آیا ستارهها زندهاند؟!
ستاره شناسان ستارهها را مانند موجودات زنده میدانند که مراحل تولد ، زندگی و مرگ را در طول عمر خود میگذرانند. این مراحل که برای انسان حدود چند ده سال طول میکشد. در مورد ستارهها از چند میلیون تا چند میلیارد سال متغیر است. یک ستاره پس از تولد و گذران عمر ، وارد مرحله مرگ و پایان موجودیت میشود. خورشید ما هم که یک ستاره است، از این قاعده مستثنی نیست.
غول سرخ خورشید
ذخایر هیدروژن خورشید به ما این وعده را میدهد که تا حدود 5 میلیارد سال دیگر دغدغهای نداشته باشیم. خورشید تقریبا بصورت امروزی ، ستارهای زرد که به اندازه قرص ماه دیده میشود، خواهد بود. ولی 5 میلیارد سال بعد بیشتر هیدروژن موجود در هسته خورشید ، گداخته شده و صرف تهیه هلیوم میشود. در آن زمان جاذبه باعث انقباض هسته شده و فشار و دمای آن را افزایش خواهد داد. هیدروژن شروع به سوختن در پوسته اطراف هسته خواهد کرد.
انرژی حاصل از همجوشی هستهای در پوسته ، باعث انبساط لایههای خارجی خواهد شد، تا اینکه خورشید تبدیل به یک غول سرخ شود. هلیوم هم به کربن و اکسیژن تبدیل خواهد شد.
خورشید کوتوله
وقتی خورشید منبسط میشود تا تبدیل به یک غول سرخ شود ، قطرش حدود 150 برابر بزرگتر میشود (بدلیل همین افزایش حجم است که غول نامیده میشود). با افزایش حجم ، دمای سطح خورشید به آرامی کاهش مییابد و گازهای منبسط شده و داغ حرارت خود را از دست میدهند. رنگ خورشید از زرد به نارنجی و سپس قرمز تغییر میکند. بخاطر بزرگتر شدن سطح خورشید ، درخشندگی آن هزار برابر افزایش یافته و نور بیشتری ساطع میکند.
خورشید مدت 100 میلیون سال را به شکل یک غول سرخ سپری خواهد کرد، سپس لایههای سست بیرونی از آن جدا خواهند شد. سرانجام خورشید به شکل یک کوتوله سفید باقی مانده و به تدریج از بین خواهد رفت.
زمین سوگوار
در مراحل پایانی عمر خورشید ، هنگامی که این ستاره به غول سرخ تبدیل میشود، از آسمان آبی گرفته تا سایه رنگهای سپیده و شامگاه ، کلیه پدیدههای جوی ، عمیقا تحت تأثیر قرار میگیرند. زمین سرد نمیشود بلکه برعکس افزایش مساحت خورشید ، کاهش دما را جبران میکند و دما از حد معمول هم بسیار فراتر میرود. تمام موجودات زنده از بین میروند و زمین در غم از دست دادن آنها و خورشید به سوگ مینشیند.
با افزایش دما یخ پهنههای قطبی شروع به ذوب شدن میکنند. سطح اقیانوسها بالا میآیند و لایه ضخیمی از ابر ایجاد میکنند که برای مدتی خورشید را پنهان میکند. این ابرها تقابل اقلیمی میان قطبها و استوا را از بین میبرند. نوعی جنگل آمازون داغ و مرطوب سراسر زمین را میپوشاند. سپس جو زمین شروع به تبخیر شدن میکند. گیاهان خشک شعلهور میشوند. شعلههای آتش با استفاده از اکسیژن باقیمانده ، همه مواد آلی موجود را مصرف میکند. طبیعتی شبیه به ماه کنونی پدید میآید.
در صخره سنگهای قارهای و اعماق حوزههایی که تبخیر شدهاند، حاکمیت عصر معادن بار دیگر جایگاهی را که در نخستین سالهای عمر سیاره داشت، باز مییابد. پس از گذشت چند صد هزار سال ، خود صخره نیز شروع به ذوب شدن میکند. زیر آبشاری از حرارت سرخ ، امواج گدازه های فروزان از کوهها سرازیر و در اعماق اقیانوسهای کهن جمع میشوند. خورشید سرخ به گسترش خود ادامه میدهد و باد نیرومند ستارهای به بیرون میفرستد.
سیارات عطارد و زهره تحت تأثیر آن به آرامی تبخیر میشوند. این توفان شدید مواد آنها را جارو کرده و به صورت امواج متلاطمی از بخار به هوا میفرستد. از این ماده رقیق ممکن است سحابیهای جدید شکل گرفته و در میان آنها ستارگان و منظومههای سیارهای جدید پدیدار شوند.
خورشید یا خور یا هور یکی از ستارگان کهکشان راه شیری و تنها ستاره سامانه خورشیدی میباشد. منبع اصلی نور و گرما و در یک کلام زندگی بر روی زمین این ستاره است که با فاصلهای حدود ۱۵۰ میلیون کیلومتری از زمین قرار گرفته و قطری تقریباً معادل ۱٬۳۹۰٬۰۰۰ کیلومتر و وزنی معادل ۳۳۰ هزار بار سنگین تر از زمین دارد.
خورشید حدودا شامل ۸۶/۹۹٪ درصد جرم کل منظومه شمسی را تشکیل میدهد و به دلیل جرم عظیمش دارای نیروی گرانش بسیار قوی است، بهطوری که سیارات به سبب این نیرو در مدارشان به دور خورشید میگردند.
مشخصات فیزیکی خورشید
۱- قطر خورشید درحدود ۱٬۳۹۲٬۰۰۰ کیلومتر یا ۱۰۹ برابر قطر زمین است.
۲- جرم خورشید ۳۳۳٬۰۰۰ برابر جرم زمین است (جرم زمین ۱۰۲۷×۶) و مقدار جرمی که خورشید از دست میدهد درحدود ۴/۲ میلیون تن در ثانیهاست.
۳- قطر خورشید حدود ۱۳۹۲۰۰۰ کیلومترکه معادل ۱۰۹ برابر قطر زمین است.
۴- وزن مخصوص خورشید ۴۱/۱ گرم بر سانتی متر مکعب است.
۵- حجم خورشید ۱۰۳۳× ۴/۱ سانتی متر مکعب که حدودا معدل ۱٬۴۰۰٬۰۰۰ برابر حجم زمین است.
۶- دمای مرکز خورشید ۰۰۰/۰۰۰/۱۵درجه کلوین(۲۰٬۰۰۰٬۰۰۰ درجه سانتی گراد) است.
۷- مدت چرخش وضعی: ۲۵ روزدر استوا که درحوالی قطبها به ۳۴ روز میرسد.
۸- یک سال کیهانی زمانی است که خورشید یک بار به دور کهکشان میچرخد ودر حدود ۲۲۵ میلیون سال است.
۹- قطر زاویهای خورشید درآسمان ۳۲ دقیقهاست. قدر ظاهری خورشید ۷/۲۶- است.
10-خورشید در زمان پیدایش زمین ( زمانی که زمین کاملا به اعتدال رسیده بود و آب در زمین وجود داشت ) 5 برابر امروز قطر و بزرگی داشت .
ترکیب شیمیائی خورشید
در حدود ۹۹٪ وزن خورشید را گازهای هیدروژن(H۲) و هلیوم (He) تشکیل دادهاند، که از مقدار نیز حدود ۷۰٪ هیدروژن۲۹٪ هلیوم و یک درصد مابقی، شامل سایر گازها میشود. در خورشید هرثانیه ۵۰۰ میلیون تن هیدروژن طی فرآیند همجوشی هستهای به هلیوم تبدیل میشود که فقط حدود ۵٪ آن به شکل انرژِی از خورشید خارج میگردد.
جو خورشیدی
از تمام خورشید فقط جو آن قابل مشاهده است ناحیهای که از لحاظ فعالیت نیز غنی است پایه جو خورشیدی شید سپهر است لکههای خورشیدی بر روی شید سپهر ضاهر میشوند لایه خارجی بعدی رنگین سپهر است تاج آخرین لایه جوی خورشید میباشد.
شید سپهر یک لایه نازک گاز که بیشترین عمقی که میتوانیم آن را مشاهده کنیم و تابش قابل رویت از آن منتشر میشود وبر این سطح دانههای گذرا با عمر متوسط 5 تا دهها دقیقه را مشاهده میکنیم شکل گیری های روشن نا منظم که بوسیله رگههای تاریک احاطه شده اند این دانه دار شدن خورشیدی لایه بالایی ناحیه جا به جایی خورشید است لایه گازی به ضخامت حدود 0/2r زمینی که درست زیر پایه شید سپهر قرار میگیرد در این منطقه انرژی گرمایی توسط جا به جایی منتقل میشود تودههای گرم گاز(سلول های جا به جایی) بالا میروند و به صورت دانههای روشن ظاهر میشوند و انرژیشان را در شید سپهر تخلیه میکنند گاز های سرد تر پایین میآیند. طیف پیوستار سرار قرص خورشیدی یک دمای موثر _استفان بولتزمن_ 5800k را برای شید سپهر تعریف میکند از میان شید سپهر به سمت بیرون دما به شدت پایین میآید و سپس مجددا" در حوالی 500km داخل رنگین سپهر شروع به بالا رفتن میکند تا این که به دماهای بسیاربالا درتاج میرسد.شید سپهریک طیف یوسته جسم سیاه گسیل میدارد لذا بایستی در طول موجهای مرئی کدر باشد اماچگالیها در اینجا بسیار کمتر از مقداری است که گاز برای کدر بودن و تولید تابش پیوسته جسم سیاه لازم دارد.
ماه تنها قمر سیارهٔ زمین است. میانگین فاصله ماه تا زمین ۳۸۴٬۴۰۳ کیلومتر و قطر ماه ۳٬۴۷۶ کیلومتر است. کره ماه نزدیکترین جرم آسمانی به زمین محسوب میشود. مهتاب نوری ست که از خورشید آمده و از سطح ماه رو به کره زمین بازتابانده شده. نور تقریباً در مدت ۱٫۳ ثانیه فاصله بین زمین تا ماه را طی میکند. نشانهٔ نجومی ماه ☾ است.
در سال ۱۹۶۹ سازمان ناسا اعلام کرد که نخستین فضانوردان به نامهای نیل آرمسترانگ و باز آلدرین در قالب پروژه آپولو بر سطح ماه فرود آمدند.
نیمکرهای از ماه به طور دائمی رو به زمین قرار دارد که سمت پیدای ماه نامیده میشود. نیمه پنهان ماه را سمت پنهان ماه مینامند.
تصویر ماه از زمین
بر خلاف زمین، ماه نه دارای آب است، نه هواکره، نه زندگی و نه میدان مغناطیسی. نمیتوان گفت که ماه کاملاً غیر فعال است، زیرا «ماه لرزه» را باید نشانهای از وجود نوعی حرکت در درون آن دانست. قطعاً ماه در دوران گذشته، آتشفشانهایی داشته است؛ اما غالب حفرههایی را که در آن میبینیم، نتیجه اصابت سنگهای آسمانی در اولین روزهای شکلگیری آن است. بعضی از این حفرهها عظیم اند عمق حفره نیوتون ۸٬۰۰۰ متر است. هنگامی که سفینه فضایی شوروی به نام لونا ۳ از پشت ماه عکس گرفت، دانشمندان دیدند که روی پنهان ماه درست مانند روی آشکار آن نیست. در آنجا، تعداد حفرهها بسیار بیشتر بود؛ اما به طور کلی، از حفرههای روی آشنای ماه کوچکتر بودند.
تاثیرات ماه بر زمین
ماه و در کل کیهان بر آب و بویژه آب دریاها و اقیانوسها (جزر و مد) و حتی آب درون بدن جانوران و انسان و گیاهان تاثیرات ویژهای دارند. که این تاثیرات در برخی روزها کم و زیاد می شوند.
شکل گیری ماه
دهانههای برخوردی بر سطح ماه.
ماه و زمین بطور همزمان و حدود ۴.۵ میلیارد سال پیش شکل گرفتند. اینکه ماه دقیقا چگونه بوجود آمده هنوز معلوم نشدهاست. ممکن است همراه با زمین در اوایل شکل گیری منظومه شمسی شکل گرفته باشد، یا اینکه بعدها جذب میدان جاذبه شده و در مدار قرار گرفتهاست. نظریهای که بیش از سایر نظریهها پذیرفته شده این است که ماه از برخورد یک سیارک به اندازه مریخ به زمین بوجود آمدهاست. اثرات متقابل جاذبههای زمین و ماه بر همدیگر باعث افزایش مدت حرکت وضعی هر دو جسم شدهاست. بهعنوان مثال ، زمانی مدت حرکت وضعی زمین (طول شبانه روز) فقط ۱۰ ساعت بود، اما این زمان به ۲۴ ساعت کنونی افزایش یافتهاست. اگر این روند همچنان ادامه پیدا کند، طول ماهها به ۴۷ روز خواهد رسید. اما مقیاس زمانی این روند بسیار طولانیتر از طول عمر خورشید بوده ، بنابر این منظومه شمسی عمر کافی برای رسیدن به آن زمان را نخواهد داشت. قطر خورشید ۴۰۰ برابر قطر ماه و فاصله آن از زمین نیز ۴۰۰ برابر فاصله ماه از زمین است. این اتفاق باعث میشود تا هم ماه و هم خورشید به یک اندازه به نظر رسیده و در هنگام کسوف تمام سطح خورشید گرفته شود.
چرا ماه به روی زمین سقوط نمیکند
زمین با نیروی گرانش ماه را به سوی خود میکشد. اگر انسان ماه را که در حقیقت بی وقفه به دور سیاره ما میچرخد، از گردش باز میداشت، ماه فقط برای مدت کوتاهی ثابت میایستاد، آنگاه با سرعتی فزاینده به سمت زمین میشتافت و در نهایت با آن برخورد میکرد. البته این عمل میسر نیست. ماه از همان زمانهای اولیه با سرعتی برابر ۳۶۵۹ کیلومتر در ساعت به دور زمین در حال گردش بودهاست. در اثر این حرکت گردشی ، یک نیروی گریز از مرکز به سمت خارج ایجاد میشود، که درست به اندازه نیروی گرانش زمین که به سمت داخل کشش دارد، است. این دو نیروی مخالف ، اثر یکدیگر را بطور متقابل خنثی میکنند، به نحوی که ماه هموراه بر مدار خود باقی میماند.
دهانهها و دریاوارها
تابلویی از کره ماه و خورشید متعلق به قرن هفدهم میلادی.
بیش از ۳.۵ میلیارد سال پیش ، سطح ماه به شدت توسط شهابسنگها بمباران شد و گودالهای زیادی به نام دهانه در سطح آن بوجود آمدند. وسعت بعضی از این دهانههای برخوردی به ۳۰۰ کیلومتر (۱۸۵ مایل) میرسد که توسط دیوارههایی از کوههای سنگی که بر اثر برخورد شهاب سنگها بوجود آمدهاند، محصور شدهاند. بعضی از گودالها ، دیوارهای تراس دار یا حلقههای کوهستانی هم مرکز داشته و در اکثر آنها قلههایی نیز وجود دارند. دهانههایی که رگههای بزرگ و درخشان توف نام دارند، بسیار تماشایی هستند. تعدادی از گودالهای بزرگتر از گدازه آتشفشانی پر شده و دریاهایی در سطح ماه بوجود آوردهاند.
سوی رو به زمین کره ماه (سوی نزدیک)، ظاهری بسیار متفاوت نسبت به سوی دور آن دارد. علت آن اینست که پهنههای زیادی از این سوی ماه بر اثر فعالیتهای آتشفشانی با گدازههای تیرهرنگ پوشیده شدهاند و آبگیروارهای گوناگونی را بوجود آوردهاند ولی سوی دور ماه همچنان به شکل قدیم یعنی آکنده از گودال باقی ماندهاست.
هلال و بدر چگونه تشکیل میشود
خورشید خود میدرخشد، ماه را از این رو میبینیم که خورشید به آن میتابد. اگر آن روی ماه که به سوی ماست، بطور کامل مورد تابش خورشید قرار گیرد، ما ماه را بصورت قرص کامل و به عبارت دیگر در حالت بدر مشاهده میکنیم. اگر نور خورشید فقط قسمتی از آن روی ماه را که بسوی ماست در بر گیرد، ما ماه را بر حسب میزان تابش نور بصورت هلال باریک نوری ، نیم قرص و یا به صورت یک گلوله تقریباً گرد نورانی میبینیم. این پدیدههای نوری را فازها یا صورتهای مختلف ماه مینامند.
هنگامی که ماه در جهت تابش خورشید قرار گیرد، دیده نمیشود، زیرا در تابش شدید خورشید محو میگردد و علاوه بر این ، آن روی ماه که بسوی ماست مورد تابش واقع نمیگردد. این وضعیت را ماه نو مینامیم. اکنون ماه بر روی مدار خود به حرکت ادامه میدهد و پس از چند روز به طور محسوسی در سمت چپ و یا در شرق خورشید واقع میشود. در این وضعیت قسمت کوچکی از نیمه رو به زمین ماه ، تحت تابش نور خورشید قرار میگیرد. در این دوران ماه را در اوایل شب بصورت داس باریکی که البته روز به روز بر قطر هلال آن افزوده میشود، مشاهده میکنیم، زیرا در این وضع ماه بعد از خورشید غروب میکند.
تقریباً یک هفته پس از ماه نو ، از دید ناظر زمینی ، ماه دقیقا از پهلو مورد تابش نور خورشید واقع میشود. در این حالت انسان نیمی از ماه را تاریک و نیم دیگر را روشن مییابد؛ این وضعیتیکچهارم نخست نامیده میشود. دوباره یک هفته بعد ، ماه از دید این ناظر ، دقیقا در مقابل خورشید قرار میگیرد. در این حالت ماه به صورت قرص کامل نورانی میشود ، که به آن بدر (یا در اصطلاح عامیانه ماه شب چهاردهم) میگویند.
از این حالت به بعد از قطر قسمت نورانی ماه کاسته میشود. تقریباً هفت روز پس از بدر ، دوباره یکچهارم دوم حادث میشود. ماه در این حالت از دید ناظر زمینی اکنون در سمت راست یا در غرب خورشید قرار دارد و به عبارت دیگر قبل از طلوع خورشید در آسمان صبحگاهی پدیدار میشود، تا بالاخره دوباره به وضعیت ماه نو میرسد.
گامهای ماه
ماموریت آپولو ۱۲
همیشه ۵۰ درصد سطح ماه در معرض نور خورشید قرار دارد. میزان ناحیه روشن ماه ، به موقعیت ماه نسبت به زمین و خورشید بستگی دارد. اندازه ناحیه قابل رویت ، از کاملاً تاریک تا ماه کامل متغیر است. این دوره کامل هشت مرحله دارد که اهله ماه نامیده میشوند. چرخه گامهای ماه، هر ۲۹.۵۳ روز کامل میشود.
برنامههای اکتشافی
از آنجا که ماه نزدیکترین جرم آسمانی به ماست، و از آنجا که تا به حال چندین بار فضانوردان آمریکایی بر سطح آن فرود آمدهاند و در نواحی کوچکی از آن به کاوش پرداختهاند، اطلاعات زیادی درباره آن داریم. برنامههای فضایی آپولو که در دههٔ ۱۹۶۰ بسیار موفق آمیز بودند، دیگر تکرار نشدند؛ زیرا پر خطر و پر هزینه بودند. وقتی در قسمت فرماندهی آپولو ۱۳ انفجاری رخ داد و سفینه فقط توانست سریع به زمین باز گردد، هیچ کس در مخاطره آمیز بودن آن برنامهها شک نکرد.
در سال 2009 ناسا یک موشک سایوز را از زمین به سمت ماه شلیک کرد و مواد تشکیل دهنده ماه بر اثر برخورد به ارتفاع 150 متری بلند شد. با این آزماش مشخص شد در ماه مقدار بسیار زیادی آب وجود دارد.
پروژههای ماه در ایران
ایرانیها اگرچه توان ارسال فضاپیما به ماه را ندارند، لیکن بیکار هم نبودهاند. تصویر برداری از ماه آن هم با زمینههای هنری و نجومی از طرفداران زیادی در ایران برخوردار است. گروه دیگری ماه را هموراه زیر نظر دارند و هر رویدادی را که به نحوی با آن در ارتباط باشد از نظر دور نمیدارند. تعداد بسیار زیادی هم هلال اول و آخر ماه را برای تصحیح تقویمهای اسلامی به صورت دائم رصد میکنند(پایگاه رویت هلال). در این میان رصدخانه کوثر.1 هم با همکاری ماه شناسان داخلی و خارجی کاوشگر مجازی ماه را به زبان فارسی به عنوان دائره المعارف تصویری ماه اجرا نمودهاست.
این هم عکسی از ماه
تولد یک کهکشان
این عکس نشون می ده که چه طور یه کهکشان بزرگ شکل می گیره:"با گردهمایی چند کهکشان کوچک تر که جرم – و در نتیجه ستاره های – کم تری داره" ؛ دانشمندا فکر می کنن این همون راهی بوده که کهکشان های جهان جوان رو بزرگ می کرده. MRC 1138-262 یا "تار عنکبوت" اسمیه که به این کهکشان رادیویی* دادن؛ در جنوب صورت فلکی "مار آبی"(=Hydra) قرار داره و از بزرگ ترین کهکشان های شناخته شده است. این عکس در واقع تعدادی کهکشان ماهواره ای شکل رو به ما نشون می ده که محل تشکیل ستاره ها هستن و نقش مهمی رو در فرآیند شکل گیری "تار عنکبوت" ما ایفا می کنن.
*یه کهکشان رادیوئی مثل این، بیش تر انرژیش رو به صورت امواجی با طول موج بلند (طول موج رادیویی) ساطع می کنه و کم ترش رو هم به صورت امواج نور مرئی.
خصوصیت قابل توجه کهکشان "تار عنکبوت" حضور کهکشان های کوچک و باریک و در نتیجه کم نوره که در حال یکی شدن هستن. پیچیدگی و انبوه بودن کهکشان های کوچک تائیدیست بر یه نظریه (توجه! این نظریه "قبل از گرفته شدن عکس" از یه عقل سلیم ساطع شده!) اون نظریه هم می گفته که کهکشان ها به صورت سلسله مراتبی شکل می گیرن.
طبق این نظریه ابتدا ساختار های کوچک شکل می گیرن و از پیوند و یا تجمعشون ساختار های بزرگ تر به وجود میان؛ مثلا یه کهکشان بزرگ از پیوند کوچک ها و یه خوشه ی کهکشانی از تجمع چندین کهکشان ساخته می شه. هم چنین کهکشان های رادیویی قوی نشون می دن که سیستم های ستاره ای کوچک تر با هم یکی شده و کهکشان های غول پیکری رو - که در مرکز خوشه ها ی کهکشانی همسایه ی ماست - شکل می دن.
این تار عنکبوت حدود 000 000 600 10 (ده میلیارد و ششصد میلیون) سال نوری از ما فاصله داره و به همین دلیل سال هایی رو به ما نشون می ده که جهان در حال شکل گیریه؛ فقط (!)000 000 000 3 (سه میلیارد) سال نوری پس از مهبانگ(=BIGBANG) *
*با یه حساب سر انگشتی سن جهان می شه 13.6میلیارد سال نوری؟!.......توصیه می کنم در مورد سن جهان خیلی فکر نکنین! چون هر کسی یه چیزی می گه!!!
یه توضیح هم برای مبتدی ها! : 1.سال نوری: مسافتی که نور با سرعت 300000 کیلومتر بر ثانیه در یه سال طی می کنه 2. ما زمان گذشته ی اجرام آسمانی رو می بینیم! چون فاصله ی اونا با ما زیاده و تا نورشون به چشم ما برسه سال ها طول می کشه (البته منظورم بیش تر خارج ار منظومه ی شمسیه). مثلا نزدیک ترین ستاره به ما (بعد از خورشید) آلفا قنطورس نام داره که چهار سال نوری از ما دوره؛ پس ما وضعیت چهار سال پیش اونو می بینیم (البته ما که نمی بینیم! اون هایی که در نیم کره ی جنوبی زمین هستن می بینن!). در مورد خورشید حدود هشت دقیقه فاصله است و این کهکشان هم حدود ده میلیارد و ششصد سال نوری اون طرف تره!! پس ما از زمان حالش بی خبریم و فقط تولدش رو می بینیم و از اون جایی که خیلی دیر شده تبریک نمی گیم!
بد نیست بدونین که ما هر چقدر تلسکوپ های قوی تری بسازیم و باهاش نور هایی رو که از جاهای دور تری اومدن (و ضعیف تر هم هستن) شکار کنیم می تونیم وضعیت جهان رو در سال های اولیه اش ببینیم!...یعنی از هر چهار بعد فعلی فاصله گرفتیم!(هر چند اوضاع برای فاصله های روی زمین هم همین طوره اما به خاطر کم بودن فاصله ها اختلاف زمانی هم خیلی کمه و قابل درک نیست.)
البته این اتفاق(=تصادف کهکشان ها) در فاصله های نزدیک تر و در نتیجه زمان های نزدیک تر به ما هم اتفاق می افته (نظیر همون کهکشان های پست های قبل) و در آینده هم اتفاق خواهد افتاد (مثل کهکشان خودمون و آندرومدا)......و جهان در حال گسترش و رشده.....تا روزی که همه چیز از اول شروع شه...
دید کلی
هنگامی که جسمی از ارتفاعی رها شود، شتاب میگیرد و سرعتش از مقدار صفر افزایش مییابد. جالب توجه است که در خلا ، تمامی اجسام از قبیل سنگ ، پر ، قطرات باران و ذرات گرد و غبار بطور یکنواخت شتاب میگیرند و باهم به زمین میرسند. این قاعده صرفا به دلیل مقاومت هوا در مقابل سقوط اجسام ، که اثر آن بر «پر» مؤثرتر از اثر آن بر سنگ است، در زندگی روزمره که در محیط خلأ صورت نمیگیرد، صادق نیست.
شتاب حرکت سقوط آزاد
شتاب سقوط آزاد اجسام در خلا به طبیعت جسم بستگی ندارد. بلکه فقط به محل جسم بستگی دارد. این شتاب ثابت است و مقدار آن با شتاب گرانشی که با علامت g نشان داده میشود، برابر است که آن هم تحت عنوان شتاب ثقلی مطرح است و مقدار آن بر روی زمین برابر 9.8m/s2 میباشد.
سقوط آزاد چیست؟
برای اینکه سنگی آزادانه سقوط کند، لازم نیست که شما آنرا در امتداد قائم رها کنید. می توانید سنگ را به طرف بالا ، پایین یا به اطراف پرتاب کنید. به محض اینکه سنگ در هر جهتی اختیاری از دست شما رها شود، سقوط آزاد خواهد کرد. اگر سنگی را در امتداد قائم به طرف بالا با سرعت 25m/s پرتاب کنید ، چون شتاب به سمت پایین و در خلاف جهت سرعت است، سنگ بایستی در نقطه اوج حرکتش متوقف شده و برگردد. چون در حالت پایین آمدن شتاب در جهت حرکت است، سنگ سرعت میگیرد. اگر جسم در حال سکون ، خیلی سبک و یا سطح آن تخت باشد و یا اینکه از فاصله خیلی دور سقوط کرده باشد، مقاومت هوا قابل توجه میشود و شتاب جاذبه زمین در چنین حالتی متغیر میباشد.
آزمایش ساده
فرض کنید شخصی در پشت بام خانه ایستاده و توپی را در راستای افق پرتاب میکند. توپ بدون هیچگونه سرعتی در راستای قائم ، از دست شخص رها میشود. اما ، نیروی گرانشی اجازه نمیدهد که این وضعیت ادامه یابد. توپ بعد از رها شدن از دست شخص رها میشود. اما ، نیروی گرانشی اجازه نمیدهد که این وضعیت ادامه یابد. توپ بعد از رها شدن از دست شخص با شتاب 9.8m/s2 به طرف پایین سرعت میگیرد و چون حرکت در امتداد قائم یک حرکت با شتاب یکنواخت است که از صفر شروع شده است، میتوانیم از مجموعه معادلات استاندارد حرکت با شتاب ثابت استفاده کنیم.
معادلات حرکت سقوط آزاد
معادله مکان حرکت سقوط آزاد جسم بر حسب زمان یک معادله سهمی شکل است که نقطه ماکزیمم (قله) سهمی در نقطه اوج جسم میباشد:
y = -gt2/2 + V0t
در این معادله Y مکان جسم ، t زمان ، g شتاب جاذبه زمین و V0 سرعت اولیه جسم میباشد.
معادله سرعت حرکت سقوط آزاد بر حسب زمان یک معادله خطی است که تا نقطه اوج شیب خط منفی و حرکت کند شونده و از آن زمان به بعد حرکت شتابدار تند شونده با شیب مثبت میباشد:
V = -gt + V0
در این معادله V سرعت حرکت جسم میباشد.
معادله شتاب حرکت سقوط آزاد جسم مستقل از زمان بوده و در نزدیکی سطح زمین مقداری ثابت است و مقدار آن با دقت بالایی با شتاب گرانشی بر روی سطح زمین برابر است. a = g = 9.8 m/s2
معادله نیرو در این حرکت همانند شتاب مستقل از زمان بوده و با نیروی وزن جسم برابر است:
F = ma = mg =9.8 m/s2
معادله مستقل از زمان حرکت سقوط آزاد :
در این معادله سرعت اولیه و نهایی ، ارتفاع سقوط و شتاب جاذبه در غیاب زمان به هم مربوط میشوند:
V2 - V02 = -2gy
مسایل کاربردی سقوط آزاد
از این نوع حرکت و معادلاتش در توجیه حرکت جسم افتان ، پرتاب موشک ، حرکت پرتابی ، حرکت گلوله توپ ، صعود و فرود هواپیما ، حرکت نوسانی سیستم جرم و فنر آویزان و غیره که هر کدام یا خودشان کاربردهای علمی پدیدهاند و یا مکانیزم عملشان این حرکت را در خود دارد و جهت کنترل و داشتن سیستمی پایدار با بازده بالا از مفاهیم و معادلات این حرکت در آنها استفاده میشود.
نیوتن با سه قانون معروف خود درباره حرکت پایههای مکانیک کلاسیک را طوری مستحکم کرد که هنوز هم با گذشت سالها این قوانین در زندگی روزمره بشر و در علوم مختلف کاربردهای فراوانی دارند. این قوانین در مورد حرکت و نیروهای دخیل در آن میباشد.
دید کلی
قانونهای نیوتن از جمله قانونهای اساسی و بنیادی در دانش فیزیک به شمار میروند. این قانونها ، کاربردهای گستردهای در فناوری و غالب رشتههای مهندسی دارند. در صنعت ، امور ساختمانی ، دریانوردی ، فضانوردی و ... اصول حاکم بر پدیدهها از قانونهای نیوتن پیروی میکنند. نیرو عامل تغییر حرکت در اجسام است و قانونهایی که رابطه میان نیرو و کمیتهای مربوطه به حرکت را بیان میکنند، قانونهای حرکت نامیده میشوند. حرکت یک ذره را ماهیت و آرایش اجسام دیگری که محیط ذره را تشکیل میدهند، مشخص میکند. قوانین نیوتن شامل سه قانون است.
تاریخچه
مسأله حرکت یکی از موضوعات اصلی فلسفه طبیعی ، یا به اصطلاح امروز فیزیک میباشد. تا زمان گالیله و نیوتن پیشرفت چشمگیری در این زمینه حاصل نشد. نیوتن عقاید گالیله و سایر دانشمندان قبل از خود را کاملا به ثمر رسانید. سه قانون او درباره حرکت ، اولین بار در سال 1686/1065 در کتاب اصول ریاضی فلسفه طبیعی که معمولا به اصول معروف است، منتشر شد. این قوانین را در زیر مرور میکنیم.
قانون اول نیوتن
قانون اول نیوتن در واقع بیانی است درباره چارچوبهای مرجع ، زیرا بطور کلی شتاب هر جسم بستگی به چارچوب مرجعی دارد که نسبت به آن اندازه گیری میشود. طبق قانون اول اگر هیچ جسمی در نزدیکی یک ذره وجود نداشته باشد، در آن صورت میتوان یک دسته چارچوب مرجع پیدا کرد که این ذره نسبت به آنها شتاب نداشته باشد. اجسام در نبود نیرو ، ساکن هستند، یا حرکت خطی خود را حفظ میکنند.
غالبا با نسبت دادن خاصیتی به ماده که به لختی معروف است، این موارد توصیف میشوند. قانون اول نیوتن را غالبا قانون لختی مینامند و چارچوبهای مرجعی که این قانونها در آنها بکار میرود، چارچوبهای لخت نام دارند. این چارچوبها نسبت به ستارههای دور ثابت فرض میشوند. در قانون اول تفاوتی میان جسم ساکن و جسمی که با سرعت ثابت حرکت میکند، وجود ندارد. در ضمن میان نبودن نیرو و بودن نیروهایی که برآیندشان صفر است، تفاوتی وجود ندارد.
تعریف قانون اول نیوتن:هر جسم اگر در حال سکون ، یا در حالت حرکت یکنواخت در امتداد خط مستقیم باشد، به همان حال باقی میماند، مگر آنکه در اثر نیروهای خارجی مجبور به تغییر آن حالت شود.
قانون دوم نیوتن
شتاب هر جسم معین یا نیروی وارد بر آن نسبت مستقیم دارد. اگر تمام نیروهای وارد بر جسم F باشد و m جرم جسم باشد و a شتاب برداری باشد، رابطه بیان قانون دوم نیوتن است. قانون اول حرکت ، حالت خاصی از قانون دوم است، زیرا اگر ، به عبارت دیگر اگر نیروی برآیند وارد بر جسم صفر باشد، شتاب آن برابر صفر است.
تعریف قانون دوم نیوتن :green:اگر به یک جسم نیروهایی وارد شود، شتابی میگیرد که با برآیند نیروهای وارد بر جسم ، نسبت مستقیم دارد و با آن هم جهت است ولی با جرم جسم نسبت وارون دارد.
violet:هر گاه جسمی به جسم دیگر نیرو وارد کند، جسم دوم به جسم اول نیرویی برابر آن ، ولی در خلاف جهت وارد میکند.~~
استفاده از قانونهای نیوتن درباره حرکت یک جسم
برای حل مسألههای دینامیک مراحل زیر را در نظر میگیریم:
شکل سادهای از جسم و تکیهگاه آن را رسم میکنیم.
نیروهایی را که اجسام دیگر بر جسم وارد میکنند، روی شکل مشخص میکنیم.
دستگاه محورهای مختصات مناسبی انتخاب میکنیم.
نیروها را روی محورهای مختصات تجزیه میکنیم. (مؤلفه هر نیرو روی محور)
با نوشتن قانون دوم نیوتن روی هر یک از محورها ، شتاب حرکت جسم را روی هر محور محاسبه میکنیم.
هرگاه چند جسم به هم متصل باشند، در صورتی که بردار شتاب همگی یکسان باشد، مجموعه را میتوان به عنوان یک دستگاه در نظر گرفت و قانون دوم را برای آن نوشت.
سرعت، یک اندازهگیری برداری، از مقدار و جهت جابجایی است. مقدار مطلق بزرگی سرعت، تندی نامیده میشود. سرعت را همچنین میتوان بصورت نرخ جابجایی تعریف نمود.
در هر دو شاخه مکانیک میانگین تندی v یک جسم که در حال پیمودن مسافت d در مدت زمان t است بهوسیله فرمول ساده زیر بدست میآید.
v = dr/dt.
بردار سرعت لحظهای جسمی v که موقعیتش در زمان t بهوسیله (x(t نشان داده شده را میتوان بصورت مشتق آن، از رابطه ذیل محاسبه نمود.
v = dx/dt.
شتاب تغییر سرعت جسم در خلال زمان است. میانگین شتاب a جسمی که طی زمان t سرعتش از vi به vf تغییر میکند توسط فرمول زیر بدست میآید.
a = (vf - vi)/t.
بردار شتاب لحظهای a جسمی که موقعیتش در زمان t بهوسیله (x(t نشان داده شده بصورت ذیل است.
a = d2x/(dt)2
محاسبه سرعت نهایی vf جسمی که با سرعت اولیه vi شروع به حرکت کرده سپس در مدت زمان t به شتاب a میرسد اینگونه است:
vf = vi + a t
متوسط سرعت جسمی با شتاب ثابت برابر (vf + vi) است. برای پیدا کردن میزان جابجایی d چنین جسم شتابداری در مدت زمان t این مفهوم را در فرمول اول جایگزین کنید تا رابطه ذیل بدست آید:
d = t (vf + vi)/2
هنگامیکه تنها سرعت اولیه جسم مشخص است فرمول
d = vi t + (a t 2)/2
را میتوان مورد استفاده قرار داد.
از ترکیب فرمولهای پایه برای میزان جابجایی و سرعت نهایی میتوان فرمول جدیدی که مستقل از زمان است را ایجاد نمایند:
vf2 = vi2 + 2a d
فرمولهای بالا هم در مکانیک سنتی و هم در نسبیت خاص معتبر هستند. اختلاف مکانیک سنتی و نسبت خاص در توصیف یک وضعیت مشابه بهوسیله ناظران متفاوت است. بخصوص، در مکانیک سنتی تمامی ناظران درباره مقدارt هم عقیده هستند، همچنین قوانین تغییر وضعیت موقعیتی را ایجاد مینمایند که در آن تمامی ناظران فاقد شتاب، مقدار مشابهی را برای شتاب جسم اعلام مینمایند. اما هیچیک از آنها در نسبیت خاص درست نیستند.
انرژی جنبشی یک جسم در حال حرکت با جرم آن جسم و مجذور سرعتش متناسب است.
انرژی جنبشی یک کمیت مطلق (scalar) میباشد.
دیدن رنگها
اشیا به دلیل نحوه انعکاس نور از روی آنها رنگی دیده می شوند . نور سفید خورشید یا لامپ برقحاوی همه رنگهای طیف نور است . وقتی نور سفید روی یک شی می افتد ، شیئ را تشکیل می دهند. مثلاَ یک شیئ سبز رنگ شیئ است که فقط پرتوهای سبز را منعکس و بقیه را جذب می کند. شیئ که همه رنگهای طیف نور را منعکس کند سفید دیده می شود . شیئ که هیچ رنگی را منعکس نکند سیاه دیده می شود
واص رنگ ساز این مواد می پردازد ) . فیزیولوژی ، فرایند هایی را که در چشم و مغز به هنگام تحریک ناشی از تجربه ی رنگ اتفاق می افتد ، مورد مطالعه قرار می دهد . روانشناسی در مسائل آگاهی و ذهنیت نسبت به رنگ – همچون عنصری از تجربه ی بصری – بحث می کند . اشتراک اصطلاحات در این عرصه ها ، غالبا ً بر دشواری درک مفاهیم می افزاید . مطالعه ی هنری رنگ نیز مقوله ای جدا از این ملاحظات نیست ، و به خصوص رویکرد روانشناختی رنگ در این زمینه اهمیت دارد .
هر رنگ دارای سه صفت یا سه بُعد بصری مستقلا ً تغییر پذیر است : فام ، درخشندگی و اشباع .
فام ، صفتی از رنگ است که جایگاه آن را در سلسله ی رنگی ( از قرمز تا بنفش) – معادل با نور طول موج های مختلف در طیف مرئی – مشخص می کند .گفته می شود که تقریبا ً 150 فام متفاوت را می توان تشخیص داد ، ولی همه ی اینها به طور مساوی در طیف مرئی توزیع نشده اند ، زیرا چشم ما برای تفکیک فام ها در طول موج های بلند تر توانایی بیشتری دارد . بلند ترین طول موج ها در منطقه ی قرمز و کوتاه ترین طول موج ها در منطقه ی بنفش هستند . دسته بندی عمومی رنگ ها به بیفام ( سیاه ، سفید و خاکستری ها ) ، و فام دار ( قرمز ، زرد ، سبز ،...) بر همین صفت مبتنی است . برای سهولت درک مطلب ، فام را می توان مشخص کننده ی اسم عام رنگ ها تعریف کرد .
قرمز ، زرد و آبی را فام های اولیه می نامند و چون مبنای سایر فام ها هستند ، رنگ های اصلی نیز نام گرفته اند . فام های ثانویه عبارتند از : نارنجی ، سبز و بنفش که که از اختلاط مقادیر مساوی از دو فام اولیه حاصل می شوند . فام های ثالثه از اختلاط فام های اولیه و ثانویه به دست می آیند : زرد- نارنجی( پرتقالی) ،
نارنجی- قرمز ، قرمز- بنفش ( ارغوانی) ، بنفش- آبی ( لاجوردی) ، آبی- سبز (فیروزه ای) ، سبز- زرد (مغز پسته ای) . دوازده فام نامبرده را با ترتیبی معین درچرخه ی رنگ ، نشان می دهند . در چرخه ی رنگ ، فام های ثانویه و ثالثه ای که بین یک زوج فام اولیه جای گرفته اند ، دارای روابط خویشاوندی هستند و در کنارهم ساده ترین هماهنگی رنگی را پدید می آورند .
درخشندگی (والوور) ، دومین صفت رنگ است و درجه ی نسبی تیرگی و روشنی آن را مشخص می کند(غالبا ً نقاشان اصطلاح رنگسایه را نیز در همین معنا به کار می برند) . معمولا ً درخشندگی رنگ های فام دار را در قیاس با رنگ های بیفام می سنجند . در چرخه ی رنگ ، زرد بیشترین درخشندگی (معادل خاکستری روشن نزدیک به سفید) و بنفش کمترین درخشندگی ( معادل خاکستری تیره ی نزدیک به سیاه) را دارد . در سلسله ی رنگی ، هر فام نسبت به دیگری میزان تیرگی یا روشنی ذاتی اش را می نمایاند . معکوس کردن این ترتیب طبیعی ، ناسازگاری رنگی به بار می آورد (مثلا ً اگر بنفش روشن در کنار سبز زیتونی قرار گیرد ، نوعی تکان بصری ایجاد می کند) .
اشباع (پرمایگی) ، سومین صفت رنگ است و میزان خلوص فام آن را مشخص می کند ( گاه واژه ی شدت را در این مورد به کار می برند ) . فام های چرخه ی رنگ صد در صد خالص اند ولی در طبیعت به ندرت می توان فام خالصی یافت . همچنین ، کمتر رنگیزه ای حد اشباع فام مربوطه در چرخه ی رنگ را داراست .
اگر فام ها به هم آمیخته شوند ، رنگ های شکسته به دست می آیند . اختلاط فام های خالص با یکدیگر یا با رنگ های بیفام ، باعث تغییر در پرمایگی و درخشندگی شان می شوند . به طور کلی ، هر فام قابلیت ایجاد رنگ های متنوعی را در حوزه ی خود دارد که به آن تلوّن (واریاسیون ) می گویند ( مثلا ً انواع صورتی ، اُخرایی وقهوه ای ، تلوّن در فام قرمز هستند ) .
چگونگی متظاهر شدن رنگ ها از دیگر مباحث رنگ شناسی است . در تجربه ، سه نمود مختلف در رنگ ها می توان تشخیص داد : فیلمرنگ ، حجمرنگ و سطحرنگ .
فیلمرنگ ، رنگی است که در فاصله ای نا مشخص نسبت به بیننده ظاهر می شود (مثلا ً رنگی که در طیف نما اسپکتروسکوپ می توان دید ، یا رنگ آسمان خاکستری یکنواخت) . فیلمرنگ ، بافت واضحی ندارد و گویی شخص می تواند کمابیش به درون آن رسوخ کند . همواره در تراز جلو به چشم می آید . فیلمرنگ را نمی توان همچون کیفیتی در اشیاء و یا متعلق به رویه ی اشیاء دانست .
حجمرنگ را در اشیای پشت نما می توان دید ( مثلا ً در یک استکان چای یا در بخار رنگین) . حجمرنگ در فضای سه بُعدی که اشغال کرده است گسترش می یابد ، ولی تراز متغیری نسبت به چشم بیننده ندارد .
سطحرنگ ، چنان به نظر می آید که روی سطح شیء قرار گرفته است ( مثلا ً در یک کاغذ رنگی) . بافت رویه ی شیء را به خود می گیرد و حایل غیر قابل نفوذ برای چشم ایجاد می کند . سطحرنگ را معمولا ً همچون کیفیتی در خود شیء می انگاریم .
از این سه کیفیت ظاهری که اشاره کردیم ، نمود های دیگری چون تلأ لو، فروغ و فلزنما ناشی می شوند . نقاشان با سطحرنگ سر و کار دارند ولی بخشی از صناعت آنان معطوف به ایجار نمود های حجمرنگ ، فیلمرنگ ، تلأ لو و فروغ به وسیله ی رنگیزه است که در واقع چنین کیفیت هایی را ندارد . آن دسته از حجم سازان مدرن که با موادی چون پلاستیک کار می کنند ، از نمود حجمرنگ بهره می گیرند .
یکی از ملاحظات روانشناختی رنگ که در کاربرد هنری رنگ اهمیت دارد ، بررسی تأثیر متقابل رنگ ها است . جلوه یا اثر هر رنگ در جوار رنگ دیگر تغییر می کند . اگر در شرایط روشنایی مناسب ، چند ثانیه به یک رنگ فام دار خیره شویم و بی درنگ بر سطحی سفید بنگریم ، مکمل آن رنگ را خواهیم دید . این پدیده را – که ناشی از واقعیت فیزیکی رنگ عینی نیست – پی انگاره می نامند . پی انگاره ی هر رنگ ، رنگ مجاورش را تحت تأثیر قرار می دهد و در نتیجه ، تفاوت کیفی آن دو رنگ بارزتر می شود ( مثلا ً قرمز در کنار سبز ، پرمایه تر به نظر می رسد و برعکس ) . تغییری که بدین سان در جلوه ی رنگ ها پدید می آید ، مشخص کننده ی تباین آنها است . اگر موقعیت دو حوزه ی رنگی مقایسه شده چنان باشد که تغییر جلوه ی رنگ ها با هم تلاقی کند ، اصطلاح تباین همزمانبه کار برده می شود .
رویکرد روانشناختی رنگ به احساس های معینی نیز بستگی دارد که رنگ های عینی دربیننده برمی انگیزند.
به سخن دیگر ، در این مقوله ، رابطه ی رنگ های عینی با اثرات ذهنی شان مورد نظر است . رنگ هایی که حاوی مقدار زیادی آبی هستند ( از بنفش تا سبز) ، نسبت به رنگ هایی که زرد یا قرمز بیشتری در خود دارند (از مغز پسته ای تا ارغوانی) ، سردتر می نمایند . رنگ های سرد ، مختصر کاهش در دمای بدن نگرنده ایجاد می کنند و رنگ های گرم باعث مختصر افزایش دمای بدن می شوند . به لحاظ بصری ، رنگ گرم پیش می آید و رنگ سرد پس می نشیند . بسیاری از نقاشان از این کیفیت رنگ ها برای فضا سازی تصویری بهره گرفته اند . منشأ احساس هایی چون گرمی ، سردی ، پیش آیندگی ، پس روندگی ، وزن و اندازه ی رنگ ها – که اصطلاحاتی رایج در ادبیات هنرهای تجسمی اند) همانا سه صفت اساسی رنگ ، یعنی فام ، درخشندگی و اشباع است .
نقاشان قدیم بسیاری از نمودها و اثرات بصری رنگ را بدون شناخت علمی به کار می بستند ، ولی انتشار نظریه های رنگ ، نقاشان پُست امپرسیونیسم ،اُرفیسم و آپ آرت را بر آن داشت که امکانات بیانی و تزیینی رنگ را گسترش دهند و به راه حل های تازه ای در مسائل حجم ، فضا ، نور و حرکت دست یابند . رنگ در تلویزیون
نمای نزدیک
اگر بخشی از صفحه تلویزیون رنگی را بزرگ کنیم،
می توانید ببینید که تصویر آن از نوارهای
متعدد و ریزی به رنگهای قرمز، سبز،
و آبی تشکیل شده است.
تصویر در تلویزیون رنگی از نوارهای ریز متعددی از رنگهای اصلی نور یعنی قرمز ،سبز ، و آبی تشکیل می شود . این نوارها سطوح درخشندگی مختلفی دارند . وقتی به صفحه تلویزیون نگاه می کنیم ، چشم این نوارها را با هم مخلوط می کند و یک تصویر واحد با انواع مختلف رنگها را می بیند.از فاصله دید معمولی ، نوارهای نور روی صفحه ترکیب می شوند و یک تصویر دقیق تمام رنگی را تشکیل می دهند.
کاربردهای لیزر :
در نظر اول فهم این نکته مشکل است که چرا با نور لیزر میتوان یک تیغه را سوراخ کرد ولی با نور معمولی ، مثلاً نور یک لامپ الکتریکی ـ هر قدر هم قوی باشد این کار میسر نیست . این سئوال سه جواب دارد :
اولاً نور لامپ ناهمدوس است یعنی فوتونهای لامپ همفاز نیستند و با مختصری اختلاف زمانی به هدف میرسند ، در حالی که فوتونهای تابه لیزری ، همه دقیقاً با هم حرکت میکنند و درست در یک نقطه به هدف میرسند . دلیل دوم این که نور از چشمههای دیگر کوبندهتر است ، این است که تابه نور معمولی فقط از یک طول موج معین تشکیل شده است بلکه شامل طیف نسبتاً وسیعی از طول موجهاست . این مطلب ، دلیل سوم را نیز در بر میگیرد : نور معمولی بر خلاف نور لیزر به شکل تابهای باریک و موازی تولید نمیشود ، بلکه راستاهای مختلف را اختیار میکند .
نور لیزر برای روشنایی :
لیزرهای حالت جامد و لیزرهای تزریقی درخشهای کوتاه بسیار روشنی تولید میکند که برای عکسبرداری بسیار سریع ، ایدهآل است . ما در عصری هستیم که سالانه میلیونها پوند صرف ساختن هوانوردهای سریع ـ اعم از موشکهای بالستیکی ، قارهپیما یا هواپیما میشود . باید دانست که سرعتهای زیاد چه بر سر اجسام متحرک میآید و یکی از بهترین راههای این کار عکسبرداری از جسم در حال حرکت است . سرعت بعضی از پرتابهها بقدری زیاد است که اغلب چندین کیلومتر در ثانیه که حتی عکسی که به کمک سریعترین فلاشهای متداول از آنها گرفته میشود ، چیزی جز تصویری محو نیست . از آنجایی که حتی سریعترین پرتابهها هم در این مدت فاصله بسیار کمی را خواهند پیمود ، عکسی که با درخشش لیزری از اجسام تیز پرواز گرفته میشود ، واضح و دقیق خواهد بود . ارتش آمریکا سرگرم آزمایش با تلویزیون لیزری برای استفاده در گشتهای شبانه مخفی با هواپیماست و طراحان نظامی درصدد ساختن کلاهک بمبهایی هستند که هدف را با استفاده از پرتو لیزری نامرئی مادون قرمز پیدا کنند .
استفاده از لیزر در فاصلهیابی :
یافتن فاصله هدف مورد نظر از مشکلات دائمی توپچیها و ضدهواییها بوده است . فاصلهیاب لیزری ، اساساً از یک لیزر ، یک منبع توان ، یک سلول فتوالکتریک و یک کامپیوتر رقمی کوچک تشکیل میشود . پرتویی که لیزر میفرستد ، پس از برخورد به هدف بازتابیده میشود و وارد سلول فتوالکتریک میگردد . از روی زمان رفتوبرگشت فاصله هدف ، توسط کامپیوتر محاسبه و بر حسب هر واحدی که بخواهد ثبت میشود .
نوعی فاصلهیاب لیزری که برای ناتو ساخته شده ، به اندازه یک تفنگ نسبتاً بزرگی است که منبع توان و کامپیوتر آن را میتوان در بستهای روی پشت حمل کرد . فاصلهیابهای لیزری تا مسافت 11 km را با دقتی حدود 5/4 متر تعیین کردهاند .
استفاده از لیزر در هوانوردی و دریانوردی :
یکی از بدیعیترین وسایل لیزری ، ژیروسکوپ لیزری است . ژیروسکوپ معمولی اساساً چرخ دواری است که بسرعت میچرخد . به دلیل این چرخش ، محور چرخ همواره در یک صفحه باقی میماند . محور ژیروسکوپ چرخنده همیشه در یک راستا باقی میماند و تغییر مسیر کشتی تأثیری بر آن ندارد . این محور ، کار یک ((خط مبنا)) را انجام میدهد که تغییرات جهت کشتی را از روی آن میتوان تشخیص داد . سفینههای فضایی که غالباً بیسرنشینند تنها به کمک ژیروسکوپ مسیر خود را حفظ میکنند . این ژیروسکوپ متشکل است از یک لیزر گازی مثلاً لیزر هلیوم ، نئون که از هر دو انتهایش نور همدوس خارج میشود . با نصب این ژیروسکوپ به سفینه فضایی ، انحراف سفینه از مسیر ، قابل تشخیص است .
استفاده از لیزر در پزشکی :
لیزر بعنوان یک منبع قوی انرژی ، در پزشکی نیز بکار گرفته شده است بخصوصدر امریکا که زادگاه لیزر بود و هنوزهم موطن آن است . به عقیده برخی جراحان ، لیزر برای بریدن اعضایی که رگهای خونی بسیار پیچیده دارد ـ مانند مغز ـ فوقالعاده مناسب است. تابه لیزر در حین قطعکردن رگهای خونی ، با سوزاندن، دهانه آنها را میبندند . برخی از چشمپزشکان لیزر را برای جوشدادن جداشدگی شبکیه چشم ، مفید یافتهاند .
کاربرد لیزر در بیماریهای پوستی و زیبائی
انواع مختلف لیزر در درمان بیماریهای پوستی و زیبائی کاربرد دارد که بطور اختصار شامل:
۱- درمان ضایعات و خالهای عروقی که رنگ اینها معمولاْ قرمز می باشد که شامل: رگ های واریسی، رگهای قرمز زیر پوستی که معمولاْ روی صورت و در اثر آفتاب سوختگی مکرر و یا به هر دلیلی که پوست نازک شده باشد بوجود می آیند، ماه گرفتگی، آنژیوم عنکبوتی، گرانولوم پیوژنیکوم و غیره ... در این بیماریها نقطه هدف پرتو لیزر هموگلوبین می باشد که در گلبولهای قرمز وجود دارد.
۲- درمان انواع ضایعات رنگی و رنگدانه ای پوست که شامل: خال و خالکوبی. در اینجا نقطه هدف پرتو لیزر ملانین و رنگ های خالکوبی می باشد.
۳- درمان و کاهش موهای زائد و نا خواسته. در اینجا نیز نقطه هدف ملانین است که در ساقه و ریشه مو وجود دارد. پس موهای رنگ روسن و سفید که فاقد ملانین هستند با لیزر از بین نمی رود و نیاز به درمان های دیگر مثل الکترولیز دارند.
۴- کاهش چین و چروک، فرورفتگی ها و جای زخم و جوش
۵- درمان بعضی بیماریهای پوستی مانند: زگیل، کلوئید یا گوشت اضافه، ترک های پوستی ناشی از حاملگی و چاقی و ترمیم زخم، داءصدف، پیسی و غیره ...
۶- گاهی از لیزر برای برش بافت و یا برش در مواقع جراحی مشابه تیغ جراحی استفاده میکنند. در روش لیزر خونریزی کمتر است.
باید توجه داشت که روش های دیگری نیز بجز لیزر برای درمان بیماری های پوستی و زیبائی وجود دارد که کم هزینه تر هستند. بنابراین در صورت عدم موفقیت سایر روش ها؛ می توان نتایج لیزر را هم امتحان کرد.
استفاده نادرست از لیزر خطر آفرین است
استفاده نادرست از لیزر داخل چشمی ، در کمتر از یک صدم ثانیه شبکه چشم را از بین می برد.
دکتر "عباس مجد آبادی " عضو هیئت علمی سازمان انرژی اتمی ایران ، در گفتگو با ایسنا ، واحد علوم پزشکی ایران ضمن بیان این مطلب گفت : متاسفانه جایگزینی برای بافتهای موجود در بدن که از راه لیزر برداشته می شود ، وجود ندارد حتی لیزر باعث آسیب رسانی به بافتهای سالم بدن نیز می شود.
وی افزود : سرطانهایی که از راه لیزر ایجاد می شوند بیشتر از نوع کنسرهای پوست است که با دارو و درمان کنترل ورفع می شود ؛ ولی بطور کلی سرطان زا بودن لیزر بسیار نادر است .
وی در باره تاثیرات مثبت لیزر اظهار داشت : " عمل جراحی لیزری " در صورتی که جایگاه مشخصی داشته باشد و بوسیله پزشک متخصص صورت بگیرد مفید است ولی در غیر این صورت می تواند خطرات جدی را برجای بگذارد .
دکتر " مجدآبادی " گفت : جراحی با لیزر بدلیل اینکه سرعت و دقت عمل را افزایش داده ، بدون درد و ایجاد ناراحتی برای بیماران است توصیه می شود؛ ولی هیچ زمانی جایگزین تکنیک ها و رو شهای جراحی نیست. برای مثال ؛ لیزر درباز کردن حفره اشکی کارایی زیادی داشته ، عمل جراحی را سرعت می بخشد.
وی خاطر نشان کرد : آموزش قبل از کاربرد با لیزر می تواند ضایعات را بطور جدی کاهش دهد.
این عضو سازمان انرژی اتمی ایران افزود : کشور ما خصوصا" جهاد دانشگاهی در زمینه های کاربرد لیزر " کم توان " و " پوست " بسیار فعال عمل می کند و حتی مقالات ایرانی که سال گذشته در همایش لیزر تراپی در ایتالیا ارائه شد ، بعنوان مقالات برتر شناخته شد.
وی در خاتمه گفت : کلیه پزشکان باید قبل از کاربرد با لیزر ، با گذراندن دوره های آموزشی اصول ایمنی آن را فرا بگیرند
کاربرد لیزری در نوسازی صنعت :
گسترش تکنولوژی لیزر در دهه گذشته در تمامی شاخههای زندگی رشد فزایندهای داشته است به گونهای که امروزه لیزر جزء لاینفک زندگی انسان محسوب میشود یکی از شاخههائی که لیزر از ابتدای اختراع آن بیش ازدیگر زمینههای کاربردی مورد توجه محققین و متخصصین قرار گرفت ، کاربرد صنعتی لیزر بوده است .
برشکاری توسط لیزر از همان روزهای آغازین تولد لیزر مورد توجه بسیاری از علاقهمندان و صنعتگران که به آینده درخشان کار خود امید داشتند قرار داشت . پرتو لیزر با توجه به ویژگیهای منحصر خود که شامل تکرنگی ، همدوسی ، شدت بالا و واگرائی کم است نشان داد که با بکارگیری آن میتوان نه تنها به گسترش حوزه صنعت بلکه به تحول کیفی محصولات آن امید فراوانی پیدا نمود . بدنبال ساخت اولین لیزر گازکربنیک در سال 1964 این امکان فراهمشد که بتوان با حداقل امکانات لیزرهای پرقدرتی در ناحیه حرارتی مادون قرمز ، همان منطقهای که موردنیاز صنعت است تهیه و به بازار عرضه نمود . اینک وسیلهای پا به عرصه وجود گذاشته بود که امکان فراهمنمودن یک منبع حرارتی قابل کنترل و در عین حال بسیار باریک به راحتی در دسترس کاربران قرار میگرفت . با یک نگاه گذرا اما عمیق به نقش لیزر در صنعت میتوان به این نکته واقف شد که لیزر تحولی بیسابقه در این عرصه ایجاد کرده است که دامنه رشد آن هر روزه گسترش مییابد . امروزه اگر شاهد محصولاتی باشیم که به جهت کیفی و مرغوبیت در کمترین زمان به بازار عرضه میشوند ، متوجه نقش و اهمیت لیزر در صنعت خواهیم بود .
اثربخشی لیزر در تمامی زیرشاخههای صنعت امری محسوس و غیرقابل انکار است . برای مثال برشکاری، سختکاری ، سوراخکاری ، علامتزنی ، بیشترین کاربردها را در خانواده صنعت عهدادار بوده است . آمارها نشان میدهد بیش از 85% فعالیتهای صنعتی در همین موارد خلاصه میشود .
امروزه بکارگیری لیزر در شاخههای مورد اشاره بالا امری طبیعی ، روتین و با یک سابقه 20 ساله مملو از تحقیقات و تجربیات فراوان است .
در خصوص برشکاری این امکان فراهم میشود که پرتوی لیزر توسط یک عدسی بر روی قطعه کار متمرکز شده بطوریکه در زمانی نزریک به یکهزارم ثانیه درجه حرارتی بیش از 4000 درجه سانتیگراد بر روی قطعهکار (فلز) ایجاد میکند .
نتیجه این عمل ذوبشدن لحظهای فلز در یک باریکهای به قطر 1/0 میلیمتر است . اینک با حرکتدادن 2 آینه که نقش هدایت پرتو لیزر بر روی عدسی موردنظر را دارد این امکان فرهم میشود که پرتو لیزر در جهت x و yحرکت نموده و براحتی هر شکلی را که مایل باشیم بر روی قطعه کار ایجاد نماییم . از دیگر مزایای بکارگیری لیزر در برشکاری میتوان به : افزایش سرعت کار ، دقت بالا ، کمترین خسارت حرارتی به قطعهکار اشاره کرد . در زمینهجوشکاری نیز بکارگیری لیزر مزایای قابلملاحظهای را در صنعت بدنبال داشته است .
در نگاه اول جوشکاری با لیزر بنظر میرسد که قادر است براحتی و در کمترین زمان ممکن نه تنها فلزات را درابعاد و اندازههای مختلف به یکدیگر جوش دهد بلکه با این تکنیک این امکان فراهم شده است که فلزات غیرهمنام نیز به یکدیگر جوش داده شوند . لیزر در کنار یک CNC یک سیستم کامل لیزر جوش را ایجاد میکند که با کمک آن صنعت گران قادرند با سرعت زیاد ، دقت بالا و حداقل هزینه مصرفی از قابلیتهای آن استفاده نمایند . یکی از شاخههای صنعت که در دو دهه اخیر مورد توجه و بسط فراوان قرار گرفته است پدیده بهینهسازی وبکارگیری مواد با آلیاژهای مختلف با طولعمر بالاست . هر قطعه مکانیکی بعد از یک دوره مشخص بر اثر صدمات مختلف از رده خارج شده و باید قطعههای نو جایگزین آن شود . قطعاتی مانند متهها ، توربینها ، تیغه ارهها و سیلندرها دچار بیشترین ساییدگی و پوسیدگی هستند لذا بیش از عناصر تشکیلدهنده مورد توجه قرار گرفتهاند . امروزه با کمک لیزر میتوان عمل سختکاری بر روی لایههای سطحی فلزات انجام داد . به گونهای که طولعمر آنها به میزان قابلتوجهای افزایش پیدا کند . این عمل نه تنها صرفهجویی فراوانی را بههمراه دارد بلکه در حداقل زمان ممکن صورت میپذیرد . امروزه عمل سختکاری با دیگر روشها نیز صورت میپذیرد اما عملاً هیچیک از آنها نتوانسته جایگزین خوبی برای لیزر باشد .علامتزنی بر روی قطعات مختلف با مواد مختلف از نکات حائز اهمیت حوزه صنعت بشمار میرود بسیاری از تولیدکنندگان مایلند جهت جلوگیری از سوءاستفاده محصولاتتقلبی به گونهای محصولات اصلی را از نمونه تقلبی متمایز نمایند . حککردن علامت و یا یک آرم مشخص با دقت بالا یک راه حل خوبی بهنظر میرسد که سالیان سال مورد استفاده قرار گرفته است . به همین خاطر با متمرکز کردن پرتو لیزر در ابعادی حدود 50 میکرون با کمک 2 اسکنر مکانیکی میتوان هر شکل دلخواهی را در اندازههای مختلف بر روی محصولات حک نمود .
سرعت حکاکی به قدری بالاست که این فرایند ظرف چند ثانیه به اتمام خواهد رسید . امروزه حکنمودن 300 حرف در یک ثانیه توسط لیزر امری عادی بنظر میرسد . از آنجا که تمامی کنترل و هدایت این فرایند توسط کامپیوتر صورت میگیرد ، کاربران با حداقل مهارت قادر به انجام آن خواهند بود . حکاکی با لیزر هیچگونه محدودیتی جدی به جهت نوع جنس فراهم نخواهد کرد . دستگاههای حکاکی لیزری با قیمتهای نازلی قابل تهیه از سازندگان آن میباشند . یکی از کاربردهای پرطرفدار لیزر در صنعت در امر سوراخکاری میباشد . ایجاد نمودن سوراخهای بزرگ و ریز بر روی موادی مانند چوب ، فلز امری عادی بنظر میرسد . اما همین که مایل باشیم این عمل را در ابعاد چند میکرون و بر روی موادی مانند سرامیکها ، شیشه و پلاستیک انجام دهیم خود پی میبریم که اگر نگوییم غیرممکن ، بسیار مشکل خواهد بود . اما امروزه به کمک لیزر این عمل در کمتر از ثانیه و با آهنگ بالا قابل اجرا و تکرارپذیر است . و این همان چیزی است که صنعتگران سالیان سال بدنبال آن بودهاند . امید است در آیندهای نهچندان دور شاهد بکارگیری این فناوری جدید در عرصه صنعت بوده و با این کار بر دامنه فعالیتهای لیزر ، این نور شگفتانگیز بیافزاییم .
سلاحهای لیزری و نحوه مقابله با سلاحهای لیزری :
غیر قابل اجتناب است که میدان جنگ لیزری به طور محسوسی سالهای آینده جنگ را تهدید نکند . این نتیجه نه تنها توسعه و استفاده از سلاحهای لیزری مفید است بلکه نتیجه شمار فزایندهای از وسائل لیزری از قبیل مسافتیاب و هدفیاب میباشد . بنابراین در نیروهای مسلح لازم است که از حساسهها و توسط اقدامات عامل و غیر عامل الکترومغناطیسی حفاظت شود . تهدید اولیه لیزری از خود سلاحهای لیزری بوجود میآید . نگهداری و نحوه مقابله با سلاحهای لیزری مسائل مشکلی است که تاکنون حل نشده باقی ماندهاند .
پاکسازی دیوار نوشته ها به کمک لیزر
آیا پاکسازی نوشته های بی معنی روی دیوارها آنهم بکمک اشعه لیزر پر توان عاقلانه است؟. "دیوید ماتیو" اولین کسی است که به فکر استفاده از لیزر برای پاکسازی دیوارها افتاد.او که در خلیج "هاف مون" که در حدود نیمساعت با سن فرانسیسکو فاصله دارد زندگی می کند؛ اول بار از یک لیزر آزمایشگاهی برای آزمودن این ایده استقاده کرد و از نتیجه حاصله شگفت زده شد!.هنوز پیشرفتهای حاصل از محصولات جانبی این کاربرد در نیمه راه است.این پیشرفت مدیون گروه متخصصان برنامه های لیزری به سرپرستی"لوید هاکل" می باشد. با پیشرفتهای آتی در این زمینه جدا سازی لایه های سطحی حساس از سطوح غـیر حساس امکان پذیر خواهد بود.
ایده استفاده از لیزرجهت پاک کردن حروف چاپی ازروی کاغـذ سالها پیش به مرحله عـمل درآمده بود. مشکل عمده ای که با آن مواجه ایم هزینه های تلف شده مالیات دهنده گان و آثارمخرب محیطی است که پاکسازی رنگها مانند دیوار نوشته ها و رنگهای سربی از روی سطح ساختمانها به جا میگذارند. بندر سن فرانسیسکو هر ساله حدود 10 میلیون دلارهزینه و نیو یورک پنج بار بیش از آن صرف مبارزه با دیوار نوشته ها میکنند که در نهایت هر دو بازنده اند!.
تمام روشهایی که در حال حاضربرای زدودن دیوار نوشته ها بکار میرود نواقصی دارند. حتی کارگرانی که با رنگ آمیزی سطوح سر وکار دارند نیزدراین خرابکاریها دست دارند!. رنگهای"سند بلاست"مقدار زیادی ذرات ماسه و رنگ را از طریق هوا منتقل میکنند.روشهای شیمیایی همچون پاشیدن سودا(بیکربنات سدیم) مقدارزیادی ضایعات مایع از خود به جا میگذارد که مستلزم صرف زمان زیادی برای پاکسازی آنها میباشد. وجود سطوح خشن زیرین رنگ و همچنین بکار بردن روشهایی که با ملایمت با این مساله برخورد می کنند؛هر دو به شکست منجر می شوند، چرا که مستلزم مراقبتهای مضاعـف میباشند.
اصل اساسی استفاده از سیستم لیزر زدایی رنگها کندن رنگ بوسیله فشار امواج "فوتو اکوستیک" است.هنگامی که اشعه لیزر از نظر قدرت و پالس تنظیم گشته و به سطح رنگی می تابد انرژی حاصله بصورت گرما و امواج صوتی تغییر شکل می دهد.امواج صوتی از میان لایه رنگ عبور کرده و به سطح محکم زیرین برخورد می نماید و بر می گردد.امواج بازگشتی با امواج ورودی برخورد نموده تداخل مخربی را در لایه رنگ ایجاد می نمایند که در نهایت منجر به انفجار لایه رنگ و تبدیل آن به پودر می شود.