الفلك

هل يوجد تعريف دقيق لـ "Supermoon"؟

هل يوجد تعريف دقيق لـ



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

في مكان آخر عبر الإنترنت ، أواصل قراءة أن القمر العملاق هو الوضع الذي يتزامن فيه اكتمال القمر مع حضيض القمر. لكن انظر إلى هذه المؤامرة من ويكيبيديا إدخال المسافة القمرية

تختلف مسافة الحضيض اختلافًا كبيرًا على مدار العام ، لذلك يمكن أن يكون لدينا "أقمار عملاقة" تقترب من 360000 كم بالإضافة إلى "قلاع خارقة" تصل إلى 370000. ليست فائقة جدًا ، إذا اعتبرنا أن متوسط ​​المسافة هو 385000.

من ناحية أخرى ، يمكن أن يكون لدينا نقطة الحضيض الأقرب من 360000 كم في أي مرحلة ، ولدينا ذلك مرتين كل عام. هل يوجد اسم لهذا "أقرب نقطة حضيض" ، بصرف النظر عن طور القمر؟ ربما بعض اسم موجة المد والجزر؟


لا ، لا يوجد اسم خاص لأقرب قمر عملاق.

إلى جانب ذلك ، فإن اسم "سوبرمون" صاغه أ منجم، ليس عالم الفلك، وكلها مجرد دعاية إعلامية. خلال ما يسمى "القمر الفائق" ، يكون قمرنا الصناعي في المتوسط ​​أكبر بنسبة 15٪ وأكثر سطوعًا بنسبة 5٪ من القمر المنتظم. نظرًا لأن البدر السابق يعود إلى شهر قبله (أصل كلمة "شهر" هو نفس أصل كلمة "Moon") ، فمن المستحيل أن نتذكر على وجه الدقة مدى سطوع قرص القمر وكبر حجمه في ذلك الوقت. لذلك أي شخص وكل من يدعي أنهم لاحظت القمر باعتباره "أكبر وأكثر إشراقًا من المعتاد" خلال "القمر الفائق" هو ​​في الواقع مجرد تأثر بوسائل الإعلام.

استروالمرشحون لا أرى شيئًا مميزًا مع "القمر الخارق" - "الميزة" الوحيدة التي أراها هي أن وسائل الإعلام تتحدث أكثر عن علم الفلك ، لذا فهي بعض "الإعلانات الجيدة والمجانية".


للإجابة مباشرة على سؤالك: لا يوجد تعريف "دقيق" لمصطلح "supermoon".

أصل المصطلح: يُنسب أصل المصطلح عمومًا إلى المنجم ريتشارد نول في عام 1976. وكما تلاحظ ويكيبيديا ، "من الناحية العملية ، لا يوجد تعريف رسمي أو حتى ثابت لمدى قرب نقطة الحضيض من اكتمال القمر لاستلام تسمية القمر العملاق ، والجديد نادرا ما تتلقى الأقمار تسمية القمر العملاق ".

مصطلح في الممارسة: من الناحية العملية ، يستخدم المصطلح عادةً عندما يحدث الحضيض (أقرب اقتراب للقمر من الأرض) و syzygy (المحاذاة بين ثلاثة أجسام - في هذه الحالة ، الشمس والأرض والقمر) في غضون يوم تقريبًا من بعضها البعض. في كثير من الأحيان أيضًا في الممارسة الإعلامية ، عادةً ما يتم تطبيق المصطلح عندما يحدث الحضيض و syzygy الأقرب للسنة ، و / أو عندما يكون الحضيض هو الأقرب للسنة ويكون في غضون يوم أو نحو ذلك من syzygy. هناك مؤهل إضافي وهو أن المصطلح لا يتم تطبيقه عمليًا على القمر الجديد ، بل على القمر الكامل فقط ، على الرغم من كون القمر الجديد أيضًا نقطة تآزر.

وفي الوقت نفسه ، في TimeAndDate.com ، يستخدمون تعريف كائن عملاق عندما يحدث "قمر كامل أو جديد" عندما يكون القمر أيضًا على بعد أقل من 360 ألف كيلومتر من الأرض ، لذلك حاولوا على الأقل تقديم تعريف رقمي على الرغم من أنهم لا يفعلون ذلك. لا نحدد بالضبط ما يعنيه القمر الجديد أو البدر ، لأن القمر الجديد الحقيقي أو البدر يحدث فقط أثناء الكسوف.

كم أكبر؟ الحجم الظاهر للجسم في سمائنا يتناسب طرديا مع المسافة عندما تكون الزوايا صغيرة (الأرقام من ويكيبيديا). يبلغ متوسط ​​مسافة الحضيض 362600 كم ، ومتوسط ​​الأوج 405.400 كم. يشير التقسيم البسيط إلى أن متوسط ​​قمر الحضيض سيكون أكبر بنسبة 12٪ من متوسط ​​قمر الأوج. مع وجود محور شبه رئيسي يبلغ 384.399 كيلومترًا ، سيكون قمر الحضيض أكبر بنسبة 6 ٪ فقط من متوسط ​​اكتمال القمر.

كم هو أكثر إشراقًا؟ هنا حيث تختلف إجابتي عن الأخرى ، وهذا غير صحيح. يتبع السطوع قانون التربيع العكسي ، مما يعني أن السطوع ينخفض ​​كمربع عكسي للمسافة. لذلك ، يتعين علينا تربيع النتيجة في الفقرة السابقة: (1.118 ...)2 ≈ + 25٪ أكثر سطوعًا. لذلك ، سيكون القمر الكامل عند نقطة الحضيض أكثر سطوعًا بنسبة 25٪ تقريبًا (وليس 5٪) من ذروة اكتمال القمر. سيكون أكثر سطوعًا بنسبة 12٪ من متوسط ​​اكتمال القمر. في أقصى الحدود (نقطة الحضيض 356400 كم ، نقطة الأوج 406700 كم) ، سيكون قمر الحضيض أكبر بنسبة 14٪ في السماء وأكثر سطوعًا بنسبة 30٪ من الأوج. لذا ، نعم ، هذا ملحوظ تمامًا ، ويمثل مشكلة لعلماء الفلك الذين يعتمدون على السماء المظلمة. عادة ما يتم تقسيم وقت التلسكوب إلى عوامل في المرحلة القمرية ، وهي مشكلة خاصة عند محاذاة الحضيض والقمر.

اسماء اخرى: للإجابة على سؤالك الأخير ، على حد علمي ، لا يوجد مصطلح لـ "أقرب نقطة حضيض" ، ولا توجد أسماء خاصة للمد والجزر. لدينا المد والجزر الربيعي والمحلي ، ولكن تلك التي تشير إلى وقت محاذاة الشمس والأرض والقمر مقابل الزوايا القائمة.


حسابات وملاحظات دقيقة

كان أحد الجوانب الرئيسية لعلم الفلك في القرن التاسع عشر هو التحرك نحو مزيد من الدقة في كل من طرق الحساب والأساليب الكمية للرصد. هنا كان الخليفة الطبيعي لبرادلي هو فريدريش فيلهلم بيسيل ، الذي قلل من مجموعة برادلي الهائلة من مواقع النجوم للانحراف والتعود وفي عام 1818 نشر النتائج في كتالوج جديد للنجوم بدقة غير مسبوقة ، أساسيات علم الفلك ("أسس علم الفلك").

لا يمكن أن نرغب في إثبات أفضل للطرق المحسنة من القياسات شبه المتزامنة لأوجه المنظر النجمية التي أجراها فريدريش جورج فيلهلم فون ستروف من النجم فيغا في عام 1837 ، وبسل النجم 61 Cygni في عام 1838 ، والفلكي الاسكتلندي توماس هندرسون النجم الثلاثي Alpha Centauri في عام 1838. المنظر السنوي هو التحول الصغير ذهابًا وإيابًا في اتجاه نجم قريب نسبيًا ، فيما يتعلق بالنجوم الخلفية البعيدة ، الناجم عن حقيقة أن الأرض تغير موقعها المفضل على مدار المسار عام. منذ قبول حركة كوبرنيكوس للأرض ، كان علماء الفلك يعرفون أن اختلاف المنظر النجمي يجب أن يكون موجودًا. لكن التأثير صغير جدًا (لأن قطر مدار الأرض ضئيل مقارنةً بمسافة أقرب النجوم) لدرجة أنه قاوم كل جهود الكشف. على سبيل المثال ، المنظر لـ 61 Cygni هو 0.287 ثانية من القوس (ثانية واحدة من القوس = 1/3600 درجة). لوحظ التحول من المنظر فقط بعد تطوير أدوات فلكية دقيقة ، مثل مقياس الهليومتر الذي بناه الفيزيائي الألماني وعالم البصريات جوزيف فون فراونهوفر من أجل بيسل ، والذي يمكنه قياس المواقع النجمية بالدقة اللازمة التي تبلغ مائة من الثانية من القوس. (في القرن السابق ، كان برادلي ، الذي كان قادرًا على قياس المواقع النجمية بدقة نصف ثانية فقط من القوس ، قد حاول فاشلًا لاكتشاف المنظر النجمي عندما تعثر بدلاً من ذلك على انحراف الضوء.) القياس الناجح للاختلافات النجمية أعطت لأول مرة قيمًا دقيقة لمسافات النجوم غير الشمس.

بحلول عام 1820 ، كان من الواضح أن أورانوس لم يكن ملتزمًا بجدول الحركة المتوقع له. في أربعينيات القرن التاسع عشر ، سعى جون كوش آدامز في إنجلترا وأوربان جان جوزيف لو فيرييه في فرنسا بشكل مستقل إلى تفسير الشذوذ من خلال جاذبية كوكب غير مكتشف خارج مدار أورانوس. افترض كل من Adams و Le Verrier الصلاحية التقريبية لقانون Titius-Bode لتسهيل حساباتهم. تنبأ آدامز بمكان في دائرة الأبراج حيث يجب أن ينظر علماء الفلك ، لكنه في البداية لم يتمكن من إقناع المجتمع الفلكي الإنجليزي بمعالجة المهمة. كان لو فيرييه حظًا أفضل ، حيث توصل يوهان جوتفريد جالي إلى تنبؤاته على الفور في مرصد برلين ، الذي وجد كوكب نبتون الجديد في عام 1846 ، بالقرب من المكان في السماء حيث قال لي فيرييه. تسببت هذه الحلقة في فترة عاصفة في العلاقات العلمية الإنجليزية الفرنسية ، بالإضافة إلى تبادل الاتهامات في المجتمع الفلكي الإنجليزي بسبب الفشل في متابعة توقعات آدامز في الوقت المناسب.

في أيرلندا ، واصل أحد الهواة الأثرياء ، ويليام بارسونز ، إيرل روسي الثالث ، المستوحى من مثال هيرشل ، البحث عن تلسكوبات أكبر وأفضل. نظرًا لأن Herschel قد تعامل مع بصريات تلسكوباته الكبيرة على أنها أسرار تجارية ، كان على Rosse أن يفعل كل تصميمه الخاص عن طريق التجربة والخطأ. في عام 1839 ، بنى روسي تلسكوبًا عاكسًا قياسه 36 بوصة (91 سم) ، مع مرآة مصنوعة من المعدن المصقول ، ثم في عام 1845 ، صنع تلسكوب بارسونستاون 72 بوصة (183 سم) "Leviathan of Parsonstown". في ذلك العام ، باستخدام هذه الأداة العملاقة ، لاحظ روس ورسم الشكل الحلزوني للسديم المعروف باسم Messier 51. وبعد ثلاث سنوات رسم الشكل الحلزوني لـ Messier 99. وصف روس ومساعدوه في النهاية أكثر من 60 سديمًا حلزونيًا.


مسرد الفيزياء وعلم الفلك

ليس القصد من هذا المسرد أن يكون كاملاً. يركز على تلك المصطلحات التي تعطي الطلاب صعوبات خاصة. بعض الكلمات لها معاني دقيقة ومعقدة لا يمكن تغليفها في تعريف قصير. هذا هو سبب وجود الكتب المدرسية. يمكن العثور على مسرد جيد للفيزياء الأولية في الملحق G-1 من Kirkpatrick & Wheeler، Physics، A World View، Saunders، 1992.

هذا المستند قيد التطوير باستمرار وقد لا يتم الانتهاء منه أبدًا.

دقيق. تتوافق بشكل وثيق مع بعض المعايير. وجود خطأ صغير جدًا من أي نوع. انظر: عدم اليقين. قارن: دقيق.

عدم اليقين المطلق. يرجع عدم اليقين في الكمية المقاسة إلى التغيرات المتأصلة في عملية القياس نفسها. يرجع عدم اليقين في النتيجة إلى الآثار المجمعة والمتراكمة لشكوك القياس هذه التي تم استخدامها في حساب تلك النتيجة. عندما يتم التعبير عن أوجه عدم اليقين هذه في نفس الوحدات مثل الكمية نفسها ، فإنها تسمى حالات عدم اليقين المطلقة. عادةً ما يتم إرفاق قيم عدم اليقين بالقيمة المقتبسة للقياس أو النتيجة التجريبية ، أحد الأشكال الشائعة هو: (الكمية) ± (عدم اليقين المطلق في تلك الكمية).

عمل. هذا المصطلح الفني هو من بقايا القرن السابع عشر ، قبل فهم الطاقة والزخم. في المصطلحات الحديثة ، يكون للفعل أبعاد الطاقة × الوقت. يمتلك ثابت بلانك تلك الأبعاد ، ولذلك يُطلق عليه أحيانًا مقدار الفعل في بلانك. تسمى أزواج الكميات القابلة للقياس التي يكون لمنتجها أبعاد الطاقة × الوقت الكميات المترافقة في ميكانيكا الكم ، ولديهم علاقة خاصة ببعضهم البعض ، تم التعبير عنها في مبدأ عدم اليقين لهايزنبرغ. للأسف كلمة العمل ما زالت موجودة في الكتب المدرسية في عبارات لا معنى لها في قانون نيوتن الثالث: "الفعل يساوي رد الفعل". هذه العبارة غير مجدية للطالب الحديث ، الذي ليس لديه أدنى فكرة عن ماهية الفعل. انظر: قانون نيوتن الثالث للحصول على تعريف مفيد. انظر أيضًا مبدأ عدم اليقين لهايزنبرغ.

ثابت أفوجادرو. ثابت أفوجادرو له وحدة مول -1. ليس مجرد رقم ، ولا ينبغي أن يسمى رقم أفوجادرو. أنه طيب للقول أن عدد الجسيمات في جرام مول يساوي 6.02 × 10 23. بعض الكتب القديمة تسمي هذه القيمة رقم Avogadroوعندما يتم ذلك ، لا توجد وحدات ملحقة به. قد يكون هذا مربكًا ومضللًا للطلاب الذين يحاولون بضمير حي أن يتعلموا كيفية موازنة الوحدات في المعادلات.

واحد يجب حدد ما إذا كان يتم التعبير عن قيمة ثابت أفوجادرو من أجل جرام مول أو كيلوجرام مول. تفضل بعض الكتب كيلوغرام مول. اسم وحدة الجرام مول هو ببساطة مول. اسم وحدة الكيلوجرام مول هو kmol. عند استخدام الكيلوجرام مول ، يجب كتابة ثابت أفوجادرو: 6.02252 × 10 26 كمول -1. حقيقة أن ثابت أفوجادرو يحتوي على وحدات تقنعنا أنه ليس كذلك "مجرد رقم".

مقلوب ثابت أفوجادرو يساوي عدديًا وحدة الكتلة الذرية الموحدة ، u ، أي 1/12 من كتلة ذرة الكربون 12.

1 ش = 1.66043 × 10-27 كجم = 1 / 6.02252 × 10 23 مول -1.

لأن. هذه كلمة من الأفضل تجنبها في الفيزياء. كلما ظهر ، يمكن أن يكون المرء على يقين من أنه مادة مالئة كلمة في جملة لا تقول شيئًا يستحق قوله ، أو كلمة تستخدم عندما لا يستطيع المرء التفكير في سبب جيد أو محدد. في حين أن استخدام كلمة لأن نظرًا لأن الارتباط في سلسلة من الخطوات المنطقية حميدة ، فلا يزال يتعين على المرء استبداله بكلمات تشير بشكل أكثر تحديدًا إلى نوع الارتباط المقصود. شاهد لماذا.

تتكون المكثفات المستخدمة في الدوائر من موصلين (صفحتين). نتحدث عن المكثف على أنه "مشحون" عندما يكون به شحنة Q على أحد اللوحين ، و Q على الآخر. بالطبع الشحنة الصافية للكائن بأكمله تساوي صفرًا ، أي أن المكثف المشحون لم يضاف إليه صافي شحنة ، ولكنه خضع لفصل داخلي بين الشحنة. لسوء الحظ ، تسمى هذه العملية عادةً الشحن المكثف ، وهو أمر مضلل لأنه يقترح إضافة شحنة إلى المكثف. في الواقع ، تتكون هذه العملية عادةً من نقل الشحنة من لوحة إلى أخرى. يتم تحديد قدرة جسم واحد ، على سبيل المثال كرة معزولة ، من خلال النظر في اللوحة الأخرى أن تكون كرة لانهائية تحيط بها. يُعطى الجسم شحنة ، عن طريق تحريك الشحنة من الكرة اللانهائية ، والتي تعمل كخزان شحنة لانهائي ("الأرض"). إمكانات الكائن هو الاحتمال بين الجسم والمجال اللامتناهي.

تعتمد السعة فقط على هندسة التركيب الفيزيائي للمكثف وثابت العزل الكهربائي لوسط المادة الذي يوجد فيه المجال الكهربائي للمكثف. حجم سعة المكثف هو نفسه مهما كانت الشحنة والجهد (بافتراض أن ثابت العزل الكهربائي لا يتغير). هذا صحيح حتى لو تم تقليل الشحنة على كلا الصفيحتين إلى الصفر ، وبالتالي فإن جهد المكثف يساوي صفرًا. إذا كان للمكثف المشحون على ألواحه سعة 2 ميكروفاراد ، على سبيل المثال ، فإن سعته تكون أيضًا 2 ميكرو فاراد عندما لا يكون للصفائح شحنة. هذا يجب أن يذكرنا بأن C = | Q / V | ليس في حد ذاته التعريف من السعة ، ولكن مجرد صيغة تسمح لنا بربط السعة بالشحنة والجهد عندما لوحات مكثف لها شحنة متساوية ومعاكسة عليها.

إن سوء الفهم الشائع حول السعة الكهربائية هو افتراض أن السعة تمثل الحد الأقصى لمقدار الشحنة التي يمكن أن يخزنها المكثف. هذا مضلل لأن المكثفات لا تخزن الشحنة (شحنتها الإجمالية تساوي صفرًا) ولكن لوحاتها لها شحنة متساوية ومعاكسة. إنه خطأ لأن الشحنة القصوى التي يمكن للمرء أن يضعها على لوحة مكثف يتم تحديدها من خلال الاحتمالية التي يحدث عندها انهيار العازل. قارن: السعة.

ربما يجب أن نتجنب عبارة "مكثف مشحون" أو "شحن مكثف". اقترح البعض التعبير البديل "تنشيط مكثف" لأن العملية هي إعطاء المكثف طاقة كامنة كهربائية عن طريق إعادة ترتيب الشحنات فيه.

الاهلية. تستخدم هذه الكلمة في أسماء الكميات التي تعبر عن النسبي كمية معينة فيما يتعلق بكمية أخرى تعتمد عليها. على سبيل المثال ، السعة الحرارية هي dU / dT ، حيث U هي الطاقة الداخلية و T هي درجة الحرارة. السعة الكهربائية أو السعة مثال آخر: C = | dQ / dV | ، حيث Q هو مقدار الشحنة على كل لوحة مكثف و V هو الفرق المحتمل بين الألواح.

قوة الطرد المركزي. عندما يتم استخدام نظام إحداثيات دوار غير بالقصور الذاتي لتحليل الحركة ، فإن قانون نيوتن F = م أ ليس صحيح ما لم يضيف المرء إلى القوات الحقيقية قوة وهمية تسمى قوة الطرد المركزي. قوة الطرد المركزي المطلوبة في النظام غير بالقصور الذاتي مساوية ومعاكسة لقوة الجاذبية محسوبة في نظام القصور الذاتي. نظرًا لأن قوى الطرد المركزي والجاذبية هي مفاهيم مستخدمة في مختلفين في صياغة المشكلة ، لا يمكن بأي حال من الأحوال اعتبارها زوجًا من قوى التفاعل. كما أنهم يتصرفون على نفس الجسم وليس على أجسام مختلفة. انظر: القوة الجاذبة ، والعمل ، وأنظمة القصور الذاتي.

قوة الجاذبية. قوة الجاذبية هو المكون الشعاعي للقوة الكلية المؤثرة على الجسم عند تحليل المشكلة في نظام القصور الذاتي. تتجه القوة نحو الداخل نحو مركز الانحناء اللحظي لمسار الجسم. حجم القوة هو mv 2 / r ، حيث r هو نصف قطر الانحناء اللحظي. انظر: قوة الطرد المركزي.

cgs. نظام الوحدات الذي يعتمد على الوحدات المترية الأساسية: السنتيمتر والجرام والثاني.

الفيزياء الكلاسيكية. تطورت الفيزياء قبل حوالي عام 1900 ، قبل أن نعرف النسبية وميكانيكا الكم. انظر: الفيزياء الحديثة.

نظام مغلق. نظام فيزيائي لا يوجد فيه أي تأثير خارجي مغلق بحيث لا يدخل أي شيء أو يخرج من النظام ولا شيء من الخارج يمكن أن يؤثر على سلوك النظام أو خصائصه التي يمكن ملاحظتها.

من الواضح أننا لا نستطيع أبدًا إجراء قياسات على نظام مغلق ما لم نكن بداخله † ، لأنه لا يمكن الحصول على أي معلومات عنه! من الناحية العملية ، نخفف الحالة قليلاً ، ونصر فقط على عدم وجود تفاعلات مع العالم الخارجي من شأنها أن تؤثر على خصائص النظام التي تتم دراستها.

تنبيه إساءة الاستخدام. من الأخطاء الشائعة جدًا الموجودة في الكتب المدرسية التحدث عن "تدفق التيار". التيار نفسه هو تدفق شحنة ، فماذا يمكن أن يعني "تدفق التيار"؟ إما أنها زائدة عن الحاجة أو مضللة أو خاطئة. يجب حذف هذا التعبير من مفرداتنا. قارن خطأ مشابه: "السرعة تتحرك غربًا".

البيانات. كلمة البيانات هو جمع المرجع. أمثلة على الاستخدام الصحيح:

أبعاد. المقاييس الأساسية لنظام الوحدة في الفيزياء - تلك التي يتم تحديدها من خلال التعريفات التشغيلية. يتم تحديد جميع الكميات الأخرى القابلة للقياس في الفيزياء من خلال العلاقات الرياضية بالكميات الأساسية. لذلك يمكن التعبير عن أي قياس مادي يمكن التعبير عنه كمجموعة رياضية للأبعاد. انظر: التعريفات التشغيلية.

القانون التجريبي. قانون قائم على التجربة بشكل صارم ، وقد يفتقر إلى الأساس النظري.

كهرباء. تسمي هذه الكلمة فرعًا أو تقسيمًا فرعيًا للفيزياء ، تمامًا كما تسمى التقسيمات الفرعية الأخرى "الميكانيكا" ، "الديناميكا الحرارية" ، "البصريات" ، إلخ.

مثال على إساءة الاستخدام: "الشفق القطبي للأرض - الأضواء الشمالية والجنوبية - يوضح كيف تنتقل الطاقة من الشمس إلى كوكبنا." - أخبار العلوم ، 149، 1 يونيو ، 1996. هذه الجملة تطمس فهم العملية التي من خلالها تتفاعل الجسيمات المشحونة النشطة من الشمس مع المجال المغناطيسي للأرض والغلاف الجوي لتؤدي إلى الشفق.

عندما يسمع المرء أشخاصًا يتحدثون عن "مجالات الطاقة" و "الطاقة النفسية" وغيرها من التعبيرات التي تعامل الطاقة على أنها "شيء" أو "مادة" ، فأنت تعلم أنهم لا يتحدثون عن الفيزياء ، بل يتحدثون عن لغو.

في بعض نظريات الدجال في الطب الشرقي ، مثل تشي غونغ (تنطق chee gung) شيء يسمى تشي يُعتقد أنه ينتشر عبر الجسم على مسارات محددة يمكن رسم خرائط لها تسمى خطوط الطول. تسود هذه الفكرة التفسيرات / التبريرات المفتعلة للوخز بالإبر و qi تُترجم عمومًا إلى اللغة الإنجليزية على أنها طاقة. لم يعثر أحد على الإطلاق على هذه "الطاقة" المزعومة ، ولم يؤكد تفرد مسارات الزوال ، ولم يتحقق ، من خلال اختبارات التعمية المزدوجة المناسبة ، من أن أي علاج أو علاج قائم على النظرية يعمل بالفعل. أنصار تشي لا يمكنهم القول ما إذا كان سائلًا أو غازًا أو شحنة أو تيارًا أو أي شيء آخر ، وتتطلب نظريتهم أنه لا يخضع لأي من فيزياء ناقلات الطاقة المعروفة. لكن بمجرد أن نسمع شخصًا يتحدث عنها كما لو كانت شيئًا نحن نعلم أنهم لا يتحدثون عن العلم ، بل يتحدثون عن الدجل.

متساوي. [ليست كل "متساوون" متساوية.] كلمة متساوية والرمز '=' لهما العديد من الاختلاف الاستخدامات. يحذر القاموس من أن الأشياء المتساوية "متشابهة أو متفقة بمعنى محدد فيما يتعلق بخصائص محددة." هذا يجب أن نكون حذرين بشأن المعنى المحدد والخصائص المحددة.

يعتمد معنى الرمز الرياضي "=" على ما يقف على جانبيها. عندما يقف بين المتجهات ، فإنه يرمز إلى أن المتجهات متساوية في الحجم و اتجاه.

في الجبر ، تقف علامة المساواة بين تعبيرين جبريين وتشير إلى أن تعبيرين يرتبطان بعلاقة انعكاسية ومتناظرة ومتعدية. التعبيرات الرياضية على جانبي علامة '=' متطابقة رياضياً وقابلة للتبادل في المعادلات.

عندما تقف علامة التساوي بين تعبيرين رياضيين لهما معنى مادي ، فهذا يعني شيئًا مختلفًا تمامًا. في الفيزياء ، قد نكتب بشكل صحيح 12 بوصة = 1 قدم ، لكن كتابة 12 = 1 خطأ ببساطة. في الحالة الأولى ، تخبرنا المعادلة عن القياسات المكافئة فيزيائيًا. لها معنى فيزيائي ، والوحدات جزء لا غنى عنه من الكمية.

عندما نكتب أ = د ت/ دت ، نحن نحدد التسارع من حيث المعدل الزمني لتغير السرعة. لا يتحقق المرء من تعريف بالتجربة. ومع ذلك ، يمكن أن تظهر التجربة أنه في حالات معينة (مثل الجسم السقوط الحر) يكون تسارع الجسم ثابتًا.

يمكن العثور على مناقشة إضافية لهذه النقاط في كتاب أرنولد آرونز دليل لتدريس الفيزياء التمهيدية، القسم 3.23 ، المدرجة في المراجع في نهاية هذه الوثيقة.

تحليل الأخطاء. التحليل الرياضي الذي تم إجراؤه لإظهار كميًا كيف أن عدم اليقين في البيانات ينتج عنه عدم يقين في النتائج المحسوبة ، ولإيجاد أحجام عدم اليقين في النتائج. [في الرياضيات كلمة التحليل مرادف لحساب التفاضل والتكامل، أو "طريقة الحساب الرياضي". كان يطلق على دورات حساب التفاضل والتكامل اسم التحليل.]

انظر: عدم اليقين ممتلكات واسعة النطاق. تكون الخاصية القابلة للقياس للنظام الديناميكي الحراري واسعة النطاق إذا تم دمج نظامين متطابقين في نظام واحد ، تكون قيمة خاصية النظام المدمج هذه مضاعفة قيمتها الأصلية في كل نظام. أمثلة: الكتلة والحجم وعدد الشامات. انظر: متغير مكثف ومحدد.

خطأ تجريبي. عدم اليقين في قيمة الكمية. يمكن العثور على هذا من (1) التحليل الإحصائي لتشتت البيانات ، أو (2) التحليل الرياضي الذي يوضح كيفية تأثير عدم اليقين في البيانات على عدم اليقين في النتائج المحسوبة.

FPS. نظام الوحدات الذي يعتمد على الوحدات الأساسية في "النظام الإنجليزي": القدم والجنيه والثاني.

الحرارة. الحرارة ، مثل العمل ، هي مقياس لكمية الطاقة المنقولة من جسم إلى آخر بسبب اختلاف درجات الحرارة بين تلك الأجسام. الحرارة ليست كذلك تمتلك الطاقة بواسطة الجسد. لا ينبغي لنا تحدث عن "الحرارة في جسد. الطاقة التي يمتلكها الجسم بسبب درجة حرارته شيء مختلف ، يسمى الطاقة الحرارية الداخلية. ربما يعود سوء استخدام هذه الكلمة إلى القرن الثامن عشر عندما كان لا يزال يعتقد أن الأجسام التي تخضع لعمليات حرارية تتبادل مادة تسمى كالوريك أو phlogiston، وهي مادة سميت فيما بعد بالحرارة. نحن نعلم الآن أن الحرارة ليست مادة. المرجع: Zemansky، Mark W. استخدام وإساءة استخدام كلمة "الحرارة" في تدريس الفيزياء " مدرس الفيزياء ، 86 (سبتمبر 1970) ص. 295-300. انظر: العمل.

مبدأ عدم اليقين لهايزنبرغ. تسمى أزواج الكميات القابلة للقياس التي يكون لمنتجها أبعاد الطاقة × الوقت الكميات المترافقة في ميكانيكا الكم ، ولديهم علاقة خاصة ببعضهم البعض ، تم التعبير عنها في مبدأ عدم اليقين لهايزنبرغ. تقول أن ناتج الارتياب في الكميتين لا يقل عن h / 2. وبالتالي ، إذا قمت بتحسين دقة القياس لكمية واحدة ، فإن دقة الأخرى تزداد سوءًا.

معادلة العدسة المثالية. 1 / ف + 1 / ف = 1 / و، حيث p هي المسافة من الجسم إلى العدسة ، و q هي المسافة من العدسة إلى الصورة ، و f هي البعد البؤري للعدسة. هذه المعادلة لها حدود مهمة ، كونها صالحة فقط للرقيق العدسات والأشعة المحورية. تتميز العدسات الرقيقة بسمك صغير مقارنةً بـ p و q و f. الأشعة المحورية هي تلك التي تجعل الزوايا صغيرة بما يكفي مع المحور البصري بحيث يكون التقريب (الزاوية في قياس نصف القطر) = الخطيئة (الزاوية) يمكن استخدامها. انظر: اصطلاحات الإشارة البصرية ، والصورة.

التعطيل مصطلح وصفي لتلك الخاصية للجسم الذي يقاوم التغيير في حركته. يتم التعرف على نوعين من التغييرات في الحركة: التغييرات في الحركة الانتقالية ، والتغيرات في الحركة الدورانية.

في الاستخدام الحديث ، مقياس الجمود الترجمي هو الكتلة. يُطلق أحيانًا على قانون نيوتن الأول للحركة اسم "قانون القصور الذاتي" ، وهي تسمية لا تضيف شيئًا إلى معنى القانون الأول. يلزم قانون نيوتن الأول والثاني معًا للحصول على وصف كامل لعواقب قصور الجسم.

مقياس مقاومة الجسم للدوران هو لحظة القصور الذاتي.

إطار ذاتي. نظام إحداثيات غير متسارع. واحد فيه F = م أ يحمل ، حيث F هو مجموع كل القوى الحقيقية المؤثرة على جسم كتلته m تسارعه a. في الميكانيكا الكلاسيكية ، فإن قوى حقيقية على الجسد هي تلك التي تنجم عن تأثير جسم آخر. [أو ، القوى على جزء من الجسم بسبب أجزاء أخرى من ذلك الجسم.] قوى التلامس ، قوى الجاذبية ، الكهربائية ، والمغناطيسية حقيقية. قوى وهمية هي تلك التي تنشأ فقط من صياغة مشكلة في نظام غير بالقصور الذاتي ، حيث m a = F + (شروط القوة الوهمية)

متغير مكثف. تكون الخاصية القابلة للقياس للنظام الديناميكي الحراري مكثفة إذا تم دمج نظامين متطابقين في نظام واحد ، فإن متغير النظام المدمج هو نفس القيمة الأصلية في كل نظام. أمثلة: درجة الحرارة والضغط. انظر: متغير شامل ومحدد.

صورة. (بصريات) أغفل عدد مذهل من مسارد الفيزياء تعريفاً لهذا! لا عجب. من الصعب وضع كلمات قليلة ، ولا تزال شاملة في نطاقها. جرب هذا. صورة: تعيين نقطة للنقاط المضيئة لجسم يقع في منطقة ما من الفضاء إلى نقاط في منطقة أخرى من الفضاء ، تتشكل عن طريق انكسار الضوء أو انعكاسه بطريقة تتسبب في تقارب الضوء من كل نقطة في الكائن أو تباعده عن نقطة في مكان آخر (على الصورة). الصور المفيدة بشكل عام لها الطابع الذي تعينه النقاط المجاورة من الكائن للنقاط المجاورة للصورة دون انقطاع ، ويمكن التعرف عليها (على الرغم من أنها ربما تكون مشوهة إلى حد ما) تعيين للكائن. انظر: الصورة الحقيقية والصورة الافتراضية.

قانون. عبارة ، عادة ما تكون رياضية ، تصف بعض الظواهر الفيزيائية. قارن: الفرضية والنظرية.

عدسة. جسم شفاف بسطحين منكسرين. عادة ما تكون الأسطح مسطحة أو كروية (عدسات كروية). في بعض الأحيان ، لتحسين جودة الصورة. تصنع العدسات عمدًا بأسطح تنحرف قليلاً عن العدسات الكروية (العدسات اللاكروية).

الطاقة الحركية. الطاقة التي يمتلكها الجسم بفضل حركته. الطاقة الحركية هي العمل الذي تقوم به قوة خارجية لإخراج الجسم من حالة السكون إلى حالة معينة من الحركة. انظر: العمل.

بالعين المجردة. كيان مادي أو عملية واسعة النطاق ، مقياس الخبرة البشرية العادية. على وجه التحديد ، أي ظواهر لا يتم فيها قياس الجزيئات والذرات الفردية ، ولا يتم النظر فيها صراحة في وصف الظواهر. انظر: المجهرية.

هناك نوعان من التكبير مفيدان لوصف الأنظمة البصرية ويجب عدم الخلط بينهما ، حيث إنهما ليسا مترادفين. أي نظام بصري ينتج صورة حقيقية من جسم حقيقي يوصف بتكبيره الخطي. أي نظام ينظر من خلاله لرؤية صورة افتراضية يوصف بتكبيره الزاوي. هذه لها تعريفات مختلفة ، وتستند إلى مفاهيم مختلفة اختلافًا جوهريًا.

التكبير الخطي هي نسبة حجم الكائن إلى حجم الصورة.

التكبير الزاوي هي نسبة الحجم الزاوي للجسم كما يُرى من خلال الأداة إلى الحجم الزاوي للجسم كما يُرى بالعين المجردة. الرؤية "بالعين المجردة" بدون استخدام الأداة البصرية ، ولكن في ظل ظروف المشاهدة المثلى.

هناك بعض "المشاكل" الكامنة هنا. ما هي الظروف "المثلى"؟ عادةً ما يعني هذا الظروف التي يمكن فيها رؤية تفاصيل الكائن بشكل أوضح. بالنسبة لجسم صغير ممسك باليد ، يكون هذا عندما يتم تقريب الجسم قدر الإمكان مع استمرار رؤيته بوضوح ، بحيث يكون ، بالقرب من نقطة العين ، حوالي 25 سم بالنسبة للبصر الطبيعي. بالنسبة لجبل بعيد ، لا يمكن للمرء أن يقترب منه ، لذلك عند تحديد تكبير التلسكوب ، نفترض أن الجسم بعيد جدًا ، أو في اللانهاية.

وما هو الوضع "الأمثل" للصورة؟ بالنسبة إلى المكبر البسيط ، حيث يعتمد التكبير بشدة على موضع الصورة ، من الأفضل رؤية الصورة عند نقطة قريبة من العين ، 25 سم. بالنسبة إلى التلسكوب ، لا يتغير حجم الصورة كثيرًا كما تتلاعب بالتركيز ، لذلك من المحتمل أن تضع الصورة على مسافة غير محدودة لمشاهدة مريحة. المجهر هو حالة وسيطة. يسعى المستخدم دائمًا للحصول على دقة أكبر ، قد يسحب الصورة قريبة ، إلى النقطة القريبة ، على الرغم من أن ذلك لا يزيد حجمها كثيرًا. ولكن في العادة ، يضع المستخدمون الصورة بعيدًا ، على مسافة متر أو مترين ، أو حتى على مسافة لا نهائية. ولكن نظرًا لأن الكائن قريب جدًا من النقطة المحورية ، فإن التكبير لا يعتمد إلا بشكل ضعيف على موضع الصورة.

بعض النصوص تعبر عن التكبير الزاوي كنسبة بين الزوايا ، والبعض الآخر يعبر عنه كنسبة ظل الزوايا. إذا كانت كل الزوايا صغيرة ، فهناك فرق ضئيل بين هذين التعريفين. ومع ذلك ، إذا قمت بفحص اشتقاق الصيغة التي تعطيها هذه الكتب لتكبير التلسكوب fا/Fه، تدرك أنه لا بد أنهم استخدموا الظلال. الشكل المماس للتعريف هو الشكل الصحيح تقليديًا ، وهو الشكل المستخدم في العلوم والصناعة ، لجميع الأدوات البصرية تقريبًا المصممة لإنتاج صور تحافظ على الهندسة الخطية للكائن.

مجهري-. بادئة تعني "صغير" ، كما في "مجهر" ، "ميكرومتر" ، "صورة مجهرية". أيضًا ، بادئة مترية تعني 10 -6. انظر: الماكرو-

مجهري. كيان مادي أو عملية صغيرة الحجم ، أصغر من أن تجربها مباشرة مع حواسنا. على وجه التحديد ، أي ظواهر على المستوى الجزيئي والذري ، أو أصغر. انظر: العيانية.

MKSA. نظام الوحدات الفيزيائية على أساس الوحدات المترية الأساسية: المتر كيلوغرام ، والثاني والأمبير.

الفيزياء الحديثة. تطورت الفيزياء منذ حوالي عام 1900 ، والتي تشمل النسبية وميكانيكا الكم. انظر: الفيزياء الكلاسيكية.

خلد. مصطلح الخلد هو اختصار لاسم جرام-مولار-وزن ليس شكل مختصر من كلمة جزيء. (ومع ذلك ، فإن كلمة جزيء مشتق أيضا من كلمة الضرس.) انظر: ثابت أفوجادرو.

تنبيه إساءة الاستخدام: تؤكد العديد من الكتب أن الخلد هو "مجرد رقم" ، وهو مقياس لعدد الجسيمات في المجموعة. يقولون أنه يمكن للمرء أن يكون لديه شامة من أي نوع من الجسيمات ، كرات القاعدة ، الذرات ، النجوم ، حبيبات الرمل ، إلخ. ليس بالضرورة أن تكون جزيئات. هذا مضلل.

إن القول بأن الخلد هو "مجرد رقم" هو ببساطة خطأ ، من وجهة نظر مادية وتربوية وفلسفية وتاريخية. لا توجد أهمية جسدية لخلد من النجوم أو شامة من حبيبات الرمل ، أو لخلد من البشر. تنشأ الأهمية المادية للمول كمقياس للكمية فقط عند التعامل مع القوانين الفيزيائية حول المادة على المستوى الجزيئي. القوانين الفيزيائية والكيميائية الوحيدة التي تستخدم الخلد هي تلك التي تتعامل مع الغازات ، أو الأنظمة التي تتصرف مثل الغازات.

تعريف قاموس واحد للضرس هو 'يتعلق بجسم من المادة ككل: يتناقض مع الجزيئي والذرية". الخلد هو مقياس مناسب لماكروكمية من المواد ، على عكس الميكروكمية منظار (عدد قليل من الذرات أو الجزيئات). انظر: الخلد ، ثابت أفوجادرو ، المجهري ، العياني.

قوانين نيوتن الأولى والثانية للحركة. F = د (م ت) / د.

F هي الشبكة (المجموع) القوة المؤثرة على جسم الكتلة م. يجب تلخيص القوى الفردية المؤثرة على m بشكل متجه. في الحالة الخاصة التي تكون فيها الكتلة ثابتة ، تصبح F = م أ.

قانون نيوتن الثالث للحركة. عندما يمارس الجسم أ قوة على الجسم ب ، فإن ب يمارس قوة مساوية ومتقابلة على أ.. لا يلزم أن تكون القوات صافية القوات.

قانون أوم. V = IRحيث V هو الاحتمال عبر عنصر الدائرة ، أنا هو التيار من خلاله ، و R. هي مقاومته. هذا ليس تعريف قابل للتطبيق بشكل عام للمقاومة. إنه قابل للتطبيق فقط على أوم المقاومات ، تلك المقاومة R ثابت على مدى الاهتمام و V يخضع لعلاقة خطية صارمة بـ I.

يقال أن المواد أومية عندما V يعتمد خطيًا على R.. المعادن أومية طالما أن المرء يحافظ على درجة حرارتها ثابتة. لكن تغيير درجة حرارة المعدن يتغير R بعض الشيء. لذلك ، فإن جهازًا مثل المصباح الكهربائي يزيد من درجة حرارته مع ارتفاع درجة حرارته ، وهذا هو سبب توهجه أكثر سطوعًا لفترة وجيزة جدًا بعد تشغيله مباشرة.

للمقاومات غير الأومية ، R هي دالة للتيار والتعريف R = dV / dI هو أكثر فائدة بكثير. يسمى هذا أحيانًا المقاومة الديناميكية. أجهزة الحالة الصلبة مثل الثرمستورات هي غير أوميه وغير خطية. تقل مقاومة الثرمستور مع ارتفاع درجة حرارته ، وبالتالي تكون مقاومته الديناميكية سالبة. الثنائيات النفقية وبعض العمليات الكهروكيميائية لها I-V معقد منحنى مع منطقة مقاومة سلبية للعملية.

يرجع اعتماد المقاومة على التيار جزئيًا إلى التغير في درجة حرارة الجهاز مع زيادة التيار ، لكن العمليات الدقيقة الأخرى تساهم أيضًا في تغيير المقاومة في أجهزة الحالة الصلبة.

التعريف التشغيلي. تعريف يصف إجراء تجريبي يمكن من خلالها تحديد القيمة الرقمية للكمية. انظر الأبعاد.

اصطلاحات اللافتات الضوئية. في الدورات التمهيدية (المبتدئة) في الفيزياء ، تُستخدم اصطلاح الإشارة للأشياء والصور التي يجب كتابة معادلة العدسة فيها 1 / p + 1 / q = 1 / f. غالبًا ما يتم تقديم قواعد اتفاقية التوقيع هذه بطريقة معقدة. قاعدة بسيطة وسهلة التذكر هي: p هو الكائن على العدسة مسافه: بعد. ف هي العدسة للصورة مسافه: بعد. يكون محور الإحداثيات على طول المحور البصري في اتجاه مرور الضوء عبر العدسة ، وهذا ما يحدد الموجب اتجاه. مثال: إذا كان المحور واتجاه الضوء من اليسار إلى اليمين (كما هو الحال عادة) وكان الكائن على يسار العدسة ، فإن المسافة من الجسم إلى العدسة تكون موجبة. إذا كان الكائن على يمين العدسة (كائن افتراضي) ، تكون المسافة من الكائن إلى العدسة سالبة. يعمل نفس الشيء مع الصور.

بالنسبة للأسطح الانكسارية ، حدد نصف قطر السطح ليكون المسافة الموجهة من السطح إلى مركز الانحناء. وبالتالي فإن السطح المحدب للضوء الساقط يكون موجبًا ، ويكون مقعرًا للضوء الساقط سالبًا. تكون معادلة السطح إذن n / s + n '/ s' = (n'-n) / R اين و هي مسافات الكائن والصورة ، و n ون ' معامل الانكسار للحادث والوسائط الناشئة ، على التوالي.

بالنسبة للمرايا ، تُكتب المعادلة عادةً 1 / s + 1 / s '= 2 / R = 1 / f. المرآة المتباعدة محدبة للضوء القادم ، مع سالب f. من هذه الحقيقة نستنتج أن R. هو أيضا سلبي. يتوافق هذا الشكل من المعادلة مع شكل معادلة العدسة ، كما أن تفسير علامة البعد البؤري هو نفسه أيضًا. لكن العنف يتم من أجل تعريف R استخدمناها أعلاه للانكسار. يمكن للمرء أن يقول أن المرآة تطوى محور الطول في المرآة ، بحيث تمثل الأشعة المنبثقة لصورة حقيقية على اليسار قيمة موجبة لـ s '. نحن مضطرون أيضًا إلى التصريح بأن المرآة تقلب أيضًا علامة نصف قطر السطح. بالنسبة للأسطح العاكسة ، يتم تعريف نصف قطر الانحناء على أنه المسافة الموجهة من سطح إلى مركز انحناءه ، ويتم قياسها فيما يتعلق بالمحور المستخدم للضوء المنبثق. مع هذا المؤهل الاتفاقية لعلامات s ' و ر هو نفسه بالنسبة للمرايا والأسطح الانكسارية.

في دورات البصريات المتقدمة ديكارتي يتم استخدام اصطلاح الإشارة حيث تكون كل الأشياء الموجودة على يسار العدسة سالبة ، وكل الأشياء الموجودة على اليمين إيجابية. عند استخدام هذا ، يجب كتابة معادلة العدسة 1 / p + 1 / f = 1 / q. (علامة 1 / ص المصطلح هو عكس ذلك في اصطلاح التوقيع الآخر). هذه نسخة ذات مغزى بشكل خاص ، لـ 1 / p هو مقياس الانتشار (التقارب أو التباعد) للأشعة عند دخولها العدسة ، 1 / ​​f هو مقدار تغيير العدسة vergence ، و 1 / س هو ظهور الأشعة.

مبدأ باسكال للهيدروستاتيكا. يمتلك باسكال ثلاثة مبادئ منفصلة للهيدروستاتيكا. عندما يشير كتاب مدرسي إلى مبدأ باسكال يجب أن تحدد ما هو المقصود.

باسكال 1: الضغط في أي نقطة في السائل يمارس القوة بالتساوي في جميع الاتجاهات. هذا يعني أن مساحة السطح اللانهائية الموضوعة عند تلك النقطة ستواجه نفس القوة بسبب الضغط بغض النظر عن اتجاهها.

باسكال 2: عندما يتغير الضغط (يزداد أو ينقص) في أي نقطة في سائل متجانس غير قابل للضغط ، فإن جميع النقاط الأخرى تعاني من نفس التغيير في الضغط.

باستثناء التعديلات الطفيفة وإدخال الكلمتين "متجانسة" و "غير قابلة للضغط" ، هذا هو بيان المبدأ الوارد في كتاب John A. Eldridge المدرسي College Physics (ماكجرو هيل ، 1937). ومع ذلك ، فإن أكثر من نصف الكتب المدرسية التي راجعتها ، بما في ذلك الكتب الحديثة ، تحذف الكلمة المهمة "تغيرت". تضيف بعض الكتب المدرسية المؤهل "سائل مغلق". يعطي هذا انطباعًا خاطئًا بأن السائل يجب أن يكون في وعاء مغلق ، وهذا ليس شرطًا ضروريًا لمبدأ باسكال على الإطلاق.

تشير بعض هذه الكتب المدرسية إلى أن مبدأ باسكال ينطبق فقط على التغييرات في الضغط ، ولكنه يفعل ذلك في النص المحيط ، وليس في البيان الغامق والمميز والمعبأ للمبدأ. الطلاب ، بالطبع ، يقرؤون البيان المشدد للمبدأ وليس النص المحيط. القليل من الكتب تعطي أمثلة على المبدأ المطبق على أي شيء آخر غير السوائل المغلقة. المثال المعتاد هو المكبس الهيدروليكي. قلة قليلة تبين أن مبدأ باسكال يمكن اشتقاقه في خطوة واحدة من معادلة برنولي. لذلك فإن الطلاب لديهم انطباع خاطئ بأن هذه قوانين مستقلة.

باسكال 3. الرافعة الهيدروليكية. يمثل الرافعة الهيدروليكية مشكلة في توازن السوائل ، تمامًا كما أن نظام البكرة يمثل مشكلة في التوازن الميكانيكي (لا توجد تسارعات متضمنة). إنها الحالة الساكنة التي تقوم فيها قوة صغيرة على مكبس صغير بموازنة قوة كبيرة على مكبس كبير. لا حاجة هنا لتغيير الضغط. قوة ثابتة على مكبس واحد ترفع ببطء مكبسًا مختلفًا بقوة ثابتة عليه. في جميع الأوقات خلال هذه العملية ، يكون السائل في حالة شبه توازن. هذا "المبدأ" ليس أكثر من تطبيق لتعريف الضغط على أنه F / A، حاصل صافي القوة في المنطقة التي تعمل عليها القوة. ومع ذلك ، فإنه يستخدم أيضًا المبدأ القائل بأن الضغط في المائع يكون منتظمًا في جميع أنحاء المائع عند جميع النقاط على نفس الارتفاع.

تتم عملية رفع الرافعة الهيدروليكية هذه بسرعة ثابتة. إذا كان المكابسان على مستويات مختلفة ، كما هو الحال عادةً في الرافعات الحقيقية المستخدمة للرفع ، فهناك فرق في الضغط بين المكبسين بسبب اختلاف الارتفاع (rho) gh. في أمثلة الكتب المدرسية ، يعتبر هذا بشكل عام صغيرًا بما يكفي لإهماله وقد لا يتم ذكره.

لم يتم تحديد مناقشة باسكال للمبدأ بإيجاز ويمكن أن تكون مضللة إذا تمت قراءتها على عجل. انظر كتابه عن توازن السوائل، 1663. وهو يقدم المبدأ بمثال المكبس كجزء من وعاء مغلق ويأخذ في الاعتبار ما يحدث إذا تم تطبيق قوة على هذا المكبس. ويخلص إلى أن كل جزء من السفينة يتم ضغطه بما يتناسب مع مساحته. لقد ذكر بشكل موحد أنه "يستبعد وزن الماء. لأني أتحدث فقط عن تأثير المكبس.

نسبة مئوية. اقترحت القواميس القديمة تلك النسبة تُستخدم عند إصدار بيان غير كمي: "كانت النسبة المئوية لنمو الاقتصاد مشجعة". لكن استخدام في المئة عند تحديد قيمة عددية: "زاد الناتج القومي الإجمالي بنسبة 2 في المائة العام الماضي". على الرغم من أن القواميس الأحدث أكثر تساهلاً ، إلا أنني أجد الاستخدام العشوائي وغير الضروري لنسبة الكلمات القبيحة أن يكون مبالغًا فيه ومزعجًا ، كما في "نسبة عدم اليقين التجريبية كانت 9٪". أكثر روعة بكثير: "عدم اليقين التجريبي كان 9٪."

ملاحظة ذات صلة: لدى الطلاب فكرة غريبة أن النتائج أفضل عندما يتم التعبير عنها كنسب مئوية. بعض الشكوك التجريبية يجب ألا تكون كذلك يتم التعبير عنها بالنسب المئوية. أمثلة: (1) قياس درجة الحرارة بالدرجة المئوية أو فهرنهايت ، (2) مؤشر الانكسار ، (3) ثوابت العزل الكهربائي. اختارت هذه المقاييس بشكل تعسفي "نقاط ثابتة". ضع في اعتبارك درجة عدم يقين تبلغ 1 درجة في درجة حرارة 99 درجة مئوية هل عدم اليقين هو 1٪؟ ضع في اعتبارك نفس الخطأ في قياس 5 درجات. هل اللايقين الآن 20٪؟ ضع في اعتبارك مقدار النسبة المئوية الأصغر إذا تم التعبير عن درجة الحرارة بالدرجات كلفن. يوضح هذا أن نسبة عدم اليقين في قياسات درجة الحرارة المئوية والفهرنهايت لا معنى لها. ومع ذلك ، فإن مقياس درجة الحرارة المطلقة (كلفن) يحتوي على نقطة ثابتة ذات مغزى ماديًا (صفر مطلق) ، بدلاً من نقطة تم اختيارها عشوائيًا ، وفي بعض الحالات ، تكون نسبة عدم اليقين في درجة الحرارة المطلقة هي ذو معنى.

لكل وحدة. في رأيي ، هذا التعبير هو بربرية من الأفضل تجنبها. عندما يتم إخبار الطالب أن المجال الكهربائي هو القوة لكل وحدة شحنة وفي نظام MKS ، فإن وحدة الشحن هي كولوم (ضخم المبلغ) هل يجب أن نحصل على هذا القدر من الرسوم لقياس الحقل؟ بالتاكيد لا. في الواقع ، يجب أن يأخذ المرء حد F/ q حيث أن q يذهب إلى الصفر. قل ببساطة: "القوة مقسومة على الشحنة" أو "F على q" أو حتى "القوة لكل شحنة". لسوء الحظ ، لا توجد طريقة رائعة لقول هذه الأشياء ، بخلاف مجرد كتابة المعادلة.

لكل هي إحدى تلك الكلمات المحبطة في اللغة الإنجليزية. قاموس التراث الأمريكي التعريف هو: "إلى ، أو من أجل ، أو من قبل كل واحد لكل". مثال: "40 سنتًا للغالون". يجب أن نضع اللوم على كل وحدة بشكل مباشر على العلماء والمهندسين.

دقيق. محدد بشكل حاد أو واضح. وجود القليل من عدم اليقين التجريبي. قد يظل القياس الدقيق غير دقيق ، إذا كان هناك خطأ محدد غير معترف به في القياس (على سبيل المثال ، أداة خاطئة المعايرة). قارن: دقيق.

دليل. مصطلح من المنطق والرياضيات يصف حجة من الفرضية إلى النهاية باستخدام مبادئ منطقية بحتة. في الرياضيات ، يتم تأسيس النظريات أو الافتراضات من خلال الحجج المنطقية من مجموعة من البديهيات ، تسمى عملية إنشاء نظرية إثبات.

يتسبب المعنى العامي لـ "الإثبات" في الكثير من المشاكل في مناقشة الفيزياء ومن الأفضل تجنبه. نظرًا لأن الرياضيات جزء مهم من الفيزياء ، يجب أن يكون معنى الإثبات لدى عالم الرياضيات هو المعنى الوحيد الذي نستخدمه. أيضًا ، غالبًا ما نطلب من الطلاب في دورات المستوى الأعلى القيام ببراهين على بعض نظريات الفيزياء الرياضية ، ونحن لسنا كذلك يسأل عن مظاهرة تجريبية!

لذلك ، في تقرير معمل ، لا ينبغي أن نقول "لقد أثبتنا قانون نيوتن". بل قل: "اليوم تظاهرنا (أو التحقق) صلاحية قانون نيوتن في حالة ... "

مواد مشعة. مادة تطلق نواتها إشعاعًا نوويًا تلقائيًا. المواد المشعة بشكل طبيعي (الموجودة في قشرة الأرض) تطلق جسيمات ألفا أو بيتا أو جاما. جسيمات ألفا هي نوى هيليوم وجسيمات بيتا هي إلكترونات وجزيئات جاما عبارة عن فوتونات عالية الطاقة.

المشعة. كلمة تميز المواد المشعة عن تلك التي ليست كذلك. الاستعمال: "اليورانيوم 235 مشع ليس هو -4".

تنبيه إساءة الاستخدام: النشاط الإشعاعي هو عملية، لا شيءوليس مادة. إنه لمن الخطأ أن نقول إن "اليورانيوم 235 ينبعث من النشاط الإشعاعي" كما هو الحال مع "التدفقات الحالية". المفاعل النووي المعطل لا يطلق النشاط الإشعاعي، على الرغم من أنها قد تطلق مواد مشعة في البيئة المحيطة. المريض الذي يعالج بالعلاج الإشعاعي لا يمتص النشاط الإشعاعيلكنها تمتص بعض الإشعاع (alpha، beta، gamma) المنبعثة من المواد المشعة المستخدمة.

هذا سوء استخدام لكلمة النشاط الإشعاعي يجعل الكثير من الناس يفكرون بشكل خاطئ في النشاط الإشعاعي على أنه شيء يمكن للمرء الحصول عليه من خلال قربها من المواد المشعة. هناك عملية واحدة فقط تتصرف في أي شيء من هذا القبيل ، وهي تسمى النشاط الإشعاعي المستحث صناعياً، وهي عملية تتم بشكل رئيسي في مختبرات البحث. عندما يتم قصف بعض المواد بالبروتونات أو النيوترونات أو الجسيمات النووية الأخرى ذات الطاقة المناسبة ، فقد يتم تحويل نواتها ، مما ينتج عنه نظائر غير مستقرة تكون مشعة.

في الفيزياء ، تتم المقارنة عمومًا بأخذ حاصل القسمة. وبالتالي يتم تعريف السرعة على أنها dx / dt ، "المعدل الزمني لتغيير الموضع".

رد فعل. قوى رد الفعل هي تلك القوى المتساوية والمضادة لقانون نيوتن الثالث. على الرغم من أنها تسمى أحيانًا فعل ورد فعل الزوج ، لا يرى المرء أبدًا قوة واحدة يشار إليها باسم قوة العمل. انظر: قانون نيوتن الثالث.

الصورة الحقيقية. النقطة (النقاط) التي تتلاقى معها أشعة الضوء عند خروجها من العدسة أو المرآة. انظر: الصورة الافتراضية.

كائن حقيقي. النقطة (النقاط) التي تتباعد منها أشعة الضوء عند دخولها العدسة أو المرآة. انظر: كائن افتراضي.

نسبيا. بالعامية "مقارنة". في نظرية النسبية تتم مقارنة ملاحظات المراقبين المتحركين من الناحية الكمية. يحصل هؤلاء المراقبون على قيم مختلفة عند قياس نفس الكميات ، ويقال إن هذه الكميات نسبية. ومع ذلك ، توضح لنا النظرية كيف ترتبط القيم المقاسة المختلفة بدقة بالسرعة النسبية للمراقبين. تم العثور على بعض الكميات لتكون هي نفسها لجميع المراقبين ، وتسمى ثابتة. إحدى افتراضات نظرية النسبية هي أن سرعة الضوء كمية ثابتة. عندما يتم التعبير عن النظرية في شكل رباعي الأبعاد ، مع الاختيار المناسب للكميات ، تظهر كميات ثابتة جديدة: إزاحة العالم (x + y + z + ict)يمكن دمج الكمون الكهربائي والمغناطيسي في متجه رباعي ثابت. وبالتالي يمكن تسمية نظرية النسبية بشكل صحيح بنظرية الثباتية.

نطاق محدود. يقال إن أداة القياس محدودة النطاق إذا كان عدم اليقين التجريبي في تلك الأداة أصغر من أصغر قسم يمكن قراءته على مقياسه. لذلك ، يُنظر إلى عدم اليقين التجريبي على أنه نصف أصغر زيادة قابلة للقراءة على المقياس.

محددة. في الفيزياء والكيمياء كلمة محددة في اسم الكمية عادةً ما تعني "مقسومة على مقياس شامل أي مقسومة على كمية تمثل كمية من المادة. حجم معين يعني الحجم مقسومًا على الكتلة ، وهو مقلوب الكثافة. السعة الحرارية محددة هي السعة الحرارية مقسومة على الكتلة. انظر: واسعة ، والقدرة.

Tele-. بادئة معنى على مسافة، كما في التلسكوب، القياس عن بعد، التلفاز.

مصطلح. واحدة من عدة كميات مضافة معًا.

يمكن أن ينشأ الارتباك مع استخدام آخر للكلمة ، كما هو الحال عندما يُطلب من المرء "التعبير عن النتيجة من حيث الكتلة والوقت". هذا يعني "كدالة للكتلة والوقت" ، من الواضح أنه لا يعني أنه يجب إضافة الكتلة والوقت كمصطلحين.

حقيقة. من الأفضل تجنب هذه الكلمة تمامًا في الفيزياء إلا عند وضعها بين علامات الاقتباس أو بتأهيل دقيق. استخدام العامية له العديد من درجات المعنى من "يبدو أنه صحيح" إلى الحقائق المطلقة التي يدعيها الدين ، بحيث لا يسبب استخدامه سوى سوء الفهم. قال أحدهم ذات مرة "العلم يبحث عن حقائق تقريبية (تقريبية)". يتحدث آخرون عن مؤقت أو مؤقت الحقائق. من المؤكد أن العلم لا يدعي حقائق نهائية أو مطلقة.

نظري. وصف فكرة هي جزء من نظرية ، أو نتيجة مشتقة من النظرية.

ريبة. مرادف: خطأ. مقياس للتغير المتأصل في القياسات المتكررة للكمية. التنبؤ بالتغير المحتمل لنتيجة ما ، بناءً على أوجه عدم اليقين المتأصلة في البيانات ، والموجودة من حساب رياضي لكيفية عدم اليقين في البيانات ، مجتمعة ، مما يؤدي إلى عدم اليقين في النتيجة. هذا الحساب أو العملية التي يتنبأ بها المرء بحجم عدم اليقين في النتائج من أوجه عدم اليقين في البيانات والإجراءات تسمى تحليل الخطأ.

انظر: عدم اليقين المطلق وعدم اليقين النسبي. توجد دائمًا حالات عدم اليقين ، وتتمثل مهمة المجرب في إبقائها صغيرة بقدر ما هو مطلوب للحصول على نتيجة مفيدة. نحن ندرك نوعين من عدم اليقين: غير محدد ويحدد. حالات عدم اليقين غير المحددة هي تلك التي يكون حجمها وعلامتها غير معروفين ، ويطلق عليها أحيانًا (بشكل مضلل) اسم عشوائي. حالات عدم اليقين المحددة هي تلك المتعلقة بإشارة محددة ، وغالبًا ما تشير إلى عدم اليقين بسبب خطأ في قياس الجهاز ، أو التحيز في مقاييس القراءة ، أو بعض التأثيرات غير المعروفة على القياس.

الوحدات. الملصقات التي تميز نوعًا واحدًا من الكمية القابلة للقياس عن الأنواع الأخرى. الطول والكتلة والوقت كميات فيزيائية مختلفة بشكل واضح ، وبالتالي لها أسماء مختلفة للوحدات والأمتار والكيلوجرام والثواني. نستخدم عدة أنظمة للوحدات ، بما في ذلك الوحدات المترية (SI) ، واللغة الإنجليزية (أو الوحدات العرفية في الولايات المتحدة) ، وعددًا من الأنظمة الأخرى ذات الأهمية التاريخية بشكل أساسي.

ملاحظة: يتم تعيين أسماء وحدات لبعض الكميات التي لا أبعاد لها ، والبعض الآخر ليس كذلك. الجاذبية النوعية ليس لها اسم وحدة ، لكن الكثافة لها اسم. الزوايا بلا أبعاد ، لكن لها أسماء وحدات: درجة ، راديان ، غراد. قد يكون لبعض الكميات المختلفة ماديًا ، والتي لها أسماء وحدات مختلفة ، نفس الأبعاد ، على سبيل المثال ، عزم الدوران والشغل. قارن: الأبعاد.

صورة افتراضية. النقطة (النقاط) التي تتلاقى منها أشعة الضوء عند خروجها من العدسة أو المرآة. لا تمر الأشعة فعليًا عبر كل نقطة في الصورة ، ولكنها تنحرف عنها. انظر: الصورة الحقيقية.

كائن افتراضي. النقطة (النقاط) التي تتلاقى معها أشعة الضوء عند دخولها العدسة. تمر الأشعة عبر كل نقطة جسم. انظر: كائن حقيقي.

وزن. حجم القوة الخارجية المطلوبة لإبقاء الجسم في حالة راحة في إطاره المرجعي.

تُعرِّف الكتب المدرسية الابتدائية الوزن عمومًا على أنه "حجم قوة الجاذبية على الجسم". سيكون هذا جيدًا إذا تمسكوا فقط بهذا التعريف. لكن ، لا ، لقد تحدثوا لاحقًا عن رواد فضاء لا وزن لهم، فقدان الوزن من جسد مغمور في سائل ، إلخ.
تم إنشاء هذا المسرد بواسطة Donald E. Simanek من جامعة Lock Haven وتم نشره هنا بعد الحصول على إذن.

بعد تحقيق مستوى عالٍ من المهارة التقنية ، يميل العلم والفن إلى الاندماج في الجماليات ، والمرونة ، والشكل. دائمًا ما يكون أعظم العلماء فنانين أيضًا.


محتويات

تعريفات تحرير

تتعامل الميكانيكا الكلاسيكية غير النسبية مع الوقت على أنه كمية عالمية من القياس تكون موحدة في جميع أنحاء الفضاء ومنفصلة عن الفضاء. تفترض الميكانيكا الكلاسيكية أن للوقت معدل مرور ثابت ، بغض النظر عن حالة حركة المراقب ، أو أي شيء خارجي. [2] علاوة على ذلك ، فإنه يفترض أن الفضاء إقليدي ويفترض أن الفضاء يتبع هندسة الفطرة السليمة. [3]

في سياق النسبية الخاصة ، لا يمكن فصل الوقت عن الأبعاد الثلاثة للفضاء ، لأن المعدل المرصود الذي يمر به الوقت لجسم ما يعتمد على سرعة الكائن بالنسبة إلى الراصد. توفر النسبية العامة أيضًا تفسيرًا لكيفية إبطاء حقول الجاذبية من مرور الوقت لجسم ما كما يراه مراقب خارج المجال.

في الفضاء العادي ، يتم تحديد الموضع بثلاثة أرقام ، تُعرف بالأبعاد. في نظام الإحداثيات الديكارتية ، تسمى هذه x و y و z. يسمى الموضع في الزمكان حدث، ويتطلب تحديد أربعة أرقام: الموقع ثلاثي الأبعاد في الفضاء ، بالإضافة إلى الموقع في الوقت المناسب (الشكل 1). يتم تمثيل الحدث من خلال مجموعة من الإحداثيات x, ذ, ض و ر. وبالتالي فإن الزمان هو رباعي الأبعاد. الأحداث الرياضية لها مدة صفرية وتمثل نقطة واحدة في الزمكان.

يمكن اعتبار مسار الجسيم عبر الزمكان سلسلة متوالية من الأحداث. يمكن ربط سلسلة الأحداث معًا لتشكيل خط يمثل تقدم الجسيم عبر الزمكان. هذا الخط يسمى الجسيمات خط العالم. [4] : 105

في النسبية الخاصة ، سيعني المراقب ، في معظم الحالات ، إطارًا مرجعيًا يتم من خلاله قياس مجموعة من الأشياء أو الأحداث. يختلف هذا الاستخدام بشكل كبير عن المعنى الإنجليزي العادي للمصطلح. الأطر المرجعية هي في جوهرها بنيات غير محلية ، ووفقًا لهذا الاستخدام للمصطلح ، فليس من المنطقي التحدث عن مراقب على أنه له موقع. في الشكل 1-1 ، تخيل أن الإطار قيد النظر مزود بشبكة كثيفة من الساعات ، متزامنة ضمن هذا الإطار المرجعي ، والتي تمتد إلى ما لا نهاية عبر الأبعاد الثلاثة للفضاء. أي مكان محدد داخل الشبكة ليس مهمًا. يتم استخدام الشبكات الشبكية للساعات لتحديد وقت وموقع الأحداث التي تحدث داخل الإطار بأكمله. على المدى مراقب يشير إلى المجموعة الكاملة من الساعات المرتبطة بإطار مرجعي واحد بالقصور الذاتي. [7]: 17-22 في هذه الحالة المثالية ، كل نقطة في الفضاء لها ساعة مرتبطة بها ، وبالتالي تسجل الساعات كل حدث على الفور ، دون أي تأخير زمني بين الحدث وتسجيله. ومع ذلك ، سيرى المراقب الحقيقي تأخيرًا بين انبعاث الإشارة واكتشافها بسبب سرعة الضوء. لمزامنة الساعات ، في تقليل البيانات بعد التجربة ، سيتم تصحيح الوقت الذي يتم فيه استقبال الإشارة لتعكس وقتها الفعلي إذا تم تسجيلها بواسطة شبكة مثالية من الساعات.

في العديد من الكتب المتعلقة بالنسبية الخاصة ، وخاصة القديمة منها ، تُستخدم كلمة "مراقب" بالمعنى العادي للكلمة. عادة ما يكون واضحًا من السياق المعنى الذي تم اعتماده.

يميز الفيزيائيون بين ما الإجراءات أو يلاحظ (بعد أن أخذ المرء في الاعتبار تأخيرات انتشار الإشارة) ، مقابل ما يراه المرء بصريًا بدون مثل هذه التصحيحات. إن الفشل في فهم الفرق بين ما يقيسه المرء / يلاحظه مقابل ما يراه هو مصدر الكثير من الأخطاء بين طلاب النسبية المبتدئين. [8]

تحرير التاريخ

بحلول منتصف القرن التاسع عشر ، تم اعتبار التجارب المختلفة مثل مراقبة بقعة أراغو والقياسات التفاضلية لسرعة الضوء في الهواء مقابل الماء قد أثبتت الطبيعة الموجية للضوء على عكس نظرية الجسيمات. [9] ثم افترض أن انتشار الموجات يتطلب وجود أ يلوح متوسط ​​في حالة الموجات الضوئية ، كان يُعتبر أثيرًا مضيئًا افتراضيًا. [ملاحظة 1] ومع ذلك ، أسفرت المحاولات المختلفة لتحديد خصائص هذا الوسط الافتراضي عن نتائج متناقضة. على سبيل المثال ، أثبتت تجربة Fizeau لعام 1851 أن سرعة الضوء في المياه المتدفقة كانت أقل من مجموع سرعة الضوء في الهواء بالإضافة إلى سرعة الماء بمقدار يعتمد على مؤشر انكسار الماء. من بين القضايا الأخرى ، أدى اعتماد السحب الجزئي للأثير الذي ضمنته هذه التجربة على مؤشر الانكسار (الذي يعتمد على الطول الموجي) إلى استنتاج غير مستساغ مفاده أن الأثير الوقت ذاته يتدفق بسرعات مختلفة لألوان مختلفة من الضوء. [10] تجربة ميكلسون مورلي الشهيرة عام 1887 (الشكل.1-2) لم يُظهر أي تأثير تفاضلي لحركات الأرض من خلال الأثير الافتراضي على سرعة الضوء ، وكان التفسير الأكثر ترجيحًا ، وهو السحب الكامل للأثير ، يتعارض مع ملاحظة الانحراف النجمي. [6]

اقترح كل من جورج فرانسيس فيتزجيرالد في عام 1889 وهندريك لورنتز في عام 1892 بشكل مستقل أن الأجسام المادية التي تنتقل عبر الأثير الثابت قد تأثرت جسديًا بمرورها ، وتقلصت في اتجاه الحركة بمقدار كان بالضبط ما كان ضروريًا لشرح النتائج السلبية لـ تجربة ميكلسون مورلي. (لا تحدث تغييرات في الطول في الاتجاهات المستعرضة لاتجاه الحركة.)

بحلول عام 1904 ، وسع لورنتز نظريته بحيث توصل إلى معادلات متطابقة رسميًا مع تلك التي اشتقها أينشتاين لاحقًا (أي تحويل لورنتز) ، ولكن بتفسير مختلف تمامًا. كنظرية للديناميكيات (دراسة القوى وعزم الدوران وتأثيرها على الحركة) ، افترضت نظريته وجود تشوهات فيزيائية فعلية للمكونات المادية للمادة. [11]: 163–174 تنبأت معادلات لورنتز بالكمية التي سماها الوقت المحلي، والتي يمكن من خلالها شرح انحراف الضوء وتجربة Fizeau وظواهر أخرى. ومع ذلك ، اعتبر لورنتز أن التوقيت المحلي ليس سوى أداة رياضية مساعدة ، حيلة كما كانت ، لتبسيط التحول من نظام إلى آخر.

اقترب علماء الفيزياء والرياضيات الآخرون في مطلع القرن من الوصول إلى ما يُعرف حاليًا باسم الزمكان. لاحظ أينشتاين نفسه ، أنه مع قيام الكثير من الناس بحل أجزاء منفصلة من اللغز ، فإن "النظرية النسبية الخاصة ، إذا نظرنا إلى تطورها في وقت لاحق ، كانت جاهزة للاكتشاف في عام 1905". [12]

من الأمثلة المهمة هنري بوانكاريه ، [13] [14]: 73-80،93-95 الذي جادل في عام 1898 بأن تزامن حدثين هو مسألة تقليد. [15] [ملحوظة 2] في عام 1900 ، أدرك أن "التوقيت المحلي" لورينتز هو في الواقع ما يُشار إليه من خلال تحريك الساعات من خلال تطبيق التعريف التشغيلي تزامن الساعة بافتراض ثبات سرعة الضوء. [note 3] في عامي 1900 و 1904 ، اقترح عدم القدرة على اكتشاف الأثير من خلال التأكيد على صحة ما أسماه مبدأ النسبية ، وفي 1905/1906 [16] أتقن رياضيًا نظرية لورنتز للإلكترونات من أجل تحقيقها بالتوافق مع افتراض النسبية. أثناء مناقشة فرضيات مختلفة حول جاذبية لورنتز الثابتة ، قدم مفهومًا مبتكرًا للزمكان رباعي الأبعاد من خلال تحديد النواقل الأربعة المختلفة ، وهي أربعة مواضع ، وأربع سرعات ، وأربع قوة. [17] [18] لم يتابع الشكلية رباعية الأبعاد في الأوراق اللاحقة ، مع ذلك ، مشيرًا إلى أن هذا الخط من البحث يبدو أنه "يستلزم ألمًا كبيرًا لتحقيق ربح محدود" ، واستنتج في النهاية "أن اللغة ثلاثية الأبعاد تبدو الأنسب لوصف عالمنا ". [18] علاوة على ذلك ، حتى أواخر عام 1909 ، استمر بوانكاريه في الإيمان بالتفسير الديناميكي لتحويل لورنتز. [11]: 163-174 لهذه الأسباب وغيرها ، يجادل معظم مؤرخي العلوم بأن بوانكاريه لم يخترع ما يسمى الآن بالنسبية الخاصة. [14] [11]

في عام 1905 ، قدم أينشتاين النسبية الخاصة (على الرغم من عدم استخدام تقنيات شكلية الزمكان) في فهمها الحديث كنظرية للزمان والمكان. [14] [11] في حين أن نتائجه مكافئة رياضيًا لنتائج لورنتز وبوينكاريه ، أظهر أينشتاين أن تحولات لورنتز ليست نتيجة تفاعلات بين المادة والأثير ، ولكنها تتعلق بطبيعة المكان والزمان نفسه. حصل على جميع نتائجه من خلال إدراك أن النظرية بأكملها يمكن أن تُبنى على افتراضين: مبدأ النسبية ومبدأ ثبات سرعة الضوء.

أجرى أينشتاين تحليله من حيث الحركية (دراسة الأجسام المتحركة دون الرجوع إلى القوى) بدلاً من الديناميكيات. كان عمله الذي يقدم الموضوع مليئًا بالصور الحية التي تتضمن تبادل إشارات الضوء بين الساعات المتحركة ، والقياسات الدقيقة لأطوال القضبان المتحركة ، وأمثلة أخرى. [19] [الملاحظة 4]

بالإضافة إلى ذلك ، حل أينشتاين في عام 1905 محل المحاولات السابقة للعلاقة الكهرومغناطيسية بين الكتلة والطاقة من خلال إدخال التكافؤ العام للكتلة والطاقة ، والذي كان مفيدًا في صياغته اللاحقة لمبدأ التكافؤ في عام 1907 ، والذي يعلن تكافؤ كتلة القصور الذاتي والكتلة الجاذبية. باستخدام معادلة الكتلة والطاقة ، أظهر أينشتاين ، بالإضافة إلى ذلك ، أن كتلة الجاذبية للجسم تتناسب مع محتوى الطاقة ، والتي كانت واحدة من النتائج المبكرة في تطوير النسبية العامة. بينما يبدو أنه لم يفكر في البداية هندسيًا حول الزمكان ، [21]: 219 في التطوير الإضافي للنسبية العامة ، دمج أينشتاين بشكل كامل شكليات الزمكان.

عندما نشر أينشتاين في عام 1905 ، توصل أحد منافسيه ، أستاذ الرياضيات السابق هيرمان مينكوفسكي ، إلى معظم العناصر الأساسية للنسبية الخاصة. روى ماكس بورن اجتماعًا عقده مع مينكوفسكي ، سعياً لأن يكون طالبًا / متعاونًا مع مينكوفسكي: [22]

ذهبت إلى كولونيا ، والتقيت مينكوفسكي واستمعت إلى محاضرته الشهيرة "الفضاء والزمان" التي ألقيت في 2 سبتمبر 1908. [...] أخبرني لاحقًا أنه كان بمثابة صدمة كبيرة له عندما نشر أينشتاين ورقته البحثية التي تعادل فيها تم نطق أوقات محلية مختلفة للمراقبين الذين يتحركون بالنسبة لبعضهم البعض لأنه توصل إلى نفس الاستنتاجات بشكل مستقل لكنه لم ينشرها لأنه كان يرغب أولاً في وضع البنية الرياضية بكل روعتها. لم يقدم أبدًا أي مطالبة بالأولوية وكان دائمًا يعطي أينشتاين نصيبه الكامل في الاكتشاف العظيم.

كان مينكوفسكي مهتمًا بحالة الديناميكا الكهربية بعد تجارب ميشيلسون التخريبية على الأقل منذ صيف عام 1905 ، عندما قاد مينكوفسكي وديفيد هيلبرت ندوة متقدمة حضرها علماء فيزيائيون بارزون في ذلك الوقت لدراسة أوراق لورنتز ، بوانكاريه وآخرون. ومع ذلك ، ليس من الواضح على الإطلاق متى بدأ مينكوفسكي في صياغة الصيغة الهندسية للنسبية الخاصة التي كان من المفترض أن تحمل اسمه ، أو إلى أي مدى تأثر بتفسير بوانكاريه رباعي الأبعاد لتحول لورنتز. كما أنه ليس من الواضح ما إذا كان قد قدر تمامًا مساهمة أينشتاين الحاسمة في فهم تحولات لورنتز ، معتقدًا أن عمل أينشتاين كان امتدادًا لعمل لورنتز. [23]

في 5 نوفمبر 1907 (قبل أكثر من عام بقليل من وفاته) ، قدم مينكوفسكي تفسيره الهندسي للزمكان في محاضرة ألقاها في مجتمع غوتنغن الرياضي بعنوان ، مبدأ النسبية (Das Relativitätsprinzip). [ملحوظة 5] في 21 سبتمبر 1908 ، قدم مينكوفسكي حديثه الشهير ، المكان والزمان (Raum und Zeit) ، [24] للجمعية الألمانية للعلماء والأطباء. الكلمات الافتتاحية لـ المكان والزمان بما في ذلك تصريح مينكوفسكي الشهير بأن "من الآن فصاعدًا ، سيختزل الفضاء لنفسه والوقت لنفسه تمامًا إلى مجرد ظل ، وفقط نوع من الاتحاد بين الاثنين يجب أن يحافظ على الاستقلال". المكان والزمان تضمنت أول عرض عام لمخططات الزمكان (الشكل 1-4) ، وتضمنت عرضًا رائعًا أن مفهوم الفاصل الزمني الثابت (نناقش أدناه) ، جنبًا إلى جنب مع الملاحظة التجريبية بأن سرعة الضوء محدودة ، يسمح باشتقاق كامل النسبية الخاصة. [الملاحظة 6]

يرتبط مفهوم الزمكان ومجموعة Lorentz ارتباطًا وثيقًا بأنواع معينة من الأشكال الهندسية الكروية أو الزائدية أو المطابقة ومجموعات التحويل الخاصة بها التي تم تطويرها بالفعل في القرن التاسع عشر ، حيث يتم استخدام فترات زمنية ثابتة مماثلة لفاصل الزمكان. [الملاحظة 7]

آينشتاين ، من جانبه ، كان في البداية رافضًا لتفسير مينكوفسكي الهندسي للنسبية الخاصة ، معتبراً ذلك على أنه überflüssige Gelehrsamkeit (تعلُّم لا لزوم له). ومع ذلك ، من أجل إكمال بحثه عن النسبية العامة الذي بدأ في عام 1907 ، أثبت التفسير الهندسي للنسبية أنه حيوي ، وفي عام 1916 ، اعترف أينشتاين تمامًا بمديونته لمينكوفسكي ، الذي سهّل تفسيره بشكل كبير الانتقال إلى النسبية العامة. [11]: 151-152 نظرًا لوجود أنواع أخرى من الزمكان ، مثل الزمكان المنحني للنسبية العامة ، يُعرف الزمكان الخاص بالنسبية الخاصة اليوم باسم الزمكان مينكوفسكي.

تحرير الفاصل الزمني للزمكان

على الرغم من أن اثنين من المشاهدين قد يقيسان x, ذ، و ض موضع النقطتين باستخدام أنظمة إحداثيات مختلفة ، ستكون المسافة بين النقطتين هي نفسها لكليهما (على افتراض أنهما يقيسان باستخدام نفس الوحدات). المسافة "ثابتة".

ومع ذلك ، في النسبية الخاصة ، لم تعد المسافة بين نقطتين هي نفسها إذا تم قياسها بواسطة مراقبين مختلفين عندما يتحرك أحد المراقبين ، بسبب تقلص لورنتز. يصبح الموقف أكثر تعقيدًا إذا تم فصل النقطتين في الوقت المناسب وكذلك في الفضاء. على سبيل المثال ، إذا رأى أحد المراقبين حدثين يقعان في نفس المكان ، ولكن في أوقات مختلفة ، فإن الشخص الذي يتحرك فيما يتعلق بالمراقب الأول سيرى الحدثين اللذين يحدثان في أماكن مختلفة ، لأنهما (من وجهة نظرهما) ثابتان ، وموقف الحدث يتراجع أو يقترب. وبالتالي ، يجب استخدام مقياس مختلف لقياس "المسافة" الفعالة بين حدثين.

في الزمكان رباعي الأبعاد ، التناظرية للمسافة هي فترة. على الرغم من أن الوقت يأتي كبُعد رابع ، إلا أنه يُعامل بشكل مختلف عن الأبعاد المكانية. وبالتالي فإن فضاء مينكوفسكي يختلف في نواحٍ مهمة عن الفضاء الإقليدي رباعي الأبعاد. السبب الأساسي لدمج المكان والزمان في الزمكان هو أن المكان والزمان ليسا ثابتين بشكل منفصل ، وهذا يعني أنه في ظل الظروف المناسبة ، سيختلف مراقبون مختلفون على طول الوقت بين اثنين الأحداث (بسبب تمدد الوقت) أو المسافة بين الحدثين (بسبب انكماش الطول). لكن النسبية الخاصة توفر ثابتًا جديدًا ، يسمى الفاصل الزمني للزمكانالذي يجمع المسافات في المكان والزمان. كل المراقبين الذين يقيسون الوقت والمسافة بين أي حدثين سينتهي بهم الأمر إلى حساب نفس الفترة الزمنية للزمكان. لنفترض أن مراقبًا يقيس حدثين مفصولين في الوقت المناسب بواسطة Δ t < displaystyle Delta t> والمسافة المكانية Δ x. ثم فاصل الزمكان (Δ ث) 2 ) ^ <2>> بين الحدثين المفصولين بمسافة Δ x > في الفضاء وبواسطة Δ ج t = ج t = ج دلتا t> في ج t < displaystyle ct> -المنسق هو:

أو لثلاثة أبعاد فضائية ،

عادةً ما يتم رسم مخطط الزمكان بمسافة واحدة وإحداثيات زمنية واحدة. يقدم الشكل 2-1 مخططًا للزمكان يوضح خطوط العالم (أي المسارات في الزمكان) لفوتونين ، A و B ، نشأتا من نفس الحدث وتسيران في اتجاهين متعاكسين. بالإضافة إلى ذلك ، يوضح C الخط العالمي لجسم بسرعة أبطأ من سرعة الضوء. يتم قياس إحداثي الوقت الرأسي بواسطة c < displaystyle c> بحيث يحتوي على نفس الوحدات (بالأمتار) مثل إحداثي الفضاء الأفقي. نظرًا لأن الفوتونات تنتقل بسرعة الضوء ، فإن ميل خطوط عالمهم يبلغ ± 1. بعبارة أخرى ، يتطلب كل متر يقطعه فوتون إلى اليسار أو اليمين ما يقرب من 3.3 نانوثانية من الوقت.

هناك نوعان من اصطلاحات العلامات المستخدمة في أدبيات النسبية:

ترتبط اصطلاحات التوقيع هذه بـ تواقيع مترية (+ - - -) و (- + + +). الاختلاف البسيط هو وضع إحداثي الوقت أخيرًا وليس الأول. كلا الاتفاقيتين تستخدمان على نطاق واسع في مجال الدراسة.

الإطارات المرجعية تحرير

لاكتساب نظرة ثاقبة حول كيفية مقارنة إحداثيات الزمكان التي يقيسها المراقبون في إطارات مرجعية مختلفة مع بعضها البعض ، من المفيد العمل باستخدام إعداد مبسط مع الإطارات في التكوين القياسي. مع الحرص ، يسمح هذا بتبسيط الرياضيات دون فقدان التعميم في الاستنتاجات التي يتم التوصل إليها. في الشكل 2-2 ، يتم عرض إطارين مرجعيين من جاليليو (أي الإطارات التقليدية المكونة من 3 مسافات) في حركة نسبية. ينتمي الإطار S إلى مراقب أول O ، وينتمي الإطار S (يُنطق "S prime") إلى مراقب ثان O ′.

  • ال x, ذ, ض يتم توجيه محاور الإطار S بالتوازي مع المحاور المُعدة الخاصة بالإطار S ′.
  • يتحرك الإطار S في ملف x- اتجاه الإطار S بسرعة ثابتة الخامس كما تم قياسه في الإطار S.
  • تتزامن أصول الإطارات S و S مع الوقت ر = 0 للإطار S و ر′ = 0 للإطار S ′. [4]: 107

يعيد الشكل 2-3 أ رسم الشكل 2-2 في اتجاه مختلف. يوضح الشكل 2-3 ب مخططًا للزمكان من وجهة نظر المراقب O. نظرًا لأن S و S في التكوين القياسي ، فإن أصولهما تتطابق في بعض الأحيان ر = 0 في الإطار S و ر′ = 0 في الإطار S ′. ال ط مالمحور يمر عبر الأحداث في الإطار S التي لها x′ = 0. ولكن مع النقاط x′ = 0 تتحرك في x- اتجاه الإطار S بالسرعة الخامس، بحيث لا تتطابق مع ط م المحور في أي وقت بخلاف الصفر. لذلك ، فإن ط م′ مائل فيما يتعلق ط م المحور بزاوية θ معطى بواسطة

ال x′ مائل أيضًا فيما يتعلق بـ x محور. لتحديد زاوية هذا الميل ، نتذكر أن ميل خط العالم لنبضة ضوئية هو دائمًا ± 1. يقدم الشكل 2-3 ج مخططًا للزمكان من وجهة نظر المراقب O ′. يمثل الحدث P انبعاث نبضة ضوئية عند x′ = 0, ط م′ = −أ. ينعكس النبض من مرآة تقع على مسافة أ من مصدر الضوء (الحدث Q) ، ويعود إلى مصدر الضوء عند x′ = 0, ط م′ = أ (الحدث R).

تم رسم نفس الأحداث P ، Q ، R في الشكل .2-3 ب في إطار المراقب O. تحتوي مسارات الضوء على منحدرات = 1 و 1 ، بحيث تشكل △ PQR مثلثًا قائمًا مع PQ و QR على حد سواء عند 45 درجة الى x و ط م المحاور. منذ OP = OQ = OR ، الزاوية بين x' و x يجب أن يكون أيضًا θ. [4] : 113–118

بينما يحتوي إطار الراحة على محاور زمنية ومكانية تلتقي بزوايا قائمة ، يتم رسم الإطار المتحرك بمحاور تلتقي بزاوية حادة. الإطارات متكافئة في الواقع. يرجع عدم التناسق إلى التشوهات التي لا يمكن تجنبها في كيفية رسم إحداثيات الزمكان على مستوى ديكارتي ، ولا ينبغي اعتباره أغرب من الطريقة التي ، في إسقاط مركاتور للأرض ، الأحجام النسبية للكتل الأرضية بالقرب من القطبين (جرينلاند و أنتاركتيكا) مبالغ فيها للغاية بالنسبة إلى كتل اليابسة بالقرب من خط الاستواء.

تحرير المخروط الخفيف

في الشكل 2-4 ، يقع الحدث O في أصل مخطط الزمكان ، ويمثل الخطان المائلان جميع الأحداث التي لها فترة صفرية من الزمكان فيما يتعلق بحدث الأصل. يشكل هذان الخطان ما يسمى مخروط خفيف للحدث O ، حيث أن إضافة بعد مكاني ثان (الشكل 2-5) يجعل مظهر اثنين من المخاريط الدائرية اليمنى يلتقيان مع قممهما عند O. يمتد أحد المخروط إلى المستقبل (t & gt0) ، والآخر إلى الماضي ( ر & lt0).

يقسم المخروط الخفيف (المزدوج) الزمكان إلى مناطق منفصلة بالنسبة إلى قمته. يتكون الجزء الداخلي من مخروط الضوء المستقبلي من جميع الأحداث التي يتم فصلها عن القمة بأكثر من ذلك زمن (المسافة الزمنية) من الضروري لعبورهم المسافة المكانية في lightpeed تضم هذه الأحداث المستقبل المماثل للوقت من الحدث O. وبالمثل ، فإن الزمن الماضي يشمل الأحداث الداخلية لمخروط الضوء الماضي. حتى في فترات زمنية Δط م أكبر من Δx، مما يجعل فترات زمنية متشابهة إيجابية. تتكون المنطقة الخارجية لمخروط الضوء من أحداث منفصلة عن الحدث O بأكثر من ذلك الفضاء مما يمكن عبوره عند سرعة الضوء في المعطى زمن. تضم هذه الأحداث ما يسمى ب فضاء منطقة الحدث O ، والمشار إليها "في مكان آخر" في الشكل 2-4. يقال إن الأحداث على مخروط الضوء نفسه خفيف (أو فصل فارغ) من O. بسبب الثبات في الفاصل الزمني للزمكان ، سيقوم جميع المراقبين بتعيين نفس مخروط الضوء لأي حدث معين ، وبالتالي سيوافقون على هذا التقسيم للزمكان. [21]: 220

المخروط الضوئي له دور أساسي في مفهوم السببية. من الممكن أن تنتقل إشارة ليست أسرع من سرعة الضوء من موضع ووقت O إلى موضع ووقت D (الشكل 2-4). ومن ثم فمن الممكن أن يكون للحدث O تأثير سببي على الحدث D. يحتوي مخروط الضوء المستقبلي على جميع الأحداث التي يمكن أن تتأثر سببيًا بـ O. وبالمثل ، من الممكن لإشارة ليست أسرع من سرعة الضوء الانتقال من موضع ووقت A ، إلى موضع ووقت O. يحتوي مخروط الضوء الماضي على جميع الأحداث التي يمكن أن يكون لها تأثير سببي على O. في المقابل ، بافتراض أن الإشارات لا يمكن أن تنتقل أسرع من سرعة الضوء ، أي حدث ، على سبيل المثال لا يمكن أن يؤثر B أو C ، في المنطقة الشبيهة بالفضاء (في مكان آخر) ، على الحدث O ، ولا يمكن أن يتأثروا بالحدث O الذي يستخدم مثل هذه الإشارة. في ظل هذا الافتراض ، يتم استبعاد أي علاقة سببية بين الحدث O وأي أحداث في المنطقة الفضائية لمخروط ضوئي. [29]

نسبية تحرير التزامن

سيوافق جميع المراقبين على أنه بالنسبة لأي حدث معين ، يقع حدث داخل مخروط الضوء المستقبلي للحدث المعين بعد الحدث المحدد. وبالمثل ، بالنسبة لأي حدث معين ، يقع حدث داخل مخروط الضوء السابق لحدث معين قبل الحدث المحدد. تظل العلاقة قبل - بعد الملاحظة للأحداث المنفصلة زمنيًا دون تغيير بغض النظر عن الإطار المرجعي للمراقب ، أي بغض النظر عن كيفية تحرك المراقب. الوضع مختلف تمامًا بالنسبة للأحداث المنفصلة مثل الفضاء. الشكل 2-4 تم استخلاصه من الإطار المرجعي لمراقب يتحرك في الخامس = 0. من هذا الإطار المرجعي ، يُلاحظ وقوع الحدث C بعد الحدث O ، ويلاحظ وقوع الحدث B قبل الحدث O. من إطار مرجعي مختلف ، يمكن عكس ترتيب هذه الأحداث غير المرتبطة بالسببية. على وجه الخصوص ، يلاحظ المرء أنه إذا كان حدثان متزامنان في إطار مرجعي معين ، فسيكونان كذلك بالضرورة مفصولة بفاصل زمني شبيه بالفضاء وبالتالي فهي مرتبطة بشكل غير سببي.تسمى الملاحظة القائلة بأن التزامن ليس مطلقًا ، ولكنه يعتمد على الإطار المرجعي للراصد ، بنسبية التزامن. [30]

يوضح الشكل 2-6 استخدام مخططات الزمكان في تحليل نسبية التزامن. الأحداث في الزمكان ثابتة ، لكن أرتال الإحداثيات تتحول كما نوقش أعلاه في الشكل 2-3. الأحداث الثلاثة (A ، B ، C) متزامنة من الإطار المرجعي لمراقب يتحرك عند الخامس = 0. من الإطار المرجعي للمراقب يتحرك عند الخامس = 0.3ج، يبدو أن الأحداث تحدث بالترتيب C ، B ، A. من الإطار المرجعي لمراقب يتحرك عند الخامس = −0.5ج ، يبدو أن الأحداث تحدث بالترتيب أ ، ب ، ج. يمثل الخط الأبيض أ مستوى التزامن الانتقال من ماضي الراصد إلى مستقبل الراصد ، وإبراز الأحداث الموجودة فيه. المنطقة الرمادية هي المخروط الفاتح للراصد ، والذي يظل ثابتًا.

يعطي الفاصل الزمني للزمكان الشبيه بالفضاء نفس المسافة التي يمكن للمراقب أن يقيسها إذا كانت الأحداث التي يتم قياسها متزامنة مع الراصد. وبالتالي ، فإن الفاصل الزمني للزمكان الشبيه بالفضاء يوفر مقياسًا لـ المسافة المناسبة، أي المسافة الحقيقية = - s 2. < displaystyle < sqrt <-s ^ <2> >>.> وبالمثل ، يعطي الفاصل الزمني للزمكان المماثل للوقت نفس مقياس الوقت الذي يتم تقديمه بواسطة الدقات التراكمية للساعة التي تتحرك على طول خط عالمي معين. يوفر الفاصل الزمني للزمكان الشبيه بالوقت بالتالي مقياسًا لـ الوقت المناسب = ق 2. >>.> [21] : 220–221

تحرير القطع الزائد الثابت

في الفضاء الإقليدي (الذي له أبعاد مكانية فقط) ، تشكل مجموعة النقاط متساوية البعد (باستخدام المقياس الإقليدي) من نقطة ما دائرة (في بعدين) أو كرة (في ثلاثة أبعاد). في (1 + 1) الأبعاد الفضائية لمينكوفسكي (لها بُعد زمني واحد وبُعد مكاني واحد) ، النقاط الموجودة في فاصل زمني ثابت للزمكان بعيدًا عن الأصل (باستخدام مقياس مينكوفسكي) منحنيات النموذج التي قدمتها المعادلتان

في الشكل 2-7 أ ، يربط كل قطع زائد أرجواني جميع الأحداث التي لها فصل فضاء ثابت عن الأصل ، بينما يربط القطع الزائد الأخضر أحداثًا متساوية في الفصل الزمني.

الأرجواني الزائدي ، الذي يعبر x المحور هو منحنيات شبيهة بالوقت ، وهذا يعني أن هذه القطع الزائدة تمثل مسارات فعلية يمكن اجتيازها (متسارعة باستمرار) الجسيمات في الزمكان: بين أي حدثين على قطع زائد واحد ، تكون العلاقة السببية ممكنة ، لأن معكوس المنحدر - يمثل السرعة اللازمة - لجميع الأجزاء أقل من c < displaystyle c>. من ناحية أخرى ، فإن القطوع الزائدة الخضراء ، التي تعبر ط م المحور ، هي منحنيات شبيهة بالفضاء لأن جميع الفواصل على امتداد هذه القطع الزائدة هي فترات زمنية شبيهة بالفضاء: لا توجد علاقة سببية ممكنة بين أي نقطتين على واحدة من هذه القطع الزائدة ، لأن جميع القاطعات تمثل سرعات أكبر من c < displaystyle c>.

يعكس الشكل 2-7 ب الوضع في (1 + 2) الأبعاد الزمكان لمينكوفسكي (واحد زمني وآخر مكانيان) مع الزوائد الزائدة المقابلة. تولد القطع الزائدة الثابتة التي تم إزاحتها بفواصل زمنية من الأصل أشكالًا زائدة من ورقة واحدة ، بينما تولد القطع الزائدة الثابتة التي تم إزاحتها بفواصل زمنية مماثلة من الأصل أشكالًا زائدة من ورقتين.

تتكون حدود الأبعاد (1 + 2) بين الفراغات الزائدة الشبيهة بالزمان والزمان ، والتي تم تحديدها من خلال الأحداث التي تشكل فاصلًا زمنيًا صفريًا في الزمكان إلى الأصل ، عن طريق تحلل الأجسام الزائدة إلى مخروط الضوء. في الأبعاد (1 + 1) ، يتدهور القطوع الزائد إلى الخطين الرماديين بزاوية 45 درجة الموصوفين في الشكل 2-7 أ.

تمدد الوقت وتقلص الطول تحرير

يوضح الشكل 2-8 القطع الزائد الثابت لجميع الأحداث التي يمكن الوصول إليها من الأصل في وقت مناسب يبلغ 5 أمتار (حوالي 1.67 × 10 8 ثوانٍ). تمثل خطوط العالم المختلفة ساعات تتحرك بسرعات مختلفة. الساعة التي تكون ثابتة بالنسبة للمراقب لها خط عالمي عمودي ، والوقت المنقضي الذي يقاسه الراصد هو نفس الوقت المناسب. لساعة تسير بسرعة 0.3 ج، الوقت المنقضي الذي يقيسه المراقب هو 5.24 متر (1.75 × 10 −8 ثانية) ، بينما بالنسبة لساعة تسير بسرعة 0.7 ج، الوقت المنقضي الذي يقاسه المراقب هو 7.00 متر (2.34 × 10 −8 ثانية). يوضح هذا الظاهرة المعروفة باسم تمدد الوقت. تستغرق الساعات التي تتحرك بشكل أسرع وقتًا أطول (في إطار المراقب) لتحديد نفس القدر من الوقت المناسب ، وتنتقل على طول المحور السيني خلال ذلك الوقت المناسب أكثر مما كانت ستسافر عليه بدون تمدد زمني. [21]: 220 - 221 قياس تمدد الوقت بواسطة مراقبين في أطر مرجعية مختلفة بالقصور الذاتي هو قياس متبادل. إذا قام المراقب O بقياس ساعات المراقب O ′ على أنها تعمل بشكل أبطأ في إطاره ، فإن المراقب O ′ بدوره سيقيس ساعات المراقب O على أنها تعمل بشكل أبطأ.

إن تقلص الطول ، مثل تمدد الوقت ، هو مظهر من مظاهر نسبية التزامن. يتطلب قياس الطول قياس الفاصل الزمني للزمكان بين حدثين متزامنين في الإطار المرجعي للفرد. لكن الأحداث المتزامنة في إطار مرجعي واحد ، بشكل عام ، ليست متزامنة في أطر مرجعية أخرى.

يوضح الشكل 2-9 حركات قضيب طوله 1 متر يتحرك بسرعة 0.5 ج على طول x محور. تمثل حواف الشريط الأزرق الخطوط العالمية لنقطتي نهاية القضيب. يوضح القطع الزائد الثابت أحداثًا مفصولة عن الأصل بفاصل زمني يبلغ 1 متر. تم قياس نقطتي النهاية O و B عندما ر ′ = 0 أحداث متزامنة في الرتل S. لكن بالنسبة للمراقب في الإطار S ، فإن الأحداث O و B ليستا متزامنتين. لقياس الطول ، يقيس المراقب في الإطار S نقاط نهاية القضيب كما هو متوقع على x-المحور على طول خطوط عالمهم. إسقاط القضيب ورقة العالم على x ينتج المحور الطول المختصر OC. [4]: 125

(غير موضح) رسم خط عمودي عبر A بحيث يتقاطع مع xيوضح المحور أنه حتى مع اختصار OB من وجهة نظر المراقب O ، فإن OA يتم تقصيرها أيضًا من وجهة نظر المراقب O ′. بنفس الطريقة التي يقيس بها كل مراقب ساعات الآخر على أنها تعمل ببطء ، يقيس كل مراقب حكام الآخر على أنهم متعاقدون.

فيما يتعلق بالانكماش المتبادل الطول ، 2-9 يوضح أن الإطارات المجهزة وغير المهيأة يتم تدويرها بشكل متبادل بزاوية زائدية (مماثلة للزوايا العادية في الهندسة الإقليدية). [note 8] بسبب هذا الدوران ، فإن بروز عصا متر محضرة على غير محكم x- تم تقصير المحور مسبقًا ، بينما يتم أيضًا تقصير إسقاط عصا متر غير مسبوقة على المحور السيني المجهز.

تمدد الوقت المتبادل وتحرير المفارقة المزدوجة

تحرير تمديد الوقت المتبادل

يميل التمدد المتبادل الزمني وتقلص الطول إلى ضرب المبتدئين كمفاهيم متناقضة بطبيعتها. إذا قام مراقب في الإطار S بقياس ساعة ، في حالة سكون في الإطار S '، حيث يعمل أبطأ من' ، بينما يتحرك S 'بسرعة الخامس في S ، يتطلب مبدأ النسبية أن يقيس مراقب في الإطار S بالمثل ساعة في الإطار S ، يتحرك بسرعة -الخامس في S ، كركض أبطأ من عملها. كيف يمكن تشغيل ساعتين كلاهما أبطأ عن الآخر ، هو سؤال مهم "يذهب إلى صميم فهم النسبية الخاصة". [21]: 198

ينبع هذا التناقض الظاهري من عدم مراعاة الإعدادات المختلفة للقياسات الضرورية ذات الصلة بشكل صحيح. تسمح هذه الإعدادات بشرح متسق لملف ظاهر فقط تناقض. لا يتعلق الأمر بالتكتكات المجردة لساعتين متطابقتين ، بل يتعلق بكيفية قياس المسافة الزمنية لشرعتين من الساعة المتحركة في إطار واحد. اتضح أنه في المراقبة المتبادلة للمدة بين علامات الساعة ، كل منها يتحرك في الإطار الخاص به ، يجب إشراك مجموعات مختلفة من الساعات. من أجل قياس المدة الزمنية للساعة المتحركة W ′ (عند السكون في S) في الإطار S ، يستخدم المرء اثنين ساعات إضافية متزامنة W1 و2 في حالة السكون في نقطتين ثابتتين بشكل تعسفي في S مع المسافة المكانية د.

يمكن تعريف حدثين من خلال الشرط "ساعتان في نفس الوقت في مكان واحد" ، أي عندما يمر W ′ كل W1 و2. لكلا الحدثين يتم تسجيل قراءتين للساعات المتوازنة. الفرق بين قراءتي دبليو1 و2 هي المسافة الزمنية للحدثين في S ، والمسافة المكانية بينهما هي د. الفرق بين قراءتي W ′ هو المسافة الزمنية للحدثين في S ′. في S يتم فصل هذه الأحداث في الوقت المناسب فقط ، تحدث في نفس المكان في S ′. بسبب الثبات في الفاصل الزمني للزمكان الممتد بواسطة هذين الحدثين ، والفصل المكاني غير الصفري د في S ، يجب أن تكون المسافة الزمنية في S ′ أصغر من تلك الموجودة في S: the الأصغر المسافة الزمنية بين الحدثين ، الناتجة عن قراءات الساعة المتحركة W ′ ، تنتمي إلى أبطأ تشغيل الساعة W W.

على العكس من ذلك ، للحكم في الإطار S المسافة الزمنية لحدثين على ساعة متحركة W (عند السكون في S) ، يحتاج المرء إلى ساعتين في حالة الراحة في S ′.

في هذه المقارنة ، تتحرك الساعة W بسرعة -الخامس. يؤدي تسجيل القراءات الأربع للأحداث مرة أخرى ، والتي تم تحديدها بواسطة "ساعتان في وقت واحد في مكان واحد" ، إلى مسافات زمنية مماثلة للحدثين ، مفصولة الآن مؤقتًا ومكانيًا في S ، وفصلها مؤقتًا فقط ولكن تم تجميعها في S. To حافظ على الفاصل الزمني للزمكان ثابتًا ، يجب أن تكون المسافة الزمنية في S أصغر منها في S ′ ، بسبب الفصل المكاني للأحداث في S: يُلاحظ الآن أن الساعة W تعمل بشكل أبطأ.

التسجيلات الضرورية للحكمين ، مع "ساعة متحركة واحدة" و "ساعتان في حالة الراحة" في S أو S على التوالي ، تتضمن مجموعتين مختلفتين ، كل منهما بثلاث ساعات. نظرًا لوجود مجموعات مختلفة من الساعات المتضمنة في القياسات ، فلا توجد ضرورة متأصلة في أن تكون القياسات "متسقة" بشكل متبادل ، بحيث إذا قام أحد المراقبين بقياس الساعة المتحركة لتكون بطيئة ، فإن المراقب الآخر يقيس ساعة الشخص ليكون سريعًا. [21]: 198-199

يوضح الشكل 2-10 المناقشة السابقة حول تمدد الوقت المتبادل باستخدام مخططات مينكوفسكي. تعكس الصورة العلوية القياسات كما تُرى من الإطار S "عند السكون" مع محاور مستطيلة غير مهيأة وإطار S "يتحرك مع الخامس & gt 0 "، منسقة بواسطة محاور مائلة مائلة ، مائلة إلى اليمين ، تُظهر الصورة السفلية إطار S" في وضع السكون "بإحداثيات مستطيلة ومستطيلة ، وإطار S" يتحرك مع -الخامس & lt 0 "، بمحاور مائلة غير مائلة ، مائلة إلى اليسار.

كل خط مرسوم بالتوازي مع المحور المكاني (x, x′) يمثل خط التزامن. جميع الأحداث في هذا السطر لها نفس القيمة الزمنية (ط م, ط م′). وبالمثل ، يتم رسم كل خط بالتوازي مع محور زمني (ط م, ط م ′) يمثل خط قيم إحداثيات مكانية متساوية (x, x′).

يمكن للمرء أن يعين الأصل في كلتا الصورتين ا (= ا ′) كحدث ، حيث يتم تجميع "الساعة المتحركة" ذات الصلة مع "الساعة الأولى في حالة السكون" في كلا المقارنتين. من الواضح ، بالنسبة لهذا الحدث ، أن القراءات على كلتا الساعتين في كلا المقارنات هي صفر. نتيجة لذلك ، فإن خطوط العالم للساعات المتحركة مائلة إلى اليمين ط م′ - المحور (الصور العلوية ، الساعة W ′) والميل إلى اليسار ط م- المحاور (الصور السفلية ، الساعة W). خطوط العالم من دبليو1 و'1 هي المحاور الزمنية العمودية المقابلة (ط م في الصور العلوية ، و ط م′ في الصور السفلية). في الصورة العلوية مكان W2 يؤخذ ليكون أx & gt 0 ، وبالتالي يتقاطع الخط العالمي (غير الظاهر في الصور) لهذه الساعة مع خط العالم للساعة المتحركة ( ط م′-محور) في الحدث المسمى أ، حيث "توجد ساعتان في نفس الوقت في مكان واحد". في الصورة السفلية مكان W ′2 يؤخذ ليكون جx & lt 0 ، وهكذا في هذا القياس ، تمر الساعة المتحركة W W2 في الحدث ج. في الصورة العلوية ط م-تنسيق أر من الحدث أ (قراءة دبليو2) ب، مما يعطي الوقت المنقضي بين الحدثين ، ويقاس بـ W1 و2، مثل OB. للمقارنة ، طول الفترة الزمنية OA، المقاسة بـ W ′ ، يجب أن تتحول إلى مقياس ط م-محور. يتم ذلك عن طريق القطع الزائد الثابت (انظر أيضًا الشكل 2-8) حتى النهاية أ، وربط جميع الأحداث بنفس الفاصل الزمني للزمكان من الأصل مثل أ. هذا يؤدي إلى الحدث ج على ال ط م-المحور ، ومن الواضح: OC & lt OB، الساعة "المتحركة" W ′ تعمل بشكل أبطأ.

لإظهار تمدد الوقت المتبادل مباشرة في الصورة العلوية ، الحدث د قد يتم بناؤها على أنها الحدث في x′ = 0 (موقع الساعة W ′ في S ′) ، المتزامن مع ج (OC له فاصل زمني مساوٍ مثل OA) في S ′. هذا يدل على أن الفاصل الزمني التطوير التنظيمي اطول من OA، مما يدل على أن الساعة "المتحركة" تعمل بشكل أبطأ. [4]: 124

في الصورة السفلية يتحرك الإطار S بسرعة -الخامس في الإطار S عند السكون. الخط العالمي للساعة W هو ط م-المحور (مائل إلى اليسار) ، خط العالم W ′1 هو الرأسي ط م′ -محور ، وخط W العالمي2 هو الحدث العمودي من خلال ج، مع ط م'-تنسيق د. القطع الزائد الثابت خلال الحدث ج يقيس الفاصل الزمني OC ل OA، وهو أقصر من التطوير التنظيمي أيضا، ب شيد (على غرار د في الصور العلوية) بالتزامن مع أ في S ، في x = 0. النتيجة OB & GT OC يتوافق مرة أخرى مع أعلاه.

كلمة "قياس" مهمة. في الفيزياء الكلاسيكية ، لا يمكن للمراقب أن يؤثر على كائن مرصود ، بل يؤثر على حالة حركة الكائن تستطيع تؤثر على المراقب الملاحظات من الكائن.

التوأم المفارقة تحرير

توضح مقدمات عديدة للنسبية الخاصة الاختلافات بين النسبية الجليل والنسبية الخاصة من خلال طرح سلسلة من "المفارقات". هذه المفارقات هي ، في الواقع ، مشاكل غير مطروحة ، ناتجة عن عدم إلمامنا بسرعات مماثلة لسرعة الضوء. العلاج هو حل العديد من المشاكل في النسبية الخاصة والتعرف على ما يسمى بالتنبؤات غير البديهية. يعتبر النهج الهندسي لدراسة الزمكان من أفضل الطرق لتطوير حدس حديث. [31]

المفارقة المزدوجة هي تجربة فكرية تتضمن توأمين متطابقين ، يقوم أحدهما برحلة إلى الفضاء في صاروخ عالي السرعة ، ويعود إلى المنزل ليكتشف أن التوأم الذي بقي على الأرض قد تقدم في السن. تبدو هذه النتيجة محيرة لأن كل توأم يلاحظ أن التوأم الآخر يتحرك ، ولذا للوهلة الأولى ، يبدو أن كل منهما سيجد أن الآخر قد تقدم في العمر أقل. تتجنب المفارقة المزدوجة تبرير تمدد الوقت المتبادل المعروض أعلاه من خلال تجنب الحاجة إلى ساعة ثالثة. [21]: 207 ومع ذلك ، فإن مفارقة التوأم ليس تناقضًا حقيقيًا لأنه يسهل فهمه في سياق النسبية الخاصة.

ينبع الانطباع بوجود مفارقة من سوء فهم لما تنص عليه النسبية الخاصة. لا تعلن النسبية الخاصة أن جميع الأطر المرجعية متكافئة ، فقط إطارات بالقصور الذاتي. إن إطار التوأم المتنقل ليس قصورًا ذاتيًا خلال الفترات التي تتسارع فيها. علاوة على ذلك ، يمكن اكتشاف الفرق بين التوأم من خلال الملاحظة: يحتاج التوأم المسافر إلى إطلاق صواريخه حتى يتمكن من العودة إلى المنزل ، بينما لا يحتاج التوأم في المنزل إلى ذلك. [32] [الملاحظة 9]

يجب أن تؤدي هذه الفروق إلى اختلاف في عمر التوائم. يقدم مخطط الزمكان في الشكل 2-11 الحالة البسيطة لتوأم يخرج مباشرة على طول المحور x ويعود إلى الوراء على الفور. من وجهة نظر التوأم في المنزل ، لا يوجد شيء محير بشأن المفارقة المزدوجة على الإطلاق. الوقت المناسب الذي يتم قياسه على طول خط العالم لسفر التوأم من O إلى C ، بالإضافة إلى الوقت المناسب المقاس من C إلى B ، هو أقل من الوقت المناسب الذي يقيسه التوأم في المنزل من O إلى A إلى B. تتطلب المسارات الأكثر تعقيدًا التكامل الوقت المناسب بين الأحداث المعنية على طول المنحنى (أي المسار المتكامل) لحساب المقدار الإجمالي للوقت المناسب الذي يمر به التوأم المتحرك. [32]

تظهر المضاعفات إذا تم تحليل التناقض التوأم من وجهة نظر التوأم المتنقل.

تُستخدم تسميات فايس فيما بعد ، التي تشير إلى التوأم في المنزل على أنه تيرينس والتوأم المسافر باسم ستيلا. [32]

ستيلا ليست في إطار بالقصور الذاتي. بالنظر إلى هذه الحقيقة ، يُقال أحيانًا بشكل غير صحيح أن الحل الكامل للمفارقة المزدوجة يتطلب النسبية العامة: [32]

سيكون تحليل SR الخالص كما يلي: تم تحليلها في إطار Stella للراحة ، فهي بلا حراك طوال الرحلة. عندما تطلق صواريخها من أجل التحول ، فإنها تختبر قوة زائفة تشبه قوة الجاذبية. [32] تين. 2-6 و 2-11 يوضحان مفهوم خطوط (مستويات) التزامن: خطوط موازية للمراقب x-محور (س ص-plane) تمثل مجموعات من الأحداث المتزامنة في إطار المراقب. في الشكل 2-11 ، تربط الخطوط الزرقاء الأحداث على خط العالم تيرينس والتي ، من وجهة نظر ستيلا، تتزامن مع الأحداث على خطها العالمي. (ستلاحظ تيرينس بدورها مجموعة من الخطوط الأفقية للتزامن.) في كل من أرجل رحلة ستيلا الصادرة والداخلية ، تقيس ساعات تيرينس على أنها تعمل بشكل أبطأ من ساعتها. ولكن خلال فترة التحول (أي بين الخطوط الزرقاء الغامقة في الشكل) ، يحدث تحول في زاوية خطوط التزامن الخاصة بها ، بما يتوافق مع التخطي السريع للأحداث في خط عالم تيرينس الذي تعتبره ستيلا متزامنة مع خطها. لذلك ، في نهاية رحلتها ، وجدت ستيلا أن تيرينس قد تقدمت في السن أكثر من عمرها. [32]

على الرغم من أن النسبية العامة ليست مطلوبة لتحليل المفارقة المزدوجة ، فإن تطبيق مبدأ التكافؤ للنسبية العامة يوفر بعض البصيرة الإضافية في الموضوع. ستيلا ليست ثابتة في إطار بالقصور الذاتي. تم تحليلها في إطار استراحة ستيلا ، فهي بلا حراك طوال الرحلة. عندما تتأرجح ، يكون إطار الراحة خاصتها بالقصور الذاتي ، وستظهر ساعة تيرينس وكأنها تعمل ببطء. لكن عندما تطلق صواريخها من أجل التحول ، فإن إطار الراحة الخاص بها هو إطار متسارع وتواجه قوة تدفعها كما لو كانت في مجال جاذبية.سيبدو تيرينس في مكان مرتفع في هذا المجال وبسبب تمدد وقت الجاذبية ، ستظهر ساعته وكأنها تعمل بسرعة ، لدرجة أن النتيجة الصافية ستكون أن عمر تيرينس أكبر من عمر ستيلا عندما عادوا معًا. [32] الحجج النظرية التي تتنبأ بتمدد زمن الجاذبية لا تقتصر على النسبية العامة. ستتنبأ أي نظرية للجاذبية بتمدد زمن الجاذبية إذا احترمت مبدأ التكافؤ ، بما في ذلك نظرية نيوتن. [21]: 16

تحرير الجاذبية

ركز هذا القسم التمهيدي على الزمكان الخاص بالنسبية الخاصة ، لأنه أسهل ما يمكن وصفه. إن زمكان مينكوفسكي مسطح ، ولا يأخذ في الحسبان الجاذبية ، وهو موحد في كل مكان ، ولا يمثل أكثر من خلفية ثابتة للأحداث التي تحدث فيه. إن وجود الجاذبية يعقد بشكل كبير وصف الزمكان. في النسبية العامة ، لم يعد الزمكان خلفية ثابتة ، ولكنه يتفاعل بنشاط مع الأنظمة الفيزيائية التي يحتويها. منحنيات الزمكان في وجود المادة ، يمكن أن تنتشر الموجات ، تحني الضوء ، وتعرض مجموعة من الظواهر الأخرى. [21]: 221 تم وصف عدد قليل من هذه الظواهر في الأقسام اللاحقة من هذه المقالة.

التحولات الجليل

الهدف الأساسي هو أن تكون قادرًا على مقارنة القياسات التي أجراها المراقبون في حركة نسبية. إذا كان هناك مراقب O في الإطار S قام بقياس إحداثيات الوقت والمكان لحدث ما ، فقم بتعيين هذا الحدث ثلاثة إحداثيات ديكارتية والوقت كما تم قياسه على شبكة الساعات المتزامنة الخاصة به (x, ذ, ض, ر) (يرى الشكل 1-1). يقيس المراقب الثاني O ′ في إطار مختلف S ′ نفس الحدث في نظام الإحداثيات الخاص بها وشبكتها للساعات المتزامنة (x ′ , ذ ′ , ض ′ , ر ′). مع الإطارات بالقصور الذاتي ، لا يخضع أي من المراقبين للتسارع ، وتسمح لنا مجموعة بسيطة من المعادلات بربط الإحداثيات (x, ذ, ض, ر) ل (x ′ , ذ ′ , ض ′ , ر ′). بالنظر إلى أن نظامي الإحداثيات في تكوين قياسي ، مما يعني أنهما متوازيان مع التوازي (x, ذ, ض) إحداثيات وذاك ر = 0 عندما ر ′ = 0 ، تحويل الإحداثيات على النحو التالي: [33] [34]

يوضح الشكل 3-1 أنه في نظرية نيوتن ، الوقت هو عالمي ، وليس سرعة الضوء. [35]: 36-37 تأمل التجربة الفكرية التالية: يوضح السهم الأحمر قطارًا يتحرك بسرعة 0.4 درجة مئوية بالنسبة للمنصة. داخل القطار ، أطلق أحد الركاب رصاصة بسرعة 0.4 درجة مئوية في إطار القطار. يوضح السهم الأزرق أن الشخص الواقف على مسارات القطار يقيس الرصاصة على أنها تتحرك عند 0.8 درجة مئوية. هذا يتوافق مع توقعاتنا الساذجة.

بشكل عام ، بافتراض أن الإطار S ′ يتحرك بسرعة الخامس فيما يتعلق بالإطار S ، ثم في الإطار S ، يقيس المراقب O ′ جسمًا يتحرك بسرعة ش ′. سرعة ش فيما يتعلق بالإطار S ، منذ ذلك الحين x = أوت , x ′ = xفاتو ، و ر = ر ′ ، يمكن كتابتها كـ x ′ = أوتفاتو = (شالخامس)ر = (شالخامس)ر ′. هذا يؤدي إلى ش ′ = x ′ /ر ' وفي نهاية المطاف

وهو الحس السليم قانون الجليل لإضافة السرعات.

التركيب النسبي للسرعات

يختلف تكوين السرعات تمامًا في الزمكان النسبي. لتقليل تعقيد المعادلات بشكل طفيف ، نقدم اختصارًا شائعًا لنسبة سرعة الكائن بالنسبة للضوء ،

يوضح الشكل 3-2 أ قطارًا أحمر يتحرك للأمام بسرعة معطاة الخامس/ج = β = س/أ . من الإطار المجهز للقطار ، يطلق راكب رصاصة بسرعة معينة ش ′ /ج = β ′ = ن/م ، حيث يتم قياس المسافة على طول خط موازٍ للخط الأحمر x ′ بدلاً من المحور الموازي للأسود x محور. ما السرعة المركبة ش من الرصاصة بالنسبة للمنصة ، ممثلة بالسهم الأزرق؟ بالإشارة إلى الشكل 3-2 ب:

  1. من المنصة ، يتم إعطاء السرعة المركبة للرصاصة ش = ج(س + ص)/(أ + ب) .
  2. المثلثان الأصفران متشابهان لأنهما مثلثان قائم الزاوية يشتركان في زاوية مشتركة α. في المثلث الأصفر الكبير ، النسبة س/أ = الخامس/ج = β .
  3. نسب الأضلاع المتناظرة للمثلثين الأصفر ثابتة ، لذلك ص/أ = ب/س = ن/م = β ′. وبالتالي ب = شس/ج و ص = شأ/ج .
  4. استبدل التعابير الخاصة بـ ب و ص في التعبير عن ش في الخطوة 1 للحصول على صيغة أينشتاين لإضافة السرعات: [35]: 42-48

تُظهر الصيغة النسبية لإضافة السرعات المعروضة أعلاه العديد من الميزات المهمة:

  • إذا ش ' و الخامس كلاهما صغير جدًا مقارنة بسرعة الضوء ، ثم المنتج فو ′ /ج 2 يصبح صغيراً بشكل متلاشي ، والنتيجة الإجمالية تصبح غير قابلة للتمييز عن صيغة جاليليو (صيغة نيوتن) لإضافة السرعات: ش = ش ′ + الخامس. الصيغة الجليلية هي حالة خاصة من الصيغة النسبية المطبقة على السرعات المنخفضة.
  • إذا ش ′ يساوي ج، ثم الصيغة تعطي ش = ج بغض النظر عن قيمة البداية الخامس. سرعة الضوء هي نفسها لجميع المراقبين بغض النظر عن حركاتهم بالنسبة لمصدر الانبعاث. [35]: 49

تم إعادة النظر في تمدد الوقت وتقلص الطول

من السهل الحصول على تعبيرات كمية لتمدد الوقت وتقلص الطول. الشكل 3-3 عبارة عن صورة مركبة تحتوي على إطارات فردية مأخوذة من حركتين سابقتين ، مبسطة ومُعاد تسميتها لأغراض هذا القسم.

لتقليل تعقيد المعادلات بشكل طفيف ، هناك مجموعة متنوعة من الرموز المختصرة المختلفة لـ ط م:

في الشكل 3-3 أ ، المقاطع OA و نعم تمثل فترات متساوية في الزمكان. يتم تمثيل التمدد الزمني من خلال النسبة OB/نعم. يحتوي القطع الزائد الثابت على المعادلة ث = √ x 2 + ك 2 أين ك = نعم، والخط الأحمر الذي يمثل خط العالم لجسيم متحرك له المعادلة ث = x/β = xc/الخامس. ينتج القليل من المعالجة الجبرية O B = O K / 1 - v 2 / c 2. < textstyle OB = OK / < sqrt <1-v ^ <2> / c ^ <2> >>.>

يظهر التعبير الذي يتضمن رمز الجذر التربيعي كثيرًا في النسبية ، ويطلق على التعبير الذي يظهر فوق التعبير عامل لورنتز ، ويُشار إليه بالحرف اليوناني جاما γ < displaystyle gamma>: [36]

في الشكل 3-3 ب ، المقاطع OA و نعم تمثل فترات متساوية في الزمكان. يتم تمثيل انكماش الطول من خلال النسبة OB/نعم. يحتوي القطع الزائد الثابت على المعادلة x = √ ث 2 + ك 2 ، أين ك = نعم، وحواف الشريط الأزرق التي تمثل الخطوط العالمية لنقاط النهاية لقضيب متحرك لها ميل 1 /β = ج/الخامس. الحدث أ له إحداثيات (x, ث) = (γk, γβk). بما أن خط المماس عبر A و B له المعادلة ث = (xOB)/β، نحن لدينا γβk = (γkOB)/β و

تحويلات لورنتز تحرير

تعمل تحولات الجليل وما يترتب عليها من قانون منطقي لإضافة السرعات بشكل جيد في عالمنا العادي ذي السرعة المنخفضة للطائرات والسيارات والكرات. ولكن ابتداءً من منتصف القرن التاسع عشر ، بدأت الأجهزة العلمية الحساسة في العثور على حالات شاذة لا تتناسب بشكل جيد مع الإضافة العادية للسرعات.

تُستخدم تحويلات لورينتز لتحويل إحداثيات حدث من إطار إلى آخر في النسبية الخاصة.

يظهر عامل Lorentz في تحويلات Lorentz:

تحويلات لورنتز العكسية هي:

متي الخامسج و x صغير بما فيه الكفاية ، الخامس 2 /ج 2 و vx/ج يقترب المصطلحان من الصفر ، وتقترب تحويلات لورينتز من التحولات الجليل.

يعتبر استدعاء مجموعة واحدة من التحويلات تحويلات Lorentz العادية والأخرى تحويلات معكوسة أمرًا مضللًا ، حيث لا يوجد فرق جوهري بين الإطارات. يطلق المؤلفون المختلفون على مجموعة التحويلات واحدة أو أخرى مجموعة "معكوسة". ترتبط التحولات الأمامية والمعكوسة ببعضها البعض بشكل تافه ، حيث أن س يمكن أن يتحرك الإطار فقط للأمام أو للخلف فيما يتعلق بـ س ′. لذا فإن قلب المعادلات يستلزم ببساطة تبديل المتغيرات الأولية وغير المحضرة والاستبدال الخامس مع -الخامس. [37] : 71–79

مثال: يشارك تيرينس وستيلا في سباق فضاء من الأرض إلى المريخ. تيرينس مسؤول في خط البداية ، بينما ستيلا مشارك. في الوقت ر = ر ′ = 0 ، تتسارع سفينة الفضاء ستيلا على الفور إلى 0.5 ج. المسافة من الأرض إلى المريخ 300 ثانية ضوئية (حوالي 90.0 × 10 6 كم). يلاحظ تيرينس أن ستيلا تعبر ساعة خط النهاية عند ر = 600.00 ث. لكن ستيلا تلاحظ الوقت على سفينتها الكرونومتر ليكون t ′ = γ (t - vx / c 2) = 519.62 s = gamma left (t-vx / c ^ <2> حق) = 519.62 < نص>> عندما تتجاوز خط النهاية ، وتحسب المسافة بين خط البداية وخط النهاية ، كما تم قياسها في إطارها ، لتكون 259.81 ثانية ضوئية (حوالي 77.9 × 10 6 كم). 1).

اشتقاق تحويلات لورنتز تحرير

كان هناك العديد من الاشتقاقات لتحولات لورنتز منذ عمل أينشتاين الأصلي في عام 1905 ، ولكل منها تركيزه الخاص. على الرغم من أن اشتقاق أينشتاين كان مبنيًا على ثبات سرعة الضوء ، إلا أن هناك مبادئ فيزيائية أخرى قد تكون بمثابة نقاط انطلاق. في النهاية ، يمكن اعتبار نقاط البداية البديلة هذه تعبيرات مختلفة عن المبدأ الأساسي للموقع ، والذي ينص على أن التأثير الذي يمارسه أحد الجسيمات على الآخر لا يمكن أن ينتقل على الفور. [38]

يستند الاشتقاق الوارد هنا والموضح في الشكل 3-5 على واحد قدمه Bais [35]: 64-66 ويستفيد من النتائج السابقة من التركيب النسبي للسرعات ، وتمدد الوقت ، وتقلص الطول. الحدث P له إحداثيات (ث, x) في "نظام الراحة" الأسود والإحداثيات (ث ′ , x ′) في الإطار الأحمر الذي يتحرك بمعامل السرعة β = الخامس/ج . لتحديد ث ' و x ' من ناحية ث و x (أو العكس) من الأسهل في البداية اشتقاق معكوس تحول لورنتز.

  1. لا يمكن أن يكون هناك شيء مثل تمدد / انكماش الطول في الاتجاهات العرضية. ذ يجب أن يساوي ذ و ض ′ يجب أن يساوي ض، وإلا فإن ما إذا كانت كرة سريعة الحركة بطول 1 متر يمكن أن تدخل في ثقب دائري 1 متر سيعتمد على المراقب. تنص الافتراض الأول للنسبية على أن جميع إطارات القصور الذاتي متكافئة ، وأن التوسع / الانكماش المستعرض ينتهك هذا القانون. [37]: 27-28
  2. من الرسم ث = أ + ب و x = ص + س
  3. من النتائج السابقة باستخدام مثلثات متشابهة ، نعلم ذلك س/أ = ب/ص = الخامس/ج = β .
  4. بسبب تمدد الوقت ، أ = γw ′
  5. استبدال المعادلة (4) في س/أ = β عائدات س = γw ′ β .
  6. يعطينا تقلص الطول والمثلثات المماثلة ص = γx ′ و ب = βr = βγx ′
  7. استبدال التعبيرات لـ س, أ, ص و ب في المعادلات في الخطوة 2 ، ينتج فورًا ث = γ w ′ + β γ x ′ x = γ x ′ + β γ w ′

المعادلات أعلاه عبارة عن تعبيرات بديلة لمعادلات t و x لتحويل لورنتز العكسي ، كما يمكن رؤيته من خلال الاستبدال ط م ل ث, ط م ' ل ث ' ، و الخامس/ج ل β. من التحويل العكسي ، يمكن اشتقاق معادلات التحويل الأمامي من خلال حل من أجل ر ' و x ′ .

الخطية لتحرير تحويلات لورنتز

تحويلات لورينتز لها خاصية رياضية تسمى الخطية ، منذ ذلك الحين x ' و ر يتم الحصول على ′ كمجموعات خطية من x و ر، مع عدم وجود صلاحيات أعلى. تعكس خطية التحول خاصية أساسية للزمكان تم افتراضها ضمنيًا في الاشتقاق ، أي أن خصائص الأطر المرجعية بالقصور الذاتي مستقلة عن الموقع والوقت. في غياب الجاذبية ، يبدو الزمكان كما هو في كل مكان. [35]: 67 سيتفق جميع المراقبين بالقصور الذاتي على ما يشكل حركة متسارعة وغير متسارعة. [37]: 72-73 يمكن لأي مراقب أن يستخدم قياساته الخاصة للمكان والزمان ، لكن لا يوجد شيء مطلق بشأنها. مؤتمرات مراقب آخر ستفعل الشيء نفسه. [21]: 190

نتيجة الخطية هي أنه إذا تم تطبيق تحولي لورينتز بالتتابع ، فإن النتيجة هي أيضًا تحويل لورنتز.

مثال: يلاحظ تيرينس ستيلا وهي تبتعد عنه بسرعة 0.500 ج، ويمكنه استخدام تحولات Lorentz مع β = 0.500 ليربط قياسات ستيلا بقياساته. ستيلا ، في إطارها ، تلاحظ أن أورسولا تبتعد عنها عند 0.250 ج، ويمكنها استخدام تحويلات Lorentz مع β = 0.250 لربط قياسات أورسولا بقياساتها. بسبب الخطية للتحولات والتركيب النسبي للسرعات ، يمكن لـ Terence استخدام تحويلات Lorentz مع β = 0.666 لربط قياسات أورسولا بقياساته.

تحرير تأثير دوبلر

تأثير دوبلر هو التغيير في التردد أو الطول الموجي للموجة بالنسبة للمستقبل والمصدر في حركة نسبية. من أجل التبسيط ، نعتبر هنا سيناريوهين أساسيين: (1) تكون حركات المصدر و / أو المستقبل على طول الخط الذي يربط بينهما (تأثير دوبلر الطولي) ، و (2) تكون الحركات في الزوايا اليمنى للخط المذكور ( تأثير دوبلر عرضي). نحن نتجاهل السيناريوهات التي تتحرك فيها الزوايا المتوسطة.

تحرير تأثير دوبلر الطولي

يتعامل تحليل دوبلر الكلاسيكي مع الموجات التي تنتشر في وسط ، مثل الموجات الصوتية أو تموجات الماء ، والتي تنتقل بين المصادر والمستقبلات التي تتحرك باتجاه بعضها البعض أو بعيدًا عنها. يعتمد تحليل هذه الموجات على ما إذا كان المصدر أو المستقبل أو كلاهما يتحرك بالنسبة إلى الوسط. بالنظر إلى السيناريو الذي يكون فيه جهاز الاستقبال ثابتًا بالنسبة إلى الوسيط ، ويتحرك المصدر بعيدًا عن جهاز الاستقبال بسرعة تبلغ الخامسس لمعامل سرعة βسيزداد الطول الموجي والتردد المرصود F اعطي من قبل

من ناحية أخرى ، بالنظر إلى السيناريو حيث يكون المصدر ثابتًا ، ويتحرك المستقبل بعيدًا عن المصدر بسرعة الخامسص لمعامل سرعة βص، الطول الموجي ليس تغيرت ، ولكن سرعة إرسال الموجات بالنسبة للمستقبل انخفضت ، والتردد المرصود F اعطي من قبل

الضوء ، على عكس الصوت أو تموجات الماء ، لا ينتشر عبر وسيط ، ولا يوجد تمييز بين مصدر يتحرك بعيدًا عن المستقبل أو جهاز استقبال يتحرك بعيدًا عن المصدر. يوضح الشكل 3-6 مخططًا نسبيًا للزمكان يوضح مصدرًا منفصلاً عن المستقبل بمعامل سرعة β، بحيث يكون الفصل بين المصدر والمستقبل في الوقت المناسب ث هو βw. بسبب تمدد الوقت ، W = Y W ′ >. بما أن ميل شعاع الضوء الأخضر هو −1 ، T = W + β w = γ w ′ (1 + β) = W + beta w = gamma w ^ < prime> (1+ beta)>. ومن ثم ، يتم إعطاء تأثير دوبلر النسبي بواسطة [35]: 58-59

تحرير تأثير دوبلر المستعرض

افترض أن المصدر والمستقبل ، كلاهما يقتربان من بعضهما البعض بحركة قصور ذاتي منتظمة على طول خطوط غير متقاطعة ، هما أقرب مقاربة لبعضهما البعض. يبدو أن التحليل الكلاسيكي يتنبأ بأن المستقبل لا يكتشف أي تحول دوبلر. بسبب التفاصيل الدقيقة في التحليل ، فإن هذا التوقع ليس صحيحًا بالضرورة. ومع ذلك ، عندما يتم تعريفه بشكل مناسب ، فإن إزاحة دوبلر المستعرضة هي تأثير نسبي ليس له نظير كلاسيكي. التفاصيل الدقيقة هي: [39]: 541-543

  • الشكل 3-7أ. ما هو قياس التردد عندما يكون المستقبل هندسيًا عند أقرب اقتراب له من المصدر؟ يتم تحليل هذا السيناريو بسهولة أكبر من الإطار S 'للمصدر. [الملاحظة 10]
  • الشكل 3-7 ب. ما هو قياس التردد عند المتلقي يرى المصدر على أنه الأقرب إليه؟ يتم تحليل هذا السيناريو بسهولة أكبر من الرتل S لجهاز الاستقبال.

يتم فحص سيناريوهين آخرين بشكل شائع في مناقشات تحول دوبلر المستعرض:

  • الشكل 3-7 ج. إذا كان المستقبل يتحرك في دائرة حول المصدر ، فما التردد الذي يقيسه المستقبل؟
  • التين ... 3-7 د. إذا كان المصدر يتحرك في دائرة حول المستقبل ، فما التردد الذي يقيسه المستقبل؟

في السيناريو (أ) ، تكون نقطة أقرب نهج مستقلة عن الإطار وتمثل اللحظة التي لا يوجد فيها تغيير في المسافة مقابل الوقت (أي dr / dt = 0 حيث ص هي المسافة بين المستقبل والمصدر) وبالتالي لا يوجد تحول دوبلر طولي. يلاحظ المصدر أن جهاز الاستقبال مضاء بضوء التردد F ′ ، ولكنه يلاحظ أيضًا أن المستقبل يحتوي على ساعة ممتدة زمنيًا. في الإطار S ، يضيء المستقبل بضوء التردد الأزرق

في السيناريو (ب) ، يُظهر الرسم التوضيحي أن جهاز الاستقبال يُضيء بالضوء منذ أن كان المصدر أقرب ما يكون إلى جهاز الاستقبال ، على الرغم من انتقال المصدر. نظرًا لأن ساعات المصدر متوسعة بالوقت كما تم قياسها في الإطار S ، وبما أن dr / dt كان مساويًا للصفر عند هذه النقطة ، فإن الضوء من المصدر ، المنبعث من هذه النقطة الأقرب ، ينزاح إلى الأحمر مع التردد

يمكن تحليل السيناريوهين (ج) و (د) من خلال حجج بسيطة لتمديد الوقت. في (ج) ، يلاحظ المتلقي الضوء من المصدر على أنه تم إزاحته باللون الأزرق بواسطة عامل γ ، وفي (d) ، ينزاح الضوء إلى الأحمر. التعقيد الوحيد الظاهر هو أن الأجسام التي تدور في المدار هي في حركة متسارعة. ومع ذلك ، إذا نظر مراقب بالقصور الذاتي إلى ساعة متسارعة ، فإن السرعة اللحظية للساعة فقط هي المهمة عند حساب تمدد الوقت. (ومع ذلك ، فإن العكس ليس صحيحًا.) [39]: 541-543 تشير معظم التقارير عن انزياح دوبلر المستعرض إلى التأثير على أنه انزياح أحمر وتحليل التأثير من حيث السيناريوهات (ب) أو (د). [الملاحظة 11]

تحرير الطاقة والزخم

توسيع الزخم إلى أربعة أبعاد تحرير

في الميكانيكا الكلاسيكية ، تتميز حالة حركة الجسيم بكتلته وسرعته. الزخم الخطي ، ناتج كتلة الجسيم وسرعته ، هو كمية متجهة لها نفس اتجاه السرعة: ص = مالخامس . إنها محفوظ الكمية ، مما يعني أنه إذا لم يتأثر النظام المغلق بالقوى الخارجية ، فلا يمكن أن يتغير الزخم الخطي الكلي.

في الميكانيكا النسبية ، يتم تمديد متجه الزخم إلى أربعة أبعاد. يضاف إلى متجه الزخم مكون زمني يسمح لمتجه زخم الزمكان بالتحول مثل متجه موضع الزمكان (x، t) . في استكشاف خصائص زخم الزمكان ، نبدأ ، في الشكل 3-8 أ ، بفحص شكل الجسيم عند السكون. في إطار الراحة ، يكون المكون المكاني للزخم هو صفر ، أي ص = 0 ، لكن عنصر الوقت يساوي مولودية.

سنستخدم هذه المعلومات قريبًا للحصول على تعبير للزخم الرباعي.

تحرير زخم الضوء

تسافر جسيمات الضوء ، أو الفوتونات ، بسرعة ج، الثابت المعروف تقليديًا باسم سرعة الضوء. هذا البيان ليس حشوًا ، لأن العديد من الصيغ الحديثة للنسبية لا تبدأ بسرعة ثابتة للضوء كمسلمة. لذلك تنتشر الفوتونات على طول خط عالمي شبيه بالضوء ، وفي الوحدات المناسبة ، يكون لها مكاني ووقت متساويان لكل مراقب.

تنتقل الفوتونات بسرعة الضوء ، ولكن لها زخم وطاقة محدودان. لكي يكون الأمر كذلك ، فإن مصطلح الكتلة في γmc يجب أن تكون صفراً ، مما يعني أن الفوتونات هي جسيمات عديمة الكتلة. اللانهاية مضروبة في الصفر هي كمية غير محددة ، لكن E / ج واضح المعالم.

علاقة الكتلة والطاقة تحرير

أدى النظر في العلاقات المتبادلة بين المكونات المختلفة لمتجه الزخم النسبي إلى وصول أينشتاين إلى العديد من الاستنتاجات الشهيرة.

  • في الحد الأقصى للسرعة المنخفضة β = ت / ج تقترب من الصفر ، γ تقترب من 1 ، لذا فإن المكون المكاني للزخم النسبي β γ م ج = γ م v يقترب م، المصطلح الكلاسيكي للزخم. باتباع هذا المنظور ، γ م يمكن تفسيره على أنه تعميم نسبي لـ م. اقترح أينشتاين أن الكتلة النسبية تزداد السرعة لكائن ما وفقًا للصيغة m r e l = γ m < displaystyle m_= جاما م>.
  • وبالمثل ، بمقارنة عنصر الوقت للزخم النسبي مع الفوتون ، γ m c = m r e l c = E / c c = E / c> ، بحيث وصل أينشتاين إلى العلاقة E = m r e l c 2 < displaystyle E = m_ج ^ <2>>. مبسطة في حالة السرعة الصفرية ، هذه هي معادلة أينشتاين الشهيرة المتعلقة بالطاقة والكتلة.

هناك طريقة أخرى للنظر إلى العلاقة بين الكتلة والطاقة وهي النظر في التوسع المتسلسل لـ γmc 2 عند سرعة منخفضة:

المصطلح الثاني هو مجرد تعبير عن الطاقة الحركية للجسيم. يبدو بالفعل أن الكتلة هي شكل آخر من أشكال الطاقة. [35]: 90-92 [37]: 129-130180

مفهوم الكتلة النسبية الذي قدمه أينشتاين عام 1905 ، مrel، على الرغم من التحقق من صحتها بشكل كبير كل يوم في مسرعات الجسيمات حول العالم (أو في الواقع في أي جهاز يعتمد استخدامه على جزيئات عالية السرعة ، مثل المجاهر الإلكترونية ، [40] أجهزة التلفزيون الملونة القديمة ، وما إلى ذلك) ، إلا أنه لم يثبت يكون مثمر مفهوم في الفيزياء بمعنى أنه ليس مفهومًا كان بمثابة أساس للتطور النظري الآخر. الكتلة النسبية ، على سبيل المثال ، لا تلعب أي دور في النسبية العامة.

لهذا السبب ، وكذلك بالنسبة للمخاوف التربوية ، يفضل معظم علماء الفيزياء حاليًا مصطلحات مختلفة عند الإشارة إلى العلاقة بين الكتلة والطاقة. [41] "الكتلة النسبية" مصطلح مهمل. يشير مصطلح "الكتلة" في حد ذاته إلى الكتلة الباقية أو الكتلة الثابتة ، ويساوي الطول الثابت لمتجه الزخم النسبي. معبرا عنها كصيغة ،

تنطبق هذه الصيغة على جميع الجسيمات ، عديمة الكتلة وكذلك ضخمة. بالنسبة للفوتونات عديمة الكتلة ، فإنها تنتج نفس العلاقة التي تم تحديدها سابقًا ، E = ± p c < displaystyle E = pm pc>. [35]: 90-92

أربعة تحرير الزخم

بسبب العلاقة الوثيقة بين الكتلة والطاقة ، فإن الزخم الأربعة (ويسمى أيضًا الزخم الرابع) يسمى أيضًا الطاقة - الزخم 4 - المتجه. باستخدام الأحرف الكبيرة ص لتمثيل الزخم الرباعي والحرف الصغير ص للدلالة على الزخم المكاني ، يمكن كتابة الزخم الرباعي كـ

تعديل قوانين الحفظ

في الفيزياء ، تنص قوانين الحفظ على أن بعض الخصائص المحددة القابلة للقياس لنظام مادي معزول لا تتغير مع تطور النظام بمرور الوقت. في عام 1915 ، اكتشفت إيمي نويثر أن أساس كل قانون حماية هو تناسق أساسي للطبيعة. [42] حقيقة أن العمليات الفيزيائية لا تهتم أين تحدث في الفضاء (تناظر الترجمة الفضائية) تؤدي إلى الحفاظ على الزخم ، وحقيقة أن مثل هذه العمليات لا تهتم متي تحدث (تناظر ترجمة الوقت) ينتج عنه الحفاظ على الطاقة ، وما إلى ذلك. في هذا القسم ، ندرس وجهات النظر النيوتونية حول الحفاظ على الكتلة والزخم والطاقة من منظور نسبي.

تحرير الزخم الكلي

لفهم كيف يجب تعديل وجهة النظر النيوتونية للحفاظ على الزخم في سياق نسبي ، ندرس مشكلة جسمين متصادمين يقتصران على بُعد واحد.

في ميكانيكا نيوتن ، يمكن تمييز حالتين متطرفتين من هذه المشكلة لإنتاج رياضيات ذات تعقيد أدنى:

(1) يرتد الجسمان عن بعضهما البعض في تصادم مرن تمامًا. (2) يلتصق الجسمان ببعضهما ويستمران في الحركة كجسيم واحد. هذه الحالة الثانية هي حالة الاصطدام غير المرن تمامًا.

في كلتا الحالتين (1) و (2) ، يتم الحفاظ على الزخم والكتلة والطاقة الكلية. ومع ذلك ، لا يتم حفظ الطاقة الحركية في حالات الاصطدام غير المرن. يتم تحويل جزء معين من الطاقة الحركية الأولية إلى حرارة.

بالنظر إلى أحداث هذا السيناريو في تسلسل عكسي ، نرى أن عدم حفظ الكتلة أمر شائع: عندما يتحلل جسيم أولي غير مستقر تلقائيًا إلى جسيمين أخف وزنًا ، يتم الحفاظ على الطاقة الكلية ، لكن الكتلة ليست كذلك. يتم تحويل جزء من الكتلة إلى طاقة حركية. [37]: 134-138


أسماء البدر

اليوم ، نستخدم العديد من أسماء الأشهر القديمة هذه كأسماء اكتمال القمر. التفسير الشائع هو أن الأمريكيين المستعمرين تبنوا العديد من أسماء الأمريكيين الأصليين ودمجهم في التقويم الحديث.

ومع ذلك ، يبدو أنه مزيج من أسماء الأشهر الأمريكية الأصلية والأنجلو ساكسونية والجرمانية التي أدت إلى ولادة الأسماء الشائعة الاستخدام للقمر اليوم.

في بعض السنوات ، يوجد 13 Full Moon ، مما يجعل أحدهم Blue Moon ، حيث لا يتناسب تمامًا مع نظام تسمية Full Moon التقليدي. ومع ذلك ، ليس هذا هو التعريف الوحيد للقمر الأزرق.


اختبار نظرية نيوتن

في الجزء الأول من القرن الثامن عشر ، خضع قانون التربيع العكسي للعديد من الاختبارات الدرامية. الأول يتعلق بشكل الأرض. جادل نيوتن بأن الدوران السريع للأرض على محورها يجب أن يتسبب في انحراف الأرض عن الكرة المثالية. بدلاً من ذلك ، يجب أن تكون الأرض كروية مفلطحة - أي مفلطحة عند القطبين مثل البصل. للحصول على أدلة ، أشار نيوتن إلى مثال كوكب المشتري ، والذي أظهر تسطيحًا ملحوظًا عند رؤيته من خلال التلسكوب. أيضًا ، في عام 1672 ، قام العالم الفرنسي جان ريتشر بقياس معدل ساعة بندول بالقرب من خط الاستواء الأرضي (بمقارنتها بحركة النجوم) ووجد أن الساعة كانت أبطأ قليلاً من ساعة مماثلة في باريس. جادل نيوتن بأنه إذا تم تسطيح الأرض عند القطبين ، فإن باريس ستكون أقرب قليلاً إلى مركز الأرض من خط الاستواء. إذا اختلفت الجاذبية حسب المربع العكسي للمسافة ، فيجب أن تكون جاذبية الأرض أقوى في باريس منها عند خط الاستواء ، وبالتالي ستعمل ساعة بندول باريس بشكل أسرع. ولكن في عام 1718 أعلن جاك كاسيني عن نتائج مسح لخط الطول في باريس من دونكيرك إلى كوليوري ، قام به والده جيان دومينيكو كاسيني ونفسه ، والذي بدا أنه يظهر العكس تمامًا - أن الأرض ممدودة عند القطبين مثل الليمون. وجد فلاسفة الطبيعة الفرنسيون ، المنغمسون في نظرية دوامة ديكارت ، طرقًا لتفسير ذلك من منظور الفيزياء الديكارتية. في ثلاثينيات القرن الثامن عشر ، رعت الأكاديمية الفرنسية للعلوم بعثتين - إحداهما إلى لابلاند ، بقيادة عالم الرياضيات بيير لويس مورو دي موبرتوس ، والأخرى إلى أمريكا الجنوبية الاستوائية - فقط لحل هذه المسألة. تم إجراء قياسات جيوديسية وفلكية دقيقة لتحديد طول درجة خط الزوال لمكان بالقرب من القطب ومكان بالقرب من خط الاستواء. أظهرت نتائج بعثة لابلاند بشكل حاسم أن الأرض سويت بالارض عند القطبين ، كما أكد نيوتن. اشتهر فولتير بخاطب صديقه موبيرتويس بأنه "تسطيح العالم وكاسينيس".

ثانيًا ، لم يتمكن نيوتن من حساب المعدل الصحيح لتقدم حضيض القمر - أي حركة النقطة على مدار القمر حيث تكون أقرب إلى الأرض. يكمن سبب تقدم الحضيض في الانجذاب المزعج للشمس على القمر ، لكن نيوتن حصل على معدل صغير جدًا بمقدار النصف (تستغرق الثورة الكاملة للحضيض حوالي 18 عامًا بدلاً من 9 المرصودة). في القرن الثامن عشر حاول العديد من علماء الرياضيات الرائدين حل المشكلة وفشلوا. في عام 1747 ، اقترح عالم الرياضيات والفيزياء الفرنسي أليكسيس كلود كليروت تعديلاً لقانون الجاذبية لنيوتن. بدلاً من قانون التربيع العكسي الخالص ، اقترح كلايروت إضافة مصطلح صغير ، يتناسب مع القوة الرابعة العكسية للمسافة ، من أجل إخراج حركة نقطة حضيض القمر بشكل صحيح. سحب Clairaut لاحقًا هذا الاقتراح وأظهر في حساب جديد أن قانون التربيع العكسي كان مناسبًا تمامًا لشرح حركة نقطة الحضيض للقمر. كانت المشكلة معقدة للغاية بحيث لا يمكن حلها مباشرة ، وكان من الضروري تقديم تقديرات تقريبية. أظهر Clairaut أن التقديرات التي أجراها نيوتن وأولئك الذين تبعوه كانت متهورة جدًا وأنه مع وجود تقديرات تقريبية أكثر دقة ، جاء تقدم الحضيض بشكل صحيح. كان هذا ، إلى حد بعيد ، الاختبار الأكثر دقة لنظرية نيوتن حتى الآن.

أخيرًا ، مع اقتراب موعد الظهور المتوقع لمذنب هالي ، أجرى الميكانيكيون السماويون حسابًا أكثر دقة لتاريخ العودة. جادل هالي بأن مذنبات الأعوام 1531 و 1607 و 1682 كانت واحدة وتوقع عودة في أواخر 1758 أو أوائل 1759 ، لكنه لم يعش ليرى ذلك يحدث. عندما يمر المذنب ، في مداره الطويل جدًا ، بالكواكب الضخمة ، مثل كوكب المشتري ، في طريقه للخروج من النظام الشمسي الداخلي والعودة إليه ، فإن الكواكب تمارس قوى تزعج حركتها. في باريس ، قام كلايروت ، عالم الفلك جيروم لالاند ، ونيكول ليباوت ، زوجة صانع أدوات مشهور ، بحساب حركة المذنب ، بما في ذلك القوى المسببة للاضطراب. كان هذا البرنامج الأكثر طموحًا للتكامل العددي الذي تم تنفيذه حتى ذلك الوقت. عندما ظهر المذنب مرة أخرى خلال نافذة الخطأ المعلنة لمدة شهر واحد ، اعتبره الكثيرون انتصارًا للحساب ، وكذلك لقانون الجاذبية الكونية.


المذنب الدولي الفصلية

فيما يلي سرد ​​أبجديًا لبعض المصطلحات ، مع التفسيرات ، التي قد يواجهها المرء كثيرًا في القراءة حول الموضوعات الموجودة على صفحات الويب العالمية ICQ / CBAT / MPC.

ارتفاع. المسافة الزاوية من أفق الراصد ، والتي عادة ما يتم اعتبارها على أنها الأفق الذي لا تعوقه سمات طبيعية أو اصطناعية (مثل الجبال أو المباني) ، وتقاس مباشرة من الأفق باتجاه ذروة الأعداد الموجبة تشير إلى قيم الارتفاع فوق الأفق ، و تشير الأرقام السالبة إلى أسفل الأفق - مع استخدام الأرقام السالبة عادةً من حيث المدى الذي تقع فيه الشمس أسفل الأفق في وقت معين [على سبيل المثال ، تكون الحدود بين الشفق المدني والشفق البحري عندما تكون الشمس على ارتفاع -6 درجات].

فتحة. حجم السطح البصري الأساسي لجهاز فلكي (تلسكوب) ، يُعطى عادةً بالبوصة أو السنتيمتر أو الأمتار. في حالة التلسكوب العاكس ، تشير الفتحة عادة إلى حجم المرآة الرئيسية في حالة تلسكوب الانكسار (والتي تعتبر مناظير أحد الأمثلة) ، تشير الفتحة إلى حجم العدسة الأساسية (والتي تكون في المنظار يعطى عادة بالمليمترات).

افيليون. بالنسبة لجسم يدور حول الشمس ، النقطة (المسافة والوقت) حيث / عندما يكون الجسم بعيدًا عن الشمس في مداره الإهليلجي.

دقيقة قوس. هناك 60 دقيقة (يُشار إليها بـ 60 ') من القوس بدرجة واحدة. في السماء ، مع أفق خالٍ (كما في المحيط) ، يمكن للمرء أن يرى حوالي 180 درجة من السماء في وقت واحد ، وهناك 90 درجة من الأفق الحقيقي إلى الذروة. يبلغ عرض القمر المكتمل حوالي 30 '(30 دقيقة قوسية) ، أو نصف درجة. يوجد 60 ثانية (يُشار إليها بـ 60 ") من القوس في دقيقة واحدة من القوس.

قياس الفلك. القياس الدقيق والدقيق للأجسام الفلكية ، يتم إجراؤه عادةً فيما يتعلق بالكتالوجات القياسية لمواضع النجوم. بالنسبة لحسابات مدار المذنب ، فإن القياس الفلكي الجيد حتى 1 "أو 2" (1 أو 2 ثانية قوسية) ، أو أفضل ، هو المعيار في الوقت الحاضر.

الوحدة الفلكية (AU). يساوي تقريبًا متوسط ​​المسافة بين الأرض والشمس ، والتي تبلغ حوالي 150.000.000 كم أو 93.000.000 ميل. رسميًا ، الاتحاد الأفريقي هو في الواقع أقل قليلاً من متوسط ​​المسافة بين الأرض والشمس (المحور شبه الرئيسي) لأنه نصف قطر مدار دائري ذي كتلة ضئيلة (وغير منزعج من الكواكب الأخرى) يدور حول الشمس في فترة محددة من الوقت.

AU. انظر الوحدة الفلكية.

السمت. تُقاس المسافة الزاوية في اتجاه عقارب الساعة حول أفق الراصد بوحدات درجات عادةً ما يأخذ علماء الفلك الشمال بمقدار 0 درجة ، والشرق 90 درجة ، والجنوب 180 درجة ، والغرب 270 درجة.

مركز الثقل. مركز كتلة نظام من الأجسام ، مثل النظام الشمسي. عندما يكون مذنب ، على سبيل المثال ، خارج مدار نبتون (أبعد كوكب كبير) ، فإنه يرى الشمس والكواكب الرئيسية أساسًا كجسم واحد من كتلة مجمعة ، ومركز هذه الكتلة (يسمى مركز كتلة الشمس. النظام) إلى حد ما من المدارات "الأصلية" و "المستقبلية" للشمس للمذنبات طويلة المدى يتم حسابها لهذا المركز الباري ، في حين يتم حساب المدارات المضطربة والمتذبذبة للأجسام المرصودة حاليًا في النظام الشمسي الداخلي لمدارات مركزية الشمس.

الوقت الديناميكي Barycentric (TDB). يختلف عن TDT فقط من خلال الاختلافات الدورية ، ويستخدم TDB في ephemerides ومعادلات الحركة التي تشير إلى مركز barycenter للنظام الشمسي.

سنة بيسيلية. كمية أدخلها F.W. Bessel في القرن التاسع عشر والتي تم استخدامها في القرن العشرين. قدم بيسل نظامًا يكون من الملائم بموجبه تحديد أي لحظة زمنية من خلال إعطاء السنة والجزء العشري من السنة إلى عدد قليل من الأماكن ، لكن وقت بداية العام لم يكن مناسبًا للدراسات الديناميكية التي تستخدم التواريخ اليوليانية (انظر تعريف تاريخ جوليان) ، تختلف بمقدار 0.5 يوم ، وتختلف السنة البيسيلية ببطء. التغيير الأخير في استخدام السنة اليوليانية في علم الفلك الديناميكي (والاعتدال J2000.0) ساري المفعول في التقويم الفلكي للنظام الشمسي لمركز الكواكب الصغيرة والمكتب المركزي للبرقيات الفلكية في 1 يناير 1992. (انظر جوليان العام.)

اتفاقية مكافحة التصحر. جهاز مقترن بالشحنات ، وهو جهاز إلكتروني حساس للغاية أحدث ثورة في علم الفلك في التسعينيات. تتكون كاميرات CCD من رقائق السيليكون الحساسة للضوء ، وتغيير فوتونات الضوء المكتشفة إلى إشارات إلكترونية يمكن استخدامها بعد ذلك لعمل صور للأجسام الفلكية أو لتحليل كمية الضوء التي يتم تلقيها من هذه الأجسام. تتطلب أجهزة CCD أجهزة كمبيوتر لتقليل البيانات ، لذلك يمكن أن تكون التكلفة أكبر بكثير من تكلفة التصوير الفوتوغرافي ، على سبيل المثال - لكن أجهزة CCD يمكن أن تكتشف أشياء أكثر خفوتًا من الصور. تميل أجهزة CCD غير المفلترة إلى أن تكون أكثر حساسية للأحمر من العين البشرية.

الكرة السماوية. مجال وهمي نصف قطر كبير (أو لانهائي) يتمركز على الأرض ويستخدم لأغراض عملية في المراقبة الفلكية. نظرًا لأن النجوم (بخلاف شمسنا!) بعيدة جدًا عنا ، فإنها تشكل خلفية لا تتغير أساسًا من سنة إلى أخرى بالطبع ، على مدار سنوات ، ستتحرك النجوم الأقرب بشكل طفيف جدًا وعوامل مثل الاستباقية إحداث تغيير في مظهر النجوم في سمائنا على مدى سنوات عديدة. لكننا أنشأنا شبكة خريطة على الكرة السماوية لتحديد الكائنات في السماء والإشارة إليها وتحديد موقعها ، تتضمن بعض شبكات الخرائط هذه الإحداثيات الاستوائية (الصعود والانحدار لليمين) وإحداثيات مسير الشمس (خط طول وخطوط عرض مسير الشمس) وإحداثيات مجرية ( خط الطول والعرض المجري) - والتي تشير إلى دوران الأرض ، وثورة الأرض حول الشمس ، ومستوى مجرة ​​درب التبانة ، على التوالي.

غيبوبة. الغلاف الجوي للمذنب (المكون من الغبار و / أو الغازات المختلفة) المحيط بنواته. تكون الغيبوبة ضعيفة نوعًا ما (باستثناء قريبة جدًا من النواة) ، ويمكن رؤية النجوم بسهولة من خلالها ، وهي تتألق من الخلف. ومع ذلك ، فإن الغيبوبة عادة ما تكون سميكة بما يكفي لإخفاء رؤيتنا للنواة الحقيقية للمذنب ، كما نراها من الأرض. نظرًا لأن نواة المذنب صغيرة جدًا في العادة ، فهي غير قادرة على الاحتفاظ بغيبوبتها لفترات طويلة من الزمن ، وتنجرف مادة الغيبوبة تدريجيًا بعيدًا في الفضاء (بمساعدة الرياح الشمسية). يتم إرجاع الكثير من مواد الغيبوبة إلى ما نراه على أنه ذيل المذنب. لكن جميع مواد الغيبوبة تنشأ في نواة المذنب ، ويسبب التسامي الشمسي الناتج عن التسخين الغازات تتحرك إلى الخارج ، غالبًا في نفاثات ، آخذة معها مادة الغبار لتشكيل الغيبوبة والذيل.

المذنب. جسم سماوي يدور حول الشمس (على الرغم من أن البعض قد يتم طرده من النظام الشمسي عن طريق الاضطرابات الكوكبية) والذي يظهر (على الأقل خلال جزء من مداره) بعض الانتشار و / أو "ذيل" من الحطام الذي يشير بشكل عام إلى المضاد- الاتجاه الشمسي. يتكون كل من الانتشار (الذي يسمى عمومًا بالغيبوبة) والذيل من غاز و / أو غبار من تراكيب ذرية أو جزيئية مختلفة ، كما يتضح من التحليل الطيفي. تأتي مادة الغيبوبة والذيل من نواة أصغر بكثير والتي عادة ما تكون غير مرئية بسبب نشاط الغيبوبة المحيط الساطع. لم تظهر الصور المقربة لنواة مذنب حتى تحلق المركبة الفضائية بالقرب من مذنب هالي في عام 1986. يمكن العثور على شرح أكثر تفصيلاً لما هو مذنب في صحيفة المعلومات الصحفية عن المذنب C / 1995 O1 (Hale-Bopp) .

الانحراف. أحد عناصر نظام الإحداثيات الفلكية في السماء الذي يستخدمه علماء الفلك. عادةً ما يُشار إلى الانحراف ، الذي يمكن اعتباره خط عرض على الأرض على السماء ، بالحرف اليوناني الصغير دلتا ويقاس شمال (+) وجنوب (-) خط الاستواء السماوي بالدرجات والدقائق و ثواني من القوس. يُعرَّف خط الاستواء السماوي بأنه عند انحدار قدره صفر (0) درجة ، يُعرَّف القطبان السماويان الشمالي والجنوبي على أنهما عند +90 و -90 درجة ، على التوالي. عند تحديد موقع مذنب في السماء ، يجب على المرء أن يذكر الصعود والانحدار الصحيحين (مع الاعتدال) ، جنبًا إلى جنب مع التاريخ والوقت (حيث يتحرك المذنب فيما يتعلق بالنجوم الخلفية). للحصول على أمثلة حول كيفية ظهور الصعود الأيمن (RA) والانحدار (Decl.) على أطلس النجوم ، انظر أطلس الألفية.

الدرجة العلمية. وحدة تستخدم في قياس الزوايا ، وتستخدم بكثرة خاصة في علم الفلك. نظرًا للرياضيات البابلية القديمة ، ما زلنا نقسم الدائرة إلى 360 وحدة زوجية من القوس ونطلق على كل واحدة من هذه الوحدات درجة واحدة. وبالتالي ، تمتد السماء بأكملها بمقدار 360 درجة. يمكن رؤية ما يصل إلى 180 درجة من السماء من أي نقطة على الأرض مع أفق غير معاق (كما يُقاس من الشرق إلى الغرب على سبيل المثال أو من الشمال إلى الجنوب). تُستخدم الدرجة لإجراء قياسات للمسافة أو الموضع (كما هو الحال مع الانحراف) في علم الفلك. في المقابل ، تتكون الدرجة من 60 دقيقة من القوس ، وأيضًا من 3600 ثانية من القوس.

دلتا. الحرف اليوناني الكبير المستخدم للإشارة إلى مسافة مركزية الأرض لجسم ما في جداول التقويم الفلكي يرى "التقويم الفلكي". (لاحظ أن دلتا صغيرة تستخدم للإشارة إلى الانحراف.)

مسير الشمس. المسار الظاهر للشمس مقابل خلفية السماء (الكرة السماوية) رسمياً ، المستوى المتوسط ​​لمدار الأرض حول الشمس.

استطالة. المسافة الزاوية لجسم سماوي من الشمس في السماء. في التقويم الفلكي القياسي ، يُشار إلى هذا عادةً بالحرف اليوناني إبسيلون (أو بالاختصار "Elong."). إن "زاوية الطور" لجسم سماوي (النظام الشمسي عادةً) هي استطالة الأرض من الشمس ، كما يراها مراقب على ذلك الجسم السماوي الثالث.

التقويم الفلكي (الجمع: ephemerides). تنطق ee-FEM-er-is (ef-fi-MARE-uh-deez). جدول يسرد بيانات محددة لجسم متحرك ، كدالة للوقت. عادةً ما تحتوي Ephemerides على صعود صحيح ("RA" في صفحات الويب هذه) وانحراف ("Decl." في صفحات الويب هذه) ، زاوية استطالة ظاهرة ("Elong." في صفحات الويب هذه) من الشمس (بالدرجات) ، و حجم (سطوع) الجسم. تشتمل الكميات الأخرى المدرجة بشكل متكرر في ephemerides على مسافات من الشمس والأرض (في AU) ، وعادة ما تُعطى بالحرف الروماني "r" والحرف اليوناني "Delta" ، على التوالي زاوية الطور وطور القمر.

توقيت التقويم الفلكي (ET). يتحدد من حيث المبدأ من الحركة السنوية الواضحة للشمس ، ET هو المقياس العددي للوقت المنتظم ، وهو المتغير المستقل في نظرية الجاذبية للحركة المدارية للأرض ، القادمة من Simon Newcomb's جداول الشمس. في الممارسة العملية ، تم الحصول على ET من خلال مقارنة مواقع المراقبة على القمر مع الجاذبية الفلكية المحسوبة من النظريات. في عام 1992 ، تغيرت الفترات المعيارية (الظاهرة المتمركزة حول الأرض) للمذنبات والكواكب الصغيرة من استخدام التقويم الفلكي إلى الوقت الديناميكي الأرضي (TDT ، أو TT).

إكوينوكس. أي من النقطتين (ربيعي ، خريفي) على الكرة السماوية حيث يتقاطع مسير الشمس (وهو المسار الواضح للشمس في السماء) مع خط الاستواء السماوي. بسبب الحركة الاستباقية ، تتحرك هذه النقطة بمرور الوقت ، لذلك يُشار عادةً إلى مواضع النجوم في الكتالوجات والأطالس إلى "خط الاستواء والاعتدال المتوسط" لعصر معياري محدد. لأغراض مواضع الكائنات التي يتم التعامل معها في صفحات الويب ICQ / CBAT / MPC هذه ، تُعطى المواضع دائمًا لـ "equinox J2000.0" ، مما يعني أن النظام المرجعي هو ذلك في بداية عام 2000 قبل في عام 1992 ، كان معظم الفلكيين يستخدمون "الاعتدال B1950.0". تشير العديد من أطالس وكتالوجات النجوم القديمة التي لا تزال قيد الاستخدام إلى الاعتدال 1950.0 ، لذلك يجب على المراقبين توخي الحذر عند رسم المواقع (وعند الإبلاغ عن المواقف) لملاحظة الاعتدال الصحيح. (يشير الحرفان "B" و "J" اللذان يسبقان سنوات الاعتدال إلى "Besselian" و "Julian" ، على التوالي. راجع تعريفين منفصلين للسنة Besselian والسنة Julian.) الاختلافات في موضع الكائن عند إعطائها في الاعتدالات 1950.0 و 2000.0 تصل إلى عدة دقائق قوسية.

الانقراض في الغلاف الجوي. تناقص الضوء من الأجسام الفلكية بسبب الغلاف الجوي للأرض ، حيث تمتص جزيئات الغلاف الجوي (الهواء والغبار وما إلى ذلك) وتعكس وتنكسر الضوء قبل وصوله إلى الأرض. يصبح الانقراض مشكلة خطيرة لعلماء الفلك عندما يتم عرض الأشياء بالقرب من (خاصة في نطاق 20 درجة) من الأفق المحلي. هناك طرق مختلفة تم تطويرها لعلماء الفلك لمحاولة التعويض عن هذا الانقراض ، ولكن من الأفضل دائمًا إجراء قياسات للأجسام الفلكية عندما تكون في أعلى ارتفاع ممكن في السماء (لتقليل الأخطاء).

هيليوسنتريك. في اشارة الى الشمس. المدار الشمسي هو مدار مبني على الشمس كواحدة من بؤرتين للمدار (الإهليلجي) (أو كمركز مدار دائري) مقدار مركزية الشمس هو سطوع جسم كما يمكن رؤيته من مسافة مركزية للشمس 1 AU (مما يعني مسافة 1 AU من الشمس).

تاريخ جوليان (دينار). الفترة الزمنية بالأيام (وكسر اليوم) منذ ظهر غرينتش في 1 يناير 4713 قبل الميلاد. يكون JD دائمًا نصف يوم إجازة من التوقيت العالمي ، لأنه تم تقديم التعريف الحالي لـ JD عندما تم تحديد اليوم الفلكي ليبدأ عند الظهر (قبل عام 1925) بدلاً من منتصف الليل. وهكذا ، 1995 10 أكتوبر / تشرين الأول = 2450000.5 دينار أردني.

عام جوليان. 365.25 يومًا بالضبط ، يكون فيها القرن (100 عام) هو 36525 يومًا بالضبط وفيه يتوافق 1900.0 تمامًا مع 1900 يناير 0.5 (من نظام التاريخ اليولياني ، والذي يختلف نصف يوم عن التوقيت المدني أو UT). العصر القياسي J2000.0 ، المستخدم الآن في كتالوجات مواقع النجوم الجديدة وفي الحسابات المدارية للنظام الشمسي ، يعني 2000 يناير 1.5 Barycentric Dynamical Time (TDB) = Julian Date 2451545.0 TDB. عند استخدام هذه "السنة اليوليانية" الديناميكية والمصطنعة ، تبدأ السنة بحرف "J".

كم. كيلومتر = 0.6 ميل.

التلوث الضوئي. انبعاث الضوء الشارد أو الوهج من تركيبات الإضاءة بطرق تتعارض مع الغرض من الضوء (وهو إضاءة ما هو أدناه) المعروف أيضًا باسم إهدار المال والطاقة على شكل ضوء كهربائي ، وعادة ما يقصد به شكل إضاءة ليلية خارجية. يتسبب هذا التعدي الخفيف في مشاكل سلامة خطيرة لسائقي السيارات والمشاة وراكبي الدراجات في الليل من الإضاءة التي تسطع في الشوارع والطرق السريعة والأرصفة من الإضاءة سيئة التصميم أو سيئة التركيب. يفرض هذا الوهج أيضًا على الخصوصية ، من خلال تسليط الضوء على نوافذ غرفة النوم ليلاً وفي الأفنية الخلفية حيث يحاول الكبار والأطفال مراقبة سماء الليل. في حين أن معظم الناس قد قبلوا مثل هذه الإضاءة السيئة والوهجة دون سؤال وافترضوا أنه لا يمكن فعل شيء حيال ذلك ، فإن مجموعات مخصصة من المتطوعين في جميع أنحاء العالم تظهر الآن أنه يمكن وضع قوانين وإرشادات فعالة على المستويين المحلي والإقليمي للحكومة (و في مكاتب التخطيط والهندسة) ، مما يعني أن الإضاءة الليلية المناسبة في الهواء الطلق يمكن أن تكون قاعدة بحيث يستفيد الجميع - سائقي السيارات ، والمقيمين النائمين ، والميزانيات الحكومية ، ومراقبي السماء على حد سواء. القوانين التي تنص على قطع تركيبات الإضاءة الكاملة موجودة بالفعل في ولايات مثل مين وكونيتيكت وهي معلقة في أماكن أخرى. لمزيد من المعلومات على الويب ، راجع URL http://www.cfa.harvard.edu/iau/nelpag.html .

م1. الحجم الكلي والمتكامل لرأس المذنب (بمعنى غيبوبة + التكثيف النووي). يمكن تقدير ذلك بصريًا ، باعتباره "الحجم البصري الكلي" للمذنب. المتغير م1 عادة ما توجد في ephemerides التي تتنبأ بالحركة المستقبلية للمذنب وموضعه في السماء والسطوع. راجع أيضًا تعريف "الحجم" أدناه. [ملحوظة أن م1 يستخدم أيضًا من قبل المطياف الضوئي النجمي لتحديد "مؤشر معدني" على Stroemgren ubvy نظام ضوئي.]

م2. القيمة المقاسة (أو المتوقعة) للتكثيف النووي للمذنب. لاحظ أن نواة المذنب الحقيقية نادرًا ما يتم ملاحظتها مباشرة من الأرض ، إن وجدت ، بسبب كمية الغاز والغبار الكبيرة الموجودة دائمًا في الغيبوبة الداخلية القريبة من النواة ، والتي تعمل على إخفاء سطح النواة الحقيقي. لذلك فإن ما يسمى بـ "المقادير النووية" محفوف بالمشاكل المتعلقة بالمعنى الحقيقي ، خاصة لأن هذه المقادير النووية تعتمد بشكل كبير على الأجهزة (الفتحة ، النسبة البؤرية ، التكبير) وطول الموجة. تُستخدم المقادير النووية بشكل أساسي لأغراض القياس الفلكي ، حيث يتم إجراء تنبؤات لسطوع التكثيف النووي للمذنب حتى يتمكن علماء الفلك من قياس مدى الضعف المحتمل للتكثيف ، وبالتالي إلى متى يلزم التعرض للحصول على صورة جيدة وقابلة للقياس . (يهتم علماء الفلك بقياس التكثيف النووي فقط ، والذي يعتبر موقع الكتلة الرئيسية لأي مذنب.) انظر أيضًا تعريف "الحجم" أدناه.

الحجم. الوحدات المستخدمة لوصف سطوع الأجسام الفلكية. كلما كانت القيمة العددية أصغر ، زاد سطوع الكائن. يمكن للعين البشرية أن تكتشف النجوم التي تصل قوتها إلى 6 أو 7 درجات في ليلة مظلمة وواضحة بعيدًا عن أضواء المدينة في الضواحي أو المدن ، وقد تكون النجوم مرئية فقط لـ mag 2 أو 3 أو 4 ، بسبب التلوث الضوئي. ألمع نجم ، الشعرى اليمانية ، يضيء بقوة بصرية -1.5. يمكن أن يصبح كوكب المشتري ساطعًا مثل الحجم البصري -3 وزهرة الزهرة مثل -4. يقترب البدر من قوته -13 ، والشمس قريبة من ماج -26. بلغ حجم المذنب C / 1996 B2 (Hyakutake) الحجم حوالي 0 في أواخر مارس 1996. مقياس الحجم لوغاريتمي ، مع اختلاف مقدار واحد يقابل تغيير حوالي 2.5 مرة في السطوع ، ويتم تعريف التغيير بمقدار 5 مقادير على أنه تغيير في 100 مرة بالضبط في السطوع.

من المعتاد في علم الفلك أن تسبق قيمة المقدار بقوس أيسر ([) ولا توجد مساحة للإشارة إلى الحجم المحدود ، عندما لا يُرى جسم ما. لاحظ أن هؤلاء الأشخاص المهملين (لا سيما الذين يتعاملون مع النجوم المتغيرة) الذين يستخدمون علامة أقل من (، لكن هذا وحده لا يخبر القارئ ما إذا كان الكائن مرئيًا (وخفتًا إلى حد ما من القيمة المحددة) أو غير مرئي.

في حالة المذنبات ، نتحدث عن مقدار "متكامل" على قطر غيبوبة مرصود لعدة دقائق قوسية وهذا يسمى "الحجم الكلي (المرئي) للمذنب" ، وعادة ما يُشار إليه بالمتغير m1. وبالتالي ، فإن رؤية مذنب قوته السابعة أصعب بكثير من رؤية مذنب قوته السابعة - فالأخير له كل ضوءه في نقطة محددة ، والأول له نفس القدر من الضوء المنتشر على مساحة كبيرة (تخيل إزالة بؤرة نجم سابع - نجم بحجم مذنب منتشر). ومع ذلك ، عندما تصبح المذنبات ساطعة للغاية ، تتقلص أحجام الغيبوبة الظاهرة الخاصة بها بحيث تكون غالبية الضوء المرئي في قلب صغير ومكثف من رأس المذنب (وقد يبدو المذنب مثل النجم مع ذيل ينبثق من رأس المذنب).

"تقليديا" ، في ICQ/ منشورات CBAT / MPC ، عادةً ما أعطت ephemerides لأجسام النظام الشمسي الأقدار المتوقعة / المتوقعة للمذنبات والكواكب الصغيرة في العمود الأخير ، المشار إليها م1 و م2 لأحجام المذنبات "الكلية" و "النووية" ، أو الخامس لكوكب صغير الخامسحجم النطاق ("المرئي"). ومع ذلك ، في عام 2003 ، قررت لجنة فرعية تابعة للجنة IAU 20 مكلفة بتقييم مقادير المذنبات للأفميريديس أنه يجب التخلص من مفهوم المقادير "النووية" لأن القليل من علماء الفلك قد لاحظوا حجمًا نوويًا حقيقيًا (وفي الواقع يلاحظون شيئًا ما بين وقد استخدمت منشورات CBAT منذ ذلك الحين العنوان "Mag" حقيقي "إجمالي" و "نووي" حقيقي). وحده بدلا من القديم م1 و م2 تشير العناوين بشكل أكثر ملاءمة إلى السطوع المتوقع للمذنبات.

الشهب. جزيئات صخرية و / أو جليدية صغيرة تكتسحها الأرض في مدارها حول الشمس. يُطلق عليها أيضًا اسم "النجوم المتساقطة" ، وهي تسافر عبر السماء في وقت قصير جدًا ، من أقل من ثانية إلى عدة ثوانٍ ، وهي تفعل ذلك لأنها لا تبعد سوى عشرات الأميال عن سطح الأرض. يُعتقد عمومًا أن زخات النيازك ناتجة عن الحطام الذي تتركه المذنبات بينما تدور الأخيرة حول الشمس. (من ناحية أخرى ، لا توجد المذنبات في غلافنا الجوي ولكنها تبعد كثيرًا عن قمرنا ، لذلك ، لا تنتشر المذنبات عبر السماء كما تفعل النيازك - وهو مفهوم خاطئ شائع بين عامة الناس.)

يدور في مدار. مسار كائن إلى آخر (يُستخدم هنا لجسم يدور حول الشمس).

العناصر المدارية. المعلمات (الأرقام) التي تحدد موقع الكائن وحركته في مداره حول كائن آخر. في حالة أجسام النظام الشمسي مثل المذنبات والكواكب ، يجب على المرء في نهاية المطاف أن يأخذ في الاعتبار التأثيرات الجاذبية المضطربة للعديد من الكواكب الأخرى في النظام الشمسي (وليس الشمس فقط) ، وعندما يتم إجراء مثل هذا الحساب ، يكون لدى المرء ما يسمى " عناصر متذبذبة "(والتي تتغير دائمًا بمرور الوقت وبالتالي يجب أن يكون لها حقبة محددة من الصلاحية). عادةً ما تُستخدم ستة عناصر لتحديد مدار جسم في مدار حول الشمس بشكل فريد ، مع إضافة عنصر سابع (العصر ، أو الوقت ، الذي تكون فيه العناصر صالحة) عندما يُسمح باضطرابات الكواكب في البداية ("أولية") تحديد المدار بعد وقت قصير من اكتشاف مذنب جديد أو كوكب صغير (عندما تتوفر ملاحظات قليلة جدًا) عادة ما تكون "تحديدات جسمين" ، مما يعني أنه يتم أخذ الجسم والشمس فقط في الاعتبار --- بالطبع ، الأرض من حيث مراقبة المنظور. عادةً ما تكون العناصر المدارية الستة المستخدمة للمذنبات هي التالية: وقت مرور الحضيض (T) [يُؤخذ أحيانًا كمقياس زاوي يسمى "شذوذ متوسط" ، M] مسافة الحضيض (q) ، تُعطى عادةً في انحراف الاتحاد الأفريقي (e) من المدار والزوايا الثلاث (التي يجب تحديد الاعتدال المتوسط ​​لها) - وسيطة الحضيض (الحرف اليوناني الصغير أوميغا) ، وخط طول العقدة الصاعدة (الحرف اليوناني الكبير أوميغا) ، والميل ( ط) من المدار فيما يتعلق مسير الشمس.

الحجم النووي. انظر تعريف m2، في الاعلى.

المنظر. الإزاحة الظاهرة أو الاختلاف في الاتجاه الظاهري لجسم ما كما يُرى من نقطتين مختلفتين ليستا على خط مستقيم مع الجسم (كما هو الحال من موقعين مختلفين للرصد على الأرض).

الحضيض. نقطة أين (ومتى) مدار جسم ما عن الأرض حيث يكون الأقرب إلى الأرض ينطبق فقط على الأشياء التي تدور حول الأرض (وليس على الأشياء التي تدور حول الشمس - خطأ شائع).

الحضيض. النقطة التي يكون فيها (ومتى) جسم يدور حول الشمس هو الأقرب إلى الشمس.

القلق. تأثيرات الجاذبية ("السحب" و "الشد") لجسم فلكي على جسم آخر. المذنبات منزعجة بشدة من قوى الجاذبية للكواكب الرئيسية ، ولا سيما من قبل أكبر كوكب ، كوكب المشتري. يجب السماح بهذه الاضطرابات في حسابات المدار ، وهي تؤدي إلى ما يُعرف بـ "العناصر المتذبذبة" (مما يعني أن أرقام العناصر المدارية تتغير من يوم لآخر ومن شهر لآخر بسبب الاضطرابات المستمرة من قبل الكواكب الرئيسية ، بحيث يتم تحديد حقبة بالضرورة للإشارة إلى التاريخ المحدد الذي تكون فيه العناصر صالحة.

زاوية الطور. بالنسبة لجسم النظام الشمسي إلى جانب الأرض والشمس ، الزاوية بين الأرض والشمس (أو استطالة الأرض من الشمس) كما يُرى من ذلك الجسم الثالث. يتم إعطاء زاوية المرحلة في التقويم الفلكي تعاميم IAU و تعاميم الكوكب الصغرى يُشار إليه بأي من الأحرف اليونانية الصغيرة بيتا أو فاي.

قياس الضوء. في علم الفلك ، قياس الضوء المنبعث من الأجسام الفلكية ، بشكل عام في نطاقات الأشعة تحت الحمراء أو المرئية ، حيث يتم تحديد نطاق موجي محدد أو عام بشكل طبيعي. مرجع ممتاز في هذا الموضوع هو القياس الضوئي الفلكي: دليل، بقلم سي ستيركن وجي مانفرويد (1992 ، دوردريخت: كلوير أكاديميك ناشرز).

السبق. حركة بطيئة ولكنها موحدة نسبيًا لمحور دوران الأرض تؤدي إلى تغييرات في أنظمة الإحداثيات المستخدمة لرسم خرائط السماء. لا يشير محور دوران الأرض دائمًا في نفس الاتجاه ، بسبب الجاذبية بواسطة الشمس والقمر (المعروفة باسم حركة lunisolar) والكواكب الرئيسية (المعروفة باسم حركة الكواكب).

ص. يستخدم الحرف الأبجدي ("المتغير") للإشارة إلى المسافة بين الشمس والجسم الذي تتم مناقشته ، ويسمى أيضًا مسافة مركزية الجسم في معظم حالات الزوال الخاصة بالأجسام مثل المذنبات والكواكب الصغيرة ، ص ويرد في AU. وبالمثل ، فإن الحرف اليوناني الكبير دلتا يعطي المسافة بين الجسم والأرض (مسافة مركزية الأرض).

العاكس. تلسكوب يستخدم المرآة كعنصره البصري الأساسي. تقريبا جميع التلسكوبات الكبيرة المستخدمة اليوم من قبل علماء الفلك الهواة والمحترفين تعكس التلسكوبات.

المنكسر. تلسكوب يستخدم العدسة كعنصر بصري أساسي. المناظير نوع من المنكسر. بشكل عام ، تكون العواكس أكثر تكلفة في البناء والشراء من العواكس.

الصعود الصحيح. عنصر واحد من نظام الإحداثيات الفلكي في السماء ، والذي يمكن أن يكون على الرغم من أن خط الطول على الأرض مسقط على السماء. عادةً ما يُرمز إلى الصعود الأيمن بالحرف اليوناني الصغير alpha ويتم قياسه شرقًا بالساعات والدقائق والثواني من الوقت من الاعتدال الربيعي. هناك 24 ساعة من الصعود الصحيح ، على الرغم من أن خط الـ 24 ساعة يؤخذ دائمًا على أنه 0 ساعة. نادرًا ما يرى المرء أحيانًا صعودًا صحيحًا بالدرجات ، وفي هذه الحالة يكون هناك 360 درجة من الصعود الأيمن لعمل دائرة كاملة للسماء. عند تحديد موقع مذنب في السماء ، يجب على المرء أن يذكر الصعود والانحدار الصحيحين (مع الاعتدال) ، جنبًا إلى جنب مع التاريخ والوقت (حيث يتحرك المذنب فيما يتعلق بالنجوم الخلفية). للحصول على أمثلة حول كيفية ظهور الصعود الأيمن (RA) والانحدار (Decl.) على أطلس النجوم ، انظر أطلس الألفية (هنا وهنا أيضًا).لاحظ أنه عند خط الاستواء السماوي ، هناك 15 ثانية قوسية في ثانية واحدة من R.A. (غالبًا ما يُشار إليه بـ "ثانية واحدة من الوقت") عندما يبتعد المرء عن خط الاستواء السماوي ، يجب على المرء أن يضرب هذا العامل 15 في عامل إضافي (جيب التمام للانحدار) ، لأن خطوط الصعود الأيمن تقترب أكثر فأكثر كواحد بالقرب من الأقطاب السماوية ، للحصول على مسافات مستقيمة بين جسمين سماويين قريبين من بعضهما البعض (للمسافات الطويلة عبر الكرة السماوية ، يتم استخدام صيغة أكثر تعقيدًا). وهكذا ، عندما كان R.A. تُعطى في h و m و s ، وعادةً ما تُعطى في ثوانٍ من الوقت إلى رقم واحد أكثر أهمية من Decl. في arcsec (على سبيل المثال ، إذا أعطيت R.

حركة علمانية. الاختلافات العلمانية في حركات الكواكب هي تلك التي لها تغيرات بطيئة للغاية تستمر عبر العصور (سيكولا) بطريقة تجعلها متناسبة تقريبًا مع الوقت لعدد كبير نسبيًا من السنوات. تعتبر السبق تباينًا علمانيًا ، ينشأ عن حركات خط الاستواء المتوسط ​​ومتوسط ​​مسير الشمس. قارن هذا مع الاختلافات الدورية ، والتي تعتبر تغييرات سريعة نوعًا ما ، فإن التحول هو اختلاف دوري.

تسامي. تغيير المادة الصلبة (مثل الجليد) مباشرة إلى الحالة الغازية (تجاوز الحالة السائلة). يحدث هذا في فراغ الفضاء مع المذنبات ، حيث تتسبب التأثيرات الحرارية للإشعاع الشمسي في "تبخير" الجليد في المذنبات كغازات في الفضاء. تتفكك جزيئات الجليد الموجودة في النواة (أو تنفصل) إلى ذرات وجزيئات أصغر بعد مغادرة النواة في شكل غاز.

الوقت الديناميكي الأرضي (TDT أو TT). المقياس الزمني المستخدم في الحسابات المدارية يرتبط TDT بالساعات الذرية (التوقيت الذري الدولي ، TAI) ، بينما يرتبط التوقيت العالمي بالرصدات. قبل عام 1992 ، تم استخدام Ephemeris Time (ET) في منشورات ICQ / CBAT / MPC منذ ذلك الحين ، تم استخدام TT. كان الفرق بين TDT و UTC في عام 1994 60 ثانية (أي UT + 60 ثانية = TDT).

الحجم الإجمالي (المرئي). الحجم الكلي والمتكامل لرأس المذنب (بمعنى غيبوبة + التكثيف النووي). يمكن تقدير ذلك بصريًا ، باعتباره "الحجم البصري الكلي" للمذنب. المتغير م1، التي توجد عادة في المذنبات الفلكية ، تستخدم للإشارة إلى الحجم الإجمالي (غالبًا ما يتم توقعه). راجع أيضًا تعريف "الحجم" أعلاه.

التوقيت العالمي (UT أو UTC). مقياس الوقت الذي يستخدمه علماء الفلك UT يتوافق (ضمن تقريب قريب) مع متوسط ​​الحركة اليومية (الظاهرة) للشمس. يتم تحديد UT من ملاحظات الحركات اليومية (اليومية) للنجوم لمراقب على الأرض. عادةً ما يتم استخدام UT للرصد الفلكي ، بينما يُستخدم الوقت الديناميكي الأرضي (TDT ، أو TT ببساطة) في الحسابات المدارية والفورية التي تتضمن حسابات مركزية الأرض. التوقيت العالمي المنسق (UTC) هو الذي يستخدم لإشارات وقت البث (متاح عبر راديو الموجة القصيرة ، على سبيل المثال) ، وهو في غضون ثانية من التوقيت العالمي.

الإعتدال الربيعي. نقطة على الكرة السماوية حيث تعبر الشمس خط الاستواء السماوي متحركًا شمالًا ، وهو ما يتوافق مع بداية الربيع في نصف الكرة الشمالي وبداية الخريف في نصف الكرة الجنوبي (في الأسبوع الثالث من شهر مارس). هذه النقطة تقابل صفر (0) ساعة من الصعود الأيمن.


التصوير الشمسي: تصوير الشمس والهالة الشمسية بترددات لاسلكية منخفضة.

أقرب نجم راديو هو شمسنا. عند الترددات اللاسلكية المنخفضة ، يتوهج الإكليل الشمسي بشكل ساطع بسبب ارتفاع درجة حرارته ، وتؤدي الهياكل المغناطيسية الديناميكية إلى انبعاثات مكثفة من عدة أنواع مختلفة. باستخدام مصفوفة Murchison Widefield (MWA) في غرب أستراليا ، والتي ساعد مرصد Haystack في تصميمها وبنائها ، يتم الحصول على صور شمسية بنطاق ديناميكي غير مسبوق يكشف عن ظواهر غير متوقعة حتى الآن.


اكتمال القمر هو المرحلة الثالثة من مراحل القمر الأربعة الأساسية ، والتي تحدث في لحظات زمنية محددة. الثلاثة الآخرون هم القمر الجديد ، قمر الربع الأول ، وقمر الربع الثالث.

بالإضافة إلى ذلك ، هناك أربع مراحل وسيطة تستغرق وقتًا بين المراحل الأولية. هذه هي قمر الهلال الصاعد ، قمر الحدب الشمعي ، قمر الغيبوس المتضائل ، قمر الهلال المتناقص.

يستغرق الأمر حوالي 29.5 يومًا للتنقل خلال مراحل القمر الثمانية.


قانون بود

سيراجع محررونا ما قدمته ويحددون ما إذا كان ينبغي مراجعة المقالة أم لا.

قانون بود، وتسمى أيضا قانون تيتيوس بود، القاعدة التجريبية التي تعطي المسافات التقريبية للكواكب من الشمس. تم الإعلان عنه لأول مرة في عام 1766 من قبل عالم الفلك الألماني يوهان دانيال تيتيوس ولكن لم يتم نشره إلا من عام 1772 من قبل مواطنه يوهان إليرت بود. بمجرد الاشتباه في أن له بعض الأهمية فيما يتعلق بتكوين النظام الشمسي ، يُنظر الآن إلى قانون Bode على أنه فضول عددي بدون أي مبرر معروف.

تبدأ إحدى الطرق لتوضيح قانون Bode بالتسلسل 0 ، 3 ، 6 ، 12 ، 24 ، ... ، حيث يكون كل رقم بعد 3 ضعف الرقم السابق. يتم إضافة 4 إلى كل رقم ، ويتم تقسيم كل نتيجة على 10. من الإجابات السبعة الأولى —0.4 ، 0.7 ، 1.0 ، 1.6 ، 2.8 ، 5.2 ، 10.0 — ستة منهم (يمثل 2.8 استثناء) تقريبًا المسافات من الشمس ، معبرًا عنها بالوحدات الفلكية (AU متوسط ​​المسافة بين الشمس والأرض) ، من الكواكب الستة المعروفة عندما ابتكر تيتيوس القاعدة: عطارد والزهرة والأرض والمريخ والمشتري وزحل. في حوالي 2.8 وحدة فلكية من الشمس ، بين المريخ والمشتري ، تم اكتشاف الكويكبات لاحقًا ، بدءًا من سيريس في عام 1801. وُجد أن القاعدة تنطبق أيضًا على الكوكب السابع ، أورانوس (اكتشف عام 1781) ، والذي يقع في حوالي 19 وحدة فلكية ، لكنها فشلت في التنبؤ بدقة بمسافة الكوكب الثامن ، نبتون (1846) ، ومسافة بلوتو ، الذي كان يعتبر الكوكب التاسع عند اكتشافه (1930). لمناقشة الأدوار التي لعبها قانون بودي في اكتشافات الكويكبات المبكرة والبحث عن الكواكب في النظام الشمسي الخارجي ، يرى مقالات الكويكب ونبتون.