بحث عن الفيزياء الكونية الفلكية
بحث عن الفيزياء الفلكية
ملاحظة / يمكنكم تحميل البحث بصيغة وورد doc ، أو pdf من نهاية الموضوع
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
تعريف الكون: هو كل ما نشاهده من كوكبات أو بروج ومجرات وكواكب وسدم . لا يعرف أحد مدى سعة الكون ولا حدوده إلا الله ، ويقدر العلماء الفلكيون أن عمر الكون ما بين 15 إلى 5 بليون سنة.
كيف بدأ الكون :
هنالك العديد من النظريات التي تتحدث عن نشوء الكون ، وكلها ترتكز على فكرة أن المجرات تتحرك بعيدة عن بعضها أو تنتشر بسرعة مذهلة ، ومن هذه النظريات :
1ـ نظرية الانفجار العظيم: أول من اقترحها هو العالم الفلكي البلغاري (جيورجي لي مهتر )عام 1927 م وصاغها بحالتها الحالية العالم الروسي( ج ـ جامبو )عام 1948 م
نص النظرية : ( تصف النظرية بداية الكون بأنه نتيجة لانفجار عظيم ، وإن هذا الانفجار حدث عندما كانت المادة والطاقة مجتمعتين تكونان شيئاً واحداً هو عبارة عن كتلة على شكل كرة يبلغ قطرها قدر عشر مرات قطر الشمس تقريباً الذي يبلغ نحو ( 1392000 ) كيلو متر.
وعندما انفجرت هذه الكتلة امتلأ الكون إشعاعاً وتمدد ، وانخفضت درجة حرارته بعد أن كانت قبل الانفجار 1810 درجة مئوية تقريباً . ومع انخفاض درجة الحرارة أصبحت الفرصة مواتية لتكون ذرات الهيدروجين التي تكاثفت فيما بعد وكونت مجرات ونجوماً .
*اعتبرت نظرية الانفجار العظيم أن الكون مازال يتمدد منذ أن حدث الانفجار العظيم ، وبسرعات عظيمة جداً ، وقد أثبت( هابل )أحد العلماء الأمريكيين في عام 1929م أن المجرات المكونة للكون تتباعد عن بعضها بسرعة تصل (50 ـ 100 ) كم / ث وتزداد هذه السرعة بزيادة المسافة بين المجرات العديدة
ملاحظة: تعد نظرية الانفجار العظيم الأكثر قولاً
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
2ـ نظرية التجديد المستمر : ترى هذه النظرية أن الكون أزلي دون بداية ولا نهاية
*إذ يرى كل من (.بوندي ) ، (ت.جولد)، (ف.هويل )1938م من جامعة كمبردج ببريطانيا أن المجرات تتمدد ، وكلما تمددت نشأت مجرات أخرى بينها ،
*لا يوجد تغير في كثافة الكون ولكن لا يوجد دليل حتى الآن يثبت أن مجرات جديدة قد تتشكل وهذا أحد عيوب النظرية.
*تقترح هذه النظرية أن غاز الهيدروجين الذي يستهلك في المجرات ، والذي يمثل الأساس في تكوين نجوم جديدة بدلاً عن النجوم المحتضرة والذي يملأ الفراغ الناتج عن ابتعاد المجرات عن بعضها يبقى ثابتاً ولا ينقص .
وهذا يتعارض مع مبدأ حفظ المادة والطاقة الذي ينص على أن (( المادة لا تفنى ولا تستحدث ولكن يمكن تحويلها من صورة إلى أخرى )) وبالتالي يكون هذا عيب آخر من عيوب النظرية.
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
3 نظرية الكون النابض :
*تقترح هذه النظرية أن الكون بدأ بالانفجار ، أي التمدد ثم ينكمش في النهاية وتندمج المجرات مع بعضها مرة أخرى
* يصل الانكماش إلى درجة حرارة مناسبة وضغط مناسب فإن انفجاراً آخر سيبدأ ويبدأ تمدد جديد.
*يختلف الفلكيون في المادة وكمياتها اللازمة لوجود جاذبية تجعل الكون ينكمش مرة أخرى ، ويحتاج الفلكيون إلى المزيد من المعلومات عن انكماش وتمدد الكون ونحن نقول ‘إن الكون خلق الله العظيم الذي يقول ( وما أوتيتم من العلم إلا قليلا )
س5: قارن بين نظريات بدء تكون الكون ، وما أكثرها قبولاً من وجهة نظرك؟
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
المـجــــرات
تعريف المجرة : هي تجمعاً هائلاً لمجموعات من النجوم ، وكل مجموعة هائلة من النجوم تنتظم مع بعضها لتكون ما يسمى بالمجرة Galaxy
وأعدادها لا تحصى وأحجامها ضخمة وتحتوي على ملايين النجوم .
كيف نشأت المجرات
يعتقد أن المجرات بدأت على شكل كتل من سحب عظيمة من الغاز والغبار ، وأن هذه السحب غير متساوية في كثافتها ، وأن كل كتلة تدور حول نفسها ، وأن تجاذباً وتكاثفاً للمواد حدثا فتكونت النجوم و السدم والمجرات بأشكال مختلفة ، ويدل اختلاف أشكالها على مراحل تطورها.
السديم : هو عبارة عن بقايا نجوم وسحب من غازات تكونت من الهيدروجين ومواد أخرى .
*يرى أدوين هابل ( أحد العلماء الأمريكيين ) أن المجرات يمكن أن تصنف من حيث الشكل إلى ثلاثة أصناف هي :
1ـ المجرات الإهيلجية ( بيضاوية) : وهي تقريباً ذات شكل كروي إلا أنها تميل إلى أن تكون على شكل كرة مستوية
ومعظم هذه المجرات ليست ضخمة وتحتوي على ملايين النجوم.
2ـ المجرات الحلزونية ( اللولبية ) :
وتظهر على شكل طاولة مدورة منتظمة في وسطها ،
وتكون أكثر لمعاناً من المجرات البيضاوية ، ومعظمها ضخمة
والتدويم (أي دوران المجرة على مركز التكثف) يكون كبيراً جداً
وتتجمع نجوم هذه المجرات في الانتفاخ الكروي وفي ذراعي المجرة.
2ـ المجرات غير المنتظمة :
هذه المجرات ليس لها شكل منتظم ، وهي أصغر حجماً من المجرات الأخرى وفيها أعداداً أقل من النجوم مقارنة بأعداد النجوم في المجرات الأخرى
مجرد درب التبانة ( الطريق اللبني ) : هي مجرة حلزونية قطرها ( 100000 ) سنة ضوئية وسمكها (5000) سنة ضوئية ، وتدور حول محور يمر بمركزها.
* تقع المجموعة الشمسية عند ثلثي المسافة تقريباً من مركز المجرة.
* تتكون هذه المجرة من ملايين النجوم ، والشمس تعتر واحدة من النجوم في هذه المجرة.
*يلزم شمسنا 200 مليون سنة لكي تكمل دورة واحدة حول مركز المجرة علماً بأن سرعة الشمس المدارية 250 كم / ث .
تظهر هذه المجرة كشريط من النجوم يعرف بدرب التبانة ، أو الطريق اللبني ، أي أنه شريط متلألئ وتظهر النجوم على شكل مجموعات
متقاربة من الصور تعرف بالكوكبات أو الأبراج، وهي في الحقيقة ليست مقاربة بل إنها تبعد عن بعضها مئات السنين الضوئية
*أقرب مجرة لمجرتنا هي مجرة المرأة المقيدة بالسلاسل التي تبعد عن مجرتنا بحوالي 650 سنة ضوئية .
ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
س: علل تختلف أشكال النجوم التي تظهر في السماء من فصل إلى آخر؟
جـ : وذلك لأن الأرض تدور حول الشمس دورة واحدة في السنة ، ونتيجة لهذا الدوران تكون الأرض قد مرت بأربعة فصول مختلفة ، ويكون موقعها حول الشمس في كل مرة مختلفاً ، وأن الجزء المظلم من الأرض يواجه اتجاهات مختلفة ، ونتيجة لذلك تظهر لنا كوكبات مختلفة ،
ففي الشتاء تظهر الكوكبة المعروفة بالجبار أو الصياد وهذه المجموعة من النجوم تظهر وكأنها صياد عملاق في الأفق
وفي الصيف تظهر لنا كوكبة النسر الطائر ، وفي الخريف تظهر لنا كوكبة الفرس الأعظم وفي الربيع تظهر كوكبة العواء.
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
النـــجـــوم
تعريف النجوم : هي عبارة عن أجسام سماوية مضيئة تنتج طاقتها من داخلها وتبعث إشعاعات مختلفة الأطوال الموجية .
س: علل ظهور النجوم بألوان مختلفة .
جـ : وذلك لأنها تبعث بإشعاعات ذات أطوال موجية مختلفة.
س: علل كتلة النجوم تكون في تغير مستمر .
جـ : لأن النجوم تبعث بطاقة
نشؤ وتطور النجوم
س: صف مراحل تكوين النجوم .
تتكون النجوم عندما تكون المجرة التي تقع فيها في طور التكوين ، إذ يعتقد العلماء إن مناطق في المجرة تبدأ في البرود والتكثف بسرعة كبيرة فتكون مراكزاً لكتل كثيفة تصبح هذه الكتلة الكثيفة نجوماً ، إذ تتكثف بسبب انجذاب المادة التي تتكون منها المجرة نحو مركز الكتلة ، نتيجة قوى الجذب الداخلية للكتلة . باستمرار التقلص أيضا ترتفع درجة حرارة التجمع إلى أقصى حد حتى تصل إلى درجة التأين الكامل لجميع ذرات الهيدروجين ويصبح التجمع ساخناً إلى درجة الابيضاض وتسمى عندئذ (بلازما) والتي تتكون من بروتونات وإلكترونات وجسيمات أخرى وبالتالي تبدأ عملية الاندماج النووي وهكذا يكون مولد النجم.
التفاعلات التي تحدث في باطن النجوم
يحدث في باطن النجوم نوعان من التفاعلات الاندماجية النووية عند إنتاج الطاقة الضوئية هما:
1ـ تفاعل دورة البروتون ـ بروتون : يحدث هذا التفاعل في النجوم مثل الشمس أو النجوم القريبة كتلتها من كتلة الشمس حيث تنتج الطاقة من تحول جزء من كتلة الهيدروجين المتحول إلى هليوم حيث تتحول أربع ذرات هيدروجين إلى ذرة هليوم واحدة تكون كتلتها أقل من كتلة ذرات الهيدروجين الداخلة في التفاعل .
2ـ تفاعل دورة الكربون ـ نيتروجين ـ أكسجين : تحدث هذا التفاعل في النجوم التي كتلتها أثقل من كتلة الشمس حيث تنتج الطاقة من تحول أربع ذرات هيدروجين إلى ذرة هليوم واحدة تكون كتلتها أقل من كتلة ذرات الهيدروجين المتفاعل وفرق الكتلة هذا يتحول إلى طاقة ضوئية وحرارية ، حيث يدخل الكربون كعامل مساعد في التفاعل ويمثل الأكسجين والنيتروجين نواتج ثانوية.
لون النجوم
*يعود لون النجوم إلى الأطوال الموجية التي تبعثها أو تشعها فالنجم الأحمر يشع ضوءاً يحتوي على جميع الأطوال الموجية ولكن تشع ضوءاً أحمر أكثر من بقية الأضواء ذات الألوان الأخرى
*بعض النجوم تبعث ضوءها وطاقتها على شكل موجات لا تراها العين البشرية كالأشعة فوق البنفسيجة.
*عندما تكون درجة حرارة السطح الخارجي للنجم (53250م ) يظهر بلون أحمر .
إذا كانت درجة حرارة السطح الخارجي للنجم ( 55500م ) فإن لون النجم سيكون أصفر تماماً كالشمس
*العوامل التي يعتمد عليها لون النجم هي : درجة حرارة سطح النجم وحجم النجم .
*النجم الذي درجة حرارة سطحه كبيرة يكون أكثر لمعاناً من النجم الذي درجة حرارة سطحه اقل .
* النجم كبير الحجم يكون أكثر لمعاناً من النجم الأصغر.
تطور النجوم
يتكون النجم من تكثف الغبار الغازي بواسطة قوى الجاذبية عند مركز الكتلة المتجمعة وتزداد حرارته حتى تصل إلى درجة التأين الكامل لذرات الهيدروجين وفي النهاية يبدأ النجم بالإشعاع
تعتمد مرحلة إشعاع النجم على كتلته ، حيث تحدد كتلته السرعة التي يستهلك بها كمية الهيدروجين المتحول إلى هليوم ،
فالنجوم الكبيرة التي كتلتها تساوي ( 10 ـ 20 ) مرة كتلة الشمس تستهلك الهيدروجين بكثرة وبالتالي تصرف وقودها في مدة قصيرة ( ملايين السنين )
وأما النجوم التي كتلتها تساوي كتلة الشمس فإن طاقتها لا تنفذ بسرعة وتستمر في الإشعاع لمدة ( 15 ـ 20 ) مليار سنة .
يستمر النجم في استهلاك الهيدروجين في باطنه إلى أن ينتهي مخزون الهيدروجين ، ويتحول كلية إلى هليوم ويبدأ باطن النجم بالانكماش بتأثير وزن الطبقات العليا للنجم فترتفع درجة حرارة النجم ويندمج الهليوم منتجاً الكربون وطاقة هائلة فتتمدد الطبقات الخارجية للنجم مئات المرات فيزداد لمعاناً ويعرف النجم عند هذه المرحلة بالعملاق الأحمر
بعد أن يتحول النجم إلى العملاق الأحمر تبدأ تفاعلات من نوع جديد أي ان كل ثلاث ذرات هليوم مندمجة تكون ذرة كربون واحدة ، وتؤكد الحسابات أن شمسنا ستصبح عملاقاً أحمر بعد ( 8 مليارات سنة )
وعندما تصل كتلة النجم إلى ما يقرب من كتلة الشمس ، ويكون قد استهلك احتياطات وقوده النووي ، فإنه يتحول إلى قزم أبيض
وإذا تقلص النجم ولكنه لم يحصل على طاقة كافية لإحراق الكربون الناتج وتحويله إلى أكسجين فإن لمعانه يقل ويظل يشع طاقة ضوئية إلى أن يبرد ويصبح غير مرئي ، ويكون حجمه اصفر من حجم الأرض فيموت وتنتهي دورة حياته.
إلا أنه في بعض الأحيان لا يمر النجم بهذه التطورات ولكنه يمر بتغيرات مدمرة ن فهو يتمدد وينكمش مرات عديدة وبالقرب من نهاية حياته ينفجر انفجاراً ضخماً ويسمى النجم في هذه الحالة بالنجم الساطع
ويمكن أن ينتج ضوءاً ضخماً كالضوء الذي تصدره المجرات كلها والمواد التي تقذفها هذه النجوم في الفضاء تقذف بسرعات عظيمة
وذا تقلص حجم النجم بشكل كبير فقد يصل إلى (5كم3) ولكن كتلته تظل ثابته وتساوي أربع مرات كتلة الشمس وتكون جاذبيته قوية جداً وأي جسم يصل إلى هذا النجم فإنه لا يستطيع المغادرة على درجة ان الضوء نفسه لا يستطيع النفاذ منه فيعرف النجم في هذه المرحلة بالثقب الأسود ويصبح بإمكان هذا الثقب التهام النجوم .
المسافات بين النجوم
إذا شاهدة السماء في ليلة صافية ستشاهد أشكالاً وصوراً هندسية مختلفة بين النجوم وسيبدو لك أن النجوم تبعد مسافات متساوية من الأرض ، إلا أن ذلك ليس صحيحاً فالفلكيون اثبتوا أن النجوم ليست على أبعاد متساوية من الأرض
*إن كوكبة ذات الكرسي تتكون من مجموعة من النجوم حيث تبدو للناظر على أنها على مسافات متساوية من الأرض وفي الحقيقة هي ملايين الكيلومترات عن بعضها . وسبحان الله العظيم القائل ( فلا أقسم بمواقع النجوم * وإنه لقسم لو تعلمون عظيم )( سورة الواقعة آية 75)
قياس المسافات بين النجوم
*لا تستخدم وحدة الكيلو متر لقياس المسافات بين النجوم والكواكب (علل) نتيجةً لصغرها. لذلك تستخدم وحدة تسمى بالوحدة الفلكية
تعريف الوحدة الفلكية: هي المسافة بين مركز الأرض والشمس وتساوي 150 مليون كيلومتر.
من تعريف الوحدة الفلكية يتضح أن الأرض تبعد عن الشمس بمقدار وحدة فلكية واحدة.
*وجد أنه من الصعب أيضاً معرفة المسافات بين النجوم باستخدام الوحدة الفلكية ، ولذلك استخدمت وحدة السنة الضوئية.
السنة الضوئية: هي المسافة التي يقطعها الضوء في سنة.
س: كم تعادل السنة الضوئية بوحدة الكيلومتر.
جـ : السنة الضوئية = سرعة الضوء × الزمن = 3 × 510 كم / ث × 365.5 (عدد أيام السنة) × 24 (عدد ساعات اليوم ) × 60 ( دقيقة) × 60 ( ثانية) = 9460800000000 كم = 9.46 × 1210 كم
*إذا كانت الشمس تبعد عن الأرض 150 مليون كيلومتر ، فإن الضوء الذي يخرج منها يصل إلى الأرض بعد 8 دقائق .
*إن أقرب النجوم إلينا هو الظمآن حيث يبعد عنا حوالي 4.2 سنة ، أي أن الضوء يخرج من هذا النجم يصل إلينا بعد 4.2 سنة .
*إن النجم الذي يظهر دائماً فوق القطب الشمالي للأرض والذي نسميه بالنجم القطبي (علل) نسبة إلى مكانه بالنسبة لقطب الأرض يبعد عنا مسافة 400 سنة ضوئية فالضوء المنبعث منه إلى الأرض يكون قد غادر النجم قبل 400 سنة من رؤيتنا له .
س: كيف يقيس الفلكيون المسافات بين النجوم والأرض؟
جـ: من طرق قياس المسافات بين النجوم والأرض : طريقة اختلاف المناظر أو اختلاف مكان المشاهدة يرصد النجم من مكان ما على سطح الأرض ، ثم بعد 6 شهور يرصد هذا النجم فتكون الأرض قد قطعت مسافة 3 × 810 كم من النقطة الأولى
يقوم الفلكيون بحساب التغير في المسافة وبالتالي يتوصلون إلى تعيين بعد النجم عن الأرض .
ــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
تعليقات