ستاره های غول سرخ

یک ستاره زندگی خود را از درون ابری از غبار به نام سحابی یا نبولا (Nebula) آغاز می کند. سحابی ابری از گاز هیدروژن و غبار در فضا است. سحابی‌ها انواع مختلفی دارند. یک سحابی تشعشعی، مانند اوریون، به روشنی می‌درخشد زیرا گاز درون آن توسط ستارگانی که در آن شکل گرفته‌اند بشدت داغ می‌شود. در یک سحابی بازتابشی، نور ستارگان توسط ذرات غبار موجد در سحابی بازتابیده می‌شود. سحابی پیرامون خوشه پله‌ ئیدس (Pleiades) نوعی از سحابی بازتابی است. سحابی تاریک نیز وجود دارد، به عبارتی ابرهای متراکمی از هیدروژن مولکولی که نور ناشی از ستارگان پشت سر آن را جذب می‌کنند. سحابی‌های سیاره‌ای نیز لایه‌های بیرونی یک ستاره هستند که وقتی یک ستاره از حالت غول قرمز به کوتوله سفید تبدیل می‌شود، بخشی از جرم خود را بدین صورت از دست می‌دهد.

سحابی اوریون

ستاره

یک ستاره کره فروزانی از گاز است که نور و گرمای خود را از واکنش‌های هسته‌ای بدست می‌آورد. ستاره‌ها از سحابی زاده می‌شوند و در ابتدا بیشتر از هیدروژن و هلیوم تشکیل شده‌اند. دمای سطحی آنها از 2000 تا 30000 درجه سلسیوس متغیر است و بر حسب دمای سطحی رنگ آنها از سرخ به آبی –سفید می‌گراید. درخشان‌ترین ستاره‌ها جرمی حدود 100 برابر خورشید دارند و با نوری میلیونها برابر نور خورشید تابش می‌کنند. این ستارگان قبل از تبدیل به ابرنوستاره (سوپر نوا) چند میلیون سال عمر می‌کنند. کم فروغ ترین ستاره ها کوتوله‌های قرمز هستند که درخشش آنها یک هزارم درخشندگی خورشید است.

 یک ستاره در مرحله اصلی چرخه عمر خود دارای تعادل هیدرواستاتیکی است.'گرانش (جاذبه نیوتنی) میان ذرات ستاره سعی در متراکم کردن آن دارد که این تراکم بر فشار داخلی ستاره و دمای آن می افزاید تا جایی که در هسته ستاره واکنش همجوشی هسته ای شروع شده و دمای مرکز ستاره تا میلیونها درجه سلسیووس بالا می رود. بدین ترتیب انبساط حرارتی با تراکم گرانشی مقابله کرده و ستاره در طول مرحله اصلی عمر خود در تعادل هیدروستاتیکی بسر می برد.

کمترین جرم ممکن برای یک ستاره حدود 8 درصد جرم خورشید است که با این وجود 80 برابر جرم سیاره عظیم مشتری است. کمتر از این حد واکنش هسته ای در هسته ستاره روی نخواهد داد. ستاره ای مانند خورشید در انتهای عمر چند میلیارد ساله خود بصورت یک غول سرخ متورم شده و پیش از آن لایه‌های بیرونی خود را بصورت یک سحابی سیاره‌ای از دست می‌دهد و در انتها نیز به یک کوتوله سفید بسیار چگال متراکم می‌شود.

غول سرخ

زمانی که ستاره‌ای به بزرگی خورشید بیشتر ذخیره هیدروژن هسته خود را از دست می‌دهد، دیگر نخواهد توانست گرمای کافی تولید کرده و نیروی گرانش پرتوان باعث چروک خوردن هسته آن می شود. متراکم شدن هسته گرمای عظیمی تولید می کند که باعث بالا رفتن دمای هسته ستاره تا صدها میلیون درجه سلسیوس می‌گردد. این حرارت عظیم لایه‌های بیرونی ستاره را منبسط کرده و آن را به غول قرمزی بدل می‌کند. یک غول قرمز می‌تواند قطری 10 تا 100 برابر قطر کنونی خورشید داشته باشد. غولهای قرمز بسیار درخشنده‌اند زیرا سطحی بسیار بزرگ دارند گرچه دمای سطحی آنها از 3000 درجه سلسیوس تجاوز نمی‌کند.

یکی از معروفترین غولهای سرخ، ستاره ابط الجوزا است که در فاصله 600 سال نوری از زمین قرار دارد. ابط الجوزا یک ابرغول قرمز با قطری حدود 1400 برابر خورشید است. ابط الجوزا در آینده نزدیک یک انفجار ابرنوستاره ای را تجربه خواهد کرد بطوری که در طول روز نیز قابل مشاهده خواهد بود.

واضح ترین تصویری که از ابط الجوزا گرفته شده و سطح ابرغول قرمز رنگ را نشان می دهد.

حقایق علمی ساده ولی تکان دهنده

حقایق علمی که در زیر بیان می‌شوند بسیار ساده و در عین حال شگفت آور و تکان دهنده اند و از آنجا که با ارقام ریاضی سروکار دارند در این وبلاگ آورده شده‌اند.

1. در بدن یک انسان متوسط به آن میزان رشته وراثتی DNA وجود دارد که بتوان با آنها ریسمانی از خورشید تا سیاره پلوتون و بالعکس کشید – البته 17 بار!

ادامه مطلب

روشهای نوآورانه تست زنی

روش مستقیم حل این است که f^-1 را بدست آورده و (f^-1(sinx را محاسبه کنیم. ولی این کار زمان زیادی از ما خواهد گرفت زیرا مستلزم حل یک معادله درجه 2 است. بازهم در اینجا تسلط بر مثلثات راه ساده ای در اختیار ما قرار خواهد داد. داریم:

اتحاد زیر را ملاحظه کنید:

 با مقایسه این اتحاد با ضابطه تابع f بسادگی نتیجه می شود:

y= f^-1(sinx)=tan x

و گزینه 1 صحیح است.

نیروگاه توربین گازی چگونه کار می‌کند؟

نیروگاه توربین گازی چگونه کار می‌کند؟

ترجمه و گردآوری: اصغر ناصری

توربین‌های گازی در بسیاری از نیروگاههای سوخت گازی امروزی نصب شده اند. با وجود پیچیدگی، تمام انواع این موتورهای حرارتی از سه بخش اصلی تشکیل شده‌اند:

- کمپرسور، که هوا را به درون موتور می‌کشد، آن را تحت فشار قرار داده و به داخل اتاق احتراق با سرعت چند صد کیلومتر در ساعت می‌راند.

- سیستم احتراق که بطور معمول حلقه‌ای از پاشنده‌های سوخت است که جریان ثابتی از سوخت رابه درون اتاقهای احتراق می‌پاشند که در آنجا به هوا مخلوط می‌شوند. این مخلوط در دمایی بالای 1000 درجه سلسیوس می‌سوزد. احتراق جریانی از گاز داغ و پرفشار تولید می‌کند که به داخل بخش توربین وارد شده و در آنجا انبساط می‌یابد.

- توربین یک آرایه پیچیده از پره‌های ثابت و دوار با مقطع ایرفول است. با عبور گازهای داغ از لابلای پره‌های توربین و انبساط آن، پره‌های دوار محور توربین را به گردش در می‌آورند. پره‌‌های توربین یک کارکرد دوگانه دارند: کمپرسور را به گردش در می‌آورند تا هوای تحت فشار بیشتری به داخل بخش احتراق وارد سازند؛ و یک مولد را می‌گردانند که تولید انرژی می‌نماید.

بخش های مختلف یک توربین گازی

طرح شماتیک یک نیروگاه توربین گازی

توربینهای گازی زمینی بر دو نوعند: 1) موتورهای با قاب سنگین و 2) موتورهای آیرودینامیکی (aeroderivative). موتورهای قاب سنگین نسبت تراکم پایین تری داشته (معمولا زیر 20) و اندازه نسبتا بزرگی دارند. در اینجا منظور از نسبت تراکم، نسبت فشار هوای تخلیه شده از کمپرسور به فشار هوای ورودی است. موتورهای آیرودینامیکی اقتباسی از موتورهای جت هستند و در نسبتهای تراکم بسیار بزرگ عمل می کنند (معمولا بیشتر از 30). این موتورها بسیار جمع و جورند و وقتی میزان برق کمی مورد نیاز باشد بکار می‌روند. یک توربین با قاب بزرگتر خروجی توان بیشتری دارد و میزان انتشار آلاینده ها از آنها نیز بالاست. این توربینها باید طوری طراحی شوند که میزان آلاینده هایی مانند گازهای اکسید نیتروژن از آنها کم باشد.

کلید اصلی نیل به بازدهی بالای نسبت سوخت مصرفی به توان در توربینها، دمای کاری است. دماهای بالاتر به معنی بازدهی بالاست که به نوبه خود، عملکرد اقتصادی تری را به دنبال دارد. گاز جریان یافته از درون یک نیروگاه توربینی می‌تواند دمایی در حد 1200 درجه سلسیوس داشته باشد لیکن برخی فلزات بکار رفته در توربین تنها تا دمای 900 درجه سلسیوس مقاومت می‌کنند. بنابراین از هوای ورودی توسط کمپرسور باید برای خنک کردن اجزای توربین استفاده کرد که بازدهی گرمایی نهایی را کاهش می‌دهند.

روش دیگری برای ارتقای بازدهی، نصب یک مولد بخار بازیابی دما (Heat Recovery Steam Generator) یا HRSG برای بازیافت انرژی گازهای خروجی از توربین است. این ماژول، گرمای اتلافی از سیستم تخلیه را جذب کرده و از آن برای پیش گرمایش هوای خروجی از کمپرسور قبل از اینکه وارد اتاق احتراق شود، استفاده می‌کند. این ماژول برای تولید بخار از گرمای گازهای خروجی نیز استفاده می‌کند بدین صورت که این گرما به بویلرهای حاوی آب هدایت می‌شود. بخار فشاربالای تولید شده توسط این بویلرها یک توربین بخار را می‌گردانند که از آن برق اضافی تولید می‌شود. به چنین نیروگاهی، نیروگاه سیکل ترکیبی گفته می‌شود.

یک توربین گازی ساده بازدهی حدود 25 تا 30 درصد دارد. در حالیکه نیروگاه سیکل ترکیبی می‌تواند به بازدهی بالای 60 درصد دست یابد. میزان انتشار آلاینده‌ها نیز بسیار کمتر خواهد بود.

طرح شماتیک یک نیروگاه سیکل ترکیبی

موشک بالستیک چگونه کار می کند؟

موشکها مهمات خودهدایت شونده ای هستند که در هوا یا فضای بیرون جو به سوی هدف حرکت می‌کنند. یک موشک بالستیک در یک مسیر سهمی شکل که اغلب به فضای بیرون جو امتداد می یابد، حرکت می کند.یک موشک بالستیک قاره پیما ممکن است مسافت قابل ملاحظه ای را بدور زمین بگردد.

برخلاف بمب، اژدر و راکتها، موشک هم دارای موتور است و هم هدایت شونده. اگر پرتابه ای فاقد موتور باشد، راکت نامیده می شود. یک بمب نه موتور دارد و نه قابل هدایت است. بمب های هدایت شونده بمب هوشمند نامیده می شوند. پرتابه‌های موتوردار که زیر آب حرکت می کنند اژدر نام دارند.

موشکها بر حسب برد دسته بندی می شوند:

- -        برد میدان نبرد (BRBM): کمتر از 200 کیلومتر

- -        تاکتیکی (TAC): بین 150 تا 300 کیلومتر

- -        کوتاه برد (SRBM): تا 1000 کیلومتر

- -        میدانی (TBM): بین 300 تا 3500 کیلومتر

- -        میان برد (MRBM): بین 1000 تا 3500 کیلومتر

- -        بلندبرد (LRBM): بین 3500 تا 5500 کیلومتر

- -        قاره پیما (ICBM): بیش از 5500 کیلومتر

موشک قاره پیمای مینوتمن 3 آمریکا دارای یک بوستر سه مرحله ای است. کلاهک هسته ای آن 170 کیلوتن قدرت انفجاری دارد و در بالاترین نقطه از مسیر خود، موشک به بیرون جو زمین وارد می شود. شکل زیر مراحل پرواز یک موشک از این نوع و کلاهک هسته ای آن را نشان می دهد.

منابع

https://www.space.com/19601-how-intercontinental-ballistic-missiles-work-infographic.html