مدل جهان الکتریکی در رویکرد وسیع میان رشته‌ای رشد یافته است .این مدل در دانشگاه‌ها تدریس نمی‌شود و بر پایه مشاهدات و تجربیات آزمایشگاهی بیش‌تر از نظریه‌های انتزاعی استوار می‌باشد و ارتباط بین رشته‌های مختلف را به رسمیت می‌شناسد. نتیجه‌ای که استنتاج می‌شود این است که نیاز حیاتی در درک جهان هستی کاملا به ماهیت اساسی الکتریکی اتم‌ها و اثر متقابل آن‌ها بستگی دارد. به طرز عجیبی این مورد در کیهان‌شناسی متعارفی که نیروی مغناطیسی ضعیف و نیروی بی‌نهایت ضعیف‌تر گرانش نقش بازی می‌کنند، در نظر گرفته نمی‌شود. این ساده‌سازی ممکن است برای فیزیک نظری مبتنی بر خاصیت الکتریکی خنثی مواد در آزمایشگاه‌های زمینی مناسب باشد و برای فضا، جایی که پلاسما غالب است، پاسخگو نیست.

پلاسما بعد از جامد،مایع و گاز،حالت چهارم ماده نامیده شده است. بیشتر مواد موجود در جهان در حالت پلاسما قرار دارند. پلاسما زمانی شکل میگیرد که در یک گاز، الکترون‌ها از اتم‌های میزبان خود خارج شده و اتم‌هایی با بار مثبت باقی گذارند. الکترون‌ها با بار منفی و یون های مثبت می‌توانند جداگانه و آزاد در اثر ولتاژ اعمالی و یا میدان مغناطیسی حرکت کنند. حرکت خالص آنها یک جریان الکتریکی را ایجاد می‌نماید. بنابراین یکی از خاصیت‌های مهم پلاسما این است که می‌تواند جریان الکتریکی را هدایت نماید و اینکار با تشکیل رشته‌هایی در امتداد میدان مغناطیسی میسر می‌شود. الگوهای رشته‌ای در همه جای جهان هستی حاضر هستند و یافت می‌شوند.
والاس تورنهیل
مترجم: شادی طهماسبی

Synopsis 2 – The Electric Universe
Translator: Shadi Tahmasebi

مباحث مربوط در این نشست علمی در حوزه تاثیرها و کاربردهای فیزیک پلاسما در نجوم می باشد و مخاطبین می توانند پس از هر ارائه با موضوعات پژوهشی جدیدی در حوزه نجوم آشنا شده و در آینده با مشاوره گروه آذرخش پارسی آن را ادامه دهند.

همچنین شرکت در این نشست فرصتی برای عضویت رایگان در گروه پژوهشی آذرخش پارسی خواهد بود که علاقه مندان طی آن در بازه زمانی یک ساله در صورت موفقیت در انجام یک طرح پژوهشی و َشنایی با روش تحقیق و مقاله نویسی به عنوان عضو پیوسته در این گروه انتخاب می گردند.

حضور در این نشست برای عموم علاقه مندان آزاد است.

ثبت نام در نشست پلاسما اخترفیزیک

معرفی سخنرانان و موضوعات ارائه شده در نشست:

والاس تورنهیل

والاس تورنهیل از موسسین پروژه آذرخش است، و دارای مدارک تحصیلات تکمیلی هم در فیزیک و هم در مهندسی برق الکترونیک از دانشگاه کانبرای استرالیا است، زمینه پژوهشی وی درباره نقش الکترومغناطیس و پلاسما در اخترفیزیک و همچنین درباره جریان شناسی مدل های علمی در فلسفه علم است، تورنهیل عضو پیوسته انجمن IEEE است و مقالات متعددی در زمینه پلاسما اخترفیزیک در ژورنال های IEEE به چاپ رسانده است، تورنهیل در این نشست درباره معرفی مدل های جدید غیراستاندارد در کیهان شناسی و بحران ها و چالش های پیش روی فیزیک توضیح می دهد. لازم به ذکر است تورنهیل دارنده مدال طلای آکادمی علوم Telesio-Galilei و همچنین برنده جایزه فلسفه علم NPA Sagnac در دانشگاه مریلند امریکا می باشد.

ارائه این سخنرانی به زبان انگلیسی و به صورت ویدئوکنفرانس زنده خواهد بود.

ایگنه باگاشوف

ایگنه باگاشوف، پژوهشگر فیزیک نظری در زمینه QCD در پژوهشکده مشترک انرژی و تحقیقات هسته ای SOSNY دانشگاه مینسک بلاروس می باشد که در زمینه اخترفیزیک هم مطالعات و پژوهش هایی انجام داده است، فعالیت های وی در حوزه اخترفیزیک بیش تر در زمینه نقش جریان های بیرکلند در فضای میان سیاره ای و فضای اطراف منظومه شمسی بوده است که ارائه ایشان در این نشست هم به همین موضوع اختصاص دارد.

جریان های بیرکلند از ساختارهای پلاسما هستند که در فیزیک خورشید یا انفجارهای ابرنواختری مشاهده شده است، مطالب مرتبط با این جریان ها را می توانید از طریق جست و جو در همین سایت نیز دنبال کنید. جریان های بیرکلند در فضای اطراف منظومه شمسی در صورت مشاهده می توانند پاسخگوی بسیاری از سوالات ما در زمینه فیزیک بین ستاره ای و منظومه شمسی باشد.

ارائه این سخنرانی به زبان انگلیسی و به صورت ویدئوکنفرانس زنده خواهد بود.

دکتر نرگس فتحعلیان

دکتر نرگس فتحعلیان، عضو هیئت علمی دانشگاه پیام نور و دانش آموخته دانشگاه های مرکز تحصیلات تکمیلی زنجان و صنعتی شریف در رشته فیزیک و اخترفیزیک است، زمینه پژوهشی ایشان در زمینه فیزیک خورشید است و مقالات ایشان در زمینه فیزیک تاج خورشید در ژورنال ها و کنفرانس های مختلف به چاپ رسیده است. موضوع ارائه ایشان در این نشست حلقه ها و شراره های تاج خورشیدی خواهد بود، تاج خورشید به عنوان آخرین لایه جو خورشید شناخته می شود و پدیده های حلقه ها و شراره های خورشید مربوط به این ناحیه می شود، این دو پدیده از موضوعات مورد بحث و چالش برانگیز در زمینه فیزیک خورشید است.

محمدرضا شفیع زاده

محمدرضا شفیع زاده، دانش آموخته دانشگاه زنجان در رشته فیزیک با موضوع پژوهشی در زمینه مگنتوسفر زمین با راهنمایی دکتر عابدینی و مشاوره دکتر مایکل کلاریژ است، او از موسسین گروه پژوهشی آذرخش پارسی و برنده جایزه اسکولارشیپ سال ۲۰۱۵ پروژه آذرخش در آریزونای امریکا می باشد. از وی مقالاتی در زمینه نقش فیزیک پلاسما در ساختار سیارک ها و علوم سیاره ای و همچنین نقش آزمایشگاه های پلاسما در شبیه سازی های اخترفیزیک در کنفرانس های داخلی و بین المللی وجود دارد. موضوع ارائه وی در این نشست ساختار دولایه های پلاسما در مگنتوسفر زمین است.

مگنتوسفر یا مغناطوکره فضای تحت تاثیر میدان مغناطیسی زمین گفته می شود که بیش ترین تاثیر پذیری را از بادهای خورشیدی دارد، ساختار مغناطوکره از زمان کشف آن تا کنون مورد بررسی های مختلفی قرار گرفته است، بنا بر داده های ماهواره های موجود در مغناطوکره یکی از ساختارهایی که برای آن می توان تصور کرد، ساختار دولایه های پلاسما است، ما قبلا درباره این ساختار در این سایت توضیحاتی داده بودیم، با این حال در این ارائه مغناطوکره، ساختار دولایه پلاسما و داده ای ماهواره ای از ابتدا معرفی خواهند شد.

شیرین زندیان

شیرین زندیان، دانش آموخته هواشناسی با موضوع پژوهشی “اثرات رعد و برق و بی هنجاری های یون سپهری” با راهنمایی دکتر جغتایی از دانشگاه یزد است، دارای سابقه پژوهشی در زمینه زمان سنجی ستارگان متغیر گرفتی و ارائه مقاله در این زمینه در ژورنال بین المللی، ارائه مقاله در زمینه اثرات رعد و برق در سمپوزیوم بین المللی دینامیک و تابش جوی روسیه و کنفرانس بین المللی ژئوفیزیک ایران است، همچنین وی در حال حاضر در طرح پژوهشی فوتومتری از یکی از کهکشان های اقماری آندرومدا با مرکز تحقیقات فیزیک نظری و ریاضیات ایران IPM، همکاری دارد. وی در این نشست با موضوع جو سیارات دیگر ارائه خواهد داشت، نکته حائز اهمیت آن است که فیزیک پلاسما نقش موثری در فیزیک جو دارد و در توضیح اتمسفر لحاظ می گردد.

سبا حفیظی

سبا حفیظی، سمینار درسی خود را در رشته زلزله شناسی موسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران با موضوع ارتباط بین فعالیت های خورشیدی و زلزله های زمین با راهنمایی دکتر فتاحی (ریاست مرکز سن یابی موسسه ژئوفیزیک و پژوهشگر دانشگاه آکسفورد) ارائه داده است، زمینه پژوهشی وی در زلزله شناسی سن یابی است، اما دارای سابقه پژوهشی در زمینه علوم سیاره ای به خصوص در زمینه سیارک ها و دنباله دارها می باشد، وی مترچم کتاب “دنباله دارهای الکتریکی” است که مربوط به یکی از مدل های نوین درباره دنباله دارها است، او در این نشست با موضوع سمینار تحقیقاتی خود در دانشگاه ارائه خواهد داشت.

با توجه به صدمات مالی و جانی زمین لرزه ها، دانشمندان همواره در پی راهی برای پیش بینی این رویداد طبیعی و کاهش صدمات ناشی از آن بوده اند. اما هیچ یک از روشهای پیش بینی به طور کامل و بدون نقص قادر به پیش بینی نبوده اند، چرا که زلزله امری به واقع پیچیده است. پس از تلاشهای ناموفق در پیش بینی، دانشمندان چندین عامل را به عنوان پیش نشانگر زلزله در نظر گرفتند که با مانیتور آنها بتوانند از آنها به عنوان یک زنگ خطر برای وقوع زلزله ی احتمالی استفاده کنند. در این ارائه قصد داریم با تکیه بر مطالعات علمی گزارشی بر رصد فعالیتهای خورشیدی و ارتباط آن با زمین لرزه ها ارائه کنیم. و به این سوال پاسخ دهیم که آیا فعالیتهای خورشیدی میتوانند به عنوان یک پیشنشانگر مورد مطالعه قرار بگیرند؟

کیارش دانش

کیارش دانش، دانش آموخته فیزیک از دانشگاه مازندران است، وی تحقیقات خود در زمینه پلاسما اخترفیزیک را در زمینه اخترفیزیک ستاره ای، تولد ستارگان و ستارگان نارس آغاز کرده است، او مترجم کتاب پلاسمای اخترفیزیکی است، این کتاب از رفرنس های درسی دانشگاه مری کوئن لندن محسوب می گردد که سال گذشته توسط انتشارات رمز به چاپ رسید، وی در این نشست با موضوع شوک های الکترومغناطیسی در فضای بین ستاره ای ارائه خواهد داشت.

فضای میان‌ستاره‌ای توسط پدیده‌های مختلفی آشفته می‌شود که انفجارهای ابرنواختری تنها یک نمونه از آنها هستند. در این انفجارها، با افزایش فشار، ناحیه‌ی آشفته شده گسترش پیدا کرده و اگر گسترش آن از یک حد مشخص فراتر رود، یک جبهه‌ی شوک شکل می‌گیرد که هدایت کننده‌ی آن گسترش فشار خواهد بود؛ به جریان‌های ورودی به این جبهه‌ی شوک، شوک یا موج شوک گفته می‌شود. بنابراین می‌توان گفت که خود شوک، یک اختلال یا آشفتگی غیرقابل بازگشت، برپایه‌ی فشار و دینامیک شاره‌ها است.

پرستو غزنوی

پرستو غزنوی، از جمله معدود دانشجویانی است که در رشته زمین شناسی ایران طرح پژوهشی خود را در دانشگاه تهران با موضوع شخانه ها و شهاب سنگ ها با همکاری اساتیدی از سازمان فضایی سوئد و مرکز مطالعات و آموزش علوم زمین فرانسه می گذراند. موضوع ارائه وی در این نشست درخشندگی سطحی گانیمد و پلاسمای مشتری خواهد بود.

مشتری به دلیل فعالیت های الکترومغناطیسی زیاد خود تاثیر گذاری زیادی روی قمرهای نزدیک خود به خصوص اقماری گالیله ای دارد، به عنوان مثال تاثیر آن بر روی قمر آیو پیش تر معرفی و مورد بررسی قرار گرفته است که مطالبی از آن در همین سایت نیز قابل مشاهده است، اما این ارائه به درخشندگی های جالب توجه سطح گانیمد اختصاص دارد که می تواند گفت شاید تحت تاثیر پلاسمای مشتری باشد.

((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

شکل(۱): دنباله دار “هیل باپ” یا C/1995 O1″” دنباله داری که شاید بیش از هر دنباله دار دیگری در آسمان رویت پذیر باقی ماند( حدودا ۱۸ ماه ) و نام “دنباله دار بزرگ “۱۹۹۷ را از آن خود کرد.

در جولای سال ۱۹۹۵ یک دنباله  دار درخشنده در بیرون مدار “مشتری” تقریبا در ۷٫۱۵ واحد نجومی، توسط “آلان هیل” از نیومکزیکو و “توماس باپ” از آریزونا به طور همزمان و مستقل کشف و ثبت شد. “هیل باپ” یا C/1995 O1″ ” در زمان کشفش در واقع دور تر از هر دنباله دار کشف شده ی دیگر و ۱۰۰۰بار درخشنده تر از دنباله دار “هالی” درموقعیتهای مشابه بود. می دانیم که معمولا دنباله دارها در نزدیکی مدار “مشتری” همچنان خاموش هستند، دانشمندان با در نظر گرفتن درخشندگی دنباله دار “هیل باپ” در بیرون از مدار “مشتری” ، پیش بینی کرده بودند که این دنباله دار احتمالا یک “دنباله دار بزرگ” خواهد بود و یا دنباله ای درخشنده خواهد داشت، و یا هر دو مورد.

شکل(۲): تصویری از هیل باپ در تاریخ ۷ فوریه ی ۲۰۰،اثرMaurice Clark ازغرب استرالیا

این دنباله دار درخشنده ترین دنباله دار رصد شده، پس از رصد دنباله دار “وست” در سال ۱۹۷۶ است. با توجه به تصاویر تهیه شده توسط “تلسکوپ فضایی هابل”، قطر این دنباله دار حدود ۴۰ کیلومتر تخمین زده شده است. طبق اطلاعات دریافتی از رصد خانه ی “پیک دو میدی” نرخ چرخش آن به دور خود حدود ۱۱٫۴ ساعت است.

دنباله های دوگانه ی آبی و سفید این دنباله دار با چشم غیر مسلح حتی در شهرهایی که آلودگی نوری شدید داشتند نیز قابل رویت بود.

منجمان مکررا، دنباله دارهایی را رصد می کنند که از خود موادی را به صورت جتهای باریک گازی و غباری نرم، خارج می کنند. “هیل باب” بیش از هر دنباله دار دیگری از خود غبار خارج می کرد، بیش از آن که بتوان با تصعید یخهای دنباله دار توجیهش کرد. رصد جتهای دنباله دارها، با استفاده از تجهیزات مستقر در زمین و همینطور کاوشگرهای فضایی از سال ۱۹۸۵ تشابهات بین دشارژهای “آیو” (قمر مشتری) و دنباله دارها را برای ما مشخص کرده، این در حالیست که تا به حال کسی “آیو” را دنباله دار معرفی نکرده است. و همینطور طی پژوهشهایی که بر سطح سطح دنباله دار “تمپل۱″ انجام شد؛ شباهت سطح این دنباله دار به سطوحی که در آنها دشارژهای الکتریکی اتفاق افتاده و همینطور شباهتهایی به سطح “آیو” بر ما مشخص شد. جتهایی که از دنباله دار “هالی” در سال ۱۹۸۵ خارج می شد ،درست شبیه جتهای خروجی از دنباله دار “بورلی”، بسیار قدرتمند تر از آن بودند که بتوان چرایی آنها را با تصعید یخ توضیح داد.

یکی از موضوعاتی که همیشه به عنوان اثبات تئوری گلوله ی برفی دنباله دارها ارائه می شد، این بود که طبق رصدهایی که تا کنون انجام شده بیشتر دنباله دارهای دوره ای در فواصل معینی از خورشید دنباله و کما تشکیل می دهند ( بین مدار مریخ و مشتری). یعنی، در فاصله ای که دنباله دار گرمای لازم برای تصعید یخ، تبخیر آب و فوران مابقی بخارها و غبارهایش به بیرون را از خورشید دریافت می کند. اما همه ی دنباله دارها ازین قانون پیروی نکردند و نمی کنند. برای مثال “هیل باپ” بسیاری از قوانین منظومه ی شمسی را زیر پا گذاشت و در فاصله ای زبانه کشید و ۷ جت از خود بروز داد، که بسیار دورتر از آن بود که گرمای خورشیدی بتواند بر آن تاثیر گذارد.

جالب است بدانید که ۴سال بعد از اینکه “هیل باپ” حضیض خود را پشت سر گذاشت و راهی سفرش به خارج از منظومه ی شمسی شد، همچنان فعال باقی ماند. دنباله ی غباری و دنباله ی یونی این دنباله دار، در فواصل خیلی دورتر از خورشید، نزدیکی مدار “مشتری”، “زحل” و حتی “اورانوس” قابل مشاهده بود. در این فواصل دنباله ی این دنباله دار در حال کوچک شدن بود، اما همچنان کشیدگی آن به بیش از ۵ برابر فاصله ی زمین تا ماه می رسید. توجه داشته باشید که در این فاصله گرمای خورشید نمی تواند یخی را ذوب کند.

شکل (۳): ۷ جت هیل باب در نزدیکی مدار مشتری
اعتبار تصویر: N. Thomas (MPAE) et al., 1.5-m La Silla Telescope, ESO

طبق نظریه ی “جهان الکتریکی”، دنباله ی یک دنباله دار و همینطور تشکیل جتهایش در اثر برهمکنش بین بارهای الکتریکی دنباله دار و دشارژهای پلاسمایی خورشیدی است.

مقاله ای در خصوص توجیه رفتار “هیل باپ” در یکی از ژورنالهای معتبر علمی به چاپ رسیده که مهری بر درستی نظریه ی الکتریکی می باشد، این تحلیل ها با استفاده از عکسهای تهیه شده توسط تلسکوپ فضایی “اسپایتزر” در سالهای ۲۰۰۵و ۲۰۰۸ یعنی زمانی که “هیل باپ” در ۲۱٫۶ واحد نجومی و ۲۷٫۲ واحد نجومی قرار داشت و همچنین بررسی مورفولوژی غبارات این دنباله دار، انجام شده است. در قسمتهایی از این مقاله آمده که:

“با توجه به تحلیل هایی که در این مقاله انجام شده، در نهایت می بینیم که شکل دنباله ی غباری دنباله دار “هیل باپ” را نمی توان با مدل دینامیکی رایج “فینسون- پرابستین” (گرانش خورشید + فشار تابشی خورشید) توضیح داد. در این مقاله چندین مدل دیگر مورد بحث و بررسی قرار گرفت (که همگی رد شدند). اما تجزیه و تحلیل ها نشان دادند که احتمالا ذرات توسط بادهای خورشیدی به لحاظ الکتریکی بار دار می شوند، سپس میدان مغناطیسی بین سیاره ای از طریق قانون لورنتس آنها را تحت تاثیر قرار می دهد…. مشاهدات، حاکی از این واقعیت است که در زمان گرفتن این عکسها هیل باب غبار از خود ساطع می کرده و همچنین مشخصه های دنباله ی آن در حال تغییر بوده است.”

با توجه به مقاله ی بالا در میابیم که مدل گلوله ی برفی کثیف و نظریه های وابسته به آن در توضیح رفتار دنباله دارها ناتوانند، شاید زمان آن رسیده باشد که با نگاهی جدید به پدیده های کیهانی بنگریم.

 Refrences:
(۱): Exocomets, Stephan Smith, Jul, 28, 2010, The Thunderbolts Project

(۲): Cometary Filaments, Stephan Smith, May, 05, 2009, The Thunderbolts Project

(۳): The Jets of Hale-Bopp, Stephan Smith, Apr, 20, 2005, The Thunderbolts Project

(۴): The Electric Universe, Wallace Thornhill and David Talbott, page 88, ISBN-10 0-9772851-3-8,2002-2008, Mikamar Publishing

(۵): Comet Hale-bopp the great Comet of 1997, Ron Baalke, JPL.NASA, http://www2.jpl.nasa.gov/comet/

(۶): A.Kramer-Emily, R.Fernandez-Yanga, M. Lisse-Carey, S.P. Kelley-Michael, M. Woodneyd-Laura, 2014, A dynamical analysis of the dust tail of Comet C/1995 O1 (Hale–Bopp) at high heliocentric distances, http://dx.doi.org/10.1016/j.icarus.2014.03.033

نویسنده: سبا حفیظی

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

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

رنگ سرخ شفق زحل ویژگی پلاسما هیدروژن یونیزه شده می باشد .  که در زحل به وسیله ی تعادل رشته های بیرکلند و جریان ذرات باردار بین سیاره ای و تعاملات بادهای خورشیدی با میدان مغناطیسی این سیاره و نواحی قطبهای آن ساخته شده است.لایه های دوگانه با جریانهای رشته ای و جریانهای سطحی همراه میشوند و میدان مغناطیسی آنها به یونها و الکترونها شتاب می دهد. اعتبار تصویر: ویکی پدیا J.Trauger (JPL),  ناسا، تلسکوپ فضایی هابل

۱٫۵- پتانسیل و دمای پلاسما

مشاهده کردیم که دما معیاری برای اندازه گیری انرژی حرارتی ذرات یک ماده است .به طور خاصتر دما معیار اندازه گیری انرژی جنبشی درحرکات حرارتی تصادفی ذرات است.

یک الکترون (به طور تقریبی)فقط  ۱۸۴۰/۱از جرم یک پروتون جرم دارد، ،پس الکترونها سرعتهای خیلی بیشتری نسبت به یونها در دمای یکسان خواهند داشت. زیرا انرژی جنبشی با جرم ذره و مجذور سرعت آن متناسب است.  K.E. = 1/2 mv²از این رو نسبت سرعت با معکوس جذر جرم ذرات، در دمای یکسان، متناسب خواهد بود.

برای مثال، سرعت متوسط الکترون در حدود ۴۳ بار ((i.e., √۱۸۴۰ بیشتر از سرعت یک پروتون است. اگر یونهای مثبت در پلاسما از یک پروتون تک سنگینتر باشند، بر همین اساس تفاوت سرعتهایشان بیشتر خواهد شد.

به علاوه، بر طبق اصل پایستگی اندازه حرکت، الکترون تمایل دارد که در انرژی جنبشی خود نسبت به یونی که در برخورد بین دو ذره تغییر انرژی دارد، متحمل تغییر بزرگتری شود.

نتیجه سرعت بالاتر الکترونها در برهم کنشهای سریع، به معنی این است که الکترونها در بین خودشان خیلی سریعتر از یونها به تعادل ترمودینامیکی (در دمای یکسان) می رسند. هر افزایشی در انرژی جنبشی، چه از طریق برخورد یا دریافت انرژی خارجی، خیلی به سرعت بین الکترونها تقسیم می شود.

با توجه به این علل، تفاوت دمای الکترون با دمای یون عادی است. اغلب دمای الکترون نسبت به یون یا دمای محیط، بیشتر خواهد بود. این خصوصا در پلاسماهای یونیزه شده ضعیف جایی که یونها بیشتر نزدیک دمای محیط اند معمول است، در صورتی که الکترونهایی که با سرعت بیشتری حرکت میکنند، دمای بیشتری دارند.

در پلاسما دما اغلب به عنوان پتانسیل حرارتی بیان می شود که با افت پتانسیل (تغییر در ولتاژ) معادل است که میان ذرات باید سقوط کند تا همان مقدار انرژی را بدست بیاورد پس از آن انرژی جنبشی میتواند با الکترون ولت eV نمایش داده شود.

هر چه پلاسما داغتر باشد، الکترونها و یونها با سرعت بیشتری در حرکت حرارتی تصادفی حرکت می کنند و همچنین پتانسیل بالاتری دارند. پتانسیل یک الکترون ولت معادل دمای ۱۱۶۰۶٫۵ کلوین است. ذرات با قدر و اندازه ی بالاتری از پتانسیل در فضا هستند.

سرعت بالای الکترونها به ویژه در فهم جنبه های زیادی از رفتار پلاسما، شامل کهکشانهای رادیویی، جتهای ستاره وار و عظیم کهکشانی، و تولید تابش سینکروتون و اشعه های کیهانی مهم است.

۲٫۵- گسترش سطح غلافها

اگر لوله ی آزمایشگاه یا لوله ای دیگر محتوی پلاسما باشد، الکترونها و یونهایش با دیواره های لوله با فرکانسی متناسب با سرعتشان برخورد خواهند کرد و در برخورد، ذرات جذب دیواره ها می‌شوند.

الکترونها سرعت بیشتری نسبت به یونها دارند، تعداد برخورد الکترونها نیز نسبت به تعداد برخورد یونها بیشتر خواهد بود. در نتیجه دیواره لوله بار منفی خواهد گرفت.

هر بار که بار منفی روی سطح زیاد میشود، الکترونهای وارد شده تمایل دارند که از طرف سطح دفع شوند. فقط آن الکترونهایی که سرعت مناسبی برای غلبه بر دافعه ی اعمال شده از طرف سطح را داشته باشندمی توانند با سطح برخورد داشته باشند. بار منفی سطح تا زمانی افزایش پیدا خواهد کرد که تعداد الکترونهای ضربه زننده به سطح با تعداد یونهای مثبت وارد شده یکی شود. پلاسما و سطح به تعادل یا حالت پایدار و یکنواخت خواهند رسید.

در حالت تعادل، فقط پر سرعتترین الکترونها میتوانند از میان شیب منفی پتانسیل ( منفی گرادیان پتانسیل) از سطح بگذرند. بیشتر الکترونها از نزدیک شدن به سطح بازداشته خواهند شد. این نتایج در لایه پلاسما نزدیک سطح در جایی که تعداد یونها بیشتر از الکترونهاست بدست میاید. این لایه های مثبت به اسم “غلاف دبای” شناخته شده اند.

اثر مشابه در سطحی که با اتصال به منبع پتانسیل (مثل باتری) باردار شده است، دیده میشود.بارهای سطحی بارهای مشابه را دفع میکنند در پلاسما، و آنها را به سمت یک پوشش با بار متضاد، به عقب میرانند.

۵٫۳- وسعت یک غلاف

سطح غلاف، مرز فیزیکی قطعی و روشنی ندارد ولی می تواند انتهای جایی که  پتانسیل منفی سطح و مثبت غلاف بر هم اثر می کنند فرض شود، که پتانسیل خود پلاسما به تعادل برسد. به عبارت دیگر، مرز غلاف جایی است که پتانسیل فقط به قدر مناسب برای مقابله ی الکترونها با انرژی معادل پتانسیل پلاسما ست.

برای مثال اگر پتانسیل پلاسما ۱V+ باشد، پس مرز اسمی پتانسیل -۱ V  خواهد داشت. توضیحات به این شرح است : مرز ، پتانسیل منفی دارد چون غلاف باید الکترونها ی برخوردکننده را دفع کند. الکترونها در پلاسما انرژی جنبشی ۱eV دارند. بنابراین، غلاف برای جلوگیری از رسیدن الکترونهای برخوردکننده به سطح، پتانسیل -۱V لازم دارد.

این درست مثل غلتاندن یک توپ به بالای یک تپه است. اگر توپ انرژی جنبشی کافی داشته باشد، به قله خواهد رسید و اگر نداشته باشد، توپ قسمتی از مسیر را خواهد پیمود و بعد از یک توقف دوباره به سمت پایین میغلتد. پتانسیل غلاف نظیر ارتفاع تپه است.

دیده میشود که غلاف لبه‌ی “سخت و محکمی” ندارد و در حقیقت میدان پتانسیل از سطح منفی به وجود میاید و تا بعد از مرز غلاف ادامه دارد. با این حال، ممکن است مرز به عنوان نقطه ای که در آن قسمت سطح منفی به طور موثر به وسیله غلاف خنثی شده باشد، در نظر گرفته شود چون الکترونها با پتانسیل پلاسما در همان نقطه در پلاسما “منعکس” میشوند.

شیمیدان آمریکایی دارنده جایزه نوبل، ایروینگ لانگمویر، متدهای اندازه گیری و مشاهدات در مورد فعالیتهای پلاسما را گسترش داد.

۴٫۵- اجسام باردار در پلاسما

غلافهای مشابه در اطراف هر جسم باردار در پلاسما ، جایی که پتانسیل جسم با خود پلاسما متفاوت است، شکل میگیرند . پلاسما از طریق تشکیل یک پوشش دور جسم خارجی، آنرا ایزوله میکند. همان طور که یک غلاف تمایل برای منزوی کردن سطح با بار منفی دارد، تمایل خواهد داشت که سدی برای میدان الکترواستاتیک در برابر بارهای بیگانه و خارجی نیزایجاد کند. سرانجام جسم باردار با جذب بار نا هم نام خنثی خواهد شد.

اگر به جسم باردار به طور مصنوعی بار مثبت یا منفی از یک منبع خارجی مثل باتری، بسته به نوع بار، یون یا الکترون داده شود، جذب جسم خواهد شد و جریان عبور خواهد کرد. با محاسبه دقیق محدوده ولتاژ جریان، اندازه گیری پتانسیل پلاسما نیزبه خودی خود ممکن می شود. یک دستگاه مانند کاوشگر لانگمویر را که به نام خود ایروینگ لانگمویر (۱۸۸۱-۱۹۵۷) نام گذاری کردند.

جریان از بادهای خورشیدی میتواند در سیارات با میدان مغناطیسی دیده شود که دارای “قله” قطبی یا “حفره” اند که ذرات بارداررا به سمت پایین و وسط جسم هدایت می کند، شفق های قطبی و نور قرمز تولید شده در اتمسفر فوقانی اینگونه تولید میشود.

در این عکس ناسا که با نور فرابنفش گرفته شده، در یک زمان نیم ساعته، سپری شدن سیر تکاملی شفق بیضی گون، دیده میشود. (رنگ غیر واقعی)

در مقیاس کوچکتر، تعدادی از قمرهای سیاره ای در مدار انباشته از پلاسما ، با ذرات بارداری که از نواحی قطبی قمرها در امتداد خطوط میدان مغناطیسی و از “نقاط داغ” که در بیضی شفق سیارات بزرگتر میباشد، گردش می کنند. مثل گانیمید ، اروپا (یکی از اقمار مشتری) Io در مشتری، انسلادوس در زحل و احتمالا اورانوس و نپتون نیزازین دست اقمار هستند.

میدان Io مشتری با جریان قطبی یا “لوله های فلوی مغناطیسی” همراستاست

زحل و اتصال قطب الکتریکی قطب آن به انسلادوس. اندازه گیری سطح مقطع جریان

۵٫۵- تشکیل سلول در پلاسما

اثر مشابهی نیز بین دو ناحیه ی نزدیک پلاسما با خصوصیات متفاوت اتفاق می افتد. مثلا دو ناحیه ممکن است دما، چگالی، یا درجه یونیزاسیون متفاوتی داشته باشند. در این حالت، توزیع سرعت های مختلف در این دو منطقه غلاف دوگانه ای در مرز تشکیل خواهد داد که به موجب آن هر ناحیه خودش را از دیگری جدا می کند.

غلاف دوگانه شامل لایه های نازک نزدیک به هم با بار مثبت و منفی است که به وسیله فاصله نسبتا کمی از هم جدا شده اند. این یک نوعی از لایه های دوگانه است. چون هیچ جریان خارجی در گیر نیست، غلافها بین ناحیه های مختلف پلاسما به اسم لایه های دوگانه بدون جریان (CFDL) شناخته شده شده اند. لایه های دوگانه و غلافها پدیده های مشهوری در دینامیک پلاسما اند که در کتابهای درسی شرح داده شده و بهترین توصیف آن در ویکی پدیا، بررسی معادله Vlasov-Poisson است:

“در کل توزیع پلاسما در نزدیکی لایه های دوگانه لزوما غیر ماکسولی هستند. از این رو غیر قابل دسترس به مدل های سیال اند. برای تحلیل کردن کلیت لایه های دوگانه، پلاسما باید با استفاده از تابع توزیع ذرات که تعداد ذرات نوع α که سرعتی در حدود v دارند و در نزدیکی مکان x و زمان t واقع اند را توضیح می دهد، توصیف شود.”

“ توزیع ماکسول-بولتزمن، از ویکی پدیا: توزیع ماکسول-بولتزمن برای گازهای ایده ال نزدیک به تعادل ترمودینامیکی با اثر کوانتومی ناچیز و سرعت های غیر نسبیتی اعمال میشود.این توزیع، تئوری جنبشی گازها را شکل میدهد که خیلی از خواص بنیادی گازها، شامل فشار و پراکندگی را توضیح می دهد.”

اهمیت مرجع فوق به این دلیل است که معادلات قراردادی هیدرودینامیک و مغناطیسی (MHD) جریان سیال برای توصیف ریاضی دقیق و کامل و منطقی از دینامیک پلاسما کافی نست. در نتیجه متدهای محاسباتی به نام ذرات در سلول (PIC) شبیه سازی شده، برای مدل سازی پلاسما در سیستم های عظیم کامپیوتری موازی (رایانش موازی) در سال ۱۹۸۰، توسه یافت.

۶٫۵- شکل گیری لایه های دوگانه ی بدون جریان (CFDL  )

دیدیم که CFDL  ها بین ناحیه های پلاسما با مشخصه های گوناگون شکل میگیرند. به عنوان مثال، اثر تفاوت دما را در نظر میگیریم (در الکترون ولت- رجوع شود به قسمت ۱٫۵)

این باعث ایجاد شدن یک میدان الکتریکی می شود، که به الکترون ها در جهت برگشت به منطقه ی گرمتر شتاب خواهد داد. یک جریان خالص از الکترون ها به سمت منطقه ی سرد تا ساخته شدن میدان الکتریکی ادامه خواهد داشت، تا بین تعداد الکترون های منطقه گرمتر که به سمت منطقه سردتر حرکت می کنند و تعداد الکترون هایی که به وسیله ی میدان الکتریکی در جهت برگشت به ناحیه ی گرم شتابدار شده اند تعادل برقرار شود.

نواحی نازک نزدیک مرز، شامل یون ها یا الکترون های اضافی، یک لایه ی دوگانه در مرز تشکیل می دهند ،که دارای یک میدان الکتریکی و افت پتانیسل پیوسته بر روی آن است.

تشکیل غلاف ها در مرزها بین مناطق مختلف پلاسما سلول هایی از پلاسما درست می کند. این عمل تشکیل سلول (cellularization) تعریف مشخصه ای از رفتار پلاسما ست یکی از دلایلی که نمی توان قانون گازها را برای پلاسما به کار برد، این است که؛ گازها به این شکل رفتار نمیکنند.

عکس لایه های دوگانه از “مروری بر لایه های دوگانه ” موسسه رویال سوئد Lars P. Block استکهلم، فیزیک نجومی و علوم فضایی، جولای ۱۹۷۷

“در فیزیک لایه های دوگانه ی نسبیتی”، گروه فیزیک پلاسما، موسسه رویال فناوری، استکهلم، فیزیک نجومی و علوم فضایی، ۱۹۸۲٫

۵٫۷- شباهت به مکانیک سیالات

در نگاه اول، لایه های دوگانه (DL ) چیزی شبیه موج ضربه ای در دینامیک سیالات ( یا همان هیدرودینامیک ) به نظر می رسند. در حقیقت یک لایه ی دوگانه ویژگی های مشترکی بایک موج ضربه ای دارد، که در آن، نواحی با مشخصه های مختلف از هم  جدا شده اند و در راستای شتاب دادن به محیط عمل میکنند.

هر چند در مورد DL  ها شتاب در نتیجه ی میدان الکتریکی قوی که بین دو لایه با بارهای متضاد وجود دارد، ایجاد می شود. چون نیروی میدان الکتریکی به بار ذرات بستگی دارد، یون ها و الکترون ها در مسیر های معکوس شتاب می گیرند. ذرات خنثی به هیچ وجه به وسیله ی میدان الکتریکی شتاب دار نمی شوند ولی ممکن است از طریق اثرات چسبناک و یا اثرات دیگر آهسته به دنبال ذرات دیگر کشیده شوند.

توجه کنید که تشکیل لایه های دوگانه نمی تواند به طور موثر به وسیله ی تجزیه سیال، مثل تولید الکتریسیته به وسیله ی حرکت سیالات در میدان مغناطیسی(MHD) شکل بگیرد، زیرا این وابسته و ناشی از حرکات جداگانه ی ذرات است، و ناشی از حرکت بخش عمده ای از پلاسما نیست.

همانطور که خواهیم دید، لایه های دوتایی یکی از مهمترین ویژگی های خودسازماندهی پلاسما ی کیهانی است.

تصویر اقتباس شده از منابع فوق برای نشان دادن روابط شارژ و پتانسیل میدان الکتریکی در یک  DL، J. Johnson ، ۲۰۱۱٫

مقدمه ی کلی در مورد فیزیک پلاسما در ویکی پدیا شامل خواص، پدیده ها و مدل های ریاضی می باشد. مقالات ویکی پدیا اغلب مقالات خوبی هستند ولی مثل تمام چیز های دیگر می تواند گاهی غیر فابل اعتماد یا نا کامل و یا ویرایش شده با اهداف سود دار باشند. پس همیشه با احتیاط و توجه مقالات ویکی پدیا و منابع دیگر را ارزیابی کنید.

https://www.thunderbolts.info/wp/2011/12/03/essential-guide-to-the-eu-chapter-5/

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