kaka
عدد المساهمات : 222
تاريخ التسجيل : 23/01/2009
 | موضوع: ضغط إشعاع الشمس  السبت فبراير 21, 2009 5:12 am | |
| ضغط إشعاع الشمس
عندما نراقب مذنبا ما، فنلاحظ أنه عندما يتجه المذنب إلى الشمس يخلف ورائه ذيلا، و عندما يبتعد عنها يتقدمه الذيل.
حاول الفلكي الألماني يوهانس كبلر تفسير هذه الظاهرة قبل حوالي 400 سنة بالفعل الميكانيكي للضوء، حيث أن الضوء يؤثر بقوة على المذنب،
عمليا فإن الفعل الميكانيكي للضوء غير صحيح لكن الضوء يؤثر بالفعل على المذنب بقوة، و يدعى هذا التأثير بضغط إشعاع الشمس. و قد أتى هذا تفسير كبلر بسبب انتشار فرضية الشكل المادي للضوء.
تتشكل المذنبات من مزيج متجمد من الماء و المركبات العضوية، فعند اقترابها من الشمس تتبخر هذه المركبات بفعل تأثير الأشعة الشمسية فيتصاعد الغبار الصخري من باطن المذنب، لشكل الهالة بعكس جهة الشمس.
الضوء عبارة عن أمواج كهراطيسية، و يعبر عن طاقتها بمقدار حرارتها، لذا فقد أتى التفسير الدقيق لضغط الإشعاع الكهراطيسيي بعلم التيرموديناميك، وفق ما يسمى ضغط إشعاع الجسم الأسود، حيث أنه من المعروف فيزيائيا أن سقوط ضوء على سطح ما و كذلك انعكاسه أو تناثره تؤدي جميعا إلى نشوء ضغط ضوئي على السطح.
على سطح الأرض، فإن كل متر مكعب من سطح أسود (يمتص الضوء بشكل كامل) يؤثر عليها بقوة تكافئ 0.44 ميليغرام.
لضغط الإشعاع الشمسي أهمية كبيرة عند مهندسي المركبات الفضائية، فلا يمكنهم إهمال هذا التأثير على المركبات حيث أن المركبات تتعرض لتسارع مشوش بفعل قوة الضغط الضوئي و هو يتجه باتجاه أشعة الضوء و يتعلق بانعكاس الضوء و التوزع الحراري على سطح المركبة.
دلت الدراسات أنه عند تحليق على ارتفاعات تقل عن 500 كم يكون قوة الضغط الضوئي أقل من التغيرات الممكنة المهملة لتأثير مقاومة الهواء و يمكن إهماله، لكن عند التحليق على ارتفاع فوق 500 كم فإن الضغط الضوئي يصبح مكافئا لمقاومة الهواء، و تزيد عنها على ارتفاعات تزيد عن 800 كم.
في الرحلات الطويلة بين الكواكب يصبح من الضروري حساب تأثير الضغط الضوئي، لأنها تسبب انحراف مسار حركة المركبات الفضائية، حيث أن المركبة فينيرا 4 التي أطلقت سنة 1967 باتجاه الزهرة انحرفت بمقدار 1000 كم عن الموقع الذي يفترض أن تهبط عليه و ذلك بتأثير الضغط الضوئي للشمس.
يدرس العلماء إمكانية استغلال الضغط الضوئي للتحكم بتحليق المركبات الفضائية كما يفعل البحارة في المراكب الشراعية حيث أن الضغط الضوئي سيكافئ ضغط الرياح.
فإذا احتوت المركبة الفضائية على سطح كبير يعكس أشعة الشمس فإن هذه الأشعة بانعكاسها ستؤدي لنشوء قوة تؤثر على حركة المركبة و يمكن عندئذ تشبيه السطح بالشراع الشمسي.
يمكن صناعة هذا الشراع من مادة خفيفة، كالألمنيوم، و إذا كان شكله مربعا و طول ضلعه 10 أمتار فسيؤدي ذلك إلى لنشوء قوة قدرها 90 ميليغرام و إذا أخذنا بعين الاعتبار حالة انعدام الوزن فإنه من الممكن صنع شرائح أكبر بكثير و ليكن على شكل مربع طول ضلعه 100 متر و عندها تصبح القوة 9 غرامات، و هذه القوة صغيرة لكنها فعالة في الرحلات الفضائية الطويلة، و هكذا لو وجد على محطة فينيرا 4 شراع مساحته 100 متر و كان متجها نحو الشمس طوال الوقت لأدى ذلك لانحراف مسار المحطة مسافة تزيد عن 30 ألف كم.
عمليا فإنه هناك صعوبات ستواجه المهندسين الذين سيقومون بتصميم الشراع الشمسي، فمن الواضح أن التوصل إلى قيم كبيرة لقوى التحكم يحتاج لمساحة كبيرة جدا تصل لمساحة ملعب كرة قدم. | |
|
