كتاب الطالب علوم الصف السابع الفصل الثالث

كتاب الطالب علوم 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 للطافة الإشعاعية التي تحملها الموجات الكهرومغناطيسية. إن موجات الطيف الكهرومغناطيسي هي موجات مستمرة کما  هو موضح في الشكل 1 نشر اون تلك الموجات من أشعة جاما ذات الأطوال الموجبة القصيرة عند طرف واحد إلى الموجات الراديوية ذات الأطوال الموجية الطويلة عند الطرف الآخر 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 نغير قناة التلفاز عبر جهاز التحكم عن بعد، فأنت تستخدم الموجات تحت الحمراء

الطاقة الإشعاعية والنجوم

تشع أغلب النجوم طاقة بكل الأطوال الموجبة لكن عددا الأطوال الموجبة 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 لأنها تعكس الضوء القادم من الشمس

ضوء من الماضي

تنتقل كل الموجات الكهرومغناطيسية، بدءا من موجات الراديو إلى أشعة جاما عبر الفضاء بسرعة ثابتة تبلغ km/ s 300 , 000 يعرف هذا بسرعة الضوء قد 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 المنعكس من القمر إلى الأرض في ثانية واحدة تقربيا، 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 الأرضية

تم تصميم التلسكوبات لجميع أنواع معينة من الموجات الكهرومغناطيسية تكتشف بعض التلسكوبات الضوء المرئي، ويكتشف البعض الآخر موجات الراديو والموجات المتناهية الصغر

التلسكوبات الضوئية

يوجد نوعان من التلسكوبات الضوئية التلسكوبات الكاسرة والتلسكوبات العاكسة، كما هو موضح في الشكل 2

التلسكوبات الكاسرة يسمى التلسكوب الذي يستخدم عدسة محبة التركيز الضوء من جسم بعيد التلسكوب الكاسر، تعتبر العدسة الشيئية في التلسكوب الكاسر العدسة الأقرب للشي، الذي يتم رصده، كما هو موضح في أعلى الشكل 2 يننقل الضوء عبر العدسة الشيئية وينكسر ليكون صورة صغيرة ساطعة. هناك أيضا العدسة العينية وهي العدسة الثانية التي تكبر الجسم أو الشكل 

التلسكوبات العاكسة تستخدم أغلب التلسكوبات الكبيرة مرايا منحنية بدلا من العدسات المنحنية. يسمى التلسكوب الذي يستخدم مرآة منحنية التركيز الضوء من جسم بعيد التلسكوب العاكس. بنعكس الضوء من مرآة رئيسة إلى مرآة ثانوية، كما هو موضح في الشكل 2. يتم إمالة المرآة الثانوية للسماح للمشاهد بأن يرى الجسم بشكل عام، تنتج المرايا الرئيسية الكبيرة صورا أوضح من تلك التي تنتجها المرايا الصغيرة، الشكل 3 هو من الأمثلة التي تشير إلى حجم المرايا واستخداماتها

التلسكوبات الراديوية

بخلاف التلسكوب الذي يجمع موجات الضوء المرئي، يجمع التلسكوب الراديوي موجات الراديو وبعض الموجات المتناهية الصغر باستخدام هوائي مماثل لطبق القمر الصناعي الخاص بالتلفاز. وبما أن لهذه الموجات أطوال موجبة طويلة وتحمل كمية بسيطة من الطاقة فيجب أن تكون هوائيات الراديو كبيرة لجمعها غالبا ما يتم وضع التلسكوبات الراديوية منا وينم 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 وتشوهها، لذلك، تقع أغلب التلسكوبات الراديوية في الصحاري البعيدة التي تتميز بيئات 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 تتحرك فتسبب انکسار الضوء، ونتيجة لذلك يحدث تغير طفيف في موقع صورة النجم، ولكن على ارتفاعات شاهقة، يكون الغلاف الجوي رقيقا ويسبب تشوهها أقل مما يسببه في الارتفاعات المختصة، ولهذا السبب قام أغلب التلسكوبات البصرية فوق الجبال. ثمة تكنولوجيا جديدة تسمى البصريات المتكيفة تعمل على تقليل آثار تشويه الغلاف الجوي إلى حد کبير، كما هو موضح في الشكل 5

التلسكوبات الفضائية

لماذا قد يضع علماء الفلك تلسكوبا في الفضاء؟ يعود سبب ذلك إلى طبيعة الغلاف الجوي للأرض، يمتص الغلاف الجوي للأرض بعض أنواع الإشعاع الكهرومغناطيسي، يصل الضوء المرئي وموجات الراديو وبعض الموجات المتناهية الصغر إلى سطح الأرض، كما هو موضح في الشكل 6 لكن الأنواع الأخرى من الموجات الكهرومغناطيسية لا تصل إليها إن التلسكوبات الموجودة على الأرض لا تجمع إلا الموجات الكهرومغناطيسية التي لا يمتصها الغلاف الجوي للأرض، أما التلسكوبات الموجودة في الفضاء فيمكنها أن تجمع الطاقة بكل الأطوال الموجية، بما في ذلك تلك التي يمتصها الغلاف الجوي للأرض، مثل معظم الأشعة تحت الحمراء، ومعظم أضواء الأشعة فوق البنفسجية، والأشعة السينية

التلسكوبات الفضائية الضوئية

تجمع التلسكوبات الضوئية الضوء المرئي على سطح الأرض، ولكنها تعمل بشكل أفضل في الفضاء، وذلك بسبب عدم وجود غازات، فالسماء مظلمة ولا يوجد طقس. كما قرأت سابقا، يمكن للغازات الموجودة في الغلاف الجوي أن تمتص بعض الأطوال الموجية
تم إطلاق أول تلسكوب فضائي بحري في العام 1990، يعتبر تلسكوب هابل الفضائي ، المبين في الشكل 7 ثم النشاط الشكل الموجودة في بداية هذا الدرس 101 بواسطة تلسكوب هابل

استخدام الأطوال الموجية الأخرى

تلسكوب هابل الفضائي هو التلسكوب الفضائي الوحيد الذي يجمع الضوء المرئي، الشكل 8 يظهر أن كل لون في صورة النجم ذات الكرسي A مشتق من طول موجي مختلف الأصفر مرئي الوردي / الأحمر، الأشعة تحت الحمراء الأخضر والأزرق، الأشعة

تلسكوب سبيتزر الفضائي لا يمكن رؤية النجوم الحديثة والكواكب المختفية بسبب الغيار والغازات في الضوء المرئي. مع ذلك، يمكن للأطوال الموجية للأشعة تحت الحمراء أن تخترق الغبار وتكشف ما وراءه، فضلا عن ذلك، يمكن استخدام الأشعة تحت الحمراء لملاحظة الأجسام القديمة للغاية والتي تكون درجة حرارتها أقل من أن تشع ضوا مرئيا في العام 2003، تم إطلاق تلسكوب سیپنزر القضائي لجميع موجات الأشعة تحت الحمراء، أثناء دورانه حول الشمس

تلسكوب جيمس ويب الفضائي هو تلسكوب فضائي کبيره من المقرر إطلاقه عام 2021، وهو مجسمه أيضا لجميع الأشعة تحت الحمراء بينما يدور حول الشمس. يتميز تلسكوب جيمس ويب الفضائي الموضح في الشكل و بمرآة مساحتها 50 مرة أكبر من مرآة تلسكوب سبيتزر وسبع مرات أكبر من مرآة تلسكوب هابل يخطط علماء الفلك لاستخدام التلسكوب لاكتشاف المجرات التي تشکلت في بدايات تاريخ الكون.