علم مرزی نمیشناسد

نحوه تشکیل شفق قطبی:

شفق قطبی چیست و چگونه تشکیل می شود؟

نیروهای لورنتس که موجب انحراف مسیر الکترونها در میدان های مغناطیسی می شود در بسیاری از پدیده های طبیعی تجلی می یابند و فقط با یاری گرفتن از این نیروها توضیح آنها ممکن است. یکی از تماشایی ترین و با شکوهترین پدیده ها از این نوع شفق قطبی است، که مشخصه عرض های جغرافیایی بالا , نزدیکی های شمال یا جنوب مدار قطبی است. پدیده شگفت آور و زیبایی که در طول شب قطبی طولانی در آسمان دیده می شود.


آسمان تابان می شود و نقش هایی با رنگها و شکل های گوناگون دیده می شود. گاهی دارای شکل کمان یکنواخت ، ساکن یا تپنده است و گاهی عبارت است از شمار زیادی پرتو با طول موج های متفاوت ، که مانند پرده ها و نوارها بازی می کنند و پیچ و تاب می خورند. رنگ تابانی از سبز مایل به زرد به سرخ و بنفش مایل به خاکستری تغییر می کند. طبیعت و منشا شفق های قطبی زمان درازی به کلی پوشیده مانده بود. تا اینکه به تازگی برای این راز توضیح رضایت بخشی پیدا شد.

ارتفاع شفق های قطبی:

قبل از همه , دانشمندان موفق شدند ارتفاعی را که شفق های قطبی ظاهر می شوند، تعیین کنند. به این منظور از یک تابانی از دو نقطه به فاصله چند ده کیلومتر از یکدیگر عکس گرفتند. به کمک چنین عکس هایی ثابت کردند که شفق های قطبی در ارتفاع 80 تا 100 کیلومتری بالای زمین (بیشتر اوقات در ارتفاع 100 کیلومتر) ظاهر می شوند. به این ترتیب دریافتند که شفق های قطبی تابانی گازهای رقیق موجود در جو زمین هستند، که تا اندازه ای به تابانی در لامپ های تخلیه گاز شبیه می باشند.

دوره تناوب ظهور شفق های قطبی:

رابطه جالب بین شفق های قطبی و پدیده های دیگر روشن است. شفق های قطبی با دوره های متفاوت مشاهده می شوند. اختلاف دوره های شفق قطبی بعضی اوقات به چندین سال می رسد. مشاهدات چندین ساله آشکار ساخته اند که دوره های زیادی ماکزیمم شفق های قطبی به طور مرتب در 11.5 سال تکرار می شوند . در طول این مدت ، شماره شفق های قطبی نخست سال به سال کاهش می یابد و سپس شروع می کند به زیاد شدن تا مقدار آن در 11.5 سال از نو به ماکزیمم می رسد.

سایر پدیده های زیبای جوی:

مشاهده سطح خورشید ، از خیلی پیش ، وجود لکه های تار و نامنظمی را روی قرص آن آشکار ساخته اند که اغلب شکل و جایشان عوض می شود، معلوم شده است که تعداد و مساحت کل این لکه ها از سالی به سال دیگر ، نه به طور کاتوره ای بلکه با همان دوره 11.5 سال , تغییر می کنند . در این فرایند , ماکزیمم لکه های خورشیدی ، یا فعالیت خورشیدی ماکزیمم ، همزمان با شفق قطبی ماکزیمم عارض می شوند و نابودی آنها نیز با هم هماهنگ می باشد.
تعداد توفان های مغناطیسی به ماکزیمم خود می رسد. در سالهای اخیر رابطه مشابهی بین فعالیت خورشیدی (تعداد لکه های خورشیدی) و شرایط انتشار امواج رادیویی در لایه های بالای جو اثبات شده است. بنابراین مساله ، علاوه بر معنای نظری محض ، اهمیت عملی نیز پیدا کرده است.

فرضیه بیرکلند در مورد لکه های خورشیدی:

بیرکلند (B.Birkeland ) دانشمند نروژی با مقایسه نتایج اخیر این فرضیه را مطرح کرد که لکه های خورشیدی ناحیه هایی هستند که آنها باریکه های ذرات باردار (الکترونها) به داخل فضای اطراف گسیل می شوند. این ذرات با رسیدن به لایه های بالای جو زمین ، از طریق برخوردهای الکترون در این لایه ها ، مشابه تخلیه گاز در لوله ، گازها را به تابانی وا می دارند. این الکترون ها همچنین روی میدان مغناطیسی زمین و شرایط انفجار امواج رادیویی مجاور زمین اثر می گذارند.

یک پرسش و یک پاسخ:

اگر نظریه بیرکلند درست باشد، چرا شفق های قطبی در عرض های بالا ، یعنی در نواحی نزدیک به قطب ها مشاهده می شوند؟ در صورتیکه می دانیم پرتوهای خورشید تمام سطح زمین را روشن می کنند. پاسخ این پرسش را استرمر (Stermer) ، دانشمند نروژی دیگر پیدا کرد. ذرات باردار گسیل شده از خورشید به جو زمین می رسند و به درون میدان مغناطیسی آن نفوذ می کنند. در آنجا نیروی لورنتس بر آنها اثر می کند. و آنها را از مسیر اولیه خود منحرف می سازد.
استرمر محاسبات ریاضی پیچیده ای انجام داد و مسیر این الکترون ها را در میدان مغناطیسی زمین حساب کرد. او نشان داد که ذرات باردار منحرف شده توسط میدان مغناطیسی زمین ، به یقین فقط به نواحی قطبی کره زمین وارد می شوند.

کاربرد ویژه نیروی لورنتس:

این نظریه که در انحراف ذرات باردار در میدان مغناطیسی زمین نیروی لورنتس را به حساب می گیرد، با شمار زیادی از نتایج آزمایشگاهی به خوبی همخوانی دارد و در حال حاضر پذیرش همگانی یافته است. هر چند به تازگی برای توضیح کمی تمامی این دیدگاه دشواریهایی بروز کرده است.
جو «زمین»

جو زمین لایه ای از گازها است که که زمین را احاطه کرده اند که این گازها بوسیله جاذبه زمین نگهداشته شده اند. جو زمین شامل نیتروژن (78.1%) و اکسیژن (20.9%) همراه مقدار کمی از آرگون (0.9%)، دی اکسید کربن (متغیر، ولی حدود 0.035%) ، بخار آب ودیگر گازها می شود. جو زمین موجودات روی زمین را از طریق جذب اشعه فرابنفش خورشید و کم کردن دمای بالای بین روز و شب محافظت می کند.

مرز دقیقی بین لایه های جو وجود ندارد ولی جو به سرعت با افزایش ارتفاع رقیق می شود و هیچ مرز مشخصی بین جو و فضای خارج از جو وجود ندارد. 75% از جو زمین تا ارتفاع 11 کیلومتر از سطح سیاره وجود دارد. در ایالات متحده کسانی که به بالای 50 مایل (80 کیلومتر) سفر کنند فضانورد شناخته می شوند. ارتفاع 400000 پا (75 مایل یا 120 کیلومتر) جایی است که تاثیر قابل توجهی هنگام ورود به آن می گذارد.همچنین ارتفاع 100 کیلومتری یا 62 مایلی به عنوان مرز بین اتمسفر و فضا به طور مکرر استفاده می شود.

دما و لایه های جوی

دمای جو زمین همراه با ارتفاع تغییر می کند؛ رابطه ریاضی بین دما وارتفاع مابین لایه های مختلف جومتغیر است:



*

تراپوسفر- 0- 17/7 کیلومتر، دما با افزایش ارتفاع کم می شود.
*

استراتوسفر- 17/7 -50 کیلومتر، دما با افزایش ارتفاع زیاد می شود.
*

مزوسفر- 50 – 85/80 کیلومتر، دما با افزایش ارتفاع کم می شود.
*

ترموسفر- 85/80 - +640 کیلومتر دما با افزایش ارتفاع زیاد می شود.
*

اگزوسفر

مرزهای بین این مناطق تروپوپوز، استراتوپوز و مزوپوز نامگذاری شده اند.
میانگین دمای جو در سطح زمین 14 درجه سانتی گراد است.

فشار

فشار جو نتیجه مستقیمی از وزن هواست. این به این معنی است که به همراه مکان و زمان تغییر می کند چون مقدار (و وزن) هوای بالای زمین به همراه مکان و زمان تغییر می کند. فشار جوی در اتفاع حدود 5 کیلومتری تقریبا به اندازه 50% سقوط می کند. میانگین فشار جو در سطح دریا حدود 101.3 کیلو پاسکال است.(حدود 14.7 پوند بر اینچ مربع)

جرم و جرم حجمی

جرم حجمی هوا در سطح دریا حدود 1.2 کیلو گرم بر متر مکعب است. این جرم حجمی با افزایش ارتفاع کم و به همین صورت فشار آن کاهش می یابد. مجموع جرم جو زمین در حدود 5.1 × 1018 کیلوگرم است که بخش بسیار ناچیزی از کل جرم زمین را تشکیل می دهد.جرم حجمی فشار جو زمین با افزایش ارتفاع تغییر می کنند. این تغییر تقریبا می تواند نمونه کاربردی Barometric formula باشد.

ژئوفیزیک یا فیزیک زمین یکی از شاخه‌های علم زمین‌شناسی و همچنین فیزیک است، که به مطالعهٔ زمین با روشهای کمّی فیزیکی می‌پردازد. این رشته به مطالعهٔ خصوصیت‌های فیزیکی و رفتار پوسته و درون زمین می‌پردازد. این علم ولی امروزه همچنین شامل فیزیکِ اوزون (اوزونوگرافی) و فیزیک اتمسفر ( مترولوگی) نیز می‌شود. به عبارتی ژئوفیزیک به پدیده‌های طبیعی و همچنین رفتار زمین و اطرافش می‌پردازد. ژئوفیزیک به دو شاخه اصلی تقسیم می‌شود: ‍ژئوفیزیک محض و ژئوفیزیک کاربردی. هر کدام از این شاخه‌ها به زیرشاخه‌های دیگری مرتبط می‌شوند. به‌عنوان مثال لرزه شناسی جزو شاخه‌های کاربردی این رشته‌است.

ژئوفیزیک کاربردی خود به دو شاخه ژئوفیزیک اکتشافی و مهندسی تقسیم می‌شود. زیرشاخه‌های ژئوفیزیک اکتشافی عبارت‌اند از:

• ژئوفیزیک نفت که بیشتر لرزه نگاری را شامل می‌شود.
• ژئوفیزیک معدن که روش‌های گوناگونی چون الکتریکی ، مغناطیس سنجی، الکترومغناطیس و گرانی را در بر می‌گیرد.
• ژئوفیزیک آب که در آن نیز بیشتر از روشهای الکتریکی و الکترومغناطیسی استفاده می‌شود.
• ژئوفیزیک باستانشناسی که بیشتر روشهای مغناطیسی، الکترومغناطیسی و رادار را شامل می‌شود.

 

بطور كلي ژئوفيزيك به مطالعه خصوصيات فيزيكي زمين و محيط اطراف آن مي‌پردازد. در عمل اين مطالعه به دو صورت محض و كاربردي دنبال مي‌شود. مطالعات ژئوفيزيکي به كشف گيلبرت (1600) كه مي‌گفت زمين مانند يك مغناطيس غول‌پيكر عمل مي‌كند، برمي‌گردد. اما اولين قدم در كاربرد اين علم براي اكتشاف مواد معدني به سال 1843 مي‌رسد و زمانيكه فون‌ورده از تئودوليت مغناطيسي براي اندازه‌گيري تغييرات ميدان مغناطيسي زمين به منظور اكتشاف توده‌هاي آهن استفاده نمود. بدنبال آن در سال 1879 پروفسور رابرت تالن با تاليف كتاب كشف ذخاير آهن بوسيله روشهاي مغناطيسي قدم موثري در جهت كاربردي نمودن ژئوفيزيك اكتشافي برداشت.

  پس از آن تقاضاي روز افزون بازار به فلزات و افزايش بي‌سابقه استفاده از نفت، گاز و مشتقات آنها در ابتداي قرن بيستم منجر به توسعه بسياري از روشهاي ژئوفيزيكي شد. و در زمينه ابداع و توسعه دستگاههاي ژئوفيزيكي نيز از زمان جنگ جهاني دوم پيشرفتهاي بسياري حاصل شد.

  از آغاز دهه 1960 با استفاده گسترده از رايانه در پردازش و تفسير داده‌هاي ژئوفيزيكي، تحول عظيمي در اين شاخه از دانش ايجاد شد.

  از آنجا كه اكثر ذخاير معدني مدفون در زير سطح زمين، بوسيله يك روباره پوشيده شده‌اند، كشف اين ذخاير به خواصي كه آنها را از محيط اطراف متمايز مي‌نمايد بستگي دارد. در صورتيكه تفاوت خواص فيزيكي بين ماده معدني و سنگ درون‌گير آن وجود داشته باشد؛ مي‌توان از ژئوفيزيك سطحي براي كشف ماده معدني مربوطه استفاده كرد.

هر چند کامل نیست ولی من دیگه مطلبی پیدا نکردم و تو کتابخونم هم هیچ مطلبی نبود شرمنده

اگه باز هم مطلب خواستی خوب خودت برو پیدا کن

۱- International Institute for Geo-information Science and Earth observation(ITC)

http://www.itc.nl

2-Erasmus university Rotterdam School of Law

http://www.llm-erasmus.org

 3-Larenstein University of Professional education

http://www.Larenstein.com

 4-Netherlands Organization for International Cooperation in higher Education

http://www.nuffic.nl

۵- Roehampton University

http://www.roehampton.ac.uk/international/erasmusmundus/

6-Wageningen University

http://www.wau.wageningen-ur.n/

 

فيزيك، علم ماده و انرژي است. پديده‌هاي اطراف ما از قوانين خاصي تبعيت مي‌كنند كه در ابتدا ناشناخته‌اند. سعي بر فهم اين قوانين و روابط بين آنها، دامنه وسيع علم فيزيك را نمايان مي‌سازد. در قديم، متخصصين پيرامون تمام مسايل مورد علاقه‌شان درباره جهان ماده انديشه مي‌كردند، ليكن امروزه تحقيقات پايه، سمت و سوهايي خاص يافته كه بيشتر در خدمت فن‌آوري (تكنولوژي) جديد است و غالباً اين جهت‌ها توسط سياستمداران و صاحبان صنايع نوين تعيين مي‌شوند. علوم پايه از جمله فيزيك، به لحاظ ماهيتشان كه شناخت جهان واقع است، و به خاطر كاربردشان در زندگي روزانه بشري صاحب ارزش‌ هستند.
در كتاب آسماني ما مسلمانان، به تعقل و تفكر در مورد عالم طبيعت بارها تاكيد شده و در هيچ جا بر غیر كاربردي بودن اين تفكرات تصريح نگشته ‌است. همچنين نمي‌توان ادعا كرد كه نظريه‌اي صرفاً محض و بدون كاربرد خواهد ماند، چنان‌كه «هرتز» وقتي مقاله خود را در مورد امواج مي‌نويسد، اشاره مي‌كند كه « به نظر من » اين مقاله بيشتر به درد درست كردن اسباب بازي براي كودكان مي‌خورد تا يك كار علمي» اما دنياي امروز مخابرات، مديون زحمات چند ده سال پيش «هرتز» است.
از طرف ديگر بايد به اين نكته نيز توجه داشت كه فراوانند موضوعاتي در فيزيك كه هم جايگاه غني فكر و انديشه‌اند و هم نتايج آنها بسيار به حال بشريت سودمند است، اما نكته اساسي در تعريف فيزيك اين است كه بپذيريم كاربرد كوتاه مدت و سريع محصولات « علم فيزيك‌ » الزامي نيست. يك فيزيكدان بايد اصول و قوانين حاكم بر پديدة فيزيكي را استخراج كند، با فرمول، رابطه و مثال، آنها را به بند قاعده در آورد و با آزمايش، درستي نظريه‌اش را اثبات كند. به اين دليل، تقسيم بندي فيزيك به دو بخش فيزيك محض و فيزيك كاربردي، به طور اصولي، تقسيم بندي صحيحي نيست.
در تمام دنيا فيزيك را به دو شاخه فيزيك نظري و فيزيك تجربي تقسيم بندي مي‌كنند. به خاطر وسعت دامنه علم فيزيك عده‌اي از متخصصين، از نتايج كارهاي آزمايشگاهي، تخيلات و تفكرات جامعه علمي بشر استفاده كرده‌، نظريه پردازي مي‌كنند عمده فعاليتشان، كار با فرمول و رابطه و محاسبات است (فيزيك نظري).
عده‌اي ديگر در آزمايشگاههاي ساده يا پيچيده فيزيك، حالات مختلف يك پديده فيزيكي را بررسي مي‌كنند، پيش‌بيني نظريه‌هاي گوناگون را مورد مطالعه قرار مي‌دهند و صحت و سقم يك نظريه را در حدود دقت آزمايش در آزمايشگاه تعيين مي‌كنند (فيزيك تجربي، فيزيك علمي، فيزيك آزمايشگاهي)

درون هر اتم می‌توان سه ذره ریز پیدا کرد: پروتون، نوترون و الکترون.
پروتونها در کنار هم قرار می‌گیرند و هسته اتم را تشکیل می‌دهند، در حالی که الکترونها به دور هسته می‌چرخند. پروتون بار الکتریکی مثبت و الکترون بار الکتریکی منفی دارد و از آنجا که بارهای مخالف ، یکدیگر را جذب می‌کنند، پروتون و الکترون هم یکدیگر را جذب می‌کنند و همین نیرو، سبب پایدار ماندن الکترونها در حرکت به دور هسته می‌گردد. در اغلب حالت‌ها تعداد پروتونها و الکترونهای درون اتم یکسان است، بنابراین اتم درحالت عادی و طبیعی خنثی است.
نوترون، بار خنثی دارد و وظیفه اش در هسته، کنار هم نگاه داشتن پروتونهای هم بار است.می دانیم که ذرات با بار یکسان یکدیگر را دفع می‌کنند .در نتیجه وظیفه نوترونها این است که با فراهم آوردن شرایط بهتر، پروتونها را کنار هم نگاه دارند. ( این کار توسط نیروی هسته ای قوی صورت می‌گیرد )

تعداد پروتونهای هسته نوع اتم را مشخص می‌کند. برای مثال اگر 13 پروتون و 14 نوترون، یک هسته را تشکیل دهند و 13 الکترون هم به دور آن بچرخند، یک اتم آلومینیوم خواهید داشت و اگر یک میلیون میلیارد میلیارد اتم آلومینیوم را در کنار هم قرار دهید، آنگاه نزدیک به پنجاه گرم آلومینیوم خواهید داشت! همه آلومینیوم هایی که در طبیعت یافت می‌شوند، AL27 یا آلومینیوم 27 نامیده می‌شوند. عدد 27 نشان دهنده جرم اتمی است که مجموع تعداد پروتونها و نوترونهای هسته را نشان می‌دهد.
اگر یک اتم آلومینیوم را درون یک بطری قرار دهید و میلیونها سال بعد برگردید، باز هم همان اتم آلومینیوم را خواهید یافت. بنابراین آلومینیوم 27 یک اتم پایدار نامیده می‌شود.
بسیاری از اتمها در شکل های مختلفی وجود دارند. مثلاً مس دو شکل دارد: مس 63 که 70 درصد کل مس موجود در طبیعت است و مس 65 که 30 درصد بقیه را تشکیل می‌دهد. شکل های مختلف اتم، ایزوتوپ نامیده می‌شوند. هر دو اتم مس 63 و مس 65 دارای 29 پروتون هستند، ولی مس 63 دارای 34 نوترون و مس 65 دارای 36 نوترون است. هر دو ایزوتوپ خصوصیات یکسانی دارند و هر دو هم پایدارند.

اتمهای ناپایدار
تا اوایل قرن بیستم، تصور می‌شد تمامی اتم‌ها پایدار هستند، اما با کشف خاصیت پرتوزایی اورانیوم توسط بکرل مشخص شد برخی عناصر خاص دارای ایزوتوپ های رادیواکتیو هستند و برخی دیگر، تمام ایزوتوپ هایشان رادیواکتیو است. رادیواکتیو بدان معنی است که هسته اتم از خود تشعشع ساطع می‌کند.

هیدورژن مثال خوبی از عنصری است که ایزوتوپ های متعددی دارد و فقط یکی از آنها رادیو اکتیو است. هیدروژن طبیعی ( همان هیدروژنی که ما می‌شناسیم) در هسته خود دارای یک پروتون است و هیچ نوترونی ندارد. ( البته چون فقط یک پروتون درهسته وجود دارد نیازی به نوترون نیست ) ایزوتوپ دیگر هیدروژن، هیدروژن 2 یا دو تریوم است که یک پروتون و یک نوترون در هسته خود جای داده است. دوتریوم، فقط 015/0 درصد کل هیدروژن را تشکیل می‌دهد و در طبیعت بسیار کمیاب است، با این حال مانند هیدورژن طبیعی رفتار می‌کند. البته از یک جهت با آن تفاوت دارد و آن، سمی بودن دوتریوم در غلظت های بالاست. دوتریوم هم ایزوتوپ پایداری است، ولی ایزوتوپ بعدی که تریتیوم خوانده می‌شود، ناپایدار است. تریتیوم که هیدروژن 3 نیز خوانده می‌شود، در هسته خود یک پروتون و دو نوترون دارد و طی یک واپاشی رادیواکتیو به هلیوم 3 تبدیل می‌شود. این بدان معنی است که اگر ظرفی پر از تریتیوم داشته باشید و آن را بگذارید و یک میلیون سال بعد برگردید، ظرف شما پر از هلیوم 3 است. هلیوم 3 از 2 پروتون و یک نوترون ساخته شده وعنصری پایدار است ).

در برخی عناصر مشخص، به طور طبیعی همه ایزوتوپ‌ها رادیواکتیو هستند. اورانیوم بهترین مثال برای چنین عناصری است که علاوه بر رادیواکتیویته زیاد سنگین ترین عنصر رادیواکتیو هم هست که به طور طبیعی یافت می‌شود. علاوه بر آن، هشت عنصر رادیواکتیو طبیعی هم وجود دارند که عبارتند از پولوتونیوم، استاتین، رادون، فرانسیم، رادیوم، اکتینیوم، توریم و پروتاکتسینانیوم. عناصر سنگین تر از اورانیوم که به دست بشر در آزمایشگاه ساخته شده اند، همگی رادیواکتیو هستند.

واپاشی رادیو اکتیو
وحشت نکنید بر خلاف اسمش این فرایند بسیار ساده است! اتم یک ایزوتوپ رادیواکتیو طی یک واکنش خودبخودی به یک عنصر دیگر تبدیل می‌شود. این واپاشی معمولاً از سه راه زیر انجام می‌شود:
1- واپاشی آلفا
2- واپاشی بتا
3- شکافت خودبه خودی

توضیح تفاوت این سه راه کمی مشکل است اما بدون اینکه بدانید این سه راه چه فرقی با هم می‌کنند هم می‌توانید از ادامه مطلب سر در آورید!! اگر خیلی هم علاقمندید بدانید اینجا را کلیک کنید.

در این فرآیندها چهار نوع تابش رادیواکتیو مختلف تولید می‌شود:
1- پرتو آلفا
2- پرتو بتا
3- پرتو گاما
4- پرتوهای نوترون

باز هم برای اینکه بدانید چگونه ، اینجا را بخوانید!

تابش های طبیعی خطرناک
درست است که واپاشی رادیواکتیو، یک فرآیند طبیعی است و عناصر رادیواکتیو هم بخشی از طبیعت هستند، ولی این تابش های رادیواکتیو برای موجودات زنده زیان بار هستند. ذرات پر انرژی آلفا، بتا، نوترونها، پرتوهای گاما و پرتوهای کیهانی، همگی به تابش های یون ساز معروفند، بدین معنی که بر همکنش آنها با اتم‌ها منجر به جداسازی الکترون‌ها از لایه ظرفیتشان می‌شود. از دست دادن الکترونها، مشکلات زیادی از جمله مرگ سلول‌ها و جهش های ژنتیکی را برای موجودات زنده به دنبال دارد. جالب است بدانید جهش ژنتیکی عامل بروز سرطان است.
درات آلفا، اندازه بزرگتری دارند و از این رو توانایی نفوذ زیادی در مواد ندارند، مثلاً حتی نمی توانند از یک ورق کاغذ عبور کنند. از این رو تا زمانی که در خارج بدن هستند تأثیری روی افراد ندارند. ولی اگر مواد غذایی آلوده به مواد تابنده ذرات آلفا بخورید، این ذرات می‌توانند آسیب مختصری درون بدن ایجاد کنند.
ذرات بتا توانایی نفوذ بیشتری دارند که البته آن هم خیلی زیاد نیست، ولی در صورت خورده شدن خطر بسیار بیشتری دارند. ذرات بتا را می‌توان با یک ورقه فویل آلومینویم یا پلکسی گلاس متوقف کرد.
پرتوهای گاما همانند اشعه X فقط با لایه های ضخیم سربی متوقف می‌شوند. نوترونها هم به دلیلی بی یار بودن، قدرت نفوذ بسیار بالایی دارند و فقط با لایه های بسیار ضخیم بتن یا مایعاتی چون آب و نفت متوقف می‌شوند. پرتوهای گاما و پرتوهای نوترون به دلیل همین قدرت نفوذ بالا می‌توانند اثرات بسیار وخیمی بر سلول های موجودات زنده بگذارند، تأثیراتی که گاه تا چند نسل ادامه خواهد داشت.


پس چه کار می‌شود کرد؟
با توجه به همه چیزهایی که گفتیم ، کنترل و استفاده درست از انرژی هسته ای بیشترین اهمیت را دارد. باید بدانیم چه کارهایی از این انرژی بر می‌آید و چه کارهایی فقط در تصورات ماست تا با آگاهی بیشتر از آن استفاده کنیم. خوب اولخوبهایش را بگوییم یا بدهایش را ؟

سلام

من دارم بحث ترموديناميك شيميايي و مبحث محلول ها رو ميخونم(فصل هاي دوم و سوم شيمي3) كتاب مرتبط با اين مباحث يا مطلبي اضافه بر مطالب كتاب رو ميخوام اگه ميدونيد تو رو خدا بهم معرفي كنيد.

راستي  در مورد فيزيك پيش دانشگاهي (رشته رياضي و فيزيك)وديفرانسيل هم اگه كتابي رو بهم معرفي كنيد كه مفيد باشه ممنون ميشم.

با تشكر

 

 

 

اساسا در جهان دو نوع رفتار قابل مشاهده است.رفتاري شبيه  ذره و رفتاري شبيه موج.هنگامي رفتاري شبيه ذره مشاهده مي شود كه جرم و انر‍‍‍ژي با هم از جايي به جاي ديگر منتقل شوند.به عبارت ديگر هنگام جا به جايي , هر دو در يك جسم يا ذره مستقر باشند.يك توپ در حال حركت چنين رفتاري را دارد .در حالي كه رفتاري شبيه موج با حركت جسم يا ذره جا به جا نمي شود بلكه انرژي به تنهايي ان هم در همه جهت ها جابه جا مي شود.براي مثال برامدگي رو سطح دريا موج اند و بدون آنكه آب جابجا شود , انرژي به ساحل انتقال ميابد مطالعه روي خواص نور تا الان نشان ميدهد كه هر دو نوع رفتار را داشته است.

ايا واقعا اين چنين است؟

 

منتظر نظر شما هستم!!!!!!!!!(اگه مطلبي در مورد نور مي دونيد حتما من رو هم بي اطلاع نذاريد)

دل هر ذره را كه بشكافى…
 

اتم در زبان يونانى به معنى تقسيم ناپذير است. اين ايده، زاده تفكر دموكريتوس فيلسوف يونانى در ۲۳۰۰ سال پيش است. براى او اين تصور محال بود كه اجسام مادى بتوانند بى حد و حصر تقسيم شوند. اما «جان دالتون» شيميدان بود كه نخستين نظريه اتمى نوين را ارائه كرد. دالتون كه كارش پژوهش در مورد هواشناسى بود، به تركيب گازها علاقه مند شد و خيلى زود ايده تشكيل گازها از واحدهاى كوچك غيرقابل تقسيم در ذهنش شكل گرفت. او اين نظريه را در سال ۱۸۰۸ تحت عنوان «سيستم جديد فلسفه شيمى» منتشر كرد. تا دهه پايانى قرن نوزدهم دو جنبه اساسى فيزيك كلاسيك يعنى مكانيك كلاسيك و الكترومغناطيس به خوبى شناخته شده بود و دانشمندان گمان مى كردند كه طبيعت براساس دو نيروى گرانشى و الكترومغناطيسى ساخته شده است. درست در همين زمان بود كه پديده هايى مشاهده شد كه طى دهه هاى ابتدايى قرن بيستم منجر به بزرگترين انقلاب هاى تاريخ علم يعنى نسبيت عام و مكانيك كوانتومى شدند.

در سال ۱۸۹۶ آنتوان هانرى بكرل (Becquerel) فيزيكدان فرانسوى كه از كشف اشعه X به وسيله رونتگن مطلع شده بود، به دنبال يك رشته آزمايش روى سنگ معدنى به نام اورانيل، فعاليت هاى پرتوافشانى خود به خودى خاصى را كشف كرد و آن را «راديواكتيويته» نام گذاشت. پس از او مارى و پى ير كورى هم دو عنصر راديوم و پولونيوم را كشف كردند كه خاصيت راديواكتيويته بسيار بيشترى داشتند. اما بيشتر پژوهش ها روى راديواكتيويته به وسيله لرد رادرفورد انجام شد. او كشف كرد كه خاصيت راديواكتيويته ناشى از پراكنش سه نوع اشعه است:
۱- اشعه آلفا كه توسط يك برگ كاغذ متوقف مى شود. بار آن مثبت است و در حقيقت همان يون هاى هليوم دو بار مثبت يا هسته اتم هليوم است.
۲- اشعه بتا كه از ورقه چند ميلى مترى آلومينيوم رد مى شود. بار آن منفى است. ماهيت اين اشعه الكترون هاى پرانرژى است.
۳- اشعه گاما كه از صفحات سربى به ضخامت ده ها سانتى متر هم عبور مى كند، از لحاظ الكتريكى خنثى است. اين اشعه فوتون هاى پرانرژى با طول موج بسيار كوتاه است.
دانشمندان با توجه به مجموعه آزمايش هاى رادرفورد به اين نتيجه رسيدند كه اتم ها برخلاف نامشان از اجزاى كوچكترى هم تشكيل شده اند.
 

•  هسته

افتخار كشف هسته اتم نيز از آن رادرفورد است. او با كمك دو دانشجويش به نام گايگر و مارسدن با انجام آزمايشى كه «پراكندگى» نام دارد، به وجود هسته پى برد. رادرفورد فكر مى كرد كه اتم ها مثل مدل كيك كشمشى تامسون از تعدادى الكترون تشكيل شده اند كه در يك فضاى پيوسته با بار مثبت قرار دارند. به همين دليل ذرات آلفا را به سمت ورقه نازكى از طلا پرتاب كرد. اما پراكندگى اين ذرات از هسته طلا نشان داد كه بارهاى مثبت در ناحيه بسيار كوچكى در وسط اتم متمركز شده اند. شعاع اتم حدود يك آنگسترم (۱۰-۱۰ متر) است ولى اندازه هسته حدود ۱۰ فرمى (۱۴ -۱۰ متر) است.
 

•  نيمه عمر

پس از اينكه رادرفورد ماهيت تشعشع راديواكتيو را كشف كرد، دانشمندان پى بردند كه راديواكتيويته به علت تلاشى خودبه خود هسته هاى سنگين و تبديل آنها به هسته هاى سبك تر است. در حين اين تبديل، ذرات آلفا، بتا و گاما ساطع مى شود. در حقيقت پس از خارج شدن اين ذرات از هسته، ماهيت آن تغيير مى كند. تعداد هسته هايى كه در هر لحظه متلاشى مى شوند با تعداد هسته ها در آن لحظه نسبت مستقيم دارد. زمانى را كه نيمى از هسته هاى ماده ابتدايى متلاشى مى شوند، نيمه عمر ماده مى گويند. يعنى اگر در ابتدا يك گرم ماده راديواكتيو داشته باشيم، پس از يك نيمه عمر نصف و پس از دو نيمه عمر، يك چهارم و پس از سه نيمه عمر، يك هشتم مقدار اوليه را خواهيم داشت. نيمه عمر مواد مختلف متفاوت است و از چند ميليارديوم ثانيه تا چندين ميليارد سال تغيير مى كند. معمولاً هرچه نيمه عمر بيشتر باشد، انرژى ساطع شده از تلاشى راديواكتيويته كمتر است. نيمه عمر اورانيوم ۵/۴ ميليارد سال است. نيمه عمر راديوم ۱۵۹۰ سال و نيم عمر راكتانيوم كمتر از ۱۰ هزارم ثانيه است.

•  درون هسته

مدل اتمى رادرفورد بيانگر اين مطلب بود كه هسته در وسط اتم داراى بار مثبت است و الكترون ها با بار منفى در اطراف آن قرار دارند. مدل اتمى بور هم مدل رادرفورد را كامل كرد و سازوكار منظمى را براى استقرار الكترون ها در اطراف هسته تدوين كرد. اما تفسير و توجيه راديواكتيويته ترديدى به جاى نمى گذارد كه هسته ها خود مجموعه مكانيكى پيچيده اى هستند كه از اجراى سازنده متفاوتى تشكيل شده اند. اين واقعيت كه وزن اتمى ايزوتوپ هاى اتم هاى مختلف (بعضى از اتم ها درحالى كه جرم اندكى متفاوت با هم دارند، خواص شيميايى كاملاً يكسانى دارند، به اين اتم ها ايزوتوپ مى گويند.) با اعداد صحيح (يا لااقل بسيار نزديك به عدد صحيح) بيان مى شوند، نشان مى دهد كه پروتون ها (حاملان بار مثبت) بايد نقش يكى از اجزاى اصلى سازنده هسته را داشته باشند. ابتدا فرض مى كردند كه درون هر هسته علاوه بر پروتون، الكترون هم هست. يعنى مثلاً كربن كه جرم ۱۲ و بار ۶+ دارد، درون هسته خود ۱۲ پروتون و ۶ الكترون دارد و علاوه بر آن در بيرون هسته هم ۶ الكترون به دور آن مى چرخند اما اين راه حل از لحاظ نظرى مشكلات عديده اى را به همراه داشت. اما رادرفورد و بور پيشنهاد كردند كه علاوه بر پروتون ذره ديگرى هم جرم آن ولى بدون بار درون هسته است. آنها نام نوترون را براى آن انتخاب كردند و اين ذره در سال ۱۹۳۲ توسط چادويك كشف شد.

 

 

•  اسپين

اتم ها در اثر گرفتن انرژى، تابش مى كنند. اين تابش ناشى از اين است كه الكترون هاى اطراف هسته، انرژى مى گيرند و بعد اين انرژى را به صورت يك فوتون با طول موج معين بازمى تابانند. اما خود اين طيف در مجاورت ميدان الكترومغناطيسى، به چند طول موج جدا از هم تفكيك مى شود. علت اين است كه الكترون ها در اتم، اندازه حركت زاويه اى هم دارند. اشترن و گرلاخ نشان دادند كه الكترون ها علاوه بر اين اندازه حركت زاويه اى، خاصيت ديگرى هم دارند كه فقط در حضور ميدان مغناطيسى آن را بروز مى دهند. به دليل شباهت اين خاصيت به اندازه حركت زاويه اى، نام آن را «اندازه حركت زاويه اى ذاتى» يا اسپين نهادند. بعدها ثابت شد كه علاوه بر الكترون، باقى ذرات بنيادى هم اسپين دارند. مهمترين ويژگى اسپين اين است كه يك خاصيت كاملاً كوانتومى است و مشابه كلاسيك ندارد. ذراتى كه اسپين نيم صحيح دارند (يك دوم، سه دوم، …) فرميون مى نامند، مثل الكترون، پروتون، نوترون و… اين ذرات تشكيل دهنده ماده هستند. در مقابل ذراتى كه اسپين صحيح دارند(صفر، ۱ ، ۲ و…) بوزون گفته مى شوند، مثل فوتون، مزون، گلوتون و… اين ذرات حامل نيروها هستند.

•  ايزواسپين و نيروى هسته اى

هنگامى كه نوترون توسط چادويك كشف شد، اين واقعيت مسلم شد كه علاوه بر نيروى گرانش و الكترومغناطيسى، حداقل يك نيروى ديگر در طبيعت وجود دارد و اين نيرو است كه عامل پيوند نوكلئون ها (پروتون ها و نوترون ها) درون هسته است. زيرا در صورت عدم وجود اين نيرو، در اثر دافعه شديد بارهاى مثبت پروتون ها بر هم، هسته از هم مى پاشد. از اين مثال برمى آيد كه اولاً اين نيرو بايد جاذبه اى باشد تا در مقابل دافعه پروتون ها بايستد و ثانياً برد آن بايد خيلى كوتاه باشد و از ابعاد هسته بيشتر نباشد. زيرا نيروى الكترومغناطيسى (در مدل بوهر) آرايش الكترون ها در مدارهاى اتمى را به خوبى توضيح مى داد. اما واقعيت مهم و جالب تر اين است كه بايد براى اين نيرو، پروتون و نوترون به يك شكل ديده شوند و فارغ از اختلاف بار الكتريكى اين دو ذره يك شكل باشند. هايزنبرگ با استفاده از اين واقعيت و با ايده گرفتن از نظريه اسپين، مفهوم رياضى جديدى به نام «ايزوتوپ اسپين» يا ايزواسپين را معرفى كرد. او پيشنهاد كرد كه همان طور كه در حضور ميدان الكتريكى خطوط طيفى يكى هستند و با ظهور ميدان مغناطيسى به چند خط ديگر شكافته مى شوند، نوكلئون ها (پروتون و نوترون) هم در حقيقت در مقابل نيروى هسته اى يك ذره هستند اما هنگام ظهور نيروهاى الكترومغناطيسى به دو ذره با ايزواسپين متفاوت تبديل مى شوند.

• نيروى هسته اى قوى

يوكاوا فيزيكدان ژاپنى در سال ۱۹۳۵ براى توضيح نيروى هسته اى گفت: اين نيرو بايد در اثر مبادله ذره اى به نام پيون (مزون پى) بين نوكلئون ها به وجود بيايد. چون اين ذره نسبتاً سنگين است، اصل عدم قطعيت هايزنبرگ ايجاب مى كند كه برد اين نيرو كوتاه باشد، به اين ترتيب ايده مبادله ذره، توانست تمام ويژگى هاى نيروى هسته اى را توضيح بدهد. پيون ها هم مثل نوكلئون ها براى نيروى هسته اى يك ذره به شمار مى روند اما ايزواسپين آنها يك است يعنى در مقابل نيروى الكترومغناطيسى ۳ حالت پيون با بار مثبت و با بار منفى و خنثى را دارند. يك پروتون، با از دست دادن يك پيون مثبت به نوترون تبديل مى شود و اين پيون مثبت خود يك نوترون ديگر را به پروتون تبديل مى كند. دوتا نوترون يا دوتا پروتون هم مى توانند با هم پيون خنثى (صفر) مبادله كنند. يك نوترون هم با از دست دادن يك پيون منفى به پروتون تبديل مى شود و اين پيون منفى با يك پروتون ديگر، يك نوترون توليد مى كند. به اين ترتيب با مبادله اين ذرات، نوكلئون ها در هسته پايدار مى مانند.

•  نيروى هسته اى ضعيف

يكى از ويژگى هاى بارز نوترون نيم عمر آن است. نوترون در حالت آزاد پس از ۱۸ دقيقه متلاشى و به يك پروتون و يك الكترون تبديل مى شود. اين مدت بسيار طولانى تر از تمام پديده هايى است كه با نيروى قوى سروكار دارد. نيرو هاى الكترومغناطيسى هم بر نوترون بدون بار عمل نمى كنند. پس واضح است كه تلاشى نوترون، ناشى از يك نيروى جديد در طبيعت است. به علت ضعيف بودن اين نيرو نسبت به نيروى هسته اى آن را نيروى هسته اى ضعيف نام گذاشتند. تلاشى هسته كه نتيجه آن توليد پرتو بتا است هم ريشه در اين نيرو دارد.
• شكافت
فرمى در فاصله كمى بعد از كشف نوترون در سال ۱۹۳۲ بررسى هسته اتم هاى سنگين بمباران شده به وسيله نوترون را آغاز كرد و از انجام اين آزمايش ها با اورانيوم نتايج عجيبى به دست آمد. اتوهان و اشتراسمن در سال ۱۹۳۹ اين معضل را حل كردند.
آنها كشف كردند وقتى كه اورانيوم با نوترون بمباران مى شود، هسته هايى مثل باريو توليد مى شوند كه عدد اتمى آنها خيلى كوچك تر از عدد اتمى اورانيوم است. ليز ميتنر فيزيكدان آلمانى كه در سوئد زندگى مى كرد، اين پديده را به دقت بررسى كرد و نام شكافت را براى آن انتخاب كرد. بور و ويلر با ارائه مقاله اى فهم نظرى شكافت را به طور كامل ممكن كردند و پس از ارائه مقاله آنها كليه پژوهش هاى علمى در مورد شكافت هسته اى تا به امروز جزء اسناد فوق العاده سرى، طبقه بندى مى شود.

•  گداخت

هسته هاى خيلى سبك مثل هيدروژن يا هليوم انرژى بستگى كمترى نسبت به هسته هاى سنگين دارند. اگر دو هسته سبك در هم ادغام شوند، هسته سنگين ترى را به وجود مى آورند و مقدار زيادى انرژى به صورت انرژى جنبشى آزاد مى شود. براى انجام گداخت بايد هسته ها را بسيار به هم نزديك كرد. دافعه الكترواستاتيكى مانع بزرگى براى اين فرآيند است. اين واكنش با افزايش انرژى جنبشى هسته هاى اوليه انجام مى شود. دسترسى به چنين انرژى هايى در شتاب دهنده ها آسان است اما براى اينكه اين واكنش خودنگهدار باشد، به دمايى حدود ۱۰۸ كلوين نياز است. (دماى سطح خورشيد شش هزار كلوين است.) چنين وضعيتى تنها در حالت پلاسمايى ماده پيش مى آيد كه در آن هسته ها و الكترون ها از هم جدا هستند. پژوهش ها به روى گداخت هسته اى همچنان ادامه دارد و قرار است در رآكتور Iter در فرانسه براى نخستين بار چنين فرآيند خود نگهدارى اى ايجاد شود. اما شايد رسيدن به اين هدف چند دهه طول بكشد.
منابع:
 ۱-H.Frauenfeldor, E.Henley, Subatomic Physics, ۱۹۹۴
 ۲-D.Griffithe, Elementary Particles, ۱۹۸۷
 ۳-L.Rayder, Elementary Particles and Symmetries, ۱۹۸۶
 ۳ ۴-R.Feynman, Feynman Lecture on Physics,Vo,1994