آیا تا به حال پیش بینی آب و هوا را از تلویزیون تماشا کرده اید؟ اگر چنین است، احتمالاً متوجه حروف “H” و “L” در حال حرکت در نقشه آب و هوا شده اید. آنها اغلب به عنوان مناطق “فشار بالا” (H) و “فشار پایین” (L) نامیده می شوند. فشاری که آنها از آن صحبت می کنند فشار اتمسفر است. تغییرات فشار هوا می تواند تغییرات کوتاه مدت آب و هوا را پیش بینی کند. اما چگونه می توان فهمید که فشار هوا تغییر می کند یا بالا یا پایین؟ دانشمندان ابزاری به نام فشارسنج ساخته اند که می تواند فشار اتمسفر را اندازه گیری کند. در این فعالیت شما با ساختن یک فشارسنج خود متوجه خواهید شد که چگونه فشارسنج کار می کند! ادامه مطلب

یکی از بهترین اشعار وایتمن این است:

 

هنگامی که سخنان دانشمند را شنیدم،

هنگامی که دلایل و ارقام در قالب ستون‌هایی در مقابلم صف کشیدند،

هنگامی که جدول‌ها و نمودارها را دیدم که باید ضرب، تقسیم و تفریق می‌شدند،

هنگاهی که نشسته بودم و به اخترشناس گوش می‌دادم که با شور و شوق سخنرانی می‌شُرد،

چقدر زود و بی‌دلیل خسته و کسل شدم

برخاستم، بیرون زدم و از دیگران فاصله گرفتم

و در هوای مرطوب و پر رمز و راز شبانگاهی

گاه و بی‌گاه به سکوت کامل ستارگان در آسمان نگریستم

 

گمان می‌کنم بسیاری با خواندن این سطرها به خود بگویند «کاملاً درست است! علم با تقلیل همه چیز به اعداد و جدول‌ها و اندازه‌گیری‌ها، فقط زیبایی همه چیز را می‌بلعد! چرا وقتی می‌توانم بروم بیرون و به ستارگان نگاه کنم، باید همۀ این مزخرفات را یاد بگیرم؟» تا وقتی که ضروری نباشد این دیدگاه بسیار مناسب خواهد بود، ولی از نظر زیبایی‌شناختی کاملاً غلط است که سعی کنیم هر مفهوم دشوار در علم را دنبال کنیم. در عوض می‌توانید فقط نگاهی به آسمان شب بیندازید و زیبایی زودگذری را حس کنید و آنگاه به باشگاه شبانه بروید!

The sun sets over the Atacama desert, ready for a night of gazing up at the crisp Chilean night sky and to capture it in Ultra HD quality. (تصویر از دوست گرامی بابک امین تفرشی-پروژه توآن- در سایت ESO)

وایتمن راجع به چنین حسی از علم صحبت می‌کند. ولی شاعر بیچاره بیش از این نمی‌دانست. من منکر زیبایی آسمان شب نیستم. خودم گاهی در یک دشت ساعت‌ها به ستارگان نگاه می‌کنم و زیبایی‌شان مرا شگفت‌زده می‌کند.

ولی آنچه که می‌بینم، آن نقاط نسبتا درخشان نور، همۀ زیبایی نیست که وجود دارد. آیا باید با عشق به یک برگ خیره شده و مشتاقانه از جنگل غافل بمانم؟ آیا باید از دیدن نقش خورشید بر یک ریگ، دانش مربوط به آن را نادیده بگیرم؟ آن نقاط نورانی در آسمان که ما آنها را سیارات می‌نامیم، خود دنیاهایی هستند با جو ضخیم از دی اکسید کربن و اسید سولفوریک. دنیاهایی از مایع داغ قرمز رنگ با توفان‌های مهیب که کُل زمین را می‌توانند در خود ببلعند؛ دنیاهایی با بیابان‌های سورتی و متروک؛ هر کدام با زیبایی غیرعادی غیرزمینی که اگر آن‌ها را در آسمان شب رصد کنیم فقط نقاطی نورانی هستند.

دیگر نقاط ستارگانند که در مقایسه با سیارات، خورشیدهایی چون خورشید ما هستند؛ برخی از آن‌ها که هزار برابر خورشید ما می‌درخشند، عظمتی غیر قابل قیاس با آن دارند؛ برخی فقط زغال‌های داغ قرمزی هستند که انرژی‌شان را به طور آهسته از دست می‌دهند. برخی از آن‌ها اجرام فشرده‌ای هم‌جرم خورشید هستند که به صورت توپی کوچک‌تر از زمین متراکم شده‌اند. برخی فشرده‌تر هستند و جرم‌شان در حجمی به اندازۀیک سیارک متراکم شده است؛ میدان گرانشی شدیدی دارند و همه چیز را به سمت خود می‌کشند و هیچ چیزی پس نمی‌دهند؛ جرم به سمت حفره‌ای می‌پیچد و توفان‌های پرتو ایکس ساطع می‌کنند.

 

ستارگانی هستند که بی‌وقفه در یک تنفس کیهانی می‌تپند و نوع دیگری که سوخت‌شان را به مصرف رسانده‌اند منبسط و قرمز شده و سیارات‌شان را (اگر داشته باشند) در بر می‌گیرند. (میلیون‌ها سال بعد، خورشید منبسط شده و زمین را می‌سوزاند، خشک می‌کند، می‌سوزاند و به صورت گاز آهن و سنگ بدون هیچ نشانی از حیات که زمانی وجود داشته، تبخیر می‌کند. برخی ستارگان در یک دگرگونی عظیم منفجر می‌شوند و پرتوهای کیهانی به شدت پرتاب می‌شوند. آن‌ها با سرعتی نزدیک نور، هزاران سال نوری را تا رسیدن به زمین طی می‌کنند و نیروهای محرکه را از طریق تکامل همراه با تغییر فراهم می‌آورند.

دسته‌ای معدود از ستارگانی که می‌بینیم، کاملا آرام به نظر می‌رسند (حدود ۲۵۰۰ عدد و نه بیشتر حتی در تاریک‌ترین و تمیزترین شب‌ها). این ستارگان در گروه‌های عظیمی هستند که نمی‌توانیم ببینیم. تقریبا ۳ میلیارد ستاره در فضا عدسی درست می‌کنند. این عدسی (کهکشان راه شیری) به طور گسترده‌ای کشیده می‌شود که نور با سرعتی ۱۸۶۲۸۲ مایل در ثانیه، حدود ۱۰۰ هزار سال طول می‌کشد تا از یک طرف به طرف دیگر برسد. راه شیری حول مرکز چرخش پایا و عظیمی می‌گردد – که یک دور تناوب آن دویست میلیون سال طول می کشد و خورشید و زمین و خود ما هم همگی با آن حول آن مرکز می‌گردیم.

کهکشان راه شیری

 

فراسوی کهکشان راه شیری تعداد بیشتری از کهکشان‌ها به خوشۀ کهکشانی خود مقید هستند. بیشتر آن‌ها کوچک و از چند میلیارد ستاره تشکیل شده‌اند. ولی حداقل یکی از آن‌‌ها (آندرومدا) دو برابر کهکشان ماست.

فراسوی خوشۀ محلی ما دیگر کهکشان‌ها و دیگر خوشه‌ها هستند. برخی خوشه‌ها از هزاران کهکشان شکل گرفته‌اند. آن‌ها دور از تیررس بهترین تلسکوپ‌های ما قرار دارند که هیچ نشان مریی از ان دوردست‌ها ندارند- شاید صد میلیارد عدد از آن‌ها. و یا مراکز پُرنور تعداد بیشتر و بیشتری از کهکشان‌ها را می‌یابیم – مراکزی با انفجارهای بزرگ و گسیل تابش یادآور مرگ شاید میلیون‌ها ستاره باشند. حتی مرکز کهکشان خودمان چنین است که از دید ما با ابرهای عظیم غبار و گاز که بین ما و مرکز سنگین راه شیری پوشیده مانده است.

برخی کهکشان‌ها بسیار نورانی هستند، به طوریکه از فواصل میلیاردها سال نوری هم دیده می‌شوند. فواصلی که خود کهکشان‌ها به تمامی دیده نمی‌شوند بلکه فقط مراکز روشن ستارگان، یعنی منابع انرژی‌شان بر ما معلوم می‌شوند: اختروش‌ها. تعدادی از آن‌ها بیش از ۱۰ میلیارد سال نوری از ما فاصله دارند. همۀ این کهکشان‌ها در انبساط عظیم عالم به سرعت از همدیگر دور می‌شوند؛ این انبساط بیش از ۱۰ میلیارد سال قبل آغاز شده و همچنان ادامه دارد. زمانی کُل ماده در عالم در یک کره کوچک بود و با عظیم‌ترین فروپاشی قابل تصور کهکشان‌ها شکل گرفتند.

ممکن است عالم همواره منبسط شود یا روزی کاهش یافته و انقباض آغاز کند تا دوباره کرۀ کوچکی شکل گیرد و این بازی دوباره تکرار شود. به طوری که کُل عالم در یک تنفس، منبسط و منقبض شود که شاید یک تریلیون سال طول بکشد.

کُل این منظره، بسیار فراتر از مقیاس قابل تصور بشر با کار هزاران اخترشناسان فرهیخته ممکن شده است؛ همۀ آن. هر آنچه که پس از مرگ وایتمن در ۱۸۹۲ کشف شد و بیشتر آن در ۲۵ سال گذشته بوده است. در حالی که شاعر بیچاره هرگز تصور نمی‌کرد هنگامی که به ستارگان آرام می‌نگریسته، چه زیبایی محدود و احمقانه‌ای را درک می‌کرده.

در هر حال ما می‌دانیم یا فرض می‌کنیم می‌دانیم که این زیبایی نامحدود همچنان در آینده باید کشف شود؛ آن‌هم توسط علم.

 

 

آیزاک آسیموف

۱۹۸۹

فضاپیمای Dawn متعلق به سازمان فضایی آمریکا (ناسا) بیش از هفت سال است که در منظومه‌ی شمسی سفر می‌کند تا سیارک‌های وستا و سرس را مورد بررسی قرار دهد. این فضاپیما هم اکنون در مداری به دور سرس می‌چرخد و اولین عکس‌ها و اطلاعات را از این اجرام دوردست به زمین مخابره کرده است.

فضاپیمای Dawn پیشتاز در یک فناوری جدید می‌باشد. این فضاپیما اولین مأموریت اکتشافی فضایی است که به جای موشک‌های معمولی از موتور یونی که با نیروی الکتریسیته کار می‌کند استفاده می‌کند. این نوع موتورهای یونی در نسل بعدی فضاپیماها استفاده خواهند شد. ادامه مطلب

موتور افسانه‌ای پلاسمایی، می‌تواند مدت زمان سفر انسان را به مریخ، از سه سال به فقط 39 روز کاهش دهد. سفر به مریخ کاری بسیار دشوار است. شاید به همین دلیل است که کسی تا به حال آن را تجربه نکرده است. با موشک‎های امروزی که سوخت شیمیایی دارند، در بهترین شرایط، 6 تا 9 ماه طول می‌کشد تا انسان به مریخ برسد. بر اساس مطالعاتی که در سال 2013 انجام شد، معلوم شد که مسافران مریخ در طول راه، در معرض پرتو‎های کیهانیِ مضر هستند. میزان این پرتوها معادل با پرتوزايي‎ یک سی تی اسکن کامل، در هر 5‎ یا 6 روز است که خود، خطر ابتلا به سرطان را افزایش می‌دهد. مسافران سیاره‎ی سرخ، پس از رسیدن به مقصد باید دو سال صبر کنند تا زمین و مریخ دوباره به حالت مقارنه (نزدیک ترین موضع زمین و مریخ نسبت به هم) برسند و دوباره 6 تا 9 ماه دیگر در راه بازگشت باشند. در واقع آن‎ها اگر از سرطان جان سالم به در ببرند، احتمالاً از توقف طولانی مدتشان آسیب می‌بینند. ادامه مطلب

مفاهیم کلیدی:

فیزیک / حرکت / سرعت / شتاب / اندازه گیری

مقدمه:

آیا تا به حال با استفاده از یک کنترل کننده حرکت بازی ویدیویی انجام داده‌اید؟ آیا این سوال برای شما پیش آمده که چگونه گوشی‌های هوشمند حس می‌کنند که شما در حرکت هستید؟  چگونه این ابزارهای الکترونیکی حرکت را اندازه می‌گیرند؟ این فعالیت را انجام دهید تا دریابید! ادامه مطلب

مفاهیم کلیدی:

فیزیک/ شیمی/ تصفیه آب/ آب آشامیدنی

مقدمه:

آیا می‌دانید آب آشامیدنی چه مراحلی طی می‌کند تا به شیر آب برسد؟  آب آشامیدنی در تمام دنیا از آب‌های سطحی سرچشمه می‌گیرند- مانند دریاچه‌ها و رودخانه‌ها – یا از منابع زیرزمینی، مثل آب‌های زیر زمینی. اما آیا شما دوست دارید آب را بصورت مستقیم از رودخانه یا دریاچه بنوشید؟ احتمالا نه! این آبها می توانند بسیار آلوده باشند! برای خالص و ایمن شدن، این آب ابتدا باید چند فرایند تصفیه را پشت سر بگذارد، اولین گام در راستا را لخته‌سازی می‌نامند. این فرآیند کمک می‌کند که ذرات موجود در آب که باعث آلودگی می‌شوند، جدا شده و آب آلوده به آب تصفیه و شفاف تبدیل شوند. در این فعالیت این فرآیند را خودتان آزمایش می‌کنید! ادامه مطلب

خورشيد را فرض كنيد كه در آسمان است و يك خورشيد گرفتگي روي مي‌دهد! چه انتظاري داريد؟ آسمان تاريك مي‌شود. بياييد كمي دقيق‌تر بگوييم. گرفت كامل است! يعني قرص خورشيد را ماه مي‌پوشاند. آسمان تاريك يعني‌چه؟ يعني شبي پرستاره! ولي شب نيست. فقط چند دقيقه اين اتفاق مي‌افتد.

حالا يك شبيه سازي انجام بديم و در عكس هم نشان دهيم. خورشيد و ماه كه آن را پوشانده، زمينه‌ي آسمان ستاره هاي دوردستي هستند كه با تاريك شدن آسمان ديده مي‌شوند. حالا اگر ستاره‌اي از ديد چشم يا دوربين ما نزديك خورشيد باشد در واقع در مكاني غير واقعي داريم آن را مشاهده مي‌كنيم. چرا؟
ادامه مطلب

مفاهیم کلیدی:

گرانش/ اصطکاک/ لختی (قانون اول نیوتن)

مقدمه:

آیا تا به حال دیده‌اید یک شعبده باز سفره ای را به سرعت از روی میز بکشد به طوریکه تمامی اجسام سر جای خود باقی بمانند؟ این حقه اصلا جادو نیست! و در اصل علم است! و شما می‌توانید با استفاده از همین قوانین (بدون شکستن هیچ ظرفی) سکه ای را به درون یک ظرف کوچک بیندازید.

یک سکه که بر روی کانتر آشپزخانه قرار دارد به تنهایی حرکتی ندارد مگر اینکه شما یا فرد دیگری آن را حرکت دهید. اگر به آرامی آن را هُل دهید سکه به کدام طرف حرکت می‌کند؟ اگر از ارتفاع چند سانتی آن را رها کنید چه اتفاقی می‌افتد؟ سکه مانند بسیاری از اجسام  صلب عمل کرده و تا زمانی که به آن نیرویی وارد نشود بی حرکت باقی می‌ماند. اما آیا می‌توان شی را در حالی که ساکن است به جایی که می‌خواهید ببرید؟ مثل یک شعبده باز با انداختن یک سکه از نقطه تعادلش به درون یک ظرف کوچک- گرانش در این کار به شما کمک می‌کند. ادامه مطلب

مفاهیم کلیدی
فیزیک/ جرم/ جاذبه زمین/ فضازمان

مقدمه

آیا کلماتی مثل نسبیت عام، چاه گرانشی، فضا-زمان، به نظر ترسناک می آیند؟ نگران نباشید برای درک این مفاهیم لازم نیست آلبرت آینشتاین باشید! این فعالیت جذاب را با استفاده از مواد معمولی خانگی امتحان کنید تا با این مفاهیم و سیاه‌چاله‌ها آشنا شوید. ادامه مطلب

کتاب‌های فراگیری فعال نجوم، کیهان‌شناسی نوین (لیدل) که ویرایش جدید آن بعد از اهمال کاری ناشر قبلی اعمال و آماده شده، مبانی نجوم که بالاخره به جای دو جلد همانند کتاب اصلی در یک جلد منتشر شد و این کتاب در کنار فراگیری فعال نجوم و اطلس فشرده آسمان از کارهای پرطرفدار با ترجمه‌ی من در نجوم هستند، و همینطور روشهای برداری که بچه های المپیاد و یا موارد مشابه از آن استقبال کرده بودند همگی طی تفاهم و البته انتظار چندین ساله برای فراهم شدن بستری که منتظرش بودم، با نشر رمز به جاپ رسیدند. ادامه مطلب