کجی محور

---

تنها زهره کجی محور بیشتری از اورانوس دارد (برابر ۱۷۷ درجه). علت این کجی احتمالا برخورد جسمی به ابعاد زمین به این سیاره (در اوایل دوران شكل‌گيری) بوده است. البته نظريه‌های دیگری هم در اين زمينه مطرح هستند (مانند : برخورد یک دسته‌ی بزرگ از دنباله‌دارها در اوایل تشکیل سياره ، که این خود وجود یک اقیانوس بزرگ داخلی آن را نیز توجیه می‌کند).

جو اورانوس

---

جو این سیاره ترکیبی از ۸۳٪ هیدروژن ، ۱۵٪ هلیوم ، ۲٪ متان ، مقدار کمی اتان و چند گاز ديگر می‌باشد. فشار اتمسفر در زیر لایه‌ی گازهای متان حدود ۱۳۰ کیلوپاسکال (تقریبا ۱.۳ برابر فشار جوی سطح زمین) است.
ابرهای قابل مشاهده‌ی سطح اورانوس ، که به رنگ سبز - آبی ملایم می‌باشند ، تمام سطح این سیاره را پوشانده‌اند. تصاویری از اورانوس که توسط وُیجر ۲ تهیه شده و به کمک رایانه‌ها پردازش شده‌اند ، نوارهای خیلی کمرنگی را در میان ابرها و به موازات استوا نشان می‌دهند. این نوارها از تجمع مِه (که به دلیل نفوذ پرتوی خورشید به درون گازهای متان ایجاد می‌شود) ناشی می‌گردند. به علاوه تعدادی لکه‌ی کوچک بر سطح سیاره به چشم می‌خورد؛ این لکه‌ها احتمالا توده‌های به شدت در حال چرخش گاز هستند که تداعی کننده‌ی گردبادهای شدید زمین می‌باشند.

مدار اورانوس و گردش سياره

---

اورانوس در مداری بیضی شکل به دور خورشید در گردش است. هر دور کامل این سیاره در مدار ، ۳۰،۶۸۵ روز زمینی (معادل تقریبا ۸۴ سال زمینی) به طول می‌انجامد. اورانوس علاوه بر گردش انتقالی ، گردش وضعی نیز دارد. قسمت داخلی سیاره (هسته و اقیانوس) در مدت ۱۷ ساعت و ۱۴ دقیقه ، یک دور کامل حول محور طولی گردش می‌کند. البته قسمت اتمسفر سیاره بسیار سریعتر می‌چرخد. سریعترین بادهای سطح اورانوس که در دو سوم از ناحیه استوا تا قطب جنوب اندازه‌گیری شده‌اند ، با سرعت ۷۲۰ کیلومتر در ساعت می‌وزند؛ بنابراین اتمسفر این منطقه در هر ۱۴ ساعت یک بار گردش وضعی کامل دارد. محور دَوَران این سیاره به حدی انحراف دارد که تقریبا به صفحه‌ی مداری چسبیده است. این انحراف زاویه در بیشتر سیارات متجاوز از ۳۰ درجه نیست (برای مثال زاویه‌ی انحراف محور دوران زمین با صفحه‌ی مرجع یا صفحه‌ی مداری ۲۳.۵ درجه می‌باشد) ، اما در مورد اورانوس این زاویه‌ی انحراف معادل ۹۸ درجه است. بسیاری از ستاره‌شناسان بر این باورند که برخورد جرمی تقریبا در ابعاد زمین با اورانوس ، در اوایل دوران تشکیل سیاره ، منجر به ایجاد چنین انحراف شدیدی شده است.

خواص فیزیکی

---

محور چرخش اورانوس حدود ۹۸ درجه نسبت به صفحه‌ی مدار سیاره به دور خورشید انحراف دارد؛ بنابراین اورانوس بر خلاف سایر سیاره‌ها ، روی محوری تقریبا افقی می‌چرخد. انحراف محور اورانوس تأثیر زیادی بر روی قطب‌های آن گذاشته و باعث می‌شود که هر قطب در يک دوره تناوب مداری که ۸۴ سال زمینی طول می‌کشد ، ۴۲ سال را در روشنایی و ۴۲ سال دیگر را در تاریکی بگذراند. به هر حال ، اورانوس به قدری از خورشید دور است که تفاوت دما در قطب‌ها ، در طول تابستان و زمستان فقط ۲ درجه‌ی سانتیگراد (۳.۶ درجه‌ی فارنهایت) است.
اورانوس سومین سیاره‌ی بزرگ منظومه شمسی بوده و بزرگی آن ۴ برابر زمین است. دوره تناوب مداری این سیاره ۸۴ سال زمینی بوده و بعد از زمین و پلوتون ، طولانی‌ترین مدار را دارد.
جرم اورانوس ۱۴.۵ برابر جرم زمین و یک بیستم جرم مشتری (بزرگترین سیاره منظومه شمسی) می‌باشد. میانگین چگالی اورانوس ۱.۲۷ گرم در هر سانتیمتر مکعب یا ۰.۲۴ چگالی متوسط زمین است (این مقدار معادل ۱.۲۵ برابر چگالی آب می‌باشد). نیروی گرانش این سیاره ۹۰ درصد نیروی گرانش زمین است؛ به این معنا که اگر جسمی در زمین ۱۰۰ گرم وزن داشته باشد ، در اورانوس ۹۰ گرم وزن خواهد داشت. حجم سياره ۵۲ برابر حجم زمین بوده و به دلیل گازی بودن و چرخش سریع ، قطر استوایی آن در حدود ۲ درصد بیشتر از قطر قطبی آن است.

 

تاريخچه‌ی اورانوس

---

اورانوس نام یکی از اسطوره‌های یونانی است که تجسم آسمان (و بهشت) محسوب شده و پدر کرونوس و پدربزرگ زئوس می‌باشد. وی با گایا (تجسم زمین و مادر اورانوس) همبستر شد و فرزندان متعددی از وی به دنیا آورد. گایا که از این موضوع خسته شده بود ، از کرونوس (یکی از فرزندانش) کمک خواست و آلت تناسلی اورانوس را با داس برید و به دریا افکند. بنابر افسانه‌ای که بین تاریخ‌شناسان مورد اختلاف است ، آفرودیته (الهه عشق) از عطر یا خونی به وجود آمده است که هنگام افکنده شدن آلت تناسلی اورانوس به دریا ، بلند شد.
سیاره‌ی اورانوس قبل از کشف ، به صورت یک ستاره در کاتالوگ جان فلاستمد (در سال ۱۶۹۰) به عنوان ستاره « ۳۴ ثور » ثبت شده بود. اخترشناس فرانسوی ، پیر لمونیر ، این سیاره را در سالهای بين بین ۱۷۵۰ تا ۱۷۶۹ دوازده بار رصد کرده بود؛ ولی توسط ویلیام هرشل و در خانه‌اش (كه اکنون موزه اخترشناسی است) - در شهر بث - در ۱۳ مارس ۱۷۸۱ رصد شد و در ۲۶ آوریل ۱۷۸۱ به عنوان دنباله‌دار گزارش شد. هرشل آن را به عنوان جرمی که در برابر ستارگان اختلاف منظر دارد گزارش داد. او اینگونه در ژورنال نوشت : « در نزدیکی زتا ثور … یا یک سحابی است یا یک دنباله‌دار ». در ۱۷ مارس نوشت : « به دنبال سحابی یا دنباله‌دار به این نتیجه رسیدم که دنباله‌دار است ، زیرا جایش را تغییر می‌دهد. » و حتی هنگامی که این جرم را به عنوان کشف به انجمن سلطنتی گزارش می‌داد باز براین باور بود که دنباله‌دار است و این عقیده را داشت تا زمانی که به طور مطلق اثبات شد که اورانوس یک سیاره است.

 

تلسكوپی كه ويليام هرشل با آن سياره اورانوس را كشف كرد.
(واقع در موزه ويليام هرشل ، بث)

هرشل در ۲۳ آوریل به ستاره‌شناس سلطنتی نویل ماسکلین نگاشت : « من نمی دانم چه باید صدایش کرد؛ شاید بتوان آن را سیاره نامید. »
اورانوس توسط ویلیام هرشل و در ۱۳ مارس ۱۷۸۱ به عنوان دنباله‌دار کشف شد و نام آن توسط جان بوده پیشنهاد گردید.

 

اورانوس {در اسطوره‌های یونان خدای آسمان (οὐρανός) و معادل فارسی آن آهوره} هفتمین سیاره به ترتيب فاصله از خورشيد ، چهارمین سیاره از نظر اندازه و سومین سیاره از نظر جرم است. اورانوس هر ۸۴ سال و ۷ روز یک بار به دور خورشید و هر ۱۰ ساعت و ۴۸ دقیقه یک بار به دور خود می‌چرخد. اين سياره دارای ۱۵ قمر می‌باشد ، كه ۵ قمر مهمتر آن عبارتند از : میراندا ، آریل ، آمبریل ، تیتانیا و ابرون. اورانوس را ویلیام هرشل در سال ۱۷۸۱ میلادی کشف کرد.

اورانوس یکی از سیارات مشتری‌مانند منظومه شمسی است ، كه فاصله‌ی متوسط آن تا خورشید۲٬۸۶۹٬۶۰۰٬۰۰۰ کیلومتر بوده و ۶۳ بار از كره زمين بزرگتر است. این سیاره با چشم غیر مسلح نيز دیده می‌شود. محور حرکت وضعی آن کاملا با مدار حرکت انتقالی‌اش منطبق است. سفرهای اکتشافی به این سیاره کمتر از ده مأموریت بوده ، که شاخص‌ترین آنها مأموریت وُیجر ۲ بود (این فضاپیما در ژانویه ۱۹۸۶ به اورانوس رسید).

وجه تسمیه

---

اورانوس واژه‌ای است یونانی به معنای آسمان ، كه البته خدایگان آسمان نیز در میان یونانیان به همین نام خوانده می‌شد. در زبان غربیان ، از ميان سیارات هشگانه ، اورانوس تنها سیاره‌ای است که نام خود را از افسانه‌های یونانی برگرفته است (نام سيارات ديگر از افسانه‌های رومی گرفته شده است).

 

شواهد در دفاع از نظریه مهبانگ

---

نتایج ۳ رصد مهم طی قرن گذشته به ستاره شناسان کمک کرد تا اطمینان حاصل کنند که جهان با بیگ بنگ آغاز شده‌است. اولین آنها این است که جهان در حال انبساط است – بدین معنی که فضای میان کهکشانها در حال بزرگ و بزرگتر شدن است - این مشاهده منجر به این حدس شد که قبل ازانبساط همه چیز در جایی کنار هم قرار داشته‌است. دوم اینکه این نظریه به خوبی قادر به توضیح فراوانی هلیم و دتریم (ایزوتوب هیدروژن) در جهان است. دما و چگالی و محیط منبسط شونده جهان اولیه شرایط خوبی برای تولید این هسته‌ها با فراوانی که امروز شاهد آن هستیم است. دلیل سوم اینکه ستاره شان موفق به رصد تابش پس زمینه کیهانی – نابش بس از انفجار اولیه - از هر سمت کیهان شده‌اند. تابش پس زمینه کیهانی دلیل قاطعی بر تایید آغازی این چنین – با یک انفجار- برای جهان است. آفای استیون هاوکینگ در این مورد می‌گوید: این اکتشاف بی نظیر، اکتشاف قرن است.

آیا عالم همواره در حال انبساط خواهد بود؟

---

جنبش انبساطی یا به عبارت دیگر از همدیگر دور شدن كهكشانه ها به هر حال رو به كند شدن است. زیرا جزایر جهانی متعدد در واقع به سمت یكدیگر جذب می شوند و در نتیجه حركت انبساطی آن ها كند تر می شود. اكنون پرسش فقط این است كه آیا زمانی تمام این حركت ها متوقف خواهد گردید و این عالم در هم فرو خواهد پاشید؟ این مساله بستگی به تراكم ماده در جهان هستی دارد. هر چه این تراكم بیشتر باشد نیرو های جاذبه بین كهكشانه ها و سایر اجزای گیتی بیشتر بوده و به همان نسبت حركت آن ها با شدت بیشتری متوقف خواهد شد. در حال حاضر چنین به نظر می رسد كه تراكم جرم بسیار كمتر از آن است كه زمانی عالم در حال انبساط را به توقف در آورد. به هر حال این امكان وجود دارد كه هنوز جرم های بسیار بزرگ ناشناخته ای از قبیل ( سیاهچاله های اسرار آمیز) یا ( ابرهای گازی شكل تاریك) وجود داشته باشند و نوترینو ها كه بدون جرم محسوب می شوند جرمی هرچند كوچك داشته باشند. اگر این طور باشد در این صورت حركت كیهانی زمانی شاید 30 میلیارد سال دیگر متوقف خواهد شد. در آن زمان كهكشان ها با شتابی زیاد حركت به سوی یكدیگر را اغاز خواهند كرد تا در نهایت به شكل یك گوی آتشین عظیم با یكدیگر متحد شوند. آن زمان شاید می باید روی یك انفجار اولیه جدید دیگر و تولد یك عالم جدید حساب كنیم. با توجه به سطح كنونی دانش بشر و میزان پژوهش های انجام شده باید اینطور فرض كرد كه عالم تا ابدیت انبساط خواهد یافت.
با توجه به بزرگى وعظمت كائنات، پیدایش حیات غیرزمینى چقدر احتمال دارد؟ با یك حساب سرانگشتى متوجه مى شویم كه باوجود این تعداد ستاره احتمال حیات بسیار زیاد است. حتى بعضى از ستاره ها داراى سیاره نیستند و یا این سیاره بسیار دور از ستاره یا بسیار نزدیك به آن هستند و برخى هم گازى مى باشند اگر تمام این موارد را از كل ستاره ها كم كنیم تقریباً بیست وپنج درصد آنها امكان وجود حیات را دارند.

عناصر اصلی حیات زمینی چه زمانی پدیدار شد؟

---

برای زمین با توجه به گوناگونی حیات كه در آن وجود دارد 3 چیز از اهمیت خاصی برخوردار بوده است:
از همان ابتدای خلقت همیشه ماده بیشتری نسبت به ضد ماده وجود داشته و بنابراین همواره ماده برای ما باقی می ماند.
در مرحله ششم هیدروژن به وجود آمد این ماده كه سبك ترین عنصر شیمیایی می باشد سنگ بنای اصلی كهكشانه ها و سیارات می باشد. هیدروژن همچنین سنگ بنای اصلی موجودات زنده ای است كه بعدا روی زمین به وجود آمدند و احتمالا روی میلیاردها سیاره دیگر نیز وجود دارند. در مركز ستارگان اولیه هسته اتم های سنگین از قبیل اكسیژن و یا كربن یعنی سنگ بناهای اصلی لازم و ضروری برای زندگی و حیات بوجود آمدند.

نظریه های مخالف

---

این نظریه با وجود شهرتی که دارد، مخالفانی داشته که نظریه مهبانگ را مردود دانسته‌اند، و نظریه‌های رقیبی (بطور نمونه بر اساس Redshift quantization) دارد.

 

تولد گام به گام کیهان در نظریهٔ «مهبانگ»

---

آشکار است برای آگاهی از چگونگی نخستین ثانیه‌ها و یا بهتر بگوییم نخستین اجزای ثانیه‌های پس از انفجار آغازین نباید از ستاره شناسان پرسید بلکه در این مورد باید به فیزیکدان‌های متخصص در امر فیزیک ذره‌ای مراجعه کرد که در مورد تشعشعات و ماده در شرایط کاملا سخت و غیر عادی جستجو و تجربه می‌کنند. تاریخ کیهان معمولاً به ۸ مقطع کاملا متفاوت و نا مساوی بخش می‌شود:

مرحله نخست - (صفر تا۱۰ به توان ۴۳- ثانیه) : این مساله هنوز برایمان کاملا روشن نیست که در این نخستین اجزای ثانیه‌ها چه چیزی تبدیل به گلوله آتشینی شد که کیهان باید بعداً از آن ایجاد گردد. هیچ معادله اندازه گیری برای دمای بسیار بالا و تصورناپذیری که در این زمان حاکم بود در دست نیست.
مرحله دوم - (از۱۰ به توان ۴۳- تا ۱۰ به توان ۳۲- ثانیه) : نخستین سنگ بناهای ماده مثلا کوارک‌ها و الکترون‌ها و پاد ذره‌های آنها از برخورد پرتوها با یکدیگر به وجود می‌آیند. بخشی از این سنگ بناها دوباره با یکدیگر برخورد می‌کنند و به صورت تشعشع فرو می‌پاشند. در لحظه‌های بسیار بسیار اولیه ذره‌های فرا سنگین - x نیز می‌توانسته‌اند به وجود آمده باشند. این ذره‌ها دارای این ویژگی هستند که هنگام فروپاشی ماده بیشتری نسبت به پاد ماده و مثلا کوارک‌های بیشتری نسبت به آنتی کوارک‌ها ایجاد می‌کنند. ذره‌های x که تنها در همان نخستین اجزای بسیار کوچک ثانیه‌ها وجود داشتند برای ما میراث مهمی به جا گذاردند که عبارت بود از: «افزونی ماده در برابر پاد ماده»
مرحله سوم - (از۱۰ به توان ۳۲- ثانیه تا ۱۰ به توان ۶- ثانیه) : کیهان از مخلوطی از کوارک‌ها، لپتون‌ها، فوتون‌ها و ذره‌های دیگر تشکیل شده که متقابلا به ایجاد و نابودی یکدیگر مشغول بوده و همچنین خیلی سریع در حال از دست دادن دما هستند.
مرحله چهارم - (از ۱۰ به توان ۶- ثانیه تا ۱۰ به توان ۳- ثانیه) : کمابیش همگی کوارک‌ها و پاد کوارک‌ها به صورت پرتو ذره‌ها به انرژی تبدیل می‌شوند. کوارک‌های جدید دیگر نمی‌توانند در دماهای رو به کاهش به وجود آیند ولی از آن جایی که کوارک‌های بیشتری نسبت به پاد کوارک‌ها وجود دارند برخی از کوارک‌ها برای خود جفتی پیدا نکرده و به صورت اضافه باقی می‌مانند. هر ۳ کوارک با یکدیگر یک پروتون با یک نوترون می‌سازند. سنگ بناهای هسته اتم‌های آینده اکنون ایجاد شده‌اند.
مرحله پنجم - (از ۱۰ به توان ۳- ثانیه تا ۱۰۰ ثانیه) : الکترون‌ها و پاد الکترون‌ها در برخورد با یکدیگر به اشعه تبدیل می‌شوند. شماری از الکترون‌ها باقی می‌ماند زیرا که ماده بیشتری نسبت به پاد ماده وجود دارد. این الکترون‌ها بعداً مدارهای اتمی را می‌سازند.
مرحله ششم - (از ۱۰۰ ثانیه تا ۳۰ دقیقه) : در دماهایی که امروزه می‌توان در مرکز ستارگان یافت نخستین هسته‌های اتم‌های سبک و به ویژه هسته‌های بسیار پایدار هلیم در اثر همجوشی هسته‌ای ساخته می‌شوند. هسته اتم‌های سنگین از قبیل اتم آهن یا کربن در این مرحله هنوز ایجاد نمی‌شوند. در آغاز آفرینش عملاً تنها دو عنصر بنیادی که از همه سبکتر بودند وجود داشتند: هلیم و هیدروژن
مرحله هفتم - (از ۳۰ دقیقه تا ۱ میلیون سال پس از آفرینش) : پس از گذشت حدود ۳۰۰۰۰۰ سال گوی آتشین آنقدر دما از دست داده که هسته اتم‌ها و الکترون‌ها می‌توانند در دمایی در حدود ۳۰۰۰ درجه سانتی گراد به یکدیگر بپیوندند و بدون اینکه دوباره بی درنگ از هم بپاشند اتم‌ها را تشکیل دهند. در نتیجه آن مخلوط ذره‌ای که قبلا نا مرئی بود اکنون قابل دیدن می‌شود.
مرحله هشتم - (از یک میلیون سال پس از آفرینش تا امروز) : از ابرهای هیدروژنی کهکشانها، ستارگان و سیاره‌ها به وجود می‌آیند. در درون ستارگان هسته اتم‌های سنگین از قبیل اکسیژن و آهن تولید می‌شوند. که بعدها در انفجارهای ستاره‌ای آزاد می‌گردند و برای ساخت ستارگان و سیاره‌ها و زندگی جدید به کار می‌آیند.

 

 

مِهبانگ یا انفجار بزرگ (Big Bang)، یک نظریّهٔ علمی است، و لحظهٔ آغازین هستی را گویند که همهٔ هستی (شامل زمان و هر سه بعد) از آن هنگام، بر پایهٔ این نظریّه، آغاز شده‌است.
ایده و تئوری مهبانگ (انفجار بزرگ) با نگرش بر ساختار کیهان ایجاد شد. در سال ۱۹۱۲ میلادی (۱۲۹۱ ه. ش) توسط وستو اسلیفر این تحقیق آغاز شد.
بر طبق این نظریه، جهان فعلی ما از ذره بسیار کوچک تر از کوچکترین ذرات بنیادی بوجود آمد. البته علم فیزیک در آن لحظه وجود نداشت، و به این حالت تکینگی گویند. در واقع بر طبق این نظریه، از این تکینگی جهان منفجر شد و از این ذره همهٔ ذرات بنیادی به وجود آمدند و شروع کردند از مرکز آن دور شدن، که میلیاردها کهکشان و از جمله کهکشان راه شیری به وجود آمدند.

 

این انفجار باعث انبساط جهان به صورت بادکنکی می‌شود. البته نیروی دیگری که در این انبساط و کند شدن سرعت انبساط ان تأثیر دارد نیروی جاذبه‌است و خمیدگی‌های فضا زمان نسبیتی و در این صورت سه حالت متصور است:
-انبساط دائم
- رسیدن به یک حالت ثابت و پایدار
- انقباض بعد از انبساط
پژوهش‌های انجام شده در سالهای پیش نشان می‌دهد که جهان افزون بر آنکه در حال بزرگ شدن است، این انبساط دارای شتاب نیز است. یعنی همچنان که کهکشانها در حال دور شدن از یکدیگر هستند، افزون بر تندی سرعت، دارای شتاب نیز هستند.
هنگامی که بحث انبساط جهان مطرح شد، برای توجیه آن باید یک نظریه منطقی و نو ارائه می‌شد تا بتواند بزرگ شدن جهان را توجیه کند.
این نظریه باید توضیح می‌داد که بزرگ شدن جهان از کجا و چه زمانی آغاز شده‌است؟ برای توجیه بزرگ شدن جهان نظریه «مهبانگ» (انفجار بزرگ) مطرح شد که بر پایهٔ آن جهان از انفجار یک تودهٔ فوق العاده متراکم و با حجم ناچیز آغاز شده‌است.
پس از آنکه شتاب جهان مطرح شد، باید یک دلیل منطقی برای توجیه آن ارائه می‌شد. همچنانکه می‌دانید طبق قوانین فیزیک شتاب ناشی از اعمال نیرو یا انتقال انرژی صورت می‌گیرد. بنابراین باید نیرویی به جهان اعمال شود یا انرژی وجود داشته باشد تا بتواند شتاب جهان را توجیه کند. براین پایه بحث انرژی تاریک یا Dark Energy مطرح شد که هنوز سرچشمه و چرایی آن ناشناخته‌است. البته در این زمینه نظریه‌های گوناگونی مطرح شده‌ است، اما هیچ کدام نتوانسته پاسخی پذیرفتنی به آن بدهد.

انفجار بزرگ چقدر طول كشید؟
براى لحظه انفجار بزرگ عدد ده به توان منفى چهل و سه را در نظر مى گیرند و بعد از آن لحظه، حادثه شروع مى شود كه حتى هنوز به هزارم ثانیه نرسیده، تغییرات در حال رخ دادن بوده است.

 

آلبرت انیشتین در مورد ساعتها و هم زمانی می گوید :

---

نگویید که قطار ساعت 7 به ایستگاه می رسد . بلکه بگویید رسیدن قطار به ایستگاه و نشان دادن ساعت 7 توسط عقربه های ساعت هم زمان است !
می دانیم ساعتهای اتمی دقیق ترین ساعتهایی هستند که بشر تا به حال داشته است !

اما آیا می دانید یک ساعت اتمی چگونه کار می کند ؟
فرکانس نور گسیل شده ، از اتمها یی که به نحو مناسبی تحریک شده اند ، اغلب با دقت بسیار زیادی ثبت می شوند . تا آنجایی که می دانیم اتمها از ابتدای پیدایش تاکنون تغییری نکرده اند و همچنین مطمئن هستیم که طی قرنهای آینده نیز تغییر نخواهند کرد ، و عواملی همچون آتش سوزی ، زمین لرزه ، یا جنگ و مانند آنها اتمها را در معرض نابودی قرار نمی دهند . از این رو تابشهای اتمی ، استاندارد های زمانی بسیار مطلوب و ماندگاری هستند .
امروزه یک ثانیه عبارت است از 9,192,631,770 بار دوره ی تناوب نوسان مربوط به یک گذر اتمی ویژه ی اتم سزیم .
به طور معمول در تمامی آزمایشهایی که به تعیین بسیار دقیق فاصله های زمانی طولانی نیاز دارند ، از ساعتهای سزیم استفاده می شود .
فرض کنید اتم گسیل کننده ، ساعتی با شد که آهنگ کار آن برابر با فرکانس تابش باشد . بنا بر این هرچه پتانسیل گرانشی محل اتم گسیل کننده زیادتر باشد فرکانس آن در مقایسه با اتم مشابهی که در محلی با پتانسیل گرانشی کمتر قرار دارد بیشتر است .
بهتر است بدانید که این مطلب (رابطه ی گرانش و زمان) که اولین بار توسط آلبرت اینشتین بیان شده است ، توسط وی و دیگر فیزیک دانان به صور مختلفی تا به حال تعبیر شده است .
یک سال پیش وقتی من به این مطلب (رابطه ی گرانش و زمان) رسیدم ، نتوانستم آن را در وحله ی اول بپذیرم و توجیه جدیدی را برای خود بیان کردم تا بتوانم این موضوع را بهتر قبول کنم .
توجیهی که شما در ادامه خواهید خواند ، توجیه دیگری است که شاید تا به حال ندیده باشید .
این تعبیر می تواند تا حد زیادی به شما کمک نماید تا رابطه ی گرانش و زمان را بهتر بپذیرید .
شاید بگویید وقتی مطلبی را آلبرت انیشتین بیانمی کندما چشم بسته قبول می کنیم .
اما من می گویم: ممکن است قبول کنید ،
اما تا هنگامی که آن را برای خود توجیه نکنید ،نمی توانید بدان مطلب ایمان داشته باشید !
توجیه تغییرات زمان تحت میدانهای گرانشی به بیان روشن تری از اصل هم ارزی و نسبیت خاص
با توجه به اصل هم ارزی می دانیم نتایج آزمایشات فیزیک که در شرایط یکسان، در چارچوبهای هم ارز انجام می گیرد ، یکسان است .
فرض کنید که شما در بلندترین طبقه از بلندترین آسمان خراش دنیا هستید . به داخل آسانسور می روید و دکمه ی مربوط به طبقه ی مورد نظر را فشار می دهید . در همین لحظه کابل آسانسور پاره شده و ترمز های آن نیز عمل نمی کنند !
آسانسور در حال سقوط است وشما وحشت زده احساس بی وزنی می کنید !
گویی هیچ میدان گرانشی بر شما اثر نمی کند ! شما احساس بی وزنی می کنید !
شما با سرعت به سمت پایین سقوط می کنید !
می دانیم اگر نسبت به یک چارچوب سرعت داشته باشیم آهنگ کار ساعت ما ، به همان نسبت کند تر خواهد شد !
آیا آسانسور در حال سقوط نسبت به مرجع گرانشی خود سرعت ندارد ؟ !
آیا آسانسور در حال سقوط هم ارز یک چارچوب بدون گرانش نیست ؟ !
( در اینجا علامت تساوی به معنای هم ارز بودن چار چوبهاست )
چارچوب متحرک = آسانسور در حال سقوط = چارچوبهای ثابت و بدون گرانش
آیا در هر سه چارچوب ، آهنگ کار ساعت ها کندتر نمی شود ؟
آیا آهنگ کار ساعت ها در چارچوبهایی که دارای میدان گرانشی هستند تندتر نیست ؟

پارادوکس دوقلوها

---

تیم و جیم دو قولوهای هم سانی هستند که بیست سال سن دارند ، تیم که ماجراجوتر است تصمیم می گیرد به یکی از ستارگان نزدیک زمین که به فاصله ی 35 سال نوری از زمین قرار دارد سفر کند .
سفینه ی تیم در نوع خود بی نظیر است و می تواند به سرعت شتاب بگیرد و در مدت کمی به سرعت 0.99C برسد . وقتی به آنجا می رسد آنجا را جای ناخوشایندی می یابد و با همین سرعت به زمین باز می گردد .
هنگامی که از سفینه پیاده می شود شگفت زده می شود . همه جا تغییرات خیلی زیادی را مشاهده کرده و هنگامی که وارد خانه خود ، که به سختی پا بر جا مانده بود می شود ، برادر خود را فرد سالخورده و فرتوت می یابد ، در حالی که خود کمتر از 10 سال از عمرش گذشته است !

پارادوکس دوقلو ها یا پارادوکس ساعت ها (نسبیت خاص)

---

اگر به نسبیت خاص اینشتین مراجعه کنیم خواهیم فهمید ساعتهای متحرک نسبت به ساعتهای ثابت کندتر کار می کنند .
دو ساعت را که نسبت به هم ساکن هستند را با هم همزمان می کنیم . یکی از ساعتها را درون سفینه ای قرار می دهیم که با سرعت u نسبت به ساعت اول به مدت t حرکت می کند .
حال که می دانیم ساعت اول چه عددی را نشان می دهد ، سوال این است که ساعت دوم چه عددی را نشان می دهد ؟
آلبرت اینشتین اینگونه بیان می کند که ساعت دوم عدد T را نشان می دهد که از رابطه زیر بدست می آید .
T = t √[1-(u/c)^2

جابجایی به سوی سرخ گرانشی : (نسبیت عام)

---

انرژی و فرکانس نور در اثر صعود در یک میدان گرانشی کاهش یافته و یا به عبارت دیگر طول موج آن افزایش می یابد . و نیز می دانیم کمترین طول موج در بین نور های مرئی متعلق به قرمز (سرخ) است .
در نتیجه رنگ ها به سمت سرخ جابجا می شوند که به این پدیده جابجایی به سوی سرخ گرانشی می گویند !
باید بدانیم که عکس این مساله نیز به طور کامل صادق است یعنی انرژی و فرکانس نور در اثر سقوط در یک میدان گرانشی افزایش پیدا می کند .
اگر بحث مربوط به جابجایی به سوی سرخ گرانشی را بپذیریم ، می توانیم به بررسی زمان ، تحت میدانهای گرانشی بپردازیم .

 

خداوند هرگز تاس نمی اندازد !!

اصل هم ارزی :
دو چارچوب را در نظر می گیریم :
1_ چار چوب مرجع بدون شتاب که در آن میدان گرانشی یکنواخت وجود دارد.
2_ یک چارچوب مرجع که نسبت به یک چارچوب لخت دارای شتاب است ، اما در آن میدان گرانشی وجود ندارد !
حال اگر شتاب میدان گرانشی با شتاب چارچوب شتاب دار برابر باشد ((a= -G می توانیم بگوییم که این دو چارچوب هم ارز یکدیگر می باشند به عبارت بهتر آزمایشات فیزیکی که در این دو چارچوب در شرایط یکسان انجام گیرد به نتایج یکسانی منجر می شود .

مثال :
فرض کنید یک سفینه روی زمین (قبل از پرتاب به فضا) ساکن باشد . اشیای رها شده با شتاب –g به سمت پایین سقوط می کنند . این سفینه پس از پرتاب و خروج از اتمسفر زمین ودر جایی که میدانهای گرانشی به شکل متمرکز وجود ندارند(شرایط بی وزنی) با شتاب a=g به سمت جلو در حرکت است .
در این حالت نیز اشیای رها شده با شتاب –a یا همان (-g) به سمت پایین سفینه سقوط خواهند کرد .
پس هر دو آزمایش به نتایج یکسانی انجامید . این همان اصل هم ارزی انیشتین است .

 

انرژی تاریک

---

اندازه گیری مشخصه های بعضی انواع ابرنواخترها نشان می دهد که شتاب جهان مقداری غیر خطی است.نظریه نسبیت عام برای توجیه این شتاب غیر خطی نیازمند وجود نوعی انرژی با فشار منفی در جهان است. اکنون به نظر می رسد که این انرژی تاریک تشکیل دهنده هفتاد درصد انرژی جهان است. ماهیت این انرژی یکی از رازهای مهم انفجار بزرگ است. نامزدهای احتمالی برای این انرژی وجود دارد که ثابت کیهان شناختی ازجمله آنها است. هم اکنون رصد هایی انجام می شود تا ماهیت این انرژی روشن شود. با استفاده از اطلاعاتی که ماهواره WMAP در سال۲۰۰۶ ارائه کرده است، نشان می دهد که جهان از ۷۴ درصد انرژی تاریک، ۲۲ درصد ماده تاریک و ۴ درصد ماده معمولی تشکیل شده است.
پیشرفت نجوم و کیهان شناسی در چند دهه اخیر توجه دانشمندان بسیاری را به خود جلب کرده است، زیرا با استفاده از تجهیزات جدید دید ما نسبت به جهان به طور وصف ناپذیری دگرگون شده است. کشف ستاره های نوترونی با استفاده از مشاهده های مربوط به طول موج های بلند رادیویی، به دست آوردن اطلاعات از جهان هنگامی که فقط چند دقیقه عمر داشت با استفاده از آثار دوتریم موجود و کشف چگونگی تشکیل ستارگان هنگام بررسی سردترین مناطق جهان، موضوع هایی است که می تواند توجه همه را به خود جلب کند.این کتاب که در پنج فصل تنظیم شده است از تولد و مرگ ستارگان شروع شده و با بررسی منشاء کهکشان ها و منشاء جهان به پایان رسیده است. با خواندن این کتاب می توان سوار بر ماشین زمان، به گذشته رفت و به بررسی ساختارهایی چون ستارگان، اختروش ها و سیاهچاله ها و دیگر پدیده های کیهانی پرداخت. هدف اصلی این کتاب به ادعای مترجم، آن بوده است که با بیان ساده، موضوع های دشوار نجومی را به حرفه ای ها و غیر حرفه ای ها بیاموزد.