فیزیک فضا و اتمسفر
فیزیك فضا (Space Physics)
انسان كنجكاو همواره در جریان پیشرفت علوم مختلف از فضای بالای سر خودغافل نبوده است. و تلاش فوق‌العاده زیادی را جهت گشودن اسرار آن انجامداده‌است. انواع ماهواره‌های فضایی ، سفینه‌های فضایی ، تلسكوپهای گوناگوناز جمله ابزار و وسایلی هستند كه در این راستا توسط انسان ایجاد شده‌اند.
فیزیك فضا یكی از این شاخه‌های علم فیزیك است كه تا اندازه‌ای پاسخگویهزاران سوال موجود در ذهن بشر در مورد فضا می‌باشد. بخشی از فیزیك فضا كهدر آن اجرام آسمانی مورد مطالعه قرار می‌گیرد، مكانیك سماوی است. در اینبخش نیروهای موثر بر حركت اجسامی نظیر سیارات ، ماهواره‌ها و پروپهایمصنوعی مورد مطالعه قرار می‌گیرد.
قوانین كپلر
در سال ۱۶۱۹ ، كپلر در مورد حركت سیارات سه قانون اساسی خود را بااستفاده از مشاهدات تیكو براهه بیان كرد. قوانین كپلر كه پایه و اساسقوانین نیوتن و مكانیك كلاسیك برای حركت سیارات است، عبارتند از :
- حركت سیارات به دور خورشید در یك مدار بیضوی انجام می‌گیرد كه خورشید در یكی از كانونهای آن بیضی قرار دارد.
- مدار یك سیاره به دور خورشید ، سطحی را تشكیل می‌دهد كه این سطحجاروب شده توسط خط واصل بین سیاره و خورشید با زمان حركت سیاره نسبتمستقیم دارد.
- نسبت بین مربع دوره تناوب گردش هر سیاره و مكعب نصف محور بزرگ مدار بیضوی ، در مورد هر سیاره منظومه شمسی عدد یكسانی است.
فیزیك اتمسفر
فیزیك فضا یك علم بسیار جدید است. با وجود این یك تكنولوژی مهم سبب حلبسیاری از ناشناخته‌های قبلی بوده است. محیط ، فضایی از اندركنش‌هایزیادی مانند نیروی گرانشی ، ماگنتواستاتیك ، الكترواستاتیك ،الكترومغناطیس و … ، نسبت به زمان تغییرات مهمی را نشان می‌دهد كه طبیعتتركیب و توزیع ماده ، دمای گاز بین ستاره‌ای را تغییر می‌دهد.
در فیزیك اتمسفر پارامترهای مهم معین در هر نقطه از اتمسفر مانند فشار، چگالی ، دما ، میدان مغناطیسی زمین ، میدان الكتریكی ، تابشالكترومغناطیسی موجود در اتمسفر ، ذرات باردار و شهاب سنگها مورد مطالعهقرار می‌گیرند.
برهمكنش نور خورشید با اتمسفر
انرژی تابش خورشیدی در مسیر فاصله خورشید تا زمین در اثر برخورد باگازهای موجود در اتمسفر زمین در فرایندهای مختلفی شركت می‌كند. در اثر اینفرایندها قسمت اعظمی از تابش خورشیدی كه برای انسان و موجودات زنده زیان‌آور است، جذب می‌گردند. تعدادی از این پدیده‌های برهمكنشی عبارتنداز :
- جذب تابش در اتمسفر :
در اتمسفر زمین عناصری مانند اوزن ، اكسیژن ، ازت ، هلیوم ، گاز كربنیك، هیدروژن و گازهای دیگر وجود دارد. همچنین می‌دانیم كه امواجالكترومغناطیسی از ذراتی به نام فوتون تشكیل شده‌اند. این فوتونها بعد ازگسیل از خورشید توسط عناصر موجود در جو زمین تحت فرایندهای مختلف مانندپدیده فوتوالكتریك ، اثر كامپتون و … جذب می‌شوند.
-پدیده یونش :
در اثر برهمكنش فوتون با گازهای موجود در جو زمین ، این گازها یونیزهمی‌شوند. اتمهای یونیزه دوباره در اثر برخورد با الكترونهای موجود دراتمسفر در فرایند تركیب مجدد شركت می‌كنند. این فرایندها همچنین در جوزمین انجام می‌شوند. یكی از نتایج این فرایندها ایجاد پلاسما در اتمسفرمی‌باشد.
تابش فیزیك امواج كوتاه خورشیدی
اكنون تكنولوژی پژوهشهای فضایی توسعه یافته است و اطلاعات غیر مستقیمتابش خورشیدی كه موجب یونش می‌شوند، به حد كافی مورد مطالعه قرار گرفتهاست. اطلاعات اولیه حاصل از پرتاب موشكها ، اشعه ایكس تابشی ناشی ازخورشید ، ، خطوط طیفی لیمن ذره آلفا را نتیجه داده است. با دستگاههایمجهزتر می‌توان طیف فیزیك امواج كوتاه خورشید را عكسبرداری كرد و اثرفوتوالكتریكی را با موشكها مشاهده كرد.
پدیده‌های بارز فیزیك فضا
-فروغ آسمانی :
آسمان شب سیاه كاملا تاریك نیست. ستارگان ، سیارات ، نور منطقه البروجیو ماه هر كدام سطح زمین را روشن می‌كنند. در عرضهای بالاتر شعله‌های شفق وسوسوزدن در سراسر آسمان وجود دارد و این پدیده‌ها بر حسب اقتضا در عرضهایمتوسط زمین ظاهر می‌شوند. اتمسفر سیاره در پی این اثرات تابش می‌كند، كهاین تابش را فروغ آسمانی می‌گویند.
- شفق قطبی :
در عرضهای بالای زمین ، آسمان شب گاهی به صورت ناگهانی و به شكل متحركروشن می‌شود كه این درخشش‌ها را شفق قطبی می‌گویند. این درخشش‌ها شفافهستند و می‌توان ستارگان را از داخل آنها مشاهده كرد. اغلب درخشندگی آنهابه اندازه‌ای است كه با نور آنها می‌توان نوشته‌ای را مطالعه كرد. معمولادر هر شب روشن می‌توان شفق قطبی شمالی و شفق قطبی جنوبی را در آسمانمشاهده كرد.
- طوفان مغناطیسی :
اغلب در میدان مغناطیسی زمین یك تغییر ناگهانی ظاهر می‌گردد كه اینآشفتگی مغناطیسی به عنوان طوفان مغناطیسی معروف است. فراوانی ظهور اینطوفان به صورت مستقیم بهدوره یازده ساله فعالیت خورشیدی مربوط است. با وجود این زمانی كه یك شعله بزرگخورشیدی ظاهر می‌شود، یك طوفان مغناطیسی با یك یا دو روز تاخیر شروعمی‌شود.
- كمربندهای تشعشعی زمین :
در مورد پدیده‌های مربوطه به ذرات باردار موجود در جو زمین نظریه‌هایگوناگونی به‌وسیله دانشمندان مختلف ارائه شده‌است. از جمله این افرادمی‌توان به اشتورمر (Stormer) و بیركلند (Birkeland) اشاره كرد كه بیشترعمر خود را صرف مطالعه و مشاهدات شفق قطبی كردند. وان آلن و گروه پژوهشگراو با هدف مطالعه اشعه كیهانی كنتورهایی از نوع كایگرمولر را درماهواره‌های خود تعبیه كردند. آنان توانستند مناطق تشعشعی از ذرات بارداررا كه در میدان مغناطیسی زمین به‌دام افتاده بودند، نشان دهند. این مناطقبه كمربندهای تشعشعی وان آلن معروف شدند.
ارتباط فیزیك فضا با شاخه‌های دیگر فیزیك
شاخه‌های مختلف علم فیزیك را می‌توان مانند دانه‌های یك زنجیر تصور كردكه به صورت محكم به یكدیگر پیوند خورده‌اند، با این تفاوت كه در برخیموارد مرز موجود میان این دانه‌ها به اندازه‌ای پیچیده است كه به راحتینمی‌توان آن را تشخیص داد. به عنوان مثال فضای بالای سرمان توسط علوممختلف فیزیك مانند نجوم ، كیهان شناسی ، اختر فیزیك ، مكانیك سماوی ،فیزیك هوا فضا ، فیزیك محیط زیست ، فیزیك نظری ، فیزیك مواد ، فیزیكهسته‌ای و … مورد مطالعه قرار می‌گیرد. طبیعت امواج الكترومغناطیسی كهخورشید به عنوان یك چشمه عظیم تولید این فیزیك امواج است، در فیزیك امواجو فیزیك رادیو بررسی می‌شود. هر كدام از این علوم ، فضا را از دیدگاه خاصیمورد توجه قرار می‌دهد.
ارتباط فیزیك فضا با علوم دیگر
تنها شاخه‌های مختلف علم فیزیك نیست كه با فیزیك فضا ارتباط ناگسستنیدارند، بلكه علوم دیگر مانند زمین شناسی ، شیمی ، ریاضیات ، هوا فضا ،زیست شناسی و … نیز به نوعی با فیزیك فضا در ارتباط هستند.به عنوان مثال ماهیت گازهای تشكیل‌دهنده اتمسفر در علم شیمی به تفضیل مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرد.
آینده فیزیك فضا
یكی از مزایا و یا به بیان دیگر معایب علم بشری این است كه همواره ناقصبوده و روز به روز در حال پیشرفت و تكامل است. عیب بودن از این لحاظ كهناقص است و مزیت بودن از این لحاظ كه این نقص ، انسان را به تحرك و تحقیقوادار می‌كند و همین امر موجب پیشرفت در علوم مختلف می‌شود. فیزیك فضا نیزاز این پیشرفت و ترقی مستثنی نمی‌باشد. شاید روزگاری تمام اطلاعات بشر ازفضا محدود به چند نظریه و یا پیشگویی بود، اما امروزه با فرستادن انواعسفینه‌های فضایی و ماهواره‌ها به فضا ، اطلاعات بسیار درست و دقیقی از فضادر اختیار انسان قرار می‌گیرد
نظرات شما عزیزان:
<-PollName->
آمار
وب سایت:
تبادل
لینک هوشمند
