تولید برق از راه رفتن
محققان به روش جدیدی دست یافته اند که می تواند ظرفیت تولید انرژی مواد پیزوالکتریک را به طور چشمگیری افزایش داده و به عنوان مثال از راه رفتن انسان ها برق تولید کند.
محققان روش جدیدی برای ساده سازی تولید برق از راه رفتن در خیابان ایجاد کرده اند. مواد پیزوالکتریک مدت هاست که وجود دارند، اما تولید انرژی کافی از آنها برای دستگاه های الکترونیکی بزرگ همچنان یک چالش باقی مانده است. به طور خاص، استفاده از مفهوم “قطبش درجه بندی شده” به معنی استفاده از انواع مختلف فشارهای مکانیکی بر روی یک ماده پیزوالکتریک، نوید تولید انرژی بیشتری را از آنچه قبلا تصور می شد، داده است. در ادامه این مطلب از مجله دلتا درباره این تحقیقات جدید بخوانید.
یکی از ویژگی‌های غیرمعمولی که برخی سرامیک‌ها و پلیمرها از خود نشان می‌دهند، پدیده پیزوالکتریک یا “اثر فشاربرقی” است. بااعمال نیروی خارجی، دوقطبی‌های این سرامیک‌ها تحریک می‌شوند و میدان الکتریکی ایجاد می‌شود. وارونه کردن اثر نیرو (مثلاً از کششی به فشاری) جهت میدان را معکوس می‌کند.
از مواد پیزوالکتریک در مبدل‌ها و وسایلی که انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کنند یا برعکس استفاده می‌شود. کاربردهای نام‌آشنایی از جمله پیکاپ گرامافون، میکروفون‌ها، مولدهای ماورا صوت و حسگرهای سونار از خاصیت پیزوالکتریک استفاده می‌کنند. در پیکاپ گرامافون همچنان که قلم، شیارهای رکورد را می‌پیماید یک اختلاف فشار به ماده پیزوالکتریک موجود در پیکاپ وارد می‌شود که نهایتا به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌شود. این سیگنال قبل از ورود به بلندگو تقویت می‌شود. خاصیت پیزوالکتریک یک ویژگی مواد کریستالی دارای ساختار پیچیده بدون تقارن است. رفتار پیزوالکتریک یک پلی‌کریستال به وسیله گرم کردن بالاتر از دمای کوری و سپس خنک کردن تا دمای اتاق در مجاورت میدان الکتریکی قوی بهبود می‌یابد.
اثر پیزوالکتریک توانایی برخی مواد برای تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی الکتریکی و تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی است. این اثر را برادران کوری، “پیر و ژاک کوری” در دهه ۱۸۸۰ کشف کردند. موادی که این پدیده را از خود بروز می‌دهند، مواد پیزوالکتریک نامیده می‌شوند. اثر پیزوالکتریک در انواع بسیاری از مواد از جمله تک بلورها، سرامیک‌ها، بسپارها و مواد مرکب دیده می‌شود. تولید اختلاف پتانسیل الکتریکی در برخی بلورهای نارسانا مثل کوارتز تحت کشش یا فشار معکوس هم‌اند و هرچه میزان فشار یا کشش بیشتر باشد، اختلاف پتانسیل تولید شده بیشتر است. اثر پیزوالکتریک معکوس به معنی تغییر شکل آنها بر اثر اعمال اختلاف پتانسیل الکتریکی است. اگر دو وجه روبرویی در هر یک از این بلورها را به اختلاف پتانسیل متناوب الکتریکی وصل کنیم، تغییر شکل متناوبی در آن رخ می‌دهد و به ارتعاش در می‌آید.
محققان آرایش جهت قطبش جدیدی را برای مواد پیزوالکتریک پیشنهاد کردند که به منظور افزایش توان خروجی چنین مواد پیشرفته ای طراحی شده است تا در هنگام قرار گرفتن در معرض فشار، انرژی مکانیکی و انرژی الکتریکی را با نرخ بهره وری بالایی به یکدیگر تبدیل کنند. از مواد پیزوالکتریک می توان در شرایط مختلف استفاده کرد. به عنوان مثال، اگر به عنوان کاشی های کف نصب شوند، می توانند به تولید برق از راه رفتن منجر شود و این کارکرد در مورد کف جاده ها و وسایل نقلیه نیز وجود دارد، جایی که می توان از انرژی حاصل برای تأمین انرژی چراغ های خیابان و چراغ ها و تابلوهای راهنمایی استفاده کرد.
اگر از این مواد در یک مکان شلوغ استفاده شود، می تواند برای وسایل حتی بزرگتر نیز انرژی کافی تولید کند. اگرچه این به نظر عملی انقلابی می رسد، اما واقعیت ناراحت کننده این است که انرژی تولید شده از این مواد تاکنون بسیار کم بود و کاربردهای واقعی آنها را به استفاده در تجهیزات کم انرژی محدود می کرد.
پیشرفت های قابل توجهی که از طریق این تکنیک جدید امکان پذیر است، دریچه ای را برای توسعه طرح های پیزوالکتریک در دنیای واقعی باز می کند که از نظر تئوری قادر به تامین انرژی حمل و نقل شهری در مقیاس جهانی است.
پیشنهاد مطالعه: برای مطالعه بیشتر مطلب «پوست های الکترونیکی از نور خورشید انرژی می گیرند» را بخوانید.
همچنین بخوانید:
نیروگاه خورشیدی فضایی : منبع تولید انرژی آینده
ورود به قدرتمندترین چرخه خورشیدی
کاغذ برقی : تولید کاغذی که می تواند برق ذخیره کند
پوست های الکترونیکی از نور خورشید انرژی می گیرند
با مجله دانستنی دلتا همراه باشید
تصویر دو سیاهچاله در حال ادغام
ناسا به‌تازگی تصویری را به اشتراک گذاشته که فرآیند ادغام دو سیاهچاله‌ی بزرگ را در کهکشان موسوم به NGC 6240 نشان می‌دهد.
این تصویر شامل داده‌های جدید تلسکوپ پرتو ایکس چاندرا (Chandra) است که با یک تصویر در نور مرئی از تلسکوپ فضایی هابل که در نخستین بار سال ۲۰۰۸ منتشر شد، ترکیب شده است. داده‌های تلسکوپ چاندرا با رنگ‌های قرمز، نارنجی و زرد در تصویر نشان داده شده است. در ادامه این مطلب از مجله دلتا درباره تصویر دو سیاهچاله بخوانید.
این سیاهچاله‌های ادغام شده تقریبا ۳۰۰۰ سال نوری از یکدیگر فاصله دارند و به صورت منابعی با نقاط روشن در وسط تصویر دو سیاهچاله دیده می‌شوند. این سیاهچاله‌ها به این دلیل در نزدیکی یکدیگر قرار دارند که به صورت مارپیچ به سوی یکدیگر حرکت می‌کنند و این روند از حدود ۳۰ میلیون سال پیش آغاز شده است.
کشف دو سیاهچاله‌ی در حال ادغام در سال ۲۰۲۰، بر اساس داده‌های تلسکوپ چاندرا اعلام شد. از سال ۲۰۰۲ دانشمندان علاقه شدیدی به پیگیری مشاهدات NGC 6240 توسط چاندرا و سایر تلسکوپ‌ها دارند.
NGC 6240 یک کهکشان فراروشن فروسرخ (ULIRG) در صورت فلکی مارافسای است و بازمانده‌ی ادغام سه کهکشان کوچکتر محسوب می‌شود. به گفته‌ی دانشمندان، روند ادغام ممکن است از حدود ۳۰ میلیون سال پیش آغاز شده باشد. تخمین زده می‌شود که این دو سیاهچاله در نهایت با هم برخورد کنند و ده‌ها یا صدها میلیون سال دیگر در یک سیاهچاله بزرگتر ادغام شوند.
تصور می‌شود که این جفت سیاهچاله‌های عظیم می‌توانند برخی از رفتارهای غیرمعمول را که در سیاهچاله‌های ابرپرجرم دیده می‌شود، مانند کج‌شدگی و خم شدنی که در جت‌های قدرتمند آنها روی می‌دهد، توضیح دهند. همچنین انتظار می‌رود که سیاهچاله‌های عظیم در حال ادغام، قوی‌ترین منابع امواج گرانشی در جهان باشند.
پیشنهاد مطالعه: دانشمندان ممکن است انتشار امواج رادیویی از سیاره‌ای را که به دور ستاره‌ای فراسوی خورشید می‌چرخد، شناسایی کرده باشند. امواجی که انتظار می‌رود از میدان مغناطیسی سیاره Tau Boötes b گسیل شده باشند. برای مطالعه بیشتر مطلب «احتمال کشف امواج رادیویی یک جهان بیگانه» را بخوانید.
همچنین بخوانید:
شواهدی از وقوع سیلاب عظیم باستانی در مریخ
ما از آنچه فکر می‌کنیم به مرکز کهکشان راه‌شیری نزدیک‌تر هستیم
منظومه شمسی زودتر از انتظار ما نابود خواهد شد
رصدخانه مشهور آرسیبو پس از ۵۷ سال تخریب شد
اندازه‌گیری فاصله دورترین کهکشان
با مجله دانستنی دلتا همراه باشید
شب یلدا، طولانی ترین شب سال
شب یلدا در واقع از زمان غروب آفتاب در آخرین روز پاییز یعنی ۳۰ آذر شروع می‌شود و با طلوع آفتاب در اولین روز زمستان یعنی اول دی به پایان می‌رسد. این شب از تمام شب‌های سال بلندتر است و اجداد ما هر سال آن را جشن می‌گرفتند.
یلدا واژه‌ای سُریانی به معنای زایش و تولد است. ابوریحان بیرونی، دانشمند همه فن حریف و تقویم‌شناس، از شب یلدا با نام میلاد اکبر یاد می‌کند؛ و منظور از این نام را میلاد خورشید دانسته است. همچنین شب چله همان شب یلدا است و چون از فردای این شب، چله بزرگ زمستان آغاز می‌شود به آن شب چله می‌گویند. چله تابستان از تیر و چله زمستان از دی ماه شروع می‌گردد. چله بزرگ زمستان، که درست بعد از شب یلدا آغاز می‌شود؛ شروع زمستان است و شدت سرما در آن بیشتر است. چله بزرگ تا دهم بهمن طول می‌کشد. پس از آن، چله کوچک است که تا اول اسفند ادامه دارد. در این مطلب از مجله دلتا با رسوم شب یلدا و طولانی ترین شب سال از نظر علمی آشنا می‌شوید.
تاریخچه شب یلدا
تاریخچه شب یلدا به گذشته‌های بسیار دور برمیگردد. اما قدمت دقیقش مشخص نیست. برخی باستان‌شناسان، تاریخ شب یلدا را هفت هزار سال می‌دانند. آنها به ظروف سفالی دوره پیش از تاریخ، استناد می‌کنند. این ظروف دارای نقوش حیوانیِ ماه‌های ایرانی، مانند قوچ و عقرب هستند. البته این نقوش در کتیبه‌ها و یافته‌های باستان‌شناسی کمیاب‌اند. با همه این‌ها آنچه به عنوان شب یلدا رسمیت یافته، به حدود ۵۰۰ سال قبل از میلاد برمیگردد. یلدا در زمان داریوش یکم به تقویم رسمی ایرانیان باستان، وارد شده است.
از دلایل برپایی شب یلدا می‌توان به دو مورد اشاره کرد: اول پیروزی روشنایی و نور بر تاریکی و دیگری شب تولد مهر و میترا (خورشید) و آغاز خلقت.
گردش زمین به دور خورشید و تغییر فصل‌ها
می‌دانیم که زمین در طول یک سال (حدود ۳۶۵ روز و ۶ ساعت)، یک دور کامل به دور خورشید می‌چرخد. زمین ما در فضا با زاویه ۲۳.۵ درجه در مدار خود به دور خورشید می‌چرخد. همین ویژگی دلیل به وجود آمدن فصل ها است. زیرا نیم‌کره جنوبی و شمالی زمین با توجه به زاویه محور زمین در هر زمان از سال، نور خورشید را با زاویه‌ای خاص دریافت می‌کنند.
با توجه به شکل بالا در اول فصل بهار و پاییز (بالا و پایین) نیم‌کره شمالی و جنوبی با زاویه‌ای برابر از نور خورشید استفاده می‌کنند و طول شب و روز برابر است (اعتدال بهاری و پاییزی.) از طرف دیگر در ابتدای تابستان (سمت راست) خورشید به نیم‌کره شمالی عمود و به نیم‌کره جنوبی مایل می‌تابد. بنابراین در نیم‌کره شمالی تابستان و در نیم‌کره جنوبی زمستان است (انقلاب تابستانی). در نهایت در ابتدای زمستان (سمت چپ)، خورشید به نیم‌کره جنوبی عمودتر از نیم‌کره شمالی می‌تابد. در نتیجه در نیم‌کره شمالی زمستان و در نیم‌کره جنوبی تابستان خواهد بود (انقلاب زمستانی.)
با عبور از فصل بهار و رسیدن به تابستان هر روز ارتفاع خورشید در آسمان بیشتر می‌شود و طول روز بیشتر و طول شب کمتر می‌گردد تا جایی که به اول تیر، یعنی انقلاب تابستانی می‌رسیم. اما در مقابل پس از اعتدال پاییزی ارتفاع خورشید در آسمان کم می‌شود. همچنین با نزدیک شدن به فصل زمستان، طول روز کوتاه و طول شب بلند می‌گردد. تا زمانی که به اول دی ماه می‌رسیم. در این روز که به انقلاب زمستانی معروف است، طولانی ترین شب سال یا شب یلدا را خواهیم داشت.
نقطه انقلاب زمستانی
از دید نجومی دایره‌البروج که مسیر حرکت ظاهری سالانه خورشید نسبت به زمین است با استوای سماوی که از امتداد استوای زمین بر کره سماوی بدست می آید، ۲۳.۵ درجه زاویه دارند. انقلاب زمستانی لحظه‌ای است که خورشید از دید ناظر زمینی در بیش‌ترین فاصله زاویه‌ای با صفحه استوا می‌رسد.
در اول دی ۱۳۹۹ خورشید در ساعت ۱۳:۳۲ به نقطه انقلاب زمستانی می‌رسد.
همچنین بخوانید:
بسیاری از ستاره‌های مشابه خورشید میزبان سیارات سکونت پذیر هستند
خشک شدن اقیانوس های مریخ با طوفان‌های ویران کننده
احتمال وجود زندگی در زیر سطح مریخ
زمین، تنها جهان اقیانوسی در منظومه شمسی نیست
با مجله دانستنی دلتا همراه باشید
احتمال کشف امواج رادیویی یک جهان بیگانه
دانشمندان ممکن است انتشار امواج رادیویی از سیاره‌ای را که به دور ستاره‌ای فراسوی خورشید می‌چرخد، شناسایی کرده باشند. امواجی که انتظار می‌رود از میدان مغناطیسی سیاره Tau Boötes b گسیل شده باشند.
ستاره‌شناسان با استفاده از یک تلسکوپ رادیویی در هلند سه ستاره‌ی گوناگون را که میزبان سیارات فراخورشیدی هستند، بررسی کرده‌اند؛ از مقایسه‌ی این رصدهای رادیویی با امواج رادیویی مشتری، سیستم ستاره‌ای «تاو گاوران» (Tau Boötes) که شامل دست‌کم یک سیاره فراخورشیدی است، توجه آنان را جلب کرد. محققان ابراز امیدواری می‌کنند که اگر این کشف تأیید شود، نخستین بار خواهد بود که میدان مغناطیسی یک سیاره فراخورشیدی توسط تلسکوپی رادیویی شناسایی می‌شود و می‌تواند دریچه‌ای برای درک بهتر میدان مغناطیسی سیارات فراخورشیدی و درنتیجه خود آنها باشد. در ادامه این مطلب از مجله دلتا درباره این جهان بیگانه می‌خوانید.
«جیک ترنر» (Jake Turner) ستاره‌شناس دانشگاه کرنل و نویسنده اصلی این پژوهش در بیانیه‌ای گفت: «ما یکی از نخستین نشانه‌های شناسایی سیاره‌های فراخورشیدی را در حوزه نجوم رادیویی ارائه می‌دهیم.»
با این وجود ترنر و همکارانش هنوز مطمئن نیستند که سیگنالی تشخیص داده‌اند واقعا از این سیاره با نام «تاو گاوران بی» (Tau Boötes b) باشد. بنابراین نیاز به رصدهای بیشتری از این منظومه دارند که حدود ۵۱ سال نوری با زمین فاصله دارد و در صورت فلکی «گاوران» (Boötes) قرار گرفته است.
تحقیقات جدید در واقع با سیاره مشتری آغاز شد. پژوهشگران قبلا انتشار امواج رادیویی این سیاره را بررسی کرده و سپس اندازه‌گیری‌های انجام شده را به گونه‌ای تغییر دادند تا تأثیری را مشابه یک جهان بیگانه در دوردست، نشان دهد. دانشمندان همچنین مشاهدات انجام شده در سال ۲۰۱۶ و ۲۰۱۷ توسط آرایه فرکانس پایین (LOFAR) را مد نظر قرار دادند. بدین ترتیب آنان گزارش دادند که علاوه بر سیگنال احتمالی از Tau Boötes b ممکن است سیگنالی را از ستاره «اوپسیلون آندرومدا» یا سیاره آن گرفته باشند، هرچند احتمال این تشخیص حتی ضعیف‌تر از سیگنال Tau Boötes b است.
در ماه‌های گذشته هم یک تلسکوپ رادیویی برای نخستین بار موفق به کشف سیاره‌ای فراخورشیدی شد. پژوهشگران به شناسایی امواج رادیویی از سیاره‌های فراخورشیدی علاقه دارند، زیرا چنین اطلاعاتی ممکن است به آنها در کشف راز وقایعی که در میدان‌های مغناطیسی این سیارات روی می‌دهد، کمک کند.
این میدان‌های مغناطیسی، به نوبه‌ی خود، بر شرایط سطح سیاره اثر می‌گذارند. برای نمونه میدان مغناطیسی زمین از جو محافظت می‌کند و محیطی مناسب برای حیات را شل می‌دهد. چنین میدان‌های مغناطیسی همچنین می‌توانند اطلاعات دیگری مانند ساختار و تاریخچه‌ی جهان‌های دوردست را بازگو کنند.
پیشنهاد مطالعه: برای مطالعه بیشتر مطلب «شواهدی که از وجود سیاره نهم در منظومه شمسی خبر می‌دهد» را بخوانید.
همچنین بخوانید:
بسیاری از ستاره‌های مشابه خورشید میزبان سیارات سکونت پذیر هستند
زمین، تنها جهان اقیانوسی در منظومه شمسی نیست
شواهدی که از وجود سیاره نهم در منظومه شمسی خبر می‌دهد
خشک شدن اقیانوس های مریخ با طوفان‌های ویران کننده
احتمال وجود زندگی در زیر سطح مریخ
با مجله دانستنی دلتا همراه باشید
تالارهای پنهان در هرم بزرگ فرعون
یک تیم بین المللی شامل باستان شناسان، فیزیک‌دانان و مهندسان موفق به یافتن ناحیه ای به طول ۳۰ متر در اعماق هرم بزرگ، یا هرم خوفو، یکی از قدیمی ترین و بزرگ ترین مقبره های روی کره زمین، شدند.
هرم بزرگ که در فلات جیزه، در زمان دودمان چهارم فرعونیان توسط فرعون خوفو ساخته شد، ۱۳۹ متر بلندی و ۲۳۰ متر عرض دارد. ۳ تالار در ارتفاعات مختلف این هرم وجود دارد که هر سه آنها تقریبا در یک راستا از بالا تا پایین هرم قرار دارند. این سه تالار شامل: ۱-تالار زیرزمینی ۲-تالار ملکه ۳-تالار پادشاه. این تالارها توسط دالان های مختلفی به یکدیگر متصل شده اند که مهمترین آنها، دالان Grand Gallery می باشد. در ادامه این مطلب از مجله دلتا درباره این تالارهای پنهان در هرم بزرگ می‌خوانید.
تالار ملکه و پادشاه دارای ۲ شفت هوا (گذرگاه شیبدار) هستند که عمل نقشه برداری از آنها توسط چندین ربات طی سال های ۱۹۹۰ تا ۲۰۱۰ میلادی انجام گرفت. تیمی از محققان ژاپنی، فرانسوی و مصری به منظور کسب اطلاعات بیشتر از ساختار داخلی هرم بزرگ، با استفاده از ذرات زیراتمی بنیادی به نام میون، اقدام به تصویربرداری از این هرم کردند. این ذرات محصول جانبی جذب قسمتی از اشعه های کیهانی توسط سنگ می باشند.
محققان در این باره گفتند: «ذرات میون حاصل فعل و انفعالات میان اشعه های کیهانی و اتم های لایۀ بالایی جو زمین بوده که با سرعتی نزدیک به سرعت نور به زمین می رسند و مقدار شار ۱۰۰۰۰ بر مترمربع در هر دقیقه دارند. این ذرات بنیادی که “الکترون سنگین” نیز نامیده می شوند، همانند اشعه ایکس، که از بدن رد شده و امکان تصویربرداری از استخوان را فراهم می کند، قادرند قبل از جذب شدن، چند صد متر به درون سنگ نفوذ کنند.»
«آشکارسازهای میونی که با دقت بسیار بالا نصب شده اند (برای مثال، درون یک هرم، زیر مکان احتمالی یک تالار) می توانند مسیر حرکتی این ذرات را ثبت کرده و مناطق خالی و چگال، که میون ها با رسیدن به آنها جذب و یا منحرف شده اند را تشخیص بدهند. این چالش ما را مجاب می کند تا آشکارسازهای بسیار دقیق و با قابلیت جمع آوری مقادیر دادۀ مناسب تولید کنیم تا کنتراست یا وضوح تصاویر بیشتر شود.»
از دیگر روش های تصویربرداری از تالارهای پنهان در هرم بزرگ اشعه کیهانی و میونی (امولسیون هسته ای، آشکارسازهای گازی ریزالگو و نوعی سوسوسنج) نیز برای بررسی ساختار درونی هرم بزرگ استفاده شد. دانشمندان در این باره اظهار داشتند: «فضاهای قبلی (نظیر تالار پادشاه و دالان Grand Gallery) به همراه فضای جدید دیگری مشاهده شدند. این مسئله قابلیت روش پرتونگاری میونی در تصویربرداری از سازه ها را نشان می دهد.»
به گفته تیم تحقیقاتی، مرکز این فضای کشف شده جایی میان ۵۰-۴۰ متری تالار ملکه قرار گرفته است. این فضا بیش از ۳۰ متر طول دارد و سطح مقطعی مشابه دالان Grand Gallery دارد. محققان در این باره اضافه کردند: «هنوز فرضیات زیادی دربارۀ این فضای خالی وجود دارد. یکی از این فرضیات به این شکل است که این فضا، از چند ساختار چسبیده به هم تشکیل شده و احتمالا افقی و یا مایل می باشد. لازم است تحقیقات بیشتری بر روی جزئیات این فضای خالی انجام گیرد.»
پیشنهاد مطالعه: برای مطالعه بیشتر مطلب «سنگ نگاره ۱۲ هزار ساله در جنگل‌های آمازون» را بخوانید.
همچنین بخوانید:
سنگ نگاره ۱۲ هزار ساله در جنگل‌های آمازون
با مجله دانستنی دلتا همراه باشید