الفلك

لماذا يتم تسخين LUVOIR بنشاط؟

لماذا يتم تسخين LUVOIR بنشاط؟


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.

من صفحة ويكيبيديا حول تصميم LUVOIR:

لتمكين الاستقرار الشديد لواجهة الموجة اللازمة لعمليات المراقبة الإكليلية للكواكب الخارجية الشبيهة بالأرض ، يشتمل تصميم LUVOIR على ثلاثة مبادئ. […]. ثالثًا ، يتم تسخين التلسكوب بشكل نشط إلى 270 كلفن (26 درجة فهرنهايت) للتحكم في الاضطرابات الحرارية.

لطالما اعتقدت أن المبرد مرآة تلسكوب ، كان ذلك أفضل. لماذا يتم تسخين LUVOIR إذن؟


يبدو أن السبب الرئيسي هو منع أي تجمد وتلوث للمرايا وغيرها من المكونات البصرية بالماء وغيرها من "المخلفات غير المتطايرة" ، والتي من شأنها أن تكون ضارة للغاية بأداء الأشعة فوق البنفسجية.

الابتعاثية عند 270K ليست مشكلة كبيرة لأن الجهاز يعمل فقط حتى 2 ميكرون.

تمت مناقشة هذه المسألة بإيجاز في القسم 8.1.10 من تقرير LUVOIR النهائي.


ناسا تفكر في تلسكوبها الفضائي الرائد التالي

تواجه ناسا تحديًا محيرًا للعقل: توقع حالة علم الفلك بعد عقدين من الآن وتصميم تلسكوب لهذا المستقبل. هذا الإنجاز الفذ للتنبؤ ضروري لأن مهمات ناسا و rsquos الرئيسية ، تلسكوب هابل الفضائي ومراصد ndashscale التي تعيد تعريف فهمنا للكون ، تتطلب على الأقل الكثير من التخطيط المسبق. تحقيقا لهذه الغاية ، شرعت وكالة الفضاء للتو في مجموعة من الدراسات للنظر في أربع مهمات رئيسية محتملة و mdashone منها ، على الأرجح ، ستطلق حوالي عام 2035.

في أبريل / نيسان ، ستبدأ فرق تعريف العلوم والتكنولوجيا المكونة من علماء من جميع أنحاء العالم في رسم الخطوط العريضة لمختلف السفن الرائدة المحتملة. في عام 2019 ، ستسلم الفرق تقاريرها النهائية إلى الأكاديمية الوطنية للعلوم ، التي تنصح لجنة الاستقصاء العقدية المستقلة التابعة لها وكالة ناسا بشأن المهمة التي يجب أن تحظى بأولوية قصوى. من بداية هذه العملية إلى الانتهاء من البناء ، سيمر ما يقرب من 20 عامًا. & ldquoSpace صعب. هذه الأشياء كبيرة ، ويقول بول هيرتز ، مدير قسم الفيزياء الفلكية في وكالة ناسا ورسكووس. & ldquoI يستغرق وقتا طويلا للقيام بذلك بشكل صحيح. & rdquo

المهام التي تفكر فيها ناسا تسمى مساح الأشعة تحت الحمراء البعيدة ، ومساح الأشعة السينية ، ومهمة تصوير الكواكب الخارجية الصالحة للسكن (HabEx) ، ومساح الأشعة فوق البنفسجية الضوئية الكبيرة (LUVOIR).


أحلم بمستقبل التلسكوبات الضخمة التي يمكن أن تطير بحلول عام 2030

سيوفر تلسكوب جيمس ويب التابع لناسا ، الموضح في تصور هذا الفنان ، مزيدًا من المعلومات حول الكواكب الخارجية المكتشفة سابقًا. بعد عام 2020 ، من المتوقع أن تبني العديد من التلسكوبات الفضائية من الجيل التالي على ما تكتشفه. - حقوق الصورة: ناسا

مع الإطلاق الأخير لـ عبور قمر صناعي لمسح الكواكب الخارجية(TESS) - الذي عُقد يوم الأربعاء 18 أبريل 2018 - تم التركيز كثيرًا على الجيل التالي من التلسكوبات الفضائية التي ستنقل إلى الفضاء في السنوات القادمة. وتشمل هذه ليس فقط تلسكوب جيمس ويب الفضائي، والتي من المقرر إطلاقها حاليًا في عام 2020 ، ولكن سيتم نشر بعض المركبات الفضائية المتقدمة الأخرى بحلول عام 2030.

كان هذا هو موضوع المسح العشري الأخير للفيزياء الفلكية لعام 2020 ، والذي تضمن أربعة مفاهيم مهمة رئيسية تجري دراستها حاليًا. عندما تنتقل هذه المهام إلى الفضاء ، فإنها ستنتقل إلى الأماكن التي تحبها هابل ، كبلر ، سبيتزر و شاندرا توقفت ، ولكن سيكون لديها حساسية وقدرة أكبر. على هذا النحو ، من المتوقع أن يكشفوا الكثير عن كوننا والأسرار التي يحملها.

كما هو متوقع ، تغطي مفاهيم المهمة المقدمة إلى المسح العقدي لعام 2020 مجموعة واسعة من الأهداف العلمية - من مراقبة الثقوب السوداء البعيدة والكون المبكر إلى استكشاف الكواكب الخارجية حول النجوم القريبة ودراسة أجسام النظام الشمسي. تم فحص هذه الأفكار بدقة من قبل المجتمع العلمي ، وتم اختيار أربعة أفكار على أنها تستحق المتابعة.

مفهوم الفنان للتلسكوب الفضائي الكبير فوق البنفسجي / البصري / الأشعة تحت الحمراء (LUVOIR). - اعتمادات الصورة: NASA / GSFC

كما أوضحت سوزان نيف ، كبيرة العلماء في برنامج الأصول الكونية التابع لناسا ، في بيان صحفي حديث لوكالة ناسا:

"هذا هو وقت لعبة الفيزياء الفلكية. نريد أن نبني كل هذه المفاهيم ، لكن ليس لدينا الميزانية للقيام بكل هذه المفاهيم الأربعة في نفس الوقت. الهدف من هذه الدراسات العقدية هو إعطاء أعضاء مجتمع الفيزياء الفلكية أفضل المعلومات الممكنة عندما يقررون أي علم يجب القيام به أولاً ".

تشمل المفاهيم الأربعة المختارة مساح كبير للأشعة فوق البنفسجية / البصرية / الأشعة تحت الحمراء (LUVOIR) ، وهو مرصد فضائي عملاق تم تطويره وفقًا لتقليد تلسكوب هابل الفضائي. كواحد من مفهومين يتم التحقيق فيهما من قبل مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا ، يستدعي مفهوم المهمة هذا تلسكوبًا فضائيًا به مرآة أساسية مجزأة ضخمة يبلغ قطرها حوالي 15 مترًا (49 قدمًا).

بالمقارنة ، فإن JWSTق (حاليًا أكثر تلسكوب فضائي تقدمًا) يبلغ قطر المرآة الأساسية 6.5 متر (21 قدمًا و 4 بوصات). تشبه إلى حد كبير JWST ، سوف تتكون مرآة LUVOIR من مقاطع قابلة للتعديل والتي من شأنها أن تنفتح بمجرد نشرها في الفضاء. ستقوم المحركات والمحركات بضبط هذه المقاطع ومواءمتها بنشاط من أجل تحقيق التركيز المثالي والتقاط الضوء من الأشياء البعيدة والبعيدة.

باستخدام هذه الأدوات المتقدمة ، سيكون LUVOIR قادرًا على تصوير الكواكب بحجم الأرض وتقييم غلافها الجوي مباشرة. كما أوضح عالم الدراسة آكي روبرج:

"هذه المهمة طموحة ، لكن الجائزة هي معرفة ما إذا كانت هناك حياة خارج النظام الشمسي. جميع الأقطاب العالية التقنية مدفوعة بهذا الهدف ... الاستقرار المادي ، بالإضافة إلى التحكم النشط في المرآة الأساسية والكوروناجراف الداخلي (جهاز لمنع ضوء النجوم) سينتج عنه دقة البيكومتر. الأمر كله يتعلق بالسيطرة ".

هناك أيضا أصول تلسكوب الفضاء (OST) ، وهو مفهوم آخر يتبعه مركز جودارد لرحلات الفضاء. يشبه إلى حد كبير ملف تلسكوب سبيتزر الفضائي و ال مرصد هيرشل الفضائي، سيوفر مرصد الأشعة تحت الحمراء البعيدة حساسية أكثر بـ 10000 مرة من أي تلسكوب سابق يعمل بالأشعة تحت الحمراء البعيدة. تشمل أهدافه مراقبة أبعد نطاقات الكون ، وتتبع مسار الماء من خلال تشكل النجوم والكواكب ، والبحث عن علامات الحياة في الأغلفة الجوية للكواكب الخارجية.

ستكون مرآتها الأساسية ، التي يبلغ قطرها حوالي 9 أمتار (30 قدمًا) ، أول تلسكوب يتم تبريده بفعالية ، مما يحافظ على مرآته عند درجة حرارة حوالي 4 كلفن (-269 درجة مئوية -452 درجة فهرنهايت) وكاشفاته عند درجة حرارة لتحقيق ذلك ، سيعتمد فريق OST على طبقات متطايرة من حاجب الشمس وأربعة مبردات تجميد وثلاجة مستمرة متعددة المراحل لإزالة المغناطيسية الحرارية (CADR).

مفهوم الفنان لتلسكوب Origins Space Telescope (OST). - اعتمادات الصورة: NASA / GSFC

وفقًا لـ Dave Leisawitz ، عالم في Goddard وعالم دراسة OST ، يعتمد OST بشكل خاص على مصفوفات كبيرة من أجهزة الكشف فائقة التوصيل التي تقيس ملايين البكسل. قال: "عندما يسأل الناس عن الثغرات التكنولوجية في تطوير تلسكوب Origins Space Telescope ، أقول لهم إن أهم ثلاثة تحديات هي أجهزة الكشف ، وأجهزة الكشف ، وأجهزة الكشف". "الأمر كله يتعلق بأجهزة الكشف."

على وجه التحديد ، ستعتمد OST على نوعين ناشئين من أجهزة الكشف: مستشعرات الحافة الانتقالية (TES) أو كاشفات الحث الحركي (KIDs). على الرغم من أن أجهزة الكشف عن TES لا تزال جديدة نسبيًا ، إلا أنها تنضج بسرعة ويتم استخدامها حاليًا في أداة HAWC + على متن مرصد الستراتوسفير لعلم الفلك بالأشعة تحت الحمراء (SOFIA) التابع لناسا.

ثم هناك تصوير الكواكب الخارجية الصالحة للسكن (HabEx) التي يتم تطويرها بواسطة مختبر الدفع النفاث التابع لناسا. مثل LUVOIR ، سيقوم هذا التلسكوب أيضًا بتصوير أنظمة الكواكب مباشرةً لتحليل تكوين الغلاف الجوي للكواكب باستخدام مرآة كبيرة مجزأة. بالإضافة إلى ذلك ، سوف يدرس أقدم العصور في تاريخ الكون ودورة حياة النجوم الأكثر ضخامة ، وبالتالي يلقي الضوء على كيفية تشكل العناصر الضرورية للحياة.

مثل LUVOIR أيضًا ، سيكون HabEx قادرًا على إجراء دراسات في الأطوال الموجية فوق البنفسجية والبصرية والأشعة تحت الحمراء القريبة ، ويكون قادرًا على حجب سطوع النجم الأم حتى يتمكن من رؤية الضوء ينعكس من أي كواكب تدور حوله. كما أوضح نيل زيمرمان ، خبير ناسا في مجال الكوروناغرافي:

"لتصوير كوكب يدور حول نجم قريب مباشرة ، يجب أن نتغلب على حاجز هائل في النطاق الديناميكي: السطوع الغامر للنجم مقابل الانعكاس الخافت لضوء النجوم عن الكوكب ، بزاوية صغيرة فقط تفصل بينهما. لا يوجد حل جاهز لهذه المشكلة لأنها لا تشبه أي تحد آخر في علم الفلك الرصدي ".

عرض فنان لتلسكوب فضاء صالح لتصوير الكواكب الخارجية (HabEx). - اعتمادات الصورة: NASA / JPL

لمواجهة هذا التحدي ، يدرس فريق HabEx طريقتين ، تتضمن ظلال نجمية خارجية على شكل بتلات تحجب الضوء والفقرات الداخلية التي تمنع ضوء النجوم من الوصول إلى أجهزة الكشف. هناك احتمال آخر يجري التحقيق فيه وهو تطبيق أنابيب نانوية كربونية على الأقنعة التاجية لتعديل أنماط أي ضوء منحرف لا يزال يمر من خلاله.

أخيرًا وليس آخرًا ، هو مساح الأشعة السينية معروف ك حيوان الوشق يجري تطويرها من قبل مركز مارشال لرحلات الفضاء. من بين التلسكوبات الفضائية الأربعة ، يعد Lynx هو المفهوم الوحيد الذي سيفحص الكون في الأشعة السينية. باستخدام مطياف التصوير بالأشعة السينية ، سيكتشف هذا التلسكوب الفضائي الأشعة السينية القادمة من الثقوب السوداء فائقة الكتلة (SMBHs) في مركز أقدم المجرات في الكون.

تتكون هذه التقنية من صور الأشعة السينية التي تضرب الكاشف وتحول طاقتها إلى حرارة ، والتي يتم قياسها بواسطة مقياس حرارة. وبهذه الطريقة ، سيساعد Lynx علماء الفلك على اكتشاف كيفية تشكل أقدم SMBHs. وصف روب بيتر ، عضو دراسة الوشق في جودارد ، المهمة:

"لقد لوحظ وجود ثقوب سوداء فائقة الكتلة في وقت أبكر بكثير في الكون مما تتنبأ به نظرياتنا الحالية. نحن لا نفهم كيف تشكلت هذه الأجسام الضخمة بعد وقت قصير من الوقت الذي كان من الممكن أن تكون فيه النجوم الأولى. نحن بحاجة إلى تلسكوب للأشعة السينية لرؤية الثقوب السوداء فائقة الكتلة ، من أجل توفير مدخلات للنظريات حول كيفية تشكلها ".

انطباع الفنان عن التلسكوب الفضائي للأشعة السينية (Lynx). - اعتمادات الصورة: NASA / MSFC

بغض النظر عن المهمة التي تختارها ناسا في النهاية ، بدأت الوكالة والمراكز الفردية في الاستثمار في أدوات متقدمة لمتابعة مثل هذه المفاهيم في المستقبل. قدمت الفرق الأربعة تقاريرها المؤقتة مرة أخرى في مارس. بحلول العام المقبل ، من المتوقع أن ينتهوا من التقارير النهائية للمجلس القومي للبحوث (NRC) ، والتي سيتم استخدامها لإبلاغ توصياته إلى وكالة ناسا في السنوات القادمة.

كما أشار تاي فام ، مدير التطوير التكنولوجي لمكتب برنامج الفيزياء الفلكية التابع لوكالة ناسا ، إلى:

"أنا لا أقول أنه سيكون سهلا. لن يكون. هذه مهمات طموحة ، تنطوي على تحديات تقنية كبيرة ، يتداخل العديد منها وينطبق على الجميع. النبأ السار هو أنه يتم وضع الأساس الآن ".

مع نشر TESS الآن ومن المقرر إطلاق JWST بحلول عام 2020 ، سيتم بالتأكيد دمج الدروس المستفادة في السنوات القليلة المقبلة في هذه المهام. في الوقت الحالي ، ليس من الواضح أي من المفاهيم التالية سينتقل إلى الفضاء بحلول عام 2030. ومع ذلك ، بين أدواتهم المتقدمة والدروس المستفادة من البعثات السابقة ، يمكننا أن نتوقع أنهم سيحققون بعض الاكتشافات العميقة حول الكون.

إذا كنت تستمتع باختيارنا للمحتوى ، فيرجى مراعاة اتباع Universal-Sci على وسائل التواصل الاجتماعي:


بحث جديد في كوكب زحل & # 8217 s قمر إنسيلادوس النشط جيولوجيًا

قدمت دراسة حديثة رؤى جديدة حول كيفية استدامة الجزء الداخلي الدافئ من القمر إنسيلادوس النشط جيولوجيًا من كوكب زحل لمليارات السنين. المصدر: ناسا / مختبر الدفع النفاث / معهد علوم الفضاء

أظهرت دراسة جديدة أجراها باحثون أوروبيون وأمريكيون أن الحرارة الناتجة عن الاحتكاك يمكن أن تعمل على تشغيل النشاط الحراري المائي على كوكب زحل إنسيلادوس لمليارات السنين إذا كان للقمر نواة مسامية للغاية.

تساعد الدراسة ، التي نُشرت في مجلة Nature Astronomy ، في حل سؤال تصارع العلماء معه على مدى عقد من الزمان: من أين تأتي الطاقة اللازمة لتشغيل النشاط الجيولوجي الاستثنائي على إنسيلادوس؟

وجدت كاسيني أن إنسيلادوس يرش بخار الماء والجزيئات الجليدية الشاهقة الشبيهة بالسخانات ، بما في ذلك المواد العضوية البسيطة ، من الكسور الدافئة بالقرب من قطبه الجنوبي. كشفت التحقيقات الإضافية أن القمر لديه محيط عالمي تحت قشرته الجليدية ، تنطلق منه الطائرات في الفضاء. تشير سطور متعددة من الأدلة من كاسيني إلى أن النشاط الحراري المائي & # 8212 الماء الساخن يتفاعل كيميائيًا مع الصخور & # 8212 يحدث في قاع البحر.

كان أحد هذه الخطوط هو اكتشاف حبيبات صخرية صغيرة يُستنتج أنها نتاج الكيمياء الحرارية المائية التي تحدث في درجات حرارة لا تقل عن 194 درجة فهرنهايت (90 درجة مئوية). إن كمية الطاقة المطلوبة لإنتاج درجات الحرارة هذه أكثر مما يعتقد العلماء أنه يمكن توفيرها عن طريق اضمحلال العناصر المشعة في الداخل.

يوضح هذا الرسم من وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) كيف يمكن تسخين المياه داخل قمر زحل إنسيلادوس. الاعتمادات: ESA / NASA / JPL-Caltech / SSI / LPG-CNRS / U. نانت / يو. أنجيه

& # 8220 حيث حصل إنسيلادوس على القوة المستمرة للبقاء نشيطًا ، لطالما كان هناك نوع من الغموض ، لكننا الآن نظرنا بتفصيل أكبر في كيفية قيام بنية القمر الصخري وتركيبه بدور رئيسي في توليد العناصر الضرورية. الطاقة ، & # 8221 قال المؤلف الرئيسي للدراسة ، Gaël Choblet من جامعة نانت في فرنسا.

وجد تشوبليت وزملاؤه أن قلبًا صخريًا رخوًا به مساحة فارغة بنسبة 20 إلى 30 في المائة سيفي بالغرض. تُظهر عمليات المحاكاة التي قاموا بها أنه أثناء دوران إنسيلادوس حول زحل ، تنثني الصخور الموجودة في اللب المسامي وتحتك ببعضها البعض ، مما ينتج عنه حرارة. كما يسمح الجزء الداخلي الفضفاض للمياه من المحيط بالتسرب إلى أعماق البحار ، حيث ترتفع درجة حرارتها ، ثم ترتفع ، وتتفاعل كيميائيًا مع الصخور. توضح النماذج أن هذا النشاط يجب أن يكون بحد أقصى عند أقطاب القمر & # 8217. تتدفق أعمدة المياه الدافئة المليئة بالمعادن من قاع البحر وتنتقل إلى أعلى ، مما يؤدي إلى ترقق القشرة الجليدية للقمر من أسفل إلى نصف ميل فقط إلى 3 أميال (من 1 إلى 5 كيلومترات) في القطب الجنوبي. (يُعتقد أن متوسط ​​السماكة العالمية للجليد يتراوح ما بين 12 إلى 16 ميلاً ، أو 20 إلى 25 كيلومترًا) ، ثم يُطرد هذا الماء نفسه إلى الفضاء من خلال الكسور في الجليد.

الدراسة هي الأولى التي تشرح العديد من الخصائص الرئيسية للقمر إنسيلادوس التي لاحظتها كاسيني: المحيط العالمي ، والتدفئة الداخلية ، والجليد الرقيق في القطب الجنوبي ، والنشاط الحراري المائي. إنه لا يفسر سبب الاختلاف الكبير بين القطبين الشمالي والجنوبي. على عكس المناظر الطبيعية المعذبة والطازجة من الناحية الجيولوجية في الجنوب ، فإن أقصى إنسيلادوس & # 8217 الشمالي محفور بشدة وقديم. لاحظ المؤلفون أنه إذا كانت القشرة الجليدية أرق قليلًا في الجنوب لتبدأ ، فإنها ستؤدي إلى تسخين سريع هناك بمرور الوقت.

يقدر الباحثون أنه بمرور الوقت (ما بين 25 و 250 مليون سنة) ، يمر الحجم الكامل لمحيط إنسيلادوس & # 8217 عبر قلب القمر & # 8217. تقدر هذه الكمية من الماء بنسبة 2٪ من حجم محيطات الأرض & # 8217s.

كان ثني القشرة الجليدية إنسيلادوس & # 8217 نتيجة لسحب المد والجزر من زحل يعتبر في السابق مصدرًا للحرارة ، لكن النماذج أظهرت أن هذا لن ينتج طاقة مستدامة كافية. سيتجمد المحيط في إنسيلادوس خلال 30 مليون سنة. على الرغم من أن الدراسات السابقة قد صممت كيف يمكن أن يولد الاحتكاك المد والجزر حرارة في قلب القمر # 8217 ، إلا أنها قدمت افتراضات أبسط أو محاكاة القمر في بعدين فقط. زادت الدراسة الجديدة من تعقيد النموذج ومحاكاة إنسيلادوس في ثلاثي الأبعاد.

على الرغم من أن فريق كاسيني العلمي كان يشتبه منذ سنوات في أن النواة المسامية قد تلعب دورًا مهمًا في لغز إنسيلادوس & # 8217 الداخلية الدافئة ، فإن هذه الدراسة تجمع بين العديد من خطوط الأدلة الحديثة بطريقة أنيقة للغاية ، وفقًا لوكالة ناسا وكاسيني # 8217s عالمة المشروع ليندا سبيلكر في مختبر الدفع النفاث التابع للوكالة & # 8217s في باسادينا ، كاليفورنيا. & # 8220 يستفيد هذا البحث القوي من التفاصيل الأحدث & # 8212 أي أن المحيط عالمي وله نشاط حراري مائي & # 8212 لم يكن لدينا حتى العامين الماضيين. وقالت إن & # 8217s فكرة أن المهمة تحتاج إلى وقت للبناء ، واكتشاف واحد على آخر ، & # 8221.

تم إطلاق المركبة الفضائية كاسيني في عام 1997 ، ودارت حول زحل من عام 2004 إلى عام 2017. قامت كاسيني بالعديد من الاكتشافات المثيرة ، بما في ذلك النشاط المفاجئ على إنسيلادوس وبحار الميثان السائل على أكبر قمر زحل ، تيتان. أنهت كاسيني رحلتها بانغماس دراماتيكي في الغلاف الجوي لزحل في 15 سبتمبر 2017 ، حيث أعادت بيانات علمية فريدة إلى أن فقدت الاتصال بالأرض.

المنشور: Gaël Choblet ، وآخرون ، & # 8220 ، تفعيل النشاط الحراري المائي المطول داخل إنسيلادوس ، & # 8221 علم الفلك الطبيعي (2017) doi: 10.1038 / s41550-017-0289-8


قد يكون العشب أكثر احمرارًا على الجانب الآخر

ملاحظة المحرر & # 8217s: Astrobites هي منظمة يديرها طلاب الدراسات العليا والتي تهضم الأدب الفيزيائي الفلكي لطلاب البكالوريوس. كجزء من الشراكة بين AAS و astrobites ، نعيد نشر محتوى Astrobites هنا في AAS Nova مرة واحدة في الأسبوع. نأمل أن تستمتع بهذا المنشور من Astrobites ، ويمكن مشاهدة النسخة الأصلية على موقع astrobites.org!

لقب: الحواف الطيفية الطبيعية والاصطناعية في الكواكب الخارجية
المؤلفون: ماناسفي لينجام ، أبراهام لوب
مؤسسة المؤلف الأول: مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية
حالة: ارسلت الى ApJL، الوصول المفتوح

جذب الانفجار في عدد الكواكب الخارجية المكتشفة - خاصة بعض الأنظمة المثيرة للاهتمام مع الكواكب الأرضية في المنطقة الصالحة للسكن - الكثير من الاهتمام. نحن نقترب خطوة واحدة من السؤال النهائي: هل نحن وحدنا؟ تتناول ورقة اليوم & # 8217s بعض السمات الطيفية المميزة التي يمكن أن تكون ناجمة عن & # 8220 نباتات فضائية & # 8221 ، أو حتى أكثر جنونًا: الحضارات المتقدمة.

السماء زرقاء وكل الأوراق خضراء

هل تساءلت يومًا عن سبب ظهور معظم النباتات باللون الأخضر؟ الجواب الأول الذي قد تحصل عليه هو بسبب الكلوروفيل ، الأصباغ الخضراء المسؤولة عن التمثيل الضوئي. تقوم النباتات بعملية التمثيل الضوئي لتحويل الماء وثاني أكسيد الكربون2 إلى السكر والأكسجين ، باستخدام الطاقة من الشمس. لكن قد يسأل المرء كذلك: لماذا الكلوروفيل أخضر؟ حسنًا ، يمتص الكلوروفيل الضوء بشكل أساسي في النطاق من

650 نانومتر (أحمر). تعمل في نطاق الطيف المرئي ولكنها ليست فعالة في الضوء الأخضر. لذلك في الضوء المرئي ، تنعكس الفوتونات ذات الطول الموجي الأخضر بشكل أكبر ، منتجة اللون الذي نراه. يتسبب هذا في حدوث نتوء صغير لانعكاس الورقة بالقرب من 500 نانومتر (0.5 ميكرومتر) في الشكل 1. لاحظ القفزة الحادة للانعكاس التي تبدأ من حوالي 0.7 ميكرومتر وتنتقل إلى الأشعة تحت الحمراء. يمكن أن تكون هذه المسماة & # 8220red edge & # 8221 ميزة مفيدة للكشف عن الغطاء النباتي على الكواكب ، نظرًا لأن القليل من المواد في الطبيعة لها انعكاسية عالية في نطاق الطول الموجي هذا. تُستخدم قوة ميزة الحافة الحمراء على الأرض لمراقبة نمو النباتات (مثل المحاصيل). تخيل لو كانت أعيننا أكثر حساسية تجاه اللون الأحمر ، فسنرى العالم بشكل مختلف تمامًا حيث تتحول النباتات إلى اللون الأحمر (وأكثر إشراقًا)!

الشكل 1. الانعكاس ر للخلايا الشمسية القائمة على السيليكون (الأسود) والنباتات (الأحمر) ، كما هو موضح كدالة لطول الموجة λ. القمم في الانعكاسية في منطقة الأشعة فوق البنفسجية للسيليكون وعند 0.7 ميكرومتر من النباتات هي الحواف المتميزة & # 8220 الطيفية & # 8221. [لينجام وأمب لوب 2017]

نحتاج المزيد من الطاقة!

في ورقة اليوم & # 8217s ، يستكشف المؤلفون أيضًا بجرأة & # 8220 الحواف الطيفية الاصطناعية الممكنة & # 8221 - أي الحضارات المتقدمة التي تعدل سطح الكوكب بحيث تغير الأطياف المرصودة أيضًا. من المعقول أن نفترض أن الحضارات المتقدمة سوف تتوصل إلى طريقة للتعامل مع أزمات الطاقة. تتمثل إحدى الطرق الممكنة في تسخير كمية كبيرة من الطاقة من النجم عن طريق بناء مجموعات كبيرة من الخلايا الشمسية. هذا مهم بشكل خاص للكواكب المغلقة المدارية حول النجوم M ، مثل Proxima b ، حيث يضيء جانب اليوم بشكل دائم. تتكون الخلايا الشمسية من أشباه موصلات (عادة من السيليكون) ، والتي لها فجوة طاقة بين نطاق التكافؤ ونطاق التوصيل. تنتشر الفوتونات ذات الطاقات الأقل من فجوة النطاق ، مما يؤدي إلى انعكاس عالٍ ، مشابه للنباتات ولكن بطول موجي أقصر في الأشعة فوق البنفسجية. استكشف المؤلفون سيناريو افتراضيًا يتم فيه تغطية الكواكب بمصفوفات ضخمة من الخلايا الشمسية ، مما يُظهر انعكاس الخلايا الشمسية القائمة على السيليكون في الشكل 1.

الشكل 2. توضيح تخطيطي لاستصلاح الكواكب الخارجية المغلقة مدًا. تُستخدم المصفوفات الكهروضوئية على جانب النهار لتسخير الطاقة النجمية ، والتي يتم إعادة توزيعها على شكل حرارة وضوء على الجانب الليلي. [لينجام وأمب لوب 2017]

بالطبع ، هذا لا يعني أننا سنجد حياة خارج كوكب الأرض غدًا ، ولكن من المفيد أن تضع في اعتبارك المعلومات المحتملة المخبأة في الضوء المنعكس. بعد كل شيء ، آخر شيء نريده هو رؤية العلامة ، لكننا نفتقدها.

عن المؤلف شانغ مين تساي:

أنا طالب دكتوراه في السنة الثالثة في جامعة برن وجزء من مجموعة الكواكب الخارجية و Exoclimes التي يقودها البروفيسور كيفين هينج. نحن نعمل على تطوير أدوات مختلفة مفتوحة المصدر لدراسة الكواكب الخارجية. أعمل على نمذجة كيمياء وديناميكيات الغلاف الجوي. عندما لا أقوم بترميز أو تصحيح الأخطاء ، أستمتع بكرة السلة ولعب ألعاب الطاولة.

6 تعليقات

تنبيه: قد يكون العشب أكثر احمرارًا على الجانب الآخر - MeasurementDataBases for Industry & amp Science


ماذا نعرف عن نوى المجرات القريبة؟

الإجابة المختصرة كثيرة - لكننا نحتاج إلى قياسات Webb & rsquos لنمذجة بدقة كيف تؤثر نوى المجرة النشطة على المجرات المضيفة.

مجرات سيفرت أقرب إلى الأرض ، على بعد عشرات الملايين من السنين الضوئية ، مما يعني أنه يمكننا مراقبة نوى المجرات النشطة الساطعة للغاية وكذلك المجرات المحيطة بها. مجرات سيفرت هي نتيجة تفاعلات بين المجرات. إما مجرتان أو أكثر تتصادمان بنشاط ، أو أن مجرة ​​واحدة قد مرت وتفاعلت & ndash ولكنها لم تندمج مع مجرة ​​أخرى. يمكن أن تؤدي هذه التفاعلات إلى سقوط المزيد من الغاز والغبار في اتجاه مركز مجراتهم.

غالبًا ما تحجب المناطق المركزية شديدة السطوع لمجرات Seyfert النجوم الأكثر قتامة في الأقراص القريبة من المجرات ومراكز rsquo ، لكن الملاحظات التي تم إجراؤها في مجموعة من الأطوال الموجية للضوء ساعدت الباحثين على البدء في فصل ما يحدث حول نواة المجرة النشطة وما يحدث في أماكن أخرى. في المجرات المتفاعلة.

في الضوء المرئي ، يبدو هرقل أ كمجرة إهليلجية نموذجية. في ضوء الأشعة السينية ، تظهر سحابة عملاقة من الغاز بملايين الدرجات ، والتي تم تسخينها بواسطة الطاقة المتولدة من انصهار المادة إلى الثقب الأسود المركزي الهائل. يُظهر ضوء الراديو نفاثات من الجسيمات المتدفقة بعيدًا عن الثقب الأسود والتي تمتد على ما يقرب من مليون سنة ضوئية في الطول. الائتمان: الأشعة السينية: NASA / CXC / SAO المرئية: راديو NASA / STScI: NSF / NRAO / VLA.

تظهر عمليات المزج الفوضوية هذه تمامًا كما تتوقع أنت و rsquod في الضوء المرئي: المجرات التي يتم دمجها مشوهة أو لها نوى ساطعة للغاية. ليس حتى تشاهدها في ضوء الأشعة السينية والراديو الذي تراه هناك و rsquos يحدث الكثير خارج المجرات والأذرع الحلزونية. عندما تتفاعل نوى المجرة النشطة القوية ، فإنهم يرسلون كمية هائلة من الغاز & ndash المعروفة باسم النفاثات & ndash في اتجاهين متعاكسين. يمكن لهذه النفاثات السفر إلى ملايين الأميال في الساعة وتمتد إلى ما هو أبعد من عرض المجرات نفسها ، مما يخلق فصوصًا عملاقة يمكن اكتشافها في ضوء الراديو.

سيساعدنا تلسكوب جيمس ويب الفضائي في معرفة ما يحدث بدقة بالقرب من نوى المجرة النشطة وحولها. خذ ، على سبيل المثال ، المجرة NGC 4151 ، التي تحتوي على ثقب أسود فائق النفاث نشط ، وتبلغ كتلته حوالي 40 مليون مرة أكبر من الشمس. سيستخدم علماء الفلك Webb لقياس كتلة الثقب الأسود وكتلة rsquos بدقة أكبر ، مما سيساعدنا في معرفة المزيد حول كيفية تغذية الثقب الأسود وكيفية تأثيره على المجرة المحيطة. نظرًا لأن معظم المجرات تحتوي على ثقب أسود هائل ، فإن التعرف على هذه المجرة القريبة سيحسن فهمنا للعديد من المجرات عبر الكون.


جامعة ولاية JSU 1877 جاكسون

ينمو قسم الفيزياء وعلوم الغلاف الجوي وعلوم الأرض بسرعة ولديه مجموعة متنوعة من مجالات البحث النشطة التي تشمل البصريات والضوئيات ، ورصد الأرصاد الجوية ، والنمذجة والتنبؤ ، والعلوم الحسابية ، وتكنولوجيا النانو ، وعلوم المواد ، والطاقة المتجددة ، وعلوم الأرض والفضاء ، وتعليم العلوم. التدريس (أدوات وطرق التدريس الحديثة) والخدمة (تعاون عمل جيد مع الوحدات والمنظمات الأخرى ولعب الأدوار الداعمة تجاه أنظمة المدارس المحلية وأنظمة الكليات المجتمعية) هي أيضًا مكونات رئيسية للبرنامج. يتخرج الطلاب مع احترام الذات والمعرفة الكافية لتحمل المسؤوليات التي يفرضها المجتمع.

دورات البكالوريوس للتخصصات غير الفيزيائية

PHY 151 (3) مقدمة في الفيزياء.مقدمة لبعض المفاهيم الأساسية للفيزياء ، مخصصة لكل من التخصصات غير العلمية التي تسعى إلى معرفة القراءة والكتابة العلمية وأيضًا للطلاب الذين يرغبون في بعض الخبرة في الفيزياء قبل الحصول على PHY 201 أو 11. يلبي هذا المقرر متطلبات العلوم الفيزيائية الأساسية II.

PHY 201، PHYL 201 (3، 1) الفيزياء الأساسية 1 مع المختبر. المتطلبات: رياضيات 111 و 112 أو رياضيات 118. مقدمة في الميكانيكا وحركة الأمواج والصوت والحرارة لتخصصات العلوم التي قد لا تتضمن مناهجها حساب التفاضل والتكامل. يتم إجراء تجارب معملية أسبوعية في المجالات التي تغطيها دورة المحاضرة.

PHY 202، PHYL 202 (3، 1) الفيزياء الأساسية II مع المختبر. المتطلب السابق: PHY 201. استمرار لـ PHY 201. مقدمة في الكهرباء والمغناطيسية والبصريات والفيزياء الحديثة. تعزز التجارب المعملية الأسبوعية المواد التي يتم تناولها في دورة المحاضرة.

PHY 211، PHYL 211 (4، 1) الفيزياء العامة 1 مع المختبر. المتطلب السابق: رياضيات 231. مقدمة في الميكانيكا وحركة الأمواج والصوت والحرارة. تعتمد على التفاضل والتكامل وأكثر كثافة من PHY 201. التجارب المعملية الأسبوعية تعزز المواد التي يتم تناولها في دورة المحاضرة.

PHY 212، PHYL 212 (4، 1) فيزياء عامة 2 مع مختبر. المتطلبات الأساسية: PHY 211 ، MATH 232. استمرار قائم على حساب التفاضل والتكامل لـ PHY 211. مقدمة في الكهرباء والمغناطيسية والبصريات والفيزياء الحديثة. تعزز التجارب المعملية الأسبوعية المواد التي يتم تناولها في دورة المحاضرة.

دورات البكالوريوس لتخصصات الفيزياء

لمزيد من المعلومات ، يجب على تخصصات الفيزياء الاطلاع على معلومات برنامج الفيزياء الجامعية هنا.

PHY 198، 199، 298، 299، 398، 399، 498، 499 (.5 لكل منهما) ندوة الفيزياء.عرض ومناقشة موضوعات الفيزياء الحالية وأبحاثها من قبل الطلاب وأعضاء هيئة التدريس والمتحدثين الزائرين. من المتوقع أن تشارك جميع تخصصات الفيزياء.

PHY 216 (3) فيزياء حديثة. المتطلبات المسبقة: PHY 212 مقدمة في النسبية والتأثيرات الكمية بما في ذلك التركيب الذري والأطياف ، والتركيب النووي والتفاعلات ، وفيزياء الطاقة العالية.

PHY 241 (4) مقدمة في علم الفلك. مسح تمهيدي للنظام الشمسي والنجوم والسدم والمجرات ، مع مناقشة علم الكونيات والحياة في الكون وبرنامج الفضاء. يتضمن جلسات مراقبة أسبوعية. يلبي هذا المقرر متطلبات العلوم الفيزيائية الأساسية II.

PHY 242 (4) الحياة في الكون. فحص الشروط اللازمة لوجود الحياة في الكون وإمكانيات اكتشاف هذه الحياة والتواصل مع الحياة الذكية. يتم تضمين علم الفلك الأساسي ذي الصلة.

PHY 251 (4) علم الكونيات لغير العلماء. دراسة لبنية الكون وأصله وتطوره. يشمل علم الفلك الأساسي ذي الصلة ومناقشة الملاحظات الأساسية.

PHY 261 (2) التصوير التصويري. مقدمة لمبادئ التصوير الفوتوغرافي وتقنيات المراقبة الأساسية في علم الفلك. يتم التركيز على المعلومات الخاصة بالهواة ، ولكن تتم أيضًا مناقشة الملاحظات المهنية.

PHY 311 (3) الميكانيكا النظرية I. المتطلبات الأساسية: PHY 211 و MATH 232. معالجة حديثة للميكانيكا الكلاسيكية بما في ذلك ديناميكيات الجسيم الفردي والتذبذبات والجاذبية وحساب التغيرات. ديناميات لاغرانج وهاملتونيان وحركة القوة المركزية.

PHY 312 (3) الميكانيكا النظرية II. المتطلب السابق: PHY 311: استمرار لمادة PHY 311 بما في ذلك دراسة أنظمة الجسيمات ، الأطر المرجعية غير الذاتية ، ديناميكيات الجسم الصلب ، التذبذبات المقترنة ، الأنظمة المستمرة ، معادلة الموجة ، والنظرية النسبية الخاصة.

PHY 328 (4) إلكترونيات رقمية للعلماء. المتطلبات المسبقة: PHY 212 مقدمة للإلكترونيات الرقمية وأجهزة الكمبيوتر الدقيقة بما في ذلك المنطق الرقمي والبرمجة والحواسيب الصغيرة البينية وتطبيقات الحواسيب الصغيرة في المشاريع التي تهم عالم الفيزياء.

PHY 329 (4) الإلكترونيات التناظرية للعلماء. المتطلب السابق: PHY 212 مقدمة للإلكترونيات التناظرية بما في ذلك تحليل دارات التيار المستمر والتيار المتردد ، وتحولات المصدر ، وأجهزة أشباه الموصلات ، والنماذج الرياضية لأجهزة أشباه الموصلات ، ومسح لاستخدام الدوائر المتكاملة الخطية الحديثة في التطبيقات التي تهم طالب العلوم الفيزيائية المتقدم .

PHY 330W (3) طرق الفيزياء التجريبية 1. متطلب سابق أو متطلب أساسي: PHY 216. في المقام الأول مقرر معمل يتكون من محاضرات وتجارب متقدمة في الإلكترونيات والبصريات والفيزياء الحديثة وعلم الفلك. يرضي الكتابة عبر متطلبات المنهج.

PHY 342 (3) البصريات. متطلب سابق: PHY 216. محاضرة في البصريات الحديثة تغطي البصريات الهندسية والأمواج والكمية ، والتكنولوجيا البصرية الحديثة ، مع تطبيقات في التحليل الطيفي الذري والليزر.

PHY 351 (3) الديناميكا الحرارية والفيزياء الإحصائية. المتطلب السابق: PHY 212 دراسة معادلات الحالة ، قوانين الديناميكا الحرارية ، الجهد الديناميكي الحراري ، الديناميكا الحرارية الإحصائية ، النظرية الحركية ، والميكانيكا الإحصائية الأولية.

PHY 361 (3) الطرق الرياضية للفيزياء والكيمياء 1. المتطلب السابق: PHY 212 مقدمة للتقنيات المتقدمة للرياضيات التطبيقية المستخدمة في الفيزياء والكيمياء ، بما في ذلك الجبر الخطي التطبيقي ، والمعادلات التفاضلية العادية ، ومعادلة لابلاس ورسكوس.

PHY 362 (3) الطرق الرياضية للفيزياء والكيمياء II. المتطلب السابق: PHY 361 استمرار لـ PHY 361 ، بما في ذلك حساب التفاضل والتكامل المتجه وسلسلة فورييه والتوسعات المتعامدة وتكاملات فورييه والمتغيرات المعقدة والتعيينات المطابقة والتكامل المركب ومعادلات الحرارة والموجة.

PHY 381 (1-6) دراسة مستقلة. المتطلب السابق: موافقة مدرس. التحقيق في موضوع يختاره الطالب بالتشاور مع هيئة التدريس ، ويمكن إعادة هذا المقرر للحصول على الائتمان.

PHY 401S (3) فيزياء لمعلمي المرحلة الثانوية. المتطلب السابق: PHY 212 فحص النصوص المختلفة والمواد المختبرية المتوفرة لدورات الفيزياء بالمدارس الثانوية. مناقشة أهداف مقرر الفيزياء بالمرحلة الثانوية والنظر في بعض الصعوبات التي من المحتمل مواجهتها.

PHY 410 (3) تاريخ الفيزياء. Prerequisite: PHY 216. Survey of the historical development of physics based on the study of classical papers and scholarly works.

PHY 411 (3) Electromagnetic Theory I. Prerequisite: PHY 362. A study of static electric and magnetic fields including Gauss&rsquo Law, Ampere&rsquos Law, and the solution of Laplace&rsquos equation.

PHY 412 (3) Electromagnetic Theory II. Prerequisite: PHY 411. A continuation of PHY 411 including study of timedependent fields, Maxell&rsquos equations, electromagnetic wave and radiation.

PHY 422 (3) Quantum Mechanics. Prerequisites: PHY 216 and 362. An introduction to quantum mechanics wave functions, and the Schrodinger equation, including solution of the Schrodinger equation for a box, barrier, square well, harmonic oscillator, and the hydrogen atom.

PHY 430W (3) Methods of Experimental Physics II. Prerequisite: PHY 330. A continuation of PHY 330. Selected advance experiments in electronics, optics, modern physical and astronomy. Satisfies writing across the curriculum requirement.

PHY 431 (3) Atomic and Nuclear Physics. Prerequisite: PHY 422. A lecture course comprising a study of the properties of atoms and nuclei, and review of classic experiments, and an investigation of related applications of quantum mechanics.

PHY 433 (3) Solid State Physics. Prerequisites: PHY 216 and 422. An introduction to solid state physics including crystal structures, electron and mechanical waves in crystals, semiconductors, electric and magnetic properties of solids, and point defects in crystals.

PHY 441 (4) Solar System Astronomy. Prerequisite: PHY 212. An introduction to the solar system intended for mathematics and science majors and including the physics and chemistry of the sun, planets, moons, comets, and the interplanetary medium, life on other planets and artificial satellites.

PHY 442 (4) Stellar and Galactic Astronomy. Prerequisite: PHY 212. An introduction to stellar and galactic astronomy intended for mathematics and science major and including the physics and chemistry of the stars and the interstellar medium, star and galaxy formation, and basic cosmology.

PHY 449 (3) Special Topics in Physics. Prerequisite: Approval of instructor. Advanced specialized topic courses selected on the basis of faculty and student interest. This course may be repeated for credit.

PHY 461 (3) Computational Physics. Prerequisite: PHY 362. A study of numerical and computational techniques for solving physical problems including using analytical and physical theory to simplify and approximate, writing algorithms and programs, and using commercial and other available software.

PHY 480 (1-6) Research Project. Prerequisite: Approval of instructor. Supervised original research by the individual student on a problem selected in consultation with the faculty. This course may be repeated for credit.

Undergraduate Courses for Atmospheric Science Majors

For more information, undergraduate atmospheric science students should view the undergraduate atmospheric science program information here.

MET 199-499 (4) Seminar in Atmospheric Science. Various topics will be discussed and presented by students, faculty, and visitors. All meteorology majors are expected to enroll in the appropriate course numbers as assigned by their advisors.

MET 200 (3) Introduction to Meteorology. Nonmathematical treatment of the fundamentals of meteorology, effects of weather and climate on man and his activities.

MET 202 (3) Meteorological Measurements. Prerequisite: MET 200. Theory, techniques and use of conventional meteorological instruments.

MET 209 (1) Introduction to Professional Meteorology. Preor Co-requisite: MET 200. A seminar course in which a variety of professional specialties within the area of the atmospheric sciences will be explored by the students. Wherever possible, visiting professionals will be invited to present materials about their specialty in the meteorology curriculum.

MET 303 (3) Weather Observation. Prerequisite: MET 200. Practical experiences in weather observing, gathering and coding meteorological data.

MET 311 (3) General Meteorology. Pre- or Co-requisite: MATH 231. Terrestrial energy budget general circulation atmospheric motion, fronts and cyclones, mesoscale dynamics, application to weather forecasting and modifications.

MET 321 (3) Atmospheric Thermodynamics. Prerequisite: MET 311. Thermodynamic properties of the atmosphere, hydrostatic equilibrium and stability.

MET 341 (3) Dynamic Meteorology. Prerequisites: MET 311, 321, and MATH 232. Physical and Mathematical models of atmospheric motion are developed from the basic equations of motion.

MET 411 (3) Physical Meteorology. Prerequisites: MET 311, and 321. Transmission of electromagnetic and sound waves in the atmosphere the physics of clouds and precipitation electrical properties of the atmosphere.

MET 422 (3) Introduction to Synoptic Meteorology. Prerequisites: MET 311, and 341. Composition of and physical processes in the atmosphere weather elements and their spatial distribution air masses, fronts, and weather forecasting.

MET 423 (3) Synoptic Meteorology Laboratory. Prerequisite: MET 422. Techniques of analyzing typical weather situations practice weather forecasting. (F, S)

MET 472 (1 – 3) Special Problems. Prerequisite: Consent of department. Special problems in meteorology based on research or literature survey terminating with a comprehensive written report. (D)

MET 487 (3) Physical and Dynamic Climatology. Prerequisites: MET 341, and 411. Physical principles underlying the variations and changes in climate climate controls&ndashelements of microclimatology interpretation of selected regional climates. (D)

MET 492 (1 – 3) Seminar in Meteorology. Prerequisite: Consent of department. Meetings for presentation and discussion of topics in meteorology by staff members and students of recent contributions published in current periodicals and of original research. (D)

Undergraduate Courses for Earth System Science Majors

For more information, undergraduate geoscience students should view the undergraduate geoscience program information here.

SCI 201 (3) Physical Science. A study of the universe and natural events in the environment.

SCI 202 (3) Physical Science. A study of the changes in matter and energy which leads to the utilization of energy and material resources for man&rsquos benefit.

SCI 204 (3) General Science for Teachers. Topics in astronomy, biology, chemistry, geology and physics are studied. Laboratory work provides for experiments and projects.

SCI 205 (3) Earth and Space Science. A geophysical study o the earth with emphasis on the major scientific discoveries about the earth and its relation to the universe.

SCI 206 (3) Elementary Geology. The course is designed to give a basic understanding of the origin and classification of rocks and materials in the geologic process that alter the earth&rsquos surface.

SCI 228 (3) Science Technology and Environment. An overview of contemporary topics in science technology and environment.

SCI 312 (3) Innovative Approaches in Science Teaching. This course is designed to introduce pre-service science teachers to new and alternative instructional materials for science teaching. Emphasis is placed on analyzing, comparing, and contrasting these materials with implications for science teaching.

SCI 410E (3) Science for Children. Prerequisite: Junior standing. Designed to familiarize students with materials, techniques and unifying principles of science with laboratory exercises emphasized.

SCI 401S (3) Science in the Secondary School. Prerequisite: Junior standing. Consideration is given to helping the student organize curriculum materials and gain proficiency in presenting science to high school students.

SCI 403 (3) Seminar in Science. Prerequisite: Senior standing. Provides an opportunity for the student to discuss the most pertinent trends in the fields of science.

Graduate Courses

For more information, graduate physics students should view the graduate physics program information here.

SCI 502 (3) General Science for Teachers. A study of topics in astronomy, chemistry, geology, meteorology and physics.

SCI 507 (3) Earth Science.An exploratory course dealing with basic concepts in geology, meteorology, and astronomy.

SCIL 507 (1) Earth Science for Teachers Lab. Laboratory experiments designed to expand subject matter taught in SCi 507.

SCI 508 (3) Cosmology for Non-Scientists. A study of the structure, makeup origin, and evolution of the universe and objects in it.

SCI 509 (3) Earth History. The course studies history of the continents and oceans and the changes to the atmosphere through time.

SCI 513 (3) Computer Applications in the Teaching of Science. This course includes computer concepts programming in the Basic language building modules for computer assisted instruction and computer aided instruction problem solving on a microcomputer system.

SCI 515 (3) Earth and Space Science. This course is the study of Earth Science, Geology, and Meteorology.

SCI 516 (3) Physical Science I for Middle School Teachers. This course is the study of properties and reactions of matter.

SCI 517 (3) Physical Science II for Middle School Teachers. This course is the study of Physics, Astronomy and Technology that includes: (in Physics) measurment, force, motion, energy, simple and compound machines, electricity and magnetism, sound, light and heat (in Astronomy) stars in the night sky, solar system, lunar phases, eclipses, earth seasons, galaxies and universe.

SCI 518 (3) Life Science for Teachers. This course is the study of biochemistry, the cell, genetics, organ systems, natural selection, diversity, ecology and the property and reaction of matter.

SCI 519 (3) Environmental Science and Chemistry for Teachers.

SCI 520 (3) Methodology for Science Teaching. This course includes exemplary teaching strategies and research-based methods, i.e. Inquiry based learning, cooperative learning, and the use of technology.

SCI 522 (3) Environmental Science. A general study of environmental problems created by various kinds of pollution and the effects of man's biophysical environment.

SCI 523 (3) Seminar in Science. Provides the opportunity to discuss the most pertinent trends in science and to become familiar with current research.

SCI 524 (3) Elements of Astronomy. Survey of solar and stellar systems, with emphasis on the historical and scientific development of astronomy.

SCI 525 (3) Hands-on Activity in Astronomy. This course is support for instructional competency in astronomy in Mississippi.

SCI 551 (3) Hands-on Universe in Mississippi I. This course integrates mathematics, science and technology in the context of exciting astronomical explorations. This course addresses many of the goals set by the National Council of Teachers of Mathematics and the National Research Council for Math and Science Education.

SCI 563 (3) Problems and Issues in Science. Content in elementary science aims and methods of instruction, new curricular developments.

SCI 581 (3) Operation Physics I. This course is the study of mechanics that includes: measurement, force and motion, simple machines and forces, and fluids.

SCI 552 (3) Hands-on Universe in Mississippi II. Prerequisite: SCI 551. This course integrates mathematics, science and technology in the context of exciting astronomical explorations. This course addresses many of the goals set by the National Council of Teachers of Mathematics and the National Research Council for Math and Science Education.

SCI 580 (3) Science Technology and Environment. An overview of contemporary topics in science and technology. The scientific and technical materials will be covered in detail, then the social consequences of applying or misapplying that knowledge will be examined.

SCI 582 (3) Operation Physics II. This course is the study of sound and light that include: measurement, sound, behavior of light, color and vision.

SCI 583 (3) Operation Physics III. This course is the study of electricity and magnetism that include: measurement, electricity, magnets, and magnetism.

SCI 584 (3) Operation Physics IV. This Course is the study of modern physics that include: measurement, structure of matter, atoms, molecules, nuclei, elementary particles, and special and general relativity.

SCI 587 (1-3) Independent Study. For students who are actively working on special projects and consulting with their major professor.

SCI 592-592W (3) Seminar in Meteorology. Presentation and discussion of special topics and research in meteorology by staff members, students and guest lecturers.

SCI 599 (6) Thesis. A minimum of 40 hours of research for the thesis must be scheduled. The thesis must show (a) mastery of the techniques of research, and (b) a very distinct contribution to the field under investigation and study.

SCI 601W (3) Seminar in Environmental Science. Advanced topics of special interest, current research, field trips, demonstrations and guest lecturers.

SCI 602 (3) Construction of Teaching Materials for Secondary Science Instruction.Special work in models, charts, graphs, photography, electrical apparatus, mechanical equipment, etc.

SCI 603 (3) Special Topics in Science. Topics of current interest, both theoretical and experimental.

SCI 604 (3) Advanced Methods&mdashSecondary School Science. Experience with science teaching. Major trends in the new science courses and methodology programs.

SCI 605 (3) Analysis of Science Curriculum. A critical examination of contemporary and potential science curricular projects.

Jackson State University is accredited by the Southern Association of Colleges and Schools Commission on Colleges to award baccalaureate, masters, specialists, and doctorate degrees. Contact the Southern Association of Colleges and Schools Commission on Colleges at 1866 Southern Lane, Decatur, Georgia 30033-4097 or call 404-679-4500 for questions about the accreditation of Jackson State University.

Jackson State University is designated as a "high research activity" institution by the Carnegie Foundation.
Jackson State University | 1400 Lynch Street | Jackson, MS | 39217 | 601-979-2121
Copyright 2021 | كل الحقوق محفوظة. | A Military-Friendly University
Give us your feedback | Report a Broken Link


Timeline & Objectives

Overall, the Guide lays out the eight objectives for the ILRA, which are similar to what NASA hopes to accomplish with the Artemis Program. They include the characterization of lunar topography, geomorophorology, and the geological structure of the surface. In addition, the joint Chinese-Russian program will seek to characterize the physics and chemistry of lunar materials and the body’s internal structure to get a better understanding of its geological record.

Beyond that, the IRLS will serve as a base for conducting lunar astronomy and Earth observation, in-situ resource utilization (ISRU), and vital biological and medical researcher. These objectives and the development of the ILRS itself are to be met during a three-phase process that will unfold between today and 2035. These include the Reconnaissance, Construction, and Utilization phase, and each incorporates future missions into their planning.

Phase I – Reconnaissance (2021 to 2025)

This is currently underway and is expected to last until mid-decade. The objectives in this phase include exploring the South Pole-Aitken Basin for potential sites for the ILRS, as well as refining the design of the base itself. Another important objective is the verification of technologies that will allow for precise soft landings in the southern polar region. Past and future missions that will (have) contributed are also indicated.

On the Chinese side, these include the Chang’e-4, Chang’e-6, و Chang’e-7 missions. ال Chang’e-4 mission, which arrived on the Moon in 2018 and is still operational, consists of the Chang’e Lander, the Yutu 2 (Jade Rabbit 2) rover, and Queqiao relay satellite. The missions will be launched sometime in 2023/2024 and will return samples from the Moon’s southern polar region and scout out locations for a base.

Timeline for the development of the ILRS. Credit: CNSA

On the Russian side, missions related to the ILRS include the Luna-25, Luna-26, و Luna-27, consisting of two landers and one orbiter (Luna 26). These missions will launch beginning in October 2021 (Luna-25), followed by the second and third in 2024 and August 2025 (respectively). If all goes well, China and Russian will be able to begin the next phase of operations by the middle of this decade.

Phase II – Construction (2025 to 2030)

At this point, one of the main goals will be the verification of technologies related to the command center of the ILRS. Similarly, the samples obtained by the Chang’e-6 و Chang’e-7 missions will be returned to Earth for analysis, which will give mission planners a better idea of where the safest and richest resource environment can be found. This will be followed by the delivery of massive amounts of cargo to build the base and the commencement of joint operations.

Missions of note in this phase include China’s Chang’e-8 mission that will launch by 2027. This mission will test technologies like 3D regolith printing and others necessary for the construction of the ILRS. Russia will also be sending its Luna-28 mission that year, a sample return mission that (like Chang’e 6 and 7) will obtain regolith from the southern polar region to determine its composition and the presence of resources.

Phase III – Utilization (2030 to 2035)

This final phase will involve the completion of all in-orbit and surface facilities that provide energy, communication, research, exploration, and transport services. It will also involve the verification of all ISRU-related and other potential technologies. Once the ILRS is complete, China and Russia hope to maintain and expand it as needed. This phase will involve five jointly-developed IRLS missions to establish the base architecture:

  • IRLS-1 – establishment of the command center, basic energy, and telecommunications facilities
  • IRLS-2 – establishment of lunar research exploration facilities(sample collection, lunar physics, geology, lava tubes)
  • IRLS-3 – establishment of lunar ISRU technology verification facilities
  • IRLS-4 – verification of general technologies like biomedical experiments, sample collection, and return
  • IRLS-5establishment of lunar-based astronomy and Earth observation facilities

A thermal invisibility cloak actively redirects heat

Light, sound, and now, heat -- just as optical invisibility cloaks can bend and diffract light to shield an object from sight, and specially fabricated acoustic metamaterials can hide an object from sound waves, a recently developed thermal cloak can render an object thermally invisible by actively redirecting incident heat.

The system, designed by by scientists at the Nanyang Technological University (NTU) in Singapore, has the potential to fine-tune temperature distribution and heat flow in electronic and semiconductor systems. It has application in devices with high requirements for efficient dissipation and homogenous thermal expansion, such as high-power engines, magnetic resonance imaging (MRI) instruments, and thermal sensors.

"Because of its shape flexibility, the active thermal cloak might also be applied in human garments for effective cooling and warming, which makes a lot of sense in tropical areas such as Singapore," said Prof. Baile Zhang of NTU.

Zhang and colleagues had been experimenting with metamaterials, artificial composites that exhibit properties not found in naturally occurring substances. They had previously designed a metamaterial thermal cloak that passively guided conductive heat around a hidden object. That device lacked an on/off switch and could not be adapted to objects of varying geometries.

"We then started to consider the question of whether we can control thermal cloaking electrically, not by guiding heat around the hidden object passively with traditional metamaterials, but by 'pumping' heat from one side of the hidden object to the other side actively, with thermoelectric modules," Zhang said. He and his colleagues describe the construction and thermal mechanics of their cloak this week in a story that appears on the cover of رسائل الفيزياء التطبيقية, from AIP Publishing.

Building the Thermal Cloak

To construct their active thermal cloak, the researchers deployed 24 small thermoelectric modules, which are semiconductor heat pumps controlled by an external input voltage, around a 62-millimeter diameter air hole in a carbon steel plate just 5 mm thick. The modules operate via the Peltier effect, in which a current running through the junction between two conductors can remove or generate heat. When many modules are attached in series, they can redirect heat flow. The researchers attached the bottom and top ends of the modules to hot and cold surfaces at 60° C and 0° C respectively, to generate a diffusive heat flux.

When the researchers applied a variety of specific voltages to each of the 24 modules, the heat falling on the hot-surface side of the air hole was absorbed and delivered to a constant-temperature copper heat reservoir attached to the modules. The modules on the cold-surface side released the same amount of heat from the reservoir into the steel plate. This prevented heat from diffusing through the air hole, a technique, the researchers say, that can be used to shield sensitive electronic components from heat dissipation.

Additionally, the researchers found that their active thermal cloaking was not limited by the shape of the object being hidden. When applied to a rectangular air hole, the thermoelectric devices redistributed heat just as effectively as in the circular one.

Looking ahead, Zhang and his colleagues plan to apply the thermal cloaks in electronic systems, improving the efficiency of heat transfer, and develop an intelligent control system for the cloak.


Glossary

convection: movement caused within a gas or liquid by the tendency of hotter, and therefore less dense material, to rise and colder, denser material to sink under the influence of gravity, which consequently results in transfer of heat

fault: in geology, a crack or break in the crust of a planet along which slippage or movement can take place, accompanied by seismic activity

igneous rock: rock produced by cooling from a molten state

metamorphic rock: rock produced by physical and chemical alteration (without melting) under high temperature and pressure

plate tectonics: the motion of segments or plates of the outer layer of a planet over the underlying mantle

primitive rock: rock that has not experienced great heat or pressure and therefore remains representative of the original condensed materials from the solar nebula

rift zone: in geology, a place where the crust is being torn apart by internal forces generally associated with the injection of new material from the mantle and with the slow separation of tectonic plates

sedimentary rock: rock formed by the deposition and cementing of fine grains of material, such as pieces of igneous rock or the shells of living things

subduction: the sideways and downward movement of the edge of a plate of Earth’s crust into the mantle beneath another plate

volcano: a place where material from a planet’s mantle erupts on its surface