قانون طبیعت

دوسال گذشت...

شاید به آنچه که در اندیشه مان می گذشت نرسیدیم ولی گذشت!!!

.

.

.

.

.

.

تولدت مبارک!!!

پايان جهان يا شروع دوباره ؟

پيدايش جهان هستي را كه در تئوري كلاسيك جاذبه كه بر روي فضا – زمان حقيقي پايه گذاري شده است فقط به دو طريق مي توان بيان كرد. يا آن كه از بينهايت قبل وجود داشته باشند يا اينكه با بيگ بنگ در لحظه اي با خصوصيت عجيب به نام تكينگي يا نقطه ي يگانه در زمان گذشته آغاز گرديده است ولي حالت سومي هم وجود مي تواند داشته باشد كه هر دو حالت قبل را شامل باشد و هيچ كدام به طور مستقل نباشد .يعني اينكه فضا – زمان از بينهايت قبل وجود داشته باشد ولي در هر بازه ي زماني معين به نام دوره ي تناوب مسير معيني را بپيمايد . اين به معناي حركت فضا در طي زمان ميباشد نه به اين معنا كه جهان در قالبي در حال حركت است. در تئوري كوانتم جاذبه امكان ديگري نيز وجود دارد زيرا هنگامي كه از زمان و فضاي نا اقليدسي استفاده مي كنيم كه در آن جهت زمان و فضا يك نوع هستند . امكان اين كه فضا – زمان در حالت انبساط مشخص و معين باشند (يعني بي نهايت نباشند) موجود است ول در عين حال مي توانند هيچ گونه مرز و كناره اي نداشته باشند .فضا-زمان مي تواند همانند سطح كره دو بعدي باشد .انبساط و گسترش بر روي سطح كره زمين مشخص است ولي حد و مرزي نداشته باشد به معناي اينكه شما در هر جهت حركت كنيد به پاياني نمي رسيد عليرغم اينكه زمين محدود است كناره اي وجود ندارد و اين به خاطر انحناي سطح كره است و سطح نا اقليدسي آن .
مي توان به طرف غروب رفت و به پاياني نرسيد .  بنابراين تئوري كوانتمي جاذبه راهي باز نموده است كه در آن فضا-زمان فاقد مرز و كناره باشد و لزومي ندارد كه براي آن لحظه ي بيگ بنگ تكينگي قائل شد تا در آن كليه ي قوانين فيزيك بي اعتبار و بدون ارزش باشند.

در تئوري كوانتمي جاذبه مفهوم زمان موهومي وارد مي شود . زمان موهومي به وسيله ي اعداد موهومي اندازه گيري مي شوند .زمان موهومي مفهوم كاملا مشخص رياضي دارد.اگر ما يك عدد حقيقي را در خودش ضرب كنيم يك عدد مثبت حقيقي حاصل مي شود ولي بنا به ضرورت هاي دنياي رياضيات و تبعا فيزيك مجموعه ي جديدي از اعداد با خواص عجيب و نامانوس وارد محاسبات شدند كه تعاريف دقيق رياضي داشتند . براي مثال حاصل توان دوم اين اعداد عددي منفي است يعني از حاصل ضرب هر عدد اين مجموعه در خودش عددي منفي حاصل مي شود . براي درك بهتر زمان موهومي به مثال زير توجه كنيد :

نويسنده در 25 فروردين به دنيا آمده است در سال 1369 . حال ما مي توانيم چند نتيجه بگيريم :25فروردين سال 69 زماني است كه نويسنده به دنيا آمده است و يا زماني كه نويسنده به دنيا آمده است 25 فروردين 1369 است . در نگاه اول اين دو جمله يكسان به نظر مي رسند ولي در با اندكي تفكر مي توان به اين نتيجه رسيد كه اين دو دو اتفاق مجزا هستند كه تحت شرايطي به صورت همزمان رخ داده اند . يعني يكي تولد و ديگري 25 فروردين سال 1369.حال زمان واقعي را در نظر بگيريد تحت هيچ شرايطي زمان واقعي به عقب بر نمي گردد و همواره جهت خاص خود يعني از گذشته به آينده را دارد و برگشت در زمان محال است .اگر ما زمان تولد را ما به احتساب ساعت خود جهان حساب كنيم به فرض فرد در سال 17000000001و ماه 1وروز 25 و ساعت .... به دنيا آمده است . در تئوري كوانتمي جاذبه جهان همواره انبساط و انقباض پيدا ميكند و اتفاقات يكساني را طي مي كند و در كل مي توان گفت كه دوره ي تناوب دارد مشابه آنچه كه در تئوري جهان هاي تپنده ارائه داده مي شود .اين به اين معناست كه نويسنده يكبار ديگر در سال 47000000002 و ... دو باره متولد مي شود حال آيا اين به معناي اين است كه ما در زمان حقيقي به عقب باز گشته ايم ؟به طور مسلم خير.تنها نكته اينجاست كه جهان در سال47000000002همانند سال17000000001رفتار ميكندوترتيب اتفاقات يكسان است و اين نشان دهنده ي زمان موهومي مي باشد .يعني در واقع زمان موهومي تابه حالت رفتار جهان است و اگر در لحظه اي جهان همانند لحظه ي ديگر رفتار كند زمان براي هر دو لحظه نسبت به يك مبدا خيالي يكي است .تفاوت زمان موهومي با زمان حقيقي در اين است كه در زمان حقيقي هيچ دو لحظه اي نبايد يكسان باشند زيرا براي نشان دادن وضعيت فضا از زمان استفاده مي كنيم و چون همواره فضا در حال تغيير است و چون جهت زمان از گذشته به آينده و يكطرفه مي باشد پس هيچ دو لحظه اي نبايد وضعيت يكسان داشته باشند (از حيث موقعيت فضا).البته اين رفتار جهان و رابطه ي بين زمان حقيقي و موهومي را به صورت زير مي توان توجيه كرد.براي مثال اگر ما به فرض جهاني با دوره ي تناوب 30ميليارد داشته با شيم و بخواهيم يك دوره ي 120ميليارد ساله از آن را به احتساب زمان حقيقي بررسي كنيم

در حقيقت زمان موهومي زمان احتسابي ما در طول هر تناوب جهان است به نحوي كه بديهي است كه در آغاز هر تناوب ما زمان را صفر در نظر مي گيريم در صورتي كه به هيچ وجه اين گونه نيست و در زمان حقيقي صفر محسوب نمي شود .در واقع ما محور را به بردار هاي كوچكتر تقسيم مي كنيم كه همگي يكسانند.و با پايان زمان موهومي زمان موهومي دوباره شروع مي شود.در فرضيه ي ((بيكناره))انبساط جهان هستي و خط سير آن را در يك سطح كروي مانند كره ي زمين / مي توان معرفي كرد كه در آن نقطه ي شمال معرف زوامن ومهومي مي باشد .جهان هستي از قطب شمال به عنوان نقطهاي يگانه شروع مي شود و به تدريج انبساط مي يابد و به سمت جنوب جابجا ميشود به طوري كه دواير عرض جغرافيايي معرف مراحل انبساط خواهند بود.تا آنجا كه جهان هستي به حداكثر انبساط با زمان موهومي برسدو آن دايره خط استوا است. از آن به بعد جهان هستي شروع به انقباض نموده و اين انقباض با زمان موهومي تا نقطه ي يگانه ي قطب جنوب ادامه دارد.

جهان هستي در نقب شمال و قطب جنوب داراي ابعاد ((هيچ))است ول اين بدان مفهوم نيست كه اين نقاط داراي خصوصيت عجيب يا تكينگي باشند.همان طور كه قطبين شمال و جنوب زمين داراي اين حالت عجيب نيستند.

بنابراين قوانين فيزيك در اين نقاط كاملا صادق مي باشند و همان طور كه اين قوانين در قطبين شمال و جنوب زمين نيز صادق است.

در سالهاي اوليه ي قرون بيستم همگان به زملن مطلق باور داشتند.هرواقعه مي توانست با عددي از زمان مشخص شود.با اعلام تئوري نسبيت انيشتن ايده ي زمان واحد و مطلق رها شد وبه جاي ان طبق تئوري نسبيت هر ناظري مي توانست زمان خود را اندازه گيري نمايد و بدين ترتيب درك زمان نسبي گرديد.هنگامي كه سعي مي شود تئوري جاذبه را با مكانيك كوانتوم تلفيق نمايند بايد زمان موهومي را نيز در ان داخل نمايند.اين زمان رابا جهات در فضا اشتباه مي شود.اگر به طرف شمال برويم مي توانيم به جنوب باز بگرديم بهمين ترتيب اگر در زمان موهوميهم جلو برديم بايد قادر به بازگشت باشيم.اين بدان معني است كه اختلاف مهمي بين رفتن به جلو و برگشتن در زمان موهومي وجود ندارد.از طرف ديگر در زمان حقيقي همانطور كه مي دانيم اختلاف بزرگي بينسمت جلو و سمت عقب وجود دارد.اين اختلاف بين گذشته و اينده از كجاست؟ چرا ما گذشته را بخاطر مي اوريم و اينده به خاطر ما نمي ايد؟ در حالي كه قوانين فيزيك وجه امتيازي بين گذشته و اينده قائل نيست.

اختلاف بزرگي بين جهت جلو و عقب ذر زمان حقيقي و زندگي عادي موجود است.تصور كنيد يك فنجان از روي ميز سقوط كند و خرد و شكسته به صورت قطعاتي روي كف اتاق ريخته شود.اگر ما فيلم اين واقعه را ثبت كنيم به راحتي ميتوانيم فيلم را در جهت عكس به حركت در آوريم و ببينيم كه قطعات فنجان دوباره به هم مي چسبند و ناگهان فنجان از كف اتاق برخاسته و به روي ميز مي جهد و فنجان سالم بر روي ميز قرار مي گيرد.

علت اين كه ما در زندگي عادي چنين جرياني را نمي بينيم و درك نميكنيم آنست كه اين پديده به وسيله ي اصل دوم ترموديناميك منع شده است. اصل دوم ترموديناميك ميگويد آنتروپي يا بي نظمي با گذشت زمان افزايش مي يابد.فنجان خرد شده در كف اتاق بي نظمي است .افزايش آنتروپي با زمان مثالي است از آنچه خدنگ زمان ناميده مي شود و آن جهت زمان را مشخص مي كند. لااقل سه خدنگ زمان وجود دارد.اول خدنگ زمان ترموذيناميك كه در آن آنتروپي افزايش پيدا ميكند .دوم خدنگ زمان رواني و اينكه ما در آن جهتي را حس ميكنيم كه زمان مي گذرد و در آن گذشته به خاطرمان مي آيد در حالي كه آينده را به خاطر مني آوريم . سوم خئنگ زمان كيهاني و آن جهتي زماني است كه جهان هستي گسترش و انبساط پيدا ميكند .

در فرضيه ي بيكناره در مرحله ي انبساط جهان هستي اين سه خدنگ زمان به يك سو و جهت هستند هنگامي كه جهان از انبساط باز مي استد و شروع به انقباض كند خدنگ ترموديناميك بر عكس خواهد بود و بي نظمي با گذشت زمان كاهش مي يابد . كاهش بي نظمي اين امكان را مي دهد كه در مرحله ي انقباض تمامي وقايع عكس مرحله انبساط انجام شود و دو مرحله ي انبساط و انقباض قرينه ي هم گردند . قطعات فنجان خرد شده باز گرد هم آيند و سالم روي ميز قرار بگيرند و موجودات زنده زندگي خاص ديگري را تجربه كنند يعني اول بميرند و بعد متولد شوند يعني زندگي ديگري را با مرگ آغاز كنند .

در مرحله ي انبساط با گذشت زمان پروتون ها و نوترون ها در دل ستارگان تبديل به نور و تشعشعات گرديده و به بي نظمي كامل مي رسند . خدنگ ترموديناميك ديگر نمي تواند ديگر ادامه پيدا كند زيرا جهان هستي به پايان اين عامل يعني بي نظمي كامل رسيده است . پس موجودات زنده با اين تعريف فعلي فقط مي توانند كه در مرحله ي انبساط جهان هستي زندگي كنند زيرا شرايط انقباض با زندگي ايشان مطابقت ندارد .

جهان هستي در زمان واقعي داراي شروع و پاياني است كه در آن حد و مرزي براي فضا_زمان موجود مي باشد و قوانين فيزيك در لحظات آغازي و پاياني بلا اثر است .اما در زمان موهومي نه تكينگي وجود دارد و نه حد و مرزي در صورتي كه جهان به هيچ وجه بي انتها نيست . در حقيقت شايذ آنچه ما زمان موهومي مي ناميم از آنچه زمان حقيقي ناميده مي شود بنيادي تر باشد زيرا زمان حقيقي ساخته ي فكر خود ما از آنچه جهان هستي را به آن شبيه مي دا نيم است . بايد به ياد داشت كه تئوري علمي جز يك الگوي رياضي براي بيان و توجيه و ملاحظات و مشاهده هاي ما نيست و از انديشه ي خود ما تراوش ميكند و جز آن چيز ديگري نيست .بنابراين اگر سوال كنيم كه زمان حقيقي واقعيتر است يا زمان موهومي پرسشي بي محتوا و بيهوده كرده ايم .

اين تئوري از استاد شهيرجهان فيزيك استيون هاوكينگ بود كه در آخر به چيزي منتهي شد كه نويد آغاز زندگي با مرگ را مي داد.

در آن روز كه آسمان را چون طومارى در هم مى‏پيچيم، (سپس) همان گونه كه آفرينش را آغاز كرديم، آن را بازمى‏گردانيم; اين وعده‏اى است بر ما، و قطعا آن را انجام خواهيم داد. (سوره انبيا آيه 104)

منبع:انجمن فیزیکدانان جوان

آشنایی با واژگان کاربردی فیزیک لیزر

معادل فارسي :ليزر

 تعريف: از حروف اول كامات عبارت Light Amplification By Stimulattio Emission Of Radiation به معني تقويت نور بوسيله گسيل القايي تابش ، تشكيل شده است. 

واژه لاتين: Laser

خمش

 به دور گوشه‌ها توانايي خمش به دور گوشه‌ها كه به آن پراش اطلاق مي‌شود، بطوري كه حتي وقتي كه يك چشمه نقطه‌اي نور بكار برده شود، سايه لبه‌هاي يك جسم كاملا تيز نيست.

Bend round corner

فريز

وقتي كه نوري از دو يا چند چشمه همدوس گسيل مي شود، باهم تركيب شده (پديده تداخل) ونواحي تاريك و روشني را تشكيل مي‌دهند، اين نواحي را فريز مي‌گويند.

Fringes

چگالي تابش

 چگالي تابش برابر است با انرژي عبور كرده از واحد سطح در واحد زمان. 

Irradiance

مدهاي الكترومغناطيسي عرضي

 اينگونه مدها با دو عدد صحيح r و q مشخص مي‌شوند كه اعداد صحيح هستند و تعداد مينيممها در باريكه ليزر است وقتي بصورت افقي و يا عمودي طي شوند.

TEM_qr

چند برابر كننده نور

در آشكار سازهاي نوري بكار مي‌روند.

Photomultiplier

دمش (ليزري

) روشي براي رسيدن به جمعيت معكوس مورد نياز براي ليزر زايي ، كه براي اين كار از روشهاي مختلفي مانند پمپاژ (دمش) الكتريكي ، نوري و ... استفاده مي‌شود.

Pumping

گاف (انرژي)

در اتم اصولا تمام ترازهاي انرژي پر نستيند. در واقع در دماهاي نسبتا پايين در ترازهاي پايين كاملا پر هستند و از آن به بعد خالي مي‌باشند. در سيستم مجموعه اتمها وقتي باند انرژي داريم، باندهاي انرژي تا باند بخصوصي از آن به بعد خالي هستند باند بين آخرين ناپذير شده و اولين باند خالي را گاف انرژي گويند.

Gap

ديود تابش كننده نور

 يكي از مهمترن قطعات الكترونيكي از اتصال بين مواد n و p بدست مي‌آيد. چنين وسيله‌اي ديود ناميده مي‌شود كه مي‌تواند جريان را در يك جهت عبور دهد و نه بالعكس. مهمتر اينكه مي‌تواند با عبور جريان از محل اتصال تحت شرايط خاصي تابش گسيل دارد كه به آن LED گويند. 

Light Emession Diode LED

اتصال همگن

 هرگاه از يك نوع ماده در اتصال (نيم هادي) استفاده شود، گويند.

Homojuction

اتصال غير همگن

 هرگاه از انواع مختلف مواد نيم هادي در اتصال استفاده شود.

Heterojuction

مغناطيس ويگلر

 ايجاد ميدان مغناطيس دوره‌اي كه علامت آن بصورت دوره‌اي در امتداد انتشار الكترون (در ليزر الكترون آزاد) تغيير مي‌يابد.

Wiggler magnet

فاكتور كيفيت

 براي مدارهاي الكترونيكي و تشديد آنها بكار مي‌رود و براي نسبت فركانس تشديد به پهناي خط مي‌باشد.

Quality factor

طرح يا نقشه

 (تداخل امواج) توزيع شدت بر روي پرده كه متشكل از منطقه روشني است كه توسط حلقه‌هاي تاريك و روشن در بر گرفته شده است.

Pattern

تابع متقابل همدوسي

همدوسي معمولا بر حسب تابع متقابل همدوسي (12γ (τ مشخص مي‌شود اين مقدار كه در واقع عدد مختلف است، اندازه گيري هم خواني دو موج نوري در مكان و زمان مشخص مي‌باشد و مقدار 0 تا 1 دارد. وقتي كه مقدار صفر دارد نور كاملا غير همدوس است. مقدار يك دلالت بر همدوسي كامل دارد.

Mutual coherence function

ميخه

 ميخه‌ها قسمتهايي از پالس را تشكيل مي‌دهند.

Spike

عددf

  منظور عدد F عدسي است كه برابر نسبت فاصله كانوني به قطر عدسي را گويند. (F = f/D)

F Number

دو برابر كننده فركانس

 مواد دو برابر كننده فركانس بسيار مفيد بوده و همانطور كه از نامشان پيداست، قادر هستند كه فركانس پرتوهاي ليزر را دو برابر كنند (يعني طول موج را نصف كنند).

Frequency Doubling

هميوغي فاز

 در خيلي از موارد عملكرد ليزر بصورت يك مد طولي TEM_oo با شكل گاوسي مورد نظر است. در عمل با بسياري از ليزرها دستيابي به اين امر مشكل است. يك راه حل ممكن استفاده از آينه‌هاي هميوغ فلزي است. وقتي پرتوهاي نور از چنين آينه‌هايي بازتاب مي‌شود به تركيب فازي پرتو مي‌انجامد. يك ويژگي جالب ديگر اين است كه با اين روش صرف نظر از شعاع انحناء آينه و يا طول كاواك ، ليزر پايدار است.

Phase Conjugation

ابزار نوري

 كليه وسايل و ابزار اپتيكي را گويند.

Optical tooling

لبه‌هاي نوري

 لبه‌هاي مستقيم نوري براي تعريف خطهاي مستقيم براي جستجو و همچنين پروژه‌هاي مهندسي شهرسازي مانند ساختن خط لوله ، هدايت ماشينهاي لوله گذاري و ايجاد تونلها بكار مي‌رود. در عمليات تنظيم كردن ديگر مانند سوار كردن يا مونتاژ كردن ابزارهاي خيلي بزرگ مانند هواپيماها و كشتيها ، ايجاد ساختمانهاي عظيم و تنظيم ليزرهاي پر قدرت كه براي برش ، سوراخكاري و جو.شكاري بكار مي‌روند و معمولا داراي طول موجهاي مادون قرمز هستند، بكار مي‌رود.

Stright edges

منشور پنج گانه

منشور پنج تايي پرتو را صرف نظر از جهت دقيق منشور ْ90 مي‌چرخاند و بدين طريق مي توان زاويه ْ90 را بدست آورد.

Penta Prism

گوشه مكعبي (بازتاب كننده

 گوشه مكعبي‌ها مي‌توانند نور برخورد كننده را طوري بازتاب كنند كه موازي نور برخوردي اولي با مقدار كمي جابجايي حركت كند. مزيت ديگر اين بازتاب كننده‌ها اين است كه تنظيم تداخل سنج را آسان مي‌كنند، چرا كه دو درجه آزادي زاويه‌اي هر آينه با دو درجه آزادي جانبي جايگزين مي‌شود.

Cube Corner

طرح لكه‌اي

 طرح لكه‌اي نامي است كه به طرح بازتابي كه نور ليزر بازتاب شده از يك سطح ناصاف بدست مي‌دهد، داده شده است. نورهايي كه از نقاط مجاور كه داراي بي نظميهاي كوچكي هستند، بازتاب مي‌شوند، مي‌تواند تداخل انجام دهند و مناطق تاريك و روشني را بوجود آورند. اين اثرات در حقيقت وقتي كه سطح به كمك يك نور غير همدوس تحت تابش قرار گيرد ظاهر مي‌شود.

Speckle Pattern

بيناب نمايي پرتو مولكولي

 در اين روش اتمها يا مولكولهاي مورد بررسي بصورت پرتو جمع مي‌شوند و نور كاوخ (Prob) بطور عمود بر امتداد حركت آنها مي‌تابد. ذرات در پرتو مولفه كوچكي از سرعت در امتداد پرتو كاوه دارند و از اين رو پهن شدگي دوپلر بطور قابل ملاحظه‌اي كاهش مي‌يابد.

Molecular beam spectroscqoy

بيناب نمايي اشباع

 روشي است كه در آن خروجي ليزر به دو پرتو تقسيم مي‌شود كه از دو جهت مخالف وارد ماده هدف مي‌شوند. يكي از اين پرتوها (پرتو اشباع كننده) خيلي شديدتر است از ديگري (پرتو كاوه) است و مدوله شده (دامنه).

Saturation Spectroscopy

ماهواره ها

امروزه ارتباطات به وسيله ماهواره ها يكي از حقايق مسلم شده است ؛ مقدار زيادي از حجم جغرافياي بين المللي و محلي كشورها بطور روز افزون به كمك سيستمهاي ماهواره اي منتقل مي گردد. همچنين ماهواره ها در سرويس هاي متنوع و مهمي از قبيل پخش برنامه هاي تلويزيوني ؛ ارتباطات دريايي ، هواشناسي ، زمين شناسي ، تحقيقات فضايي ،‌ سيستمهاي ناوبري ، نظامي و غيره بكار ميرود.

در حال حاضر بيش از هزاران ماهواره در مدارهاي مختلف زمين در حال گردش ميباشند . در ميان اين ماهواره ها شايد ماهواره هاي ارتباطي (مخابراتي ) از بقيه شناخته تر باشند.

در اينجا ما به بررسي همه جانبه ماهواره ها پرداخته و شما را با دنياي ماهواره ها آشنا خواهيم كرد.

انواع ارتباطات ماهواره ها

1-  ارتباطات فضا به فضا

در اين نوع از ارتباط ماهواره اي دو يا چند ماهواره در فضا بين خودشان ارتباط برقرار ميكنند.

2-  ارتباط فضا – زمين

اين ماهواره ها اطلاعات بدست آورده از فضا را به زمين مخابره ميكنند .مانند ماهواره هاي سنجش از راه دور و ماهواره هاي نظامي.

  3 – ماهواره هاي زمين – فضا – زمين

اين ماهواره ها هم اطلاعات را از زمين دريافت نموده و هم به زمين مخابره ميكنند . مانندماهواره هاي مخابراتي و ماهواره هاي ويدويي .

مدارهاي ماهواره اي
  ماهواره ها به دور زمين دريک مسيربسته که آن را مدار مي نامند, درحال گردش هستند. ناظري که درخارج  منظومه شمسي قرار گرفته و به زمين مي نگرد , مشاهده مي کند که ماهواره ها د ر مسيرهايي به دور زمين در  حال چرخشند. اين مسيرهامي توانند دايره اي يا بيضي شکل باشند اما مرکززمين در هرحالت در مرکزاين مسيريا در نقطه کانوني آن قرار دارد. ماهواره درصورتي که تحت تاثير نيروهاي جاذبه ديگري قرارنگيرد, همواره در  صفحه اي به نام صفحه مداري به گردش خودبه دور زمين ادامه مي دهد.حرکت اين صفحه مداري به پريود مدار و زاويه صفحه با مدار استوا بستگي دارد. اگر اين زاويه صفر باشد, صفحه مداري منطبق بر صفحه استوايي زمين  مي شود.

بطور كلي هر جسم همواره تحت تاثير جاذبه زمين قرار دارد و بطرف مركز ثقل آن كشيده ميشود . حتي اگر آن جسم هزاران كيلومتر از زمين فاصله داشته باشد. با اين وجود بايد پرسيد كه چرا ماهواره ها جذب زمين نشده و سالها در فضا باقي مي مانند. در پاسخ ميتوان گفت كه هرگاه جسمي حول نقطه اي بگردش درآيد نيرويي به آن وارد ميشود كه به آن نيروي گريز از مرگز ميگويند.پس اگر بتوانيم جسمي را حول مركز زمين طوري بگردش درآوريم كه نيروي گريز از مركز با نيزوي جاذبه زمين برابر شود ، آن جسم همواره در فضا معلق خواهد ماند.

با توجه به اينكه نيروي جاذبه زمين در نزديك زمين داراي حداكثر خود بوده و با دور شدن از سطح زمين ميزان شدت آن كاهش ميابد، به اين نكته پي خواهيم برد كه چناچه بخواهيم جسمي در نزديكي زمين معلق بماند بايد نيروي گريز از مركز زيادي متناسب با نيروي جاذبه ايجاد كنيم . بمنظور ايجاد چنين نيروي ميبايست سرعت چرخش جسم بدور زمين را افزايش دهيم . از نكته ميتوان نتيجه گرفت كه ماهواره هاي كه در فواصل زيادي از زمين قرار مي گيرند داراي سرعت كمتري نسبت به ماهواره هاي نزديك زمين مي باشند.

به همين دليل عملا ماهواره ها در مدارهاي مختلف برحسب ماموريتشان قرار ميگيرند . اكنون به انواع مدارهاي ماهواره ها اشاره ميكنيم:

مدارهاي پايين زمين

  ماهواره هاي مدارهاي پايين زمين درارتفاعات چند صد کيلومتري سطح زمين قراردارند وزمان يک دورچرخش به دور زمين در اين مدارها , حدود 90 دقيقه است . اين مدارها در ارتفاع نسبتا کمي قرار دارند, درنتيجه مي توان  اجسام نسبتا سنگين را با يک سيستم پرتاب کننده ساده در آنها قرارداد.گفتني است که بيشتر ماهواره هايي که در اين مدارها مستقرند , درصد زيادي ( حدود 50 درصد) از وقت خود را در سايه زمين مي گذرانند و بايد مجهز به باتريهايي  باشند که بتوانند وسايل الکترونيکي را در اين مدت تغذيه کنند. اين

مدارها معمولا براي مشاهدات و فعاليتهاي.ماهواره هاي نظامي به کاربرده مي شود

مدارهاي همزمان زميني
مدارهاي همزمان زميني داراي پريودي درست برابر گردش زمين هستند . اين مدار , مدار24 ساعته نيز
.خوانده مي شود

مدارهاي ثابت زميني
مدار ماهواره ثابت زميني نوعي ازمدار همزمان زميني است که درآن , زاويه صفحه اي که مداردرآن قرار گرفته و صفحه اي که از استواي زمين مي گذرد , صفر است  . در نتيجه اين دو صفحه بر هم منطبق مي شوند . همانطور كه قبلا اشاره شد هرقدر ماهواره در ارتفاع بالاتري از سطح زمين قرار بگيرد سرعت نسبي كمتري نسبت به ناظري كه برروي زمين ايستاده است خواهد داشت . عملا اگر ماهواره اي در فاصله 35788 كيلومتر زمين قرار داشته باشد سرعت نسبي آن نسبت به ناظر صفر خواهد بود و ناظر همواره آن را بدون حركت در بالاي سر خود مشاهده ميكند.اين ماهواره ها با سرعتي حدود سه. کيلومتر درثانيه در مدارثابت زميني حرکت مي کنند.براي رديابي ماهواره احتياج به سيستم پيچيده اي نيست   ماهواره ها درمدارثابت زميني , با تعدادکم , امکان ايجاد پوشش زيادي را در روي زمين دارند.به عنوان مثال سه ماهواره در روي اين مدار براي پوشش بيشتر سطح زمين ( به جز قطبها ) کافي هستند.

 بعضي مدارها براساس ارتفاع ماهواره ها از سطح زمين طبقه بندي مي شوند . اگر ارتفاع ماهواره ها از سطح زمين تا 1000 کيلومتر  باشدمداررا مدارپايين گويند.چنانچه ارتفاع ماهواره ازسطح زمين بين 1000 کيلومتر تا حدود 20000 کيلومترباشد, ماهواره را در مدار متوسط نامند. اگر ارتفاع ماهواره از سطح زمين بيشتر از 20000 کيلومتر باشد , مدار را. مدار بالا گويند.

مكانيزم حركت

 ( زندگي قانون مند كائنات از حركت بر روي زمين تا انبساط عالم بر پايه ي  تغيير درجه حرارت )

عامل اصلي حركت و زندگي اختلاف درجه حرارت مي باشد
نظري كلي به حركت درطبيعت نشان مي دهد:
1- چنانكه معلوم است گرماآب دريارا تبخير مي كند.سپس بخارآب سبب ريزش برف وباران مي شود يعني اختلاف درجه حرارت آب را ازگوديهاي زمين به مرتفعات ميرساند. ازآنجا جريان ديگري به سوي دريارفته درمسيرخود اشياء رابه حركت درمي آورد كه بشرهم ازنيروي محركه آن استفاده مي كند.
2- جريانهاي آب گرم مانندگلف استريم كه ازمنطقه حاره به طرف قطب جاري است وباعث تغييرآب وهواي نواحي وسيعي مي شود همچنين جريانهاي آب سرد كه دركف اقيانوسها ازحدود قطب به نواحي گرم درحركتند به سبب تغييرحجم آب به علت اختلاف درجه حرارت به وجود مي آيند.
3- هواي سرد و سنگين هواي گرم وسبك را به بالاتر رانده جاي آن رامي گيرند. اين حركت ايجاد باد و طوفان مي كند كه آن به نوبه خود امواج دريا ، شنهاي صحرا،  ابرها ودرختان وگياهان را به جنبش درمي آورد.
بنابراين سبب پيدايش حركات طبيعي مذكور تغييرحجم هوابه علت اختلاف درجه گرماست.
4- خردشدن سنگها به سبب يخبندان وزلزله كه سبب اصلي آن نفوذ ورسيدن آب به نزديكي قسمت ها وشكافهاي مربوط به هسته مذاب زمين وتبخير ناگهاني آن است يابه علل معروف ديگر مظهرديگري ازحركت است كه به سبب تغييرحجم دراثر اختلاف درجه حرارت است.
5- پرتاب شدن گلوله اسلحه گرم وحركت ماشين بخار وموتور ديزل وجت وغيرآنها همگي به سبب زيادشدن حجم ماده به علت بالارفتن درجه گرماست.

علت ازديادحجم مواد منفجره و بنزين و غيره را واكنشهاي شيميايي و اكسيداسيون دانسته اند ولي به اين حقيقت توجه شود كه گازكربنيك بخارآب و ساير گازهاي حاصله ازاحتراق و انفجار را با پايين آوردن درجه حرارت ميتوان به مايع وجامد تبديل كرد وبدين وسيله حجم آنها را به حجم ماده منفجره يا محترقه به اضافه حجم اكسيژن مايع رساند معلوم ميشود كه عامل و علت ازدياد حجم حرارت است.

6-حركات منظومه شمسي نيز ناشي ازتغيير حجم ماده به علت اختلاف درجه حرارت است:

 يك نيمكره زمين پيوسته رو به خورشيد است .تابش آفتاب آب اقيانوس ها وهواي جو را گرم كرده سبب انبساط آنها مي شود در نتيجه به سطح آب وجو مي افزايد . با لعكس در نيمكره ديگر سطح آب و هوا به منتهاي تراكم رسيده و سطح آنها از همه جا پائين تر است زيرا در حدود 12 ساعت در سايه ي زمين قرار داشته اند. با لعكس در قاچي كه نزديك غروب است مواد سيال سطح زمين حداكثر انبساط را يافته وسطح آنها بالاتر از قسمت هاي ديگر است .
نيروي جاذبه ي زمين و حركت وضعي و كرويت آن ايجاب مي كند كه سطح آبها و جو تقريبا كروي و به اصطلاح مستوي باشد به اين جهت هميشه مقداري از آب وهواي قاچ مغرب به نواحي ديگر زمين رفته و قاچ مشرق قدري آب و هواي اضافي به دست مي آورد (سبب تمايل به غربي _شرقي بودن جهت عمومي بادها و جريانهاي دريائي يعني موافقت با حركت وضعي زمين نيز همين امر است . زيراآب و هواي قاچ مغرب به علت ازدياد حجم اكثرا به سمت نيمكره تاريك كه حجم مواد سيال آن به سرعت رو به كاهش مي رود جريان مي يابند . بديهي است كه فشار ناشي از اين حركت خاصه هنگام برخورد به كوهها و سواحل نيز در حركت وضعي زمين موثر است .اين تمايل و اصولا انقباض وانبساط آبها در طي شبانه روز در جزر و مد دريا ها عامل اساسي است ظاهرا" آب در وسط اقيانوس ها چندان نوسان ندارد بلكه برخورد اثر جزر و مد به سواحل آن را شديد و با اختلاف زياد نمايش مي دهد.) در نتيجه جرم قاچ شرقي زياد تر شده و بيشتر جذب خورشيد مي گردد . در حاليكه در قاچ غربي به علت كاهش جرم كمتر تحت تاثير نيروي جاذبه خورشيد است و نسبت به ساير قاچها از خورشيد دور مي شود .(چنان كه قطعه چوب عكس جاذبه زمين از كف آب بالا مي آيد.) به اين ترتيب حركت وضعي زمين از تغيير حجم و تغيير جرم (سنگين وسبك شدن ) قاچهاي آن به علت اختلاف درجه حرارت بوجود مي آيد .

چون در سطح ماه سياله نيست يا مقدارآن ناچيز است اين كره حركت وضعي ديگري غير از حركت تابعه انتقالي ندارد . يعني يا به علت آنكه نيمكره مقابل زمين جرم بيشتري دارد يا صرفا به سبب آنكه به زمين نزديكتر است يا به هر دو جهت بيشتر از نيم كره ي ديگر جذب شده هميشه مقابل زمين قرار مي گيرد همين امر سبب حركت وضعي ماه مي شود كه با حركت انتقالي آن مساوي است .
از اينجا دانسته مي شود در سطح كرات منظومه ي شمسي كه حركت وضعي دارند ماده يا مواد سيال موجود است .
حركت وضعي زمين خود به خود به علت چرخش نخستين و به سبب عدم برخورد به مانع دانسته اند ولي اگر كمي دقت كنيم معلوم خواهد شد درآن قاچ زمين كه مقابل خورشيد وهنگام ظهر است نيروي جاذبه ي خورشيد بيشتر اثر دارد زيرا به آن نزديك تر است واين وضع چون دائمي است سبب كاهش سرعت گردش زمين شده مانند ترمز خفيف در مدتي طولاني كه موجب باز ايستادن آن از دوران مي گردد.
بنابراين زمين داراي نيروي محركه اي است كه بر تمايل به سكون فزوني داشته وباعث حركت وضعي است.
پيدايش ودوام حركت انتقالي اين گونه است :چون قسمت هاي مختلفه كره زمين داراي جرم هاي متفاوت اند اثر جاذبه ي خورشيد روي آن قسمت ها يكسان نخواهد بود .به طور كلي از دو نيمكره ي زمين آنكه تقريبا بين ساعت 21 و 9 صبح قرار دارد سنگين تر از ديگري است (جرم بيشتري دارد ) لذا بيشتر جذب خورشيد شده برنيمكره ي ديگر فشار مي آورد عكس العمل نيمكره سبك در برابر اين فشار باعث پرت شدن زمين در جهتي تقريبا عمود برجهت جاذبه وموافق جهت نيروي گريز از مركز مي شود يعني منتجه اثر نيروي جاذبه بر قسمتهاي مختلفه كره در جهتي تقريبا موافق جهت نيروي گريز از مركز است وچون وضع زمين در قبال خورشيد از جهت اختلاف جرم دو نيمكره و قسمتهاي مختلفه ي آنها تقريبا ثابت است جهت حركت به مدار تبديل مي شود .ضمنا هر وقت زمين بخواهد قدري از خورشيد دور شود بواسطه ي كاهش اثر نور وحرارت جرم دو نيمكره كمتر شده سبب كند شدن حركت در مسير و نتيجتا كاستن نيروي گريز از مركز و نزديكي مجدد زمين به خورشيد مي شود . عكس اين وضع بر سرعت حركت انتقالي افزوده ونيروي گريز از مركز را بيشتر مي كند در نتيجه زمين در مدار معين ( بيضي كه داراي حضيض و اوج هست ) به دور خورشيد ميگردد.

شكل خاص مدار زمين هم به علت تغيير نسبت جرم دو نيمكره در طي سال است . حركت انتقالي ماه به دور زمين نيزبه سبب اختلاف اثر جاذبه زمين بر قسمتهاي مختلفه آن كره است . به طور كلي نيمكره نزديك به زمين بيش از نيمكره ي ديگر جذب مي شود . منتجه نيروها باعث پرت شدن ماه تقريبا در جهت نيروي گريز از مركز خواهد شد يعني ماه مي خواهد از زمين دور شود ولي چون وضع آن در قبال زمين ثابت است و هميشه همان نقطه ي آن در امتداد خط مركز ماه _مركز زمين قرار دارد جهت حركت به مقداري تبديل ميشود كه مقدار فاصله با خورشيد و منتجه اثر جاذبه ي زمين وخورشيد شكل خاص آن را تعين مي كند .
به نظر نويسنده حركات وضعي و انتقالي( خود به خود) در هر جايي ناشي از همين قانون كلي فيزيكي است .
پيدايش فصول چهار گانه و ثابت ماندن محور زمين با تمايل معين نسبت به سطح مدار آن بدين سبب است : آب در چهار سانتي گراد به حداكثر سنگيني مي رسد و در طرفين اين درجه سبك مي شود.

در نقطه ي اعتدال ربيعي مقدار يخ ها .آبهاي سنگين( در حدود 4 درجه ) وآب هاي گرم در دو نيمكره ي شمالي وجنوبي به حال تعادل است سپس يخهاي قطب شمال تدريجا ذوب شده بر مقدار آب سنگين ( نزديك به 4 سانتي گراد) مي افزايد بدين سبب نيمكره ي شمالي و تمايل آن به خورشيد به حد اكثر مي رسد از آن پس به وسيله ي فزوني آب هاي گرم (زائد بر 4 سانتي گراد) در اين نيمكره تمايل آن به خورشيد كاهش مي يابد تا آنكه مجددا در نقطه ي اعتدال تعادل برقرار ميشود.
در پاييز وزمستان همين وضع براي نيمكره ي جنوبي پيش مي آيد يعني در اول دي ماه قطب جنوب به جانب خورشيد سبب سنگيني آن به حداكثر مي رسد همچنين فزوني بارندگي در زمستان وبهار بر خشكي هاي نيمكره ي شمالي در ازدياد جرم اين نيمكره و تمايل به خورشيد مؤثر است.

در حالي كه در تابستان و پائيز به علت تبخير.جرم خشكي ها ودرياچه ها ورود هاي نيمكره ي شمالي تقليل مي يابد.بدين ترتيب تمايل محورزمين هميشه نسبت به سطح مدارآن تقريبا" ثابت مي ماند. ظاهرا"تعادل نيروي جاذبه درفضاي بزرگ (كهكشانها) درايجاداين ميل ثابت اثرناچيزي دارد . درپيدايش و ثابت ماندن قطبين زمين چنانكه يكي ازاقايان قضات كشف نموده است كمي تغييردرجه حرارت درشبانه روز نواحي قطبي موثر بوده است.ولي وضع نسبتا"ثابت فعلي قطبين به اين جهت است كه قوه جاذبه خورشيد در نواحي استوايي زمين كه داراي جرم بيشتري است تاثيرزياد تري دارد. لذا ناحيه استوايي تقريبا"(با انحرافي كه فوقا"علت آن ذكرشد)درسطح مدارزمين قرارگرفته است.
دورشدن كهكشان ها واجرام آسماني ازهم ديگرنيز به عقيده وي انبساط جهان بزرك به علت تشعشع وگرما است.واساسا" اگرتشعشع وگرما نبود كليه اجرام درمركزجهان بدون هيچ گونه حركتي روي هم متراكم مي شدند.
به اين ترتيب ثابت مي شود كه تغييردرجه گرما عامل اصلي كليه حركات غيرحياتي است.به نظر وي قانون انبساط به سبب گرما و انقباظ دراثرسرما كلي و بلا استثناء است .

"ازكتاب حركت وزندگي"

 كارل فردريك گاوس

كارل فردريك گاوس (1855-1777) ، دانشمند آلماني كه معاصرانش او را « سلطان رياضيدانان» مي ناميدند . استعداد رياضي گاوس از دوران كودكي ظاهر شد . خود او ، وقتي دوران كودكيش را به ياد مي آورد ، به شوخي مي گفت : « من شمردن را پيش از حرف زدن ياد گرفتم ».

 گاوس ، در برانشويك ، در خانواده ي يك استاد لوله كش به دنيا آمد . آموزش هاي اوليه را در مدرسه ي محل تولد خود ، به مدت 7 سال ادامه داد . در آنجا به خاطر استعداد درخشان رياضي خود ، هميشه موجب شگفتي معلم و دوستان خود مي شد . او آموزش عالي خود را در دانشگاه گوتينگن گذراند . بعدها (1807) ، تقريبا به مدت 50 سال ، كرسي استادي رياضيات و اخترشناسي همين دانشگاه را به عهده داشت . در 19 سالگي ، وقتي كه هنوز روي نيمكت دانشجوئي نشسته بود ، كشفي مهم ارائه كرد : به طور كامل روشن كرد كه در چه حالت هايي مي توان n ضلعي منتظم را ، به كمك پرگار و خط كش ، رسم كرد . به ويژه ، با حل معادله ي

 x¹⁷-1= 0 توانست هفده ضلعي منتظم را ، به كمك پرگار و خط كش ، كند .

 به اعتراف خود گاوس ، كارهاي بغرنج و طولاني محاسبه اي (كه به اخترشناسي مربوط مي شد) ، نه تنها او را خسته نمي كرد ، بلكه موجب شادي و رضايت او هم مي شد .

 گاوس ، به كمك محاسبه ، توانست با چنان دقتي جاي سيارك پيرس را پيدا كند كه اخترشناسان موفق شدند ، آن را در همان جايي كه او معين كرده بود بود ، پيدا كنند .

گاوس ضمن كار در ضمينه ي رياضيات ، توانست نظريه ي رشته ها و نظريه ي معادله هاي ديفرانسيلي را پيش ببرد و تكامل ببخشد . قضيه ي اصلي جبر متعلق به او است كه بنا بر آن ، هر معادله ي درجه ي n ام ، دست كم داراي يك ريشه است ، كه مي تواند ريشه اي موهومي باشد . در رساله ي « بررسي هايي درباره ي حساب » خود پايه هاي « نظريه ي عددها » را ، به صورت امروزي آن طرح ريخت . كارهاي اساسي زيادي در زمينه ي نظريه ي ديفرانسيلي عددها انجام داد . در زمينه ي فيزيك ، روي نظريه ي مغناطيس و بعضي از مساله هاي اپتيك كار كرد .

 در سال 1818 ، در نامه هايي كه به بعضي از دوستانش نوشته بود ، درباره ي امكان وجود هندسه ي نااقليدسي در كنار هندسه ي اقليدسي ، صحبت كرد . ولي ، با كمال تاسف ، هرگز هيچ مقاله يا رساله اي در اين باره منتشر نكرد .

گاوس در سال 1855 درگذشت .