آلبدو (Albedo)

 

 دمای سیاره عملاً تحت تأثیر میزان انعکاس انرژی تابشی خورشید به آن، موسوم به آلبدوی سیاره، و اثرات گازهای گلخانه­ای (اگر وجود داشته باشد) قرار دارد.

آلبدوی زمین 0.37 است، بدین معنی که 37% انرژی خورشیدی را منعکس می­کند و لذا 63% آن­را جذب می­نماید. آلبدوی زهره حدود 0.7 است (مقدار ذکر شده در منابع از 0.65 تا 0.85 متغیر است)،  در نتیجه تنها 30% انرژی خورشیدی را جذب می­کند. اما جو متشکل از دی­اکسید کربن آن به­قدری غلیظ است که دمای سطح آن به­طور قابل ملاحظه­ای بالا می­رود. مریخ آلبدویی برابر با 0.15 دارد، از اینرو بیشتر انرژی خورشیدی را جذب می­کند، اما جو رقیق دی­اکسید کربن آن (حدود  0.01 زمین) نمی­تواند گرمای زیادی را به دام اندازد؛ بدین دلیل هم­اکنون سطح آن برای بقای­ گونه­های حیات برپایۀ آب/کربن بیش از حد سرد است. با این وجود در گذشته، زمانی­ که آتشفشان­های عظیم مقادیر گسترده­ای گاز ( شامل بخار آب، دی­اکسید کربن و متان) را در جو منتشر می­کردند، دمای آن به میزان قابل­ توجهی بالاتر بوده، و احتمالاً امکان پا گرفتن حیات در آنجا وجود داشته است.
 
کتاب  "درآمدی بر نجوم و کیهانشناسی"  صفحه ۱۰۷
 
 
As the example of  the Earth has shown, the actual temperature of  a planet is
affected by how much of  the Sun’s incident energy is refl  ected back into space –
called the albedo of  a planet – and the effects of  greenhouse gases, if  any.
The Earth has an albedo of  ∼0.37, meaning that it refl  ects ∼37% of  the Sun’s
energy and so will absorb 63%. Venus has an albedo of  ∼0.7 (published values
vary from 0.65 to 0.84) so that it only absorbs 30% of  the incident solar energy,
but its carbon dioxide atmosphere is so thick that its surface temperature is raised
signifi  cantly. Mars has an albedo of  0.15 so absorbs much of  the incident solar
energy but its thin carbon dioxide atmosphere (about 1/100th that of  the Earth)
is unable to trap much heat so it is now too cold for carbon/water based life forms
to survive on the surface. However, in the past, when giant volcanoes were emit-
ting vast amounts of  gas into the atmosphere (including water vapour, carbon
dioxide and methane) its temperature would have been signifi cantly higher and
life could, perhaps, have arisen there.
 

"Introduction to astronomy and cosmology" page 83 and 84

گرم شدن زمین (Global Warming )

 

گازهای اصلی تشکیل دهندۀ اتمسفر زمین، یعنی نیتروژن و اکسیژن، گاز گلخانه­ای نیستند. دلیل آن این است که گازهای دو­اتمی مانند این دو، اشعۀ فروسرخ را نه جذب و نه تابش می­کنند. دی­اکسید کربن گاز گلخانه­ای اصلی در اتمسفر است. برای اعصار متمادی درصد آن در جو پایدار مانده است، اما متأسفانه سوختن سوخت­های فسیلی (که دارای کربن ذخیره شده هستند) به سرعت در حال افزایش دی­اکسید کربن است که به­طور قطع بیشترین سهم را در این حقیقت که دمای زمین درحال بالا رفتن است، دارد - پدیده­ای موسوم به گرم­ شدن زمین[1].

بخار آب یکی از گازهای گلخانه­ای است که عملاً بیشترین سهم را در اثر گلخانه­ای دارد، یعنی چیزی بین 36% تا 66% . مقدار بخار آب موجود در هوا از جایی به جای دیگر تفاوت چشمگیر دارد، اما در کل، فعالیت انسان بر میزان غلظت آن تأثیر مستقیم ندارد (مگر در جاهایی مثل زمین­های آبیاری شده) و اثرات آن بر آب­ و هوای زمین ثابت مانده است.

هم­اکنون مقدار دو گاز گلخانه­ای دیگر هم در حال افزایش است:

1)       توانایی حفظ حرارت در متان 20 برابر دی­اکسید کربن است. ما هر ساله 500 ملیون تن متان به جو اضافه می­کنیم. این کار از طریق پرورش دام، معادن زغال­سنگ، کندوکاو برای نفت و گاز طبیعی، مزارع برنج و پوسیدگی زباله در محل انباشت آن صورت می­گیرد.

2)       هرساله بین 7 تا 13 ملیون تن اکسید نیتروژن، ناشی از کودهای نیتروژنی، فضولات حیوانی و انسانی و اگزوز خودروها، به جو وارد می­شود.

بیش از دو درجه افزایش در دمای متوسط زمین می­تواند عواقب بسیار  زیان­باری برای نسل بشر به بار آورد و به­همین دلیل موضوع با­ جدیت در حال پی­گیری است.

کتاب درآمدی بر نجوم و کیهان شناسی صفحه ۱۰۶ و ۱۰۷

 

The major constituents of  the atmosphere, nitrogen, N2, and oxygen, O2, are
not greenhouse gases. This is because diatomic molecules such as these nei-
ther absorb nor emit infrared radiation. Carbon dioxide is the main greenhouse
gas in the atmosphere. Over aeons of  time its percentage in the atmosphere
has remained stable but, unfortunately, the burning of  fossil fuels (which have
stored carbon within them) is rapidly increasing the amount of  carbon dioxide
in the atmosphere and this is almost certainly a major contribution to the fact
that our Earth’s temperature is increasing – termed global warming or climate
change.
Water vapour is a naturally occurring greenhouse gas and actually accounts
for the largest percentage of  the greenhouse effect, somewhere between 36% and
66%. The amount of  water vapour in the air from locality to locality is very vari-
able but overall, human activity does not directly affect water vapour concentra-
tions (except near irrigated fi elds for example) and its effects on the Earth’s climate
are remaining stable.
However, the amounts of  two further greenhouse gases are now also increasing:
(1)  Methane is 20 times more effi cient at retaining heat than carbon dioxide
and we are adding up to 500 million t of  methane into the atmosphere
per year from livestock, coal mining, drilling for oil and natural gas, rice
cultivation, and garbage decaying in landfi  lls.
(2)  Each year, 7–13 million t of  nitrous oxide is added to the atmosphere from
the use of  nitrogen based fertilizers, the disposing of  human and animal
waste in sewage treatment plants and automobile exhausts.
An increase in the Earth’s average temperature of  more than 2 degrees could
begin to have very harmful consequences for the human race, which explains
why the problem is being treated so seriously.

 

"Introduction to astronomy and cosmology" page 83


[1]- Global Warming or Climate Change

یک خبر شگفت انگیز: ذرات نوترینو سریعتر از نور حرکت کردند!!

 

این خبر مهم را که می تواند به دگرگونی در فیزیک بینجامد به نقل از خبرگزاری مهر ببینید: 

ذرات نوترینو سریعتر از نور حرکت کردند/ تئوری انیشتین به چالش کشیده شد

فیزیکدانان سرن در سوئیس و لابراتوار "گرن ساسو" در ایتالیا از نتیجه شگفت انگیزی خبر دادند که با به چالش کشیدن تئوری نسبیت عمومی انیشتین نشان می دهد ذرات نوترینو با سرعتی بیشتر از سرعت نور یک فاصله 730 کیلومتری را پیموده اند.

به گزارش خبرنگار مهر، فیزیکدانان شورای تحقیقات هسته ای اروپا (سرن) و لابراتوارهای "گرن ساسو" در موسسه ملی فیزیک هسته ای ایتالیا که با استفاده از دستگاه آشکارساز "اپرا" در آزمایش Cng 1s (نوترینوی سرن به سمت گرن ساسو) شرکت دارند از یک نتیجه شگفت انگیز در آزمایشات خود خبر دادند.

این دانشمندان اعلام کردند که توانسته اند فراتر از سرعت نور حرکت کنند. به طوریکه آشکارساز "اپرا" با دریافت و بررسی بیش از 15 هزار ذره نوترینو که در برخورد دهنده "سوپر سینکروتون پروتون" در سرن تولید شده و با طی مسافت 730 کیلومتر به لابراتوارهای "گرن ساسو" در ایتالیا رسیده بود کشف کرد که این ذرات برای طی این مسافت تنها 2.4 میلی ثانیه را صرف کردند.

این مدت زمان 60 میلیاردیم ثانیه نسبت به حداکثر زمان مورد انتظار جلوتر بود و بنابراین در آزمایش Cng 1s که اطلاعات آن در مدت سه سال جمع آوری شده اند در حدود 60 نانوثانیه سریعتر از سرعت نور حرکت کردند.

نتایج این تحقیقات شگفت انگیز حاکی از آن است که نوترینوها سرعت 300 هزار کیلومتر بر ثانیه نور را با حدود 20 بخش بر میلیون شکست دادند.

"آنتونیو اردیتاتو" مدیر آشکارساز اپرا در این خصوص توضیح داد: "این نتایج، یک شگفتی واقعی هستند. پس از ماهها مطالعه و کنترلهای دقیق ما هیچ اثری را پیدا نکردیم که نشان دهد این نتایج به دلیل خطای دستگاه باشد. هر چند ما همچنان به مطالعات خود ادامه می دهیم و از اندازه گیریهای مستقلی برای ارزیابی کامل ماهیت این مشاهدات استفاده خواهیم کرد."

این فیزیکدان افزود: "تاثیرات بالقوه این نتایج بر روی علم بسیار وسیع است. اولین واکنش من این است که نوترینو همچنان با اسراری که دارد ما را شگفت زده می کند."

فاصله میان مبدأ این دسته های نوترینو و آشکارساز اپرا با یک عدم اطمینان 20 سانتیمتر بر روی 730 کیلومتر و زمان حرکت این ذرات با یک دقت کمتر از 10 نانوثانیه محاسبه شد.

"داریو آتوتیرو" فیزیکدانی که این نتایج را در کنفرانس خبری سرن واقع در ژنو اعلام کرد در این باره توضیح داد: "ما اندازه زمان حرکت این ذرات میان سرن و گرن ساسو را با دقت 10 نانوثانیه و فاصله میان دو سایت را با دقت 20 سانتیمتر محاسبه کردیم. به طوریکه درصد اطمینان نتایج ما بسیار بالا است و اکنون منتظریم که این نتایج را با نتایج سایر آزمایشات مقایسه کنیم."

سرن نیز در اطلاعیه خود نوشت: "با در نظرگرفتن نتایج شگفت انگیز این اطلاعات لازم است که قبل از تائید و یا قبول حتمی آنها اندازه گیریهای مستقلی انجام شود."

نتایجی که تئوری انیشتین را به چالش می کشند
 
در صورتیکه این نتایج تائید شوند، می توانند به شدت قوانین فیزیک برآمده از نظریه های آلبرت انیشتین را به چالش بکشند. برپایه این نظریه ها هیچ چیز در جهان وجود ندارد که بتواند سریعتر از سرعت نور حرکت کند. این درحالی است که این نتایج جدید نشان می دهد ذرات نوترینو با سرعت 60 نانوثانیه سریعتر از سرعت 300 هزار کیلومتر بر ثانیه نور فاصله 730 کیلومتری میان سرن تا گرن ساسو را پیموده اند. 
از آنجا که این احتمال وجود داشت که این نتایج در اثر زلزله ای که در سال 2009 شهر "آکوئیلا" در ایتالیا را لرزاند به دست آمده باشند این فیزیکدانان آزمایشات خود را تکرار کردند. 
"داریو آتوتیرو" افزود: "ما 6 ماه برای تکرار محاسبات خود وقت صرف کردیم و اکنون به اندازه کافی از نتایج خود اطمینان داریم. اما می خواهیم که سایر همکاران نیز بتوانند این نتایج را بررسی کنند و آنها را تائید کنند." 
اولین واکنشها نسبت به این نتایج از مرکز ملی تحقیقات علمی فرانسه رسید. به گفته فیزیکدانان این مرکز تحقیقاتی، درصورتیکه این نتایج تائید شوند این کشف بسیار هیجان انگیز و کاملاً غیرمنتظره خواهد بود و چشم اندازهای تئوریک کاملاً جدیدی را ارائه خواهد کرد. 
همچنین "مارگریتا هک" فیزیکدان نجوم در این خصوص گفت: "این خود، یک انقلاب واقعی است چراکه تاکنون تمام پیش بینی های تئوری نسبت انیشتین تائید شده اند و این اولین بار است که نتایجی دال بر رد این نظریه منتشر می شود." 
برپایه نظریه "نسبیت" که انیشتین در سال 1905 آن را ارائه کرد سرعت، یک ثابت جهانی است که بخشی از معادله معروف E=mc² را به خود اختصاص داده است. در این معادله، E انرژی، m جرم و c سرعت نور را نشان می دهد. 
این نسبیت پیش بینی می کند که اگر جسمی با سرعتی فراتر از سرعت نور حرکت کند باید جرمی بی نهایت بزرگ داشته باشد. به همین دلیل سرعت نور تاکنون به عنوان یک نقطه نهایی شکست ناپذیر شناخته شده است. 
نتایج "سرن- گرن ساسو" در شرایطی منتشر شده است که اوایل ماه آگوست، گروهی از دانشمندان هنگ کنگی تئوری انیشتین درباره سرعت نور در خلاء را تائید کردند. 
این تیم تحقیقاتی نشان دادند همانطور که آلبرت انیشتین در نظریه نسبیت عمومی تعیین کرده بود، هیچ چیز سریعتر از نور نیست. 
درحقیقت، یک دهه قبل گروهی از دانشمندان پالسهایی از سرعت مافوق نور را کشف کردند. هرچند این کشف تنها یک "اثر اپتیکی" بود این تردید را به وجود آورد که سرعت یک فوتون مجزا به چند روش می تواند از سرعت نور بیشتر شود. درحالی که فیزیکدانان هنگ کنگی موفق شدند با دقت بالایی سرعت حرکت یک فوتون مجزا را اندازه گیری کنند. 
نتایج این بررسیها نشان داد که حتی یک فوتون مجزا که واحد پایه نور است همانند سرعت فاز امواج الکترومغناطیس محدود به سرعت نور است. 
برپایه نظریه نسبیت انیشتین، در سرعت فراتر از سرعت نور، جسم فرضی هم در حالت سکون و هم در حالت شتاب تنها می تواند دارای یک جرم مجازی باشد. این جسم می تواند در فضایی حرکت کند که هنوز وجود ندارد. در حقیقت قادر است در یک "فضای منفی" و در یک "زمان وارونه" حرکت کند و توالی زمانی اش از آینده به گذشته برود. 
از این رو بسیاری از دانشمندان معتقدند درصورتیکه به سرعتی فراتر از سرعت نور برسیم می توانیم با جهتی منفی در زمان حرکت کنیم.
 

فضاپیمای مسنجر

 

در پست قبل از  فضاپیمای مسنجر یاد شد. لازم دیدم در اینجا توضیحاتی درباره این فضاپیما  آورده  شود:

مسنجر مخفف کلمات زیر است: MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry & Ranging

نام یک فضاپیمای ۴۸۵ کیلوگرمی که با هدف مطالعه سیاره تیر در اوت 2004 بکمک موشک دلتا۲ از پایگاه کیپ کاناورال به سمت آن روانه شده است.این فضاپیما مجهز به دو دوربین WACو NAC می باشد. این دو دوربین به ترتیب تصاویر با میدان دید ۱۰.۵ و ۱.۵ درجه ثبت خواهند کرد. دوربین واید این فضاپیما، قابلیت نوردهی زیاد برای ثبت ستاره های درخشان آسمان را نیز دارا است که به منظور تصحیح مداری فضاپیما به کار می‌رود و دوربین با میدان دید کم عوارض سطحی عطارد را آشکار خواهد ساخت. این فضاپیما همچنین با استفاده از دوربین‌های فرابنفش ، فروسرخ واشعه ایکس خود به بررسی این سیاره خواهد پرداخت.وسایلی که در فضاپیما قرار دارند:

سیستم تصویربرداری دوگانه تیر شامل دو دوربینی که در بالا به آن اشاره شده با نام (MDIS) طیف سنج اشعه گاما ونوترون(GRNS) طیف سنج اشعه ایکس(XRS) ارتفاع سنج لیزری (MLA) طیف سنج ترکیب سطحی وجوی(MASCS) طیف سنج ذرات پرانرژی وپلاسما(EPPS) مغناطیس سنج  (MAG)

این فضاپیما در ژانویه 2008 به ارسال اولین تصاویر گرفته شده به زمین پرداخت.

اهداف اصلی ماموریت:
تهیه اطلاعات کامل از عناصر معدنی سیاره و نقشه برداری زمین شناسی.
عکسبرداری سراسری از سطح سیاره.
بررسی میدان مغناطیسی سیاره.
بررسی گرانش سیاره.
و...

این فضاپیمای۴۳۰ میلیون دلاری متعلق به ناسا بعد از فضاپیمای مارینر 10(که در سال 1975 با نقشه برداری از تنها ۴۵ درصد سطح سیاره ماموریت خود را تکمیل کرد) اولین فضاپیمایی به حساب می آید که در مداری حول سیاره تیر قرار گرفته است.در مسیر خود به سمت هدف برای استفاه از گرانش سیارات یک سال بعد از پرتاب از فاصله ۲۳۴۷ کیلومتری زمین :دو بار از کنار سیاره زهره(در تاریخهای:اکتبر 2006از فاصله ۲۹۹۰کیلومتری  وژوئن 2007از فاصله ۳۳۷ کیلومتری سطح سیاره) و3 بار در سال 2008 با فاصله زمانی دو ماهه از کنار خود سیاره  گذشته (در اولین عبور از نزدیکی سیاره از فاصله ۲۰۰ کیلومتری )تااینکه در سال 2011 در مداری حول سیاره قرار بگیرد ..در این مدار  حداقل فاصله 200 کیلومتر وحداکثر فاصله نیز 15193 کیلومتر خواهد بود.این فضاپیما به مدت یک سال در همین وضعیت به عملیات خواهد پرداخت.

منبع:سایت هفت آسمان http://www.haftaseman.ir/webdb/article.asp?id=1052

تصویری ذهنی از مسنجر به دور عطارد

 

در ادامه مطالب، اخبار جدیدتری را از ورود مسنجر به مدار عطارد ببینید:

ادامه نوشته

عطارد (2)

 

در سال 2004، فضاپیمای دوم ناسا زمین را به مقصد عطارد ترک کرد. این فضاپیما اولین عبورش (fly-by) را از کنار عطارد در ژانویه 2008 انجام داد. در سال 2011، پس از سه بار عبور از کنار سیاره، فضاپیما وارد یک مدار بیضوی به­دور آن می­شود. شاید تعجب کنید که ورود به مداری به­دور عطارد هفت سال طول  می­کشد، اما این کار از آنچه تصور می­شود مشکل­تر است. هر فضاپیمایی که به سمت عطارد حرکت می­کند، به تعبیری در حال سقوط به طرف خورشید است و در نتیجه انرژی جنبشی قابل ملاحظه­ای به­دست می­آورد. بنابراین مشکل رسیدن به آنجا نیست، بلکه کم کردن سرعت تاحدی است که بتوان در مدار قرار گرفت. عملاً انرژی لازم برای گردش به­دور عطارد بیش از  فرار از منظومه شمسی است. اروپا و ژاپن در حال طراحی مأموریتی مشترک به عطارد هستند که قرار است در سال 2013 شروع شود. فضاپیمای بپی­کولومبو (BepiColumbo) در سال 2017 به عطارد خواهد رسید.

عطارد در 7 اکتبر 2008

 

تصویر عطارد که هنگام عبور فضاپیمای مسنجر از کنار آن در 7 اکتبر  2008 گرفته شده است.
 
کتاب درآمدی بر نجوم و کیهان شناسی صفحه ۱۱۴

عطارد (1)

 

به علت فاصلۀ کم عطارد و خورشید، این سیاره در هر بار تنها برای مدت نسبتاً کوتاهی مشاهده می­شود؛ ضمن این­که علائم سطحی آن از زمین چندان قابل تشخیص نیست. هر دوی این عوامل باعث گردید که در ابتدا طول دوره­ تناوب چرخشی آن (شبانه­روز آن) اشتباه به­دست آید و تصور شود که با دوره­ تناوب مداری آن برابر است. در این­صورت عطارد به­طور کِشندی به سمت خورشید قفل شده بود؛ یعنی یک طرف آن همواره به سمت خورشید بود و طرف دیگر پشت به آن. رصدهای راداری نشان داد که سمت تاریک عطارد به مقدار قابل ملاحظه­ای گرم­تر از آن چیزی است که برای آن، اگر پیوسته پشت به خورشید می­بود، تصور می­شد. همین رصدها و مطالعات راداری توانست دوره­ تناوب چرخشی آن ­را حول محورش نشان دهد؛ طول شبانه­روز در عطارد دو سوم دوره ­تناوب مداری آن است.

تاکنون تنها دو فضاپیما به دیدار عطارد رفته است؛ مارینر 10 (Mariner 10) که در دهۀ 1970 سه بار از کنار آن عبور کرد، و فضاپیمای مسنجر (Messenger) که اوایل سال 2008 (و برای دومین بار در اکتبر همان سال) از کنار آن گذشت. عطارد شباهت بسیاری به نقاط کوهستانی ماه دارد.

در سال 1991 و با استفاده از آنتن 70 متری گلداستون و فرستندۀ 500 کیلوواتی، عطارد مورد مشاهدۀ راداری قرار گرفت. انعکاسات رادار توسط «آرایۀ بسیار بزرگ[1]» در نیومکزیکو دریافت شد تا تصاویر راداری با وضوح بالا فراهم گردد. در کمال تعجب، انعکاسی بسیار قوی از ناحیۀ قطب شمال عطارد دریافت شد که به بازتاب­های قوی دیده­ شده از کلاهک­های قطبی پوشیده از یخ مریخ بسیار شبیه بود. در دماهای خیلی پایین، یخ به خوبی سیگنال­های رادار را بازتابش می­کند.

کسی انتظار یافتن یخ در عطارد را نداشت، اما سطح درونی گودال­های نزدیک به دو قطب همواره در سایه است، با دمایی که تا ۱۲۵ کلوین کاهش می­یابد. بنابراین اگر یخی در آنجا وجود داشته باشد، می­تواند ملیاردها سال باقی بماند. تصور بر این است این یخ، که بعداً در قطب جنوب نیز مشاهده گردید، به­جا مانده از دنباله­دارهایی است که در گذشته به عطارد برخورد کرده­اند.

کتاب «درآمدی بر نجوم و کیهان شناسی» صفحه ۱۱۳

[1]- Very Long Array or VLA