Աստղեր

Մութ, անամպ երկնքում աստղերը երևում են փոքրիկ, թրթռացող կրակների նման: Իրականում յուրաքանչյուր աստղ ինքնալուսարձակող, շիկացած գազի հսկա գունդ է և բաղկացած է հիմնականում ջրածնից ու հելիումից: Աստղագետների դիտումների համար Տիեզերքի մատչելի մասում նյութի մեծ մասը հավաքված է աստղերում, որոնք կազմում են գալակտիկաների հիմնական «բնակչությունը»: Գալակտիկան կազմված է միլիարդավոր աստղերի ամբողջությունից, գազից ու փոշուց, որոնք գտնվում են տարածության նույն գոտում և պտտվում են ընդհանուր կենտրոնի շուրջը: Մեր Գալակտիկայում կա շուրջ 100 մլրդ աստղ: Արեգակը նույնպես աստղ է, իսկ աստղերը Արեգակից թույլ են լուսարձակում, որովհետև մեզանից շատ ավելի հեռու են, քան Արեգակը: Նույնիսկ մեզ ամենամոտ աստղից լույսը մեզ է հասնում տարիների ընթացքում: Երկրից մենք աստղերին ենք նայում անընդհատ շարժման մեջ գտնվող օդի շերտի միջով, այդ պատճառով աստղերի լույսը մեզ թվում է անկայուն, և գիշերային երկնքում աստղերն ասես թարթում են:

 

 

Աստղերի ծնունդն ու մահը

Աստղեր առաջանում են մշտապես: Նախասկզբնական նյութը տիեզերական տարածության մեջ գազի և փոշու ամպն է: Հենց որ նյութի նմանատիպ թանձրուկները սկսում են հավաքվել միատեղ, առաջացած ձգողության ուժն արագացնում է այդ շարժընթացը: Այդպիսի գոյացության կենտրոնում գազը սեղմվում և դառնում է ավելի ու ավելի տաք, և, ի վերջո, նրա ջերմաստիճանն ու ճնշումն այնքան են մեծանում, որ սկսվում է միջուկային սինթեզը` ջրածնի ատոմների միավորումը: Սինթեզի սկիզբը համարվում է նոր աստղի ծնունդը: Հաճախ բազմաթիվ նոր աստղեր ծնվում են միմյանց մոտ՝ «հսկայական ամպում»: Այդ ժամանակ նրանք առաջացնում են աստղերի ընտանիքներ, որոնց անվանում են աստղակույտեր: 

Սակայն աստղերը հավերժ չեն: Ի վերջո, դրանց միջուկում ջրածնային պաշարը սպառվում է: Այդ ժամանակ աստղի չափերը փոխվում են, և այն աստիճանաբար մահանում է: Հին աստղերը փքվում են՝ փոխարկվելով Կարմիր հսկաների, որոնք իրենց շիկացած գազի մի մասը ցրում են տարածության մեջ՝ հսկա, մշուշե օղակների տեսքով, և աստիճանաբար սառչում:

Արեգակի տարիքը հաշվվում է մոտ 5 մլրդ տարի, որը նրա կյանքի ճանապարհի միայն կեսն է: Հեռավոր ապագայում Արեգակը կվերածվի Կարմիր հսկայի և կկլանի իրեն ավելի մոտ գտնվող մոլորակները: Այնուհետև այն կսկսի սեղմվել ու փոքրանալ այնքան ժամանակ, մինչև որ նրա ողջ զանգվածը կպարփակվի Երկրի չափեր ունեցող մի գնդի մեջ: Այդ ժամանակ Արեգակը կվերածվի Սպիտակ թզուկի և հանդարտ կմարի:

Արեգակից զգալիորեն ավելի մեծ զանգվածով աստղերն իրենց գոյությունն ավարտում են վիթխարի պայթյունով և վերածվում գերնոր աստղի: Վերջինս մի քանի օրվա ընթացքում ճառագայթում է միլիոն անգամ ավելի շատ լույս, քան Արեգակը: Վերջին 1000 տարում գրանցվել է ընդամենը 3 գերնոր աստղերի բռնկում, վերջինը` 1987 թ-ին` Մագելանի ամպ գալակտիկայում:

 

Կրկնակի աստղեր

Արեգակը միակի աստղ է: Կան նաև իրար շատ մոտ գտնվող աստղեր: Աստղերի այդպիսի զույգերը կոչվում են կրկնակի աստղեր: Ձգողության ուժը դրանց պահում է համատեղ, և աստղերը պտտվում են մեկը մյուսի շուրջը, ինչպես մոլորակները՝ Արեգակի շուրջը: Երբեմն կրկնակի աստղերից մեկն անցնում է անմիջականորեն մյուսի առջևով (եթե դրանք դիտենք Երկրից)՝ ծածկելով նրանից ճառագայթվող լույսի մի մասը, և արդյունքում մի կարճ ժամանակ կրկնակի աստղը երևում է նվազ պայծառ: Երկնքում երևացող ամենապայծառ աստղը՝ Սիրիուսը, կրկնակի աստղ է:

 

Բաբախիչներ (պուլսարներ)

Երբ հայտնվում է գերնոր աստղը, պայթյունից հետո մնացած աստղանյութի ներքին մասը՝ մնացուկը, փոխարկվում է ռադիոալիքներ ճառագայթող աստղի՝ այսպես կոչված բաբախիչի կամ պուլսարի, որոնք ճառագայթում են ռադիոազդանշաններ՝ արագ, կարճ ռադիոիմպուլսների շարքի ձևով: Բաբախիչներն առաջին անգամ հայտնաբերել են 1967 թ-ին Քեմբրիջի համալսարանի (Անգլիա) ռադիոաստղագետները: Ամենահայտնի բաբախիչը գտնվում է Խեցգետնի միգամածության կենտրոնական մասում՝ Ցուլի համաստեղությունում. այն յուրաքանչյուր վայրկյանում ճառագայթում է 30 ռադիոիմպուլս: Դրանք իրենց բնույթով նեյտրոնային աստղեր են:

Սև խոռոչ

Աստղը վերածվել է Սև խոռոչի, երբ Արեգակի զանգվածը մի քանի անգամ գերազանցող զանգվածով աստղն իր սեփական ձգողության ուժի ազդեցությամբ սեղմվում է այն աստիճան, որ նրանից այլևս ոչինչ չի արձակվում, նույնիսկ լույսի ճառագայթ:

Մոտավորապես 1000 աստղից միայն մեկի զանգվածն է բավականաչափ մեծ, որպեսզի այն ենթակա լինի վերածվելու Սև խոռոչի: Սև խոռոչներն անմիջական դիտարկումով անհնար է հայտնաբերել, քանի որ նրանք տեսանելի չեն:

Սև խոռոչն առաջանում է աստղի կյանքի վերջին, երբ նրա միջուկային վառելանյութի պաշարն սպառվում է, և սեփական ձգողության ուժի ազդեցությամբ աստղն սկսում է սեղմվել: Միաժամանակ, սեղմմանը զուգընթաց, աստղի մակերևույթի վրա ձգողության ուժն այնքան է մեծանում, որ լույսն անգամ այլևս չի կարողանում արձակվել աստղից, և աստղը փոխարկվում է անտեսանելի մի «դատարկության»:

Արեգակից ավելի փոքր զանգվածով աստղը չի կարող այդ աստիճան սեղմվել, որովհետև նրա ձգողության ուժը բավականաչափ մեծ չէ: Հաշվարկները ցույց են տալիս, որ Արեգակի զանգվածը 10 անգամ գերազանցող Սև խոռոչի տրամագիծը կարող է լինել 60 կմ: Եթե Արեգակը փոխարկվեր Սև խոռոչի, ապա նրա տրամագիծը կկազմեր ընդամենը 6 կմ, իսկ Երկրի զանգվածին հավասար զանգվածով Սև խոռոչը կունենար 2 սմ-ից էլ փոքր տրամագիծ:

Որոշ գալակտիկաների կենտրոններում հավանաբար կան գերխոշոր զանգվածներով Սև խոռոչներ, որոնց անվանում են քվազարներ: Իսկ նրանց շատ պայծառ կենտրոնները լուսարձակում են, որովհետև գալակտիկական Սև խոռոչները «խժռում» են շրջակա առանձին գոյացությունների, որոնց նյութն այդ ընթացքում շիկանում է, և անջատում է վիթխարի քանակությամբ էներգիա՝ լույսի և այլ ճառագայթումների ձևով:

Մեծ Պայթյուն

Վերջին տվյալների համաձայն` գիտնականները ենթադրում են, որ Տիեզերքի գոյությունն սկսվել է 13,73 ՞ 0,12 մլրդ տարի առաջ՝ սկսած այն պահից, որն անվանում են Մեծ պայթյուն: Մեծ պայթյունով Տիեզերքի ողջ նյութն ու էներգիան սփռվել են տիեզերական տարածության մեջ: Դա է եղել ժամանակի և տարածության սկիզբը` մոտավորապես 13,7 մլրդ տարի առաջ: Ըստ Մեծ պայթյունի տեսության՝ ամենասկզբում Տիեզերքի նյութն անհավանականորեն խիտ էր ու տաք, սակայն, ընդարձակվելով, սկսել է սառչել: Սկզբնապես այդ նյութը պարունակում էր հսկայական քանակությամբ արագընթաց մասնիկներ՝ այսպես կոչված քվարկներ և էլեկտրոններ:

Պայթյունից հաշված րոպեներ անց այդ մասնիկները, միանալով իրար, առաջացրել են նոր մասնիկներ՝ պրոտոններ և նեյտրոններ, որոնց մի մասը միավորվել է ատոմական թանձրուկներում: Այդ փուլում Տիեզերքի նյութը գրեթե ամբողջապես կազմված էր ջրածնի և հելիումի ատոմների միջուկներից: 300 հզ. տարի անց, երբ Տիեզերքի ջերմաստիճանն անհամեմատ իջել է, էլեկտրոնների շարժման արագությունը նվազել է, և միջուկներն սկսել են դրանք «բռնել»՝ առաջացնելով ջրածնի և հելիումի ատոմներ, որոնցից և հետագայում առաջացել է Տիեզերքի ամբողջ նյութը: Տիեզերքի ընդարձակման հետ նյութը, լույսն ու ճառագայթման այլ տեսակներ ավելի ու ավելի նոսրացել են: Մեծ պայթյունից մոտավորապես միլիարդ տարի անց գազի հսկա ամպերն սկսել են սեղմվել իրենց կենտրոնների շուրջը, և այդպիսի յուրաքանչյուր ամպ վերածվել է գալակտիկայի:

Տիեզերքը ներկայումս էլ շարունակում է ընդարձակվել, և գալակտիկաներն ավելի ու ավելի են հեռանում իրարից: Եթե Տիեզերքի նյութն այնքան շատ լինի, որ նրա ձգողության ուժը բավարարի ի վերջո կասեցնելու ընդարձակումը, ապա այդ ուժը  գալակտիկաներին կստիպի վերստին սեղմվել և մոտենալ իրար այնքան ժամանակ, մինչև գոյություն ունեցող ամեն ինչ սեղմվի և պարփակվի մեկ կետում: Դա Մեծ պայթյունի հակառակ գործողությունն է և կոչվում է Մեծ ճայթյուն: Իսկ եթե Տիեզերքի նյութը չբավարարի այդ գործողությանը, ապա այն կշարունակի ընդարձակվել, և միլիարդավոր տարիներ հետո աստղերը կծախսեն իրենց ամբողջ միջուկային վառելանյութն ու ի վերջո կհանգչեն:

Ատոմային ֆիզիկա

Ժամանակակից ատոմային ֆիզիկայի հիմնական բաժիններն են ատոմի տեսությունը, ատոմային (օպտիկական) սպեկտրոսկոպիան, ռենտգենյան սպեկտրոսկոպիան, ռադիոսպեկտրոսկոպիան, ատոմային և իոնային բախումների ֆիզիկան։ Սպեկտրոսկոպիայի տարբեր բաժիններն ընդգրկում են ճառագայթման հաճախականությունների և, համապատասխանաբար, քվանտների էներգիաների տարբեր տիրույթներ։ Ռենտգենյան սպեկտրոսկոպիան ուսումնասիրում է ատոմների՝ մինչև հարյուր հազարավոր և էներգիաներով քվանտների ճառագայթումները, մինչդեռ ռադիոսպեկտրոսկոպիան գործ ունի շատ փոքր (ներառյալ 10⁻⁶ էվ–ից փոքր) քվանտների հետ։ Ատոմային ֆիզիկայի կարևորագույն խնդիրն է ատոմի վիճակի բնութագրերի ճշգրիտ որոշումը։ Խոսքը ատոմի էներգիայի հնարավոր արժեքների՝ էներգիայի մակարդակների, իմպուլսի մոմենտների արժեքների, վիճակը բնութագրող այլ մեծությունների մասին է։ Ատոմային ֆիզիկայի տարբեր բաժիններ հետազոտում են միահյուսվող երևույթների բնագավառները։ Ռենտգենյան ճառագայթների արձակումը և կլանումը չափելու միջոցով ռենտգենյան սպեկտրոսկոպիան հնարավորություե է տալիս որոշելու կապի էներգիան (իոնացման էներգիան՝), ատոմի ներսում էլեկտրական դաշտի բաշխումը։ Օպտիկական սպեկտրոսկոպիան ուսումնասիրում է ատոմների արձակած սպեկտրային գծերի համախմբությունները, որոշում է ատոմի էներգիայի մակարդակների բնութագրերը, սպեկտրային գծերի ինտենսիվությունները և դրանց հետ կապված գրգռված վիճակներում ատոմի կյանքի տևողությունները, էներգիայի մակարդակների նուրբ կառուցվածքը, նրանց շեղումն ու տրոհումը էլեկտրական ու մագնիսական դաշտերում։ Ռադիոսպեկտրոսկոպիան մանրազնին հետազոտում է սպեկտրային գծերի լայնությունն ու ձևը, նրանց գերնուրբ կառուցվածքը, տեղաշարժն ու տրոհումը մազնիսական դաշտում, ընդհանրապես ներատոմային այն պրոցեսները, որոնք առաջ են գալիս շատ թույլ փոխազդեցություններից ու միջավայրի ազդեցություններից։ Այսպիսով, ատոմային ֆիզիկան սերտորեն կապված է ֆիզիկայի մյուս բաժինների և բնական այլ գիտությունների հետ։ Ատոմի մասին ատոմային ֆիզիկայի մշակած պատկերացումներն ունեն նաև կարևոր աշխարհայացքային նշանակություն։ Ատոմի «կայունությունը» բացատրում է նյութի տարբեր տեսակների կայունությունը բնական պայմաններում, օրինակ, Երկրի համար սովորական ջերմաստիճանների ու ճնշումների դեպքում քիմիական տարրերի ոչ փոխակերպելիությունը։

 

Արեգակի և լուսնի խավարումներ

Երբ լուսինը՝ երկրի բնական արբանյակը, հայտնվում է երկրի և արեգակի միջև դիտվում է արեգակի խավարում: Սա կատարվում է միայն նորալուսնի փուլում: Լուսինը արեգակի ու երկրի միջև մի ուղղի վրա գտնվելով կոնաձև ստվեր է գցում երկրի վրա: Մարդիկ, ովքեր ստվերի տակ են գտնվում դիտում են արեգակի լրիվ խավարում, իսկ կոնի ծայրամասում գտնվողները մասնակի: Լրիվ խավարումը տևում է 7 րոպե 31 վայրկյան, իսկ մասնակին 2-3 ժամ առավելագույնը: Երբ լուսինը մոտ է արեգակին և հեռու է երկրից տեղի է ունենու արեգակի օղակաձև խավարում: Արեգակը դիտվում է որպես օղակ: Երբ երկիրը լուսնի և արեգակի միջև է տեղի է ունենում լուսնի խավարում: Այս խավարումը լրիվ է կոչվում, երբ երկրի ստվերը ամբողջությամբ ծածկում է լուսինը և մասնակի է կոչվում, երբ ստվերը ծածկում է լուսնի սկավառակի մի մասը:

 

Լուսնի խավարում

 

Արեգակի խավարում

Ռադիոն Հեռուստացույցը Բջջային հեռախոսը Համացանցային կապը

Կոնտուրում մագնիսական դաշտի փոփոխությունը մակացում է մակածում է էլեկտրական հոսանք: Քանի որ էլեկտրական հոսանքն առաջանում է էլեկտրքկան դաշտից նշանակում է մագնիսական դածտը առաջացնում է էլեկտրական դաշտ, իսկ էլեկտրական դաշտը շարժման մեջ է դնում հաղորդչի ազատ լիցքակիրները: Ըստ Մաքսվելի փոփոխվող էլեկտրական դաշտն ծնում է մագնիսական դաշտ: Ըստ էլեկտրամագնիսական տեսության փոփոխվող էլեկտրական և մագնիսական դաշտերը չեն կարող առանձին առանձին գոյություն ունենալ: Մաքսվելը կանխատեսել է էլեկտրամագնիսական ալիքների գոյությունը: Գերմանացի գիտնական Հերցը կատարել է մի քանի փորձ և հաստատել Մաքսվելի կանխատեսումը նաև մի շարք հատկություններ, որոնք ևս Մաքսվելը կանխատեսել էր: Եթե տարածության տիրույթում տեղի են ունենում էլեկտրական լիցքի տատանումներ նշանակում է տարածությունում էլեկտրամագնիսական  ալիքներ ևս գոյություն ունեն:

c-Էլեկտրամագնիսական ալիքի տարածումը վակումում

λ- ալիքի երկարություն

v- տատանումների հաճախություն

c=λv

Մաքսվելի տեսությունից հետևում է, որ էլեկտրամագնիսական ալիքները վակումում տարածվում է 300 000 կմ/ժ արագությամբ: Էլեկտրամագնիսական ալիքների կիրառման կարևորագույն ոլորտը ռադիոկապն է, որը հնարավորություն է տալիս առանց հաղորդալարերի ազդանշաններ հաղորդել հեռավոր վայրեր:

Ռադիոտեխնիկայի զարգացումը հնարավորություն տվեց հաղորդել երաժշտությունն ու խոսքը: Անհրաժեշտ է ձայնային ազդանշանը փոխակերպել էլեկտրական ազդանշանի հեռարձակել և ընդունման պահին նորից փոխակերպել ձայնային ազդանշանի:

ՀՆարավոր է դարձել էլեկտրամագնիսական ալիքների միջոցով փոխանցել նաև պատկերը, որի արդյունքում զարգացել է հեռուստատեսությունը:

Էլեկտրամագնիսական դաշտի կիրառման նորագույն ոլորտներն են բջջային հեռախոսակապը և համացանցային կապը:

Բջջային հեռախոսակապ ստեղծելու համար տարածքը բաժանվում է 6 բջջի և յուրաքանչյուր բջջում տեղակայվում է հենքային կայան: Իսկ համացանցը տեղային ցանցերի, սարքավորումների և կապուղիների բարդ համակարգ է:

 

Ջոուլ — Լենցի օրենքը: Շիկացման լամպ: Կարճ միացում

Կատարենք փորձ՝ իրար միացնենք մի քանի հաղորդիչ տարբեր մետաղներից պատրաստված նաև ռեոստատ և ամպերաչափ: Հաղորդիչներով հոսաք անցկացնելուց հետո կտեսնենք, որ դրանք տաքացել են, բայց ոչ հավասարաչափ: Նշանակում է, որ մեծացել է հաղորդիչների ներքին էներգիան և դրանք սկսել են ջերմություն տալ շրջակա միջավայրին: Որոշ ժամանակ անց հաղորդչի ջերմաստիճանը կայունանում է՝ այլևս չի բարձրանում: Հաղորդչի անջատած ջերմաքանակը Q հավասար է հոսանքի A  աշխատանքին

A=IUt   U=IR => Q= 2IRt

Այս բանաձն արտահայտում է Ջոուլ — Լենցի օրենքը

 

Հոսանքակիր հաղորդչում անջատվող ջերմաքանակը հավասար է հոսանքի ուժի քառակուսու, հաղորդչի ուժի դիմադրության և հոսանքի անցման ժամանակի արտադրյալին:

Այս օրենքին են հանգել Ջեմս Ջոուլը և Էմիլ Լենցը: Մինչև 40 Վտ հզորությամբ լամպերի միջից հանում են օդը, իսկ դրանից ավելի դեպքում հակառակը՝ լցնումեն իներտ գազ: Հզոր լամպերը ավելի պայծառ են վառվում, բյց ավելի շուտ են շարքից դուրս գալի:

 

 

Եթե ստեղծենք մի շղթա դրանում լրիվ ընդգրկենք ռեոստատը և սողնակը տանենք աջ: Շղթան միացնենք և սողնակը տանենք դեպի ձախ, ապա հոսանքի ուժը այնքան կմեծանա, որ կարող է հրդեհ բռնկվել: Սա կոչվում է կարճ միացում:

 

 

Էլեկտրական հոսանքի աշխատանքը և հզորությունը

Փակ էլեկտրական շղթայում լիցք տեղափոծելիս էլեկտրական դաշտը կատարում է աշխատանք: Այն անվանում են էլեկտրական հոսանքի աշխատանք:

 

A-հոսանքի աշխատանք

U-լարում

q- t ժամանակում անցած լիցքը

I- հոսանքի ուժ

q=It

A=qU    A=IUt

Էլեկտրական հոսանքի աշխատանքն արտահայտվում է Ջոուլով:

Հոսանքի հզորությունը նշանակում են P տառով:

P=IU

 

 

 

 

Հաղորդիչների հաջորդական և զուգահեռ միացումները

Հաջորդակամ միացումը սպառիչների միացման պարզագույն ձևերից է: Իրար հաջորդաբար միացած սպառիչներում և դրանք միացնող հաղորդալարերում հոսանքի ուժը հավասար է: Եթե վերցնենք երկու սպառիչ՝ R1 և R2 ու հոսանքի ուժը նշանակենք        I (1,2) տառով, կստացվի՝

I(1)+I(2)=I

Եթե հավաքենք մի շղթա որտեղ V(1) և V(2) վոլտաչափերը չափում են R(1) և R(2) սպառիչներ U(1) և U(2) լարումները, իսկ V-ն հաջորդաբար միացված է R(1) և R(2) սպառիչներին նշանակում է՝

U(1)+U(2)=U

Օհմի օրենքի վրա հմնվելով կարելի է ասել՝

U(1)= IR(1) , U(2)=IR(2) , U=IR

հետևաբար

IR= IR(1)+IR(2), իսկ R=R(1)+R(2)

 

 

 

Պատահում է այնպես, որ պետք է լինում մի քանի սպառիչ էլեկտրական շղթային միացնել կամ անջատել իրարից անկախ: Եթե մի քանի սպառիչ միացնենք հաջորդաբար, ապա բանալիով փակելուց հետո  բոլորին էլեկտրականություն կմատակարարվի և դրանք բոլորը միասին կաշխատեն: Այս պատճառով օգտագործում ենք զուգահեռ միացում: Այսինքն մի քանի բանալի, որոնցից յուրաքանչյուրը անջատում կամ միացնում է մեկ սպառիչ:

Փորձ

Իմ, Կարինեի և Արեգի գատարած փոձը

 

հոսանքի ուժը և լարումը էլեկտրական շղթայում