية على الأرض ، فما حجم اختلاف المنظر للنجم نفسه بالنسبة لمراقب على المريخ؟
  5. إذا قمت بقياس اختلاف المنظر لنجم ليكون 0.5 ثانية قوسية على الأرض وقيس مراقب في محطة فضائية في مدار حول الشمس اختلاف المنظر للنجم ليكون 1 قوس ثانية ، فما المسافة التي تبعد عن المحطة الفضائية الشمس ؟

يمكنك مشاركة حل الأسئلة أعلاه في عمود التعليقات.


شاهد الفيديو: الدرس 15. المسافة بين نقطتين. الثالث متوسط (يونيو 2022).


تعليقات:

  1. Duayne

    أحسنت ، ما هي الكلمات الضرورية .. ، الفكرة الرائعة

  2. Tygok

    إنه مقبول ، يجب أن يكون هذا الفكر الجيد جدًا عن قصد بالضبط

  3. Alger

    إنه بالفعل ليس استثناءً



اكتب رسالة