سقوط آزاد (جدید)***

سقوط آزاد

حرکت یک جسم در راستای قائم ( عمود بر سطح زمین ) و در نزدیکی زمین که فقط تحت تأثیر نیروی وزن جسم می‌باشد را سقوط آزاد می‌گوئیم.سقوط آزاد یکی از مثال‌های واقعی و متداول برای حرکت با شتاب ثابت می‌باشد. یعنی سقوط آزاد حرکت یک جسم در راستای عمود بر زمین با شتاب ثابت است. شتاب جسم برابر شتاب گرانشی محل بوده که آن را با علامت g نمایش می‌دهیم. مقدار شتاب گرانشی حدود 8/9 متر بر مجذور ثانیه می‌باشد ولی برای سادگی و سریعتر حل کردن مسائل مقدار آن را برابر 10 متر بر مجذور ثانیه فرض می‌کنیم.

حرکت جسم در راستای قائم می‌تواند به دو صورت انجام شود، 1- حرکت در امتداد قائم به سمت پائین . 2- حرکت در امتداد قائم به سمت بالا

نکته 1) شتاب در سقوط آزاد را شتاب گرانش محل می‌گوئیم و از مشخصات فیزیکی سیاره‌ای که سقوط در مجاور آن انجام می‌شود می‌باشد.

نکته 2) شتاب گرانشی محل به جرم جسم و جنس و شکل و حجم جسم بستگی ندارد.

نکته 3) بردار شتاب گرانشی همواره در راستای قائم و به طرف پائین است و در تمام مدت حرکت چه جسم به سمت بالا برود و چه جسم به سمت پائین بیاید اندازه و جهت آن ثابت است.

نکاتی در حل مسایل سقوط آزاد

همانطوریکه گفته شد سقوط آزاد یک مثال واقعی از حرکت با شتاب ثابت روی خط راست است در این حرکت باید از مقاومت هوا صرفنظر کنیم. بنابراین تمام معادلاتی که در مورد حرکت با شتاب ثابت گفته شده در اینجا نیز صادق هستند و در این حرکت مکان اولیه را با y و مکان در هر لحظه را با و شتاب حرکت را با g نمایش می‌دهیم. برای نوشتن معادلات سقوط آزاد قراردادهای زیر را پیشنهاد می‌کنیم.

1- یک محور قائم که جهت آن به سمت بالا است در نظر می‌گیریم.

2- نقطه‌ی پرتاب جسم را مبدأ مختصات فرض می‌کنیم. با این فرض مکان اولیه جسم صفر می‌شود.

3- مکان‌های جسم بالای مبدأ مثبت و پائین مبدأ منفی است.

4- جابجایی متحرک هرگاه به سمت بالا باشد مثبت و هرگاه به سمت پائین باشد منفی می‌شود.

5- سرعت اولیه و سرعت لحظه‌ای متحرک هرگاه به سمت بالا باشد مثبت و اگر به سمت پائین باشد منفی می‌شود.

6- شتاب متحرک ثابت و همواره به سمت پائین است بنابراین شتاب متحرک همواره منفی است.

مفهوم شتاب گرانشی در سقوط آزاد :

با توجه به تعریف شتاب درحرکت با شتاب ثابت که برابر با تغییرات سرعت در واحد زمان و از طرفی در سقوط آزاد شتاب متحرک ثابت و برابر 10 به سمت پائین است می‌توانیم نتایج زیر را بیان کنیم :

1- هرگاه جسمی در حال حرکت به طرف پائین سقوط نماید در هر ثانیه به اندازه‌ی -10 به سرعتش افزوده می‌شود. به عنوان مثال هرگاه جسمی از ارتفاع h رها شود سرعتش در ثانیه اول ، دوم‌، سوم و ..... به ترتیب برابر -10 و -20 و -30 می‌شود.

2- هرگاه جسمی به سمت بالا در راستای قائم پرتاب شود ، در هر ثانیه به اندازه‌ی 10 از سرعتش کاسته می‌شود تا سرعتش به صفر برسد

نکته 4 : هرگاه جسمی از ارتفاع رها شود . چون سرعت اولیه‌اش صفر است. بنابراین جابجایی در ثانیه‌های اول و دوم و سوم و .... برابر است با : 5 و 15 و 25 و .......

یعنی هرگاه سرعت اولیه صفر باشد وجسم از ارتفاع رها شود در ثانیه‌ی اول 5 متر به سمت پائین می‌آید در ثانیه‌های دوم و سوم ، به اندازه‌ی 15 متر و 25 متر سقوط می‌کند. و در هر ثانیه نسبت به ثانیه‌ی قبلی 10 متر بیشتر سقوط می‌کند. یعنی جابه‌جایی‌های متوالی در زمانهای متوالی تشکیل تصاعد حسابی ( عددی ) با قدر نسبت 10 را می‌دهند.

نکته : سرعت جسم تا هنگام رسیدن به نقطه‌ی اوج مثبت ( سرعت اولیه نیز مثبت است ) و در هنگام بازگشت به نقطه‌ی پرتاب منفی است.

نکته : درهنگام بالا رفتن ، سرعت و شتاب در خلاف جهت یکدیگرند و حرکت جسم ، کند شونده و درهنگام پائین آمدن سرعت و شتاب هر دو منفی بوده و حرکت تند شونده است.

نکته: سرعت جسم در هنگام بالا رفتن و پائین آمدن از یک نقطه هم اندازه‌ و قرینه می‌باشد. که علامت مثبت برای بالا رفتن و علامت منفی برای پائین آمدن است.

نکته: مدت زمانی جابه‌جایی بین هر دو نقطه‌ی دلخواه هنگام بالا رفتن و هنگام پائین آمدن برابرند.

نکته : چون شتاب در تمام لحظات چه ضمن بالا رفتن و چه ضمن پائین آمدن ثابت است اندازه‌ سرعت در هر نقطه در یک ارتفاع معین در هنگام بالا رفتن با اندازه‌ی سرعت در همان نقطه هنگام پائین آمدن مساوی است و همچنین سرعت در این نقطه هنگام بالا رفتن و پائین آمدن قرینه هستند.

بررسی سقوط آزاد دو جسم نسبت به یکدیگر:

با توجه به مفهوم شتاب نسبی ، هرگاه دو ذره در حال سقوط آزاد باشند چون شتاب هردو برابر و a=-g می‌باشد بنابراین شتاب نسبی آنها صفر می‌شود در این موارد می‌توان گفت تا زمانی که حرکت در یک جهت است حرکت آنها با سرعت ثابت است که برای بررسی دقیق‌تر حالات مختلف را بررسی می‌کنیم:

نکته‌ : اگر دو ذره را بخواهیم مقایسه کنیم که در حال سقوط آزاد هستند باید یک مبدأ برای هر دو در نظر بگیریم. بهتر است نقطه‌ی پرتاب جسم پائین‌تر را مبدأ فرض کنیم.

نکته : اگر از یک ارتفاع در یک لحظه دو جسم در شرایط خلاء و در امتداد قائم با سرعتهای و به طرف پائین پرتاب شود بعد از مدت ثانیه فاصله‌ی دو جسم برابر است با : 

مثال : دو گلوله از بالای برج بلندی رها می‌شوند. گلوله‌ی دوم کسری از ثانیه بعد از گلوله‌ی اول رها شده است چون شتاب حرکت گلوله‌ها به سوی زمین مقدار ثابت می‌باشد ، اختلاف سرعت آنها ....

1) ثابت می‌ماند

2) کم می‌شود

3) زیاد می شود

4) بدون در دست داشتن زمان تأخیر دقیق ، قابل تعیین نیست

حل : گزینه 1 صحیح است. چون شتاب نسبی آنها صفر است پس حرکت آنها نسبت به هم با سرعت ثابت می‌شود.

پرتاب جسم در سقوط آزاد در سیستم متحرک:

هرگاه یک جسم در یک سیستم متحرک باشد به عنوان مثال سنگی را ازداخل یک بالن متحرک در راستای قائم پرتاب کنیم می‌توانیم بگوئیم روابطی که برای یک سیستم ساکن نوشته می‌شود بدون تغییر برای سیستم متحرک نیز صادق است تنها با این تفاوت که تمام پارامترها به طور نسبی و نسبت به سیستم متحرک نوشته می‌شود.

مثال : بالنی با سرعت ثابت 10 متر بر ثانیه در راستای قائم به طرف بالا حرکت می‌کند هنگامی که بالن به ارتفاع از سطح زمین می‌رسد گلوله‌ای بدون سرعت اولیه از بالن ‌رها می‌شود. سرعت گلوله در آخر ثانیه‌ی اول چند متر بر ثانیه است؟

1) صفر

2) 5

3) 10

4) 20

حل : گزینه‌ 1 صحیح است.

جسم اولیه جسم برابر جسم بالن در لحظه‌ی رها شدن بالن است یعنی سرعت سنگ برابر 10 به سمت بالا می‌باشد.

نکته : هر ذره‌ای که از یک سیستم متحرک جدا شود ( رها شود) در لحظه‌ی جدا شدن نسبت به سیستم سرعت ندارد و سرعت ذره در لحظه‌ی جدا شدن همان سرعت سیستم متحرک است به عنوان مثال هرگاه سنگی در یک بالن متحرک باشد و از آن رها شود سرعت نسبی سنگ نسبت به بالن صفر بوده و سرعت سنگ نسبت به زمین و همان سنگ بالن است.

بررسی سقوط آزاد جسم در یک آسانسور متحرک:

حالت اول : آسانسور با شتاب ثابت در حال بالا رفتن است.

هرگاه جسمی درون آسانسور متحرکی باشد و رها شود سرعت اولیه گلوله همان سرعت آسانسور است بنابراین سرعت اولیه جسم نسبت به آسانسور صفر است و شتاب نسبی جسم نسبت به آسانسور برابر است با : g+a

حالت دوم : آسانسور با شتاب ثابت در حال پائین آمدن است.

اگر دراین حالت جسم درون آسانسور رها شود سرعت اولیه جسم نسبت به آسانسور صفر است و شتاب نسبی جسم نسبت به آسانسور برابر است با : g-a

کسوف 3

خورشید گرفتگی

خورشید گرفتگی به راستی یکی از زیباترین پدیده های نجومی است. بازهم علاقمندان به نجوم شاهد یک خورشید گرفتگی خواهند بود. با اینکه این خورشید گرفتگی در ایران به صورت جزئی قابل مشاهده است اما بسیاری از منجمان آماتور ایرانی آماده سفر به کشورهای همسایه شده اند تا این خورشید گرفتگی را به صورت کلی رصد کنند. این مقاله مقدمه ای است بر خورشید گرفتگی و نحوه رخ دادن آن در مقالات آینده شما بیشتر با نحوه رصد علمی و عکاسی از خورشید گرفتگی آشنا می شوید. گرفت: عبور یک جرم فلکی از میان سایه جرم فلکی دیگر گرفت نامیده می شود. اگر یک جرم کدر کروی که از خود نوری ندارد (مانند ماه یا زمین) در مقابل یک منبع نور کروی (مانند خورشید) قرار گیرد، سایه ای مخروطی (موسوم به مخروط سایه) در آن طرف خود نسبت به منبع می افکند. در ضمن در همین طرف، ناحیه دیگری که به تاریکی ناحیه سایه نیست (نیم سایه) تشکیل می شود. در منظومه شمسی، همه سیارات و اقمار اجرامی کدر و غیر نورانیند، که خورشید آنها را روشن می کند و بنابراین در پشت خود (نسبت به خورشید) سایه و نیم سایه ایجاد می کنند. گرفت ماه به سبب سایه زمین را خسوف و گرفت خورشید به سبب سایه ماه را کسوف یا خورشید گرفتگی می نامند. خورشید گرفتگی، کسوف یا خورگرفت: عبارت از وضعیتی است که کره ماه در میان زمین و خورشید قرار گرفته و خورشید را از دید ناظر زمینی پنهان می سازد. خورشید گرفتگی ممکن است کامل و یا جزئی باشد. کسوف (خورشید گرفتگی) تنها در آغاز ماه نو و هنگامی حاصل می شود که ماه نزدیک یکی از دو گره ی مدارش باشد. ناظری که بر زمین قرار دارد، در هنگام خورشید گرفتگی، قرص ماه را بر زمینه خورشید می بیند. اگر سایه ی ماه تمام قرص خورشید را بپوشاند کسوف کلی است، و اگر تنها قسمتی از سطح خورشید در تاریکی بماند کسوف جزئی است. چون فاصله ماه تا زمین متغییر است، بزرگی ظاهری آن گاه چندان نیست که بتواند تمام قرص خورشید را بپوشاند، در این صورت ممکن است تنها قسمت مرکزی قرص خورشید را بپوشاند، و حلقه ای نورانی بر گرداگرد خورشید مرئی باشد. این نوع کسوف را کسوف حلقوی می نامند. خورشید گرفتگی جزئی از همه نقاطی از زمین که در نیم سایه ماه واقع شده اند قابل مشاهده است. کسوف های کلی و حلقوی تنها در نقاطی قابل مشاهده است که در سایه ماه واقع شده باشند. چون اوضاع نسبی زمین و خورشید و ماه در خلال خورشید گرفتگی تغییر می کند و نیز چون زمین بر گرد محورش دوران دارد، سایه ماه بر مسیر باریکی بر سطح زمین حرکت می کند. در کسوف فروردین 1385 کشور ما در نیم سایه ماه قرار گرفته است بنابراین ما نمی توانیم خورشید گرفتگی را به طور کلی مشاهده کنیم. نوار سایه ماه از کشورهای همسایه ما ( ترکیه و آذربایجان) عبور می کند. کسوف های کلی از جالبترین پدیده های آسمانی قابل مشاهده با چشم غیر مسلح است. درست پیش از آن که خورشید به طور کامل بگیرد، چنان می نماید که آخرین شعاع های خورشید آن را همچون "حلقه ی انگشتری الماس" در میان می گیرد، این حلقه در نتیجه تابیدن کوتاه مدت اشعه ی هئرشید از میان دره های کنار قرص ماه پاره می شود و تکه های درخشانی پدید می آیند که به نام فرانسیس بیلی به "مهره های بیلی" معروفند. به محض آن که تمام قرص خورشید در سایه ی ماه پنهان شد، آسمان چنان تاریک می شود که ستارگان آسمان را می توان دید و تاج و زبانه های خورشید، که معمولا به علت درخشندگی زیاد خورشید قابل مشاهده نیست، مرئی می شود. حد اعلای مدت کسوف 7 دقیقه است، ولی مدت اغلب کسوف ها از این مقدار کمتر است. وقتی که خورشید پس از کسوف کلی آغاز پدیدار شدن می کند، بار دیگر مهره های بیلی و سپس حلقه الماس ظاهر می شوند. تاج پنهان می شود و هلال خورشید پایان مرحله کلی را نشان می دهد. در انیمیشن زیر شما می توانید نحوه وقوع کسوف کلی را مشاهده کنید (برای مشاهده مراحل بر روی کلید بعدی کلیک کنید): در هنگام خورشید گرفتگی باید از نگاه کردن به خورشید سخت احتیاط شود و حتما از پشت فیلترهای مخصوص و مطمئن به آن نگاه کرد. نگریستن مستقیم به کسوف با دوربین نجومی (تلسکوپ) و یا دوربین دو چشمی، حتی برای لحظه ای کوتاه هم که باشد، ممکن است آسیب فراوان به چشم برساند و حتی سبب کوری مطلق شود. ساروس: ساروس دوره ای است به مدت 223 ماه قمری، که دوره ی تکرار گرفت های مشابه است. به حساب کنونی این مدت مطابق است با 18 سال شمسی و 11 روز و یک سوم روز (10 روز و یک سوم روز، اگر در این فاصله 5 سال کبیسه باشد). به عنوان مثال کسوف 10ژوئیه 1972 نماینده بازگشت کسوف 30 ژوئن 1954 است. این دو کسوف هر دو کلی و مدت شان تقریبا مساوی است. ساروس را بابلی های قدیم در نتیجه رصدهای خود کشف کرده بودند و منجمین قدیم برای پیشگویی گرفت ها از آن استفاده می کردند. اهمیت خسوف و کسوف: اگرچه گرفت ماه (خسوف) اهمیت زیادی ندارد ولی فوایدی دارد. به عنوان مثال در هنگام خسوف شما می توانید ابعاد و اختلاف منظر ماه را تعیین کنید. همچنین می توان سرعت سرد شدن ماه را در نتیجه قطع تشعشعات خورشید معین کرد. از جنبه تاریخی، دایره وار زمین بر روی قرص ماه یکی از قدیمی ترین دلایل کرویت زمین بوده است. کسوف های کلی در گذشته اهمیت نجومی بسیار داشتند. زیرا فقط در موقع کسوف کلی بود که منجمین می توانستند در تاج خورشید و جو آن تحقیق کنند. با اختراع تاج نگار، امروز دیگر برای این تحقیقات نیازی به کسوف کلی نیست، اما در رشته ای از علم فیزیک، اطلاعات حاصل از کسوف کلی بسیار مهم است و آن نظریه جرم داشتن نور است که اگر نور از از کنار جرم بزرگی مانند خورشید عبور کند منحرف می شود.

کسوف 2

خورشید گرفتگی یا کسوف چیست؟

خورشید گرفتگی یا کسوف (نام قدیمی آن خور گیر) وقتی رخ می دهد که سایه ماه بر بخشی از زمین بیافتد و در نتیجه از دید قسمت هایی از کره ی زمین قرص ماه روی قسمتی از قرص خورشید را بپوشاند. این پدیده هنگامی رخ می دهد که زمین و ماه و خورشید به ترتیب در یک خط راست یا تقریبا در یک خط راست قرار بگیرند و این شرایط تنها در زمان ماه نو ممکن است

بر اساس این تعاریف نجومی هر گاه ماه از میان زمین و خورشید عبور نماید و سایه ی ماه روی قسمتی از زمین بیافتد . هم اختفا خورشید توسط ماه رخ داده است و هم گرفت زمین توسط ماه رخ داده است.

حدود سی روز طول می کشد تا ماه یک گردش کامل به دور زمین انجام دهد و در هر بار گردش یک بار ماه نو رخ خواهد داد .

اگر صفحه ی مداری گردش ماه به دور زمین همان صفحه ی مداری گردش زمین به دور خورشید می بود ، در هر ماه یک بار خورشید گرفتگی رخ می داد. اما وجود انحراف زاویه ای بین دو صفحه ، باعث می شود که در بسیاری از ماه ها ، ماه از بالا یا پایین قرص خورشید بگذرد.

بنا براین تنها دو یا سه بار در هر سال ، ماه در هنگام عبور از فاصله ی میان زمین و خورشید به اندازه ی کافی به خط واصل بین زمین و خورشید نزدیک می شود و در این هنگام گرفت خورشید رخ می دهد.

خورشید گرفتگی چهار نوع است که به طور خلاصه به توضیح در این باره می پردازیم:

1- خورشید گرفتگی حلقوی:

این نوع از گرفتگی ، هنگامی رخ می دهد که از سطح زمین اندازه ی ظاهری ماه کوچکتر از اندازه ی ظاهری خورشید دیده شود. در این وضعیت ، در مکان هایی از کره ی زمین که به خط واصل مرکز خورشید و مرکز کره ی ماه خیلی نزدیک هستند ، تنها حلقه ی پر نوری از خورشید دیده می شود و درون حلقه (که روی تاریک ماه است ) کاملا تاریک دیده می شود.

2-خورشید گرفتگی کلی:

این نوع از خورشید گرفتگی ، هنگامی رخ می دهد که از سطح  زمین اندازه ی ظاهری ماه اندکی بزرگ تر از اندازه ی ظاهری خورشید دیده شود. در این وضعیت ، در مکان هایی از کره ی زمین که به خط واصل مرکز خورشید و مرکز کره ی ماه خیلی نزدیک هستند ، تمام سطح خورشید توسط روی تاریک ماه پوشانده می شود.

در این نوع خورشید گرفتگی امکان رؤیت جو خورشید وجود دارد که زیبایی این پدیده عمدتا به همین موضوع بر می گردد. معمولاً هر 5/1 سال یک بار یک خورشید گرفتگی کلی روی می دهد، اما هر انسان در طول عمرش شاید یک بار شانس تماشای این پدیده را داشته باشد چرا که که این موضوع وابسته به مکان ناظر است.

3- خورشید گرفتگی جزئی:

هر گاه خورشید گرفتگی اتفاق می افتد ، در مکان هایی از سطح کره ی زمین که از خط واصل مرکز خورشید و مرکز ماه دور هستند ، امکان رؤیت گرفت کلی یا گرفت حلقوی وجود ندارد.در چنین نقاطی- که شامل مساحت بیش تری از زمین می شود- دو قرص خورشید و ماه هم مرکز دیده نمی شوند و در نتیجه روی تاریک ماه ، تنها قسمتی از قرص خورشید را می پوشاند که به این حالت گرفت جزئی می گویند.

4- خورشید گرفتگی مرکب:

در بعضی از خورشید گرفتگی ها ، از سطح زمین اندازه ی ظاهری ماه و خورشید خیلی به یک دیگر نزدیک است. در این وضعیت که خیلی به ندرت رخ می دهد ، ممکن است در نقاطی از سطح زمین خورشید گرفتگی کلی و در نقاط دیگر خورشید گرفتگی حلقوی دیده شود که به این حالت خورشید گرفتگی مرکب اطلاق می گردد.در این حالت نیز در نقاطی خورشید گرفتگی جزئی دیده خواهد شد.

مسیر خورشید گرفتگی

در خلال گرفت ، بر اثر حرکت ماه و چرخش زمین ، سایه ی ماه زمین را از غرب به شرق طی می کند، که به این سیر حرکتی سیر گرفتگی کلی می گویند. هر کسی که در این مسیر باشد خورشید را در حالت گرفت کلی خواهد دید، این مسیر در بیش ترین حالت به 320 کیلومتر می رسد و حدود نیمی از زمین را می پوشاند.

در طول تاریخ این پدیده همواره مورد توجه اقوام و ملل مختلف بوده است. اغلب تمدن های کهن خورشید گرفتگی را پدیده ایی شوم می پنداشتند و درباره آن اعتقادات خرافی داشتند. چینی ها عقیده داشتند که هنگام خورشید گرفتگی اژدهایی  خورشید را می بلعد. در بسیاری از فرهنگ ها خورشید گرفتگی بلایی آسمانی پنداشته می شده است. مردم هند در خلال خورشید گرفتگی خود را تا گردن در آب فرو می کردند و اعتقاد داشتند با این کار به خورشید و ماه کمک می کنند تا در برابر اژدها از خود دفاع کنند.مردم در زمان های قدیم از گرفتگی خورشید می ترسیدند. آن ها علت گرفتگی را نمی دانستند و خیال می کردند برای همیشه خورشید ناپدید می شود.

امروزه جنبه ی علمی این موضوع به خوبی شناخته شده است وبه همین خاطر به غیر از تماشای زیبایی ظاهری استفاده ها ی علمی هم از این پدیده صورت می پذیرد.

در زمان خورشید گرفتگی به خصوص خورشید گرفتگی کلی امکان بررسی های علمی خاصی روی بعضی از مسائل علمی فراهم می گردد که در مواقع دیگر عملاً غیر ممکن است و همین مطلب ارزش علمی این پدیده را بالا می برد.

وقتی قرص ماه قرص خورشید را می پوشاند لایه های خارجی جو خورشید را می توان رصد کرد.

امروزه گرفتگی کامل ، برای اختر شناسان فرصت گران بهایی است تا بخش های کم نورتر تاج خورشید و نیز لایه ی فام سپهر را مطالعه کنند.

اصطلاحات:

اختفاء:

هرگاه از دید یک ناظر ، یک جسم آسمانی که در ظاهر بزرگ تر است از مقابل یک جسم آسمانی که در ظاهر کوچک تر است عبور نماید ، اختفاء جسم دوم (توسط جسم اول) رخ داده است. در کل دو نوع اختفاء وجود دارد:

1-اختفای سیاره ایی و سیارکی

2-اختفای پشت ماه

گذر:

هر گاه از دید یک ناظر ، یک جسم آسمانی که در ظاهر کوچک تر است از مقابل جسم آسمانی که در ظاهر بزرگ تر است عبور نماید ، گذر جسم اول (از مقابل جسم دوم) رخ داده است.

گرفت:

هر گاه یک جسم آسمانی از خلال سایه ی یک جسم آسمانی دیگر عبور کند ، گرفت جسم اول (توسط جسم دوم) داده است.

ماه نو:

 در حرکت ماه به دور زمین، لحظه‌ای است که کره ماه بین زمین و خورشید قرار می گیرد. معمولاً مقارنه را نسبت به راصد فرضی واقع در مرکز زمین تعریف می کنند. بنابراین به عبارت ساده مقارنه ماه و خورشید زمانی است که از دید ناظر مرکز زمین، ماه و خورشید در یک راستا قرار داشته باشند. مقارنه ماه و خورشید، لحظه تولد ماه است به همین دلیل به آن ماه نو نیز گفته می شود.

نانو

نانو تکنولوژی

دیدکلی 

در دو دهه اخیر ، پیشرفتهای تکنولوﮋی وسایل و مواد با ابعاد بسیار کوچک بدست آمده است و بسوی تحولی فوق‌العاده که تمدن بشر را تا پایان قرن دگرگون خواهد کرد ، ﭘیش می‌رود. برای احساس اندازه‌های فوق ریز ، قطر موی سر انسان را که یک دهم میلیمتر است در نظر بگیرید، یک نانومتر صد هزار برابر کوچکتراست . 

تکنولوﮋی و مهندسی در قرن پیش رو با وسایل ، اندازه گیریها و تولیداتی سر و کار خواهد داشت که چنین ابعاد فوق ریزی دارند. درحال حاضر ﭘروسه‌های در ابعاد چند مولکول قابل طراحی و کنترل است. 

تاریخچه 

تکنولوﮋی در قرن گذشته در هر چه ریزتر کردن دانه‌های بزرگتر ﭘیشرفت چشمگیری داشت، بطوری که به مزاح گفته شد که دیگر کشف ذرات ریز اتمی (Sub - Atomic) نه تنها جایزه نوبل ندارد، بلکه به آن جریمه هم تعلق می‌گیرد. تکنولوﮋی نو درقرن حاضر مسیر عکس را طی می‌کند. یعنی مواد فوق ریز را باید ترکیب کرد تا دانه‌های بزرگتر و کارآمد بوجود آ ورد. درست همان روشی که در طبیعت برای تولید کردن حاکم است. مجموعه‌های طبیعی ، ترکیبی از دانه‌های فوق ریز قابل تشخیص با خواص مشابه و یا متفاوت با اندازه‌هایی در حدود نانو است. 

معجزه نانو تکنولوژی 

به احتمال زیاد قبل از پایان هزاره سوم انسان در بدن خود انواع لوازم مصنوعی و دیجیتالی را خواهند داشت. از بیماری ، پیری ، درد ستون فقرات ، کم حافظه‌ای و ... رنج نخواهد برد. قابلیت فهم و تحلیل اطلاعات در مغز آنها در مقایسه با امروز بینهایت خواهد شد. در هزاره‌های آینده انسانهای طبیعی مانند امروز احتمالا برای مطالعات پژوهشی نگهداری شده و به نمونه‌های آزمایشگاهی و بطور حتم قابل احترام 

تبدیل خواهند شد و مردمان آینده از این همه درد و ناراحتی که اجداد آنها در هزاره‌های قبل کشیده‌اند، متعجب و متأثر خواهند بود. 

تازه‌های نانو تکنولوژی 

اکنون جا دارد همگام با تحولات جدید در مهندسی و علوم ، دانشگاهها و مراکز تحقیقاتی بطور جدی به پژوهشهای تکنولوﮋی فوق ریز مشغول شوند تا حداقل ما هم بتوانیم مرزهای دانش روز را به نسلهای آینده تحویل دهیم و در تشکلهای جدید هستی سهمی داشته باشیم. باید هرچه زودتر به خود آییم و عمق شکوهمند و معجزه آسای اندیشه بشر را دریابیم و از کوتاه بینی و افکار فرسوده موروثی فاصله بگیریم.

• در ایالات متحده ، IBM برای هد دیسکهای سخت ، یک سری حسگرهای مغناطیسی را ابداع کرده است.

• Eastern Kodak و 3M تکنولوﮋی ساخت فیلمهای نازک نانو ساختاری را بوجود آورده‌اند.

• شرکت Mobil کاتالیستهای نانو ساختاری را برای دستگاههای شیمیایی تولید کرده است و شرکت Merck ، داروهای نانو ذره‌ای را عرضه کرده است.

• شرکت تویوتا در ﮋاپن مواد پلیمری تقویت شده نانو ذره‌ای را برای خودروها ، سامسونگ الکترونیک در کره ، در حال کار بر روی سطح صفحات نمایش توسط نانو لوله‌های کربنی هستند. 

چشم انداز فناوری نانو تکنولوژی 

• انتظار می‌رود که مقیاس نانو متر به یک مقیاس با کارایی بالا و ویژگیهای منحصر بفرد ، طوری ساخته خواهند شد که روش شیمی سنتی ﭘاسخگوی این امر نمی‌تواند باشد.

• نانو تکنولوﮋی می‌تواند باعث گسترش فروش سالانه 300 میلیارد دلار برای صنعت نیمه هادیها و 900 میلیون دلار برای مدارهای مجتمع ، طی 10 تا 15 سال آینده شود.

• نانو تکنولوﮋی ، مراقبتهای بهداشتی ، طول عمر ، کیفیت و تواناییهای جسمی بشر را افزایش خواهد داد.

• تقریبا نیمی از محصولات دارویی در 10 تا 15 سال آینده متکی به نانو تکنولوﮋی خواهد بود که این امر ، خود 180 میلیارد دلار نقدینگی را به گردش در خواهد آورد.

• کاتالیستهای نانو ساختاری ، در صنایع ﭘتروشیمی دارای کاربردهای فراوانی هستند که ﭘیش‌بینی شده است این دانش ، سالانه 100 میلیارد دلار را طی 10 تا 15 سال آینده تحت تأثیر قرار دهد.

• نانو تکنولوﮋی موجب توسعه محصولات کشاورزی برای یک جمعیت عظیم خواهد شد و راههای اقتصادی‌تری را برای تصفیه و نمک زدایی آب و بهینه سازی راههای استفاده از منابع انرﮋیهای تجدید ﭘذیر همچون انرﮋی خورشیدی ارائه خواهد نمود.

• انتظار می‌رود که نانو تکنولوﮋی نیاز بشر را به مواد کمیاب کمتر کرده و با کاستن آلاینده‌ها ، محیط زیستی سالمتر را فراهم کند. 

سقوط آزاد (جدید)**

فیزیک (۲)

بخش دوم

حرکت شناسی

سقوط آزاد

سقوط آزاد نمونه طبیعی حرکت با شتاب ثابت است. در این حرکت جسم تحت تأثیر نیروی وزن خود در یک مسیر مستقیم سقوط می کند. در سقوط آزاد جابه جایی در امتداد محور قائم است. مکان متحرک با y نشان داده می شود. مبدأ نقطه ای است که سقوط از آن نقطه شروع می شود. اگر جهت مثبت را رو به پایین اختیار کنیم می توان نوشت

Y = 1/2 gt2 + v0t

V = gt + v0

v2 - v02 = 2gh

G شتاب گرانش است و مقدار آن حدود 8/9  m/s2  می باشد.

سؤالات

۱ – شخصی ۲ دقیقه با سرعت m/s ۵ و ۳ دقیقه با سرعت m/s ۲  دویده است. سرعت متوسط این شخص را حساب کنید.

t1 = 3*60 = 180s

v1 = 2 m/s

{

t1 = 2*60 =120s

v1 = 5 m/s

{

x1 = v1t1 = 5*120 = 600m

x2 = v2t2 = 2*180 = 360m

 = 3/2 m/s

600 + 360

=

x1+x2

Þ   v¯ =

کل مسافت طی شده

v¯ =

120 + 180

t1+t2

کل زمانی که در آن جابجایی انجام شده

۲ – نمودار سرعت زمان متحرکهای A  و B به صورت زیر است. اگر شتاب متحرک A  ۱M/S  باشد.

الف ) زمان T را که سرعت دو متحرک مساوی شده است به دست آورید.

ب ) شتاب متحرک B را محاسبه کنید.

ج) در چه فاصله زمانی فاصله دو متحرک از مبدأ مساوی است.

 30 ¬

10 ¬

aA = 1 m/s2          v0 =15m/s

الف ) aA = Δv/Δt = v - v0/ t - t0 Þ  1 = 30 -15/ t-0  Þ  t=15s

ب ) aB  = Δv/Δt = v - v0 /  t - t0 Þ  1 = 30 -0/ 15-0  Þ  t=2m/s2

ج ) xA = xB  Þ   1/2 aAt2 + v0At = 1/2aBt2 + v0Bt

Þ  1/2*1*t2 + 15t = 1/2*2 *t2

Þ  1/2t2 + 15t = t2 Þ  t =30s

۳ – از بالای ساختمانی جسمی را بدون سرعت اولیه رها می کنیم.

سرعت آن هنگام رسیدن به زمین 20 m/s  می رسد.

الف ) ارتفاع ساختمان را به دست آورید.

ب ) سرعت متوسط جسم در این حرکت چقدر است.

ج) در چه زمانی جسم نصف مسیر را طی کرده است و سرعت آن در این نقطه چقدر است؟

پاسخ: حرکت سقوط آزاد است.

V0 = 0         V=20 m/s          g = 10 m/s2

الف) v2-v02= 2gh

  202 – 0 = 2 ´ 10 ´ h  Þ  h = 20 m

ب )  v¯ = v + v0 / 2 = 20 + 0 / 2   Þ     v¯ = 10m/s

ج ) h´ = h/2 = 20/2  Þ   h´ = 10

 h´ = 1/2 gt2 + v0t

 10 = 1/2*10*t2 Þ  t2 = 2   Þ  t=√2s

 v´ = gt + v0 = 10*√2 m/s

۴ – معادله سرعت متحرکی روی خط راست v=4t + 3 می باشد، در صورتی که متحرک از مبدأ شروع به حرکت کند، مسافت طی شده در ۵ s را محاسبه کنید.

پاسخ: 65 m

۵ – جسمی با سرعت اولیه v0 در شرایط خلأ در امتداد قائم رو به بالا پرتاب می شود. پس از طی چه مسافتی در موقع بالا رفتن، سرعت گلوله به نصف می رسد؟

h = 3v02/8g 

6 – گلوله ای از ارتفاع h  بالای سطح زمین سقوط آزاد می کند و پس از مدت ۱ ثانیه به  ۲متری سطح زمین می رسد.

الف ) ارتفاع h را محاسبه کنید.

ب) جسم در چه زمانی به زمین می رسد.

ج) سرعت متوسط جسم در این حرکت چقدر است؟ (m/s 10= g)

(الف  h = vm    

ب ) t = 1/18 s

ج ) v= 5/9 m/s

7 – یک موتورسوار از حال سکون به حرکت در می آید و در یک مسیر مستقیم حرکت می کند. پس از مدت ۱۰ ثانیه که با شتاب ۲ m/s2 حرکت می کند سرعتش به v می رسد. در همین لحظه ترمز می کند و ۵ ثانیه بعد متوقف می شود.

الف) مقدار v چقدر است.

ب ) مقدار شتاب در مدت ترمز کردن چقدر است؟

الف ) v = 20m/s  

ب ) a = -4 m/s2

۸ – دو قطار به روی یک ریل مستقیم با سرعتهای ۵۴ و 90 کیلومتر بر ساعت به طرف یکدیگر در حال حرکت هستند.

در فاصله 1000 متری راننده های دو قطار متوجه می شوند که در روی یک ریل هستند و یک دفعه به ترتیب با شتابهای ۲ و 5/2 متر بر مجذور ثانیه ترمز می کنند. آیا دو قطار به هم برخورد می کنند؟ محاسبه کنید.

پاسخ: خیر

9 – معادله سرعت متحرکی در سیستم SI به صورت V=8t+5  می باشد. شتاب و جابه جایی متحرک را پس از مدت ۲ ثانیه محاسبه کنید.

10 – دو نفر با سرعتهای ۱۲ و ۱۰ متر بر ثانیه به طرف هم می دوند. اگر فاصله این دو نفر ۴۴۰ متر باشد, پس از چند ثانیه به هم می رسند؟

سقوط آزاد اعلامیه

دوستان عزیز برای خواندن ادامه مطلب سقوط آزاد این هفته را مهمان ما باشید.

ادامه دارد...

شگفتی های ماه

شگفتی های ماه

مقدمه

همه ما می‌دانیم که ماه همانند زمین و سایر سیارات و قمرهای منظومه شمسی به دور خود نیز می‌چرخد. اما آیا چرخش ماه به دور خود مانند زمین هر 24 ساعت یک بار اتفاق می‌افتد؟ جالب است بدانید که این چرخش در ماه تقریبا یک ماه به طول می‌انجامد. یک قسمت از ماه تقریبا دو هفته تمام به صورت مداوم در برابر تابش خورشید قرار دارد و سپس به همین صورت شب دو هفته‌ای ماه آغاز می‌شود. یعنی فقط هر 5/29 روز زمینی یک غروب خورشید در ماه مشاهده می‌شود!

به همین دلیل در طول روز سطح کره ماه می‌تواند تا 120 درجه سانتیگراد حرارت پیدا کند. در حالی که این دما در طول شب می‌تواند تا 150- درجه سانتیگراد هم کاهش پیدا کند. که البته این خود یکی از مشکلاتی است که بر سر راه حضور فضانوردان در ماه وجود دارد که با کمک لباسهای مخصوص از پس آن بر می‌آیند. 

همیشه یک روی ماه از زمین قابل روئیت است

خورشید و سایر ستارگان در نظر ناظر مستقر بر ماه طلوع و غروب می‌کنند، که البته این عمل به آهستگی انجام می‌شود. اما جالب اینجاست که زمین برای همین ناظر ، که روی قسمتی از ماه که به سمت زمین است مستقر شده ، همیشه بر فراز افق در محلی ثابت قرار دارد و بجز نوساناتی بسیار کم و نامحسوس ، همواره بدون حرکت به نظر می‌آید. درست همانند بادکنک بزرگ آبی رنگی که برفراز یک کوه ثابت و محکم بسته شده باشد! و با این اوصاف فردی که در قسمت پشت ماه قرار دارد و زمین را نمی بیند، هرگز قادر به دیدن سطح زمین نخواهد شد.

جالب است بدانید که سفینه‌های فضایی آپولو برای آنکه بتوانند هموراه با زمین تماس رادیویی داشته باشند، در قسمت جلویی ماه که به سمت زمین قرار دارد فرود آمده‌اند و همین امر برای امور تحقیقاتی مشکلاتی را برای فضانوردان بوجود آورده است. 

چرخش ماه و زمین به دور هم

نکته جالب این جاست که علی رغم ثابت بودن نسبی ماه به سمت زمین ، ماه و زمین هر دو به گرد یکدیگر می‌چرخند. به این معنی که آنها یک زوج نابرابر هستند، چرا که زمین حدود هشتاد و یک برابر ماه وزن دارد. هر دو جرم آسمانی مذکور بر دور مرکز گرانش مشترک بین خود می‌گردند. اگر جرم ماه و زمین با یکدیگر برابر بود، این مرکز گرانش دقیقا در وسط آن دو قرار می‌گرفت، اما چون زمین بسیار سنگینتر از ماه است، مرکز گرانش به زمین نزدیکتر است و در واقع زیر سطح زمین قرار دارد. بنابراین به نظر می رسد ماه که در حقیقت به دور این مرکز گرانش می‌گردد، گویی به دور زمین می‌چرخد. از سوی دیگر زمین ما در طول یک ماه، نوعی حرکت تخم مرغی دور این مرکز گرانش مشترک دارد. 

پدیده جذر و مد

روی زمین همواره دو منطقه وجود دارد که در آن مناطق آب اقیانوسها بطور قابل توجهی بالا می‌آید که به آنها "کوههای دو گانه مد" می‌گویند. یکی از آنها دقیقا در امتداد خط واصل مرکز ماه و مرکز گرانش و در قسمت رو به ماه و دیگری در همان امتداد و در قسمت پشت به ماه قرار دارد. دلیل ایجاد "کوه مد" را می‌توان بخوبی فهمید. توده آبهای دریاها با بیشترین شدت در جهت ماه جذب می‌شوند. اما "کوه مد" دوم که در عقب قرار دارد، به چه دلیل ایجاد می‌شود؟ همان گونه که خواندید زمین به دور مرکز گرانش مشترک جابجا می‌شود.

به این وسیله یک نیروی گریز یا نیروی رانش ایجاد می‌شود، که بزرگترین بخش این نیرو در قسمت پشت به ماه زمین متمرکز می گردد. بنابراین توده آبهای آنجا در اثر نیروی رانش به خارج از زمین کشیده می‌شوند، و بخصوص در این مناطق آب به نحو چشمگیری بالا می‌آید. مکان وقوع دو کوه مد همواره بستگی به جهت ماه نسبت به زمین دارد. زمین که حرکت وضعی سریعی دارد، زیرا این دو کوه مد در حال چرخش به دور خود است. این حرکت به نحوی است که هر منطقه از سطح زمین تقریبا روزانه دو بار زیر یک منطقه کوه مد واقع می‌شود و آب در آن بالا می‌آید. به هر حال از آنجا که ماه نیز آهسته و آرام به دور زمین در گردش است، محل وقوع این "کوههای مد" را با خود انتقال می‌دهد.

بنابراین در طول یک دور چرخش زمین به دور خود ، مکان کوههای مد تا حدودی جابجا می‌شود. بر این اساس از یک مد تا مد بعدی دقیقا دوازده ساعت نمی گذرد، بلکه 12.12 ساعت سپری می‌شود. مثلا اگر مد شبانگاهی در ساعت صفر رخ دهد، مد شبانگاهی شب بعد مدتی بعد به وقوع می‌پیوندد، زیرا زمین باید بیشتر از یک دور بچرخد، تا مجددا به کوه مد که در این مدت به طرف جلو حرکت کرده است، برسد. اگر زمین ، ماه و خورشید در یک امتداد واقع شوند، که این حالت در وضعیتهای "ماه نو" و "بدر" بروز می‌کند، نیروی گرانش خورشید ، موجب تقویت نیروی گرانش یا نیروی جاذبه ماه می‌گردد. در این صورت بزرگترین جزر و مدها ایجاد می‌شوند. در حالی که در حالت "نیم ماه" بر خلاف حالت قبل ، نیروی گرانش خورشید تا حدودی نیروی گرانش ماه را خنثی می‌کند و انسان را در این حالت خفیفترین جزر و مدها را مشاهده خواهد کرد. 

چرا ماه گاهی خیلی دور و گاهی بسیار نزدیک و بزرگ به نظر می‌رسد؟

بجای اینکه ماه همیشه در اندازه معمول و متناسب خود باشد، ‌گاهی به صورت کره عظیمی در آسمان ظاهر می‌شود، بطوری که به نظر می‌رسد نیم از آسمان را پوشانیده و آن قدر به زمین نزدیک است که انسان به راحتی قادر به لمس آن می‌باشد. 

دلیل این موضوع نزدیک شدن ماه به زمین و یا حتی تأثیرات غیر عادی جوی نیست. در واقع این حالت در اثر یک خطای ساده باصره بوجود می‌آید و این در شرایطی است که ماه پایین و روی خط افق قرار می‌گیرد، جایی که چشم آن را نزدیک به هر چیز روی زمین می‌بیند.

زمانی که ماه بالای خط افق است مقیاسی برای مقاسیه با آن وجود ندارد اما روی خط افق ، ماه به ناگاه بسیار بزرگ و نزدیک به ساختمانها ، درختان و جاده‌ها به نظر می‌رسد. در واقع این حالت را می‌توان چنین بیان کرد که مغز ما اجسامی را که در واقع بسیار بزرگ هستند (مثل آسمان خراشها) هنگامی که دور از خط افق قرار می‌گیرند بسیار کوچک می‌بیند و چنین می‌پندارد که ماه قطعا باید غول پیکر باشد و عکس العمل مغز در برابر اطلاعات بینایی گیج کننده این است که اندازه ظاهری آن را بزرگتر می‌بیند. 

هلال ماه

دو نکته را در صورت بودن هلالی ماه در وسط و آخر و صورت بدر یا قرص کامل ماه در شب چهاردهم باید در فهم موضوع به یاد داشته باشید. نخست آنکه خورشید در هر صورت نیمی از ماه را همواره روشن می‌کند و اگر از آسمان و نه از زمین ، پشت به خورشید و رو به ماه می‌توانستیم فرضا ماه را بنگریم، همه آن را به صورت بدر و قرص کامل می‌دیدیم، ولی چون ما از کره زمین ماه را می‌نگریم باعث می‌شود که تنها بخشی از آن دایره روشن را به صورت هلال و یا همه آن دایره روشن را به صورت بدر و یا قرص کامل ببینیم.

نکته دوم این است که صفحه مداری ماه منطبق بر صفحه دایرة البروج نیست و زاویه9 و ْ5 با آن می‌سازد. پس علت اینکه در شب چهاردهم و یا تربیع اول و ثانی همیشه ماه گرفتگی (خسوف) رخ نمی‌دهد. همین عدم انطباق دو صفحه است و گرنه در هر مقابله ماه گرفتگی داشتیم و دیگر بدر رخ نمی‌داد. علت اینکه نور خورشید که به زمین می‌تابد مانند ماه آن را روشن می‌کند. ما در زمین مهتاب داریم. اگر انسانی در ماه می‌بود زمین مهتاب داشت! ولی شدن نور قرص زمین با توجه به بزرگی زمین شانزده بار از نور مهتاب بیشتر است. همین نور است که از زمین بازتاب کرده روی ماه می‌افتد و دوباره از ماه بازتاب می‌کند و به چشمان ما می‌رسد و در نتیجه بخش تاریک ماه را کمی روشن می‌کند. 

کسوف

کسوف

نگاه اجمالی

گرفتگی کامل خورشید را باید یکی از منظره‌های زیبا و در عین حال ترسناک طبیعت دانست. تنها موقعی می‌توان این پدیده را دید که عوامل زیادی با هم انطباق پیدا کنند. خورشید کره فروزان بسیار بزرگی است با قطری در حدود 109برابر قطر زمین که در فاصله 150 میلیون کیلومتری زمین واقع شده است. ماه فقط یک چهارم اندازه زمین را دارد. ولی 400 بار نزدیکتر از خورشید به زمین است. البته بدیهی است که اجسام را از فاصله‌های دورتر کوچکتر می‌بینیم. اختلاف فاصله‌های ماه و خورشید نیز سبب می‌شود تا اندازه‌هایشان باهم برابری کنند. از اینرو آن دو در آسمان تقریبا به یک اندازه دیده می‌شوند. 

تاریخچه

در طول تاریخ این پدیده همواره مورد توجه اقوام و ملل مختلف بوده است. اغلب تمدنهای کهن خورشید گرفتگی را پدیده‌ای شوم می‌پنداشتند و درباره آن اعتقادات خرافی داشتند. چینیها عقیده داشتند که هنگام خورشید گرفتگی اژدهایی خورشید را می‌بلعد. در بسیاری از فرهنگها خورشید گرفتگی بلایی آسمانی پنداشته می‌شده است. مردم هند در خلال گرفتگی خود را تا گردن در آب فرو می‌کردند و اعتقاد داشتند که با این کار به خورشید و ماه کمک می‌کنند تا در برابر اژدها از خود دفاع کنند. 

خورشید گرفتگی از دیدگاه علمی

اندازه ظاهری خورشید و ماه از زمین باهم برابر است. علت این امر آن است که فاصله این دو جسم از کره ما متفاوت است. در نتیجه در زمانهایی که ماه مسقیما از جلوی خورشید عبور می‌کند قرص خورشید در پس آن پنهان می‌شود. شرط لازم و کافی برای وقوع پیوستن کسوف آن است که زمین ، خورشید و ماه در یک خط یا تقریبا یک خط راست قرار بگیرند، بطوری که سایه ماه بر بخشی از زمین بیافتد کل این سایه از دو قسمت نیم سایه که در قسمت بیرونی است نیمه درونی که تاریک و سیاه است تشکیل شده است.

در محدوده نیم سایه ماه تنها قسمتی از خورشید را پوشانده است که به آن خورشید گرفتگی جزیی می‌گویند. در خلال گرفت بر اثر حرکت ماه و چرخش زمین سایه ماه زمین را از غرب به شرق طی می‌کند، به این سیر حرکتی سیر گرفتگی کلی می‌گویند. هر کسی که در این مسیر باشد خورشید را در حالت گرفت کلی خواهد دید، این مسیر در بیشترین حالت به 320 کیلومتر می‌رسد و حدود نیم درصد سطح زمین را می‌پوشاند. معمولا هر 1.5 سال خورشد گرفتگی کلی روی می‌دهد، اما ما در طول عمرمان شاید یک بار شانس تماشای این پدیده را داشته باشیم. 

کسوف تنها برای زمین

تصادف شگفت‌آوری است که اندازه ظاهری قمر زمین ، یعنی ماه ، به اندازه ظاهری خورشید برابر است. گر چه خورشید 400 بار دورتر از ماه است، اما 400 بار هم بزرگتر از آن است. قطر بسیار بزرگ خورشید ، در اثر مشاهده از این فاصله زیاد ، کاملا کوچک دیده می‌شود. اگر این پدیده جالب توجه وجود نداشت‌، نمی‌توانستیم اطلاعات بیشتری در مورد جو بیرونی خورشید بدست می‌آوریم. بجز زمین ، در هیچ یک از سیارات منظومه شمسی پدیده گرفتگی خورشید روی نمی‌دهد. 

علل کسوف

حدود 30 روز طول می‌کشد تا ماه یک بار زمین را دور بزند. دو یا سه بار در هر سال ، ماه در مسیر خود ، مستقیما از فاصله بیان زمین و خورشید می‌گذرد. در این هنگام گرفت خورشید رخ می‌دهد. قرص تاریک ماه برای مدت کوتاهی همه خورشید یا بخشی از آنرا می‌پوشاند.

چرا هرگاه ماه از میان زمین و خورشید می‌گذرد این پدیده اتفاق نمی‌افتد؟

دلیل این امر اینست که مدار ماه و زمین باهم زاویه دارد و در بسیاری از حالات ماه از بالا یا پایین قرص خورشید می‌گذرد. مدار زمین و ماه در دو نقطه به هم بر خورد می‌کنند که به این دو نقطه گره‌های مداری می‌گویند و ماه هرگاه در این گره با زمین و خورشید در یک خط قرار بگیرد خورشید گرفتگی صورت می‌گیرد.

انواع کسوف

کسوف کامل

در این حالت ماه در نزدیکترین فاصله خود به زمین قرار دارد و در یک خط راست نیز قرار دارند. در این حالت کل قرص خورشید در پشت ماه پنهان می‌شود. سایه ماه فقط چند کیلومتر از سطح زمین را در بر می‌گیرد و به موازات حرکت ماه در مدار خود ، یک مسیر طولانی منحنی شکل در روی زمین می‌پیماید. تنها کسانی می‌توانند گرفتگی خورشید را ببینند که در جایی از این مسیر باریک و طولانی واقع باشند.

در هر نقطه ، مدت گرفتگی کامل ، بیشتر از دو تا پنج دقیقه طول نمی‌کشد. هر چه گرفتگی کامل نزدیکتر می‌شود، آسمان تاریکتر می‌شود و ستارگان بیشتری پدیدار می‌شوند. هنگامی که قرص خورشید کاملا پوشانده می‌شود، هاله سفید رنگ درخشانی در اطراف ماه می‌درخشد. این همان تاج است که بصورت هاله‌ای از گازهای رقیق و داغ از خورشید جریان دارند. در کنار قرص سیاه ماه ، حلقه باریک و سرخ رنگی از گازهای خورشید به چشم می‌خورد که فام سپهر نام دارد. 

کسوف جزئی

ساعتی پیش از آغاز گرفتگی کامل ، ماه شروع به پوشاندن بخشی از خورشید می‌کند. در این مرحله گرفتگی صرفا حالت جزئی دارد. در نواحی وسیعی در هر دو سوی مسیر گرفتگی ، تنها گرفتگی جزئی قابل روئیت است. در بر خی گرفتگیها فقط نیم سایه با زمین در تماس است و تمام سایه از افراز قطبین می‌گذرد. طبعا این نوع خورشید گرفتگی در قطبین صورت می‌گیرد. 

کسوف حلقه‌ای

فاصله خورشید تا زمین و نیز فاصله تا ماه ثابت نیست، این فاصله‌ها اندکی تغییر می‌کنند. هنگامی که زمین از حالت عادی خورشید نزدیکتر و از ماه دورتر است، اندازه ظاهری ماه کوچکتر از اندازه ظاهری خورشید می‌شود. اگر در این مواقع گرفتگی رخ دهد، ماه نمی‌تواند قرص خورشید را بطور کامل بپوشاند. در نتیجه حلقه درخشانی از نور خورشید دور تا دور ماه را فرا می‌گیرد. این حالت را گرفت حلقه‌ای می‌نامند. در گرفت حلقه‌ای ، آسمان همچنان روشن است و تاج خورشیدی نیز دیده نمی‌شود. به این دلیل ، ارزش علمی گرفت حلقه‌ای کم است. 

ثبت کسوف

مردم در زمانهای قدیم از گرفتگی خورشید می‌ترسیدند. آنها علت گرفتگی را نمی‌دانستند و خیال می‌کردند که ممکن است خورشید برای همیشه ناپدید شود. امروزه گرفتگی کامل ، برای اخترشناسان فرصت گرانبهایی است تا بخشهای کم نورتر تاج و نیز لایه فام سپهر را مطالعه کنند. مدتها پیش از آنکه گرفتگی رخ دهد. برنامه ریزی دقیقی صورت می‌گیرد، تا چندین هیئت در مسیر گرفت مستقر شوند. 

اخترشناسان تلاش می‌کنند تا محلهایی را انتخاب کنند که در مدت کوتاهی ، گرفتگی ابری نباشد. طی چند دقیقه قابل استفاده ، دوربینها و دستگاهها ، همزمان به عکسبرداری و آزمایشهای مختلف مشغول می‌شوند. حتی برخی از گروههای پژوهشگر در حالی که دستگاهها را در هواپیما جای می‌دهند، مطالعات خود را هنگام پرواز انجام می‌دهند. آنها با این روش می‌توانند از مزاحمت ابرها به دور باشند و نیز با پرواز هواپیما ، مسیر سایه ماه را دنبال کنند. از اینرو به مدت مشاهده گرفتگی چندین دقیقه افزوده می‌شود. 

اهمیت علمی کسوف

ارزش علمی خورشید گرفتگی به بررسیهایی است که هنگام گرفتگی کلی می‌توان انجام داد که در مواقع دیگر عملا غیر ممکن است. وقتی ماه قرص خورشید را می‌پوشاند لایه‌های خارجی جو خورشید را می‌توان رصد کرد. با پدیدار شدن ستاره‌ها می‌توان انحنای فضا - زمان را اندازه گیری کرد با محاسبه زمان تماس اول ماه با خورشید می‌توان به جزئیاتی در حرکت مداری ماه و زمین پی‌برد. می‌توان ستارگان دنباله‌داری را که در حضیض هستند را بررسی کرد و ... .

در قرن اخیر مهمترین سنجشهای خورشید گرفتگی اندازه گیری مکان ستاره‌های قابل روئیت در اطراف خورشید و تأیید تجربی نسبیت عام انیشتین است. نسبیت عام پایه کهکشان شناسی نوین است. 

کمی نجوم

آفرینش ماهیها

در آفرینش ماهى و تناسب ، حکمت و تدابیر نهفته در آن که مناسب آن است نیک بنگر. در آفرینش (این موجود زنده ) دست و پا نهاده نشده ؛ زیرا به راه رفتن نیازى ندارد و جایگاهش آب است . نیز براى آن ، شش ‍ آفریده نشده ؛ چونکه در میان آب نفس نمى تواند کشد. در مقابل دست و پا، باله هایى سخت و قوى به آن داده شده است و چنانکه قایقران با پارو زدن به پیش ماهى مى رود نیز با حرکت دادن این باله ها آب را به کنار زند و پیش رود. نیز بدنش با فلسهایى سخت و درهم فرو رفته چون درهم فرو رفتگى اجزاى زره هاى پولادین پوشانیده گشته تا از آفات و آسیبها به کنار ماند.

دیدگان ماهى ، کم سو و ضعیف است و آب مانع دید دقیق و درست او مى شود؛ در نتیجه ، این نقص با اعطاى شامه اى قوى ، جبران شده است . از فاصله اى بسیار دور غذا و طعمه خود را بو مى کند و در پى آن در جستجو مى افتد. اگر این (توان در او نهاده ) نبود چگونه از آن به جایگاهش آگاه مى گشت ؟ روزنه هایى در میان دهان ماهى و گوش آن باعث پیوند دهان و گوش آن است . ماهى آب را با دهان مى گیرد و از سوراخهاى گوش خارج مى کند. تا مانند حیوانات دیگر از مزایاى نسیم و هوا سود ببرد و در راحتى افتد.

راز کثرت نسل ماهیها

اینک در کثرت نسل ماهى و ویژگیهاى آن تاءمل و اندیشه کن . اگر مى بینى که در درون یک ماهى آنقدر تخم (خاویار) هست که به شماره نیاید، به خاطر آن است که کار بر ماهیخواران که شماره آنها اندک نیست آسان گردد. حتى درندگان جنگلها هم براى شکار ماهى به آب پناه مى آورند. در این وقت این حیوانات اگر ماهى را بیابند آن را از آب مى ربایند. حال که درندگان خشکى ماهى مى خورند، پرندگان ماهى مى خورند، مردم ماهى مى خورند و حتى ماهیان هم ماهى مى خورند حکمت و تدبیر چنان به کار آمد که ماهیها اینگونه در شماره نیایند و فراوان باشند.

گستردگى حکمت آفرینشگر و کوتاهى دانش آفریدگان

هرگاه که خواستى از گستردگى حکمت آفرینشگر و کوتاهى دانش ‍ مخلوقان آگاه کردى به ماهیها، حیوانات آبى ، صدفها و دیگر آبزیانى که در آبها زندگى مى کنند و در شماره نیایند بنگر. و تو از منافع این آفریدگان آگاه نمى گردى مگر اندکى که بر اثر برخى از حوادث رخ مى نماید. مثلا مردم هنگامى به فایده نوعى حلزون پى بردند که رنگ قرمز را شناختند. (داستان این کشف اینگونه بود): هنگامى که سگى در ساحل آب در گردش بود حلزونى را یافت . آن را خورد و خونش دهان او را رنگین کرد. (آنگاه که دهان سگ را دیدند) مردم به زیبایى آن رنگ پى بردند و از آن به عنوان رنگ استفاده کردند و دیگر مواردى که مردم گاه گاهى بر اثر بروز وقایعى به آنها پى مى برند.

مفضل مى گوید: چون سخن بدین جا رسید ظهر شد. و مولایم (ع ) براى اقامه نماز از جاى برخاست و فرمود: به خواست خداى بلند مرتبه ، صبح زود به نزد من آى . به خاطر تعالیم و آموزشهاى امام (ع ) سخت شادمان و مسرور گشتم و با سپاس از خداى جل و علا به خاطر آنچه عطایم فرمود راه خود را در پیش گرفتم و از خدمت امام (ع ) مرخص شدم و آن شب را شادمان و مسرور استراحت کردم .

مجلس سوم

روز سوم ، بامدادان به خدمت مولایم (ع ) شرفیاب شدم . به من اجازه ورود دادند. داخل شدم و با اجازه نشستم . امام (ع ) فرمود:

سپاس خدایى را که ما را برگزید و کسى را بر ما برنگزید. با علمش ما را برگزید و با حلمش ما را تاءیید نمود (و یاریمان کرد) آنکه از ما جدا افتاد در آتش افتد و آنکه در زیر سایه درخت تنومند ما بهره مند گشت به بهشت راه یابد.

اى مفضل ! درباره اسرار و حکمتهاى آفرینش آدمى ، تدابیر نهفته در آن ، حالات گوناگون او و آنچه که در این باره مایه درس عبرت است براى تو شرح کردم . آفرینش و حکمتهاى حیوانات را نیز برایت باز گفتم ... اینک سخن خود را به بیان آسمان ، خورشید و ماه و ستارگان ، فلک ، شب و روز، گرما و سرما، باد، جوهرهاى چهارگانه ؛ یعنى ، خاک ، آب ، هوا و آتش ، باران ، سنگهاى بزرگ ، کوهها، گل و لاى ، سنگ ، نخل ، درخت و براهین و درسهاى عبرتى که در آنها نهفته شده اختصاص مى دهیم .

اسرار رنگ آسمان

در رنگ آسمان و حکمت و صواب تدبیر آن بنگر. این رنگ ، مناسبترین و بهترین رنگ براى تقویت نور دیدگان است . حتى پزشکان به کسى که دیدگانش آسیب دیده سفارش مى کنند که همواره در رنگ سبز مایل به تیره بنگرد. برخى از طبیبان حاذق به کسى که در بینایى او ضعفى به هم رسیده سفارش مى کنند که در ظرف سبزى که آکنده از آب باشد بنگرد.

بنگر که خداوند جل و علا چگونه آسمان را در این رنگ آفرید تا دیدگان را برباید و از دیدن همیشگى آن ضعفى در چشم پدید نیاید؟ پس آنچه را که حکیمان و دانایان با آزمایش و تجربه فراوان به آن رسیده اند، در کار آفرینش وجود دارد تا اهل عبرت درس گیرند و ملحدان بیندیشند. خداى اینان را بکشد از جانب حق به کدام سوى مى گریزند؟ (سوره توبه ، آیه 30)

فواید طلوع و غروب خورشید

اى مفضل ! در طلوع و غروب آفتاب به خاطر پدید آمدن و چرخش شب و روز اندیشه کن . اگر طلوع خورشید نبود کار جهان یکسره درهم مى شد و مردم قادر به زندگى و رسیدن به امور خود نبودند. دنیا تاریکستانى به زیان آنان بود و بدون نور زندگى گوارا نبود و از آن لذت نمى بردند. نیاز به طلوع خورشید پیداست و به شرح بیش از این نیازى نیست . ولى در راز غروب خورشید اندیشه کن . اگر غروب نبود، مردم آرامش و قرار نداشتند. حال آنکه اینان بیش از هر چیز به آرامش و استراحت جسم و جان و حواس و مهلت یافتن هاضمه براى هضم غذا و رساندن غذا به تمام اعضا نیازمندند. نیز (اگر غروبى نبود) حرص آدمیزاد باعث مى گشت که همواره کار کنند و بدن آنان از کار بیفتد. بسیارى از مردم اگر شب فرا نرسد و تاریکى بر اینان حاکم نگردد به خاطر حرص و آز و جمع و ذخیره مال هیچ آرام و قرار نداشتند.

همچنین زمین از تابش همیشگى آفتاب تفتیده مى شد و تمام جانداران اعم از گیاه و حیوان از حرارت زیاد نابود مى شدند. پس خداوند حکیم چنان تدبیر اندیشیده که زمانى برآید و وقتى دیگر پنهان شود تا مانند چراغى باشد که اهل خانه براى کارى بر مى افروزند و براى آرامش ‍ خاموش مى گردانند. (با این طلوع و غروب ) نور و ظلمت که ضد یکدیگرند چنان در اطاعت اند که صلاح و قوام جهان را با هم تاءمین مى کنند.

حکمت و سود فصلهاى چهارگانه سال

آنگاه در بلند و پست بودن خورشید براى برپا گشتن این چهار زمان از سال و اسرار و مصالح نهفته در آنها اندیشه کن . در ((زمستان )) حرارت (و ثمردهى ) به درون درخت باز مى گردد از آنها میوه پدید مى آید. هوا متراکم مى گردد و از این تراکم و فشار هوا ابر و باران به هم مى رسد. بدن حیوان سخت و قوى مى گردد.

در ((بهاران )) همان مواد و حرارت (که در درخت و گیاه نهفته بود) حرکت مى کند و موادى را که در زمستان ساخته و متولد شده است پیدا مى سازد. گیاه مى روید و درختان شکوفه مى کنند. حیوانات نیز براى تولید نسل و جفتگیرى در هیجان مى افتند.

در ((تابستان )) هوا سخت گرم مى شود و میوه ها مى رسند، مواد زاید بدنها ترشح مى کنند. روى زمین مى خشکد و براى ساخت و ساز و کار آماده مى گردد.

در ((پاییز)) هوا صاف مى شود. بیماریها مرتفع مى گردند. بدنها سالم مى شوند شب به درازا مى کشد و مى توان در این فرصت کارهایى کرد. هوا معتدل مى شود. نیز مصالح و حکمتهاى دیگرى هست که ذکر آنها سخن را به درازا مى کشاند.

شناخت زمانها و فصول از طریق حرکت خورشید

اینک در حرکت خورشید در برجهاى دوازده گانه براى گردش سال و تدابیر نهفته در آن بیندیش . این گشتن خورشید باعث پدیدار شدن فصول ((زمستان ، تابستان ، بهار و پاییز)) مى گردد. با این گردش خورشید، غلات و میوه ها مى رسند (و مصرف مى شوند) و به پایان خود مى رسند و باید از نو، رشد و نمو کنند. نمى نگرى که یک سال به قدر حرکت و سیر خورشید از ((حَمَل )) تا ((حَمَل )) است ؟ و از هنگام آفرینش جهان هستى تا کنون همین سال و ماه و... وسیله سنجش زمان است و مردم با آن ، عمر و گذشت زمان ، وقت پرداخت و دریافت دیون و دیگر اجازات و معاملات و امور دیگر را تنظیم و حساب مى کنند و با حرکت دورانى خورشید سال کامل مى شود و محاسبه زمان درست مى گردد.

بنگر که چه تدبیرى در طلوع و شروق آن بر جهان نهفته است ؟ اگر مشرق و مطلع خورشید در یک جا بود، شعاع و منفعت آن به دیگر جهات نمى رسید؛ زیرا کوهها و دیواره ها باعث پوشش نور آن مى شدند. پس ‍ تقدیر چنان گشت که در آغاز روز از مشرق طلوع کند و بر هرچه از جانب مغرب با آن رو به رو شود بتابد. آنگاه (نور آن ) در گردش باشد و همه جهات را بپوشاند و مغرب شود. و بر آنچه که در آغاز روز نتابیده بتابد تا هیچ بخشى از زمین از نصیب و فایده نور خورشید محروم نماند و نیازش ‍ بر آورده گردد. راستى اگر خورشید، سال یا بخشى از سال را از فرمان سر بپیچد و نتابد حال مردم چگونه مى شود؟ و اصلا چگونه قادر به بقا خواهند بود؟ نمى بینى که چسان براى مردم چنین تدابیر سترگى دیده شده که چاره اى از آنها ندارند و بى آنکه زوال و خستگى پذیرند و در کار خود راه نافرمانى پیش گیرند، به خاطر فایدت بخشیدن به جهان و پایدارى آن در کارند و در مسیر خود در حرکتند.

ماه ، عامل پدیدار گشتن ماههاى قمرى

به ماه بنگر. ماه دلیلى واضح و روشن است که مردم از آن براى شناخت ماهها (ى قمرى ) بهره مى جویند و حساب سال بر آن تنظیم نیافته ؛ زیرا گردش آن براى پدید آمدن چهار فصل و رشد و رسیدن میوه ها کافى نیست . از این رو ماهها و سالهاى قمرى با ماهها و سالهاى خورشیدى ناهمگون و متفاوت گشت و تقدیر چنان شد که هر ماه قمرى بگردد و گاه به زمستان و گاه در تابستان افتد.

شمارى از فواید نور ماه

در تابش مهتاب در تاریکى شب و نیاز به آن اندیشه کن . اگر چه به خاطر آرامش جانداران و کاهش حرارت هوا براى رویندگان به تاریکى نیاز افتاد، اما مصلحت نبود که شبانگاه تاریکى مطلق حاکم باشد و هیچ کارى در آن انجام نپذیرد؛ زیرا گاه مردم نیازمند مى گردند که شبانه کار کنند؛ زیرا در روز وقت کم مى آید و چه بسا به برخى از کارهایشان نرسند. نیز گاه در روز گرماى هوا از حد افزون مى گردد. در شب مى شود به کارهاى چندى ؛ چون : شخم کردن زمین ، مالیدن خشت ، چوب بریدن و جز آنها رسید. پس نور ماه براى مردم کمکى است که اگر نیاز افتاد در کارهاى خود از آن بهره گیرند. نیز مسافران و شبروان از آن بهره و انس ‍ مى گیرند.

ماه در برخى از شبها طالع مى شود و در شمارى از لیالى طلوع نمى کند. با این همه ، نور آن به نور خورشید نمى رسد تا مردم در آن جنب و جوش ‍ روزانه نیفتند و از آرامش و قرار محروم نگردند و عمل شبانه روزى هلاکشان نسازد. اینکه خداى جل علا چنان تدبیر کرده که ماه گاه پیداست و گاه ناپیدا، گاه بسیار و گاه اندک است و گاه در کسوف ، تا این همه دلیلى بر قدرت آفرینشگر والا مرتبه باشد که به خاطر سود جهان و جهانیان این حالات را پدیدار نموده است . شاید اهل عبرت درس عبرت گیرند.

ستارگان و اختلاف حرکت آنها و اینکه برخى جملگى و برخى بتنهایى در حرکتاند

اى مفضل ! در ستارگان و اختلاف سیر آنها بنگر. برخى از مدار فلک خود بیرون نمى روند و تنها با شمارى از ستارگان در حرکت اند و برخى دیگر هیچ قید و بندى ندارد، مطلق العنانند و در بروج مى گردند و راه جدایى را مى پیمایند. هر کدام از ستارگان دو سیر و حرکت متفاوت دارند: یکى عام و با فلک به سوى مغرب است و دیگرى خود به خود و به جانب مشرق ؛ مانند مورچه اى که بر سنگ آسیاب مى چرخد در این صورت ، سنگ آسیاب به جانب راست مى گردد، و مورچه به جانب چپ . مورچه در این حالت دو حرکت مختلف دارد: یکى خود به خود است که به جلو خود متوجه است و دیگرى حرکت اجبارى است که سنگ آسیاب او را بر خلاف آنچه مى چرخد، از پشت مى چرخاند.

از اهل پندار باطل بپرس که آیا این حرکات و هماهنگى (شگفت آور) ستارگان تصادفى ، از سر خود، با اهمال ، بى هدف و بى آفرینشگر پدید آمده اند؟ اگر چنین بود چرا همه آنها در دایره بسته اى و گروهى حرکت نکردند و یا چرا همه مطلق العنان نبودند و در برجها به حرکت در نیامدند؟ اهمال یک معنى دارد (و آن بى شعورى و ناهماهنگى و بى حکمتى است ) پس چگونه دو حرکت دقیق و حساب شده و حکیمانه پدید آورد؟ اینها دلیل آن است که سیر و حرکت هر دو گروه هدفمند، با تدبیر، حکیمانه و با حساب و کتاب و اندازه گیرى است نه خود به خود، بى هدف و با اهمال چنانکه فرقه معطله و منکران پنداشته اند.

اگر کسى بپرسد: چرا برخى از ستارگان آنگونه گروهى حرکت مى کنند و شمارى اینگونه انتقالى حرکت مى کنند و تا حدى آزادند؟ پاسخ مى دهیم : اگر همه آنها در یک جا حرکت مى کردند دیگر نمى شد که از حرکت انتقالى ستارگان و انتقال از برجى به برج دیگر بهره و راهنمایى جست ؛ زیرا مى توان از انتقال خورشید و دیگر ستارگان به منازلشان به وقایع جهان و آنچه واقع مى شود پى برد. نیز اگر همه در انتقال بودند منازلى نداشتند که شناخته شوند؛ زیرا هنگامى مى توان به انتقال پى برد که ثوابتى در میان باشد چنانکه یک مسافر که در حرکت است (و از منزلى به منزل دیگر منتقل مى شود) با همان منازل راه مسیرش شناخته مى شود. پس اگر در یک حال مى بود، این نظم و نظام نبود و بهره ها فواید این حرکات از میان مى رفت و در این صورت کس تواند که بگوید از آن جهت که ذکر شد در کار آنها اهمالى و تصادف و ناهماهنگى است ؟

پس این ناهمگونى حرکات و مصالح و منافعى که در آنها نهفته ، خود بزرگترین رهنما و دلیل هدفمندى ، مدبرانه و حکیمانه بودن کار آنهاست .

فواید برخى از ستارگان

در این ستاره ها که چندى از سال را پیدا و چند دیگر را پوشیده اند؛ مانند: ثریا، جوزاء، دو ستاره شعرى و سهیل بنگر. اگر جملگى در یک زمان پیدا بودند مردم از هیچ کدام در راهنمایى استفاده نمى کردند و این بهره اى که الان از طلوع ثور و جوزاء و یا هنگام غروب آنها مى برند و در کارهاى خود از آنها استفاده مى کنند، وجود نداشت . پس هر کدام ظهور و غروبى دارند و این پیدایى و نهان بودن آنها همگون نیست تا مردم از هر کدام على حده سود برند. نیز تدبیر در ظهور و مخفى بودن ثریا و جز آن تنها براى مصلحت است . و اینکه ((هفت ستاره )) (یا دب اکبر) همیشه پیداست براى مصلحتى دیگر است ؛ زیرا این مجموعه به منزله نشانه هایى است که مردم در راههاى ناشناخته در دشت و دریا از آن راهنمایى مى جویند. هیچ گاه از دیده غایب نمى شوند تا مردم شبانگاهان هرگاه که خواهند و هر جا که روند از آنها استفاده کنند. پس هر دو امر براى نوعى مصالح ویژه است . نیز به وسیله آنها نیازهاى دیگرى رفع مى گردد و اوقات خاص اعمالى ؛ چون : زراعت ، درختکارى ، سفر در دشت و دریا و آنچه که پدید مى آید؛ چون ، باد، گرما و سرما شناخته مى شود.

مردم در تاریکى شب براى گذر از دشتهاى مخوف و وحشت زا و امواج هولناک دریا از این ستارگان راهنمایى مى جویند.

وانگهى در اینکه در دل آسمان گاه روى مى آورند و گاه پشت مى کنند، گاه طلوع مى کنند و گاه فرو مى روند عبرتهاى فراوان نهفته است . این اجرام آسمانى با سرعتى فوق تصور و بیرون از حد در حرکتند.

اگر خورشید و ماه و ستارگان در نزدیک ما حرکت مى کردند تا به سرعت سیر آنها پى ببریم آیا برافروختگى و درخشش آنها مانند پى در پى بودن نورهاى قوى و رعدهاى پیاپى در هوا دیدگان را نمى ربود و بینایى را از چشم نمى گرفت ؟ چنانکه اگر گروهى در میان قبه اى احاطه شده باشند و چراغهاى پر نورى یکسره پیرامون آنان بچرخد دیدن را از دیدگانشان مى رباید، حیران مى گردند و بر رو مى افتند.

بنگر که چگونه تقدیر چنان شد که سیر و حرکت آنها در دورترین نقاط باشد تا دیدگان را آسیب ندهد و آنها را از کار نیندازد. نیز با بیشترین سرعت و شتاب در حرکتند تا از آن مقدارى که باید بگردند و حرکت کنند باز نمانند. نیز اندکى از نورشان به ما مى رسد تا اگر شبانگاه ماه نبود دیده ببیند و اگر ضرورتى پیش آمد بتوان حرکت کرد. چنانچه گاه حادثه اى رخ مى دهد و لازم است که انسان در دل شب آرام ننشیند. اگر این حالت تاریکى مطلق باشد از او حرکتى برنمى آید و باید همواره بر جایش ‍ بماند.

در لطف و تدبیر و حکمت و کار با اندازه و حساب الهى اندیشه کن . براى تاریکى زمانى نهاد؛ زیرا به تاریکى نیاز است و در میان این تاریکى باز به خاطر نیازهایى که شرح کردیم قدرى نور پدید آورد.

خورشید، ماه ، ستارگان و بروج ، براهین وجود آفرینشگر

در این (منظومه و) فلک با خورشید و ماه و ستارگان و بروجش بنگر که چگونه به طور مستمر و دائم بر جهان مى گردد تا از این حکمت و تدبیر استوار، شب و روز در پى هم آیند و فصول چهارگانه در زمین پدید بیایند و زمین و جانداران بر روى آن اعم از حیوان و رویندگان (و انسان ) آنگونه که شرح و توضیح دادم از فواید و منافع آنها بهره مند گردند.

آیا بر هیچ خردمند و عاقلى پوشیده است که این تقدیر و اندازه گیرى و تدبیر دقیق و حکیمانه و استوار، تنها کار یک اندازه گیر، حکیم و مدبر است ؟

اگر کسى بگوید چه مى شود که تمام این حالات و حرکات ، اتفاقى و از روى تصادف باشد؟ باید در پاسخ گفت : چرا همین سخن را درباره چرخى که از چند قطعه حساب شده ساخته شده و به صلاح باغ و گیاه و درخت مى گردد و آنها را آبیارى مى کند نمى گوید؟

اگر درباره این دستگاه با حکمت چنین عقیده اى داشته باشد و مردم از او بشنود درباره اش چه مى اندیشند و چه مى گویند؟ آیا درباره این دولاب و چرخ چوبى که با حکمتى اندک و براى استفاده در قطعه اى از زمین ساخته شده نمى گوید که بى سازنده و تدبیرگر است ، ولى درباره این چرخ اعظم که به صلاح و سود تمام زمین و زمینیان است و با حکمت و تدبیر و نظمى محیر العقول پدید آمده قائل به بى تدبیرى ، بى حکمتى و بى آفرینندگى است ؟ اگر این چرخ (عظیم و هماهنگ و شگفت ) چونان ابزارى عادى و کوچک از کار بیفتد و نارسایى در آن پدید آید مردم چه چاره اى توانند که بیندیشند؟

اندازه هاى شب و روز

اى مفضل ! در اندازه شب و روز و اینکه به مصلحت مردم چنین تدبیر شده نیک بیندیش . (غالبا) ساعات شب و یا روز به بیش از پانزده ساعت نمى رسد...

براستى اگر طول روز صد یا دویست ساعت بود چه مى شد؟ آیا در این صورت ، تمام جانداران از انسان تا گیاه و حیوان نابود و بى جان نمى گشتند؟ اینکه حیوان و انسان نابود مى گشتند به خاطر آن است که در طول این مدت نه حیوان از چریدن و حرکت دست برمى داشت و نه آدمى از کار و کوشش کنار مى گرفت و این کار به هلاکتشان ختم مى گشت . و اینکه گیاه و رویندگان خشک مى شدند به خاطر آن است که نور مستمر و مداوم خورشید و حرارت یکسره آن آنها را خشک و نابود مى کرد و مى سوزانید.

شب نیز چنین است : اگر یکسره ادامه داشت و یا از این زمان مى گذشت حیوانات از حرکت و تلاش و طلب معاش و روزى باز مى ماندند تا از گرسنگى بمیرند. گیاهان نیز حرارت طبیعى خود را از دست مى دادند و فاسد و گندیده مى شدند. و تو برخى از گیاهان را دیده اى که به دور از خورشیدند و چنین نابود مى شوند.

گرما و سرما و فواید آن دو

به این گرما و سرما بنگر که چگونه جهان را نگاه داشته اند. این دو دما با فزونى ، کاستى و تعادل باعث شده اند که این فصول و تنوع هواى در سال پدید آید، زیرا مصلحت انسان و تمام هستى در آنهاست .

نیز گویى که سرما و گرما بدنها را دباغى مى کنند و باعث پایدارى و استحکام آنها مى گردند. اگر این گرما و سرما نبود و بدنها را سرد و گرم نمى کردند هر آینه فاسد و نابود مى شدند.

بنگر که چگونه یکى از آن دو بتدریج و اندک اندک وارد دیگرى مى شود و آن دیگرى اندک اندک کم مى شود و دیگرى آرام آرام افزوده مى شود تا اینکه هر کدام در فزونى و کاستى به منتها درجه خود برسند. اگر یکى از آن دو ناگهان وارد دیگرى مى شد باعث بیمارى و زیان اجسام و ابدان مى گشت . این امر مانند آن است که یکى از شما ناگهان از حمام داغ و پر حرارت وارد منطقه اى سرد و یخزده گردد. بى تردید این امر باعث زیانى عظیم و بیمارى بر جسم او مى شود.

پس اگر خداى جل و علا چنین تدبیر فرموده که سرما و گرما بتدریج و اندک اندک وارد گردند به خاطر حفظ صحت و سلامت موجودات است . اگر تدبیر و حکمتى در کار نیست پس چرا ناگهانى وارد نمى شوند بلکه آرام آرام مى آیند و مى روند تا همه چیز سالم بماند؟

اگر کسى بگوید: این تدریجى بودن ورود و خروج دما به خاطر تدریجى و آرام بودن سیر خورشید و بلندى و کوتاهى فاصله آن با زمین است ، باید از او پرسید: چرا حرکت خورشید و زمین و فاصله اندک و یا زیاد آنها اینگونه آفریده شده ؟ اگر دلیل تدریجى بودن تابش نور خورشید فاصله مغرب و مشرق دانسته شود باید علت این امر را نیز پرسید. هر چه پاسخ دهد همواره این پرسش نیز مطرح است که چرا چنین است ؟ تا به تدبیر و هدفمندى جهان هستى برسیم .

اگر حرارت نبود، میوه هاى سخت و تلخ ، نرم و رسیده نمى شد تا تر و خشک شده اش خورده شود... اگر سرما نبود کشتزار اینگونه جوانه نمى زد و حبوبات ، غلات و روزى آدمى را بر نمى آورد و آنقدر به دست نمى آمد که باز در زمین بپاشند و برویانند.

نمى بینى که سرما و گرما با آن همه سود و مصلحت باز بدن را به درد مى آورند؟ در این امر براى کسى که بیندیشد درس عبرت نهفته است و دلیلى است بر آنکه امر و تدبیر حکیم و جهانیان براى صلاح و مصلحت آنان است .

باد و ویژگیهاى آن

اى مفضل ! تو را از باد و خواص آن آگاه مى کنم . نمى نگرى که هنگام خوابیدن و رکود باد، چگونه مصیبت به پا مى شود و جانها را در معرض ‍ هلاکت مى افکند، سالمان را بیمار و زار و بیماران را هلاک و ناکار و میوه ها را فاسد و نابود و دانه ها و سبزیها را آلوده و بى سود مى گرداند. ((وبا)) را به دنبال دارد و غلات را نابود مى سازد. پس وزش بادها از تدبیر و حکمتهاى حکیم و آفرینشگر است که به صلاح جهان و جهانیان در جریان مى افتد.

هوا و اصوات 

تو را از یک ویژگى و خاصیت دیگر هوا آگاه مى کنم : ((صدا)) اثرى است که بر اثر اصطکاک اجسام در ((هوا)) پدید مى آید و ((هوا)) آن را به گوشها مى رساند. مردم (با همین ) صدا در حاجتها و معاملات خود در طول روز و بخشى از شب با یکدیگر سخن مى گویند.

اگر اثر این سخن ، مانند نوشته اى که بر کاغذ مى ماند، در هوا مى ماند، جهان از آن آکنده مى شود و به زیان و ضرر اینان تمام مى شد. نیز مى بایست که تند تند به تجدید و تعویض آن بپردازند. البته نه مانند نوشتن بر کاغذ؛ زیرا سخنان ملفوظ بیش از کلمات مکتوب است . آفرینشگر حکیم جل و علا این هوا را چون کاغذى پوشیده قرار داده که سخنان را حمل کند و در تمام جهان نیاز آدمى را بردارد. آنگاه آن را محو مى کند و از نو پاکیزه و سفیدش مى گرداند. و این کار بى آنکه بریده شود ادامه مى یابد.

از همین ((هوا)) و مصالح نهفته در آن ، درس عبرت بگیر. هوا عامل حیات این بدنهاست و با تنفس و گرفتن آن از خارج باعث حیات درون جسم مى گردد.

صداها را از فاصله هاى بسیار دور مى رساند. بوهاى خوش را از جایى به جاى دیگر حمل مى کند. نمى بینى از جانبى که باد مى آید بویى مى آید. صدا نیز اینگونه است .

هوا گرما و سرما را که به سود عالم است مى پذیرد. باد وزنده نیز از جنس ‍ هواست . باد بدنها را خنک مى کند و ابرها را از جایى به جاى دیگر مى برد تا متراکم شود، باران دهد تا سودش شامل همه گردد. آنگاه که بارید، باد ابرها را مى پراکند. درختها را آبستن مى کند، کشتیها را در حرکت مى اندازد، غذاها را لطیف و خوردنى مى گرداند، آب را سرد و آتش را افروخته مى سازد، چیزهاى تر را مى خشکاند، و خلاصه هر چیزى را بر روى زمین زنده مى کند. اگر باد نبود رویندگان مى پژمردند جانوران مى مردند و همه چیز تفتیده و فاسد مى گشت

سقوط آزاد (جدید)*

چرا در سقوط آزاد احساس بی وزنی می کنیم؟

پرسش بالا عنوان مقاله ای است از آقای دکتر پیروز مهذبی استاد فیزیک دانشگاه ویسکانزین که در شماره ی اخیر April 2006 مجله ی فیزیکس تیچر به چاپ رسیده است. در کتاب های درسی فیزیک احساس بی وزنی را - در حین سقوط آزاد - با استفاده از عدم اعمال نیروی تکیه گاه بر شخص توجیه می کنند ؛ به طوری که گفته می شود در فاصله ای که شخص با زمین یا تکیه گاه دیگری تماس ندارد و تنها نیروی وزن بر او وارد می شود ، شخص احساس بی وزنی می کند.حال آنکه آقای دکتر مهذبی در مقاله ی خود سعی کرده اند از یک مدل بسیار ساده برای تبیین و توضیح این موضوع استفاده کنند. به این منظور ، مجموعه ای یک بعدی شامل N قالب که توسط فنرهایی مشابه و بدون جرم به هم وصل شده اند مطابق شکل زیر در نظر بکیرید.جرم هر قالب برابر  m است و مجموعه روی سطحی بدون اصطکاک و در حال سکون قرار دارد.

برای آنکه مجموعه شتابی برابر a و به طرف راست بگیرد دو راه وجود دارد. روش اول برای انجام موفقیت آمیز این کار اعمال نیروی افقی f است که به هر قالب مطابق شکل زیر  در جهت راست وارد شده است.

روش دوم برای شتاب گرفتن مجموعه اعمال نیروی F=Nf به سمت چپ و یا راست مجموعه مطابق شکل زیر است.

هر چند شتاب هر قالب و در نتیجه مجموعه ی قالب ها در هر دو روش برابر a است ولی یک تفاوت اصلی بین این دو روش وجود دارد. در روش اول هیچ یک از قالب های مجاور به یکدیگر نیرویی وارد نمی کنند  در حالی که در روش دوم هر قالب به قالب های مجاور خود نیرو وارد می کند و در نتیجه فنر هایی که قالب ها را به یکدیگر وصل کرده اند با توجه به چگونگی اعمال نیروی F به مجموعه ی قالب ها در حالت الف یا ب شکل بالا به ترتیب فشرده و یا کشیده می شوند.

آقای دکتر مهذبی در ادامه ی مقاله ی خود با توجه به آنچه بیان شد نتیجه می گیرد که اجزای سازنده ی بدن در حین سقوط آزاد مطابق آنچه در خصوص شکل دوم بیان شد به یکدیگر نیرویی وارد نمی کنند و همین موضوع سبب می شود که شخص در حین سقوط آزاد احساس بی وزنی کند. همچنین حالتی را نظر بگیرید که شخصی درون آسانسوری ایستاده است و آسانسور به طرف بالا و یا طرف پایین به طور شتابدار در حرکت است. در این صورت شخص به ترتیب احساس وزن بیشتر و یا وزن کمتری می کند . این وضعیت را می توان به کمک دو حالت نشان داده شده در شکل سوم توجیه کرد.

ادامه دارد ... برای خواندن بقیه آن به وبلاگ سر بزنید