كابلر

كيبلر (1571 - 1630) Johannes Kepler ، عالم رياضيات وفلكي ألماني كان اول من وضع قوانين تصف حركة الكواكب بعد إعتماد فكرة الدوران حل الشمس كمركز لمجموعة الكواكب من قبل كوبرنيكو جاليلي .

النشأة

ولد عالم الفلك الألماني يوهان كيبلر في عام 1571م ، ورحل في عام 1600م إلى براج ، وعمل كعمل فلك في بلاط الإمبراطور رودلف الثاني.

الحياة العملية

كان يوهان كبلر مساعداً ل تايكو براهي يعمل معه في مرصده ، وبذلك ورث كبلر جميع الإنجازات الرصدية ل تايكو براهي فعكف على دراسة مسار كوكب المريخ محولاً وضع نموذج هندسي لحركة هذا الكوكب حول الشمس. فما لبث أن اكتشف أن نموذج المسار الإهليجي أي البيضاوي (وليس الدائري) يحقق النتائج الأرصادية بدقة كبيرة ، بحيث تقع الشمس في إحدى بؤرتي الإهليج.

قوانين كبلر :-

توفي تيخو سنه 1601 وبدا كبلر العمل على مشاهداته لايجاد نفسير لحركة الكواكب . واستنتج بعد سنوات ان كل ذلك يمكن تفسيره اذا فرضنا ان الشمس هي المركز وان الكواكب تدو حولها في مدارات ليست دائرية ولكنها على شكل قطع ناقص. بمعنى ان المسافه بين الشمس والكوكب تتغير وفق نقطة المدار . وهكذا لم يحقق كبلر نظرية مركزية الشمس فحسب بل هدم المفهوم الاسطوري بان للدائرة معنى كونيا. وقد وضع كبلر قوانين اساسية ثلاثة لحركة الكواكب:

1 – تدور الكواكب حول الشمس في منحنياتقطع – ناقصية – تكون الشمس في احدى بؤرها.
2 – ان المستقيم (متجة نصف القطر) الواصل بين الكوكب والشمس يولد بحركته مسافات فضائية متساوية. لذلك يتحرك الكوكب عند اقرابة من الشمس بسرعه اكبر من سرعته عند ابتعاده عنها.
3 – ان مربع الزمن الضروري لكي يمكل الكوكب دورته حول الشمس يعتمد على مكعب المسافه بين الكوكب والشمس . وبمعفة الدورات المدراية للكواكب تمكن كبلر من ايجاد النسبه بين ابعاد الكواكب عن الشمس.

وباعتبار المسافه بين الارض والشمس وحدة فلكية فان كوكبا دورته 8 سنوات يبعد عن الشمس 4 وحدات فلكية

وهذا شراحاً مختصرا لقونين كبلر في الفلك ... وهي توازي - - قوانين نيوتن في الفيزياء ..

حيث ان كليهما له ثلاث قوانين .. وهي لها نفس التسميات : القانون الأول ، القانون الثاني ، القانون الثالث ..
وأيضا لها نفس الأهمية في العلم الذي يحتويها .. وجميعها قوانين رائع

فهيا بنا نتعرف على قوانين كبلر الثلاثة في الفلك

قانون كبلر الأول Kepler,s first law

يتعلق قانون كبلر الأول بأشكال مدارات الكواكب ، وينص على أن " كل كوكب من كواكب النظام الشمسي يتحرك حول الشمس في مدار إهليلجي بحيث تقع الشمس في إحدى بؤرتيه " . 

قانون كبلر الثاني Kepler,s 2d law

يتعلق قانون كبلر الثاني بسرعة دوران الكواكب حول الشمس ، وينص على ما يلي " يتحرك الكوكب في مداره بحيث يمسح الخط الوهمي الواصل بينه وبين الشمس مساحات متساوية في أزمنة متساوية " . ويعني هذا القانون أن سرعة الكوكب حول الشمس متغيرة ، فسرعته تزداد عندما يقترب من الشمس وتقل عندما يبتعد عنها

قانون كبلر الثالث Kepler,s 3d law

يتعلق قانون كبلر الثالث بأبعاد الكواكب عن الشمس ، وينص على ما يلي " يتناسب مكعب بعد الكوكب عن الشمس طردياً مع مربع سنته " . وهذا يعني أن النسبة بينهما ثابتة

حيث :

ف : بعد الكوكب عن الشمس ( بالوحدات الفلكية ) .

ن : السنة الكوكبية ( نسبة إلى السنوات الأرضية )

ووصفت هذه القوانين الثلاثة المتكاملة حركة الكواكب حول الشمس وفق المنظور الجديد القائل بمركزية الشمس بشكل أصبحت فيه الحسابات تطابق الأرصاد الفلكية إلى درجة كبيرة، بذات الوقت الذي فسرت فيه الحركات التراجعية للكواكب دون ما حاجة إلى وجود أفلاك التدوير

الطاقة الضوئية

يتم تحويل الطاقة الضوئية إلى أنواع أخرى من الطاقة وذلك حسب الحاجة المراد بها، مثل الطاقة الكهربية في الخلايا الضوئية ، أو الطاقة الحرارية في عمليات التسخين الحراري كما هو الحال في تسخين المياه .

ويستخدم النبات الطاقة الضوئية مباشرة لعمليات التمثيل البنائي لإنتاج مركبات عضوية تختزن طاقة كيميائية .

والطاقة الضوئية هي عبارة عن موجات كهرومغناطيسية تحتوي كل منها على حزم من الفوتونات تعطى بالعلاقة التالية :



حيث أن هي الطاقة .

و ثابت بلانك ويساوي 

و تردد الحركة الموجية المصاحبة لحركة الفوتون .

وتختلف الموجات الكهرومغناطيسية في خواصها الفيزيائية باختلاف الأطوال الموجية ، فمثلاً نجد أن الموجات ذات الطول الموجي الذي يتراوح بين عدة كيلومترات إلى عدة سنتيمترات يستخدم في الدوائر الإلكترونية ومحطات الإرسال والاستقبال التلفزيوني ، بينما يشغل الطيف المرئي للعين البشرية طولا موجياً يتراوح بين إلى .

وتتميز الأشعة السينية x-ray وأشعة جاما بتردد عالي جداً وبالتالي تكون ذات طاقة عالية لها القدرة على النفاذ خلال الأوساط المادية .



الأشعة السينية : وهي عبارة عن أشعة غير مرئية ذات طول موجي قصير جداً ، وتستخدم في المجال الطبي وكذلك في دراسة البلورات لمعرفة خصائصها .



أشعة جاما : وهي عبارة عن أشعة لا تتأثر بالمجالات الكهربية أو المغناطيسية ولها القدرة على النفاذ وهي تعتبر من الأشعة الخطرة .

الطاقة الكهربية

لا يوجد مصدر طبيعي للكهرباء ، والسبب في ذلك أن جميع المواد تكون متعادلة كهربائياً ، والطاقة الكهربية لا تنشأ إلا بتحويل نوع من أنواع الطاقة إلى طاقة كهربية .ومثال على ذلك تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربية كما هو الحال في المولد الكهربائي.كما توجد أنواع أخرى لتوليد الطاقة الكهربية بتحويل الطاقة النووية إلى طاقة كهربية ، أو استخدام الطاقة الشمسية وذلك عن طريق الخلايا الكهروضوئية ، أو تحويل الطاقة الكيميائية كما هو في البطاريات .

الطاقة النووية

الطاقة النووية :

هي الطاقة التي تربط بين مكونات النواة أي ( بروتونات أو نيترونات ) وهي تنتج نتيجة تكسر تلك الرابطة وتؤدي إلى إنتاج طاقة حرارية كبيرة جداً وذلك حسب علاقة انشتاين كما تقدم .

الطاقة الشمسية

 الطاقة الشمسية :

الطاقة الشمسية هي مصدر للطاقة لا ينضب ولكنها تصل إلينا بشك مبعثر إذ يبلغ منها بواسطة الإشعاع أو الانعكاس أكثر من 77% وبالتالي لا يمكن إلا استرجاع قسم ضئيل منها .

والطاقة الشمسية طاقة نظيفة فلا ينتج عن استعمالها غازات أو نواتج ضارة بالبيئة كما هي الحال في أنواع الوقود التقليدي .

الطاقة الحرارية

 الطاقة الحرارية :
تعتبر الطاقة الحرارية من الصور الأساسية للطاقة التي يمكن أن تتحول كل صور الطاقة إليها ، والطاقة الحرارية هي عبارة عن الطاقة الحركية التي تمتلكها جزيئات وذرات المادة .

فعند تشغيل الآلات المختلفة باستخدام الوقود الهيدروكربونية تكون أول خطوة هي حرق الوقود ، والحصول على طاقة حرارية تحول بعد ذلك إلى طاقة ميكانيكية أو إلى أي نوع من أنواع الطاقة.

ولا تتوفر الطاقة الحرارية بصورة مباشرة في الطبيعة إلا في مصادر الحرارة الجوفية ، ومن المعروف أن جزيئات المادة لها كتلة وسرعة ، ومن ثم تكون لها طاقة حركية وطاقة وضع ومجموع هاتين الطاقتين تعرف بالطاقة الداخلية له .

وكذلك الاستفادة من الطاقة الحرارية من أشعة الشمس ويتم ذلك عن طريق تحويل الطاقة الإشعاعية إلى طاقة حرارية . 

والطاقة الحرارية لها القدرة على الاختراق والنفاذ خلال الأوساط المادية التي تنقسم إلى ثلاثة أنواع وهي :

(أ) وسط شفاف حراري : وهو الوسط الذي يسمح بنفاذ الإشعاعات الحرارية .

(ب) وسط نصف شفاف: وهو الوسط الذي يسمح بنفاذ بعض الإشعاعات الحرارية وتستخدم هذه الظاهرة في تشييد البيوت المحمية التي تستخدم في زراعة بعض المحاصيل الزراعية التي تكون مصنوعة من الزجاج الذي يسمح بنفاذ بعض من تلك الإشعاعات الحرارية .

(ج) وسط معتم حرارياً : وهو الوسط الذي لا تنفذ منه الإشعاعات الحرارية بل يمتص معظمها من الأجسام الساخنة المحيطة به . وترتفع درجة حرارته مما يؤدي ذلك إلى زيادة في الطاقة الداخلية ، التي بدورها تتحول إلى طاقة حرارية ويصبح مصدراً لانبعاث الإشعاعات الحرارية .

الطاقة الميكانيكية

 الطاقة الميكانيكية :
وهي الطاقة الناتجة من حركة الأجسام من مكان إلى آخر حيث أنها قادرة نتيجة لهذه الحركة على بذل شغل ويصاحب هذا الانتقال اختلاف في طاقة الوضع Potential Energy ، وطاقة حركية Kinetic Energy ، والأمثلة الطبيعية لهذا النوع من الطاقة هي :

حركة الرياح ، و ظاهرة المد والجزر ، ويمكن أن تنشأ الطاقة الميكانيكية بتحويل نوع من الطاقة إلى آخر ، فقد تستخدم المروحة الكهربية في تحويل الطاقة الكهربية إلى طاقة ميكانيكية .

ووحدة قياس الطاقة الميكانيكية هي الجول. ويوجد هناك نوع آخر من الطاقة الميكانيكية هي:

الطاقة الصوتية ويحدث الصوت عند اهتزاز مصدر صوتي بتردد معين ، وتنتقل طاقة منه إلى وسط مادي مجاور بصورة دورية حتى تصل إلى أذن السامع ، والصوت لا ينتقل في الفراغ وإنما يحتاج إلى وسط مادي لكي تنتقل الموجة الميكانيكية .

والصوت ينتشر على شكل أمواج ميكانيكية تؤثر في الوسط الذي ينتشر فيه مما ينتج عنه اضطراب دوري تتولد تبعاً لذلك طاقة صوتية .

وللطاقة الصوتية لها استخدامات كثيرة فيمكن أن تستخدم في المجال العسكري لإحداث ضوضاء في البنية التحتية ، ويحاول الإنسان حالياً استخدام الطاقة الصوتية للهجوم العسكري.

وكذلك تستخدم الطاقة الصوتية في المجال الطبي .