ما برروی سیاره ای زندگی می کنیم که تا کنون به عنوان تنها پذیرنده حیات شناخته شده است. اگرچه چند وقتی است تلسکوپ فضایی کپلر داده هایی را مخابره می کند که دربرگیرنده خبرهایی از یافته شدن سیاراتی همانند زمین (به لحاط ساختار) است، اما این سیارات تنها نامزدهایی برای تحقیق بیشتر درباره شرایط حیات در ورای جو زمین هستند.

علی رغم تمام جستجوی های گسترده و پیشرفته بشر در فضای خارج از زمین و امیدواری به یافتن کراتی برای میزبانی از انسان ها، این تنها زمین است که به ما اجازه داده تا برروی آن سکنی گزینیم و به بقایمان ادامه دهیم.

اما شما به چه میزان با این سیاره آشنا هستید؟ چه موارد شگفت انگیزی را درباره آن می دانید؟ مطالبی که در ادامه خواهید خواند شامل 49 مورد از مواردی درباره سیاره زمین است که شاید کمتر به آن توجه کرده باشید. این مطالب در قالب سوال و جواب گردآوری شده است تا بهتر بتوانید معلومات خودتان را درباره زمین محک بزنید.

1- گرمترین مکان بر روی زمین کجاست؟

بسیاری تصور می کنند که دره مرگ در کالیفرنیا گرمترین مکان روی زمین است. اگرچه در بعضی از روزها این تصور درست است اما منطقه العزیز در لیبی با ثبت رکورد دمای 57.8 درجه سلسیوس در 13 سپتامبر 1922 گرمترین منطقه ای از زمین شناخته شده که تا به حال دمای آن اندازه گرفته شده است. بیشترین دمای دره مرگ در سال 1913، 56.6 درجه سلسیوس ثبت شده است.

2- سردترین مکان روی زمین کجاست؟

جایی بسیار دور و البته قابل انتظار. سردترین منطقه ای که تا به حال دمای آن ثبت شده است منطقه ای به نام وستوک در قطب جنوب است. دمای منفی 89 درجه سلسیوس در 21 جولای سال 1983 در این منطقه به ثبت رسیده است.

3- آیا کوه ها هم رشد می کنند؟

بله، اما رشد آن ها به گونه ای نیست که ما بتوانیم با چشم آن را مشاهده کنیم. سرعت رشد این کوه ها 1 میلی متر در هر یک میلیون سال است. ناخن های انگشتان شما نیز در هر 2 هفته یک بار همین قدر رشد می کند!

4- در هر سال چه مقدار ذره از فضا وارد جو زمین می شود؟

در واقع نمی توان به این پرسش جواب قاطعی داد اما دانشمندان معتقدند در هر سال حداقل 1000 میلیون گرم از ذرات ریز گوناگون موجود در فضا وارد جو زمین می شوند و راه خودشان را به سمت سطح زمین ادامه می دهند. این موضوع باعث شده است تا عده ای از محققان، مساله ای را تحت این عنوان مطرح کنند که برخی میکروب ها ریشه ای فرازمینی دارند و از مناطق مختلفی در فضا به زمین منتقل شده اند. نظریه ای که شاید بتواند مبنایی برای شکل گیری حیات فرازمینی باشد.

5- آیا زمین واقعا به شکل کره است؟

خیر. به خاطر گردش زمین به دور خودش، در مناطق میانی این سیاره حالت برآمدگی به وجود آمده است. این برآمدگی در طی قرن های مختلف رو به کاهش بود اما اخیرا مطالعه های جدید صورت گرفته نشان می دهد که این برآمدگی دوباره رو به افزایش است. افزایش و تسریع ذوب شدن یخچال های طبیعی یکی از عوامل دخیل در این مورد است.

6- برای رفتن به مرکز زمین چه مقدار راه باید پیمود؟

فاصله سطح زمین تا مرکز آن در حدود 6378 کیلومتر است. بیشتر لایه های دورنی زمین را مواد سیال تشکیل داده اند و پوسته سخت زمین ضخامتی تنها در حدود 66 کیلومتر دارد. اگر زمین را مانند یک سیب فرض کنیم پوسته زمین از پوسته این سیب هم نازکتر خواهد بود!

7- ماه از زمین دور می گردد یا به آن نزدیک می شود؟

در حدود چندین میلیون سال پیش مدار ماه بسیار نزدیکتر از حالت فعلی به زمین بود. یک دور چرخش کامل ماه به دور زمین تنها 20 روز طول می کشید. امروزه اما می دانیم که ماه در حال دور شدن از زمین است و در هر سال در حدود 4 سانتی متر از سیاره مادر خود فاصله می گیرد.

ما بر روی سیاره ای زندگی می کنیم که تا کنون به عنوان تنها پذیرنده حیات شناخته شده است. اگرچه چند وقتی است تلسکوپ فضایی کپلر داده هایی را مخابره می کند که دربرگیرنده خبرهایی از یافته شدن سیاراتی همانند زمین (به لحاظ ساختار) است، اما این سیارات تنها نامزدهایی برای تحقیق بیشتر درباره شرایط حیات در ورای جو زمین هستند.

علی رغم تمام جستجوی های گسترده و پیشرفته بشر در فضای خارج از زمین و امیدواری به یافتن کراتی برای میزبانی از انسان ها، این تنها زمین است که به ما اجازه داده تا بر روی آن سکنی گزینیم و به بقایمان ادامه دهیم. حال شما تا چه میزان با این سیاره آبی آشنا هستید؟

در مطلب گذشته به 7 پرسش درباره سیاره زمین که شاید کمتر به آن توجه کرده باشید پاسخ داده شد. در این نوشته نیز به 7 پرسش دیگر درباره کره خاکیمان پاسخ داده خواهد شد تا بیش از پیش با این سیاره شگفت انگیز آشنا شویم.

8 – آیا زمین بزرگترین سیاره خاکی در منظومه شمسی است؟

جواب این سوال مثبت است. قطر زمین در استوا 12756 کیلومتر است و این در حالیست که قطر سیاره زهره، خواهر دوقلوی زمین در حدود 12104 کیلومتر است. سیارات عطارد و مریخ نیز که دو سیاره خاکی دیگر منظومه شمسی هستند به مراتب کوچکتر از زهره و زمین هستند. البته پلوتو نیز یک سیاره خاکی به حساب می آید اما اخیرا این سیاره از لیست سیارات بیرون گذاشته شده است.

9- قسمت های داخلی زمین تا چه اندازه داغ هستند؟

به اندازه هر یک کیلومتر که به داخل زمین برویم دما به میزان 20 درجه سانتی گراد افزایش پیدا می کند. در نواحی که هنوز به هسته زمین نزدیک نشده ایم دمای محیط در کمترین حالت تا 3870 درجه سانتی گراد افزایش پیدا خواهد کرد.

10- زمین چند سال دارد؟

سیاره ما سنی در حدود 4.5 میلیارد سال دارد که اندکی از خورشید جوانتر است. تحقیقات اخیر نشان می دهد کره زمین بسیار زودتر از آن چه تصور می شد به دنیا آمده است. سن جدید سیاره زمین 4.467 میلیارد سال تخمین زده شده است که به نسبت سن قدیمی تر آن که در حدود 4.537 میلیارد سال برآورد شده بود بسیار جوانتر به نظر می آید!

11-  کدام سیاره قمر بیشتری دارد؟ مریخ یا زمین؟

سیاره مریخ دارای دو قمر به نام های فوبوس و دیموس است در حالی که زمین تنها یک قمر طبیعی دارد که ما آن را به نام ماه می شناسیم. البته سیارات خارجی منظومه شمسی مانند زحل و مشتری برخلاف سیارات داخلی، قمرهای بسیاری را در اطراف خود جمع کرده اند. تعداد این اقمار به قدری زیاد است که شاید دانشمندان مجبود شوند در آینده تعریف جدیدی برای قمر ارائه دهند.

12- آیا زمین و ماه در بدو تولد از یکدیگر جدا شدند؟

اینکه ماه دقیقا چگونه بوجود آمده هنوز معلوم نشده ‌است. ممکن است همراه با زمین در اوایل شکل گیری منظومه شمسی شکل گرفته باشد، یا اینکه بعدها جذب میدان جاذبه شده و در مدار قرار گرفته‌است. نظریه‌ای که بیش از سایر نظریه‌ها پذیرفته شده این است که ماه از برخورد یک سیارک به اندازه مریخ به زمین بوجود آمده‌است. اثرات متقابل جاذبه‌های زمین و ماه بر همدیگر باعث افزایش مدت حرکت وضعی هر دو جسم شده‌است.

13-  آیا زمین همیشه در این فاصله از خورشید قرار خواهد داشت؟

دانشمندان معتقدند در چند میلیارد سال آینده، خورشیدی به قدر بزرگ می شود که ممکن است مدار زمین را در بربگیرد. اگر تا آن زمان بشر همچنان در زمین زندگی کند قعطا به همراه زمین و سایر جانوران تبخیر خواهد شد. البته اگر تا آن زمان جرم خورشید دست خوش تغییراتی غیر قابل پیش بینی شود این امکان وجود دارد که زمین در مدار دورتری نسبت به مدار کنونی از خورشید قرار بگیرد. بعضی شبیه سازی های انجام گرفته شده نشان می دهد به لحاظ تئوری جابه جایی مدار زمین امکان پذیر است.

14- در هر ثانیه چند رعد و برق در سراسر جهان اتفاق می افتد؟

به طور میانگین در حدود 100 رعد و برق در هر ثانیه در سراسر جهان روی می دهد. البته این تعداد تنها رعد و برق هایی هستند که با زمین برخورد می کنند. در هر دقیقه شاید بالغ بر 1000 صاعقه در پیرامون زمین و در میان ابرهای بالای سر ما زده می شود.

   1. صفحات هموار زمینی، این سیاره را محل مناسبی ساخته 

زمین یگانه سیاره دارای صفحه هموار در منظومه شمسی است. پوسته یا قشر بیرونی زمین به مناطق مختلف بنام صفحه های هموار زمین ساختی تقسیم شده اند. این مناطق بر فراز ماگما یا خمیر مواد معدنی داخلی زمین شناور بوده و می توانند برخلاف هم حرکت کنند. هر گاه دو صفحه با هم برخورد کنند، امکان دارد یک صفحه زیر صفحه دیگر برود. این پروسه بسیار مهم است. زمانیکه گیاه های میکروسکوپی در آبها می میرند به عمق ابحار سقوط می کنند. طی مدت بسیار طولانی، بقایای این نوع حیات که سرشار از کاربن شده اند، دوباره به قسمت داخلی زمین می روند و بازسازی می شوند. این گیاهان کاربن را از اتموسفیر زمین تخلیه می کنند و در نتیجه ما را در برابر اثرات گلخانه ای نجات می دهند و مانع آنچه که در زهره اتفاق افتاده، می گردند.

بدون صفحه های هموار زمینی، هیچ راهی برای بازسازی کاربن وجود نداشته و در نتیجه زمین بیش از حد داغ می گردد.

   2. زمین تقریبأ یک کره یا گوی است 

شکل زمین را می توان بصورت کره ای که در قطبین پهن شده تصور نمود. در واقع یک گوی است، اما گردش زمین باعث می گردد تا در استوا متورم شود. بدین معنی است که اندازه گیری از قطب تا قطب دیگر حدود 43 کیلیومتر کمتر از قطر زمین در استوای آن می باشد.

با اینکه بلندترین کوه روی زمین البرز، اما دورترین کوه از مرکز زمین کوه چیمبورازو در اکوادور می باشد.

   3. زمین اکثرأ از آهن، اکسیژن و سیلیکون ترکیب شده 

اگر بتوانیم زمین را به ستون های جداگانه مواد معدنی تقسیم کنیم در آنصورت 32.1 درصد آهن، 30.1 درصد اکسیژن، 15.1 درصد سیلیکون و 13.9 درصد مگنیزیم می باشد. طبعأ اکثر این مقدار آهن در هسته زمین قرار دارد. اگر بتوانید به زیر زمین بروید و هسته آن را بررسی کنید، می بینید که 88 درصد از آهن تشکیل شده است.

 47 درصد پوسته یا قشر زمین را اکسیژن تشکیل داده.

   4. 70 درصد سطح زمین را آب پوشانیده 

وقتیکه فضا نوردان برای اولین بار به فضا رفتند و با چشم سر به زمین دیدند، آن را سیاره آبی ( آبی رنگ) نامیدند و این جای تعجب نیست. زیرا 70 درصد سیاره ما را اقیانوس ها پوشانیده و 30 درصد باقیمانده آن زمین خشک و سفت است که بالاتر از سطح بحر قرار دارد. 

   5. اتموسفر زمین تا 10 هزار کیلومتر گسترده است. 

اولین 50 کیلومتر یا اندکی بیشتر اتموسفیر بسیار غلیظ و متراکم است، اما کل اتموسفیر تا 10 هزار کیلومتر بر سطح زمین امتداد دارد. خارجی ترین لایه اتموسفیر را، جو خارجی (exosphere) می نامند که در ارتفاع 500 کیلومتر از زمین آغاز می شود. چنانچه گفته شد این پوشش تا 10 هزار کیلومتر بالا می رود و در آن قسمت، ذرات یا عناصر آزاد و خودگردان می توانند از کشش یا گرانش جاذبه ای زمین فرار کنند و توسط باد های خورشیدی پراکنده شوند.

اما این قسمت بالائی به شدت رقیق و نازک است. قسمت عمده اتموسفیر زمین پائین نزدیک زمین قرار دارد. در واقع، 75 درصد اتموسفیر زمین در 11 کیلومتر اول بالای سطح زمین می باشد.

   6. هسته مذاب آهنی زمین یک میدان مقناطیسی ایجاد می کند 

زمین شبیه یک مقناطیس بزرگ است که در بالا و پائین و در واقع نزدیک به قطب های جغرافیایی دارای قطب های مقناطیسی می باشد. این میدان مقناطیسی از سطح زمین تا هزاران کلیومتر به دور امتداد یافته و منطقه ای را ایجاد کرده که بنام مقناطیس کره ( مگنتوسفر) یاد می شود. ما باید مدیون مقناطیس کره باشیم، زیرا در نبود آن ذرات باد های خورشیدی با زمین برخورد نموده و سطح آن را در معرض مقدار زیاد تشعشعات یا تابش های خورشیدی قرار می دهد. اما مقناطیس کره باد های خورشیدی را به دور زمین هدایت نموده و ما را در برابر آسیب آن محافظت می کند.

دانشمندان فکر می کنند که میدان مقناطیسی توسط هسته بیرونی مذاب زمین؛ جائیکه گرما، باعث ایجاد حرکت انتقالی گرمای ذرات هدایت شده می گردد. این امر باعث ایجاد جریان های الکتریکی می گردد که میدان مقناطیسی را بوجود می آورد.

   7. گردش زمین بدور محورش 24 ساعت زمان نمی برد 

در واقع 23 ساعت و 56 دقیقه و 4 ثانیه است. این مدت زمانی است که زمین یکبار بدور محور اش می چرخد و اخترشناسان آن را یک روز نجومی می نامند. پس حالا متوجه شدید که یک روز 4 دقیقه کمتر از مدتی است که قبلأ فکر می کردید. شما فکر می کنید که این زمان با گذشت هر روز زیاد می شود و طی چند ماه روز شاید شب گردد و شب روز گردد.

اما به یاد داشته باشید که زمین بدور خورشید می گردد. هر روز، خورشید در مقایسه با ستار های دیگر حدود 1 درجه ( به اندازه ماه در آسمان) حرکت می کند. حالا، اگر شما این گردش کوچک خورشید را که بخاطر گردش زمین بدور آن متوجه می شویم نیز اضافه کنید در آنصورت با گردش زمین بدور محور اش 24 ساعت کامل را بدست می آورید.
 
   8. یک سال زمینی 365 روز نیست 

در واقع 365.2564 روز است. این بار اضافه شد. 0.2564 روز، نیاز برای سال کبیسه را تکمیل می کند. به همین خاطر است که حالا در گاهنامه میلادی هر سال با عدد 4 مانند 2004، 2008 و غیره قابل تقسیم است و تا اینکه بین 100 (1900، 2100 و غیره) قابل تقسیم باشد... و چنین ادامه خواهد داشت تا زمانیکه بین 400، (1600، 200 و غیره) قابل تقسیم گردد.

   9. زمین تنها یک قمر و دو سیاره هم مدار مدارد 

چنانچه میدانید، زمین یک قمر (ماه) دارد. اما آیا میدانید که دو سیارک دیگر در یک مدار مشترک به دور زمین قفل شده اند؟ این سیارک ها بنام 3753 کرویتین و 200229AA  یاد می شوند. در مورد ماه زیاد توضیح نمی دهم، زیرا مطمئن ام که همه شما آن را به خوبی شناخته اید.

اما سیارک 3753 کرویتین که قطر آن 5 کیلومتر است بنام قمر یا ماه دوم زمین یاد می شود. در واقع بدور زمین نمی گردد، بلکه یک مدار هماهنگ شده با زمین دارد. این قمر دارای یک مداری است که گویا زمین را در مدار اش دنبال می کند، اما در حقیقت در یک مسیر جداگانه بدور خورشد، مدار خودش را طی می کند.

سیارک 200229AA فقط 60 متر قطر دارد و مدار آن بدور زمین شبیه نعل اسب است که هر 95 سال آن را به زمین نزدیک تر می سازد. طی حدود 600 سال، بنظر میرسد که زمین را در مداری شبیه مدار یک ماهواره دور بزند. دانشمندان پیشنهاد می کنند که این سیارک می تواند یک هدف خوب برای یک مأموریت اکتشافی فضایی باشد.

  10.  زمین تنها سیاره ای است که در آن حیات وجود دارد 

ما وجود آب را در گذشته های مریخ و ذرات لازم برای ایجاد حیات را در تیتان قمر زحل کشف نمودیم. ما می توانیم آمونیو اسید ها را در یک سحابی در اعماق فضا ببینیم، اما زمین یگانه جای است که حیات در آن کشف شده است.

اما اگر در سیارات دیگر هم حیات وجود داشته باشد، دانشمندان در حال آزمایشاتی اند تا ما را در یافتن این حیات کمک کند. یک مدارگرد دیگر بنام آزمایشگاه علمی مریخ، طی چند سال آینده به سوی این سیاره می رود و با تجربیاتی مجهز می باشد که می تواند حیات را در خاک این سیاره کشف کند. آنتن های بزرگ رادیویی با بررسی ستاره های دور دست، سعی می کنند تا انواع سیگنال های حیات هوشمندی را که از فضای میان ستاره ای عبور کند، بشنوند. و حالا تلسکوپ های فضایی مانند مأموریت داروین ایسا (سازمان فضایی اروپا) چنان قوی اند که می توانند حضور حیات را در دنیا های دیگر حس کنند.

اما فعلأ همه میدانیم که زمین یگانه جای است که حیات در آن وجود دارد و این خود یک واقعیت جالب است.

تاریخچه ماهواره‌های مصنوعی

اولین ماهواره مصنوعی، اسپوتنیک 1 (Sputnik 1) بود که توسط شوروی در 4 اکتبر 1957 شروع به کار کرد. که این باعث به راه افتادن یک رقابت فضایی بین شوروی و آمریکا شد.

آمریکا نیز اولین ماهواره خود را در 31 ژانویه 1958 به فضا پرتاب کرد. بزرگترین ماهواره مصنوعی که هم اکنون به دور زمین می‌چرخد ایستگاه بین‌المللی فضایی می‌باشد.

نخستین پرتاب توسط کشور

کشور	سال پرتاب	نخستین ماهواره
اتحاد جماهیر شوروی ( روسیه)	1957	اسپوتنیک 1
ایالات متحده آمریکا	1958	اکسپلورر 1
فرانسه	1965	آستریکس
ژاپن	1970	اسومی
چین	1970	دونک فانگ هونگ 1
بریتانیا	1971	پراسپرو ایکس-3
هند	1980	روهینی
اسرائیل	1988	اوفک-1
اوکراین	1995	سیچ-1
ایران	2009	امید 1

انواع ماهواره

ماهواره ضد سلاح

ماهواره ضد سلاح، که بعضی مواقع ماهواره‌های کشنده نیز خوانده می‌شوند، ماهواره‌هایی هستند که برای خراب کردن ماهواره‌های دشمن و دیگر سلاح‌های مداری و اهداف دیگر طراحی شده‌اند. که هم آمریکا و هم روسیه ، از این نوع ماهواره، در اختیار دارند.

ماهواره‌های ستاره‌شناختی

ماهواره‌های ستاره‌شناختی که برای مشاهده فاصله سیاره‌ها وکهکشان‌ها و دیگر اشیای خارجی فضا، استفاده می‌شود.

ماهواره‌های زیستی

ماهواره‌های زیستی، ماهواره‌هایی هستند که برای حمل ارگانیسم‌های زنده، طراحی شده‌اند. عموماً برای آزمایش‌های علمی استفاده می‌شوند.

ماهواره‌های مخابراتی

ماهواره‌های مخابراتی، ماهواره‌هایی هستند که برای اهداف ارتباط راه دور، در فضا قرار گرفته‌اند. ماهواره‌های مخابراتی مدرن، نوعاً از مدارهای زمین‌همگام، مولنیا (Molniya) و پایین‌زمینی استفاده می‌کنند.

ماهواره‌های مینیاتوری

ماهواره‌های مینیاتوری، ماهواره‌هایی هستند که دارای وزن کم و سایز کوچک، به طور غیر عادی می‌باشند. طبقه بندی جدیدی که برای گروه بندی این ماهواره‌ها استفاده می‌شود، عبارت است از :

• ماهواره‌های کوچک (500-200 کیلوگرم)
• ماهواره‌های میکرو (زیر 200 کیلوگرم)
• ماهواره‌های نانو (زیر 10 کیلوگرم)

ماهواره‌های هدایت‌کننده

ماهواره‌هایی هستند که از پخش کردن سیگنال‌های رادیویی استفاده می‌کنند تا دریافت کننده‌های موبایل را در زمین فعال نمایند تا مکان دقیق آن‌ها مشخص شود.

ماهواره‌های اکتشافی

ماهواره‌های مشاهداتی زمین یا ماهواره‌های مخابراتی می‌باشند، که برای کاربردهای نظامی و جاسوسی مستقر شده‌اند.

ماهواره‌های زمین‌شناسی

ماهواره‌های زمین‌شناسی، ماهواره‌هایی هستند که برای نظارت بر محیط، هواشناسی و ساختن نقشه و... استفاده می‌شوند.

ماهواره مخابراتی میل‌استار

ماهواره^[1]، یا قمر مصنوعی، به دستگاه‌های ساخت بشر گفته می‌شود که در مدارهایی در فضا به گرد زمین یا سیارات دیگر می‌چرخند.

اهمیت ماهواره‌ها برای مخابرات و بررسی منابع زمینی و پژوهش و کاربردهای نظامی و جاسوسی روزافزون است. بخشی از پژوهشهای علمی و تخصصی که در آزمایشگاه‌های مستقر در فضا انجام می‌شود، هرگز نمی‌توانست روی کره زمین جنبه عملی به خود گیرد.

نخستین ماهواره فضایی جهان اسپوتنیک-1 (به معنی همسفر-1 به زبان روسی) بود که در تاریخ 12 مهر 1336 (4 اکتبر 1957) به مدار زمین پرتاب شد. پرتاب اسپوتنیک-1 به مدار زمین آغازگر عصر فضا و مسابقه فضایی شد.

تاریخچه

ظاهرا نخستین اشاره به ماهواره در ادبیات، نوشته‌ای از ادوارد اورت هیل است. او در سال 1869 در داستانی بنام «ماه آجری» از ماهواره‌ای حامل انسان نام برده که به دور زمین می‌گردد.

ژول ورن نیز در داستان «میلیون‌های بگم» در سال 1879 از گلوله توپی نام می‌برد که بطور ناخواسته در مدار زمین به گردش درآمده‌است.

کنستانتین تسیولکوفسکی نیز در رساله خود بنام «اکتشاف فضای کیهانی با وسائل عکس‌العملی» در میان انبوهی از اندیشه‌های نو در مورد فضانوردی، از ماهواره نیز نام می‌برد.

در سال 1945 نویسنده مشهور بریتانیایی آرتور سی کلارک یکی از بزرگ‌ترین خالقان داستانهای علمی–تخیلی، برای اولین بار پیشنهاد قرار دادن یک ماهواره ارتباطی را در مدار ژئوسنکرون یا مدار کلارک که در فاصله تقریبا 36000 کیلومتری سطح زمین و بالای خط استوا قراردارد را جهت پوشش سیگنال‌های رادیویی و تلوزیونی داد. از این مدار امکان دسترسی به تقریبا 40? سطح زمین وجود دارد.

ایده استفاده از ماهواره‌های ساخت دست بشر، برای اولین بار در پایان جنگ جهانی دوم بر سر زبان‌ها افتاد.

ماهواره‌ای که در مدار ژئوسنکرون و در بالای خط استوا و هماهنگ با سرعت زمین و با زاویه‌ای ثابت، حرکت می‌کند، قسمت مشخصی از سطح زمین را بطور ثابت پوشش می‌دهد، و از یک ایستگاه زمینی نیز بصورت یک نقطه ثابت، قابل رویت است.

ماه، خورشید، و دیگر ستارگان و سیارات منظومه شمسی باعث تاثیر گذاری بروی ماهواره در مدار خود می‌شود که احتمال جابجایی از مکان خود را دارد. برای جلوگیری از این مسیله، موتورهای مخصوصی که بوسیله ایستگاه‌های زمینی کنترل می‌شوند، کمک می‌کنند که ماهواره‌ها در مکان خود ثابت باقی بمانند.

جهت برقراری ارتباط از یک ایستگاه زمینی، معمولاً احتیاج به یک دیش بزرگ که بنام Uplink Antenna معروف است، می‌باشد و باعث تمرکز اطلاعات ارسالی به ماهواره می‌شود.

در ارتباط بین ماهواره و ایستگاه زمینی معمولاً از دو نوع موج و فرکانس متفاوت استفاده می‌شود. یکی برای Uplink و دیگری برای Downlink. دیش نصب شده بروی ماهواره، سیگنال ارسالی ازایستگاه زمینی را دریافت کرده و به یک دستگاه گیرنده می‌رساند و پس از یک سری پردازش، به فرستنده ماهواره انتقال می‌دهد و از طریق آنتن فرستنده ماهواره، مجدداً به سمت زمین باز تابش داده می‌شود.

سیگنال ارسالی به سطح زمین، بوسیله دیش‌های معمولی، دریافت و جمع آوری شده و به دستگاه گیرنده ماهواره، از طریق ال ان بی، انتقال پیدا می‌کند. قدرت سیگنال دریافتی بر روی زمین، نسبت به فاصله و زاویه و... ماهواره و نقطه گیرندگی، متفاوت بوده و بصورت یک الگوی خاص به نام سایه ماهواره یا footprint معرفی می‌شود.

همیشه قدرت سیگنال ماهواره در مرکز سایه، بیشترین مقدار را دارا می‌باشد و در گوشه‌ها، از کمترین مقدار، برخوردار است. توجه به این نکته لازم است که دریافت سیگنال در خارج از سایه، احتیاج به دیش‌های بزرگ تر، دارد. امواج سانتی متری، جهت ارسال سیگنال ماهواره به زمین، مورد استفاده قرار می‌گیرد که محدوده فرکانسی آنها بین 3-30 MHz می‌باشد.

دلیل اصلی استفاده از این امواج رادیویی کوتاه، انتشار راحت امواج و تاثیرات کم نویز و مزاحمت‌های فرکانسی است. البته فرکانسهای بالاتر از 15 Ghz، بصورت وحشتناکی بوسیله اکسیژن هوا و بخار آب تضعیف می‌گردند.

ماهواره‌ها، سیگنالهای ارسالی خود را بصورت قطبی و با دو حالت افقی و عمودی ارسال می‌کنند و گاهی اوقات نیز، بصورت دورانی، چپ گرد و راست گرد. در سیستمهای دیجیتال، امکان ارسال دیتا و چندین شبکه تلوزیونی و رادیویی بروی یک فرکانس وجود دارد.

واژه ماهواره

به سفینه‌ای گفته می‌شود که در مداری، به دور یک سیاره (معمولاً زمین) در حال گردش باشد.

در عصری که ما در آن زندگی می‌کنیم، ماهواره و تکنولوژی وابسته به آن، آنچنان در تاروپود جوامع بشری نفوذ کرده و به پیش می‌تازد، که نقش تعیین کننده آن در سیر تحولات تمدن بشری، قابل توجه‌است.

بخشی از تحقیقات و پژوهش های علمی - تخصصی، که در آزمایشگاه های مسقتر در فضا انجام می‌شود، هرگز نمی‌توانست روی کره زمین جنبه عملی به خود گیرد. این تحقیقات، که بسیار متعدد و متنوع است، در تخصص های پزشکی، داروسازی، مهندسی مواد، مهندسی ژنتیک و ده ها مورد دیگر، تا به حال دستاوردهای بسیار ارزنده‌ای را به جوامع بشری عرضه کرده‌است.

ماهواره‌ها که در فضا درحال گردشند، می‌توانند اطلاعات باارزشی در اختیار انسان قرار دهند که منجر به تحولات شگرفی، در زمینه‌های گوناگون شود. ماهواره‌های کشف منابع زمینی، هواشناسی، مخابراتی، پژوهشی و نظامی از این نوع می باشند.

ایستگاه فضایی

ایستگاه فضایی، یک ساختار ساخته دست بشر می‌باشد که برای زندگی انسان در فضای خارج طراحی شده‌است. یک ایستگاه فضایی از انواع فضاپیماها به وسیله نقصش در نیرو محرکه زیاد یا امکانات بر زمین نشستن، متمایز می‌شود. به جای موتورهای دیگر به عنوان جا به جایی به و از ایستگاه استفاده می‌شود.

ایستگاه‌های فضایی برای باقی ماندن در مدار برای مدت کوتاهی طراحی شده‌اند، برای قسمتی از هفته یا ماه یا حتی سال.

ماهواره‌های تتر

ماهواره‌هایی هستند که به وسیله یک کابل که به آنها تتر (افسار) می‌گویند، به ماهواره‌های دیگر وصل می‌شوند.

ماهواره‌های هواشناسی

ماهواره‌های هواشناسی، که به طور ابتدایی برای نشان دادن آب و هوای کره زمین به کار می‌روند.

مدار ماهواره‌ها

مدار ماهواره

ماهواره در یک مسیر بسته که آن را مدار ماهواره می‌نامند، به دور زمین در گردش است.

این مسیر ممکن است دایره‌ای یا بیضی شکل باشد و مرکز زمین در مرکز این مسیر یا در یکی از کانون‌های بیضی آن قرار دارد.

ماهواره درصورتی که تحت تاثیر نیروهای گرانشی دیگری قرارنگیرد، همواره درصفحه‌ای به نام صفحه مداری به گردش خود به دور زمین ادامه می‌دهد.

حرکت این صفحه مداری به پریود مدار و زاویه صفحه با صفحه استوا بستگی دارد. اگر این زاویه صفر باشد، صفحه مداری منطبق بر صفحه استوایی زمین می‌شود.

عموما ماهواره‌ها بروی چهار نوع مدار که بستگی به نوع کاربرد ماهواره دارد، قرار می‌گیرند :

• مدار پائین زمین
• مدار قطبی
• مدار زمین‌ایست
• مدار بیضوی

ماهواره‌های مدار پائین زمین

به ماهواره‌هایی که در فاصله نسبتا کمی از سطح زمین قرار دارند، ماهواره‌های مدار پائین زمین گفته می‌شود. بیشترین ارتفاع این نوع ماهواره‌ها از سطح زمین بین 320 تا 800 کیلومتر است. مسیر حرکت این ماهواره‌ها از غرب به شرق و همجهت با دوران زمین بدور خود است.

بدلیل نزدیکی فاصله این نوع ماهواره‌ها از سطح زمین، سرعت حرکت این ماهواره‌ها خیلی بیشتر از سرعت دوران زمین بدور خود است.

گاهی سرعت این نوع ماهواره‌ها به 27?359 کیلومتر در ساعت نیز می‌رسد. با این سرعت، این نوع از ماهواره‌ها می‌توانند در هر 90 دقیقه، یک دور کامل بدور زمین بگردند.

برخی از ماهواره‌های هواشناسی، ماهواره‌های سنجش از دور و ماهواره‌های جاسوسی از این نوع‌اند.

ماهواره‌های مدار قطبی

ماهواره‌های مدار قطبی به نوعی از ماهواره‌هایی گفته می‌شود که مسیر مدار حرکت آنها عمود بر خط استوا و مسیر دوران از قطبهای شمال و جنوب می‌گذرد.

بعضی از ماهواره‌های هواشناسی، ماهواره‌های سنجش از دور و ماهواره‌های جاسوسی از این نوع‌اند.

ماهواره‌های مدار زمین‌ایست

این در حالت کلی بروی مدار زمین‌ایست و بر بالای خط استوا، در فاصله 35870 کیلومتری از سطح زمین قرار داند.

این نوع ماهواره‌ها در مکانی ثابت نسبت به زمین قرار دارند و هم‌فاز با دوران زمین بدور خود، می‌گردند و بدلیل همین ثبات دارای سایه‌ای ثابت (معروف به «جای‌پا») بر زمین هستند.

به مدار زمین‌هم‌زمان مدار زمین‌ایست و یا مدار کلارک نیز گفته می‌شود.

تمام ماهواره‌های مخابراتی و تلویزیونی از این نوع هستند.

ماهواره‌های مدار بیضوی

این ماهواره‌ها دارای مداری بیضوی هستند.

دو نقطه مهم از مدار این ماهواره‌ها نقطه اوج و نقطه حضیض آنها است : قسمتی که به سطح زمین نزدیک می‌شوند به نام نقطه حضیض نامیده می‌شود. قسمتی که از سطح زمین دور می‌شود به نام نقطه اوج نامیده می‌شود.

مسیر حرکت و دوران این نوع ماهواره مانند ماهواره‌های قطبی از سمت شمال به جنوب است.

چون اکثر ماهواره‌های مخابراتی در مدار زمین‌ایست قرار گرفته‌اند، این ماهواره‌ها هیچ پوششی بروی قطب‌های شمال و جنوب ندارند.

به همین دلیل و جهت پوشش قطب‌ها از ماهواره‌های مدار قطبی استفاده می‌شود. در واقع این نوع از ماهواره‌ها شمالی‌ترین و جنوبی‌ترین قسمت نیمکره‌ها را پوشش می‌دهند.

اولین سگ فضانورد تنها چند ساعت در فضا زنده مانده بود
لایکا ،اولین موجود زنده‌ای که به مدار زمین فرستاده شده بود برخلاف آنچه که مقامات رسمی شوروی ادعا می‌کردند زنده نمانده بود.
سفینه اسپوتنیک 2 سگ نگون بخت را در سفر آخرش در نوامبر 1957 به فضا برده بود.
بنا به ادعای مقامات شوروی لایکا یک هفته پس از پرتاب سفینه بدون هیچ‌گونه دردی مرده بود.اما اطلاعات جدید نشان می‌دهد که علت مرگ او گرمای بسیار زیاد و وحشت بوده است.این اطلاعات بر اساس مدارک ارائه شده در آخرین کنگره جهانی فضا در هوستون توسط دیمیتری مالاشنکوف عضو انستیتو مسائل زیستی در مسکو بدست آمده است.
سون گران (Sven Grahn) که یک مورخ فضایی ‌است گفت: این اطلاعات با وجود گذشت بیش از 40 سال از مرگ لایکا
بسیار حیرت انگیز و دارای اهمیت است.

پیشگامان فضا
ماموریت لایکا بوسیله اسپوتنیک 2 جهان را به شگفتی واداشت.
اسپوتنیک 1 ،اولین ماهواره جهان حدودا یک ماه پیش از آن راهی فضا شده بود.اسپوتنیک 1 به شکل یک کره فلزی بود که حدود 18 کیلوگرم وزن داشت و بسیار سنگینتر از چیزهایی بود که ایالات متحده در آن زمان قصد فرستادن آنها به فضا را داشت.
تمامی دنیا متحیرانه شاهد پرتاب سفینه 113 کیلوگرمی اسپوتنیک 2 به همراه اولین موجود زنده به مدار زمین
بودند.این موجود زنده سگی بود که لایکا نام داشت.
لایکا تا پیش از انتخاب برای ماموریت فضایی یک سگ ولگرد بود که در خیابانهای مسکو پرسه می‌زد.
مدت کوتاهی پس از پرتاب به فضا مقامات شوروی گفتند که تضمینی برای زنده برگشتن لایکا به زمین وجود ندارد و او در فضا خواهد مرد.بسیاری از بینندگان از این اظهارات برآشفتند.
دکتر مالاشنکوف حقایق دیگری را نیز در مورد لایکا افشا کرده است،مسائلی از قبیل اینکه غذای او ژله مانند بود و همچنین او برای اینکه به دور خود نچرخد با زنجیر بسته شده بود.

تپشهای فزاینده
در داخل کابین یک وسیله جذب کننده دی اکسید کربن وجود داشت تا خروج این گاز سمی را ممکن سازد.علاوه بر این اکسیژن نیز بوسیله یک مولد تولید می‌شد.یک خنک کننده در هر زمان که دمای بدن لایکا بیش از 15 درجه سانتیگراد می‌شد فعال می‌شد.

طبق گفته‌های دکتر مالاشنکوف کار بسیار زیادی برای وفق دادن گروهی از سگها با شرایطی همچون تنگی جا در داخل اسپوتنیک 2 انجام شده بود.آنها حتی تدریجا در داخل قفسهای کوچکتری نیز در یک دوره 15 تا 20 روزه نیز قرار گرفته بودند.
سه سگ برای ماموریت اسپوتنیک 2 مورد آموزش قرار گرفته بودند:آلبینا،لایکا و موشکا
آلبینا در واقع حالت یک رزرو را داشت و دو بار توسط موشک به پرواز رفته بود.
موشکا هم برای آزمایش ابزار استفاده ‌میشد.
حسگرهایی که به بدن لایکا وصل بود نشان داده بود که ضربان قلب او در زمان پرتاب به سه برابر زمان استراحتش افزایش یافته بود.
با آغاز بی‌وزنی ضربان کاهش یافت.حدودا سه برابر زمانی که پیش از آن در یک آزمایش گریز از مرکز طول کشیده بود طی شد تا ضربان قلب لایکا به مقداری رسید که پیش از
پرواز بود.

مرگ در فضا
دکتر مالاشنکو می‌گوید:
دورسنجی از محفظه اسپوتنیک 2 نشان داد که رطوبت و دما در آغاز ماموریت زیاد شده بود.
پس از گذشت پنج تا هفت ساعت از آغاز پرواز هیچگونه علائم حیاتی از لایکا دریافت نمی‌شد.
پس از گذشت دور چهارم چرخش در مدار آشکار بود که لایکا مرده است.پیش از این تصور می‌شد که لایکا چهار روز در فضا زندگی کرده است و حتی فرضیه قویتر این بود که لایکا یک هفته پس از قطع شدن ارتباط اسپوتنیک با زمین هم زنده مانده است.
جایگاه لایکا در تاریخ فضانوردی علیرغم زندگی کوتاهش در فضا محفوظ است.او سبب جمع آوری اطلاعاتی شد که نشان می‌داد یک ارگانیسم زنده می‌تواند در برابر بی‌وزنی دوام بیاورد.
در واقع می‌توان گفت لایکا مسیر گام نهادن انسان به فضا را آماده کرد.
تابوت لایکا ،اسپوتنیک 2 ،پس از 2570 بار گردش به دور زمین در چهارم آوریل 1958 در جو زمین سوخت.

جو زمین مجموعه‌ای از گازها است که سیاره زمین را به نیروی جاذبه احاطه کرده‌اند.

جو زمین لایه‌ای از گازها است که زمین را احاطه کرده‌اند که این گازها بوسیله? جاذبه زمین نگهداشته شده‌اند. جو زمین شامل نیتروژن (78?1?) و اکسیژن (20?9?) همراه مقدار کمی از آرگون (0?9?)، دی اکسید کربن (متغیر، ولی حدود 0?039?)، بخار آب ودیگر گازها می‌شود. جو زمین موجودات روی زمین را از طریق جذب اشعه فرابنفش خورشید و کم کردن دمای بالای بین روز و شب محافظت می‌کند. مرز دقیقی بین لایه‌های جو وجود ندارد ولی جو به سرعت با افزایش ارتفاع رقیق می‌شود و هیچ مرز مشخصی بین جو و فضای خارج از جو وجود ندارد. 75? از جو زمین تا ارتفاع 11 کیلومتر از سطح سیاره وجود دارد. در ایالات متحده کسانی که به بالای 50 مایل (80 کیلومتر) سفر کنند فضانورد شناخته می‌شوند. ارتفاع 400000 پا (75 مایل یا 120 کیلومتر) جایی است که تاثیر قابل توجهی هنگام ورود به آن می‌گذارد.همچنین ارتفاع 100 کیلومتری یا 62 مایلی به عنوان مرز بین اتمسفر و فضا به طور مکرر استفاده می‌شود.

دما و لایه‌های جوی دمای جو زمین همراه با ارتفاع تغییر می‌کند؛ رابطه ریاضی بین دما وارتفاع مابین لایه‌های مختلف جومتغیر است:

تروپوسفر- 0- 17/7 کیلومتر، دما با افزایش ارتفاع کم می‌شود. استراتوسفر- 17/7 -50 کیلومتر، دما با افزایش ارتفاع زیاد می‌شود. مزوسفر- 50 – 85/80 کیلومتر، دما با افزایش ارتفاع کم می‌شود. ترموسفر- 85/80 - +640 کیلومتر دما با افزایش ارتفاع زیاد می‌شود. اگزوسفر مرزهای بین این مناطق تروپوپوز، استراتوپوز و مزوپوز نامگذاری شده‌اند.

میانگین دمای جو در سطح زمین 14 درجه سانتی گراد است.

فشار فشار جو نتیجه مستقیمی از وزن هواست. این به این معنی است که به همراه مکان و زمان تغییر می‌کند چون مقدار (و وزن) هوای بالای زمین به همراه مکان و زمان تغییر می‌کند. فشار جوی در اتفاع حدود 5 کیلومتری تقریبا به اندازه 50? سقوط می‌کند. میانگین فشار جو در سطح دریا حدود 101?3 کیلو پاسکال است.(حدود 14?7 پوند بر اینچ مربع)

جرم و جرم حجمی جرم حجمی هوا در سطح دریا حدود 1?2 کیلو گرم بر متر مکعب است. این جرم حجمی با افزایش ارتفاع کم و به همین صورت فشار آن کاهش می‌یابد. مجموع جرم جو زمین در حدود 5?1 × 1018 کیلوگرم است که بخش بسیار ناچیزی از کل جرم زمین را تشکیل می‌دهد.جرم حجمی فشار جو زمین با افزایش ارتفاع تغییر می‌کنند. این تغییر تقریبا می‌تواند نمونه کاربردی Barometric formula باشد.

مناطق مختلف جوی

مناطق جوی به چند طریق نامگذاری می‌شوند:

یونوسفر – منطقه‌ای که شامل یونها می‌شود: تقریباً مزوسفر و ترموسفر تا حدود 550 کیلومتر. اگزوسفر- بالای یونوسفر، جایی که جو به طرف فضا رقیق می‌شود. لایه اوزون- یا اوزونوسفر، حدود 10-50 کیلومتری جایی که اوزون استراتوسفری یافت می‌شود. باید توجه داشت در داخل این منطقه اوزون از نظر حجم یک عنصر فرعی است. مگنتوسفر- این منطقه جایی است که میدان مغناطیسی زمین با بادهای خورشیدی مقابله می‌کند. این لایه برای ده‌ها هزار کیلومتر در فاصله زیادی از خورشید ادامه دارد. کمربندهای تشعشعی وان آلن- مناطقی هستند که ذرات از طرف خورشید متراکم می‌شوند. فرضیه جو زمین تاریخچه زمین تنها مطالب بسیار اندکی قبل از یک بیلیون سال پیش می‌داند، ولی پیرو یک رشته حوادث محتمل ارائه می‌شود. این نظریه از یک منطقه فعال پژوهشی به جا مانده‌است.

اتمسفر امروزی گاهی به عنوان سومین اتمسفر شناخته می‌شود. چنانکه ترکیب شیمیایی از دو ترکیب قابل ملاحظه شیمیایی تشخیص داده شده‌است. اتمسفر اصلی مقدمتا از هلیم و هیدروژن تشکیل شده بود و گرما آنرا از هم پاشاند.

حدود 3?5 بیلیون سال پیش سطح زمین به اندازه‌ای سرد شد که پوسته آن شکل گرفت، به شدت بوسیله آتشفشان‌ها یی که بخار، دی اکسید کربن و بخار آمونیاک آزاد می‌کردند محصر شد. این باعث بوجود آمدن اتمسفر دومی شد که مقدمتا شامل دی اکسید کربن، و بخار آب و همراه مقداری نیتروژن و بدون اکسیژن می‌شد.دومین اتمسفر به عنوان اتمسفر رایج 100 برابر اولین اتمسفر گاز داشت. به طور کلی این باور وجود دارد که پدیده گلخانه‌ای با بالا رفتن مقدار دی اکسید کربن باعث نگهداری زمین از یخ زدگی می‌شود.

در طول چند بیلیون سال بعد بخار آب از طریق متراکم شدن باعث بوجود آمدن باران و اقیانوسها شد که شروع به حل کردن دی اکسید کربن کرد. حدود 50? از دی اکسید کربن جذب اقیانوسها می‌شدند. فوتوسنتز گیاهان باعث بازشدن و تبدیل شدن دی اکسید کربن به اکسیژن می‌شد. بیشتر اوقات کربن زیادی در سوختهای فسیلی، سنگهای رسوبی و پوست حیوانات محبوس است. چنانکه اکسیژن آزاد شده برای تشکیل نیتروژن با آمونیاک واکنش می‌دهد؛ افزون بر این باکتری می‌تواند آمونیاک را به نیتروژن تبدیل کند.

به نظر می‌رسد بیشتر گیاهان مهمترین عامل افزایش میزان اکسیژن هستند.در ابتدا با عنصرهای مهمی از جمله آهن ترکیب شده ولی سرانجام باعث انباشته شدن اکسیژن در جو وهمچنین پیشرفت این نظریه شد. همراه با ظهور لایه اوزون موجودات مختلف از اشعه فرابنفش بهتر محافظت می‌شدند. این اتمسفر نیتروژن _اکسیژن سومین اتمسفر به حساب می‌آید.