زمین

[moo2010]

دید کلی

مایع (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D9%85%D8%A7%DB%8C%D8%B9) یا گاز (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%DA%AF%D8%A7%D8%B2) بر هر جسمی که در آن غوطه‌ور است فشار (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D9%81%D8%B4%D8%A7%D8%B1) وارد می‌کند. این فشار را هیدروستاتیکی می‌گویند. پرده‌های گوش به تغییرات فشار هیدروستاتیکحساس‌اند. به همین دلیل وقتی در آب شیرجه می‌رویم و یا وقتی در آسانسور ناگهان بالا می‌رویم این تغییرات را احساس می‌کنیم. همه ما در ته یک دریای هوا زندگی می‌کنیم و از این هوا فشاری بر همه چیز وارد می‌شود. روش کلاسیک اندازه گیری این فشار که هنوز هم بطور وسیعی رایج است فشار سنج جیوه‌ایاست.

اتمسفر چیست؟

در لایه‌های جو زمین فشار ناشی از هوای محیط به چگالی هوا و ارتفاع از سطح زمین ، دمای هوا و سرعت وزش باد وابسته است. این فشار بیشترین مقدارش را در سطح دریا دارد و در ارتفاعات بالا به شدت با تابع نمایی کاهش می‌یابد. برای همین است که در بالای کوه تخم مرغ زودتر پخته می‌شود و یا اینکه آب سریعتر می‌جوشد، زیرا فشار هوا پایین بوده و دما (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D8%AF%D9%85%D8%A7) نیز ارتباط مستقیم با فشار هوا دارد. با این حال بر حسب رنج فشار جو زمین رابه لایه‌هایی طبقه بندی نموده‌اند. بد نیست بدانید که این فشار به تغییرات شدت تابش نور خورشید نیز بستگی دارد و در اثر توان تابش بالا ، افزایش می‌یابد.


طرز ساخت فشار سنج جیوه‌ای



یک لوله شیشه‌ای به طول حدود یک متر انتخاب و آنرا از جیوه (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D8%AC%DB%8C%D9%88%D9%87) پرکنید. انتهای باز لوله را با انگشت بگیرید و در همین حال آن را داخل یک ظرف پر از آب جیوه قرار دهید . وقتی انگشت خود را بردارید جیوه درلوله پایین می‌آید و یک ناحیه خلأ در فضای بالای جیوه تشکیل می‌دهد. جیوه در لوله ، در بالای ظرف جیوه ، معیاری از فشار هوا است.
توجه کنید که کار با فشار سنج جیوه‌ای اقدامات احتیاطی ویژه‌ای را لازم دارد. چون جیوه سمی است برای انجام آزمایش بایستی موارد احتیاطی کار با آن را رعایت نمایید.
اولین فشار سنج محتوی آب بود و ارتفاع ستون آن به بیش از 10.37m می‌رسید. استفاده از جیوه این امکان را فراهم کرد که طول لوله کوتاهتر باشد، زیرا چگالی جیوه بیش از 13 برابر چگالی آب است.


اندازه گیری فشار جو

وقتی فشار هوا برابر یک اتمسفر استاندارد یا 101.3pa است ، ارتفاع ستون جیوه چقدر است؟ تعادل هیدروستاتیکی وقتی برقرار می‌شود که فشار ناشی از وزن ستون جیوه در ته لوله ، با فشار جوی که جیوه را در ته لوله نگه می‌دارد و مانع ریختن آن در ظرف می‌شود، برابر باشد.


بنابراین می‌خواهیم بدانیم ، طول ستون جیوه چقدر باشد تا فشاری برابر 101.3pa را درته لوله تولید کند؟ حجم جیوه برابر است با طول ستون جیوه (h) ضرب در مساحت سطح آن (A) یعنی v = hA در نتیجه ، فشار اتمسفر بر حسب ارتفاع ستونی از جیوه که این فشار می‌تواند آن را در فشار سنج نگه دارد، اندازه گیری می‌شود.



P = ρgh

می‌توان بر حسب حجم سیال جابجا شده سیال به کمک نیروی ارشمیدس (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D9%86%DB%8C%D8%B1%D9%88%DB%8C+%D8% A7%D8%B1%D8%B4%D9%85%DB%8C%D8%AF%D8%B3) نیز فشار جو را اندازه گیری کرد. البته قوانین شارل گیلوساک ، بویل و مایروت و معادله حالت گازها سنجش فشار هوا را به مراتب آسان نموده‌اند.



منبع : دانشنامه رشد

[moo2010]

اطلاعات اولیه

فشار عبارت است از نیرو (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D9%86%DB%8C%D8%B1%D9%88) بر واحد سطح. یعنی مثلا فشار (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D9%81%D8%B4%D8%A7%D8%B1) گاز برابر است با نیرویی که گاز بر واحد سطح جداره ظرف خود ، وارد می‌نماید:

سطح / نیرو = فشار

واحد فشار در SI ، "پاسکال" است. (با علامت اختصاری Pa ) و برحسب تعریف ، فشاری است معادل با نیروی یک نیوتن (1N=1kgm/s2) بر یک مترمربع.

1Pa=1N/1m2=1(kg.m/s2)/1m2=1kg/m.s2

به هر حال فیزیکدانان معمولا فشار گاز را در ارتباط با فشار جو (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D8%A7%D8%AA%D9%85%D8%B3%D9%81%D8%B 1) اندازه‌گیری می‌کنند.


تاریخچه

برای اندازه‌گیری فشار جو از هواسنج استفاده می‌شود. این دستگاه در قرن هفدهم توسط ایوان گلیستا توریچلی (Evangelista Toricelli) ، شاگرد گالیله (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%DA%AF%D8%A7%D9%84%DB%8C%D9%84%D9%8 7)(Galileo) ، طراحی شد. طرح کلی آن به صورت لوله‌ای پر از جیوه است که وقتی در تشتک جیوه برگردانده می‌شود، همه جیوه آن خالی نمی‌گردد. در این حالت ارتفاع ستون جیوه در لوله نمادی از فشار خواهد بود.



اندازه‌گیری فشار

توریچلی از یک لوله به طول 850mm که انتهای آن مسدود شده بود، برای اندازه‌گیری فشار استفاده کرد. برای این منظور او لوله را پر از جیوه (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D8%AC%DB%8C%D9%88%D9%87) کرد، سپس آن را در یک ظرف در باز جیوه به صورت وارونه قرار داد. دراین حالت ، سطح جیوه در لوله پایین آمد، اما لوله کاملا از جیوه خالی نشد. فشار جیوه وارد بر سطح جیوه داخل ظرف ، نگه‌دارنده ستون جیوه در داخل لوله است. فضای بالای سطح جیوه داخل لوله ، تقریبا بطور کامل ، از هوا خالی است. چون جیوه در دمای اتاق چندان فرار نیست، فقط مقدار اندکی از بخار جیوه این فضا را اشغال می‌کند. به همین جهت ، عملا بر سطح جیوه داخل لوله ، فشاری وارد نمی‌شود.

فشار داخل لوله در سطح مرجع که در شکل نشان داده شده، فقط از وزن ستون جیوه ناشی می‌شود. این فشار در سطح با فشار جو خارج لوله برابر است. هنگامی ‌که فشار جو افزایش می‌یابد، جیوه را در ستون به بالا می‌راند. به خاطر دارید که فشار عبارت از نیروی وارد بر واحد سطح می‌باشد. به همین جهت ، سطح مقطع لوله خواه نسبتا بزرگ باشد یا کوچک ، یک فشار جو معین ، جیوه درون لوله را در ارتفاعی یکسان نگه می‌دارد.

فشار جو روز به روز و از محلی به محل دیگر تغییر می‌کند. فشار میانگین در سطح دریا و در صفر درجه سانتیگراد ارتفاع جیوه را در 760mm نگه می‌دارد (فشار استاندارد). این مقدار یک "اتمسفر" (1atm) نامیده می‌شود. ولی در سیستم SI باید اتمسفر را بر حسب پاسکال بیان کنیم:


1atm=101325Pa=101.325kPa
فشار برابر با ارتفاع 1mm جیوه یک "تور" خوانده می‌شود (تور از نام توریچلی گرفته شده است).


1atm=760Torr

فشارسنج

فشارسنج وسیله‌ای است که برای اندازه‌گیری فشار نمونه‌ای از گاز (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%DA%AF%D8%A7%D8%B2). طرح فشارسنج از هواسنج گرفته شده است. نوعی از فشارسنج که در شکل می‌بیند. شامل لوله‌ای به شکل U است که حاوی جیوه می‌باشد. یک بازوی این لوله با جو مرتبط است. در این بازو فشار جو بر سطح جیوه وارد می‌شود. بازوی دیگر به یک ظرف گاز متصل است به نحوی که فشار گاز ، بر جیوه این بازو وارد می‌شود. اگر فشار گاز با فشار جو برابر باشد، سطح جیوه در هر دو بازوی لوله U شکل ، یکسان خواهد بود.

در آزمایش مربوط به شکل فشارسنج ، فشار گاز از فشار جو بیشتر است. اختلاف ارتفاع بین دو سطح جیوه (برحسب میلیمتر جیوه) بایستی به فشار جو (برحسب میلیمتر جیوه یا تور) افزوده شود، تا فشار گاز (برحسب میلیمتر جیوه یا تور) بدست آید. اگر فشار گاز کمتر از فشار جو باشد، جیوه در بازوی چپ فشارسنجی که در شکل فشارسنج نشان داده شده، در سطحی بالاتر از بازوی راست خواهد ایستاد و اختلاف ارتفاع بایستی از فشار جو کم شود.


فشار بخار (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D9%81%D8%B4%D8%A7%D8%B1+%D8%A8%D8% AE%D8%A7%D8%B1)

هنگامی‌ که یک مایع در یک ظرف بسته تبخیر (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D8%AA%D8%A8%D8%AE%DB%8C%D8%B1) گردد، مولکولهای بخار نمی‌توانند از سطح مایع فرار کنند. برخی از مولکولهای بخار ضمن حرکت نامنظم خود به حالت مایع (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D8%AD%D8%A7%D9%84%D8%A7%D8%AA+%D9% 85%D8%A7%D8%AF%D9%87) برمی‌گردند. می‌توانیم این فرآیند را برای آب بوسیله یک پیکان دوطرفه نشان دهیم:


(H2O (l) → H2O (g


در ابتدا سرعت بازگشت مولکولها از بخار به مایع کم است، زیرا تعداد کمی از مولکولها در فاز بخار وجود دارند. اما ادامه تبخیر باعث افزایش غلظت مولکولها در فاز بخار می‌شود. بدین ترتیب ، سرعت میعان (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D9%85%DB%8C%D8%B9%D8%A7%D9%86) افزایش می‌یابد. در نهایت ، سیستم به حالتی می‌رسد که در آن حالت سرعت میعان با سرعت تبخیر برابر می‌گردد. چنین حالتی را که سرعت دو عمل مخالف باهم برابر می‌باشد، "حالت تعادل" می‌نامند. از آنجا که در حالت تعادل ، غلظت مولکولها در بخار ثابت است، فشار بخار نیز ثابت خواهد بود. فشار بخاری را که در دمای معین با مایع خود در حال تعادل است، "فشار بخار تعادلی" آن مایع می‌نامند. فشار بخار مایع معین توسطدما (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D8%AF%D9%85%D8%A7) تعیین می‌شود و با زیاد شدن دما ، افزایش می‌یابد.


تغییر فشار در یک شاره (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D8%B4%D8%A7%D8%B1%D9%87) ساکن

هر شاره‌ای در حال تعادل باشد، هر جز آن در حال تعادل خواهد بود. عنصر حجمی ‌کوچکی از شاره را که در داخل شاره غوطه‌ور است، در نظر می‌گیریم. فرض می‌کنیم که این عنصر به شکل قرص نازک است. نیروهای وارد بر عنصر از طرف شاره‌ای که آن را احاطه کرده است، در هر نقطه بر سطح عنصر عمودند. برآیند نیروهای افقی صفر است، زیرا این عنصر هیچ شتاب (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D8%B4%D8%AA%D8%A7%D8%A8) افقیی ندارد. نیروهای افقی فقط از شاره ناشی می‌شوند و به علت تقارن ، فشار در تمام نقاط واقع بر یک صفحه افقی در ارتفاع y یکسان است.

اگر P فشار وارد بر وجه پایینی و P+dP فشار وارد بر وجه بالایی باشد، نیروی رو با بالا PA است (که بر وجه پایینی وارد می‌شود) و نیروی رو به پایین (که بر وجه بالایی وارد می‌شود.) برابر است با (P+dP)A به اضافه وزن عنصر (dw) ، پس برای تعادل قائم داریم:



PA=( P+dP)A+dw=( P+dP)A+ρgAdg


P/dy=-ρg


این معادله نشان می‌دهد که فشار در شاره‌ای که در تعادل استاتیک است، برحسب ارتفاع از یک سطح مرجع چگونه تغییر می‌کند.



منبع : دانشنامه رشد

[moo2010]

تکنیک خلا


ریشه لغوی

هر چند که کلمه لاتینی Vacum (خلا) به معنی خالی بودن (تهی ‌بودن) از ماده است. اما موضوع تکنیک خلا چیزی به کلی غیر از مقوله فضای بدون ماده است. در پایین‌تر‌ین وصول امروزه ، هنوز صدها ذره در هر سانتیمتر مکعب از گاز وجود دارد.


نگاه اجمالی

خلا در روی کره زمین در پاره‌ای از اعمال زندگی حیوانی به خلا پایین بر می‌خوریم. اما خلا بالا ، در روی کره زمین بصورت طبیعی ، شناخته (و یا مشاهده) نشده است. پاره‌ای از اعمال طبیعی از لحاظ کاربرد طبیعی خلا صورتی بسیار زنده دارند. نظیر عمل تنفس ، انسان حین دم تا حدود 740 تور هوا را به داخل ریه خود می‌کشد و در حین بازدم قادر است فشار داخل ریه را تا 300 تور پایین بیاورد. اکتاپوس می‌تواند فشار را در بازدم تا حدود 100 تور پایین بیاورد. البته بعضی اعمال طبیعی خلا‌سازی دارای ساز و کاری توأم با پیچیدگی است.



تاریخچه

سرآغاز تکنیک خلا به سال 1643 می‌رسد. سالی که در آن توریچلی موفق به ایجاد خلا در بالای ستون جیوه واقع در لوله شیشه‌ای دراز سر بسته‌ای شد که پس از پر کردن آن با جیوه از دهانه بازش روی تشتکی از جیوه بطور وارونه قرار می‌گرفت. دوره پیش آهنگ تکنیک خلا تا اختراع لامپ الکتریکی ادامه یافت. در این دوره در مورد مبانی قانونهای گازپیشرفتهای نظری و تجربی مهمی حاصل شد. (قانونهایبویل ـ ماریوت ، شارل ـ گیلوساک ، برنولی ، آووگادرو ، ماکسول (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D9%85%D8%B9%D8%A7%D8%AF%D9%84%D8%A 7%D8%AA+%D9%85%D8%A7%DA%A9%D8%B3%D9%88%D9%84)، بولتزمن و غیره ).

اولین پیشرفت در کاربرد عملی خلا استفاده از آثار مکانیکی حاصل از اختلاف فشار بین خلا و اتمسفر بود. تجربه کلاسیکی گریک (در سال 1654) نشان داد که برای سوا کردن دو نیم کره تو خالی بهم چسبیده به شعاع 119 سانتیمتر که هوای درون آنها تخلیه شده بود. نیاز به نیروی کشش 16 نیوتن لازم است که دو اسب در دو جهت مخالف هم بر نیمکره‌ها وارد می‌کند. کاربرد این دانش برای افزایش راندمان ترامواها در دوبلین فقط چند سالی دوام یافت.


سیر تحولی و رشد

کار سیستمهای انتقال هوای فشرده یا خلا که در سالهای 1860 ـ 1850 در لندن و پاریس آغاز شده با کمی نو سازی تا کنون ادامه دارد. ساخت لامپ الکتریکی رشته‌ای (ادیسون 1879) نیز یکی از نتایج کار خلا سازی بود که توسط توپلر و اشیرتکل چند سالی پیش اختراع شده بود. خلاسنج ساخت مک لئود(در سال 1874) برای اولین بار امکان اندازه‌گیری فشارهای پایین را فراهم آورد. بدون پایین آوردن چگالی مولکولی (خارج ساختن اجزای فعال اتمسفر از درون محفظه لامپ) کار لامپ الکتریکی امکان پذیر نبود. مبنای کار لوله پرتوی کاتودیک (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D9%84%D8%A7%D9%85%D9%BE+%D9%BE%D8% B1%D8%AA%D9%88%DB%8C+%DA%A9%D8%A7%D8%AA%D8%AF%DB%8 C) ، افزایش مسیر آزاد میانگین مولکولها در درون لوله بود. اولین کاربرد عایق حرارتی حاصل از خلا ساخت فلاسک دو جداره بود (در سال 1893).

اختراع دیودها (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D8%AF%DB%8C%D9%88%D8%AF) (1902) و تریودها (در سال 1907) که در خلا کار می‌کنند و استفاده از رشته تنگستن (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D8%AA%D9%86%DA%AF%D8%B3%D8%AA%D9%8 6) (در سال 1909) سرآغاز توسعه لامپهای الکترونیکی و تکمیل لامپ الکتریکی بود. همه این پیشرفتها که یکی به مبنای دیگری صورت می‌گرفت نیاز به تخلیه بیشتر و خلاسنجی بهتر و دقیقتر را روز افزون می‌ساخت.پمپ‌های دیفوزیون (Langmuir.Gaede) در سالهای 1915 و 1916 ساخته شدند. قبل از آن تاریخ ، در سال 1906 پیرانی خلاسنج (gauge) خود را ساخت و سپس در سال 1916 با ساخته شدن خلاسنج یونشی با کاتد گرم به اندازه گیری خلاهای بالا فراهم شد.



توسعه تکنولوژی خلا تا جنگ جهانی دوم ادامه یافت، در سالهای 36 ـ 1935 به سه بند تازه دسترسی یافت. پمپهای گازی بالاست (gas Ballast) ، پمپ دیفوزیون روغنی و خلاسنج یونشی با کاتد سرد پتینگ(Prnning) این سه قلم همراه با خلاسنج پیرانی ، از آن زمان تا کنون جزو اجزای جدایی ناپذیر اعلای سیستمهای خلا گشته است. از سال 1940 به بعد تکنولوژی خلا پیشرفت بسیار بزرگی در زمینه دستگاههای پژوهشی فیزیک هسته‌ای (سیکلوترون و جداسازی ایزوتوپ و غیره) ، فلز کاری خلا ، اندودن و خشک کردن تحت سرمای خلا داشته است.

تا سال 1950 گستره معرفی خلا به10-7 ـ 10-6 تور می‌رسید. شاید هم در آن سالها رسیدن به فشارهای پایین تر امکان پذیر بوده است، ولی با اندازه گیری آن فشار امکاناتی در دسترس نبود. خلاسنج بایارد ـ آلبرت(Bayard – Alpert gauge) در 1950 راه اندازه‌گیری فشارهای پایین‌تر را گشود، فشارهایی که بعدها نام خلا فرا بالا به خود گرفتند. ساخت پمپهای یونی در سالهای بعد 1953 ، رسیدن به فشارهای بسیار پایین را امکان پذیر ساخت. در دهه اخیر پژوهشهای فضایی و کوشش در راه حل مسائل خاص این زمینه ، جهش کمی بزرگی را برای تکنولوژی خلا فراهم آورده است.



مفهوم خلا

کلمه خلا به هر فضایی که فشار آن کمتر از فشار اتمسفر است، اطلاق می‌شود. خلا کامل یا مطلق (فضای تهی از ماده) که در آن ، فضا به کلی عاری از ماده باشد، حالتی است دست نیافتنی. فشار اتمسفر 760mmHg و چگالی عددی آن برابر n = 2.5x1019mol/Cm3 است.




واحدی از فشار که عمدتا مورد استفاده ما خواهد بود، عبارت تور (Torr) است که به نام توریچلی ساخته شده و با تقریب خوبی ، برابر 1torr = 1mmHg است.
واحد رایج دیگری به نام میکروبار است که برابر است با: 1Din/Cm3
واحد فشار در دستگاه SI عبارت است از N/m2 یا Pa پاسکال.
واحدهای بسیار دیگری برای فشار وجود دارد که پاره‌ای از آنها در تکنیک خلا بکار می‌روند.


انواع خلا



خلا طبیعی: خلأی است بدون دخالت انسان در طبیعت و از جمله کره زمین و طبقات جو آن موجود است.
خلا مصنوعی: خلأی است که بدست انسان فراهم می‌آید و اصل موضوع تکنیک خلا همین مورد است.


خلا در فضا

می‌دانیم که فشار هوا در سطح دریا برابر 760 تور است و با صعود از سطح دریا به ارتفاعات بالا ، به تدریج کاهش می‌یابد. تا در ارتفاع 1000 کیلومتری (تروپوسفر (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D8%AA%D8%B1%D9%88%D9%BE%D9%88%D8%B 3%D9%81%D8%B1) و استراتوسفر (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D8%A7%D8%B3%D8%AA%D8%B1%D8%A7%D8%A A%D9%88%D8%B3%D9%81%D8%B1)) این کاهش کاملا منظم بوده و آهنگ افت آن برابر یک مرتبه مقداری از هر 15 کیلومتر است. با این افت منظم فشار مقدار آن در ارتفاع حدود 90 کیلومتری بوجود می‌آید. در یونسفر (400 ـ 100 کیلومتر) تعداد زیادی اتم یونیده موجود است و فشار در آن ناحیه به ازای هر 200 ـ 100 کیلومتر از ارتفاع به مقدار 10 بار کاهش می‌یابد. و بالاخره در ارتفاع 1000 کیلومتری به 10-10 تور می‌رسد. در بالاتر از ارتفاع 400 کیلومتری شرایط خلا فرا بالا موجود است. در بالاتر از این ارتفاع ، آهنگ کاهش فشار باز هم کندتر می‌شود و نهایتا ارتفاع 10000 کیلومتری به حدود 1013 تور می‌رسد.


کاربردهای خلا در علوم و فنون

کاربردهای بسیار گوناگون خلا را می‌توان حالت فیزیکی کاربرد و یا بر حسب زمینه آن طبقه بندی کرد. روشن است که هر یک از موارد کاربردی از یک یا چند وضعیت و حالت فیزیکی بهره می‌گیرند. وضعیتهایی که ناشی از رقیق کردن گازها ، در ظرف تخلیه مورد کاربرد ، پی در پی بوجود می‌آیند. در پاره‌ای از موارد کاربردی ، فرآورده‌ها یا قابلیتهایی حاصل می‌شوند که بطور دائم در کل عمر آن ماندگارند. (مانند لامپها ، لوله‌های الکترونیکی و لوله‌های تخلیه الکتریکیماشینهای شتاب دهنده و …) ، حال آنکه در پاره‌ای دیگر از کاربردهای تکنیکی ، حالت خلا فقط برای مدلی معین به عنوان واسطه‌ای در فرآیند تولید و به کار می‌رود. و محصول نهایی در شرایط اتمسفر مورد استفاده قرار می‌گیرد. (نظیر افزودن از خلا Vacum Caoting ـ خشکاندن در خلا و بارو کردن در خلا).



منبع : دانشنامه رشد

[moo2010]

دید کلی

اگر آهنربایی (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D8%A2%D9%87%D9%86%D8%B1%D8%A8%D8%A 7) را از نقطه‌ای آویزان کنیم، آهنربا چرخیده و در راستای شمال و جنوب جغرافیایی قرار می‌گیرند. قطبی از آهنربا را که در راستای شمال جغرافیایی قرار دارد، قطب N و دیگری را قطب S می‌نامند. دلیل رفتار این گونه آهنربا وجود میدان مغناطیسی در زمین می‌باشد.


تاریخچه

ویلیام گیلبرت (willam gilbert) یکی از فیزیکدانان پیشگامی بود که اولین بار به وجود میدان مغناطیسی زمین (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D9%85%DB%8C%D8%AF%D8%A7%D9%86+%D9% 85%D8%BA%D9%86%D8%A7%D8%B7%DB%8C%D8%B3%DB%8C+%D8%B 2%D9%85%DB%8C%D9%86) پی برد. وی نشان داد که اگر یک میله آهنی را در راستای شمال و جنوب قرار داده و بر روی آن بکوبیم میله ، آهنربا خواهد شد. او همچنین برای اثبات وجود میدان مغناطیسی زمین یک آهنربا را درون کره‌ای قرار داد و نام ان را Terrlla نامید که در زبان لاتینی به معنای زمین کوچک بود. گیلبرت یک قطب نما (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D9%82%D8%B7%D8%A8+%D9%86%D9%85%D8% A7) را بر روی آن حرکت داد و مشاهده نمود که وقتی قطب نما در راستای سطح Terrlla قرار می‌گیرد، جهت عقربه مغناطیسی آن همواره ثابت می‌ماند، که نشانگر قرار گرفتن عقربه تحت تاثیر میدان مغناطیسی آهنربای درون کره است.


قطب‌های میدان مغناطیسی زمین



در واقع کره زمین (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%DA%A9%D8%B1%D9%87+%D8%B2%D9%85%DB% 8C%D9%86) مانند یک آهنربای قوی عمل می‌کند که قطب N آن در جنوب جغرافیاییقرار دارد (که می‌تواند قطب S آهنربا‌ها را به سمت خود منحرف کند) و قطب S آن در شمال جغرافیایی قرار دارد (که قطب N آهنربا را به سمت خود منحرف می‌سازد).
همه خطوط میدان مغناطیسی در نیمکره شمالی در نقطه‌ای که به آن قطب جنوب مغناطیسی زمین گفته می‌شود، به هم می‌رسند. این خطوط در نیمکره جنوبی در نقطه‌ای که به قطب شمال مغناطیسی زمین معروف است، به هم می‌رسند.
از آنجا که محور مغناطیسی زمین (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D8%AD%D8%B1%DA%A9%D8%AA+%D9%88%D8% B6%D8%B9%DB%8C+%D8%B2%D9%85%DB%8C%D9%86) (خطی که از دو قطب مغناطیسی زمین می‌گذرد) کاملا بر محور دوران زمین (خطی که از قطب شمال و جنوب جغرافیایی زمین می‌گذرد) منطبق نیست، بنابراین یک عقربه مغناطیسی که در جهت مماس بر محور مغناطیسی زمین قرار می‌گیرد، نمی‌تواند جهت شمال و جنوب جغرافیایی زمین را دقیقا تعیین نماید.


مولفه‌های مشخص کننده میدان مغناطیسی زمین



میل مغناطیسی:
از آنجا که خطوط میدان مغناطیسی زمین بر سطح آن منطبق نیستند، بین شدت میدان مغناطیسی زمین و سطح افق همواره زاویه‌ای وجود دارد، که به آن زاویه میل مغناطیسی می‌گویند.
زاویه انحراف مغناطیسی:
صفحاتی که بر روی آن عقربه مغناطیسی قرار دارد، صفحه نصف النهار مغناطیسی و به زاویه بین آن و صفحه نصف النهار جغرافیایی ، زاویه انحراف مغناطیسی می‌گویند، که مقدار آن در هر منطقه متفاوت خواهد بود. چون دریانوردان و خلبانان در مسیریابی به نصف النهار جغرافیایی احتیاج دارند، لذا دانستن مقدار زاویه انحراف مغناطیسی برای آنان بسیار مهم است.
مولفه افقی میدان مغنا طیسی:
اگر میدان مغناطیسی زمین به دو مولفه عمود بر هم تجزیه کنیم، مولفه افقی میدان مغناطیس زمین حاصل می‌شود.



جابجایی قطبهای مغناطیسی زمین

دانشمندان از دیرباز می‌دانستند که قطب‌های مغناطیسی زمین حرکت می‌کنند. جیمز روس (james ross) نخستین فردی بود که محل قطب شمال را تعیین نمود. وی این کار را در طی سفری خطرناک انجام داده بود. در سال 1904 روالد اماند سون دوباره محل قطب شمال را تعیین نمود، و متوجه شد که محل قطب شمال به اندازه 50 کیلومتر جابجا شده‌ است. اوایل سرعت حرکت قطب 10 کیلومتر در یک سال بود ولی بعدها به 40 کیلومتر در سال رسید.
ناهنجاری مغناطیسی زمین

وقتی انجمن زمین شناسی ایالت متحده امریکا متوجه شد که دور زدن عقربه مغناطیسی در افریقا به اندازه 0.1 درجه کم شده ، و میدان مغنا طیسی 10 درصد از قرن نوزدهم ضعیف تر شده است. برای جراید این سوال پیش آمد که آیا ممکن است روزی میدان مغناطیسی زمین از بین برود؟ پروفسور گری گلاتز مایر (gary Gratsmaier) از دانشگاه کالیفرنیا در جواب این سوال گفت، با توجه به مطالعات مغناطیسی در زمانهای گذشته (علم paleomagnetism) ملاحظه می‌شود که میدان مغناطیسی در اعصار گذشته گاهی در حال افزایش و گاهی در حال کاهش است.

در واقع امروزه کره زمین (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%DA%A9%D8%B1%D9%87+%D8%B2%D9%85%DB% 8C%D9%86) دارای بیشترین شدت میدان مغناطیسی خود در طول تاریخ است. هرگاه در نقطه‌‌ای از کره زمین مقدار کمیتهای مغناطیسی (انحراف مغناطیسی ، میل مغناطیسی ، مولفه افقی بردار میدان مغناطیسی) بطور فاحشی با نقا ط مجاورش فرق کند، اصطلاحا گفته می‌شود که ناهنجاری مغناطیسی اتفاق افتاده و احتمالا در آن نقطه از زمین مخازن ارزشمندی از سنگهای معدن مغناطیسی مانند سنگ آهن وجود دارد. استفاده از این روش در کشف ذخایر معدنی بسیار مفید است.


توفان مغناطیسی

معمولا مقدار سه کمیت مغناطیسی در طی روز و سال تغییرات جزئی دارند. ولی گاهی اوقات در میدان مغناطیسی ، در نتیجه در مولفه‌های آن (سه کمیت) به مدت 6 یا 12 ساعت تغییرات ناگهانی رخ می‌دهد، که اصطلاحا به آن توفان مغناطیسی (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D8%AA%D9%88%D9%81%D8%A7%D9%86+%D9% 85%D8%BA%D9%86%D8%A7%D8%B7%DB%8C%D8%B3%DB%8C) می‌گویند. این توفانها معمولا هر 11.5 سال تکرار می‌شوند. جالب توجه است که پدیده‌هایی مانند شفقهای قطبی (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D8%B4%D9%81%D9%82+%D9%82%D8%B7%D8% A8%DB%8C) و لکه‌های خورشیدی و انتشار امواج رادیویی نیز دارای دوره‌های 11.5 ساله هستند، که نشان دهنده ارتباط بین آنها است.

کمربند تشعشعی وان آلن (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%DA%A9%D9%85%D8%B1%D8%A8%D9%86%D8%A F+%D8%AA%D8%B4%D8%B9%D8%B4%D8%B9%DB%8C+%D8%B2%D9%8 5%DB%8C%D9%86)

هرگا ه ذره بارداری در میدان مغناطیسی زمین قرار گیرد، بر آن ذره نیرویی وارد می‌شود، که به نیروی لورنتس (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D9%86%DB%8C%D8%B1%D9%88%DB%8C+%D9% 84%D9%88%D8%B1%D9%86%D8%AA%D8%B3) معروف است. می‌دانیم که در نتیجه اندرکنش هسته‌ای درون خورشید (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D9%87%D9%85%D8%AC%D9%88%D8%B4%DB%8 C+%D8%AE%D9%88%D8%B1%D8%B4%DB%8C%D8%AF%DB%8C) و طوفانهای خورشیدی ، بطور مداوم ذرات پر انرژی با سرعت 500 کیلومتر بر ثانیه در فضا گسیل می‌شوند. این موضوع سبب می‌شود که سیلی از این ذرات به سمت زمین بیایند و در دام حوزه‌های مغناطیسی آن بیافتند. از آنجا که در قطبین ، شدت میدان مغناطیسی بیشینه است، نیروی لورنتس وارد بر ذرات بنیادی بسیار بزرگ است. اگر یک گروه پروتون (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D9%BE%D8%B1%D9%88%D8%AA%D9%88%D9%8 6) یا الکترون (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D8%A7%D9%84%DA%A9%D8%AA%D8%B1%D9%8 8%D9%86) بطور عمود وارد میدان مغناطیسی شوند، از طرف میدان بر این ذرات یک نیروی عمودی و جانب مرکز به نام نیروی لورنتس وارد خواهد شد، که سبب حرکت دورانی (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D8%AD%D8%B1%DA%A9%D8%AA+%D8%AF%D9% 88%D8%B1%D8%A7%D9%86%DB%8C) آنها می‌شود.

در اثر این نیرو ذرات در یک مسیر دورانی به شعاع r شروع به حرکت می‌کنند و مسیر حرکت آنها حول خطوط میدان مغناطیسی زمین خواهد بود. بنابراین تعداد بیشماری ذره در حوزه‌های قطبی زمین در رفت و آمد هستند. و چون در قطبین مانند سا یر نقا ط مختلف زمین هوا موجود است، به مولکولهای هوا برخورد می‌کنند. این ذرات چون حامل انرژیهای زیادی هسند، با جذب مولکولهای هوا ،‌ آنها را یونیزه کرده و ذرات جدید و پرتوهای گاما (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D8%A7%D8%B4%D8%B9%D9%87+%DA%AF%D8% A7%D9%85%D8%A7) تولید می‌کنند، و ما نقاط درخشانی را در قطب مشاهده خواهیم کرد، که به آن کمربند تشعشعی وان آلن گفته می‌شود.

منشأ میدان مغناطیسی زمین

در قلب سیاره ما گلوله سخت و یکپارچه‌ای از آهن (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D8%A2%D9%87%D9%86) وجود دارد که به اندازه سطح خورشید داغ است و به آن هسته زمین (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D9%87%D8%B3%D8%AA%D9%87+%D8%B2%D9% 85%DB%8C%D9%86) می‌گوییم. اقیانوسی از آهن مایع دور هسته درونی وجود دارد که به آن هسته خارجی می‌گویند. محققان منشا میدان مغناطیسی را هسته خارجی می‌دانند که لایه عمیقی از آهن مایع است و به دور هسته می‌گردد. در واقع هسته خارجی مانند آب روی اجاق ، بر روی هسته داخلی در جوش و خروش است. از طرفی اثر نیروی کوریولیس دوران زمین ، درون هسته خارجی ایجاد طوفان و گرداب می‌کند. مجموع این حرکتها است که میدان مغناطیسی سیاره زمین را بوجود می‌آورد.



منبع : دانشناه رشد

[moo2010]

دید کلی

در هر نقطه‌ای در نزدیکی سطح زمین ، عقربه مغناطیسی آویزان از رشته یا واقع روی یک نقطه به ترتیب خاصی سمت گیری می‌کند (تقریبا در جهت شمال به جنوب). این واقعیت مهم به این معنا است که زمین میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند، مطالعه میدان مغناطیسی زمین برای مقاصد عملی و علمی از اهمیتی اساسی برخودار است.



از زمانهای قدیم ، قطب نماها (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D9%82%D8%B7%D8%A8+%D9%86%D9%85%D8% A7) ، یعنی وسایلی بر اساس استفاده از میدان مغناطیسی زمین برای سمت گیری نسبت به چهار جهت اصلی ، بکار گرفته می‌شدند. قطب نمای مرسوم شامل یک عقره مغناطیسی و یک صفحه مدرج است و در جهت یابیها کاربرد وسیعی دارد.


از میدان مغناطیسی زمین چه استفاده‌هایی می‌شود؟

در دریانوردی و هوانوردی جدید ، دیگر قطب نمای مغناطیسی تنها وسیله‌ای برای سمت گیری و تعیین مسیر کشتی یا هواپیما نیست. برای این منظور وسایل دیگری نیز وجود دارد. با وجود این ، از اهمیت قطب نمای مغناطیسی به هیچ وجه کاسته نشده است. تمام کشتیها و هواپیماهای امروزی به قطب نمای مغناطیسی مجهزند. زمین شناسان ، شکارچیان و مسافران نیز از قطب نما خیلی استفاده می‌کنند. وجود میدان مغناطیسی زمین انجام پاره‌ای از بررسیهای مهم دیگر را میسر ساخته است. از آن جمله می‌توان از روشهای اکتشاف و مطالعه ذخایر آهن نام برد.


قطبهای مغناطیسی زمین

مغناطیس زمین
پیرامون زمین را میدان مغناطیسی که ماینوتسفر یا مغناطو کره نامیده می‌شود احاطه نموده است. باید توجه داشت که نقاط به هم رسیدن خطوط میدان مغناطیسی روی سطح زمین قرار ندارد، بلکه قدری از آن پایینتر هستند. همچنین قطبهای مغناطیسی زمین با قطبهای جغرافیایی آن منطبق نیستند. محور میدان مغناطیسی زمین ، یعنی خط مستقیمی که از هر دو قطب مغناطیسی می‌گذرد، از مرکز زمین نمی‌گذرد و از اینرو قطر زمین نیست. مغناطو کره توسط دو عامل مشخص می‌شود: انحراف مغناطیسی و شیب مغناطیسی.

انحراف مغناطیسی عبارت است از زاویه انحراف عقربه مغناطیسی از نصف النهار جغرافیایی مورد نظر. خطوط واصل نقاط دارای انحراف مغناطیسی مساوی که خطوط هم گوشه نام دارند، در جنوب و شمال قطبین مغناطیسی که مخالف قطبین جغرافیایی است، همگرا می شود. برخی از محققان ، عدم تطابق قطبهای مغناطیسی و جغرافیایی را به توزیع نایکنواخت خشکی و آب در زمین توجیه می‌نمایند.

شیب مغناطیسی عبارت است از زاویه میان عقربه مغناطیسی نسبت به افق (در نیمکره شمالی سر شمالی عقربه و در نیمکره جنوبی عقربه به افق متمایل می شود). ضمن حرکت از استوا به سوی قطبین ، شیب مغناطیس افزایش می یابد. خط واصل نقاط دارای شیب صفر استوای مغناطیسی نام دارد . استوای مغناطیسی ، استوای جغرافیایی را در دو نقطه، یکی با 169˚ طول شرقی و دیگری با ˚23 طول غربی به جنوب و در نیمکره شرقی به شمال منحرف می گردد. در قطبین مغناطیسی شیب به ˚90 می رسد.



مغناطش خود بخودی مواد در میدان مغناطیسی زمین

از مغناطش خودبخودی مواد در میدان مغناطیسی زمین استفاده‌های زیادی می‌شود. از جمله در ساخت مینهای مغناطیسی است که در عمق معینی زیر سطح آب قرار می‌دهند و با عبور کشتی از بالای آنها منفجر می‌شود. ساز و کاری که باعث صعود مین به سطح و انفجار آن می‌شود وقتی عمل می‌کند که عقربه مغناطیسی که می‌تواند حول میله‌ای افقی بچرخد، بر اثر میدان مغناطیسی کشتی که از بالای مین می گذرد، بتواند بگردد. معلوم شده است که کشتی همیشه خودبخود آهنربا می‌شود. برای محافظت در مقابل مینهای مغناطیسی دو روش بکار می‌برند:

مین روبی

این روش عبارت است از حمل مغناطیس نیرومندی که با طنابهای سیمی از هواپیمای در حال پرواز در ارتفاع کم در منطقه مین گذاری شده آویزان می‌شود. گاهی کابل سیمی دایره شکلی را بطور شناور روی آب قرار می‌دهند و جریانی از آن می‌گذرانند. بر اثر میدان مغناطیسی یا جریان ، ساز و کار مینها عمل می‌کند و بدون هیچ خسارتی منفجر می‌شوند.

خنثی سازی میدان مغناطیسی کشتی

این روش به این ترتیب است که حلقه هایی از سیم عایق بندی شده را به کشتی وصل می‌کنند و جریانی را از آنها می‌گذرانند، بطوری که میدان مغناطیسی این جریان مساوی و در خلاف جهت میدان مغناطیسی کشتی (که یک مغناطیس دائمی (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D8%A2%D9%87%D9%86%D8%B1%D8%A8%D8%A 7%DB%8C+%D8%AF%D8%A7%D8%A6%D9%85%DB%8C) است) باشد. وقتی که این میدانها باهم ترکیب شوند، همدیگر را خنثی می‌کند و کشتی بدون اینکه ساز و کار مین را به کار اندازد از روی آن می‌گذرد.

آنچه باید بدانیم



از مدتها پیش (قرن شانزدهم) معلوم شده است که شبکه پنجره قائم به مرور زمان آهنربا (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D8%A2%D9%87%D9%86%D8%B1%D8%A8%D8%A 7) می‌شود.
یکی از اولین پژوهشگران میدان مغناطیسی زمین ، گیلبرت (Gilbert) آزمایش زیر را در کتاب خود شرح داده است. اگر شخصی به یک میله آهنی که از شمال به جنوب قرار گرفته است با چکش بکوبد، میله آهنربا می‌شود.
در تدارک پرواز به قطب شمال ، بیشترین توجه به سمت گیری هواپیما در نزدیکی قطب مبذول می‌شود، زیرا قطبهای مغناطیسی معمولی در این فاصله به کلی از کار کردن باز می‌ماند و عملا بدون استفاده هستند.





منبع : دانشنامه رشد

[moo2010]

دید کلی

پس از کشف اشعه کیهانی (جریانات ذره‌ای ، وارد شده به میدان مغناطیسی زمین (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D9%85%DB%8C%D8%AF%D8%A7%D9%86+%D9% 85%D8%BA%D9%86%D8%A7%D8%B7%DB%8C%D8%B3%DB%8C+%D8%B 2%D9%85%DB%8C%D9%86) از فضا) ، پیشرفت در این شاخه بی‌نهایت مهم و جدید فیزیک تقریبا بطور کامل به ارتفاعی بستگی داشت که دانشمندان دستگاههای پیچیده و شمارنده‌های خود را در سال به نمایش می‌گذاشتند. در این حال از رصدخانه‌های کوهستانهای (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D8%B1%D8%B5%D8%AF%D8%AE%D8%A7%D9%8 6%D9%87) بلند ، آزمایشگاه‌ها ، بالون ، آزمایشات و غیره استفاده می‌شده است. بنابرین حتی بالاترین ارتفاع حاصل (20 تا 80 کیلومتر) برای حمل دستگاهها به آن سوی لایه‌های نسبتا متراکم جو (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D8%AC%D9%88+%D8%B2%D9%85%DB%8C%D9% 86) کافی نبوده و این مسئله تفکیک اشعه کیهانی اولیه (مهمترین جزء جریانهای ذره‌ای) را از کل جریانهای ذره‌ای ثبت شده ، مشکل می‌ساخت.



طبیعی است که قسمت حساس موشکهایی (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D9%85%D9%88%D8%B4%DA%A9) که ابتدا وارد فضای خارجی‌تر می‌شوند بطور اساسی شامل وسایل مختلفی جهت مطالعه ذرات باردار باشد. علائمی که از دستگاههای ارسالی ، بطور اتوماتیک و بسیار ابتدایی به زمین می‌رسید بسیار باعث تعجب دانشمندان گردید. در ارتفاعات معینی ، آزمایشگاههای فضایی خود را در لایه‌هایی یافتند که به شدت از ذرات باردار پر انرژی اشباع شده بود. این ذرات باردار بطور وسیعی با اشعه کیهانی اولیه و ثانویه تفاوت دارند.


تاریخچه پیدایش

این پدیده در حین پرواز اقمار مصنوعی روسی و آمریکایی آشکار شد و برای مدتها دانشمندان از اختلاف شدید در اطلاعات حاصله متعجب و حیران بودند. بنابرین ، بزودی این معما تفسیر گردید. یک دانشمند روسی ، ورنوف (vernov) و تقریبا بطور هم زمان فیزیکدان آمریکایی وان آلن (van Allen) ثابت کردند که سطح زمین در سطح استوا بوسیله دو کمربند (مطابق با اطلاعات جدیدتر حتی سه کمربند) نسبتا مجزا مگنتوسفرها احاطه شده است.


نحوه پی بردن بوجود کمربند تشعشعی زمین



این کمربندها بطور غلیظی بوسیله ذرات باردار با بارها ، انرژیها و جرمهای مختلف اشغال شده‌اند. غلظت ذرات در هر یک از این کمربندها از مرزی به مرز دیگر تفاوت دارد و فضای اطراف قطبها عملا عاری از ذرات باردار می‌باشد.
پس از اولین پرتاب موشک و پرواز اقمار مصنو عی ، به کمک اطلاعات حاصله ، معلوم شد که ذرات باردار بوسیله میدانهای مغناطیسی زمین جذب شده‌اند.
هر ذره بارداری که یک مرتبه وارد میدان مغناطیسی زمین شود، شروع به پیچ خوردن حول خطوط نیرو کرده و بطور مداوم در طول آنها حرکت می‌کند.
میزان پیچش مارپیچهای اولیه بستگی به سرعت اولیه جرم و بار الکتریکی (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D8%A8%D8%A7%D8%B1+%D8%A7%D9%84%DA% A9%D8%AA%D8%B1%DB%8C%DA%A9%DB%8C) آنها دارد. علاوه بر آن به شدت میدان مغناطیسی زمین در ناحیه‌ای از دایره فضایی که ذرات وارد آن شده و تغییر جهت داده‌اند، نیز بستگی دارد. زیرا میدان مغناطیسی زمین در نواحی مختلف آن یکسان نمی‌باشد. نزدیک قطب متراکمتر (غلیظتر) می‌گردد.
ذره بارداری که در طول خط مغناطیسی به صورت مارپیچ حرکت می‌کند، از ناحیه نزدیک به استوا حرکت نموده و چون به یکی از قطبین می‌رسد، با مقاومت در حال افزایشی مواجه شده و متوقف می‌شود. سپس به طرف استوا برگشته و بیشتر به طرف قطب مخالف ، یعنی در جهت عکس شروع به حرکت می‌کند. بدین ترتیب ذره در چیزی به نام تله بزرگ مغناطیسی سرگردان می‌شود.



موقعیت فضایی کمربندهای تشعشعی زمین



اولین کمربند از ارتفاعی قریب 500 کیلومتر بالای نیمکره غربی و 1500 بالای نیمکره شرقی زمین شروع می‌شود. بالاترین غلظت ذرات در این کمربند (هسته‌اش) در ارتفاع 2 تا 3 هزار کیلومتری زمین قرار دارد. مرز فوقانی این کمربند به ارتفاع 3 تا 4 هزار کیلومتری سطح زمین می‌رسد.
دومین کمربند از 11 – 10 هزار کیلومتری زمین شروع شده و تا ارتفاع 60 – 40 هزار کیلومتری ادامه دارد و در ارتفاع 20 هزار کیلومتری دارای بیشترین غلظت است.
کمربند خارجی‌تر (سومین کمربند) از ارتفاع 75 – 60 هزار کیلومتری شروع می‌شود.
مرز کمربندهای مذکور تا کنون فقط بطور تقریبی تعیین شده‌اند و در محدوده معینی بطور تناوبی تغییر می‌کنند. دانشمندان درباره نظم و ترتیب این تغییرات در حال تحقیق هستند.


ساختار کمربندهای تشعشعی زمین

با روانه ساختن سیستماتیک اقماری که وسایلی جهت کشف ذرات پر انرژی در ارتفاعات معین با خود حمل می‌کنند، کمربندهای مذکور در حال مطالعه و بررسی می‌باشند. ماهیت هر یک از این کمر بندها نسبت به دیگری متفاوت است.




اولین آن یعنی نزدیکترین کمربند به زمین ، محتوی پروتونهای مثبت حامل انرژی بسیار زیاد است (بالغ برMev 100) فقط متراکم‌ترین قسمت میدان مغناطیسی زمین آنها را جذب کرده و نگاه می‌دارد.
دومین کمر بند اساسا محتوی الکترونهای با انرژی 100-30 کیلو الکترون ولت (Kev) می‌باشد.
کمربند سوم که میدان مغناطیسی زمین در آن ضعیف‌تر است، محتوی ذراتی با انرژی ev 200 یا بیشتر است.
با توجه به اینکه اشعه معمولی که در صنعت دارو سازی بکار می‌رود محتوی انرژی 30 تا 40 کیلو الکترون ولت بوده یا هنگامی که دستگاههای قوی برای تابش به قطعات بزرگ و توده‌های فلزی ، ذرات اتمی را از Mev 200 تا Mev 2 سرعت می‌دهند.
خطر بزرگ این کمربندها (مخصوصا اول و دوم) برای انسان و جانوران و مسافرانی که در آینده به دیگر سیارات مسافرت (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D8%B3%D9%81%D8%B1+%D9%81%D8%B6%D8% A7%DB%8C%DB%8C) می‌کنند، به سهولت حس می‌شود. به همین دلیل دانشمندان با کوشش و زحمت هر چه تمامتر ، سعی در تعیین تمر کز دقیق و شکل این کمربندها و کیفیت پخش ذرات آن دارند. تا کنون فقط یک چیز معلوم شده است.
نواحی نزدیک به قطبهای مغناطیسی زمین از ذرات پر انرژی آزاد بوده و می‌توان از آنها به عنوان دالانهای هدایت کننده کشتیهای فضایی حامل سرنشین بسوی دنیاهای دیگر استفاده نمود.


منشأ پیدایش کمربندهای تشعشعی زمین



طبیعی است که این سوال مطرح ‌شود، این ذرات تشکیل دهنده کمربندهای تشعشعی از کجا آمده‌اند؟ آنها اساسا از اعماق خورشید (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D8%AE%D9%88%D8%B1%D8%B4%DB%8C%D8%A F) پرت شده‌اند. زمین علی‌رغم فاصله‌اش با خورشید ، دقیقا در خارجی ترین منطقه اتمسفر (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D8%A7%D8%AA%D9%85%D8%B3%D9%81%D8%B 1) آن قرار دارد. زیرا هر زمان که فعالیت خورشیدی زیاد می شود و به تعداد ذرات منتشر شده از خورشید و نیز انرژی آنها افزوده می‌گردد. تعداد الکترونها در کمربند تشعشعی دوم نیز افزایش یافته و کمربند به طرف زمین فشرده‌تر می‌شود و مثل این است که تحت فشار این ذرات ، کمربند پیچ خورده است.
دلیل دیگر آن که ذرات در تله مغناطیسی زمین گیر کرده ، آن دسته از ذراتی هستند که انرژی آنها برای گذشتن از کمربند غیر کافی بوده است. ذراتی که در اثر برخورد اشعه کیهانی اولیه پر انرژی با اتمهای بیرونی‌ترین و بی‌نهایت رقیق شده لایه‌های جو (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D9%84%D8%A7%DB%8C%D9%87%E2%80%8C%D 9%87%D8%A7%DB%8C+%D8%AC%D9%88+%D8%B2%D9%85%DB%8C%D 9%86) ، بوجود می‌آیند و در این تله بزرگ قرار می‌گیرند.


کمربندهای تشعشعی در نقش حفاظهای الکترومغناطیسی زمین

لایه‌های جو بیشتر از آنچه که تصور می‌شد، تقریبا تا مسافت 150 کیلومتری از سطح زمین توسعه یافته‌اند. ما حتی تجسم نکرده‌ایم که جو شفاف و تقریبا غیر محسوس و نیز میدان مغناطیسی کاملا غیر قابل روءیت و غیر محسوس سیار ، همان ، سایبانهای قابل اطمینانی برای بشر و بطور کلی موجودات زنده می‌باشند. ماده زنده نیز بطور کاملی در طول صدها میلیون سال ، خود را به قسمتهای کوچکی از تشعشعات نفوذ کرده و از دو زره طبیعی زمین تطبیق داده است مشکل است. تصور کنیم اگر زمین بطور کاملی از تمام انواع تشعشعات کیهانی حفظ نمی‌شد، زندگی از روی زمین برداشته شده بود.

بشری که در حال پرواز به فضاهای خارجی‌تر (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D8%B3%D9%81%D8%B1+%D9%81%D8%B6%D8% A7%DB%8C%DB%8C) است، بطور اتوماتیک از سایبانهای نجات دهنده خویش اتمسفر زمین و میدان مغناطیسی آن) محروم شده و در نتیجه بطور ناگهانی تحت تأثیر تمام انواع تشعشعات قرار می‌گیرد. کمربندهای تشعشعی زمین به علت غلظت و انرژی زیاد الکترونهایی که درآن به دام افتاده‌اند، بسیار خطرناک هستند. تمام الکترونهای با انرژی بالای Kev 10 به دیواره‌ها و هر ماده فلزی سفینه فضایی ضربه زده و باعث تشعشع ناشی از توقف می‌شود و اشعه حاصل شبیه به ذرات ، ماده سلولها و بدن انسان را یونیزه کرده و سبب هلاک وی می‌گردد.

ساده‌ترین روش برای حفظ سرنشینان سفینه از تشعشعات مذکور افزایش ضخامت دیواره‌های سفینه و احاطه کردن آن ، مثلا با یک لایه ضخیم سرب (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D8%B3%D8%B1%D8%A8) می‌باشد و این بطور اجتناب ناپذیری کشتی فضایی را سنگین خواهد کرد. به تناسب فشار خارجی ، دانشمندان کوشش می‌کنند این اشکال را با قرار دادن یک میدان مصنوعی مغناطیسی (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D8%A2%D9%87%D9%86%D8%B1%D8%A8%D8%A 7%DB%8C+%D8%A7%D9%84%DA%A9%D8%AA%D8%B1%DB%8C%DA%A9 %DB%8C) یا الکتریکی در اطراف سفینه فضایی ، برطرف نمایند (شبیه به زمین). این میدان آنقدر قوی است که تمام ذرات مهاجم را دفع می‌کند.

در عین حال دانشمندان در حال تحقیق روشهای دیگر حفاظت می‌باشند. برای مثال داروهایی که اثرات مضر تشعشع را به روی سلولهای ارگانیسم محو کرده و یا به تندی کاهش دهد. بعضی دانشمندان معتقدند که اگر سرنشینان سفینه را در خواب هیپنوتیک فرو برند و یا به حالت آنابیوز سرد نمایند، در آن حال تمامی عوارض حیاتی بدن به مقدار زیادی کند شده و در نتیجه مقدار اکسیژن مصرفی کاهش یافته و ضرر تحمیلی حاصل از تشعشعات یونیزه کننده بر سلولها کم می‌شود.



منبع : دانشنامه رشد

[moo2010]

مقدمه

در عرضهای بالای زمین ، آسمان شب ، بصورت درخشانی به شکل متحرک روشن می‌شود که شفق قطبی نامیده می‌شود. آنها شفاف هستند و می‌توان ستاره‌ها را از داخل آنها مشاهده کرد. اغلب نور آنها به قدری می‌درخشد که می‌توان نوشتجات را خواند و رنگ آنها همیشه سبز مایل به زرد نیست. شفق قطبی شمالی و شفق قطبی جنوبی را می‌توان در هر شب روشن مشاهده کرد و شدت نور آنها متغیر بوده و تابع تعدادی پارامتر است. راه شیری توسط یک شفق قطبی روشن ، دیده نمی‌شود.

همچنین آشکار است که شفق قطبی به هنگام روز بوجود می‌آید، بطوری که نور آن همواره در اتمسفر عرضهای بالا انتشار می‌یابد. وجود شفق قطبی چندین قرن است که مورد شناسایی قرار گرفته است. در اوایل تصور می‌شد که شفق قطبی ناشی از بازتاب نور خورشید توسط یخهای فطبی است. نظریه دیگری عبارت از روشن شدن آسمان توسط خدایان بوده است. امروزه نظریه ذرات باردار شتاب‌دار مسئول این پدیده شناخته شده‌اند.


شفق قطبی چگونه تشکیل می‌شود؟

نیروهای لورنتس (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D9%86%DB%8C%D8%B1%D9%88%DB%8C+%D9% 84%D9%88%D8%B1%D9%86%D8%AA%D8%B3) که موجب انحراف مسیر الکترونها در میدان های مغناطیسیمی‌شود در بسیاری از پدیده‌های طبیعی تجلی می‌یابند و فقط با یاری گرفتن از این نیروها توضیح آنها ممکن است. یکی از تماشایی‌ترین و با شکوهترین پدیده‌ها از این نوع شفق قطبی است، که مشخصه عرضهای جغرافیایی بالا , نزدیکیهای شمال یا جنوب مدار قطبی است. پدیده شگفت آور و زیبایی که در طول شب قطبی طولانی در آسمان دیده می‌شود.

آسمان تابان می‌شود و نقشهایی با رنگها و شکلهای گوناگون دیده می‌شود. گاهی دارای شکل کمان یکنواخت ، ساکن یا تپنده است و گاهی عبارت است از شمار زیادی پرتو با طول موجهای (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D8%B7%D9%88%D9%84+%D9%85%D9%88%D8% AC) متفاوت ، که مانند پرده‌ها و نوارها بازی می‌کنند و پیچ و تاب می‌خورند. رنگ تابانی از سبز مایل به زرد به سرخ و بنفش مایل به خاکستری تغییر می‌کند. طبیعت و منشأ شفقهای قطبی زمان درازی به کلی پوشیده مانده بود. تا اینکه به تازگی برای این راز توضیح رضایت بخشی پیدا شد.


ارتفاع شفقهای قطبی

قبل از همه ، دانشمندان (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D8%AF%D8%A7%D9%86%D8%B4%D9%85%D9%8 6%D8%AF%D8%A7%D9%86+%D9%81%DB%8C%D8%B2%DB%8C%DA%A9 ) موفق شدند ارتفاعی را که شفقهای قطبی ظاهر می‌شوند، تعیین کنند. به این منظور از یک تابانی از دو نقطه به فاصله چند ده کیلومتر از یکدیگر عکس گرفتند. به کمک چنین عکسهایی ثابت کردند که شفقهای قطبی در ارتفاع 80 تا 100 کیلومتری بالای زمین (بیشتر اوقات در ارتفاع 100 کیلومتر) ظاهر می‌شوند. به این ترتیب دریافتند که شفقهای قطبی تابانی گازهای رقیق موجود در جو زمین (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D8%AC%D9%88+%D8%B2%D9%85%DB%8C%D9% 86) هستند، که تا اندازه‌ای به تابانی در لامپ های تخلیه گاز شبیه می‌باشند.


دوره تناوب ظهور شفق های قطبی

رابطه جالب بین شفقهای قطبی و پدیده‌های دیگر روشن است. شفقهای قطبی با دوره‌های متفاوت مشاهده می‌شوند. اختلاف دوره‌های شفق قطبی بعضی اوقات به چندین سال می‌رسد. مشاهدات چندین ساله آشکار ساخته‌اند که دوره‌های زیادی ماکزیمم شفقهای قطبی بطور مرتب در 11.5 سال تکرار می‌شوند . در طول این مدت ، شماره شفقهای قطبی نخست سال به سال کاهش می‌یابد و سپس شروع می‌کند به زیاد شدن تا مقدار آن در 11.5 سال از نو به ماکزیمم می‌رسد.


سایر پدیده‌های زیبای جوی

مشاهده سطح خورشید (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D8%AE%D9%88%D8%B1%D8%B4%DB%8C%D8%A F) ، 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 (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D9%81%D8%B9%D8%A7%D9%84%DB%8C%D8%A A+%D8%AE%D9%88%D8%B1%D8%B4%DB%8C%D8%AF%DB%8C) ماکزیمم ، همزمان با شفق قطبی ماکزیمم عارض می شوند و نابودی آنها نیز با هم هماهنگ می باشد.

تعداد توفانهای مغناطیسی (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D8%AA%D9%88%D9%81%D8%A7%D9%86+%D9% 85%D8%BA%D9%86%D8%A7%D8%B7%DB%8C%D8%B3%DB%8C) به ماکزیمم خود می‌رسد. در سالهای اخیر رابطه مشابهی بین فعالیت خورشیدی (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D9%81%D8%B9%D8%A7%D9%84%DB%8C%D8%A A+%D8%AE%D9%88%D8%B1%D8%B4%DB%8C%D8%AF%DB%8C) (تعداد لکه‌های خورشیدی) و شرایط انتشار امواج رادیویی در لایه‌های بالای جو اثبات شده است. بنابراین مسأله ، علاوه بر معنای نظری محض ، اهمیت عملی نیز پیدا کرده است.


فرضیه بیرکلند در مورد لکه‌های خورشیدی

بیرکلند (B. Birkeland) دانشمند نروژی با مقایسه نتایج اخیر این فرضیه را مطرح کرد که لکه‌های خورشیدی ناحیه‌هایی هستند که آنها باریکه‌های ذرات باردار (الکترونها) به داخل فضای اطراف گسیل می‌شوند. این ذرات با رسیدن به لایه‌های بالای جو زمین ، از طریق برخوردهای الکترون (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D8%A7%D9%84%DA%A9%D8%AA%D8%B1%D9%8 8%D9%86) در این لایه‌ها ، مشابه تخلیه گاز در لوله ، گازها را به تابانی وا می‌دارند. این الکترونها همچنین روی میدان مغناطیسی زمین (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D9%85%DB%8C%D8%AF%D8%A7%D9%86+%D9% 85%D8%BA%D9%86%D8%A7%D8%B7%DB%8C%D8%B3%DB%8C+%D8%B 2%D9%85%DB%8C%D9%86) و شرایط انفجار امواج رادیویی مجاور زمین اثر می‌گذارند.

اگر نظریه بیرکلند درست باشد، چرا شفقهای قطبی در عرضهای بالا ، یعنی در نواحی نزدیک به قطبها مشاهده می‌شوند؟ در صورتی که می‌دانیم پرتوهای خورشید تمام سطح زمین را روشن می‌کنند. پاسخ این پرسش را استرمر (Stermer) ، دانشمند نروژی دیگر پیدا کرد. ذرات باردار گسیل شده از خورشید به جو زمین می‌رسند و به درون میدان مغناطیسی آن نفوذ می‌کنند. در آنجا نیروی لورنتس بر آنها اثر می‌کند و آنها را از مسیر اولیه خود منحرف می‌سازد. استرمر محاسبات ریاضی پیچیده‌ای انجام داد و مسیر این الکترونها 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 می‌شوند.

این نظریه که در انحراف ذرات باردار در میدان مغناطیسی زمین نیروی لورنتس را به حساب می‌آورند، 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.




منبع : دانشنامه رشد

[moo2010]

مقدمه

در زمین (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D9%85%DB%8C%D8%AF%D8%A7%D9%86+%D9% 85%D8%BA%D9%86%D8%A7%D8%B7%DB%8C%D8%B3%DB%8C+%D8%B 2%D9%85%DB%8C%D9%86) نواحی وجود دارند که در آنجا مؤلفه‌های مغناطیسی بطور ناگهانی تغییر می‌کنند و مقادیری به خود می‌گیرند که با مقادیر مربوط به محلهای مجاور تفاوت فاحشی دارند. این نواحی ، نواحی با ناهنجارهای مغناطیسی نامیده می‌شود. در اغلب موارد ناهنجاری مغناطیسی ناشی از فشار توده بزرگی از سنگ آهنهای مغناطیسی در زیر سطح زمین است. به این دلیل مطالعه ناهنجاریهای مغناطیسی اطلاعات با ارزشی در مورد وجود و محل مخازن و سنگهای مغناطیسی ارائه می‌دهند.




مغناطیس سنجی در کاوش منابع معدنی

یکی از بزرگترین و بهترین مطالعات در مورد ناهنجاریهای مغناطیسی شوروی سابق در ناهنجاری مغناطیسی کورسک (kurs توسط گروهی از فیزیکدانان روسی به سرپرستی لازارف (La-zarev) انجام گرفته و در آنجا مخازن سنگ عظیمی کشف شده است. تحلیل دقیق میدان مغناطیسی زمین (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D9%85%DB%8C%D8%AF%D8%A7%D9%86+%D9% 85%D8%BA%D9%86%D8%A7%D8%B7%DB%8C%D8%B3%DB%8C+%D8%B 2%D9%85%DB%8C%D9%86) وسیله توانمندی برای بررسی ذخایر معدنی زمین است. در حال حاضر جستجوی مغناطیس سنجی ، روش ژئوفیزیکی (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%DA%98%D8%A6%D9%88%D9%81%DB%8C%D8%B 2%DB%8C%DA%A9) مهم و گسترده‌ای است که برای اکتشافات معدنی بکار می‌رود.

مؤلفه‌های میدان مغناطیسی زمین در هر نقطه کره زمین با مرور زمان به آرامی تغییر می‌کند. بعضی از رصدخانه‌های مغناطیسی اروپایی اطلاعات جمع آوری شده در 300 تا 400 سال اخیر را در اختیار دارند. این اطلاعات تصور روشنی را در مورد قانون این تغییرات کند (قانون سده‌ای میدان مغناطیسی زمین) ارائه می‌دهند. ولی افزون بر تغییر سده‌ای میدان مغناطیسی زمین ، مؤلفه‌های میدان مغناطیسی زمین تغییرات دوره‌ای جزئی در ضمن روز و سال نیز دارند. این تغییرات روزانه و سالانه مؤلفه‌های میدان مغناطیسی زمین مرسومند و معمولا کوچک هستند.


آشفتگی مغناطیسی

تمام این تغییرات دوره‌ای در میدان مغناطیس تا اندازه‌ای آرام صورت می‌گیرد. ولی ، گاهی میدان مغناطیسی زمین در مدت چند ساعت تغییرات ناگهانی و زیادی پیدا می‌کند. این پدیده توفان مغناطیسی یا آشفتگی مغناطیسی نامیده می‌شود. توفان مغناطیسی معمولا از 6 تا 12 ساعت طول می‌کشد و پس از آن مؤلفه‌های مغناطیسی زمین به تدریج مقادیر معلوم خود را به دست می‌آورند. در مواقع اعتدال (اعتدال بهاری یا اعتدال پاییزی) توفانهای مغناطیسی بیشتر از سایر دوره‌های سال مشاهده می شود.
دوره تناوب توفانهای مغناطیسی

تعداد و شدت توفانهای مغناطیسی از سالی نسبت به سال دیگر تغییر می‌کند. دوره‌های قله‌های توفان مغناطیسی در فاصله 11.5 سال تکرار می‌شوند. پس از هر قله ، تعداد توفانهای مغناطیسی به تدریج کاهش می‌یابند و به مقدار مینیمم خود می‌رسند و دوباره تا مقدار قله زیاد می‌شوند. تعدادی از پدیده‌های دیگر نیز شفقهای قطبی (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D8%B4%D9%81%D9%82+%D9%82%D8%B7%D8% A8%DB%8C) ، لکه‌های خورشیدی (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D9%84%DA%A9+%D8%AE%D9%88%D8%B1%D8% B4%DB%8C%D8%AF%DB%8C) ، بعضی پدیده‌های مربوط به انتشارامواج رادیویی و غیره) دارای دوره 11.5 سال هستند. امروزه می‌توان اظهار داشت که این تطابقها تصادفی نیستند بلکه ارتباط ذاتی این پدیده‌ها را نشان می‌دهند.



منبع : دانشنامه رشد

[moo2010]

دید کلی

زمین در جمع 9 سیاره‌ای که بر گرد خورشید (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D8%AE%D9%88%D8%B1%D8%B4%DB%8C%D8%A F) می‌گردند از سیارات کوچک بشمار می‌رود. از حیث قطر و جرم پنجمین سیاره و از لحاظ فاصله از خورشید سیاره سوم است. سیاره‌ای است شبیه چند سیاره دیگر . تا آنجا که مشاهده شده است تنها جایی است که در آن جیات وجود دارد. ولی زمین به هیچوجه پایگاه خوبی برای رصدهای نجومی نیست. اشکال اصلی ساکن نبودن آن است و همه رصدها را باید به خاطر این حرکت تصحیح کرد. به علاوه حرکتش ساده نیست بلکه ترکیب بسیار پیچیده‌ای از حرکات ، دست کم شش حرکت اساسی است.


حرکات زمین



زمین دور محورش روزی یکبار دوران می‌کند.
زمین بر گرد خورشید سالی یکبار دوران می‌کند.
محور زمین حرکت تقدیمی دارد.
محور زمین حرکت ترقص دارد (رقص محوری).
خورشید همراه زمین (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D8%B2%D9%85%DB%8C%D9%86) و سیارات دیگر در میان خوشه محلی ستاره‌گان با سرعت 20 کیلومتر در ثانیه حرکت می‌کنند. حواس آدمی این حرکات را درنمی‌یابد همانطور که در ترنی که با حرکت یکنواخت (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D8%AD%D8%B1%DA%A9%D8%AA+%DB%8C%DA% A9%D9%86%D9%88%D8%A7%D8%AE%D8%AA) پیش می‌رود، مسافران سرعت آن را حس نمی‌کنند.


آزمایش فوکو و دوران زمین

ژ.ب.ل فوکو فیزیکدان فرانسوی در سال 1851 آزمایشی انجام داد که هدف آن بررسی دوران زمین بود. تنها وسیله لازم برای این آزمایش یک آونگ (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D8%A2%D9%88%D9%86%DA%AF+%D9%81%D9% 88%DA%A9%D9%88) است که از گلوله‌ای سربی و تک سیمی برای آویختن تشکیل شده است. برای اندازه‌گیری دقیق ، سیم باید بلند باشد و گلوله سربی و سنگین باشد و آونگ از نقطه‌ای ثابت و محکم آویخته شده باشد. آونگی که به آزادی نوسان می‌کند صفحه نوسانش را حفظ می‌کند.



طرز عمل



آونگ را به نوسان در‌آورید.
بر روی زمین با رسم خطی مسیر گلوله آونگ را مشخص کنید.
یک ساعت بعد نگاه کنید. این خط به اندازه 15 درجه در خلاف جهت حرکت عقربه‌های ساعت نسبت به صفحه‌ای که آونگ در آن نوسان می‌کند چرخیده است.
مشاهده می‌کنید که در یک روز نجومی ، این خط یک دور کامل را در خلاف جهت حرکت عقربه‌های ساعت پیموده است.


آیا حرکت وضعی زمین حرکتی واقعی است؟

ما از حرکت واقعی زمین مطلع نیستیم. آنچه مشاهده می‌شود حرکتی ظاهری است به صورت دوران ظاهری کره آسمان ، یعنی طلوع ستارگان و خورشید از افق شرقی و غروب آنها در افق غربی. نظیر این رابطه میان حرکت واقعی و حرکت ظاهری ، در ترن متحرک نیز وجود دارد. چون از پنجره‌های قطاری که رو به شمال می‌رود به بیرون نگاه کنیم حرکت ظاهری منظره‌های مجاور را به سمت جنوب مشاهده خواهیم کرد.


چند اثر که معلول چرخش زمین هستند.



توانایی روز و شب: هر نقطه از زمین متناوبا رو به خورشید (روز) می‌کند یا پشت به آن (شب) می‌دارد.
صلب بودن محور: محور زمین زاویه میل خود را با صفحه مدار حفظ می‌کند و پیوسته رو به سوی ستاره جوی است از این لحاظ زمین چرخان شباهت بسیار با یک ژیروسکوپ (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%DA%98%DB%8C%D8%B1%D9%88%D8%B3%DA%A 9%D9%88%D9%BE) چرخان دارد. محور زمین نیز مانند محور ژیروسکوپ دارای حرکت تقدیمی است.
یک نیروی گریز از مرکز: که در استوا بیشترین مقدار را دارد و در قطب صفر است و بر هر جسمی که بر روی زمین واقع است وارد می‌آید و در نتیجه آن وزن اجسام در قطب بیشتر است تا در استوا.
پخ بودن زمین در قطبها: احتمالا معلول این چرخش در زمانی بوده است که سطح زمین هنوز حالتی مایع یا شکل پذیر داشته باشد.


یک آزمایش ساده

در شبی که ماه در آسمان نیست دهانه دوربین را به سوی ستاره قطبی (http://pnu-club.com/mavara-index.php?page=%D8%B3%D8%AA%D8%A7%D8%B1%D9%87+%D9% 82%D8%B7%D8%A8%DB%8C) (ستاره‌ای که رو به شمال زمین قرار دارد) متوجه کنید و دیافراگم آن را به مدت چند ساعت باز نگه دارید در آن صورت مسیر حرکت ستاره‌ها را ثبت خواهد کرد. تصویر بدست آمده نشان می‌دهد که ستاره قطبی ثابت است. این زمین است که حرکت وضعی انجام می‌دهد.




منبع : دانشنامه رشد