مقالات علمی نجوم

نقشه کل جهان:

ساده ترین تاریخ جهان در زمان موهومی به شکل کره ای مدور همانند سطح زمین است که البته دو بعد بیشتر دارد. این تاریخ تعیین کننده تاریخ جهان در زمان واقعی است که آن را تجربه می کنیم که در آن همه نقاط فضا در جهان یکسان است و با گذشت زمان گسترش می یابد. از این لحاظ شبیه جهانی است که در آن به سر می بریم، اما سرعت انبساط آن بسیار زیاد است و دائماً بیشتر می شود. چنین انبساط شتاب داری تورم نامیده می شود زیرا این فرآیند افزایش قیمت ها با سرعت فزاینده شباهت دارد. معمولاً تورم در قیمت ها چیز بدی است، اما در مورد جهان باید گفت که تورم بسیار سودمند است. مقدار زیاد انبساط ناهمگونی ها و ناهمواری هایی را که احتمالاً در ابتدای جهان وجود داشت، برطرف کرده است. جهان همزمان با انبساط از میدان گرانشی انرژی کسب کرده و مقدار بیشتری ماده تولید می کند. انرژی مثبت ماده با انرژی منفی گرانشی کاملاً برابر بوده و در نتیجه انرژی کل برابر صفر می شود. وقتی که اندازه جهان دو برابر می شود، هم انرژی ماده و هم انرژی گرانشی دو برابر می شود، در نتیجه دو برابر صفر باز هم صفر می شود. ای کاش دنیای بانکداری هم همین قدر ساده بود. اگر تاریخ جهان در زمان موهومی کره ای کاملاً مدور بود، تاریخ متناظر با آن در جهان واقعی جهانی می شد که به انبساط تورمی خود تا همیشه ادامه می داد. هنگامی که جهان در حال تورم است، ماده نمی توانست گردهم آمده و کهکشان ها، ستارگان و حیات نمی توانست شکل بگیرد، چه رسد به آنکه موجودات هوشمندی همانند ما به وجود آیند. بنابراین اگر چه تاریخ های چندگانه تاریخ جهان در زمان موهومی را به شکل کره هایی کاملاً مدور مجاز می داند اما این تاریخ ها چندان مناسب نیستند. با این همه تاریخ هایی از زمان موهومی که قطب جنوب کره ها تا حدودی مسطح است، مناسب تر به نظر می رسد. در این مورد تاریخ متناظر در زمان واقعی در ابتدا به حالت شتاب دار و تورمی منبسط می شود اما پس از آن انبساط کندتر شده و کهکشان ها شکل می گیرند. برای ایجاد حیات هوشمند، باید میزان مسطح بودن در قطب جنوب بسیار جزیی باشد. این نکته به معنای آن است که انبساط اولیه جهان بسیار عظیم بوده است. رکورد تورم پولی بین دو جنگ جهانی در آلمان روی داد که طی آن قیمت ها میلیارد ها برابر شد. اما میزان تورمی که می بایست در جهان رخ داده باشد، حداقل میلیارد میلیارد میلیارد برابر آن است. به دلیل اصل عدم قطعیت، اینگونه نیست که فقط یک تاریخ جهان دارای حیات هوشمند باشند. بلکه تاریخ ها در زمان موهومی دسته کاملی از کره هایی با تغییر شکل های جزیی را در بر می گیرد که هر کدام از آنها متناظر با تاریخی در زمان واقعی است که در هر کدام از آنها جهان برای مدتی طولانی (ولی نه نامحدود) متورم می شود. اکنون می توان پرسید کدام یک از این تاریخ های مجاز از همه محتمل تر است. معلوم شده است که محتمل ترین تاریخ ها کاملاً صاف و یکدست نیستند، بلکه برجستگی ها و فرورفتگی های کوچکی دارند. برجستگی ها و فرورفتگی های محتمل ترین تاریخ ها واقعاً کوچک است. میزان انحراف از صاف و یکدست بودن در حدود یک در صدهزار است با این همه به رغم اینکه این ناهمواری ها بسیار کوچکند، توانستیم آنها را به صورت تغییرات کوچک در ریز موج هایی (Microwave) که از جهت های گوناگون فضا به سوی ما می آیند، مشاهده کنیم. ماهواره اکتشافی پس زمینه کیهانی (COBE) در سال ۱۹۸۹ به فضا پرتاب شد و نقشه ریزموج آسمان را تهیه کرد. رنگ های مختلف نشان دهنده دما های متفاوت است، اما کل گستره تغییر دما از قرمز تا آبی فقط حدود ده هزارم درجه است. با این حال همین تغییرات در مناطق مختلف جهان آغازین با جاذبه شدید گرانشی در مناطق چگال تر کافی بود تا در نهایت مانع انبساط بیشتر آنها شده و تحت اثر گرانشی خود رمبیده شده و کهکشکان ها و ستارگان را به وجود آورند. بنابراین نقشه کوبه، حداقل اصولاً، طرحی از تمام ساختار های جهان است.


منبع : برای مشاهده این لینک/عکس می بایست عضو شوید !برای عضویت اینجا کلیک کنید ]

ایجاد انحنا در بافت فضا (زمان در اثر اجسام مدور):


دانشمندان ناسا اعلام کردند برای اولین بار توانسته اند به شواهد مستقیمی مبنی بر تأثیر گذاری اجسام مدور مانند زمین بر بافت فضا- زمان پیرامون خود دست پیدا کنند. این دانشمندان با اندازه گیری انجام شده توانسته اند انحنای ناشی از کشیده شدن بافت فضا توسط چرخش زمین را اندازه گیری کنند و نتیجه آن نظریه نسبیت عام انشتین را تأیید می کند.



به گزارش خبرگزاری رویتر , یکبار دیگر نظریه انیشتین اثبات شد. دانشمندان در واشنگتن گفتند ماهواره هایی که به میزان کمی از مدار خود خارج شده اند نشان می دهند که زمین با چرخش خود بر بافت فضا- زمان تأثیر می گذارد. آنها گفتند این اولین بار است که بطور مستقیم این موضوع اندازه گیری شده است و یک جنبه بسیار مهم نظریه نسبیت عام آلبرت انیشتین را اثبات می کند. بنا به این نظریه گردش محوری اجسام در « بافت » تشکیل شده از سه بعد فضا و بعد چهارم زمان , انحنا به وجود می آورد.

مایکل سالامون فیزیک دان ناسا در واشنگتن گفت با گردش زمین به دور خود در واقع بافت فضا- زمان را به سمت خود می کشد. هر چه به زمین نزدیکتر می شویم این انحنا بیشتر می شود.

سالامون در مصاحبه تلفنی به خبرنگاران گفت « انحنای فضا- زمان تا کنون هرگز بصورت مستقیم مشاهده نشده بود.

« این اولین بار است که شواهد مستقیمی در مورد ایجاد انحنا در بافت فضا- زمان در اثر اجسام مدور بدست می آید.»

اریکاس پالویس از مرکز مشترک تکنولوژی سیستم زمین در ناسا و دانشگاه مریلند با همکاران خود مشاهده کردند هنگامی که دو ماهواره در دور زمین به چرخش در می آیند در اثر کشش ایجاد شده در فضا جابجا می شوند.

پالویس گفت « ما فاصله زمین تا ماهواره را با دقت سانتیمتر اندازه گرفته ایم. این تحقیقات در نشریه طبیعت گزارش شده است.

ماهواره لاگئوس 1 متعلق به ناسا و ماهوار لاگئوس 2 که مشترکاً متعلق به ناسا و سازمان فضایی ایتالیا است هر دو مجموعه ای ساخته شده از فلز است که تعداد زیادی منعکس کننده روی آنها وجود دارد. منعکس کننده ها ردیابی و اندازه گیری آنها از زمین را ساده می کند.

مدارهای این ماهواره ها به گونه ای تنظیم شده اند که در جابجایی به مثابه ژیروسکوپ چرخشی عمل خواهند کرد. نظریه انیشتین پیش بینی می کند که یک جسم مدور در فضای نزدیک خود انحناء بوجود می آورد و باعث جابجایی جزئی در محور ژیروسکوپ ها می شود.

پالویس گفت نمی شود ثابت کرد که نیروی دیگری بر ماهواره ها تأثیر نمی گذارد اما این نامحتمل است. او گفت نیرویی که طبق نسبیت عام تأثیر گذارد بایستی بسیار زیرک باشد. وی ما تمامی نیروهایی که می شناخته ایم را حذف کرده ایم.

پالویس این تأثیر گذاری را به تأثیر چرخاندن یک قاشق در یک ظرف عسل تشبیه کرده است. او گفت به همین صورت چرخش زمین بافت فضا- زمان اطراف خود را می کشد. این مدار ماهواره های نزدیک زمین را نیز تغییر می دهد.

در ماه آوریل ناسا ماهواره Gravity Probe B که حامل 4 ژیروسکوپ است را به فضا پرتاب نمود. دانشمندان می گویند نتایج آنها که در سال آینده منتشر می شود بایستی تئوری انیشتین را با دقت بسیار بالاتری ثابت کند ».

منبع : برای مشاهده این لینک/عکس می بایست عضو شوید !برای عضویت اینجا کلیک کنید ]

آغاز جهان و کیهان‏شناسی نوین:

کیهان‏شناسی و بحث از آغاز و انجام جهان از مقولات مشترک سه حوزه معرفت‏بشری یعنی علم، دین و فلسفه است که از قدیم مورد عنایت صاحب نظران این سه حوزه بوده است، هرچند تا قبل از رنسانس و حتی تا اوایل قرن بیستم، کیهان‏شناسی فیزیکی جایگاه پایین‏تری نسبت‏به کیهان‏شناسی های دینی و فلسفی داشت . در این مقاله، اصول و مبانی بنیادین و مهمترین مدلهای کیهان‏شناسی نوین علمی مطرح شده‏اند و در پی آن اشکالات و نارسائیهای علمی و در حد ضرورت مبانی و مشکلات فلسفی آنها مورد بحث و بررسی قرار گرفته‏اند . واژگان کلیدی: کیهان‏شناسی، نسبیت عام، مکانیک کوانتومی، فضا و زمان، انفجار بزرگ، تکینگی، نظریه حالت پایدار، جهان نوسانی، جهان تورمی، افت‏وخیز خلاء کوانتومی، گرانش کوانتومی، خلق از عدم .





درآمد فلسفه علم و فلسفه دین هر تعریفی داشته باشند و هر قدر در مورد نوع و سعه و ضیق حیطه‏های پژوهشی آنها اختلاف نظر باشد، فلاسفه علم و فیلسوفان دین در این نکته اتفاق نظر دارند که بحث و بررسی پیرامون نقاط اشتراک علم و دین و فلسفه و ملزومات فلسفی و دینی نظریه‏های علمی از وظایف و دل مشغولیهای اصلی آنها باید باشد . کیهان‏شناسی و بحث از آغاز و انجام جهان از همین دسته مقولات است که پیوند و مرز مشترک بین علم (فیزیک) و فلسفه و دین در آن به خوبی نمایان و هویدا است; لذا دور از انتظار نیست که مباحث آن به عنوان یکی از مهمترین مسائل در فلسفه‏های علم و دین مورد بحث و بررسی قرار گیرد . چنین رویکرد فلسفی و دینی به کیهان‏شناسی بویژه پس از ظهور و شیوع نظریه انفجار بزرگ در زمینه پیدایش عالم گسترش فراوانی یافته است . همین نکته، نشان دهنده ضرورت و اهمیت آشنائی دانشجویان فلسفه و طلاب علوم دینی با نظریه‏های جدید علمی پیرامون آغاز جهان است; بطوری که امروزه هرگونه بحث در این مقوله بدون آگاهی از مباحث علمی پیرامون آن ابتر و ناقص خواهد بود . قبل از رنسانس و ظهور علم نوین و در طول دوران سیطره فلسفه افلاطونی و فیزیک ارسطوئی بر دانش بشری، فلسفه محوریت اصلی را در مباحث کیهان‏شناسی عهده‏دار بود و علم و دین متناسب با نگرشهای فلسفی تفسیر می‏شدند . اما ، پس از رنسانس که علوم تجربی جایگاه رفیع‏تری یافتند، هرچند با تغییر جایگاه، فلسفه ناچار شد خود را با علم هماهنگ سازد و با همین انگیزه کانت کوشید تا متافیزیکی متناسب با فیزیک نیوتنی بنا کند، اما کیهان‏شناسی همچون گذشته به تبعیت از طبقه‏بندی کریستین ولف که کانت نیز از وی پیروی نمود، در طبقه‏بندی علوم و در تمایز صریح با فیزیک در عداد الهیات و روانشناسی از بخشهای متافیزیک خاص به شمار آمد که با جهان طبیعت در کلی‏ترین وجوه آن سروکار داشت . (۱) این تقسیم‏بندی تا اوایل قرن بیستم دست نخورده باقی ماند تا این که با ظهور دو نظریه اساسی کیهان‏شناسی نوین یعنی نسبیت عام و کوانتوم مکانیک، کیهان‏شناسی به یکی از شاخه‏های مهم و اساسی علوم نوین تبدیل شد و همراه آن، اصطلاحات فلسفی نیز وارد حیطه فیزیک و کیهان‏شناسی شدند . در این مقاله، ابتدا اصول و مبانی نظریه‏های علمی و همچنین فرضهای‏بنیادین کیهان‏شناسی نوین که مدلهای جدید کیهان‏شناسی مبتنی بر آنها هستند، به اجمال مطرح شده‏اند و در پی آن مهمترین مدلهای کیهان‏شناسی نوین، که امروزه مقبولیت‏بیشتری دارند به همراه نارسائیها و اشکالات علمی آنها مورد بحث و بررسی قرار گرفته‏اند . برای پرهیز از دشواری بحث، حتی‏الامکان از طرح روابط و معادلات ریاضی اجتناب شده است که البته طالبان مباحث عمیقتر چاره‏ای جز رجوع به آنها ندارند . پی‏نوشتهای مفصل مقاله راهنمای خوبی در این زمینه می‏تواند باشد . بحث گسترده پیرامون ملزومات و نتایج فلسفی و دینی این مدلها خود مقاله مستقلی می‏طلبد که با امید به لطف خداوند، تدوین و منتشر خواهد شد .

کیهان‏شناسی نوین و مبدا عالم کیهان‏شناسی در معنای عام آن مطالعه ساختار و تحول جهان به مثابه یک کل در مقیاس کلان است (۲) که از دو واژه یونانی به معنای نطق و سخن مشتق شده است . (۳) هرچند جاذبه آسمان پرستاره به گونه‏ای بوده است که پیشینه مطالعه و بررسی کیهان به قدمت تمدن و فرهنگ بشری است، بطوری که در برخی از تمدنهای کهن اندازه‏گیریهای به عمل آمده در مورد پدیده‏های نجومی با توجه به مقادیر فعلی از دقت‏حیرت‏آوری برخوردار بوده است، (۴) اما شروع کیهان‏شناسی نوین از مقاله‏ای است که در سال ۱۹۱۷ توسط آلبرت اینشتین تحت عنوان «ملاحظات کیهان شناختی در نظریه نسبیت عمومی‏» انتشار یافت . وی در این مقاله کوشید با استفاده از معادلات میدان و چند پیش‏فرض دیگر از قبیل توزیع یکنواخت ماده در سراسر فضا، ایستا بودن عالم و یا ثابت‏بودن چگالی جهان در زمان و برخی مقبولات دیگر، خواص فیزیکی عالم را استنتاج کند . (۵) این معادلات با اصلاحات به عمل آمده در آن و به همراه چند فرض بنیادین، زیربنای تمام مدلهای کیهان‏شناسی نوین هستند .

فرضهای بنیادین کیهان‏شناسی نوین فیزیکدانان در مطالعات کیهان‏شناسی با طرح و حل مدلهای فرضی ریاضی درباره جهان به دنبال جوابهایی هستند که در حد امکان بیشترین پدیده‏های تجربی و مشاهده شده را توضیح دهد . برای جلوگیری از پیچیدگی بیش از حد معادلات، مهمترین فرضهای‏ساده کننده عبارتند از: (۶) ۱- جهان، همگن (Homogeneous) است . هنگام مطالعه کیهان به عنوان یک کل، باید از جزئیات آشفته کننده صرف‏نظر کنیم . ساده‏ترین راه چنین کاری توزیع غیر یکنواختیهای موضعی در کل پهنه آسمان است که با توجه به وسعت کیهان، معقول و منطقی است . جهان همگن، جهانی است که در آن توزیع ماده، یکنواخت و در نتیجه چگالی ماده در تمام قسمتهای آن کم و بیش ثابت است .

۲- جهان، همسانگرد (Isotropic) است . همسانگردی جهان به معنای یکسانی خصوصیات آن در تمام جهات فضائی است . به عبارت دیگر، الگوی سرعتها در مناطق مختلف جهان یکسان است .

۳- جهان، یکنواخت است . چنین جهانی تا فواصل بی‏اندازه زیاد، خواص یکنواختی دارد و کهکشانهای مختلف دوردست‏به غیر از تفاوتهای قابل پیش‏بینی نظیر اثرات ناشی از تحول آنها، تفاوت اساسی با کهکشانهای نزدیک ندارند . ۴- همواره قوانین یکسانی بر جهان حاکم است . جهان‏شمولی و عمومیت قوانین فیزیکی و شیمیائی که تا کنون کشف شده‏اند ویا در آینده کشف خواهند شد، فرض بنیادی دیگر در بررسی جهان است . هر چند این فرض قابل اثبات نیست، اما بررسی پدیده‏های آسمانی با توجه به مقدار و ثبات سرعت نور، چیزی جز مطالعه حوادث گذشته نیست و اگر قوانین شناخته شده فعلی، حاکم بر جهان گذشته و یا مناطق دوردست جهان نباشد، کیهان‏شناسی دانشی لغو و باطل خواهد بود . برخی از کیهان‏شناسان با تعمیم فرض جهان شمولی، قوانین فیزیک را بر جهان به مثابه یک کل نیز صادق می‏دانند . ۵- جهان، ناهمدوس (Incoherent) است . منظور از ناهمدوسی، استقلال بخشهای مختلف جهان از هم و عدم تاثیر حوادث واقع در آنها بر یکدیگر است; به غیر از گرانش و پدیده‏های نوری، که در سراسر عالم به یکسان اثر می‏کنند . این جهان، همچون جسم یکپارچه نیست که هر آشفتگی محلی قسمت دیگر را آشفته و متاثر سازد، بلکه اختلال صرفا در خود آن محل محسوس است . مجموع پیش‏فرضهای فوق را - که داده‏های کیهانی نیز به نحوی آنها را تایید می‏کنند، - می‏توان در اصلی موسوم به «اصل کیهان‏شناختی‏» یا «اصل کپرنیکی‏» بیان کرد: «عالم، همگن و همسانگرد است . در چنین جهانی هیچ محل ممتازی وجود ندارد و از هر نقطه که نگاه کنیم، جهان به یک شکل است‏» . (۷) کیهان‏شناسی نوین با این پیش‏فرضها و معادلات نسبیت عام بایستی بتواند مشکلات کیهان‏شناسی را حل و پدیده‏هایی چون انبساط عالم، تشعشع میکروموجی زمینه کیهانی و فراوانی نسبی عناصرخاص را تبیین نماید . ۱- قانون هابل و انبساط عالم: ادوین هابل (۱۸۸۹- ۱۹۵۳م) در اواخر دهه ۱۹۲۰ متوجه شد انتقال به سمت قرمز کهکشانها بر حسب فاصله‏شان افزایش می‏یابد; یعنی کهکشانها از ما دور می‏شوند و هر چه کهکشان دورتر باشد، سرعت دور شدن آن بیشتر است . (۸) این کشف، موسوم به «قانون هابل‏» دلیل محکمی بر انبساط عالم است . باید توجه داشت که قانون هابل برای تمام کهکشانها صادق است و هیچ نقطه‏ای را نمی‏توان به عنوان نقطه مرکزی و یا متمایز در نظر گرفت . این ویژگی، بیان دیگر اصل همگنی جهان است . ارقامی که امروزه برای سرعت انبساط کیهان محاسبه می‏شوند، مقادیر قابل توجهی را نشان می‏دهند . کوازارها (اخترنماها) که بنا به قولی دورترین اجسام عالم به ما هستند، باسرعتی نزدیک به ۹۰ تا ۹۵ درصد سرعت نور (۰۰۰ر۳۰۰ کیلومتر در ثانیه) از ما دور می‏شوند . ۲- تابش زمینه ای کیهانی: جورج گاموف در دهه ۱۹۴۰ پیش‏بینی کرد که جهان در گذشته بسیار دور به شدت داغ و متراکم بوده و بر اثر انفجاری عظیم، انبساط آن شروع شده و ادامه یافته است . بعلاوه، تشعشع باقی مانده از آن جهان بسیار داغ اولیه اینک سرد شده و در دمای حدود ۵ K قابل دریافت است . (۹) در ژوئیه سال ۱۹۶۵ همزمان دو مقاله ، یکی مبنی بر پیش‏بینی وجود اشعه جسم سیاه از «دیکی‏» و «پی‏بلز» و دیگری مبنی بر کشف این اشعه از «پنزیاس‏» و «ویلسن‏» در مجله آستروفیزیکال جورنال منتشر شد . در سال ۱۹۹۲ نیز یافته‏های ماهواره COBE و تحقیقات همزمان اخترشناسان مؤیدهای بیشتری مبنی بر تطبیق مشاهدات انجام شده در مورد این اشعه با پیش‏بینیهای نظریه انفجار بزرگ فراهم آورد . (۱۰) ۳- فراوانی هلیوم و دوتریم: هلیوم از عناصری است که به استثناء دسته خاصی از ستارگان، به وفور در تمام اجرام موجود در کهکشان ما و در کهکشانهای مجاور با مقادیر تقریبا یکسان ۲۵ تا ۳۰ درصد جرم مواد کیهانی یافت می‏شود . هیدروژن نیز ۷۰ تا ۷۵ درصد جرم کیهان را تشکیل می‏دهد . توضیح علت وفور این مواد با استفاده از فرآیندهای هسته‏ای درون ستارگان و سنتز هیدروژن دشوار است و باید به دنبال منشا پیدایش آنها در آغاز عالم بود . قبل از بررسی مدلهای کیهان‏شناسی و چگونگی تبیین آنها از پدیده‏های فوق، ضروری است مروری اجمالی بر نظریه‏های سبیت‏خاص و عام و مفاهیم فضا و زمان در فیزیک جدید داشته باشیم . نسبیت‏خاص، نسبیت عام، فضا و زمان

در اواسط سده نوزده میلادی، جورج کلارک ماکسول (۱۸۳۱- ۱۸۷۹ م) با استفاده از مفهوم میدان، پدیده‏های الکتریکی و مغناطیسی را تحت نظریه واحد الکترومغناطیس در چهار معادله، مشهور به معادلات میدان ماکسول، صورت‏بندی کرد . از پیش‏گوئیهای مهم این معادلات انتشار امواج الکترومغناطیسی در فضای تهی با سرعت ثابت c بود که دانشمندان می‏توانستند با استفاده از آن، چارچوب اینرسی سکون مطلق را بطور نظری و تجربی تعیین کنند . از طرف دیگر، تصور می‏شد امواج الکترومغناطیس با استفاده از محمل اتر که سراسر عالم را پوشانده است، در فضا منتشر می‏شوند . تلفیق معادلات ماکسول و فرض وجود اتر نشان داد که سرعت نور نسبت‏به اتر ثابت و برابر مقدار c است، اما نسبت‏به ناظرانی که با سرعتهای متفاوت نسبت‏به اتر حرکت می‏کنند، باید متفاوت باشد . در سال ۱۸۸۷ علی رغم تلاش مایکلسون و مورلی برای آشکار ساختن وجود اتر، این نتیجه خلاف انتظار به دست آمد که سرعت نور در جهات مختلف، یعنی در جهت‏حرکت زمین و در راستای عمود بر آن یکسان است و هر گونه تلاش برای یافتن اتر به شکست انجامید . در سال ۱۹۰۵، آلبرت اینشتین (۱۸۷۹- ۱۹۵۵ م) طی مقاله‏ای اعلام کرد با تجدیدنظر در مفهوم زمان و همزمانی مطلق نیازی به فرض وجود اتر نخواهیم داشت . وی با دو پیش فرض، که تجربه به گونه‏ای آنها را تایید کرده بود، کار خود را شروع کرد: اول، قوانین طبیعت‏برای تمام دستگاههای ماندی یکسان است:دوم، سرعت نور برای تمام دستگاههای ماندی یکسان است . (۱۱)دستگاه ماندی دستگاهی است که با سرعت‏یکنواخت در خط مستقیم حرکت می‏کند، یعنی برآیند نیروهای وارد بر آن صفر است . این دو پیش فرض با قانون تبدیل کلاسیک سرعتها و مکانها از یک دستگاه ماندی به یک دستگاه ماندی دیگر یعنی تبدیلات گالیله در تعارض بود و اینشتین برای حل تعارض به ناچار قانون تبدیلات دیگری موسوم به تبدیلات لورنتس را جایگزین آن نمود . این جایگزینی مستلزم تغییراتی در مفروضات اساسی فیزیک نیوتنی بود . از پیامدهای این نظریه که به نسبیت‏خاص مشهور شد، جایگزینی همزمانی نسبی به جای همزمانی مطلق با توجه به سرعت وموقعیت ناظر، هم ارزی جرم و انرژی، کند شدن زمان و کوتاه شدن طول و بزرگتر شدن جرم ناظر متحرک نسبت‏به ناظر ساکن است . از طرف دیگر، در مکانیک نیوتنی هیچ گونه محدودیتی برای سرعت انتقال و یا تاثیر اجسام وجود ندارد; اما در نسبیت‏خاص هیچ تاثیری سریعتر از سرعت نور ممکن نیست . دیگر پیامد مهم نسبیت‏خاص، ملهم از مقاله هرمان مینکوفسکی در سال ۱۹۰۸، تلفیق فضا و زمان در یکدیگر به صورت پیوستار چهار بعدی فضا - زمان است . پس از نسبیت‏خاص، اینشتین طی ده سال کار مستمر تلاش کرد تا اصل هم‏ارزی قوانین طبیعت را به تمام دستگاهها و ناظران تعمیم دهد .



وی که از برابری غیر قابل توضیح جرم ماندی و جرم گرانشی در مکانیک نیوتنی شروع کرده بود، به این نتیجه رسید که گرانش نیرویی چون سایر نیروها نیست، بلکه نتیجه این واقعیت است که فضا زمان مسطح نیست و بر اثر توزیع جرم و انرژی خمیده است . نتیجه این رویکرد اصل هم ارزی است که بر مبنای آن، رویدادهای فیزیکی در دستگاههای شتاب‏یافته و در میدانهای گرانشی هم‏ارزند . اینشتین با استفاده از آنالیز تانسوری، معادلات میدان نسبیت عام را تدوین کرد . این معادلات خمیدگی فضا زمان توسط میدان گرانش را نشان می‏دهند و حل همزمان آنها با معادلات ژئودزی که نحوه حرکت اجرام را بیان می‏کنند، جواب کامل مسئله را به دست می‏دهد . در نسبیت عام، ماده، شکل فضا زمان و فضا زمان نحوه حرکت ماده را مشخص می‏کند . به این ترتیب، فضا دیگر موجودی مستقل از ماده و میدان نیست (برخلاف مکانیک نیوتنی و نسبیت‏خاص) و چیزی به نام فضای تهی، یعنی فضای تهی از میدان وجود ندارد; بلکه فضا زمان صرفا کیفیتی از ساخت میدان است . به همین دلیل سخن گفتن از فضا - زمان فراتر از مرزهای جهان بی‏معناست . اما مهمترین پیش‏بینی نسبیت عام را باید در مورد چگونگی ساختار کل عالم دانست که تصویر جهانی پویا، شروع شده در زمانی معین و پایان یابنده را جایگزین جهانی ایستا، ازلی و ابدی کرده است.معادلات نسبیت عام، هندسه فضا - زمان را توصیف می‏کنند و طبیعی بود که اینشتین بخواهد آنها را به کل عالم تسری دهد . ملاحظات اولیه وی مبتنی بر دو پیش‏فرض بود: اول، ماده دارای چگالی متوسطی در فضاست که همه جا یکسان است و صفر نیست; دوم، بزرگی فضا (عالم) به زمان بستگی ندارد . وی با پیش‏فرض دوم می‏خواست در همان مسیر مقبول عصر خود که جهان را ایستا و پایدار می‏دانست، قدم بگذارد . این دو پیش‏فرض در صورتی با معادلات میدان وی سازگار می‏شدند که جمله‏ای فرضی به معادلات اضافه می‏شد . این جمله که بعدها به «ثابت کیهان‏شناختی‏» معروف شد، نیرویی ضدگرانش را باعث می‏شد که بر خلاف سایر نیروها ناشی از منبع خاصی نبود، بلکه در ساختار فضا زمان نهفته بود.افزودن «ثابت کیهان‏شناختی‏» زیبایی معادلات را برهم زد و تا حد زیادی از سادگی منطقی آنها کاست . (۱۲) بعدها که هابل پدیده انبساط عالم را کشف کرد، اینشتین که از پیش‏بینی یکی از مهمترین رخدادهای فیزیک محروم شده بود، دست‏بردن در معادلاتش را بزرگترین اشتباه علمی زندگیش نامید . (۱۳) دیگر نوآوری مهم اینشتین در همان مقاله، کشف امکان ساخت غیر اقلیدسی عالم بود . چنین عالمی، جهانی است کروی که مطابق هندسه ریمانی سه بعدی است و در عین این که متناهی و بسته است، هیچ گونه مرز و کرانه‏ای ندارد; در چنین فضائی اگر به طور مستقیم پیش برویم، پس از مدتی مجددا به نقطه عزیمت‏خود خواهیم رسید .

مدلهای کیهان‏شناسی - مدلهای فریدمان در سال ۱۹۲۲ آلکساندر فریدمان (۱۸۸۸- ۱۹۲۵ م) با کنار گذاشتن پیش فرض دوم اینشتین و حذف ثابت کیهان‏شناختی، به جوابهایی دست‏یافت که جوابهای متعارف معادلات میدان اینشتین شدند . (۱۴) این جوابها که رفتار جهانهای همگن را بیان می‏کنند، امروزه پایه کیهان‏شناسی نوین به شمار می‏روند . وی با حل همزمان معادلات، در نهایت ده معادله اصلی نسبیت عام را به دو معادله کاهش داد و با حل آنها، هفت‏سال پیش از کشف ادوین هابل، انبساط عالم را پیش‏بینی کرد . حل معادلات فریدمان متناسب با مقدار «ثابت انحناء فضا» به جوابهای مختلف می‏انجامد . این ثابت می‏تواند یکی از سه احتمال انحنای مثبت، منفی و یا صفر را بپذیرد . در انحناء مثبت، عالم فضایی کروی است که تمام سطوح مقطع آن هندسه کره حجمی متناهی دارد که فاقد کرانه است . گرانش در چنین جهانی آن چنان نیرومند است که فضا را به دور خود خم کرده و کمابیش چیزی چون سطح زمین به وجود آورده است . فضایی با انحنای صفر همان فضای اقلیدسی است که قوانین معمولی هندسه اقلیدسی در آن صادقند . بالاخره سومین حالت، فضایی با انحنای منفی است که تعداد سحابیها بر حسب فاصله سریعتر از تعداد آنها در صفحه زیاد می‏شود.تمام راه حلهای فریدمان و مدلهای به دست آمده مستلزم آنند که جهان در گذشته‏ای دور (ده تا بیست میلیارد سال پیش) بسیار کوچک و در عین حال بسیار داغ بوده و سپس شروع به انبساط نموده است . البته لحظه شروع عالم را می‏توان دو گونه تصویر کرد: (۱۵) در مدل اول، جهان از اندازه‏ای متناهی و در مدل دوم، موسوم به مدل انفجار بزرگ، جهان از مقیاس صفر شروع می‏شود . مدل اول چندان مورد پسند فیزیکدانان نیست، زیرا مستلزم فرضهای بیشتر درباره شرایط اولیه است . اما مدل دوم که امروزه مورد قبول اکثر فیزیکدانان است، همان نظریه انفجار بزرگ است که بنابر آن در آغاز، ابعاد عالم صفر و چگالی و انحناء فضا - زمان بی‏نهایت‏بود . این شرایط بسیار ناپایدار به انفجار مهیبی منجر شد که همه عالم کنونی ما، شامل فضا، زمان و ماده، نتیجه آن انفجار اولیه است . نظریه نسبیت عام پیش‏بینی می‏کند که در آن نقطه آغازین به دلیل صفر شدن ابعاد فضا و همبستگی فضا، زمان و ماده، زمان نیز به سمت صفر میل می‏کند و چون تمام قوانین فیزیکی بر مبنای فضا و زمان صورت‏بندی شده‏اند، نظریه از تبیین باز می‏ماند و درهم می‏شکند . (۱۶) این نقطه که به آن تکینگی گفته می‏شود، مرزی است که بر اساس حوادث پس از آن، نمی‏توان به حوادث پیش از آن پی برد و همچنین بالعکس . بنابراین، حوادث پیش از انفجار بزرگ را نمی‏توان با قوانین موجود صورت‏بندی کرد و مدلی برای آن ارائه داد . بعلاوه، چون فضا و زمان نیز همراه با انفجار بزرگ پدید آمده‏اند، سؤال از زمان و مکان انفجار بزرگ بی‏معناست . (۱۷)

مدل انفجار بزرگ اگر جهت انبساط عالم را معکوس کنیم، به نقطه زمان صفر می‏رسیم که چگالی و انحناء فضا زمان بی‏نهایت و دما بسیار زیاد بوده است . خصوصیات این ماده آغازین که به اسامی گوناگونی چون ماده آغازین اولیه (Ylem) ، آتشگوی آغازین، اتم آغازین و . . . . نامیده شده است، منجر به تکینگی در آغاز زمان می‏شود که «راجر پن‏رز» و «استیون هاوکینگ‏» طی مقاله مشترکی در سال ۱۹۷۰ نشان دادند که با فرض صحت نسبیت عام و مقدار ماده موجود در جهان و انبساط عالم، گریزی از آن نیست . (۱۸) چنانچه بخواهیم از آغاز جهان شروع کنیم، با محدودیتهایی که قواعد مکانیک کوانتومی اعمال می‏کنند، راهی برای درک آنچه در زمان صفر و یا زمان کمتر از ۴۳- ۱۰ ثانیه مشهور به زمان پلانک، اتفاق افتاده است، نداریم . حتی برخی از فیزیکدانان در مورد چگونگی توضیح حوادث پس از زمان پلانک نیز تردیدهای جدی دارند . با این حال، با تقریب مناسبی می‏توان وقایع پس از انفجار بزرگ، یعنی حوادث پس از زمان پلانک را توضیح داد . (۱۹) با عبور از زمان پلانک می‏توان گفت که اولین تجزیه در طبیعت رخ داده و نیروی گرانش از مابقی نیروها جدا شده است . بین این زمان تا ۳۵- ۱۰ ثانیه پس از انفجار بزرگ موسوم به دوره GUT ، سه نیروی هسته‏ای قوی، هسته‏ای ضعیف و الکترومغناطیس از هم غیر قابل تشخیص بوده‏اند . در زمان ۳۴- ۱۰ ثانیه پس از انفجار بزرگ، در دمای حدود ۱۰۲۸ درجه کلوین، نیروی قوی هسته‏ای از نیروی الکتروضعیف جدا شده و وجود مستقل یافته است . در ۱۰- ۱۰ ثانیه پس از انفجار بزرگ، در دمای ۱۰۱۵ درجه کلوین، کوارکها ظاهر شده و نیروهای هسته‏ای ضعیف و الکترومغناطیس از هم تمایز یافته‏اند . در ۴- ۱۰ ثانیه پس از انفجار بزرگ، در دمای ۱۰۱۲ درجه کلوین، کوارکها به تدریج‏به پروتونها و نوترونها تبدیل شده‏اند .

رصدخانه های مهم ایران و جهان:

● رصدخانه های مهم جهان

الف) رصدخانه پولکوفو روسیه. یکی از معروفترین و قدیمی ترین رصد خانه های دنیا است و در گذشته، اغلب آن را «پایتخت ستاره شناسی دنیا» می نامیدند. هنگامی که در سال ۱۸۳۹ م. رصدخانه پولکوفو گسترش یافت، ابزار آن عبارت بودند از یک تلسکوپ شکستی مجهز به دهانه ۳۸ سانتی متری که فرانهوفر نور شناس نامی، عدسی های آن را تراشید. بعدا یک تلسکوپ ۷۶ سانتی متری با فاصله کانونی ۱۴ متر به رصدخانه افزوده شد. در سال ۱۲۹۴ / ۱۹۱۵م. یک تلسکوپ بازتابی یک متری و یک تلسکوپ شکستی ۸۲ سانتی متری برای رصدخانه سفارش داده شد.

جنگ جهانی دوم کار را در رصدخانه پولکوفو متوقف کرد و به تخریب کامل آن انجامید.

این رصدخانه در مدت محاصره لنینگراد در خط مقدم واقع شده بود. عدسی های گران بها و بسیاری از ابزارها به لنینگراد منتقل شد. هر چند که ابزار زیادی منهدم شد، اما عدسی ۷۶ سانتی متری تلسکوپ شکستی سالم باقی ماند. در ۱۱ مارس ۱۳۲۴ / ۱۹۴۵م. دولت اتحاد شوروی - روسیه - تصمیم به بازسازی رصد خانه گرفت. طولی نکشید که رصدخانه پولکوفو، بار دیگر در زمره یکی از رصدخانه های عمده شوروی - روسیه - در آمد و در حال حاضر بزرگترین تلسکوپ دنیا یعنی تلسکوپ آیینه ای ۶ متری زلنچوکسکایا در آن وجود دارد و مورد استفاده محققین می باشد.

ب) رصدخانه پالومار. کوه پالومار به ارتفاع ۱۷۰۶ متر از قبل به عنوان مکانی مناسب برای برپایی چیزی که بعدا به رصدخانه کوه ویلسون در آمریکا معروف شد، در نظر گرفته شد. اما، این ایده در آن هنگام به سبب موانع راه سازی محل رصدخانه مسکوت مانده بود. این کوه برای محل نصب تلسکوپ عظیم جدید انتخاب شد، زیرا هم به دلیل فاصله ای که تا شهر مرکزی مهم لس آنجلس داشت و هم با یک رشته تپه از آن جا جدا می شد، حتی امروز نیز آسمان شب های آن هنوز نسبتا تاریک است. این رصدخانه شامل یک تلسکوپ انعکاسی است که قطر آینه آن پنج متر است. ضخامت سطح آینه در قسمت جلو فقط ۱۰ سانتی متر است، حال آن که ضخامت کلی آن در قسمت میله ها ۶۰ سانتی متر است. لوله اصلی تلسکوپ هیل با ۵/۶ متر قطر و ۱۸ متر طول، به ظاهر سنگین است. اندازه این ابزار از آن جا آشکار می شود که مرکز کانون کاسگرین آینه سوراخ بزرگی به قطر یک متر دارد. کل وزن قسمت قابل حرکت ۵۳۰ تن است، اما یاتاقان های روغنی و سیستم تعلیق و توازن آن باعث می شوند که تنها موتور های کم قدرت برای نشانه روی و ردیابی تلسکوپ به کار روند. در این رصدخانه، گنبد ۱۰۰۰ تنی نیز که به طور خودکار، همراه تلسکوپ می چرخد نیز اندازه چشمگیری دارد. از بلند ترین نقطه آن تا کف گنبد ۳۰ متر فاصله دارد و بنابراین، با ارتفاع یک ساختمان دوازده طبقه برابری می کند.

علاوه بر تلسکوپ بزرگ هیل، ابزار دیگری در کوه پالومار قرار دارد که به «اشمیت بزرگ» معروف شده است. اشمیت بزرگ، یک دوربین اشمیت با دهانه باز ۲/۱ متر و آینه ای به قطر ۸/۱ متر است. با توجه به این که دستگاه نوری تلسکوپ ۵ متری، عمدتا برای بررسی اجرام منفرد طراحی شده است، «اشمیت بزرگ» با میدان دیدی معادل مساحت ظاهری ۱۵۰ماه کامل امکان می دهد که عکس های «جهان نما» برای مطالعه اجرام کیهانی به تعداد زیاد گرفته شود.

ج) رصدخانه ملی کیت پیک آریزونا، آمریکا. رصد خانه ملی کیت پیک (kpno) حدود ۹۰ کیلومتری توسان آریزونا قرار دارد. رصدخانه مذکور دارای بزرگترین مجموعه لوازم رصد برای بررسی آسمان در نیمکره شمالی است. طرح تاسیس رصدخانه ای ملی در حدود ۲۵ سال پیش ارائه و جست و جو برای محلی مناسب در سال ۱۳۳۴ / ۱۹۵۵م. آغاز شد. این مرکز در حال حاضر دوازده تلسکوپ در اختیار دارد. تلسکوپ بازتابی ۴ متری مایال و بزرگترین تلسکوپ خورشیدی با دهانه ۵/۱ متری در صدر این دوازده تلسکوپ قرار دارد. تلسکوپ مایال بعد از تلسکوپ بازتابی ۶ متری روسیه و تلسکوپ بازتابی ۵ متری کوه پالومار، یکی از بزرگترین تلسکوپ ها در جهان است. آینه ۲ متری هلیوسات، روی برجی در ارتفاع ۳۱ متری از سطح زمین قرار دارد. این آینه نور خورشید را از درون محور مایل به آینه سهموی ۵/۱ متری که حدود ۳۰ متر پایین تر از سطح زمین قرار دارد، می رساند. قسمتی از محور که در بالای سطح زمین قرار دارد در محفظه ای از آب سرد قرار داده شده است. فاصله بین آینه هلیوسات و آینه سهموی ۱۵۳ متر است. آینه سهموی، نور خورشید را در امتداد همان محور، اما با زاویه کمی نسبت به نور ورودی عبور می دهد و آن را دوباره به سطح زمین بازمی گرداند. آن گاه آینه ای ۲/۱ متری پرتو نور را از آن جا به گونه ای عمودی، به اتاق رصد در زیر زمین هدایت می کند.

تلسکوپ خورشیدی فاصله کانونی ۹۲ متری دارد و تصویر از خورشید به قطر ۷۶ سانتی متر به وجود می آورد. تلسکوپ خورشیدی، برای تجزیه نور به یک طیف نگار خلا مجهز است.



● رصدخانه های مهم ایران

الف) رصدخانه خواجه نصیرالدین طوسی. این رصدخانه شامل یک تلسکوپ آینه ای به قطر ۷۰ سانتی متر و یک تلسکوپ خورشیدی می باشد و روی کوه های سهند و در یک منطقه ای به نام کوهِ بلندی نصب شده است. این رصدخانه متعلق به دانشگاه تبریز است و علاوه بر تلسکوپ های فوق، مجهز به دستگاه نورسنج نیز می باشد که امکانات تحقیق را برای راصدان فراهم کرده است.

ب) رصدخانه ابوریحان بیرونی. در این رصدخانه که در شهر شیراز قرار دارد و متعلق به دانشگاه شیراز است در برگیرنده تلسکوپ انعکاسی به قطر ۵۱ سانتی متر می باشد و همچنین مجهز به دستگاه نورسنج و کامپیوتر است. از زمان تاسیس این رصدخانه تا به حال محققین داخلی و خارجی از آن استفاده کرده اند و داده های مختلفی بخصوص در مورد ستارگان دو تایی گرفتی به دست آورده اند.

ج) رصدخانه خورشیدی مرکز ژئو فیزیک دانشگاه تهران. این رصدخانه در انتهای خیابان کارگر شمالی و در جوار مرکز انرژی اتمی ایران قرار دارد و متعلق به دانشگاه تهران است. در این مرکز یک تلسکوپ ۱۵ سانتی متری ویژه رصد خورشید قرار دارد که مجهز به فیلتر های Ha، Hb و غیره می باشد که توسط آن می توان علاوه بر لکه های خورشیدی، فوران های سطح خورشید را مشاهده و مورد بررسی و تحلیل قرار داد.

د) رصدخانه بخش فیزیک دانشگاه فردوسی مشهد. این رصدخانه در برگیرنده چهار تلسکوپ با اندازه های مختلف می باشد که عبارتند از یک تلسکوپ آینه ای و ثابت به قطر ۳۵ سانتی متر، یک تلسکوپ آینه ای پر تابل به قطر ۲۰ سانتی متر، یک تلسکوپ شکستی به قطر ۱۵ سانتی متر و بالاخره یک تلسکوپ شکستی کوچکتر به قطر ۶ سانتی متر. این رصدخانه اولین رصدخانه ای است که در ایران مجهز به آشکار کننده (Charged Coupled Device) CCDشده است و قادر است از کهکشان ها و اجرام دور تصویر تهیه و روی مانیتور کامپیوتر نمایش دهد. علاوه بر این، امکان نورسنجی ستارگان دوتایی گرفتی با استفاده از آشکارساز در این رصد خانه وجود دارد. محل رصدخانه بخش فیزیک در پشت بام ساختمان دانشکده علوم مشهد می باشد.

سیاره نپتون:


نپتون هشتمین سیاره نزدیک به خورشید و چهارمین غول گازی است. از لحاظ اندازه و ساختار شبیه به سیاره همسایهاش ، سیاره اورانوس ، می باشد. جو آبی رنگ و درخشان این سیاره بخاطر وجود گاز متان در آن است. شکلهای ابر مانند متعدی روی این سیاره وجود دارند که مهمترین آنها لکه سیاه بزرگ نام دارد. این لکه ، مجموعه طوفانی عظیمی به بزرگی کره زمین است. شکلهای ابر مانند نپتون ، توسط سریعترین بادهای منظومه شمسی با سرعتی معادل 2200 کیلومتر در ساعت (1370 مایل در ساعت) جابجا میشوند. زیر این ابرها ، جبهای از یخ و گاز و هستهای سنگی و کوچک قرار دارد.

قمرهای نپتون:

لکه سیاه بزرگ:

لکه سیاه بزرگ و لکه سیاه کوچک واچرخههایی بیضی شکل در جو نپتون هستند که بوسیله سریعترین بادهای منظومه شمسی ، در جهت عکس چرخش نپتون حرکت میکنند. ابر کوچکی به نام اسکوتر که از نوع ابر سیروس است، در ارتفاع متفاوتی نسبت به لکهها قرار دارد که باد کمتری در این نقطه میوزد. موقعیت این ابر نسبت به هسته نپتون ثابت مانده و در جهت چرخش نپتون ، که مخالف جهت حرکت لکههاست، حرکت میکند.



لکه سیاه بزرگ ، انبوهی از گازهای مختلف که در وسعتی به اندازه سطح زمین ، با سرعتی حدود 1000 کیلومتر در ساعت (620 مایل در ساعت) ، معادل سرعت صوت ، روی سیاره نپتون در حرکت است. بادهای نپتون سرعتی دو برابر سرعت فوق دارند که حدوداً 10 برابر سرعت گردبادهای سطح زمین است.


حلقههای نپتون:

در مدتی کمتر از 100 میلیون سال ، تریتون وارد محدوده روش نپتون (کوتاهترین فاصله از یک جسم اصلی که در آن یک جسم تابع میتواند بدون آنکه توسط نیروهای جاذبه متاشی شود، دور بزند) خواهد شد. نیروهای کششی میتوانند قمرهایی که در این محدوده قرار دارند را بسته به نوع مواد تشکیل دهنده شان متلاشی کنند. احتمال دارد تریتون به سنگریزههایی تبدیل شده و حلقهای زیبا به دور نپتون تشکیل دهد.

حلقههای نپتون در فاصله 40000 تا 63000 کیلومتری (25000 تا 39000 مایلی) نپتون گسترده شدهاند. این حلقهها بسیار تیره هستند، یکی از آنها عریض و سه حلقه دیگر باریک میباشند. نام حلقههای آدامز و لووریه از نام دو ستاره شناس که وجود و موقعیت سیاره نپتون را پیش بینی کرده بودند، گرفته شده است. نام حلقه گاله از نام ستاره شناس آلمانی ، یوهان گاله (1910-1812) ، که نپتون را کشف نمود گرفته شده است. کاوشگر فضایی ویجر2 انبوهی از مواد حلقوی در حلقه آدامز کشف نمود که ستاره شناسان هنوز توضیحی برای وجود آنها نیافتهاند.


قمرهای نپتون:

قبل از آنکه ویجر2 در سال 1989 به مطالعه نپتون بپردازد، از هشت قمر نپتون فقط تریتون ونیراید شناخته شده بودند. تریتون سردترین جسم شناخته شده در منظومه شمسی است که دمای سطح آن 235- درجه سانتیگراد (391- درجه فارنهایت) است. جو رقیقی از نیتروژن در اطراف این قمر وجود دارد.

.

مدار نامنظم نپتون:

ما تا کنون فقط توانستهایم 9 سیاره را در منظومه شمسی شناسایی کنیم، اما آیا سیارههای دیگری نیز در این منظومه وجود دارند؟ به نظر بعضی از ستاره شناسان بی نظمیهایی که در مدار نپتون مشاهده شده ، ممکن است توسط سیاره دهم که جرم زیادی داشته و خارج از مدار پلوتون قرار دارد ایجاد شده باشند. این سیاره فرضی سیاره ایکس نام گرفته است. مخالفین این فرضیه بر این عقیدهاند که منظومه شمسی دارای ماده کافی برای تشکیل سیاره علاوه بر 9 سیاره دیگر نبوده و همچنین تشکیل این سیاره در چنین فاصلهای مطابق با عمر منظومه شمسی نیست. نپتون بعد از پلوتون ، دورترین سیاره از خورشید و از لحاظ بزرگی چهارمین سیاره منظومه شمسی است. کوچکترین غول گازی بوده و مانند سایر غولهای گازی ، حلقههایی از غبار و ذرات دیگر در اطراف خود دارد.

در کمین دنباله دار:

جستجو دنباله‌دارها مهارت راصد را در شناخت آسمان افزایش می‌دهد و موجب می‌شود تا با طیف وسیع‌تری از اجرام کم‌نور غیر ستاره‌ای نیز آشنا شود , علاوه بر این ، با گزارش رویت یک دنباله دار جدید کمک شایان توجهی به عرصه علم و دانش در سطح حرفه‌ای می‌نماید . شکار دنباله‌دارها عرصه رقابتی است مابین راصد و دیگر شکارچیان دنباله‌دارها در نخستین رویت لکه مه آلود و نهایتاً ایجاد رضایتی درونی در راصد ناشی‌ از هوشیاری در انتخاب ترفند و تکنیک رصدی برای رسیدن به مقصود خود .



شکارچی دنباله‌دار نیاز به مهارت ، اندکی شانس و تجربه فراوان دارد . انتظار نداشته باشیم که پس از چند ساعت جستجو در آسمان نخستین دنباله‌دار خود را کشف کنیم . آمارهای معتبر نشان می‌دهد که برای کشف نخستین دنباله‌دار نیاز به ۴۰۰ ساعت رصد و برای هر دنباله دار بعدی ۲۰۰ساعت رصد لازم است . حتی اگر خوش شانس هم باشید باید با یک روش رصدی کار خود را آغاز نمایید و ممکن است این بازه طولانی باشد و از چند ماه حتی چند سال به درازا کشیده شود.



قطعاً پس از صرف زمان بسیار حاصل از کاوش , نهایتاً تشخیص دنباله دار احساس بسیار خوبی دست خواهد داد . در ضمن دقت کردن به این نکته حائز اهمیت است که اگر چه شما در جستجو دنباله‌دار در آسمان هستید ولی ممکن است شخصی دیگر زودتر از شما در حوالی ناحیه جستجویتان آن را بیابد . وقوع چنین رویدادها چندان دور از ذهن نیست . شرایط جوی نقش بسیار مهمی در زمان جستجو راصد ایفا می‌کند ودر اینجا شانس راصد دارد واردکار می‌گردد . بنابراین از آنجا که اسم شما بر روی آن دنباله دار گذاشته می‌شود انتظار نداشته باشید که از دورن اتقاتان بتوانید آن رابیابید ! خوشبختانه به کمک هـر تلسکوپی می‌توان کار را آغاز نمود . شکارچیان قرن گذشته به کمک تلسکوپهای شکستی با فاصله کانونی بزرگ آسمان را جاروب می‌کردند , اما امروزه شکارچیان ترجیح می‌دهند این کار را با فاصله‌های کانونی کمتر انجام دهند چونکه میدان دید بزرگتر باعث صرفه‌جویی در زمان جستجو می‌شود . تلسکوپ نیوتی ۸ اینچی با میدان دید بزرگ برای کار بسیار مناسب است . تلسکوپهای کوچکتر توان جمع‌آوری نور کمتر دارند و نوع بزرگتر آن نیز به دلیل سنگینی ، حمل و نقل مشکل و میدان دید کوچکتر چندان مناسب نیستند اما دوربین های دوچشمی با گشودگی زیاد مشابه چیزی که هیاکوتاکه , اوتسونومیا و دیگران استفاده کردند نیز مناسب است .



معمولاً آسمان شامگاهی و صبحگاهی زمان مناسبی برای کاوش است . جستجو آسمان پس از غروب خورشید در زمانی که ماه در آسمان صبحگاهی است و بر عکس شرایط مناسبی برای رصد است . برای جستجوی دنباله‌دارها و روشهای متعددی وجود دارد که بستگی به امکانات و زمان راصد خواهد داشت . برای رصد با میدان دید بزرگ و تلسکوپی یا دوربین با استقرار سمت ـ ارتفاعی یکی از را‌ههای رصدی بدین صورت است که آسمان را به صورت سمتی ، زمانی که تلسکوپ در ارتفاع معینی ثابت شده انجام می‌دهید و سپس به محل اولیه باز می‌گردید , سپس ارتفاع را به اندازه نصف میدان دید افزایش یا کاهش دادید و جستجوی سمتی را دوباره آغاز می‌کنید و این کار را در طول جستجوی خود انجام می‌دهید .

استقرر سمت ـ ارتفاع برای جستجو در حوالی افق و قطبی نسبت به استقرار استوایی کاراتر است . با این حال ، استقرار استوایی برای جاروب نمودن قطاعها یا بلوک‌های موجود در نقشه‌های بعد و میل کارایی دارد . این روش برای جستجو به کمک میدان دید کوچک مناسب است و روش کار به هر نحوی که باشد , مهم آن است که درست و کامل باشد . اگر منطقه کوچکی را انتخاب کنیم یا ناحیه‌ها را سریع جاروب نماییم ممکن است جرم مشکوکمان را از دست بدهیم و بسیار ناگوار است که بشنویم شخص دیگری در همان زمان رصد ، و در همان بخش از آسمان جسمی را یافته باشد . به محض یافتن جسمی مشکوک ، لازم است به اطلس‌ها نجومی مراجعه کنیم . شناخت آسمان در اینجا به ما کمک می‌کند که سریع‌تر نقشه آن منطقه را بیابیم . اطلس اسکای ۲۰۰۰ همه اجرام قابل رویت در درون تلسکوپی ۸ اینچی را نشان می‌دهد .

اما ستارگان کم نور را به ویژه در نواحی شلوغ کهکشان در خود ندارند . در این حالت باید به کمک اطلسهای نجومی که ستارگان تا قدر +۱۱ و یا حتی کم نورتر را نشان می دهد روی آورد .. برای این منظور می ‌توان به که اطلس‌های یورونومتریا یا میلینیوم استار مراجعه نمود . دقت کنید که برخی از اجرام غیر ستاره‌ای در اطلس‌ها درج نمی‌گردند و برخی نیز در مکان غلط قرار می‌گیرند . اگر مطمئن شدید که جرم مورد نظر یک جرم غیر ستاره‌ای نیست ، بنابراین ممکن است که دنباله‌دار جدید و یا دنباله‌دار تناوبی که در حالت فوران آن را دیده باشید .با مراجعه به مختصات دنباله‌دارهای قابل رویت در آن ایام می‌توان صحت این موضوع را کنترل کرد .

بیگ بنگ - انفجار بزرگ:


پیدایش کائنات براى انسان یک نادانسته بود و بشر مى خواست بداند که این پیدایش از کجا شروع شد.آیا به صورت یکنواخت بوده و همین گونه نیز ادامه دارد یا نه؟ چنان که برخى اعتقاد داشته اند که کائنات همین ساختار را داشته و بدون تغییر باقى مى ماند. خب نتیجه اینکه نظریه هاى مختلفى در این رابطه وجود داشت و نظریه پردازیهاى زیادى مى شد. یکى از این نظریه ها که حدود سى و هفت یا سى و هشت سال قبل ارائه شد بیگ بنگ یاهمان انفجار بزرگ نام داشت که توانست به خیلى از ابهامات پاسخ بدهد. این نظریه، آغاز کائنات را از یک هسته اتم در فضا و زمان صفر مى داند زیرا آن هنگام هنوز فضا وزمان آغاز نشده بود. تصور بکنید که تمام کائنات در یک هسته اتم یاحتى کوچکتر از آن جاى داشت و در یک لحظه این فضا و زمان آغاز مى شود یعنى اینکه یک انفجار بزرگ که حاصل گرانش شدید ناشى از فشردگى بوده، شروع شد.

این واقعه بین سیزده تا پانزده میلیارد سال پیش رخ داده است، درحقیقت این حادثه از آن نقطه صفر شروع مى شود. قابل ذکر است که باوجودچنین فشردگى اى طبیعتاً دماى بسیار زیادى در لحظه کمى قبل از انفجار بزرگ حاکم بوده است. هنگامى که فضا وزمان شروع به بزرگ و باز شدن کرد، دما مدام رو به کاهش بوده به طورى که تخمین زده مى شود وقتى فقط یک ثانیه ازتشکیل کائنات مى گذشته است ده میلیارد کلوین نزول دما داشته ایم.

انبساط جهان به قدرى شدید رخ داده است که از اندازه کوچکتر از یک هسته اتم در یک لحظه به اندازه کره زمین بزرگ مى شده، یعنى انبساط و تورم بعد از بیگ بنگ شروع شده بود اما هنوز کهکشانها به وجودنیامده بودند. نور آغاز کائنات بود سپس بعداز نور، ماده ایجاد شد و شاید بعد از دو میلیارد سال از انفجار بزرگ کهکشانها شکل گرفتند و خورشید ما یکى از ذرات کوچک آنهاست.


کهکشانها چگونه و چه زمانى شکل گرفتند؟

کهکشانى که ما در آن هستیم (کهکشان راه شیرى) حدود ده میلیارد سال پیش به وجود آمده است البته اگر قبول کنیم که بیک بنگ سیزده میلیاردسال پیش رخ داده است.

اما کهکشانها انواع مختلفى دارند که عبارت است از: نامنظم، بیضوى و مارپیچى. ازمواد اطراف کهکشانها که باقى مانده بودند بازوهاى کهکشانى شکل گرفتند اما چون فشردگى مواد را در آن قسمت فضا داشتیم ونیز کهکشانهاى شکل گرفته بسیار نزدیک به هم بودند طبیعتاً برخوردها هم زیاد بوده است یعنى دوکهکشان با هم ادغام شده و یک کهکشان بزرگتر تشکیل مى دادند یا سبب ساز بازوهاى کهکشانى بزرگتر مى شدند. این اثرات در بحث انتقال به سمت قرمز یا رد شیفت مى گنجند.


این انفجار چقدر طول کشید؟

براى لحظه انفجار بزرگ عدد ده به توان منفى چهل و سه را در نظر مى گیرند و بعد از آن لحظه، حادثه شروع مى شود که حتى هنوز به هزارم ثانیه نرسیده، تغییرات در حال رخ دادن بوده است.


عالم در ابتدا چگونه به نظر می آمد؟

آشکار است برای آگاهی از چگونگی اولین ثانیه ها و یا بهتر بگوییم اولین اجزای ثانیه های پس از انفجار اولیه نباید از ستاره شناسان پرسید بلکه در این مورد باید به فیزیکدان های متخصص در امر فیزیک ذره ای مراجعه کرد که در مورد تشعشعات و ماده در شرایط کاملا سخت و غیر عادی تحقیق می کنند و تجربه می کنند. تاریخ کیهان معمولا به 8 مقطع کاملا متفاوت و غیر مساوی تقسیم می شود :



مرحله اول - صفر تا 43- 10 ثانیه:


این مساله هنوز برایمان کاملا روشن نیست که در این اولین اجزای ثانیه ها چه چیزی تبدیل به گلوله آتشینی شد که کیهان باید بعدا از آن ایجاد گردد . هیچ معادله و یا فرمول های اندازه گیری برای درجه حرارت بسیار بالا و غیر قابل تصوری که در این زمان حاکم بود در دست نمی باشد.



مرحله دوم- 43- 10 تا 32- 10 ثانیه:


اولین سنگ بناهای ماده مثلا کوارک ها و الکترون ها و پاد ذره های آنها از برخورد پرتوها با یکدیگر به وجود می آیند. قسمتی از این سنگ بناها دوباره با یکدیگر برخورد می کنند و به صورت تشعشع فرو می پاشند. در لحظه های بسیار بسیار اولیه ذرات فوق سنگین - نیز می توانسته اند به وجود آمده باشند. این ذرات دارای این ویژگی هستند که هنگام فروپاشی ماده بیشتری نسبت به ضد ماده و مثلا کوارک های بیشتری نسبت به آنتی کوارک ها ایجاد می کنند. ذرات که فقط در همان اولین اجزای بسیار کوچک ثانیه ها وجود داشتند برای ما میراث مهمی به جا گذاردند که عبارت بود از : افزونی ماده در برابر ضد ماده



مرحله سوم- از 32- 10 ثانیه تا 6- 10 ثانیه:


کیهان از مخلوطی از کوارک ها - لپتون ها - فوتون ها و سایر ذرات دیگر تشکیل شده که متقابلا به ایجاد و انهدام یکدیگر مشغول بوده و ضمنا خیلی سریع در حال از دست دادن حرارت هستند



مرحله چهارم- از 6- 10 ثانیه تا 3- 10ثانیه:


تقریبا تمام کوارک ها و ضد کوارک ها به صورت پرتو ذره ها به انرژی تبدیل می شوند. کوارک های جدید دیگر نمی توانند در درجه حرارت های رو به کاهش به وجود آیند ولی از آن جایی که کوارک های بیشتری نسبت به ضد کوارک ها وجود دارند برخی از کوارک ها برای خود جفتی پیدا نکرده و به صورت اضافه باقی می مانند. هر 3 کوارک با یکدیگر یک پروتون با یک نوترون می سازند. سنگ بناهای هسته اتم های آینده اکنون ایجاد شده اند.



مرحله پنجم - از 3- 10 ثانیه تا 100 ثانیه :


الکترون ها و ضد الکترون ها در برخورد با یکدیگر به اشعه تبدیل می شوند. تعدادی الکترون باقی می ماند زیرا که ماده بیشتری نسبت به ضد ماده وجود دارد. این الکترون ها بعدا مدارهای اتمی را می سازند



مرحله ششم - از 100 ثانیه تا 30 دقیقه:


در درجه حرارت هایی که امروزه می توان در مرکز ستارگان یافت اولین هسته های اتم های سبک و به ویژه هسته های بسیار پایدار هلیم در اثر همجوشی هسته ای ساخته می شوند. هسته اتم های سنگین از قبیل اتم آهن یا کربن در این مرحله هنوز ایجاد نمی شوند. در آغاز خلقت عملا فقط دو عنصر بنیادی که از همه سبکتر بودند وجود داشتند : هلیم و هیدروژن



مرحله هفتم - از 30 دقیقه تا 1 میلیون سال پس از خلقت:


پس از گذشت حدود 300000 سال گوی آتشین آنقدر حرارت از دست داده که هسته اتم ها و الکترون ها می توانند در درجه حرارتی در حدود 3000 درجه سانتی گراد به یکدیگر بپیوندند و بدون اینکه دوباره فورا از هم بپاشند اتم ها را تشکیل دهند . در نتیجه آن مخلوط ذره ای که قبلا نامرئی بود اکنون قابل دیدن می شود.



مرحله هشتم - از یک میلیون سال پس از خلقت تا امروز:


از ابرهای هیدروژنی دستگاههای راه شیری ستارگان و سیارات به وجود می ایند. در داخل ستارگان هسته اتم های سنگین از قبیل اکسیژن و آهن تولید می شوند. که بعد ها در انفجارات ستاره ای آزاد می گردند و برای ساخت ستارگان و سیارات و حیات جدید به کار می ایند.



عناصر اصلی حیات زمینی چه زمانی پدیدار شد؟

برای زمین با توجه به گوناگونی حیات که در آن وجود دارد 3 چیز از اهمیت خاصی برخوردار بوده است:

از همان ابتدای خلقت همیشه ماده بیشتری نسبت به ضد ماده وجود داشته و بنابراین همواره ماده برای ما باقی می ماند.

در مرحله ششم هیدروژن به وجود آمد این ماده که سبک ترین عنصر شیمیایی می باشد سنگ بنای اصلی کهکشانه ها و سیارات می باشد. هیدروژن همچنین سنگ بنای اصلی موجودات زنده ای است که بعدا روی زمین به وجود آمدند و احتمالا روی میلیاردها سیاره دیگر نیز وجود دارند. در مرکز ستارگان اولیه هسته اتم های سنگین از قبیل اکسیژن و یا کربن یعنی سنگ بناهای اصلی لازم و ضروری برای زندگی و حیات بوجود آمدند.


آیا عالم همواره در حال انبساط خواهد بود؟

جنبش انبساطی یا به عبارت دیگر از همدیگر دور شدن کهکشانه ها به هر حال رو به کند شدن است. زیرا جزایر جهانی متعدد در واقع به سمت یکدیگر جذب می شوند و در نتیجه حرکت انبساطی آن ها کند تر می شود. اکنون پرسش فقط این است که آیا زمانی تمام این حرکت ها متوقف خواهد گردید و این عالم در هم فرو خواهد پاشید؟ این مساله بستگی به تراکم ماده در جهان هستی دارد. هر چه این تراکم بیشتر باشد نیرو های جاذبه بین کهکشانه ها و سایر اجزای گیتی بیشتر بوده و به همان نسبت حرکت آن ها با شدت بیشتری متوقف خواهد شد. در حال حاضر چنین به نظر می رسد که تراکم جرم بسیار کمتر از آن است که زمانی عالم در حال انبساط را به توقف در آورد. به هر حال این امکان وجود دارد که هنوز جرم های بسیار بزرگ ناشناخته ای از قبیل ( سیاهچاله های اسرار آمیز) یا ( ابرهای گازی شکل تاریک) وجود داشته باشند و نوترینو ها که بدون جرم محسوب می شوند جرمی هرچند کوچک داشته باشند. اگر این طور باشد در این صورت حرکت کیهانی زمانی شاید 30 میلیارد سال دیگر متوقف خواهد شد. در آن زمان کهکشان ها با شتابی زیاد حرکت به سوی یکدیگر را اغاز خواهند کرد تا در نهایت به شکل یک گوی آتشین عظیم با یکدیگر متحد شوند. آن زمان شاید می باید روی یک انفجار اولیه جدید دیگر و تولد یک عالم جدید حساب کنیم. با توجه به سطح کنونی دانش بشر و میزان پژوهش های انجام شده باید اینطور فرض کرد که عالم تا ابدیت انبساط خواهد یافت.

با توجه به بزرگى وعظمت کائنات، پیدایش حیات غیرزمینى چقدر احتمال دارد؟ با یک حساب سرانگشتى متوجه مى شویم که باوجود این تعداد ستاره احتمال حیات بسیار زیاد است. حتى بعضى از ستاره ها داراى سیاره نیستند و یا این سیاره بسیار دور از ستاره یا بسیار نزدیک به آن هستند و برخى هم گازى مى باشند اگر تمام این موارد را از کل ستاره ها کم کنیم تقریباً بیست وپنج درصد آنها امکان وجود حیات را دارند.

آیا میدانستید ...؟


- فقط حدود 4درصد عالم از ماده ، به شکلی که ما می شناسیم تشکیل شده است ، یعنی ماده معمولی که ما می شناسیم و در آزمایشگاه وجود دارد، فقط 4درصد کل عالم را می سازد. 23درصد عالم را ماده تاریک سرد تشکیل داده که دانشمندان اطلاعات خیلی کمی درباره اش دارند و 73درصد باقی مانده را انرژی تاریک عجیب تشکیل می دهد که تقریبا تنها چیزی که در موردش می دانیم ، این است که وجود دارد!



منبع : برای مشاهده این لینک/عکس می بایست عضو شوید !برای عضویت اینجا کلیک کنید ]

سیاره مریخ - قسمت اول:

رومیان باستان به تقلید از یونانیان، نام خدای جنگ خود یعنی مارس را بر روی این سیاره گذاشتند. دلیل این نامگذاری رنگ سرخ تداعی کننده خون این سیاره است. سرخ بودن این سیاره به دلیل وجود مقادیر زیاد آهن در خاک آن می باشد.

دانشمندان این سیاره را از طریق تلسکوپ های مستقر در زمین و فضا مشاهده کرده اند. سفینه هایی نیز تلسکوپ و تجهیزاتی دیگر را با خود به این سیاره برده اند. سفینه های نخستین طوری طراحی شده بودند که با گذر از کنار مریخ به مشاهده آن بپردازند. بعدها، سفینه هایی در مداری به دور مریخ شروع به گردش نموده و یا حتی بر سطح آن فرود آمده اند اما تا کنون هیچ انسانی پای بر روی این سیاره نگذاشته است.



دانشمندان شواهدی را مبنی بر اینکه زمانی در سطح مریخ آب جریان داشته است، پیدا نموده اند. شواهدی شامل کانال ها، دره ها و آبگذرها بر سطح مریخ. اگر این بیان از شواهد درست باشد، این امکان وجود دارد که همچنان در لایه های زیرین این سیاره آب مایع یافت شود. ضمنا یک سفینه مقادیر زیادی از یخ را در سنگهای زیرین مریخ که بیشتر نزدیک قطب جنوب این سیاره می باشند کشف کرده است.

به علاوه، یک گروه از دانشمندان ادعا کرده اند که مدرکی پیدا نموده اند که نشان می دهد زمانی در مریخ موجودات زنده اقامت داشته اند. این مدرک شامل مواد موجود در سنگ های آسمانی پیدا شده در زمین می باشد. اما تشریح این گروه از این سنگ آسمانی هنوز نتوانسته است که بقیه دانشمندان را متقاعد کند.سطح مریخ نشانه ها و خصوصیات برجسته ای از قبیل یک تنگه بسیار عمیق تر و بلند تر از تنگه های موجود در زمین و کوه هایی بسیار مرتفع تر از اورست دارد.بر فراز سطح این سیاره اتمسفری وجود دارد که ۱۰۰ مرتبه از اتمسفر زمین رقیق تر است. با این حال این اتمسفر به اندازه ای تراکم دارد که بتواند یک سیستم آب و هوایی شامل ابرها و بادها را ایجاد نماید. طوفانهایی مهیب همراه با گرد و خاک گاهی همه سطح این سیاره سرخ را در بر می گیرند.مریخ از زمین بسیار سرد تر است. دمای آن از ۱۲۵- درجه سانتیگراد در نزدیک قطبها در فصل زمستان تا ۲۰ درجه سانتیگراد در میان روز و نزدیک استوا متغیر است. میانگین دمای مریخ حدود ۶۰- درجه سانتیگراد می باشد.

مریخ با زمین تفاوت های زیادی دارد و این تفاوت ها بیشتر از فاصله دور مریخ از خورشید و کوچکتر بودن آن نسبت به زمین ناشی می شود. میانگین فاصله مریخ از خورشید حدود ۲۲۷.۹۲۰.۰۰۰ کیلومتر می باشد این فاصله تقریبا ۵/۱ برابر فاصله زمین تا خورشید است. میانگین شعاع مریخ ۳.۳۹۰ کیلومتر یعنی تقریبا نصف شعاع کره زمین می باشد.

مشخصات مریخ:

مدار و گردش:

مانند دیگر سیارات منظومه شمسی مدار مریخ نیز به شکل بیضی می باشد. اما کشیدگی بیضی مدار مریخ از همه سیارات بیشتر است. فاصله مریخ تا خورشید در کمترین حالت ۲۰۶.۶۲۰.۰۰۰ کیلومتر و در بیشترین حالت ۲۴۹.۲۳۰.۰۰۰ کیلومتر می باشد. مریخ در هر ۶۸۷ روز زمینی یک دور کامل به دور خورشید گردش می کند. این مدت زمان یکسال در مریخ است.فاصله مریخ تا زمین به موقعیت هر دو سیاره در مدار خود بستگی دارد. کمترین فاصله بین این دو سیاره همسایه از یکدیگر ۵۴.۵۰۰.۰۰۰ کیلومتر و بیشترین فاصله آنها از هم ۴۰۱.۳۰۰.۰۰۰ کیلومتر میباشد.مانند زمین، مریخ نیز حول محور طولی از غرب به شرق د رحرکت است. روز خورشیدی مریخ ۲۴ ساعت و ۳۹ دقیقه و ۳۵ ثانیه طول می کشد. این مدت زمانیست که مریخ یک دور کامل حول محور خود نسبت به خورشید طی می کند.محور طولی مریخ نسبت به صفحه مداری آن عمود نیست بلکه زاویه ای تقریبا برابر ۱۹/۲۵ درجه دارد. انحراف این سیاره باعث می شود که در زمانهای مختلف، تابش نور خورشید به قسمتهای مشخص، متغیر باشد. در نتیجه در مریخ نیز مانند زمین شاهد تغییر فصل می باشیم.

جرم و چگالی:

جرم مریخ معادل ۱۰۲۰*۴۲/۶ تن می باشد این عدد را می توان به صورت ۶۴۲ همراه با ۱۸ صفر مقابل آن نوشت. جرم زمین حدودا ۱۰ برابر جرم مریخ است. چگالی مریخ ۹۳۳/۳ گرم در هر سانتیمتر مکعب می باشد که این رقم تقریبا معادل ۷۰ درصد چگالی زمین می شود.

نیروی گرانش:

از آنجائیکه مریخ بسیار کوچکتر و کم جرم تر از زمین است لذا نیروی گرانش آن نیز از زمین ضعیف تر و تنها ۳۸ درصد گرانش زمین می باشد. بنابراین اگر شخصی در سطح مریخ بایستد تصور می کند که ۶۲ درصد از وزن خود را از دست داده است. همینطور اگر سنگی در مریخ رها شود بسیار کندتر از زمین به سطح سیاره می رسد.

خصوصیات فیزیکی مریخ:

دانشمندان هنوز مطالب زیادی در مورد درون مریخ نمی دانند. یک روش خوب برای شناسایی درون این سیاره کار گذاشتن تجهیزات لرزه سنج در سطح مریخ است. این تجهیزات کوچکترین حرکات و تکان های سطح و درون سیاره را ثبت کرده و به این شکل به دانشمندان برای تشخیص آنچه که درون مریخ است کمک می کند. محققان اخیرا از این روش برای مطالعه درون زمین نیز استفاده کرده اند.

سیاره مریخ - قسمت دوم:



دانشمندان چهار منبع اصلی اطلاعاتی برای مطالعه درون سیاره سرخ دارند: ۱) محاسبات شامل جرم، چگالی، گرانش و ویژگی های گردش مریخ. ۲) دانش ما از دیگر سیارات. ۳) آنالیز سنگ های آسمانی پیدا شده در زمین که از مریخ آمده اند. ۴) اطلاعات جمع آوری شده توسط ماهواره هایی که دور مریخ در گردشند. آنها فکر می کنند که احتمالا مریخ نیز مانند زمین دارای سه لایه است: ۱) پوسته سنگی ۲) جبه ای متشکل از سنگهای متراکم تر که در زیر پوسته قرار گرفته است ۳) هسته ای که بیشتر از آهن تشکیل شده است.

پوسته:

دانشمندان بر این گمانند که میانگین ضخامت پوسته مریخ در حدود ۵۰ کیلومتر می باشد. از آنجا که ارتفاعات بیشتر در نیمکره جنوبی قرار گرفته اند در نتیجه میتوان گفت که ضخامت پوسته نیمکره شمالی کمتر است.بیشتر پوسته احتمالا از سنگهای آتشفشانی به نام بازالت تشکیل شده است. بازالت علاوه بر مریخ در سطح زمین و ماه نیز وجود دارد. بعضی دیگر از سنگهای سطح مریخ، به ویژه در نیمکره شمالی، آندزیت (Andesite) نام دارند. آندزیت نیز نوعی سنگ آتشفشانی است که در زمین نیز یافت شده است. مقدار سیلیکای موجود در این سنگ نسبت به بازالت بیشتر است. سیلیکا ترکیبی از سیلیکون و اکسیژن می باشد.



جبه:

جبه مریخ نیز احتمالا شبیه به ترکیب های جبه زمین است. بیشتر جبه زمین متشکل از سنگی به نام پرایدوتیت (peridotite) است. این سنگ عموما از سیلیکون، اکسیژن، آهن و منیزیوم تشکیل شده. فراوان ترین ماده معدنی در پرایدوتیت الیوین (olivine) می باشد.منبع اصلی گرمای درون مریخ باید شبیه به زمین باشد یعنی فعل و انفعالات هسته ای اتمهایی مانند اورانیوم، پتاسیوم و تریوم. در حین این فعل و انفعالات، میانگین دمای جبه مریخ می تواند حدود ۱۵۰۰ درجه سانتیگراد باشد.

هسته:

مریخ احتمالا دارای هسته ای با ترکیبات آهن، نیکل و سولفور است. چگالی مریخ به نوعی مبین اندازه هسته آن می باشد. چگالی این سیاره از زمین بسیار کمتر است. در نتیجه، شعاع هسته آن نیز نسبت به شعاع هسته زمین کوچکتر است. شعاع هسته مریخ احتمالا بین ۱۵۰۰ و ۲۰۰۰ کیلومتر می باشد.برخلاف زمین که هسته آن عمدتا مایع و مذاب است، هسته مریخ احتمالا به صورت جامد می باشد چرا که مریخ میدان مغناطیسی چشمگیری ندارد. میدان مغناطیسی تاثیری است که یک جسم مغناطیسی در اطراف و پیرامون خود ایجاد می نماید. حرکت یک سیاره با هسته مذاب منجر به شکل گیری میدان مغناطیسی در اطراف سیاره می گردد.اطلاعات به دست آمده توسط پیمایشگر سراسری (Global Surveyor) نشان می دهند که برخی از قدیمی ترین سنگهای موجود در سیاره مریخ در شرایطی شکل گرفته اند که میدان مغناطیسی شدیدی در محیط وجود داشته است. بنابراین، در گذشته دور، مریخ می توانسته است که دارای درونی داغ تر و هسته مذاب باشد.

خصوصیات سطح مریخ:

سطح مریخ دارای ویژگی های متعددی است که اغلب آنها در زمین نیز وجود دارند نظیر دشتها، دره ها، آتشفشانها، آبگذرها و یخ های قطبی. البته چاله هایی نیز در مریخ وجود دارند که در اثر برخورد سنگهای آسمانی با این سیاره به وجود آمده اند. این چاله ها به ندرت بر روی زمین دیده می شوند. گردی متمایل به رنگ قرمز تقریبا همه سطح این سیاره را فرا گرفته است.

دشتها:

بسیاری از نواحی مریخ به صورت دشت می باشد. بیشتر این مناطق در نیمکره شمالی قرار گرفته اند. در قسمتهای شمالی نیمکره شمالی، مسطح ترین و صاف ترین مناطق منظومه شمسی قرار گرفته اند. صاف بودن این مناطق به احتمال قوی به این دلیل است که رسوبات به وجود آورنده آنها بوده اند. دلایل فراوانی وجود دارد که زمانی در سطح مریخ آب جاری بوده است. وجود آب مسبب تشکیل و جمع شدن رسوبات بوده است.

دره ها:

در امتداد استوا نمادی چشمگیر در این سیاره قرار گرفته است. یک مجموعه بزرگ از دره ها به نام دره های مریخی. سفینه فضایی مارینر ۹ در سال ۱۹۷۱ این پدیده را در سطح مریخ کشف نمود. دره از شرق به غرب کشیده شده و طول آن حدود ۴۰۰۰ کیلومتر یعنی به اندازه عرض استرالیا و یا به اندازه فاصله بین فیلادلفیا تا سندیگو است.دانشمندان بر این باورند که این سیستم بر اثر شکاف خوردن قسمتی از پوسته ایجاد شده است. دره های منحصر به فرد در مجموعه دره های مریخی عرضی به بزرگی ۱۰۰ کیلومتر دارند. دره ها در قسمت مرکزی، جاییکه ۶۰۰ کیلومتر عرض دارد به یکدیگر وصل می شوند. عمق دره ها در برخی نقاط به ۸ تا ۱۰ کیلومتر می رسد.کانال های بزرگی در انتهای شرقی دره ها به چشم می خورند و همچنین در برخی نقاط، دره ها لایه های رسوبی دارند. وجود این کانالها و رسوبات حاکی از این است که زمانی قسمتهایی از این دره ها پر از آب بوده است.

آتشفشانها:

مریخ بزرگترین کوه های آتشفشانی موجود در منظومه شمسی را در خود جای داده است. بلندترین آنها الیمپوس(Olympus)، ارتفاعی معادل ۲۷ کیلومتر و قطری به اندازه ۶۰۰ کیلومتر دارد که با دشتهای مسطح احاطه شده است. سه آتشفشان بزرگ دیگر مریخ آرسیا (Arsia)، آسکرئوس (Ascraeus) و پاونیز (Pavonis) نام دارند و در منطقه مرتفعی به نام تارسیس (Tharsis) قرار گرفته اند.همه این آتشفشانها، مانند آتشفشانهای هاوایی، دارای شیبی هستند که به تدریج زیادتر می شود. مریخ همچنین انواع زیاد دیگری از آتشفشانها را دارا می باشد. از تپه های مخروطی کوچک تا دشتهای پوشیده شده با مواد مذاب منجمد شده. دانشمندان نمی دانند که آخرین فوران آتشفشانی چه زمانی در مریخ به وقوع پیوسته است اما فورانهای جزئی ممکن است همچنان در این سیاره به وقوع بپیوندد.

چاله ها و حوزه های برخوردی:

بسیاری از سنگ های آسمانی که در طول تاریخ سیاره مریخ با آن برخورد کرده اند منجر به ایجاد چاله هایی در سطح این سیاره شده اند. این چاله های برخوردی به دو دلیل در زمین بسیار اندک می باشند:۱) چاله هایی که قبلا ایجاد شده اند در اثر فرسایش از بین رفته اند. ۲) اتمسفر متراکم زمین مانع برخورد سنگها و در نتیجه تشکیل چاله ها می گردد.چاله های موجود در سطح مریخ بسیار شبیه به چاله های موجود در ماه، عطارد و دیگر اجرام منظومه شمسی است. چاله ها عمیق و کاسه ای شکلند. چاله های بزرگتر می توانند دارای قله های مرکزی باشند که در اثر ارتجاع پوسته پس از برخورد به وجود می آیند.در مریخ، شمار چاله ها از جایی به جای دیگر به شدت متغیر است. سطح مریخ در نیمکره جنوبی بسیار قدیمی و در نتیجه دارای چاله های بسیار زیادی است. بقیه جاها به ویژه در نیمکره شمالی جوانتر و دارای تعداد کمتری چاله می باشد.برخی از کوه های آتشفشانی نیز دارای چاله هایی می باشند و این امر نشان دهنده این است که زمان زیادی از فوران آنها نگذشته است. مواد مذاب آتشفشانها می تواند همه چاله های موجود را بپوشاند. پس زمان زیادی از آخرین فوران ها نگذشته است چون در غیر اینصورت تعداد چاله ها بر روی کوه های آتشفشانی بیشتر بود.در اطراف برخی از چاله ها رسوبات غیر معمولی به چشم می خورد. این رسوبات موادی می باشند که به هنگام برخورد سنگ آسمانی از چاله تشکیل شده به بیرون پرتاب شده اند. این شکل از رسوبات می تواند مبین این باشد که سنگ آسمانی به هنگام برخورد با آب و یا یخ در زیر زمین مواجه شده است.مریخ تعدادی چاله بسیار بزرگ دارد. بزرگترین این چاله ها پلانیتیا (Planitia) به معنای دشت یا حوزه پائین نام گرفته است. این چاله در نیمکره جنوبی قرار دارد و قطر آن ۲۳۰۰ کیلومتر می باشد. کف این چاله ۹ کیلومتر پائین تر از سطح است.کانالها، دره ها و آبگذرهایی که در نتیجه سایش و فرسایش آب به وجود می آیند در بسیاری از مناطق مریخ به چشم می خورند. از مهمترین این شواهد می توان به “کانال های طغیان” اشاره نمود. این کانالها می توانند عرضی معادل ۱۰۰ کیلومتر و طولی به اندازه ۲۰۰۰ کیلومتر داشته باشند. گمان می رود که این کانالها در پی سیلهایی مهیب شکل گرفته باشند. در بسیاری موارد به نظر می رسد که آب به طور ناگهانی در این مناطق از زیر زمین فوران کرده است.در نواحی دیگری از مریخ پدیده های بسیار کوچکتری به نام شبکه های دره ای وجود دارند. این شبکه ها بسیار شبیه به سیستم های رودخانه ای در روی زمین می باشند. شبکه های دره ای مریخ عرضی برابر چندین کیلومتر و طولی برابر چند صد کیلومتر دارند. این شبکه ها به نوعی پدیده هایی باستانی در مریخ به حساب می آیند. وجود آنها می تواند بیانگر این باشد که روزگاری هوا در مریخ به قدری گرم بوده که امکان وجود آب به شکل مایع وجود داشته است.آبگذرها از شبکه های دره ای نیز کوچکترند. آنها اغلب در ارتفاعات قرار دارند. احتمالا وجود آنها بر اثر تراوشات آب از زیر زمین به سطح، ظرف چند میلیون سال پیش می باشد.

رسوبات قطبی:

جالب ترین پدیده در مناطق قطبی مریخ، توده های ضخیمی از لایه های رسوبی مواد می باشد. دانشمندان بر این باورند که این لایه ها با ترکیبی از یخ آب و ذرات خاک تشکیل شده اند. این رسوبات تا ارتفاع ۸۰ درجه از هر دوقطب گسترش یافته اند.احتمالا اتمسفر در طی مدتهای طولانی منجر به رسوب لایه هایی گردیده است. این لایه ها ممکن است مدارکی برای فعالیتها و تغییرات فصلی آب و هوا در طی گذشت زمانهای بسیار طولانی باشد. یکی از احتمالات تغییر آب و هوا در مریخ تغییر زاویه محور طولی این سیاره می باشد. این تغییرات منجر به تغییر مقدار تابش نور خورشید به قسمتهای مختلف سیاره و در نتیجه تغییرات کلی آب و هوا در مریخ می گردد. مقدار رسوباتی که اتمسفر ایجاد می کند با تغییرات گذشته در آب و هوا ارتباط مستقیم دارد.در بالای لایه های رسوبی موجود در هر دو نیمکره کلاهک یخ آب وجود دارد که در تمام سال به شکل یخ باقی می مانند. این لایه ها و کلاهک روی آنها چندین کیلومتر ضخامت دارد.در فصل زمستان کلاهک های فصلی که از لایه های یخ زده تشکیل می شوند نیز ظاهر می گردند. این کلاهک ها به خوبی توسط تلسکوپ های مستقر بر روی زمین قابل رویت می باشند. کلاهک های فصلی شامل دی اکسید کربن منجمد یا یخ خشک که از دی اکسید کربن موجود در اتمسفر به وجود می آید، می باشد. در سردترین روزهای زمستان این لایه ها تا ارتفاع ۴۵ درجه به سمت استوا گسترش می یابند.

اتمسفر:

اکسیژن موجود در اتمسفر مریخ در قیاس با زمین بسیار اندک است. این گاز تنها ۱۳/۰ درصد از کل اتمسفر مریخ را تشکیل می دهد در حالیکه ۲۱ درصد از جو زمین ما از اکسیژن تشکیل شده است. دی اکسید کربن ۳/۹۵ درصد از اتمسفر این سیاره را شامل می شود. بقیه گازها عبارتند از نیتروژن، ۷/۲ درصد، آرگون، ۶/۱ درصد، مونوکسید کربن، ۰۷/۰ درصد و بخار آب، ۰۳/۰ درصد.

فشار:

در سطح مریخ، فشار جو عمدتا حدود تنها ۷/۰ کیلوپاسکال یعنی تقریبا ۷/۰ درصد فشار جوی سطح زمین می باشد. با تغییر فصل در مریخ این مقدار بین ۲۰ تا ۳۰ درصد دستخوش تغییر می گردد.در هر زمستان تغلیظ گاز دی اکسید کربن در قطبها منجر به کاخش میزان این گاز در اتمسفر می گردد. در نتیجه فشار هوا به شکل قابل ملاحظه ای کم می شود. متضاد این فرایند در فصل تابستان صورت می گیرد. علاوه بر تغییرات فصلی، در طی روز نیز بنا به تغییر شرایط آب و هوا فشار اتمسفر نیز تغییر می کند. این پدیده در سیاره زمین نیز رخ می دهد.

دما:

سردترین قسمتهای مریخ در ارتفاعات ۶۵ تا ۱۲۵ کیلومتری آن می باشد. در این ارتفاعات دمای هوا ۱۳۰- درجه سانتیگراد است. با کم شدن ارتفاع نسبت به سطح، دما افزایش یافته و در طی روز به ۳۰- تا ۴۰- درجه سانتیگراد می رسد.دمای اتمسفر مریخ در زمانهایی که با مقدار زیادی گرد و خاک آمیخته شده است، می تواند گرمتر از مواقع عادی باشد. گرد و خاک نور خورشید را جذب کرده و بیشتر آنرا به گازهای موجود در اتمسفر منتقل می نماید.

ابرها:

در جو مریخ، ابرهایی ساخته شده از ذرات یخ زده دی اکسید کربن در ارتفاعات بالا شکل می گیرند. به علاوه تشکیل ابر و مه با ذرات یخ آب بسیار رایج است. بیشترین زمانی که مه در هوا وجود دارد اوایل صبح می باشد. در آن زمان هوا در سردترین حالت خود است درنتیجه بخار آب غلیظ می گردد.

باد:

اتمسفر مریخ، مانند زمین، یک چرخه عمومی و الگوی بادی که همه سیاره را در می نوردد، دارد. دانشمندان با مشاهده حرکات باد و تغییرات آن به مطالعه الگوی وزش آن پرداخته اند.چرخه عمومی وزش باد در مریخ با دلیلی مشابه فرایند تشکیل باد در سیاره زمین شکل می گیرد. خورشید ارتفاعات پائین تر اتمسفر را بیش از ارتفاعات بالای آن گرم می کند. هوای گرم به بالا می رود، و هوای سرد به پایین آمده و جای هوای گرم را می گیرد. این روند ادامه پیدا کرده و منجر به تشکیل باد می شود.در مریخ، تغلیظ و تبخیر گاز دی اکسید کربن در قطبها تاثیر بسزایی در چرخه کلی دارد. با شروع زمستان، دی اکسید کربن موجود در جو در دو قطب متمرکز و غلیظ می شود. در نتیجه دی اکسید کربن بیشتری به سمت قطبها برای پر شدن جای خالی این گاز جریان می یابد. وقتی بهار از راه می رسد، دی اکسید کربن یخ زده بخار می شود و در نتیجه این گاز به سمتی دور از قطبها جریان پیدا می کند.بادهایی که در سطح مریخ می وزند عمدتا آرامند و سرعتی در حدود ۱۰ کیلومتر در ساعت دارند. دانشمندان تندبادهایی با سرعت ۹۰ کیلومتر در ساعت را نیز مشاهده کرده اند. با اینحال نیروی این تندبادها بسیار کمتر از تندبادهای مشابه از لحاظ سرعت در زمین می باشد. چرا که چگالی و تراکم اتمسفر مریخ از اتمسفر زمین بسیار کمتر است.

طوفان خاک:

یکی از بارزترین جلوه های آب و هوایی در مریخ وزش بادهای همراه با گرد و خاک است. گردبادهای کوچک می توانند برای مدت کوتاهی خاک را از سطح سیاره بالا ببرند. این بادهای کوچک شبیه به گردبادهای زمینی هستند.طوفانهای شدید خاک زمانی آغاز می شوند که باد گرد و خاک را با خود تا اتمسفر بالا ببرد. در این هنگام هوای پیرامون ذرات خاک به دلیل جذب نور خورشید گرم می شود. هنگامیکه هوای گرم به بالا می رود، باد شدیدتر می شود و گرد و خاک بیشتری را نیز با خود به بالا می برد. در نتیجه طوفان شدید و شدیدتر می شود.در مقیاسهای شدیدتر، طوفان خاک می تواند منطقه ای بیش از ۳۲۰ کیلومتر و یا حتی تا چندین هزار کیلومتر را در بر گیرد. طوفانهای بزرگتر می توانند همه سطح سیاره را در فرا بگیرند. چنین طوفانهایی غیر معمول هستند اما می توانند تا ماهها ادامه داشته باشند.

شدیدترین طوفانها قادرند همه سطح سیاره را غیر قابل رویت نمایند. چنین طوفانهایی یکبار در سال ۱۹۷۱ و بار دیگر در سال ۲۰۰۱ وزیدند.طوفانهای شن بیشتر در زمانهایی که فاصله مریخ از خورشید کم است رخ می دهند. دلیل این امر نیز این است که در آن زمانها خورشید بیشتر اتمسفر را گرم می نماید.

قمر ها:

مریخ دو قمر کوچک به نامهای فوبوس (Phobos) و دیموس (Deimos) دارد. ستاره شناس آمریکایی آزف هال (Asaph Hall) در سال ۱۸۷۷ این دوقمر را کشف نمود و نامهای پسران آرس (Ares ،خدای جنگ یونانیان) را بر آنها نهاد. هر دوی این قمر ها دارای شکلی غیر متعارف و غیر هندسی می باشند. بزرگترین قطر فوبوس ۲۷ کیلومتر و بزرگترین قطر دیموس ۱۵ کیلومتر می است.هر دو قمر دارای چاله های فراوانی می باشند که در اثر برخورد سنگهای آسمانی با آنها تشکیل شده اند. سطح قمر فوبوس دارای شیارهای پیچیده ایست. این شیارها احتمالا ترکهایی هستند که پس از برخورد بزرگترین سنگ آسمانی با این قمر به وجود آمده اند.دانشمندان هنوز نمی دانند که این دو قمر در کجا تشکیل شده اند. دو احتمال وجود دارد. یا هر دوی آنها همزمان با تشکیل خود سیاره به وجود آمده اند. یا این دو قمر در حقیقت سنگ های آسمانی سرگردانی بوده اند که در میدان گرانش مریخ گیر افتاده اند. رنگ فوبوس و دیموس خاکستری تیره و تقریبا همرنگ بقیه سنگهای آسمانی می باشد.

تکامل مریخ:

دانشمندان دانشی کلی در مورد تکامل این سیاره از ۶/۴ بیلیون سال پیش تا کنون دارند. این دانش با مطالعه چاله ها و دیگر پدیده ها و مشخصات سطح این سیاره به دست آمده است. پدیده هایی که در دوران مختلف تکامل به وجود آمده اند همچنان در سطح این سیاره موجودند. محققین یک سناریوی تکامل برای این سیاره تهیه نموده اند که در برگیرنده ابعاد، شکل و مکان پدیده های سطح آن می باشد.دانشمندان نسبت دوره های زمانی مناطق موجود در سطح را با توجه به چاله های برخوردی مشاهده شده، دسته بندی کرده اند. هر چه در یک منطقه تعداد چاله بیشتر باشد، عمر آن منطقه نیز بیشتر است.با اینحال دانشمندان هنوز نمی توانند تشخیص دهند که هر یک از دوره های تکامل دقیقا چه زمانی رخ داده اند. برای این کار آنها به دانستن سن سنگهای موجود در سطح مریخ، که در دوره های مختلف تشکیل شده اند، نیاز دارند. آنها باید این سنگها را در آزمایشگاه های پیشرفته آنالیز نمایند ولی متاسفانه تا کنون هیچ سنگی از مریخ توسط سفینه ها به زمین آورده نشده است.دانشمندان طول عمر مریخ را به سه دوره زمانی تقسیم کرده اند. ۱) نواکیان (Noachian). ۲) هسپرین (Hesperian). ۳) آمازونین (Amazonian). هر دوره با نام منطقه ای که در همان دوره تشکیل شده ، نام گرفته است.

دوره نواکیان بر اساس منطقه نواکیس (Noachis) که منطقه ای مرتفع در نیمکره جنوبی است نام گرفته. در طول دوره نواکیان، تعداد بیشماری اجرام سنگی در ابعاد مختلف با مریخ برخورد کرده اند. برخورد این اجرام چاله هایی در ابعاد گوناگون در منطقه ایجاد کرده است. در این دوره همچنین چندین آتشفشان عظیم فعال بوده اند.به علاوه در این دوره فرسایش سطح توسط آب منجر به شکل گیری شبکه های دره ای در مریخ شده است. وجود این شبکه بیان گر این است که دمای مریخ در دوره نواکیان بسیار گرمتر از دمای کنونی سیاره بوده است.

دوره هسپرین:

بمباران های شدید دوره نواکیان تدریجا به پایان رسید و دوره هسپرین آغاز شد. این دوره بنا به منطقه هسپریا پلانیوم (Hesperia Planum) اینچنین نامگذاری شده است. دشتی مرتفع در عرضهای پائین جغرافیایی نیمکره جنوبی.در طی دوره هسپرین فعالیتهای آتشفشانی ادامه داشته اند و مواد مذاب بیشتر چاله های به وجود آمده در دوره نواکیان را پوشاندند. اغلب بزرگترین کانالهای موجود در سیاره مربوط به دوره هسپرین می باشند.دوره آمازونین همراه با تشکیل چاله های کوچک است و تا به امروز ادامه یافته است. نام این دوره بر اساس نام منطقه آمازونیس پلانیتیا(Amazonis Planitia)، که دشت کم ارتفاعی در عرضهای پائین جغرافیایی نیمکره شمالی است گرفته شده.فعالیتهای آتشفشانی در این دوره نیز ادامه داشته اند و برخی از بزرگترین آتشفشانها مربوط به این دوره هستند. جوانترین عناصر موجود در مریخ، شامل رسوبات یخ در قطبها نیز به این دوره تعلق دارند.

امکان وجود حیات:

احتمالا روزگاری در مریخ حیات وجود داشته است. حتی ممکن است موجودات زنده هنوز در این سیاره دوام آورده و وجود داشته باشند. مریخ تقریبا به طور قطعی سه عامل اصلی را که دانشمندان برای وجود حیات ضروری می دانند دارا می باشد: ۱) عناصر شیمیایی مانند کربن، هیدروژن، اکسیژن و نیتروژن ۲) منبع انرژی ۳) آب مایع.عناصر شیمیایی در طول تاریخ این سیاره همیشه در آن وجود داشته اند. نور خورشید نیز منبع انرژی به حساب می آید. علاوه بر نور خورشید گرمای درون سیاره نیز نوعی منبع انرژی ثانوی است. در زمین، گرمای درونی سیاره ما، زندگی گونه های زیستی اعماق دریا و شکاف پوسته ها را تضمین می کند.آب مایع به شکلی واضح مسبب به وجود آمدن پدیده های سطح مریخ از جمله کانالهای بزرگ، دره های کوچک و آبگذرهای جوان آن است. به علاوه مقادیر زیادی یخ آب در نزدیک قطب جنوب و احتمالا قطب شمال آن وجود دارد. بنابراین آشکار است که زمانی آب مایع در این سیاره جاری بوده است. احتمالا امروزه در زیر لایه های رویی این سیاره آب مایع هنوز یافت می شود.در سال ۱۹۹۶، گروهی به سرپرستی دیوید مک کی (David S. McKay)، زمین شناس مرکز فضایی جانسون ناسا در هوستون، اعلام نمودند که مدرکی از وجود جانوران میکروسکوپی در مریخ پیدا کرده اند. آنها این مدرک را در درون یک قطعه سنگ آسمانی که خود را به زمین رسانده بود، کشف کردند. این قطعه سنگ به احتمال زیاد در اثر برخورد سنگی بزرگتر با مریخ از سطح این سیاره کنده شده و پس از میلیونها سال سفر در فضا سرانجام وارد جو زمین شده است.این مدرک شامل مولکولهای بنیانی پیچیده، ذراتی از نوعی ماده معدنی به نام مگنتیت (magnetite) که درون برخی از انواع باکتریها تشکیل می شود و سازه های بسیار ریزی که فسیلهای میکروسکوپی هستند می باشد. استنتاج دانشمندان جدال آمیز است اما در هر صورت تا کنون برای اثبات وجود حیات در مریخ هیچ توافق علمی جامعی پیدا نشده است.تاریخ مطالعات مریخ

مشاهده از زمین

نخستین ستاره شناسان به کمک تلسکوپ هایی بر روی زمین به وجود کلاهک های قطبی و تغییرات آنها در فصول مختلف پی برده بودند. آنها همینطور نشانه ها تیره و روشنی کشف نمودند که شکل و مکان آنها در تغییر بود.در اواخر قرن ۱۹ ستاره شناس ایتالیایی به نام شیاپارلی (Giovanni V. Schiaparelli) اعلام کرد که شبکه ای از خطوط تیره را در سطح مریخ مشاهده کرده است. بسیاری از ستاره شناسان نیز رویت چنین پدیده ای را تائید کردند. درمیان آنان ستاره شناس امریکایی به نام پرسیوال لاول (Percival Lowell) نیز حضور داشت. او وجود این کانالها را به ساکنین مریخ نسبت داد.نشانه های تیره و روشن متغیری که ستاره شناسان در گذشته وجود آنها را گزارش کرده بودند در واقع بادهای مریخی بودند که در گستره سطح این سیاره می وزند. برخی از ستاره شناسان نخستین اعتقاد داشتند که تغییر این نشانه ها به دلیل رشد و نابودی گونه های گیاهی است.

مشاهده بوسیله فضاپیما:

سفینه های روبوتیک از دهه هفتاد قرن پیش شروع به مشاهده دقیق این سیاره نمودند. ایالات متحده در سال ۱۹۶۴ مارینر ۴ و در سال ۱۹۶۹ مارینر ۶ و مارینر ۷ را ارسال کرد. هر کدام از آنها حدود ۶ ماه بعد به مدار مریخ رسیدند. تصاویر تهیه شده توسط این سفینه ها نشان داد که مریخ سیاره ایست خشک و سترون، دارای چاله هایی فراوان نظیر ماه و بدون هیچ گونه اثر و آثاری از حیات در سال ۱۹۷۱، مارینر ۹ به مدار مریخ ارسال شد. این سفینه توانست از ۸۰ درصد سطح این سیاره نقشه برداری کند. برای اولین بار آتشفشانها و سیستم های دره ای این سیاره توسط این سفینه کشف شدند. همچنین نواحی دیده شد که شبیه به بسترهای خشک رودخانه بود.ماموریت بعدی به مریخ، ماموریت وایکینگ بود که توسط ایالات متحده در سال ۱۹۷۵ صورت گرفت. وایکینگ شامل دو مدارگرد و دو مریخ نشین بود. هدف اصلی آن پیدا کردن حیات در این سیاره بود. محل فرود مریخ نشینها توسط مدارگردها تعیین شد و آنها در جولای و سپتامبر ۱۹۷۶ در سطح سیاره سرخ فرود آمدند. مریخ نشینها توانستند برای نخستین بار تصاویری را از نزدیک در این سیاره تهیه کنند. آنها از خاک مریخ نمونه گیری کردند. هیچ نشانی از حیات توسط آنها پیدا نشد.دو ماموریت موفقیت آمیز دیگر، مریخ نشین رهیاب (Pathfinder) و مدارگرد پیمایشگر سراسری مریخ (Mars Global Surveyor) بود. ایالات متحده هر دوی آنها را در سال ۱۹۹۶ ارسال نمود. بخش اساسی ماموریت رهیاب انجام دادن سیستم جدید فرود بر این سیاره بود. این مریخ نشین در جولای ۱۹۹۷ به کمک بالشت های بزرگ بادی در مریخ با موفقیت فرود آمد. رهیاب یک خودروی کوچک به نام سوجورنر (Sojourner) به معنای ساکن موقتی یا آدم سیار را نیز با خود به سطح مریخ برد. رهیاب تصاویر منحصر به فردی را از مریخ به زمین ارسال کرد و سوجورنر آنالیزهایی را در سنگها و خاک مریخ به انجام رساند. مردم در سرتاسر جهان از تلوزیون های خود تصاویر سوجورنر را در حال کار مشاهده می کردند.پیمایشگر مریخ تعدادی از وسایل و تجهیزات اندازه گیری علمی را با خود حمل می کرد. یک دستگاه لیزر ارتفاع سنج با ارسال امواج لیزری ارتفاعات موجود در سطح سیاره را معین نمود. این دستگاه نقشه ای از ارتفاعات سطح مریخ تهیه کرد که در آن همه ارتفاعاتی که حداقل یک متر بلندی دارند مشخص گردید. یک طیف سنج مادون قرمز ترکیب بندی بعضی از مواد معدنی موجود در سطح مریخ را مشخص نمود. یک دوربین با حساسیت بسیار بالا نیز توانست تصاویری از یک منطقه جدید ژئولوژیک تهیه نماید. این منطقه شامل لایه هایی رسوبی بود که احتمالا توسط آب مایع و رسوبات آن تشکیل شده است به اضافه آبگذرهای کوچکی که آنها نیز توسط آب مایع شکل گرفته بودند.در اپریل ۲۰۰۱، ایالات متحده سفینه ادیسه مریخ را ارسال کرد. این سفینه تجهیزاتی را برای آنالیز شیمیایی ترکیب بندی سطح مریخ و لایه های زیرین آن به منظور کشف وجود یخ آب در سطح و یا زیر سطح این سیاره و همچنین مطالعه پرتوهای پیرامون مریخ به همراه داشت. ادیسه مریخ در اکتبر ۲۰۰۱ در مداری نزدیک سیاره قرار گرفت. در سال ۲۰۰۲، این سفینه مقادیر زیادی یخ آب در زیر سطح مریخ کشف نمود. بیشتر یخ کشف شده در منطقه جنوبی سیاره و در قسمت جنوب ۶۰ درجه عرض جغرافیایی قرار دارد. دانشمندان انتظار دارند که در نیمکره شمالی، قسمت شمال ۶۰ درجه عرض جغرافیایی، نیز یخ وجود داشته باشد. به هرحال در زمانی که اکتشاف صورت می گرفت مقادیر زیادی دی اکسید کربن منجمد در منطقه وجود داشت و مانع از شناسایی لایه های زیرین می شد. یخ آب پیدا شده در یک متری زیر خاک وجود دارد. ۵۰ درصد از حجم این خاک را یخ آب تشکیل می دهد. کل حجم یخ کشف شده ۱۰.۴۰۰ کیلومتر مکعب است، یعنی دو برابر حجم لازم برای پر کردن دریاچه میشیگان.

پیمایشگر مریخ نتوانست در عمق بیش از ۱ متر یخ پیدا کند. به همین دلیل دانشمندان هنوز نمی توانند حجم کلی یخ موجود در مریخ را تخمین زنند.در آگوست سال ۲۰۰۳ مریخ به زمین نزدیکتر شد. فاصله آن در ۶۰.۰۰۰ سال اخیر به این نزدیکی نبوده است. در آن سال دانشمندان سه سفینه جدید را به این سیاره ارسال کردند. ماموریت مارس اکسپرس مربوط به آژانس فضایی اروپا بود و شامل یک مدارگرد مجهز به تجهیزات علمی و یک مریخ نشین به منظور آنالیز خاک سیاره و کشف مدارک وجود حیات می شد. ایالات متحده نیز دو مریخ نورد به نامهای اسپریت (Spirit) و آپورچونتی (Opportunity) به مریخ ارسال کرد تا به کاوش در مناطق مختلف سطح مریخ بپردازند.در دسامبر ۲۰۰۳، مارس اکسپرس به مداری پیرامون مریخ رسید و مریخ نشین بیگل ۲ (Beagle) را به سطح سیاره فرستاد. مارس اکسپرس بلافاصله شروع به ارسال تصاویر و دیگر اطلاعات به زمین نمود اما سرپرستان این ماموریت موفق به برقراری ارتباط با بیگل نشدند و این مریخ نشین در سیاره گم شد. در اوایل ژانویه ۲۰۰۴، مریخ نورد امریکایی اسپریت با موفقیت فرود آمد. آپورچونتی کمی دیرتر ارسال شد و در همان ماه آن نیز با موفقیت فرود آمد. این دو مریخ نورد تصاویر دقیقی از پدیده های سطح مریخ ارسال کردند و شروع به آنالیز سنگها و خاک آنجا به منظور پیدا کردن مدرکی حاکی بر وجود حجم زیادی آب مایع در سطح مریخ در گذشته های نه چندان دور نمودند.

در مارس ۲۰۰۴، دانشمندان امریکایی اعلام کردند که آنها به این نتیجه رسیده اند که در منطقه مریدیانی پلانیوم (Meridiani Planum) یعنی جائیکه مریخ نورد آپورچونتی در آن فرود آمد، زمانی مقادیر زیادی آب مایع وجود داشته است. مدرک آنها برای این ادعا سنگی بود که از قسمتهای زیرین به بیرون سر زده بود. آنالیزهای آپورچونتی نشان داد که این سنگ حاوی مقادیر زیادی نمک سولفات است که دارای سولفور و اکسیژن می باشد. در سیاره زمین، این مقدار نمک سولفات تنها در سنگهایی یافت می شود که یا در درون آب شکل گرفته اند و یا مدتها در معرض جریان آب بوده اند.ماموریت مریخ نوردها تنها برای ۹۰ روز زمانبندی شده بود اما از آنجا که هر دوی آنها به خوبی کار می کردند مدت ماموریتشان تمدید شد. در ژوئن ۲۰۰۴، آپورچونتی به داخل چاله ای بزرگ رفت و به آنالیز سنگهای زیرین آن منطقه پرداخت. اسپریت نیز در همان ماه با طی مسیری به طول ۳ کیلومتر به مجموعه ای از تپه های مشهور به تپه های کلمبیا رسید. آنها ماهها به کاوش خود در این مناطق ادامه دادند.




منبع : برای مشاهده این لینک/عکس می بایست عضو شوید !برای عضویت اینجا کلیک کنید ]

سیاره عطارد:

عطارد یا تیر نخستین و نزدیکترین سیاره منظومه شمسی به خورشید است. از نظر اندازه نسبت به دیگر سیارات بعد از پلوتو کوچکترین آنها نیز به حساب می آید. قطر آن 4880 کیلومتر است. این سیاره در یک مدار بیضی شکل به دور خورشید می گردد که خروج از مرکز آن 0.2506 است. نزدیکترین فاصله آن از خورشید تنها 9/45 میلیون کیلومتر دورترین فاصله آن 7/69 میلیون کیلومتر فاصله دارد. لذا همواره در اطراف خورشید حضور دارد و برای ما تنها در هنگام طلوع و غروب قابل رویت است. این سیاره بسیار گرم است و درجه حرارت سطح آن در هنگام روز به حدود 427 درجه سانتیگراد و در شب به 173 درجه زیر صفر کاهش می یابد. عطارد هر 88 روز یک بار یک دور به گرد خورشید می چرخد ( دوره تناوب نجومی ). در حالی که در مدت 5/58 روز یک دور به دور خود می چرخد ( حرکت وضعی ). در عطارد هیچ گونه جوی وجود ندارد، ولی برخی مطالعات وجود مقدار کمی گاز هلیوم را که گفته می شود از طریق بادهای خورشید به گرد این سیاره قرار گرفته اند اثبات می کند. شکل ظاهری این سیاره بسیار آبله گون است و چهره ای شبیه به کره ماه دارد.

حفره های کوچک ویا بزرگ بسیاری در سطح آن دیده می شود که حکایت از برخورد شهاب سنگهای کوچک و بزرگ دارد البته قطر برخی از دهانه ها به ده ها کیلومتر می رسد. برخی از این دهانه ها محل خروج مواد مذاب است که امروزه با سنگهای مذاب پر شده اند و مانند کوه های آتشفشانی هستند.

گرچه از گذشته نسبتاً دور، این سیاره با کمک تلسکوپ مورد مطالعه قرار می گرفت، ولی از سال 1974 میلادی با پرواز سفینه مارینر 10 از کنار عطارد چندین هزار عکس از دشتهای مسطح و گودالهای کم و بیش بزرگ، به ایستگاه های زمینی مخابره شد. مارینر 10 میدان مغناطیسی ضعیفی حدود 1 درصد میدان مغناطیسی زمین را در اطراف این سیاره کشف کرد. این سیاره به علت گرمای زیاد در روز و دمای بسیار پایین در شب و نبود جو و نداشتن آب به شکل مایع در سطح یا عمق آن هیچ گونه امکانی برای پیدایش شکلی از حیات ایجاد نکرده استدر عین حال عطارد هیچ قمر ی ندارد. در این حالت سنگهای این سیاره به شدت منبسط می شوند و پس از غروب آفتاب و شب طولانی آن دما به شدت پایین می رود. علت آن هم نبودن جو در اطراف این سیاره است که دما را تعدیل نمی کند. سرد و گرم شدن سنگها در شب و روز و استمرار این امر طی قرون و اعصار تنها یک نوع فرسایش مکانیکی در سطح این سیاره به وجود می آورد. که به متلاشی شدن سنگها می انجامد. اختلاف دما در دو سوی این سیاره در میان سیارات منظومه شمسی منحصر به فرد است.

تنها طوفانهای مغناطیسی از سوی خورشید مقداری اتم های هلیوم باردار را در اطراف میدان مغناطیسی این سیاره به دام انداخته و فشار جوی ناچیزی (به میزان کمتر از یک میلیاردیم فشار جوی زمین) ایجاد کرده است. برای خنثی کردن جاذبه سطحی این سیاره در خارج شدن از سطح آن تنها به سرعتی به اندازه 4.25 کیلومتر بر ثانیه نیاز است. در حالی که در مورد زمین این مقدار حدود 11 کیلومتر بر ثانیه می باشد که به این سرعت سرعت گریز می گویند. نام کوئی پر، کاوشگر نامی سیارات نیز به یکی از گودالهای بزرگ سیاره عطارد به قطر 25 کیلومتر تعلق یافته است.

دانشمندان معتقدند بر اثر برخورد سهمگین یک شهاب سنگ با این سیاره در گذشته بسیار دور، امروزه در نقطه مقابل این برخورد رشته کوه هایی ظاهر شده اند. در هر حال شهاب سنگها سطح این سیاره را در امان نگذاشته اند. محل اصابت این برخورد عظیم که امروزه رشته کوههای بلند و مدوری آن را احاطه کرده که به حوضه کالوریس به قطر 1300 کیلومتر شهرت یافته است. چگالی این سیاره به میزان 4/5 گرم بر سانتیمتر مکعب تخمین زده شده که اندکی بیشتر از چگالی زمین است. این حقیقت دانشمندان را بر آن داشته است که تصور کنند مرکز این سیاره از فلزات سنگینی مانند آهن تشکیل شده است که با توجه به حرکت آرام چرخشی این سیاره به دور خود میدان ضعیف مغناطیسی در خود ایجاد کرده است. فشار بادهای خورشیدی این میدان ضعیف را در جهت مقابل به خورشید بسیار فشرده کرده و در پشت آن بسیار گسترانده است. گروهی دیگر از دانشمندان پیدایش میدان مغناطیسی در عطارد را به وجود میدان مغناطیسی سنگواره ای نسبت می دهند که از روزگاران قدیم حاصل شده و باقی مانده است. در هر حال علت واقعی این میدان معلوم نیست.

ویژگیهای عطارد:


همان گونه که قبلاً اشاره شد عطارد نزدیکترین سیاره به خورشید است که در کنار جرم بزرگی به نام خورشید با آن جاذبه وحشتناکش قرار گرفته است. عطارد برای آن که در دل خورشید سقوط نکند و جذب آن نشود دست به مقابله زده است. برای این کار عطارد با سرعت سرسام آوری به گرد خورشید می چرخد و سریعترین سرعت چرخشی به دور مرکز منظومه شمسی را از آن خود کرده است. این سرعت به حدی است که یک سال این سیاره کمتر از سه ماه به طول می انجامد. مدار این سیاره بیضی شکل است و با فاصله اندکی (به طور متوسط 9/57 میلیون کیلومتر) از خورشید و از روی زمین این سیاره در اطراف خورشید دیده می شود. گاهی کمی بعد از غروب خورشید در بالا دست خورشید و زمانی که به آن سوی این ستاره می رسد قبل از طلوع آفتاب در بالای افق شرقی دیده می شود.

حداکثر فاصله زاویه ای که این سیاره با خورشید دارد حدود 28 درجه است ( از دید زمین ). هنگامی که زاویه کشیدگی این سیاره در حدود 10 درجه است، از درون تلسکوپ به صورت هلال باریکی دیده می شود. لیکن زمانی که می خواهد از پشت خورشید عبور کند قرص روشن خود را به ما نشان نمی دهد. با توجه به 7 درجه انحراف مدار گردش این سیاره به دور خورشید این سیاره در هر بار گردش از جلوی خورشید عبور نمی کند. بلکه از بالا یا پایین خورشید می گذرد. در طول 100 سال عطارد تنها دو بار همچون نقطه تاریک و سیاه رنگی از مقابل قرص خورشید عبور می کند. که به ترانزیت یا عبور معروف است که آخرین آن در سال 1383 بود.