كتاب العلوم وحدة استكشاف الفضاء الصف السابع الفصل الثالث

كتاب العلوم وحدة استكشاف الفضاء الصف السابع الفصل الثالث 

الموجات الكهرومغناطيسية

تبعث النجوم طاقة تشع في الفضاء کموجات کهرومغناطيسية تختلف الموجات الكهرومغناطيسية عن الموجات الميكانيكية، ومن أمثلتها موجات الصوت، حيث يمكن أن تنتقل موجات الصوت عبر الأجسام الصلبة والسوائل والغازات، وقد تنقل الموجات الكهرومغناطيسية الطاقة عبر المادة أو الفراغ، كالفضاء تسمى الطاقة التي تحملها هذه الموجات بالطاقة الإشعاعية 

الطيف الكهرومغناطيسي

الطيف الكهرومغناطيسي هو المدى الكلي للطاقة الإشعاعية التي تحملها الموجات الكهرومغناطيسية. إن موجات الطيف الكهرومغناطيسي هي موجات مستمرة کما  هو موضح في الشكل 1. تتراوح تلك الموجات من أشعة جاما ذات الأطوال الموجبة القصيرة عند طرف واحد إلى الموجات الراديوية ذات الأطوال الموجية الطويلة عند الطرف الأخر يمكن أن يصل طول الموجات الراديوية إلى آلاف الكيلومترات. أما طول أشعة جاما فقد يكون أقل من قطر ذرة 

يحتوي الضوء المرئي على كل الألوان التي نراها لا يمكنك مشاهدة الأجزاء الأخرى من الطيف الكهرومغناطيسي، لكن يمكنك استخدامها، حين تتكلم عبر الهاتف الجوال، فأنت تستخدم الموجات المتناهية الصغر وحين تغير قناة التلفاز عبر جهاز التحكم عن بعد، فأنت تستخدم الموجات تحت الحمراء هذه

الطاقة الإشعاعية والنجوم

تشع أغلب النجوم طاقة بكل الأطوال الموجية، لكن عدد الأطوال الموجية التي تشعها يعتمد على درجات حرارة كل من هذه النجوم، غالبا ما تشع النجوم الساخنة موجات أقصر ذات طاقة أعلى. مثل الأشعة السينية وأشعة جاما والموجات فوق البنفسجية. أما النجوم الباردة فغالبا ما تشع موجات أطول ذات طاقة أقل، مثل الموجات تحت الحمراء وموجات الراديو تقع درجة حرارة الشمس في النطاق الوسطي لدرجات حرارة النجوم. لذا، تشع الكثير من طاقتها على شكل مرئي

لماذا نرى الكواكب والأقمار؟

إن الكواكب والأقمار أشد برودة حتى من النجوم الأكثر برودة لا تنتج الكواكب والأقمار طاقتها بنفسها. بالتالي فهي لا تشع ضوء  مع ذلك، يمكنك رؤية القمر والكواكب لأي تعكس الضوء القادم من الشمس

ضوء من الماضي

تتنقل كل الموجات الكهرومغناطيسية، بدءا من موجات الراديو إلى أشعة جاما عبر الفضاء بسرعة ثابتة تبلغ km/s 300,000 تعرف هذا ب سرعة الضوء فد يبدو أن سرعة الضوء مذهلة ولكن الكون ضخم للغاية، حتى مع التحرك بسرعة الضوء، قد يستغرق الأمر ملايين أو مليارات السنين لتصل بعض موجات الضوء إلى الأرض بسبب المسافات الكبيرة في الفضاء نظرا إلى أن الضوء يستغرق وقتا لينتقل، فإنك ترى الكواكب والنجوم في المكان الذي كانت فيه حينما بدأ ضوءها رحلته إلى الأرض، يستغرق الضوء وقتا بسيطا للغاية ليتنقل داخل النظام الشمسي يصل الضوء المعكس من القمر إلى الأرض في ثانية واحدة تقريبا، يصل الضوء القادم من الشمس إلى الأرض في حوالي 8 دقائق، ويصل إلى كوكب المشتري في حوالي 40 دقيقة

أما الضوء القادم من النجوم. فأقدم بكثير. بعض النجوم بعيدة جدا لدرجة أن طاقتها الإشعاعية تستغرق ملايين أو مليارات السنين لتصل إلى الأرض. لذلك، من خلال دراسة الطاقة المنبعثة من النجوم. يمكن أن يكتشف علماء الفلك طبيعة الكون منذ ملايين أو مليارات السنين

التلسكوبات الراديوية

بخلاف التلسكوب الذي يجمع موجات الضوء المرئي، يجمع التلسكوب الراديوي موجات الراديو وبعض الموجات المتناهية الصفر باستخدام هوائي مماثل لطبق القمر الصناعي الخاص بالتلفاز، وبما أن لهذه الموجات أطوال موجية طويلة وتحمل كمية بسيطة من الطاقة، فيجب أن تكون هوائيات الراديو كبيرة لجمعها. غالبا ما يتم وضع التلسكوبات الراديوية معا ويتم استخدامها كتلسكوب واحد، إن التلسكوبات الموضحة في الشكل 4 هي جزء من "مصفوفة المراصد الكبيرة الموجودة في نيومكسيكو

التشويه والتشويش

يمكن للرطوبة الموجودة في الغلاف الجوي للأرض أن تمتص موجات الراديو ونشوميا لذلك، تقع أغلب التلسكوبات الراديوية في الصحاري البعيدة التي تتمیز ببيئات جافة، وتكون تلك الصحاري النائية عادة بعيدة عن محطات الراديو التي تبعث موجات الراديو التي تتداخل مع موجات الراديو الآتية من الفضاء إضافة إلى ذلك، يعمل كل من بخار الماء والغازات الأخرى الموجودة في الغلاف الجوي للأرض على تغيير مسار الضوء المرئي، تبدو النجوم متلألئة لأن الغازات الموجودة في الغلاف الجوي نتحرك فتسبب انکسار الضوء. ونتيجة لذلك يحدث تغير طفيف في موقع صورة النجم، ولكن على ارتفاعات شاهقة، يكون الغلاف الجوي رقيقا ويسبب تشويها أقل مما يسببه في الارتفاعات المنخفضة، ولهذا السبب قام أغلب التلسكوبات البصرية فوق الجبال. ثمة تكنولوجيا جديدة تسمى البصريات المتكيفة تعمل على تظليل آثار تشويه الغلاف الجوي إلى حد كبير. كما هو موضح في الشكل 5

البحث عن الحياة

لا يعلم أحد ما إذا كانت الحياة خارج الأرض موجودة أم لا، لكن الإنسان يفكر في احتمال ذلك على المدى البعيد. وأصبح لهذه الحياة اسم، إذ يطلق على الحياة التي تنشأ خارج الأرض اسم الحياة خارج الأرض 

الظروف الضرورية للحياة

علم الأحياء الفلكي هو دراسة الحياة في الكون، بما في ذلك الحياة على الأرض و احتمال وجود حياة خارج الأرض، يساعد التحقيق في الظروف الضرورية للحياة على الأرض العلماء في توقع أماكن في النظام الشمسي من المحتمل وجود حياة عليها غير الأرض، فضلا عن ذلك، يمكن أن يستفيد العلماء من علم الأحياء الملكي في تحديد مواقع بینات فضائية صالحة لحياة الإنسان وغيره من المخلوقات الأرضية فيها.

تتوفر الحياة في مجموعة واسعة من البيئات على الأرض، تعيش بعض الكائنات الحية في بيئات صعبة مثل الأعماق السحيقة للمحيطات، في جوف الصخور، على اختلافها كل الكائنات الحية تحتاج إلى الماء السائل. المواد العضوية وبعض مصادر الطاقة الأخرى كما في الشكل 18 

الماء في النظام الشمسي

اكتشف أحد المسابير الفضائية الخاصة بالقمر الماء في فوهة على سطح القمر، فقد اكتشف ماء متجمد في فوهة واحدة بكمية كافية لملء 1,500 من حمامات السباحة الأولمبية، وتشير أدلة من مسابير فضائية أخرى إلى وجود بخار ماء أو جليد على العديد من الكواكب والأقمار في النظام الشمسي تخطط وكالة ناسا لإطلاق مختبر علوم المريخ لأخذ عينات متنوعة من التربة والصخور على المريخ 

ستقوم البيئة بالتحقيق في احتمال وجود حياة حالية أو ماضية على الكوكب من المحتمل أن تحوي بعض الأقمار الموجودة في النظام الشمسي الخارجي مثل قمر المشتري "أوروبا"، الذي يظهر في الشكل 19 کميات هائلة من الماء السائل تحت أسطحها

تكنولوجيا الفضاء

يتطلب برنامج الفضاء مواد يمكنها تحتل معدلات قصوى من درجات الحرارة والضغط في الفضاء، تم استخدام العديد من هذه المواد في الحياة اليومية على الأرض

المواد الجديدة

يجب أن تحمي مواد الفضاء البشر من الظروف القاسية، كما يجب أن تكون قوية ومرنة. تستخدم المواد التي تم تطويرها للسنوات الفضائية وتستخدم حاليا أيضا، في صنع سترات السباق للسباحين وأدوات مكافحة الحرائق خفيفة الوزن والملابس الرياضية الأخرى

السلامة والصحة

طورت ناسا مادة لبنية قوية لتصنيع حبال مظلة الهبوط للمركبة الفضائية التي تهبط على الكواكب والأقمار، إن هذه المادة أقوى خمس مرات من الفولاذ وتستخدم لتصنيع إطارات السيارات 

التطبيقات الطبية

إن الأطراف الصناعية، ومقابيس الحرارة الأذنية التي تعمل بالأشعة تحت الحمراء والجراحة بالروبوت، كلها لها جذور في برنامج القضاء، وكذلك دعامات تقويم الأسنان الموضحة في الشكل 14، تحتوي هذه الدعامات على مادة خزفية تم تطويرها في المقام الأول لتقوية المقاومة الحرارية لمكوكات الفضاء