في الحياة العالمية ، ليس فقط حياة البشر ، يخضع الكون لسلوكيات معينة تفسر أدائه الرائع ، ومن ثم قوانين الكون. بهذه الطريقة ، يتم الحفاظ على بيئتنا أيضًا في ترتيب كامل ، لأنه من الضروري دائمًا للإنسان أن يطور بعض القوانين أو القواعد التي تشرح المواقف حول ما يحدث أو ما يجب فعله ، في القضية القانونية.
من ناحية أخرى ، في علم الفلك إن القوانين التي تم وضعها لم تكن من صنع البشر. مثل هذه القوانين هي ثوابت تفسر الأداء أو السلوك السليم لكوننا. في الواقع، يمكننا أن نبدأ بدراسة كل شيء في الفضاء من خلال قوانين الكون. ويتضمن ذلك حركة النجوم والكواكب والنيازك والمذنبات وغيرها. لمعرفة المزيد عن أصل الكون، يمكنك الرجوع إلى هذا صلة.
بالإضافة إلى ذلك ، هناك أيضًا ظواهر الكون. أما بالنسبة لهذا الجانب ، فلم يستطع الإنسان حتى الآن فهم طبيعته الحقيقية. والسبب في ذلك هو أنها جزء من لغز ، ولكن من الممكن أن تعمل هذه الحالات الشاذة بناءً على قوانينها الخاصة ، والتي تعطي الحركة في الفضاء. مثال على ذلك هو حالة الطاقة المظلمة. لم يعرف بعد بالضبط ما هو عليه حقًا أو سبب سلوكه المتسارع.
اسم ال الطاقة المظلمة، فإنه ينشأ على وجه التحديد لأن الطاقة لا يمكن تصورها ووفقًا لظلام هذه الظاهرة فإن سلوكها معروف، مما يؤدي إلى حركة توسعية على مستوى عالمي. ولهذا السبب لا بد من توضيح بعض القوانين الكونية التي اكتشفها العلماء العظام. وبهذا المعنى، يمكنك توسيع نطاق معرفتك من خلال الكتب حول الكون، والتي تقدم رؤى رائعة.
قوانين كبلر
كما ذكرنا لم يفرضها أي إنسان ، بل اكتشفوا أن الكون تحكمه بعض القوانين ليعمل بكل روعته. وهكذا ، من خلال الدراسات ، اكتشف العلماء القوانين التي استند إليها الكون طوال فترة عمله. وبالتالي توفير المعلومات التي تساعد الإنسان على معرفة كل شيء الكون أو التي تعمل بمثابة تعاون للدراسات المستقبلية. ومن المراجع في هذا المجال عالم الفلك يوهانس كيبلر.
كان أحد هؤلاء العلماء والمتعاونين العظماء في العلم عالم الفلك المشهور ، يوهانس كيبلر. درس كبلر النجوم في الفضاء الكوني بطريقة ابتكر ما نسميه الآن قوانين كبلر. إنه ليس قانونًا واحدًا ، بل ثلاثة قوانين تتعامل مع ما يشير إلى حركة كواكب المجموعة الشمسية. تمت صياغة هذه القوانين في بداية القرن السابع عشر. ومع ذلك ، فإنها تظل اليوم صالحة وتعمل كأساس للدراسات السابقة حول سلوك الكون.
بنى كبلر قوانينه على بيانات الكواكب من أجل فهم الحركات. تم جمع هذه البيانات أيضًا من قبل عالم الفلك الدنماركي تايكو براهيكان مساعده. لهذا السبب تبقى البيانات في البحث العلمي. الاقتراحات التي انبثقت عن هذه التحقيقات تتعارض مع التأكيد المستمر منذ قرون على أن الكواكب تتحرك في مدارات دائرية. هذه هي القوانين الثلاثة التي وضعها كبلر:
قانون كبلر الأول
في هذا القانون ، أوضح كبلر أن المدارات في تدور الكواكب حول الشمس. ومع ذلك ، يضيف أنه بدلاً من أن تكون دائرية ، فهي مدارات بيضاوية وتحتل فيها الشمس إحدى بؤر القطع الناقص. أي أن مركز هذا القانون مبني على توضيح أن المدارات حول الشمس بيضاوية الشكل.
في وقت لاحق ، قدم Tycho Brahe ملاحظات اتخذ فيها كبلر قرارًا لتحديد ما إذا كان مسارات الكواكب يمكن وصفها بمنحنى. ومع ذلك ، عن طريق التجربة والخطأ ، تمكن من اكتشاف أن القطع الناقص يمكن أن يصف بدقة مدار كوكب حول الشمس. بشكل أساسي ، يتم تحديد القطع الناقص من خلال طول المحورين اللذين يمتلكهما.
فيما يتعلق بالقياس ، بالمقارنة مع الدائرة ، يمكن القول أن لها نفس القطر لأعلى ولأسفل ، إذا تم قياسها بالعرض. ولكن من ناحية أخرى ، فإن القطع الناقص بأقطار مختلفة، يجب أن يكون دائمًا على هذا النحو لأنه لا يحتوي على شكل يكون لجميع جوانبه نفس القياس ، كما يحدث مع الدائرة. في الواقع ، يُطلق على المحور الأطول اسم المحور الرئيسي ، ويطلق على الأقصر اسم المحور الثانوي.
كل هذا التفسير يظهر للنور لأنه وفقًا لهذه المسافة يُعرف أن الكواكب تتحرك في الحذف، على الرغم من أن المدارات في الواقع تكون دائرية تقريبًا. بالإضافة إلى الكواكب ، تعتبر المذنبات أيضًا مثالًا جيدًا للأجسام في نظامنا الشمسي التي يمكن أن يكون لها مدارات إهليلجية للغاية.
عندما تمكن كبلر من تحديد أن الكواكب تتحرك حول الشمس في شكل قطع ناقص ، كانت تلك هي اللحظة التي اكتشف فيها حقيقة أخرى مثيرة للاهتمام. أثبت كبلر حقيقة أن سرعات الكواكب تختلف ، مثل ضع دائرة حول الشمس.
قانون كبلر الثاني
هذا القانون هو ما يعطي استمرارية للاكتشاف السابق. هذا يعني أن هذا هو المكان الذي يشرح فيه كبلر حول سرعة الكواكب. بالإضافة إلى ذلك ، في هذه المرحلة المحددة ، صرح أن المناطق التي اجتاحها الجزء الذي يربط الشمس بالكوكب تتناسب أيضًا مع الأوقات المستخدمة لوصفها. بهذه الطريقة يتم قياس سرعة الكواكب ، ونتيجة لذلك كلما اقترب الكوكب من الشمس ، زادت سرعة حركته.
اكتشف كبلر هذا القانون الثاني عن طريق التجربة والخطأ. وُلد هذا الاستكشاف عندما لاحظ كبلر ذلك الخط الذي يربط بين الكواكب والشمسيغطي نفس المنطقة في نفس الفترة الزمنية. بعد ذلك ، وجد كبلر أنه عندما تكون الكواكب قريبة من الشمس في مدارها ، فإنها تتحرك أسرع مما كانت عليه عندما تكون بعيدة. قاد هذا العمل كبلر للحصول على اكتشاف مهم حول مسافات الكواكب.
قانون كبلر الثالث
بالفعل في هذا القانون الثالث ، لا يشرح فقط السرعة. في هذا الجانب يتم شرحه قبل كل شيء لا distancia. سلوك الكواكب حسب بعدها. لهذا السبب ، يؤكد كبلر في هذا القانون الثالث أن مربعات الفترات الفلكية لثورة الكواكب التي تدور حول الشمس تتناسب مع مكعبات المحاور شبه الرئيسية لمداراتها الإهليلجية.
وفقًا لهذا القانون ، من الممكن استنتاج أن الكواكب الأبعد عن الشمس هي تلك التي تدور بسرعة أقل من أقرب الكواكب. بهذه الطريقة تتبع فترة الثورة ، يعتمد على المسافة إلى الشمس. تم الحصول على نتيجة ذلك من خلال الصيغة الرياضية التالية: P2 = a3. توضح هذه الصيغة أن الكواكب البعيدة عن الشمس هي تلك التي تستغرق وقتًا أطول للالتفاف حولها ، على عكس تلك القريبة من الشمس.
قوانين إسحاق نيوتن
من القوانين الموجودة على المستوى العلمي عالم الفلك والفيزيائي و إسحاق نيوتن عالم رياضيات، لعبت دورا حاسما في عمله. ما فعله نيوتن هو شرح المسار المداري للقمر وكل الأقمار الصناعية التي تم إطلاقها إلى الفضاء لأغراض البحث العلمي. يساعد فهم نيوتن للكون على فهم أفضل لـ الظواهر الكونية.
أحد القوانين التي تشرح سلوك الكون والأجسام الموجودة بداخله هو قانون الجاذبية أو قانون الجاذبية. صاغ هذا القانون إسحاق نيوتن عام 1684. وفقًا لما درسه نيوتن ، فإن جاذبية الجاذبية بين جسمين تساوي بشكل مباشر ما هو ناتج كتلتيهما. ومع ذلك ، فهو يتناسب عكسياً مع مربع المسافة بينهما.
هذا القانون يسمى قانون الجاذبية الكونية، إنه قانون الفيزياء الكلاسيكية. يمكن القول أنه أساسي أيضًا في العلم ، لأنه يصف تفاعل الجاذبية بين الأجسام المختلفة ذات الكتلة. الشخص الذي صاغ هذا القانون هو إسحاق نيوتن ونشره من خلال كتابه المسمى Philosophiae Naturalis مبادئ الرياضيات، من عام 1687. هذا الكتاب هو المكان الذي تم فيه لأول مرة إنشاء علاقة كمية للقوة التي ينجذب بها جسمان مع كتلة.
ما يوضحه هذا التفسير هو أن العلاقة يتم استنتاجها تجريبيًا من خلال الملاحظة. وبهذه الطريقة استنتج نيوتن أن القوة التي بها جسمان لهما كتلة غير متكافئة يجذبان بعضهما البعض، تعتمد فقط على قيمة كتلها ومربع المسافة التي تفصل بينها.
قانون نيوتن الثاني
تمكن نيوتن أيضًا من تحديد السلوك الموجود بين مسافات كبيرة من الفصل بين الجثث. بهذا المعنى ، لوحظ أن قوة هذه الجماهير تعمل بطريقة تقريبية للغاية. يبدو هذا كما لو أن الكتلة الكاملة لكل جسم كانت مركزة حصريًا في لب الجاذبية. هذا يعني أن الأمر يبدو كما لو أن هذه الأشياء كانت مجرد نقطة. هذا ما يجعل من الممكن تقليل تعقيد التفاعلات بين الأجسام المعقدة بشكل كبير.
La قانون نيوتن الثانييشرح عجلة الجاذبية. وفقًا لهذا ، يتم شرح تأثير الجاذبية الأرضية. وهذا يدل على أن العجلة التي يدعمها الجسم تتناسب مع القوة المؤثرة عليه ، أي أن العجلة التي يعاني منها الجسم نتيجة قوة الجاذبية التي يمارسها جسم آخر. هذا يعني أن التسارع المذكور مستقل عن الكتلة التي يقدمها الجسم ، ويعتمد حصريًا على كتلة الجسم التي تمارس القوة والمسافة.
بالطبع ، إنها تتوافق مع كلا الجماهير التي ترتبط بـ a ثابت التناسب. مما يعني أن كتلة الشيء المذكور بالتحديد يمكن إدخالها في قانون الجاذبية العالمية ، في أبسط أشكالها ولأغراض التبسيط فقط. لهذا السبب من الضروري لهذه الدراسة أن يكون لها جسمان من كتلة مختلفة.
مثال بين كتلتين بكتلتين مختلفتين هو القمر والقمر الصناعي. بالطبع ، هذا ينطبق فقط طالما أن كتلة القمر الصناعي تبلغ بضعة كيلوغرامات. في هذه الحالة يكونان على نفس المسافة من الأرض ، فإن التسارع الذي ينتج عن ذلك على كليهما هو نفسه تمامًا. نظرًا لأن هذا التسارع له نفس اتجاه القوة ، أي في الاتجاه الذي يربط كلا الجسمين.
كيف يعمل هذا القانون؟
ما الذي ينتج تأثير تسارع الجاذبية هو أنه إذا لم يتم تطبيق أي قوة خارجية أخرى على كلا الجسمين، فسوف يتحركان في مدارات تصف المدارات بينهما. يصف هذا السلوك حركة الكواكب بشكل مثالي. أو على وجه التحديد النظام بين الأرض والقمر. لتوسيع فهمك، نوصيك باستكشاف مجالات أخرى حركات الكواكب.
يتم التعامل مع هذا القانون أيضا سقوط الجثث الحرة، يقترب أحد الجسد تجاه الآخر ، كما يحدث مع أي جسم نطلقه في الهواء ويسقط حتمًا نحو الأرض ، في اتجاه مركز الأرض. بفضل هذا القانون ، يمكن تحديد تسارع الجاذبية ، وبالتالي إنتاج أي جسم يقع على مسافة معينة. مثال على ذلك هو استنتاج أن التسارع الناتج عن الجاذبية الذي نجده على سطح الأرض يرجع إلى كتلة الأرض.
هذا يعني أن التسارع الذي يعاني منه جسم ساقط هو نفسه تقريبًا في الفضاء ، على مسافة حيث يوجد الجسم. محطة الفضاء الدولية. مما يعني أن 95٪ من الجاذبية التي لدينا على السطح ، فقط فرق 5٪. من المهم أن نتذكر أن حقيقة أن رواد الفضاء لا يشعرون بالجاذبية ليس لأن الجاذبية صفر هناك. بل هو بسبب حالة انعدام الوزن أو السقوط الحر المستمر.
حدود قوانين نيوتن
الحقيقة هي أن قانون الجاذبية الكونية قريب بما يكفي لوصف سلوك كوكب حول الشمس. بل إنه يفسر نفس حركة قمر صناعي قريب نسبيًا من الأرض. في القرن التاسع عشر كان من الممكن ملاحظة بعض مشاكل صغيرة لا يمكن حلها.
كانت هذه العيوب مماثلة لتلك التي في مدارات أورانوس ، والتي يمكن حلها بعد اكتشاف نبتون. على وجه الخصوص ، كان مدار كوكب عطارد ، والذي بدلاً من أن يكون شكلًا بيضاويًا مغلقًا ، كما تنبأت نظرية نيوتن. إنها القطع الناقص الذي يدور في كل مداروبهذه الطريقة تتحرك أقرب نقطة من الشمس ، تسمى الحضيض ، بشكل طفيف. 43 ثانية بالضبط من القوس لكل قرن ، في حركة تعرف باسم الاستباقية.
في هذه المرحلة ، كما في حالة أورانوس ، كان من المفترض أيضًا وجود كوكب أكثر داخليًا للشمس. كان يسمى هذا الكوكب فولكان ، والذي أيضًا لم يكن ليُلاحظ لأنه كان قريبًا جدًا من الشمس وكان مخفيًا بواسطة تألقها. لكن الحقيقة هي أن هذا الكوكب غير موجود. على أي حال كان وجودها غير ممكن. هذا يعني أنه لا يمكن حل هذه المشكلة ، حتى ظهور النسبية العامة لأينشتاين.
بصرف النظر عن هذا الإزعاج ، حاليًا مبلغ الانحرافات الملاحظة هناك العديد من تلك الموجودة التي لا يمكن تفسيرها في إطار نظرية نيوتن: أحدها هو المدار المذكور بالفعل لكوكب عطارد ، وهو ليس شكلًا بيضاويًا مغلقًا كما تنبأت نظرية نيوتن. في مثل هذه الحالة لن يكون قانونًا ، بل نظرية فاشلة ، لأنه شبه قطع ناقص يدور علمانيًا. ينتج عن هذا مشكلة تقدم الحضيض والتي تم شرحها لأول مرة فقط من خلال صياغة النظرية العامة للنسبية.
تأثير دوبلر
من الضروري معرفة ، بالإضافة إلى القوانين المذكورة أعلاه ، ما هو تأثير دوبلر، لأنه عبارة عن اختلاف في طول موجة الضوء. تمت تسمية التأثير على اسم الفيزيائي النمساوي كريستيان أندرياس دوبلر. وفيها يشرح ما هو التغير الواضح في التردد للموجة الناتجة عن الحركة النسبية للمصدر بالنسبة لمراقبه. ومما يفسر هذا التأثير أيضًا الإشعاع الكهرومغناطيسي وصوت الأجسام حسب حركتها. ولمعرفة المزيد عن هذه الظاهرة يمكنك زيارة هذا المقال.
مثال على تأثير دوبلر هو صوت محرك السيارة عن قرب. نظرًا لكونه بعيدًا ، يُسمع بصوت أقل من كونه قريبًا. بالطريقة نفسها يحدث ذلك منذ اللحظة التي يتحرك فيها نجم أو مجرة بأكملها بعيدًا ويحدث ذلك لأن طيفها يتحول نحو اللون الأزرق ، ولكن عندما يتحرك بعيدًا يتجه نحو الأحمر. حتى اليوم المجرات الموجودة في الشعيرات المتصالبة يتم انزياحها نحو الأحمر ، مما يعني ذلك يبتعدون عن الارض.
تحدث أمثلة على تأثير دوبلر كل يوم تكون فيه السرعة التي يتحرك بها الجسم الذي ينبعث من الموجات مماثلة للسرعة فيلوسيداد دي بروباجيون من تلك الموجات. كمثال لدينا سرعة سيارة إسعاف (50 كم / ساعة) ، على الرغم من أنها قد تبدو غير مهمة مقارنة بسرعة الصوت عند مستوى سطح البحر (حوالي 1235 كم / ساعة).
ومع ذلك ، فهو يمثل حوالي 4 ٪ من سرعة الصوت، هذا الجزء كبير بما يكفي للحث على إجراء تقييم واضح للتغير في صوت صفارة الإنذار من طبقة أعلى إلى نغمة منخفضة ، تمامًا كما تمر السيارة من قبل المراقب.
الطيف المرئي
El الطيف المرئي للإشعاع الكهرومغناطيسي، يوضح أنه إذا تحرك الجسم بعيدًا ، فإن ضوءه ينتقل إلى أطوال موجية أطول. ينتج عن هذا انزياح أحمر. أيضًا ، إذا اقترب الجسم ، فإن ضوءه يكون له طول موجي أقصر ، وبالتالي يتجه نحو اللون الأزرق. الانحراف الناتج عن ذلك تجاه اللون الأحمر أو الأزرق غير مهم حتى بالنسبة للسرعات العالية ، مثل السرعات المعنية بين النجوم أو بين المجرات.
من ناحية أخرى ، أما بالنسبة لـ الرؤية للعين البشرية، لا يمكنه التقاط الطيف ، يمكنه فقط قياسه بشكل غير مباشر باستخدام أدوات دقيقة مثل مقياس الطيف. إذا كان الجسم الباعث يتحرك بأجزاء مهمة من سرعة الضوء ، فإن التباين في الطول الموجي يمكن أن يكون ملموسًا بشكل مباشر. يعتبر تأثير دوبلر مفيدًا جدًا في علم الفلك ، ويتجلى في ما يسمى الانزياح الأحمر أو الانزياح الأزرق.
يستخدم علماء الفلك هذا التأثير لقياس معدل تحرك النجوم والمجرات باتجاه الأرض أو بعيدًا عنها. هذا عن السرعات الشعاعية لتأثير دوبلر. إنه يقع في حوالي أ ظاهرة فيزيائية والتي تستخدم بشكل أساسي للكشف عن النجوم الثنائية ، لقياس سرعة دوران النجوم والمجرات. على الرغم من أنه يستخدم أيضًا للكشف عن الكواكب الخارجية القريبة من الأرض أو الأقمار الصناعية التي يتم إطلاقها في الفضاء.
أهم شيء يجب ملاحظته هو أن الانزياح الأحمر يستخدم أيضًا لقياس تمدد الفضاء. في هذه الحالة ليس تأثير دوبلر. ضوء في علم الفلك يعتمد ذلك على معرفة أن أطياف النجوم ليست متجانسة. وفقًا للدراسات ، يتم عرض خطوط امتصاص محددة جيدًا للترددات والتي تتوافق مع الطاقات المطلوبة لإثارة إلكترونات العناصر المختلفة من مستوى إلى آخر.
خطوط الامتصاص
يتم التعرف على تأثير دوبلر على أنه حقيقة أن الأنماط المعروفة لخطوط الامتصاص لا تبدو دائمًا متوافقة مع الترددات التي يتم الحصول عليها من طيف مبدأ الضوء الثابت. يحدث هذا لأن الضوء الأزرق له تردد أعلى من الضوء الأحمر ، والخطوط الطيفية لمصدر ضوء فلكي يقترب تتحول إلى اللون الأزرق ، وتلك الخاصة بالمصدر المتراجع تتحول إلى اللون الأزرق. التحول الأحمر.
رادار دوبلر
ما يفسر كل ما سبق هو أن بعض أنواع ملفات يستخدم الرادار تأثير دوبلر. يفعلون ذلك بقصد قياس سرعة الأشياء التي تم اكتشافها. أطلقت مجموعة من الرادارات على هدف متحرك. يمكن ذكر مثال على سيارة ، كما في استخدام الشرطة للرادار لرصد سرعة المركبات.
وفقًا لذلك ، كلما اقتربت من مصدر الرادار أو بعيدًا عنه ، يمكنك ذلك تحديد سرعة الجسم. يجب أن تتحرك كل موجة متتالية للرادار لمسافة أبعد للوصول إلى السيارة ، قبل أن تنعكس وتُكتشف مرة أخرى بالقرب من المصدر. بشكل مماثل يتم استيعابها في كل موجة لأنها يجب أن تتحرك أكثر. تزداد المسافة بين كل موجة وهذا ما ينتج عنه زيادة في الطول الموجي.
في بعض الحالات ، يتم استخدام شعاع الرادار هذا مع حركة السيارة وإذا اقتربت من السيارة المرصودة ، فإن كل موجة متتالية تنتقل مسافة أقصر ، مما يؤدي إلى انخفاض في الطول الموجي. في أي حالة ، تسمح حسابات تأثير دوبلر بتحديد سرعة السيارة التي يلاحظها الرادار بدقة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن آلية القرب ، التي تم تطويرها خلال الحرب العالمية الثانية ، تعتمد على رادار دوبلر.
وذلك من أجل تفجير المتفجرات في الوقت المناسب بناءً على ارتفاعها فوق الأرض أو بعدها عن الهدف. وفقًا لتحول دوبلر ، يتأثر حادث الموجة على الهدف. وبهذه الطريقة ، تنعكس الموجة عائدة إلى الرادار ، والتغير في التردد المرصود بواسطة a رادار متحرك فيما يتعلق بالهدف الذي يتحرك أيضًا ، فهو دالة على سرعته النسبية وهو ضعف ما يتم تسجيله مباشرة بين المرسل والمستقبل.
تأثير دوبلر العكسي
حتى اليوم ومنذ عام 1968 ، درس العلماء احتمالية وجود ملف تأثير دوبلر العكسي. أحد العلماء الذين ظهروا في هذا البحث كان الفيزيائي الروسي الأوكراني فيكتور فيسيلاجو. تم إجراء التجربة التي يُزعم أنها اكتشفت هذا التأثير بواسطة نايجل سيدون وتريفور بيربارك في عام 2003 في بريستول بالمملكة المتحدة.
في هذا الصدد ، ذكر باحثون من جامعات مختلفة أنه يمكن أيضًا ملاحظة هذا التأثير على الترددات الضوئية. من بين الجامعات التي تم تسليط الضوء عليها في هذا البحث جامعة سوينبرن للتكنولوجيا وجامعة شنغهاي للعلوم والتكنولوجيا. أصبحت هذه الاكتشافات ممكنة بفضل جيل أ البلورة الضوئية.
كان على ذلك الزجاج الذي توقعوه شعاع الليزر. كان هذا هو ما جعل البلورة تتصرف مثل superprism ، وبهذه الطريقة يمكن ملاحظة تأثير دوبلر العكسي.
في بعض الحالات يمكن الخلط بين القانون والنظرية ، ولكن الحقيقة هي أن النظريات هي مجموعة من الأفكار المنظمة التي تشرح ظاهرة محتملة. يتم استنتاجها من الملاحظة أو الخبرة أو التفكير المنطقي. ومع ذلك ، فإنه يشرح الاحتمالات وليس الحقائق أو يشرح السلوكيات.
قوانين الكون أكثر مما نعتقد ، في الواقع هذه هي بعض التي أثرت على مسار تاريخ العلم. أول شيء يجب فهمه هو أن قوانين الكون ، على عكس القوانين القانونية أو تلك التي يفرضها الإنسان ، هي السلوكيات التي من خلالها السلوك العالمي. أي أنها المعايير التي تشرح حركات الكل الكوني.
