بینهایت به روایت تصویر!

@Cosmos_language

روی هر سیاره چقدر وزن خواهید داشت؟

@Cosmos_language

یک راکت برای ترک هر سیاره به چه سرعتی نیاز دارد؟

@Cosmos_language

#اثر_داپلر

به طور کلی اثر داپلر بیان می‌کند زمانی که #موج از یک چشمه متحرک گسیل می‌شود، با طول موج متفاوتی از آنچه که بود توسط ناظر ساکن دریافت می‌شود.
امواج را به شکل (~) یعنی قله-قعر-قله-قعر در نظر بگیرید. به عنوان مثال ماشینی که در حال حرکت در یک جاده است و شما ساکن در کنار جاده ایستاده‌اید. اگر ماشین در حالی که به سرعت به شما نزدیک می‌شود بی وقفه بوق بزند، موج صوتی‌ای که تولید می‌کند به این شکل از ماشین خارج می‌شوند:
ابتدا یک قله خارج می‌شود، سپس در فاصله زمانی بین دو قله متوالی (دوره تناوب موج) ماشین اندکی به شما نزدیک‌تر می‌شود و در نهایت قله بعدی از ماشین خارج می‌شود. یعنی طول موج منقبض شده و صدای بوق زیرتر می‌گردد.
و وقتی ماشین از جلوی شما رد می‌شود و با همان سرعت از شما فاصله می‌گیرد موج به این شکل از آن خارج می‌شود:
ابتدا یک قله خارج می‌شود، سپس در فاصله زمانی بین دو قله متوالی (دوره تناوب موج) ماشین اندکی از شما دورتر می‌شود و در نهایت قله بعدی از ماشین خارج می‌شود. یعنی طول موج منبسط ‌شده و صدای بوق بم‌تر می‌گردد.
این پدیده نه تنها برای امواج صوتی بلکه برای تمامی انواع موج رخ میدهد.

اثر داپلر از دید ریاضیاتی:
فرض کنید چشمه موجی با سرعت ثابت V از ما دور می‌شود و یک موج الکترومغناطیسی (که با سرعت نور، یعنی C منتشر می‌شود) با دوره تناوب T چشمه را ترک می‌کند. در نتیجه طول موج در هنگام گسیل شدن از چشمه (λ₁) برابر است با:

λ₁=CT

اما چشمه موج با سرعت V از ما دور می‌شود، پس در فاصله زمانی بین دو قله، یعنی همان دوره تناوب موج (T) می‌تواند مسافتی به اندازه VT را طی کند. بنابراین طول موجی که ما به عنوان ناظر ساکن دریافت می‌کنیم (λ₂) برابر است با طول موج در هنگام گسیل شدن از چشمه (λ₁) به علاوه مقدار جابه‌جایی‌ای که چشمه می‌تواند با سرعت V در مدت زمان T داشته باشد(VT):

λ₂=λ₁+VT

و دوره تناوب موجی که ما دریافت می‌کنیم ('T) برابر است با:

T'=T+VT/C

و می‌توان نتیجه گرفت که:

λ₁=CT
λ₂=CT'=λ₁+VT

و همچنین نسبت طول موج دریافتی توسط ما (λ₂) به طول موج گسیل شده از چشمه (λ₁) برابر است با نسبت دوره تناوب موج دریافتی ('T) به دوره تناوب موج گسیل شده (T):

λ₂/λ₁ = T'/T = T/T+VT/C/T = 1+V/C
به طریق مشابه می‌توان انقباض را نیز اثبات نمود.

@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language

تاریخ علم از قرن 16 تا 19

@Cosmos_language

#مخروط_ماخ

در پست قبلی در مورد #اثر_داپلر گفتیم و اثبات کردیم وقتی که یک چشمه #موج حرکت می‌کند، طول موج در امتداد مسیر حرکت چشمه، جلوی چشمه منقبص و پشت سرش منبسط می‌شود. حال اگر سرعت حرکت چشمه موج، بیشتر از سرعت انتشار خود موج باشد چه؟
به عنوان مثال یک اسپیکر را در نظر بگیرید که بی وقفه تولید صوت می‌کند. در حالتی که اسپیکر ثابت است، امواج صوتی پس از خارج شدن از اسپیکر، در همه جهت منتشر می‌شوند. اما اگر اسپیکر با سرعتی بیشتر از سرعت صوت شروع به حرکت کند، در این صورت آن دسته از امواجی که در جهت حرکت اسپیکر به سمت جلو از اسپیکر خارج می‌شوند، به دلیل اینکه سرعت‌شان از سرعت حرکت اسپیکر کمتر است، در کسری از ثانیه پس از خروج از اسپیکر، از اسپیکر جا می‌مانند. در واقع اسپیکر موج را در امتداد مسیر حرکتش به سمت جلو منتشر می‌کند ولی بلافاصله پس از انتشار، اسپیکر از موج سبقت می‌گیرد و موج را پشت سر خود می‌گذارد زیرا سرعت حرکتش بیشتر از خود موج است. از دید یک ناظر، اینگونه به نظر می‌آید که تمامی امواج در خلاف جهت حرکت چشمه از آن خارج می‌شوند و از جلوی چشمه هیچ موجی منتشر نمی‌شود؛ یعنی چشمه در مسیر حرکتش فقط از پشت موج تولید می‌کند و در همان جهت (خلاف حرکت) منتشر ‌می‌کند. بنابراین یک مخروط پشت سر چشمه متحرک ساخته می‌شود. نمونه آن را ممکن است در هواپیما‌های مافوق صوت دیده باشید.
اما وقتی به جای امواج صوتی که با سرعت صوت منتشر می‌شوند، صحبت از امواج الکترومغناطیسی که با سرعت نور منتشر می‌شوند باشد، کمی با محدودیت رو به رو می‌شویم زیرا طبق نسبیت خاص، سرعت نور بیشینه سرعت در جهان است و هیچ چشمه‌‌ای نمی‌تواند از نور سریع‌تر حرکت کند. بنابراین ایجاد مخروط ماخ نوری، غیرممکن است مگر اینکه سرعت نور را کاهش دهیم! اگر نور را در مایع غلیظی منتشر کنیم، دیگر سرعتش 299792458 متر بر ثانیه نخواهد بود و کم‌تر می‌شود. اکنون می‌توان چشمه را سریع‌تر از نور جابه‌جا نمود.

@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language

#مخروط_ماخ نوری

@Cosmos_language

#بشر آنقدر هم که فکر می‌کند پیشرفته نیست! هوش #فرازمینی ممکن است ما را #هوشمند رده بندی نکند!
👤#نیل_دگراس_تایسون-اخترفیزیکدان

@Cosmos_language

بازی با فیزیک!

@Cosmos_language

#ماده_تاریک

بر اساس قانون #گرانش نیوتن، هر چه از مرکز یک سیستم منظومه‌ای دور شویم، سرعت چرخش اجزا به دور جرم میزبان کمتر می‌شود. بنابراین اگر در یک کهکشان، از مرکز بیشتر فاصله بگیریم، سرعت چرخش ماده به دور مرکز کمتر می‌شود. کیهان شناسان انتظار داشتند در هنگام مشاهده کهکشان‌ها، دقیقاً همین پدیده را شاهد باشند. اما اینطور نبود!
تمام اجزا با سرعت تقریباً یکسانی به دور مرکز کهکشان‌ها در حال گردش بودند و فاصله از مرکز هیچ تاثیری روی سرعت اجرام نمی‌گذاشت! این بسیار عجیب و غیرمنطقی بود. تنها چیزی که می‌توانست این یکسان بودن سرعت چرخش در هر فاصله‌ای از مرکز را توضیح دهد، این است که کهکشان‌ها بسیار بسیار بیشتر از چیزی که فکر می‌کردیم جرم داشته باشند. ولی این جرم از کجا می‌آید؟
اگر از مواد معمولی سازنده کهکشان‌ها بود نور را بازتاب می‌کرد و پس از مشاهده توسط آشکارسازهای ما، مقدار جرم به طور دقیق محاسبه می‌شد و جرم کهکشان را اینقدر کمتر از مقدار واقعی در نظر نمی‌گرفتیم. کیهان شناسان منشأ این جرم گمشده را "ماده تاریک" نام گذاری کردند و طبق محاسبات، کهکشان‌ها 5 برابر ماده معمولی، دارای ماده تاریک هستند. هنوز هیچ کس نمی‌داند ماده تاریک چیست؛ اما می‌دانیم که ماده تاریک چه چیزهایی نمی‌تواند باشد!
1- ماده تاریک، تاریک است. یعنی هیچ نوع پرتویی از طیف الکترومغناطیس را از خود منتشر یا بازتاب نمی‌کند.
2- ماده تاریک توده‌ای از ماده معمولی نیست. زیرا ذرات سازنده ماده معمولی، باریون‌ها هستند و اگر ماده تاریک از باریون بود با نوری که بازتاب می‌کرد آشکار سازی می‌شد در حالی که اینطور نیست.
3- ماده تاریک پاد ماده نیست. ماده و پاد ماده در برخورد با یکدیگر، یکدیگر را از بین می‌برند و پرتو گاما تابش می‌کنند. ولی چنین چیزی در مورد ماده تاریک دیده نشده است.
4- ماده تاریک سیاهچاله نیست. چگالی بالای سیاهچاله‌ها، گرانش بسیار قوی‌ای ایجاد می‌کند و مسیر نور را به شدت خم می‌کند. کیهان شناسان خمیدگی کافی برای مقدار جرم محاسبه شده ماده تاریک نمی‌بینند و این یعنی چگالی ماده تاریک بسیار کمتر از آن است که بتواند سیاهچاله باشد.
ماده تاریک را نمی‌توان مشاهده کرد و فقط از تأثیراتی که گرانش ناشی از جرم این ماده بر روی محیط اطرافش می‌گذارد می‌توان به وجودش پی برد.
شبیه سازی‌های کامپیوتری تایید کرده‌اند که اگر گرانش ناشی از ماده تاریک نباشد، هیچ کهکشانی شکل نمی‌گیرد. ظاهراً %26.8 جهان را ماده تاریک تشکیل داده، در حالی که سهم ماده معمولی فقط %4.9 است. بهترین نظریه‌ای که در مورد ماهیت ماده تاریک ارائه شده، این است که این ماده از ذرات بنیادی‌ای که هنوز کشف نشده‌اند ساخته شده است.

@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language

#انرژی_تاریک

زمانی که #ادوین_هابل برای اولین بار کشف کرد که جهان در حال #انبساط هست، کیهان شناسان تصور می‌کردند که سرعت انبساط کیهان باید کمتر و کمتر شود؛ حتی بعضی از کیهان شناسان معتقد بودند که این انبساط کم کم متوقف شده و سپس به انقباض تبدیل می‌شود و جهان شروع به کوچک شدن می‌کند. از آنجا که جهان پر از ماده و ماده تاریک می‌باشد و وجود این مقدار جرم، نیروی گرانشی زیادی به وجود می‌آورد و اجزای جهان را به سمت هم می‌کشد و به این صورت انبساط رو کُند می‌کند. ولی مشاهدات خلاف این را ثابت کرد! سرعت انبساط کیهان، بیشتر و بیشتر می‌شد!
کیهان شناسان به این نتیجه رسیدند که عاملی باید وجود داشته باشه که با نیروی گرانش در مقیاس کیهانی مقابله کند و مانع از کُند شدن روند انبساط شود و به انبساط کیهان شتابی که دارد را بدهد. نام این عامل را "انرژی تاریک" گذاشتند. انرژی‌ای که هیچ کس ماهیت آن را نمی‌داند و فقط با محاسبه شتاب انبساط کیهان و مقدار نیروی گرانش اجرام درونش، به این نتیجه رسیدیم که انرژی تاریک باید %68.3 از جهان را تشکیل داده باشد تا بتواند در برابر گرانش اجرام درون کیهان مقاومت کرده و شتاب فعلی انبساط کیهان را ایجاد کند. کار انرژی تاریک ایجاد دافعه گرانشی (برخلاف ماده تاریک که جاذبه گرانشی ایجاد می‌کند) است. اکنون می‌دانیم جهان %68.3 از انرژی تاریک، %26.8 از ماده تاریک و %4.9 از ماده معمولی ساخته شده است. از آنجا که در مورد ماده تاریک و انرژی تاریک هیچ چیز نمی‌دانیم، پس می‌توان گفت %95.1 از جهان را اصلاً نمی‌شناسیم! تمام اطلاعات ما از جهان، به آن %4.9 محدود می‌شود که همان نیز بسیار ناقص است. آلبرت #انیشتین اولین کسی بود که فهمید فضای خالی در حقیقت خالی نیست و جفت‌های ذره-پاد ذره مدام در حال تولید و از بین رفتن در فضای خالی هستند. همچنین گفت که فضای خالی می‌تواند خود به خود به وجود بیاید و حتی دارای انرژی باشد. یعنی هر چه فضای خالی بیشتری به وجود بیاید، از تراکم انرژی کم نمی‌شود زیرا فضای خالیِ به جود آمده، خود دارای انرژی است و به این صورت باعث انبساط جهان می‌شود. پس می‌توان انرژی تاریک را به نوعی "خصوصیت فضا" تعریف کرد. انیشتین این مسئله را با وارد کردن "#ثابت_کیهانی" در معادلاتش نشان داد. اما بعد از اینکه هابل نظریه انبساط کیهان را مطرح کرد، انیشتین نظریه ثابت کیهانی را بزرگ‌ترین اشتباه خود دانست. نظریه ثابت کیهانی، با مشاهدات کاملاً مطابقت دارد اما دانشمندان هنوز در مورد علت این انطباق مطمئن نیستند.

پ.ن: در مورد نسبت ماده معمولی و ماده تاریک و انرژی تاریک، درصدهایی که توی متن هست به روز هستن و درصدهای توی عکس قدیمی و اشتباه هستن. این عکس رو به خاطر اینکه نسبت‌ها رو با شکل خوبی نشون داده بود انتخاب کردم.

@Cosmos_language
https://telegram.me/Cosmos_language