تاریخچه ی:
عصر فضا
تفاوت با نگارش: 2
| - | عصر فضا: | |
| | !نگاه اجمالی | | !نگاه اجمالی |
| - | تاریخ پرواز به فضا ، داستان آرزوها و رویاهای انسان است. از دیرباز شگفتیهای آسمان ، انسان را در اندیشه فرو برده است. داستانهایی که از یونانیان و ایرانیان باستان به یادگار مانده است، آرزوی پرواز به آسمان را به خوبی نشان می‌دهد. در این داستانها ، پرواز با بالهای مصنوعی یا قالیچه‌های پرنده یا به پرواز در آوردن تختهایی که پرندگان بزرگ آنها را بالا می‌بردند، توصیف شده است، اما هیچ کدام از اینها عملا امکان‌پذیر نبود. ارائه تئوری‌‌های عملی درباره پرواز به فضا ، قرنها طول کشید. |
+ | تاریخ پرواز به فضا ، داستان آرزوها و رویاهای انسان است. از دیرباز ((شگفتیهای آسمان)) ، انسان را در اندیشه فرو برده است. داستانهایی که از یونانیان و ایرانیان باستان به یادگار مانده است، آرزوی پرواز به آسمان را به خوبی نشان می‌دهد. در این داستانها ، پرواز با __بالهای مصنوعی__ یا __قالیچه‌های پرنده__ یا به پرواز در آوردن تختهایی که پرندگان بزرگ آنها را بالا می‌بردند، توصیف شده است، اما هیچ کدام از اینها عملا امکان‌پذیر نبود. ارائه تئوری‌‌های عملی درباره ((سفر فضایی|پرواز فضایی)) ، قرنها طول کشید.
{img src=img/daneshnameh_up/9/9e/hubble-sobbrer.jpg}
|
|
| | !تاریخچه | | !تاریخچه |
| - | در چهارم اکتبر 1957 (12 مهر 1336) دانشمندان روسی توانستند یک ((ماهواره‌های فضایی|ماهواره)) 92 کیلوگرمی به نام ((ماهواره اسپوتینک|اسپوتینک 1)) را در مداری به دور زمین قرار دهند. با این رویداد عصر فضا آغاز شد. از آن تاریخ ، تلاش دانشمندان کشورهای مختلف جهان پای انسان را به فضاهای دوردست گشوده است.
!((سرعت گری))
درسال 1687 میلادی (1066 شمسی) ، ((نیوتن|ایزاک نیوتن)) ، دانشمند انگلیسی ، کتابی نوشت و در آن قانونهایی درباره حرکت ارائه داد.(((قوانین نیوتن))) او موفق شد که مقدار ((نیروی گرانش)) بین جرمهای مختلف را به صورت فرمول بیان کند و ((گردش سیارات به دور خورشید)) و گردش قمرها به دور سیارات را با این فرمول توضیح دهد. نیوتن به این نتیجه رسید که اگر جسمی سرعت کافی داشته باشد، می‌تواند در مقابل نیروی گرانش زمین مقاومت کند و مانند قمر به دور زمین بگردد. اگر سرعت از آن هم بیشتر باشد، برای همیشه از گرانش زمین می‌گریزد. این سرعت ، 'سرعت گری' نامیده می‌شود، که 2/11 کیلومتر در ثانیه است و رسیدن به این سرعت زیاد با وسایلی که تا آن روزگار شناخته شده بود، ممکن نبود. نویسندگان داستانهای علمی تخیلی توپهای بزرگی مجسم می‌کردند که گردونه‌های سرنشین‌دار بر فضا پرتاب می‌کردند، ولی این کار زیاد عاقلانه نبود.
!((پرتاب موشک))
از قرنها پیش ، چینیان ((باروت)) را برای پرتاب اجسام کوچک یا آتشبازی در آسمان بکار می‌بردند. آنها نخستین سازندگان ((موشک)) بودند. کار این موشکها بر مبنای عمل و عکس‌العمل است. باروت می‌سوزد و گازهای زیادی تولید می‌کند، گاز به سرعت از انتهای موشک فوران می‌کند و موشک را در جهت مخالف به حرکت در می‌آورد. هر وسیله مانند موشک ، در خلا و فضای بیرون از جو زمین نیز می‌تواند حرکت کند، اما سالها طول کشید تا انسان به استفاده از موشک برای پرواز به فضا فکر کند. تا 900 سال همه موشکها مانند موشک آتشبازی کار می‌کردند. فقط در قرن بیستم بود که پرتاب آنها به فضا ممکن شد. |
+ | در چهارم اکتبر 1957 (12 مهر 1336) دانشمندان روسی توانستند یک ((ماهواره فضایی|ماهواره)) 92 کیلوگرمی به نام ((ماهواره اسپوتینک|اسپوتینک 1)) را در مداری به دور زمین قرار دهند. با این رویداد عصر فضا آغاز شد. از آن تاریخ ، تلاش دانشمندان کشورهای مختلف جهان پای انسان را به فضاهای دوردست گشوده است.
!سرعت فرر
درسال 1687 میلادی (1066 شمسی) ، ((نیوتن|ایزاک نیوتن)) ، دانشمند انگلیسی ، کتابی نوشت و در آن قانونهایی درباره حرکت ارائه داد.(((قوانین نیوتن))) او موفق شد که مقدار ((گرانش|نیروی گرانشی)) بین جرمهای مختلف را به صورت فرمول بیان کند و ((گردش سیارات به دور خورشید)) و گردش قمرها به دور سیارات را با این فرمول توضیح دهد. نیوتن به این نتیجه رسید که اگر جسمی سرعت کافی داشته باشد، می‌تواند در مقابل ((گرانش زمین|نیروی گرانش زمین)) مقاومت کند و مانند قمر به دور زمین بگردد.
اگر سرعت از آن هم بیشتر باشد، برای همیشه از گرانش زمین می‌گریزد. این سرعت ، ((سرعت فرر)) نامیده می‌شود، که 11.2 کیلومتر در ثانیه است و رسیدن به این سرعت زیاد با وسایلی که تا آن روزگار شناخته شده بود، ممکن نبود. نویسندگان داستانهای علمی تخیلی توپهای بزرگی مجسم می‌کردند که گردونه‌های سرنشین‌دار به فضا پرتاب می‌کردند، ولی این کار زیاد عاقلانه نبود.
{img src=img/daneshnameh_up/4/46/hubble-space-telescope.jpg}
|
~~green:تلسکوپ فضایی هابل~~
|
!پرتاب موشک
از قرنها پیش ، چینیان باروت را برای پرتاب اجسام کوچک یا آتشبازی در آسمان بکار می‌بردند. آنها نخستین سازندگان ((موشک)) بودند. کار این موشکها بر مبنای عمل و عکس‌العمل است. باروت می‌سوزد و گازهای زیادی تولید می‌کند، گاز به سرعت از انتهای موشک فوران می‌کند و موشک را در جهت مخالف به حرکت در می‌آورد.
هر وسیله مانند موشک ، در خلا و فضای بیرون از جو زمین نیز می‌تواند حرکت کند، اما سالها طول کشید تا انسان به استفاده از موشک برای پرواز فضایی فکر کند. تا 900 سال همه موشکها مانند موشک آتشبازی کار می‌کردند. فقط در قرن بیستم بود که پرتاب آنها به فضا ممکن شد. |
| | !موشکهای اولیه | | !موشکهای اولیه |
| - | موشکهای اولیه که شبیه موشکهای آتشبازی بوده‌اند، در حدود هزار سال پیش در چین ساخته می‌شدند. در سال 1903 از موشکهای کانکریو در جنگ استفاده می‌شد، در این زمان ، یک دانشمند روسی چنین اعلام کرد که موشکهای دارای سوخت مایع می‌توانند به فضا برسند. در خلال دهه 1920 افراد علاقه‌مند شروع به ساخت چنان موشکهایی کردند. در سال 1926 ، دانشمند آمریکایی ، ((رابرت گدارد)) ، اولین پرتاب موفق را انجام داد. در دهه 1930 ، ارتش آلمان با به خدمت گرفتن گروههای موشک ساز ، موشک V.2 را طراحی کرده و به آسمان پرتاب نمود. |
+ | موشکهای اولیه که شبیه موشکهای آتشبازی بوده‌اند، در حدود هزار سال پیش در چین ساخته می‌شدند. در سال 1903 از موشکهای کانکریو در جنگ استفاده می‌شد، در این زمان ، یک دانشمند روسی چنین اعلام کرد که موشکهای دارای سوخت مایع می‌توانند به فضا برسند. در خلال دهه 1920 افراد علاقه‌مند شروع به ساخت چنان موشکهایی کردند. در سال 1926 ، دانشمند آمریکایی ، __رابرت گدارد__ ، اولین پرتاب موفق را انجام داد. در دهه 1930 ، ارتش آلمان با به خدمت گرفتن گروههای موشک ساز ، موشک V.2 را طراحی کرده و به آسمان پرتاب نمود. |
| | !موشکهای پیشرفته | | !موشکهای پیشرفته |
| - | چندین سال بعد ، قبل از جنگ جهانی دوم ، ((هرمان اوبرت)) و ((ورنوفون براون)) ، در آلمان به ساختن موشکهای بزرگ پرداختند. این موشکها که ((مواد منفجره)) حمل می‌کردند، در جنگ مورد استفاده قرار می‌گرفتند. بعد از پایان جنگ استفاده از موشک برای کاوشهای علمی نیز شروع شد. پیشرفتهای دیگری مانند ساختن آلیاژهای مقاوم ، دستیابی به سوخت مناسب ، ساختن کامپیوترها و ابزارهای دقیق سبب شد که موشکهای بهتری ساخته شود. این موشکها نخست برای کاوش جو زمین و اندازه‌گیری دما ، رطوبت و تابشهای خورشید در طبقات مختلف جو بکار گرفته می‌شدند.
!((پرتاب ماهواره))
ماهواره‌ها در راس موشکهای نیرومندی به فضا پرتاب می‌شوند. دماغه مخروطی شکل موشک که در برابر گرما مقاوم است، ماهواره را از ((اصطکاک)) در هنگام گذشتن از جو زمین محافظت می‌کند. بعد از گذشتن از جو زمین ، این لایه محافظتی از ماهواره جدا می‌شود و مرحله آخر موشک ، ماهواره را در مدار صحیح قرار می‌دهد. بسیاری از ماهواره‌ها از موتور موشک خود برای رفتن به مدارهای بالاتر استفاده می‌کنند. ((شاتلهای فضایی آمریکا)) ماهواره‌ها را سوار بر مخزن محموله خود به مدار می‌برند. ماهواره‌ها سپس از بستر خود خارج و در فضا رها می‌شوند. بدین ترتیب ، نخستین ماهواره‌ها در مدارهایی به دور زمین قرار داده شدند. (اگر از یک موشک برای پرتاب دو ماهواره استفاده شود، آنها یکی پس از دیگری رها می‌شوند، تا به هم برخورد نکنند.)
سرانجام در 12 آوریل 1961 (23فروردین 1340) یک کیهان‌نورد روسی به نام ((یوری گاگاری)) با ((سفینه وستوک|سفینه وستوک 1)) در مداری به دور زمین گردش کرد. سال بعد فضانورد مریکایی به نام ((جان هرشل گلکن@)) سه بار زمین را دور زد.
!((سفر به ماه))
انسان با گردش ماهواره‌ها به دور زمین کم‌کم توانست بیشتر و بیشتر در فضا بماند. دانشمندان نیز طرحهای پیشتازانه دیگری ارائه می‌دادند. یکی از طرحها سفر انسان به ماه بود که در ژوئیه 1969(تیر ماه 1348 شمسی) عملی شد و سه فضانورد مریکایی با ((سفینه آپولو|سفینه آپولو 1)) در ماه فرود آمدند و سپس سالم به زمین برگشتند. |
+ | چندین سال بعد ، قبل از ((جنگ جهانی دوم)) ، ''هرمان اوبرت'' و ''ورنوفون براون'' ، در آلمان به ساختن موشکهای بزرگ پرداختند. این موشکها که ((مواد منفجره)) حمل می‌کردند، در جنگ مورد استفاده قرار می‌گرفتند. بعد از پایان جنگ استفاده از موشک برای کاوشهای علمی نیز شروع شد. پیشرفتهای دیگری مانند ساختن آلیاژهای مقاوم ، دستیابی به سوخت مناسب ، ساختن کامپیوترها و ابزارهای دقیق سبب شد که موشکهای بهتری ساخته شود. این موشکها نخست برای ((کاوش زمین|کاوش جو زمین)) و اندازه‌گیری دما ، رطوبت و تابشهای خورشید در طبقات مختلف جو بکار گرفته می‌شدند.
{picture=Apolo_Module.jpg}
|
~~green:سفینه آپولو~~
|
!پرتاب ماهواره
ماهواره‌ها در راس موشکهای نیرومندی به فضا پرتاب می‌شوند. دماغه مخروطی شکل موشک که در برابر گرما مقاوم است، ماهواره را از اصطکاک در هنگام گذشتن از جو زمین محافظت می‌کند. بعد از گذشتن از جو زمین ، این لایه محافظتی از ماهواره جدا می‌شود و مرحله آخر موشک ، ماهواره را در مدار صحیح قرار می‌دهد. بسیاری از ماهواره‌ها از ((موتور موشک)) خود برای رفتن به مدارهای بالاتر استفاده می‌کنند.
((شاتل فضای|شاتلهای فضایی آمریکا)) ماهواره‌ها را سوار بر مخزن محموله خود به مدار می‌برند. سپس ماهواره‌ها از بستر خود خارج و در فضا رها می‌شوند. بدین ترتیب ، نخستین ماهواره‌ها در مدارهایی به دور زمین قرار داده شدند (اگر از یک موشک برای پرتاب دو ماهواره استفاده شود، آنها یکی پس از دیگری رها می‌شوند، تا به هم برخورد نکنند). سرانجام در 12 آوریل 1961 (23فروردین 1340) یک کیهان‌نورد روسی به نام ((یوری گاگارین)) با ((سفینه وستوک|سفینه وستوک 1)) در مداری به دور زمین گردش کرد. سال بعد فضانورد مریکایی به نام ((جان هرشل گلکن)) سه بار زمین را دور زد.
!سفر به ماه
انسان با گردش ماهواره‌ها به دور زمین کم‌کم توانست بیشتر و بیشتر در فضا بماند. دانشمندان نیز طرحهای پیشتازانه دیگری ارائه می‌دادند. یکی از طرحها سفر انسان به ماه بود که در ژوئیه 1969 (تیر ماه 1348 شمسی) عملی شد و سه فضانورد مریکایی با ((سفینه آپولو|سفینه آپولو 1)) در ماه فرود آمدند و سپس سالم به زمین برگشتند. |
| | !مباحث مرتبط با عنوان | | !مباحث مرتبط با عنوان |
| | *((اخترشناسی فضا)) | | *((اخترشناسی فضا)) |
| | *((ایستگاه فضایی)) | | *((ایستگاه فضایی)) |
| | *((پرتاب موشک)) | | *((پرتاب موشک)) |
| | *((پرتاب ماهواره)) | | *((پرتاب ماهواره)) |
| - | *((سرعت گری)) |
+ | *((سرعت فرر)) |
| | *((سفر به ماه)) | | *((سفر به ماه)) |
| - | *((سفینههی فضایی))
*((شاتلها فضایی آیکا)) |
+ | *((سفر فضای))
*((فینه فضایی))
*((شاتل فضایی)) />*((ییک فضا)) |
| | *((قوانین نیوتن)) | | *((قوانین نیوتن)) |
| | + | *((کاوش زمین)) |
| | *((کاوش فضایی)) | | *((کاوش فضایی)) |
| - | *((گردش سیاات ه دور خورشید))
*((ماهواره‌های فضایی)) |
+ | *((شناایی مه))
*((ماهواره فضایی)) |
| | *((موشک)) | | *((موشک)) |
| - | اخترشناسی فضا: | |
| - | !نگاه اجمالی | |
| - | ((عصر فضا)) ، تغییرات زیادی در اخترشناسی بوجود آورده است. انجام تمام مشاهدات ممکن شده است، از میان بازدارنده جو عملی نیست. جو با جلوگیری از ورود تابشهای ویژه‌ای که پیوسته زمین را بمباران می‌کنند و برای حیات مضر هستند، از ما محافظت می‌کند، ولی تابشها ، اطلاعاتی از ((اجرام آسمانی)) به همراه دارند. به این سبب ، باید آنها را بیرون از جو مطالعه کرد. با قرار دادن یک ((تلسکوپ)) در مداری به دور زمین ، اخترشناسان فقط می‌توانند ((اشعه ایکس|پرتوهای ایکس)) و ((پرتو فرابنفش|فرابنفش)) را آشکار کنند. این پرتوها قادر نیستند مسافت زیادی را در جو بپیمایند. از این رو ، به رصدخانه‌های زمین نمی‌رسند. پیشرفت مهم دیگر در سایه مسافرتهای فضایی ، فرستادن دوربینهای تلویزیونی به سیارات نزدیک است. انسان چندین بار در ((ماه)) فرود آمده است. ((زهره)) و ((مریخ)) نیز یا دستگاههایی که بطور خودکار بر سطح آنها فرود آمده، وارسی شده‌اند. | |
| - | !((کاوش فضایی)) | |
| - | برنامه ((سفینه آپولو|آپولو)) ، مهمترین موفقیت اخترشناسی فضایی بود. این برنامه آدمی را قادر ساخت که بارها به ماه سفر کند. در نتیجه ، ما امروز می‌دانیم که ماه هم سن زمین است و عمرش به 45 میلیون سال می‌رسد. امکان سفر به سیاره‌ها ، حتی به نزدیک‌ترین آنها ، هرگز به فکر انسان نمی‌رسید. سفر به مریخ را سفری می‌دانستند که دست‌کم یک سال طول خواهد کشید. زهره بیش از حد داغ است و جوی چنان فشرده دارد که دید را ناممکن می‌کند. ((عطارد)) نیز همانند کوره ذوب آهن است، ولی این سیاره‌ها به وسیله دوربینهای خودکار ((سفینههای فضایی)) مورد کاوش قرار گرفته‌اند. | |
| - | !نحوه ارسال تصویر | |
| - | برخی از سیاره‌ها توسط دوربینهای خودکار سفینههای فضایی مورد بررسی قرار می‌گیرند. روش ((عکسبرداری از سیاره‌ها)) ، به یک ایستگاه فرستنده تلویزیونی بسیار شبیه است. دوربین تلویزیونی سفینه‌ها ، تصاویر سیاره‌ها را ثبت می‌کند. سپس این تصاویر را خط به خط بصورت علامتهای رادیویی به زمین می‌فرستد. این تصاویر را دانشمندان می‌توانند در صفحه تلویزیون ببینند. با این روش ، دهها هزار عکس از عطارد ، زهره و مریخ تهیه شده است. | |
| - | !اولین عکس ارسالی | |
| - | دانشمندان با استفاده از ایستگاه‌های فرستنده که شبیه تلویزیون می‌باشند، تصاویر را با علامتهای رادیویی به زمین ارسال می‌کردند. آنها از سطح سیارات منظومه شمسی از جمله عطارد و زهره و مریخ عکس تهیه کرده‌اند. اخترشناسان روسی ، به کمک دستگاههای مخابراتی ((سفینه ونرا 9)) ، اولین عکس را از سطح زهره به دست آورده‌اند. دانشمندان امریکایی نیز با ارسال دو سفینه سیاره‌نورد به نام ((وایکینگ)) ، سطح مریخ را مورد بررسی قرار داده‌اند. سرانجام ، این دو سفینه در بخش بیرونی منظومه شمسی به صورت قمرهایی مانند قمرهای مشتری ، درخواهند آمد. | |
| - | !کشف ((سیاهچاله‌ها)) | |
| - | تلسکوپهای پرتو X ، از ستارگان و کهکشانهای گسیل کننده این پرتو ، نقشه‌برداری می‌کنند. اخترشناسان تا پیش از ساختن دستگاههای حساس با این پرتو و فرستادن آنها با موشک به ارتفاعی بیش از 150 کیلومتر چیزی در مورد ستارگان پرتو X نمی‌دانستند. برخی از دانشمندان فضاشناس عقیده دارند که این پرتوها از قلمرو سیاهچاله‌ها می‌رسند. | |
| - | !((ایستگاه فضایی)) | |
| - | ایستگاه‌های فضایی به دور زمین می‌چرخند و برای هفته‌ها یا ماه‌ها محل کار و زندگی فضانوردان هستند. ایستگاه فضایی تمام نیازهای خدمه را بر آورده می‌کند تا به هنگام انجام آزمایش زنده و سالم بمانند. باله‌های خورشیدی بزرگ برق تولید می‌کنند و دیواره‌ها و سپرهای مخصوص دما را مطلوب و خدمه را از تشعشع و قطعات سرگردان فضایی مصون نگه می‌دارند. اولین ایستگاه فضایی آمریکا به نام ((اسکای لاب)) در 14 مه 1973 پرتاپ شد. دقایقی بعد از پرتاب سپرضد شهابواره و یکی از باله‌های خورشیدی آن بر اثر فشار هوا کنده شد. خدمه اولیه اسکای لاب خسارت وارده را به گونه‌ای تعمیر نمودند که این دستگاه فضایی قابل سکوت شد. | |
| - | !کاربرد ((تلسکوپ نوری)) در اخترشناسی | |
| - | آزمایشگاه فضایی امریکا به نام اسکای لب نشان داد که با استفاده از تلسکوپهای نوری در فضا پیشرفتهای زیادی می‌توان در اخترشناسی کسب کرد. از آنجا که در فضا ((تداخل در نور)) یا مزاحمت ابرها وجود ندارد، قدرت دید تلسکوپهای نوری نیز بیشتر می‌شود. بزرگترین تلسکوپهای جهان ، بسیاری از ستارگان کم نور را می‌بینند، ولی با تلسکوپی در فضا که قطر آینه آن 2 متر است ، ستارگانی صدبار کم نورتر از آنها را نیز می‌توان دید. حتی ممکن است به کمک آن سیاره‌هایی که به دور ستارگان دیگر می‌گردند، کشف شوند. | |
| - | !مباحث مرتبط با عنوان | |
| - | *((اجرام آسمانی)) | |
| - | *((ایستگاه فضایی)) | |
| - | *((تلسکوپ)) | |
| - | *((تلسکوپ نوری)) | |
| - | *((سفینههای فضایی)) | |
| - | *((سیاهچاله‌ها)) | |
| - | *((عکسبرداری از سیاره‌ها)) | |
| - | *((عصر فضا)) | |
| - | *((کاوش فضایی)) | |
| - | *((کاوشگرهای فضایی)) | |
| - | *((ماهواره‌های فضایی)) | |
| - | اصل همخوانی | |
| - | !دید کلی | |
| - | اگر سیر تحولی علوم مختلف را مورد توجه قرار دهیم، ملاحظه می‌کنیم با گسترش علوم ، هر روز نظریه‌های جدیدی بوجود می‌آیند، اما تمام این نظریه‌ها ، از این اصل کلی پیروی می‌کنند که نظریه جدید باید در حالت حدی به نظریه قدیم تبدیل گردد. به بیان دیگر ، نظریه جدید که نسبت به نظریه قبلی کاملتر است، باید تحت شرایط خاصی به نظریه قبلی تحویل گردد. این بیان به عنوان 'اصل همخوانی' معروف است. | |
| - | !مبنای اصل همخوانی | |
| - | ((بوهر)) از این مفهوم استفاده مهمی کرد که نظریه کوانتومی که خود ، آن را گسترش داده بود، باید در حدی که در آن نظریه کلاسیک اعتبار دارد، به این نظریه تبدیل شود. او این اندیشه خود را به عنوان اصل همخوانی فرمول‌بندی کرد. از نظر تکنیکی این اصل بیان می‌کند که وقتی که ((اعداد کوانتومی)) بزرگ باشند، به عنوان مثال ، وقتی که در اتم هیدروژن عدد n (عدد کوانتومی اصلی) بزرگ باشد، باید به حد کلاسیک برسیم. | |
| - | !کاربردهای اصل همخوانی | |
| - | *اگر نظریه سازگاری برای پدیده‌های کوانتومی بنا شود، در این‌صورت ، این نظریه خودبه‌خود ((فیزیک کلاسیک)) را به عنوان حالت حدی خود شامل خواهد شد، ولی این اصل در راهنمایی برآوردهای نظری بسیار موثر بود و ((هایزنبرگ)) را به جایی رهنمون ساخت که گام بزرگی در ((مکانیک کوانتومی)) بردارد.
| |
| - | *((هیدروژن|اتم هیدروژن)) و اصل همخوانی
((نظریه الکترومغناطیسی کلاسیک)) در توجیه طیف اتمی عاجز است. از طرف دیگر ، این نظریه با آزمایشهایی که با ((امواج رادیویی)) با ((طول موج)) بلند انجام شده است و در آنها ((فرکانس)) تابش با فرکانس نوسان بارهای الکتریکی برابر است، سازگار است. اصل همخوانی عمومی ایجاب می‌کند که نظریه عمومی‌تر کوانتومی همان نتایج نظریه محدودتر کلاسیکی را در وضعیتهایی که نظریه کلاسیکی کافی است، بدست دهد. بنابراین ، وقتی و فقط وقتی که اتم هیدروژن را بتوان به شرایطی نزدیک کرد که در آنها نظریه کلاسیکی بکار می‌رود، فرکانسهای تابشی اتمی فوتونهای گسیل شده ، ، باید به فرکانسهای مداری f ، نزدیک شوند. به بیان دیگر ، در حد همخوانی =f است.
| |
| - | *می‌دانیم که اگر یک رویداد به وسیله دو ناظر که یکی ساکن بوده و دیگری نسبت به ناظر اول در حال حرکت است، بررسی شود، در این صورت ، رابطه بین مشاهدات این دو ناظر در مورد رویداد مذکور ، بوسیله یک سری روابط تبدیلات بیان می‌شود. از جمله روابط تبدیلات مهم ، ((تبدیلات گالیله)) و ((تبدیلات لورنتس)) می‌باشند. تبدیلات گالیله ناقص و نارسا هستند و در توجیه پدیده‌های الکترومغناطیسی با شکست مواجه می‌گردند، اما تبدیلات لورنتس کاملتر و جامعتر می‌باشند. اصل همخوانی ایجاب می‌کند که تبدیلات لورنتس در حالت حدی به تبدیلات گالیله تحویل گردد. این حد به این صورت بیان می‌شود که هرگاه ((سرعت نور)) ، c ، به سمت بینهایت میل کند، در این‌صورت تبدیلات لورنتس به تبدیلات گالیله تبدیل می‌شوند.
| |
| - | *برای توصیف انتشار نور دو راه وجود دارد: یکی از این راهها ، ((اپتیک هندسی)) یا پرتوی و راه دیگر ((اپتیک موجی)) یا فیزیکی است. اپتیک موجی فقط قادر است پدیده‌هایی چون ((تداخل در نور|تداخل)) و ((پراش)) را توضیح دهد. از طرف دیگر ، اپتیک پرتوی می‌تواند پدیده‌هایی چون ((انتشار مستقیم‌الخط نور|انتشار مستقیم‌الخط)) ، ((بازتاب نور|بازتاب)) و ((شکست نور)) را به خوبی توصیف کند. البته اپتیک موجی نیز می‌تواند جوابگوی این پدیده‌ها باشد. بنابراین ، اپتیک موجی یک نظریه فراگیرنده نور است، حال آنکه اپتیک پرتوی در بعضی شرایط محدودیت کاربرد دارد. اصل همخوانی ایجاب می‌کند که در حد همخوانی ، نظریه فراگیرنده به نظریه محدود تبدیل شود. بنابراین هرگاه ابعاد جسم یا دریچه‌ای که نور با آن مواجه می‌شود، در مقایسه با طول موج نور تابشی بزرگ باشد، (/d به سمت صفر میل می‌کند) در این صورت اپتیک موجی به اپتیک پرتوی تبدیل می‌گردد.
| |
| - | *در توصیف مکانیک کوانتومی که بر اساس فرمول‌بندی دیراک صورت می‌گیرد. یک سری روابط بنیادی به نام ((روابط جابه‌جایی کانونیک)) یا روابط جابجایی بنیادی معروف هستند. این روابط بنیادی مکانیک کوانتومی هستند که در توصیف لازم و ضروری است. از طرف دیگر ، چون نظریه کوانتومی نسبت به نظریه کلاسیک ، نظریه کاملتری است، لذا اصل همخوانی ایجاب می‌کند که هرگاه ((ثابتهای بنیادی فیزیک|ثابت پلانک)) ، ħ ، به سمت صفر میل کند، در این صورت ، نظریه کاملتر مکانیک کوانتومی (((نظریه دیراک))) به نظریه کلاسیک (((نظریه پواسون))) تبدیل می‌گردد. | |
| - | !مباحث مرتبط با عنوان | |
| - | *((از تبدیل گالیله تا تبدیل لورنتس)) | |
| - | *((تبدیلات گالیله)) | |
| - | *((تبدیلات لورنتس)) | |
| - | *((ثابتهای بنیادی فیزیک)) | |
| - | *((روابط جابه‌جایی کانونیک)) | |
| - | *((سرعت نور)) | |
| - | *((مکانیک کلاسیک)) | |
| - | *((مکانیک کوانتومی)) | |
| - | *((نظریه پواسون)) | |
| - | *((نظریه دیراک)) | |
| - | عطارد: | |
| - | !نگاه اجمالی | |
| - | ((سیاره عطارد|عطارد)) نزدیک‌ترین سیاره به ((خورشید)) است. از این رو ، دمای آن در روز به 400 درجه سانتی‌گراد می‌رسد. در این دما سرب هم ذوب می‌شود. شبها دما افت می‌کند و احتمالا تا 200 درجه سانتی‌گراد پایین می‌آید. عطارد جو ندارد و نمی‌تواند گرما را نگه دارد. از این رو دمای شب و روز آن تفاوت زیادی با هم دارند. یک بار چرخش آن به دور خود 59 روز و یک بار گردش آن به دور خورشید 88 روز طول می‌کشد. مدار عطارد کاملا به شکل بیضی است و در نتیجه فاصله آن از خورشید بین 47 تا 69 میلیون کیلومتر تغییر می‌کند. این سیاره کوچک اندکی از ((ماه)) بزرگتر است. | |
| - | !موقعیت عطارد نسبت به ((سیاره زمین|زمین)) | |
| - | عطارد نزدیک‌ترین ((سیاره)) به خورشید و نیز کوچکترین سیاره خاکی است. هر سال در حدود سه بار به عنوان ستاره درخشان شامگاهی در نزدیکی افق غروب خورشید و نیز به عنوان یک ستاره صبحگاهی ظاهر می‌شود. به خاطر سرعت کم آن نسبت به زمین از لحاظ افسانه‌ای ، خدای روشنی نامیده شده است. در مواقعی ، عطارد در درخشندگی شبیه زحل می‌شود، اما معمولا به واسطه درخشندگی همسایه‌اش ، خورشید ، ناپدید می‌گردد. | |
| - | !حرکت عطارد | |
| - | عطارد در یک مدار با ثابت خروج از مرکز (e=0.02056) و میل زیاد (7 درجه نسبت به ((دایره‌البروج))) با نیم قطر اطول 0.03871Au و یک دوره تناوب مداری نجومی 87.96 روز به دور خورشید می‌گردد. بزرگترین زاویه کشیدگی این سیاره که از زمین مشاهده شده است، از ˚18(قرین خورشیدی) تا ˚28 (بعید خورشیدی) ، با متوسط 23 قرار دارد. تصور می‌شد که دوره تناوب چرخشی نجومی عطارد یا (مانند زمین) 24 ساعت یا بطور همزمان 88 روز باشد. اما در اوایل سال 1960 میلادی برای اولین بار تپشهای راداری منعکس شده از سطح عطارد دریافت شدند و در سال 1965 میلادی ((جی.اچ. پتنژیل)) (G.H.Pettengill) و ((آر.بی. وایس)) مستقیما با استفاده از فن‌های راداری دوپلری نشان داده‌اند که ((دوره تناوب چرخشی)) عطارد در حدود 59 روز است. | |
| - | !مشخصه‌های فیزیکی | |
| - | شعاع عطارد 24400 کیلومتر است. جرم آن 33x1023kg می‌باشد که از اختلالات گرانشی بر روی ((فضاپیما)) محاسبه شده است. عطارد هیچ قمر طبیعی ندارد. ((چگالی|چگالی متوسط)) آن 5420 کیلوگرم بر متر مکعب می‌باشد که نظیر یک سیاره خاکی است، اما برای اندازه عطارد زیاد است.از آنجا که ، گرانش کلی عطارد کمتر از زمین است (فشردگی آن کمتر است)، اما چگالی حجمی آن در حدود چگالی حجمی زمین می‌باشد، لذا باید در برگیرنده مقدار بیشتری از فلزات باشد. حدس می‌زنیم که در داخل عطارد یک گوشته صخره‌ای و یک هسته بزرگ فلزی (شاید ((نیکل)) و ((آهن))) وجود داشته باشد. عطارد هوا ندارد. در آن ، پس از سپری شدن روز بی‌درنگ شبی سرد فرا می‌رسد. از این رو ، سطح آن در نتیجه فرسایش تغییر نمی‌کند. طی هزاران میلیون سال ، سطح عطارد مورد اصابت خرده سنگهای فضایی قرار گرفته است. به علت این بمباران مداوم اکنون سطح سیاره پر از گودال است. کف گودالها پوشیده از گرد و غباری است که از متلاشی شدن این خرده سنگها به‌وجود آمده است. | |
| - | !((میدان مغناطیسی)) | |
| - | درسال 1974 میلادی (1353 شمسی) ((سفینههای مارینر|سفینه فضایی مارنیر 10)) از کنار عطارد گذشت. مارینر 10 یک میدان مغناطیسی ضعیف سیاره‌ای را با شدتی در حدود 220nT ، 1nT=10-9T آشکار کرد. اگر چه این مقدار کوچک است. ولی برای قطع ((مغناطیس سپهر)) در ((بادهای خورشیدی)) کافی است. در اینجا میدان مغناطیسی ، ذرات باردار (اکثرا پروتونها) را از باد خورشیدی اطراف سیاره منحرف می‌کند.
به نظر می‌رسد که میدان عطارد یک دوقطبی باشد که کم و بیش با محور چرخش سیاره ، در یک امتداد قرار گرفته است. دراین صورت ، بطور کلی میدان مغناطیسی عطارد شبیه میدان مغناطیسی زمین ولی ضعیفتر از آن است. حضور یک میدان مغناطیسی و همچنین چگالی زیاد سیاره دلالت بر آن دارد که عطارد مانند زمین دارای یک هسته فلزی است که عمدتا از آهن و نیکل تشکیل شده است. به نظر می‌رسد که این سیاره همانند یک ((آهنربای دائمی)) است. میدان مغناطیسی زمین صدبار شدیدتر از میدان مغناطیسی عطارد است. | |
| - | !تحول سطح | |
| - | چون ماه و عطارد هر دو فاقد جوهای قابل توجهی هستند، آب و هوا ، سطوحشان را فرسوده نمی‌کند. هر دو جهانهای کوچکی با ناحیه داخلی سردتر از ناحیه داخلی زمین هستند. اکنون نه آتشفشان‌های فعال زیادی دارند و نه دستخوش تحول سطحی دائمی‌ای می‌شوند که زمین از انتقال یافتن صفحات پوستهای تجربه کرده است.
فقدان جو و کوتاه بودن زمان تحول پوستهای هر دو به جرمهای کوچک ماه و عطارد مربوط می‌شود و جو آنها برای مدت طولانی حفظ نمی‌شود. همچنین جرمهای کوچک دلالت بر این دارند که حرارت داخلی‌شان از ((زوال رادیواکتیو|تلاشی مواد رادیواکتیو)) نسبت به مقدار مشابه برای زمین کمتر است و جریان گرمایی‌شان به طرف بیرون چنان سریع می‌باشد که هر دو جسم به سرعت سرد خواهند شد. داخل زمین داغ است و ((شارش گرمایی)) به طرف بیرون آن ، جریانهایی در ((لایه‌های زمین|گوشته پلاستیکی)) ایجاد می‌کند و اینها تحول پوسته زمین را نیرو می‌بخشند. ماه و عطارد هر دو فاقد این ترکیب درونی داغ و گوشته پلاستیکی هستند. | |
| - | !هلال عطارد | |
| - | ((رصد کردن)) سیاره عطارد دشوار است. نزدیک بودن مدار آن به خورشید سبب می‌شود که هیچ‌گاه ˚27 دورتر از قرص خورشید دیده نشود. در نتیجه ، تنها قبل از طلوع و غروب آفتاب می‌توان آن را نزدیکی افق دید. حرکت مداری عطارد سریع است و به همین سبب ، در هر بار گردش به دور خورشید امکان دید آن به چند روز محدود می‌شود. عطارد نیز مانند ماه ، دوره هلالی دارد. از آنجا که هلالهای عطارد تنها به کمک ((تلسکوپ)) قابل روئیت است، اگر می‌خواهید عطارد را با تلسکوپ کاوش کنید، مواظب باشید که به طرف خورشید نشانه نروید. | |
| - | !مباحث مرتبط با عنوان | |
| - | *((بادهای خورشیدی)) | |
| - | *((خانواده خورشید)) | |
| - | *((خورشید)) | |
| - | *((دایره‌البروج)) | |
| - | *((سفینههای مارینر)) | |
| - | *((سیاره)) | |
| - | *((سیاره زمین)) | |
| - | *((سیاره عطارد)) | |
| - | *((ماه)) | |
| - | فیزیک محاسباتی | |
| - | !نگاه اجمالی | |
| - | فیزیک محاسباتی همانطوری که از نامش بر می‌آید ، شامل محاسباتی است که در فیزیک انجام می‌گیرد. می‌دانیم که روش حل عددی در تمام مسائل فیزیک به پاسخ منجر نمی‌شود. بعبارت دیگر ، موارد معدودی وجود دارد که با توسل به روشهای تحلیلی قابل حل هستند و لذا در موارد دیگر باید از روشهای عددی و تقریبی استفاده کنیم. هدف فیزیک محاسباتی تشریح و توضیح این روشها می‌باشد.
به عنوان مثال ، فرض کنید با یک خط‌کش طول میزی را اندازه بگیریم، طبیعی است که بخاطر ((خطای اندازه‌گیری)) اگر 10 بار طول میز اندازه‌گیری شود، در هر بار ((اندازه‌گیری)) مقداری که با مقادیر قبلی تفاوت جزئی دارد، حاصل خواهد شد. بنابراین برای تعیین طول واقعی نیز با بیشترین دقت باید به روشهای آماری متوسل شویم. | |
| - | !توزیع‌های آماری | |
| - | معمولا اگر داده‌های تجربی حاصل از آزمایشها را بر روی یک نمودار پیاده کنیم، در این‌صورت ، بر اساس نمودار حاصل ، این داده‌ها از توزیع بخصوصی تبعیت خواهند کرد. این توزیع‌ها را اصطلاحا توزیع‌های آماری می‌گویند که معروفترین آنها عبارتند از:
| |
| - | *((توزیع دوجمله‌ای))
فرض کنید تاسی را n بار پرتاب کنیم و هدف ما آمدن عدد 6 باشد. در این‌صورت ، این عمل را 'آزمون' و تعداد دفعاتی را که عدد 6 ظاهر شده است، 'موفقیت' و مواردی را که اعداد دیگر ظاهر شده است، 'عدم موفقیت' می‌گویند. بنابراین ، اگر موفقیت‌ها بر یکدیگر تاثیر نداشته و مستقل از یکدیگر باشند و نیز ترتیب مهم نباشد، در این‌صورت ، داده‌ها از توابع دو جمله‌ای پیروی می‌کنند.
| |
| - | *((توزیع پواسون))
اگر چنانچه تعداد حالات با تعداد آزمونها به سمت بینهایت میل کند و نیز احتمال موفقیت (p) به سمت صفر میل کند، در این‌صورت ، داده‌ها از تابع پواسون پیروی می‌کنند. شرط عملی برای استفاده از توزیع پواسون این است که تعداد آزمونها بیشتر از 30 بار بوده و نیز احتمال موفقیت کمتر از 0.05 باشد. لازم به ذکر است که این دو شرط باید بطور همزمان برقرار باشند. این معیار عملی از روی هم گذاشتن توابع توزیع و گزینش بهترین انتخاب و از روی آن تعیین N و P ویژه حاصل می‌گردد.
| |
| - | *((توزیع گاوسی))
توزیع گاوسی یا نرمال یک نقش اساسی در تمام علوم بازی می‌کند. خطاهای اندازه‌گیری معمولا به‌وسیله این توزیع داده می‌شود. توزیع گاوسی اغلب یک تقریب بسیار خوبی از توزیع‌های موجود می‌باشد. دیدیم که اگر N بیشتر شده و احتمال موفقیت (P) کوچک باشد، در این صورت توزیع پواسون حاکم است. حال اگر تعداد آزمونها (N) به سمت اعداد خیلی بزرگتر میل کند، بطوریکه حاصلضرب NP به سمت 20 میل کند، در این صورت شکل تابع توزیع حالت تقارن پیدا می‌کند، به‌گونه‌ای که می‌توان آن را با یک توزیع پیوسته جایگزین کرد. این توزیع پیوسته همان توزیع گاوسی است. | |
| - | !((برازش)) | |
| - | اغلب اتفاق می‌افتد که نموداری در اختیار داریم و می‌خواهیم مدل فیزیکی را که بر این نمودار حاکم است، پیدا کنیم. فرض کنید در یک حرکت ((سقوط آزاد)) ، زمان و ارتفاع سقوط را اندازه‌گیری کرده و نتایج حاصل بر روی یک نمودار پیاده شده است. حال با توجه به اینکه معادله حرکت سقوط آزاد اجسام را می‌دانیم و می‌خواهیم با استفاده از این نمودار مقدار g ، ((شتاب گرانشی|شتاب جاذبه ثقل)) ، را تعیین کنیم. بنابراین ، در چنین مواردی از روش برازش که ترجمه واژه لاتین (fitting) می‌باشد، استفاده می‌کنیم. در این حالت ابتدا باید توزیع حاکم بر این داده‌ها را بشناسیم که اغلب در چنین مواردی توزیع حاکم ، توزیع گاوسی است. | |
| - | !((حل دستگاه معادلات)) | |
| - | معمولا در مسائل عددی به مواردی برخورد می‌کنیم که یک ((دستگاه n معادله n مجهولی)) ظاهر می‌گردد. در این صورت ، برای حل این معادلات به طریق عددی از روشهای مختلفی استفاده می‌شود. یکی از این روشها ، ((روش گاوسی)) (روش کاهش یا حذف گاوسی) می‌باشد. البته روشهای دیگری مانند ((روش محورگیری)) و موارد دیگر نیز وجود دارد که بسته به نوع مسئله مورد استفاده ، از آن روش استفاده می‌گردد. | |
| - | !((انتگرالگیری|انتگرالگیری عددی)) | |
| - | اگر مسئله‌ای وجود داشته باشد که در آن ((انتگرال دوگانه|انتگرالهای دوگانه)) یا ((انتگرال سه‌گانه|سه‌گانه)) ظاهر شود، البته با اندکی زحمت می‌توان این انتگرالها را به صورت تحلیلی حل کرد. اما این موارد چندان زیاد نیستند و در اغلب موارد به ((انتگرال چندگانه|انتگرالهای چندگانه‌ای)) برخورد می‌کنیم که حل آنها به روش تحلیلی تقریبا غیرممکن است. در چنین مواردی از روش انتگرالگیری عددی استفاده می‌شود.
روشهایی که در حل انتگرالها به روش عددی مورد استفاده قرار می‌گیرند، شامل ((انتگرالگیری به روش ذوزنقه‌ای|روش ذوزنقه‌ای)) ، ((انتگرالگیری به روش سیمسون|روش سیمسون)) یا سهمی و روشهای دیگر است. البته خطای مربوط به این روشها متفاوت بوده و بسته به نوع مسئله‌ای که انتگرال در آن ظاهر شده است، روش مناسب را انتخاب می‌کنند. تقریبا دقیق‌ترین روشها ، ((انتگرالگیری به روش مونت کارلو)) می‌باشد، که امروزه در اکثر موارد از این روش استفاده می‌گردد. مزیت این روش به روشهای دیگر در این است که اولا محدودیتی وجود ندارد و انتگرال هر چندگانه که باشد، با این روش حل می‌شود. درثانی ، این روش نسبت به روشهای دیگر کم هزینه‌تر است. | |
| - | !شبیه سازی | |
| - | آنچه امروزه بیشتر مورد توجه قرار دارد، شبیه سازی سیستمهای فیزیکی است. به عنوان ابتدایی‌ترین و ساده‌ترین مورد می‌توان به حرکت ((آونگ ساده)) اشاره کرد. در این حالت یک برنامه کامپیوتری نوشته می‌شود، به گونه‌ای که حرکت آونگ را بر روی صفحه کامپیوتر نمایش دهد. در ضمن کلیه محدودیت‌های فیزیکی حاکم بر حرکت نیز اعمال می‌شود. در واقع مثل اینکه بصورت تجربی آونگی را به نوسان در می‌آوریم و دوره تناوب و سایر پارامترهای دقیق در مسئله را تعیین می‌کنیم. البته این مثال خیلی ابتدایی و ساده است.
لازم به ذکر است ، شبیه سازی به روش مونت کارلو به دو صورت می‌تواند مطرح باشد. حالت اول عبارت از 'رسم تصویر متوالی' است. درست مانند مثالی که در بالا اشاره کردیم. حالت دوم 'شبیه سازی آماری' یا 'احتمالی' است. بعنوان مثال ، انواع اندرکنش‌های فوتون با ماده را که به پدیده‌های مختلفی مانند ((اثر فوتو الکتریک)) ، ((اثر کامپتون)) ، ((پدیده تولید زوج)) و ... منجر می‌گردد، با این روش می‌توان مورد مطالعه قرار داد. | |
| - | !مباحث مرتبط با عنوان | |
| - | *((آمار)) | |
| - | *((احتمال)) | |
| - | *((انتگرال)) | |
| - | *((انتگرالگیری)) | |
| - | *((انتگرالگیری به روش مونت کارلو)) | |
| - | *((اندازه‌گیری)) | |
| - | *((برازش)) | |
| - | *((توزیع پواسون)) | |
| - | *((توزیع دوجمله‌ای)) | |
| - | *((توزیع گاوسی)) | |
| - | *((حل دستگاه معادلات)) | |
| - | *((خطای اندازه‌گیری)) | |
| - | *((روش گاوسی)) | |
| - | *((روش محورگیری)) | |
| - | *((مکانیک آماری)) | |
| - | ((فیزیک انرژی های بالا)) | |
| - | !نگاه اجمالی: | |
| - | رشد صنعت و کیفیت زندگی جوامع در تمام ادوار تاریخ ، با چگونگی مصرف و تولید انرژی رابطه مستقیمی داشته است. از طرفی ((منابع انرژی)) همچون نفت ، ((زغال‌سنگ)) و منابع انرژی‌های فسیلی تجدیدناپذیر هستند و سرانجام روزی به پایان خواهند رسید. از طرف دیگر ، زندگی بشر با تولید انرژی نسبت مستقیم دارد. بنابراین ادامه ((حیات در روی کره زمین)) ایجاب می‌کند که باید به فکر منابع جدید و قابل تجدید انرژی بود. نحوه تولید و استفاده از این منابع جدید انرژی علم و دانش خاص خود را می‌طلبد و چون اغلب فرایندهای مربوط به این منابع جدید انرژی ، در ((علم فیزیک)) مورد مطالعه قرار می‌گیرند، لذا در علم فیزیک شاخه‌ای تحت عنوان فیزیک انرژی‌های بالا ایجاد شده است که بطور مفصل ، مسائل مربوط به این منابع جدید را مورد بحث قرار می‌دهد. | |
| - | !منابع جدید انرژی و کشورهای در حال توسعه | |
| - | منابع جدید انرژی که قابل تجدید می‌باشند، تقریبا بسیار متنوع و زیاد هستند. ((انرژی باد)) ، ((بیوانرژی)) ، ((انرژی امواج)) ، ((انرژی گرادیان حرارتی دریاها)) ، ((انرژی زمین گرمایی|ژئوترمال)) ، ((انرژی فیوژن)) و ((انرژی آب)) چند نمونه از این منابع جدید انرژی هستند. البته لازم به ذکر است که تمام این منابع انرژی از زمانهای قبل نیز وجود داشتند، ولی رشد و توسعه علم و تکنولوژی بشر را قادر به مهار کردن این انرژیها نموده است. در میان منابع فوق انرژی فیوژن و ((انرژی خورشید)) جزو منابع غنی انرژی هستند که بشر در مهار کردن آنها با مشکلاتی مواجه است.
البته شکی نیست که بخاطر جوان بودن رشته فیزیک انرژی‌های بالا ، مشکلات تکنولوژی زیادی وجود دارند که باید بر آنها غالب شد. در حال حاضر تقریبا چند کشور از ممالک در حال توسعه دارای تکنولوژی استفاده از این منابع هستند. جدا از تکنولوژی فیوژن ، بهره‌گیری از منابع جدید و قابل تجدید انرژی احتیاج به یک دقت نظر و برنامه‌ریزی دقیق دارد که باید از طرف متولیان امر انرژی در این کشورها اعمال شود.
غیر متمرکز بودن جمعیت در کشورهای در حال توسعه یکی از مزایای این کشورها در استفاده از منابع جدید و قابل تجدید انرژی است. چون قسمت اعظم جمعیت این کشورها در روستاها و مناطق دور افتاده زندگی می‌کنند، جایی که شبکه برق‌رسانی و حمل و نقل یا هنوز به آنها نرسیده و یا به صورت محدود و ابتدایی در این مناطق توسعه یافته است. همچنین این کشورها در مراحل مختلف توسعه هستند و لذا وقت کافی برای تشکیل نمونه مصرفی ، که با منابع جدید و قابل تجدید انرژی هماهنگ باشد، را دارا هستند. | |
| - | !مراحل استفاده از سیستمهای خورشیدی | |
| - | *مرحله اول در استفاده از سیستمهای خورشیدی ، مسائل تکنولوژیکی و علمی است که از مسائل اصلی و ضروری هستند که باید بیشتر مورد توجه قرار گیرند. در این مرحله ، بر حسب نوع آب و هوا و نوع ساختمان و شرایط محیطی راه حلهای مختلفی ارائه می‌گردد.
| |
| - | *مرحله دوم تلفیق و هماهنگی این سیستمها با سیستمهای موجود است که این امر از جمله مسائلی است که باید در شهرها مورد توجه قرار گیرد. معمولا یک طرح خورشیدی بهینه باید حدود 60 تا 80 درصد از انرژی مصرفی خود را توسط خورشید تامین کند و بقیه را توسط یک سیستم کمکی بدست آورد. طراحی یک سیستم خورشیدی برای تامین صددرصد انرژی تقریبا غیراقتصادی و شاید غیرعملی باشد. بنابراین ، استفاده از یک سیستم کمکی که معمولا از شبکه‌های برق و گاز تامین خواهد شد، غیرقابل اجتناب است. این مسئله باعث بروز مشکلاتی در تنظیم و کنترل بار شبکه خواهد شد. بنابراین استفاده انبوه از این سیستمها در شهرها ، موضوعی است که باید به دقت بررسی شود. | |
| - | !ارتباط فیزیک انرژی‌های بالا با سایر علوم | |
| - | اصول رشته فیزیک انرژی‌های بالا بر اساس چندین رشته مختلف از علوم مانند فیزیک ، ((شیمی)) ، ((ریاضیات)) ، ((اقتصاد)) ، ((مهندسی مکانیک)) ، ((مهندسی الکترونیک)) و ((مهندسی شیمی)) بنا نهاده شده است. بنابراین ، برای اشراف کامل یافتن بر موضوع نیاز به آگاهیهای وسیعی از موضوعات مختلف وجود دارد. تنوع و گستردگی موضوع از یک طرف و تازه و جوان و نوپا بودن علم فیزیک انرژی‌های بالا سبب شده است که تعداد افراد متخصص در این رشته در مقایسه با سایر رشته‌ها کمتر باشد.
همچنین چون ((انرژی هسته‌ای)) و فرایندهای هسته‌ای به صورت گسترده و وسیع در ((فیزیک هسته‌ای)) مورد بحث قرار می‌گیرند، لذا این علم با فیزیک هسته‌ای ارتباطی تنگاتنگ دارد. البته شاخه‌های علم فیزیک مانند ((ترمودینامیک)) ، ((فیزیک راکتور)) ، ((فیزیک فضا)) و سایر شاخه‌های فیزیک نیز با این علم مرتبط هستند. | |
| - | !چند نمونه از مصارف انرژی خورشیدی در جامعه | |
| - | *__((آبگرمکن‌های خورشیدی)) :__
مساعدترین بخش برای کاربرد انرژی خورشیدی ، بخش خانگی است. قسمت اعظم آب گرم مصرفی در این بخش می‌تواند توسط انرژی خورشیدی تامین شود، اما در پاره‌ای از موارد استفاده از انرژی برای تامین آب گرم مصرفی مناسب نخواهد بود. از جمله این موارد آپارتمانهای بلند ، مناطق جنگلی ، خانه‌هایی که در جهت نامناسب قرار دارند و مناطق با تشعشعات خورشیدی کم است. در هر حال ، می‌توان بیشتر از 60 درصد آب گرم خانگی را از طریق خورشیدی تامین نمود. امروزه تکنولوژی آبگرمکن‌های خورشیدی کاملا توسعه پیدا کرده و به درجه بالایی از رشد و پیشرفت رسیده است.
| |
| - | *__گرم کردن فضا :__
گرم کردن فضا خصوصا در مناطق سرد احتیاج به انرژی قابل ملاحظه‌ای دارد و شاید یکی از اقلام مهمی باشد که می‌تواند با تکنولوژی موجود توسط انرژی خورشیدی تامین شود. البته این کار چندان ساده نیست و اکثر ساختمانهای موجود برای این کار مساعد نیستند. برخلاف سیستم آب گرم خانگی ، در این زمینه طرحهای مختلفی وجود دارد که به عنوان مثال می‌توان به سیستمهای هوا ، سیستمهای آبی ، ((سیستمهای پسیو)) و غیره اشاره کرد.
| |
| - | *__تولید بخار صنعتی :__
معمولا بخار در محدوده 300 _ 500 درجه فارنهایت در بیشتر صنایع مورد استفاده قرار می‌گیرد. متمرکز کننده‌ها می‌توانند چنین درجه حرارتی را تامین کنند. روشهای مختلفی در این زمینه وجود دارد، ولی معلوم نیست که کدام روش بهترین است. ((ذخیره انرژی)) یکی از مسائل اصلی این سیستمهاست. هیچ‌گونه سیستم ارزان قیمت و ساده‌ای برای ذخیره حرارت در این محدوده وجود ندارد.
| |
| - | *__تولید الکتریسته توسط سلولهای خورشیدی :__
((سلول خورشیدی)) وسیله‌ای است که می‌تواند با استفاده از انرژی خورشیدی ((جریان الکتریسیته)) تولید کند. این سلولها می‌توانند در یک ((ماهواره مصنوعی)) خارج از جو زمین ، در محلی که بیشتر اوقات خارج از سایه زمین قرار دارد، نصب شوند. انرژی حاصل از خورشید توسط این سلولها به ((امواج ماکروویو)) تبدیل شده و به زمین ارسال می‌گردد. سپس طی فرایندهایی امواج ماکروویو به انرژی الکتریسیته تبدیل می‌گردند.
| |
| - | *__تولید الکرتیسیته توسط تبدیل حرارتی :__
بخار ایجاد شده توسط انرژی خورشیدی می‌تواند یک ((توربین مولد الکتریسته)) را به حرکت در آورد و جریان الکتریسته ایجاد نماید. البته این کار می‌تواند به روشهای مختلف صورت گیرد.
| |
| - | *__تولید هیدروژن در ((راکتور هسته‌ای)) :__
مشکل ذخیره انرژی یکی از مشکلات اساسی بر سر راه توسعه و کاربرد انرژی خورشیدی در درجه حرارت بالا است. هدف نهایی تجزیه آب توسط انرژی خورشیدی و تولید هیدروژن است. این کار می‌تواند با استفاده از ((کاتالیزور|کاتالیزورها)) در راکتورها و در درجه حرارت بالا و یا به وسیله عمل ((الکترولیز)) انجام شود. هیدروژن تولید شده می‌تواند برای مدت طولانی ذخیره شده و یا بوسیله لوله انتقال پیدا کند. سلولهای سوختی می‌توانند با بازده بالایی هیدروژن را به الکتریسیته تبدیل کنند. | |
| - | !سخن آخر | |
| - | آنچه اشاره شد، نمونه بسیار کوچکی از کاربردهای انرژی خورشیدی در زندگی مردم جامعه است. البته لازم به ذکر است که همانگونه که اشاره شد در میان انرژی‌های جدید که قابل تجدید هستند، انرژی فیوژن و انرژی خورشیدی بیشتر مورد توجه است. البته انرژی‌های دیگر نیز مورد توجه بوده و مورد استفاده قرار می‌گیرند. به عنوان مثال از انرژی آب در حرکت دادن توربین‌ها استفاده می‌شود که در اینجا به خاطر اینکه مطلب به درازا نکشد از پرداختن به این موارد خودداری شده است. | |
| - | !مباحث مرتبط با عنوان | |
| - | *((آبگرمکن‌های خورشیدی)) | |
| - | *((امواج ماکروویو)) | |
| - | *((انرژی)) | |
| - | *((انرژی خورشید)) | |
| - | *((انرژی فیوژن)) | |
| - | *((انرژی هسته‌ای)) | |
| - | *((ذخیره انرژی)) | |
| - | *((راکتور هسته‌ای)) | |
| - | *((سلول خورشیدی)) | |
| - | *((منابع انرژی)) | |
