آریا بانو

آخرين مطالب

برخورد یک سوزن با سرعت نور به زمین چه عواقبی دارد؟ گوناگون

برخورد یک سوزن با سرعت نور به زمین چه عواقبی دارد؟
  بزرگنمايي:

آریا بانو - بیگ بنگ / جهان مملو از خطرات مختلف است. مستقیم‌ترین تهدید برای زمین برخورد اجرام آسمانی کوچک است. اما اگر یک سوزن با سرعت نور به زمین برخورد کند، چه پیش می‌آید و چه عواقبی دارد؟
در منظومه شمسی، تعداد زیادی از اجرام آسمانی کوچک وجود دارد که نسبت به زمین نامهربان هستند. اگر به آنها توجه نکنید ممکن است به شدت به زمین برخورد کنند. می‌دانیم که برخورد اجرام آسمانی کوچک به زمین بسیار قدرتمند است. برای مثال، حدود 66 میلیون سال پیش، بعد از برخورد یک سیارک به زمین، دایناسورها مستقیماً از روی زمین محو شدند. چرا سیارک‌ها تا این حد قدرتمند هستند؟ در پاسخ باید گفت که آنها بسیار سریع هستند. به طور کلی، سرعت این اجرام آسمانی می‌تواند به راحتی به ده‌ها هزار متر بر ثانیه برسد، بنابراین همه‌ی آنها انرژی جنبشی عظیمی دارند.
از طریق فرمول انرژی جنبشی Ek = 1/2 x mv ^ 2 (که در آن m مخفف جرم و v مخفف سرعت است) می‌توان دریافت که گرچه جرم و سرعت روی انرژی جنبشی ِ یک جسم تأثیر می‌گذارند، اما سرعت بر انرژی جنبشی تأثیر می‌گذارد. واضح است که این تأثیر بسیار بیشتر است. مردم کنجکاوند که بداند چه می‌شود اگر جسمی با جرم کم و سرعت بسیار زیاد به زمین برخورد کند؟ مشخصأ اگر سوزنی با سرعت نور به زمین برخورد کند چه اتفاقی می‌افتد؟ در پایین در مورد این مسئله بحث می‌کنیم.
می‌دانیم که جرم یک سوزن را می‌توان برابر با 0.2 گرم تنظیم کرد. با توجه به فرمول انرژی جنبشی فوق، می‌توان محاسبه کرد که این سوزن حدود 9 تریلیون ژول (9x 10^12J) انرژی جنبشی دارد. به نظر می‌رسد بسیار قدرتمند است، اما در واقع قدرت آن بسیار کمتر از انفجار هسته‌ای است. برای مثال، بمب هسته‌ای «پسر کوچک» حدود 63 تریلیون ژول (6.3x 10^13J) انرژی آزاد کرد.
همچنین، زمین هنوز از جو محافظت می‌کند. می‌توان تصور کرد که در لحظه‌ی ورود این سوزن با سرعت نور به جو، به دلیل دمای بالا، سوزن مانند شهاب سنگ متلاشی شود. انرژی جنبشی آن فقط در بالای جو زمین آزاد می‌گردد. به نظر می‌رسد بدین ترتیب می‌توان نتیجه گرفت که حتی اگر سوزنی با سرعت نور به زمین برخورد کند هیچ تاثیری بر روی زمین نخواهد گذاشت.
اما نظریه‌ی تحسین‌برانگیز اینشتین به ما می‌گوید که گمانه‌زنی فوق به دو دلیل اشتباه است. اول: هر ماده‌ای با جرم ساکن نمی‌تواند به سرعت نور برسد، بلکه فقط می‌تواند به سرعت نور نزدیک شود. دوم: هنگامی که سرعت یک جسم نزدیک به سرعت نور است، جرم نسبی آن بسیار بزرگ می‌شود، بنابراین برای محاسبه‌ی انرژی جنبشی این جسم باید از فرمول مربوطه استفاده شود (همانطور که در شکل زیر نشان داده شده، جایی که m0 جرم استاتیک جسم است، v سرعت جسم است، c سرعت نور است).

آریا بانو


از فرمول بالا می‌توان دریافت که وقتی سرعت جسمی دائماً به سرعت نور نزدیک می‌شود، انرژی جنبشی آن به طور تصاعدی افزایش می‌یابد.
لازم به ذکر است که مدت طولانی است که این فرمول با تعداد زیادی از پدیده‌های مشاهده شده توسط دانشمندان تأیید شده است. جالب‌ترین مثال این است که در سال 1991، آشکارساز ذرات کیهانی با وضوح بالا از دانشگاه یوتا یک ذره‌ی بسیار سریع (احتمالاً یک پروتون) را کشف کرد که سرعت آن به 99.99999999999999999999951% سرعت نور می‌رسد. داده‌های تحقیق نشان می‌دهد که انرژی این ذره به اندازۀ 20^10 × 30 الکترون ولت است که معادل با یک توپ بیس بال است که با سرعت 100 کیلومتر در ساعت پرواز می‌کند و انرژی جنبشی دارد.
اگر در نظر بگیریم که یک سوزن یک جسم با جرم ساکن است، بنابراین سرعت این سوزن فقط می‌تواند بسیار به سرعت نور نزدیک شود و نمی‌تواند با سرعت نور به زمین برخورد کند، بنابراین ما فقط می‌توانیم مسئله را به این صورت اصلاح کنیم: یک سوزن با سرعت بی‌نهایت نزدیک به سرعت نور به زمین برخورد می‌کند؛ چه عواقبی دارد؟
از نظر تئوری، وضعیت برخورد این سوزن به زمین را می‌توان تقریباً به سه نوع تقسیم کرد. اولین وضعیت این است که این سوزن به دلیل دمای بالا در جو متلاشی می‌شود و انرژی آن در جو آزاد می‌گردد و بخشی از آن منجر به ضربه‌ی مستقیم به زمین می‌شود. وضعیت دوم برخورد به سطح زمین است. زمین تمام انرژی آن را تحمل می‌کند و سومین وضعیت عبور مستقیم از زمین است و زمین فقط بخشی از انرژی را تحمل می‌کند.

آریا بانو


طبق ِ فرمول اینشتین، به وضوح می‌توان دریافت که وقتی سرعت ِ یک جسم بی‌نهایت به سرعت نور نزدیک باشد، انرژی جنبشی آن نیز به طور نامحدودی افزایش می‌یابد. بدیهی است که وقتی سوزن به زمین برخورد کند، انرژی بی‌نهایتی نیز دارد. بنابراین، می‌توان گفت که در هر صورت، این سوزن انرژی بی‌نهایت را به زمین رها می‌کند (زیرا انرژی بی‌نهایت هر چقدر هم تقسیم شود، همچنان بی‌نهایت است) و نتیجه این است که زمین در یک لحظه ناپدید می‌شود.
البته وجود «انرژی بی‌نهایت» در جهان غیرممکن است، بنابراین این وضعیت فقط در تصورات ما می‌تواند وجود داشته باشد. شایان ذکر است که انرژی اتصال گرانشی زمین تقریباً 32^10 × 2.25 ژول است. هنگامی که انرژی خارجی که زمین تحمل می‌کند بیش از این مقدار باشد، مواد سازندۀ زمین از هم می‌پاشد و هرگز توسط گرانش متراکم نمی‌شوند. اگر به این موضوع علاقه‌مند هستید می‌توانید محاسبات را خودتان انجام دهید. چه زمانی سرعت این سوزن می‌تواند به این میزان انرژی برسد؟


نظرات شما

ارسال دیدگاه

Protected by FormShield

ساير مطالب

آخرین جزییات محدودیت‌های کرونایی از اول آذر

کووید 19 مسری‌تر نشده است

تشخیص زودتر ایدز و بیماری‌های دیگر با نانوذرات الماس کوانتومی

افتادن ناگهانی دندان ها عارضه جانبی جدید کرونا

کرونا اعزام اولین زن به ماه را به تأخیر انداخت

محققان منشأ فیزیکی اضطراب را در مغز موش پیدا کردند

واکسن کرونای آکسفورد مجدد بررسی می‌شود

درخواست از فدراسیون کشتی ایران برای برگزاری مسابقات بین‌المللی

ادمیلسون: مسی می‌ماند ولی دیگر بازیکن چند سال پیش نیست

گل اول لیورپول به برایتون توسط دیگو جوتا

گل دوم لیورپول به برایتون توسط سادیو مانه

توقف لیورپول مقابل برایتون در حضور جهانبخش

مرور فن کشتی‌گیران استقلال زیر نظر رضا یزدانی

حسینی: چطور می‌توانم حاشیه درست کنم؟!

کاپیتانی زنیت به سردار رسید

مسی هر جا برود باید برایش فرش قرمز پهن کرد

برد راحت ذوب‌آهن مقابل ستارگان فارس

بلندقامتان ایران عربستان را به زیر کشیدند

شانگهای از یوکوهاما انتقام گرفت

گل تساوی برایتون به لیورپول توسط پاسکال گروب

یخچالی بهترین بازیکن دیدار ایران و عربستان شد

ریوالدو: به دروغ می‌گویند نیمار را بر می‌گردانیم

تغییر نام لیگ آرژانتین به جام دیگو مارادونا

جنجال ادامه‌دار نوه پروین!

کدام مارادونا؟

از لوگوی جام مارادونا رونمایی شد

20 دقیقه جهانبخش بهتر از کل فصل مینامینو!

واکنش کلوپ به عصبانیت محمد صلاح

الچه و کادیس امتیازات را تقسیم کردند

بازگشت فرشید اسماعیلی به تمرین استقلال

فدراسیون ایران نمی‌تواند شجاع و الریان را محروم کند

اینتر اولین شکست فصل را به ساسولو تحمیل کرد

داوران تست کرونا نمی‌دهند!

جردن هندرسون و افشای اعتراف مهاجم برایتون

بایرن برد و صدرنشین ماند

زرینچه در کادر فنی تیم ملی!

5 نکته از دیدار نفت مسجدسلیمان و پرسپولیس

بدشانسی‌های ناتمام لیورپول

یورگن کلوپ در نقطه 100 جوش!

لیگ آذربایجان/ توقف یاران نریمان‌جهان

زودتر با مهدی ترابی قطع همکاری کنید!

عربستان بهتر از قبل است/ گیج شدیم!

اینترمیلان جدایی این ستاره را تایید کرد

لیگ جزیره/ پیروزی پرگل شاگردان گواردیولا

جنگ شدید در لیگ قهرمانان آسیا

بازگشت پرسپولیسی آرام و بی‌حاشیه

خلاصه‌بازی اشتوتگارت 1 - بایرن‌مونیخ 3

لالیگا/ اتلتیکومادرید به تیم صدرنشین رسید

عملکرد بازیکنان منتخب لیگ برتر ایران

ستاره ایرانی پورتو در ترکیب اصلی