فرض کنید روی قله یک کوه با یک توپ جنگی گلوله ای را پرتاب می کنید. ( بدون در نظر گرفتن مقاومت هوا ) هر چه نیروی پرتاب کننده بیشتر باشد ، سرعت گلوله بهنگام خروج از لوله بیشتر خواهد بود و گلوله مسافت بیشتری طی خواهد کرد تا با نیروی جاذبه زمین سقوط کند . حال اگر سرعت پرتاب به 7.9 کیلومتر در ثانیه ( 2800 کیلومتر در ساعت ) برسد ، گلوله دیگر به زمین سقوط نخواهد کرد و با همان سرعت دور زمین ( در مدار دایره ای شکل ) خواهد چرخید. در این حالت گلوله تبدیل به یک ماهواره شده و اگر نیروی اصطحکاک هوا نباشد ، گلوله تا ابد در مدار زمین باقی می ماند ولی بخاطر وجود اصطحکاک هوا در ارتفاعات کم ، سرعت گلوله کم شده و در نهایت سقوط خواهد کرد. اگر سرعت پرتابه را افزایش دهیم ، مدار حرکت گلوله دور زمین از حالت دایره به حالت بیضی شکل تغییر خواهد کرد و با افزایش سرعت ، مدار حرکت بیضی تر خواهد شد

برای قرار دادن ماهواره در مدار بالایی و دایره ای شکل بدور زمین از موشک های 2 مرحله ای استفاده می کنند. به این صورت که موشک پس از بلند شدن و در ارتفاع کم ، مسیر مستقیم خود را کج می کند تا در مدار زمین قرار گیرد. در این لحظه موتور مرحله اول از موشک جدا می شود. همین لحظه موتور مرحله دوم روشن می شود و موشک در مدار بیضی شکل دور زمین شروع به گردش می کند. موتور مرحله دوم خاموش می شود و وقتی موشک به نقطه اوج ( دورترین نقطه از زمین مدار بیضی از زمین) رسید ، موتور دوم یکبار دیگر روشن می شود تا موشک در مدار دایره ای شکل بزرگ قرار گیرد. در همین لحظه ماهواره از موتور دوم جدا می شود و سپس با همان سرعت اولیه که از موشک در حال حرکت جدا شده ، در مدار دایره ای شکل دور زمین می گردد .

ارتفاع ماهواره ها از سطح زمین :

ماهواره های جاسوسی را اغلب در ارتفاعات کم ( 480 تا 970 کیلومتری) قرار می دهند. این ماهواره ها می توانند در عرض کمتر از دو ساعت دور زمین گردش کنند و عکس های دقیق از مراکز نظامی بگیرند.

ماهواره های علمی در مدارات میانی ( ارتفاع 4800 تا 9700 کیلومتری) قرار داده می شوند. از این ماهواره ها برای تحقیق در مورد مهاجرت حیوانات و بررسی فعالیت آتشفشانها استفاده می شود.

ماهواره های سیستم موقعیت یابی جهانی (GPS ) در ارتفاع 10000 تا 2000 کیلومتری قرار داده می شوند.

ماهواره های ارتباطی مثل ماهواره تلویزیونی را در ارتفاع 35786 کیلومتری قرار می دهند. زمان گردش ماهواره هایی که در این ارتفاع قرار می گیرند ، با زمان چرخش زمین یکی است . به همین دلیل برای دریافت اطلاعات از این ماهواره ها ، نیازی به جابجایی مکرر گیرنده زمینی ( بشقاب ماهواره ) نیست.

کره ماه ( ماهواره طبیعی زمین ) هم ارتفاع ( فاصله ) حدود 384000 کیلومتری از سطح زمین در حال گردش بدور زمین است ، دارای سرعتی معادل 1 کیلومتر در ثانیه است . با این فاصله و سرعت زمان یک دور گردش ماه بدور زمین حدودا 28 روز طول می کشد که همان طول ماه قمری است .

رابطه سرعت با ارتفاع :

همانطور که می دانید با افزایش ارتفاع از سطح زمین ، نیروی جاذبه کم می شود. هر مدار دایره ای ماهواره ، سرعت مخصوصی دارد که به آن سرعت پایداری مدار می گویند. در این سرعت نیروی جاذبه با نیروی گریز از مرکز در حالت تعادل قرار دارند. اگر سرعت ماهواره را به کمتر از سرعت پایداری کاهش دهیم ،‌ نیروی جاذبه بر نیروی گریز از مرکز غلبه کرده و ماهواره به مدار پایین تر ( ارتفاع کمتر ) سقوط خواهد کرد و بالعکس اگر سرعت ماهواره را افزایش دهیم ، نیروی گریز از مرکز بر نیروی جاذبه غلبه کرده و ماهواره در مدار بالاتر ( بیضی کشیده ) قرار می گیرد.

 نوشته: گری استیکس
این سوال ساده امروز شاید بیشتر از هر زمان دیگری پرسیده شود. در جامعه ساعت زده ما هیچ گاه پاسخ، چیزی بیشتر از یک نیم نگاه نیست و ما می توانیم برای انجام وظایف زمان بندی شده خود که دائم فشرده تر می شود، روزها را به قسمت های کوچکتر و کوچکتری تقسیم کنیم و مطمئنا همیشه می دانیم که مثلا الان ساعت هفت و سه دقیقه است. به هر حال رازگشایی های علمی نوین در مورد زمان این سوال را به شکل بی پایانی آزاردهنده می سازد. در جست وجوی شناختی دقیق از زمان، لحظه گریزپای حال در ازدحام محو شونده نانوثانیه ها گم می شود. ادراک ما از زمان حال به علت محدودیت ناشی از سرعت نور و تکانه های عصبی جهان را آن گونه که لحظه ای پیش بود ترسیم می کند. تنها بدان دلیل که خودآگاهی ما طور دیگری وانمود می کند، لحظه اکنون را هرگز درک نمی کنیم. در اصل حتی انطباق کامل رویدادها نیز از دست ما خارج می شود. نسبیت حکم می کند که زمان همچون معجونی عجیب و غریب در ترن های متحرک کندتر از ایستگاه ها و در کوه ها سریع تر از دره ها جاری می شود. زمان ساعت مچی ما دقیقا همانی نیست که در سر ماست. الان «تقریبا» هفت و چهار دقیقه بعد از ظهر است. دریافت های درونی ما از زمان به شدت متناقض اند. زمان هر زخمی را مرهم است اما در عین حال خود ویرانگری است بزرگ. زمان نسبی، اما مداوم است. اینجا زیر بهشت زمان برای هر کاری هست (از کتاب سلیمان در عهد عتیق - م) اما هرگز کافی نیست. زمان جاری است، می خزد و به شتاب می رود. ثانیه ها می توانند هم شکافته شوند و هم کش آیند. زمان بسان رودی روان منتظر هیچ کس نمی ماند اما در لحظات هیجان انگیز می ایستد. زمان به اندازه ضربان های قلب هر کس خصوصی و همچون برج ساعت میدان شهر عمومی است. به هر حال ما برای رفع این تضادها هر کاری از دستمان برآید انجام می دهیم. ظاهرا حالا هفت و پنج دقیقه بعدازظهر است و البته وقت طلاست. زمان، شریک تغییر، حریف سرعت و پول رایجی است که این همه به آن اهمیت می دهیم. زمان گرانبهاترین و بی همتاترین کالای ماست. با این حال هنوز می گوییم نمی دانیم به کجا می رود، یک سوم آن را در خواب به سر می بریم و هیچ کس حقیقتا نمی تواند حساب کند چقدر از چوب خطتمان باقی مانده است. ما می توانیم صدها راه برای صرفه جویی در وقت بیابیم اما به هر حال مقدار باقی مانده پیوسته کاهش می یابد.الان کمی پیش از هفت و شش دقیقه بعدازظهر است.زمان و حافظه به درک ما از هویت مان شکل می دهند. شاید احساس می کنیم که در پناه تاریخ هستیم اما در عین حال خود را عوامل مختاری در آینده می پنداریم، مفهوم زمان به طور نگران کننده ای در ایده های فیزیکدانان و فلاسفه ناقص است. اگر زمان مثل ابعاد فضایی یک بعد است پس باید دیروز، امروز و فردا به یک اندازه مشخص و ملموس باشند. آینده همانقدر بقا دارد که گذشته داشت و تنها در جایی است که ما هنوز ندیده ایم. به هر حال اکنون جایی ساعت هفت و هفت دقیقه بعدازظهر است. خورخه لوئیز بورخس (L.G. Borges) نویسنده آرژانتینی می نویسد «زمان جوهری است که من از آن ساخته شده ام، زمان رودخانه ای است که مرا با خود می برد اما من خود آن رودخانه ام. زمان ببری است که مرا می بلعد اما من خود آن ببرم، آتشی است که مرا می سوزاند اما من خود آن آتشم. اکنون هفت و هشت دقیقه بعدازظهر است، ساعت هایتان را تنظیم کنید.

شماره سپتامبر 2002 نشریه Scientific American ویژه نامه ای بود که تماما به زمان اختصاص داشت. در آن زمان با موضوعات فیزیک، فلسفه، زیست شناسی، انسان شناسی و. . . مورد بررسی قرار گرفته است. در این ویژه نامه خلاصه ای از آنچه علم در مورد چگونگی سیطره و کنترل زمان بر دنیای خارجی و داخلی مان کشف کرده است، بیان شد. این آگاهی تصور ما از زمان را پربارتر خواهد کرد و برای کسانی که آرزو دارند بر زمان غلبه کنند یا دست کم با آن همگام شوند امتیازهایی عملی به حساب می آید. آنچه در زیر می آید مقدمه ای است که توسط گری استیکس (G. Stix) مسئول پروژه های ویژه بر این مجموعه نوشته شده است.

بیشتر از دویست سال پیش بنجامین فرانکلین (Franklin.B) ضرب المثل مشهوری را ابداع کرد که گذر دقایق و ساعت ها را با شیلینگ ها و پوندها برابر می گرفت. هزاره جدید و آخرین دهه های پیش از آن مفهوم حقیقی سخنان وی را به نمایش گذاشته است. زمان در قرن بیست و یکم به همان چیزی تبدیل شده است که سوخت های فسیلی و فلزات گرانبها در دوره های پیشین بودند. این ماده خام حیاتی با اندازه و نرخی ثابت عامل محرک رشد اقتصادهای مبتنی بر ترابایت و گیگابایت در ثانیه (اقتصاد بر پایه تجارت اطلاعات) است. حتی یک اقتصاددان انگلیسی کوشید تا با بیانی عددی از ضرب المثل فرانکلین روح هزاره ای زمان را تسخیر کند. براساس فرمول استنتاج شده توسط یان واکر (I. Walker) از دانشگاه وارویک، سه دقیقه مسواک زدن دندان های شخصی معادل 45 سنت است، دستمزدی که (بعد از محاسبه مالیات ها و بیمه بازنشستگی) بریتانیایی های با درآمد متوسط با پرداختن به کارهای جانبی از آن چشم پوشی می کنند. براساس این فرمول نیم ساعت شستن ماشین با دست معادل 5/4 دلار است. شاید این ساده سازی زمان به پول، دیدگاه فرانکلین را به نهایتی مضحک بکشاند اما این تمسخر زمان، حقیقی و ناشی از تناوبی ریشه ای در چگونگی نگرش ما به گذر حوادث است. از عصر حجر در هزاران هزار سال پیش تاکنون سائق های بنیادی ما تغییر نکرده است. بسیاری از دغدغه های امروزی ما پیرامون همان انگیزه های خوردن، تولیدمثل و جنگ و گریز، دور می زند. فرهنگ بشری با وجود پایداری این انگیزه های ابتدایی، از زمانی که اجداد شکارچی ـ جمع آورنده ما در جنگل های ساوانا پرسه می زدند، پی درپی دچار تحول شده است. شاید ژرف ترین دگرگونی در گذر طولانی از عصر حجر به عصر اطلاعات پیرامون تجربه شخصی ما از زمان می چرخد.

در یک تعریف، زمان پیوستاری است که در آن رویدادها، از گذشته تا آینده، از پی یکدیگر می آیند. امروزه تعداد رویدادهایی که در یک مدت مشخص فشرده می شود خواه یک سال باشد یا یک نانوثانیه (میلیاردم ثانیه) به شکل بی پایانی افزایش می یابد. عصر تکنولوژی به یک بازی چشم و هم چشمی بدل شده است که در آن بیشتر همیشه بهتر است. جیمز گلیک ( J. Gleik) در کتابش با عنوان «جهان در شتاب» اشاره می کند که پیش از فراگیر شدن ناوگان پست فدرال (نوعی پست هوایی سریع السیر با تحویل خانه به خانه موسوم به FedEX) در دهه ،1980 معمولا تحویل دقیقا یک شبه مبادلات اوراق تجاری نیازی به بسته بندی نداشت. در ابتدا FedEX مشتری هایش را تحت تأثیر قرار داد اما به زودی تمام دنیا انتظار داشتند که اجناس صبح فردا برسند. گلیک می نویسد: «زمانی که همگان پست یک شبه را پذیرفتند بار دیگر مساوات برقرار شد و تنها نوبت یک گام سریع تر جهانی بود. »

ظهور اینترنت بار انتظار برای رسیدن ماشین محموله های پست فدرال در صبح فردا را از میان برداشت. در زمان اینترنتی همه چیز در همه جا به یک باره اتفاق می افتد. کاربران کامپیوترهای متصل به شبکه، در نیویورک یا داکار، می توانند در لحظه ای واحد شاهد آخرین خبر در یک صفحه اینترنتی باشند. در حقیقت زمان بر فضا برتری یافته است. شرکت ساعت سازی سواچ با تلاش برای برچیدن مرزهای زمانی ای که نقاط مختلف را مجزا می کند، گامی بلند در راستای این روند برداشت. سواچ با قسمت کردن روز به 1000 جزء که در همه جای دنیا یکسان هستند و تعیین نصف النهار در شهر بیل سوئیس، محل اداره مرکزی سواچ، استانداردی برای ثبت زمان اینترنتی ایجاد کرد که مناطق زمانی را حذف کرده است. این ساعت اینترنتی دیجیتالی هنوز با گام هایش در حال پیشروی در شبکه اینترنت و ساختمان شرکت سواچ در بیل است. اما دورنمای آن به عنوان استاندارد زمان همگانی فراگیر مشابه آرزوهای بر باد رفته برای تبدیل شدن اسپرانتو به زبانی جهانی است.

به دور از هرگونه فریبکاری دنیای ارتباطات حصارهای زمان را از میان برداشته است. این موفقیت برپایه قابلیت همواره در حال پیشرفت اندازه گیری هرچه دقیق تر زمان استوار است. در طول اعصار، توانایی اندازه گیری زمان مستقیما با افزایش کنترل ما بر محیط زندگی مان مرتبط بوده است. ثبت زمان عملی است که بیش از بیست هزار سال پیش، زمانی که شکارچیان عصر یخبندان احتمالا برای دنبال کردن روزها بین هلال های ماه روی چوب یا استخوان شکاف هایی ایجاد می کردند، برمی گردد و در حدود پنج هزار سال پیش یا بیشتر بابلی ها و مصری ها تقویم هایی برای کشاورزی و سایر فعالیت های حساس به زمان اختراع کردند. ساعت سازان اولیه دیوانه های دقیقی نبودند. آنها چرخه های طبیعی مثل روز خورشیدی، ماه قمری و سال خورشیدی را دنبال کردند. ساعت خورشیدی، اگر ابرها و شب آن را به دکوری بی فایده تبدیل نمی کردند، نمی توانست کاری بیشتر از توصیف یک سایه انجام دهد. اما ساعت مکانیکی که آغاز آن در قرن سیزدهم بود انقلابی را به راه انداخت که هم پای تحول به وجود آمده توسط اختراع بعدی یعنی صنعت چاپ به دست گوتنبرگ، بود. زمان دیگر جاری نشد آنچنان که به معنی واقعی کلمه در یک ساعت آبی می شد. بلکه این بار با مکانیزمی تقسیم شده بود که می توانست تپش های یک نوسانگر را دنبال کند. زمانی که این وسیله اصلاح شد اجازه داد تا گذر زمان در کسرهایی از ثانیه اندازه گیری شود. سرانجام ساعت مکانیکی امکان کوچک شدن ساعت را فراهم کرد. روزگاری آنها با یک فنر مارپیچ و بدون وزنه کار می کردند که می توانست مانند یک جواهر حمل یا پوشیده شود. تکنولوژی قواعد ما را در روش سازماندهی جامعه دگرگون کرد. ساعت ابزاری بود که به افراد امکان داد تا فعالیت هایشان را با سایرین هماهنگ کنند. دیوید لندز (D. Landes) تاریخ دان دانشگاه هاروارد در کتابش با عنوان «انقلاب در زمان: ساعت ها و شکل گری دنیای مدرن» می نویسد: «وقت شناسی از آن منشا گرفته است نه بدون آن. خوب یا بد، این ساعت مکانیکی است که تمدنی را ممکن ساخت که مراقب گذشت زمان و در نتیجه بهره وری و عملکرد است. »

ساعت های مکانیکی قرن ها به عنوان دقیق ترین انواع باقی ماندند. به نسبت 700 سال گذشته در پنجاه سال اخیر شاهد پیشرفت بیشتری در جست وجو برای وقت بودیم. این تنها اینترنت نبود که موجب غلبه بر فضا شد. زمان نسبت به سایر ماهیت های فیزیکی با دقت بیشتری اندازه گیری شده است. به طور مثال از زمان سپری شده برای تخمین زدن ابعاد فضایی استفاده شده است. امروزه استانداردسازان واحد متر را با فاصله ای که نور در 1299792458 ثانیه در خلاء طی می کند، اندازه می گیرند. ساعت های اتمی علاوه بر اینکه در چنین سنجش هایی مورد استفاده قرار می گیرند در تعیین موقعیت نیز نقش دارند. در برخی از آنها فرکانس تشدید اتم های سزیم به طور شگفت آوری پایدار می ماند و تبدیل به پاندول کاذبی می شود که قادر به حفظ دقت در حدود یک نانوثانیه است. ماهواره های سیستم تعیین موقعیت جهانی (GPS) دائما موقعیتشان را اعلام و زمان را توسط ساعت های اتمی که روی آنها نصب شده ثبت می کنند. یک دستگاه گیرنده این اطلاعات را نهایتا از چهار ماهواره دریافت و برای تعیین مختصات زمینی عابر، کشتی یا هواپیمایی در پاتاگونیا (منطقه ای در جنوب آرژانتین) یا لاپلند (ناحیه ای در شمال اروپا و در مجاورت قطب شمال) پردازش می کند. شرایط کاملا دقیق هستند. یک خطای زمانی در حدود میلیونم ثانیه از یکی از ماهواره ها می تواند سیگنالی به گیرنده GPS بفرستد که بیشتر از 400 متر اختلاف به وجود آورد (اگر این خطا از سوی سایر ماهواره ها نیز ارسال شود). پیشرفت ها در زمینه ثبت دقیق زمان به سرعت ادامه می یابد. در واقع شاید تا چند سال آینده ساعت سازان از خودشان پیشی بگیرند. آنها احتمالا چنان ساعت های اتمی دقیقی می سازند که همزمان کردن آنها با سایر ساعت ها غیرممکن خواهد بود. علاوه بر این محققان به اصرار خود برای دقیق تر قسمت کردن و کوچک کردن ثانیه ادامه می دهند. نیاز به سرعت به سنگ بنای عصر اطلاعات بدل شده است. در آزمایشگاه ترانزیستورها می توانند سریع تر از یک پیکوثانیه، یک هزار میلیاردم ثانیه، سوئیچ بزنند. یک تیم فرانسوی ـ هلندی رکورد سرعت جدیدی در تقسیم ثانیه به اجزای کوچک ثبت کردند. براساس گزارشی که در سال گذشته منتشر شد یک چراغ چشمک زن لیزری پالس هایی با عمر 250 آتوثانیه (250 میلیارد میلیاردم ثانیه) ساطع کرد. شاید روزی این چشمک زن به شکل یک دوربین فیلمبرداری درآید که می تواند حرکت اتم های منفرد را دنبال کند. عصر مدرن اهداف ثبت شده ای در ارزیابی زمان های بزرگ نیز دارد. روش های تاریخ گذاری رادیومتریک، اندازه گیری زمان های دور، نشان می دهند که اکنون زمین حقیقتا چقدر پیر است. قابلیت تسلط آسان بر زمان و فضا چه در اینترنت و چه در هدایت یک هواپیمای مسافربری تحت کنترل GPS به ما اجازه می دهد کارها را سریع تر انجام دهیم. تنها این مسئله برای آزمایش باقی مانده است که محدوده های سرعت تا کجا می توانند امتداد یابند.

کنفرانس ها و کتاب های عمومی ایده های ماشین زمان کیهانی، مفهومی در سفر به جلو یا عقب در زمان، را به بازی می گیرند اما با وجود توانایی ساعت سازان، زمانی که از «پرواز زمان» سخن می گوییم نه فیزیک دانان و نه فلاسفه هیچ توافقی با آنچه ما در سر داریم، ندارند. سرگشتگی در مورد ماهیت زمان، شگفتی سه جانبه ای که به گذشته، حال و آینده تجزیه می شود، قرن ها پیش تر از دوران صنعتی وجود داشت. سنت آگوستین این معمای توصیفی را روشن تر از هر کسی تشریح کرد. وی در کتاب اعترافاتش پرسید «و سپس زمان چیست؟ می دانم، اگر هیچ کس از من نپرسد و نمی دانم، اگر بخواهم آن را برای کسی که پرسیده توضیح دهم» سپس وی تلاش می کند تا علت دشواری تعریف زمان بندی را توضیح دهد «و سپس چگونه دو نوع زمان، گذشته و آینده، می توانند باشند در حالی که گذشته دیگر نیست و آینده هنوز نیامده است» فیزیکدانان متعصب نیز، آنهایی که با قید و بندهای غیرعملی از مسئولیت شانه خالی می کنند، به سختی با این پرسش درگیر هستند. ما می گوییم زمان در حرکت است همانطور که به سوی مرگ ناگزیرمان می شتابیم. اما این توصیف دقیقا چه مفهومی دارد. بار علمی بیان این مطلب که زمان با سرعت یک ثانیه بر ثانیه سپری می شود به مراتب بیشتر از گفته نن کوان (معمایی ضد و نقیض گونه به مفهوم کسب دانش شهودی که در ذن بودا از آن برای کمک به عبادت استفاده می شود) است. می توان برای جریان جاری زمان نیز نوعی شدت جریان فرض کرد. اما احتمالا چنین مقیاسی به سادگی در دسترس نخواهد بود. در واقع یکی از داغ ترین آنها در فیزیک نظری این است که آیا زمان به خودی خود غیرواقعی است یا نه. اغتشاش، یکی دیگر از آنهاست. فیزیکدانان به قدری در آن پیش رفتند که فلاسفه را به تحقیق در مورد افزایش یا عدم افزایش متغیر زمان به معادلاتشان واداشته اند. جوهر زمان معمای کهنی است که نه تنها ذهن فیزیکدانان و فلاسفه را به خود مشغول کرده بلکه انسان شناسانی که فرهنگ های غیرغربی را بررسی می کنند را نیز جلب کرده است. در واقع این فرهنگ ها سیر حوادث و رویدادها را به شکل حرکت یک توالی دایره وار غیرخطی تلقی می کنند. برای بسیاری از ما زمان نه تنها یک حقیقت بلکه عامل اصلی همه کارهایی است که انجام می دهیم. ما چه به طور ذاتی و چه اکتسابی زمان مدار هستیم. احتمالا احساسی که ما از بودن میان آینده و گذشته و یا در یک مفهوم سنتی از اسیر بودن در ماندالای بزرگ ریتم های طبیعی برگشتی داریم به یک حقیقت زیستی وابسته است. (ماندالا یا نقش نمادین جهان در مراسم مذهبی هندوئیسم و بودائیسم به عنوان ابزاری برای عبادت به کار می رود. اساسا ماندالا نماینده جهان است، ناحیه ای مقدس برای حضور خدایان و نقطه ای برای تجمع نیروهای جهانی. انسان یا همان جهان کوچک با ورود ذهنی به ماندالا و پیشروی به مرکز آن به طور تمثیلی به واسطه فرآیندهای کیهانی، فروپاشی و تجمع مجدد هدایت می شود. ) این حقایق زیستی همان هایی هستند که مقرر می کنند چگونه توپی را با چوب بیسبال بزنیم، کی احساس خواب آلودگی کنیم و چه وقت زمان ما به سر آمده است. امروزه این ریتم های زیستی حقیقی خودشان را به زیست شناسان نشان می دهند. دانشمندان در حال نزدیک شدن به مناطقی از مغز هستند که احساس گذر زمان را در مواقع تفریح به وجود می آورند، در واقع همان قسمت هایی که احساس رخوت تدریجی را به هنگام نشستن در کنفرانسی و گوش دادن به سخنرانی های کسل کننده، تحریک می کنند. همچنین آنها در تلاشند تا با اتصالات میان انواع مختلف حافظه و چگونگی سازماندهی و بازخوانی رویدادها به ترتیب زمانی، پی ببرند. بررسی انجام شده روی بیماران عصبی با حالت های متفاوتی از فراموشی که برخی از آنها توانایی قضاوت دقیق در مورد گذر ساعت ها، ماه ها و حتی دهه ها را از دست داده اند، به تشخیص مناطقی از مغز که در بردارنده چگونگی تجربه ما از زمان است کمک می کند. به خاطر آوردن اینکه در کجای ترتیب رویدادها قرار گرفته ایم معین می کند که ما کیستیم. بنابراین نهایتا این موضوع که در اصطلاح کیهان شناختی زمان در بردارنده یک حقیقت فیزیکی بنیادی است، اهمیتی ندارد. اگر این خیالی واهی است، همانی است که ما قاطعانه به آن چسبیده ایم. احترامی که نسبت به بعد چهارم، مکمل سه بعد فضایی دیگر، قائل می شویم ارتباط تنگاتنگی با یک نیاز روانی عمیق و به غنیمت شمردن نقاط عطف گذرای پرمعنایی دارد که همه ما در آن سهیم هستیم. مثل کریسمس، چهارم جولای و روزهای تولد، جز این چگونه می توان هیجان جشن ژانویه 2000 برای تاریخی را که نه مشخص کننده مهم ترین بخش زندگی مسیح و نه براساس بسیاری از شواهد هزاره واقعی است، توصیف کرد. به هر حال ما جشن هزاره آینده را اگر هنوز به عنوان یک گونه بر این سیاره حضور داشته باشیم، برگزار خواهیم کرد و در همان حال پنجاهمین سالگرد ازدواج پدر و مادرمان و بیستمین سال تأسیس ساختمان محل آتشنشانی داوطلبانه را گرامی می داریم. انجام کارهایی از این دست تنها راه پیاده کردن نظم و سلسله مراتب در دنیایی است که در آن ارسال پیام های فوری، عکس یک ساعته، تصفیه حساب پستی و تحویل مرسولات در همان روز، ما را به از دست دادن حس زنده بودن تهدید می کند.

مقدمه

در چرخ و فلک فضا ، کره زمین در هفت جهت حرکت می‌کند. هم اکنون که شما آرام نشسته و خیال می‌کنید که بی‌حرکت هستید، حداقل در هفت جهت مختلف و با سرعتهایی بسیار سرسام آور ، می‌چرخید. اگر از این سرگردانی سرگیجه نمی‌گیرید، به خواندن ادامه دهید.

حرکت وضعی زمین

کره زمین به دور محور فرضی که قطبهای شمال و جنوب را به هم وصل می‌کند، از غرب به شرق می‌چرخد. این چرخش توسط یک فیزیکدان فرانسوی به نام « فوکو » ثابت شد. وی پاندول بلندی را در زیر طاق پانتئون در پاریس آویزان نمود و آن را به نوسان در آورد. تماشاگران با تعجب دیدند که پاندول در طول روز به آهستگی در جهت گردش عقربه ساعت حرکت کرده و سوزن تیز پائین آن بر روی سطح شنی زیر آن سطح دایرهای را ترسیم میکند.(آونگ فوکو)

گردش زمین به دور خود ، بر نیروی محرکه موشکها ، گلولههای توپ ، رفت و آمد هواپیماها و جهت وزش بادها و تغییرات آب و هوا اثر میگذارد. کسانی که در میانه نصفالنهار شمالی (حدود تهران) قرار دارند، با سرعت 1300 کیلومتر در ساعت به دور محور زمین در حرکتند.

حرکت انتقالی زمین

کسانی که شبها آسمان را نظاره میکنند، با مشاهده تغییر محل ستارگان در فصول مختلف ، متوجه گردش زمین به دور خورشید می‌شوند (صور فلکی و فصول سال). صورت فلکی اسد در منطقة البروج که در فصل بهار در آسمان دیده می‌شود، جای خود را به مجموعه‌های عقرب و جبار در تابستان می‌دهد، بقیه صورتهای فلکی هم ، همینطور تغییر مکان می‌دهند، زیرا ما در روی زمین در حال حرکت در فضا هستیم.

دانشمندان نجوم معتقدند که زمین با سرعت 110000 کیلومتر در ساعت پیش میتازد. بنابراین هر روز با کیلومتر در این جهت مسافرت میکنیم. یک بچه شیرخوار روزی که تولد یک سالگی او را جشن می‌گیرد، 950 میلیون کیلومتر در این راستا حرکت کرده است.

حرکت بسوی ستارگان نزدیک به خورشید

در سال 1918 « ادموند هالی » متوجه موضوع ویژهای شد. وی موقعیت چندین ستاره را با آنچه که بطلیموس چندین قرن قبل نقشه برداری کرده بود، مطابق نمی‌دید. در واقع بعضی از ستارگان به اندازه عرض یک ماه (بدر) در آسمان جابجا شده بودند. دانشمندان پی بردند که جابجایی این ستارگان در راستای معینی است. آنها با بکارگیری پدیده دوپلر متوجه شدند که ستارگانی که اطراف ستاره « وگا » قرار دارند، با سرعت 20 کیلومتر در ثانیه به ما نزدیک می‌شوند و ستارگانی که در نقطه مقابل آنها در صورت فلکی « جبار » قرار دارند، به همان سرعت از ما دور می‌شوند.

به نظر می‌آید که خورشید با سرعت 20 کیلومتر در ثانیه (72000 کیلومتر در ساعت) بسوی ستاره وگا می‌تازد و ما را با سیاره‌هایی که به دور آن می‌گردند، به دنبال خود می‌برد. با این سرعت ما هر 20 سال به اندازه قطر منظومه شمسی حرکت می‌کنیم.

حرکت به دور کهکشان راه شیری

کهکشان راه شیری ما که مانند یک فرفره بسیار پهنی از گروههای ستارگان ، صورتهای فلکی و ابرهای بین ستاره‌ای تشکیل شده و با قطری برابر یک میلیارد میلیارد کیلومتر در گستره فضا قرار دارد، به دور محور خود در حال چرخش است و در درون آن خورشید ما با سیاراتی که در موکب آن قرار دارند، با سرعتی برابر با 800000 کیلومتر در ساعت در حال گردشند. ما هر روز 20 میلیون کیلومتر در آن جهت در حال حرکت هستیم. در یک سال فاصله خورشید تا پلوتو را با این سرعت می‌توان طی کرد. 240 میلیون سال طول می‌کشد تا این چرخ عظیم که محیط آن 3،14 میلیارد میلیارد کیلومتر است، یکبار به دور خود بچرخد.

حرکت بسوی کهکشان آندرومدا

کهکشان ما جز یک خانواده کهکشانی به نام « گروه محلی » است. در این گروه ، کهکشان آندرومدا نزدیکترین عضو به ما است و 20 میلیارد میلیارد کیلومتر از ما فاصله دارد. دانشمندان نجوم هنگام اندازه گیری سرعت گردش کهکشان راه شیری نسبت به محل کهکشانهای دیگر ، متوجه شدند که این کهکشان با سرعت 80 کیلومتر در ثانیه سریعتر از آنچه قبلا فکر می‌کردند، می‌چرخد. آنها متوجه شدند که این سرعت بخاطر گردش کهکشان به دور خودش نیست، بلکه به علت حرکتش در داخل گروه محلی است که با این سرعت در راستای لبه خود بسوی کهکشان آندرومدا به پیش می‌راند. پس ما با سرعت 288000 کیلومتر در ساعت همراه با کهکشان راه شیری بسوی آندرومدا حرکت می‌کنیم.

حرکت در ابر گروه محلی

گروه محلی خود در کناره یک گروه عظیم دیگری به نام « ابر گروه محلی » و یا « قلمرو کهکشانها » که خود شامل 50 خانواده کهکشانی شبیه گروه محلی است، قرار دارد. مرکز این گروه که حدود 70 میلیون سال نوری با ما فاصله دارد، در محلی داخل صورت فلکی سنبله در منطقة البروج می‌باشد، حداقل شامل یک هزار کهکشان است. مطالعات طیف دوپلر نشان می‌دهد که گروه محلی ما با سرعت 230 کیلومتر در ثانیه بسوی ابرگروه محلی پیش می‌رود.

حرکت در فضا

در سال 1920 بود که ادوین هابل و میلتون هوماسون دانشمندان رصدخانه کوه ویلسون در کالیفرنیا متوجه شدند که غالب گروههای کهکشانی چنان از یکدیگر دور می‌شوند که گویی از یک مرکز انفجار عظیم کیهانی که 15 تا 20 میلیارد سال پیش اتفاق افتاده ، فرار نموده و گسترش می‌یابند. در سال 1960 دانشمندان از رادیو تلسکوپها استفاده کردند تا پی به مرکز انتشار امواج رادیویی این انفجار ببرند. امروزه مشخص شده است که کهکشان راه شیری و گروه محلی و ابر گروه محلی در این گسترش فضایی سهیم هستند و در حقیقت کهکشان ما با سرعت 515 کیلومتر در ثانیه           (184000 کیلومتر در ساعت) از این مرکز انتشار امواج رادیویی دور می‌شود و بسوی خارج فضا پرتاپ می‌گردد.

تعداد آسمانها

از قرنهای چهارم تا ششم پیش از میلاد مسیح ، اخترشناسان یونانی پی بردند که باید بیشتر از یک سایبان (آسمان) وجود داشته باشد. چون اوضاع نسبی ستارگان ثابت ، که حول زمین حرکت می‌کنند، ظاهرا تغییری نمی‌کند، اما اوضاع نسبی خورشید ، ماه و پنج جسم درخشان ستاره مانند که امروزه سیارات عطارد ، زهره ، مریخ ، مشتری و زحل می‌گویند) تغییر می‌کنند. در قرآن مجید نیز ، جایی که صحبت از حقیقت آسمان می‌کند، لفظ آسمان های هفتگانه بکار برده می‌شود.

روشهای مختلف اندازه گیری فواصل کیهانی

در حدود صد و پنجاه سال پیش از میلاد ، هیپارکوس (Hyparchus) ، فاصله زمین تا ماه را بر حسب قطر زمین بدست آورد. وی روشی را بکار برد که یک قرن پیش از او ، بوسیله جسورترین اخترشناس یونانی آریستارکوس (Aristarchus) ، پیشنهاد شده بود. آریستاکوس متوجه شده بود که انحنای سایه زمین ، وقتی که از ماه می‌گذرد، باید ابعاد نسبی زمین تا ماه را نشان دهد. با پذیرش این نظر و به کمک روشهای هندسی می‌توان فاصله زمین تا ماه را بر حسب قطر زمین محاسبه کرد.

برای تعیین فاصله خورشید نیز ، آریستاکوس ، یک روش هندسی را بکار برد که از نظر تئوری درست بود. اما نیاز به اندازه گیری زاویه‌هایی چنان کوچک داشت که جز با استفاده از وسایل امروزی ممکن نبود. هر چند که ارقام وی درست نبود، اما او نتیجه گرفت که خورشید حداقل باید هفت برابر بزرگتر از زمین باشد و لذا گردش خورشید به دور زمین که در آن زمان رایج بود، غیر منطقی دانست.

اختر شناسان بعدی حرکات اجرام آسمانی را بر مبنای این نظریه مورد مطالعه قرار دادند که زمین ساکن است و در مرکز عالم قرار دارد. نفوذ و سلطه این نظریه تا سال 1543 ، یعنی تا زمانی که کوپرنیک (Nicilaus Copernicus) کتاب خود را منتشر کرد و با پذیرش عقیده آریستاکوس ، زمین را برای همیشه از مرکز جهان بودن بیرون راند، حاکم بود.

• یکی دیگر از روشهایی که با آن می‌توان فاصله‌های کیهانی را محاسبه کرد، استفاده از روش پارالاکس              (Paralax) است.
  
• روش دیگر استفاده از مثلثات است. بطلیموس با استفاده از مثلثات توانست فاصله راه را از روی پارالاکس آن تعیین کند و نتیجه‌اش با رقم پیشین ، که بوسیله هیپارکوس بدست آمده بود، تطبیق می‌کرد.
  
  البته امروزه روشهای مختلف دیگری که خیلی دقیقتر از روشهای فوق است، فاصله خورشید از زمین بطور متوسط تقریبا ، برابر 5‚149 میلیون کیلومتر است. این فاصله متوسط را واحد نجومی (با علامت اختصاری A.U) می‌نامند و فاصله‌های دیگر منظومه شمسی را با این واحد می‌سنجند.

سیر تحولی و رشد

با گسترش روز افزون علم و ساخت تلسکوپهای دقیق ، دانشمندان ، در اندازه گیری ابعاد جهان روز به روز به نتایج جدیدتری نائل می‌شدند. با ساخته شدن و گسترش این وسایل اندازه گیری ، دید بشر نسبت به جهان نیز تغییر یافت. به عنوان مثال با چشم غیر مسلح تقریبا می‌توانیم در حدود 6 هزار ستاره را ببینیم، اما اختراع تلسکوپ ناگهان آشکار کرد که این فقط جزیی از جهان است.

هر چند با بوجود آمدن وسایل دقیق اندازه گیری ، دانش نیز نسبت به جهان هستی ، گسترش پیدا می‌کرد، اما نظریه‌های مختلفی توسط دانشمندان ارائه می‌گردد. از جمله دانشمندانی که نسبت به ارایه این نظریه‌ها اقدام کردند می‌توان به ویلیام هرشل (Wiliam Herschel) ، اختر شناس آلمانی الاصل انگلیسی یا کوبوس کورنلیس کاپیتن   (Jacobus cornelis kapteyn) ، اخترشناس هلندی ، شارل مسیر (Charles Messier) و هابل و … اشاره کرد.

پایان جهان کجاست؟

سرانجام بعد از تحقیقات گسترده توسط پیچیده‌ترین تلسکوپها ، دانشمندان دریافتند که:

• غیر از کهکشان ما ، کهکشانهای دیگری نیز وجود دارد.
• کهکشانهایی وجود دارند که جرم آنها بیشتر از کهکشان ماست.
• بر اساس مقیاس جدید فاصله‌ها ، سن زمین حد اقل 5 میلیارد سال است و این حد با حدسیات زمین شناسان در مورد سن زمین مطابقت دارد.
  
  همچنین تلسکوپهای جدید وجود خوشه‌های کهکشانی را نشان می‌دهد. کهکشان ما نیز ظاهرا جزیی از یک خوشه محلی است که شامل ابرهای ماژلان ، کهکشان امرأة المسلسله و سه‌ها ، کهکشان کوچک نزدیک آن و چند کهکشان کوچک دیگر هست که روی هم رفته نوزده عضو را تشکیل می‌دهند.
  
  اگر کهکشانها خوشه ها را و خوشه‌ها نیز خوشه‌های بزرگتری را تشکیل می‌دهند، آیا می‌توان گفت که جهان و به تبع آن فضا ، تا بینهایت گسترده شده است؟ یا اینکه چرا برای جهان و چه برای فضا انتهایی وجود ندارد؟ در هر حال ، دانشمندان با وجود اینکه با تخمین می‌توانند تا فاصله 9 میلیارد سال نوری ، چیزهایی را تشخیص دهند، ولی هنوز هم نشانه‌ای از پایان جهان پیدا نکرده‌اند.

 یک فیزیک دان ایرانی مقیم دانشگاه میسوری در کلمبیا هنگام بررسی نتایج نظریه نسبیت اینشتین روی ذراتی زیر اتمی که با سرعت زیاد در حرکتند موفق به کشف اثر تازه و شناخته نشده ای از سیاه چاله ها شده است.

سیاه چاله ها که در زمره ی عجیب ترین اجرام کیهانی به شمار می آید باز هم شگفتی آفریده اند و اخترشناسان را حیرت زده کرده اند. به نوشته ی هفته نامه ی علمی نیوساینتیست بهرام مشحون و همکارش کارمن چیکانک در دانشگاه میسوری در بررسی های علمی خود به این نکته پی برده اند که سیاه چاله ها می توانند نیروهای جزر و مدی عجیبی تولید کنند که بر ذرات با سرعت زیاد تاثیری متفاوت از ذرات با سرعت کم باقی می گذارد. این اثر پیشبینی نشده به این معناست که سیاه چاله ای که در مرکز کهکشان خود ما قرار دارد می تواند منبع پرتوهای کیهانی بسیار پرقدرت و نادری باشد که اخترشناسان تاثیر مخرب آنها را در جو زمین مشاهده کرده اند اما تاکنون نتوانسته اند توضیحی برای منشا شان پیدا کنند.

نیروهای جزر و مدی بر اساس نظریه ی نیوتونی هنگامی ظاهر می شوند که تاثیر نیروی جاذبه به واسطه ازدیاد فاصله کم می شود به عنوان مثال 2 ذره که در فواصل متفاوتی نسبت به یک سیاه چاله قرار دارند تحت تاثیر 2 نیروی مختلف قرار می گیرند و یکی از آنها که نزدیک تر است شتاب بیشتری پیدا می کند. اما توضیحی که از طریق فیزیک نیوتونی به دست می آید برای شرایطی که در نزدیک سیاه چاله ها برقرار است کفایت نمی کند. اخترشناسان از مدت ها قبل به این نکته پی برده بودند که در پلاسما(ماده در دما و فشار زیاد) که اطراف سیاه چاله ها در گردش است ذرات بنیادی و زیر اتمی با سرعت بسیار زیاد فراوانند.

مشحون و همکارش در تلاش محاسبه این امر بودند که این ذرات در میدان جاذبه قدرتمند سیاه چاله ها چگونه رفتار می کنند. این 2 فیزیکدان دریافتند که تاثیر میدان جاذبه سیاه چاله ها روی ذراتی که با سرعت کم در این میدان حرکت می کنند دقیقا به همان نحو است که فیزیک نیوتن پیشبینی می کند اما در مورد ذراتی که با سرعت نزدیک به سرعت نور حرکت می کنند نتایج به دست آمده کاملا خلاف انتظار بود. ذراتی که با سرعتی بیش از 70درصد سرعت نور300هزار کیلومتر در ثانیه حرکت می کنند رفتارشان تابع جهت حرکتشان است.

ذرات پرسرعتی که در امتداد محور چرخش سیاه چاله ها حرکت می کنند از شتاب حرکتشان نسبت به ذرات کند کاسته می شود اما ذرات تند سرعتی که در جهت عمود بر این محور سیر می کنند شتابی بسیار زیاد و انرژی حیرت انگیز و عظیم کسب می کنند.

نتایج بدست آمده به وسیله مشحون و همکارش شماری از رصد ها و مشاهدات توضیح ناپذیری را که اخترشناسان در گذشته انجام داده بودند قابل فهم ساخته است. از جمله این امور افشانه های بسیار پر قدرت از جنس ذرات زیر اتمی است که از قطب های اجرام کیهانی موسوم به((مایکروکازارها)) به بیرون پرتاب می شوند. تلقی خترشناسان آن است که مایکروکازارها سیاه چاله ها را درون خود پنهان ساخته اند. آنچه که موجب حیرت اخنرشناسان بود آن است که این ذرات پر انرژی دارای شتاب کاهش یابنده هستند. علاوه بر این از تحقیقات مشحون و همکارش چنین بر می آید که رویداد های حیرت انگیز دیگری نیز در جهات دیگر و هنگام حرکت ذرات پر شتاب رخ می دهد که هنوز مشاهده نشده است. به اعتقاد مشحون نیروهای جزر و مدی کند کننده تنها در زاویه55 درجه از محور یک سیاه چاله ظهور می یابد و تنها در این زاویه است که ذرات زیر اتمی شتاب منفی پیدا می کنند و از سرعتشان کاسته می شود. در همه جهت و زوایای دیگر حول این محور این نوع ذرات شتاب مثبت بدست می آورند و براساس نظریه اینشتین سرعت این ذرات می تواند تا سرعت نور بالا برود. اگر نظریه مشحون و همکارش درست باشد سیاه چاله هایی که در کهکشان ما قرار دارند دائما ذرات پر شتاب و پر سرعتی عمدتا از جنس پروتون را به بیرون پرتاب می کنند که انرژی شان هنگامی که به زمین می رسند بیش از1020الکترون ولت است. به گفته مشحون می توان نظریه پیشنهادی او و همکارش را با مقایسه رابطه میان جهت ورود پرتوهای کیهانی مافوق پرقدرت به جو زمین و موقعیت مایکروکازار ها در کهکشان راه شیری را مورد آزمایش قرار داد.