ریاضیات و سرگرمی

مطالب نجومی و مطالب ریاضی و آهنگ و عکس عاشقانه و ...

ریاضیات و سرگرمی

مطالب نجومی و مطالب ریاضی و آهنگ و عکس عاشقانه و ...

چرا میدان مغناطیسی زمین عوض می شود؟

میدان مغناطیسی یا آهنربایی کره زمین در حال ضعیف شدن است. اگر این کاهش در شدت میدان با همین اهنگ به پیش رود ظرف 1200 سال آینده قطب نماهای سراسر دنیا از کار خواهند افتاد تا مدتی به طرف همه جا ولی در واقع هیچ جا منحرف خواهند شد. سپس به آهستگی پس از گذشت دهها یا صدها سال بار دیگر همراستا خواهند شد اما این بار به سمت جنوب.
نتیجه این می شود که میدان مغناطیسی زمین وارونه خواهد شد این اتفاق پسشتر نیز بارها روی داده است. زمین شناسان در سنگ های مغناطیسی چندین میلیون ساله قراینی یافته اند که این را تایید می کند. روشن است که این پدیده بیانگر مطلب بسیار مهمی درباره هسته درونی زمین است.اما پرسش اینجاست که این مطلب مهم چیست؟ هسته زمین از آهن و نیکل تشکیل شده که بخش عمده ای از انها به حالت گداخته وجود دارد این مایع فلزی پیوسته در جنبش است و این جنبش به نحوی جریانهای الکتریکی به وجود می اورند که میدان مغناطیسی زمین را ایجاد می کنند. جزئیات این فعالیت فلزی گداخته و تغییراتی که در میدان مغناطیسی زمین بوجود می اورد هنوز روشن نشده است برخی از سرنخ هایی که درباره رویدادهای درون زمین در اختیار داریم از بررسی ساختار بیرونی این میدان بسیار گسترده بدست آمده اند این میدان زمین را در محاصره خود دارد و تا صدها هزار کیلومتر در فضا ادامه دارد. میدان مغناطیسی را می توان به صورت مجموعه ای از خط های فرضی تصور کرد که در فضا از قطب جنوب در جنوبگان تا قطب شمال در کانادا قوس می زند و سپس در درون هسته زمین ادامه می یابد تا بار دیگر از قطب جنوب سر در آورد. میدان مغناطیسی زمین همواره نابسامان است. قطب های مغناطیسی زمین 11 درجه با قطب های جغرافیایی زمین فاصله دارند در این میدان پیچش ها و خمیدگی هایی وجود دارد که در آن نواحی ممکن است جهت عقربه قطب نما حتی تا 20 درجه از شمال حقیقی فاصله داشته باشد. دریانوردان این نواحی را از قرن یازدهم هجری تا کنون نقشه برداری کرده اندتا مبادا قطب نماهایشان آنان را از مسیر واقعی منحرف کند. از روی نوشته های آنان در میابیم که شدت میدان مغناطیسی زمین افت و خیز بسیار زیادی دارد.و سالانه در حدود 20 کیلومتر به طرف غرب جابجا می شود در نظر دانشمندان امروزی این بدان معناست که مایع گداخته هسته زمین با سرعتی در حدود نیم میلیمتر در ثانیه در حرکت است. یعنی در روز تقریبا مسافتی برابر نصف طول زمین فوتبال را می پیماید. زمین فیزیکدانان در مقیاس گسترده تر با بررسی مغناطیس هایی که در گدازه های منجمد باستانی محبوس شده اند ردپای میدان مغناطیسی زمین را 30 تا 50 میلیون سال گذشته دنیبال کرده اند همچنانکه سنگ ها گداخته می شوند اتم های آهن موجود در آنها تمایل می یابند با راستای میدان مغناطیسی ان دوره همراستا شوند. این مدارک نشان می دهد که در گذشته میدان مغناطیسی زمین در فاصله های زمانی نامعین از 30 هزار سال گذشته تا 1 میلیون سال وارونه شده است. میدان از این رو به آن رو می شود. یعنی در مدت نزدیک به 100 هزار سال ضعیف می شود و سپس در جهت دیگر افزایش می یابد.
بسیاری از زمین شناسان که درباره علت وارون شدن ها بررسی می کنند اکنون معنقدند که میدان مغناطیسی ضعیفی که بر سطح زمین می سنجیم ( آن قدر ضعیف که آهنربای نعلی شکل اسباب بازی هم 100 برابر از آن نیرومند است) تنها مشتی از خروار است. بخش عمده از فعالیت مغناطیسی زمین در هسته آهنی و نیکلی آن صورت می گیرد برابر مقبول ترین توضیحی که برای این مساله ارائه شده و به نظریه دینامو معروف است بخشی از میدان که در هسته زمین امتداد دارد در مایع باردار و گداخته آن محبوس شده و با چرخش زمین کشیده می شود. درنتیجه به طور مستقیم از هسته نمی گذرد بلکه بارها دور هسته پیچیده می شود تا مانند دسته ای از کش های محکم تشکیل خطوط شار نیرومندی را بدهد. بنابر این نظریه جریان همرفتی فلز گداخته که از اعماق هسته بالا می آید حلقه های کوچکی از این ماده مغناطیسی دور هم پیچیده را به سطح می راند که از اینجا به فضا امتداد می یابند و تشکیل میدان آشنایی را می دهد که می سنجیم. سپس یک بار دیگر به درون هسته شیرجه می روند و سخت دور هسته پیچیده می شوند بدین ترتیب میدان خود را نگه می دارند. در این فرضیه درباره اینکه چه چیزی ممکن است باعث وارونه شدن میدان شود چنین استدلال می شود که طبیعت غیر قابل پیش بینی جریان همرفتی که نقش دارد. اگر در یک نقطه چند حلقه بیشتر از نقطه دیگر جمع شود ذره های میدان که به سطح می رانند در جهت مخالف حلقه می زنند. احتمال دیگر آن است که این وارونه شدن ها به هیچ وجه کاتوره ای و تصادفی نیست. و اگر اطلاعات کافی داشتیم می توانستیم آن ها را پیش گویی کنیم و شاید بر همکنش های الکترومغناطیسی مایع جوشان درون زمین چندان پیچیده اند که وارونگی تصادفی به نظر می رسد اگر چنین باشد شاید روزی دانشمندان بتوانند به ما بگویند که وارونگی بعدی چه هنگام رخ می دهد اما اکنون تنها کاری که می توانیم بکنیم این است که قطب نماهایمان را تماشا کنیم و حدس بزنیم در دل گداخته زمین چه می گذرد

نقش میدان مغناطیسى در حفاظت از کره زمین

میدان مغناطیسى زمین همانند پوست پیاز کره خاکى ما را در برگرفته است. توفان هاى خورشیدى آن را مورد حمله قرار داده و موجب بروز توفان هاى الکتریکى در آن مى گردند. این توفان ها نیز متعاقباً بر روى سیستم هاى الکتریکى زمین اثر مى گذارد. اگر چه میدان مغناطیسى زمین کره خاکى ما را از توفان هاى خورشیدى و تشعشعات فضایى حفظ مى کند اما متاسفانه این میدان مغناطیسى به تدریج در حال ضعیف ترشدن بوده و عواقب حاصل از آن مایه نگرانى کارشناسان امر است.

چندى پیش رسانه هاى گروهى از وقوع انفجارات شدید در خورشید (در منظومه شمسى) خبر داده و متذکر شدند در اثر این انفجارات، تشعشعات خطرناکى وارد جو زمین شده و ذرات الکتریکى باردار آن براى همگان مضر خواهد بود. در این گزارش ها از قطع ارتباطات رادیویى در سراسر جهان، از کار افتادن ماهواره ها و سیستم هاى برق رسانى سخن مى رفت. این نگرانى ها همه بحق بودند. پس از انفجارهاى شدید خورشیدى که 14 سال پیش صورت گرفتند ابرى از ذرات باردار پرانرژى ( این ذرات باردار در زبان فیزیکدانان، پلاسما نامیده مى شود) با قدرتى 1700 بار بیشتر از روزهاى معمولى، به سوى سیاره ما وزیدن گرفت. در آن زمان دانشمندان از این بیم داشتند که اگر توفان حاصل از این ذرات پر انرژى به میدان مغناطیسى زمین برسند، در میدان مغناطیسى، شدت جریان الکتریکى آنچنان زیاد خواهد بود که تقریباً تمامى فیوزهاى سیستم هاى الکتریکى از کار خواهند افتاد. خوشبختانه این فاجعه عظیم به وقوع نپیوست. تنها برخى از فرکانس هاى رادیویى دچار اشکال پخش شدند و کار بعضى از ماهواره ها به صورت موقت و از روى احتیاط متوقف شد.

کارشناسان به این نتیجه رسیدند که میدان مغناطیسى زمین، سپر دفاعى نامریى ما در برابر توفان هاى خورشیدى و تشعشعات فضایى بوده است. با این وجود نقش پروتون ها و ذرات آلفا در این تشعشعات و همچنین نقش میدان مغناطیسى زمین هنوز هم معماهاى بسیارى را در خود نهفته دارند.

اما اصولاً چرا کره زمین از دو قطب مغناطیسى برخوردار است؟ چه چیزى باعث مى شود که زمین همانند یک میله مغناطیسى عظیم، آن طور که همه ما آ ن را از کلاس هاى درس فیزیک مى شناسیم، عمل کند؟ چرا عقربه یک قطب نما همیشه جهت شمال و جنوب مغناطیسى را بر روى زمین نشان مى دهد؟ (این مسئله هزاران سال پیش توسط چینى ها کشف شد.)

شاید بد نباشد توضیح دهیم که حتى تا قرن شانزدهم میلادى هم بسیارى از مردم معتقد بودند که یک کوه عظیم مغناطیسى در شمال زمین وجود دارد.

متخصصان رشته هاى فیزیک و زمین شناسى تنها چند دهه پیش بود که تئورى دیگرى را ارائه کردند و این تئورى تازه، چهار سال پیش در انستیتوى تحقیقاتى شهر کارلسروهه مورد تائید قرار گرفت. طبق این تئورى تقریباً 95 درصد از میدان مغناطیسى زمین از طریق یک ماشین دینام یا در حقیقت ژنراتورى که با کمک اثر مغناطیسى، انرژى الکتریکى تولید مى کند، در ماده مذاب قشر بیرونى هسته زمین که کلاً از آهن تشکیل شده است تولید مى شود. در این قشر، جریان هایى به وجود مى آیند که بر اثر چرخش کره زمین شکلى مارپیچ به خود مى گیرند. آزمایش هاى انجام گرفته نشانگر آنند که این جریان هاى مارپیچ، واقعاً یک میدان مغناطیسى را به وجود مى آورند. میدان مغناطیسى درونى زمین بر جریان هاى الکتریکى خارجى در یونوسفر جو زمین اثر گذاشته و به این ترتیب در برابر توفان هاى خورشیدى و تشعشعات زیان آور ذرات الکتریکى نقش حفاظ را بازى مى کند.

البته این میدان مغناطیسى همانند میدان مغناطیسى زمین که دائماً ضعیف تر مى شود، از یک ثبات دائمى برخوردار نیست. علاوه براین، بررسى سنگ هاى کره زمین نشان مى دهد که پس از بروز یک چنین ضعفى در میدان مغناطیسى زمین، تقریباً هر 750 هزار سال یک بار، محل قطب هاى شمال و جنوب مغناطیسى تغییر مى کند. اما براساس محاسبات کنونى این تغییر محل قطب هاى مغناطیسى زمین حدوداً 500 سال دیگر انجام خواهد گرفت. اینکه علت این پدیده چیست و آیا به این خاطر، آن طور که برخى از محققان معتقدند، آب وهواى کره زمین تغییر خواهد کرد یا اینکه اصولاً بقاى حیات بر روى کره خاکى ما با خطر مواجه مى شود، هنوز مشخص نیست.

چگونگی شکل گیری سامانه های ستاره ای چندگانه

اخترشناسان با بررسی شمار زیادی از سامانه های ستاره ای چندگانه، به چگونگی فرایند شکل گیری آنها پی بردند.


سامانه های ستاره ای چندگانه همواره بخش عمده ای از داستان های علمی تخیلی را به خود اختصاص داده است. قهرمانان تلوتلوخوران در صحرای سوزان، به دنبال پناه گاهی می گرددند تا از گرمای سوختن سه خورشید آسمان در امان باشند. همچنان که آنها برای زنده ماندن به نزاع می پردازند،شاید قهرمان ما لحظه ای به سلسله وقایع نجومی که آنها را به این ورته کشانده ،بیاندیشد.

اخترشناسان در این زمینه چگونگی شکل گیری سامانه های ستاره ای چندگانه به سرنخ هایی دست یافته اند.آنها با بهره گیری از ابر رادیو تلسکوپ آرایه ای (VLA) موسسه دانش ملی به تصویر برداری از شمار زیادی سامانه ستاره ای چندگانه پرداختند.این در حالی است که بسیاری از این سامانه ها در مراحل ابتدایی فرایند شکل گیری می باشند.

در حال حاضر دو نظریه چالش بر انگیز زیر ،در راس قرار دارند:


* پیش ستارگان و صفحات اطراف آنها قطعه کوچکی از صفحه ای بزرگ (اصلى) می باشند.

یا

* پیش ستارگان به طور مستقل شکل گرفته،سپس در دام گرانش یکدیگر گرفتار شده و در مداری متقابل(دوطرفه) قرار گرفته اند.





نمایی خیالی از فرایند شکل گیری سامانه های ستاره ای چندگانه
در این تحقیقات، اخترشناسان به بررسی جرمی تحت عنوان L1551 IRS5 پرداختند. L1551 IRS5در فاصله 450 سال نوری از زمین خود از شمار زیادی اجرام پیش ستاره ای که توسط توده ای از گاز و غبار احاطه شده ، شکل گرفته است.تحقیقات نشان داد که صفحات مواد پیش ستاره ای با یکدیگر و با صفحه بزرگی که در حال شکل گیری از آن می باشند ، در یک راستا (ردیف) قرار دارند.این بدان معنا است که گزینه نخست صحیح تر است، همه آنها با هم شکل گرفته اند.

اما موضوع به این سادگی ها هم نیست.محققان دریافتند که ستاره جوان سومی با صفحه ای از ذرات غبار، با دو ستاره دیگر در یک راستا قرار ندارد.این احتمال می رود که ستاره سوم در دام گرانشی دو ستاره گرفتار شده است.به بیان دیگر سامانه های ستاره ای چندگانه هم می توانند با هم شکل گرفته باشند و یا از گرانش و جذب کردن ستارگان بوجود آمده باشند، به طوری که ستارگان یک به یک بواسطه گرانش یکدیگر را جذب کرده و در کنار هم قرار گرفته اند.

نتایج این تحقیقات که توسط ژرمی لیم از موسسه ستاره شناسی و اختر فیزیک آکادمی سینیکا (IAAAS) تایوان و شیگن هایسا تاکاکوآ از رصدخانه اخترشناسی ملی ژاپن(NRAO) انجام شده است، در دسامبر سال جاری میلادی در ژورنال اختر فیزیک به چاپ رسید



یه مطلب جالب در مورد فیزیک

نامریی کردن اجسام
یک محقق ایرانی در دانشگاه پنسیلوانیا به کمک یکی از همکارانش ، نشان داده است که می توان با استفاده از پرتوهای پلاسمایی اجسام را نامریی کرد.

ایده نامریی کردن اجسام تا چندی پیش تنها در سطح داستانهای تخیلی علمی نظیر «مرد نامریی» ، «چ جی ولز» مطرح بود اما «نادر انقطاع» و «آندرآ آلو» از دانشگاه پنسیلوانیا شیوه ای را پیشنهاد کرده اند که با استفاده از آن می توان با فناوریهای موجود، اجسام را تا حد زیادی غیر قابل رویت ساخت .

به اعتقاد فیزیکدان این روش کاربردهای متعددی در فناوری های نظامی مربوط به مخفی کردن و استتار اجسام خواهد داشت . در گذشته گروههایی از فیزیکدانان کوشیده بودند با روش موسوم به «روش آفتاب پرست» به استتار اشیا و اجسام دست یابند.

محققان دانشگاه توکیو نیز بر روی نوعی پارچه تحقیق می کنند که بر همین مبنا عمل استتار را انجام می دهد: در داخل این پارچه دانه هایی نظیر رشته تسبیح کار گذارده شده که می تواند صحنه ای را که برروی آن تابانده می شود منعکس سازد و جسمی را که این پارچه بر آن پوشانده شده نظیر بدن آفتاب پرست به رنگ محیط درآورد و به این ترتیب آن را نامریی سازد.

محقق ایرانی و همکارش با انجام محاسباتی نشان داده اند اجسام کروی یا استوانه ای که با این قبیل سپرها پوشیده شوند، عملا نور بسیار کمی از خود بازمی تابند. در عمل زمانی که این اجسام در معرض نور مریی قرار داده می شوند، نوری که از آنها به چشم می رسد آنقدر اندک است که عملا دیده نمی شوند.

یک محدودیت این فناوری آن است که هر سپر مخصوص تنها برای یک طول موج خاص کار می کند و به عنوان مثال جسمی که در زیر نور قرمز غیرقابل رویت شده اگر تحت پرتوهای به رنگ سبز یا آبی قرار گیرد قابل مشاهده خواهد بود. نکته دیگر آنکه سپر نامریی کننده زمانی عمل می کند که طول موج با تابیده شده نزدیک ابعاد خود جسم باشد. به این ترتیب در مورد نور مریی، از این سپر تنها برای مخفی کردن اجسام میکروسکوپی می توان استفاده به عمل آورد. اجسام بزرگتر تنها هنگامی از دید پنهان می شوند که پرتوهای با طول موج بلندتر به آنها تابیده شود. بنابراین با این فناوری نمی توان افراد یا خودروها را نامریی کرد.

اما انقطاع معتقد است که از این فناوری می توان در زمینه های دیگر نظیر تولید موادی که از برق زدن و درخشش اجسام جلوگیری می کنند استفاده به عمل آورد. این سپرها همچنین می توانند مانع از تاثیر نامطلوب نوری شوند که از اجسام ریز پراکنده می شود و به این ترتیب می توانند بازده میکروسکوپها را افزایش دهند. یک کاربرد دیگر این روش نامریی کردن ماهواره ها در فضا است.
saeed666
04-07-2006, 09:25 PM
سلام با تشکر از همه دوستان

هفت سوال درباره جهان هستی

جهان چیست؟
جهان سازمانی کامل پویا است . این جهان روزی آغاز شد - شاید با یک انبساط بزرگ ناگهانی ماده- و ممکن است روزی پایان یابد - ما نمی دانیم ! در همین زمان (بین آغاز و پایان ) با انبساط بیشتر جهان کهکشان ها از یکدیگر دورتر و دورتر می شوند . جهان با فعالیت و حرکت در حال بزرگ شدن است . ستاره ها در تمام طول زندگیشان منقبض می شوند ، منبسط می شوند و منفجر می شوند . سیارات به دور ستاره ها در حال گردشند. کهکشان ها می چرخند و ستاره های دنباله دار و خرد سیارک ها در منظومه شمسی در حال حرکت بر روی مدار خود هستند .عناصر ،اتمها ،مولکول ها و ذره ها پیوسته بر یکدیگر اثر می گذارند و تغییر می کنند . موجهای الکترومغناطیس همه جا هستند (ما برای دیدن آنها باید بیرون از محوطه وجودیشان باشیم) ممکن است همه جهان از ماده سیاه ساخته شده باشد که ما در این مورد مطمئن نیستیم .

علم کیهان شناسی چیست؟

علم کیهانشناسی در مورد چگونگی تکامل و ساختار جهان توضیح می دهد. این علم شامل سوالات بزرگی می شود . مثل : آغاز جهان چگونه بوده است ؟ آیا جهان به پایان خواهد رسید ؟ پایان جهان چگونه خواهد بود ؟ اجزا تشکیل دهنده جهان چه تاثیری برهم میگذارند ؟ آیا جهان مرز دارد؟ و ...

امروزه تئوریهای مبنی بر مشاهده دقیق ساختار جهان،مطالعه و بحث در مورد ان وجود دارد که ریاضیات و فیزیک پایه های اساسی آنها هستند .

جهان چگونه آغاز شد؟

رایجترین تئوری در مورد خلق جهان تئوری انفجار بزرگ است. این تئوری عقیده بسیاری از دانشمندان بویژه ادوین هابل اخترشناس مشهور قرن بیستم است . انفجار بزرگ می گوید که جهان بوسیله یک موج سنگین انرژی و ماده 10 تا 20 میلیون سال پیش بو جود آمده است . انفجار بزرگ شکل گیری گازها و ذرات موجود در آسمان و هر چیز دیگری که در آن یافت می شود را نشان می دهد . این تئوری همچنین انبساط جهان در آینده را بیان میکند و نیز دور شدن همه اجزا آسمان ، کهکشانها ،ستاره ها و سیارات و هر چه در آن است .

چه نوع ذراتی در انفجار بزرگ خلق شدند؟

در نتیجه انفجار نخستین واکنش سریع آغاز شد و ذرات بسیار کوچک تشکیل شدند (دانشمندان می گویند که انفجار بزرگ یک انفجار نبود بلکه یک موج عظیم بود ) و بعد بلافاصله جز اتمی ذرات بو جود آمد (برای خلق پروتون و نوترون ) هیدروژن و هلیوم اولین اتمها بودند . از تاثیر این دو عنصر اساسی بر یکدیگر همه مواد دیگر - از جمله خود شما - بو جود آمدند.

جهان چگونه منبسط می شود ؟

متاسفانه ما نمی توانیم بیرون از جهان برویم تا مشاهده کنیم که جهان چگونه منبسط می شود اما می توانیم آن را تجسم کنیم اگر یک بادکنک را با گذاشتن نقطه هایی علامت گذاری می کنیم و بعد آنرا باد کنیم نقطه ها از یکدیگر دورتر می شوند و این درست مثل اتفاقی است که در جهان برای کهکشانها رخ می دهد.

آیا انبساط جهان در آینده ادامه خواهد داشت ؟

یک نظریه رایج می گوید این امر به چگونگی پیدا شدن مواد فیزیکی در جهان مربوط است - وما مطمئن نیستم که چه مقدار ماده در جهان وجود دارد . مقدار ماده ای که برای ثابت نگه داشتن جهان لازم است امگا نام دارد .امگا یک کمیت مجهول فرضی از ماده است . اما دانشمندان می خواهند که اگر مقدار ماده از امگا کمتر یا بیشتر باشد چه اتفاقی می افتد؟

اگر ماده کمتر از امگا جهان منبسط خواهد شد سرد تر و قسمت های آن از هم دورتر و دورتر می شوند. ستاره ها احتمالا خاموش خواهند شد . زندگی همه مواد با سیاه شدن و سرد شدن و دور شدن از یکدیگر خواهد بود.این مفهوم انبساط جهان را طبق نظریه باز بیان می کند . اگر ماده بیشتر از مقدار امگا باشد ، نیروهای گرانشی (هر ذره ماده ذره های دیگر را به سوی خود می کشد .) خیلی زود یا به آهستگی و خیلی دیر انبساط را متوقف می کند و باعث می شود ماده در هم فرو بریزد و جهان شروع به منقبض شدن کند . در بعضی نقاط جهان روی خودش سقوط می کند . این مفهوم به نظریه جهان بسته معروف است . به طور کلی به نام Big Crunch شهرت یافته است.

در آخر جهان Big Crunch چگونه خواهد شد؟

ما مطمئنا نمی دانیم در آخر جهان چه پیش خواهد آمد این تئوری به جاذبه ای که باعث شده همه چیز در جهان منقبض شده ودر خودش فرو بریزد مربوط است . دو نتیجه را دانشمندان به طور کلی پیشنهاد می کنند : یکی تمام جهان در خودش فرو می ریزد و در یک لحظه جهان به سیاه چاله تبدیل خواهد شد و این آخر جهان خواهد بود و دیگر اینکه Big Crunch منجر به انفجار بزرگ دیگری خواهد شد و در نتیجه جهان دیگری به وجود خواهد آمد (یا جهانی مشابه جهان ما )