مقاله بررسی نجوم جغرافياي رياضي

مقاله بررسي نجوم جغرافياي رياضي در 41 صفحه ورد قابل ويرايش

درس :

جغرافياي رياضي


فهرست مطالب
عطارد ( تير)
کهکشان
رده بندي کهکشانها
کهکشان امراه المسلسله ( آندرومدا)
گروه محلي
ابرهاي ماژولاني
ساختار کهکشانها
ابرهاي ماژولاني
رده بندي مجدد
مشخصات کهکشان راه شيري
موقعيت خورشيد در کهکشان راه شيري
زمين در فضا
سيارات و ساير اعضاي منظومه شمسي
ويژگيهاي عمومي منظومه شمسي
خانواده منظومه شمسي
سيارات خاکي
دهانه بزرگ بر روي عطارد
سيارات غول
سيارات دور منظومه شمسي
ساير اعضاي منظومه شمسي
تعدادي از اقمار غول پيکر و مقايسه آنها با عطارد
سنگهاي آسماني آهني يا سيدريتها
سنگهاي آسماني آهني- صخره اي يا سيدروليتها
شهابواره ها Meteoroid
گيسو Coma
قسمت جامد
دنباله دارها
اقمار سيارات
پلوتو
نپتون
اورانوس
زحل
مشتري
حيات درمريخ
اقمار مريخ
صحراها و تپه هاي شني
کانيون
مريخ، سياره سرخ
زهره ( ونوس)
تعريف کيهان



درس جغرافياي رياضي يكي در دروس اصلي رشتة جغرافيا مي باشد و موضوع آن نيز بررسي شكل هندسي زمين و به ويژه حركات آن درفضا مي باشد، مطالعه وضعيت اجرام آسماني ازقبيل سيارات، ستارگان، سحابيها و كهكشانها را نيز در بر مي گيرد. با فراگيري اين دانش مي توان ديد وسيعي نسبت به جهان آفرينش از نظر جغرافيا را به دست آورد.

همبستگي جغرافياي رياضي با دانش نجوم بسيار نزديك و قابل بحث است و در واقع با كمك علم نجوم مي توان دانش جغرافياي را فرا گرفت. اين نكته قابل بررسي است كه هدف از دانش جغرافياي رياضي وارد شدن به جزئيات اجرام سماوي، خواص آنها به ويژه فراگيري نجوم محض نمي باشد، بلكه از تركيب علم جغرافيا و نجوم مي توان حوادث موجود در جهان مثل پديده هاي خسوف و كسوف، جذر و مد و غيره را به راحي توجيه كرد.

امروزه بشر با بهره جويي از كاوشهاي فضاي و انتفاع از كشفيات علمي بسيار، توانسته است گام كوچكي در پهنة اقيانوس بي كران جهان بردارد تا شايد بتواند به بخش مختصري از مجهولات فراوان خويش و موجودات حيرت انگيز جهان آفرينش نايل شود، به همين منظور درصد برآمد با كمك جغرافيا با آسمانها و مواد آن آشنا و به وسيلة اين آشنايي و علاقه با توجه به اهميت ويژه اي كه براي آن قايل است تا حدي به پيشرفتهاي علمي دست يابد.

هنگامي كه بشر براي اولين بار آسمان بالاي سر خود را مورد نظر قرار داد، ديدرس او فقط به آسمان بالاي سرش محدود مي شد. بعدها، او توانست وسايل علمي خاص را اختراع كند و به كمك آنها قادر به جستجو و مطالعه درفضاي دورتر شود. در زمانهاي اخير اتفاقات جديد و هيجان انگيزي رخ داده است. بشر قادر به مسافرت و جستجو در فضا گشت و به همين علت هم اطلاعات او از جهان اطرافش به ناگهان افزايش يافت. بشر اوليه متوجه شد كه بسياري از اجرام روشن موجود در آسمان، به آهستگي در ميان ستارگان حركت مي‌‌كنند. پس از طي قرون بسيار، او تشخيص داد كه زمين و بعضي از اجرام، در اطراف خورشيد گردش مي كنند. اين اجرام فضايي متحرك، سيارات ناميده شده اند و همة آنها را همراه با خورشيد، منظومة شمسي نامگذاري كرده اند. اگر چه كشف اين سيستم اهميت زيادي داشت، ولي واقعة با اهميت تر در قرن هفدهم ميلادي رخ داد. گاليله دانشمند ايتاليايي تلسكوپي را بنا كرد كه با كمك آن توانست عظمت و شگفتيهاي كيهان را در اطراف سيستم خورشيدي مورد بررسي قرار دهد. او كهكشان راه شيري را مطالعه كرد و با كشف بزرگ خود نشان داد كه اين راه، مركب از ميلياردها ستاره بسيار دور و كمرنگ مي باشد. به كمك تلسكوپهاي بسيار قوي و ساير وسايل علمي ( مانند نورسنج، طيف نگار و..) تاكنون بسياري از اسرار اين كهكشان كشف شده است.

با توجه به موارد فوق مي توان دريافت كه علم نجوم در مسير تحول خود به كشف بسياري از قوانين حاكم بر اجرام سماوي نايل آمده است، ولي بايد گفت كه كار تحقيق و پژوهش در اين باره هرگز پايان پذير نيست، زيرا با پيشرفت تكنولوژي، در هر زمان به اسرار تازه اي از جهان آفرينش دست مي يابيم. به هر صورت، نقش و اهميت نجوم در زندگي بشر انكار ناپذير است و موارد كاربرد آن را ميتوان در جهت يابي، هوانوردي، دريانوردي و مطالعات جغرافيايي، تهيه نقشه هاي مختلف جغرافيايي و نقشه برداري از زمين، پيش بيني جذر و مد، طوفان و توفند، توده هاي هوايي، انواع جبهه ها، اتمسفر و تركيب آن، فرايند هاي انتقال انرژي گرمايي، كيفيت پديده هاي مربوط به تابش، تهية تقويمهاي مختلف و بررسي نيروي گرانش به كمك محاسبات نجومي، نام برد.

درحال حاضر علم نجوم را به پنج بخش كاملاً مجزا تقسيم مي كنند كه هر بخش تخصص مخصوص به خود را مي طلبد. اين پنج بخش عبارتند از:

1-هيأت و نجوم Astronmy: در اين مبحث تنها مسائل مربوط به حركت و جابجايي اجرام سماوي و اثران ناشي از اين حركات مورد مطالعه قرار مي گيرد و بيشترين مباحث درس جغرافياي رياضي به اين قسمت از دانش نجوم مربوط مي شود.

2-اختر فيزيك Astrophysics: در اين بخش، ساختار، خواص فيزيكي، تركيب شيميايي و تحولات دروني ستارگان مورد بحث قرار مي گيرد. در دانش اختر فيزيك دربارة حركات ظاهري و حقيقي ستارگان و تعيين مواضع آنها نيز بحث مي شود.

3- طالع بيني Astrology : در اين قسمت، به كمك حركت و مواضع اجرام سماوي، حوادث آسماني پيشگويي مي شود. البته آن دسته از پيشگويي هاي كه منطبق بر قوانين علمي است ( مانند رخداد خسوف و كسوف) مورد تأييد است و آن پيشگويي هاي كه پاية علمي ندارد و بيشتر جنبة فال گيري دارد، در اين بخش مورد مطالعه قرار نمي گيرد.

4- كيهانشناسي Cosmology : اين مقوله، قوانين عمومي تكامل طبيعي و مادي جهان و ساختار آن را بررسي مي كند. به عبارت ديگر، جهان هستي را از ديد كلي در نظر مي گيرد و به مطالعة آن ميپردازد. بررسي وضع كهكشانها، نواختران و به ويژه مسئلة انبساط جهان از مباحث اين قسمت از دانش نجوم مي باشد.

5- كيهان زايي Cosmogong : اين بخش از دانش نجوم دربارة چگونگي پيدايش و منشأ كيهان بحث مي كند. مسائل مربوط به پيدايش، تحول و تكوين عالم هستي در قلمرو مطالعات كيهان زايي است.

اكنون با توجه به تقسيم بنديهاي ذكر شده در اين قسمت، ملاحظه مي شود كه دانش جغرافياي رياضي ( زمين در فضا) در قسمت اول اين تقسيم بندي يعني در هيأت و نجوم قرار مي گيرد. در اين دانش تنها به مسائلي پرداخته مي شود كه مربوط به حركات اجرام سماوي ( به خصوص سياره زمين) و آثار ناشي از اين حركات مي باشد. مثلاً وقتي صحبت از دو رويداد آسماني خسوف و كسوف مي شود، اين مطلب مستقيماً به جابه جايي و حركتهاي سه جرم ارتباط و همبستگي بسيار نزديك جغرافياي رياضي و نجوم آشكار مي گردد. از اين رو نتيجه مي گيريم كه در س جغرافياي رياضي قسمتي از دانش هيأت است كه خوشبختانه پايه گزاران آن دانشمندان ايراني مثل ابوريحان بيروني، عبدالرحمن صوفي، خواجه نصرالدين طوسي و …بوده اند. اگر چه در عصر حاضر پيشرفتهاي سريع و قابل ملاحظه اي در اين علم به خاطر توسعه تكنولوژي و ساخت وسايل مدرن رصد اجرام سماوي، صورت گرفته است، ولي به اعتقاد همة دانشمندان غربي تمام كشفيات و پيشرفتهاي دانش هيأت جديد بر پاية هيأت قديم بنا نهاده شده است.

1-2- تعريف كيهان

كيهان را مي توان تركيبي از ستارگان، سحابيها، سيارات، ستارگان دنباله دار و اجرام آسماني ديگر تعريف كرد. به تصور ما اين اجزاء جمع شده اند تا نقش كيهان را رقم بزنند. سيارات، سياركها، اقمار، ستارگان دنباله دار، شهابسنگها به دور ستاره منفردي مي گردند و ما آن را خورشيد مي ناميم. اين مجموعة عظيم همه با هم منظومة شمسي را تشكيل مي دهند. خورشيد و بيليونها ستاره ديگر اجتماعي از ستارگان را پديد مي آورند كه كهشكان خودي يا راه شيري ناميده مي شود. جهان، بسياري از اين كهكشانها يا اجتماعات ستاره اي را شامل مي شود.

سيارات و ساير اعضاي منظومة شمسي

5-1. مقدمه

ستاره شناسان نخستين، توجهشان را به پنج «ستاره» مخصوص جلب كرده بودند كه آرام آرام در ميان صورتهاي فلكي حركت مي كردند. اين « ستارگان» به عنوان « ستاره هاي سرگردان» يا سيارات شناخته شدند. سيارات با نور پيوسته اي مي تابند، اما ستارگان واقعي اغلب چشمك مي زنند سيارات به هيچ وجه شبيه ستارگان نيستند، خورشيد ما نمونة يك ستاره است. خورشيد از خود گرما و نور مي تاباند، اما سيارات فقط بر اثر نوري كه از خورشيد منعكس مي كنند، مي درخشند. بيشتر ستارگان بسيار بزرگتر از سيارات هستند. خورشيد ما هزار بار از سياره غول پيكر مشتري بزرگتر است. ستارگان چشمك زن خورشيدهاي ديگري هستند كه از هر سياره اي به ما دورترند. همة‌ سياراتي كه در آسمان شب قابل رويت اند، اعضاي خانوادة خورشيد يا منظومة شمسي مي باشند. پنج سياره اي را كه بدون تلسكوپ مي توان ديد عبارت از : عطارد، زهره، مريخ، مشتري و زحل. عطارد از همه به خورشيد نزديكتر است. بهترين موقع ديدن سياره نوراني زهره سپيده دم يا هنگام غروب است و به اين سبب اغلب آن را « ستارة صبح» يا « ستارة غروب» مي نامند. مريخ را رنگش « سياره سرخ» ناميده اند. دو سياره غول پيكر مشتري و زحل را اغلب با تابش نور زرد رنگ پيوسته اي مي توان ديد. مريخ، مشتري و زحل نسبت به زمين در فاصلة دورتري از خورشيد واقع شده اند.

پس از اختراع تلسكوپ ستاره شناسان سه سياره دورتر را كشف كردند. اورانوس در سال 1160/1781 م، نپتون در 1225/1846 م. وپلوتو در 1282/1903م. كشف شد. هر 9 سياره در مدارهايي به گرد خورشيد سفر مي كنند و همگي يك جهت را مي پيمايند. سيارات نزديكتر به خورشيد زمان كمتري را براي اين گردش صرف مي كنند. نزديكترين سياره به خورشيد يعني عطارد تنها در 88 روز مسير خود را مي پيمايد. گردش زمين به دور خورشيد يك سال و گردش مشتري 12 سال به طول مي انجامد.

« يون هاي كپلر» به مطالعه و بررسي در حركت سيارات پرداخت. او در سال 1609م كشف كرد كه مدارهاي سيارات دوايري هستند كه اندكي كشيده شده اند و بضي ناميده مي شوند. يك بيضي داراي دو نقطة كانوني است. براي هر مدار سياره اي، خورشيد در يكي از كانونها واقع مي شود و اين امر بدين معناست كه فاصلة سيارات از خورشيد ضمن حركت در مدارشان مقدار كمي تغيير مي كند. كپلر به چگونگي حركت سيارات پي برد( به فصل هفتم مراجعه شود) اما اسحاق نيوتون بود كه تشخيص داد نيروي گراني، سيارات را در مدارشان نگه مي دارد. گراني زمين (ثقل يا جاذبه) باعث سقوط اشياء به زمين مي شود. اگر گراني خورشيد دائماً سيارات را به سوي خود نمي كشيد، آنها از خورشيد جدا مي شدند و در اعماق فضا به پرواز در مي آمدند.

خانوادة خورشيد، جدا ازسيارات اعضاي ديگري نيز دارد. بين مريخ و مشتري انبوهي از هزاران « سيارك( شبه سياره)» يا سيارات كوچك قرار گرفته اند. ستارگان دنباله دار با دمهاي بلند و روان خود از دورترين قسمتهاي منظومة شمسي به ما نزديك مي شوند. در فضاي بين سيارات علاوه بر غبار، سنگها يا شهابسنگها ( سنگهاي آسماني) نيز پخش و پراكنده شده اند. اين سنگهاي فضايي در صورت برخورد با جو زمين كاملاً مي سوزند و خطر سيري از شهاب يا « شهاب ثاقب» به وجود مي آورند.

بسياري از سيارات داراي اقماري در مدار خد بوده و تا حدودي شبيه منظومه هاي شمسي كوچكتر مي باشند. مشتري حداقل سيزده قمر دارد كه چهار تاي آن را مي توان با تلسكوپ كوچكي ديد. نيروي گراني اقمار را در مدار خود به گرد سياراتشان حفظ مي كند درست همانگونه كه اين خاصيت، انسجام تمامي خانوادة خورشيد را به يكديگر حفظ مي كند.

5-2- ويژگيهاي عمومي منظومة شمسي

منظومة شمس از يك ستاره به نام خورشيد،‌9 سياره، 34 ماه، سياركها و تعداد زيادي ستارگان دنباله دار تشكيل شده است. خورشيد 100 بار سنگين تر از بزرگترين سياره
( مشتري) و 700 بار سنگين تر از بقية منظومة شمسي به اضافة سياره مشتري مي باشد.

اين حقيقت كه جاذبة خورشيد سيارات را در مدارشان نگه مي دارد تا دير باز در تاريخ ستاره شناسي تأييد نشده بود. تا زمان گاليله، عقيده بر اين بود كه يكي از اشكال حركت ايده آل در طبيعت به صورت دايره است كه نيازي به نيرويي براي ادامة حرت تا بينهايت را ندارد. احتمالاً موافقت گاليله با اين نظر غلط مانع از كشف قانون گراي توسط او گرديد، اگر چه او تا مرز اين كشف به عنوان نتيجه اي از حركات اجرام بر روي زمين پيش رفت. نيوتون اولين كسي بود كه اين ايده قديمي و بدون مفهوم را به دور ريخت و آنها را با بيان آشكاري از طبيعت حرك جايگزين كرد.




3. تشعشعات شديد ماوراء بنفش كه مي تواند ساده ترين مولكولها را از بين ببرد.

در طول دهه هاي آتي، يافتن پاسخ صريحي، دال بر وجود حيات در مريخ، ممكن نيست، با وجود آن كه آزمايشهاي وايكينگها عناصر متناقضي از حيات در مريخ را نشان مي دهند، ولي مي توان نتيجه گرفت كه امروزه بعضي از فرايندهاي متأثير از حيات به صورت اندام واره هاي اوليه در مريخ مي تواند وجود داشته باشد و با اين كه مريخ محتمل ترين سياره اي است كه مي توان موجودات زنده اي نظير خزه ها و گلسنگها را در آن يافت.

ب- سيارات غول

سيارات غول، مشتري، زحل، اورانوس و نپتون 5 تا 10 برابر بزرگتر و خيلي سنگينتر از زمين هستند، ولي به طور قابل ملاحظه اي چگالي آنها از زمين و همسايگانش كمتر و درحدود چگالي آب است. آنها محتوي سبكترين عناصر از قبيل هيدروژن و هليوم مي باشد. در نتيجه، ساختار يك سياره غول با سيارات خاكي متفاوت است. مشتري و زحل عمدتاً از هيدروژن و هليوم تشكيل شده اند و فاقد يك سطح معين مي باشند، در حالي كه اورانوس و نپتون بيشترين مقدار گازهاي سبك خود را از دست داده اند، و احتمالاً از يخهاي آب، آمونياك و متان كه در اطراف صخره ها ذخيره شده اند، تشكيل گرديده اند.

1. مشتري: مشتري بزرگترين سيارة منظومة شمسي و فاصلة آن تا خورشيد 778 ميليون كيلومتر مي باشد. مدت حركت انتقالي آن تقريباً 12 سال و طول شبانه روز آن 9 ساعت و 54 دقيقه است. سرعت چرخش مشتري بسيار سريع مي باشد. اين سرعت منجر به برآمديگيهاي استوايي مي باشند. تخمينهاي قطري ساختار داخلي مشتري نشان مي دهد كه فشار در مركز سياره در حدود 12 10*7/2 پاسكال است دما در مركز مشتري به ok 5000 مي رسد. اين دماي زياد نتيجه انقباض اين سياره سنگين در اثر نيروي گراني خودش مي باشد. اگر مشتري 70 بار سنگين تر مي بود، دماي آن تا حدي بالا مي رفت كه براي افروزش واكنشهاي هسته اي كافي بود و آن را مبدل به يك ستاره كوچك مي كرد. فشار بسيار زياد مشتري، اتمها را به حالت مايع فلزي نظير ليتيوم و سديم، در دماهاي بسيار بالا در مي آورد. پوشش ضخيمي از گاز بسيار فشرده هيدروژن و هليوم در بالاي هسته هيدروژن قرار گرفته است. اين پوشش گازي توسط دو دسته ابر ضخيم احاطه شده است كه قسمت پاييني آن مشتمل برقطرات آب و بلورهاي يخ و قسمت بالايي آن شامل بلورهاي آمونياك منجمد ( با دماي 184) مي باشد. همين ابرهاي آمونياك منجمد، سطح مرئي سياره را آشكار مي سازند.

ابزارهاي تعبيه شده در فضاپيماهاي پايونز نشان دادند كه مشتري بيشتر از آنچه كه گرما از خورشيد دريافت مي كند به فضا تابش مي نمايد. اين گرماي اضافي مي تواند باقيماندة گرماي آزاد شده در هنگام شكل گيري اين سياره باشد. و يا اين كه سياره همچنان كه در اثر نيروي گراني خود به چروك شدن ادامه مي دهد، گرما نيز به مقدار ثابتي آزاد مي شود.

عكسهاي ارسالي از اين فضاپيماها، ابرهاي مغشوشي به شكل طوفانهاي عظيم و گرد بادهاي بزرگ نشان مي دهد كه تا هزاران كيلومتر امتداد دارند. اين عكسها لكه هاي قرمز رنگ بزرگي را نشان مي دهد كه حدود 40 كيلومتر طول دارند و در مدت 300 سال گذشته وجود داشته اند. اين لكه ها احتمالاً مركز طوفانهاي عظيمي ميباشند كه منشأ آن هنوز معلوم نيست.

سيارة مشتري در برگيرندة هيدروژن فراوان همراه با عناصر عادي مانند كربن، ازت و اكسيژن است. در ميا نآنها آمونيكا و متان نيز مشاهده شده اند، همچنين احتمالاً بخار آب نيز وجود دارد. اين كتاب به وفور در جو اولية وجود دارد و لذا مي توان گفت كه هنوز قدمهاي اوليه مسير تكامي حيات بر روي سيارة مشتري زمين وجود داشته اند و در اتفاقاتي كه به توسعة حيات در روي زمين منجر شده اند، نقشي بحراني داشته اند. اهميت آنها در تحول روي زمين به پايان رسيده و مدت زيادي است كه فرار كرده اند. اما اين تركيبات همچنان در سيارة مشتري وجود دارد ولذا مي توان گفت كه هنوز قدمهاي اوليه مسير تكاملي حيات بر روي سيارة مشتري برداشته نشده است. مشتري را مي توان تقريباً به مدت شش ماه از سال، به صورت سياره اي درخشان در پهنة آسمان ديد.