ดวงอาทิตย์ของเรามีมวล 1.99 × 10 27 ตัน - หนักกว่าโลก 330,000 เท่า แต่นี่ยังห่างไกลจากขีดจำกัด ดาวฤกษ์ที่หนักที่สุดที่ค้นพบคือ R136a1 มีน้ำหนักเท่ากับ 256 ดวงอาทิตย์ ก ซึ่งเป็นดาวที่อยู่ใกล้เราที่สุด มีความสูงเกินหนึ่งในสิบของดาวฤกษ์ของเราเพียงเล็กน้อย มวลของดาวฤกษ์อาจแตกต่างกันอย่างน่าประหลาดใจ แต่มวลของดาวฤกษ์มีขีดจำกัดหรือไม่ และเหตุใดจึงสำคัญสำหรับนักดาราศาสตร์?
มวลถือเป็นลักษณะเฉพาะที่สำคัญและผิดปกติที่สุดประการหนึ่งของดาวฤกษ์ จากนั้นนักดาราศาสตร์สามารถระบุอายุของดาวฤกษ์และชะตากรรมในอนาคตได้อย่างแม่นยำ ยิ่งไปกว่านั้น ความหนาแน่นยังเป็นตัวกำหนดความแข็งแกร่งของการอัดแรงโน้มถ่วงของดาวฤกษ์ ซึ่งเป็นเงื่อนไขหลักที่ทำให้แกนกลางของดาว "ลุกไหม้" ในปฏิกิริยาแสนสาหัสและจุดเริ่มต้น ดังนั้นมวลจึงเป็นเกณฑ์ในการจำแนกประเภทของดาวฤกษ์ วัตถุที่เบาเกินไป เช่น จะไม่สามารถส่องแสงได้จริงๆ และวัตถุที่หนักเกินไปจะจัดอยู่ในประเภทของวัตถุที่รุนแรงประเภทนั้น
และในเวลาเดียวกัน นักวิทยาศาสตร์แทบจะไม่สามารถคำนวณมวลของดาวฤกษ์ได้ - ดาวฤกษ์ดวงเดียวที่ทราบมวลที่แน่นอนคือของเรา โลกของเราช่วยสร้างความชัดเจนดังกล่าว เมื่อทราบมวลของดาวเคราะห์และความเร็วของมัน คุณสามารถคำนวณมวลของดาวฤกษ์ได้ตามกฎข้อที่สามของเคปเลอร์ ซึ่งได้รับการแก้ไข นักฟิสิกส์ชื่อดังไอแซก นิวตัน. โยฮันเนส เคปเลอร์ ค้นพบความเชื่อมโยงระหว่างระยะทางจากดาวเคราะห์ถึงดาวฤกษ์และความเร็ว เลี้ยวเต็มดาวเคราะห์รอบดาวฤกษ์ และนิวตันเสริมสูตรของเขาด้วยมวลของดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ กฎข้อที่สามของเคปเลอร์ฉบับปรับปรุงมักถูกใช้โดยนักดาราศาสตร์ ไม่เพียงแต่เพื่อระบุมวลของดาวฤกษ์เท่านั้น แต่ยังรวมไปถึงมวลดาวอื่นๆ ด้วย วัตถุอวกาศ,ส่วนประกอบเข้าด้วยกัน.
ตอนนี้เราเดาได้เฉพาะผู้ทรงคุณวุฒิที่อยู่ห่างไกลเท่านั้น ที่ทันสมัยที่สุด (ในแง่ของความแม่นยำ) คือวิธีการหามวล ระบบดาว- ข้อผิดพลาดของมันคือ "เท่านั้น" 20–60% ความไม่ถูกต้องนี้เป็นสิ่งสำคัญสำหรับดาราศาสตร์ หากดวงอาทิตย์เบาลงหรือหนักกว่า 40% สิ่งมีชีวิตบนโลกก็คงไม่เกิดขึ้น
ในกรณีของการวัดมวลของดาวฤกษ์ดวงเดียว ซึ่งอยู่ใกล้ๆ โดยไม่มีวัตถุที่มองเห็นได้ซึ่งวงโคจรสามารถนำมาใช้ในการคำนวณได้ นักดาราศาสตร์ก็ประนีประนอม วันนี้อ่านว่าดาวดวงหนึ่งมีมวลเท่ากัน นักวิทยาศาสตร์ยังได้รับความช่วยเหลือจากความเชื่อมโยงระหว่างมวลและความส่องสว่างของดาวฤกษ์ เนื่องจากลักษณะทั้งสองนี้ขึ้นอยู่กับความแข็งแกร่ง ปฏิกิริยานิวเคลียร์และขนาดของดาวฤกษ์ - ตัวชี้วัดมวลโดยตรง
ค่ามวลดาว
ความลับของมวลดาวไม่ได้อยู่ที่คุณภาพ แต่อยู่ที่ปริมาณ เช่นเดียวกับดาวฤกษ์อื่นๆ ดวงอาทิตย์ของเราประกอบด้วยองค์ประกอบที่เบาที่สุดในธรรมชาติถึง 98% ได้แก่ ไฮโดรเจนและฮีเลียม แต่ในขณะเดียวกันก็มีมวลถึง 98%!
สารแสงดังกล่าวสามารถรวมตัวกันเป็นลูกบอลลุกไหม้ขนาดใหญ่ได้อย่างไร? ในการทำเช่นนี้ คุณต้องมีพื้นที่ว่างจากวัตถุอวกาศขนาดใหญ่ วัสดุจำนวนมาก และการผลักดันครั้งแรก - เพื่อให้ฮีเลียมและไฮโดรเจนกิโลกรัมแรกเริ่มดึงดูดซึ่งกันและกัน ในเมฆโมเลกุลซึ่งเป็นที่ซึ่งดาวฤกษ์ถือกำเนิดขึ้น ไม่มีอะไรขัดขวางการสะสมของไฮโดรเจนและฮีเลียม มีหลายอย่างที่แรงโน้มถ่วงเริ่มผลักนิวเคลียสของอะตอมไฮโดรเจนเข้าด้วยกันอย่างแรง นี่เป็นการเริ่มปฏิกิริยาแสนสาหัสที่เปลี่ยนไฮโดรเจนให้เป็นฮีเลียม
มีเหตุผลว่ายิ่งดาวฤกษ์มีมวลมากเท่าใด ความส่องสว่างก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น อันที่จริงในดาวมวลมากนั้นมี "เชื้อเพลิง" ไฮโดรเจนสำหรับปฏิกิริยาแสนสาหัสมากกว่ามากและ แรงอัดแรงโน้มถ่วงการเปิดใช้งานกระบวนการ - แข็งแกร่งขึ้น ข้อพิสูจน์อยู่ในดาวฤกษ์ที่มีมวลมากที่สุด R136a1 ที่กล่าวถึงในตอนต้นของบทความ โดยมีน้ำหนักมากกว่า 256 เท่า และส่องสว่างมากกว่าดาวฤกษ์ของเราถึง 8.7 ล้านเท่า!
แต่ความใหญ่โตก็มีเช่นกัน ด้านหลัง: เนื่องจากความเข้มข้นของกระบวนการ ไฮโดรเจนจึง “เผาไหม้” เร็วขึ้น ปฏิกิริยาแสนสาหัสข้างใน . ดังนั้นดาวฤกษ์มวลมากจึงมีอายุได้ไม่นานนัก ขนาดจักรวาล- หลายร้อยหรือหลายสิบล้านปี
- ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจ: เมื่อมวลของดาวฤกษ์เป็น 30 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ ดาวฤกษ์สามารถมีชีวิตอยู่ได้ไม่เกิน 3 ล้านปี ไม่ว่ามวลของดาวฤกษ์จะมีมวลมากกว่า 30 เท่าของดวงอาทิตย์ก็ตาม นี่เป็นเพราะว่าเกินขีดจำกัดรังสีของเอดดิงตัน พลังงานของดาวเหนือธรรมชาติมีพลังมากจนสามารถดึงสสารของดาวฤกษ์ออกเป็นลำธาร - และด้วยอะไร ดาวฤกษ์ที่มีมวลมากขึ้นยิ่งสูญเสียมวลมากเท่าไร
ด้านบนเราดูที่หลัก กระบวนการทางกายภาพที่เกี่ยวข้องกับมวลของดาวฤกษ์ ตอนนี้เรามาดูกันว่าดาวดวงไหนที่สามารถ "สร้าง" ได้โดยใช้ความช่วยเหลือของพวกเขา
ตาชั่งจะแสดงน้ำหนักที่แม่นยำยิ่งขึ้นหากคุณยืนนิ่งบนตาชั่ง เมื่อก้มตัวหรือนั่งยองๆ ตาชั่งจะแสดงน้ำหนักลดลง เมื่อสิ้นสุดการโค้งงอหรือสควอท สเกลจะแสดงน้ำหนักที่เพิ่มขึ้น
กลับไปด้านบน
เหตุใดร่างกายจึงห้อยด้วยด้าย แกว่งจนกระทั่งจุดศูนย์ถ่วงอยู่ต่ำกว่าจุดช่วงล่างพอดี?
หากจุดศูนย์ถ่วงไม่อยู่ใต้จุดช่วงล่าง แรงโน้มถ่วงจะสร้างแรงบิด ถ้าจุดศูนย์ถ่วงอยู่ใต้จุดช่วงล่าง แสดงว่าแรงบิดของแรงโน้มถ่วง เท่ากับศูนย์.
เพราะ ลูกบอลจะเหมือนกัน จากนั้นลูกบอลที่เคลื่อนที่ก่อนการปะทะจะหยุด และลูกบอลที่อยู่นิ่งก่อนการปะทะจะได้รับความเร็ว
กลับไปด้านบน
อากาศอุ่นลอยขึ้น เหตุใดชั้นล่างของชั้นโทรโพสเฟียร์จึงอุ่นกว่า?
ลุกขึ้นมา อากาศในชั้นบรรยากาศขยายตัวและเย็นลง
ทำไมเงาเท้าบนพื้นจึงเบลอน้อยกว่าเงาศีรษะ?
สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าเงาที่เกิดจากส่วนต่างๆ ของแหล่งกำเนิดแสงที่ขยายออกมาซ้อนทับกัน และขอบเขตของเงาเหล่านี้ไม่ตรงกัน ระยะห่างระหว่างขอบเขตของเงาจากส่วนต่างๆ ของแหล่งกำเนิดจะน้อยที่สุด ถ้าระยะห่างจากวัตถุถึงพื้นผิวที่เกิดเงานั้นค่อนข้างน้อย
ในน้ำที่ไหลมาจาก ก๊อกน้ำส่วนหนึ่งของอากาศที่ละลายจะถูกปล่อยออกมาในรูปของฟองอากาศขนาดเล็กจำนวนมาก ที่ขอบของฟองอากาศเหล่านี้ แสงผ่านการสะท้อนหลายครั้ง ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้น้ำได้รับแสงสีขาวนวล
เครื่องยนต์ดังกล่าวจะทำงานได้ แต่เนื่องจากประสิทธิภาพจะต่ำ ที่สุดงานที่ทำเสร็จแล้วจะไปอัดแก๊ส
ในเล็บซึ่งเป็นผลมาจากการสะกดจิตเสาที่มีชื่อเดียวกันจึงตั้งอยู่ใกล้ ๆ เสาที่มีชื่อเดียวกันจะผลักกัน ณ จุดแขวนลอย แรงเสียดทานจะป้องกันการผลักกัน และด้านล่างปลายตะปูจะห้อยอย่างอิสระ แยกออก และประสบกับแรงผลักกัน
ทำไมกระจกในอาคารโบราณที่ยังคงอยู่มาจนถึงทุกวันนี้จึงหนากว่าที่ด้านล่าง?
แก้วเป็น ร่างกายอสัณฐาน- อะตอมในนั้นเหมือนกับของเหลว ไม่ได้รับคำสั่งและสามารถเคลื่อนที่ได้ ดังนั้นกระจกแนวตั้งจึงไหลช้าๆ และหลังจากนั้นไม่กี่ศตวรรษ คุณจะสังเกตเห็นว่าส่วนล่างของกระจกหนาขึ้น
ตู้เย็นใช้พลังงานไปทำอะไร?
ไฟฟ้าที่ใช้โดยตู้เย็นใช้ในการทำความร้อนในห้อง
ลดน้ำหนัก น้ำร้อนที่ถูกยึดโดยกองกำลัง แรงตึงผิวก็จะน้อยลง ค่าสัมประสิทธิ์แรงตึงผิวของน้ำจะลดลงตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น
ด้วยความช่วยเหลือของน้ำแข็ง คุณสามารถก่อไฟในวันที่มีแดดได้ หากคุณสร้างเลนส์นูนสองด้านจากน้ำแข็ง เลนส์นูนสองด้านมีคุณสมบัติในการเก็บแสงที่ตกกระทบ แสงอาทิตย์ถึงจุดหนึ่ง (อยู่ในโฟกัส) ดังนั้นคุณจึงสามารถมาถึงจุดนี้ได้ อุณหภูมิสูงและติดไฟวัตถุไวไฟ
ทำไมดวงอาทิตย์ตกจึงปรากฏเป็นสีแดงสำหรับเรา?
คลื่นแสงเดินทางในบรรยากาศจากดวงอาทิตย์ที่กำลังตกในระยะทางไกลกว่าดวงอาทิตย์ที่จุดสุดยอด แสงที่ส่องผ่านบรรยากาศจะกระจัดกระจายไปตามอากาศและอนุภาคที่อยู่ในนั้น การกระเจิงเกิดขึ้นจากการแผ่รังสีคลื่นสั้นเป็นส่วนใหญ่
บุคคลสามารถวิ่งได้เร็วกว่าเงาของตน ถ้าเงานั้นก่อตัวขึ้นบนผนังขนานกับที่บุคคลนั้นกำลังวิ่งอยู่ และแหล่งกำเนิดแสงกำลังเคลื่อนที่ เร็วกว่ามนุษย์ไปในทิศทางเดียวกับ m และ man
ในกรณีใดเชือกจะยืดออกแรงมากขึ้น - ถ้าคนดึงปลายด้วยมือของเขาไปในทิศทางที่ต่างกันหรือถ้าเขาดึงด้วยมือทั้งสองข้างที่ปลายด้านหนึ่งโดยมัดอีกข้างหนึ่งเข้ากับผนัง? สมมติว่าในทั้งสองกรณี แต่ละมือกระทำบนเชือกด้วยแรงเท่ากัน
ในกรณีที่สอง เชือกจะยืดออกมากขึ้น หากเราถือว่ามือแต่ละข้างกระทำบนเชือกด้วยแรงที่มีขนาดเท่ากับ F ในกรณีแรกเชือกจะมีแรง F และในกรณีที่สอง - 2F
ในช่วงพระจันทร์เต็มดวง จุดมืดขนาดใหญ่บนดวงจันทร์จะปรากฏที่ด้านบนของจาน เหตุใดจุดเหล่านี้จึงอยู่ที่ด้านล่างสุดของแผนที่ดวงจันทร์
ภาพดวงจันทร์บนแผนที่สอดคล้องกับภาพที่ได้รับจากกล้องโทรทรรศน์
คาบการแกว่งของถังน้ำที่แขวนอยู่บนเชือกยาวจะเปลี่ยนไปอย่างไร หากน้ำค่อยๆ ไหลออกจากรูที่ก้นถัง?
สำหรับระบบนี้ การประมาณที่ดีคือโมเดล ลูกตุ้มทางคณิตศาสตร์ระยะเวลาของการแกว่งขึ้นอยู่กับความยาวของมัน
หากถังเต็มในตอนแรก จากนั้นเมื่อน้ำไหลออก ระยะเวลาการแกว่งจะเพิ่มขึ้น สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าจุดศูนย์ถ่วงของระบบ "ถังน้ำ" จะลดลงและส่งผลให้ความยาวของลูกตุ้มเพิ่มขึ้น จากนั้นระยะเวลาจะลดลงเนื่องจากจุดศูนย์ถ่วงของระบบถังน้ำเพิ่มขึ้น เมื่อน้ำจากถังเทหมดระยะเวลาการสั่นจะเท่ากับค่าเดิมเพราะว่า ความยาวเดิมของลูกตุ้มจะกลับคืนมา
ทันทีที่ผู้คนเงยหน้าขึ้นและจ้องมองไปในท้องฟ้ายามค่ำคืน พวกเขาก็ต้องตกตะลึงกับแสงของดวงดาวอย่างแท้จริง ความหลงใหลนี้นำไปสู่งานด้านทฤษฎีและการค้นพบที่เกี่ยวข้องกับระบบสุริยะของเราและวัตถุจักรวาลภายในระบบสุริยะของเรามาเป็นเวลาหลายพันปี อย่างไรก็ตาม เช่นเดียวกับในสาขาอื่นๆ ความรู้เกี่ยวกับอวกาศมักมีพื้นฐานมาจากข้อสรุปที่เป็นเท็จและการตีความที่ผิด ซึ่งต่อมาจะถูกนำมาพิจารณาตามความเป็นจริง เมื่อพิจารณาว่าวิชาดาราศาสตร์ได้รับความนิยมอย่างมากไม่เพียง แต่ในหมู่มืออาชีพเท่านั้น แต่ยังรวมถึงมือสมัครเล่นด้วย จึงเป็นเรื่องง่ายที่จะเข้าใจว่าทำไมในบางครั้งความเข้าใจผิดเหล่านี้จึงหยั่งรากลึกในจิตสำนึกสาธารณะ
หลายๆ คนคงเคยได้ยินอัลบั้มนี้มาแล้ว” ความมืด Side of the Moon" โดย Pink Floyd และแนวคิดที่ว่าดวงจันทร์มีด้านมืดได้รับความนิยมอย่างมากในสังคม แต่ประเด็นคือดวงจันทร์ไม่มีเลย ด้านมืด- สำนวนนี้เป็นหนึ่งในความเข้าใจผิดที่พบบ่อยที่สุด และเหตุผลนั้นเชื่อมโยงกับวิธีที่ดวงจันทร์หมุนรอบโลก และยังเชื่อมโยงกับข้อเท็จจริงที่ว่าดวงจันทร์มักจะหันไปหาโลกของเราโดยมีเพียงด้านเดียวเท่านั้น อย่างไรก็ตาม แม้ว่าเราจะมองเห็นเพียงด้านเดียว แต่เรามักจะเห็นว่าบางส่วนสว่างขึ้น ในขณะที่บางส่วนถูกปกคลุมไปด้วยความมืด ด้วยเหตุนี้ จึงมีเหตุผลที่จะสรุปได้ว่ากฎเดียวกันนี้จะเป็นจริงสำหรับอีกด้านหนึ่ง
มากกว่า คำจำกัดความที่ถูกต้องจะเป็น "อีกฟากหนึ่งของดวงจันทร์" และถึงแม้เราจะไม่เห็นมันก็ไม่ได้มืดเสมอไป ประเด็นก็คือแหล่งกำเนิดของดวงจันทร์ที่ส่องสว่างบนท้องฟ้าไม่ใช่โลก แต่เป็นดวงอาทิตย์ ถึงแม้เราจะมองไม่เห็นอีกด้านของดวงจันทร์ แต่ก็มีดวงอาทิตย์ส่องสว่างด้วยเช่นกัน สิ่งนี้เกิดขึ้นเป็นวัฏจักร เช่นเดียวกับบนโลก จริงอยู่ที่วงจรนี้กินเวลานานกว่าเล็กน้อย วันจันทรคติเต็มดวงเทียบเท่ากับประมาณสองสัปดาห์โลก สอง ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจในการแสวงหา ในช่วงจันทรคติ โปรแกรมอวกาศไม่เคยมีการลงจอดที่ด้านข้างของดวงจันทร์ซึ่งหันหน้าออกจากโลกตลอดเวลา บรรจุคน ภารกิจอวกาศไม่เคยทำในคืนจันทรคติเลย
อิทธิพลของดวงจันทร์ที่มีต่อกระแสน้ำขึ้นและลง
ความเข้าใจผิดที่พบบ่อยที่สุดประการหนึ่งเกี่ยวข้องกับวิธีการทำงานของแรงขึ้นน้ำลง คนส่วนใหญ่เข้าใจว่ากองกำลังเหล่านี้ขึ้นอยู่กับดวงจันทร์ และมันเป็นเรื่องจริง อย่างไรก็ตาม หลายคนยังคงเข้าใจผิดว่ามีเพียงดวงจันทร์เท่านั้นที่รับผิดชอบกระบวนการเหล่านี้ การพูด ในภาษาง่ายๆ,สามารถควบคุมแรงน้ำขึ้นน้ำลงได้ แรงโน้มถ่วงวัตถุจักรวาลที่อยู่ใกล้เคียงซึ่งมีขนาดเพียงพอ และถึงแม้ว่าดวงจันทร์จะมี มวลมากและตั้งอยู่ใกล้เราไม่ใช่เพียงแหล่งเดียวของปรากฏการณ์นี้ โดยพลังน้ำขึ้นน้ำลง ผลกระทบบางอย่างเดอะซันก็ทำเช่นกัน ในเวลาเดียวกัน อิทธิพลร่วมกันของดวงจันทร์และดวงอาทิตย์จะเพิ่มขึ้นหลายเท่าในช่วงเวลาของการจัดเรียง (ในบรรทัดเดียว) ของวัตถุทางดาราศาสตร์ทั้งสองนี้
อย่างไรก็ตาม ดวงจันทร์ก็มีผลเช่นกัน ผลกระทบมากขึ้นในกระบวนการทางโลกเหล่านี้มากกว่าดวงอาทิตย์ เนื่องจากแม้จะมีมวลต่างกันมาก แต่ดวงจันทร์ก็ยังอยู่ใกล้เรามากขึ้น หากวันหนึ่งดวงจันทร์ถูกทำลายความชั่วร้าย น้ำทะเลจะไม่หยุดเลย อย่างไรก็ตามพฤติกรรมของกระแสน้ำจะเปลี่ยนแปลงไปอย่างมากอย่างแน่นอน
ดวงอาทิตย์และดวงจันทร์เป็นวัตถุในจักรวาลเพียงชนิดเดียวที่สามารถมองเห็นได้ในระหว่างวัน
เรามองเห็นวัตถุทางดาราศาสตร์อะไรบนท้องฟ้าในระหว่างวัน? ถูกต้องครับคุณซัน หลายๆ คนได้เห็นดวงจันทร์มากกว่าหนึ่งครั้งในระหว่างวัน ส่วนใหญ่มักจะมองเห็นได้ในตอนเช้าตรู่หรือเมื่อเริ่มมืด อย่างไรก็ตาม คนส่วนใหญ่เชื่อว่ามีเพียงวัตถุอวกาศเหล่านี้เท่านั้นที่สามารถเห็นได้บนท้องฟ้าในระหว่างวัน ด้วยความที่กลัวสุขภาพจึงมักไม่มองดวงอาทิตย์ แต่ข้างๆในระหว่างวันคุณจะพบอย่างอื่น
มีวัตถุอีกชิ้นหนึ่งบนท้องฟ้าที่สามารถมองเห็นได้บนท้องฟ้าแม้ในเวลากลางวัน วัตถุนี้คือดาวศุกร์ เมื่อคุณมองไปในท้องฟ้ายามค่ำคืนและเห็นจุดแสงที่มองเห็นได้ชัดเจน จงรู้ว่าส่วนใหญ่คุณเห็นดาวศุกร์ ไม่ใช่แค่ดวงดาวใดๆ เลย Phil Plait คอลัมนิสต์ Bad Astronomy ของพอร์ทัล Discover ได้รวบรวมคำแนะนำเล็กๆ น้อยๆ ซึ่งคุณจะพบทั้งดาวศุกร์และดวงจันทร์ในท้องฟ้าตอนกลางวัน ผู้เขียนแนะนำให้ระมัดระวังเป็นอย่างยิ่งและพยายามอย่ามองดวงอาทิตย์
ช่องว่างระหว่างดาวเคราะห์และดวงดาวว่างเปล่า
เมื่อเราพูดถึงอวกาศ เราจะจินตนาการถึงพื้นที่อันไม่มีที่สิ้นสุดและเย็นยะเยือกซึ่งเต็มไปด้วยความว่างเปล่าทันที แม้ว่าเราจะรู้ดีว่ากระบวนการก่อตัวของวัตถุทางดาราศาสตร์ใหม่ยังคงดำเนินต่อไปในจักรวาล แต่พวกเราหลายคนมั่นใจว่าช่องว่างระหว่างวัตถุเหล่านี้ว่างเปล่าโดยสิ้นเชิง จะแปลกใจทำไมถ้านักวิทยาศาสตร์เองก็เก่งมาก เป็นเวลานานพวกเขาเชื่อเรื่องนี้ไหม? อย่างไรก็ตาม การวิจัยใหม่แสดงให้เห็นว่ามีสิ่งที่น่าสนใจในจักรวาลมากกว่าที่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า
ไม่นานมานี้นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบในอวกาศ พลังงานมืด- ตามที่นักวิทยาศาสตร์หลายคนกล่าวไว้ นี่คือสิ่งที่ทำให้จักรวาลขยายตัวต่อไป ยิ่งไปกว่านั้น อัตราการขยายตัวของอวกาศยังเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง และตามที่นักวิจัยกล่าวไว้ หลังจากหลายพันล้านปี สิ่งนี้อาจนำไปสู่การ "แตกแยก" ของจักรวาลได้ พลังงานลึกลับในเล่มเดียวหรืออย่างอื่นนั้นมีอยู่เกือบทุกที่ แม้แต่ในโครงสร้างของอวกาศก็ตาม นักฟิสิกส์ที่ศึกษาปรากฏการณ์นี้เชื่อว่าแม้จะมีความลึกลับมากมายที่ยังไม่ได้แก้ไข แต่อวกาศระหว่างดาวเคราะห์ ระหว่างดวงดาว และแม้แต่ในอวกาศเองก็ไม่ได้ว่างเปล่าเท่าที่เราจินตนาการไว้ก่อนหน้านี้
เรามีความเข้าใจที่ชัดเจนเกี่ยวกับทุกสิ่งที่เกิดขึ้นในระบบสุริยะของเรา
เชื่อกันมานานแล้วว่ามีดาวเคราะห์เก้าดวงในระบบสุริยะของเรา ดาวเคราะห์ดวงสุดท้ายคือดาวพลูโต ดังที่คุณทราบ สถานะของดาวพลูโตในฐานะดาวเคราะห์ได้ถูกตั้งคำถามเมื่อไม่นานมานี้ เหตุผลก็คือนักดาราศาสตร์เริ่มค้นพบวัตถุภายในระบบสุริยะซึ่งมีขนาดพอๆ กับขนาดของดาวพลูโต แต่วัตถุเหล่านี้ตั้งอยู่ภายในแถบดาวเคราะห์น้อยที่เรียกว่า ซึ่งตั้งอยู่ด้านหลังดาวเคราะห์ดวงที่ 9 ในอดีต การค้นพบนี้เปลี่ยนความเข้าใจของนักวิทยาศาสตร์อย่างรวดเร็วว่าระบบสุริยะของเรามีหน้าตาเป็นอย่างไร ล่าสุดมีการตีพิมพ์ผลการศึกษาเชิงทฤษฎี งานทางวิทยาศาสตร์ซึ่งบ่งชี้ว่าระบบสุริยะอาจมีอีกสองดวง วัตถุอวกาศขนาด มากกว่าโลกและมีมวลประมาณ 15 เท่า
ทฤษฎีเหล่านี้มีพื้นฐานมาจากการคำนวณตัวเลข วงโคจรที่แตกต่างกันวัตถุต่างๆ ภายในระบบสุริยะ ตลอดจนปฏิสัมพันธ์ระหว่างวัตถุเหล่านั้น อย่างไรก็ตาม ตามที่ระบุในงาน วิทยาศาสตร์ยังไม่มีกล้องโทรทรรศน์ที่เหมาะสมที่จะช่วยพิสูจน์หรือหักล้างความคิดเห็นนี้ และในขณะที่ข้อความดังกล่าวอาจดูเหมือนเป็นใบชาในตอนนี้ แต่ก็เป็นที่แน่ชัด (ด้วยการค้นพบอื่นๆ มากมาย) ว่าส่วนนอกของระบบสุริยะของเรามีความน่าสนใจมากกว่าที่เราคิดไว้มาก ของเรา เทคโนโลยีอวกาศมีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง และเรากำลังสร้างกล้องโทรทรรศน์ที่ทันสมัยมากขึ้นเรื่อยๆ มีแนวโน้มว่าวันหนึ่งพวกเขาจะช่วยเราค้นหาบางสิ่งที่ไม่เคยมีใครสังเกตเห็นมาก่อนในสวนหลังบ้านของเรา
อุณหภูมิของดวงอาทิตย์จะสูงขึ้นอย่างต่อเนื่อง
ตาม "ทฤษฎีสมคบคิด" ที่ได้รับความนิยมมากที่สุดเรื่องหนึ่งผลกระทบ แสงแดดขึ้นมาสู่โลก อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ได้เกิดจากมลภาวะ สิ่งแวดล้อมและการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศโลกใด ๆ แต่เนื่องจากอุณหภูมิของดวงอาทิตย์เพิ่มสูงขึ้น ข้อความนี้เป็นจริงบางส่วน อย่างไรก็ตาม การเพิ่มขึ้นนี้ขึ้นอยู่กับปีในปฏิทิน
ตั้งแต่ปี ค.ศ. 1843 นักวิทยาศาสตร์ได้บันทึกวัฏจักรสุริยะอย่างต่อเนื่อง ด้วยการสังเกตนี้ พวกเขาจึงตระหนักว่าดวงอาทิตย์ของเราค่อนข้างคาดเดาได้ ในระหว่างรอบกิจกรรมหนึ่ง อุณหภูมิของดวงอาทิตย์จะสูงขึ้นถึงขีดจำกัดที่กำหนด วงจรเปลี่ยนไปและอุณหภูมิเริ่มลดลง ตามที่นักวิทยาศาสตร์ของ NASA ทุกคนกล่าวไว้ วัฏจักรสุริยะใช้เวลาประมาณ 11 ปี และนักวิจัย 150 คนสุดท้ายได้ติดตามพวกเขาแต่ละคน
แม้ว่าหลายสิ่งหลายอย่างเกี่ยวกับสภาพภูมิอากาศของเราและความสัมพันธ์กับกิจกรรมแสงอาทิตย์ยังคงเป็นปริศนาสำหรับนักวิทยาศาสตร์ แต่วิทยาศาสตร์ก็มีความคิดที่ดีทีเดียวว่าเมื่อใดควรคาดหวังว่ากิจกรรมสุริยะจะเพิ่มขึ้นหรือลดลง กิจกรรมแสงอาทิตย์- คาบการให้ความร้อนและความเย็นของดวงอาทิตย์มักเรียกว่า ค่าสูงสุดของแสงอาทิตย์และค่าต่ำสุดของแสงอาทิตย์ เมื่อดวงอาทิตย์ถึงจุดสูงสุด ระบบสุริยะทั้งหมดจะอุ่นขึ้น อย่างไรก็ตาม กระบวนการนี้เป็นไปตามธรรมชาติโดยสมบูรณ์และเกิดขึ้นทุกๆ 11 ปี
สนามดาวเคราะห์น้อยของระบบสุริยะนั้นคล้ายกับเหมือง
ในฉากคลาสสิค” สตาร์วอร์ส"ฮาน โซโลและเพื่อนๆ ของเขาบนเรือต้องซ่อนตัวจากการไล่ล่าในสนามดาวเคราะห์น้อย พร้อมประกาศโอกาสขึ้นบินสนามนี้ได้สำเร็จถึง 3,720 ต่อ 1 คำพูดนี้เหมือนจะตระการตา คอมพิวเตอร์กราฟิกทิ้งความคิดเห็นไว้ในใจของผู้คนว่าทุ่งดาวเคราะห์น้อยนั้นคล้ายกับเหมืองและแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะทำนายความสำเร็จของการข้ามของพวกเขา อันที่จริงข้อสังเกตนี้ไม่ถูกต้อง หากฮาน โซโลต้องข้ามสนามดาวเคราะห์น้อยในความเป็นจริง การเปลี่ยนแปลงเส้นทางการบินแต่ละครั้งจะเกิดขึ้นไม่เกินสัปดาห์ละครั้ง (และไม่ใช่หนึ่งครั้งต่อวินาทีดังที่แสดงในภาพยนตร์)
ทำไมคุณถาม? ใช่ เนื่องจากอวกาศมีขนาดใหญ่มากและระยะห่างระหว่างวัตถุในนั้นมักจะเป็น เท่าๆ กันก็ใหญ่มากเช่นกัน เช่น แถบดาวเคราะห์น้อยในบ้านเรา ระบบสุริยะฟุ้งซ่านมากดังนั้น ชีวิตจริงฮาน โซโล เช่นเดียวกับดาร์ธ เวเดอร์ที่มีกองเรือพิฆาตดวงดาวทั้งหมด คงไม่มีปัญหาในการข้ามมันไป ดาวเคราะห์น้อยกลุ่มเดียวกับที่แสดงในภาพยนตร์น่าจะเป็นผลมาจากการชนกันระหว่างเทห์ฟากฟ้าขนาดยักษ์สองดวง
การระเบิดในอวกาศ
มีความเข้าใจผิดที่เป็นที่นิยมมากสองประการเกี่ยวกับวิธีการทำงานของหลักการระเบิดในอวกาศ เรื่องแรกที่คุณเห็นในภาพยนตร์นิยายวิทยาศาสตร์หลายเรื่อง เมื่อยานอวกาศสองลำชนกัน ทำให้เกิดการระเบิดขนาดยักษ์ ยิ่งไปกว่านั้น มันมักจะมีพลังมากจนคลื่นกระแทกจากมันทำลายยานอวกาศอื่น ๆ ในบริเวณใกล้เคียงด้วย ตามความเข้าใจผิดประการที่สอง เนื่องจากไม่มีออกซิเจนในสุญญากาศของอวกาศ การระเบิดในสุญญากาศจึงเป็นไปไม่ได้เช่นนั้น ความเป็นจริงนั้นอยู่ที่ไหนสักแห่งระหว่างความคิดเห็นทั้งสองนี้
หากเกิดการระเบิดภายในเรือ ออกซิเจนภายในเรือจะผสมกับก๊าซอื่น ๆ ซึ่งจะสร้างก๊าซที่จำเป็นตามมา ปฏิกิริยาเคมีเพื่อให้ไฟปรากฏขึ้น ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของก๊าซ ไฟจำนวนมากอาจปรากฏขึ้นจริงจนเพียงพอที่จะระเบิดทั้งเรือ แต่เนื่องจากไม่มีแรงกดดันในอวกาศ การระเบิดจะกระจายไปภายในไม่กี่มิลลิวินาทีหลังจากกระทบกับสภาวะสุญญากาศ มันจะเกิดขึ้นเร็วมากจนคุณไม่มีเวลากระพริบตาด้วยซ้ำ นอกเหนือจากนี้จะไม่มีแล้ว คลื่นกระแทกซึ่งเป็นส่วนที่ทำลายล้างมากที่สุดของการระเบิด
เมื่อเร็ว ๆ นี้ คุณมักจะพบหัวข้อข่าวในข่าวว่านักดาราศาสตร์ได้พบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะอีกดวงหนึ่งที่อาจช่วยชีวิตได้ เมื่อผู้คนได้ยินเกี่ยวกับการค้นพบดาวเคราะห์ดวงใหม่ในลักษณะนี้ พวกเขามักจะคิดว่าการค้นหาวิธีที่จะเก็บข้าวของและไปยังแหล่งที่อยู่อาศัยที่สะอาดกว่านั้น จะดีแค่ไหนซึ่งธรรมชาติไม่เคยถูกรบกวน ผลกระทบทางเทคโนโลยี- แต่ก่อนที่เราจะไปพิชิตพื้นที่เปิดโล่ง ห้วงอวกาศเราจะต้องแก้แบบอนุกรมอย่างมาก ประเด็นสำคัญ- เช่นจนกว่าเราจะประดิษฐ์ขึ้นมาอย่างสมบูรณ์ วิธีการใหม่ การเดินทางในอวกาศโอกาสในการเข้าถึงดาวเคราะห์นอกระบบเหล่านี้ก็จะเป็นจริงเช่นกัน พิธีกรรมมหัศจรรย์ด้วยการเรียกปีศาจจากอีกมิติหนึ่ง แม้ว่าเราจะพบวิธีเดินทางจากจุด A ในอวกาศไปยังจุด B ได้โดยเร็วที่สุด (เช่น ใช้ไฮเปอร์สเปซวาร์ปเอ็นจิ้นหรือรูหนอน) เราก็ยังต้องเผชิญกับปัญหามากมายที่ต้องแก้ไขก่อนออกเดินทาง .
คุณคิดว่าเรารู้มากเกี่ยวกับดาวเคราะห์นอกระบบหรือไม่ เพราะเหตุใด จริงๆ แล้วเราไม่รู้ว่ามันคืออะไร ความจริงก็คือดาวเคราะห์นอกระบบเหล่านี้อยู่ห่างไกลจนเราไม่สามารถคำนวณขนาดจริง องค์ประกอบบรรยากาศ และอุณหภูมิได้ ความรู้ทั้งหมดเกี่ยวกับสิ่งเหล่านี้ขึ้นอยู่กับการคาดเดาเท่านั้น สิ่งที่เราทำได้คือแค่เดาระยะห่างระหว่างดาวเคราะห์กับดาวฤกษ์แม่ของมัน และจากความรู้นี้ หาค่าของขนาดโดยประมาณที่สัมพันธ์กับโลก นอกจากนี้ยังควรพิจารณาด้วยว่าแม้จะมีหัวข้อข่าวบ่อยครั้งและดังเกี่ยวกับดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะใหม่ที่พบ ในบรรดาการค้นพบทั้งหมด มีเพียงประมาณร้อยเท่านั้นที่อยู่ในเขตเอื้ออาศัยได้ ซึ่งอาจเหมาะสำหรับการดำรงชีวิตที่คล้ายโลก ยิ่งไปกว่านั้น แม้จะอยู่ในรายชื่อนี้ มีเพียงไม่กี่คนเท่านั้นที่อาจเหมาะสมกับชีวิตจริงๆ และคำว่า "สามารถ" ถูกใช้ที่นี่ด้วยเหตุผล นักวิทยาศาสตร์ยังไม่มีคำตอบที่ชัดเจนในเรื่องนี้
น้ำหนักตัวในอวกาศเป็นศูนย์
ผู้คนมักคิดว่าหากบุคคลนั้นอยู่บนยานอวกาศหรือ สถานีอวกาศจากนั้นร่างกายของเขาก็จะอยู่ในสภาพไร้น้ำหนักโดยสมบูรณ์ (นั่นคือ น้ำหนักตัวเป็นศูนย์) อย่างไรก็ตาม นี่เป็นความเข้าใจผิดที่พบบ่อยมาก เนื่องจากมีบางสิ่งในอวกาศที่เรียกว่าสภาวะไร้น้ำหนัก นี่คือสภาวะที่ความเร่งที่เกิดจากแรงโน้มถ่วงยังคงมีผลอยู่ แต่ลดลงอย่างมาก และในขณะเดียวกันแรงโน้มถ่วงเองก็ไม่เปลี่ยนแปลงแต่อย่างใด แม้ว่าคุณจะไม่ได้อยู่เหนือพื้นผิวโลก แรงโน้มถ่วง (แรงดึงดูด) ที่กระทำต่อคุณก็ยังคงแข็งแกร่งมาก นอกจากนี้ คุณยังจะต้องอยู่ภายใต้แรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์และดวงจันทร์อีกด้วย ดังนั้นเมื่อคุณอยู่บนสถานีอวกาศ ร่างกายของคุณจะไม่มีน้ำหนักน้อยลง สาเหตุของภาวะไร้น้ำหนักนั้นอยู่ในหลักการที่สถานีนี้หมุนรอบโลก พูดง่ายๆ ก็คือ บุคคลในขณะนี้อยู่ในจุดสิ้นสุด ฤดูใบไม้ร่วงฟรี(เฉพาะสถานีที่ตกลงไปไม่ใช่ด้านล่าง แต่ไปข้างหน้า) และการหมุนของสถานีรอบโลกนั้นสนับสนุนการทะยาน เอฟเฟกต์นี้สามารถทำซ้ำได้แม้ใน ชั้นบรรยากาศของโลกบนเครื่องบินเมื่อเครื่องบินขึ้นถึงระดับความสูงหนึ่งและจากนั้นก็เริ่มร่อนลงอย่างรวดเร็ว บางครั้งเทคนิคนี้ใช้ในการฝึกนักบินอวกาศและนักบินอวกาศ
ด้วยระยะเวลาที่เพิ่มขึ้น เที่ยวบินอวกาศแพทย์ตั้งคำถามถึงความจำเป็นในการตรวจสอบน้ำหนักของนักบินอวกาศ
การเปลี่ยนไปใช้ที่อยู่อาศัยอื่นจะนำไปสู่การปรับโครงสร้างร่างกายอย่างแน่นอน รวมถึงการกระจายการไหลของของไหลในนั้นด้วย
ในภาวะไร้น้ำหนักการไหลเวียนของเลือดจะเปลี่ยนไป - จากปลายแขนส่วนสำคัญของเลือดไหลไป หน้าอกและหัว
กระบวนการขาดน้ำของร่างกายถูกกระตุ้นและทำให้น้ำหนักลดลง
อย่างไรก็ตาม การสูญเสียน้ำแม้แต่หนึ่งในห้าซึ่งคิดเป็น 60-65% ในมนุษย์นั้นเป็นอันตรายต่อร่างกายอย่างมาก
ดังนั้น แพทย์จึงจำเป็นต้องมีอุปกรณ์ที่เชื่อถือได้ในการตรวจสอบน้ำหนักตัวของนักบินอวกาศอย่างต่อเนื่องในระหว่างการบินและเพื่อเตรียมพร้อมสำหรับการกลับสู่โลก
เครื่องชั่ง "ทางโลก" ทั่วไปไม่ได้กำหนดมวล แต่เป็นน้ำหนักของร่างกาย - นั่นคือแรงโน้มถ่วงที่กดบนอุปกรณ์
ในสภาวะแรงโน้มถ่วงเป็นศูนย์หลักการดังกล่าวไม่สามารถยอมรับได้ - ทั้งจุดฝุ่นและภาชนะที่บรรทุกสินค้าเมื่อใด น้ำหนักที่แตกต่างกันมีน้ำหนักเท่ากัน - เป็นศูนย์
เมื่อสร้างเครื่องวัดน้ำหนักตัวในสภาวะไร้แรงโน้มถ่วง วิศวกรต้องใช้หลักการที่แตกต่างออกไป
หลักการทำงานของเครื่องวัดมวล
เครื่องวัดมวลกายในแรงโน้มถ่วงเป็นศูนย์ถูกสร้างขึ้นตามวงจรออสซิลเลเตอร์ฮาร์มอนิก
ดังที่ทราบกันดีว่าระยะเวลาของการแกว่งอย่างอิสระของโหลดบนสปริงนั้นขึ้นอยู่กับมวลของมัน ดังนั้น ระบบออสซิลเลเตอร์จะคำนวณระยะเวลาการสั่นของแท่นพิเศษโดยมีนักบินอวกาศหรือวัตถุบางอย่างวางอยู่บนนั้นจนมีมวล
ร่างกายที่จะวัดมวลจะถูกจับจ้องไปที่สปริงในลักษณะที่สปริงสามารถทำได้ การสั่นสะเทือนฟรีตามแนวแกนของสปริง
ระยะเวลา T (\displaystyle T)ความผันผวนเหล่านี้เกี่ยวข้องกับน้ำหนักตัว M (\displaystyle M)อัตราส่วน:
T = 2 π M K (\displaystyle T=2\pi (\sqrt (\frac (M)(K))))โดยที่ K คือสัมประสิทธิ์ความยืดหยุ่นของสปริง
จึงจะรู้ K (\displaystyle K)และการวัด T (\displaystyle T)สามารถพบได้ M (\displaystyle M).
จากสูตรจะเห็นได้ชัดว่าคาบการสั่นไม่ได้ขึ้นอยู่กับแอมพลิจูดหรือการเร่งความเร็วของแรงโน้มถ่วง
อุปกรณ์
อุปกรณ์ที่มีลักษณะคล้าย “เก้าอี้” ประกอบด้วย สี่ส่วน: แท่นสำหรับวางนักบินอวกาศ (ส่วนบน) ฐานที่ติดกับ “พื้น” ของสถานี (ส่วนล่าง) ชั้นวางและส่วนตรงกลางแบบกลไก รวมถึงเครื่องอ่านอิเล็กทรอนิกส์
ขนาดเครื่อง : 79.8 x 72 x 31.8 ซม. วัสดุ: อลูมิเนียม ยาง แก้วออร์แกนิก น้ำหนักตัวเครื่องประมาณ 11 กิโลกรัม
ส่วนบนอุปกรณ์ที่นักบินอวกาศนอนหงายประกอบด้วย สามส่วน- แผ่นลูกแก้วสี่เหลี่ยมติดอยู่กับแท่นด้านบน ที่พักคางสำหรับนักบินอวกาศยื่นออกมาจากปลายแท่นบนแท่งโลหะ
ส่วนล่างอุปกรณ์นี้เป็นฐานรูปเกือกม้าซึ่งติดตั้งชิ้นส่วนกลไกของอุปกรณ์และหน่วยวัดการอ่าน
ชิ้นส่วนทางกลประกอบด้วยสตรัททรงกระบอกแนวตั้ง โดยที่กระบอกสูบที่สองจะเคลื่อนที่ไปด้านนอกบนตลับลูกปืน ที่ด้านนอกของกระบอกสูบแบบเคลื่อนย้ายได้จะมีล้อช่วยแรง 2 ล้อพร้อมตัวหยุดเพื่อยึดระบบเคลื่อนที่ให้อยู่ที่ตำแหน่งตรงกลาง
แท่นที่มีรูปทรงสำหรับร่างกายของนักบินอวกาศซึ่งกำหนดมวลของมันนั้นติดอยู่ที่ปลายด้านบนของกระบอกสูบที่เคลื่อนย้ายได้โดยใช้วงเล็บสองอัน
มือจับสองอันที่มีทริกเกอร์อยู่ที่ปลายติดกับครึ่งล่างของกระบอกสูบแบบเคลื่อนย้ายได้ โดยมีตัวหยุดของระบบแบบเคลื่อนย้ายได้ฝังอยู่ในด้ามจับ
ที่ด้านล่างของกระบอกสูบด้านนอกจะมีที่วางเท้าสำหรับนักบินอวกาศซึ่งมีฝายางสองอัน
แท่งโลหะเคลื่อนที่อยู่ภายในชั้นวางทรงกระบอก ซึ่งฝังอยู่ที่ปลายด้านหนึ่งของแท่นด้านบน ที่ปลายอีกด้านของก้านจะมีแผ่นซึ่งทั้งสองด้านมีสปริงสองตัวติดอยู่ ซึ่งทำให้ระบบการเคลื่อนที่ของอุปกรณ์อยู่ในตำแหน่งตรงกลางเมื่ออยู่ในสภาพไร้น้ำหนัก เซ็นเซอร์แมกนีโตอิเล็กทริกได้รับการแก้ไขที่ด้านล่างของชั้นวาง ซึ่งจะบันทึกระยะเวลาการสั่นของระบบที่กำลังเคลื่อนที่
เซ็นเซอร์จะพิจารณาระยะเวลาของการสั่นโดยอัตโนมัติด้วยความแม่นยำหนึ่งในพันของวินาที
ดังที่แสดงไว้ข้างต้น ความถี่ในการสั่นสะเทือนของ “เก้าอี้” ขึ้นอยู่กับมวลของน้ำหนักบรรทุก ดังนั้นนักบินอวกาศเพียงแค่ต้องแกว่งเล็กน้อยบนวงสวิงดังกล่าว และหลังจากนั้นไม่นาน อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จะคำนวณและแสดงผลการวัด
ในการวัดน้ำหนักตัวของนักบินอวกาศ 30 วินาทีก็เพียงพอแล้ว
ต่อจากนั้นปรากฎว่า "เครื่องชั่งจักรวาล" มีความแม่นยำมากกว่าเครื่องชั่งทางการแพทย์ที่ใช้ในชีวิตประจำวันมาก
|
เรื่องราว
อุปกรณ์สำหรับวัดน้ำหนักตัวของนักบินอวกาศถูกสร้างขึ้นภายในปี 1976 ที่สำนักออกแบบและเทคโนโลยีพิเศษของเลนินกราด "Biofizpribor" (SKTB "Biofizpribor")
คำถามแบบทดสอบ นาฬิกาทรายมีพฤติกรรมอย่างไรในแรงโน้มถ่วงเป็นศูนย์? นาฬิกาทราย́ - หน้าที่ 1/1
13f1223 “แอกเซียมนิคส์”
คำถามแบบทดสอบ
1. นาฬิกาทรายมีพฤติกรรมอย่างไรในสภาวะแรงโน้มถ่วงเป็นศูนย์?
นาฬิกาทราย- อุปกรณ์ที่ง่ายที่สุดในการวัดช่วงเวลาประกอบด้วยภาชนะสองลำที่เชื่อมต่อกันด้วยคอแคบซึ่งหนึ่งในนั้นเต็มไปด้วยทรายบางส่วน เวลาที่ใช้ในการเททรายผ่านคอไปยังภาชนะอื่นอาจมีตั้งแต่หลายวินาทีไปจนถึงหลายชั่วโมง
นาฬิกาทรายเป็นที่รู้จักมาตั้งแต่สมัยโบราณ ในยุโรปแพร่หลายในยุคกลาง หนึ่งในการกล่าวถึงนาฬิกาดังกล่าวเป็นอันดับแรกคือข้อความที่พบในปารีส ซึ่งมีคำแนะนำในการเตรียมทรายละเอียดจากผงหินอ่อนสีดำ ต้มในไวน์แล้วตากแดดให้แห้ง บนเรือ มีการใช้นาฬิกาทรายสี่ชั่วโมง (เวลาของนาฬิกาเรือนเดียว) และนาฬิกาทราย 30 วินาทีเพื่อกำหนดความเร็วของเรือจากบันทึก
ปัจจุบันนาฬิกาทรายใช้เฉพาะในหัตถการทางการแพทย์บางประเภท การถ่ายภาพ และยังเป็นของที่ระลึกอีกด้วย
ความแม่นยำของนาฬิกาทรายขึ้นอยู่กับคุณภาพของทราย ขวดบรรจุด้วยทรายละเอียด อบอ่อนและร่อนผ่านตะแกรงละเอียดและทำให้แห้งอย่างทั่วถึง นอกจากนี้ยังใช้สังกะสีบดและฝุ่นตะกั่วเป็นวัสดุตั้งต้นด้วย
ความแม่นยำของการเคลื่อนตัวยังขึ้นอยู่กับรูปร่างของขวด คุณภาพของพื้นผิว ขนาดเกรนที่สม่ำเสมอ และความสามารถในการไหลของทราย ที่ การใช้งานระยะยาวความแม่นยำของนาฬิกาทรายลดลงเนื่องจากความเสียหายของทราย พื้นผิวด้านในขวดเพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางของรูในไดอะแฟรมระหว่างขวดและบดเม็ดทรายให้เล็กลง
ในสภาวะแรงโน้มถ่วงเป็นศูนย์ นาฬิกาทรายจะไม่ทำงานเหมือนกับนาฬิกาที่มีลูกตุ้ม ทำไม เนื่องจากจะขึ้นอยู่กับแรงโน้มถ่วง ลูกตุ้มจะไม่แกว่ง เม็ดทรายจะไม่ตก เนื่องจากไม่มีแรงโน้มถ่วงในอวกาศ
2. จะวัดมวลของร่างกายในอวกาศได้อย่างไร?
เราจึงรู้ว่ามิสซาเป็นพื้นฐาน ปริมาณทางกายภาพซึ่งกำหนดแรงเฉื่อยและแรงโน้มถ่วง คุณสมบัติทางกายภาพร่างกาย จากมุมมองของทฤษฎีสัมพัทธภาพ มวลของร่างกาย m แสดงถึงพลังงานนิ่งของมัน ซึ่งตามความสัมพันธ์ของไอน์สไตน์: ที่ไหนคือความเร็วแสงในทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของนิวตัน มวลคือแหล่งกำเนิดของแรง แรงโน้มถ่วงสากลดึงดูดทุกร่างกายเข้าหากัน แรงที่วัตถุมีมวลดึงดูดวัตถุที่มีมวลถูกกำหนดโดยกฎแรงโน้มถ่วงของนิวตัน:
หรือให้แม่นยำยิ่งขึ้น 
เวกเตอร์อยู่ที่ไหน
คุณสมบัติเฉื่อยของมวลในกลศาสตร์ไม่สัมพันธ์กัน (นิวตัน) ถูกกำหนดโดยความสัมพันธ์ จากที่กล่าวมาข้างต้น คุณสามารถหามวลกายในแรงโน้มถ่วงเป็นศูนย์ได้อย่างน้อยสามวิธี
ใช่ หากคุณอยู่ในสภาวะแรงโน้มถ่วงเป็นศูนย์ โปรดจำไว้ว่าการไม่มีน้ำหนักไม่ได้หมายความว่าไม่มีมวล และในกรณีที่เกิดการกระแทกที่ด้านข้างของคุณ ยานอวกาศรอยฟกช้ำและตุ่มจะเป็นจริง :).
ในอวกาศไม่เพียง แต่ยาก แต่แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะใช้ค้อนธรรมดา สิ่งนี้เกิดขึ้นเพราะเรามีเงื่อนไขที่แตกต่างกันทั้งบนโลกและในอวกาศ สภาวะแรงโน้มถ่วง- ตัวอย่างเช่น มีสุญญากาศในอวกาศ ไม่มีน้ำหนักในอวกาศ กล่าวคือ ทุกคนเท่าเทียมกัน ไม่สำคัญว่าคุณจะเป็นปุ่มหรือสถานีอวกาศ
ในอวกาศไม่มีแนวคิดเรื่องการขึ้นลง เพราะ... ไม่มีจุดสังเกตใดที่จะกล่าวได้ว่าที่ใดขึ้นและลงตรงข้ามกัน ตามธรรมชาติแล้วเราสามารถยึดดาวเคราะห์เป็นจุดสังเกตนี้ได้ เช่น ดวงอาทิตย์ แต่ไม่ได้รับการยอมรับอย่างเป็นทางการ พวกเขาเชื่อว่าไม่มีการขึ้น และลง
การออกแบบค้อนบนพื้นนั้นสร้างขึ้นบนหลักการของการได้รับพลังงานจลน์ที่มากขึ้นนั่นคือยิ่งความเร็วในการสวิงและมวลของค้อนมากเท่าไรก็ยิ่งแรงระเบิดมากขึ้นเท่านั้น
บนพื้นดินเราทำงานกับค้อนโดยใช้จุดศูนย์กลาง - พื้น พื้นวางอยู่บนพื้น และพื้นอยู่ด้านล่าง ทุกอย่างถูกดึงลงมา ในอวกาศไม่มีจุดหมุน ไม่มีก้น และทุกคนมีน้ำหนักเป็นศูนย์ เมื่อนักบินอวกาศฟาดด้วยค้อน จะดูเหมือนเป็นการชนกันของสองศพที่มี พลังงานจลน์นักบินอวกาศจะเริ่มบิดตัวจากด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่งและทำไมเขาถึงชนเขาจะบินไปด้านข้างเพราะพวกเขาไม่ได้ "ติด" กับสิ่งใดเลย ดังนั้นคุณต้องทำงานด้วยค้อนโดยสัมพันธ์กับบางสิ่งบางอย่าง เช่น คุณสามารถยึดค้อนไว้บนตัวของสิ่งที่คุณต้องตี เพื่อที่ค้อนจะได้ไม่อยู่ตัวมันเอง แต่มีจุดศูนย์กลาง
สำหรับงานในอวกาศ ผู้เชี่ยวชาญของสหภาพโซเวียตได้คิดค้นค้อนพิเศษ ยิ่งไปกว่านั้น ค้อนนี้วางขายในปี 1977 คุณสามารถจดจำมันได้ด้วยที่จับที่สะดวกสบาย เพื่อให้แน่ใจว่าค้อนนั้นเป็น "จักรวาล" ในที่สุดคุณต้องกระแทกพื้นผิว ต่างจากค้อนทั่วไปตรงที่จะไม่เด้งกลับหลังกระแทก ส่วนที่โดดเด่นของมันคือกลวง และลูกบอลโลหะถูกเทลงในช่อง ในขณะที่เกิดการปะทะ ลูกล่างจะพุ่งขึ้นด้านบน และลูกบนจะเคลื่อนลงด้านล่างต่อไป แรงเสียดทานระหว่างสิ่งเหล่านั้นจะกระจายพลังงานการหดตัว คุณสามารถใช้หลักการของการกดซึ่งใช้งานได้ดีในแรงโน้มถ่วงเป็นศูนย์ เนื่องจากมีการใช้แรงในบริเวณนั้น การกดจะทำงานสัมพันธ์กับเฟรมที่ยึดกระบอกสูบไว้ ตัวเฟรมจะต้องยึดเข้ากับลำตัวของวัตถุที่ต้องการกระแทก นี่คือสิ่งที่เกิดขึ้น: "ค้อน" ซึ่งทำหน้าที่เหมือนกดติดอยู่กับตัวยานอวกาศ หากคุณใช้ค้อนดังกล่าวคุณสามารถตอกหรือทุบตะปูหรือหมุดย้ำให้แม่นยำยิ่งขึ้น
อะไรคือความแตกต่างระหว่างกระบวนการเยือกแข็งของน้ำบนโลกและในวงโคจรอวกาศ?
อย่างไรก็ตาม หากแรงดันต่ำกว่า 610 Pa (แรงดันน้ำสามจุด) แสดงว่าน้ำไม่สามารถเข้าไปได้ สถานะของเหลว- น้ำแข็งหรือไอน้ำ ดังนั้นในเวลามาก แรงกดดันต่ำน้ำส่วนใหญ่ระเหยและส่วนที่เหลือกลายเป็นน้ำแข็ง ตัวอย่างเช่น (ดูแผนภาพเฟส) ที่ความดัน 100 Pa ส่วนต่อประสานระหว่างน้ำแข็งและไอน้ำเกิดขึ้นที่ประมาณ 250 K ที่นี่คุณต้องดูกฎการกระจายตัวของโมเลกุลด้วยความเร็ว สมมุติจากไฟฉายว่าโมเลกุลของน้ำที่ช้าที่สุด 5% มี อุณหภูมิเฉลี่ย 250K ซึ่งหมายความว่าที่ความดัน 100 Pa น้ำ 95% จะระเหยและ 5% จะกลายเป็นน้ำแข็ง และอุณหภูมิของน้ำแข็งนี้จะอยู่ที่ 250 K
แน่นอนว่าข้อโต้แย้งเหล่านี้ไม่ได้คำนึงถึงรายละเอียดปลีกย่อยใดๆ เช่น พลังงานที่ซ่อนอยู่ การเปลี่ยนเฟส, การกระจายตัวของโมเลกุลตามความเร็วระหว่างการทำความเย็น แต่ฉันคิดว่าอธิบายกระบวนการในเชิงคุณภาพได้อย่างถูกต้อง
ในอวกาศ ความดันจะลดลงอย่างมาก แต่ไม่ใช่ศูนย์ และส่วนเชื่อมต่อระหว่างน้ำแข็งและไอน้ำก็คือ แผนภาพเฟสเมื่อความดันลดลงจะไปถึงจุด (T = 0; P = 0) นั่นคือที่ความดันต่ำ (แต่ไม่เป็นศูนย์) โดยพลการ อุณหภูมิของการระเหิดของน้ำแข็งจะไม่เป็นศูนย์ ซึ่งหมายความว่าน้ำส่วนใหญ่จะระเหยไป แต่ส่วนที่มีขนาดเล็กมากจะกลายเป็นน้ำแข็ง
มีความแตกต่างอีกอย่างหนึ่งที่นี่ อวกาศถูกแผ่รังสีด้วยอุณหภูมิประมาณ 3 เคลวิน ซึ่งหมายความว่าน้ำ (น้ำแข็ง) ไม่สามารถทำความเย็นให้ต่ำกว่า 3 เคลวินได้ ดังนั้นผลลัพธ์ของกระบวนการจึงขึ้นอยู่กับแรงดันการระเหิดของน้ำแข็งที่อุณหภูมิ 3 K เนื่องจากขอบเขตการระเหิดมีแนวโน้มที่จะเป็นศูนย์ตามเลขชี้กำลังที่สูงชันมาก
P = A exp(-k/T) โดยมี A ประมาณ 10^11 Pa และ k ประมาณ 5200
ดังนั้นความดันการระเหิดที่ 3 K จะมีค่าน้อยแบบเอกซ์โพเนนเชียล ดังนั้นน้ำทั้งหมดจึงควรระเหย (หรือน้ำแข็งทั้งหมดควรระเหิดถ้าคุณต้องการ) 