الكاتب: Mira Naffouj

لا شكّ أن الكون غريبٌ. ولربما تسعفك نفسك في استيعاب مقدار الغرابة، فها أنت ذا كائنٌ حيّ يتراقص فوق فوق كرة زرقاء من الصخور المنصهرة. إلّا أن كوكبنا – بغرابته- لا يشكّل سوى قسم بسيط من الظواهر غير المألوفة التي تغزو كوننا. حتى أن علماء الفلك باتوا يدعونها مفاجآتٍ لا اكتشافات. بينما يقدّم المقال التالي اثني عشر ظاهرة غامضة في الفضاء.

إشاراتٌ راديويّة غامضة

رصد الباحثون إشارات راديوية فائقة القوة تستمر لعدة أجزاء من الثانية منذ عام 2007. سميت هذه الومضات الغامضة ب«انفجارات الراديو السريعة-Fast radio bursts»(FRBs)، وتبيّن أنها تأتي من على بعد مليارات السنين الضوئية. ولكنّها بالتأكيد ليست كائنات فضائية! فقد تمكن العلماء مؤخرًا من رصد FRBs متكررة، حيث ومضت ست مرات على التوالي. وكانت ثاني إشارة ملتقطة من هذا النوع حتى الآن، كما يعتقد أنها ستساعد في حل هذا اللغز. [1]

معكرونة نووية

تتشكل أقوى مادة في الكون من بقايا النجوم الميتة. ووفقًا لنماذج المحاكاة الحاسوبية؛ تتعرض البروتونات والنيوترونات في هذه الحالة لضغط هائل من الجاذبية، فتنضغط مشكلة مادةً أشبه بطبق من المعكرونة، والتي قد تنفجر إذا ما طبقت عليها قوة أكبر ب10 مليارات مرة من تلك التي تثني الفولاذ. [2]

حلقات هاوميا

يدور الكوكب القزم «هاوميا-Haumea» في «حزام كويبر- Kuiper belt» وراء كوكب نبتون، وهو جرم فلكي غير اعتياديّ أساسًا. فله شكل غريب مستطيل وقمران ويوم طوله أربع ساعات فقط، مما يجعله أسرع جسم في الدوران حول نفسه في المجموعة الشمسية. ثم تبيّن عام 2017 أن هاوميا أكثر غرابة مما ظننا. فعندما رصد الفلكيون عبوره أمام نجم في السماء تمكنوا من رؤية حلقات رفيعة تدور حوله، والتي تشكلت غالبًا نتيجة اصطدام عنيف حدث في الماضي. [3]

قمرٌ له قمر

ما الذي قد يكون أفضل من القمر؟ بالتأكيد قمرٌ يدور حوله قمر آخر أو ما يسمى «قمر القمر-Moonmoon». لا زال وجود أنظمة كهذه نظريّ فقط. فحتى الآن لم يرصد العلماء شيء كهذا، رغم أن وجودها لا يتعارض مع أي من قوانين الكون. وكأن عدم وجودها ظاهرة غامضة بنفسه! [4]

مجرة خالية من المادة المظلمة

يطلق مصطلح «المادة المظلمة-Dark matter» على المادة المجهولة التي تشكل 85% من المادة في الكون، وهي غريبة حقًا. لكن العلماء متأكدون من شيء واحد على الأقل، وهو وجودها في كل المجرات. إلا أن فريقًا من الفلكيين وفي أثناء دراستهم أحد المجرات وجدوا أنها بالكاد تحتوي مادةً مظلمة. فيما اقترح بحث آخر أن المجرة السابقة فيها مادة مظلمة! وفي جميع الأحوال أعطت هذه المفارقة مصداقيةً لأحد الفرضيات التي تزعم عدم وجود مادة مظلمة على الإطلاق. [5]

نجمٌ متخافت

انصدمت الفلكية «تابيثا بوياجيان-Tabetha Boyajian» من جامعة لويزيانا الأمريكية لدى رصدها النجم المسمى KIC 846285، حيث يخفت ضوؤه فجأةً لفترات زمنية متغيرة، وقد ينخفض سطوعه 22% في بعض الأحيان. اقترحت فرضيات عدة لتفسير هذه الظاهرة الغريبة ومنها وجود حضارة ذكية ما، بينما يعتقد العلماء حاليًا بوجود حلقة من الغبار تدور حول النجم وتسبب ذلك التعتيم. [6]

كهربائية هايبريون العالية

تحتدم المنافسات بين أقمار المجموعة الشمسية حول لقب “أكثر الأقمار غرابةً”، فمن جهة نجد قمر المشتري «آيو-IO» ونشاطه البركاني الهائل، وقمر نبتون «تريتون-Triton» الذي ينف الغازات. لكن الأغرب شكلًا هو بالتأكيد قمر زحل «هايبريون-Hyperion»، فله شكل غير منتظم مليء بالحفر والفوهات البركانية، وكأنه حجرٌ اسفنجيّ. فيما وجد مسبار«كاسيني-Cassini» الذي زار نظام كوكب زحل بين عامي 2004 و 2017 أن هايبريون مشحون كهربائيًا، مع شعاع من الجسيمات المشحونة المتدفقة في الفضاء. [7]

نيوترينو مُرشد

زار جسيم «نيوترينو-Neutrino» منفرد الأرض يوم 22 أيلول/سبتمبر عام 2017 ، إلا أن غرابته تعدت ذلك حتى. في حين يرصد الفيزيائيين في مرصد «آيسكيوب-IceCube» للنيوترينو جسيمات مشابهة مرة على الأقل شهريًا، لكن هذه النيوترينو تميز بكونه يحمل معلومات كافية عن مصدره، مما سمح للفلكيين برصد ذلك المصدر. وقد وجدوا أنه صدر عن اشتعال «بلازار-Blazar» (أي ابتلاع الثقب الأسود فائق الكتلة في مركز مجرتنا للمادة المحيطة به) وتوجه نجو الأرض منذ أربعة مليارات سنة. [8]

المجرة المستحاثة

تصنف المجرة المسماة DGSAT I ك«مجرة فائقة الانتشار-Ultradiffuse galaxy»، مما يعني أنها كبيرة بحجم درب التبانة لكن نجومها متباعدة بشكل يكاد يجعل المجرة غير مرئية. وفي حين تكون غالبية مجرات UDGs متجمعة في عناقيد مجرية، وجد العلماء مجرة DGSAT I الشبحية وحيدة في الفضاء. يخبرنا ذلك أنها تشكلت في مرحلة مختلفة جدًا من تطور كوننا، تقريبًا حوالي مليار سنة بعد الانفجار العظيم، ما يجعل المجرة الشبحية مستحاثة حيّة! [9]

صورة كوازار حاسمة

تقوم الأجسام ذات الكتل الكبيرة بثني الضوء وفقًا لنسبية أينشتاين، فيشوه ذلك صورة الجسم الواقع خلفها. استغل الباحثون هذه الظاهرة واستعملوا تلسكوب هابل الفضائي ليرصدوا «كوازار-Quasar» من الكون المبكر. واستخدموه ليقدروا معدل توسع الكون. وجد العلماء أن الكون يتوسع الآن أسرع من ذي قبل، مما يتعارض مع قياسات أخرى. وقد دفع ذلك الفيزيائيين للتشكيك في صلاحية نظرياتهم أو أن شيئًا غريبًا يجري. [10]

سيل من الأشعة تحت الحمراء

تعرف النجوم النيوترونية بأنها أجسام شديدة الكثافة تتشكل بعد موت نجم عادي. وعادةً ما تطلق موجات راديو أو إشعاع أعلى طاقةً كالأشعة السينية مثلًا. لكن في أيلول/سبتمبر عام 2018 وجد الفلكيون سيلًا مستمرًا من الأشعة تحت الحمراء قادم من نجم نيوتروني يبعد عنا 800 سنة ضوئية، في ظاهرة تعد الأولى من نوعها. اقترح الباحثون أن الإشارة السابقة تولدت عن قرص من الغاز الذي يدور حول النجم، فيما لم يحل هذا اللغز نهائيًا بعد. [11]

شفق قطبي على كوكب مارق

تجول «الكواكب المارقة-Rogue planets» أو الكواكب بين النجمية مجرتنا، وهي كواكب طردت من نظامها النجمي بفعل قوى الجاذبية. وهنا نجد ظاهرة غامضة هي الشفق القطبي على هذه الكواكب، فهي لا تتبع لنجم معين لتسبب رياحه الشمسية حدو الشفق القطبي. فهناك صف من الكواكب المارقة التي تخرج عن المألوف، حيث يتضمن كواكب بحجم الأرض تسمى SIMP J01365663+0933473 وتبعد عنا 200 سنة ضوئية. تتميز هذه الكواكب بحقل مغناطيسي أقوى ب200 مرة من حقل المشتري المغناطيسي، وهي قوة كافية لتوليد ومضات من الشفق في غلافها الجوي والتي يمكن رصدها بموجات الراديو.

وفي جميع الأحوال نعول على العلم فقط في حل هذه الألغاز وكشف الستار عن كل ظاهرة غامضة في كوننا.

المصادر:

[1]livescience

[2]livescience2

[3]space

[4]livescience3

[5]livescience4

[6]livescience5

[7]livescience6

[8]NASA

[9]livescience7

[10]livescience8

[11]livescience9

[12]livescience10

مع مرور كل يوم تكمل الأرض دورةً واحدة حول محورها، جاعلةً من شروق الشمس وغروبها حدثان رئيسان تتعين بهما حياتنا اليومية. دارت الأرض حول نفسها منذ تكونها قبل 4.6 مليار سنة، وستستمر في الدوران حتى نهاية العالم، غالبًا عندما تنتفخ الشمس مشكلةً عملاقًا أحمر وتبتلع كوكبنا المسكين. ولكن لماذا تدور الأرض في المقام الأول؟

تشكل الأرض

كانت المراحل الأولى من حياة مجموعتنا الشمسية أشبه برقصة كونية دار فيها الغاز والغبار باتساق حول نجمنا حديث الولادة. دفعت إشعاعات النجم الشاب غالبية الغاز بعيدًا مخلفة الغبار وفتات الصخر في الداخل، والتي بدورها التحمت مشكلةً كوكب الأرض. ومع ازدياد حجمه تابعت الصخور الكونية اصطدامها في الكوكب متحدةً معه، جاعلةً إياه يدور باتجاه الصدم. وبما أن كل الحطام دار حول الشمس في الاتجاه نفسه؛ أدارت التصادمات الأرض وكل أجرام المجموعة الشمسية في ذات الاتجاه. [1]

ولكن لما كانت المجموعة الشمسية تدور حول نفسها؟

تشكلت المجموعة الشمسية والشمس عندما انهارت سحابة ضخمة من الغاز والغبار على نفسها نتيجةً لقوة جاذبيتها. تكثّف معظم الغاز في الوسط مشكلًا الشمس، بينما كونت المادة المتبقية قرصًا ثانويًا شكل فيما بعد الكواكب وتوابعها. قبل الانهيار؛ كانت جزيئات الغاز والغبار تتحرك ف كل مكان، إلى أن وقع حدث فلكي مجاور. فقد أثارت جاذبية الحدث جزيئات الغاز والغبار وأدارتها في اتجاه معين، فدار القرص حول نفسه لأول مرة. وعندما بدأت السحابة الانهيار، ازدادت سرعة دورانها حول نفسها، تمامًا كما يدور متزلجو الجليد بشكل أسرع عنما يثنون أذرعهم وأرجلهم.

وبما أن الفضاء شبه خالٍ؛ لم توجد مادة كافية لتبطئ عملية الدوران تلك. ففي اللحظة التي يبدأ شيء ما في الدوران، سيستمر هكذا غالبًا دون أن يوقفه شيء. وفي حالتنا هذه كان للمجموعة الشمسية مقدار كبير مما نسميه «الزخم الزاوي-Angular momentum»، وهو كمية فيزيائية تصف نزعة الجسم للاستمرار في الدوران. وكنتيجة لكل ذلك دارت غالبية كواكب المجوعة الشمسية في نفس الاتجاه[2]

حالات شاذة

لكل قاعدةٍ استثناء! خالفت بعض الكواكب أقرانها ودارت في اتجاهات مختلفة. فكوكب الزهرة مثلًا يدور عكس كوكب الأرض وبقية الكواكب. أما أورانوس فمحور دورانه مائل بزاوية 90 درجة. وحتى الآن لم يتيقن العلماء من سبب تلك الحركات الغريبة، لكنهم يقترحون بعض الأفكار. بالنسبة لكوكب الزهرة؛ ربما عكس تصادم ما اتجاه دورانه. [3] أو ربما بدأت الزهرة دورانها كبقية الكواكب، ثم انقلب على مر الزمن نتيجة جاذبية الشمس التي شدت سحب الزهرة الكثيفة، بالإضافة إلى قوة الاحتكاك بين نواة الكوكب ووشاحه. [4] فيما اقترحت دراسة منشورة عام 2001 أنه من المحتمل أن جاذبية الشمس إلى جانب عوامل أخرى سببت تباطؤ دوران الزهرة ثم انعكاسه. [5] أما في حالة أورانوس فيعتقد العلماء أن تصادمًا ضخمًا ما حرف محور دورانه بذلك الشكل. [6]

الدوران سمة كوننا

وإذا ما غضضنا النظر عن تلك الحالات الشاذة نرى أن كل ما في الكون يدور في اتجاه محدد ما، وكأن الدوران سمة أساسية للأجسام في كوننا! فالكويكبات والنجوم وحتى المجرات تدور حول نفسها، حيث يستغرق نظامنا الشمسي 230 مليون سنة ليكمل دورة واحدة حول مركز درب التبانة. [7] كما أن النجوم النابضة من أسرع الأجسام في الكون، وهي أجسام كثيفة ودوارة تشكل ما تبقى من النجوم العملاقة. فبعض النجوم النابضة التي لا يتجاوز قطرها حجم مدينة تدور مئات الدورات في الثانية الواحدة. فيما سجل أسرع نجم نابض مكتشف حتى الآن 716 دورة في الثانية! [8]

كما يمكن للثقوب السوداء أن تدور أسرع من ذلك، حيث يدور الثقب الأسود المسمى GRS 1915+105 بين 920 و1150 مرة في الثانية.[9]

لكن الأجسام تتباطأ أيضًا، فعندما تشكلت الشمس، كانت تدور حول نفسها مرة كل أربعة أيام، بينما تستغرق الآن حوالي 25 يومًا لإكمال دورة كاملة. وذلك نتيجة تفاعل حقلها المغناطيسي مع الرياح الشمسية مما يبطئ دورانها. [10]

حتى أن سرعة دوران الأرض حول نفسها تتناقص مع الزمن، نتيجةً لجاذبية القمر التي تشد الأرض قليلًا وتبطؤها. وقد أظهر تحليل أجري عام 2016 أن دوران الأرض تباطأ بمقدار 1.78 ميلي ثانية خلال القرن الماضي. [11]

فلا تجزع إن تأخرت الشمس قليلًا في الشروق، إنها ألاعيب القمر!

المصادر

[1] space

[2] NASA

[3]Science

[4] Sciencedirect

[5] Nature

[6] ScientificAmerican

[7] NASA_2

[8] Science_2

[9] Astrophysical Journal

[10] The Royal Society

[11] The Royal Society_2

يقول المثل الإنكليزي «Watched pots never boil» أي أن الأواني المرصودة لا تغلي أبداً، وفي جميع الأحوال؛ لما قد نرصدها ونحن نعلم يقينًا كيف ستبدو عند الغليان؟ ولكن هل يختلف ذلك المشهد قليلًا في الفضاء الخارجي؟

إليك ستة أشياء من حياتنا اليومية –بما فيها غليان الماء- التي تحدث بشكل مختلف كليًا عند مدار الأرض المنخفض مع تفسيراتها العلمية:

تنتج المياه فقاعة كبيرة عند الغليان

عندما  تغلي المياه في الظروف الطبيعية على الأرض تنتج عددًا كبيرًا من فقاعات بخار الماء الصغيرة، أما في الفضاء؛ تصدر المياه المغلية فقاعةً كبيرةً ووحيدةً. [1]

لم يستطع العلماء توقع ما قد يحدث عند غليان المياه في ظروف الجاذبية الضعيفة، ويعود ذلك لشدة تعقيد ديناميك الموائع والتنبؤ بحركة السوائل. إلى أن أجريت تجربة على متن مركبة فضائية عام 1992 والتي وضحت لنا عملية الغليان تلك. [2]

فيما بعد شرح الفيزيائيون أن حالة الغليان الغريبة هذه تعود لغياب تأثيري «الحمل الحراري-Convection»، وهو الحركة التي تحدث داخل السائل جاعلةً جزأه الأكثر حرارة والأخف يرتفع، بينما ينخفض الأثقل والأبرد، «وقوة الطفو- Buoyancy»؛ التي تدفع أي جسم يُغمر في سائل ما، ذلك أن كلا التأثيرين ناتجٌ عن الجاذبية. فعلى الأرض؛ يسبب التأثيران السابقان ما نراه من اضطراب عند غليان الماء. [1]

كما يمكننا الاستفادة من تجربة الغليان هذه. وبحسب «NASA Science News»؛ اكتشافنا لكيفية غليان السوائل ستسهم في تطوير أنظمة التبريد في المركبات الفضائية. وقد تفيد في تصميم محطات توليد طاقة؛ باستخدام ضوء الشمس لغلي الماء وإنتاج البخار الذي سيدير عنفات توليد الكهرباء.  [2]

لهبٌ دائري

عند إشعالك شمعةً على الأرض؛ بإمكانك رؤية اللهب الناتج يرتفع ليصبح متطاولًا. أما في الفضاء يتحرك اللهب متوزعًا في كل الاتجاهات؛ فنحصل على كرة من اللهب! وإليك السبب:

بدايةً؛ تزداد كثافة الهواء كلما اقتربنا من سطح الأرض نتيجة قوة الجاذبية التي تسحب جزيئات الهواء نحو المركز. والعكس صحيح؛ يصبح الغلاف الجوي أقل سماكةً كلما ارتفعنا عن السطح؛ فيقل الضغط الجوي تدريجيًا. رغم أن فرق الضغط الجوي بين إنش وآخر ضئيل جدًا؛ إلا أنه المسؤول عن شكل شعلة الشمعة.

على الأرض؛ يسبب فرق الضغط تأثيرًا يعرف ب «الحمل الحراري الطبيعي-Natural convection». فعندما يسخن الهواء المحيط بالشعلة؛ يتمدد ويصبح أقل كثافة من الهواء البارد المحيط، وبينما تحاول جزيئات الهواء الساخنة التمدد للخارج تقوم الأخرى الباردة بدفعها نحو الداخل. وبما أن الجزيئات الباردة تكون أكثر عدداً أسفل الشعلة مما في أعلاها؛ تواجه الشعلة مقاومة أقل في أعلاها وبالتالي تتجه نحو الأعلى.

أما في الفضاء وفي ظل غياب الجاذبية؛ تواجه الشعلة مقاومة متساوية من كل الاتجاهات، وبالتالي تتخذ شكلًا دائريًا. [3]

تتكاثر الباكتيريا أسرع، وتصبح مميتةً أكثر

أظهرت ثلاثون سنة من الأبحاث العلمية أن مستعمرات البكتيريا تنمو أسرع بكثير في الفضاء. مثلًا؛ مستعمرات «إي-كولي الفضائية- Astro-E. coli» (جرثومة الإشريكية القولونية) نمت أسرع بمرتين من قرينتها على الأرض. [4]

بالإضافة إلى ذلك أصبحت بعض الأنواع الجرثومية أخطر في الفضاء. في عام 2007 أجريت تجربة لقياس نمو جرثومة «السالمونيلا- Salmonella» على متن مركبة الفضاء «أطلنطس-Atlantis»، وأظهرت أن بيئة الفضاء غيرت 167 من التعبيرات الجينية* عند الجرثومة.  أظهرت الدراسات فيما بعد أن هذه التغيرات جعلت السالمونيلا الفضائية قادرة على إصابة الفئران بالمرض أكثر بثلاث مرات من السالمونيلا العادية.

تفسر عدة فرضيات ذلك النمو السريع للبكتيريا عند انعدام الجاذبية. ببساطة؛ قد تجد مساحة أكبر للنمو عندما تعوم في الفضاء؛ بينما تعلق في أسفل «طبق بيتري-Petri dish»** على الأرض.

كما يعتقد العلماء أن تغير السالمونيلا يعود لبروتين HFq الذي يؤدي دورًا رئيسًا في التحكم بعملية التعبير الجيني. تتعرض الخلايا الجرثومية في الفضاء لضغط ميكانيكي ناتج عن تغير حركة السوائل داخلها في الجاذبية الضئيلة، ويحاول بروتين HFq  التعايش مع ذلك مما يجعل الخلايا أكثر سميّةً.

يأمل العلماء الاستفادة من هذا الاكتشاف، خاصةً التعرف على استجابة السالمونيلا للضغط على الأرض، كالذي يسببه الجهاز المناعي لشخص مصاب بها مثلًا. [5]

• **طبق بيتري: هو طبق دائري شفاف ذو غطاء مسطح يستخدم لتربية الكائنات الحية الدقيقة.
• *«التعبير الجيني-Genetic expression»: هي عملية اصطناع مواد في الخلية باستخدام المعلومات الموجودة في المورثات.

تختلف رائحة الأزهار في الفضاء

تنتج الأزهار مركبات عطرية مختلفة عند نموها في الفضاء؛ وبالتالي تصبح رائحتها مختلفة جدًا. يعود ذلك لتأثير الظروف البيئية كدرجة الحرارة والرطوبة في نوعية الزيوت العطرية التي تنتجها النبتة. وبما أن هذه الزيوت خفيفة؛ لا شك أنها تتأثر بجاذبية الفضاء كذلك. [6]

كما أنتجت الشكرة اليابانية «شيسيدو-Shiseido» عطرًا من “خارج هذا العالم” سمته «زين-Zen»، احتوى العطر على خلاصة مجموعة متنوعة من الورود تسمى «Overnight Scentsation» التي سافرت على متن المركبة الفضائية «ديسكفري-Discovery» عام 1998 قبل استخلاص الزيوت منها وتكرارها. [7]

التعرق في الفضاء

كما في حالة اللهب والشمعة؛ لا يحدث انتقال حراري طبيعي في حالة انعدام الجاذبية، وبالتالي يحتفظ الجسم بحرارته، فيحاول جاهدًا التعرق لتبريد نفسه. وليصبح الأمر أسوأ؛ يتراكم العرق دون أن يتبخر أو ويسقط في قطرات! كل ذلك يجعل السفر بين النجوم رحلة رطبةً جدًا. [8]

مقلُ عيونٍ مهروسة

يؤدي انعدام الجاذبية لتغيرات في بنية عيون رواد الفضاء وتصبح رؤيتهم ضبابية. حيث تتسطح مؤخرة عيون بعد رواد الفضاء، بينما يعاني أخرون من تورم في أعصابهم البصرية. يحدث ذلك على الأرض بسبب ارتفاع ضغط السوائل في الرأس، ويكون الأمر مشابهًا في الفضاء. حيث ترتفع السوائل في الجسم في غياب الجاذبية التي تسحبها للأسفل، وبالتالي تزداد السوائل في الرأس ضاغطةً على العيون.

بينما يسبب تسطيح العيون رؤية ضبابية عند معظم الناس؛ إلا أنه قد يحسن الرؤية عن المصابين بقصر النظر، والتي تكون عيونهم متمددة بشكل مفرط. إلا أن تورم العصب البصري لن يفيد أحدًا، وقد يسبب العمى إذا لم يعالج بشكل مناسب. [9]

ربما يجب الأخذ بهذه التأثيرات قبل التخطيط لأي رحلة مستقبلية للمريخ وما وراءه؛ خاصةً ما يتعلق بمدة الرحلة. فلا أحد يريد عيونًا مهروسةً أو عمياء!

المصادر:

Phys [1]

[2] nasa_1

[3] nasa_2

[4] JSTOR

[5] nasa_3

[6] nasa_4

[7] nasa_5

[8] Space

[9] SCIELO

live science [10]

أحدثت نظرية الكم ثورة حقيقية في العلم، فأزاحت الستار عن العالم الغريب القابع خلف أبسط ظواهر حياتنا اليومية وصولاً لنشأة الكون، وبين كل ذلك؛ كانت عصب الثورة الرقمية في القرن العشرين. تدرس «ميكانيكا الكم-Quantum mechanics» سلوك المادة في المستوى دون الذري. وتهدف لتحديد خصائص الذرات ومكوناتها مثل الإلكترونات والبروتونات، بالإضافة إلى تفاعلات هذه الجسيمات مع الطيف الكهرومغناطيسي. [1] إليك أهم 10 معلومات عن ميكانيكا الكم والمبادئ التي تحكم هذا العالم الغريب.

1.تكميم الطاقة

أولى المعلومات عن ميكانيكا الكم تتلخص في وجود قواسماً مشتركةً بين ميكانيك الكم وحذائك، فكما تحتاج لمقاس يناسبك، كذلك الطاقة تكون في كميات محددة أو «quantas». أصغر الكميات «ثابت بلانك-Planck constant» وما تبقى مضاعفاته.

لفهم المبدأ السابق يمكننا تطبيقه على الضوء، فالضوء يُصدر بشكل قطع منفصلة محددة تدعى «الفوتونات-Photons». وبحسب المبدأ؛ لا يمكنك صنع نصف فوتون أو 64.4 فوتونات، يمكنك فقط صناعة أعداد صحيحة منه.

إلا أن الطاقة أهم بقليل من حذائك، فقد أحدث هذا الاكتشاف ثورة في الفيزياء الحديثة على يد «ماكس بلانك-Max Planck». كما حاز ألبرت أينشتاين على جائزة نوبل في الفيزياء لإثباته ذلك عام 1921. [2]

2. الطبيعة المثنوية

في عام 1906؛ حاز «ج.ج تومسون-J.J Thomson» جائزة نوبل لاكتشافه أن الالكترونات عبارة عن جسيمات، ثم جاء ابنه جورج عام 1937 ليثبت أن الالكترونات موجات. فأيهما صحيح؟

في عالم الكم كلاهما على حق، حيث يدعى هذا المبدأ «ازدواجية موجة-جسيم-wave-particle duality» ويعد حجر الزاوية في فيزياء الكم.

كما ينطبق على الالكترونات والضوء، فأحياناً نحتاج لاعتبار الضوء طيف كهرومغناطيسي، وفي أحيان أخرى يستحسن تصوره بشكل جسيمات الفوتونات. [3]

3. يمكن للأشياء أن تكون في مكانين في الوقت ذاته

تعد ازدواجية الموجة-الجسيم مثالاً على مبدأ «التراكب-superposition»، وهو تواجد الكم أو الشيء في مكانين أو حالتين في نفس اللحظة.

مثلاً؛ يتواجد الالكترون هنا وهناك في ذات الوقت، ولكننا عندما نرصده نجبره على اختيار مكان منها.

يمكننا تخيل الالكترون كمجموعة من الاحتمالات، يمكننا تلخيصها رياضياً ب«تابع الموجة-wave function». وقيامنا بالرصد ييدمر التابع وحالة التراكب ويجبر الالكترون على اختيار حالة من ضمن الاحتمالات الممكنة.

يمهد هذا المبدأ لتجربة «قطة شرودينغر-Schrödinger’s cat»، وهي قطة محبوسة في صندوق مغلق حيث مصيرها محكوم بأداة كمية ما. وبما أن الأداة توجد بحالتين مختلفتين لحين القيام بالرصد؛ فإن القطة حية وميتة في الوقت ذاته لحين قيامنا بذلك. [4]

4. قد تقودنا ميكانيكا الكم لأكوان متعددة

تتبع الفكرة السابقة (أن عملية الرصد تهدم التابع وتجبر الكم على اختيار حالة معينة) لتفسير «كوبنهاغن-Copenhagen» لفيزياء الكم، لكن ذلك ليس التفسير الوحيد، حيث يعتقد مؤيدو فكرة العوالم المتعددة أنه لا حاجة للاختيار!

بل أنه في لحظة القيام بعملية الرصد والقياس؛ ينقسم الواقع إلى نسختين: واحدة نرصد فيها الكم وقد اختار الحالة a، والثاني حيث يختار الحالة b.

وبالتالي يتكون الواقع من العديد من الطبقات المتشابكة، وعند رؤيته على المستويات الأكبر؛ تتفكك هذه الطبقات ويبدو كل منها عالماً يشكل كوناً من الأكوان المتعددة.[5]

5. تساعدنا في تحديد صفات النجوم

بيّن الفيزيائي الدنماركي «نيلز بور-Niels Bohr» أن مدارات الالكترونات داخل الذرات مكممة أيضاً، حيث تأتي في قياسات محددة تدعى مستويات الطاقة.

عندما ينتقل إلكترون من مستوى أعلى إلى أخفض؛ يطلق فوتوناً له طاقة مساوية لفرق الطاقة بين المدارين الذين انتقلهما الإلكترون، والعكس صحيح؛ يمتص الإلكترون فوتوناً ويستعمل طاقته ليقفز إلى مستوى طاقة أعلى.

يستعمل الفلكيون هذا التأثير دائماً، فيتمكنون من معرفة مكونات النجوم عن طريق تحليل ضوئهم إلى طيف يشبه قوس قزح وتحديد الألوان المفقودة.

وبما أن المواد الكيميائية المختلفة تمتلك مستويات طاقة متباعدة بشكل مختلف؛ يمكنهم تحديد مكونات الشمس والنجوم الأخرى بناءً على الألوان غير الموجودة. [5]

6. بدون ميكانيكا الكم لما سطعت الشمس!

تصنع الشمس طاقتها خلال عملية تدعى «الاندماج النووي-Nuclear fusion»، والتي تتم باندماج بروتونين معاً – الجسيم موجب الشحنة في الذرة-.

الآن قد تتساءل كيف لهما أن يلتصقا ببعضهما ولهما الشحنة نفسها، ألن يتنافرا؟

إذا ما درسناهما كجسيمين سيتنافران تماماً كما يتنافر قطبي المغناطيس المتشابهين. يسمي الفيزيائيون ذلك ب«حاجز كولوم-Coulomb barrier» وهو كالحائط الذي يحول بين البروتونين.

وعندها ستصطدم البروتونات في الحائط وتبتعد: لن يوجد اندماج نووي ولن يوجد ضوء شمس!

والآن لنعتبرهم موجات.

عندما تصل قمة الموجة للحائط تكون مقدمة الموجة قد عبرته بالفعل.

علم أن ارتفاع الموجة يمثل المكان المحتمل وجود البروتون فيه، وعلى رغم أن احتمالية وجوده في مقدمة الموجة ضئيلة؛ إلا أنها تتحقق أحياناً، وعندها يكون وكأن البروتون عبر خلال الحاجز وبالتالي يحدث الاندماج النووي. أما هذا التأثير فيعرف باسم «النفق الكمومي-Quantum tunneling».
[6]

7. توقف ميكانيكا الكم انهيار النجوم الميتة

خلال حياة النجم؛ يَبقى في حالة من «التوازن الهيدروستاتيكي-hydrostatic equilibrium»، وهو توازن بين الطاقة الناتجة عن الاندماج النووي والتي تتجه للخارج وطاقة الجاذبية المتجهة للداخل؛ مما يحافظ على شكل النجم ويمنعه من الانهيار.

إلا أنه في نهاية حياة النجم ينفذ وقوده ويتوقف الاندماج؛ فتربح الجاذبية جاعلةً النجم ينهار على نفسه.[7]

وكلما أصبح أصغر كلما انضغطت المادة أكثر، وهنا يأتي دور «مبدأ باولي في الاستبعاد-Pauli exclusion principle»؛ أحد مبادئ ميكانيكا الكم الذي يمنع بعض الجسيمات كالإلكترونات من التواجد في نفس الحالة الكمية.

وبينما تحاول الجاذبية القيام بذلك، تواجه مقاومة يدعوها الفلكيون «ضغط تنكس الإلكترون-Electron degeneracy pressure»، فيتوقف الانهيار ويتشكل جسم جديد بحجم الأرض يدعى «قزم أبيض-White dwarf».
[8] 

8. تسبب تبخر الثقوب السوداء

يعد «مبدأ الريبة لهايزنبيرغ-Heisenberg uncertainty principle» أحد أهم مبادئ ميكانيك الكم، وينص على استحالة تحديد خاصّيتين لنظام ما بشكل دقيق بنفس الوقت: كلما عرفنا أحدها بدقة أكبر، كلما كان من الأصعب تحديد الخاصية الثانية.

ينطبق ذلك على سرعة الجسيم وموقعه، أو طاقته والزمن.

الأمر أشبه بأخذ قرض مالي، يمكنك اقتراض مبلغ كبير من المال لفترة زمنية قصيرة، أو اقتراض مبلغ صغير لمدة أطول، وليس الاثنين معاً!

يقودنا ذلك إلى فكرة الجسيمات الافتراضية، إذا اقتُرٍضت طاقة كافية من الطبيعة؛ يمكن لها أن تولد زوجين من الجسيمات الافتراضية في الفراغ بشكل (جسيم-مضاد جسيم)، ثم يختفيان بسرعة حتى لا يتخلفان عن سداد القرض؛ في عملية تسمى «الإفناء-Annihilation».

نعم، الفراغ الكمي ليس فارغاً تماماً!

افترض «ستيفن هوكينج-Stephen Hawking» حدوث هذه التذبذبات قرب حدود ثقب أسود ما: سيبتلع الثقب الأسود أحد الجسيمين، بينما سيستطيع الآخر الهرب من الثقب على شكل «إشعاع هوكينج-Hawking Radiation».

وبمرور الوقت، يتقلص الثقب الأسود وكأنه يتبخر! لأنه لا يسدد القرض كاملاً. [9]

9. تفسر ميكانيكا الكم بنية الكون على النطاق الكبير

إن «الانفجار العظيم-Big bang» أحد أفضل نظرياتنا عن نشأة الكون، وقد عُدل في الثمانينات ليتضمن نظرية أخرى تدعى «التضخم-Inflation».

تنص نظرية التضخم على انتفاخ الكون وصولاً لحجم حبة عنب؛ ذلك بعد ما كان أصغر من ذرة، وذلك في أول تريليون من تريليون تريليون جزء من الثانية، أي أن حجمه تضاعف حوالي 1078 مرة.

لاستيعاب ذلك؛ تخيل تكبير خلية دم حمراء بنفس المقدار، سيتجاوز حجمها الكون المنظور بأكمله!

وبما أنه كان أصغر من ذرة؛ فمن المرجح أن تذبذبات كمية مرتبطة بمبدأ هايزنبيرغ للريبة قد حكمت الكون في ذلك الوقت. والتضخم سبب نمو الكون بسرعة كبيرة؛ فلم يتثن لهذه التذبذبات الكمية أن تختفي، مما أدى لتركيز الطاقة أ:ثير في بعض الأماكن.

يعتقد الفلكيون أن ذلك كان بمثابة بذور تجمعت حولها المادة مشكلةً المجرات والعناقيد المجرية التي نرصدها اليوم. [5]

10. عالم من الأشباح!

إلى جانب إثباته تكميم الضوء؛ كذلك اعتقد أينشتاين بوجود تأثير ” شبحي عن بعد”. وهذا التأثير الشبحي هو آخر العشر معلومات عن ميكانيكا الكم في هذا الموضوع. نعرف اليوم ذلك ب«التشابك الكمي-Quantum entanglement»، ولكننا حتى الآن نجهل حقيقة ما يحدث فيه!

لنقل أننا أحضرنا زوجاً من الجسيمات بحيث تكون حالتها الكمية مرتبطة  أو “متشابكة”، أحدها في الحالة a والآخر في الحالة b: متعاكسين تماماً. فإذا كان أحدهما أزرق، يكون الثاني أحمر وهكذا.

وبحسب مبدأ باولي بالاستبعاد؛ يستحيل أن يكون لهما نفس الحالة الكمية، وعندها إذا قمنا بتغيير الجسيم الأزرق وجعلناه أحمراً مثلاً، سيتغير الآخر فوراً ليصبح معاكسه الأزرق من جديد.

في التشابك الكمي سيحدث ذلك حتى ولو وضعنا كل جسيم في جانب من الكون، وكأن معلومات التغيير الذي قمنا به قد سافرت أسرع من الضوء! [10]

قد لا نفهم ميكانيكا الكم بشكل كامل، ولكننا متيقنون من غرابتها أولاً وعظمتها ثانياً. شاركنا معلومات أخرى عن ميكانيكا الكم في التعليقات.

المصادر

[1] Britannica
[2] space
[3] Cornell university
[4] joint quantum institute
[5] space
[6] Harvard
[7] science direct
[8] university of Chicago
[9] nature
[10] nature

ما دور القمر في تطور الحياة على الأرض؟

تعكس حركة المحيط بمدها وجزرها جوهر الحياة ذاتها، حيث يمثل تدفق المياه فيها الطبيعة الدورية التي تحكم الكون، وكل ذلك تشهد عليه حتى أكثر الشواطئ انعزالاً، فهل تكون الحياة نفسها محض صدفة أنتجت المد والجزر؟ إذا كان ذلك صحيحاً؛ فهل يكون القمر مسؤولاً عن أصل الحياة على الأرض؟ وماذا سيحدث لو لم يكن موجوداً؟ أو بمعنى أدق ما دور القمر في تطور الحياة على الأرض؟

تشكل القمر

بحسب النظرية، اصطدم كوكب بحجم المريخ بالأرض منذ حوالي 4.5 مليار سنة؛ مما أدى لتسريع دوران الأرض فأصبح طول اليوم 12 ساعة فقط. أما الحطام الناتج فنُثر في مدار الأرض القريب والتحم مشكلاً القمر. وبعد عدة ألاف من السنين؛ بدأت الأرض بالتبرد إلى أن ظهرت الحياة بعد حوالي 700 مليون سنة؛ أي منذ 3.8  مليار سنة.

المد والجزر

تقوم جاذبية القمر بشد الأرض، لاسيما قسمها الأقرب إليه. وترتفع القشرة الأرضية قليلاً (سنتيمترات معدودة) بسبب قوة الشد هذه مما يسبب حدوث ظاهرة «المد والجزر-Tides» في البحيرات والأنهار والمحيطات وغيرها.

يحدث «المد-High Tide» وهو ارتفاع مستوى مياه المحيط عندما يدور القمر حول الأرض ويسحب خلفه المياه، بينما على جانب الأرض المقابل له تكون الجاذبية أقل من أي جزء آخر من الأرض فتُترك مياه المحيطات وراءً ويحدث «الجزر-Low tide».

للقمر التأثير الأكبر على حركة المد والجزر بسبب قربه الشديد من الأرض. تؤثر الشمس أيضاً بقوة جذب كبيرة على الأرض تبقيها في مدار ثابت حولها، كما تسحب هذه القوة مياه المحيطات نحوها. لكن الفرق في الشد بين الجانب المقابل والمعاكس للشمس يكون ضئيلاً، حيث تساهم الشمس بحوالي ثلث ارتفاع المد فقط.

تأثيره في التنوع الحيوي

تشكلت المحيطات على الأرض منذ حوالي أربعة مليارات سنة، أي عندما كان القمر أقرب بمرتين مما هو عليه الآن، وبالتالي كانت قوة المد والجزر أكبر بكثير.

يعتقد العلماء أن تدفق المد والجزر ساهم في نقل الحرارة من المنطقة الاستوائية إلى القطبين، وأنه زاد حدة التقلبات المناخية في العصر الجليدي و«الفترات بين الجليدية-Interglacial». أثر ذلك في تشكل التكتلات الجليدية التي أدت لهجرة الأنواع النباتية والحيوانية وبالتالي إغناء التنوع الحيوي. كما نوه الباحثون أنه بدون المد والجزر القمري لكانت البيئة البحرية فقيرة جداً بالأنواع الحيوانية.

ولكن هل يكون القمر مسؤولاً عن الحياة ذاتها؟

دورالقمر في نشأة الحياة

من جهة، قد تكون الحياة تشكلت حول فوهات المياه الحارة في المحيطات، وعندها يكاد ينعدم دور المد والجزر في ذلك. أما إذا تشكلت ضمن مياه المد والجزر يكون لقمرنا دور رئيسي في ذلك.

تشكل الحموض النووية الريبية الDNA والRNA أساسيات الحياة التي نعرفها. وهي غالباً أخذت وتطورت من مجموعة كبيرة متنوعة من جزيئات «الحموض النووية الأولية-protonucleic acids»، ولكن لأجل أن تتطور منها يجب أولاً أن تكون قادرة على الاستنساخ. الأمر الذي يتضمن تنظيم عملية النسخ عن طريق تجمع الجزيئات وتفككها دورياً.

وبما أن اليوم الأرضي كان حوالي 12 ساعة في ذلك الوقت؛ وفر ذلك مد وجزر أسرع وذو نطاق أوسع، حيث غطت المياه الأرض الحارة فتبخرت وزاد تركيز الملوحة عند الجزر. أمنت هذه البيئة المالحة مكاناً مناسباً للحموض النووية الأولية لترتبط وتتجمع في جزيئات خيطية.

أما عند حدوث المد؛ فستتفكك هذه الجزيئات نتيجة انخفاض تركيز الملح، ويعتقد أن آلية الاستنساخ هذه أسهمت في تشكيل الDNA من الحموض النووية الأولية.

تأثيره على حياتنا اليوم

طول اليوم

دارت الأرض بشكل أسرع في المراحل الأولى من عمرها، ولكن بفضل جاذبية القمر؛ تباطأ دوران الأرض تدريجياً مع ابتعاده في مدارات أعلى وأعلى فحصلنا على يوم طوله 24 ساعة.

أما بدونه فستهب الرياح بسرعة 100 متر في الساعة، وسيصبح طول اليوم حوالي 8 ساعات، مما سيؤثر على أنماط نوم واستيقاظ وحياة الأحياء.

الفصول المستقرة

يعتقد أن الاصطدام العنيف الذي شكّل القمر أمال محور الأرض 23.5 درجة مما تسبب في حدوث ظاهرة الفصول الأربعة. كما أن وجود القمر يساعد في الحفاظ على استقرار هذا الميلان فيتغير بحوالي 3 درجات فقط كل 41000 سنة.

بدون وجوده؛ لاستمر محور الأرض بالتذبذب بين 0 و 80 درجة عبر العصور. وما كان للحياة أن تتكون تحت هذه الظروف المناخية القاسية إلا إن كانت بكتيريا وأشكال الحياة الأولية فقط.

ضوء القمر

يعكس القمر ضوء الشمس مثلما تفعل الكواكب. ورغم تبيان دراسات إحصائية دقيقة عدم وجود أية علاقة بين البدر والسلوكيات الغريبة، إلا أن ضوءه يسهل الرؤية على البشر والحيوانات، وقد سجلت الدراسات تغيرات في معدل نجاح عمليات الافتراس عند الحيوانات المفترسة بسبب الضوء المضاف.

أطوار القمر

لطالما ألهم القمر وأطواره المتغيرة القصص والأساطير والأغاني والقصائد وحتى الكلمات مثل كلمة «Month»  الانكليزية والتي تعني شهر. كما استعين به لتحديد الوقت في التقويم القمري.

ويجدر الذكر أن القمر ذاته لا يتغير، وإنما المقدار الذي نراه منه عند النظر من الأرض هو ما يتغير خلال دورة تتكرر كل شهر.

تأثير القمر في النهضة العلمية

أحدث القمر ثورة علمية حقيقية. فرؤية غاليليو لسطح القمر الخشن عن طريق تلسكوبه زعزع الإيمان السائد عن كمال السماء. كما أن الأحجار القمرية المجلوبة في مهمات «أبولو-Apollo» أزاحت الستار عن أصل الفوهات القمرية وكذلك الموجودة على عطارد والزهرة والمريخ. بالإضافة لأهمية ذلك في معرفة كيفية تشكله.

وأخيراً؛ إذا كان القمر جزءاً أساسياً من عملية تطور الأحياء على كوكبنا، ربما يجدر بنا الأخذ بوجود قمر مماثل كمعيار في بحثنا عن حياة أخرى في الكون…

المصادر:
ScientificAmerican
LPI

تعرضت الحياة على الأرض لخمسة انقراضات جماعية كبرى قتلت نسبة كبيرة من الكائنات الحية. يعد الانقراض الأوردوفيشي ثاني أكبر انقراض في تاريخ الأرض، حيث سبب اختفاء أكثر من 100 فصيلة من اللافقاريات البحرية منها «الترايلوبيت-Trilobite» المعروف بثلاثي الفصوص، وقد حدث في نهاية «العصر الأوردوفيشي-Ordovician period» منذ حوالي 440 مليون سنة متضمناً حدثي انقراض أساسيين بينهما حوالي 0.5-2 مليون سنة. يرجع العلماء السبب وراء الانقراض الثاني لفترة مفاجئة من التبريد السريع متبوعةً بفترة من الارتفاع الحراري السريع.

لطالما كانت احتمالية تأثر الحياة على الأرض بالأحداث الكونية أمرًا واردًا؛ حيث يعتقد الباحثون أن اصطدام كويكب عملاق سبب انقراض الديناصورات قبل حوالي 65 مليون عام. تقترح الفرضية التالية علاقة بين «التبريد العالمي-Global cooling» و«انفجارات أشعة غاما-Gamma-rays bursts».

كيف لانفجار أن يسبب انقراضًا؟

تنتج انفجارات أشعة غاما مقداراً هائلاً من الإشعاع في أحداث فلكية مهيبة قابلة للرصد في كوننا المنظور، بينما قد تشكل هذه الانفجارات تهديداً للحياة على الأرض إذا ما حدثت ضمن مجرتنا وتحديداً ضمن نطاق لا يتجاوز 10 آلاف سنة ضوئية من الأرض. وبحسب المعطيات الحالية؛ يقدر العلماء أن انفجاراً خطيراً قد يحدث بمعدل مرتين أو أكثر كل مليار سنة. أما شدة الخطر فتعتمد على المسافة أولاً، ومقدار الطاقة المتجهة نحو الأرض ثانياً لا على مقدار الطاقة الكلية المنتشرة في كل الاتجاهات. كما أن معدل حدوث انفجارات أشعة غاما كان أكبر في الماضي حين كان معدل تشكل النجوم أعلى.

ما هذه الانفجارات؟

وبالعودة لانفجارات أشعة غاما فهي شبيهة لحد ما ب«المستعر الأعظم-Supernovae»؛ ينهار النجم مخلفاً مادته وينتج وميضاً خاطفاً من أشعة غاما، ولكن هناك اختلافًا بسيطًا:  يكون المستعر الأعظم مجرد مفرقعات مقارنة بانفجار أشعة غاما! ولك أن تتخيل قوتها؛ فهي مرئية عبر مسافات شاسعة بسبب طاقتها الهائلة المتدفقة خلال ثوانٍ معدودة.

يرجح العلماء أن انفجاراً كهذا حدث قبل 440 مليون سنة ودفق كميات كبيرة من الإشعاع الضار إلى الجانب المواجه له من كوكب الأرض مسبباً مقتل الأحياء دون تمييز، بينما انتقلت العوامل الضارة الناتجة للنصف الآخر من الكوكب وجعلت منه عرضةً للأشعة فوق البنفسجية التي دمرت الأحياء البحرية.

إن معظم طاقة أشعة غاما تُمتص في منتصف طبقة «الستراتوسفير-Stratosphere» حيث تكون تركيزات غاز الأوزون مرتفعة، ويعمل كل فوتون منها على تأيين وتفكيك جزيئات هذا الغاز ويكون معظم تأثيرها على طبقة الأوزون. أما أهمية هذه الطبقة فتعود لامتصاصها 98% من الأشعة فوق البنفسجية القادمة من الشمس وحمايتها الأرض من أضرارها، وفي حالة تخربها تكون العواقب وخيمة! حتى أن الزيادة الضئيلة في وصول الأشعة فوق البنفسجية لسطح الأرض (10-30%) يمكن أن يكون ساماً للعديد من الأحياء مثل «العوالق النباتية-Phytoplankton»؛ التي تشكل الغذاء الأساسي للكائنات البحرية بالإضافة إلى دورها في إنتاج غاز الأوكسجين اللازم للتنفس.

إلا أن الأشعة فوق البنفسجية تجتاز عشرات الأمتار من الماء فقط، فتسبب موت الكائنات البحرية عند تلك الأعماق، أما تلك الأنواع التي تعيش في المياه العميقة فتنجو. وبذلك نجد أن الكائنات التي تعيش في المياه الضحلة عانت أكثر من قريبتها التي تعيش في المياه الأعمق ضمن فترة الانقراض الأوردوفيشي.

التأثيرات الأخرى

يمكن للماء حماية الأحياء البحرية من حرارة انفجارات أشعة غاما ولكنه يعجز عن صد تأثيراتها الأخرى. حيث تحول أشعة غاما النيتروجين والأوكسجين في الغلاف الجوي إلى ثنائي أوكسيد النيتروجين وهو ذاته الغاز البني المتواجد في «الضباب الدخاني-Smog» في المناطق المدنية حالياً. يشكل ثنائي أوكسيد النيتروجين حاجزاً يمنع مرور الأشعة الشمسية مما يجعل السماء مظلمة ويسبب انخفاضاً كبيراً في درجات الحرارة من جهة أخرى. يستطيع هذا التأثير التبريدي أن يحفز عصراً جليدياً، ولابد من ذكر وجود دليل على عملية تجلد اجتاحت العالم قبل 440 مليون سنة سميت العصر الجليدي الأوردوفيشي؛ مما يدعم الفرضية.

كما تسبب أكاسيد النيتروجين الأمطار الحامضية التي قد تكون عاملاً إضافياً للانقراض بالإضافة لانخفاض منسوب المياه المترافق مع التبريد العالمي، تعتبر هذه التأثيرات (تخرب طبقة الأوزون و الأمطار الحامضية والتبريد العالمي) تأثيرات طويلة الأمد، ويمكنها أن تنتشر لجميع أنحاء الأرض عن طريق الرياح القوية وغيرها.

يمكن الكشف عن الآثار الداعمة لحدث كهذا عبر جمع معلومات أكثر عن النمط الجغرافي للانقراض الأوردوفيشي؛ وحتى ذلك الوقت يبقى كل ذلك مجرد فرضية! فرضية جديرة بالثقة كما يدعي الباحثون.

المصدر:

Cornell university

اعتمد الفلكيون الأوائل على العين المجردة في رصد الأجرام السماوية القريبة، إلّا أن محدودية قدراتها ظلت عائقاً في سبيل رؤية تفاصيل الأجسام البعيدة إلى حين اختراع التلسكوب عام 1608. تتنوع التلسكوبات ما بين مراصد أرضية أو فضائية، ولكنها بشكل أساسي تصنف إلى نوعين رئيسين: تلسكوبات عاكسة وتلسكوبات كاسرة. فما الفرق بينها؟ وأيها أفضل؟

1.التلسكوب الكاسر

مكوناته

يتكون «التلسكوب الكاسر-refractor» من أنبوب طويل يحتوي عدسات بصرية، وتسمى العدسة المحدبة في مقدمته «بالعدسة الموضعية-objective lens» وهي التي يدخل الضوء من خلالها إلى التلسكوب، بينما تسمى العدسة المحدبة في نهايته ب «العدسة العينية-ocular lens» وهي القطعة التي تنظر من خلالها عبر التلسكوب ويمكنك تعديلها لتصل إلى التركيز المناسب للصورة.

آلية عمله

يدخل الضوء إلى التلسكوب عبر العدسة الموضعية التي تقوم بتقريب حزم الأشعة الضوئية وتركزها في «النقطة المحورية-focal point»، تتشعب الحزم الضوئية مجدداً انطلاقاً من النقطة المحورية لتصل إلى العدسة العينية، ثم تجمع العدسة العينية الأشعة الضوئية وتجعلها مستقيمة؛ مما يكبرّ الصورة ويقوم بتركيزها. ولا بد للتلسكوبات الكاسرة أن تكون طويلة لتأمين الطريق اللازم لكسر الضوء.

إيجابياته

1.يمنحك صورة ذات ألوان متباينة ودقة مذهلة.
2.خفيف الوزن وسهل الحمل.
3.محمي من الغبار والرطوبة والعوامل الخارجية لأن أنبوبه مغلق.
4. لا يحتاج لضبط محاذاة العدسات.

 سلبياته

1. يلتقط كمية أقل من الضوء بسبب قطره الضيق.
2. يسبب انحرافات لونية* في الصور بسبب وجود العدسات.
3. سعره أعلى.
4. صعب التثبيت بسبب أنبوب التلسكوب الطويل.

*«الانحرافات اللونية-chromatic aberrations»: هي هالات ملونة توجد حول الصور تنتج عن اختلاف الأطوال الموجية للضوء عند مروره في العدسات؛ فيتركز كل طول موجي في نقطة مختلفة.

2.التلسكوب العاكس

مكوناته

يتكون «التلسكوب العاكس-reflector» من أنبوب طويل، ويعتمد تصميمه بشكل رئيسي على المرايا بدلاً من العدسات، حيث يحتوي على مرآة مقعرة تسمى «المرآة الأولية-primary lens» أو الموضعية في نهايته، ومرآة ثانية مسطحة تسمى «المرآة الثانوية-secondary lens» تتوضع في مقدمة التلسكوب وتكون مائلةً بزاوية 45 درجة باتجاه الضوء المنعكس من المرآة الأولية، أما العدسة العينية فتقع على جانب الأنبوب وليس في نهايته.

آلية عمله

تدخل أشعة الضوء التلسكوب باتجاه المرآة الأولية المقعرة الواقعة في نهايته، فينعكس الضوء باتجاه المرآة الثانوية متقارب الأشعة، ثم تعكس المرآة الثانوية الضوء وتركزه في النقطة المحورية حيث يتشعب انطلاقاً منها إلى العدسة العينية، وكما في التلسكوب الكاسر؛ تجمع العدسة العينية الضوء وتجعله مستقيماً.

إيجابياته

1. قدرة أكبر على التقاط الضوء وتجميعه بسبب مرآته الكبيرة ، وكلما كانت أكبر كان أفضل!
2. ينتج صوراً خالية من الانحرافات اللونية.
3. منخفض التكلفة.
4. يمكن للفلكيين تركيب الأجهزة والمعدات الملحقة التي يحتاجونها عليه.

سلبياته

1. غالباً ما تكون الجودة البصرية مخيبة للآمال.
2. يحتاج لضبط محاذاة المرايا والعدسات بشكل دوري.
3. كونه تلسكوباً مفتوحاً يجعل مراياه عُرضةً للغبار والرطوبة فيحتاج لعمليات تنظيف دورية.
4. ضخم وثقيل.

في النهاية لا يمكن الجزم بأفضلية أحد التصميمين بشكل مطلق؛ فكل منهما يخدم أغراضاً معينة، ولكن يمكنك الاستعانة بالمعلومات السابقة لاختيار التصميم الذي يناسبك!   

المصادر:

let’s talk science
Vaonis