مقدمه

امروزه مطالعه ما در مورد منشا حیات ، جستجوی ما در فضا و همچنین علم نجوم ، همه و همه ما را به یک پنداشت فرا زمینی از حیات رهنمون می‌‌کند. موضوعی که تاکنون صرفا در حیطه داستانهای علمی ، تخیلی بوده است. واژه «فرا زمینی» توجه ما را به سوی آثار و فیلمهایی نظیر جنگ کیهان و فیلمهای دیگری از این نوع معطوف می‌‌کند. با شنیدن این واژه غالبا موجودات آرام یا غول دهشتناک که نیروی خارق‌العاده دارند، می‌‌اندیشیم. از همه مهمتر این که به آنها دست کم هوشی در سطح هوش خودمان نسبت می‌‌دهیم.

معمولا هنگامی ‌که موجودات فرا زمینی را به تصویر می‌‌آوریم، فراموش می‌‌کنیم که احتمالا آنها به درجه تمدن و هوش ما نرسیده‌اند. گذشته از کاوشهای فضایی ، که توسط زیست شناسی ، فیزیک و شیمی ‌تاکید می‌‌شود، تنها روش یافتن اشکال پیشرفته حیات که ممکن است در ورای جو زمین حادث شده باشد، آن است که با برداری در جستجوی علامتهایی باشیم که احتمالا موجودات فرا زمینی می‌فرستند. اخترشناسان از پشت تلسکوپهای رادیویی غول‌پیکر و الکترونیکی خود به دنبال این علامتها هستند.

تاریخچه و سیر تحولی و رشد

نظریه هوش فرا زمینی تاریخی طولانی دارد و به اتم شناسان یونانی و ارسطو در قرن چهارم پیش از میلاد می‌‌رسد. کپرنیک و گالیله در آن تجدید نظر کردند و معلوم شد که بین زمین و پنج سیاره سرگردان (عطارد ، زهره ، مریخ ، مشتری و کیوان) شباهتهایی وجود دارد که از روزگاران قدیم مردم از آنها اطلاع داشتند. این واقعیت در ذهن فلاسفه قرن هیجدهم میلادی کاملا جا افتاده بود. به هر حال در سال 1859 دو اتفاق بسیار مهم روی داد. در آن سال چارلز داروین منشا حیات را منتشر ساخت و گوستاو و کیرشهف از راه طیف نگاری به وجود عناصری در خورشید پی بردند. از آن پس بر همگان آشکار شد که حیات می‌‌تواند از راه تکامل فیزیکی حادث شود و همچنین این که ماده در همه جا یکسان است.

دلیل توجه اخترشناسان به ستاره‌های دنباله‌دار

دلیل این که زیست اخترشناسانی که به دنبال منشا حیات در زمین و یا در جاهای دیگر کیهان هستند، به ستاره‌های دنباله‌دار اهمیت می‌‌دهند، این است که منشا این ستاره‌ها یک نقش استثنایی به آنها داده است. ستاره‌های دنباله‌دار اجرامی هستند که بطور همزمان دارای عناصر آغازین موثر در تشکیل منظومه شمسی هستند و همچنین اینکه طی میلیاردها سال آنها را به حالت انجماد نگاه داشته‌اند و این واقعیت که ستاره‌های دنباله‌دار تقریبا در دسترس دانشمندان قرار دارند، دلیل دیگری است.

تعداد موجودات فرا زمینی

فرض کنیم در مقابل هر ده کهکشان یک جامعه فرا زمینی وجود داشته باشد، اگر تعداد افراد را در هر جامعه ده میلیارد فرض کنیم، همانطوری که در جامعه بشری خود ما نیز به زودی این عدد حاصل خواهد شد، برای جهان قابل مشاهده عدد صد میلیارد میلیارد موجود فرا زمینی بدست خواهد آمد. صحبت در مورد میلیونها موجود فرا زمینی به این معنا نیست که تنها کار ما را روشن کردن رادیوترانزیستورهای کوچک و گرفتن پیامهای آنهاست، چون بطور متوسط ، ما باید ده هزار کهکشان را کاوش کنیم تا شانس منطقی پیدا کردن یکی از آنها را که مسکونی است، داشته باشیم.

معادله دریک

مساله یافتن موجودات فرا زمینی را فرانک دریک در معادله معروف خود به طریق شایسته‌ای بیان کرده است. معادله بسیار ساده او صرفا به چند عمل ضرب مربوط می‌‌شود. این معادله تعداد تمدنهایی را (تنها در کهکشانها) بدست می‌‌دهد که حیاتی مشابه حیات ما دارند و قادرند با فاصله‌های دور بین ستاره‌ای ارتباط برقرار کنند. این فرمول شامل عوامل کیهانی ، زیستی و فن‌آوری می‌‌شود.

از زمانی که فرمول دریک ارائه شد تاکنون پژوهشگران بیهوده تلاش کردند که برای هر یک از عوامل ارزشهایی معین برقرار کنند. تنها میزان شکل‌گیری ستارگان و نسبت ستارگانی را که به خورشید شباهت دارند را می‌‌توان با عدد تعریف کرد، ولی ما هنوز در مورد وجود سیارات اطلاعات ناچیزی در دست داریم و حتی کمتر از آن درباره تعداد آنهایی که در موقعیت مناسبی قرار گرفته‌اند.

تأثیرات کشف هوش فرا زمینی بر زمینیان

آشکار است که کشف دنیای جدید توسط کریستف کلمب دیدگاههای مردم دنیای قدیم را به کلی تغییر داد. علی رغم این واقعیت که در دو هزار سال قبل ، بعضی از یونانیان می‌‌دانستند که زمین ، گرد است و کره‌ای به قطر ده هزار کیلومتر در فضا معلق است یا در میان کیهان بی‌حرکت ایستاده است، اما احتمالا دنیای جدید دیگری در ورای اقیانوسهای کیهانی وجود دارد. این چشم اندازی فوق‌العاده است، اما تا هنگامی ‌که در اثر مشاهداتمان اولین علامت را دریافت نکنیم، کاملا به دیدگاهی جهانی از یک کیهان ، درست مانند دیدگاه جهانی از جهان واحدی که کریستف کلمب ترسیم کرد، ایمان نخواهیم آورد.

هر چند کشف سال 1492 افق جدیدی را به روی اروپائیان گشود، ولی این کشف تقریبا منجر به از بین رفتن تمدنهای مردمان دنیای جدید شد. حال جای این سوال است که آیا اگر تمدن دیگری پیدا شود، انسان قادر خواهد بود که در مقابل وسوسه این که بار دیگر کار مشابهی انجام دهد، مقاومت کند و رفتاری معقولانه داشته و به این تمدنهای جدید احترام بگذارد.

مقدمه

شفق قطبی چگونه تشکیل می‌شود؟

ارتفاع شفقهای قطبی

دوره تناوب ظهور شفق های قطبی

سایر پدیده‌های زیبای جوی

فرضیه بیرکلند در مورد لکه‌های خورشیدی

دید کلی

اگر آهنربایی را از نقطه‌ای آویزان کنیم، آهنربا چرخیده و در راستای شمال و جنوب جغرافیایی قرار می‌گیرند. قطبی از آهنربا را که در راستای شمال جغرافیایی قرار دارد، قطب N و دیگری را قطب S می‌نامند. دلیل رفتار این گونه آهنربا وجود میدان مغنا طیسی در زمین می‌باشد.

تاریخچه

ویلیام گیلبرت (willam gilbert) یکی از فیزیکدانان پیشگامی بود که اولین بار به وجود میدان مغناطیسی زمین پی برد. وی نشان داد که اگر یک میله آهنی را در راستای شمال و جنوب قرار داده و بر روی آن بکوبیم میله ، آهنربا خواهد شد. او همچنین برای اثبات وجود میدان مغناطیسی زمین یک آهنربا را درون کره‌ای قرار داد و نام ان را Terrlla نامید که در زبان لاتینی به معنای زمین کوچک بود. گیلبرت یک قطب نما را بر روی آن حرکت داد و مشاهده نمود که وقتی قطب نما در راستای سطح Terrlla قرار می‌گیرد، جهت عقربه مغناطیسی آن همواره ثابت می‌ماند، که نشانگر قرار گرفتن عقربه تحت تاثیر میدان مغناطیسی آهنربای درون کره است.

قطب‌های میدان مغناطیسی زمین

• در واقع کره زمین مانند یک آهنربای قوی عمل می‌کند که قطب N آن در جنوب جغرافیایی قرار دارد (که می‌تواند قطب S آهنربا‌ها را به سمت خود منحرف کند) و قطب S آن در شمال جغرافیایی قرار دارد (که قطب N آهنربا را به سمت خود منحرف می‌سازد).
  
  
• همه خطوط میدان مغناطیسی در نیمکره شمالی در نقطه‌ای که به آن قطب جنوب مغناطیسی زمین گفته می‌شود، به هم می‌رسند. این خطوط در نیمکره جنوبی در نقطه‌ای که به قطب شمال مغناطیسی زمین معروف است، به هم می‌رسند.
  
  
• از آنجا که محور مغناطیسی زمین (خطی که از دو قطب مغناطیسی زمین می‌گذرد) کاملا بر محور دوران زمین (خطی که از قطب شمال و جنوب جغرافیایی زمین می‌گذرد) منطبق نیست، بنابراین یک عقربه مغناطیسی که در جهت مماس بر محور مغناطیسی زمین قرار می‌گیرد، نمی‌تواند جهت شمال و جنوب جغرافیایی زمین را دقیقا تعیین نماید.

مولفه‌های مشخص کننده میدان مغناطیسی زمین

• میل مغناطیسی:
  از آنجا که خطوط میدان مغناطیسی زمین بر سطح آن منطبق نیستند، بین شدت میدان مغناطیسی زمین و سطح افق همواره زاویه‌ای وجود دارد، که به آن زاویه میل مغناطیسی می‌گویند.
  
  
• زاویه انحراف مغناطیسی:
  صفحاتی که بر روی آن عقربه مغناطیسی قرار دارد، صفحه نصف النهار مغناطیسی و به زاویه بین آن و صفحه نصف النهار جغرافیایی ، زاویه انحراف مغناطیسی می‌گویند، که مقدار آن در هر منطقه متفاوت خواهد بود. چون دریانوردان و خلبانان در مسیریابی به نصف النهار جغرافیایی احتیاج دارند، لذا دانستن مقدار زاویه انحراف مغناطیسی برای آنان بسیار مهم است.
  
  
• مولفه افقی میدان مغنا طیسی:
  اگر میدان مغناطیسی زمین به دو مولفه عمود بر هم تجزیه کنیم، مولفه افقی میدان مغناطیس زمین حاصل می‌شود.

جابجایی قطب‌های مغناطیسی زمین

دانشمندان از دیرباز می‌دانستند که قطب‌های مغناطیسی زمین حرکت می‌کنند. جیمز روس (james ross) نخستین فردی بود که محل قطب شمال را تعیین نمود. وی این کار را در طی سفری خطرناک انجام داده بود. در سال 1904 روالد اماند سون دوباره محل قطب شمال را تعیین نمود، و متوجه شد که محل قطب شمال به اندازه 50 کیلومتر جابجا شده‌ است. اوایل سرعت حرکت قطب 10 کیلومتر در یک سال بود ولی بعدها به 40 کیلومتر در سال رسید.

ناهنجاری مغناطیسی زمین

وقتی انجمن زمین شناسی ایالت متحده امریکا متوجه شد که دور زدن عقربه مغناطیسی در افریقا به اندازه 0.1 درجه کم شده ، و میدان مغنا طیسی 10 درصد از قرن نوزدهم ضعیف تر شده است. برای جراید این سوال پیش آمد که آیا ممکن است روزی میدان مغناطیسی زمین از بین برود؟ پروفسور گری گلاتز مایر (gary Gratsmaier) از دانشگاه کالیفرنیا در جواب این سوال گفت، با توجه به مطالعات مغناطیسی در زمانهای گذشته (علم paleomagnetism) ملاحظه می‌شود که میدان مغناطیسی در اعصار گذشته گاهی در حال افزایش و گاهی در حال کاهش است.

در واقع امروزه کره زمین دارای بیشترین شدت میدان مغناطیسی خود در طول تاریخ است. هرگاه در نقطه‌‌ای از کره زمین مقدار کمیتهای مغناطیسی (انحراف مغناطیسی ، میل مغناطیسی ، مولفه افقی بردار میدان مغناطیسی) بطور فاحشی با نقا ط مجاورش فرق کند، اصطلاحا گفته می‌شود که ناهنجاری مغناطیسی اتفاق افتاده و احتمالا در آن نقطه از زمین مخازن ارزشمندی از سنگهای معدن مغناطیسی مانند سنگ آهن وجود دارد. استفاده از این روش در کشف ذخایر معدنی بسیار مفید است.

توفان مغناطیسی

معمولا مقدار سه کمیت مغناطیسی در طی روز و سال تغییرات جزئی دارند. ولی گاهی اوقات در میدان مغناطیسی ، در نتیجه در مولفه‌های آن (سه کمیت) به مدت 6 یا 12 ساعت تغییرات ناگهانی رخ می‌دهد، که اصطلاحا به آن توفان مغناطیسی می‌گویند. این توفانها معمولا هر 11.5 سال تکرار می‌شوند. جالب توجه است که پدیده‌هایی مانند شفقهای قطبی و لکه‌های خورشیدی و انتشار امواج رادیویی نیز دارای دوره‌های 11.5 ساله هستند، که نشان دهنده ارتباط بین آنها است.

کمربند تشعشعی وان آلن

هرگا ه ذره بارداری در میدان مغناطیسی زمین قرار گیرد، بر آن ذره نیرویی وارد می‌شود، که به نیروی لورنتس معروف است. می‌دانیم که در نتیجه اندرکنش هسته‌ای درون خورشید و طوفانهای خورشیدی ، بطور مداوم ذرات پر انرژی با سرعت 500 کیلومتر بر ثانیه در فضا گسیل می‌شوند. این موضوع سبب می‌شود که سیلی از این ذرات به سمت زمین بیایند و در دام حوزه‌های مغناطیسی آن بیافتند. از آنجا که در قطبین ، شدت میدان مغناطیسی بیشینه است، نیروی لورنتس وارد بر ذرات بنیادی بسیار بزرگ است. اگر یک گروه پروتون یا الکترون بطور عمود وارد میدان مغناطیسی شوند، از طرف میدان بر این ذرات یک نیروی عمودی و جانب مرکز به نام نیروی لورنتس وارد خواهد شد، که سبب حرکت دورانی آنها می‌شود.

در اثر این نیرو ذرات در یک مسیر دورانی به شعاع r شروع به حرکت می‌کنند و مسیر حرکت آنها حول خطوط میدان مغناطیسی زمین خواهد بود. بنابراین تعداد بیشماری ذره در حوزه‌های قطبی زمین در رفت و آمد هستند. و چون در قطبین مانند سا یر نقا ط مختلف زمین هوا موجود است، به مولکولهای هوا برخورد می‌کنند. این ذرات چون حامل انرژیهای زیادی هسند، با جذب مولکولهای هوا ،‌ آنها را یونیزه کرده و ذرات جدید و پرتوهای گاما تولید می‌کنند، و ما نقاط درخشانی را در قطب مشاهده خواهیم کرد، که به آن کمربند تشعشعی وان آلن گفته می‌شود.

منشا میدان مغناطیسی زمین

در قلب سیاره ما گلوله سخت و یکپارچه‌ای از آهن وجود دارد که به اندازه سطح خورشید داغ است و به آن هسته زمین می‌گوییم. اقیانوسی از آهن مایع دور هسته درونی وجود دارد که به آن هسته خارجی می‌گویند. محققان منشا میدان مغناطیسی را هسته خارجی می‌دانند که لایه عمیقی از آهن مایع است و به دور هسته می‌گردد. در واقع هسته خارجی مانند آب روی اجاق ، بر روی هسته داخلی در جوش و خروش است. از طرفی اثر نیروی کوریولیس دوران زمین ، درون هسته خارجی ایجاد طوفان و گرداب می‌کند. مجموع این حرکتها است که میدان مغناطیسی سیاره زمین را بوجود می‌آورد.

منظومه کهکشانی بزرگ اندازه ابر ماژلانی بزرگ ، تقریبا یک چهارم اندازه کهکشان راه شیری است و حتی می‌توان آنرا قمر کهکشان راه شیری است و حتی می‌توان آنرا قمر کهکشان راه شیری به حساب آورد.

چرخش در فضا چنانچه در کهکشان ام100 مشاهده می‌شود، ستاره‌ها و ابرهای گازی بطور مارپیچ از بازویی به بازوی دیگر در حرکت هستند. این عامل سبب تشکیل ستاره‌های جدید در ابرهای گازی آبی رنگ می‌شود.

ستاره‌ها در قسمت میله‌ای برخی کهکشانهای مارپیچی دارای چندین بازو هستند، ولی یک کهکشان مارپیچی میله‌ای مانند این که در تصویر می‌بینید (ان.جی.سی 1313) ، فقط دو بازو دارد.

بازماندگان گذشته‌ها تقریبآ تمام ستاره‌های کهکشانهای بیضوی مانند ان.جی.سی 1399 که در تصویر می بینید دارای طول عمری بیش از 10 میلیارد سال هستند.

آشوب کیهانی این تصویر که توسط تلسکوپ فضایی هابل تهیه شده نمایانگر ناحیه مرکزی کهکشان فعال ان.جی.سی 1069 می‌باشد.

جفت کهکشانی آی.جی 29 و آی.جی 30 در این تصویر که رنگهایش ساختگی هستند، یک دنباله کشندی دو کهکشان را به هم وصل کرده شکل یک قارچ چتری را بوجود می‌آورد.

مقدمه

کهکشان بیضوی

کهکشانهای مار پیچی

کهکشان مارپیچی میله ای

کهکشانهای بیضوی

کهکشانهای فعال و غیر عادی

کوازارها

کهکشانهای رادیویی

تصادم کهکشانها

دید کلی

زمین کره‌ای است که روی آن زندگی می‌کنیم. بنا به باورهای دینی از خاک آن آفریده شده‌ایم و روزی دوباره به خاک آن باز می‌گردیم. این کره خاکی یکی از نه سیاره منظومه شمسی است که مانند سایر سیارات در مداری به دور خورشید می‌گردد. زمین سیاره‌ای منحصر بفرد در منظومه شمسی است که در آن آب و اکسیژن و نیتروژن که برای حیات ضروری‌اند، وجود دارد.

تاریخچه زمین

زمین در بدو پیدایش بصورت کره‌ای از مواد داغ و نیمه مذاب بود. بتدریج عناصر سنگینتر ته‌نشین شده و هسته فلزی را بوجود آوردند و در عین حال عناصر سبکتر به سطوح فوقانی آمده و جبه و پوسته را تشکیل دادند. پس از گذشت چند میلیارد سال ، زمین سرد شد، سطح زمین جامد گشت ، جو زمین شکل گرفت و اقیانوس بوجود آمدند. تکامل زمین هنوز هم ادامه دارد: پوسته زمین توسط فورانهای آتشفشانی در کف اقیانوسها نوسازی شده ، دائما بر اثر زمین لرزه‌ها و حرکتهای قاره‌ای در حال تغییر و تحول است. تناسب گازهای مختلف در جو زمین نیز بر اثر دخالتهای انسان به آرامی در حال تغییر است.

حرکت زمین به شکل یک پوسته سنگی متشکل از 12 صفحه مجزاست. هر یک از قاره‌ها روی یک یا چند صفحه قرار گرفته‌اند. این صفحات با سرعتی شبیه به سرعت رشد ناخنهای انسان در حال حرکت هستند. صفحه‌های جامد ، روی سنگهای نیمه مذاب به حالت شناور هستند که خود این سنگهای نیمه مذاب توسط جریانهای داغی که از هسته فلزی زمین فوران می‌کنند، تکان خورده و باعث حرکت صفحه‌ها در سطح زمین می‌شوند.

چهره متغیر زمین

250 میلیون سال پیش ، سه تکه بزرگ خشکی بهم نزدیک شدند و یک خشکی بزرگ بنام پانجیا را بوجود آوردند. بعد از مدتی دریای تتیس این خشکی عظیم را به دو قسمت لوراسیا و گندوانلند تقسیم کرد. 120 میلیون سال پیش اوراسیا از هم شکافت و آمریکای شمالی از اروپا جدا شد. گنوانلند نیز شکافته شد و در نتیجه هندوستان به سمت جنوب آسیا حرکت کرد. قاره‌ها همچنان به حرکت خود ادامه داده و به این شکل کنونی که می‌بینیم در آمدند. ظرف چند میلیون سال آینده قاره آمریکا به حرکت خود در سمت غرب ادامه داده و قاره آفریقا به اروپا و آسیا ملحق خواهد شد.

حیات در زمین

اولین موجودات زنده حدود 3.8 میلیارد سال پیش و اولین دایناسورها حدود 150 میلیون سال پیش در زمین ظاهر شدند. حدود 65 میلیون سال پیش نسل داینوسورها از بین رفت(انقراض دایناسورها). یکی از عوامل انقراض داینوسورها برخورد یک شهاب سنگ به زمین و پر شدن جو زمین از غبار بود. در چنین شرایطی نور و گرما به زمین نرسیده و یک دوره کوتاه یخبندان باعث مرگ داینوسورها بر اثر سرما و گرسنگی شده است. اگر همه تاریخچه زمین را در 24 ساعت خلاصه کنیم، نخستین انسانها در 2 ثانیه مانده به نیمه شب ظهور خواهند کرد.

زمین و عقاید

یونانیها که پیشروان علم بودند، در قرن ششم قبل از میلاد ، زمین را کروی و ثابت فرض می‌کردند و اکثر تمدنها معتقد بودند که جهان ، زمین مرکز است. ولی بطلیموس ستاره شناس یونانی بیشتر از سایرین بر این اندیشه معروف معتقد بوده است. در جهان زمین مرکز ، زمین در مرکز عالم قرار داشته و خورشید و سیارات و ستارگان حول آن می‌گردند. سالها بعد معدودی از متفکران یونانی مخصوصا آریستار خوس اندیشه زمین مرکزی بودن دنیا را زیر سوال بردند. ولی کتاب بطلمیوس المجسی بر علم آن زمان سیطره داشت و مانع از قبول نظر آریستارخوس شد. تا اینکه در سال 1543 نیکلا کپرنیک ستاره شناس لهستانی ، مرکزیت را از زمین گرفته و به خورشید داد.