تنگستان فیزیک

اولین مشخصه ای که ما می توانیم از ستاره ها تشخیص دهیم، میزان روشنایی آنهاست. بنا بر این تعیین معیاری برای اندازه گیری این مشخصه، یعنی روشنایی، بسیار مهم است. اولین معیار را یک دانشمند یونانی ، ابرخس (هیپاریخوس)، پیشنهاد داد، او پیش نهاد کرد که روشن ترین ستاره های آسمان شب را قدر اول بنامیم و کم نور ترین آنها را قدر ششم و ما بقی بر اساس روشنایی شان عددی بین یک تا شش می گیریند. این معیار به معیار «قدر» معروف است. از دو هزار سال پیش تا کنون این معیار پیشرفت کرده و روش های سنجش و تعریف اش بسیار دقیق تر و کار آمد تر شده است.

بیاید برای دقیق تر کردن مفهوم قدر به منشا آن بپردازیم: نور!

نور چیست؟ نور یک موج الکترومغناطیسی است که با خود انرژی حمل می کند. در واقع میزان قدرت یک پرتوی نور با انرژی اش سنجیده می شود. حالا می توان روشنایی که از یک جسم که به ما می رسد را تعریف کرد، به بیان نه چندان دقیق، روشنایی یعنی میزان انرژیی که از طریق امواج نور مرئی به چشم ما می رسد. به طور دقیق تر فرض کنید یک صفحه ی سیاه داریم به مساحت یک متر مربع که انرژی امواج نور را کاملا جذب می کند، اگر این صفحه را طوری به سمت امواج نوری بگیریم که امواج نوری به طور عمود به این صفحه بتابند، به میزان انرژیی که در یک ثانیه توسط این صفحه جذب می شود ،روشنایی می گویند. به طور خلاصه میزان انرژیی که در واحد زمان به واحد مساحت می رسد روشنایی است و در فیزیک واحد آن وات بر متر مربع (ژول بر ثانیه بر متر مربع) قرار داد شده.

نور سفید از امواج الکترومغناطیسی با طول موجهای متفاوت تشکیل شده،
هر کدام از طول موجها انرژی خاص خود را دارد و در مجموع نور سفید حامل انرژی خواهد بود:

برای مقایسه روشنایی خورشید از زمین حدود 1360 وات بر متر مربع است. روشنایی یک لامپ 100 وات رشته ای از فاصله ی 2 متری چیزی حدود یک دهم وات بر متر مربع است، روشنایی ماه کامل حدود 3 هزارم وات بر متر مربع است، زهره چیزی از مرتبه ی یک میلیون ام وات بر متر مربع و کم نور ترین ستاره ای که می توان با چشم غیر مسلح در آسمان بسیار تاریک تشخیص داد چیزی حدود یک صد میلیاردم (ده به توان منفی یازده ) وات بر متر مربع است.

این که چشم انسان قادر به تشخیص چنین بازه ی بزرگی از روشنایی است، باعث یک رفتار عجیب در تشخیص روشنایی می شود که به رفتار لگاریتمی مشهور است (در مورد شدت صوت، گوش انسان هم چنین رفتاری دارد)، یعنی چشم انسان به جای این که مثلا افزایش یک دهم وات بر متر مربع روشنایی را تشخیص دهد، دو برابر شدن یا نصف شدن آن را تشخیص می دهد. مثلا وقتی روشنایی جسمی 10 وات بر متر مربع است، اگر روشنایی اش یک دهم وات بر متر مربع تغییر کند، شخص نمی تواند تشخیص دهد اما ستاره ای که روشنایی اش یک ده هزارم وات بر متر مربع است، اگر پنج صد هزارم وات بر متر مربع بر روشنایی اش افزوده شود، چشم انسان به راحتی میتواند این تغییر روشنایی را تشخیص دهد.

در واقع چشم انسان به تغییر درصد روشنایی حساس است، کمترین درصد تغییری که چشم انسان به آن حساس است حدودا 10 درصد است، یعنی یک تغییر ده درصدی و بیشتر در روشنایی از دید چشم انسان قابل تشخیص است.

به خاطر این عملکرد خاص چشم انسان در تشخیص روشنایی، ذکر خود مقدار روشنایی بر حسب وات بر متر مربع چندان کار جالبی نیست، علاوه بر دقت پایین، حسی هم که القا می کند چندان صحیح نیست، مثلا انتظار داریم جسمی که صد میلیون برابر از خورشید کم نورتر باشد به سختی دیده شود در حالی که چنین روشنایی عملا برای یک جسم زیاد است و ستاره ای با این روشنایی در آسمان روز هم دیده می شود. پس معیار بهتر چیست؟ این جاست که به مفهوم قدر باز میگردیم اما این بار کمی دقیق تر:

در معیار قدری که ابرخس تعیین کرد، کم نورترین ستاره قدر شش بود و پر نورترین ستاره قدر یک، حالا باید قدر را به وسیله ی روشنایی تعریف کنیم و همزمان سعی کنیم خیلی به معیار ابر خس دست نزنیم! بنا بر این شروع به تعریف می کنیم:

از ترکیب تجربه و رصد با معیار ابرخس می دانیم تقریبا پرنورترین ستاره از قدر یک صد برابر روشنتر از کمنورترین ستاره از قدر 6 است، پس در اولین قدم می دانیم صد برابر روشنتر بودن موجب می شود عدد قدر، حدودا پنج قدر کاهش یابد، مثلا ستاره ای A که صد برابر روشنتر از B است، 5 قدر روشنتر است (در واقع این گونه تعریف می کنیم تا استفاده از این معیار ساده باشد)، یعنی اگر قدر B چهار باشد، قدر A منفی یک است. اگر A ده بار روشنتر از B باشد روشنایی اش 2.5 قدر کمتر است یعنی اگر B از قدر 3.5 باشد قدر A، یک است. این معیار همین گونه ادامه میابد، 1000 برابر روشنتر ، یعنی 7.5 قدر اختلاف و .... (هر ده برابر شدن روشنایی معادل 2.5 قدر است)

رابطه ی روشنایی و قدر از فرمول زیر معلوم می شود، b1و m1 روشنایی و قدر ستاره ی یک و b2و m2 روشنایی و قدر ستاره ی دو است:

پس قدر یک معیار است که با چند برابر شدن تغییر می کند و مقدار عددی اش با افزایش روشنایی کم می شود. فعلا قدری که ما تعریف کرده ایم، یک معیار نسبی است، یعنی اکنون بلدیم اختلاف قدر دو ستاره را با نسبت روشنایی شان بسنجیم و برای به دست آوردن قدر ستاره ی دوم باید قدر اولی را بدانیم مثلا اگر B ده برابر کم نورتر از A باشد (2.5 قدر اختلاف) برای این که به دست بیاوریم قدر ستاره ی B 4.6 است باید بدانیم که قدر A 2.1 است. برای این که از این نسبی بودن پرهیز کنیم و مردمان در همه جا یک معیار جهانی برای قدر داشته باشند، قدر یک ستاره را مرجع می گیریم و قدر بقیه ی ستاره ها را نسبت به آن می سنجیم، واضح است که اختلاف قدر خود ستاره ی مرجع با خودش صفر است! پس قدر ستاره ی مرجع را صفر می گیریم و اختلاف قدر ستاره ها را با ستاره ی مرجع می سنجیم و به عنوان عدد قدر اعلام می کنیم.

طبق توافق جهانی، ستاره ی آلفا-چنگ یا همان نسر واقع (در منابع لاتین: Vega ) ستاره ی مرجع فرض شده که پرنور ترین ستاره ی مثلث تابستانی است. پس ستاره ای از قدر 5، صد برابر کم نورتر از نسر واقع است. با این معیار پر نور ترین ستاره ی آسمان ، شباهنگ، قدر اش 1.7- است و قدر کم نور ترین ستاره که می توان با چشم غیر مسلح دید حدودا 6.5 است، قدر زهره در پر نورترین حالت 4.8- است و قدر خورشید از زمین 26.7-، همچنین قدر ماه کامل 12- است.

ستاره ی نسر واقع

امیدوارم خوشتون بیاد

خ.قائدی دوشنبه 23 دی 1392 ساعت 09:20

0 نظر

جهان موازی ثابت شد

فیزیکدانان کوانتمی دانشگاه کالیفرنیا کشف عجیبی کرده اند که به گونه ای نشان می دهد جسمی که در مقابل یک فرد قرار گرفته و دیده می شود می تواند به صورت همزمان در جهانی موازی نیز وجود داشته باشد.

این کشف به واسطه ذره ای کوچک و فلزی انجام گرفته است ، براده ای به قطر یک تار مو ، جسمی که بسیار ریز است اما در عین حال می توان آن را با چشم غیر مسلح نیز مشاهده کرد.

دانشمندان این ذره را در کاسه ای مخروطی و تاریک سرد کرده و تمامی هوای اطراف آن را به منظور حذف ارتعاش خارج کردند. سپس محققان ذره را مانند یک دیاپازون حرکت داده و مشاهده کردند ذره در زمانی واحد حرکت کرده و متوقف می شود.

چگونه این پدیده را درک کنیم؟

برای درک این پدیده که کاملا غیرممکن به نظر می رسد ، باید بسیار بسیار کوچک اندیشید حتی کوچکتر از اتمها، الکترونهایی که به دور هسته اتم در گردشند ، در آن واحد در حالت های چند گانه حرکت می کنند که ثابت کردن آنها تقریبا غیر ممکن است. به بیان ساده تر می توان گفت زمانی که فردی در شهر اکلاهاما به دیدن مادر خود می رود در جهان موازی که ذرات اتمی وی در آن حضور دارند همان فرد در خانه مشغول تماشای تلویزیون است.

به گفته دانشمندان شاید این پدیده کاملا غیر واقعی به نظر آید اما بر پایه علم حقیقی رخ می دهد. بر اساس یکی از نظریه های فیزیکی زمانی که پدیده ای در یک حالت مشاهده می شود این پدیده جهان را به دو بخش تقسیم می کند. نظریه چند حالتی بر این پایه استوار است که جهان فعلی طی مشاهده انسان متوقف شده و انسان تنها یکی از واقعیات در حال وقوع را مشاهده می کند. برای مثال می تواند توپ فوتبال را ببیند که در هوا در پرواز است، اما شاید در جهان موازی این توپ در همان لحظه سقوط کرده باشد و یا شاید اصلا فردی در آن لحظه مشغول بازی فوتبال نباشد.

بسیاری از فیزیکدانان بزرگ پایه های علمی جهان چند حالتی را حتی اگر نتوان آن را به اثبات رساند قبول دارند. «شان کرول» از موسسه تکنولوژی کالیفرنیا یکی از این فیزیکدانان بوده و معتقد است تا زمانی که نتوان تمدنهای فوق پیشرفته بیگانه را تصور کرد که پی به واقعیت این نظریه برده اند، انسانها تحت تاثیر امکان وجود جهانهای دیگر قرار نخواهند گرفت. وی در عین حال معتقد است هرگز فردی قادر به ابداع دستگاهی نخواهد بود که با استفاده از آن بتوان میان این جهانها ارتباط برقرار کرد.

درک واقعیت جهان موازی بستگی شدیدی به درک انسان از زمان دارد. به گفته «کرول» ما زمان را به صورت واقعی احساس نمی کنیم، تنها شاهد گذشت آن هستیم. برای مثال گذشت زمان در هنگام یک مسابقه هیجان انگیز بسیار سریع و در سر کلاس یک درس کسل کننده کاملا کند است. یا هنگامی که فردی تلاش دارد با تاخیر در دفتر کارش حاضر نشود، دقایق برای وی با سرعتی باور نکردنی می گذرند اما چند دقیقه باقی مانده از ساعت کار به راحتی با چندین ساعت برابری می کنند.

بازگشت به آینده

«فرد آلن ولف» از دانشمندان فیزیک کوانتم نیز معتقد است زمان به شکل یک خیابان یک طرفه به نظر می آید که از گذشته به سوی حال در حرکت است اما با در نظر گرفتن نظریه های قابل ملاحظه ای که در سطح کوانتمی ارائه شده اند، ذرات در آن واحد به سمت عقب و جلو در حرکتند. در صورتی که بتوانیم از بخش «جلو و عقب رفتن در آن واحد» صرف نظر کنیم، شانس درک بخشی از فیزیک را از خود گرفته ایم.

به گفته «ولف» زمان در ماشین های کوانتمی به صورت مستقیم حرکت نمی کند بلکه حرکتی زیگزاگ داشته و به همین دلیل وی معتقد است امکان ساختن ماشینی که بتواند زمان را منحرف کند ، وجود دارد.

به گفته «ریچارد گات» فیزیکدان دانشگاه پرینستون «سرگئی کریکالو» فضانورد روسی که در 6 ماموریت فضایی حضور داشته است نسبت به بقیه انسانهای روی زمین 1.48 ثانیه جوانتر است زیرا وی در سرعتی بسیار بالا در مدار حرکت کرده است و کم سن تر بودن نسبت به بقیه به معنی جهش به آینده و تجربه نکردن زمان حال مشابه با دیگران است. به گفته وی از جهتی می توان گفت این فضانورد به سوی آینده سفر کرده و دوباره بازگشته است.

«گات» می گوید نیوتن باور داشت زمان پدیده ای جهانی است و تمامی ساعتهای جهان به صورت یکسان حرکت می کنند. اکنون با توجه به نظریه نسبیت خصوصی اینشتین می توان گفت سفر به آینده امکان پذیر است. با در نظر گرفتن نظریه گرانش اینشتین ، قوانین فیزیک از منظری که امروز آنها را درک می کنیم نشان می دهند حتی سفر در زمان به سوی گذشته نیز امکانپذیر است اما برای مشاهده امکان این سفر باید قوانین جدید فیزیکی در سطح کوانتمی فراگرفته شوند.

درک این قوانین نیز با استفاده از ذره ای فلزی و بسیار کوچک و کاسه ای مخروطی شکل آغاز شده است. در واقع فیزیکدانان دانشگاه کالیفرنیا با ابداع خود مقیاس ماشین های کوانتمی را به ابعاد بزرگتری تغییر دادند.

بر اساس گزارش فاکس نیوز ، مسئله بعدی فراگرفتن چگونگی کنترل ماشین های کوانتمی و استفاده از آنها برای اجسام بزرگتر است. در این صورت شاید بتوان با دستکاری تنها چند الکترون کوچک به جهان موازی دست پیدا کرد.

نوشته شده توسط دانش آموزآهویی

خ.قائدی یکشنبه 22 دی 1392 ساعت 18:34

0 نظر

دور نمیشوند بلکه نزدیک میشوند

الف- از کاغذ روزنامه نواری به طول 15 × 55 سانتیمتر بریده و از وسط آنرا خم کنید

ب- بعد روی یک بطری بیندازید

ج-از وسط دو لبه‌ی کاغذ و زیر بطری فوت کنید

لبه‌ها به جای دور شدن، به هم نزدیک می شوند. وبعد

الف-دو صفحه کاغذ با ابعاد 15×30 سانتیمتر بریده و به فاصله 10 سانتیمتر از هم بگیرید

ب-از وسط آنها بدمید

باز مشاهده خواهید کرد که صفحات کاغذ به هم نزدیک می شوند.

الف و ب- نظریه برنولی Bernoulli چنین است:

جریان سریع یک گاز یا مایع از فشار اطراف خود می‌کاهد و اگر جریان خیلی سریع باشد ، فشار بیشتر پایین خواهد آمد.

جریان هوائی که در اثر فوت شما تولید می‌شود باعث پایین آمدن فشار هوا در بین لایه های کاغذ می‌شود و فشار خارج ورقه های کاغذ را به هم نزدیک می‌کند.

نوشته شده توسط دانش آموزآهویی

خ.قائدی یکشنبه 22 دی 1392 ساعت 18:26

0 نظر

تنگستان فیزیک

ابر برجسب

جدیدترین یادداشت‌ها

بایگانی

تقویم

جستجو

ستاره ها

جهان موازی ثابت شد

دور نمیشوند بلکه نزدیک میشوند