أدلة حديثة على كيفية تشكل مجرة درب التبانة

أدلة حديثة على كيفية تشكل مجرة درب التبانة

قامت مجرة درب التبانة بابتلاع الكثير من المجرات الصغيرة والآن تقدم المخلفات الكونية المتروكة من قبل المجرات الصغيرة فتوجد أدلة حديثة على كيفية تشكل المنطقة الكونية

( مجرة درب التبانة ) .

إن الطوق المتلالىء لمجرة درب التبانة فلقد مضت ( 4 قرون ) منذ أن وجه ( جاليليو ) منظاره للمرة الأولى نحو مجرة درب التبانة ولاحظ وجود لبنا فهى فى الحقيقة إلا عدد لا حصر له من النجوم المنفردة الباهتة الضوء فإن مجرة درب التبانة ما هى إلا واحدة من بلايين المجرات فى الكون .

فإن مجرة درب التبانة ليست مجرة واحدة فقد أظهرت دراسة حديثة أنها قامت بمضى الزمن بجذب وابتلاع العديد من المجرات الأصغر منها ودمج نجوم تلك المجرات فيها ويوجد على الأقل ( 20 مجرة قزمة ) يتراوح حجمها بين واحد فى المليون إلى واحد فى المئة من حجم درب التبانة وأنها تدور فى فلك مجرة درب التبانة الآن ومن المحتمل وجود عدة دستات منها لم تكتشف بعد .

ويعتقد أن الأقمار الصناعية ما هى إلا أجزاء صغيرة من تلك التى كانت موجودة من قبل وأن البقية تم سحبها لمجرة درب التبانة وامتصاصها منذ زمن طويل بفعل الجاذبية فقد بدأت بابتلاع المجرات عندما كانت مجرة درب التبانة أصغر سنا وحجما وهى مستمرة حتى الآن وحتى المجرات التابعة التى لا تزال موجودة فإنه يمكن ابتلاعها فى نهاية المطاف .

وبعد وقت طويل من إفناء ضحايا مجرة درب التبانة من المجرات الأصغر منها فتترك المجرات آثارا لها على شكل سيول وجداول ضخمة من النجوم باهتة الضوء حيث كشف حقل علمى جديد نسبيا سمى بعلم ( تاريخ المجرات البدائى ) العديد من السيول أو المواكب النجمية وإن علماء تاريخ المجرات على دراسة الآثار المتبقية والقادمة من ماضى مجرة درب التبانة للحصول على أدلة على كيفية نشوء وتكون وتطور المجرات الحلزونية

( Spiral galaxies ) .

فمن المنطقى دراسة المجرات من الخارج مثلما تتم دراستها من الداخل فيمكن الحصول على معلومات مفصلة لا يمكن التوصل إليها بفحص المجرات الأخرى فى الكون من الخارج من خلال الاستفادة من الرؤية القريبة والمحكمة من داخل درب التبانة / اللبانة / الطريق اللبنى / Milky Way .

ولقد ساعد الحقل العلمى الجديد على إثبات طريقة تنامى مجرة درب التبانة والمجرات الفتية واكتشاف العديد من المواكب النجمية الناشئة عن أقمار زالت منذ زمن طويل يدعم النظرية المتبناه على نطاق واسع والقائلة بأن مجرة درب التبانة بدأت صغيرة الحجم وتضخمت جزئيا بإضافة تكتلات على دفعات كبيرة بعملية ( تكون البنية الهرمية ) .

كيف تتكون المجرات ؟

تنص النظرية الهرمية لتكون المجرات على أن الدافع الرئيسى لنمو مجرات ضخمة مشابهة لدرب  التبانة ليست المادة ( الباريونية ) ( النجوم والغاز والغبار الكونيين ) والتى تتألف من الجسيمات دون الذرية فإن القوة الدافعة هالات ( Holes ) أو قضاءات ضخمة مكونة من مادة قاتمة ( الطاقة المظلمة ) غير مرئية والتى تحيط بالمجرات وتغمرها ويعتقد أن الهالات الصغيرة للمادة القاتمة التى تكونت أولا ثم تراكمت تدريجيا لتصبح هالات أكبر تدفع المجرات الكبيرة لابتلاع المجرات الأصغر منها .

فإن هالة المادة المظلمة ( Dark matter ) فلكل مجرة أكبر كتلة وأوسع انتشارا عدة مرات من المادة العادية المرئية فيجب اكتشاف ماهية المادة القاتمة والتى ليست مدركة إلا من خلال سحبها التثاقلى لأى شىء آخر فلدى العلماء بعض الثقة فى الرؤية المتعلقة بكيفية تجمع المادة لأن معدلات التجمع المرصود للمجرات وتفاعلاتها المتبادلة تنسجم مع النماذج الموضوعة لفرضية تراكم المادة القاتمة فالغموض الذى يكتشف تكون المجرات لا يكمن حقيقة فى المادة القاتمة بل فى المادة الباريونية العادية المكونة من جسيمات دون ذرية تتفاعل بطرلئق معروفة يمكن دراستها على الأرض .

وإن الطريقة التى تسهم بها المادة الباريونية فى نشوء وتطور المجرات من هالة المادة القاتمة فهذا الجسم يسحب مادة عادية بحالتها الغازية باتجاهه بفعل قوة الثقالة / الجاذبية

ويمكن للغاز المندفع نحو مركز الهالة عندما تتوفر ظروف ملائمة فى تشكيل النجوم وعندما يقترب بعض النجوم فى نهاية حياتها فإنها تنفجر وتعيد ذراتها إلى الغاز داخل المجرة وربما أبعد منها وغالبا ما تطلق جيلا آخر من النجوم التى تتكون من أى بقايا للغاز والغبار فتشكل القلب المركزى ( الانتفاخ ) لدرب التبانة وأذرعها اللولبية ( القرص ) .

فإن درب التبانة تحتوى على كرة ضخمة هالة مكونة من نجوم منتشرة تحيط بالانتفاخ والقرص وربما أتى كثير من النجوم متطفلا من مجرات قزمة دمرت قبل عهد بعيد وطبقا لنظرية ( التكون الهرمى لكيفية تشكل المجرات ) حيث تنضم النجوم للهالة فأثناء دوران مجرة قزمة فى مدارها حول درب التبانة فإنها تشعر بقوة الجاذبية ( قوة السحب التثاقلى )

للمجرة الكبيرة والتى تزداد قوة كلما اقترب القمر الصناعى من المجرة الأكبر وعندئذ تخضع المادة ( النجوم والغاز والغبار والمادة القاتمة ) المتموضعة على الجانب الأقرب لدرب التبانة لقوة جذب أكبر قليلا من التى تتعرض لها المادة الموجودة على الجانب الأبعد

فتستطيل المجرة القزمة على طول المستقيم الممتد بينها وبين المجرة التى هى أكبر منها وتتقدم الاستطالة بفعل قوى ( القوى المدية ) القوة الفيزيائية نفسها التى تدفع القمر ليتسبب بحوادث المد والجزر فى محيطات وبحار الأرض وللتفاعل المشترك بين الأرض والقمر فإن القوى المدية لدرب التبانة والمؤثرة فى أقمارها الصناعية ( Satellites ) يمكن أن تكون قوية بما يكفى لإزالة مادة من هذه المجرات وفى هذه الحالة يتم انتزاع النجوم من جسم المجرة القزمة وحالما تزال المادة تبقى النجوم فى قبضة قوة الجاذبية لدرب التبانة وتواصل مسيراتها فى مدارات فرعية تبتعد شيئا فشيئا عن مدارات المجرة الأم وبمرور الزمن يحدث الابتعاد الطفيف انتشارا متواصلا لبقايا الحطام التى يزداد انتشارها وابتعادها عن مجراتها الأصلية لتكون مواكب نجمية .

فقد بين اكتشاف العديد من المواكب النجمية أن درب التبانة بدأ منذ بلايين السنين بالتهام جيرانه عندما كان فتيا وأنه يواصل التهام المجرات القزمة فإن المواكب النجمية أتت من مجرات قزمة مرافقة ومعظمها كان حول مجرة درب التبانة فربما يحدث مثل هذه المواكب النجمية حول جميع المجرات اللولبية المشابهة مع أن تلك المواكب النجمية البعيدة ستكون أبهت من أن تكتشف عن بعد .

فإن العديد من تفاصيل عملية التكون الهرمى ما زالت غامضة ومنها :

متى ابتلع درب التبانة معظم أقمار المجرات ؟ وما هو معدل التهامه للمجرات القزمة ؟ وما هى المدة التى يستغرقها فى دمج نجومها ؟

للإجابة عن الأسئلة يتعين على الفلكيين إخضاع مزيد من المواكب النجمية لدراسة دقيقة وعميقة وكذلك بفايا المواكب النجمية الميتة .

التنقيب عن المجرات فى الكون

يبحث الفلكيون عن المواكب النجمية فى درب التبانة بطرائق متعددة :

1 ) البحث عن مجموعات من النجوم تبعد المسافة نفسها عن مجموعات من نجوم تبعد عن مجرة درب التبانة المسافة نفسها وتتجمع معا فى خيوط طويلة فنحن بحاجة لخريطة جيدة ثلاثية الأبعاد لنجوم مجرة درب التبانة تبين مسافات ومواقع أكبر عدد ممكن من النجوم فى جميع الاتجاهات .

وعن طريق معلومات وفرتها لهم عملية مسح رقمى للسماء ( SDSS ) فلقد استخدمت العملية تلسكوبا مخصصا لذلك فى معلومات عن أكثر من ( 80 مليون نجم ) ضمن درب التبانة إضافة لمعلومات عن أبعادها وألوانها وخصائص مميزة حيث تنتشر النجوم فى ربع واحد من السماء وقد وفر العدد الهائل للنجوم فى ( الكاتالوى ) مرجعا للتنقيب عن مستحثات تعود لماضى درب التبانة .

فإن نسبة النجوم التى ولدت أولا فى مجرات أخرى ثم صنفت لاحقا فى مجرة درب التبانة إذ أنها قرابة ( 1 % ) أو أقل فى مجرة درب التبانة التى تؤوى مئات البلايين من النجوم لكن إحدى الخرائط قدمت لعلماء الفلك قرابة مليون نجم دخيل محتمل ليجرى فحصها عساهم يجدون دليلا على مجرات ماتت قبل أمد بعيد وقد بحث علماء الآثار المجراتية فى الخريطة عن نجوم يحتمل أن تبعد عن مجرة درب التبانة مسافة مناسبة لتكون واقعة فى الهالة المجراتية وقد حدد الفلكيون من بين النجوم مواقع مواكب نجمية تتخذ شكل الذيول وتستوطن مناطق اكثف نجوما من البقاع المحيطة بها وقد كان الفلكيون يعرفون شكل الذيول جزئيا عن طريق الكمبيوتر .

الاستفادة :

1 ) فهم الكيفية التى تتكون بها هالات المادة القاتمة هرميا .

2 ) فهم فيزياء القوى المدية للتنبؤ بحجم وامتدادات المواكب النجمية الناشئة عن ابتلاع المجرات الحلزونية خلال تشكل مجرة درب التبانة .

وإن أول دليل مقنع على وجود مواكب نجمية متطاولة حين اكتشف الفلكيون ذيولا عملاقة منبعثة من أقرب قمر معروف لدرب التبانة مجرة القوس والرامى القزمة فى المعلومات عن طريق استخدام الأشعة تحت الحمراء وتقع ذيول المواكب النجمية قريبا جدا من مدار مجرة القوس والرامى حيث تحوى عددا من النجوم يعادل عدد النجوم التى ما زالت موجودة فى مجرتى القوس والرامى نفسها والذيول طويلة جدا حيث أنها تحيط دائريا بكامل مجرة درب التبانة وقد تم رصد مجرة درب التبانة وهى فى حالة هجوم على أقرب جيرانها من المجرات القزمة .

وقد تم اكتشاف نحو دستة اضافية من مواكب النجوم حول مجرة درب التبانة فبناء على طول ذيول مجرة القوس والرامى فإن المواكب النجمية كانت على مدى بليونى : 3 بلايين سنة تفقد من نجومها ويبدو أن أعمار المواكب النجمية تقدر ببضعة بلايين من السنين فإن درب التبانة كان يبلع مجرات أكثر فى تاريخه المبكر وإن مقدار ما يهضمه منها هبط بسبب نقص عدد المجرات القزمة التى يمكن ابتلاعها وإن تنبؤات نظرية التكون الهرمى فمن المحتمل أن تكون المواكب النجمية مجرد جزء من المواكب النجمية الموجودة حاليا ولا بد من وجود مواكب نجمية أخرى يصعب رصدها بسبب ضعف نورها ولكنها تخفى المزيد من المعلومات عن ماضى المجرات .

أجهزة جديدة للاستكشاف :

إن الاعتماد على مواقع النجوم للعثور على مواكب نجمية سيفوت على العلماء رؤية الكثير من المواكب النجمية القديمة فإنه يمكن لفروق طفيفة بين الخاصيات المدارية للنجوم على مدى بضعة بلايين من السنين أن تتسبب فى حدوث استطالة وانتشار وشحوب فى الضوء حتى اضمحلال للمواكب النجمية مما يجعلها تفقد أى بنية واضحة ويبحث علماء الفلك على البحث عن طرائق لاستخدام خاصيات للمواكب النجمية الأخرى للعثور على مواكب نجمية شديدة التفكك وعلى بقايا مواكب نجمية انفصل بعضها عن بعض تماما وستساعد تجمعات النجوم العلماء على استكشاف أكثر الفترات الزمنية نشاطا فى تكون المجرات والتى حدثت منذ أكثر من ( 10 بلايين عام ) وضمن البلايين القليلة الأولى بعد الانفجار الأعظم ( Big Bang ) حيث تشكلت معظم النجوم فى الكون فهذا الوقت الذى التحم فيه بضع مجرات وتجمعات نجمية صغيرة بل المئات منها لتكون مجرة درب التبانة / اللبانة / الطريق اللبنى / Milky Way .

وتتضمن إحدى الطرق المستخدمة للتقصى عن البقايا المتخلفة عن مجرات أصبحت ميتة فالبحث عن نجوم لها مدارات مشتركة فبعد وقت طويل أصبحت مواكب نجمية مبعثرة جدا بحيث لا يمكن التعرف عليها من مواقعها إذ أنه لا يمكن الاستفادة من حركتها لتمييز النجوم التى كانت جزءا من المجرة ( درب التبانة ) نفسها وأن نتعلم كيف انضمت لمجرة درب التبانة وهى إحدى المهمات التى يقوم بتنفيذها القمر الصناعى ( كايا ) الذى أطلقته وكالة الفضاء الأوروبية ( ESA ) وعن طريق قياس مسافات ومواقع وحركات أكثر من بليون نجم بسبب العدد الهائل للنجوم التى تجرى فهرستها ولأن الأبعاد الكثيرة للمعلومات التى يجرى قياسها لكل نجم ستسمح بحساب كامل لمدارات النجوم فيمكن اختيار نجوم لها خاصيات مدارية متشابهة لاحتمال قدومها من المجرة الأصلية نفسها حتى لو كانت مواقعها فى السماء لا تظهر أى نوع من الارتباط بينها .

فهناك ما يجعل النجوم لا تنسى مكان ولادتها إنه تركيبها الكيميائى والكيمياء طريقة محتملة لكشف المواكب النجمية والنجوم تغير باستمرار تركيبها الكلى عن طريق الالتحام النووى الذى يحدث فى نوايا النجوم والذى يدمج العناصر الخفيفة لتصبح أثقل لكن لا يمكن للالتحام النووى أن يحدث إلا فى المناطق المركزية الأكثف والأشد سخونة من النجم

وإن الفضاء المحيط بالنجم مطابق للغاز الذى ولد منه وإن استخدام الذاكرة المميزة لا للعثور على روافد نجمية وإنما لتصنيف النجوم التى لها بصمات كيميائية متطابقة فى المجموعات النجومية التى ولدتها .

إن استخدام السمات الكيميائية الوحيدة لتحديد النجوم المرتبطة بمجرة قزمة معينة فمن المحتمل أن تحتوى المجرات على نجوم ولدت فى العديد من التجمعات النجومية المختلفة حيث تتمتع بسلسلة من المركبات الكيميائية ففتعاون طبيعة التاريخ الكونى والتكون النجمى بحيث يمكن المقاربة بينهما كيميائيا .

1 ) إن النجوم المتكونة ضمن مجرة مفروضة تحتوى على عناصر ثقيلة أكثر مما تحتويه النجوم التى تكونت فى وقت مبكر لأن المادة التى تكونها كانت بقايا الأجيال السابقة من النجوم .

2 ) تتم معرفة كيف تستمر عملية الإغناءعن طريق تدفقات الغاز المحكومة جزئيا بالتأثير التثاقلى لجاذبية هالة المادة القاتمة للمجرة فإن المجرات التى لها الكتلة نفسها والتى تنمو وتنهار فى الوقت نفسه لا بد وأن تزود النجوم بالتوزيع نفسه للمركبات الكيميائية فالانتشار نفسه للغزارة الكمية للعديد من العناصر الكيميائية المختلفة وبالعكس سيؤدى أى اختلاف سواء كان فى كتلة المجرة أو فى زمن نموها لفروق فى التوزيعات الكيميائية للنجوم التى تكون المجرة فيمكن للتوزيع الاجمالى للمركبات الكيميائية للنجوم حول مجرة درب التبانة أن يسمح بتحديد الجزء القادم من مجرات لها كتل متشابهة وفى أوقات متشابهة .

إن الملحقات الكيميائية قد تكون حساسة لدرجة تكفى لتحديد الاسهامات كلها حتى من اصغر المجرات القزمة التى دمرت فى وقت مبكر جدا من التاريخ المجراتى وبمعرفة أى الأجزاء من نجوم درب التبانة وصلت فى فترات مختلفة فعن طريق وضع مخططات لتوالى عمليات ابتلاع المجرات عن طريق تتبع أثر تاريخ  نمو مجرة درب التبانة وصولا لأقدم وأول العهود وتعكف مجموعتان من العلماء على قياس المركبات الكيميائية لملايين النجوم فمن الممكن استخدام المعلومات لمعالجة المسألة وقد بدأ علماء الآثار المجراتية يدركون أن دراسة مجرة لدرب التبانة تشبه دراسة ( 1000 مجرة ) لأن العديد من الأجسام الصغيرة اندمجت لبناء الجسم الأكبر ولا تزودنا المستحثات المأخوذة من المجرات بمعلومات عنى تاريخ مجرة درب التبانة بل تزودنا بمعلومات عن تواريخ جميع المجرات الصغيرة فى الكون التى تضمها مجرة درب التبانة .

فيجب أن نكون قادرين على دراسة كيفية نشوء مجرات ذات حجوم مختلفة عديدة وفى أوقات مختلفة كثيرة فمن المحتمل أن تسهم التحليلات فى فهم تكون المجرات بقدر لا يقل عن إسهام الاكتشافات المذهلة فى ق ( 20 ) للمواكب النجمية التى تطوق مجرة درب التبانة .

قمعرفة كيفية تكون أولى المجرات فى الكون فإن الأسلاف الأولى للمجرات المماثلة لمجرة درب التبانة صغيرة وبعيدة جدا لدرجة تجعل من المستحيل التقصى المباشر لها فإن علماء الآثار المجراتية قد يكتشفون بقايا الأسلاف بدراسة نجوم طويلة الأعمار ما زالت تحمل بصمات أسلافها ومنتشرة فى درب التبانة فإن القيام بالحفر فى الفناء الخلفى قد يفتح نافذة نطل بها على الكون المبكر وعلى المراحل الأولى لنشوء المجرات .

من المجرات القزمة إلى الروافد النجمية :

إن اكتشاف البنى ( المواكب النجمية ) والتى تقع على حافة درب التبانة دليلا على أن درب التبانة ومجرات أخرى مماثلة لها تنمو عن طريق التهامها لمجرات قزمة صغيرة والمواكب النجمية امارات تنشىء بأن الالتهام قد حدث بالفعل وفى مجرة درب التبانة تبدأ المواكب النجمية بالتكون حين تصبح مجرة قزمة قريبة جدا من درب التبانة ( 1 ) .

وتولد قوة الثقالة ( الجاذبية ) الكبيرة للمجرة قوى مدية سحبها فى الجانب القريب من المجرة القزمة أقوى من سحبها فى الجانب البعيد عنها ونمط القوى المدية للمجرة القزمة تدريجيا على طول المستقيم الواصل بينهما وبين درب التبانة ( 2 ) .

وتنجرف النجوم فرادى بعيدا عن المجرة القزمة وتكون مواكب نجمية ( 3 )

وتتحرك على طول مدار يبعد قليلا عن المجرة القزمة وبمرور الزمن تمتد المواكب النجمية لتغدو أوسع انتشارا ومن الممكن للمواكب النجمية التى  تسببها مجرات قزمة كبيرة أن تتمدد فى نهاية المطاف لنطوق درب التبانة كلها ( 4 ) .

مجلة العلوم الأمريكية ( يناير / فبراير 2015 )

أسامة ممدوح عبد الرازق مصطفى

التاريخ : 15 / 7 / 2015

أخطر سلاح فى العالم

أخطر سلاح فى العالم

يتكون السلاح الأخطر فى العالم من حاويات مليئة بالصواريخ والطائرات الهليكوبتر بدون طيار والمتقدمة تكنولوجيا حيث تفتح الحاويات عموديا وبزاوية مائلة وتوضع على السفن الحربية وحاملات الطائرات وعلى عربات لها عجلات حديدية تسير على قضبان وعلى الطائرات حيث توجد بالحاويات منصة رادارية حيث تنطلق الطائرات الهليكوبتر بدون طيار من حاملات الطائرات أو السفن الحربية ( المدمرات ) للاستطلاع وتحديد أماكن الأهداف البحرية المعادية حيث تفتح الحاويات إلكترونيا وتفتح بوابة أنابيب الصواريخ وتنطلق الصواريخ لأهدافها بحيث تستطيع تدمير جميع أنواع الأسلحة بما فيها الشبحية منها كما توضع على العربات المدرعة والمحملة بثلاثة صواريخ لكل منها كما يوجد نظام رادارى إلكترونى يستطيع كشف الأهداف المعادية من على مسافات كبيرة جدا سواء كانت طائرات أو أو سفن حربية أو غواصات وهو نظام رادارى إلكترونى متحرك وعن طريق وحدة التحكم الآلى يتم تعيين الهدف وعن طريق وحدة التحكم بالرادار ( رادار ثلاثى الأبعاد ) وعن طريق وحدة الاشتباك وعن طريق وحدة تحديد الارتفاعات يتم تدمير الوحدات الأيروديناميكية على نطاقات واسعة حيث يتم تدمير التشكيلات الجوية للعدو وجميع أسلحته فى دقائق معدودة ويوجد حقل رادارى للحماية وعن طريق وحدة القيادة كما يوجد الرادار مترقب الأهداف ووحدة إطلاق مستشعرة للأهداف ووحدة توليد الطاقة يتم تدمير الأهداف والسلاح الخطير جدا مضاد للطائرات والسفن الحربية وعن طريق وجود منصة إطلاق مائية يتم إنطلاق الطائرات الهليكوبتر بدون طيار والمتفوقة تكنولوجيا .

أسامة ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف

1 / 2 / 2018

اختراق حاجز الصوت

اختراق حاجز الصوت

فى ( 14 / 10 / 1947 ) اخترق أحد الطيارين الأمريكان حاجز الصوت لأول مرة فى تاريخ البشرية بطائرته ( بل إكس 1 ) فوق أحد المطارات الأمريكية وقد تم ذلك على مرحلتين :

1 ) عندما طار الطيار الأمريكى وطائرته معلقا بطائرة من طراز بى 29

2 ) عندما انفصل عن الطائرة الأم عند ارتفاع عال وشغل صواريخ دفع طائرته التى اندفعت وراحت تضاعف سرعتها حتى زادت عن سرعة الصوت فبدأ عهد جديد فى تاريخ الطيران .

وتبلغ سرعة الصوت فى الهواء ( 762 ميل / ساعة ) ( ماخ 1 ) فإذا كانت سرعة الطائرة ( 2 ماخ ) فهى = ( 1524 ميل / ساعة ) والماخ وحدة قياس للسرعة = نسبة سرعة جسم ما إلى سرعة الصوت ويستعمل الاصطلاح مع الأجسام التى تسير بسرعات كبيرة كالطائرات النفاثة بالإضافة لسرعة الهواء داخل القنوات الهوائية ومطاحن الرياح وتكون سرعة الماخ على مستوى سطح البحر ( 1225 كم / ساعة )

( 765.6 ميل / ساعة ) ( 340 م / ث ) ويتغير الرقم باختلاف الحرارة وضغط الجو وإن مبادىء العدد الماخى ما يعادل سرعة الصوت

( سوبرسونيكس ) اعتمادا على النسبة بين سرعة الجسم : سرعة الصوت وفى بداية عهد الطيران فوق الصوتى حيث أن الطائرات فوق الصوتية تملك حاجزا ماديا وكلما قاربت سرعة الطائرة من سرعة الصوت أصبح من الصعب عليها الطيران فهى تحتاج لطاقة هائلة للمرور من حالة الطيران بسرعة أقل من سرعة الصوت إلى سرعة تفوق الصوت ( خرق جدار الصوت ) الذى لا يوجد له فى الواقع جدار مادى

ما هى خواص الصوت وكيفية انتقاله عبر الأشياء المادية وما الذى يحدث عند خرق جدار الصوت .

الذبذبات الصوتية :

إن تأثير جسم يتذبذب على الوسط المحيط به كالهواء أو أى وسط آخر ينقل جسيمات الهواء من أماكنها وهى بدورها ستضغط الطبقات التالية لها حيث ستجد أن لكل الهواء المحيط بالجسم قد بدأ بالحركة فإن الهواء قد تذبذب أو أنه حدثت ذبذبات صوتية فى الهواء والعلم الذى يدرس الذبذبات الصوتية ( علم الصوتيات ) ولوصف خواص الذبذبات الصوتية يستعمل مفهوم ( تردد الذبذبة الصوتية ) والذبذبة أو الدورة أو الهيرتز أو السايكل تعنى شيئا واحدا ففى الفيزياء توجد كميات للذبذبة أكبر بكثير من الهيرتز فباستعمال وحدات الكيلوهرتز أو كيلوسايكل وميجاهرتز أو ميجاسايكل .

توجد حقيقة علمية تخبر بأنه يجب ألا نخاف من الصاعقة بعد سماع صوت الرعد حيث يتلخص فى أن الضوء ينتشر لحظيا والرعد والصاعقة يحدثان معا فى لحظة واحدة إلا أنه يتم رؤية البرق لحظة حدوثه أما صوت الرعد فيصل بسرعة ( 1 كم / 3 ث ) مما يعنى أن خطر ضربة الصاعقة سينعدم بعد سماع دوى الرعد وبمعرفة سرعة انتشار الصوت فى الهواء ( 330 م / ث ) يمكن تحديد البعد الذى توجد عنده العاصفة الرعدية فإذا مضت ( 12 ث ) بين لحظة ظهور البرق ولحظة سماع دوى الرعد مما يعنى أن العاصفة تبعد مسافة ( 4 كم ) .

واكتشف علماء الصوتيات أن السوائل توصل الصوت بسرعة أكبر من الغازات ففى الماء ينتشر الصوت بسرعة ( 1450 م / ث ) أى أنه ينتشر فى الماء أسرع من انتشاره فى الهواء ب ( 4.5 مرة ) كما أن سرعة الصوت فى الأجسام الصلبة أسرع من السوائل والغازات فسرعة الصوت فى الحديد ( 6000 م / ث ) .

الصوت المسموع :

ما هى الذبذبات الصوتية التى يستطيع الإنسان سماعها بالأذن ؟ حيث أن الأذن قادرة على استقبال الذبذبات التى تقع فى حدود من 20 : 20000 هيرتز أو سايكل / ث والصوت ذو الذبذبة الكبيرة ( الصوت العالى ) وذو الذبذبة الصغيرة ( الصوت المنخفض ) وباستخدام العلاقة نجد أن أطوال موجات الصوت المسموع تقع فى الحدود من ( 15 م ) أشد النغمات انخفاضا إلى ( 3 سم ) أشد النغمات علوا والكيفية التى نستطيع بها سماع الذبذبات الصوتية فى ظاهرة الرنين التى تعمل على أساسها الأذن البشرية حيث يوجد داخل الأذن البشرية ما يقرب من ( 4500 شعيرة ) ذات أطوال مختلفة لاستقبال كل النغمات الممكنة وغشاء طبقة الأذن ينقل الذبذبات للشعيرات الدقيقة ولكن لن يتذبذب منها سوى التى تتوافق ذبذبتها مع الذبذبة الخارجية ويتم تمييز النغمة الموسيقية عن طريق تحليل الصوت لمركباته التوافقية أى إلى النغمة الأساسية والنغمة التوافقية .

الهدوء والضوضاء :

يمتلك الإنسان المقدرة على استقبال موجات صوتية أقوى صوت فيها يختلف عن أضعف صوت ب ( 10 تريليونات مرة ) وهذه قدرة مدهشة جدا حيث تفتقر أدق الموازين السمعية الحساسة لمثل الخاصية الفريدة التى تمتاز بها أذن الإنسان حيث يستعمل مقياس لدرجة ارتفاع الصوت حيث أن وحدة الارتفاع فيه بالبيل وعادة ما تستعمل أجزاؤها العشرية

( الديسيبل ) وإذا وقفنا على بعد عدة أمتار من مصدر الصوت فإن :

الصوت الصادر عن حفيف الأوراق = 10 ديسيبل .

الصوت الصادر عن شارع هادىء = 30 ديسيبل .

الصوت الصادر عن سيارة عابرة = 50 ديسيبل .

الصوت الصادر عن محادثة بصوت مرتفع = 70 ديسيبل .

الصوت الصادر عن شارع به ضوضاء = 90 ديسيبل .

الصوت الصادر عن طائرة = 100 ديسيبل .

الصوت غير المسموع :

توصل علماء الصوتيات إلى أن ذبذبة الصوت التى يبلغ مقدارها

( 20000 هرتز ) تعتبر الحد الأعلى للذبذبات التى تستطيع الأذن استقبالها وفوق هذا الحد لن تتأثر الأذن بالذبذبات الميكانيكية التى تحدث فى الوسط المحيط بها ويمكن إجراء ذبذبات عالية لا يستطيع الإنسان سماعها لكن يمكن تسجيلها على الأجهزة العلمية وليست الأجهزة العلمية الشىء الوحيد القادر على تسجيل الذبذبات فكثير من الحيوانات كالوطواط والنمل والحيتان والدلافين قادرة على استقبال التذبذب الميكانيكى بتردد يصل ( 100000 هرتز ) وقد توصل العلماء لذبذبات فوق صوتية تصل إلى مليار هرتز .

ويستخدم الخفاش الموجات فوق الصوتية وهو يطلق إشارات غير مسموعة لأذن الإنسان بذبذبة قدرها يتراوح بين 25000 : 50000 سايكل / ث وكل إشارة تستغرق من ( 10 : 15 بالألف من ث ) وجهاز السمع عند الوطواط ( الخفاش ) ذو درجة غير عادية من التقدم والرقى فهو قادر على سماع الإشارة المنعكسة حتى لو كانت أضعف من الإشارة التى أرسلها بألفى مرة .

كيف تنقل الأجسام الصلبة الصوت ؟

إن انتقال الصوت عن طريق السوائل والغازات يختلف عن انتقاله عن طريق الأجسام الصلبة والفرق يتلخص فى أنه إلى جانب الموجات الطولية فى الأجسام الصلبة يمكن أن تنشأ موجات عرضية والموجة العرضية تتميز بأن الجسيمات التى تشارك فى عملية التذبذب فيها لا تتذبذب باتجاه انتشار الموجة بل على الاتجاه العمودى على اتجاه الانتشار أى بعرض اتجاه الانتشار .

والموجة العرضية مستحيلة فى السوائل والغازات لأن الأوساط تقاوم الضغط ولا تقاوم الإزاحة أما الأجسام الصلبة فهى لا تمانع فى التغيير بالحجم بل تمانع فى التغيير فى الشكل ويمكنها أن تحتوى على الموجات الطولية والعرضية التى توصل الصوت بالجودة نفسها ولكن ليس بالسرعة نفسها فالموجات الطولية تنتشر أسرع من الموجات العرضية دائما .

إن سرعة الموجات العرضية فى الصلب = ( 3000 م / ث ) أما الطولية فتبلغ سرعتها ( 6000 م / ث ) ولكن سرعة الصوت فى الرصاص

( 700 م / ث ) للموجات العرضية و ( 2200 م / ث ) للطولية كما أن هناك موجات سطحية تنتشر فى الجسم الصلب وهى تخضع لقوى المرونة وتتحرك على منحنيات مقفولة قريبة الشبه بالقطع الناقص وكلما ابتعدنا عن السطح تتضاءل الموجة حتى تتلاشى .

ويمكن رصد سرعة وسعة وطول وذبذبة الموجات بواسطة جهاز السيزموجراف وتحدث ( 100000 هزة ) على مدار السنة حيث تنتشر موجاتها الطولية والعرضية والسطحية بجميع الاتجاهات الأهم فيها الموجات السطحية وتبلغ سرعة الموجات الزلزالية الطولية 5.5 م / ث والعرضية ( 3.3 م / ث ) .

الحركة بالسرعة فوق الصوتية :

ما هى تكنولوجيا الانفجار الصوتى الناجم عن اختراق جدار الصوت

( موجة الصدم ) ويمكن تعريف موجة الصدم فيزيائيا فإن الانتشار الموجى هو الحالة التى تحدث فيها زيادة أو انخفاض ضغط نتيجة انفجار وتعلو الموجة بالتدريج ثم تهبط دفعة واحدة وتنتشر الموجة بالفراغ فى جميع الاتجاهات والموجة الضاربة لا تحمل التغيير الحاد فى الضغط بل التغيير فى الكثافة ودرجة الحرارة .

وتتحرك الموجة الضاربة بسرعة فوق صوتية وأن حركة الأجسام الصلبة فى الهواء بسرعة فوق صوتية تؤدى لحدوث الموجات الضاربة فإن للموجة الضاربة أو موجة الصدم أهمية كبيرة فى الطيران الحديث خصوصا عندما أصبح بالإمكان الطيران بسرعة فوق صوتية تزيد عن

( 320 م / ث ) أو ( 1200 كم / ساعة ) وحركة الطائرة بسرعة تتعدى حاجز الصوت تختلف اختلافا كبيرا عن التحرك الذى لا يتعدى الحاجز الصوتى بسرعة أقل من سرعة الصوت والاختلاف يتلخص فى أنه تنشأ أمام الأجسام الطائرة بسرعة فوق صوتية موجة صدم أمامية وأخرى خلفية وهى عبارة عن منطقة على شكل صفيحة يكون فيها الهواء ذا كثافة عالية أما سماكتها = ( 5 : 10 سم ) .

ما الذى يحدث عند حاجز الصوت ؟

عندما تحلق طائرة بسرعة تفوق سرعة الصوت فنسمع دويا شديدا ومفاجئا إنه الانفجار الصوتى فإن الدوى لا يصدر عندما تخترق الطائرة جدار الصوت بل يصدر عنها بشكل متواصل خلال المدة التى تكون فيها سرعتها تفوق سرعة الصوت .

تزيح الطائرة الهواء جانبا أثناء طيرانها محدثة عددا لا حصر له من الاضطرابات ( موجات الضغط ) وتظهر من الأماكن المختلفة على سطح جسم الطائرة منتشرة على شكل الموجات التى يحدثها قارب يمخر عباب الماء وتنتقل جميع الموجات بسرعة الصوت وتستطيع الموجات عند السرعات تحت الصوتية أن تتحرك أمام الطائرة وخلفها فتسبق الطائرة بحيث لا تدركها أبدا إلا أن الموجات لا تستطيع أن تسبق الطائرة عند السرعات الصوتية لأن مصدرها الطائرة تتحرك بسرعتها نفسها فتتراكم الموجات الواحدة فوق الأخرى معززة بعضها بعضا لتولد موجة صدمة عالية الضغط وعمودية على خط الطيران أما عندما تتجاوز الطائرة سرعة الصوت فإنها تخلف ورائها موجات الضغط وتنحنى موجة الصدمة للخلف وهى لا تزال تصدر عن الطائرة ويكون شكل موجات الصدمة المتتالية مخروطيا وتكون موجة الصدمة الأولى دائما على الأجنحة حيث يزيد سطح الجناح من سرعة سريان الهواء وإن بعض أجزاء الجناح تصل لسرعة الصوت قبل بقية أجزاء الطائرة .

وحيث يسمح دوى الانفجار الصوتى بمنطقة ( البساط ) وتتجاور منطقة البساط مع منطقة انعدام الصوت وعندما تحلق الطائرة بسرعة تفوق سرعة الصوت بمرتين ( 2 ماخ ) وعلى ارتفاع ( 15 كم ) يكون عرض البساط ( 85 كم ) .

ويركز مهندسو الطائرات والقذائف اهتمامهم على إضعاف وتقليل المقاومة الناشئة عن الموجة الضاربة ويمكن تقليل المقاومة بالنسبة للطائرات والقذائف عن طريق جعل شكلها مدببا أو حادا والجناح المتراجع يفى بالغرض فتدفق السيل الهوائى عليه يتحلل لمركبين واحد يمس الجناح والآخر عمودى عليه وبالمزيد من السرعة التى يعكف المصممون على زيادتها حيث سيواجهون عامل مقاومة آخر غير الحاجز الصوتى ألا وهو الحاجز الحرارى فارتفاع درجة الحرارة الناشئة عن الانضغاط يتناسب مع سرعة الهواء فكلما زادت السرعة زادت سخونة الهواء وعند اللحظة التى تصل فيها السرعة للحاجز الصوتى سوف ترتفع درجة حرارة الهواء إلى ( 60 درجة مئوية ) والحرارة لا تحمل أى خطر ولكن الهواء ستزداد سخونته ب ( 240 درجة مئوية ) عندما تكون سرعة الطائرة ضعف سرعة الصوت وستكون 820 درجة مئوية عند الطيران بسرعة ( 3 أضعاف ) سرعة الصوت وإن الزيادة فى درجة الحرارة تؤدى لتعقيدات كثيرة تكنولوجيا وعند سرعة ( 10 كم / ث ) تصبح درجة الحرارة هائلة لدرجة ينصهر فيها أى جسم ويتحول لبخار وهذا هو الحال مع النيازك التى تسقط على الأرض من الفضاء الكونى باستمرار بسرعات تصل لعشرات الكيلومترات / ث حيث تبدأ بالتسخين على ارتفاع ( 200 كم ) وعند ارتفاع ( 60 : 130 كم ) ترتفع درجة حرارتها لحد التبخر ولا يصل للأرض إلا ما كان حجمه كبيرا منها حيث لا تصل الحرارة إلى كتلته كلها وهكذا يصل جزء منه للأرض ويحدث فيها دمارا هائلا .

حسام الشالاتى

تنقيح / أسامة ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف

14 / 1 / 2018

المونوريل ( قطار يسير على قضيب واحد )

المونوريل ( قطار يسير على قضيب واحد )

المونوريل قطار يسير على قضيب واحد ويعمل بالكمبيوتر للتوجيه عن بعد باستخدام الأقمار الصناعية ويتكون من ( 20 ) عربة وهو اسلوب حديث للنقل عن بعد الكترونيا بحيث يستطيع قطع المسافات بين الدول فى دقائق معدودة وسرعته حوالى ( 10000 كم / س ) .

الطائرات والسفن الشمسية

الطائرات والسفن الشمسية تعمل بالطاقة الشمسية والكهرباء ومحركات الديزل بحيث تكون سرعتها ( 10000 كم / س ) وبها أجهزة الكترونيه للتوجيه عن بعد باستخدام الكمبيوتر فائق القدرة على التحكم عن بعد الكترونيا وبها رادارات أيونسفيرية للكشف عن أى محاوله لضربها بواسطة الصواريخ المعادية و أشعة الليزر لتدمير الصواريخ المعادية الكترونيا باستخدام الأقمار الصناعية .

الغواصات الكهربائية

الغواصات الكهربائية عبارة عن غواصات تعمل بالكهرباء عن طريق وجود عوازل لمنع الاحتراق

والعوازل مكونة من الليف الصناعى ويتم التحكم بها عن طريق الكمبيوتر فائق القدرة على التوجيه باستخدام برامج للتوجيه عن بعد وبها طوربيدات كهربائية ونووية وكهرومغناطيسية توجه للهدف المعادى لاسقاطه وتدميره الكترونيا باستخدام الأقمار الصناعية .

                                                      أ / أسامه ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف

                                                      الفيلسوف الممتزج بالتكنولوجيا

                                                      التاريخ : 29 / 10 / 2012

إنشاء المتاحف والمسارح العلمية التكنولوجية

إنشاء المتاحف والمسارح العلمية التكنولوجية

إنشاء المتاحف العلمية التكنولوجية :

إن المتاحف العلمية التكنولوجية تعتمد على بناء عدة قاعات كل قاعة متخصصة فى علم من العلوم المتقدمة كالنانوتكنولوجى والبيوتكنولوجى وعلوم الفضاء كالفيزياء الفلكية والجيولوجيا الفضائية وعلوم بناء الصواريخ الفضائية وسفن الفضاء ( مكوك الفضاء ) والأقمار الصناعية والتلسكوبات الفضائية والمحطات الفضائية بالاضافة لباقى العلوم الأخرى وتطورها .

و إنشاء قاعات علمية للمؤتمرات العلمية التكنولوجية بحيث يقوم أحد العلماء فى مجال الفضاء بإلقاء المحاضرات فى مجال عصر الفضاء وغيره من العلوم الأخرى حسب تخصص المحاضر .

وبناء نماذج لمكوك الفضاء والأقمار الصناعية فى علوم الفضاء وغيره من العلوم بحيث يتم الشرح على النماذج الموضوعة فى المتحف .

إنشاء المسارح العلمية التكنولوجية :

يتم إنشاء المسرح العلمى التكنولوجى على سيناريوهات علمية تعتمد على الأسئلة والأجوبة فى مجال علم من العلوم عن طريق فصول ثلاثة يحكى كل فصل من الفصول عن علم من العلوم المتقدمة المأخوذة من المجلات العلمية بحيث يحكى الفصل عن موضوع علمى محدد وكل مسرحية تحكى تطور العلوم المتقدمة فى علم معين عن طريق بناء نماذج خاصة بكل علم من العلوم تقوم على أساسها المسرحية .

إنسان آلي يكشف الهجوم البيولوجي عن طريق الشم

إنسان آلي يكشف الهجوم البيولوجي عن طريق الشم

توصل الباحثون الأمريكيون إلي أسلوب مبتكر لسرعة الكشف عن آي هجوم إرهابي بالأسلحة الكيميائية أو البيولوجية .

نجح الباحثون في معامل مؤسسة { سانديا } بوزارة الطاقة الأمريكية والتي تعمل بشكل مكثف في مجال الدفاع في تصميم برامج كمبيوتر تقوم بتوجيه إنسان آلي يتمتع بحاسة الشم حتى يستطيع تحديد مصدر آي تلوث ينتج عن استخدام أسلحة كيميائية أو جرثومية .

ويمكن تزويد فرق الإنقاذ بهذا الإنسان الآلي وبأجهزة الاستقبال  { جي . بي . اس } التي تقوم بتحديد مكان الهدف وبأجهزة كمبيوتر مصغرة محمولة حتى يستطيع أفراد الفريق رؤية موضع باقي المنفذين علي شاشة الكمبيوتر وتحديد مواقعهم وسرعة نقل المعلومات بهدف إنقاذ الضحايا . وقد أوضحت التجارب التي قام بها الباحثون الأمريكيون أن استخدام الإنسان الآلي المزود بحاسة الشم يختصر الوقت اللازم لإنقاذ الضحايا إلي الربع . وبالطبع فإن الوقت مهم جدا لإنقاذ الضحايا سواء الذين يتعرضون لهجوم بالغازات أو الجراثيم أو حتى الذين يتعرضون للحوادث

إعداد الموظف / أسامه ممدوح مصطفى

المؤهل / ليسانس آداب / فلسفة

المصدر / مجلة العربى الكويتية

1/ 10 / 2002    

النينوتكنولوجى

النينوتكنولوجى

تبحث النينوتكنولوجى فى كيفية استحداث المادة من الطاقة بحيث يمكن استخدامها فى تطوير الأسلحة والعلاج بالنينو تكنولوجى عن طريق استخدامها فى علاج الأمراض المستعصية والصناعة والزراعة للحصول على منتجات محسنة وراثيا .

بالنسبة للتسليح :

تستخدم النينوتكنولوجى فى تسليح الجيوش العربية الاسلامية عن طريق استخدام كيفية استحداث المادة من الطاقة الكترونيا بحيث تكون موجهة الكترونيا لأهدافها بحيث لا تستطيع أسلحة العدو الصهيونى ( اسرائيل ) لعنة الله عليها لأنها تستخدم زمن الفنتوثانية فى التوجيه للهدف الكترونيا بالاستعانة بتكنولوجيات ما بعد الفنتوثانية ( بروتونات الفنتوثانية / الالكتروفنتوثانية / نيوترونات الفنتوثانية / الليزروفنتوثانية / البوزوفنتوثانية ) وغيرها من التكنولوجيات المستحدثة عالميا وباستخدام الليزر والموجات الكهرومغناطيسية فى التسليح بحيث لا يستطيع العدو اسقاط الأسلحة نهائيا .

أقصى سرعة لمكوك الفضاء ( ديسكفرى ) قبل التقاعد فى ( 3 / 2011 ) أحالت ( ناسا ) مكوك الفضاء ( ديسكفرى ) للتقاعد حيث أطلق للفضاء لأول مرة عام ( 1984 ) وكانت مهمته الأخيرة الرحلة رقم ( 39 ) وعندما عاد منها للأرض كان قد قطع مسافة ( 230 مليون كم ) وهى مسافة تتجاوز المسافة بين الأرض والشمس ( 149 مليون كم ) . أسامة ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف 6 / 1 / 2018

أقصى سرعة لمكوك الفضاء ( ديسكفرى ) قبل التقاعد

فى ( 3 / 2011 ) أحالت ( ناسا ) مكوك الفضاء ( ديسكفرى ) للتقاعد حيث أطلق للفضاء لأول مرة عام ( 1984 ) وكانت مهمته الأخيرة الرحلة رقم ( 39 ) وعندما عاد منها للأرض كان قد قطع مسافة

( 230 مليون كم ) وهى مسافة تتجاوز المسافة بين الأرض والشمس

( 149 مليون كم ) .

أسامة ممدوح عبد الرازق مصطفى شرف

6 / 1 / 2018

أسرار الكون تؤثر كل من المادة والإشعاع فى توازن وديناميكية وتطور الكون وقد سيطر الإشعاع وساد الكون خلال سنوات عمره الأولى إذ أن المادة بسبب الحرارة العالية جدا لم تكن قد تكونت بعد وإن المادة ظهرت فى الكون للمرة الأولى بعد مرور ( 370000 عام ) من الانفجار العظيم ( Big Bang ) . لقد كانت درجة الحرارة مناسبة لكى يجذب البروتون إلكترون ليدور حوله مكونا ذرة الهيدروجين وهى أول مادة ظهرت فى الكون حيث تكونت النجوم فى بداياتها من غاز الهيدروجين بعد ( 400 مليون عام ) وبعد مرور ( 13.75 مليار عام ) هى عمر الكون فإن المادة تسيطر على الكون مع دور ثانوى للإشعاع وإن التركيب الحقيقى للمادة حيث أن جميع مادة الكون تتكون من مجموعة من الجسيمات الأولية الحقيقية التى لا ترتيب داخليا لها والإلكترون الذى نعتمد على حركته وخصائصه أشهر الجسيمات دون الذرية أما الإشعاع الكهرومغناطيسى الموجى الذى يمكن وصفه من خلال طاقته أو تردده كضوء الشمس ويوجد الإشعاع الجسيمى الذى يمكن وصفه من خلال طاقته أو كتلته كجسيمات ألفا وبيتا وجاما . ويسلك الإشعاع سلوكا مزدوجا إذ يظهر على صورة موجة أو على صورة جسيم وإن جسيم أشعة الضوء ( الأشعة الكهرومغناطيسية ) ( فوتون ) وعن طريق افتراض مادة غريبة غير المادة المعروفة لفهم وتفسير سلوك النجوم والكون وعن طريق افتراض نوعا غريبا من الطاقة يختلف عن الطاقة المستخدمة والتعامل معها . قوة الجاذبية وحركة الكواكب : تعتبر قوة الجاذبية ( Gravity ) والتى أسسها ( نيوتن ) أقدم وأضعف قوى الكون ال ( 5 ) الجاذبية / الكهرومغناطيسية / النووية القوية / النووية الضعيفة / القوة المضادة للجاذبية ولقد عجزت قوة الجاذبية عن تفسير حركة كوكب عطارد ( Mercury ) الأقرب من الشمس وحركة كوكب أورانوس ( Uranus ) البعيد عنها وتمكن ( آينشتين ) من تفسير حركة كوكب عطارد بنظرية النسبية العامة فهى تطبق فى جميع الحالات أما نظرية جاذبية نيوتن فهى خاصة وتطبق فى حالة الجاذبية الضعيفة وكوكب عطارد قريب جدا من الشمس مما يجعل قوة جاذبيتها كبيرة نسبيا ولم تتمكن نظرية جاذبية نيوتن من تفسير حركته أما مشكلة حركة كوكب أورانوس فعن طريق افتراض وجود كوكب آخر ( نبتون ) يؤثر فى حركة أورانوس ويجعلها تشذ عن قانون الجاذبية . ولقد تم حساب كتلة كوكب ( نبتون ) ( Neptune ) وبعده عن الشمس فعن طريق رصد كوكب ( نبتون ) وهو أبعد الكواكب عن الشمس أما ( بلوتو ) البعيد فقد قرر اتحاد الفلك العالمى عام ( 2006 ) إخراجه من مجموعة الكواكب الشمسية لأن مداره تقاطع مع مدار كوكب ( نبتون ) وأصبح بلوتو ( Pluto ) يعرف بالكوكب القزم أو بمعنى آخر كويكب وكان الكوكب ( نبتون ) الكوكب الوحيد المكتشف على أساس حسابات نظرية الجاذبية فعن طريق استخدام نظرية الجاذبية لفهم وتفسير حركة جميع كواكب المجموعة الشمسية بدقة كبيرة قوة الجاذبية وحركة النجوم : إن الحركة التفصيلية الدقيقة للنجوم معقدة وبملاحظة الحركة نجد أن النجوم تبدو ساكنة بسبب بعدها الشاسع عن الأرض كما أن حركة الشمس من الشرق للغرب ليست حقيقية وإنما انعكاس لدوران الأرض حول محورها فإن النجوم تدور حول مركز المجرة كدوران الكواكب حول الشمس حيث يحوى مركز المجرة نجوما عملاقة قديمة جدا حيث تشكل كتلة النجوم معظم كتلة المجرة . وتوجد الشمس فى إحدى أذرع مجرة درب التبانة / اللبانة / الطريق اللبنى / Milky Way الحلزونية التى تحتوى نواتها الكروية على ( 99 % ) من كتلة المجرة حيث تدور الشمس ومعها جميع الكواكب كبقية النجوم الموجودة فى الأذرع حيث يوجد ( 300 مليار نجم ) حول مركز المجرة . إن سرعة دوران النجوم المحسوبة من قانون الجاذبية أصغر كثيرا من سرعتها الحقيقية كما أن سرعة النجوم لا تتناقص مع زيادة بعدها عن مركز المجرة كما تفترض نظرية الجاذبية وتحققه حركة الكواكب حول الشمس فسرعة دوران عطارد القريب جدا من الشمس أكبر كثيرا من سرعة دوران المريخ ( Mars ) البعيد عنها فإن سرعة دوران النجوم حول مركز المجرة ( Galaxy ) شبه ثابتة ولا تعتمد على بعدها عن مركز المجرة . إن القانون العام للجاذبية قانون كونى ويجب تحقيقه فى كل حركات النجوم والكواكب فعن طريق افتراض وجود شىء ما فى المجرة لا يمكن مشاهدته أو رصده ( المادة السوداء ) ( Black Matter ) حيث يسبب الشذوذ فى حركة النجوم ويجعلها لا تحقق قانون الجاذبية العام . المادة الداكنة السوداء : لتفسير حركة النجوم فعن طريق افتراض مادة غير عادية وغير مشعة لا يمكن رصدها منتشرة فى مجرة درب التبانة والكون كله ( المادة السوداء المظلمة ) حيث يصاحبها قوة جاذبية كبيرة تسبب زيادة سرعة النجوم فإنها لا تتفاعل مع المادة العادية مما يجعل من الصعب الكشف عنها . إن تركيب وطبيعة المادة السوداء المظلمة غير معروفة وإن الكون غنى بها إذ أنها تشكل ( 5 أضعاف ) المادة العادية وإن المادة تتكون من جسيمات افتراضية ضخمة ضعيفة التفاعل . ولقد نتجت الجسيمات الافتراضية عند نشأة الكون خلال الانفجار العظيم بسبب درجة الحرارة العالية جدا وتغمر الجسيمات الافتراضية الكون وتؤثر جاذبيتها الكبيرة فى حركة النجوم ولكن يصعب الكشف عنها بسبب ضعف تفاعلها مع المادة العادية وبمحاولة الكشف عن الأجسام الافتراضية من خلال تجارب معقدة وبطرق مختلفة من أهمها : 1 ) تحليل الإشعاع الكونى : إن نتائج الرصد والتحليل لإشعاعات قوية جدا من أشعة جاما صادرة من مركز مجرة الطريق اللبنى وتم رصد وتسجيل الإشعاعات عن طريق تلسكوب ( فيرمى ) الفضائى لأشعة جاما الذى وضع فى مداره حول الأرض عام ( 2008 ) فلم يمكن تفسير مصدر الإشعاعات من خلال تفاعلات المادة والإشعاع وإن الإشعاعات قد صدرت بسبب تصادمات عنيفة جدا بين جسيمات المادة السوداء المظلمة وفى حالة تأكيد النتائج من تجارب أخرى أو رصد الإشعاعات من مراكز مجرات أخرى فإنها ستكون المرة الأولى التى يتم فيها رصد واكتشاف المادة السوداء المظلمة بصورة تجريبية . 2 ) الكشف عن المادة السوداء المظلمة : من خلال تفاعلها الضعيف جدا مع المادة حيث تم بناء كواشف عدة فى أماكن مختلفة من العالم فقد تم بناء كاشف حساس جدا لجسيمات المادة المظلمة فى أعماق منجم للذهب كما تم بناء الكاشف على عمق كبير تحت سطح الأرض لعزله عن الأشعة الكونية وتم اختبار الكاشف حديثا ويتوقع العلماء أن يتم الكشف عن الجسيمات الخاصة بالمادة السوداء المظلمة إذا كانت حقيقية وموجودة . وإن الكشف عن المادة السوداء المظلمة من خلال تجارب تصادم الجسيمات دون الذرية ذى الطاقة العالية جدا فى مصادم ( الهادرون العملاق ) وبدأت التجارب حيث يمكن من خلال تصادم الهادرونات ( البروتونات ) التى تسير بسرعة قريبة جدا من سرعة الضوء حيث تنتج حرارة عالية جدا قد تؤدى لإنتاج جسيمات الكتلة السوداء المظلمة كما حدث فى الانفجار العظيم قبل ( 13.75 مليار سنة ) . تسارع وتوسع الكون : إن المادة والإشعاع والطاقة والفضاء والزمان كان مضغوطا فى حيز صغير جدا بكثافة عالية ( البيضة الكونية ) وإن نظرية الانفجار الأعظم التى تبحث فى نشأة وتطور الكون حيث أن انفجارا هائلا حدث فى ( البيضة الكونية ) قبل ( 13.75 مليار سنة ) حيث بدأت نشأة الكون . إن حجم الكون يزداد مع مرور الزمن أى أنه يتوسع وإن قوة جاذبية مادة الكون ( نجوم ومجرات وسدم ) ستعمل على إبطاء التوسع أو حتى إيقافه مما يؤدى لتوازن الكون أو حتى انكماشه على نفسه فيعود بيضة كونية كما بدأ منذ ( 13.75 مليار سنة ) وهذا اعتقاد خاطىء وتشبه حالة الكون حالة جسم قذف بسرعة معينة نحو الأعلى إذ أن سرعته ستتناقص بصورة تدريجية بسبب قوة جذب الأرض له حتى تنعدم ومن ثم يعود للأرض أما إذا كانت سرعة انطلاقه كبيرة وتمكنه من التحرر من مجال الجاذبية الأرضية فإنه لن يعود للأرض وسيستمر فى حركته بسرعة ثابتة حول الأرض . إن الجسم لا يمكن أن يتحرك بتسارع لانعدام القوى المؤثرة عليه وقد بين تحليل إشعاع نتج عن انفجار كونى هائل ( انفجار السوبرنوفا / المستعر الأعظم ) التقطه تلسكوب ( هابل ) الفضائى حيث أن الكون يتوسع الأن بمعدل أكبر مما كان يتوسع فى الماضى وإن معدل توسع الكون أو تسارعه يزداد بدلا من أن يتناقص مع مرور الزمن وإن تسارع وتوسع الكون بحاجة لقوة فما هى هذه القوة ومن أين جاءت ؟ الطاقة السوداء المظلمة : إن القوة الخفية التى تسبب تسارع وتمدد الكون ( الطاقة السوداء المظلمة ) وإن الطاقة المظلمة لها خاصية من خواص الفراغ يصاحبها نوع من الضغط السلبى ينتج عنه قوة تعاكس قوة الجاذبية ( القوة المضادة للجاذبية ) وتعمل على تسارع وتوسع الكون . وقد ظهرت إشارة وجود للطاقة الخفية ( الطاقة السوداء المظلمة ) فى أبحاث فيزيائية أخرى فقد بينت ميكانيكا الكم أن الفراغ ليس عدما حيث أن الفراغ يحوى نوعا معينا من الطاقة الخفية المجهولة . فعن طريق استخدام كمبيوتر الكم الذى يمتاز بقدرات هائلة تقوم مؤسسة مصفوفة الكيلومتر المربع ببناء تلسكوب راديوى مساحة صحنه الجامع للإشعاع = مليون م مربع وتزيد حساسية التلسكوب بأكثر من ( 50 مرة ) على التلسكوبات العادية . وسيمكن التلسكوب من رسم خريطة ثلاثية الأبعاد لغاز الهيدروجين فى الكون عند بدايته وتسجيل إشعاع أولى للنجوم التى تكونت وتأثير إشعاعها فى الهيدروجين مما يساهم فى فهم أسباب تسارع وتوسع الكون . الكون المجهول : أطلقت ( ناسا ) سفينة فضاء عام ( 2001 ) لجمع وتحليل إشعاع الخلفية الكونية وقد أظهرت دراسة عام ( 2010 ) بناء على المعلومات التى جمعها تلسكوب السفينة الفضائية الحقائق العلمية الآتية : 1 ) تشكل المادة العادية التى تكون النجوم والمجرات والسدم ( 4.6 % ) من مادة الكون . 2 ) تشكل المادة المظلمة واللازمة لتفسير حركة النجوم حول مراكز المجرات ( 24 % ) من مادة الكون . 3 ) تشكل الطاقة المظلمة اللازمة لتفسير تسارع وتوسع الكون ( 71.4 % ) من مادة الكون . إن الكون الواسع لا يشكل سوى أقل من ( 5 % ) من مادته أما معظم ما فى الكون 95 % غير معروف وهو ضمن الأمور الافتراضية ولا يمكن مشاهدته أو حتى رصده أو الكشف عنه ( وما أوتيتم من العلم إلا قليلا ) ( الاسراء :85 ) . د / فخرى حسن تنقيح / أسامة ممدوح عبد الرازق مصطفى

أسرار الكون

تؤثر كل من المادة والإشعاع فى توازن وديناميكية وتطور الكون وقد سيطر الإشعاع وساد الكون خلال سنوات عمره الأولى إذ أن المادة بسبب الحرارة العالية جدا لم تكن قد تكونت بعد وإن المادة ظهرت فى الكون للمرة الأولى بعد مرور ( 370000 عام ) من الانفجار العظيم ( Big Bang ) .

لقد كانت درجة الحرارة مناسبة لكى يجذب البروتون إلكترون ليدور حوله مكونا ذرة الهيدروجين وهى أول مادة ظهرت فى الكون حيث تكونت النجوم فى بداياتها من غاز الهيدروجين بعد ( 400 مليون عام ) وبعد مرور ( 13.75 مليار عام ) هى عمر الكون فإن المادة تسيطر على الكون مع دور ثانوى للإشعاع وإن التركيب الحقيقى للمادة حيث أن جميع مادة الكون تتكون من مجموعة من الجسيمات الأولية الحقيقية التى لا ترتيب داخليا لها والإلكترون الذى نعتمد على حركته وخصائصه أشهر الجسيمات دون الذرية أما الإشعاع الكهرومغناطيسى الموجى الذى يمكن وصفه من خلال طاقته أو تردده كضوء الشمس ويوجد الإشعاع الجسيمى الذى يمكن وصفه من خلال طاقته أو كتلته كجسيمات ألفا وبيتا وجاما .

ويسلك الإشعاع سلوكا مزدوجا إذ يظهر على صورة موجة أو على صورة جسيم وإن جسيم أشعة الضوء ( الأشعة الكهرومغناطيسية ) ( فوتون ) وعن طريق افتراض مادة غريبة غير المادة المعروفة لفهم وتفسير سلوك النجوم والكون وعن طريق افتراض نوعا غريبا من الطاقة يختلف عن الطاقة المستخدمة والتعامل معها .

قوة الجاذبية وحركة الكواكب :

تعتبر قوة الجاذبية ( Gravity ) والتى أسسها ( نيوتن ) أقدم وأضعف قوى الكون ال ( 5 )  الجاذبية / الكهرومغناطيسية / النووية القوية / النووية الضعيفة / القوة المضادة للجاذبية ولقد عجزت قوة الجاذبية عن تفسير حركة كوكب عطارد ( Mercury ) الأقرب من الشمس وحركة كوكب أورانوس ( Uranus ) البعيد عنها وتمكن ( آينشتين ) من تفسير حركة كوكب عطارد بنظرية النسبية العامة فهى تطبق فى جميع الحالات أما نظرية جاذبية نيوتن فهى خاصة وتطبق فى حالة الجاذبية الضعيفة وكوكب عطارد قريب جدا من الشمس مما يجعل قوة جاذبيتها كبيرة نسبيا ولم تتمكن نظرية جاذبية نيوتن من تفسير حركته أما مشكلة حركة كوكب أورانوس فعن طريق افتراض وجود كوكب آخر ( نبتون ) يؤثر فى حركة أورانوس ويجعلها تشذ عن قانون الجاذبية .

ولقد تم حساب كتلة كوكب ( نبتون ) ( Neptune ) وبعده عن الشمس فعن طريق رصد كوكب ( نبتون ) وهو أبعد الكواكب عن الشمس أما ( بلوتو ) البعيد فقد قرر اتحاد الفلك العالمى عام ( 2006 ) إخراجه من مجموعة الكواكب الشمسية لأن مداره تقاطع مع مدار كوكب ( نبتون ) وأصبح بلوتو ( Pluto ) يعرف بالكوكب القزم أو بمعنى آخر كويكب وكان الكوكب ( نبتون ) الكوكب الوحيد المكتشف على أساس حسابات نظرية الجاذبية فعن طريق استخدام نظرية الجاذبية لفهم وتفسير حركة جميع كواكب المجموعة الشمسية بدقة كبيرة

قوة الجاذبية وحركة النجوم :

إن الحركة التفصيلية الدقيقة للنجوم معقدة وبملاحظة الحركة نجد أن النجوم تبدو ساكنة بسبب بعدها الشاسع عن الأرض كما أن حركة الشمس من الشرق للغرب ليست حقيقية وإنما انعكاس لدوران الأرض حول محورها فإن النجوم تدور حول مركز المجرة كدوران الكواكب حول الشمس حيث يحوى مركز المجرة نجوما عملاقة قديمة جدا حيث تشكل كتلة النجوم معظم كتلة المجرة .

وتوجد الشمس فى إحدى أذرع مجرة درب التبانة / اللبانة / الطريق اللبنى / Milky Way الحلزونية التى تحتوى نواتها الكروية على ( 99 % ) من كتلة المجرة حيث تدور الشمس ومعها جميع الكواكب كبقية النجوم الموجودة فى الأذرع حيث يوجد ( 300 مليار نجم ) حول مركز المجرة .

إن سرعة دوران النجوم المحسوبة من قانون الجاذبية أصغر كثيرا من سرعتها الحقيقية كما أن سرعة النجوم لا تتناقص مع زيادة بعدها عن مركز المجرة كما تفترض نظرية الجاذبية وتحققه حركة الكواكب حول الشمس فسرعة دوران عطارد القريب جدا من الشمس أكبر كثيرا من سرعة دوران المريخ ( Mars ) البعيد عنها فإن سرعة دوران النجوم حول مركز المجرة ( Galaxy ) شبه ثابتة ولا تعتمد على بعدها عن مركز المجرة .

إن القانون العام للجاذبية قانون كونى ويجب تحقيقه فى كل حركات النجوم والكواكب فعن طريق افتراض وجود شىء ما فى المجرة لا يمكن مشاهدته أو رصده ( المادة السوداء ) 

( Black Matter ) حيث يسبب الشذوذ فى حركة  النجوم ويجعلها لا تحقق قانون الجاذبية العام .

المادة الداكنة السوداء :

لتفسير حركة النجوم فعن طريق افتراض مادة غير عادية وغير مشعة لا يمكن رصدها منتشرة فى مجرة درب التبانة والكون كله ( المادة السوداء المظلمة ) حيث يصاحبها قوة جاذبية كبيرة تسبب زيادة سرعة النجوم فإنها لا تتفاعل مع المادة العادية مما يجعل من الصعب الكشف عنها .

إن تركيب وطبيعة المادة السوداء المظلمة غير معروفة وإن الكون غنى بها إذ أنها تشكل

( 5 أضعاف ) المادة العادية وإن المادة تتكون من جسيمات افتراضية ضخمة ضعيفة التفاعل .

ولقد نتجت الجسيمات الافتراضية عند نشأة الكون خلال الانفجار العظيم بسبب درجة الحرارة العالية جدا وتغمر الجسيمات الافتراضية الكون وتؤثر جاذبيتها الكبيرة فى حركة النجوم ولكن يصعب الكشف عنها بسبب ضعف تفاعلها مع المادة العادية وبمحاولة الكشف عن الأجسام الافتراضية من خلال تجارب معقدة وبطرق مختلفة من أهمها :

1 ) تحليل الإشعاع الكونى :

إن نتائج الرصد والتحليل لإشعاعات قوية جدا من أشعة جاما صادرة من مركز مجرة الطريق اللبنى وتم رصد وتسجيل الإشعاعات عن طريق تلسكوب ( فيرمى ) الفضائى لأشعة جاما الذى وضع فى مداره حول الأرض عام ( 2008 ) فلم يمكن تفسير مصدر الإشعاعات من خلال تفاعلات المادة والإشعاع وإن الإشعاعات قد صدرت بسبب تصادمات عنيفة جدا بين جسيمات المادة السوداء المظلمة وفى حالة تأكيد النتائج من تجارب أخرى أو رصد الإشعاعات من مراكز مجرات أخرى فإنها ستكون المرة الأولى التى يتم فيها رصد واكتشاف المادة السوداء المظلمة بصورة تجريبية .

2 ) الكشف عن المادة السوداء المظلمة :

من خلال تفاعلها الضعيف جدا مع المادة حيث تم بناء كواشف عدة فى أماكن مختلفة من العالم فقد تم بناء كاشف حساس جدا لجسيمات المادة المظلمة فى أعماق منجم للذهب كما تم بناء الكاشف على عمق كبير تحت سطح الأرض لعزله عن الأشعة الكونية وتم اختبار الكاشف حديثا ويتوقع العلماء أن يتم الكشف عن الجسيمات الخاصة بالمادة السوداء المظلمة إذا كانت حقيقية وموجودة .

وإن الكشف عن المادة السوداء المظلمة من خلال تجارب تصادم الجسيمات دون الذرية ذى الطاقة العالية جدا فى مصادم ( الهادرون العملاق ) وبدأت التجارب حيث يمكن من خلال تصادم الهادرونات ( البروتونات ) التى تسير بسرعة قريبة جدا من سرعة الضوء حيث تنتج حرارة عالية جدا قد تؤدى لإنتاج جسيمات الكتلة السوداء المظلمة كما حدث فى الانفجار العظيم قبل ( 13.75 مليار سنة ) .

تسارع وتوسع الكون :

إن المادة والإشعاع والطاقة والفضاء والزمان كان مضغوطا فى حيز صغير جدا بكثافة عالية

( البيضة الكونية ) وإن نظرية الانفجار الأعظم التى تبحث فى نشأة وتطور الكون حيث أن انفجارا هائلا حدث فى ( البيضة الكونية ) قبل ( 13.75 مليار سنة ) حيث بدأت نشأة الكون .

إن حجم الكون يزداد مع مرور الزمن أى أنه يتوسع وإن قوة جاذبية مادة الكون ( نجوم ومجرات وسدم ) ستعمل على إبطاء التوسع أو حتى إيقافه مما يؤدى لتوازن الكون أو حتى انكماشه على نفسه فيعود بيضة كونية كما بدأ منذ ( 13.75 مليار سنة ) وهذا اعتقاد خاطىء وتشبه حالة الكون حالة جسم قذف بسرعة معينة نحو الأعلى إذ أن سرعته ستتناقص بصورة تدريجية بسبب قوة جذب الأرض له حتى تنعدم ومن ثم يعود للأرض أما إذا كانت سرعة انطلاقه كبيرة وتمكنه من التحرر من مجال الجاذبية الأرضية فإنه لن يعود للأرض وسيستمر فى حركته بسرعة ثابتة حول الأرض .

إن الجسم لا يمكن أن يتحرك بتسارع لانعدام القوى المؤثرة عليه وقد بين تحليل إشعاع نتج عن انفجار كونى هائل ( انفجار السوبرنوفا / المستعر الأعظم ) التقطه تلسكوب ( هابل ) الفضائى حيث أن الكون يتوسع الأن بمعدل أكبر مما كان يتوسع فى الماضى وإن معدل توسع الكون أو تسارعه يزداد بدلا من أن يتناقص مع مرور الزمن وإن تسارع وتوسع الكون بحاجة لقوة فما هى هذه القوة ومن أين جاءت ؟

الطاقة السوداء المظلمة :

إن القوة الخفية التى تسبب تسارع وتمدد الكون ( الطاقة السوداء المظلمة ) وإن الطاقة المظلمة لها خاصية من خواص الفراغ يصاحبها نوع من الضغط السلبى ينتج عنه قوة تعاكس قوة الجاذبية ( القوة المضادة للجاذبية ) وتعمل على تسارع وتوسع الكون .

وقد ظهرت إشارة وجود للطاقة الخفية ( الطاقة السوداء المظلمة ) فى أبحاث فيزيائية أخرى فقد بينت ميكانيكا الكم أن الفراغ ليس عدما حيث أن الفراغ يحوى نوعا معينا من الطاقة الخفية المجهولة .

فعن طريق استخدام كمبيوتر الكم الذى يمتاز بقدرات هائلة تقوم مؤسسة  مصفوفة الكيلومتر المربع ببناء تلسكوب راديوى مساحة صحنه الجامع للإشعاع = مليون م مربع وتزيد حساسية التلسكوب بأكثر من ( 50 مرة ) على التلسكوبات العادية .

وسيمكن التلسكوب من رسم خريطة ثلاثية الأبعاد لغاز الهيدروجين فى الكون عند بدايته وتسجيل إشعاع أولى للنجوم التى تكونت وتأثير إشعاعها فى الهيدروجين مما يساهم فى فهم أسباب تسارع وتوسع الكون .

الكون المجهول :

أطلقت ( ناسا ) سفينة فضاء عام ( 2001 ) لجمع وتحليل إشعاع الخلفية الكونية وقد أظهرت دراسة عام ( 2010 ) بناء على المعلومات التى جمعها تلسكوب السفينة الفضائية الحقائق العلمية الآتية :

1 ) تشكل المادة العادية التى تكون النجوم والمجرات والسدم ( 4.6 % ) من مادة الكون .

2 ) تشكل المادة المظلمة واللازمة لتفسير حركة النجوم حول مراكز المجرات ( 24 % ) من مادة الكون .

3 ) تشكل الطاقة المظلمة اللازمة لتفسير تسارع وتوسع الكون ( 71.4 % ) من مادة الكون .

إن الكون الواسع لا يشكل سوى أقل من ( 5 % ) من مادته أما معظم ما فى الكون 95 % غير معروف وهو ضمن الأمور الافتراضية ولا يمكن مشاهدته أو حتى رصده أو الكشف عنه ( وما أوتيتم من العلم إلا قليلا ) ( الاسراء :85 ) .

د / فخرى حسن   تنقيح / أسامة ممدوح عبد الرازق مصطفى