پروژه مقاله ذوب یخ هاى قطب جنوب : عصر یخ یا گلخانه تحت word دارای 26 صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است
فایل ورد پروژه مقاله ذوب یخ هاى قطب جنوب : عصر یخ یا گلخانه تحت word کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه و مراکز دولتی می باشد.
این پروژه توسط مرکز مرکز پروژه های دانشجویی آماده و تنظیم شده است
توجه : در صورت مشاهده بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی پروژه مقاله ذوب یخ هاى قطب جنوب : عصر یخ یا گلخانه تحت word ،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد
بخشی از متن پروژه مقاله ذوب یخ هاى قطب جنوب : عصر یخ یا گلخانه تحت word :
ذوب یخ هاى قطب جنوب : عصر یخ یا گلخانه
ولفگانگ گسلر
ترجمه : ع.فخریاسرى
فیلم علمى _ تخیلى «روز پس از فردا» داستانى از وحشت و هراس حقیقى را به تصویر مى کشد. زمین و تقریباً هر چیزى که در آن است، به ناگهان منجمد مى شود. شگفت آورتر اینکه رویداد مذکور حاصل پدیده گرم شدگى زمین است. اما آیا واقعاً دوران سردى را در پیش داریم؟
چه کسى دیواره یخى لارسن را مى شناسد؟ این کوه عظیم یخى شناور در آب هاى دریا که در ارتباط با یخچال هاى خشکى شبه جزیره قطب جنوب است، زمان درازى تنها براى پژوهشگران قطب جالب بود. لیکن در سى و یکم ژانویه سال 2002 ناگهان این غول یخى نظر تمام جهانیان را به خود جلب کرد. دلیل: عکس هاى ماهواره هاى ناسا نشان دادند که چگونه ظرف یک فاصله زمانى پنج هفته اى تکه بزرگى از یخ به حجم 3250 کیلومترمربع تقریباً به بزرگى مالورکا _ از دیواره یخى
لارسن جدا شد. کارشناسان حدس مى زنند که آب حاصل از ذوب یخ ها همچون چشمه هاى کوچک بى شمار به داخل دیواره یخى راه یافته و آنجا یخ زده و بدین ترتیب حجمى اضافه تشکیل شده که قاعدتاً از تکه یخ غول آسا جدا شده است. این تکه یخ که به نام «لارسن ب» خوانده شد، 220 متر ضخامت و 720 میلیارد تن وزن داشت و به هزاران تکه کوچک تقسیم شد.
این نخستین بارى نیست که یخ موجود در قطب جنوب از بین مى رود. در ماه هاى مارس و مه سال 2000 تکه هاى بزرگى از کمربند یخى جدا شده و از بین رفتند. یک رکورد جهانى تا آن زمان، تکه اى از یخ به بزرگى ده هزار کیلومترمربع جدا و به سمت دریاى روس (Ross) رهسپار شد.
در فیلم علمى _ تخیلى رولاند امریش «روز پس از فردا» یک دانشمند پژوهشگر آمریکایى هوا به نام جک هال ماجرایى را درست شبیه آنچه که بر سر دیواره یخى لارسن آمده پیش بینى مى کند که در سال 2002 رخ مى دهد. در این فیلم هالیوود که به یک شعر حماسى بیشتر شبیه است نیز تکه عظیم یخ جدا مى شود. خدمه هال با رویدادى به غایت دهشتناک مواجه شدند. شکافى
عظیم (با استفاده از متحرک سازى کامپیوترى) در یخچال مقابل شان دهان باز کرد و تقریباً آنها را بلعید. در اینجا واقعیت و خیال درهم مى آمیزند: امریش در فیلمنامه تمام جزئیات تلاش هاى این انسان ها را به تصویر مى کشد. اما کارگردان با لحن هجوآمیزى مى گوید: «باید در نوشتن فیلمنامه تعجیل مى کردیم، والا از فیلم سینمایى خبرى نبود، تنها چیزى که باقى مى ماند مستندسازى رویدادها بود.» منشأ و علت واقعه اى براى یخ هاى قطب جنوب رخ داد و پیش زمینه داستان فیلم
همانا گرم شدن روزافزون کره زمین است: بدین ترتیب میدان هاى یخ قطب ها بیش از پیش ذوب مى شوند. زمینه ساز چنین دگرگونى در آب و هوا اثر گلخانه اى است با بالاترین سطح گازهاى مضر از نقطه نظر آب و هوا مثل دى اکسیدکربن(Co2) در جو، کره زمین را پوششى از گاز فرا مى گیرد، چنین رویدادى نتایج مرگبارى را به دنبال دارد. گرماى بیشترى از خورشید به کره زمین مى
تابد چرا که این اشعه گرمایى در فضا منعکس مى شود. نتیجه آن که نوعى شبنم ناشى از گرما ظاهر خواهد شد (قطره آب به کندى تبخیر مى شود)، توده هاى عظیم یخى شروع به آب شدن خواهند کرد و مقادیر فراوانى از آب شیرین سرد به داخل اقیانوس ها سرازیر خواهند شد. امریش کارگردان فیلم از این واقعیت علمى به عنوان نقطه شروع سوگنامه آب و هوایى خویش استفاده مى کند. گلوله هاى شناور حرارت سنج ها در آتلانتیک شمالى دیوانه مى شوند و خبر از آن مى دهند که چشمه هاى آب گرم در اقیانوس واقع در نیمکره شمالى خشک شده اند.
همچنانکه این «حرارت» به نقطه اوج خود مى رسد، فاجعه سرما نیز به کمک جلوه هاى ویژه قطعى و تاثیرگذار به نظر مى رسد: رگبارهاى تگرگ به درشتى مشت انسان توکیو را درهم مى کوبند، بادهاى سخت و توفانى لس آنجلس را خالى از سکنه مى کنند، یک موج عظیم مد آب هاى اقیانوس نیویورک را در خود غرق مى سازد. آنگاه فاجعه عظیم رخ مى دهد: سرتاسر نیمکره شمالى در زیر یخ و برف مدفون مى شود. فیلمنامه مى گوید که هواى بسیار سرد منهاى 101 درجه سانتیگراد از استراتوسفر به سمت زمین مى آید و انسان ها در ظرف چند ثانیه جملگى یخ مى زنند.
تصاویر امریش تکان دهنده اند ولى باورکردنى به نظر نمى رسند. از یک سو روزانه اخبارى راجع به گرم تر شدن تدریجى سیاره مان مى شنویم و مى خوانیم، از طرف دیگر عصر جدیدى از یخ پیش بینى مى شود. کدامیک را بپذیریم؟
یک منبع آگاه احتمالاً مى تواند پاسخگوى پرسش هاى ما پیرامون آب وهوا باشد. «گروه بین دولتى براى تغییر آب و هوا» شامل جمعى از زبده ترین کارشناسان است. مذاکرات پیرامون آب و هوا در چارچوب ملل متحد نیز براساس اعلامیه این گروه صورت مى گیرد. بر طبق گزارشات گروه طى فاصله زمانى 1990 تا 2100 درجه حرارت کل کره زمین به طور متوسط بین 4/1 تا 8/5 درجه
سانتیگراد افزایش خواهد یافت (در مجموع در طول قرن بیستم: به علاوه 6/0 درجه). تفاوت بین این دو رقم قابل توجه است، چه به سختى مى توان آثار حاصل از عوامل گوناگون دخیل در این پدیده را به دقت پیش بینى نمود: عواملى چون افزایش جمعیت یا افزایش گاز (Co2)در نتیجه استفاده از سوخت هاى فسیلى، به علاوه تغییرات در آب و هوا بسیار به کندى صورت مى گیرد: حتى اگر بشر انتشار گازهاى گلخانه اى را به سرعت به صفر برساند.
ده ها سال طول مى کشد که گرم تر شدن کره زمین متوقف شود. درست مثل اتومبیلى که با سرعت بالایى در حرکت است، براى آن که از سرعتش کاسته شود، لازم است چندین کیلومتر مسافت را طى کند. بسته به اینکه گرم شدن زمین و آب شدن توده هاى یخ تا چه اندازه شدید باشد سطح آب اقیانوس ها بین 20 تا 86 سانتیمتر افزایش خواهد یافت. بدون اقدامات حفاظتى همچون برپا کردن سدهاى مرتفع مساحت وسیعى از سواحل دریاها و اقیانوس ها و زمین هاى در مجاورت آنها به زیر آب خواهند رفت. بسیارى از جزایر رویایى دریاى جنوب براى همیشه محو خواهند شد.
اما همین حالا هم شاهد نتایج حاصل از پدیده قدرتمند گرم تر شدن زمین هستیم: طوفان هایى که تاکنون نظیرشان اتفاق نیفتاده، باران هاى سیل آسا و طغیان رودخانه ها، تابستان هاى گرم و طاقت فرسا با تلفات عظیم در محصولات گیاهى و دامى و آتش سوزى هاى وسیع جنگل ها،
یخچال هاى آلپ آب و در بسترهاى عظیم یخى خلل وارد مى شود و ساختمان ها دستخوش تزلزل مى شوند. اکوسیستم درهم مى ریزد، تمام حیوانات و گیاهان نابود مى شوند و فضاى زندگى انسان ها به شدت در معرض تهدید قرار مى گیرد. «گروه بین دولتى براى تغییر آب و هوا» در «خلاصه اى براى سیاستگزاران» باز هم نتایج بیشترى را برمى شمارد. سالخوردگان بیشترى به خاطر گرما جان خود را از دست مى دهند؛ عوامل مضر و بیمارى زا گسترش مى یابند (مثلاً پشه
هاى مالاریا راه سرزمین هاى شمالى تر را در پیش مى گیرند)؛ کوه هاى بیشترى ریزش مى کنند، فرسایش زمین ها و سواحل دریاها سرعت مى گیرد، حتى جزایر مرجانى نیز در این میان آسیب مى بینند و زمانى که بسترهاى یخى دائمى اندک اندک ذوب مى شوند، مقادیر عظیمى متان و دى اکسیدکربن آزاد و اثر گلخانه اى بیش از پیش تشدید مى شود. اگرچه دانشمندان در مورد این آثار و نتایج اتفاق نظر دارند، ولى افزایش سریع دماى زمین در ده سال اخیر پرسش هاى زیادى را براى انسان مطرح کرده که لازم است پاسخ هایى براى آنها پیدا شود. افزایش شدت حرارت خورشید در 100 ساله اخیر تنها موجب 2/0 درجه افزایش درجه حرارت زمین شده است.
گرم تر شدن زمین یک واقعیت است که در حدود مشخصى اتفاق خواهد افتاد. اما چگونه مى توان از این واقعیت این طور نتیجه گرفت که دوران یخبندانى در راه است؟ لااقل آن طور که امریش وانمود مى کند. کارگردان و فیلمنامه نویس در فیلم خویش از آنجا شروع مى کنند که یخ هاى ذوب و رها شده از قطب هاى کره زمین با جریانات آب گرم اقیانوس ها برخورد پیدا مى کنند. چنین فیلمنامه
اى را نمى توان پیشاپیش رد یا قبول کرد، چه یک بار حدود 11هزار تا 12هزار سال پیش جریان اقیانوسى گلف استریم کاملاً متوقف شد. در این زمان پس از یک دوره آب و هواى گرم درجه حرارت در گرینلند در مدار 15 درجه به یک بار افت کرد. بدین ترتیب تا آنجا که به دانشمندان مربوط مى شود، مى توان از وضعیت جریان آب داخل اقیانوس ها به عنوان شاخصى از وضعیت کلى آب وهوا
استفاده نمود. به قول ماروتسکه رئیس موسسات ماکس پلانک در رشته هواشناسى در هامبورگ: «در دهه هاى آینده جریان آب داخل اقیانوس بار دیگر بسیار ضعیف خواهد شد. اما این بار موضوع ضعیف تر شدن طبیعى آن مطرح نیست، بلکه این انسان ها هستند که موجب چنین وضعیتى خواهند بود.»
این طور حدس زده مى شود که این جریان اقیانوسى (golfstream) قبل از همه اقیانوس اطلس جنوبى در طول دماغه امیدنیک منشأ گرفته، عرض اقیانوس را به سمت شمال پیموده، به سواحل آمریکاى جنوبى و مرکزى نزدیک مى شود و به خلیج مکزیک مى رسد، در آنجا گرم تر مى شود، از آنجا در مسیر ساحل ایالات متحده تا حوالى 35 درجه عرض شمالى پیش مى رود و در دماغه هاتراس (کارولیناى شمالى) با سرعتى معادل 5 کیلومتر در ساعت و با عرض 50 کیلومتر به سمت شرق راه کج مى کند و راه دریاهاى آزاد را در پیش مى گیرد. جریان گلف استریم در مسیر 1500 کیلومترى خویش شاخه هاى بسیارى تشکیل مى دهد، طورى که بخشى از آن تا سواحل نروژ
ادامه پیدا مى کند. این جریان اقیانوس اطلس شمالى _ که در فیلم امریش نیز به همین نام اشاره مى شود _ در آب هاى قطب شمال در حوالى گرینلند مجدداً سرد شده به عمق آب اقیانوس فرو مى رود و به صورت یک آبشار عظیم از سطح به عمق و کف اقیانوس به جریان مى افتد و رهسپار آب هاى گرم نواحى جنوبى اقیانوس مى شود. بدین ترتیب یک دوره کامل طى مى شود که 50 سال به طول مى انجامد. ولى براى آب هایى که راه خود را گم و طولانى مى کنند، این زمان مى تواند به پانصد سال هم برسد.
گرمایى که گلف استریم در هر ثانیه به سمت شمال با خود حمل مى کند، چیزى معادل نیم میلیون واحد نیروى کار است. هنگامى که جریان آب به سواحل آب هاى سرد شمال نزدیک مى شود گرماى موجود در آن از طریق زمین راه غرب را در پیش مى گیرد. نتیجه آن که اروپاى شمال غربى در مقایسه با سایر نواحى هم ارز از نظر جغرافیایى (مثلاً روسیه یا لابرادور) آب و هوایى که به طور غیرعادى ملایم است پیدا مى کند.
ولى نیروى محرک گردش جریان گلف استریم کدام است؟ بادهاى موسمى نواحى گرمسیرى، بادهاى غربى عرض هاى جغرافیایى میانى کره زمین، گردش کره زمین، معمارى بستر اقیانوس اطلس و به اصطلاح گردش دمایى _ نمکى از جمله عواملى هستند که پیش برنده این جریان به شمار مى روند. دمایى _ نمکى به معناى تفاوت کمک محلول در آب در نتیجه تغییر در درجه حرارت است. این نیروى محرکه بدین صورت عمل مى کند: وقتى که آب گلف استریم حرارتش را در شمال از دست داده سرد مى شود، و حرارت پایین و نمک فراوانش چگالى آن را بالا مى برد؛ این آب از آب هاى اطراف سنگین تر بوده و به عمق مى رود که از آنجا به سمت جنوب جارى مى گردد. بدین ترتیب گردش آب تداوم پیدا مى کند.
گردش دمایى _ نمکى به ویژه در برابر گرم تر شدن کل کره زمین و ذوب شدن یخ هاى قطب ها حساس است. هنگامى که اثر گلخانه اى بیش از پیش تشدید شود، گلف استریم به میزان سابق سرد نخواهد شد، در همین زمان آب شیرین بیشترى در نتیجه ذوب شدن یخ ها و باران هاى سیل آسا وارد اقیانوس خواهند شد. نتیجه: آب دیگر به چگالى مطلوب براى فرورفتن به اعماق اقیانوس نخواهد رسید. موتور ماشین جوش آورده از حرکت بازخواهد ایستاد، در بدترین حالت دیگر اثرى از گلف استریم نخواهد بود _ همچون رودخانه اى دچار خشکسالى شده _ و به دنبال آن سرما سر خواهد رسید.
پس حق با امریش است، این پرسش در عمل هنوز پاسخ دقیقى ندارد، چرا که اطلاعات ما بسیار اندک است با این حال با محاسبات کامپیوترى نتایج حاصل از بدترین حالت، یعنى از بین رفتن کامل گرماى حاصل از گلف استریم پیش بینى شده اند اما نتایج مذکور اظهارنظرهاى قاطع فیلم را تائید نمى کنند: در کشورهایى مانند انگلستان، ایرلند و اسکاندیناوى حداکثر تنها 6 درجه از دماى هوا کاسته خواهد شد. پروفسور اشتفان رامشتورف از «موسسه پژوهش در آب و هوا» واقع در
پوتسدام پیش از این در مصاحبه اى تصویرى از چنین وضعیتى را ارائه داده است. در این صورت باید به برایتون در جنوب انگلستان درخت و محصولات گیاهى وارد نمود زیرا در این شهر نیز همچون ایسلند کنونى در فصل تابستان هم از گرما خبرى نخواهد بود. در نروژ در فصل زمستان دسترسى به اقیانوس ممکن نخواهد بود زیرا دیوارى زرهى از یخ سواحل اقیانوس را فراخواهد گرفت و هواى آلمان دو تا 5 درجه سردتر خواهد شد. بررسى ها نشا
اما اینکه این اتفاقات ظرف چند هفته یا حتى چند روز (آن طور که در فیلم آمده) رخ دهند چه؟ یوخم ماروتسکه مى گوید: «غیر ممکن است!» این فروپاشى آب و هوا، اگر قرار باشد اتفاق بیفتد «لااقل ده تا بیست سال به طول مى انجامد.» اما آیا اصلاً اتفاق خواهد افتاد؟ به گفته ماروتسکه «اتفاقى چون تضعیف گلف استریم را اصلاً نمى توان با قطعیت اعلام نمود.» پس خیالمان راحت باشد به هیچ وجه! کارشناسان خطر را حس مى کنند و در جست وجوى کسب اطلاعات بیشترند.
صحنه عوض شده، این بار سواحل باهاما در مقابل چشمان ما قرار دارد. جزیره آباکو با ساحل ماسه اى که در زیر نور آفتاب مى درخشد و قایق هاى بادبانى که کشتى پژوهشى انگلیسى به نام «اکتشاف» در میان آنها نظرها را به خود جلب مى کند. کشتى انگلیسى 90 متر طول، 20 تن خدمه و حدود یک دو جین دانشمند دارد که بیشترشان انگلیسى و آمریکایى هستند. مدار
جغرافیایى محل کشتى دقیقاً عرض 5/26 درجه شمالى است. از اواسط فوریه تا اوایل ماه مه سال 2004 کشتى «اکتشاف» از جزایر قنارى تا باهاما در حرکت بود و اندازه گیرى هاى زیادى را صورت داد. این بخشى از یک برنامه پژوهشى پنج ساله تا سال 2008 است، برنامه اى که 20 میلیون پوند بودجه دارد و دولت انگلیس به رهبرى ماروتسکه اجراى آن را برعهده دارد.
از بالاى عرشه کشتى «اکتشاف» جرثقیل هاى بزرگ چرخ هاى بزرگ قطارهاى قدیمى راه آهن را به داخل آب مى اندازند. این اجسام سنگین یک سر طناب هایى را با خود به قعر دریا مى برند و سر دیگر آنها با اتصال به شناورهاى عظیم بر سطح آب ثابت مى شوند. در طول طناب هاى مذکور دستگاه هاى مخصوص سنجش ارتفاع، نمک موجود و فشار آب را در نقاط مختلف زیر دریا اندازه گیرى مى کنند. ماروتسکه اشاره مى کند: «مى خواهیم بدانیم در چه عمقى جریان آب گلف
استریم در جهت جنوب باز مى گردد؟» پیش از این، چنین اتفاقى در عمق 1500 تا 4000 مترى زیر سطح آب پیش مى آمد. اگر جریان آب در عمق کمترى جهت عوض کند آنگاه تا عرض جغرافیایى کمترى در شمال پیش خواهد رفت. این علامت خطرى براى پژوهشگر آب و هوا به شمار مى رود، چه عملاً به معناى ضعیف تر شدن جریان آب گلف استریم است.
نخستین پیش بینى هاى کشتى «اکتشاف» تا پیش از پایان سال جارى امکان پذیر نیست و تا این زمان دستگاه هاى اندازه گیرى همچنان در زیر آب باقى خواهند ماند. علاوه بر این پژوهشگران به کمک ماهواره هاى Quikscat و Topex-Poseidon از ارتفاع 1300 کیلومترى قدرت باد و تموجات سطح آب ها را ثبت مى کنند. اکنون اطلاعاتى از این پژوهش ها منتشر نشده، نمى توانیم
ماجراهاى فیلم امریش را رد یا قبول کنیم. تا به امروز دانشمندان پیش بینى هاى مشخصى پیرامون آثار و نتایج حاصل از اتفاقات امروزى کرده اند. به قول ماروتسکه: «اطلاعات ما از سال 1957 چهار برابر شده، ولى هنوز هم نمى توانیم قطعاً بگوئیم که تضعیف جریان دریایى گلف استریم در راه است.»
سخن آخر این که یک دوره آب و هوایى چیزى حدود 30هزار تا 50هزار سال به طول مى انجامد که در یک انتهاى آن دیگر مى توان سخن از سرماى واقعى و یخبندان حقیقى گفت.
Pm-magazin.de, Sep.2004
منبع :www.sharghnewspaper.com
مغناطیس سلطان میدان ها
مغناطیس و الکتریسیته تاریخی طولانی و درازی دارند. الکتریسیته و مغناطیس ابتدا در قرن هشتم قبل از میلاد مورد توجه یونانیان باستان قرار گرفتند. مهمترین عاملی که موجب جذب و توجه مردم به الکتریسیته ومغناطیس شد، دو ماده طبیعی کهربا و کانی مگنتیت(سنگ مغناطیس) بود. کهربا، شیره برخی از درختانی است که چوب نرمی دارند؛ هنگامی که این شیره از درخت بیرون می آید، پس از مدتی سفت می شود. این جامد سفت که رنگی بین قهوه ای و زرد دارد، کهرباست. و اگر کهربا را به پارچه ای بمالیم، باردار شده و می تواند تکه های برگ یا کاغذ را جذب کند.
سنگ مغناطیس، همان اکسید آهن است؛ که براده های آهن را جذب می کند. سنگ های مغناطیسی می توانند یکدیگر را جذب کنند. و علت این نامگذاری آنست که این سنگ در منطقه ای به نام “مگنزیا” یا “مغناطیس” برای نخستین بار کشف شد. که به ماهیت این سنگ، مغناطیس گفته می شود. اگر یک تکه از این سنگ ها را بر روی آب شناور کنیم، جهت آن در راستای شمال-جنوب قرار می گیرد. همین خاصیت سنگ مغناطیسی سبب شد که در قرون گذشته دریانوردان از آن بعنوان جهت یاب استفاده کنند.
دموکریتوس، که یکی از فلاسفه بزرگ باستان و بنیانگذار تئوری اتمی است، معتقد است که میان سنگ مغناطیسی جریانی از ذرات بسیار ریز به نام اتم وجود دارد. و در این جریان هنگامی که اتم به آهن یا سنگ مغناطیسی دیگر برخورد می کند، در برگشت به سوی سنگ مناطیس، سبب می شود که آهن را به دنبال خود بکشاند. ویلیام گیلبرت یکی از نخستین دانشمندانی است که در
زمینه مغناطیس دست به آزمایش ها و بررسی های اساسی کرد. او مشاهده کرد که براده های آهن در اطراف سنگ مغناطیس در راستای منظمی قرار می گیرند. و همچنین سنگ مغناطیس در حالت آویزان یا حتی سوزن های آهنی در حالت شناور در راستای شمال-جنوب قرار می گیرند. او چنین پنداشت که علت این امر آنست که زمین یک سنگ مغناطیس بسیار بزرگیست که اینگونه عمل می کند. او برای اثبات نظریه خود، یک سنگ مغناطیس را به صورت یک کره بزرگ در آورد و سپس در اطراف و بر روی سطح این کره، سنگ های مغناطیسی کوچک و براده های آهنی قرار داد و مشاهده کرد که این براده ها در راستای شمال-جنوب قرار می گیرند.
قبل از اینکه به بحث در مورد خطوط و میدان مغناطیسی آهنربا و زمین بپردازیم، لازم است که به قطب های مغناطیسی و خاصیت آن اشاره ای کنیم.
در آهنربا یا همان سنگ مغناطیسی، دو ناحیه وجود دارد که نسبت به سایر نقاط دیگر آهنربا، خاصیت جذب براده های آهن بیشتر و راستای این براده ها به سمت این نواحی است. که به این دو ناحیه، قطب های مغناطیسی می گویند. اگر آهنربا را شناور قرار دهیم، قطبی که به سمت شمال است را قطب شمال یا شمال یاب، و قطب مقابل آن را قطب جنوب یا جنوب یاب می گویند. پس هر ماده مغناطیسی از دو قطب شمال وجنوب تشکیل شده است. در مغناطیس مانند
الکتریسیته، قطب های ناهمنام یکدیگر را جذب و قطب های همنام یکدیگر را دفع می کنند. پس در خاصیت مغناطیسی، نیروی دفع وجذب نیز وجود دارد. آزمایش ها نشان می دهد که اگر در اطراف یک آهنربا، قطب نما یا سنگ های مغناطیسی کوچک قرار دهیم، نیروی حاصله از مغناطیس بر قطب های آن ها اثر گذاشته، به طوری که قطب شمال قطب نما به سمت قطب جنوب آهنربا و بلعکس قرار می گیرد. و این نشان می دهد، که در نقاط اطراف آهنربا، نیرویی وجود دارد که بر قطب های قطب نما وارد می شود و آن را در راستای مشخصی قرار می دهد. که به مجموعه ای از این نیروها یا نقاط، میدان مغناطیسی می گویند. میدان مغناطیسی اطراف آهنربا را توسط خطوطی نشان می دهند که این خطوط قطب جنوب(S) را به قطب شمال(N) وصل می کند. و جهت این
خطوط از شمال(N) به جنوب(S) است. خطوط میدان مغناطیسی ویژگی هایی دارند که عبارتند از:
1) خطوط همانطور که قبلا گفته شد راستاو جهتشان از شمال به جنوب است.
2) خطوط یکدیگر را قطع نمی کنند.
3) تراکم خطوط در نزدیکی قطب ها بیشتر از نواحی دیگر است و این نشان دهنده آن است که نیروی مغناطیسی در این نواحی زیاد است.
4) برآیند نیروهای مماس بر خطوط میدان در یک نقطه برابر با نیروی مغناطیسی در آن نقطه است.
اکنون به سراغ علت تاثیر نیروی مغناطیسی بر براده های آهن می رویم. می دانیم که الکترون در ساختار تمام اجسام وجود دارد که الکترون ها دارای دو قطب مغناطیسی می باشند. بنابراین می توان نتیجه گرفت که تمام اجسام از ذراتی تشکیل شده اند که دارای دو قطب مغناطیسی هستند که به این ذرات، دو قطبی مغناطیسی می گویند و به موادی که دارای دوقطبی مغناطیسی
هستند، مواد مغناطیسی می گویند. البته لزومی ندارد که بگوییم این دوقطبی ها همان الکترون ها هستند بلکه این دوقطبی ها ذرات بنیادی مغناطیس هستند همانطور که از الکترون بعنوان بار بنیادی در الکتریسیته یاد می کنیم. این دوقطبی های مغناطیسی مانند یک آهنربا عمل می کنند و در اطراف خود میدان مغناطیسی تولید می کنند. آهن نیز دارای این دوقطبی های مغناطیسی است اما در آهن دو قطبی های مغناطیسی به گونه ای رفتار می کنند، که خاصیت مغناطیسی یکدیگر را خنثی می کنند. و هنگامی که در یک میدان مغناطیسی قرار می گیرند، بر این دوقطبی ها نیروی مغناطیسی وارد می شود، به طوری که قطب شمال تمام این دوقطبی ها در جهت
خطوط میدان قرار می گیرند. و آهن ساختار ساختمانی منظمی پیدا می کند و به یک آهنربا تبدیل می شود. که از آن می توان بعنوان یک قطب نما استفاده کرد. اگر این آهنربا را به دوقسمت تقسیم کنیم، این آهنربا باز هم خاصیت مغناطیسی خود را حفظ می کند، زیرا دوقطبی های مغناطیسی در یک جهت قرار دارند و این دو قطبی ها عامل ایجاد خاصیت مغناطیسی در آهنربا هستند.
سوالی که پیش می آید این است که آیا فقط آهن تحت تاثیر میدان مغناطیسی قرار می گیرد؟ برای پاسخ به این سوال برمی گردیم به مواد مغناطیسی که از دو قطبی های مغناطیسی تشکیل شده اند در مواد مغناطیسی، حرکت و رفتار دوقطبی ها به گونه ای است که اثر میدان مغناطیسی یکدیگر را خنثی می کنند. مواد مغناطیسی از نظر رفتار دوقطبی های مغناطیسی به سه دسته تقسیم می کنند:
الف) مواد پارامغناطیس ب) مواد دیامغناطیس پ) مواد فرومغناطیس
الف) مواد پارامغناطیس: موادی هستند که حرکت و جنبش دوقطبی هایشان راحت و آسان تر است. هنگامی که این مواد را در میدان مغناطیسی قرار دهیم، بر دوقطبی های آن نیرو وارد شده و تعداد زیادی از آن ها در خطوط میدان به طوری که قطب های شمال در جهت خطوط قرار می گیرند. و این امر سبب می شود که این مواد به یک آهنربای قوی تبدیل شود. اما چون حرکت وجنبش این دو قطبی ها سریع است، با برداشتن این مواد از میدان مغناطیسی، این دوقطبی ها به سرعت از مسیر خطوط خارج و به حالت کاتوره ای قبلی برمی گردند و این مواد در خارج از خطوط میدان به سرعت خاصیت مغناطیسی خود را از دست می دهند. مانند آلومینیوم.
ب) مواد دیامغناطیس : مواد دیامغناطیس موادی هستند که اگر در میدان مغناطیسی قرار بگیرند از آهنربا دفع می شوند. در این مواد برآیند گشتاور دو قطبی مغناطیسی صفر است و در واقع فاقد دوقطبی ذاتی هستند و هنگامی که در میدان مغناطیسی قرار می گیرند، گشتاور دو قطبی در آن ها القا می شود اما جهت این دوقطبی های القا شده بر خلاف جهت میدان مغناطیسی خارجی می باشد و این امر باعث می شود که ماده دیامغناطیس از میدان مغناطیسی دفع شود. البته این خاصیت در تمام مواد وجود دارد، و هنگامی این خاصیت در مواد
ظاهر می شود که خاصیت پارامغناطیسی آن ها ضعیف باشد.مانند: بیسموت.
پ) مواد فرومغناطیس : این مواد مانند مواد پارامغناطیس است اما با این تفاوت که در این مواد مجموعه ای از دوقطبی های مغناطیسی در یک جهت و راستا قرار دارند که این مجموعه ها در راستا و جهت های متفاوتی قرار دارند به طوری که اثر میدان یکدیگر را خنثی می کنند. که به این مجموعه از دوقطبی های مغناطیسی که در یک استا قرار دارند، حوزه مغناطیسی می گویند. هنگامی که این مواد در میدان مغناطیسی قرار می گیرند، بر حوزه های مغناطیسی نیرو وارد می شود و آن ها را در جهت میدان قرار می دهند. خاصیت مغناطیسی این مواد به سرعت تغییر مسیر این حوزه ها و قرار گرفتن در جهت میدان بستگی دارد. که از این لحاظ مواد فرومغناطیس را به دو دسته تقسیم می کنند:
1) مواد فرومغناطیس نرم: در این مواد سرعت تغییر حوزه ها بسیار آسان و سریع است و به همین خاطر در میدان مغناطیسی این حوزه ها به سرعت در جهت خطوط میدان قرار می گیرند و خاصیت مغناطیسی بسیار قوی بدست می آورند. اما همینکه این مواد را از میدان دور کنیم، جهت این حوزه ها به سرعت تغییر و به حالت کاتوره ای قبلی بر می گردند. مانند آهن
2) مواد فرومغناطیسی سخت: در این مواد سرعت تغییر حوزه ها بسیار سخت و کُند است و همین که در میدان قرار می گیرند، این حوزه ها به کندی در جهت خطوط قرار می گیرند و خاصیت مغناطیسی آن ها نسبت به مواد فرومغناطیس نرم ضعیفتر است؛ اما همین که از میدان دور می شوند بر خلاف مواد فرومغناطیس نرم خاصیت مغناطیسی خود را حفظ می کنند.مانند آلیاژ های نیکل.
پس مواد پارامغناطیس و فرومغناطیس تحت تاثیر میدان مغناطیسی قرار می گیرند و به یک آهنربا تبدیل می شوند.
در قرن هیجدهم هانس اورستد نشان داد که در اطراف سیم حامل جریان میدان مغناطیسی ایجاد می شود و بعد ها آمپر و مایکل فارادی در این زمینه دست به فعالیت های گسترده ای زدند. آن ها نشان دادند که در اطراف یک سیم حامل جریان، میدان مغناطیسی تولید می شود و حتی موفق شدند که روابط کمی آن را محاسبه کنند. بنابراین منبع تولید میدان مغناطیسی عبارتند از:سنگ
مغناطیس یا همان آهنربای طبیعی و جریان الکتریکی. البته بعدها ماکسول نتیجه گرفت که بر اثر تغییر جریان الکتریکی، میدان مغناطیسی در فضا منتشر می شود و همچنین براثر تغییر میدان مغناطیسی، جریان الکتریکی در فضا تولید می شود که نتیجه این، امواج الکترومغناطیسی است.
و از طرفی تغییر میزان عبور میدان مغناطیسی از یک رسانا، باعث تولید جریان الکتریکی در همان رسانا می شود. پس منبع تولید میدان الکتریکی عبارتند از: اختلاف پتانسیل بین دو سر رسانا و تغییر شار(میزان عبور میدان) مغناطیسی است.
پس می توان اینگونه نتیجه گرفت که الکتریسیته و مغناطیس باهم در ارتباطند و به جر‌‌أت می توان گفت که یکی بدون دیگری معنی ندارد. چون وجود یکی باعث پیدایش دیگری می شود.
می دانیم که ذرات باردار تحت تاثیر میدان الکتریکی یا نیروی کولنی قرار می گیرند. اگر این ذرات وارد میدان مغناطیسی شوند تحت تاثیر نیروی دیگری که همان نیروی مغناطیسی است می شوند. آزمایش ها نشان می دهند که میزان انحراف ذره باردار به بزرگی میدان، اندازه بار، سرعت و زاویه حرکت ذره بستگی دارد. اگر این ذره در راستای خطوط میدان حرکت کند، هیچ نیرویی مغناطیسی بر آن وارد نمی شود. نیروی مغناطیسی بر راستای حرکت ذره عمود است و بر سرعت آن تاثیری
نمی گذارد و فقط جهت بردار حرکت آن را تغییر می دهد. به همین دلیل اگر ذره باردار وارد میدان مغناطیسی شود حرکت مارپیچی یا دایره ای خواهد داشت. اگر ذره به طور عمود بر راستای خطوط وارد میدان شود، چون اندازه سرعتش ثابت و نیروی وارده بر آن عمود بر جهت حرکت است، شتاب مرکز گرا خواهد گرفت و این امر موجب می شود که ذره در میدان یک مسیر دایره ای داشته باشد. البته ذره باردار بر اثر حرکتش مقداری از انرژی خود را به صورت امواج الکترومغناطیسی گسیل می کند و انرژی آن کاهش و سرعتش کم می شود و به همین خاطر شعاع حرکت دایره ای آن در طی مدت زمانی، کوچک و کوچکتر می شود. و اگر به صورت غیر عمود بر خطوط میدان وارد
شود، حرکت مارپیچی خواهد داشت.
همین خاصیت ذرات باردار در میدان مغناطیسی سبب می شود که ما را از آسیب های ذرات باردار و پرانرژی کیهانی که به زمین برخورد می کنند، مصون نگاه دارد.
در اطراف کره زمین میدان مغناطیسی وجود دارد و طبق نظریه ای که گیلبرت پیشنهاد کرد، زمین یک آهنربای بزرگی است که قطب شمالش در قطب جنوب جغرافیایی و قطب جنوب مغناطیسی در قطب شمال جغرافیایی قرار دارد که میدان مغناطیسی در این دو قطب نسبت به سایر نواحی دیگر کره زمین قوی تر می باشند. ذرات باردار و پر انرژی کیهانی که به سوی زمین می آیند گرفتار میدان مغناطیسی زمین شده و حرکت مارپیچی به خود می گیرند که به این منطقه، کمربند “وان آلن” می گویند.این ذرات با حرکت مارپیچی خود به سمت دو قطب حرکت می کنند. این ذرات با نزدیک شدن به دو قطب بر اثر برخورد به لایه های بالایی جو قطب شمال و جنوب، مقدار زیادی از انرژی خود را ازدست می دهند که به صورت تابش آزاد و روشنایی را در دو قطب ایجاد می کنند که به این روشنایی، شفق های قطبی می گویند.
علت ایجاد میدان مغناطیسی در اطراف زمین و یا آهنربا بودن زمین، سوالی است که ذهن دانشمندان را در طی چند ده مشغول کرده بود. نظریه ای که توانست در توضیح علت میدان مغناطیسی موفق ظاهر شود، را بیان می کنیم:
در درون زمین فلزاتی نظیر آهن و نیکل به صورت مذاب و گداخته وجود دارند که در حال حرکت و جنبش هستند. حرکت این مواد از هسته شروع شده و به نزدیکی سطح زمین نزدیک شده و دوباره به هسته و مرکز زمین بر می گردند. این مواد مذاب با حرکت رفت وبرگشتی که دارند باعث پیدایش جریان الکتریکی در درون زمین می شوند. از همین خاصیت الکتریکی مواد مذاب درون زمین، برای پیش بینی وقوع فوران آتشفشان یا زلزله استفاده می کنند. جریان الکتریکی که این مواد
مذاب ایجاد می کنند، باعث پیداش میدان مغناطیسی در اطراف زمین می شود. خطوط میدان مغناطیسی به اینگونه هستند که از هسته به قطب جنوب جغرافیایی وصل و سپس از قطب جنوب به قطب شمال و از آنجا دوباره به هسته وصل می شوند. و به این گونه این خطوط در اطراف زمین رسم می شوند.
قطب های مغناطیسی زمین بر روی قطب های جغرافیایی آن منطبق نیستند و امروزه حدود 11 درجه اختلاف دارند.
بررسی ها و مطالعه آثار نشان می دهند که میدان مغنطیسی زمین ثابت نیست و تغییر می کند. آثاری که از روی سنگ های زمین بدست آمده حاکی از آنست که میدان مغناطیسی زمین به مدت حدود 800000 سال وارونه بوده و حدود 100000 سال دچار افت شدیدی می شود. علت این امر آنست که مواد مذاب و گداخته حرکت رفت و برگشتی کاتوره ای دارند که سرعتشان حدود 5 سانتی متر در روز است. و جابجایی این مواد باعث تغییر جریان الکتریکی و درنتیجه میدان مغناطیسی زمین می شود. البته دانشمندان در تلاش هستند تا بتوانند به ساختار کاتوره ای تغییر میدان مغناطیسی در آینده دست یابند.
نویسنده : احمد شکیب
نقل از پارس اسکای
وب سایت:
http://cph-theory.persiangig.com/1015-meghnatis.htm
رؤیای رانندگی در قطب جنوب
وسیع‌ترین دشت‌ها، خشک‌ترین آب و هوا، سپیدترین سرزمین‌ها و شدیدترین بادها. اینها همگی در قاره جنوبگان دست به دست هم می‌دهند تا زیباترین و بکرترین مناظر زمین را خلق کنند. حال تصور کنید که رانندگی کردن در این سرزمین رؤیایی چه حال و هوایی دارد.
به تازگی مرکز مطالعات جنوبگان (1) واقع در انگلستان با همکاری طراحان کالج سلطنتی هنرهای لندن، وسیله نقلیه ویژه‌ای را با نام “نود درجه جنوبی” (2) طراحی کردهاند که امکان رانندگی کردن در میان تپه‌ها و دره‌های یخ و برف قطب جنوب را برای کاوشگران فراهم میکند.
امروزه جنوبگان با ویژگیهای بی‌نظیر خود به یک مرکز مهم تحقیقاتی در جهان تبدیل شده است به طوری که در طی ماه‌های تابستان در حدود 4000 دانشمند از سرتاسر جهان در 45 ایستگاه تحقیقاتی موجود در این قاره شگفت‌انگیز به تحقیق مشغولند (این تعداد در ماه‌های بسیار سرد زمستان به حدود 1000 نفر کاهش مییابد).
کاوش در سرزمین جنوبگان در کنار جذابیت‌ها و شگفتی‌های بی‌نظیر خود از دشواری‌های فوق‌العاده‌ای هم برخوردار است. تحمل دماهای پایینتر از منهای 50 درجه سانتیگراد و ایستادگی در مقابل شدیدترین بادهای جهان کار آسانی نیست. وجود حفره اُزُن بر فراز جنوبگان نیز کاوشگران را در معرض سطح بالایی از تابش‌های فرابنفش خورشیدی قرار میدهد.
اما با ساخت خودرو ویژه کاوش در جنوبگان، دشواری‌های پیش‌روی کاوشگران این سرزمین رؤیایی تاحدی کاهش خواهد یافت. کابین این خودرو ویژه 2 نفره به گونه‌ای طراحی شده است که
سرنشینان آن را در مقابل عوامل طاقت‌فرسای بیرونی کاملاً محفوظ نگاه می‌دارد. چرخ‌های عقب این خودرو تسمه‌ای بوده و ترکیب این چرخ‌های تسمه‌ای با چرخ‌های جلو به گونه‌ای است که به راحتی آنرا بر روی یخ، برف و سطوح ناهموار به پیش می‌برد. درضمن، طراحی این خودرو به گونه‌ای بوده است که کمترین صدمات زیست‌محیطی را در بر داشته باشد.
