رئادومین قمر بزرگ زحل بعد از تیتان و یکی از اقمار متوسط آن با قطری در حدود ۱۵۲۸ کیلومترمیباشد. تمام سطح قابل دید رئا پر از حفره میباشد که آن را به یکی از کاندیدا های پرحفره ترین اشیائ منظومه ی شمسی تبدیل میکند.یکی ازحفره ها قطری به طول ۳۶۰ کیلومتر دارد و اگر آن را ناشی از برخورد یک سیارک با آن بدانیم،بزرگترین رویداد زمین شناسی  در سرگذشت این قمر میباشد.

یک لکه ی برجسته ی روشن که تقریبا تمام سطح نیمکره را پوشش میدهد،شباهت زیادی به ساختار های درخشانی دارد که در قمر زمین و یا عطارد دیده شده است. دانشمندان علوم سیاره ای معتقدند که که این لکه ها براثر اصابت متوالی که روکش سطحی را بلند کرده و باعث بیرون آمدن مواد زیری شده است  ،به وجود آمد اند. این ساختار های روشن بیشتر شبیه حاصل تخلیه ی الکتریکی هستند و نه برخورد.

لکه بزرگ روشن روی سطح رئا

به عنوان مثال،اطراف یکی از حفره های مرکزی، لکه های روشن خیلی عمیق نیستند بلکه بیشتر شبیه یک لایه ی نازک از ذرات گردوغبار میباشند.آنها احتمالا به هنگام تبدیل شدن سنگ ها به پودر تحت کمان پلاسما،به باد یونی سپرده شده و به عنوان ذرات یونیزه شده به اطراف پخش شده اند.

دهانه حفره بزرگ مرکزی

تقریبا همه ی حفره های رئا در یک تصاعد عددی ایجاد شده اند و تعداد زیادی از حفره های بزرگتر با بیشتر حفره های کوچکتر که به طور تصادفی در اطراف آنها توزیع شده اند، جفت هستند. این حفره های کوچکتر که در حلقه ی اطراف حفره های بزرگتر یافت شده اند متناظر با چیزی هستند که در ماشین تخلیه ی الکتریکی (EDM)  به هنگام چسبیدگی یک جرقه در نیم ثانیه به یکی از لکه ها رخ میدهد.در حالی که جریان اصلی تخلیه ی الکتریکی  در گودال بزرگتر شروع به چرخش میکند ، یک حفره ی کوچکتر تشکیل میشود.برخورد سنگ های فضایی به هیچ وجه قادر به شکل دادن چنین ساختاری نیستند.

حفره های روی رئا

یکی دیگر از پدیده های چشم نواز رئا، گودال بیضی شکلی است که طول بزرگترین قطر آن ۱۱۵ کیلومتر میباشد.یکی از توضیحات متعارف این است که شهاب سنگی که به سطح رئا برخورد کرده در امتداد مسیرحرکت خود در سطح، این گودال را ایجاد نموده است. آن لبه ای که باید در انتها باشد کجاست؟ چرا حلقه ی برجسته ی اطراف، در اثر حرکت سنگ و یخ در انفجار شهابسنگ  با زاویه ای کم در آن  ایجاد نشده است؟ و برای چه آن حفره – وبه طور کل همه ی حفره های اطرافش – در قسمت پایین مسطح و دارای دیوار های تیز و عمود میباشند؟

گودال بیضی شکل

اینها فقط نمونه ی بسیار کمی از ساختار های عظیمی اند که نشان میدهد رئا،دوران آرام و پایداری را به هنگام تشکیل از ابر سحابی نگذرانده است بلکه احتمالا در شرایط تکاملی سریعی قرار گرفته که سطح آن را همچون ضربات چکش تحت تاثیر قرار داده.همه ی آن چیزی که بیان شد ثبت شرایط تشکیل ترک ها و ناحیه ی پرهرج ومرج  با گودالی غول پیکر به بزرگی کلورادو ، (بدون هیچ باقی مانده ای) است.

گودال غول پیکر روی رئا

با وجود اینکه به نظر میرسد انفجار ها آنقدری عظیم بوده که صخره و تکه های سنگی در سیاره ایجاد کند ، با این حال هیچ قطعه ای یافت نشده است. اگر حفره ها و شیار ها در قوس الکتریکی غول پیکر به وجود آمده باشند به احتمال زیاد سنگ و یخ بخار شده و یا با تبدیل شدن به دانه های کوچیکتر به فضا پرتاب شده اند.

استفان اسمیت

ترجمه: شادی طهماسبی

Resolving Rhea – Translator: Fatemeh Tahmasebi

((همان‌گونه که سامانه‌ی خورشید، سیارات و دنباله‌دارها توسط نیروهای گرانشی به حرکت واداشته شده‌اند و اجزاء آنها در حرکت‌های خود باقی می‌مانند؛ به نظر می‌رسد سامانه‌های کوچکتر از اجسام نیز توسط دیگر نیروها، مخصوصاً توسط نیروی الکتریکی، به حرکت واداشته شوند و اجزاء آنها به طور مختلف در ارتباط با همدیگرتوسط این نیرو حرکت داده شوند.))

“آیزاک نیوتون”

از آنجایی که گردش اورانوس (آهوره) به دور خورشید، ۸۴٫۳ سال زمینی به طول می‌انجامد؛ تلسکوپ‌ها زمان کافی برای وارسی سطح و محیط اطراف آن را ندارند. تلسکوپ “کِک”در هاوایی فعالیت خودش را از  نوامبر ۱۹۹۰ آغاز کرد اما نخستین استفاده‌ی آن از اپتیک تطبیقی در اکتبر۲۰۰۳ بود. بنابراین تا سال ۲۰۰۳ به خاطر اعوجاج جوی، امکان تهیه‌ی تصاویر جزئی‌تر، از این سیاره با استفاده از تلسکوپ‌های مستقر در زمین وجود نداشت.

قطر اورانوس در استوا، ۵۰۷۲۴ کیلومتر می‌باشد؛ هر چند استوای آن در مقایسه با دیگر سیارات سامانه‌ی خورشیدی، تقریباً ۹۰ درجه نسبت به افق کج شده است. اکثر سیارات سامانه‌ی خورشیدی، بیشتر از ۲۴ درجه نسبت به راستای قائم کج نشده‌اند؛ این یعنی اورانوس به روی پهلوی خود می‌چرخد. تلسکوپ فضایی هابل رصدهای اورانوس را از حدود ۱۹۹۸ آغاز کرد؛ در نهایت آشکار شدن شفق‌های قطبی اورانوس طی این رصدها یک غافلگیری بزرگ برای دانشمندان بود. از آنجایی که قطب‌های میدان مغناطیسی روی اورانوس، ۵۹ درجه از محور چرخشی آن منحرف شده اند؛ شفق‌های قطبی، نزدیک قطب‌های این سیاره مشاهده نمی شوند.

فوران شفق‌های قطبی درخشان بر مشتری (هرمز) و زحل (کیوان) پدیده هایی شناخته شده هستند؛ اما فوران شفق‌ها بر اورانوس، به خاطر فاصله‌ی نسبتا زیادش از ما، به خوبی مطالعه نشده‌اند. برای اولین بار در سال ۲۰۱۲ تصویری از شفق های قطبی اورانوس توسط تلسکوپ فضایی هابل تهیه شد، و در سال ۲۰۱۴ از یک بیناب نگار برای تجزیه و تحلیل خصوصیات و مشخصات فرابنفش آنها استفاده شد. مشاهده شد که باد خورشیدی، باعث تقویت شدت شفق‌های قطبی در قطب‌های الکترومغناطیسی این غول گازی می شود، این اتفاق موجب غافلگیری و حیرت همه‌ی افراد در کمیته‌ی اجماع نجومی شد. گزارشاتی که منتشر شده آن رصدها را تصدیق می‌کند.

اورانوس به دلیل وقوع و ثبت طوفان‌های الکتریکی غول‌پیکری مورد توجه قرار گرفت که به نظر می‌آید در هیچ جای دیگری پدیدار نمی‌شوند. سیاره‌شناسان نمی‌دانند چرا آنها اتفاق می‌افتند؛ اما آنها شبیه طوفان‌هایی هستند که روی مشتری و زحل دیده شده اند. اورانوس همانند غول‌هایی گازی‌ خواهرش، انرژی بیشتری نسبت به آنچه از خورشید دریافت می کند تابش می‌کند( تقریبا۱٫۱ برابر بیشتر از انرژی که دریافت می‌کند را تابش می کند.).

طوفان دراگون (اژدها) اسرارآمیز زحل، به طور متناوب گرداگرد این سیاره حرکت می‌کند. لکه‌ی قرمز بزرگ مشتری، داغ‌تر از محیط اطرافش است و برای بیش از ۳۰۰ سال، در حال چرخش بوده است. در هر مورد، توان مورد نیاز برای پیش برد این پدیده‌ها، از الکتریسیته نشات می‌گیرد. از آنجایی که دمای متوسط اورانوس ۲۱۴- درجه ی سلسیوس است؛در نظر گرفتن و توجیه وجود بادهایی با سرعت ۵۸۵ کیلومتر برساعت در این سیاره دشوار است. این بادهای غیرعادی، شفق‌های قطبی و سامانه‌ی حلقه‌ای کم نور و ضعیف، احتمالاً توسط فرآیندهای الکتریکی که نقششان در سراسر کیهان شناخته شده است، ایجاد شده‌اند.

اورانوس، مانند زحل و مشتری، یک غلاف باردار لانگمویر (پلاسماکره) دارد که آن را از غلاف باردار خورشید جدا  می‌ کند. خورشید نیز به نوبه‌ی خود از فضای میان ستاره‌ای باردار جدا شده است. برهمکنش خورشید با شار بار الکتریکی در سامانه خورشیدی، می‌تواند به توصیف اثرات کشف شده توسط منجمان بر اورانوس بپردازد. محیط اطراف اورانوس همانند خواهرانش، به میزان زیادی باردار است. آیا اجسامی که از نزدیکی این سیاره می‌گذرند، مثلاً قمرهای بزرگ آن، رویدادهای الکتریکی ذاتی را به شیوه‌ی دنباله‌دارهای خورشید خراش آغاز کنند؟

اورانوس، یک جسم به شدت باردار و در حالت تعادل دینامیکی است؛ بنابراین همانطور که قمر مشتری “آیو” با مشتری توسط ریسمانهای شار قوی همپیوند شده اند، یک یا چند قمر این سیاره نیز می توانند، توسط این ریسمانها به اورانوس متصل شده باشند. وقتی باد خورشیدی، چگالی بار هر جسم را افزایش می‌دهد؛ آن اتصالات قوی‌تر می‌شوند. رصدهای طولانی مدت، باید یک مدل جهان الکتریکی را از سامانه‌ی خورشیدی تأیید کنند.

استفان اسمیت

ترجمه: میلاد حاج ابراهیمی

Electric Lights – Translator: Milad Hajebrahimi

تصویر بالا نشان دهنده تنها قسمتی از عکس های Cassini گرفته شده با کیفیت بالا از ماه زحل با نام Enceladus است و در ۱۶ فوریه سال ۲۰۰۵ گرفته شده است.

دانشمندان تیم Cassini می گویند که این تصویر نشان دهنده تعداد بی شماری از گسل ها، شکستگی ها، چین خوردگی ها و دهانه هایی است که سیاره شناسی را جالب کرده است.

این قسمت که در بالا نشان داده شده است نشان دهنده چیزی است که دانشمندان تیم Cassini آن را کمربند وسیعی از درز های در هم تنیده و پیچیده می نامند.

برای سیاره شناسان زمان زیادی طول نکشید تا این پدیده های پیچیده سطحی را درز بنامند. چه چیز دیگری می توانند باشند؟ ابزار سنتی زمین شناسی به مقدار زیادی محدود به مشاهدات صورت گرفته بر روی زمین است. اگرچه زمین ویژگی های زمین شناسی زیادی را در کل منظومه خورشیدی به نمایش می گذارد اما پدیده های مشاهده شده در سیارات دیگر به دلیل تفاوت زیاد هرگز در کتاب های تئوریک یافت نمی شود.

زمین شناسی سنتی در واقع فرآیند تشکیل دهنده ای که آثار آن را می توان در اعماق فضا دید را نادیده گرفته است. تخلیه های الکتریکی کامل ترین  مستقیم ترین توضیح را در مورد الگوهای مشاهده شده بر روی Enceladus ارایه می دهند.

برای سال ها، آن هایی که با نظریه جهان الکتریکی موافق بودند به دنبال مقایسه سیستماتیک کتاب های زمین شناسی و آثار تخلیه الکتریکی بوده اند. آن ها باور دارند که شواهد موجود در صورتی که ما به تصاویر با دید نقادانه نگاه کنیم کافی هستند. کمان های الکتریکی سطوح را آن چنان حفاری می کند که قابل مقایسه با هیچ کدام از پدیده های دیگر زمین شناسی نیست. شکاف های حاصل از قوس های الکتریکی هیچ گونه مدرکی دال بر اثر قوس ندارند گویا یک چنگال از آسمان آمده و آن شکاف را حفر کرده است.

قوس های الکتریکی می توانند شکاف هایی مانند طناب های در هم تنیده (مانند طرح های Lichtenberg) ایجاد کنند بدین صورت که فیلامنت های مواج بدون تاثیر گرفتن از قوس قبلی بر روی سطح حرکت میکنند و شکاف ها و درز های سطحی بدون نیاز به حرکت جانبی سطح (که عامل اصلی در تشکیل درز های عادی است) تشکیل می شود. آیا تصویر بالا نشان دهنده جابجایی جانبی است؟ آیا درز های مشاهده در آزمایشگاه یا در هر مکان دیگری بر روی زمین الگویی مانند آنچه بر روی Enceladus مشاهده می شود دارند؟

همانگونه که توسط John Dyer نشان داده شده است، کمان های الکتریکی می توانند مشابه این الگو ها را تشکیل دهند. بنابراین منصفانه است که این سوال مطرح شود که: آیا کمان ها الکتریکی می توانند عامل پدیده های سطحی دیده شده بر روی Enceladus باشند؟

برای درک بهتر از این موضوع این لینک (سایت John Dyre) را مشاهده کنید.

ترجمه: پرستو غزنوی

Electric Scars on Enceladus – Translator: Parastou Ghaznavi

هرگونه استفاده از این اثر با ذکر نام “بخش فارسی پروژه آذرخش” امکان پذیر است.

توضیح تصویر بالا: کمان های مبهم قرمز رنگ بر سطح تیتان – اعتبار تصویر: NASA/JPL-Caltech/ موسسه ی علوم فضایی

چنانچه در تصویر روزهای قبلی نیز گزارش شده است، نقشه ها ی میماس، انسلادوس، رئا و دایون مختصری علایم قرمز رنگ را بر سطح این اجرام نشان می دهند. طبق تمامی نقشه هایی که تهیه شده ، تمرکز این نشان های قرمز رنگ در نیم کره ی پشتی این اجرام است. با توجه به اینکه انتظار داریم بمباران های شهاب سنگی یا ذرات رها شده از حلقه های زحل، همگی بر نمیکره ی جلویی، انباشته شوند و تاثیر بگذارند، هیچکس مطمئن نیست که چرا تمرکز این آثار قرمز رنگ بر نیمکره ی پشتی است.

تصاویر جدیدی که توسط مدارگرد کاسینی تهیه شده، نشان می دهند که تتیس، به عنوان یکی از قمرهای متوسط زحل نیز، توسط رگه های قرمز رنگ در پهنه های گسترده تری از این رنگ پوشیده شده است.

تتیس

نوار استوایی سیاه رنگی نیز در سرتاسر چهره ی تتیس کمابیش قابل مشاهده است. این خطوط در طول موج فرابنفش، درخشان و در طول موج مادون قرمز تیره رنگ هستند. داخل باند(نوار استوایی سیاه رنگ)، کمانهای قرمز رنگ مشاهده می شود، که شکل زیر به آن اختصاص دارد:

همانطور که ناسا در بیانیه ی مطبوعاتی خود اشاره می کند: “منشا این ویژگی ها و رنگ قرمزشان برای پژوهشگران کاسینی رمزآلود است. آنها در حال مطالعه و تحقیق روی احتمالی هستند که متضمن این ایده است، که ممکن است مواد قرمز رنگ حاصل به دلیل در  معرض الودگی های شیمیایی قرار گرفتن یخهای تتیس و یا در نتیجه ی خارج شدن گازها از درون تتیس باشند. آنها ممکن است مربوط به آثاری همچون ترک خوردگی باشند که در حال حاضر با دقت عکس های کنونی، قابل دیدن نیستند.”

سرنخ هایی در مورد چگونگی شکل گیری این خطوط قرمز رنگ بر تتیس، می تواند بر قمر مشتری ، اروپا ، یافته شود. به عقیده ی بعضی، کانالهای قرمز رنگ این قمر به دلیل ترکیب اتمهای اکسیژن آب و تولید یک اتم سولفور است. تصاویری که توسط فضاپیمای گالیله از اروپا تهیه شده، رسوبات سیاه رنگی را نشان می دهد که اثر دشارژهایِ الکتریکیِ زیر سطحی بر این قمر است. این تخلیه های الکتریکی هستند که باعث تغییر در ترکیبات سطح اروپا  و تبدیل یخ آب به مواد دیگر می شود.

قمرهای زحل گازهای یونی تولید می کنند چرا که آنها همراه با زحل در یک مدار الکتریکی قرار گرفته اند. بنابراین، این پلاسماست که در قالب یون های پر انرژی در تتیس جریان دارد و در ایجاد رنگها همکاری دارد. نظریه پردازان مدل الکتریکی اینگونه استدلال می کنند که  چون زحل در طول هلیوسفر خورشید حرکت میکند؛ پس با میدان الکتریکی خورشیدی برهمکنش خواهد داشت (برای کسب اطلاعات بیش تر اینجا را بخوانید). از آنجایی که اقمار و سیارات اجرام باردار هستند ، نه تنهااز هم جدا نیستند، بلکه انتظار داریم آنها با هم در ارتباط باشند و باهم برهمکنش داشته باشند. پهنه های وسیعتر قرمز رنگ و یا خطوط کوچکتر از همین رنگ احتمالا نشانگر قدرت، میزان نفوذ و جهت تخلیه ی الکتریکی در سیستم زحل هستند.

استفان اسمیت

ترجمه: سبا حفیظی

Acros Rojos – Translator: Saba Hafizi

هرگونه کپی برداری از این متن با ذکر نام منبع مجاز می باشد.

کاوشگر جونو(Juno) در ۵ آگوست ۲۰۱۱ پرتاب شد و بعد از پروازی ۵ ساله در ۴ جولای ۲۰۱۶ در مدار سیاره‌ی مشتری قرار گرفت. مشتری بزرگ‌ترین سیاره‌ی منظومه شمسی است که قطر آن در استوا به ۱۴۲,۹۸۴کیلومتر می‌رسد. بزرگی این سیاره به قدری است که تمامی سیارات منظومه شمسی به راحتی در آن جا می گیرند. این سیاره هر ۹.۹۲۵ ساعت یکبار به دور خود می‌چرخد، و این موجب شده تا قطرش (در استوا)  ۹۲۷۵ کیلومتر بیشتر از فاصله بین دو قطبش باشد.

اطراف مشتری کمربندهای تابشی درست شبیه به کمربندهای تابشی ون آلن (Van Allen) که دراطراف زمین هستند، وجود دارد؛ با این تفاوت که کمربندهای اطراف مشتری هزاران بار بزرگ‌تر و قوی‌تر هستند. ابزار الکترونیکی کاوشگر جونو در یک محفظه‌ی تیتانیومی قرار دارد  تا ذرات پر انرژی اطراف مشتری، در کار سیستم‌های این کاوشگر اختلال ایجاد نکنند.

اغلب ذرات پر انرژی اطراف مشتری، الکترون‌هایی هستند که در محدوده‌ی فرکانس رادیویی تابش می‌کنند. این، همان پدیده‌ایست که منجر به کشف میدان مغناطیسی مشتری شده بود. یکی از پیشگامان نظریه‌ی جهان الکتریکی، امانوئل ولیکوفسکی (Immanuel Velikovsky)، در اکتبر سال ۱۹۵۳ وجود میدان مغناطیسی و همچنین تابش قوی رادیویی آن را پیش بینی کرده بود. این پدیده ها ناشی از وجود مغناط‌کره‌ی (magnetosphere) مشتری هستند که تا ۶۵۰ میلیون کیلومتر، حتی فراتر از مدار زحل، گسترش پیدا کرده است.

حلقه‌های مشتری از صفحه‌ی نازکی که سیاره را محاط کرده، شکل گرفته اند، و ماهیتی الکتریکی دارند . مشاهده‌ی حلقه‌های مشتری دشوار است چرا که حلقه‌ها کاملاً پراکنده هستند و فقط در صورتی که در تراز و حالت مناسبی نسبت به خورشید قرار بگیرند، قابل رصد می‌شوند. شعاع‌ خارجی حلقه‌ از ۱۲۹ هزار کیلومتری تقریبا نزدیکی مدار قمر (Adrastea) شروع می‌شود. اغلب نظریه‌ها بر تاثیر قمرهای Metis, Adrastea, Amalthea و Thebe بر ساختار حلقه‌های مشتری، درست همانند تاثیر «قمرهای چوپان» بر حلقه‌های زحل، تاکید دارند. (اقمار چوپان، ۵ قمر کوچکی هستند که در حلقه‌ها و شکاف‌های بین حلقه‌های زحل قرار گرفته و تاثیر چشمگیری بر شکل این حلقه‌ها دارند.)

همانطور که قبلا اشاره شد؛ کاوشگر گالیله کشف کرد، مادامیکه قمر آیو به دور محور میدان های الکترومغناطیسی مشتری می چرخد، توان الکتریکی بیش از ۲ تریلیون وات پراکنده می‌کند. این بار الکتریکی که در امتداد میدان مغناطیسی مشتری جریان دارد، باعث روشن شدن قسمت های بالایی اتمسفر سیاره و همچنین شفق های قطبی شدید در قطب ها می شود. تلسکوپ فضایی هابل، همزمان با رسیدن جونو به مشتری ویدئوی شفق های قطبی مشتری را منتشر کرد.

آلبرتو آدریانی (Alberto Adriani) عضو تیم «نقشه برداری فروسرخ از شفق های قطبی مشتری» the Jovian Infrared Auroral Mapper) JIRAM) که توسط آژانس فضایی ایتالیا تدارک دیده شده است اذعان دارد: «… ما می دانستیم که اولین رصد قطب جنوب مشتری در محدوده‌ی فروسرخ، شفق قطبی این سیاره را نشان خواهد داد…و دیدیم که این شفق بسیار روشن و ساختار یافته بود.»

تمامی سیاراتی که به صورت غول گازیند، دارای حلقه هایی در اشکال مختلف هستند. چنبره‌ی پلاسمایی در اطراف این سیارات و جریان الکتریکی که در امتداد محورقطبی شارش و سپس از صفحه استوایی خارج می شود، دلایل احتمالی دوام وثبات حلقه‌ها هستند. هیچ کسی به درستی چگونگی شکل‌گیری و ثبات حلقه های سیاره ای را نمی‌داند، اما جریان الکتریکی گذرنده از میان غبار پلاسمایی می‌تواند توضیحات معقول‌تری ارائه دهد؛ که در مورد شفق‌های قطبی اغلب سیارات نیز صدق می‌کند.

توضیح تصویر: نزدیک قطب شمال مشتری – اعتبار تصویر: NASA/JPL-Caltech/SwRI/MSSS

استفان اسمیت

ترجمه: مرتضی خامدی

Pole to Pole – Translator: Morteza Khamedi

هرگونه کپی برداری با ذکر نام “بخش فارسی پروژه آذرخش” میسر خواهد بود.

از آنجا که با دنباله دار ها و خواصشون آشنا هستیم ، خوب است که یادآوری نماییم که  فقط اشیای دارای دم، دنباله دار نیستند. برای مثال ،سیاره ی زهره یک دم رشته ای دنباله دار گونه  به طول میلیون ها کیلومتر دارد که هر ۵۴۸ روز یکبار که به نزدیکترین فاصله ی خود از زمین میرسد ، امتداد دم آن با مغناط کره ی زمین برهم کنش دارد.

سیاره های گازی بزرگ نیز میتوانند دمی همچون دنباله دار ها داشته باشند. به عنوان مثال در نزدیکترین فاصله ی بین مشتری و زحل، مغناط کره ی  سیاره ی مشتری به صورت بیضی کشیده ای به طول ۶۸۰ میلیون کیلومتر به طور باور نکردنی تا مدار زحل امتداد پیدا می کند. زمانی که فضاپیمای پایونیر ۱۰ به مدار زحل رسید در حالی که پشت مشتری نسبت به خورشید قرار گرفته بود در کمال شگفتی،متخصصان هیچ ذره ی بارداری را که اصولا باید توسط بادهای خورشیدی ایجاد میشده را شناسایی نکردند! در واقع متوجه شدند که ،میدان مغناطیسی مشتری باد های خورشیدی را را تافاصله ی چندصد کیلومتر تعدیل میکند.

دنباله ی پلاسمایی زمین و یا همان مغناط کره اش بر اثر برخورد با ذرات بارداری  که از خورشید ساطع میشوند (بادهای خورشیدی) تغییر شکل می دهد و قدرتش تغییر میکند.به دلیل اثرات الکتریکی ذرات پرسرعت یون ،دم مغناطیسی زمین همانند دم دنباله دار ها در خلاف جهت خورشید کشیده می شود.

وقتی که ماه از میان پلاسمای یونیزه شده ی اطراف زمین می گذرد، مواد موجود در سطح آن، بار منفی پیدا کرده و با دفع یکدیگر از سطح ماه جدا می شوند.دیفرانسیل بار بین  دو سمت تاریک و روشن آن باد یونیزه ای ایجاد می کند که از سمت تاریک تر و منفی تر ماه به سمت روشن تر و مثبت تر آن جریان می یابد و نیروی میدان الکتریکی بین دو نیمکره تا ۱۰۰۰ ولت می تواند تفاوت داشته باشد .

کشف دنباله ی سیاره ی عطارد نیز از اکتشافات غیر منتظره ی محققان بود؛ زیرا دانشمندان علوم سیاره ای ، فیزیک پلاسما را نادیده می گرفتند. نظریه ی جهان الکتریکی بیان می کند که دنباله ی دنباله دار ها زمانی ایجاد می شود که غلاف پلاسمایی دنباله دار، بار الکتریکی کافی برای دشارژ را فراهم آورده باشد که باعث درخشش آن شود. دنباله دار ها صرف نظر از ساختارشان، تابع رفتار بنیادین ذرات باردار در پوسته ی پلاسمایی هستند.

دنباله ی سیاره ی عطارد حاوی درصد زیادی از اتم های سدیم است. سال ۲۰۰۸ ، در رصدخانه ی مک دونالد واقع در تگزاس، اخترفیزییکدانان دنباله ی سدیمی عطارد را اندازه گیری نمودند و متوجه شدند که طول آن بیش از طول چهار ماه کامل است. از جمله جالب ترین جنبه ی مشاهداتشان این بود که به نظر میرسید اتم های سدیم از نقاط داغی درعرض جغرافیای بالا در عطارد نشأت می گیرند.
زمانیکه فضاپیمای مسنجر بر فراز سیاره ی عطارد پرواز می نمود، این نقاط داغ را درست در جایی یافت که دانشمندان علوم سیاره ای، میگفتند موادی که در اثر فشار تابشی حاصل از خورشید از سطح سیاره زدوده شده اند،نیز در آن قسمت هستند.از آنجا که عطارد درست مثل ماه هیچ اتمسفر و یا میدان مغناطیسی قابل توجهی ندارد که از آن در برابر خورشید  محافظت کند، همان طور که قبلا هم اشاره شده،ماه میتواند به توضیح اثرات و نقاط داغ روی سطح سیاره کمک نماید.همان طور که دیفرانسیل ولتاژ ماه توسط الکتریسیته توضیح داده میشود ، ویژگی های عطارد نیز با فرضیه های الکتریکیقابل توجیه اند. قمر مشتری،آیو، نیز میتواند مدل مناسبی برای توضیح نقاط داغ عطلرد باشد.

آیو در مداری نزدیک به مشتری به دور آن گردش میکند و سطح آن توسط تابش شدید الکترومغناطیسی بمباران میشود به طوری که هر ثانیه یک تن ماده و گاز از سطح آن جدا میشود.قمر آیو همان طور که در جو مغناطیسی مشتری در حرکت است،همانند یک ژنراتور عمل میکند.بیشتر از چهارصد هزار ولت در سه میلیون آمپر از جریان از طرف آیو به محیط الکتریکی مشتری جاری میشود.

احتمالا عطارد نیز چیزی مشابه را تجربه میکند. نقاط داغ می توانند در قسمتی قرار گرفته باشند که کانون پلاسمای چگال، در آن قسمت قرار دارد و باعث ارتباط بین خورشید و عطارد می شود.هم چنین فرسایش کاتدی عطارد میتواند دلیلی برای ساختار رشته مانند دنباله اش و شباهتش به جریان های بیرکلندی که بار ها در موردش صحبت شده،باشد.

مفهوم دم رشته ای ناشی از تبادل بار الکتریکی تنها به منظومه ی شمسی محدود نمی شود.ستاره ها نیز همچون کهکشان ها دارای دنباله هستند.به عنوان مثال ستاره ی میرا یک غول سرخ است که دنباله ای به طول ۱۳ سال نوری دارد و یا کهکشان ESO 137-001 دنباله ای دارد که ۲۰۰۰۰۰ سال نوری کشیده شده است.به نظر میرسد که تمامی اجرام آسمانی می توانند از پلاسمایی که در آن واقع هستند انرژی دریافت کنند و از آنجا که  ۹۹٫۹۹۹۹۹%مواد تشکیل دهنده ی کیهان از ذرات باردار میباشد ،می توان نتیجه گرفت که پلاسما بر تمام  جهان حاکم است.

استفان اسمیت

ترجمه: فاطمه طهماسبی

Electromagnetic Tails

Translator: Fatemeh Tahmasebi

توضیح تصویر: کهکشان ۳c129 دنباله ای به طول ۱٫۵ میلیون سال نوری دارد

این مطلب را ذکر نام “بخش فارسی پروژه بین المللی آذرخش” منتشر کنید

همسایگان سیاره ای ما در فضا، یک آزمایشگاه بی پایان و همیشگی برای محک فرضیه ی حفره های الکتریکی تدارک دیده اند. در حال حاضر، سیاره ی عطارد از نزدیک ، توسط دانشمندان مشغول به کار در ماموریت مسنجر آژانس فضایی آمریکا، تحت بررسیهای دقیق قرار دارد؛ آنها در حال تحلیل بیش از ۱۲۰۰ عکس به دست آمده از آخرین گذر از نزدیکی عطارد، هستند. در تصویر بالا، ناسا حفره ی مرکزی را به عنوان ” حفره ی اسرار آمیز” توصیف می کند. در مرکز آن یک شکل شبیه به تلفن به چشم می خورد که ناسا این شکل را ” اثر رمبش” نام نهاده است، که با توجه به دید استاندارد، این اثر حاصل فعالیتهای الکتریکی است. وبسایت ناسا به شکل شش وجهی این حفره اشاره ای نکرده است.( در حالیکه، که شش ضلعی بودن این حفره و دیگر حفره ها در این عکس به خوبی نمایان است.)

اگرچه ناسا این نقش عجیب تلفنی شکل را به عنوان ” اثر رمبش” معرفی می کند، لازم می بینم که به این نکته نیز اشاره کنم؛ درواقع هیچ سند و مدرکی وجود ندارد که از توضیح ارائه شده توسط ناسا حمایت کند. ناسا اظهار دارد که این شکل به وجود آمده ممکن است ” انعکاس فعالیتهای آتشفشانی گذشته در زیر سطح ” در قسمت حفره ، باشد. اما بازهم، برای این تفسیر، به معنای واقعی کلمه هیچ سند و مدرکی وجود ندارد.  و دانشمندان ناسا سعی بر موجه جلوه دادن این فرضیات نامحتمل دارند، همین موضوع باعث تقویت روح مذاکره بین زمین شناسان و ستاره شناسان در مورد آتشفشانی یا برخوردی بودن منشاء حفره های سطح ماه، نیز می باشد. ویلیام موریس دیویس با طنزی کنایه آمیز به این موضوع اینگونه اشاره می کند: ” ستاره شناسان تمایل دارند که حفره های سطح ماه را با فعالیتهای آتشفشانی، یعنی یک فرآیند زمین شناسی، توضیح دهند؛ در حالیکه زمین شناسان تمایل دارند آنرا به عنوان برخورد شهاب سنگ که فرآیندی ستاره شناسی است توضیح دهند، هر کدام از این دانشمندان آشکارا احساس راحتی بیشتری با زمینه ی علمی دیگری، به نسبت زمینه ی کاری خود، دارد. (درواقع هر دو گروه این دانشمندان سعی میکنند مسئولیت توجیه را به عهده ی علم دیگر بذارند.)
منبع: ویلیام موریس دیویس، ۱۹۹۲، منشاء راگون بیوت، سرانجام تصمیم گرفته شد توسط ” نمایشی از دستها”

پس از دیدن این تصویر، برخی در گروه آذرخش فورا پیکر بندی گردابهای قطبی مشاهده شده بردو سیاره ی زحل و زهره را به یادآوردند. با توجه به گفته های والاس تورنهیل از طرفداران پیشروی مدل الکتریکی ، شکل گیری این گردابهای مارپیچی، بعلت تمرکزِ گردشِ جریانهایِ الکتریکی، در راستای میدان مغناطیسی، به سمت قطبهاست. آنها دقیقا پیکربندی و حرکت رشته های جریان بیرکلند را در آزمایشات دشارژ پلاسمایی نمایش می دهند. این درک تورنهیل از طبیعت الکتریکی گردابها او را قادر ساخت به طور واضح داغ بودن دو قطب زحل را پیش بینی کند، این پیش بینی یک پیش بینی غیر متعارف و سنت شکنانه بود که اخیرا مورد تایید و تصدیق قرار گرفت.

در بالا تصاویری از تشکیل فرم گرداب در باریکه های استوانه ای شکل از ذره، وجود دارد.  بیش از یک قرن پیش، فیزیکدان نروژی کریستین بیرکلند، ساختار گرداب و برهمکنشهای گردآب، در تشعشعات ذرات باردار در خلاء پایین را در آزمایشهای کاتدی اش “ترلا( آهنربای کروی)” شبیه سازی کرد. مادامیکه رشته هایِ موازیِ جریانهایِ بیرکلند در استوانه به وسیله ی نیروهای دور-بردِ جاذبه ی الکترومغناطیسی به هم نزدیک می شوند، و نیروهای کوتاه -بردِ دافعه باعثِ دورانِ جفت شده اشان، شوند و یک گرداب تولید کنند، الگوهای دایره ای به الگوهای چند وجهی تغییر پیدا خواهند کرد. در مرکز دهانه ی شش وجهی الگویی عجیب شبیه به گردابی با مرکزی پیچیده،  درست مثل همان چیزی که در قطب زهره هم دیده می شود، توسط رشته های دوقلوی ستون مرکزی بیرکلند،خلق شده اند.

همانطور که تورنهیل در قطعه اش، به نام “ ۲۰۰۸ سال جهان الکتریکی” ، اشاره کرده است، در قطب شمالی مشتری ابری شش وجهی، که شبیه به یقه ای برای این سیاره است، پیدا شده است ، و همچنین لکه ی سرخ رنگ بزرگ اش ” گاهی اوقات ریخت شناسیِ شش وجهیِ واضحی را به نمایش می گذارد.”  تعدادی از کهکشانها نیز در طول قوس دایره ایشان ساختارهای شش وجهی و در بازوهای مارپیچیشان ” بی ثباتیهای دیوکوترونی”  نشان می دهند. به عبارت دیگر، در یک جهان الکتریکی، باید انتظار دیدن ساختارهای چندوجهی در اتمسفر سیارات ( به ویژه در قطبهای آنها)، و اشکال مشابه در چینش محورها و در طول بازوان برخی کهکشانها را داشته باشیم.

از دیدگاه مدل الکتریکی، دهانه های شش وجهی که نمونه هایی از آنها را بالاتر دیدیم، نشانه هایی از آثار خراشهای الکتریکی در دوره ی قبل ،یعنی دوره ی بی ثباتی سیارات، و فعالیتهای بسیار شدیدتر الکتریکی (در آن دوره) هستند. در حالیکه، فرضیه ی برخورد هم در فاز پیش بینی و هم در فاز توضیح دهانه های غالب ( دهانه های چند وجهی) بر سیارات و اقمار شکست خورده است ، علم پلاسمای آزمایشگاهی ( الکتریکی) فرضیه های جدیدی را مطرح میکند که همچنان با مشاهدات تطابق بیشتر و بیشتری دارد.

مایکل گوداسپید

ترجمه: سبا حفیظی

Hexagonal Craters on Mercury

Translator: Saba Hafizi

هرگونه استفاده و یا کپی برداری از این اثر تنها با ذکر نام مترجم و بخش فارسی پروژه بین المللی آذرخش میسر خواهد بود

چندی پیش رسانه های علمی از واژه ابرنواختر برای توضیح برخی از رفتارهای سیاره زحل استفاده کردند، اما جریان از چه قرار بود؟
موج ضربه: یک موج متراکم با دامنه بالا ناشی از یک شوک ( که توسط یک زمین لرزه یا انفجار به وجود می آید) که به وسیله ی یک موج جا به جا می شود.
پلاسما کره ( پلاسماسفر) زحل به اندازه ای پر انرژی است, که وقتی مدارگرد کاسینی تصاویری از این سیاره به زمین فرستاد, رعد و برق تا یک میلیون برابر قویتر از هر چیزی بر روی این سیاره مشاهده می شد.
زحل در مقایسه با زمین بسیار بزرگ است: قطر استوایی آن ۱۲۰,۵۰۰ کیلومتر است. با این حال, چرخش زحل چنان سریع است (یک روز در زحل تنها ۱۰ ساعت و ۳۴ دقیقه طول می کشد, در واقع طول روز آن کوتاه تر از هر سیاره ی دیگری به جز مشتری است) که قطر قطبی آن ۱۰۸,۷۰۰ کیلومتر است. این تفاوت به دلیل ” فشردگی” است، چرا که اندازه تکانه ی زاویه ایِ حاصل از سرعت دورانیِ آن، جوِ کم چگالیِ این سیاره را از سمت استوا ی آن به بیرون هل می دهد.
طبق گفته های اخترفیزیکدانان، چرخش سریع زحل” پلاسمای سرد متراکم را توسط نیروی گریز از مرکز به خارج از مغناط کره ی این سیاره پرتاب می کند” . در یک چرخه ی دقیق ،هرچه پلاسمای سردترِ بیشتری به خارج از مغناط کره ی زحل هدایت شود و در آنجا انباشته شود, مقدار بیشتری پلاسمای داغتر به داخل مغناط کره ی آن باز می گردد. کاسینی جت باریکی از پلاسمای داغ را که به سمت داخل حرکت می کرد، رصد نموده است. تجربه ای که توسط کارشناسان این ماموریت به عنوان بخشی از چرخه ی این مبادلات شناخته شد.
دانشمندان مدل استاندارد، فرض می کنند که سرعت دورانی بسیار زیاد زحل که نزدیک به ۳۷۰۰۰ کیلومتر بر ساعت است، تنها مکانیزم و “عاملی” است که می تواند ،پلاسمای سرد را به خارج از مغناط کره ی آن هدایت کند و باعث تکرار چرخه ی جابه جایی اش با پلاسمای داغ شود.
گزارشات خبری هم منتشر کردند که کاسینی ذرات بارداری را شناسایی کرده که “با انرژی فوق العاده بالایی شتاب می گیرند. ” آنها معتقدند که نیروی جنبشی و محرکه ای که توسط یونها تجربه می شود دقیقا مشابه چیزی است که ذرات شتاب داده شده دریک موج ضربه ایِ ابرنواختری نیز احساس می کنند. “کاسینی اساسا به ما قابلیت های بررسی ماهیت یک شوک ابرنواختری را در منظومه شمسیمان ارائه می دهد…”
همان طور که قبلا هم نوشته شده بود، هنوز, این ایده که امواج ضربه ای, یا اثرات جنبشی, به تنهایی مسئول سرعت بسیار زیاد ذرات هستند، با تئوری جهان الکتریکی در تضاد است. گاز داغ, انفجار صوتی, باد, تلاطم, جبهه انفجار و سایر رویدادهای سببی به کار برده شده برای توجیه این رویدادها در ارائه ی انرژی لازم برای این رویدادن این اتفاقات، نارسایی و ضعف دارند .
در موارد دیگر از اکتشافات الکتریکی در محیط های سیاره ای, دانشمندان ناسا تنها فشار داخلی, نیروی گریز از مرکز و”جریان گاز” را می توانند ببینند. البته, آنها آگاه هستند که ۹۹ درصد جهان مرئی از پلاسما تشکیل شده است, اما آنها هنوز نقش توزیع بار در پلاسمای فضا را در نظر نگرفته اند.و در عوض به حساب آوردن این نقش, یک سیستم خورشیدی خنثی را به عنوان شرط لازم و ضروری نظریه می دانند.
نظریه پردازان الکتریکی استدلال می کنند که زحل درپلاسماسفر( پلاسما کره ی) خورشید حرکت و با میدان الکتریکی آن تعامل دارد. سیارات و اقمار در منظومه خورشیدی ، اجرامی دارای بار الکتریکی هستند. آنها در فضای خالی منزوی نشده اند, و به طریق الکتریکی باهم در ارتباط هستند. “انسلادوس” ، “دایون” و “تتیس” در داخل ” پلاسما کره ی “زحل در حرکتند، پس تنها انتظار که از آنها می توان داشت این است که به صورت عمده در دادوستد الکتریکی با این سیاره باشند. ساده ترین و روانترین توضیح برای شتاب گرفتن ذرات باردار, دشارژ الکتریکی است, با این توضیح ،دیگر نیازی به توسل به توضیحات غیرمحتملی همچون دینامیک داخلی آنها نیست.
در حقیقت, محققان به برهمکنش زحل با قمرهایش معترفتند…..” نتیجه می گیریم که مشاهده ی دوقله ای بودن( پروانه ای)، زاویه بر حسب درجه ی پراکندگی پلاسما، ناشی از انتقال پلاسما از مناطق نزدیک به مدار دایون و تنیس است, که از ارتباط پلاسما و این قمرها حمایت می کند.”
زحل ۲٫۳ برابر انرژی بیشتری از آنچه که از خورشید دریافت میکند, از خود ساطع می کند. ۹۰ مگاوات اشعه ایکس توسط کاسینی آشکارسازی شده است. اما حتی این مورد هم به ماهیت الکتریکی آن نسبت داده نشده بود. در عوض, گفته شد که جو زحل منعکس کننده ی اشعه ایکس ساطع شده از خورشید است. اگر چه تیم علمی پس از نتیجه ی حیرت آور شدت بازتاب اشتباه خود را پذیرفتند . نتیجه ای که بسیار شگفت انگیز بود، این بود که آنها این واقیت را که سیارات با میدان مغناطیسی شان می توانند ذرات یونیزه را تسخیر کنند و به شکل یک میدان مغناطیسی بزرگ دربیاورند را نادیده گرفته بودند. به همین دلیل است که مغناط کره ی زحل ذرات باردار شده را گیر انداخته و به آنها شتاب وارد می کند.
نوشته ی استفان اسمیت
مترجم: امید محمدی

Saturn Supernova

Translator: Omid Mohammadi

طلوع خورشید تمام منظره را به وسیله ی نور مرئی (و نامرئی )روشن می کند

نور مرئی در محدوده ای از قرمز تا کاملا زرد و سبز تا آبی و سپس بنفش، مرتب شده است. نیتون اولین کسی بود که پی برد؛ نور سفید ترکیبی از تمام رنگ هاست.نور سفید می تواند به وسیله ی (انکسار) پراش از طریق یک منشور به اجزاء (رنگهای) تشکیل دهنده اش شکافته شود، هر کدام از رنگها  به مقدار متفاوتی “خمیده می شوند”. شبکه ی پراش، اغلب در ستاره شناسی مورد استفاده قرار می گیرد،از توری پراش معمولا در ستاره شناسی و نجوم استفاده می شود ، چون نوری که از منابع ضعیف نوری دریافت می شود ، پس از عبور از یک سطح سخت که منافذ عبوری نازک و موازی دارد، انرژی از دست رفته کمتری دارند در مقایسه با زمانی که از یک منشور شیشه ای عبور می کنند.

نور سفید می تواندبه وسیله ی بازتابش از شبکه های فلزی مسطح که به طور ظریفی شبکه بندی شده اند، به رنگهای تشکیل دهنده اش  تجزیه شود. اهدا شده از NASA,Jet Propulsion Laboratory

نهایتا ماکسول کسی است که معادلات میدان الکترومغناطیسی را تعریف کرد، او ثابت کرد که که نور درواقع متشکل از امواج الکترومغناطیسی  است (EM). هر رنگ ناحیه ی مرئی نور دارای فرکانس و طول موج مشخصی است. همانند دیگر امواج،حاصلضرب فرکانس و طول موج ، سرعت نور را می دهد. بدیهی است که نور با سرعت ثابت نور سفر می کند، اما ماکسول توانست از معادلاتش برای نشان دادن اینکه همه ی موجهای الکترومغناطیس با سرعت ثابت نور در حرکتتد،استفاده کند، و نتیجه بگیرد که نور باید یک  موج الکترومغناطیسی باشد.

نور مرئی درواقع نمایانگر بخش کوچکی از فرکانس ها و طول موجهای ممکن است، تمام این محدوده به عنوان طیف الکترومغناطیسی شناخته شده است.

۱۱٫۲ طیف:

اگرچه طیف پیوسته است، هر ناحیه از آن از رویموج معمول آن قسمت از طیف، نام گذاری شده است.

با پایین ترین فرکانس، طولانی ترین طول موج، شروع می کنیم، طیف از امواج رادیویی به سمت امواج ماکروویو (مانند اون)، تابش تراهرتزی (توسعه های اخیر در ارتباطات نظامی)، فروسرخ (دستگاه های تولبد گرما)، امواج مریی (قرمز، نارنجی، زرد، سبز، آبی، نیلی، بنفش)، فرابنفش (لامپ های پزشک قانونیو وسیله های برنزه شدن، تحلیل گرهای مواد)، اشعه ی ایکس (تصاویر پزشکی)، و تا اشعه ی گاما (درمان سرطان) می رود

طیف در نمودار زیر نشان داده شده است. دقت داشته باشید که طیف مریی تنها قسمت کوچکی از کل طیف می باشد. هنگامیکه مدل گرانشی فرمول بندی شد، دانشمندان می توانستند فقط نور مریی را از آسمان ها ببینند.

نمودار طیف الکترومغناطیس، به همراه عکس هایی از سحابی خرچنگ که نشان می دهد چگونه میشد اگر ما میتوانستیم فراتر از محدوده ی چشممان ببینیم.

در قرن بیستم، و مخصوصا از آغاز عصر فضا در سال ۱۹۵۰، دستگاه ها توسعه یافته  اند، و در نتیجه دانشمندان این اجازه را پیدا کردند که تقریبا تمامی طول موج ها را شناسایی کنند. در نتیجه مقدار اطلاعات قابل دسترس به صورت نمایی افزایش پیدا کرد. اغلب مشاهدات غافلگیرکننده هستند زیرا چیزی(پدیده های) که درطول موج  مریی مشاهده می شود به ندر ت با چیزی که در سایر طول موج ها یافت می شود، مشابه است.

طیف رادیویی الکترومغناطیس، جزییات ناحیه ی نور مریی را نشان میدهد.

مشتری که درطول موج ها دیده می شود (سیاه و سفید)، همراه با شفق هایش امواج مریی اشعه ی ایکس تابش می کند (که به رنگ بنفش بصری که ” رنگ کاذب” ما باشد برای ما قابل مشاهده است )

۱۱٫۳ تابش:

تابش فرآیندی است که به موجب آن انرژیی که از یک جسم ساطع می شود، توسط یک رسانه و یا از طریق فضا منتقل می شود، و در نهایت توسط یک جسم دیگر جذب می شود. انتشار و جذب کردن تابش توسط اجرامی ماننداتمهای کوچک و یاحتی ذرات زیر اتمی مانند الکترون ها صورت می گیرد.

امواج الکترومغناطیس موجوداتی هستند که به وسیله ی آنها انرژی انتقال داده می‌شود. به عبارت دیگر، تمام تابش ها الکترومغناطیسی هستند.

این بدان معنی است که نحوه انتقال تابش از طریق نوسان میدان های الکتریکی و مغناطیسی حامل انرژی می باشد ،درست شبیه به روشی که ارتعاشات در طول یک رشته، انرژی را حمل می کنند. از آنجا که سرعت انتقال انرژی ارتعاشی برای یک محیط ثابت است، و مقدار آن برابر است با فرکانس موج ارتعاشی در طول موج(فرکانس ضربدر طول موج= سرعت).اگر شما فرکانس را بدانید، می توانید سرعت را برای طول موج در آن فرکانس بدست آورید و بلعکس.

طیف محدوده وسیعی از فرکانس ها یا طول موج های ممکن تابش را نشان می دهد. همانطور که فرکانس افزایش می یابد، مقدار انرژی حمل شده توسط موج نیز متناسب با فرکانس افزایش می یابد. تابش های یونیزه، تابش‌هایی هستند که انرژی کافی را برای یونیزه کردن اتم ها حمل می کنند. به طور کلی، فرکانس ها از رادیویی تا مرئی، انرژی کافی را برای این کار حمل نمی کنند، در حالی که فرابنفش، اشعه X و گاما می توانند اتمها را یونیزه کنند.همانطور که قبلا اشاره شد، انرژی یونیزاسیون برای عناصر و مولکول های مختلف متفاوت است.

تابش زمانی رخ می دهد که یک ذره باردار شتاب بگیرد. به یاد داشته باشید که تغییر جهت نیز نشان دهنده ی شتاب است، زیرا جهت سرعت در حال تغییر است، پس هر ذره باردار که دچار یک تغییر جهت شود ، شتاب می گیرد و اشعه ساطع خواهد کرد.

نمایی از تابش الکترون که تحت تاثیر شتاب واقع شده است

نظریه های فعلی دلیل ساطع شدن اشعه را از تابش یک فوتون ، یا یک بسته ی انرژی می دانند. یک فوتون،جرمی ندارد، اما انرژی تابش شده را به طریقه‌ی امواج الکترومغناطیس حمل می کند. رفتار یک فوتون شبیه به هردومورد موج وذره است و اینکه کدام حالت بیشتر مناسب است بستگی به شرایط دارد.

به طور خلاصه:

تابش به وسیله ی همه‌ی ذرات باردارتحت تاثیر شتاب ساطع می شود.

تمام تابش ها شامل امواج الکترومغناطیسی هستند.

تابش انرژی منتقل می کند.

طیف،  محدوده وسیعی از فرکانس ها یا طول موج های ممکن تابش را نشان می دهد.

۱۱٫۴ تابش حرارتی:

تابش حرارتی یا گرمایی، تابش ساطع شده از سطح یک جسم،یا ناحیه ای از ذرات، بخاطر دمای آن جسم یا ناحیه است.

دما معیاراندازه گیری انرژی حرارتی داخل جسم است. انرژی گرمایی باعث می شود ذرات باردار داخل اتم ها در جسم، در جهت های تصادفی به ارتعاش در بیایند. سپس آنها یک طیف فرکانسهای متفاوت ،تابش کنند. به طور مشابه  یک ناحیه از پلاسما هم می تواند حرارت داشته باشد.

نسبتی از این تابش از سطح جسم یا ناحیه به عنوان حرارت (تابش مادون قرمز) ساطع می شود. در واقع تمام مواد با هر حرکت حرارتی داخلی تابش انرژی EM دارند، هرچه سردتر باشد طول موج تابش بلندتر است. غبار بین ستاره ای سرد با فرکانس تراهرتز یا طول موج ریز میلیمتر تابش می شود و از دمای ۱۰ کلوین شروع می شود.

نیمکره شب عمیق زحل سرد در مادون قرمز تصویر برداری شده است توسط اسپکترومتر حرارتی کاسینی در سال ۲۰۰۶ تصویر برداری شده است.  Image courtesy, NASA / JPL / Cassini Imaging Team

به دلیل طبیعت بی نظم ارتعاشات ، در تعداد زیادی از ذرات ،اشعه ی ساطع شده در یک گستره فرکانس یا طول موج خواهد بود. تحلیل آماری نشان می دهد که وضعیت ایده آل تابش انرژی درهر طول موج، تابعی از همان طول موج است. این به عنوان قانون پلانک شناخته شده است، که به صورت نموداری در پایین برای محدوده ای از دماهای مختلف نشان داده شده است. تشعشعات تابشی دراین وضعیت ایده آل به عنوان تابش جسم سیاه شناخته شده اند، و واضح است، که الگوی توزیعی را، که از تابش کننده ی کامل در تعادل گرمایی انتظار می رود، دارند.

نمودار نشان می دهد که برای هر دما یک طول موج که بیشترین مقدار انرژی را تولید می کند، وجود دارد. همانطوری که دما افزایش می یابد، طول موج انرژی اوج(بیشترین انرژی)کاهش میابد.این توسط قانون دیگری به نام قانون وین شناخته شده است. به یاد داشته باشید که خط قرمز،به نسبت خطوط داغتر آبی رنگ، دارای دمای پایین و فضای کمتر زیر منحنی است.

فضای زیر هر یک از منحنی های دما، مجموع مقدارانرژی ساطع شده در همان دما در واحد سطح را می دهد. مجموع انرژی ساطع شده در واحد سطح تنها به دما بستگی دارد.که به عنوان قانون استفان بولتزمن شناخته شده است.

تابش ایده آل جسم سیاه برای ۳ دما؛ نشان می دهد که منحنی طول موج ساطع شده، توسط افزایش دما ، به بالاترین فرکانس (طول موج کوتاهتر)،انتقال می یابد.

اگر الگوی تابش ساطع شده از هر منبع در شکلی که توسط قانون پلانک داده شده ، توزیع شود؛ پس فرض می شود که انتشار به علت جنبش های حرارتی تصادفی ذرات درون منبع باشد. پس می گوییم که تابش ،تابش حرارتی است. تمام این به این معناست که تابش ، یک توزیع از طول موج یا فرکانس هایی که از ارتعاشات حرارتی تصادفی آمده است را داراست. این تابش خودش، تابش الکترومغناطیسی است، مانند هر تابش دیگر.

اگر دریابیم که تابش حرارتی است ، پس از آن می توانیم دمای منبع را توسط مقایسه کردن منحنی تابش ساطع شده با منحنی ایده آل “جسم سیاه” مشخص کنیم. می توان نتیجه گرفت که، می توانیم دمای اجسام دور را اگر تابشی که آنها ساطع می کنند تابش حرارتی باشد، مشخص کنیم. ستاره های یافته شده،طیفی نزدیک به طیف توزیع جسم سیاه دارند، پس دمای آنها با توجه به رنگشان می تواند از روی طیفشان استنتاج شود.

تابش غیر حرارتی به وضوح ،یعنی تابشی که در یک الگوی حرارتی ساطع نمی شود. بنابراین باید از روش های دیگری به جز از حرکات تصادفی به وجود آمده از دما، در ذرات یک سیستم در دمای تعادل تولید شود.

قسمت بالا نمی‌گوید که، درجه حرارت نمی تواند در ایجاد سایر الگوهای تابش نقشی بازی کند؛ بلکه تنها گویای این حقیقت است که؛ سیستم ویا جسمی که تابش ساطع میکند در تعادل گرمایی قرار ندارد. به عبارت دیگر ، انرژی در حال رد و بدل شدن با سیستم است، پس دمای آن سیستم همواره با زمان تغییر پیدا می کند.این الگو ، تابش ایده آل جسم سیاه را تغییر می دهد (دگرگون می کند) و به این معناست که تعیین دمای جسم ممکن نیست.

متناوبا، تابش ممکن است توسط ذرات منفرد شتابدار ناشی از برخورد تصادفی وسایل دیگر با سایر ذرات تابش شود.

۱۱٫۵٫ تابش نور در کیهان

تابش معمول در کیهان، در طول موج مرئی و رادیویی است. اکثریت این تابش ها، حاصل پرش الکترون به مدارهای جدید در داخل یک اتم هستند (حالت گذارمحدود)، الکترون های آزاد برای تشکیل اتمهای خنثی، با یونها ترکیب می شوند (حالت گذارنامحدود) و به دلیل اثر متقابل (فعل و انفعال) با مواد دیگر از سرعت الکترونها کاسته می شود (تابش آزاد-آزاد)

حالتهای گذار مقید به محدودیت ، چشمه هایی برای هر دو نوع خطوط نشر و جذب در طیف هستند. هر عنصر شیمیایی دارای یک مقدار انرژی محدود است؛ که با محدوده ی ممکن برای چرخش الکترون به دور هسته ی هر عنصرارتباط دارد.در راستای پرش الکترون از مداری به مدار دیگر، تابش یا جذب شده،یا به بیرون رانده می شود.انرژی نمایانگر تفاوت انرژی مدارهای چرخش الکترون است و دقیقا برای هر پرش ممکن، بین تراز های انرژی تعریف شده است.

از آنجا که انرژی یک فوتون متناسب با فرکانس آن است،  این تفاوت انرژیها در تابش باعت  تعریف فرکانس های مشخصی برای هر نوع عنصرمی شود. اگر انرژی تابش ساطع شده برای یک عنصربرای هر فرکانس در طیف، رسم شود؛ در این صورت ،نمایش هندسی این فرکانس ها دارای قله های نوک تیز است.اینها به عنوان خطوط نشر شناخته می شوند.

از سوی دیگر، اگر نور با محدوده ی وسیعی از فرکانس، از میان یک محیط حاوی عناصر خاص یا مولکول ها گذر کند، این عناصر درانرژی جذب شده، در فرکانس مشخصه اشان یافت میشوند. در طیف به دست آمده، آن فرکانس ها ناپیدا خواهند بود، و خطوط سیاهی ظاهر می شوند.اینها به عنوان خطوط جذب شناخته می شوند.

در پایین، نور زرد ابتدایی خط نشر سدیم، از اتم های سدیم گرمادیده می باشد. در بالا، یک طیف جذبی وجود دارد،جایی که نور از چشمه ای (منبعی) شبیه به جسم سیاه ( برای مثال یک ستاره) در طول قسمتی از فضا که حاوی سدیم است، از راهی که یک مشاهده گر یا یک ابزار تصویر برداری وجود دارد گذر میکند. خطوط سیاه جاهایی هستند که اتم سدیم جذب نور را ترجیحا در آن فرکانس دارد و خطی سیاه در آن محدوده به جای می گذارد. تصویر اهدایی از  ThinkQuest (www.thinkquest.org), funded by the Oracle Education Foundation

در اینجا تابش جسم سیاه و خطوط جذبی و تابش پیوسته را معرفی می کنیم؛ و هم چنین در اینجا نیز بیشتر به کاوش در زمینه ی گسترده تر طیف سنجی می پردازیم.

به عنوان مثال، اگر یک عنصر در داخل یک ستاره حرارت داده شود، آنگاه عنصر، تابش مشخصه ی خود را از دست خواهد داد که  روی زمین ما آن را به صورت خطوط نشری روشن دریافت می کنیم. از طرفی دیگر، اگر پهنای نور از یک جذب کننده ی متوسط که بین مشاهده کننده و منبع نور قرار گرفته عبور کند، آگاه می توانیم با دنبال کردن خطوط جذبی تاریک عناصری که در آن جاذب متوسط وجود دارد را مشخص کنیم.

انتقالات آزاد-محدود زمانی اتفاق می افتد که الکترون ها توسط یون ها اسیر شده و موجب آزاد شدن انرژی به صورت رخ دادن های نوترکیبی شود. مقدار انرژی آزاد شده به شکل عنصر و مداری که الکترون اشغال کرده، بستگی دارد. همانطور که در انتقال محدود-محدود، ممکن است فرکانس های خاصی غالب باشند.

تابش آزاد-آزاد زمانی اتفاق می افتد که الکترون ها تحت یک برخورد آزاد با یک یون قرار بگیرند یا ذرات گرد و غبار در پلاسما را شارژ کنند. مسیر الکترون هنگامی که از کنار ذرات دیگر عبور می کند، عوض خواهد شد، و همچنین تابشی ساطع می کند، که بعضی از آنها ممکن است در طیف مریی باشند.

۱۱٫۶ تابش رادیویی در کیهان:

پرتوهای رادیویی برای ما با اهمیت هستند زیرا بسیاری از آنها می توانند در لایه یونوسفر زمین نفوذ کنند و سپس با رادیو تلسکوپ های زمینی شناسایی شوند.

آرایه  تلسکوپ رادیویی ذز New South Wales، استرالیا، تصویر: (University of Waikato and Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO

برخی از امواج رادیویی حاصل رفتار جمعی تعداد زیادی از الکترون ها در پلاسما است. اگر پلاسما به اندازه کافی چگال باشد، الکترون ها می توانند با یک فرکانس شناخته شده به عنوان فرکانس پلاسما نوسان کنند، که تنها به چگالی الکترون ها در آن ناحیه بستگی دارد . این نوسانات به روش معمول تولید اشعه می کنند.

 خورشید، (با رنگ غیر واقعی) در طول موج رادیویی با فرکانس ۱٫۴ گیگاهرتز، با انتشار قوی در ناحیه فعال در کمربند استوای خورشیدی، تصویر اهدایی رصدخانه نحوم رادیویی ملی (NRAO/AUI)

این نوع از تابش معمولا هنگامی که باریکه ای از الکترون ها است پدید می آید، برای مثال ممکن است با شتاب گرفتن میان یک ، دولایه که از ناحیه ای ازپلاسما خنثی می گذرد، تولید شود.از دیگر ساز و کارهای فرکانس رادیویی تولید تابش در جایی است که میدان مغناطیسی وجود دارد. عبارتند از تابش سیکلوترون ( که در آن الکترون ها سرعت غیر نسبیتی دارند)، تابش Magneto-Bremsstrahlung ( که در آن الکترون ها سرعت تقریبا نسبیتی دارند)  و تابش سنکترون ( که در آن الکترون سرعت نسبیتی دارد.)

تابش سینکترون بوسیله الکترون های مارپیچی در جهت میدان مغناطیسی مانند آنچه در جریان بیرکلند پدید می آید. (تصویر ۱۱٫۳ در بالا). شتاب مرکزگرا باعث تابش می شود. و بازهم، تشعشعات می توانند در تمامی فرکانس ها در طیف رخ دهد.

در اخترفیزیک، تابش رادیویی غیر حرارتی در بیشتر موارد تابش سنکترون است. این برای انتشار رادیویی کهکشانی، حلقه های ابر نواختر، کهکشان های رادیویی دوتایی،  و کوازارها درست است. علاوه بر آن خورشید و مشتری هردو تابش سنکترون پراکنده دارند.

تابش سینکروترون می تواند فرکانس های نوری تولید کند، همانند چیزی که در سحابی خرچنگ و جت های M87 دیده می شود. سحابی خرچنگ (فیلم کوتاه یوتیوب) مقادیر زیادی از تابش اشعه X سینکروترون ساطع می کند.

تجزیه و تحلیل طیف سینکروترون می تواند اطلاعاتی درباره ی منشا الکترون های نسبیتی بدهد، که ممکن است تاثیری روی منشا پرتو های کیهانی، اشعه های X ، اشعه های گاما در فضا داشته باشند. تابش سینکروترون همچنین دلیلی برای وجود میدان های مغناطیسی وسیع در فضا و تبدیل، ذخیره سازی، و انتشار مقادیر زیادی از انرژی در پلاسمای کیهانی، از جمله جت های کهکشانی باشد. اطلاعات بیشتر در مورد تابش سینکروترون برای پژوهشگران علاقه مند اینجا یافت می شود.

Z پینچ ها همچنین می توانند به عنوان نتیجه‌ی نیروی V  تابش سینکروترون تولید کنند.

اخترشناسی رادیویی می تواند محدوده اطلاعات در دسترس مارا بیشتر از اطلاعاتی که از  تلسکوپ های مرئی استخراج می شوند، گسترش دهد. آشکارسازی طیف انرژی بالاتر مانند اشعه X می تواند این دانش را یک مرحله ارتقا دهد.

کهکشان فعال NGC 5128 ، تصویر ترکیبی در ریز میلیمتر(radio plumes ؛ نارنجی)،مریی (سفید) و تابش اشعه X (آبی). قطر کهکشان حدودا ۲۰۰۰۰۰ سال نوری است؛ فاصله تخمین زده شده ۱۰ میلیون سال نوری است.

Credit: X-ray: NASA/CXC/Cfa/R. Kraft et al.: sub-millimeter: MPIfR/ESO/APEX/A.Weiss et al. Optical: ESO/WFI

ویدیوی کوتاه ناسا در مورد این کهکشان در اینجا است، اگر چه نظریه ی جهان الکتریکی اعتقادی به سیاهچاله ها ندارد’ که باعث جت های کهکشانی و تابش حاصل از آن ها می شوند.

در تمامی موارد دیدیم که پلاسما و جریان های الکتریکی که در درون آن وجود دارند ساطع کننده ی بسیار خوب پرتوها هستند. زیرا، همانطور که دیدیم، الکتریسیته در پلاسما شتاب دهنده ی بسیارخوب ذرات باردار می باشد، که از طریق میدان های الکتریکی در سراسر دولایه ها، که ذرات پس از آن پرتو تابش می کنند. تحقیقات جالبی در آرشیو arXiv در اینجا موجود است.

رشته های پلاسمای خورشیدی درتاج پایین تر خورشید آشکار می کند در نور ماورابنفش توسط ابزار TRACE،

courtesy The TRACE Picturebook, NASA

به نظر می رسد که این تولید کارامد از تابش توسط مکانیسم های الکتریکی خیلی شبیه منشا بسیاری از تابش هایی باشدکه در فضا آشکار سازی می شوند، نسبت به مقدار بسیار زیادی از ماده تاریک و ماده ابرچگال که لازمه ی توضیح شتاب ذرات فقط با استفاده از گرانش است.

البته، ‘ اتصال مجدد مغناطیسی’ ، قطع شدن و اتصال مجدد خطوط میدان مغناطیسی، همچنین اغلب برای توضیح این نوع از شواهد در مدل گرانشی استناد می شود. همانطور که دیدیم، این به سادگی غیر ممکن است چراکه خطوط میدان مغناطیسی مانند خطوط طول جغرافیایی وجود فیزیکی ندارند (قابل مشاهده نیستند).

مترجمین راهنمای ضروری جهان الکتریکی:

فرزین حسینی، سبا حفیظی، نسترن ختایی، سمانه فتحیه، ساناز مفیدی احمدی، فرشته معماریان، پروین هویدا و ثمین یزدی

منبع:

https://www.thunderbolts.info/wp/2012/03/30/essential-guide-to-the-eu-chapter-11/

هرگونه کپی برداری تنها با ذکر نام “بخش فارسی پروژه بین المللی آذرخش” امکان پذیر می باشد

در فصل های گذشته ، مدارکی درباره رشته ای شدن صفحات جریان ارائه شد . این بخش  درمورد ماهیت صفحات جریان و رابطه ی آنها با میدان مغناطیسی تحقیق خواهدکرد.

زیرنویس تصویر اول:تفسیر هنرمند از صفحه ی پلاسمایی زحل،بر اساس اطلاعات ازابزار تصویربرداری مغناطیسی کاسینی.صفحات پلاسمایی، مغناطیس کره را به دوقسمت بالایی و پایینی تفکیک کردند،که به تدریج که به طرف تاریک سیاره پیش رویم رقیق شده است.ایست مغناطیسی نشان دهنده منحرف شدن بادهای خورشیدی است.اعتبار:  NASA/Jet Propulsion Laboratory / Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory

یک صفحه ی جریان به معنای واقعی کلمه ، دقیقا به یک رویه ی نازک که در آن جریان روان است گفته می شود. بدیهی است که با یک ابر پراکنده از بارهای درحال حرکت، و با یک رشته ی استوانه ای از جریان تفاوت دارد. یک صفحه ی جریان، یک رویه بین دوناحیه از پلاسما است، که تا حدی شبیه به یک  دولایه است و شبیه به یک DL  ، اغلب  بین مناطق با ویژگیهای متفاوت در پلاسما ، یک فصل مشترک جدا کننده تشکیل می دهد.

جریان در صفحه در یک جهت روان است ، به صورتی که صفحه تمامی جریان را در برمی گیرد. می توان اینگونه فکر کرد که جریان در نقاط پیچیده شده(در ریسمان تار) که در یک ورق کتان بافته شده اند، جاری می باشد. تمام جریان رونده در یک جهت مشابه در هریک از ریسمانهای تار است و هیچ جریان رونده ای در ریسمانهای پود نیست.یک جریان از یونها و الکترون های در جهتی مخالف تشکیل شده است،پس یک صفحه ی جریان دو نوع از ذرات را در بر خواهد داشت.

بدیهی است، جهت جریان می تواند تغییرکند و اینکه که خود صفحه نیازی نیست که حتما مسطح باشد . برای مثال ، شواهد روشنی وجود دارد از یک بخش کروی صفحه جریان در جایی که محدوده کمان شوک مغناطیس کره ی زمین که با بادهای خورشیدی دریافتی ، برهمکنش مغناطیسی دارند .

شرح اجزای صفحات جریان پلاسمای زمین در داخل و اطراف مغناطیس کره ی آن،اعتبار تصویر:تصاویر ویکی پدیا،وبسایتهای بیشمار بدون توجه به منبع تصویر

اگر میدان مغناطیسی اطراف یک صفحه ی جریان را تجزیه و تحلیل کنیم ،مشاهده خواهیم کرد که نیروی مغناطیسی ناشی از صفحات جریان، در هر یک از دو طرف صفحه در جهت مخالف هم هستند.پس برای مثال اگر یک جریان ، در این صفحه در حرکت باشد، در بالای صفحه میدان مغناطیسی از چپ به راست ایجاد خواهد شد و در پایین صفحه میدان از راست به چپ خواهد بود، همانطور که از قانون دست راست برای هر “ریسمان” منحصربه فرد مربوط به جریان انتظار می رود.(توجه داشته باشید،قانون چرخش دست راست در مغناطیس،همان بردار متقابل حاصل از دست راست ضرب خارجی نیست!)

بنابراین یک اثر اساسی در یک صفحه ی جریان، ایجاد کردن حوزه های جداگانه ای از میدان های مغناطیسی با جهت های مخالف است.در محل خود صفحه میدان مغناطیسی، صفراست. این دقیقا حالتی است که در حوزه ی دنباله ی مغناطیس کره ی زمین  یافته می شود.جایی که یک صفحه ی جریان در صفحه ی استوایی ، نواحی با میدان مغناطیسی مخالف را از هم جدا می کند. در این مورد، صفحه جریان دنباله ی مغناطیسی، به صورت سمتی یا غرب به شرق روان است، و میدانهای مغناطیسی موجود به صورت شعاعی، به صورت همتراز به سمت زمین در نیم کره ی شمالی و به سمت خارج زمین در نیم کره ی جنوبی هستند.

مدل گرانشی ،دلیل شکل گیری صفحات جریان را ، وجود میدان های مغناطیسی با جهت مخالف در هر طرف، بیان می کند.به یاد داریم که میدانهای مغناطیسی در واقع میدانهای نیرویی هستند که به علت حرکت ذرات باردار ایجاد می شوند، که همان جریان ها هستند. در مدل گرانشی در واقع وارون علت و معلول در نظر گرفته می شود.در واقع کاری که میدان های مغناطیسی انجام می دهند، فشرده سازی جریانها به فرم یک صفحه است. آنها خود جریان را ایجاد نکرده اند.

بنابراین صفحات جریان راه دیگری هستند که به وسیله ی آن پلاسما می تواند، در پاسخ به محیط های مختلف و تغییرات محیطی ، سلول بندی شود/بافت سلولی پیدا کند.

صفحات پلاسما هم چنین می توانند در قالب یک پالس پلاسمایی پیشرانشی، به اجسام شتاب بدهند. متن و ویدیوی ارائه شده از دانشگاه پرینستون در مورد پیشرانهای الکتریکی و آزمایشگاه فیزیک پلاسما را از این قسمت مشاهده کنید.

http://alfven.princeton.edu/projects/cssx.htm

۸٫۲ جریان های متعامد

در حال حاضر مواردی که در آن جهت جریان موازی (میدان همراستا با) میدان مغناطیسی ( رشته ها و جریان های بیرکلند ) است و موردی هم که جهت جریان ها در ناحیه ای از میدان صفر است ( صفحات جریان)، را در نظر گرفتیم. تنها مورد باقی مانده ی ممکن، برای جریان هایی است که دارای مولفه ی برداری عمود بر میدان مغناطیسی است ،که تحت تاثیر نیروهای غیرمغناطیسی به همراه میدان های مغناطیسی هستند.(۸٫۳ پایین را ببینید )

( یادآوری : F بردار برآیند نیرو در یک ذره باردار است. q مقدار بار بر روی ذره است. E ارزش بردار میدان الکتریکی در یک زمان و مختصات مشخص  است.  Uبردار سرعت ذره باردار در همان زمان و مختصات مشخص است ، و B بردار میدان مغناطیسی در همان زمان و مختصات مشخص است. در پایان ، توجه داشته باشید که بردارهای برجسته اشاره شده به صورت یک مقدار اندازه عددی بعلاوه یک جهت هستند. به عنوان مثال: ۳۰۰۰ کیلومتر بر ثانیه   در جهت شرق ).

نیروی لورنتس وارد به یک ذره باردار ، در جبر برداری ( ، بر طبق روابط ، به سرعت ذره U در میدان مغناطیسی B وابسته است.اندازه حاصل ضرب برداری  را می توان اینطور نوشت ،که زاویه کوچک بین U  و B است. جهت نیروی حاصل از  به وسیله ی چرخش از U و B طبق قانون دست راست، معین می شود؛ که حاصل در جهت سمت راست یو و بی می باشد.

این عامل باعث می شود که یک ذره باردار که به صورت عمود بر میدان میدان مغناطیسی حرکت می کند ، تحت اثر نیروی مغناطیسی به صورت دایره وار در یک سطح عمود به میدان حرکت کند. می توانیم این را نیروی مایل به مرکز نام برد. اگر Eغیر صفر باشد، ذره در جهت E تحت نیروی الکتریکی شتاب می گیرد.

بدیهی است که، اگر U صفر یا موازیB  باشد، نیروی مایل به مرکز از میدان مغناطیسی به ذره وارد نمی شود. به عبارت دیگر، اگز ذره ایستا یا ساکن باشد و یا به صورت موازی با میدان حرکت کند، این ذره هیچ نیروی مغناطیسی را تجربه نخواهد کرد.

به جای در نظر گرفتن متغیر بودن زاویه بین U و B، آسانتر است که مولفه های عمودی و موازی از U را به طور جداگانه در نظر بگیریم. چون که تنها مولفه ای که باعث ایجاد نیرو می شود ، مولفه عمودی است، می بایستی روی مولفه ی عمودی به تنهایی تمرکز کنیم. می توان E را هم برابر صفر فرض کنیم مگر اینکه خلاف آن مشخص شود.

سرعت ذره ای که ترکیبی از نیروی ناشی از حرکت و یک میدان مغناطیسی است را، می توان به عنوان یک حرکت دایره ای در اطراف یک مرکز هدایت یا محور ثابت در نظر گرفت (در تصویر زیر)، که خود مرکز عمود بر میدان مغناطیسی با سرعت وی پی حرکت می کند که معادله ی آن توسط معادله مرکز هدایت به صورت مقابل است:

توجه داشته باشید که F می تواند هر نیروی غیر مغناطیسی باشد (برای مثال، جاذبه، یا یک میدان الکتریکی ) که باعث حرکت و جنب وجوش یک ذره ی باردار می شود. پس از آن این حرکت و جنب و جوش با میدان مغناطیسی با توجه به قانون لورنتس در تعامل است. وقتی B در جهت Z و F در جهت Y از مختصات دکارتی  باشند، در نتیجه سرعت   حاصل در جهت  Xمی باشد.

زیر نویس: مسیر مارپیچ از یک ذره باردار ، با حرکت دایره ای بر روی بردار سرعت رانش

منبع عکس: مباتی فیزیک پلاسما

Press, 2006 ; Dr. Paul Bellan, California Institute of Technology Cambridge

چیزی که این معادله به ما می گوید آن است که، وقتی یک ذره در معرض یک نیروی خارجی عمود بر میدان مغناطیسی قرار می گیرد، یک سرعت ثابت  که عمود بر میدان نیرو است به آن وارد می شود. چطور این پیش خواهد آمد، به شرح زیر است:

اگر یک ذره ابتدا در حالت سکون باشد، یک نیروی خارجی (به فرض یک میدان الکتریکی) شروع به شتاب دادن به ذره در جهت نیرو با توجه به قوانین نیوتون خواهد کرد. اگر چه، به محض اینکه ذره از مقدار کوچکی از سرعت، یا مولفه ی سرعت عمود بر میدان مغناطیسی برخوردار می شود ،به آن یک نیروی مایل به مرکز به در نتیجه ی حرکت در میدان مغناطیسی به آن وارد می شود و این نیرو باعث می شود که از جهت اولیه اش در راستای نیروی خارجی ، منحرف شود .

نیروی خارجی هنوز هم سعی بر شتاب دادن به ذرات در جهت خود دارد، اما اکنون یک مولفه ی نیروی مایل به مرکز که مخالف نیروی خارجی است، وجود دارد. شتاب در جهت نیروی خارجی از این رو کاهش می یابد.

تحت تاثیر دو نیروی خارجی و مایل به مرکز،ذره یک مسیر منحنی را دنبال می کند که ۹۰ درجه دوران پیدا می کند. در نقطه ای که مسیر عمود بر نیروی خارجی است ، ذره سرعت  داده شده در معادله هدایتی مرکزی ، را کسب کرده است، و نیروی مایل به مرکز که حاصله از برهمکنش متقابل از   و B است، دقیقا در تعادل با نیروی خارجی است.

بنابراین ، در جهت نیروی خارجی شتابی وجود نخواهد داشت ، همان طور که شتاب در جهت  وجود نخواهد داشت، چون که نیرویی در این جهت وجود ندارد. ذره یک سرعت ثابت عمود بر B و نیروی خارجی پیدا کرده است.

تازمانی که ذرات همچنان به حرکت با سرعت  در جهت عمودی ادامه می دهند، وضعیت پایدار است ، و نیروی خارجی مایل به مرکز با نیروی خارجی در تعادل باقی می ماند.

۸٫۳ تاثیر نیروهای خارجی متغیر

مبحث بالا اثرات هر نیروی خارجی ثابتی که بر روی یک ذره باردار در یک میدان مغناطیسی تاثیر می گذارد را شامل می شود. نیرو های متغیر می توانند باعث سرعت بخشیدن در جهت عمود بر میدان مغناطیسی شوند. این شامل گرانش، میدان الکتریکی، و نیروهای لختی می شود. همانطور که در زیر آمده است، بسته به اینکه نیروی خارجی تابعی از جرم، یا بار روی ذره باشد، اثرات متفاوتی خواهند داشت:

حالت A ، نیروی میدان الکتریکی، F_E × B  برای یک میدان الکتریکی عمود بر B .

از آنجاکه F_E = qE ، معادله مرکز هدایت به صورت رابطه ی زیر است:

v_p = (E x B) / B²

• در حالت A . سرعت عمودی مستقل از بار روی ذره می باشد. با توجه به تراکم ماده توسط جریان های رشته ای این نتایج برای حالت خاصی است که یونها و الکترونها هردو درجهت مشابه حرکت می کنند.

حالت B . گرانش، F_g×B

از آنجاکه F_g = mg  ، در نتیجه سرعت سوق عمودی وابسته به هردو جرم ذرات و بار آن ها است، و برای حالت B:

v_p = (g × B) × m/qB²

• در نتیجه در یک جریان، جدایی بار، و سطوحی با پتانسیل متفاوت یونها و الکترونها در جهت مخالف هم حرکت خواهند کرد (مانند میدان الکتریکی). همه ی این اثرات به سادگی به عنوان یک نتیجه از تعامل گرانش و یک میدان مغناطیسی رخ می دهد.

واضح است که این اثرات به خودی خود می توانند باعث ایجاد تاثیرات ثانویه هم بشوند ، که رفتار پیچیده پلاسما نمونه ای از این موضوع است .

• علاوه بر این، همچنین وابستگی سرعت به جرم ذرات می تواند بر روی جداسازی شیمیایی یونهای مختلف یا همرفت مارکلاند تاثیر گذار باشد.
• در اینجا یک حالت خاص بسیار جالب وجود دارد، زمین و میدان مغناطیسی آن را در نظر بگیرید، که می توان به عنوان خطوط میدان که به فضای اطراف انتشار می یابد، تجسمشان کرد ، که تا حدودی شبیه حلقه های پرتقال است. در صفحه ی استوایی، میدان با جهت شمال – جنوب همراستا می باشد و نیرو ی گرانشی در جهت شعاعی به طرف داخل عمود بر میدان است .
• برای مثال،دریونوسفر هر یون و الکترون در مجاورت هم، سرعتی عمود بر B و g تحت تاثیر ترکیبی از گرانش و میدان مغناطیسی به دست خواهند آورد. از آنجاکه سرعت یونها و الکترونها در جهت های مخالف می باشد، این معادل با جریانی در یک حلقه در اطراف صفحه ی استوایی می شود. کمربند وان آلن نمونه هایی از جریان های حلقه ای می باشند.

• این یک نتیجه اجتناب نا پذیر از حضور ذرات باردار در یک میدان مغناطیسی با جهت گیری عمود بر میدان گرانشی است. یک جریان همیشه در این وضعیت تولید خواهد شد. بسیاری از قمرهای زحل و مشتری این جریان هارا از خود نشان داده اند، که توسط تابش الکترومغناطیس که در آن جریان القا شده در تماس با اتمسفر سیارات در مجاورت شفق های قطبی بیضویشان دیده شده است.

حالت C . لختی ، F_i = -m (du/dt) (قانون دوم حرکت نیوتن)

در این حالت هنگامی که ذرات باردار با یک میدان مغناطیسی روبه رو خواهند شد، یک حرکت اولیه mu  (جرم لختی بردار سرعت) دارند. معادله ی مرکز هدایت نشانگر این است که تکانه ی اولیه توسط میدان مغناطیسی تغییر خواهد یافت :

v_p = -mq/B² du/dt × B

که v_p به مقدار بار بستگی دارد،  سرعت نهایی یونها و الکترونها در جهت های مخالف است و در نتیجه نشان دهنده ی یک جریان است. یونها با جرم های متفاوت سرعت های نهایی متفاوتی پیدا خواهند کرد و به صورت شیمیایی تقسیم بندی و مرتب می شوند. همچنین اثر مهم دیگری از اثرات لختی وجود دارد:

• اگر حجمی از پلاسما به دلیل نیرویی مانند نیروی I × B به یک سرعت خاص در یک ناحیه شتاب بگیرد (درحالی که شتابی که به یونها و الکترون ها می دهد در جهت مخالف هم ، در یک راستای عمودی است)، سپس پلاسما انرژی جنبشی پیدا می کند به مقداری که مدار به جریان اجازه می دهد .

• اگر این حجم در حال حرکت پلاسما پس از آن وارد ناحیه ی دیگری شود که در آن بتواند یک مدار در پلاسمای محلی ایجاد کند، سرعت v_p آن باعث ایجاد یک جریان عمود بر هردو B و vp  می شود. تعامل این جریان با B باعث ایجاد یک نیرو بر روی پلاسمای درحال حرکت می شود که حرکت آن را کند می کند. به عبارتی دیگر، انرژی جنبشی پلاسما برای به وجود آوردن یک جریان در یک ناحیه جدید دوباره کاهش می یابد.
• بنابراین تعامل حرکت اینرسی ذرات باردار و یک میدان مغناطیسی عاملی است که توسط آن انرژی جنبشی می تواند با انرژی الکترومغناطیسی مبادله شود، و عاملی است که توسط آن انرژی میان دو مکان مختلف می تواند منتقل شود.

٨.۴مدار های الکتریکی در پلاسما

اگر بار از یک منبع الکترواستاتیکی به سمت یک سوراخ (حفره) برود، قسمتی از یک مدار بسته را ایجاد خواهد کرد. در فضا، ممکن است مدار همیشه آشکار نباشد، زیرا محیطی از ذرات و فضا که جریان را از خود عبور می دهد معمولا قابل دیدن ( تشخیص) نیستند و ممکن است مدار را در فاصله های زیاد از محیط مورد بررسی، ببندند، ولی به هر حال باید مدار را در جایی بسته شود.

با در نظر گرفتن مدار ها در فضا، می توان رفتار هایی مانند انتقال انرژی  از یک منطقه به منطقه ی دیگر، که فعالیت الکتریکی قابل تشخیص در ناحیه مورد بررسی ایجاد می کند، را توضیح داد.

در این زمینه، لازم است اشاره کرد به اینکه اگر پلاسما ، حاوی مناطقی با عدم تعادل اندک در بار الکتریکی نسبت به منطقه ی دیگری از پلاسما، در یک میدان مغناطیسی حرکت کند، آنگاه ناحیه ی اول میدان الکتریکی و جریان در ناحیه دوم القا می کند که ناشی از اثر متقابل نیرو ها و میدان های الکترومغناطیسی می باشد.

مدل گرانش بیان می کند که آزمایش “دبای”، که به علت اثرات مشابه باعث ایجاد غلاف دبای در اطراف یک جسم با بار الکتریکی می شود، میزان اختلاف چگالی بار الکتریکی در محیط پلاسما را به اندازه طول دبای محدود می کند. با اینحال، نیروی  v × B حاصل از معادله ی لورنتز، مستقل از طول دبای است و می تواند یک میدان الکتریکی در منطقه ی دیگری از

پلاسما که فراتر از حد دبای است، القا کند.

۵٫٨ دو لایه ای ها به عنوان عناصر مدار

هر دو لایه ای به دلیل افت پتانسیلی که در DL ایجاد می شود، موجب تسریع حرکت یون ها و الکترون ها می شود. اگر DL  حامل جریان باشد، آنگاه به طور مؤثر بخشی از یک مدار الکتریکی را تشکیل می دهد که جریان در آن حرکت می کند. انرژی لازم برای شتاب دادن به ذرات، توسط مدار عرضه شده و در طول DL به انرژی جنبشی تبدیل می شود.

بنابراین ، DL  به عنوان یک مقاومت داخلی عمل می کند و ممکن است واکنشی را تجربه کند که موجب می شود موقعیتش جابه جا شود. این شبیه پس زدن تفنگ است که به عنوان منبع قدرت برای شتاب دادن به جرم گلوله ، به عقب رانده می شود. ذرات شتاب یافته شده توسط DL باعث ایجاد فشار بر روی پلاسمای اطرافشان می شوند، که با آنها برهمکنش داخلی انجام داده و موجب تابش می شوند. اتلاف بیش از حد انرژی دراین روش می تواند اجازه دهد که پلاسما از طریق تشکیل DL و اتلاف انرژی توسط آن ، یک حالت پایدار تر و پایسته تری پیدا کند .

۸٫۶ انرژی و القاگرها

انرژی مدار که به DL می رسد می تواند سرچشمه ای برای میدان مغناطیسی یا در انرژی جنبشی توده ی پلاسمایی که در آن قرار دارد ، شود. در شرایط مداری، المانی که انرژی ذخیره می کند، القاگر است. ممکن است که پلاسما شبیه به یک القاگر در یک مدار ساده تصور شود. به طور مشابه، رفتار DL در برخی موارد می تواند مانند یک خازن تصور شود، با ویژگی های متغییر، شامل یک مقاومت درونی که می تواند با افزایش جریان، مقاومتش کاهش یابد.

تمامی مدار های الکتریکی که اثر القاگری در آن ها وجود دارد ، بسته به مقدار ولتاژ،میزان القاگری، مقاومت، و ظرفیت خازنی که  در اطراف مدار وجود دارد به طور بلقوه ناپایدار هستند. اگر مقاومت کلی مدار منفی باشد، که اغلب در مورد پلاسما به دلیل ویژگی افت نمودار، در منحنی I-V (جریان -ولتاژ) به این صورت است، پایداری مدار القایی غیرممکن است.  یک مدار ساده همراه با ولتاژ، القاگر، و مقاومت منفی یا نوسان می کند یا همه ی انرژی خود را از دست می دهد و از بین می رود.

اگر افت پتانسیل درطول DL بزرگتر از پتانسیل پلاسما باشد، DL به عنوان یک DL قوی طبقه بندی می شود. یک DL قوی ذراتی را که با انرژی کمتر از پتانسیل پلاسما به DL  می رسند، بازتاب خواهد داد. تنها ذراتی با انرژِی بالاتر از پتانسیل پلاسما به داخل DL نفوذ کنند و با  اختلاف پتانسیل(میدان الکتریکی) در داخل  DLشتاب بگیرند .

در نتیجه، رفتار پلاسما در یک CCDL وابسته به ویژگی های مدار خارجی است که مسئولیت تشکیل CCDL را برعهده دارند.

۸٫۷ جریان های تشدید شده

یک مدار شامل القاگر و خازن دارای یک فرکانس طبیعی یا تشدید شده  است که به طور الکتریکی نوسان خواهد کرد. به طور مشابه، در یک جریان پلاسمایی، شامل القاگری به شکل انرژِی مغناطیسی ذخیره شده و یک CCDL که دارای مقاومت منفی است،پلاسما تمایل به داشتن یک فرکانس تشدید شده خواهد داشت که در آن انرژی بین میدان الکتریکی در داخل DL و میدان مغناطیسی خارجی در پلاسما تبادل می شود. همانطور که میدان الکتریکی در DL افزایش می یابد، ذرات را به طور طبیعی به انرژی بالاتر، شتاب می دهد.

روشن است که این مدل توجیه خوبی برای تولید انفجارهایی با تابش فرکانس بالا است.متضاد با این مدل، مدل گرانشی به منظور توضیح این پدیده ی معمول رصد شده، ستارگان بسیار چگال نوترونی که هزاران بار در کسری از ثانیه به دور خود می چرخند را، فرض می کند و در نظر می گیرد.

هر شرایطی منجر به تولید یک فرکانس تشدید شده نمی شود. تغییرات اغلب منجر به نوسانات در یک گستره ی عریض فرکانس می شود. DL به تعبیر مدار الکتریکی پرآشوب(noisy) است. اثر noisy بودن، ایجاد یک گستره طیف از انرژی برای الکترون ها درون پرتو است که در DL شتاب گرفته اند. برخی از الکترون ها برای شکستن میدان مغناطیسی که جریان را احاطه کرده، انرژی کافی دارند که این عامل می تواند به گسترش پلاسما منجر شود.

https://www.thunderbolts.info/wp/2012/01/17/essential-guide-to-the-eu-chapter-8/

مترجمین راهنمای ضروری جهان الکتریکی:

فرزین حسینی، سبا حفیظی، نسترن ختایی، سمانه فتحیه، ساناز مفیدی احمدی، فرشته معماریان، پروین هویدا و ثمین یزدی

هرگونه کپی برداری تنها با ذکر نام “بخش فارسی پروژه بین المللی آذرخش” امکان پذیر می باشد