روز چهارم اکتبر1957 (12مهر1336) ماهواره کوچک وابتدایی اسپوتنیک در مدار زمین قرار گرفت درآنروزحتی خوش بین ترین دانشمندان این طرح تصورنمی کردند. اقدام آنهانخستین گام از مجموعه فعالیت هایی باشد که زندگی بشررادرکمتراز50 سال دگرگون کند ، اکنون بیش از 2500 ماهواره فعال در مدارهای مختلف اطراف زمین قرار گرفته اند تا خدمات گوناگونی رابرای انسان انجام دهند.

با افزایش تعداد ماهواره ها درمدار زمین فصل تازه ای نیزدرعرصه نجوم آماتوری آغاز شده است . اگر شبی صاف ، به دورازنور شهربه آسمان بنگرید بجز ستاره ها ، سیارات ، اجرام غیر ستاره ای ، نواردرخشان راه کهکشان وشهاب هایی که گهگاه سینه شب را می شکافند، شاید نقاط نورانی ببینیدکه به آرامی ازسویی به سوی دیگر آسمان می خرامندو گاهی یکباره در گوشه ای ازآسمان پرنور می شود.

پرنورترین ماهواره های آسمان شب

تعداد زیادی ازماهواره ها درمدارهایی قراردارند که هنگام بازتاب نور خورشید به راحتی وبا چشم غیر مسلح دیده می شوند. ماهواره های ایرید یوم بر خلاف اندازه کوچکشان در خشانترین ماهواره های آسمان شب اند که ممکن است روشنایی آنها در لحظاتی به چهل برابر درخشش سیاره زهره برسد. رصد این درخش های ایرید یوم هیجان انگیزترین نوع رصد ماهواره هابا چشم غیرمسلح است. ایرید یوم ها در واقع ازماهواره های مخابراتی هستند که در600 کیلومتری زمین قراردارند این ماهواره ها به دلیل استفاده از آنتن های بسیار صیقلی موسوم به MMA در ساعاتی قبل از طلوع و یا بعدازغروب خورشید براثربازتاب نورخورشید درخش های بسیارروشنی راایجاد می کنند که اگررو به شما بازتاب شود آنها را می‌بینید این درخش ها گاهی آنقدرپر نورند که درتاریکی شب ، براثر نورخیره کننده آنها می توانید سایه خود را بر زمین ببینید.

بین این ماهواره های درخشان آشناترین نام تلسکوپ قضایی هابل است.این تلسکوپ 12 سال پیش به کمک شاتل دیسکاوری در مداری به ارتفاع حدود 600 کیلومتری زمین قرار گرفت. تلسکوپ فضایی ازروی زمین بصورت نقطه ای از قدر 3 دیده می شود. هابل را نمی توان هر شب رصد کرد.اما وقتی در شب از بالای سرتان گذر کند مسیری طولانی را با سرعت کمی در آسمان طی می کند شما حتی می توانید این تلسکوپ غول آسا با تلسکوپ های خودردیابی کنید هرچند جزییات آن دیده نمی شود.

 

اما اگر به دنبال رصد جزییات یک ماهواره از زمین هستید بهترین انتخاب ایستگاه غول پیکر فضایی است. ایستگاه فضایی بین المللی(ISS ) که به کمک 16 کشورمختلف جهان همچون پازل بزرگی درفضا سرهم می شود. بازتاب نور از ا ین ایستگاه که در ارتفاع 370 کیلومتری زمین قرار داردآ ن را در آسمان نمایان می کند گرچه امکان رصد این ایستگاه وجود ندارد گاهی چندین بارطی یک شب از بالای سرتان عبور می کند قدرایستگاه معمولا بین1 تا 3 متغییراست گرچه گاهی با قرار گرفتن صفحات آن در موقعیت مناسب نسبت به خورشید به قدر 3- می‌رسد.سرعت ایستگاه نسبت به هابل بیشتر است. یکی ازجذاب ترین زمانهابرای رصدایستگاه فضایی وقتی است که شاتل به آن متصل شده باشد در آ ن زمان شما می توا نید ملاقات آ ن دورا در ارتفاع حدود 400 کیلومتری زمین رصد کنید در هنگام اتصال یا جدا شدن شا تل و ایستگاه با چشم غیر مسلح می توان دو نقطه نورانی را در آسمان تشخیص داد. اما هیجان انگیزترین زمان رصد ایستگاه ، هنگام گذرآن از مقا بل قرص ماه است این اتفاق بویژه هنگامیکه ماه به حالت تربیع نزدیک است بسیار با شکوه است . نقطه نورانی وارد بخش روشن ماه می شود و لحظاتی بعد وارد بخش زمین تاب آن می گردد همه چیز در چند ثانیه رخ می دهد، مقارنه قمرطبیعی زمین وبزرگترین قمرمصنوعی آن بسیار دیدنی است.

در اغلب مقاله ها در مورد سیاه چاله ها می خوانیم که یک ستاره باید تا حد یک نقطه بسیط چگالیده شود. این بیان کننده یک موجود شگفت باغلظت و انحنایی همانند فضا(انحنا و چگالی نامحدود) به همراه زمان موهومی در درون اش می باشد. بهر حال من معتقدم که ممکن است چیزی وجود داشته باشد که این روند نابودی نهایی به سوی یک نقطه را متوقف کند و این توقف زمان است.

فقط درصورتی می توان ازاین مشکلات استثنایی پیشگیری کرد که تصورکنیم دراثریک واقعه زمان متوقف میشود.

ستاره ای را تصورمی کنیم که بتوان موقعییتی را که بوسیله توزیع چگالی درونی اش ( که بوسیله یک افق رویداد محدود می شود) توصیف می شود را به حجم کل ستاره نسبت داد. دراین نمونه زمان در تمام حجم ستاره متوقف خواهد شد (افق رویداد یک کره خواهد بود، نه یک سطح کروی) و بنابراین تلاشی از این لحظه رخ نخواهد داد حتی اگر فشار نترونی دوام داشته باشد، و نترونها پیش از این شروع به همجوشی کرده باشند.

بدین سان اگر در یک ستاره در حال مرگ، این توضیع چگالی رخ دهد، مرگ متوقف می شود زیرا زمان متوقف می شود.

برای بدست آوردن این توضیع باید بدانیم که گرانش در درون یک ستاره برابراست با گرانش حاصل از حذف قسمتهایی از کره که بالای این نقطه قرار دارد1. بدین سان محاسبه ها همان محاسبه های مربوط به سطح می باشند ولی فقط سطحی را که پایین نقطه می ماند را بحساب می آورد.

سپس در می یابیم که رابطه M"/r" (معادله 4) باید برای حجم کل ستاره ثابت باَشد.M" یک جرم کروی است با شعاع r" و با همان مرکز ستاره، بنابر این خواهیم داشت:

نور یکی از مباحث و پدیده هایی است که از قرن هیجدهم دانشمندان را به خود معطوف کرده است . دوگانه بودن خواص نور ، یکی از مهم ترین عامل جذب دیگران به خود بوده است . الکترون ها نیز همانند نور دارای خواص موجی و مادی مى باشند ، هنگامى که الکترون های یک اتم ، انرژی دریافت می کنند به سطوح بالای اتم می روند که حالت برانگیختن به اتم دست داده می شود . هنگامی که الکترون ها از سطوح انرژی بالاتر به سطوح انرژی پایین تر می روند ، آن مقدار انرژى که دریافت کرده اند را به صورت نور پس می دهند .

ارتعاش اتم ها باعث تولید نور می شود ، و نور گسیل شده از الکترون های یک اتم ، در یک جهت و راستا قرار دارند . اما نور های گسیلی از مجموعه اتم ها در تمام جهات و به خط مستقیم سیر می کنند . در لیزر نور های گسیلی در یک جهت و راستا است . نور را می توان در فرآیند های فیزیکی ، واکنش های شیمیایی ، سوختن و شکاف های هسته ای ، مشاهده کرد . قبل از شروع در مورد تولید نور در این فرآیند ، بهتر است ابتدا بحثی در مورد گرما داشته باشیم . با پی بردن به ماهیت گرما ، می توانیم نور را به آسانی بشناسیم . گرما موجی است که طول موجش بزرگتر از طول موج نور مرئی است .

هنگامی که امواج گرما انرژی دریافت می کنند ، طول موج آن ها کاهش می یابد و با دریافت انرژی به طور متداول ، این امواج در محدوده طیف رنگی ( نور مرئی ) قرار می گیرند ، که در این حالت ما ، این امواج گرما را به صورت نور مشاهده می کنیم .این امواج با دریافت انرژی بیشتر ، از محدوده نور مرئی خارج می شوند ( مانند شکاف های هسته ای) . پس امواج گرما در دو حالت ، نامرئی هستند : امواجی که طول موجشان بیشتر از طول موج پرتو فرو سرخ و همچنین امواجی که طول موجشان کمتر از طول موج پرتو فرا بنفش است . با این ایده ، عقیده همفری دیوی مبتنی بر اینکه نور از تمرکز گرما در یک نقطه ایجاد می شود ، اثبات می شود .

پس به این نتیجه می رسیم که مبنای نور گرما ست . حال به بحث اول خود بر می گردیم ، و ابتدا از تولید نور در فرآیند فیزیکی می پردازیم : اگر به یک لامپ نگاه کرده باشید متوجه می شوید که عامل روشنایی آن یک رشته فلزی است که می درخشد ، و یا اگر به یک آهن گداخته ای توجه کرده باشید ، می بینید که آهن بر اثر حرارت روشنایی بدست آورده است . اکنون می خواهیم به عوامل انتشار نور در این فرآیند ها بپردازیم : تمام مواد از ذرات بسیار ریزی ( مولکول ها و اتم ها ) تشکیل شده اند که این مواد پیوسته در حال حرکتند . در ترمو دینامیک جنبش مولکول ها را گرما می نامند ، پس مواد در خود گرما دارند ، بنابراین از مواد امواج گرمایی تولید می شود . هنگامی که این مواد انرژی دریافت می کنند ، امواج گرمایی آن ها نیز با دریافت این مقدار انرژی طول موجشان کاهش پیدا می کند ، ودر نتیجه در محدوده نور مرئی قرار می گیرند .

فلز مقاوم رسانایی است که مقاومت الکتریکی آن زیاد است . هنگامی که آن را در مدار می گذاریم و جریان را از آن عبور می دهیم ، الکترون های حامل انرژی در مدار ، بر اثر بر خورد با اتم های فلز ، مقداری از انرژی خود را به فلز منتقل می کنند ، و از این طریق امواج گرمای فلز ، انرژی دریافت می کنند . و در نهایت ما این امواج گرمایی را به صورت نور مشاهده خواهیم کرد . طرز و مبنای ساختار روشنایی لامپ اینگونه است . وهمچنین می توان با حرارت دادن برخی از فلزات ، به امواج گرمایی آن ها انرژی داد . (البته موادی که از این طریق برای تولید نور مورد استفاده قرار می گیرند ، باید نقطه ذوبشان بالا باشد ، تا انرژی دریافتی باعث ذوب و تغییر حالتشان نشود ) . واکنش های شیمیایی زمانی رخ می دهند که در طی یک فرآیند ، پیوند میان دو اتم یا دو یون شکسته شود و از طریق تشکیل پیوند جدید ، یک ماده جدید ایجاد می شود .

برای شکستن پیوند مقداری انرژی مصرف و بر اثر تشکیل پیوند مقداری انرژی آزاد می شود . انرژی مبادله شده در این واکنش ها به صورت گرما ست . اگر گرما انرژی بیشتری را دریافت کند ، آنگاه به نور تبدیل می شود . پس اساس و پایه تبادل انرژی در واکنش های شیمیایی ، انرژی گرمایی است . می دانیم که پیوندها بر اثر تبادل یا به اشتراک گذاشتن الکترون های لایه ظرفبت ایجاد می شود . الکترون ها بر اثر اختلاف پتانسیل الکتریکی از نقطه ای به نقطه ای دیگر جابجا می شوند . اگر الکترون از سطح انرژی بالاتر به سطح پایین تر برود ، مقداری از انرژی پتانسیل آن کاهش و به صورت انرژی جنبشی تبدیل می شود ، که می توان از انرژی آن در فعالیت های مختلف استفاده کرد . اما اگر بخواهیم الکترون را از سطح انرژی پایین به سطح بالا ببریم ، باید مقداری انرژی به آن بدهیم . تشکیل و شکستن پیوندها نیز بر اساس ایجاد اختلاف پتانسیل الکتریکی است .

هنگامی که پیوندی تشکیل می شود ، الکترون های لایه ظرفیت یک اتم از سطح انرژی بالاتر ( اتمی که الکتروگا تیوی آن کم است ) به سطح انرژی پایین تر (اتمی که الکتروگاتیوی آن زیاد است ) می رود و درنتیجه در این مسیر مقداری انرژی آزاد می کند . اما هنگامی که پیوند شکسته می شود ، الکترون از سطح انرژی پایین تر به سطح انرژی بالاتر منتقل می شود ، که برای این کار انرژی لازم است . به همین دلیل است که شکستن پیوند گرماگیر و تشکیل آن گرماده . در یک واکنش شیمیایی فقط پیوند هایی که حساس و ضعیف و یا در برابر پیوند های مواد دیگر ناپایدار هستند (ناپایداری پیوندها بر اثر اختلاف پتانسیل الکتریکی بین دو محدوده اتم ایجاد می شود )، می شکنند . و از طریق تشکیل پیوند جدید ، مواد جدیدی حاصل می شوند .

پس در یک واکنش شیمیایی بر اثر شکسته شدن و تشکیل پیوندها ، گرما مبادله می شود . انرژی یک واکنش شیمیایی برابر است با مجموع انرژی آزاد شده بر اثر تشکیل پیوند ، و انرژی لازم برای شکستن پیوند . اگر انرژی لازم برای شکستن پیوندها کمتر از انرژی آزاد شده بر اثر تشکیل پیوند باشد ، آنگاه واکنش گرماده است ،که در این واکنش ها می توان گرما و نور مشاهده کرد . سوختن تمام هیدروکربنات ها ، گرماده است .

 طبق فرضیه تازه ای مهم ترین معماهای فیزیک در دهه گذشته، یعنی جرم نوترینوها و آهنگ فزاینده انبساط جهان به ذرات زیر اتمی ای به نام اکسلرون مربوط می شود.

شاید بتوان دو دستاورد بزرگ فیزیک در دهه ی گذشته را مربوط به کیهان شناسی دانست، یکی اینکه نوترینوها (ذرات زیراتمی بسیار کوچک) جرم ناچیزی دارند که البته هنوز اندازه گیری نشده است و دیگری اینکه سرعت انبساط عالم در حال حاضر در حال افزایش است.

سه فیزیکدان در دانشگاه واشنگتن معتقدند که این دو کشف هر دو به گونه ای به ناشناخته ترین پدیده ی کنونی در عالم، یعنی انرژی تاریک مرتبط است - ما هنوز به درستی آن را نمی شناسیم، تنها می دانیم عاملی است که بر ضد گرانش، سبب سرعت بخشیدن به انبساط عالم می شود- آنها معتقدند همه چیز زیر سر ذره زیراتمی دیگری است که تاکنون مورد توجه قرار نگرفته است و آن را " اکسلرون (Acceleron)" (شتابگر) نامیده اند.

انرژی تاریک در عالم اولیه چندان قابل توحه نبوده است اما در حال حاضر 70درصد عالم را اشغال کرده است. شناخت انرژی تاریک به ما کمک می کند تا بدانیم چرا در زمان دوری در آینده عالم آن چنان وسعت پیدا می کند که دیگر هیچ کهکشانی در آسمان شب دیده نشود و آیا این انبساط تا ابد و بی نهایت ادامه خواهد داشت؟

در نظریه ی جدید مطرح شده نوترینوها تحت تأثیر نیروی جدیدی که از برهمکنش آنها با اَکسِلِرون ها ناشی می شود قرار می گیرند این- نیرو سبب می شود که نوترینوها از هم فاصله بگیرند. درست مثل اینکه یک تکه کش را از دو طرف بکشیم، هر چقدر بیشتر کشیده شود، انرژی بیشتری را در خود ذخیره می کند- در هر ثانیه تریلیونها نوترینو در کوره ی هسته ای ستاره ها از جمله خورشید ما ساخته می شوند.آنها در همه جای عالم جریان پیدا می کنند و میلیاردها نوترینو از هر نوع ماده ای، حتی بدن شما بدون هیچ برهمکنشی عبور می کنند. نوترینوها بار الکتریکی ندارند و جرم آنها هم آن قدر ناچیز است که هنوز اندازه گیری نشده است. آن نیلسون یکی از ارائه دهندگان نظریه ی جدید معتقد است برهمکنش میان اکسلرونها و ذرات دیگر از این هم ضعیف تر است، برای همین این ذرات تاکنون آشکار نشده اند. البتّه نیرویی که این ذرات بر نوترینوها وارد می کنند، آنها را تحت تأثیر قرار می دهد و به این ترتیب باید بتوان وجود چنین نیرویی را در آشکارسازهای نوترینوی فعلی که در نقاط مختلف کره ی زمین وجود دارد نشان داد.

مدلهای مختلفی برای انرژی تاریک ارائه شده است، اما آزمودن آنها محدود به اندازه گیریهای دقیق در تغییر سرعت انبساط عالم است. این امر تنها با رصد اجرام بسیار دوردست امکان پذیر است، اما اندازه گیریهای دقیق در چنین فاصله هایی بسیار مشکل است.

به گفته ی نلسون این تنها روشی است که ما می توانیم با به کارگیری آشکارسازهای فعلی در کره ی زمین به نیرویی که سبب افزایش انرژی تاریک در عالم می شود پی ببریم.

محققان معتقدند جرم نوترینو در عبور از محیطهای مختلف، تغییر می کند، همان طور که عبور نور از هوا، آب یا یک منشور متفاوت است. در نتیجه آشکارسازهای مختلف بسته به اینکه در چه مکانی نصب شده اند، نتایج متفاوتی به دست خواهند آورد. اما اگر بپذیریم که نوترینوها نیز بخشی از انرژی تاریک هستند، وجود نیروی جدیدی می تواند این افت و خیزها را توضیح دهید. به عقیده ی نلسون این برهمکنش میان نوترینوها و اکسلرونها می تواند تا ابد انرژی لازم برای انبساط عالم را تأمین کند.

تا پیش از این اخترشناسان به دنبال اطلاعاتی بودند که سرانجام تعیین کنند آیا عالم ما تا ابد منبسط خواهد شد، یا زمانی دوباره در یک " رُمبش بزرگ" منقبض شده و روی خودش بسته می شود. اما حالا باید به دنبال این باشیم که آیا سرعت انبساط عالم همچنان افزایش خواهد یافت یا در جایی ثابت خواهد ماند. براساس نظریه ی جدید، هنگامی که فاصله ی نوترینوها بسیار زیاد شود، جرم آنها نیز آن قدر افزایش پیدا می کند که دیگر انرژی تاریک بر آنها اثری نخواهد داشت، در نتیجه شتاب انبساط عالم کم کم از بین می رود. و از آن پس عالم همچنان به انبساط خود ادامه خواهد داد، اما با سرعتی که دائماً در حال کاهش است.