فیزیک فضا
نگاه اجمالی
انسان کنجکاو همواره در جریان پیشرفت علوم مختلف از فضای بالای سر خود غافل نبوده است. و تلاش فوق العاده زیادی را جهت گشودن اسرار آن انجام داده است. انواع ماهواره های فضایی ، سفینه های فضایی ، تلسکوپهای گوناگون از جمله ابزار و وسایلی هستند که در این راستا توسط انسان ایجاد شده اند.
فیزیک فضا یکی از این شاخه های علم فیزیک است که تا اندازه ای پاسخگوی هزاران سوال موجود در ذهن بشر در مورد فضا می باشد. بخشی از فیزیک فضا که در آن اجرام آسمانی مورد مطالعه قرار می گیرد، مکانیک سماوی است. در این بخش نیروهای موثر بر حرکت اجسامی نظیر سیارات ، ماهواره ها و پروپهای مصنوعی مورد مطالعه قرار می گیرد.
فیزیک اتمسفر
فیزیک فضا یک علم بسیار جدید است. با وجود این یک تکنولوژی مهم سبب حل بسیاری از ناشناخته های قبلی بوده است. محیط ، فضایی از اندرکنش های زیادی مانند نیروی گرانشی ، ماگنتواستاتیک ، الکترواستاتیک ، الکترومغناطیس و … ، نسبت به زمان تغییرات مهمی را نشان می دهد که طبیعت ترکیب و توزیع ماده ، دمای گاز بین ستاره ای را تغییر می دهد.
در فیزیک اتمسفر پارامترهای مهم معین در هر نقطه از اتمسفر مانند فشار ، چگالی ، دما ، میدان مغناطیسی زمین ، میدان الکتریکی ، تابش الکترومغناطیسی موجود در اتمسفر ، ذرات باردار و شهاب سنگها مورد مطالعه قرار می گیرند.
برهمکنش نور خورشید با اتمسفر
انرژی تابش خورشیدی در مسیر فاصله خورشید تا زمین در اثر برخورد با گازهای موجود در اتمسفر زمین در فرایندهای مختلفی شرکت می کند. در اثر این فرایندها قسمت اعظمی از تابش خورشیدی که برای انسان و موجودات زنده زیان آور است، جذب می گردند. تعدادی از این پدیده های برهمکنشی عبارتنداز:
* جذب تابش در اتمسفر: در اتمسفر زمین عناصری مانند اوزن ، اکسیژن ، ازت ، هلیوم ، گاز کربنیک ، هیدروژن و گازهای دیگر وجود دارد. همچنین می دانیم که امواج الکترومغناطیسی از ذراتی به نام فوتون تشکیل شده اند. این فوتونها بعد از گسیل از خورشید توسط عناصر موجود در جو زمین تحت فرایندهای مختلف مانند پدیده فوتوالکتریک ، اثر کامپتون و … جذب می شوند.
* پدیده یونش: در اثر برهمکنش فوتون با گازهای موجود در جو زمین ، این گازها یونیزه می شوند. اتمهای یونیزه دوباره در اثر برخورد با الکترونهای موجود در اتمسفر در فرایند ترکیب مجدد شرکت می کنند. این فرایندها همچنین در جو زمین انجام می شوند. یکی از نتایج این فرایندها ایجاد پلاسما در اتمسفر می باشد.
تابش فیزیک امواج کوتاه خورشیدی
اکنون تکنولوژی پژوهشهای فضایی توسعه یافته است و اطلاعات غیر مستقیم تابش خورشیدی که موجب یونش می شوند، به حد کافی مورد مطالعه قرار گرفته است. اطلاعات اولیه حاصل از پرتاب موشکها ، اشعه ایکس تابشی ناشی از خورشید ، ، خطوط طیفی لیمن ذره آلفا را نتیجه داده است. با دستگاههای مجهزتر می توان طیف فیزیک امواج کوتاه خورشید را عکسبرداری کرد و اثر فوتوالکتریکی را با موشکها مشاهده کرد.
پدیده های بارز فیزیک فضا
* فروغ آسمانی: آسمان شب سیاه کاملا تاریک نیست. ستارگان ، سیارات ، نور منطقه البروجی و ماه هر کدام سطح زمین را روشن می کنند. در عرضهای بالاتر شعله های شفق و سوسوزدن در سراسر آسمان وجود دارد و این پدیده ها بر حسب اقتضا در عرضهای متوسط زمین ظاهر می شوند. اتمسفر سیاره در پی این اثرات تابش می کند، که این تابش را فروغ آسمانی می گویند.
* شفق قطبی: در عرض های بالای زمین ، آسمان شب گاهی به صورت ناگهانی و به شکل متحرک روشن می شود که این درخشش ها را شفق قطبی می گویند. این درخشش ها شفاف هستند و می توان ستارگان را از داخل آنها مشاهده کرد. اغلب درخشندگی آنها به اندازه ای است که با نور آنها می توان نوشته ای را مطالعه کرد.
نقش فیزیک در زندگی
* هر فرد بزرگ یا کوچک ، درس خوانده یا بی سواد ، شاغل یا بیکار خواه ناخواه با فیزیک زندگی می کند. عمل دیدن و شنیدن ، عکس العمل در برابر اتفاقات ، حفظ تعادل در راه رفتن و … نمونه هایی از امور عادی ولی در عین حال وابسته به فیزیک می باشند.
* پدیده های جالب طبیعی نظیر رنگین کمان ، سراب ، رعد و برق ، گرفتگی ماه و خورشید و … همه با فیزیک توجیه می شوند.
* برنامه های رادیو ، تلویزیون ، ماهواره ، اینترنت ، تلفن و … با کمک فیزیک مخابره می شوند.
* با این نمونه های ساده می توان تصور کرد که اگر فیزیک نبود و اگر روزی قوانین فیزیک بر جهان حاکم نباشند، زندگی و ارتباطات مردم شدیدا دچار مشکل می شود.
فیزیک و سایر علوم
* فیزیک، دینامیک و ساختار درونی اتمها را توصیف می کند و از آنجا که همه مواد شامل اتم هستند، پس هر علمی که در ارتباط با ماده باشد، با فیزیک نیز مرتبط خواهد بود. علومی نظیر: شیمی ، زیست شناسی ، زمین شناسی ، پزشکی ، دندانپزشکی ، داروسازی ، دامپزشکی ، فیزیولوژی ، رادیولوژی ، مهندسی مکانیک ، برق ، الکترونیک ، مهندسی معدن ، معماری ، کشاورزی و … .
فیزیک در صنعت ، معدن ، دریانوردی ، هوانوردی و … نیز کاربرد فراوان دارد. اینکه ابزار کار هر شغلی و هر علمی مبتنی براستفاده ازقوانین و مواد فیزیکی است، نقش اساسی فیزیک در سایر علوم و رشته ها را نمایان می کند. علاوه برآن استفاده روز افزون از اشعه لیزر در جراحیها و |دندانپزشکی ، رادیوگرافی با اشعه ایکس در رادیولوژی ، جوشکاری صنعتی و … نمونه هایی از کاربردهای بی شمار فیزیک در علوم دیگر می باشند.