دانلود مقاله ذوب یخ هاى قطب جنوب : عصر یخ یا گلخانه

بخشی از مقاله

ذوب يخ هاى قطب جنوب : عصر يخ يا گلخانه
ولفگانگ گسلر

ترجمه : ع.فخرياسرى

فيلم علمى _ تخيلى «روز پس از فردا» داستانى از وحشت و هراس حقيقى را به تصوير مى كشد. زمين و تقريباً هر چيزى كه در آن است، به ناگهان منجمد مى شود. شگفت آورتر اينكه رويداد مذكور حاصل پديده گرم شدگى زمين است. اما آيا واقعاً دوران سردى را در پيش داريم؟

چه كسى ديواره يخى لارسن را مى شناسد؟ اين كوه عظيم يخى شناور در آب هاى دريا كه در ارتباط با يخچال هاى خشكى شبه جزيره قطب جنوب است، زمان درازى تنها براى پژوهشگران قطب جالب بود. ليكن در سى و يكم ژانويه سال 2002 ناگهان اين غول يخى نظر تمام جهانيان را به خود جلب كرد. دليل: عكس هاى ماهواره هاى ناسا نشان دادند كه چگونه ظرف يك فاصله زمانى پنج هفته اى تكه بزرگى از يخ به حجم 3250 كيلومترمربع تقريباً به بزرگى مالوركا _ از ديواره يخى

لارسن جدا شد. كارشناسان حدس مى زنند كه آب حاصل از ذوب يخ ها همچون چشمه هاى كوچك بى شمار به داخل ديواره يخى راه يافته و آنجا يخ زده و بدين ترتيب حجمى اضافه تشكيل شده كه قاعدتاً از تكه يخ غول آسا جدا شده است. اين تكه يخ كه به نام «لارسن ب» خوانده شد، 220 متر ضخامت و 720 ميليارد تن وزن داشت و به هزاران تكه كوچك تقسيم شد.

اين نخستين بارى نيست كه يخ موجود در قطب جنوب از بين مى رود. در ماه هاى مارس و مه سال 2000 تكه هاى بزرگى از كمربند يخى جدا شده و از بين رفتند. يك ركورد جهانى تا آن زمان، تكه اى از يخ به بزرگى ده هزار كيلومترمربع جدا و به سمت درياى روس (Ross) رهسپار شد.

در فيلم علمى _ تخيلى رولاند امريش «روز پس از فردا» يك دانشمند پژوهشگر آمريكايى هوا به نام جك هال ماجرايى را درست شبيه آنچه كه بر سر ديواره يخى لارسن آمده پيش بينى مى كند كه در سال 2002 رخ مى دهد. در اين فيلم هاليوود كه به يك شعر حماسى بيشتر شبيه است نيز تكه عظيم يخ جدا مى شود. خدمه هال با رويدادى به غايت دهشتناك مواجه شدند. شكافى

عظيم (با استفاده از متحرك سازى كامپيوترى) در يخچال مقابل شان دهان باز كرد و تقريباً آنها را بلعيد. در اينجا واقعيت و خيال درهم مى آميزند: امريش در فيلمنامه تمام جزئيات تلاش هاى اين انسان ها را به تصوير مى كشد. اما كارگردان با لحن هجوآميزى مى گويد: «بايد در نوشتن فيلمنامه تعجيل مى كرديم، والا از فيلم سينمايى خبرى نبود، تنها چيزى كه باقى مى ماند مستندسازى رويدادها بود.» منشأ و علت واقعه اى براى يخ هاى قطب جنوب رخ داد و پيش زمينه داستان فيلم

همانا گرم شدن روزافزون كره زمين است: بدين ترتيب ميدان هاى يخ قطب ها بيش از پيش ذوب مى شوند. زمينه ساز چنين دگرگونى در آب و هوا اثر گلخانه اى است با بالاترين سطح گازهاى مضر از نقطه نظر آب و هوا مثل دى اكسيدكربن(Co2) در جو، كره زمين را پوششى از گاز فرا مى گيرد، چنين رويدادى نتايج مرگبارى را به دنبال دارد. گرماى بيشترى از خورشيد به كره زمين مى

تابد چرا كه اين اشعه گرمايى در فضا منعكس مى شود. نتيجه آن كه نوعى شبنم ناشى از گرما ظاهر خواهد شد (قطره آب به كندى تبخير مى شود)، توده هاى عظيم يخى شروع به آب شدن خواهند كرد و مقادير فراوانى از آب شيرين سرد به داخل اقيانوس ها سرازير خواهند شد. امريش كارگردان فيلم از اين واقعيت علمى به عنوان نقطه شروع سوگنامه آب و هوايى خويش استفاده مى كند. گلوله هاى شناور حرارت سنج ها در آتلانتيك شمالى ديوانه مى شوند و خبر از آن مى دهند كه چشمه هاى آب گرم در اقيانوس واقع در نيمكره شمالى خشك شده اند.

همچنانكه اين «حرارت» به نقطه اوج خود مى رسد، فاجعه سرما نيز به كمك جلوه هاى ويژه قطعى و تاثيرگذار به نظر مى رسد: رگبارهاى تگرگ به درشتى مشت انسان توكيو را درهم مى كوبند، بادهاى سخت و توفانى لس آنجلس را خالى از سكنه مى كنند، يك موج عظيم مد آب هاى اقيانوس نيويورك را در خود غرق مى سازد. آنگاه فاجعه عظيم رخ مى دهد: سرتاسر نيمكره شمالى در زير يخ و برف مدفون مى شود. فيلمنامه مى گويد كه هواى بسيار سرد منهاى 101 درجه سانتيگراد از استراتوسفر به سمت زمين مى آيد و انسان ها در ظرف چند ثانيه جملگى يخ مى زنند.

تصاوير امريش تكان دهنده اند ولى باوركردنى به نظر نمى رسند. از يك سو روزانه اخبارى راجع به گرم تر شدن تدريجى سياره مان مى شنويم و مى خوانيم، از طرف ديگر عصر جديدى از يخ پيش بينى مى شود. كداميك را بپذيريم؟

يك منبع آگاه احتمالاً مى تواند پاسخگوى پرسش هاى ما پيرامون آب وهوا باشد. «گروه بين دولتى براى تغيير آب و هوا» شامل جمعى از زبده ترين كارشناسان است. مذاكرات پيرامون آب و هوا در چارچوب ملل متحد نيز براساس اعلاميه اين گروه صورت مى گيرد. بر طبق گزارشات گروه طى فاصله زمانى 1990 تا 2100 درجه حرارت كل كره زمين به طور متوسط بين 4/1 تا 8/5 درجه

سانتيگراد افزايش خواهد يافت (در مجموع در طول قرن بيستم: به علاوه 6/0 درجه). تفاوت بين اين دو رقم قابل توجه است، چه به سختى مى توان آثار حاصل از عوامل گوناگون دخيل در اين پديده را به دقت پيش بينى نمود: عواملى چون افزايش جمعيت يا افزايش گاز (Co2)در نتيجه استفاده از سوخت هاى فسيلى، به علاوه تغييرات در آب و هوا بسيار به كندى صورت مى گيرد: حتى اگر بشر انتشار گازهاى گلخانه اى را به سرعت به صفر برساند.

ده ها سال طول مى كشد كه گرم تر شدن كره زمين متوقف شود. درست مثل اتومبيلى كه با سرعت بالايى در حركت است، براى آن كه از سرعتش كاسته شود، لازم است چندين كيلومتر مسافت را طى كند. بسته به اينكه گرم شدن زمين و آب شدن توده هاى يخ تا چه اندازه شديد باشد سطح آب اقيانوس ها بين 20 تا 86 سانتيمتر افزايش خواهد يافت. بدون اقدامات حفاظتى همچون برپا كردن سدهاى مرتفع مساحت وسيعى از سواحل درياها و اقيانوس ها و زمين هاى در مجاورت آنها به زير آب خواهند رفت. بسيارى از جزاير رويايى درياى جنوب براى هميشه محو خواهند شد.

اما همين حالا هم شاهد نتايج حاصل از پديده قدرتمند گرم تر شدن زمين هستيم: طوفان هايى كه تاكنون نظيرشان اتفاق نيفتاده، باران هاى سيل آسا و طغيان رودخانه ها، تابستان هاى گرم و طاقت فرسا با تلفات عظيم در محصولات گياهى و دامى و آتش سوزى هاى وسيع جنگل ها،

يخچال هاى آلپ آب و در بسترهاى عظيم يخى خلل وارد مى شود و ساختمان ها دستخوش تزلزل مى شوند. اكوسيستم درهم مى ريزد، تمام حيوانات و گياهان نابود مى شوند و فضاى زندگى انسان ها به شدت در معرض تهديد قرار مى گيرد. «گروه بين دولتى براى تغيير آب و هوا» در «خلاصه اى براى سياستگزاران» باز هم نتايج بيشترى را برمى شمارد. سالخوردگان بيشترى به خاطر گرما جان خود را از دست مى دهند؛ عوامل مضر و بيمارى زا گسترش مى يابند (مثلاً پشه

هاى مالاريا راه سرزمين هاى شمالى تر را در پيش مى گيرند)؛ كوه هاى بيشترى ريزش مى كنند، فرسايش زمين ها و سواحل درياها سرعت مى گيرد، حتى جزاير مرجانى نيز در اين ميان آسيب مى بينند و زمانى كه بسترهاى يخى دائمى اندك اندك ذوب مى شوند، مقادير عظيمى متان و دى اكسيدكربن آزاد و اثر گلخانه اى بيش از پيش تشديد مى شود. اگرچه دانشمندان در مورد اين آثار و نتايج اتفاق نظر دارند، ولى افزايش سريع دماى زمين در ده سال اخير پرسش هاى زيادى را براى انسان مطرح كرده كه لازم است پاسخ هايى براى آنها پيدا شود. افزايش شدت حرارت خورشيد در 100 ساله اخير تنها موجب 2/0 درجه افزايش درجه حرارت زمين شده است.

گرم تر شدن زمين يك واقعيت است كه در حدود مشخصى اتفاق خواهد افتاد. اما چگونه مى توان از اين واقعيت اين طور نتيجه گرفت كه دوران يخبندانى در راه است؟ لااقل آن طور كه امريش وانمود مى كند. كارگردان و فيلمنامه نويس در فيلم خويش از آنجا شروع مى كنند كه يخ هاى ذوب و رها شده از قطب هاى كره زمين با جريانات آب گرم اقيانوس ها برخورد پيدا مى كنند. چنين فيلمنامه

اى را نمى توان پيشاپيش رد يا قبول كرد، چه يك بار حدود 11هزار تا 12هزار سال پيش جريان اقيانوسى گلف استريم كاملاً متوقف شد. در اين زمان پس از يك دوره آب و هواى گرم درجه حرارت در گرينلند در مدار 15 درجه به يك بار افت كرد. بدين ترتيب تا آنجا كه به دانشمندان مربوط مى شود، مى توان از وضعيت جريان آب داخل اقيانوس ها به عنوان شاخصى از وضعيت كلى آب وهوا

استفاده نمود. به قول ماروتسكه رئيس موسسات ماكس پلانك در رشته هواشناسى در هامبورگ: «در دهه هاى آينده جريان آب داخل اقيانوس بار ديگر بسيار ضعيف خواهد شد. اما اين بار موضوع ضعيف تر شدن طبيعى آن مطرح نيست، بلكه اين انسان ها هستند كه موجب چنين وضعيتى خواهند بود.»

اين طور حدس زده مى شود كه اين جريان اقيانوسى (golfstream) قبل از همه اقيانوس اطلس جنوبى در طول دماغه اميدنيك منشأ گرفته، عرض اقيانوس را به سمت شمال پيموده، به سواحل آمريكاى جنوبى و مركزى نزديك مى شود و به خليج مكزيك مى رسد، در آنجا گرم تر مى شود، از آنجا در مسير ساحل ايالات متحده تا حوالى 35 درجه عرض شمالى پيش مى رود و در دماغه هاتراس (كاروليناى شمالى) با سرعتى معادل 5 كيلومتر در ساعت و با عرض 50 كيلومتر به سمت شرق راه كج مى كند و راه درياهاى آزاد را در پيش مى گيرد. جريان گلف استريم در مسير 1500 كيلومترى خويش شاخه هاى بسيارى تشكيل مى دهد، طورى كه بخشى از آن تا سواحل نروژ

ادامه پيدا مى كند. اين جريان اقيانوس اطلس شمالى _ كه در فيلم امريش نيز به همين نام اشاره مى شود _ در آب هاى قطب شمال در حوالى گرينلند مجدداً سرد شده به عمق آب اقيانوس فرو مى رود و به صورت يك آبشار عظيم از سطح به عمق و كف اقيانوس به جريان مى افتد و رهسپار آب هاى گرم نواحى جنوبى اقيانوس مى شود. بدين ترتيب يك دوره كامل طى مى شود كه 50 سال به طول مى انجامد. ولى براى آب هايى كه راه خود را گم و طولانى مى كنند، اين زمان مى تواند به پانصد سال هم برسد.

گرمايى كه گلف استريم در هر ثانيه به سمت شمال با خود حمل مى كند، چيزى معادل نيم ميليون واحد نيروى كار است. هنگامى كه جريان آب به سواحل آب هاى سرد شمال نزديك مى شود گرماى موجود در آن از طريق زمين راه غرب را در پيش مى گيرد. نتيجه آن كه اروپاى شمال غربى در مقايسه با ساير نواحى هم ارز از نظر جغرافيايى (مثلاً روسيه يا لابرادور) آب و هوايى كه به طور غيرعادى ملايم است پيدا مى كند.

ولى نيروى محرك گردش جريان گلف استريم كدام است؟ بادهاى موسمى نواحى گرمسيرى، بادهاى غربى عرض هاى جغرافيايى ميانى كره زمين، گردش كره زمين، معمارى بستر اقيانوس اطلس و به اصطلاح گردش دمايى _ نمكى از جمله عواملى هستند كه پيش برنده اين جريان به شمار مى روند. دمايى _ نمكى به معناى تفاوت كمك محلول در آب در نتيجه تغيير در درجه حرارت است. اين نيروى محركه بدين صورت عمل مى كند: وقتى كه آب گلف استريم حرارتش را در شمال از دست داده سرد مى شود، و حرارت پايين و نمك فراوانش چگالى آن را بالا مى برد؛ اين آب از آب هاى اطراف سنگين تر بوده و به عمق مى رود كه از آنجا به سمت جنوب جارى مى گردد. بدين ترتيب گردش آب تداوم پيدا مى كند.

گردش دمايى _ نمكى به ويژه در برابر گرم تر شدن كل كره زمين و ذوب شدن يخ هاى قطب ها حساس است. هنگامى كه اثر گلخانه اى بيش از پيش تشديد شود، گلف استريم به ميزان سابق سرد نخواهد شد، در همين زمان آب شيرين بيشترى در نتيجه ذوب شدن يخ ها و باران هاى سيل آسا وارد اقيانوس خواهند شد. نتيجه: آب ديگر به چگالى مطلوب براى فرورفتن به اعماق اقيانوس نخواهد رسيد. موتور ماشين جوش آورده از حركت بازخواهد ايستاد، در بدترين حالت ديگر اثرى از گلف استريم نخواهد بود _ همچون رودخانه اى دچار خشكسالى شده _ و به دنبال آن سرما سر خواهد رسيد.

پس حق با امريش است، اين پرسش در عمل هنوز پاسخ دقيقى ندارد، چرا كه اطلاعات ما بسيار اندك است با اين حال با محاسبات كامپيوترى نتايج حاصل از بدترين حالت، يعنى از بين رفتن كامل گرماى حاصل از گلف استريم پيش بينى شده اند اما نتايج مذكور اظهارنظرهاى قاطع فيلم را تائيد نمى كنند: در كشورهايى مانند انگلستان، ايرلند و اسكانديناوى حداكثر تنها 6 درجه از دماى هوا كاسته خواهد شد. پروفسور اشتفان رامشتورف از «موسسه پژوهش در آب و هوا» واقع در

پوتسدام پيش از اين در مصاحبه اى تصويرى از چنين وضعيتى را ارائه داده است. در اين صورت بايد به برايتون در جنوب انگلستان درخت و محصولات گياهى وارد نمود زيرا در اين شهر نيز همچون ايسلند كنونى در فصل تابستان هم از گرما خبرى نخواهد بود. در نروژ در فصل زمستان دسترسى به اقيانوس ممكن نخواهد بود زيرا ديوارى زرهى از يخ سواحل اقيانوس را فراخواهد گرفت و هواى آلمان دو تا 5 درجه سردتر خواهد شد. بررسى ها نشا

اما اينكه اين اتفاقات ظرف چند هفته يا حتى چند روز (آن طور كه در فيلم آمده) رخ دهند چه؟ يوخم ماروتسكه مى گويد: «غير ممكن است!» اين فروپاشى آب و هوا، اگر قرار باشد اتفاق بيفتد «لااقل ده تا بيست سال به طول مى انجامد.» اما آيا اصلاً اتفاق خواهد افتاد؟ به گفته ماروتسكه «اتفاقى چون تضعيف گلف استريم را اصلاً نمى توان با قطعيت اعلام نمود.» پس خيالمان راحت باشد به هيچ وجه! كارشناسان خطر را حس مى كنند و در جست وجوى كسب اطلاعات بيشترند.

صحنه عوض شده، اين بار سواحل باهاما در مقابل چشمان ما قرار دارد. جزيره آباكو با ساحل ماسه اى كه در زير نور آفتاب مى درخشد و قايق هاى بادبانى كه كشتى پژوهشى انگليسى به نام «اكتشاف» در ميان آنها نظرها را به خود جلب مى كند. كشتى انگليسى 90 متر طول، 20 تن خدمه و حدود يك دو جين دانشمند دارد كه بيشترشان انگليسى و آمريكايى هستند. مدار

جغرافيايى محل كشتى دقيقاً عرض 5/26 درجه شمالى است. از اواسط فوريه تا اوايل ماه مه سال 2004 كشتى «اكتشاف» از جزاير قنارى تا باهاما در حركت بود و اندازه گيرى هاى زيادى را صورت داد. اين بخشى از يك برنامه پژوهشى پنج ساله تا سال 2008 است، برنامه اى كه 20 ميليون پوند بودجه دارد و دولت انگليس به رهبرى ماروتسكه اجراى آن را برعهده دارد.

از بالاى عرشه كشتى «اكتشاف» جرثقيل هاى بزرگ چرخ هاى بزرگ قطارهاى قديمى راه آهن را به داخل آب مى اندازند. اين اجسام سنگين يك سر طناب هايى را با خود به قعر دريا مى برند و سر ديگر آنها با اتصال به شناورهاى عظيم بر سطح آب ثابت مى شوند. در طول طناب هاى مذكور دستگاه هاى مخصوص سنجش ارتفاع، نمك موجود و فشار آب را در نقاط مختلف زير دريا اندازه گيرى مى كنند. ماروتسكه اشاره مى كند: «مى خواهيم بدانيم در چه عمقى جريان آب گلف

استريم در جهت جنوب باز مى گردد؟» پيش از اين، چنين اتفاقى در عمق 1500 تا 4000 مترى زير سطح آب پيش مى آمد. اگر جريان آب در عمق كمترى جهت عوض كند آنگاه تا عرض جغرافيايى كمترى در شمال پيش خواهد رفت. اين علامت خطرى براى پژوهشگر آب و هوا به شمار مى رود، چه عملاً به معناى ضعيف تر شدن جريان آب گلف استريم است.

نخستين پيش بينى هاى كشتى «اكتشاف» تا پيش از پايان سال جارى امكان پذير نيست و تا اين زمان دستگاه هاى اندازه گيرى همچنان در زير آب باقى خواهند ماند. علاوه بر اين پژوهشگران به كمك ماهواره هاى Quikscat و Topex-Poseidon از ارتفاع 1300 كيلومترى قدرت باد و تموجات سطح آب ها را ثبت مى كنند. اكنون اطلاعاتى از اين پژوهش ها منتشر نشده، نمى توانيم

ماجراهاى فيلم امريش را رد يا قبول كنيم. تا به امروز دانشمندان پيش بينى هاى مشخصى پيرامون آثار و نتايج حاصل از اتفاقات امروزى كرده اند. به قول ماروتسكه: «اطلاعات ما از سال 1957 چهار برابر شده، ولى هنوز هم نمى توانيم قطعاً بگوئيم كه تضعيف جريان دريايى گلف استريم در راه است.»

سخن آخر اين كه يك دوره آب و هوايى چيزى حدود 30هزار تا 50هزار سال به طول مى انجامد كه در يك انتهاى آن ديگر مى توان سخن از سرماى واقعى و يخبندان حقيقى گفت.

Pm-magazin.de, Sep.2004

منبع :www.sharghnewspaper.com

مغناطيس سلطان ميدان ها

مغناطيس و الكتريسيته تاريخي طولاني و درازي دارند. الكتريسيته و مغناطيس ابتدا در قرن هشتم قبل از ميلاد مورد توجه يونانيان باستان قرار گرفتند. مهمترين عاملي كه موجب جذب و توجه مردم به الكتريسيته ومغناطيس شد، دو ماده طبيعي كهربا و كاني مگنتيت(سنگ مغناطيس) بود. كهربا، شيره برخي از درختاني است كه چوب نرمي دارند؛ هنگامي كه اين شيره از درخت بيرون مي آيد، پس از مدتي سفت مي شود. اين جامد سفت كه رنگي بين قهوه اي و زرد دارد، كهرباست. و اگر كهربا را به پارچه اي بماليم، باردار شده و مي تواند تكه هاي برگ يا كاغذ را جذب كند.

سنگ مغناطيس، همان اكسيد آهن است؛ كه براده هاي آهن را جذب مي كند. سنگ هاي مغناطيسي مي توانند يكديگر را جذب كنند. و علت اين نامگذاري آنست كه اين سنگ در منطقه اي به نام "مگنزيا" يا "مغناطيس" براي نخستين بار كشف شد. كه به ماهيت اين سنگ، مغناطيس گفته مي شود. اگر يك تكه از اين سنگ ها را بر روي آب شناور كنيم، جهت آن در راستاي شمال-جنوب قرار مي گيرد. همين خاصيت سنگ مغناطيسي سبب شد كه در قرون گذشته دريانوردان از آن بعنوان جهت ياب استفاده كنند.

دموكريتوس، كه يكي از فلاسفه بزرگ باستان و بنيانگذار تئوري اتمي است، معتقد است كه ميان سنگ مغناطيسي جرياني از ذرات بسيار ريز به نام اتم وجود دارد. و در اين جريان هنگامي كه اتم به آهن يا سنگ مغناطيسي ديگر برخورد مي كند، در برگشت به سوي سنگ مناطيس، سبب مي شود كه آهن را به دنبال خود بكشاند. ويليام گيلبرت يكي از نخستين دانشمنداني است كه در

زمينه مغناطيس دست به آزمايش ها و بررسي هاي اساسي كرد. او مشاهده كرد كه براده هاي آهن در اطراف سنگ مغناطيس در راستاي منظمي قرار مي گيرند. و همچنين سنگ مغناطيس در حالت آويزان يا حتي سوزن هاي آهني در حالت شناور در راستاي شمال-جنوب قرار مي گيرند. او چنين پنداشت كه علت اين امر آنست كه زمين يك سنگ مغناطيس بسيار بزرگيست كه اينگونه عمل مي كند. او براي اثبات نظريه خود، يك سنگ مغناطيس را به صورت يك كره بزرگ در آورد و سپس در اطراف و بر روي سطح اين كره، سنگ هاي مغناطيسي كوچك و براده هاي آهني قرار داد و مشاهده كرد كه اين براده ها در راستاي شمال-جنوب قرار مي گيرند.




قبل از اينكه به بحث در مورد خطوط و ميدان مغناطيسي آهنربا و زمين بپردازيم، لازم است كه به قطب هاي مغناطيسي و خاصيت آن اشاره اي كنيم.
در آهنربا يا همان سنگ مغناطيسي، دو ناحيه وجود دارد كه نسبت به ساير نقاط ديگر آهنربا، خاصيت جذب براده هاي آهن بيشتر و راستاي اين براده ها به سمت اين نواحي است. كه به اين دو ناحيه، قطب هاي مغناطيسي مي گويند. اگر آهنربا را شناور قرار دهيم، قطبي كه به سمت شمال است را قطب شمال يا شمال ياب، و قطب مقابل آن را قطب جنوب يا جنوب ياب مي گويند. پس هر ماده مغناطيسي از دو قطب شمال وجنوب تشكيل شده است. در مغناطيس مانند

الكتريسيته، قطب هاي ناهمنام يكديگر را جذب و قطب هاي همنام يكديگر را دفع مي كنند. پس در خاصيت مغناطيسي، نيروي دفع وجذب نيز وجود دارد. آزمايش ها نشان مي دهد كه اگر در اطراف يك آهنربا، قطب نما يا سنگ هاي مغناطيسي كوچك قرار دهيم، نيروي حاصله از مغناطيس بر قطب هاي آن ها اثر گذاشته، به طوري كه قطب شمال قطب نما به سمت قطب جنوب آهنربا و بلعكس قرار مي گيرد. و اين نشان مي دهد، كه در نقاط اطراف آهنربا، نيرويي وجود دارد كه بر قطب هاي قطب نما وارد مي شود و آن را در راستاي مشخصي قرار مي دهد. كه به مجموعه اي از اين نيروها يا نقاط، ميدان مغناطيسي مي گويند. ميدان مغناطيسي اطراف آهنربا را توسط خطوطي نشان مي دهند كه اين خطوط قطب جنوب(S) را به قطب شمال(N) وصل مي كند. و جهت اين

خطوط از شمال(N) به جنوب(S) است. خطوط ميدان مغناطيسي ويژگي هايي دارند كه عبارتند از:

1) خطوط همانطور كه قبلا گفته شد راستاو جهتشان از شمال به جنوب است.
2) خطوط يكديگر را قطع نمي كنند.
3) تراكم خطوط در نزديكي قطب ها بيشتر از نواحي ديگر است و اين نشان دهنده آن است كه نيروي مغناطيسي در اين نواحي زياد است.
4) برآيند نيروهاي مماس بر خطوط ميدان در يك نقطه برابر با نيروي مغناطيسي در آن نقطه است.
اكنون به سراغ علت تاثير نيروي مغناطيسي بر براده هاي آهن مي رويم. مي دانيم كه الكترون در ساختار تمام اجسام وجود دارد كه الكترون ها داراي دو قطب مغناطيسي مي باشند. بنابراين مي توان نتيجه گرفت كه تمام اجسام از ذراتي تشكيل شده اند كه داراي دو قطب مغناطيسي هستند كه به اين ذرات، دو قطبي مغناطيسي مي گويند و به موادي كه داراي دوقطبي مغناطيسي

هستند، مواد مغناطيسي مي گويند. البته لزومي ندارد كه بگوييم اين دوقطبي ها همان الكترون ها هستند بلكه اين دوقطبي ها ذرات بنيادي مغناطيس هستند همانطور كه از الكترون بعنوان بار بنيادي در الكتريسيته ياد مي كنيم. اين دوقطبي هاي مغناطيسي مانند يك آهنربا عمل مي كنند و در اطراف خود ميدان مغناطيسي توليد مي كنند. آهن نيز داراي اين دوقطبي هاي مغناطيسي است اما در آهن دو قطبي هاي مغناطيسي به گونه اي رفتار مي كنند، كه خاصيت مغناطيسي يكديگر را خنثي مي كنند. و هنگامي كه در يك ميدان مغناطيسي قرار مي گيرند، بر اين دوقطبي ها نيروي مغناطيسي وارد مي شود، به طوري كه قطب شمال تمام اين دوقطبي ها در جهت

خطوط ميدان قرار مي گيرند. و آهن ساختار ساختماني منظمي پيدا مي كند و به يك آهنربا تبديل مي شود. كه از آن مي توان بعنوان يك قطب نما استفاده كرد. اگر اين آهنربا را به دوقسمت تقسيم كنيم، اين آهنربا باز هم خاصيت مغناطيسي خود را حفظ مي كند، زيرا دوقطبي هاي مغناطيسي در يك جهت قرار دارند و اين دو قطبي ها عامل ايجاد خاصيت مغناطيسي در آهنربا هستند.



سوالي كه پيش مي آيد اين است كه آيا فقط آهن تحت تاثير ميدان مغناطيسي قرار مي گيرد؟ براي پاسخ به اين سوال برمي گرديم به مواد مغناطيسي كه از دو قطبي هاي مغناطيسي تشكيل شده اند در مواد مغناطيسي، حركت و رفتار دوقطبي ها به گونه اي است كه اثر ميدان مغناطيسي يكديگر را خنثي مي كنند. مواد مغناطيسي از نظر رفتار دوقطبي هاي مغناطيسي به سه دسته تقسيم مي كنند:
الف) مواد پارامغناطيس ب) مواد ديامغناطيس پ) مواد فرومغناطيس

الف) مواد پارامغناطيس: موادي هستند كه حركت و جنبش دوقطبي هايشان راحت و آسان تر است. هنگامي كه اين مواد را در ميدان مغناطيسي قرار دهيم، بر دوقطبي هاي آن نيرو وارد شده و تعداد زيادي از آن ها در خطوط ميدان به طوري كه قطب هاي شمال در جهت خطوط قرار مي گيرند. و اين امر سبب مي شود كه اين مواد به يك آهنرباي قوي تبديل شود. اما چون حركت وجنبش اين دو قطبي ها سريع است، با برداشتن اين مواد از ميدان مغناطيسي، اين دوقطبي ها به سرعت از مسير خطوط خارج و به حالت كاتوره اي قبلي برمي گردند و اين مواد در خارج از خطوط ميدان به سرعت خاصيت مغناطيسي خود را از دست مي دهند. مانند آلومينيوم.

ب) مواد ديامغناطيس : مواد ديامغناطيس موادي هستند كه اگر در ميدان مغناطيسي قرار بگيرند از آهنربا دفع مي شوند. در اين مواد برآيند گشتاور دو قطبي مغناطيسي صفر است و در واقع فاقد دوقطبي ذاتي هستند و هنگامي كه در ميدان مغناطيسي قرار مي گيرند، گشتاور دو قطبي در آن ها القا مي شود اما جهت اين دوقطبي هاي القا شده بر خلاف جهت ميدان مغناطيسي خارجي مي باشد و اين امر باعث مي شود كه ماده ديامغناطيس از ميدان مغناطيسي دفع شود. البته اين خاصيت در تمام مواد وجود دارد، و هنگامي اين خاصيت در مواد

ظاهر مي شود كه خاصيت پارامغناطيسي آن ها ضعيف باشد.مانند: بيسموت.
پ) مواد فرومغناطيس : اين مواد مانند مواد پارامغناطيس است اما با اين تفاوت كه در اين مواد مجموعه اي از دوقطبي هاي مغناطيسي در يك جهت و راستا قرار دارند كه اين مجموعه ها در راستا و جهت هاي متفاوتي قرار دارند به طوري كه اثر ميدان يكديگر را خنثي مي كنند. كه به اين مجموعه از دوقطبي هاي مغناطيسي كه در يك استا قرار دارند، حوزه مغناطيسي مي گويند. هنگامي كه اين مواد در ميدان مغناطيسي قرار مي گيرند، بر حوزه هاي مغناطيسي نيرو وارد مي شود و آن ها را در جهت ميدان قرار مي دهند. خاصيت مغناطيسي اين مواد به سرعت تغيير مسير اين حوزه ها و قرار گرفتن در جهت ميدان بستگي دارد. كه از اين لحاظ مواد فرومغناطيس را به دو دسته تقسيم مي كنند:
1) مواد فرومغناطيس نرم: در اين مواد سرعت تغيير حوزه ها بسيار آسان و سريع است و به همين خاطر در ميدان مغناطيسي اين حوزه ها به سرعت در جهت خطوط ميدان قرار مي گيرند و خاصيت مغناطيسي بسيار قوي بدست مي آورند. اما همينكه اين مواد را از ميدان دور كنيم، جهت اين حوزه ها به سرعت تغيير و به حالت كاتوره اي قبلي بر مي گردند. مانند آهن

2) مواد فرومغناطيسي سخت: در اين مواد سرعت تغيير حوزه ها بسيار سخت و كُند است و همين كه در ميدان قرار مي گيرند، اين حوزه ها به كندي در جهت خطوط قرار مي گيرند و خاصيت مغناطيسي آن ها نسبت به مواد فرومغناطيس نرم ضعيفتر است؛ اما همين كه از ميدان دور مي شوند بر خلاف مواد فرومغناطيس نرم خاصيت مغناطيسي خود را حفظ مي كنند.مانند آلياژ هاي نيكل.
پس مواد پارامغناطيس و فرومغناطيس تحت تاثير ميدان مغناطيسي قرار مي گيرند و به يك آهنربا تبديل مي شوند.

در قرن هيجدهم هانس اورستد نشان داد كه در اطراف سيم حامل جريان ميدان مغناطيسي ايجاد مي شود و بعد ها آمپر و مايكل فارادي در اين زمينه دست به فعاليت هاي گسترده اي زدند. آن ها نشان دادند كه در اطراف يك سيم حامل جريان، ميدان مغناطيسي توليد مي شود و حتي موفق شدند كه روابط كمي آن را محاسبه كنند. بنابراين منبع توليد ميدان مغناطيسي عبارتند از:سنگ

مغناطيس يا همان آهنرباي طبيعي و جريان الكتريكي. البته بعدها ماكسول نتيجه گرفت كه بر اثر تغيير جريان الكتريكي، ميدان مغناطيسي در فضا منتشر مي شود و همچنين براثر تغيير ميدان مغناطيسي، جريان الكتريكي در فضا توليد مي شود كه نتيجه اين، امواج الكترومغناطيسي است.
و از طرفي تغيير ميزان عبور ميدان مغناطيسي از يك رسانا، باعث توليد جريان الكتريكي در همان رسانا مي شود. پس منبع توليد ميدان الكتريكي عبارتند از: اختلاف پتانسيل بين دو سر رسانا و تغيير شار(ميزان عبور ميدان) مغناطيسي است.

پس مي توان اينگونه نتيجه گرفت كه الكتريسيته و مغناطيس باهم در ارتباطند و به جر‌‌أت مي توان گفت كه يكي بدون ديگري معني ندارد. چون وجود يكي باعث پيدايش ديگري مي شود.
مي دانيم كه ذرات باردار تحت تاثير ميدان الكتريكي يا نيروي كولني قرار مي گيرند. اگر اين ذرات وارد ميدان مغناطيسي شوند تحت تاثير نيروي ديگري كه همان نيروي مغناطيسي است مي شوند. آزمايش ها نشان مي دهند كه ميزان انحراف ذره باردار به بزرگي ميدان، اندازه بار، سرعت و زاويه حركت ذره بستگي دارد. اگر اين ذره در راستاي خطوط ميدان حركت كند، هيچ نيرويي مغناطيسي بر آن وارد نمي شود. نيروي مغناطيسي بر راستاي حركت ذره عمود است و بر سرعت آن تاثيري

نمي گذارد و فقط جهت بردار حركت آن را تغيير مي دهد. به همين دليل اگر ذره باردار وارد ميدان مغناطيسي شود حركت مارپيچي يا دايره اي خواهد داشت. اگر ذره به طور عمود بر راستاي خطوط وارد ميدان شود، چون اندازه سرعتش ثابت و نيروي وارده بر آن عمود بر جهت حركت است، شتاب مركز گرا خواهد گرفت و اين امر موجب مي شود كه ذره در ميدان يك مسير دايره اي داشته باشد. البته ذره باردار بر اثر حركتش مقداري از انرژي خود را به صورت امواج الكترومغناطيسي گسيل مي كند و انرژي آن كاهش و سرعتش كم مي شود و به همين خاطر شعاع حركت دايره اي آن در طي مدت زماني، كوچك و كوچكتر مي شود. و اگر به صورت غير عمود بر خطوط ميدان وارد

شود، حركت مارپيچي خواهد داشت.
همين خاصيت ذرات باردار در ميدان مغناطيسي سبب مي شود كه ما را از آسيب هاي ذرات باردار و پرانرژي كيهاني كه به زمين برخورد مي كنند، مصون نگاه دارد.



در اطراف كره زمين ميدان مغناطيسي وجود دارد و طبق نظريه اي كه گيلبرت پيشنهاد كرد، زمين يك آهنرباي بزرگي است كه قطب شمالش در قطب جنوب جغرافيايي و قطب جنوب مغناطيسي در قطب شمال جغرافيايي قرار دارد كه ميدان مغناطيسي در اين دو قطب نسبت به ساير نواحي ديگر كره زمين قوي تر مي باشند. ذرات باردار و پر انرژي كيهاني كه به سوي زمين مي آيند گرفتار ميدان مغناطيسي زمين شده و حركت مارپيچي به خود مي گيرند كه به اين منطقه، كمربند "وان آلن" مي گويند.اين ذرات با حركت مارپيچي خود به سمت دو قطب حركت مي كنند. اين ذرات با نزديك شدن به دو قطب بر اثر برخورد به لايه هاي بالايي جو قطب شمال و جنوب، مقدار زيادي از انرژي خود را ازدست مي دهند كه به صورت تابش آزاد و روشنايي را در دو قطب ايجاد مي كنند كه به اين روشنايي، شفق هاي قطبي مي گويند.
علت ايجاد ميدان مغناطيسي در اطراف زمين و يا آهنربا بودن زمين، سوالي است كه ذهن دانشمندان را در طي چند ده مشغول كرده بود. نظريه اي كه توانست در توضيح علت ميدان مغناطيسي موفق ظاهر شود، را بيان مي كنيم:

در درون زمين فلزاتي نظير آهن و نيكل به صورت مذاب و گداخته وجود دارند كه در حال حركت و جنبش هستند. حركت اين مواد از هسته شروع شده و به نزديكي سطح زمين نزديك شده و دوباره به هسته و مركز زمين بر مي گردند. اين مواد مذاب با حركت رفت وبرگشتي كه دارند باعث پيدايش جريان الكتريكي در درون زمين مي شوند. از همين خاصيت الكتريكي مواد مذاب درون زمين، براي پيش بيني وقوع فوران آتشفشان يا زلزله استفاده مي كنند. جريان الكتريكي كه اين مواد

مذاب ايجاد مي كنند، باعث پيداش ميدان مغناطيسي در اطراف زمين مي شود. خطوط ميدان مغناطيسي به اينگونه هستند كه از هسته به قطب جنوب جغرافيايي وصل و سپس از قطب جنوب به قطب شمال و از آنجا دوباره به هسته وصل مي شوند. و به اين گونه اين خطوط در اطراف زمين رسم مي شوند.
قطب هاي مغناطيسي زمين بر روي قطب هاي جغرافيايي آن منطبق نيستند و امروزه حدود 11 درجه اختلاف دارند.

بررسي ها و مطالعه آثار نشان مي دهند كه ميدان مغنطيسي زمين ثابت نيست و تغيير مي كند. آثاري كه از روي سنگ هاي زمين بدست آمده حاكي از آنست كه ميدان مغناطيسي زمين به مدت حدود 800000 سال وارونه بوده و حدود 100000 سال دچار افت شديدي مي شود. علت اين امر آنست كه مواد مذاب و گداخته حركت رفت و برگشتي كاتوره اي دارند كه سرعتشان حدود 5 سانتي متر در روز است. و جابجايي اين مواد باعث تغيير جريان الكتريكي و درنتيجه ميدان مغناطيسي زمين مي شود. البته دانشمندان در تلاش هستند تا بتوانند به ساختار كاتوره اي تغيير ميدان مغناطيسي در آينده دست يابند.

نویسنده : احمد شكيب

نقل از پارس اسکای
وب سایت:
http://cph-theory.persiangig.com/1015-meghnatis.htm

رؤياي رانندگي در قطب جنوب
وسيع‌ترين دشت‌ها، خشك‌ترين آب و هوا، سپيدترين سرزمين‌ها و شديدترين بادها. اينها همگي در قاره جنوبگان دست به دست هم مي‌دهند تا زيباترين و بكرترين مناظر زمين را خلق كنند. حال تصور كنيد كه رانندگي كردن در اين سرزمين رؤيايي چه حال و هوايي دارد.

به تازگي مركز مطالعات جنوبگان (1) واقع در انگلستان با همكاري طراحان كالج سلطنتي هنرهاي لندن، وسيله نقليه ويژه‌اي را با نام "نود درجه جنوبي" (2) طراحي كرده‌اند كه امكان رانندگي كردن در ميان تپه‌ها و دره‌هاي يخ و برف قطب جنوب را براي كاوشگران فراهم مي‌كند.

امروزه جنوبگان با ويژگي‌هاي بي‌نظير خود به يك مركز مهم تحقيقاتي در جهان تبديل شده است به طوري كه در طي ماه‌هاي تابستان در حدود 4000 دانشمند از سرتاسر جهان در 45 ايستگاه تحقيقاتي موجود در اين قاره شگفت‌انگيز به تحقيق مشغولند (اين تعداد در ماه‌هاي بسيار سرد زمستان به حدود 1000 نفر كاهش مي‌يابد).
كاوش در سرزمين جنوبگان در كنار جذابيت‌ها و شگفتي‌هاي بي‌نظير خود از دشواري‌هاي فوق‌العاده‌اي هم برخوردار است. تحمل دماهاي پايين‌تر از منهاي 50 درجه سانتي‌گراد و ايستادگي در مقابل شديدترين بادهاي جهان كار آساني نيست. وجود حفره اُزُن بر فراز جنوبگان نيز كاوشگران را در معرض سطح بالايي از تابش‌هاي فرابنفش خورشيدي قرار مي‌دهد.
اما با ساخت خودرو ويژه كاوش در جنوبگان، دشواري‌هاي پيش‌روي كاوشگران اين سرزمين رؤيايي تاحدي كاهش خواهد يافت. كابين اين خودرو ويژه 2 نفره به گونه‌اي طراحي شده است كه

سرنشينان آن را در مقابل عوامل طاقت‌فرساي بيروني كاملاً محفوظ نگاه مي‌دارد. چرخ‌هاي عقب اين خودرو تسمه‌اي بوده و تركيب اين چرخ‌هاي تسمه‌اي با چرخ‌هاي جلو به گونه‌اي است كه به راحتي آنرا بر روي يخ، برف و سطوح ناهموار به پيش مي‌برد. درضمن، طراحي اين خودرو به گونه‌اي بوده است كه كمترين صدمات زيست‌محيطي را در بر داشته باشد.