ماهواره (Satellite)

فرض کنید روی قله یک کوه با یک توپ جنگی گلوله ای را پرتاب می کنید. ( بدون در نظر گرفتن مقاومت هوا ) هر چه نیروی پرتاب کننده بیشتر باشد ، سرعت گلوله بهنگام خروج از لوله بیشتر خواهد بود و گلوله مسافت بیشتری طی خواهد کرد تا با نیروی جاذبه زمین سقوط کند . حال اگر سرعت پرتاب به 7.9 کیلومتر در ثانیه ( 2800 کیلومتر در ساعت ) برسد ، گلوله دیگر به زمین سقوط نخواهد کرد و با همان سرعت دور زمین ( در مدار دایره ای شکل ) خواهد چرخید.

در این حالت گلوله تبدیل به یک ماهواره شده و اگر نیروی اصطحکاک هوا نباشد ، گلوله تا ابد در مدار زمین باقی می ماند ولی بخاطر وجود اصطحکاک هوا در ارتفاعات کم ، سرعت گلوله کم شده و در نهایت سقوط خواهد کرد.

اگر سرعت پرتابه را افزایش دهیم ، مدار حرکت گلوله دور زمین از حالت دایره به حالت بیضی شکل تغییر خواهد کرد و با افزایش سرعت ، مدار حرکت بیضی تر خواهد شد

برای قرار دادن ماهواره در مدار بالایی و دایره ای شکل بدور زمین از موشک های 2 مرحله ای استفاده می کنند. به این صورت که موشک پس از بلند شدن و در ارتفاع کم ، مسیر مستقیم خود را کج می کند تا در مدار زمین قرار گیرد. در این لحظه موتور مرحله اول از موشک جدا می شود. همین لحظه موتور مرحله دوم روشن می شود و موشک در مدار بیضی شکل دور زمین شروع به گردش می کند. موتور مرحله دوم خاموش می شود و وقتی موشک به نقطه اوج ( دورترین نقطه از زمین مدار بیضی از زمین) رسید ، موتور دوم یکبار دیگر روشن می شود تا موشک در مدار دایره ای شکل بزرگ قرار گیرد.

در همین لحظه ماهواره از موتور دوم جدا می شود و سپس با همان سرعت اولیه که از موشک در حال حرکت جدا شده ، در مدار دایره ای شکل دور زمین می گردد .

ارتفاع ماهواره ها از سطح زمین :
ماهواره های جاسوسی را اغلب در ارتفاعات کم ( 480 تا 970 کیلومتری) قرار می دهند. این ماهواره ها می توانند در عرض کمتر از دو ساعت دور زمین گردش کنند و عکس های دقیق از مراکز نظامی بگیرند.

ماهواره های علمی در مدارات میانی ( ارتفاع 4800 تا 9700 کیلومتری) قرار داده می شوند. از این ماهواره ها برای تحقیق در مورد مهاجرت حیوانات و بررسی فعالیت آتشفشانها استفاده می شود.

ماهواره های سیستم موقعیت یابی جهانی (GPS ) در ارتفاع 10000 تا 2000 کیلومتری قرار داده می شوند.

ماهواره های ارتباطی مثل ماهواره تلویزیونی را در ارتفاع 35786 کیلومتری قرار می دهند. زمان گردش ماهواره هایی که در این ارتفاع قرار می گیرند ، با زمان چرخش زمین یکی است . به همین دلیل برای دریافت اطلاعات از این ماهواره ها ، نیازی به جابجایی مکرر گیرنده زمینی ( بشقاب ماهواره ) نیست.

کره ماه ( ماهواره طبیعی زمین ) هم ارتفاع ( فاصله ) حدود 384000 کیلومتری از سطح زمین در حال گردش بدور زمین است ، دارای سرعتی معادل 1 کیلومتر در ثانیه است . با این فاصله و سرعت زمان یک دور گردش ماه بدور زمین حدودا 28 روز طول می کشد که همان طول ماه قمری است .

رابطه سرعت با ارتفاع :
همانطور که می دانید با افزایش ارتفاع از سطح زمین ، نیروی جاذبه کم می شود. هر مدار دایره ای ماهواره ، سرعت مخصوصی دارد که به آن سرعت پایداری مدار می گویند. در این سرعت نیروی جاذبه با نیروی گریز از مرکز در حالت تعادل قرار دارند.

اگر سرعت ماهواره را به کمتر از سرعت پایداری کاهش دهیم ،‌ نیروی جاذبه بر نیروی گریز از مرکز غلبه کرده و ماهواره به مدار پایین تر ( ارتفاع کمتر ) سقوط خواهد کرد و بالعکس اگر سرعت ماهواره را افزایش دهیم ، نیروی گریز از مرکز بر نیروی جاذبه غلبه کرده و ماهواره در مدار بالاتر ( بیضی کشیده ) قرار می گیرد.

( جدول مدار های پایدار ماهواره ها )

ارتفاع از سطح زمین ( کیلومتر )	سرعت پایداری مدار گردش	زمان یک گردش کامل بدور زمین
200	7.78 ( کیلومتر در ثانیه )	88 دقیقه
500	7.61 ( کیلومتر در ثانیه )	94 دقیقه
1000	7.35 ( کیلومتر در ثانیه )	105 دقیقه
10000	4.93 ( کیلومتر در ثانیه )	حدود 6 ساعت
100000	1.94 ( کیلومتر در ثانیه )	حدود 4 روز
1000000	0.63( کیلومتر در ثانیه )	حدود 4 ماه

با کاهش سرعت ماهواره پس از پایان ماموریت ، ارتفاع آن کم می شود تا وارد جو شود. از آنجا که سرعت گردش ماهواره در هنگام برخورد به ملکولهای هوای جو هنوز بسیار زیاد است ، دمای سطح ماهواره آنقدر بالا می رود که قطعات آن آتش گرفته و میسوزند .

البته برخی قطعات نسوخته ماهواره ها یا موشکها در مدار زمین باقی می مانند . این قطعات بخاطر سرعت زیادی که در گردش بدور زمین دارند ، برای دیگر ماهواره ها و نیز موشک ها و شاتل های فضایی بسیار خطرناک هستند بطوریکه اگر یک قطعه کوچک ( به اندازه یک توپ پینگ پنگ ) به شاتلی اصابت کند ، مانند یک خمپاره عمل خواهد کرد و ممکن است شاتل را منفجر کند ! دانشمندان سعی می کنند ماهواره ها را از موادی بسازند که در هنگام برخورد با جو کاملا بسوزند و قطعات خطرناک آنها در جو باقی نماند.

آشنایی با نظریه معروف دکتر حسابی

ذرات تا بی‌نهایت ادامه دارند

خلاصه ای از تئوری معروف او:
دکتر حسابی یکبار تابستان برای مدت کوتاهی به ایران بازگشت و در خانه ای متعلق به آقای جمارانی تابستان را سپری می کرد و در همین ایام در حین مطالعات به این فکر افتادند که »علت وجود خاصیتهای ذرات اصلی باید در این باشد که این ذرات بی نهایت گسترده اند و هر ذره ای در تمام فضا پخش است و نیز هر ذره ای بر ذرات دیگر تاثیر می گذارد«. به این ترتیب به فکر آزمایشی افتاد که این نظریه را اثبات و یا نفی کند . او با خود فکر کرد اگر این تئوری صحیح باشد باید چگالی یک ذره مادی به تدریج با فاصله از آن کم شود و نه اینکه یک مرتبه به صفر برسد و نباید ذره مادی شعاع معینی داشته باشد. پس در اینصورت نور اگر از نزدیکی جسمی عبور کند باید منحرف شود و پس از اینکه محاسبات مربوط به قسمت تئوری این نظریه را به پایان رسانید پس از بازگشت به امریکا به راهنمایی پرفسور انیشتین در دانشگاه پرنیستون به تحقیقات در این زمینه پرداخت. پرفسور انیشتین قسمت نظری تئوری را مطالعه کرد و دکتر حسابی را به ادامه کار تشویق کرد. دکتر حسابی به راهنمایی پرفسور انیشتین به تکمیل نظریه پرداخت سپس یک سال دیگر در دانشگاه شیکاگو به کار پرداخت و آزمایشهایی در این زمینه انجام داد. وی با داشتن یک انتر فرومتر دقیق توانست فاصله نوری را در عبور از مجاورت یک میله اندازه بگیرد و چون نتیجه مثبت بود آکادمی علوم آمریکا نظریه دکتر حسابی را به چاپ رسانید. برخی همکاران از نامأنوس بودن و جدید بودن این فکر متعجب شدند و برخی از این نظریه استقبال کردند.
شرح آزمایشهای انجام شده و نتیجه آن:
در اثبات این نظریه اگر در آزمایش, نور باریک لیزر از مجاورت یک میله وزین چگال عبور داده شود, سرعت نور کم می شود. در نتیجه پرتو لیزر منحرف میگردد. هرگاه پرتو لیزر بطور مناسبی از میان دو جسم سنگین که در فاصله ای از هم قرار دارند عبور داده شود انحراف آن هنگام عبور از مجاورت جسم اول و سپس از مجاورت جسم دوم به خوبی معلوم میشود و این انحراف قابل عکسبرداری است.
این آزمایش گسترده بودن ذره را نشان می دهد. بر طبق این آزمایش انحراف زیاد پرتو لیزر فقط در اثر پراش نبوده بلکه مربوط به جسم است. بر حسب این نظریه هر ذره, مثلاً الکترون, کوارک یا گلویون نقطه شکل نیست بلکه بی نهایت گسترده است و در مرکز آن چگالی بسیار زیاد بوده و هر چه از مرکز فاصله بیشتر شود آن چگالی بتدریج کم می شود. بنابراین یک پرتو نور از یک فضای چگالی عبور کرده و شکست پیدا میکند و انحراف می یابد.
اختلاف تئوری بی نهایت بودن ذرات با تئوریهای قبلی:
در تئوریهای قبلی هر ذره قسمت کوچکی از فضا را در بر دارد یعنی دارای شعاع معینی است و خارج از آن این ذره وجود ندارد ولی در این تئوری ذره تا بی نهایت گسترده است و قسمتی از آن در همه جا وجود دارد. در تئوریهای جاری نیروی بین دو ذره از تبادل ذرات دیگر ناشی می شود و این نیرو مانند توپی در ورزش بین دو بازیکن رد و بدل می شود و این همان ارتباطی است که یبن آنها حاکم است و در تئوریهای جاری تبادل ذرات دیگری این ارتباط میان دو ذره را ایجاد میکند. مثلاً نوترون که بین دو ذره مبادله می شود, اما در تئوری دکتر حسابی ارتباط بین دو ذره همان ارتباط گسترده ایست که در همه جا بعلت موجودیت آنها در تمام فضا بین آنها وجود دارد.
ارتباط این تئوری با تئوری نسبیت انیشتین:
تئوری انیشتین می گوید: خواص فضا در حضور ماده با خواص آن در نبود ماده فرق دارد, به عبارت ریاضی یعنی در نبود ماده, فضا تخت است ولی در مجاورت ماده فضا انحنا دارد. اگر بگوییم یک ذره در تمام فضا گسترده است در هر نقطه از فضا چگالی ماده وجود دارد و سرعت نور به آن چگالی بستگی دارد به زبان ریاضی به این چگالی می توان انحنای فضا گفت.
ارتباط فلسفی این تئوری با فلسفه وحدت وجود:
در این نگرش همه ذرات جهان بهم مرتبط هستند. زیرا فرض بر این است که هر ذره تا بی نهایت گسترده است و همه ذرات جهان در نقاط مختلف جهان با هم وجود دارند.یعنی در واقع قسمت کوچکی از تمام جهان در هر نقطه ای وجود دارد

بیشتر درباره LCD بدانیم

آموخته ایم که ماده سه حالت جامد ، مایع و گاز دارد که به تازگی هم دو حالت دیگر به آن اضافه شده است. جامدات شکل خاصی دارند، یعنی مولکولهای آنها موقعیت خاصی نسبت به یکدیگر داشته و نمی توانند آزادانه به هر سو حرکت کنند . ولی مولکول های مایعات چنین قیدی نسبت به هم ندارندو در کل حجم آن در حرکت اند . کریستالهای مایع موادی هستند که ظاهر مایع دارند، اما مولکولهای آنها آرایش خاصی نسبت به یکدیگر دارند ، درست مانند جامدات که در شکل هم به راحتی دیده می شود. به همین دلیل کریستال مایع خصوصیاتی شبیه به مایع و جامد داشته و به همین دلیل با چنین اسم متناقضی خوانده می شوند . این مواد به شدت به دما حساس اند و اندکی حرارت لازم است تا آنها را به مایع واقعی درآورد و یا اندکی سرما تا به معمولی تبدیل شود. به همین دلیل است که LCD ها در مقابل تغییرات دما عکس العمل نشان داده و به عنوان دماسنج طبی استفاده می شوند . جالب این است که به دلیل همین حساسیت نمی توان از کامپیوترهای کیفی یا نظایر آن در هوای بسیار سر و یا مثلاً در آفتاب داغ ساحل دریا استفاده کرد . در این وضعیت معمولاً LCD ها عکس العمل های عجیب و غریبی از خود نشان می دهند . انواع مختلفی از مواد شناخته شده اند که در دمای معمولی چنین خصوصیاتی دارند. اما دسته ای از آنهاهستند که به جریان الکتریسیته هم حساس هستند و مولکولهای آن متناسب با جریان برق ورودی می چرخند و تغییر زاویه می دهند . این خصوصیت عجیب اثر جالبی هم دارد. وقتی نور از درون یک کریستال مایع این چنین عبور کند، پلاریزاسیون یا قطبش آن هم جهت با مولکولهای کریستال می شود . از همین خاصیت برای LCD ها استفاده شد. با این توضیح که چون کریستالهای مایع شفاف و هادی الکتریسیته هستند ، به راحتی می توان آنها را در جریان الکتریسیته قرار داد و نور را از آن عبور داد. برای این کار به جز کریستال مایع به 2 تکه از این شیشه پلاروید یا قطبشگر هم نیاز است. احتمالاً این شیشه ها را دیده اید. اگر دو تکه از این شیشه ها را روی هم قرار دهید. نور به راحتی از آن عبور می کند . اما وقتی یکی از آنها را 90 درجه نسبت به دیگری بچرخانید ، دیگر نور رد نمی شود . این اتفاق به این دلیل روی می دهد که هر شیشه نو را فقط در جهت خاص محور خود عبور می دهد . اگر دو شیشه هم محور باشند نور به راحتی عبور می کند اما اگر محورها با هم زاویه 90 درجه داشته باشند نور رد نخواهد شد . برای ساخت LCD دو شیشه پلاروید را با 90 درجه اختلاف نسبت به یکدیگر قرار می دهند و یک کریستال مایع بین آنها می گذارند . وقتی کریستال به جریان برق وصل نباشد؛ نور از قطبشگر اول می گذرد و وارد کریستال مایع می شود جهتش 90 درجه تغییر کرده و به همین دلیل از قطبشگر دوم هم عبور کرده و به چشم می رسد. اما وقتی که جریان به کریستال وصل باشد ،نور دیگر چرخشی نخواهد داشت و نمی تواند از کریستال دوم عبور کند . ساختن یک LCD همان طور که در بالا توضیح داده شد، بسیار ساده تر از آن است که به نظر می آید . فقط به یک ساندویچ شیشه و کریستال نیاز داریم. اما همین ساندویچ ساده 80 سال پس از کشف کریستالهای مایع ساخته شد. کریستال مایع را یک گیاه شناس اتریشی در سال 1888 برای اولین بار در حین ذوب جامدی از مشتقات آلی کشف کرد . اما اولین LCD را یک کارخانه آمریکایی در سال 1968 ساخت . تکنولوژی ساخت LCD هر روز متکامل تر شده و جای بیشتری در صنایع امروز به خود اختصاص می دهد . البته هنوز هم تحقیقات برای ساخت نمونه های بهتر و کاراتر این وسیله ادامه دارد.