درک قدرت فشار هوا

 

مولکول‌های هوا جرم مشخصی دارند که وقتی به سطحی برخورد می‌کنند بر روی آن سطح، به اصطلاح فشار وارد می‌کنند.

مولکول‌های موجود در هوا انرژی جنبشی دارند و همیشه در حال حرکت هستند. این مولکول‌ها همیشه در حال برخورد با یکدیگر و با سطوح هستند. فرض کنید ظرفی حاوی مولکو‌های هوا داشته باشید. اگر تعداد مولکو‌های هوا در ظرف افزایش یابد تعداد برخوردها با دیواره داخلی و در نیجه فشار هوا در ظرف افزایش می‌یابد و بالعکس.

یکی از راه‌های تغییر فشار هوا در یک ظرف، استفاده از تغییرات دمایی است. افزایش دمای ظرف باعث افزایش انرژی جنبشی مولکول‌های درون ظرف می‌شود و در نتیجه مولکول‌ها مکررا با یکدیگر و با دیواره ظرف برخورد می‌کنند و باعث افزایش فشار داخلی می‌شوند و کاهش انرژی جنبشی با سرد کردن ظرف موجب افت ناگهانی فشار د اخلی خواهد شد.

برای درک بهتر قدرت فشار هوا بهتر است آزمایش ساده زیر را انجام دهید.

مواد لازم:

قوطی خالی نوشابه

اجاق گاز یا یک هیتر برقی

آب سرد

یک ظرف بزرگ

شرح آزمایش:

1) ابتدا قوطی نوشابه را خالی کنید و ظرف آن را تمیز بشورید.

2) درون قوطی مقدار کمی (به میزان یک یا دو سانتی متر از ته قوطی) آب بریزید و قوطی را بر روی یک هیتر داغ و یا به طور غیر مستقیم بر روی شعله گاز قرار دهید. اجازه دهید آب جوش آید و شروع به بخار شدن کند.

3) در یک ظرف دیگر مقداری آب سرد بریزید البته می‌توانید از قالب‌های یخ نیز برای خنک کردن و کاهش دمای آب استفاده کنید.

4) بعد از این که آب درون قوطی به جوش آمد و چند دقیقه جوشید، با استفاده از یک انبر یا دستکش عایق حرارتی به آرامی آن را از روی شعله بردارید (حفظ ایمنی و جلوگیری از تماس دست با قوطی ضروری است) و قوطی را درون آب قرار دهید. مشاهده می‌کنید که بلافاصله قوطی از طرفین کاملا مچاله می‌شود.

اثر فشار هوا بر قوطی

نتایج:

هنگامی که قوطی بر روی شعله قرار داده می‌شود، آب درون آن شروع به جوشیدن می‌کند و هوای درون آن توسط فشار بخار اب به سمت خارج ظرف حرکت می‌کند. بنابراین هوای درون قوطی با بخار جایگزین می‌شود. و در نتیجه درون قوطی پر از بخار آب است.

هنگامی که قوطی را در آب سرد فرو می‌بریم، بخار به سرعت سرد می‌شود و دوباره تبدیل به قطره‌های آب می‌شود.

و در نتیجه یک محیط خلا درون آن ایجاد می‌شود و فشار درون قوطی بسیار کاهش می‌یابد. این اختلاف فشار درون بطری و خارج بطری باعث می‌شود که دیواره‌های قوطی به سمت داخل فشرده شوند.

١) انرژی پتانسیل : انرژی ذخیره شده در اجسام را انرژی پتانسیل می گویند.

وقتی فنری كشیده یا فشرده می شود و یا وزنه ای از سقف آویزان می شود دارای انرژی ذخیره شده است.

این انرژی به صورت های مختلف در مواد ذخیره می شود، بنابراین انرژی پتانسیل انواع گوناگونی دارد.

الف) انرژی پتانسیل گرانشی: شخصی كه روی پله نردبانی ایستاده است. جسمی كه بر روی طاقچه قرار دارد. سنگی كه بالای كوه قرار دارد. همه دارای انرژی ذخیره شده هستند.

این نوع انرژی كه جسم فقط به علت ارتفاعش از سطح زمین دارد، انرژی پتانسیل گرانشی نام دارد.

یكای اندازه گیری انرژی پتانسیل گرانشی( U ) ، ژول ( j) می باشد.

عوامل موثر بر انرژی پتانسیل گرانشی:

١) جرم جسم(m) یكای اندازه گیری: كیلوگرم (kg)

هرچه جرم جسم بیش تر باشد، انرژی بیش تری در جسم ذخیره می شود.

٢) ارتفاع جسم از سطح زمین (h) یكای اندازه گیری: متر(m)

هرچه ارتفاع جسم از سطح زمین بیشتر باشد، انرژی پتانسیل گرانشی نیز بیشتر خواهد بود.

٣) شتاب گرانش زمین (g) یكای اندازه گیری: متر بر مجذوز ثانیه (m/s² )

شتاب گرانشی بر روی سطح زمین معادل ١٠ متر بر مجذور ثانیه است.

(در فصل بعد - نیرو - با این مفهوم بیشتر آشنا خواهید شد.)

انرژی پتانسیل گرانشی به روش زیر محاسبه می شود:

ب)انرژی پتانسیل كشسانی: اگر فنری را كشیده یا فشرده كنیم مقداری انرژی در فنر ذخیره می شود.

هر چه فنر بیشتر كشیده یا فشرده شود ، انرژی ذخیره شده در آن بیشتر است.

انرژی ذخیره شده در فنر را انرژی پتانسیل كشسانی می گویند.

٢) انرژی جنبشی: انرژی كه جسم به علت حركت خود دارد، انرژی جنبشی گفته می شود.

باد، آب جاری، اتومبیل در حال حركت، پرنده ی در حال پرواز و ... دارای انرژی جنبشی هستند.

عوامل موثر بر انرژی جنبشی:

الف) جرم جسم(m) یكای اندازه گیری : كیلو گرم(kg)

هرچه جرم جسم متحرك بیشتر باشد، انرژی جنبشی آن نیز بیشتر است.

ب) مجذور سرعت یكای اندازه گیری: (متر بر ثانیه)

هرچه جسم با سرعت بیشتری حركت كند، انرژی جنبشی آن بیشتر خواهد بود.

انرژی جنبشی (k) را به روش زیر می توان محاسبه كرد:  

انرژی گرمایی ، نورانی و الكتریكی از نوع جنبشی و انرژی شیمیایی و هسته ای از نوع پتانسیل هستند.

انرژی مكانیكی هم به شكل انرژی جنبشی و هم به شكل انرژی ذخیره شده (پتانسیل ) می تواند باشد.

تبدیل انرژی:

در شرایط مناسب انرژی را می توان از یك صورت به صورت دیگر یا از یك نوع به نوع دیگر تبدیل كرد.

چند مثال برای تبدیل انرژی:  

به طور مثال انرژی موجود در مواد غذایی ، انرژی شیمیایی است.

گیاهان سبز با استفاده از انرژی نورانی خورشید عمل فتوسنتز (غذاسازی) را انجام می دهند. در این عمل انرژی نورانی خورشید به انرژی شیمیایی تبدیل می شود. این انرژی در گیاهان ذخیره می شود . با خوردن این گیاهان و یا حیواناتی كه از این گیاهان تغذیه كرده اند، این انرژی به بدن ما منتقل می شود. در هنگام فعالیت های روزمره این انرژی آزاد شده و به صورت های مختلفی به خصوص گرما و مكانیكی تبدیل می شود.

پایستگی انرژی :

قانون پایستگی انرژی بیان می كند كه

بلكه از صورتی به صورت دیگر یا از نوعی به نوع دیگر تبدیل می شود. معمولا وقتی می خواهیم یك صورت انرژی را به صورت دیگر تبدیل كنیم، مقداری از انرژی اولیه به صورت های دیگری كه مورد نظر ما نیست تبدیل می شود.

مثال ١:

یك ماشین اسباب بازی را در نظر بگیرید كه به طور كامل كوك شده است اگر آنر ا رها كنید. انرژی پتانسیل كشسانی آن آزاد شده و به انرژی جنبشی مكانیكی تبدیل می شود ولی بعد از توقف اسباب بازی چرخ های آن نیز گرم شده است. یعنی بخشی از انرژی پتانسیل به انرژی گرمایی نیز تبدیل شده است.

این انرژی گرمایی در اثر اصطكاك چرخ ها با زمین و اصطكاك مولكول های هوا با بدنه اسباب بازی به وجود آمده است.

مثال ٢:

وقتی یك خودرو حركت می كند . انرژی شیمیایی ذخیره شده در بنزین به انرژی مكانیكی (حركتی) تبدیل می شود، اما بخشی از این انرژی به گرما تبدیل می شود به همین دلیل و قتی خودرو را روشن می كنیم، پس از مدتی موتور آن داغ می شود.

می دانیم منبع اصلی تمام انرژی ها، خورشید است.

در مثال ١ ، انرژی موجود در اسباب بازی چگونه از خورشید تأمین می شود؟  

فواید گسترش تولید سوخت های گیاهی:

آیا میدانستید که دانشمندان ثابت کرده اند که گل سرخ ترکیبی از بوی 40 نوع گل مختلف است ؟

آیا میدانستید که اگر کلفتی تار عنکبوت به اندازه مغز یک مداد به هم تنیده میشد می‌توانست یک هواپیمای بویینگ سنگین وزن را تحمل کند ؟

آیا میدانستید که این حقیقت دارد که به راستی فیل از موش میترسد ؟

آیا میدانستید که شلوغ ترین مکان دنیا کندوی زنبور عسل است ؟

آیا میدانستید که در حال حاضر 6 میلیون اختراع در جهان وجود دارد که ادیسون با 1094 اختراع رکورد دار است ؟

آیا میدانستید که اگر تمام کرات منظومه شمسی را با هم جمع کنیم و سپس آن را دو برابر کنیم باز هم به اندازه وسعت کره مشتری نمی‌شود ؟

آیا میدانستید که وسعت کره ماه به اندازه قاره استرالیاست ؟

آیا میدانستید که ملخ ها فراوان ترین موجودات بر روی زمین هستند و موجوداتی هستند که در روز دو برابر وزن خود غذا می‌خورند ؟

آیا میدانستید که هر چشم مگس از10 هزار عدسی تشکیل شده است ؟

آیا میدانستید که طبیعت سیاره اورانوس بر خلاف زمین است یعنی دو قطبش گرم و قسمت های استوایی آن بسیار سرد است ؟

آیا میدانستید که سوسک ها مقاوم ترین موجودات در برابر گرسنگی هستند آنها میتوانند یک ماه بدون غذا و دو ماه بدون آب زنده بمانند ؟

آیا میدانستید که جنین انسان بعد از ۱۷ هفته می تواند خواب هم ببیند ؟

آیا میدانستید که گربه و سگ ۵ نوع گروه خون دارند در حالیکه انسان ۴ نوع گروه خون دارد ؟

آیا میدانستید که ۱۳۰۰ تا از کره زمین در سیاره مشتری جای میگیرد ؟

آیا میدانستید که در شیلی صحرایی وجود دارد که هزاران سال میشود در آن باران نباریده ؟

آیا میدانستید که خرگوش و طوطی تنها حیواناتی اند که بدون برگشتن به عقب پشت سر خود را می بینند ؟

آیا میدانستید که طول قد هر انسان سالم برابر ۸ وجب دست خود اوست ؟

آیا میدانستید که شبکه چشم انسان ۱۳۵ میلیون سلول دارد که مسئولیت تشخیص رنگها را بر عهده دارند ؟

آیا میدانستید که بدن انسان ۵۰ هزار کیلومتر رشته عصبی دارد ؟

آیا میدانستید که تنها موجودای که میتواند به پشت بخوابد انسان است ؟

آیا میدانستید که چشم سالم انسان میتواند ۱۰ میلیون رنگ مختلف را ببیند و از هم دیگر جدا نماید ؟

آیا میدانستید که نیروی جاذبه ماه میتواند باعث زمین لرزه شود ؟

آیا میدانستید که شیارهاى کف دست کمکی براى بهتر گرفتن اشیاء است ؟

آیا میدانستید که لاشخورها قادر به دیدن یك موش كوچك از ارتفاع ۴ كیلومتری میباشند ؟

آیا میدانستید که مردم فیلیپین به بیش از ۱۰۰۰ لهجه سخن میگویند ؟

آیا میدانستید که مصرف زغال اخته از تنگی عروق خون جلوگیری میكند ؟

آیا میدانستید که خورشید در مدار کهکشان شیری با سرعت ۹۰۰۰۰۰ کیلومتر در ساعت حرکت میکند ؟

آیا میدانستید که نام قدیم یونان، هلاس برگرفته از هلیوس خدای خورشید بوده است ؟

آیا میدانستید که فقط قورباغه های نر قور قور می‌کنند ؟

آیا میدانستید که خرس با تمام سنگینی خود میتواند با سرعت ۵۰ كیلومتر در ساعت بدود ؟

آیا میدانستید که افراد باهوش داراى روى و مس بیشترى در موهایشان هستند ؟

آیا میدانستید که شكلات بر عصب و قلب سگ تاثیر بد دارد، با کمی شكلات میتوان یك سگ را کشت ؟

آیا میدانستید که یک قطره لیكور عقرب را دیوانه می‌كند و عقرب خودش را نیش می‌زند و می‌كشد ؟

آیا میدانستید که مایع موجود در نارگیل نارس را می‌توان بجای پلاسمای خون استفاده كرد ؟

آیا میدانستید که درخت بلوط تا قبل از پنجاه سالگی میوه نمی‌دهد ؟

آیا میدانستید که نوعی عنکبوت میتواند ۳۰۰ برابر وزنش را بلند کند ؟

آیا میدانستید که طول موج نور مرئی بین ۷۰۰ - ۴۰۰ نانومتر است ؟

آیا میدانستید که خورشید کوچکترین ستاره دنیا است ؟

آیا میدانستید که وقتی به خورشید نگاه میکنید صحنه ۸ دقیقه قبل از آن را مشاهده میکنید ؟

آیا میدانستید که به گفته صندوق پول جهانی، ایران در تورم رتبه ۵ جهان است و تا چند سال دیگر ۱ خواهد شد ؟

آیا میدانستید که ایران فلاتی به وسعت ۱/۶۴۸/۱۹۵ کیلومتر مربع است ؟

آیا میدانستید که گرانترین کفش دنیا ۱ میلیارد و ۷۰۰ میلیون تومان است ؟

آیا میدانستید که گرانترین سینمای خانگی ۲۱۰ میلیون تومان است ؟

آیا میدانستید که گرانترین بلندگوی جهان ۲۱۰ میلیون تومان قیمت دارد ؟

آیا میدانستید که گرانترین ساعت دنیا سوئیسی بوده و ۱ میلیارد تومان است ؟

آیا میدانستید که گرانترین ماشین دنیا یک الگانس که با الماس تزیین شده و بیش از ۱ میلیارد است ؟

آیا میدانستید که فاصله بین مچ دست تا ارنج برابر با طول کف پا است ؟

آیا میدانستید که مورچه ها هم شمردن بلدند و قدم هایشان را برای مسیر یابی میشمارند ؟

آیا میدانستید که قطر شاهرگ گردن ۶ میلیمتر میباشد ؟

آیا میدانستید که ناخن انگشت میانی سریعتر از دیگر انگشتها رشد میکند ؟

آیا میدانستید که نروژ سومین کشور صادر کننده نفت میباشد ؟

آیا میدانستید که با برداشتن تخمدانها عمر بیمار بطور متوسط ۸ سال کمتر میشود ؟

آیا میدانستید که اسکنر ۴۸ سال پیش اختراع شده است ؟

آیا میدانستید که ۱۰۰ سال پیش پزشکان آمریکایی میگفتند زنانی که باهوش هستند باردار نمی شوند ؟

آیا میدانستید که ستاره دریایی فاقد مغز میباشد ؟

آیا میدانستید که سالانه ۵۰۰۰ کارگر در معادن چین جان خود را از دست میدهند ؟

آیا میدانستید که مروارید درون سركه ذوب میگردد ؟

آیا میدانستید که ارزش مادی تمام عناصر بدن انسان کمتر از ۱۰۰۰ تومان است ؟

آیا میدانستید که ساعت اتمی ساخته اند که در ۴۰۰ میلیون سال یک ثانیه هم تغییر نمی کند ؟

آیا میدانستید که بال زدن یک پروانه هم زمین را تکان میدهد ؟

آیا میدانستید که ما مغزمان را کنترل میکنیم یا مغزمان ما را ؟

آیا میدانستید که ۲۰۰ میلیون موجود زنده روی زمین وجود دارد که انسان یکی از آنها است ؟

آیا میدانستید که یک قطره آب دارای ۱۰۰ میلیارد اتم است ؟

آیا میدانستید که ۸۰٪ موجودات دنیا را حشرات تشکیل داده اند ؟

آیا میدانستید که تنها حیوانی که نمی تواند شنا کند شتر است ؟

آیا میدانستید که روباه همه چیز را خاکستری می بیند ؟

آیا میدانستید که گربه قادر نیست مزه شیرین را تشخیص دهد ؟

آیا میدانستید که یک گرم سم مار کبری می تواند ۱۵۰ نفر را بکشد ؟

زمین سومین سیارهٔ سامانهٔ خورشیدی است که در فاصلهٔ ۱۵۰ میلیون کیلومتری از ستارهٔ خورشید قرار دارد. از نظر واژه شناسی ایرانی، زم یکی از فرشتگان دین زرتشت بوده است که با پسوند "ین" زمین و با پسوند "ان" زمان را در زبان پارسی بوجود آورده است. این سیاره چگال ترین و از نظر بزرگی پنجمین سیاره از هشت سیارهٔ سامانهٔ خورشیدی است. همچنین در میان چهار سیارهٔ سنگی گردان به دور خورشید (تیر، ناهید، زمین و مریخ) زمین بزرگترین آن‌ها است. گاهی از آن با نام‌های جهان و سیارهٔ آبی نیز یاد می‌شود. نام لاتین آن Terra است. در سامانهٔ خورشیدی، فاصلهٔ زمین تا خورشید بین فاصلهٔ زهره (یا ناهید) تا خورشید و فاصلهٔ مریخ (یا بهرام) تا خورشید است. زمین جزو سیارات داخلی سامانهٔ خورشیدی به‌شمار می‌آید.

نزدیک به ۴٫۵۴ میلیارد سال (به صورت دقیق تر ۰٫۰۰۰۶ ± ۴٫۵۶۷۲ میلیارد سال) از پیدایش زمین می‌گذرد. و زندگی بر روی سطح آن در طول یک میلیارد سال پدیدار گشته‌است. هم اکنون زمین خانهٔ میلیون‌ها گونه از جانداران است که انسان یکی از آن‌ها است.زیست‌کرهٔ زمین با گذر زمان جو زمین و دیگر شرایط فیزیکی و شیمیایی این سیاره را دچار دگرگونی‌های شگرفی کرده‌است و محیطی را فراهم کرده‌است تا اندامگان زنده بتوانند به رشد و زیست‌زایی بپردازند. همچنین در اثر این دگرگونی‌ها لایهٔ اوزون به دور این سیاره تشکیل شده‌است، لایه‌ای که با کمک میدان مغناطیسی زمین مانع از ورود پرتوهای آسیب رسان خورشید می‌شود و به این ترتیب اجازه می‌دهد در زمین زندگی ادامه یابد. ویژگی‌های فیزیکی، پیشینهٔ زمین شناسی و گردش زمین باعث شده‌اند تا زندگی در این دوره‌ها در آن پابرجا بماند و انتظار آن می‌رود که برای ۵۰۰ میلیون تا ۲٫۳ میلیارد سال دیگر نیز زندگی همچنان ادامه داشته باشد.

پوستهٔ زمین به چندین لایهٔ سخت یا زمین‌ساخت بشقابی تقسیم شده‌است، این لایه‌ها در گذر میلیون‌ها سال در زمین جابجا می‌شوند. نزدیک به ۷۱٪ از سطح زمین با آب شور اقیانوس‌ها پوشیده شده‌است و باقی‌ماندهٔ آن را قاره‌ها و جزیره‌ها تشکیل می‌دهند که خود آن‌ها نیز تعداد زیادی دریاچه و دیگر سرچشمه‌های آبی را در خود جای داده‌اند. بیشتر سطح قطب‌های زمین از یخ یا دریای یخ زده پوشیده شده‌است. ساختار درونی زمین پویا است و لایه‌های آن عبارتند از لایهٔ ضخیم گوشتهٔ جامد، یک لایه، هستهٔ بیرونی که مایع است و میدان مغتاطیسی را تولید می‌کند و یک لایه، هستهٔ درونی که آهنی و جامد است.

زمین همواره با دیگر جرم‌های آسمانی بویژه خورشید و ماه در اندرکنش است. هم اکنون زمین با سرعتی ۳۶۶٫۲۶ برابر سرعتی که به دور خودش می‌گردد، به گرد خورشید می‌گردد که این برابر با ۳۶۵٫۲۶ روز خورشیدی یا یک سال نجومی است. محور گردش زمین نسبت به خط عمود بر صفحهٔ گردش آن ۲۳٫۴ درجه انحراف دارد. این انحراف باعث ایجاد تغییرات فصلی با دورهٔ گردشی برابر با یک سال اعتدالی یا ۳۶۵٫۲۴ روز می‌شود.تنها ماه طبیعی شناخته شده برای زمین، کرهٔ ماه است که از نزدیک به ۴٫۵۳ میلیارد سال پیش گردش خود به دور زمین را آغاز کرده‌است. ماه باعث ایجاد کشند در آب اقیانوس‌ها، پایدار شدن زاویهٔ انحراف محور زمین و کم کم آهسته تر شدن سرعت گردش زمین شده‌است. در آخرین بمباران شهابی تقریباً میان ۳٫۸ و ۴٫۱ میلیارد سال پیش، چندین سیارک و شهاب سنگ با زمین برخورد کرد و دگرگونی‌های درخور توجهی در سطح زمین ایجاد کرد.

جو زمین ترکیبی است از نیتروژن (نزدیک به هشتاد درصد)، اکسیژن (نزدیک به بیست درصد) و چندین گاز دیگر.

بلندترین نقطه بر روی خشکی‌های زمین کوه اورست نام دارد که نزدیک به ۹ کیلومتر از سطح دریا بالاتر است. ژرف‌ترین قسمت دریاها نیز در نزدیکی جزایر فیلیپین در اقیانوس آرام قرار دارد. عمق این ناحیه حدود ۱۱ کیلومتر پایین‌تر از سطح دریا است و به آن درازگودال ماریانا گفته می‌شود.

محدودهٔ دمای هوا بر روی کره زمین میان ۸۹٫۲ (قطب جنوب) درجه زیر صفر تا ۷۰٫۷ (کویر لوت، ایران)درجه بالای صفر قرار دارد. محیط استوای زمین ۴۰٬۰۷۵۱۶ کیلومتر و وزن زمین ۱۰۲۴×۵۹۷۳۵ کیلوگرم (هشتاد برابر وزن ماه) است. فاصله کره زمین تا کره ماه ۳۴۰ هزار کیلومتر می‌باشد.
انسان‌ها نیازهایشان را از منابع کانی‌ها و محصول‌هایی که از زیست‌کره بدست می‌آید، تامین می‌کنند. نزدیک به ۲۰۰ کشور مستقل در جهان وجود دارد که انسان‌ها در این کشورها پخش شده‌اند و از راه دیپلماسی، سفر، تجارت و فعالیت‌های نظامی با هم در اندر کنش قرار می‌گیرند. فرهنگ و دانش انسان‌ها با گذر زمان بسیار پیشرفت و تغییر کرده‌است. انسان‌ها زمانی به نظریه صاف بودن زمین و بعد نظریهٔ مرکز بودن زمین در جهان معتقد بودند. از دیدگاه‌های امروزی به زمین، می‌توان به دیدگاه فرضیهٔ گایا اشاره کرد.

1-پیدایش:

سامانه‌های خورشیدی پیرامون ستاره‌ها شکل می‌گیرند و منظومهٔ شمسی ما هم پیرامون خورشید شکل گرفته‌است.تاکنون دانشمندان، ستاره‌شناسان، فلاسفه و تقریباً هر کس دیگری به دنبال پاسخ چگونگی شکل‌گیری جهان گشته‌اند. هیچ الگوی معتبری که بتواند چگونگی شکل‌گیری جهان را توضیح‌دهد، وجود ندارد. اما دانشمندان بر سر محبوب‌ترین الگو به توافق رسیده‌اند. این الگو، نظریهٔ سحابی نام‌دارد
حدود ۴٫۶ میلیارد سال پیش، هنگامی که یک ابر گازی و گرد و غباری در فضا آشفته‌بود، سامانهٔ خورشیدی در اثر انفجار یک ابرنواختر شکل‌گرفت. انفجار این ابرنواختر امواجی در فضا ساخت که ابر گازی و گرد و غباری را تحت فشار قرار داد. فشردن ابر موجب فروریزش آن شد، به طوری که گرانش گاز و گرد و غبار را به هم چسباند و یک سحابی خورشیدی شکل‌گرفت. ابر شروع به چرخیدن کرد و سرانجام فرو ریخت. سپس مرکز ابر داغ‌تر و چگال‌تر از بقیهٔ آن شد و دیسک گازی و گرد و غباری شکل‌گرفت که مرکز آن داغ و لبه‌های آن سرد بود. دیسک نازک‌تر و نازک‌تر شد و ذرات به هم توده‌هایی ساختند. با چسبیدن توده‌های کوچک به هم، برخی توده‌های بزرگ ساخته‌شدند و سیارات و ماه‌ها پدید آمدند. مواد یخی مناطق بیرونی دیسک با مواد سنگی سیارات غول‌پیکری مانند مشتری را پدید آوردند. سرانجام مرکز ابر به اندازه‌ای گرم شد که تبدیل به ستاره‌ای به نام خورشید شد.
اگرچه نظریهٔ سحابی به طو گسترده پذیرفته شده‌است، اما هنوز مشکلاتی دارد که دانشمندان نتوانسته‌اند دلیل آن را توضیح‌دهند. یکی از این مشکلات انحراف محوری سیارات است. این مشکل بیان می‌کند که همهٔ سیارات روی دائرةالبروج واقع شده‌اند، با این حال، چرا انحراف محوری سیارات داخلی و خارجی تا این اندازه متفاوت است؟ با پیشرفت فناوری و بررسی و مطالعهٔ سیارات فراخورشیدی، دانشمندان در درستی نظریهٔ سحابی شک کرده‌اند. ستاره‌شناسان برخی از این مشکل‌ها را حل کرده‌اند، اما نتوانسته‌اند به همهٔ پرسش‌ها پاسخ بدهند.

2-کشف:

منظومهٔ شمسی در دوران رنسانس کشف‌شد، هنگامی که فلاسفه تصمیم گرفتند که چیزی جز مشاهدات و منطق را نپذیرند و سنت را رد کنند. پذیرش عمومی این که خورشید در مرکز جهان واقع شده‌است، طی چند صد سال صورت‌گرفت. این نظریه که خورشید در مرکز جهان واقع شده‌است و سیارات پیرامون آن می‌گردند، توسط نیکلاس کوپرنیک (۱۵۷۳–۱۴۷۳ میلادی) در سال ۱۵۴۳ در کتاب «انقلاب کرات آسمانی» پیشنهاد شد. اما کلیسا که مخالف این نظریه بود، کتاب کوپرنیک را در سال ۱۶۱۶ در فهرست آثار ممنوعه قرار داد. کوپرنیک در واقع ایدهٔ باستانی ستاره‌شناس یونانی آریستارخوس ساموسی (حدود ۲۷۰ پیش از میلاد) که می‌گفت خورشید بزرگ‌تر از زمین است و زمین مرکز جهان نیست را زنده‌کرد. ستاره‌شناس آلمانی یوهانس کپلر (۱۶۳۰–۱۵۷۱ میلادی) از مفهوم کوپرنیک پشتیبانی و حمایت‌کرد، اما برای توصیف حرکات پیچیدهٔ اجرام فضایی، به خورشید و سیارات مداری بیضی‌شکل نسبت‌داد. سرانجام، گالیلئو گالیله (۱۶۴۲–۱۵۶۴) با تلسکوپی که اختراع‌کرد، ثابت‌کرد که ناهید مراحلی مانند ماه دارد و به دور خورشید می‌گردد و خورشید مرکز آن است. اما کلیسا با نظریهٔ گالیله مخالف بود و گالیله برای نجات جان خود وادار شد که گفتهٔ خود را تکذیب‌کند و برای همیشه نیز از آموزش در خانهٔ خود منع‌شد. پس از گالیله، یک ستاره‌شناس ایتالیایی دیگر به نام جووانی دومنیکو کاسینی (۱۷۲۱–۱۶۲۵) اندازهٔ مدار زمین را تعیین‌کرد. پس از او، آیزاک نیوتن (۱۷۲۷–۱۶۴۲) قوانین فیزیک را وارد منظومهٔ شمسی کرد و با استفاده از گرانش توضیح‌داد که سیارات چگونه حرکت می‌کنند. پس از نیوتن نیز افراد دیگری از جمله ادموند هالی و یان اورت به شناخت و کشف منظومهٔ شمسی کمک‌کردند.

3-موقعیت در فض:

منظومهٔ شمسی در ابر میان‌ستاره‌ای محلی، حباب محلی، بازوی شکارچی، کهکشان راه شیری واقع شده‌است. ستاره‌شناسان تنها دریافته‌اند که کهکشان راه شیری در واقع دیسک کهکشان ماست و یک سحابی گسترده یا مجموعه‌ای از ستارگان نیست. کهکشان راه شیری یک کهکشان مارپیچی میله‌ای است که قطر آن حدود ۱۰۰٬۰۰۰ سال نوری است و پنداشته می‌شود که ۱۰۰ تا ۴۰۰ میلیارد ستاره داشته‌باشد. منظومهٔ شمسی حدود ۲۵٬۰۰۰ سال نوری از مرکز و کنارهٔ کهکشان فاصله دارد. دانشمندان به تازگی به این نتیجه رسیده‌اند که کهکشان راه شیری احتمالاً دارای دو بازوی مارپیچی بزرگ –بازوی برساووش و بازوی سپر-قنطورس– و چندین بازوی کوچک‌تر است. منظومهٔ شمسی میان دو بازوی بزرگ در بازویی به نام بازوی شکارچی قرار دارد.
سرعت خورشید در منظومهٔ شمسی ۲۲۰ کیلومتر بر ثانیه است و انقلاب خورشید پیرامون مرکز کهکشان راه شیری حدود ۲۲۵ میلیون سال به طول می‌انجامد. این مدتی زمان یک سال کیهانی نامیده می‌شود.بازپسین باری که منظومهٔ شمسی در این موقعیت بود، دایناسورها بر روی زمین زندگی می‌کردند.

سامانه‌های خورشیدی پیرامون ستاره‌ها شکل می‌گیرند و منظومهٔ شمسی ما هم پیرامون خورشید شکل گرفته‌است.تاکنون دانشمندان، ستاره‌شناسان، فلاسفه و تقریباً هر کس دیگری به دنبال پاسخ چگونگی شکل‌گیری جهان گشته‌اند. هیچ الگوی معتبری که بتواند چگونگی شکل‌گیری جهان را توضیح‌دهد، وجود ندارد. اما دانشمندان بر سر محبوب‌ترین الگو به توافق رسیده‌اند. این الگو، نظریهٔ سحابی نام‌دارد
حدود ۴٫۶ میلیارد سال پیش، هنگامی که یک ابر گازی و گرد و غباری در فضا آشفته‌بود، سامانهٔ خورشیدی در اثر انفجار یک ابرنواختر شکل‌گرفت. انفجار این ابرنواختر امواجی در فضا ساخت که ابر گازی و گرد و غباری را تحت فشار قرار داد. فشردن ابر موجب فروریزش آن شد، به طوری که گرانش گاز و گرد و غبار را به هم چسباند و یک سحابی خورشیدی شکل‌گرفت. ابر شروع به چرخیدن کرد و سرانجام فرو ریخت. سپس مرکز ابر داغ‌تر و چگال‌تر از بقیهٔ آن شد و دیسک گازی و گرد و غباری شکل‌گرفت که مرکز آن داغ و لبه‌های آن سرد بود. دیسک نازک‌تر و نازک‌تر شد و ذرات به هم توده‌هایی ساختند. با چسبیدن توده‌های کوچک به هم، برخی توده‌های بزرگ ساخته‌شدند و سیارات و ماه‌ها پدید آمدند. مواد یخی مناطق بیرونی دیسک با مواد سنگی سیارات غول‌پیکری مانند مشتری را پدید آوردند. سرانجام مرکز ابر به اندازه‌ای گرم شد که تبدیل به ستاره‌ای به نام خورشید شد.
اگرچه نظریهٔ سحابی به طو گسترده پذیرفته شده‌است، اما هنوز مشکلاتی دارد که دانشمندان نتوانسته‌اند دلیل آن را توضیح‌دهند. یکی از این مشکلات انحراف محوری سیارات است. این مشکل بیان می‌کند که همهٔ سیارات روی دائرةالبروج واقع شده‌اند، با این حال، چرا انحراف محوری سیارات داخلی و خارجی تا این اندازه متفاوت است؟ با پیشرفت فناوری و بررسی و مطالعهٔ سیارات فراخورشیدی، دانشمندان در درستی نظریهٔ سحابی شک کرده‌اند. ستاره‌شناسان برخی از این مشکل‌ها را حل کرده‌اند، اما نتوانسته‌اند به همهٔ پرسش‌ها پاسخ بدهند.

2-کشف:

منظومهٔ شمسی در دوران رنسانس کشف‌شد، هنگامی که فلاسفه تصمیم گرفتند که چیزی جز مشاهدات و منطق را نپذیرند و سنت را رد کنند. پذیرش عمومی این که خورشید در مرکز جهان واقع شده‌است، طی چند صد سال صورت‌گرفت. این نظریه که خورشید در مرکز جهان واقع شده‌است و سیارات پیرامون آن می‌گردند، توسط نیکلاس کوپرنیک (۱۵۷۳–۱۴۷۳ میلادی) در سال ۱۵۴۳ در کتاب «انقلاب کرات آسمانی» پیشنهاد شد. اما کلیسا که مخالف این نظریه بود، کتاب کوپرنیک را در سال ۱۶۱۶ در فهرست آثار ممنوعه قرار داد. کوپرنیک در واقع ایدهٔ باستانی ستاره‌شناس یونانی آریستارخوس ساموسی (حدود ۲۷۰ پیش از میلاد) که می‌گفت خورشید بزرگ‌تر از زمین است و زمین مرکز جهان نیست را زنده‌کرد. ستاره‌شناس آلمانی یوهانس کپلر (۱۶۳۰–۱۵۷۱ میلادی) از مفهوم کوپرنیک پشتیبانی و حمایت‌کرد، اما برای توصیف حرکات پیچیدهٔ اجرام فضایی، به خورشید و سیارات مداری بیضی‌شکل نسبت‌داد. سرانجام، گالیلئو گالیله (۱۶۴۲–۱۵۶۴) با تلسکوپی که اختراع‌کرد، ثابت‌کرد که ناهید مراحلی مانند ماه دارد و به دور خورشید می‌گردد و خورشید مرکز آن است. اما کلیسا با نظریهٔ گالیله مخالف بود و گالیله برای نجات جان خود وادار شد که گفتهٔ خود را تکذیب‌کند و برای همیشه نیز از آموزش در خانهٔ خود منع‌شد. پس از گالیله، یک ستاره‌شناس ایتالیایی دیگر به نام جووانی دومنیکو کاسینی (۱۷۲۱–۱۶۲۵) اندازهٔ مدار زمین را تعیین‌کرد. پس از او، آیزاک نیوتن (۱۷۲۷–۱۶۴۲) قوانین فیزیک را وارد منظومهٔ شمسی کرد و با استفاده از گرانش توضیح‌داد که سیارات چگونه حرکت می‌کنند. پس از نیوتن نیز افراد دیگری از جمله ادموند هالی و یان اورت به شناخت و کشف منظومهٔ شمسی کمک‌کردند.

3-موقعیت در فض:

منظومهٔ شمسی در ابر میان‌ستاره‌ای محلی، حباب محلی، بازوی شکارچی، کهکشان راه شیری واقع شده‌است. ستاره‌شناسان تنها دریافته‌اند که کهکشان راه شیری در واقع دیسک کهکشان ماست و یک سحابی گسترده یا مجموعه‌ای از ستارگان نیست. کهکشان راه شیری یک کهکشان مارپیچی میله‌ای است که قطر آن حدود ۱۰۰٬۰۰۰ سال نوری است و پنداشته می‌شود که ۱۰۰ تا ۴۰۰ میلیارد ستاره داشته‌باشد. منظومهٔ شمسی حدود ۲۵٬۰۰۰ سال نوری از مرکز و کنارهٔ کهکشان فاصله دارد. دانشمندان به تازگی به این نتیجه رسیده‌اند که کهکشان راه شیری احتمالاً دارای دو بازوی مارپیچی بزرگ –بازوی برساووش و بازوی سپر-قنطورس– و چندین بازوی کوچک‌تر است. منظومهٔ شمسی میان دو بازوی بزرگ در بازویی به نام بازوی شکارچی قرار دارد.
سرعت خورشید در منظومهٔ شمسی ۲۲۰ کیلومتر بر ثانیه است و انقلاب خورشید پیرامون مرکز کهکشان راه شیری حدود ۲۲۵ میلیون سال به طول می‌انجامد. این مدتی زمان یک سال کیهانی نامیده می‌شود.بازپسین باری که منظومهٔ شمسی در این موقعیت بود، دایناسورها بر روی زمین زندگی می‌کردند.

انرژی زمین گرمایی چیست ؟

توجه به انواع انرژی غیر وارداتی و متفاوت از سوخت فسیلی نکته‌ای است که در بسیاری از کشورهای دنیا مبنای برنامه ریزی‌های بلند مدت قرار گرفته است. از سوی دیگر با افزایش بحران آلاینده‌های ناشی از سوختهای فسیلی ، توجه به فاکتورهای زیست محیطی توسط ارگانها و نهادهای بین المللی و نیز توجه برنامه ریزان به استفاده از انرژی تجدیدپذیر موجب گردیده تا امروزه به این مباحث با جدیت بیشتری پرداخته شود . انرژی زمین گرمایی نیزیکی از منابع انرژیهای تجدیدپذیر میباشد . اصطلاح زمین گرمایی ترجمه واژه Geothermal است که ریشه یونانی داشته و از کلمات Geo به معنای زمین و Therme به معنی حرارت تشکیل شده است. انرژی زمین گرمایی، انرژی موجود در عمق زمین است که از انرژی خورشیدی که در طول هزاران سال در داخل زمین ذخیره شده و همچنین فروپاشی یا زوال ایزوتوپ های اورانیوم رادیو اکتیویته،توریم و پتاسیم در طی سالیان درازدرعمق زمین نشات گرفته است که عمدتا در نواحی زلزله خیز و آتشفشانی جوان و صفحات تکتونیکی زمین متمرکز شده است . زمین منبع عظیمی از انرژی است بطوریکه حرارت در هسته آن بیش از 5000 درجه سانتیگراد می رسد حرارت زمین به طرق مختلف از جمله فوران آتشفشان – چشمه های ابگرم- ابفشانها- و گلفشانها در اثر کاهش چگالی زمین و خاصیت رسانایی از بخشهایی از زمین به سطح آن هدایت میشوند. درجه حرارت زمین با توجه به عمق آن به صورت غیر خطی زیاد میشود. (با تقریب خطی هر 100 متر 3 درجه سانتی گراد) انرژی حرارتی ذخیره شده در 11 کیلومتر فوقانی پوسته زمین معادل پنجاه هزار برابر کل انرژی به دست آمده از منابع نفت وگاز شناخته شده امروزجهان است. انرژی زمین گرمایی بر خلاف سایر انرژیهای تجدید پذیر محدود به فصل ، زمان وشرایط خاصی نبوده بدون وقفه قابل بهره برداری می باشد. همچنین قیمت تمام شده برق در نیروگاههای زمین گرمایی با برق تولیدی از سایر نیروگاههای متعارف( فسیلی ) قابل رقابت بوده و حتی از انواع دیگر انرژیهای نو بمراتب ارزانتر است.






تاریخچه انرژی زمین گرمایی در ایران :

در ایران از سال 1354 مطالعات گسترده ای بمنظور شناسایی پتانسیل های منبع انرژی زمین گرمایی توسط وزارت نیرو با همکاری مهندسین مشاور ایتالیایی ENEL در نواحی شمال و شمال غرب ایران در محدوده ای به وسعت 260 هزار کیلومتر مربع آغاز گردید. نتیجه این تحقیقات مشخص نمود که مناطق سبلان، دماوند، خوی، ماکو و سهند با مساحتی بالغ بر 31 هزار کیلومتر مربع جهت انجام مطالعات تکمیلی و بهره برداری از انرژی زمین گرمایی مناسب می باشند. در همین راستا برنامه اکتشاف، مشتمل بر بررسیهای زمین شناسی، ژئوفیزیک و ژئوشیمیایی برنامه ریزی شد. در سال 1361 با پایان یافتن مطالعات اکتشاف مقدماتی در هر یک از مناطق ذکر شده، نواحی مستعد با دقت بیشتری شناسایی شده و در نتیجه در منطقه سبلان: نواحی مشکین شهر، سرعین و بوشلی، در منطقه دماوند ناحیه: نونال، در منطقه ماکو- خوی نواحی: سیاه چشمه و قطور و در منطقه سهند پنج ناحیه کوچکتر جهت تمرکز فعالیتهای فاز اکتشاف تکمیلی انتخاب شدند. پس از یک وقفه نسبتاً طولانی و با هدف فعال نمودن مجدد طرح، گزارشهای موجود مجدداً در سال 1369 توسط کارشناسان UNDP بازنگری شده و منطقه زمین گرمایی مشکین شهر بعنوان اولین اولویت جهت ادامه مطالعات اکتشافی معرفی شد. پیرو مطالعات ذکر شده پروژه انجام حفاری های اکتشافی ، تزریقی، توصیفی به منظور شناسایی بیشتر پتانسیل در منطقه سرعین مشکین شهر در سال تعریف 1381گردید که عملیات حفر اولین چاه زمین گرمایی نیز در همان سال آغاز گردید .فاز اول این پروژه در سال 1383 اتمام یافت که درمجموع سه حلقه چاه اکتشافی و دو حلقه چاه تزریقی در این مرحله حفر گردید و تست دوحلقه از سه حلقه چاه اکتشافی با موفقیت انجام گرفت که مهم ترین دستاورد این فاز از پروژه کسب دانش فنی مربوط به حفر چاههای زمین گرمایی بود . فاز دوم این پروژه در سال 1384 آغاز گردید.

توانمندی های حاصله در کشور در حوزه انرژی زمین گرمایی:

در پروژه توسعه میدان زمین گرمایی و ساخت نیروگاه مشکین شهر مراحل حفاری چاهها،بهره برداری از چاه ها در دوره تست،ساخت دستگاههای مربوط به تست در کشور کاملا بومی شده و توسط متخصصان داخلی به انجام رسیده است.

همچنین در زمینه استفاده از پمپ های حرارتی زمین گرمایی تا کنون تکنولوژی نصب کویل های زمینی به صورت کامل و 100% در کشورمان ایران بومی شده است.



تاریخچه انرژی زمین گرمایی درجهان :

وجود کوههای آتش فشانی اولین نشانه وجود گرما درزیر زمین بود.

حفر اولین منابع زمین گرمایی در فاصله زمانی بین قرنهای 16و 17 میلادی

قرن هجدهم میلادی اولین اندازه گیریها در بلفورت فرانسه

اوایل قرن نوزدهم استخراج سیالات زمین گرمایی با هدف بهره برداری ا ز پتانسیل انرژی حرارتی در ایتالیا صورت گرفت.

1870: استخراج بخارات طبیعی آب با هدف بهره برداری از انرژی مکانیکی آن انجام شد.

1904:تولید برق از این انرژی در لاردرلو ایتالیا

1920:نخستین چاهها ژئو ترمال در ژاپن و کالیفرنیا به طور همزمان

1928:استخراج سیال زمین گرمایی برای تامین گرمایش منازل در ایسلند.

پس از جنگ جهانی دوم در سال 1958 نیوزلند بعنوان دومین کشور فعال در این زمینه اقدام به تولید برق از انرژی زمین گرمایی نمود.

جزر و مد و انواع آن
کلمه جزر و مد یا کشند، اصطلاحی عمومی است که بیان گر بالا و پایین رفتن نوسانی در سطح اقیانوس، دریا و حتی دریاچه ها نسبت به سطح زمین است. این اثر به دلیل جاذبه گرانشی ماه، خورشید و حتی اجرام سماوی دیگر ایجاد می شود. جزر و مد در حد بسیار کوچک تر در دریاچه های بزرگ، اتمسفر و داخل پوسته ی جامد زمین هم اتفاق می افتد.
نیروی جزر و مدی
اثر جزر و مد روی جسم نزدیک تر، بزرگ تر است زیرا قانون عکس مجذوری موجود در نیروی گرانشی، در سمت نزدیک تر جسم، نسبت به سمت دورتر آن، بزرگ تر است. 
همان طور که در شکل زیر نشان داده شده، نسبت جزر و مدی در هر واحد جرم بر روی سمت نزدیک جسم در مقایسه با سمت دور آن برای جسم نزدیک تر، بزرگ تر است:
زمین در هر روز، دو جزر و مد قوی را به دلیل تغییرات میدان گرانشی ماه در سطح و مرکز زمین، تجربه می کند. می توان گفت که هر سمت زمین که نسبت به ماه، نزدیک تر قرار می گیرد، جزر و مد بالایی دارد؛ زیرا ماه، آب ها را از زمین بیرون می کشد! در سمت دورتر زمین نسبت به ماه، باز هم اثر جزرو مدی بالاست زیرا ماه، زمین را از آب بیرون می کشد!
اثر جزر و مد خورشید:
با وجودی که خورشید 391 برابر دورتر از فاصله ی ماه به زمین است، نیروی آن روی زمین، دارای مرتبه بزرگی حدود 175 است. با این حال، اثر جزر و مدی آن، کوچک تر از ماه است؛ زیرا جزر و مد از تفاوت در میدان گرانشی کل زمین ایجاد می شود. قطر زمین، کسر کوچکی از فاصله ی زمین تا خورشید است؛ میدان گرانشی تنها با یک ضریب 1.00017 در سراسر زمین تغییر می کند. تغییرات نیروی واقعی در سراسر زمین 0.03 = 174.5 * 0.00017 برابر نیروی ماه است؛ که در مقایسه با تغییر 0.068 در سراسر زمین برای نیروی ماه، مقدار کوچکی است.
ماه نسبت به خورشید، منبع غالب جزر و مد است.
زیرا تفاوت کسری در نیروی ماه در عرض زمین، بزرگ تر از تفاوت کسری در نیروی خورشید است. این تفاوت از قانون عکس مجذوری تبعیت می کند.
انواع مختلف جزر و مد:
زمانی که ماه و خورشید در یک ردیف قرار می گیرند، نیروهای گرانشی قوی به وجود می آید که باعث جزر و مدهای خیلی بالا و خیلی پایین می شوند که به جزر و مد کامل موسوم اند. وقتی ماه و خورشید در یک راستا نباشند، نیروهای گرانشی، اثر هم دیگر را خنثی می کنند و جزر و مدهای آن چنان بالا و پایین پدیدار نمی شود؛ این جزر و مدها را خفیف ترین جزر و مد یا کهکشند می نامند.
جزر و مد کامل (spring tides):
وقتی ماه، کامل است یا نو، کشش گرانشی ماه و خورشید با هم ترکیب می شود. در این مواقع، مدها بسیار بالا و جزرها بسیار پایین هستند و به جزر و مد کامل موسوم اند. زمانی که زمین، خورشید و ماه در یک خط قرار گیرند، این گونه جزر و مدها مشاهده می شوند.