کهکشان راه شیری، حقایقی درباره خانه کهکشانی ما

کهکشان راه شیری، حقایقی درباره خانه کهکشانی ما

ترجمه: اصغر ناصری

منبع:   http://www.space.com/19915-milky-way-galaxy.html

در آسمان صاف شبهای کویر به دور از نور شبانه و آلودگی شهرها، می توان نوار پهن و روشنی از ستارگان در آسمان دید که پیشینیان آن را به رودخانه ای از شیر تشبیه می کردند. در حقیقت این خط مسحور کننده از نور، مرکز کهکشان ماست که از یکی از بازوهای بیرونی آن بدان نگریسته می شود.

(البته این منظره در آسمان شهرهای آلوده ای مانند تهران قابل مشاهده نیست و برای دیدن چنین منظره ای باید کیلومترها در دل کویر پیش رفته و از آلودگی و نور شب شهرها دور شد. مترجم مقاله در سالهای کودکی خود در اوایل دهه 50 شبها می توانست در آسمان پاک تهران آن روزها، دنباله راه شیری را بخوبی مشاهده کند).

کهکشان راه شیری در آسمان صاف و پرستاره

کهکشان راه شیری (The Milky Way) یک کهکشان مارپیچی بسته با عرض 100 هزار سال نوری است. اگر از بالا بدان بنگریم آن را به شکل یک برآمدگی در مرکز می بینیم که چهار بازوی مارپیچی بزرگ آن را احاطه کرده اند. کهکشانهای مارپیچی حدود دوسوم تمام کهکشانهای عالم را می سازند. بازوی کوچکتر اوریون حاوی دستگاه خورشیدی ماست. بازویاوریون بین دو بازوی بزرگتر پرزیوس و ساگیتاریوس قرار دارد.

کهکشان راه شیری بطور مداوم بدور مرکز خود در حال گردش است. بنابراین بازوها درون فضا دوران می‌کنند. در نتیجه دوران بازوی اوریون، دستگاه خورشیدی با سرعت متوسط 828 هزار کیلومتر بر ساعت در فضا در حال حرکت است. حتی با این سرعت فوق العاده زیاد، 230 میلیون سال طول می کشد تا دستگاه خورشیدی یک دور به دور مرکز کهکشان بگردد.

بازوهای مارپیچی که بدور مرکز کهکشان چرخیده اند، حاوی مقادیر عظیمی غبار و گاز هستند. ستارگان جدید درون این بازوها شکل می گیرند. این بازوها حاوی دیسک کهکشانی نیزهستند. این دیسک حدود 1000 سال نوری ضخامت دارد.

در مرکز کهکشان برآمدگی کهکشانی قرار دارد. قلب کهکشان تراکم عظیمی از گاز، غبار و ستارگان است. این غبار و گاز ضخیم و متراکم مانع دیدن درون برآمده کهکشان می شود. بنابراین بیشتر ستارگانی که می بینیم در سمت بیرون کهکشان قرار دارند.

کهکشان  NGC 6744 که بسیار شبیه کهکشان راه شیری است.

در مرکز کهکشان یک سیاهچاله غول آسا قرار دارد. جرم این سیاهچاله میلیاردها برابر خورشید است. ممکن است در ابتدا جرم این سیاهچاله کمتر بوده لیکن با بلعیدن گاز و غبار از فضای اطراف خود رشد کرده و به غولی تبدیل شده است. سیاهچاله چنان گرانش عظیمی دارد که حتی نور نمی تواند از آن بگریزد لیکن اثرات گرانشی آن بر ماده اطراف باعث اشکارسازی آن می شود. سیاهچاله مسیر ماده پیرامون خود را تغییر می دهد. تصور می شود که بیشتر کهکشانها سیاهچاله ای در مرکز خود دارند.

برآمدگی مرکزی و بازوها مشهودترین بخش های کهکشان راه شیری هستند. لیکن کهکشان بخش های اسرارآمیز دیگری نیز دارد. یک هاله از گازهای داغ، ستارگان کهن و خوشه های گلبولی آن را احاطه کرده است. گرچه این هاله صدها هزارسال نوری در فضا کشیده شده است، تنها دو درصد ستارگان کل کهکشان راه شیری را در خود دارد.

غبار، گاز و ستارگان مرئی ترین اجزای کهکشان هستند. لیکن کهکشان راه شیری از ماده تاریک نیز ساخته شده است. دنشمندان نمی توانند مستقیما ماده تاریک را آشکارسازی کنند، لیکن برپایه تاثیر آن بر اشیای پیرامونی می‌توانند میزان آن را اندازه گیری نمایند. سرعت دورانی هر کهکشان به جرم آن بستگی دارد. لیکن سرعت دوران تمامی کهکشانهای شناخته شده بسیار بیشتر از آن چیزی است که از کل جرم ستارگان، غبار و گاز مرئی آنها ایجاد شود. اندازه گیری ها نشان می دهند که ماده تاریک حدود 90 درصد جرم کهکشان را تشکیل می‌دهد.

مسیر برخورد

نه تنها کهکشان راه شیری به دور خود می چرخد، بلکه در فضا نیز سیر می کند. حدود 4 میلیارد سال بعد کهکشان راه شیری با نزدیکترین همسایه خود یعنی کهکسان آندرومدا برخورد خواهد کرد.  آنها با سرعت حدود 112 کیلیومتر بر ثانیه به درون هم فرو خواهند رفت و برخورد آنها جریان تازه ای از مواد به درون ایجاد خواهد کرد. این جریان عظیم مواد شکل گیری ستارگان جدیدی را موجب خواهد شد.

البته ساکنان زمین نباید نگران این برخورد باشند. در آن زمان خورشید به یک غول قرمز منبسط شده و سیاره ما را از حیات خالی ساخته است.

حقایقی درباره کهکشان راه شیری

کهکشان راه شیری حدود 200 میلیارد ستاره دارد و برای ساختن میلیاردها ستاره دیگر نیز غبار و گاز در خود دارد.

دستگاه خورشیدی در فاصله 30 هزار سال نوری از مرکز کهکشان و 20 سال نوری بالاتر از صفحه اصلی کهکشان قرار دارد.

تا حدود دهه 1920 ستاره شناسان تصورمی کردند تمامی ستارگان عالم درون کهکشان راه شیری قرار دارند. لیکن ادوین هابل ستاره شناس بزرگ، ستاره خاصی به نام متغیرهای قیفاووسی کشف کرد که به او اجازه می داد فواصل بین ستاره ای را به دقت اندازه گیری کند. بدین ترتیب بود که ستاره شناسان دانستند تکه های تیره دوردستی که قبلا ابرهای گاز و غبار انگاشته می شدند، در حقیقت کهکشانهای مجزا هستند.

تاریخچه تکامل هواپیمای مدرن (1)

تالیف: اصغر ناصری

تکامل هواپیمای مدرن (بخش اول: 1903 تا 1918)

اولین پرواز یک هواپیمای موتوردار سنگین تر از هوا به خلبانی اورویل رایت در 17 دسامبر 1903 انجام گرفت. در اولین دهه پس از این رویداد تاریخ ساز، تعداد زیادی انواع مختلف هواپیما ساخته شد که تنها بر اساس خلاقیت مخترعان تکامل یافته بودند. تنها تعداد کمی از این هواپیماها قادر به پروز به مدت طولانی بودند. دانش و مهندسی پرواز هنوز در مراحل ابتدای خود بود و هواپیماها اغلب توسط افراد مبتدی ساخته می شدند.

اولین پرواز هواپیما در سال 1903 توسط برادران رایت، کیتی هاوک، آمریکا

آنگاه جنگ جهانی اول به سال 1914 فرارسید و هواپیما به عنوان یک وسیله جنگی مورد توجه قرار گرفت. تا انتهای جنگ در سال 1918 هواپیما به عنوان یک وسیله انعطاف پذیر و یک ماشین جنگی موثر مورد توجه تمام دولتهای متخاصم بود.

بطور کلی سه پارامتر مختلف مشخص کننده عملکرد یک هواپیما هستند: ضریب پسا در نیروی بالابر صفر (zerolift drag coefficient C_D,0)، مساحت پسا (drag area f) و ماکزیمم نسبت نیروی بالابر به پسا (L/D)_max.

ضریب پسا در نیروی بالابر صفر یک عدد بدون بعد است که میزان آیرودینامیکی بودن یک هواپیما را مشخص می کند. هرچه این عدد کوچکتر باشد هواپیما شکل آیرودینامیکی تمیزتری دارد. برای مثال مقدار این ضریب برای جنگنده P-51 ماستنگ آمریکا در زمان جنگ جهانی دوم برابر 0.0161 در مقایسه با 0.0771 برای جنگنده Fokker E-III جنگ جهانی اول بود. بدین ترتیب ماستنگ شکل آیرودینامیکی بسیار مناسب تری از جنگنده فوکر مزبور داشت.

فوکر E-III

ماستنگ پی 51

مساحت پسای f برابر است با حاصلضرب ضریب C_D,0 و مساحت بال. این عدد نشان دهنده میزان نیروی پسای تولید شده در اثر عبور جریان هوا از اطراف بدنه و بالهای هواپیماست. هرچه این عدد کوچکتر باشد نیروی پسا یا بازدارنده کوچکتری بر هواپیما وارد می گردد. برای مثال مساحت پسا برای P-51 برابر 3.57 فوت مربع در مقایسه با  12.61 فوت مربع Fokker E-III بوده که نشان دهنده ارتقای کارایی آیرودینامیکی هواپیما در یک دوره 25 ساله است. حداکثر سرعتی که هواپیما می تواند به آن دست یابد متناسب با ریشه سوم نسبت توان موتورها به مساحت پسا است.

مقدار نسبت حداکثر نیروی بالابر به پسا (L/D)_max معیاری از کارایی آیرودینامیکی هواپیما در حالت گشت زنی است و تناسب معکوس با نیروی پیشران (thrust) مورد نیاز برای نگه داشتن هواپیمایی با وزن معلوم در هوا دارد. بالهای هواپیما در اثر حرکت در جریان هوا تولید نیروی بالابر می کنند و تولید نیروی بالابر نیز به نوبه خود ایجاد پسا می کند که به پسای تولید شده در اثر نیروی بالابر موسوم است. این نیروی پسا به نسبت فاصله بین دو نوک بال به متوسط عرض مقطع بال بستگی دارد.

تکامل هواپیما در فاصله سالهای 1914 تا 1918

در فاصله سالهای جنگ جهانی اول انواع زیادی هواپیما ساخته شد که بیشتر آنها تنها در عرض چند هفته از مرحله طراحی به پرواز آزمایشی می رسیدند. برخلاف ساخت کارگاهی که قبل از سال 1914 رواج داشت، کم کم یک صنعت هواپیمایی توسعه یافته و دولتهای متخاصم در آن به سرمایه گذاری پرداختند. در فرانسه، آلمان و ایتالیا آزمایشگاههای دولتی برای تحقیق در دانش و فناوری هواپیما ایجاد شد و کمیته ملی مشورتی در هوانوردی (NACA) در 1915 به فرمان کنگره آمریکا تاسیس شد. لیکن برخلاف دولتهای اروپایی، ایالات متحده دارای یک نیروی هوایی متعلق به خود و یک صنعت هواپیماسازی واقعی نبوده و از هواپیماهای خریداری شده یا اجاره شده از کشورهای اروپایی استفاده می کرد.

هواپیماهای تک بال، دوباله و سه باله که بالهای آنها توسط سیم یا میله های تقویتی در جای خود مستحکم می شد فراوان بودند. برا ی اولین بار طراح هلندی آنتونی فوکر بال هواپیما به شیوه تیر یکسر گیردار را طراحی کرد که در داخل خود دارای سازه تقویتی بود و نیازی به نگهداری از بیرون نداشت. بیشتر هواپیماها اسکلت چوبی با لفاف سیمی و پوسته ای از پارچه داشتند. دورمر و یونکرس در آلمان جزو پیشتازان ساخت هواپیمای تمام فلزی بودند. لیکن هنوز آلیاژ سبک مناسب هواپیماهای تمام فلزی در دسترس نبود. بیشتر موتورهای پیستونی هواپیماها از نوع ساکن با میل لنگ دوار بود لیکن انواعی از موتورهای دوار با میل لنگ ثابت و سیلندهای دوران کننده نیز در دسترس بودند.

یکی از مهمترین جنگنده های این دوران سری فوکر آیندکر بود که برتری هوایی زیادی به نیروهای آلمانی می دادند. این جنگنده برای اولین بار از مسلسل همزمان شده استفاده می کرد که در آن با فشردن ماشه توسط خلبان، ملخ هواپیما لحظه ای ثابت می شد تا گلوله ها بتوانند از میان ملخ ها عبور کنند. مشخصات Fokker E-III در زیر آورده شده است (منبع: ویکی پدیا).

General characteristics

• Crew: 1
• Length: 7.2 m (23 ft 7 in)
• Wingspan: 9.52 m (31 ft 3 in)
• Height: 2.4 m (7 ft 10 in)
• Wing area: 16 m² (170 sq ft)
• Empty weight: 399 kg (880 lb)
• Gross weight: 610 kg (1,345 lb)
• Powerplant: 1 × Oberursel U.I 9-cyl. rotary engine, 75 kW (100 hp)

Performance

• Maximum speed: 140 km/h (87 mph; 76 kn)
• Endurance: 1.5 hours
• Service ceiling: 3,600 m (11,810 ft)
• Rate of climb: 3.333 m/s (656.1 ft/min)
• Time to altitude:
  • 1,000 m (3,281 ft) in 5 minutes
  • 3,000 m (9,843 ft) in 30 minutes
  Armament

• Guns: 1 × 7.92 mm (0.312 in) LMG 08/15 machine gun offset to starboard, synchronised to fire through the propeller.

در کنار جنگنده ها که نقش بمب افکن های تاکتیکی سبک را نیز ایفا می کردند، جنگ جهانی اول شاهد استفاده محدود از بمب افکن های استراتژیک بود. بمب افکن های این دوره وزن ناخالصی در حدود 4000 تا 8000 کیلوگرم بودند و برخی بمب افکن های خاص آلمانی به وزن 15000 کیلوگرم می رسیدند. حداکثر سرعت در حدود 140 کیلومتر در ساعت و سقف پرواز نیز به حدود 4000 متر می رسید. معروفترین بمب افکن استراتژیک این دوره Gotha G.IV آلمانی است که در بمباران شهرهای انگلستان در مقیاس محدود از آنها استفاده شد.

هندلی پیج بمب افکن معروف بریتانیا در 1917

(ادامه دارد)

تلسکوپ فضایی هابل

گردآوری و ترجمه: اصغر ناصری

منبع: http://hubblesite.org

از اولین روزهای دانش ستاره شناسی و از زمان ابداع تلسکوپی توانمند توسط گالیله، ستاره شناسان همواره یک هدف واحد را دنبال می کرده اند: دیدن فضاهایی هرچه دورتر و ژرف تر

پرتاب و در مدار قرار گرفتن تلسکوپ فضایی هابل در سال 1990 یکی از بزرگترین پیشرفتهای دانش بشری بشمارمی آید. هابل تلسکوپی است که بر مداری پیرامون زمین می گردد. مکان آن در بالاتر ازجو زمین که باعث پراکندگی و انسداد نور اجرام آسمانی می گردد، دیدگاهی از عالم را در برابر ما قرار می دهد که بسیار ژرف تر از تلسکوپهای زمینی است.

هابل یکی از موف ترین و دیرپاترین ماموریت های علمی ناسا بوده است. تاکنون صدها هزار تصویر به زمین مخابره کرده و در حل بسیاری از اسرار ستاره شناسی موثر  بوده است. تعیین سن دقیق تر عالم، هویت کوآزارها (شبه ستاره ها) و ماهیت انرژی تاریک از جمله این اسرار بوده  است.

در میان اکتشافات هابل، تعیین سن دقیق تر عالم است که به حدود 13 تا 14 میلیارد سال می رسد.پیش از این سن عالم چیزی بین 10 تا 20 میلیارد سال تخمین زده میشد. هابل نقشی کلیدی در کشف انرژی تاریک داشته است یعنی نیروی اسرارآمیزی که باعث شتاب گرفتن انبساط جهان می شود.

هابل کهکشانهایی را در تمامی مراحل تحول آن نشان داده است، شامل کهکشانهایی که در هنگام جوانی عالم تشکیل شده اند. هابل دیسک های چرخان گازو غبار کیهانی را که هسته تشکیل دهنده سیاره های جدیدی هستند یافته است. انفجارهای اشعه گاما یعنی انفجارات عجیب و بسیار قدرتمندی که در کهکشانهای دوردست روی داده و حاصل فروپاشی ستاره های بسیار جسیم هستند از یافته های نوین این ابزار منحصربفرد علمی هستند.

 یافته های هابل در اختیار تمامی مردم دنیا قرار می گیرد و هر ستاره شناسی در هر گوشه جهان می تواند وقت تلسکوپ را برای مشاهدات خود اجاره کند. این خط مشی اداره هابل باعث همکاری بی مانندی بین سراسر جامعه علمی شده است.

از ابتدای اختراع تلسکوپ همواره یک مشکل در برابر دانشمندان قرار داشته است: جو زمین. جو زمین نوری را که از آن عبور می کند منحرف و پراکنده می سازد. به همین دلیل وقتی به ستارگان بالای سر خود نگاه می کنید بنظر می رسد که چشمک می زنند. چشمک زدن ستارگان امری غیرواقعی است.

جو زمین برخی طول موجهای تشعشعات کیهانی را جذب کرده مانع از رسیدن آنها به زمین می شود، مانند فرابنفش و اشعه ایکس. دانشمندان تنها  زمانی می تواند یک ستاره را بطور کامل مورد مطالعه قرار دهند که تمامی طول موجهای تشعشعات آن را دریافت و مطالعه کنند.

 موثرترین راه فرار از مشکلاتی که جو برای مشاهده آسمانها ایجاد می کند، قرار دادن تلسکوپ در فضای ماورای آن است. هابل در ارتفاع 569 کیلومتری به دور زمین می گردد.

هر 97 دقیقه هابل یک دور به گرد زمین می گردد. در این بین هابل نور گردآوری شده را بسوی ابزارهای علمی خود سوق می دهد. هابل یک آینه مقعر بزرگ در انتهای لوله خود دارد که نور را روی آینه کوچکتر دومی متمرکز می کند. بازتاب نور از روی این آینه دوم از میان سوراخ وسط آینه بزرگتر عبور کرده و به ابزارهای علمی ته لوله تلسکوپ می رسد.

قدرت واقعی یک تلسکوپ نه در بزرگنمایی آن بلکه در مقدار نوری است که آینه های آن می توانند گردآوری کنند. آینه اصلی هابل 2.4 متر قطر دارد که کوچکتر از برخی تلسکوپهای عظیم زمینی است، لیکن مکان آن در فراسنوی جو قدرت بسیار بیشتری به آن می دهد.

هابل دارای ابزارهای علمی متعددی است و هرکدام برای مشاهده عالم به شیوه متفاوتی بکار می رود. دوربین میدان وسیع شماره 3 (Wide Field Camera 3) نورهای نزدیک ماورای بنفش، مرئی و نزدیک مادون قرمز را می بیند. این ابزار جدید برای دیدن کهکشانها و اجرام بسیار دور بکار می رود.

طیف نگار آغاز کیهان (Cosmic Origins Spectograph) ابزار جدید دیگری است که تنها نور ماورای بنفش را گردآوری می کند. این ابزار برای بررسی دما، ترکیب شیمیایی، چگالی و حرکت ستارگان بکار می رود. هابل دارای ابزارهای متعدد دیگری برای مشاهدات ژرف کیهانی است، از جمله ابزارهایی برای ردیابی سیاهچاله ها و اثرات ماده تاریک.

از زمان پرتاب هابل ماموریت های زیادی برای تعمیر لنزها و ابزارهای آن انجام شده است. تصویر زیر نتیجه یکی از این تعمیرات را نشان می دهد. کهکشان M100 پس از تعمیر لنزهای هابل، با وضوح بسیار خیره کننده ای تصویر برداری شده است. این ماموریت در سال 2002 توسط شاتل فضایی آمریکا به انجام رسید. بیشتر این ماموریت ها متضمن پیاده روی فضانوردان در مدار زمین بوده است.

نزدیکترین ستاره به خورشید

خورشید (Sun) نزدیکترین ستاره به ماست و زندگی تمامی موجودات به گرما و نور آن بستگی دارد. فاصله خورشید از ما 150 میلیون کیلومتر است . نور خورشید هشت دقیقه طول می کشد تا به زمین برسد. پس از خورشید، نزدیکترین ستاره به ما آلفاقنطورس (Alpha Centauri) است که فاصله آن تا ما 4.37 سال نوری است، یعنی نور آن 4.37 سال طول می کشد تا به زمین برسد. به عبارتی در هر حالتی که به این ستاره نگاه کنید، آن را در حالتی خواهیددید که 4.37 سال پیش داشته است.

آلفا قنطورس در اصل یک سه تایی است از دو ستاره بزرگ و پرنور که اندازه ای تقریبا برابر خورشید دارند و یک همراه کوچکتر که به زحمت دیده می شود. بنابراین آلفاقنطورس یک سیستم ستاره ای است. وجود برخی اجسام سیاره ای که به دور این سه گانه می چرخند ثابت شده است. لیکن دمای سطحی آنها چنان بالاست که امکان وجود حیات را بر روی آنها منتفی می سازد.

برای تجسم فاصله این ستاره از زمین، در نظر بگیرید که نور در هرثانیه تقریبا 300 هزار کیلومتر فاصله را طی می کند. این سرعت تقریبا برابر است با 1 میلیارد کیلومتر بر ساعت. نور در یک سال 365 ضربدر 24 برابر این فاصله را طی می کند. بنابراین آلفاقنطورس 41343 میلیارد کیلومتر از زمین فاصله دارد.

اگر انسان بخواهد با سریعترین موشکی که تا به حال ساخته به نزدیکی این ستاره سفر کند چه مدت طول می کشد؟ سریعترین موشک فضاپیمای ساخت بشر تقریبا 40 هزار کیلومتر بر ساعت سرعت دارد. بنابراین این موشک می تواند 40000 ضربدر 24 ضربدر 265 کیلومتر در سال یا 0.35 میلیارد کیلومتررا طی کند. در نتیجه تقریبا 118 هزارسال طول خواهد کشید تا فضاپیمای ساخته دست انسان به نزدیکی  این نزدیکترین ستاره بعد از خورشید برسد! این واقعیت نشانی از فواصل عظیم بین ستاره ای است. به همین دلیل برخی دانشمندان معتقدند هیچ راهی برای ارتباط مستقیمبا موجودات زنده احتمالی دنیاهای دیگر وجود ندارد زیرا عمر نوع انسان به چنین ارتباطی قد نمی دهد.

تالیف: اصغر ناصری

توپهای ریلی الکترومغناطیسی چگونه عمل می کنند؟

به مدت چندین قرن باروت منشا اصلی نیروی پرتابی گلوله از یک اسلحه بوده است. اما باروت دارای سه محدودیت بزرگ است:

باروت باید همراه گلوله حمل شود که وزن گلوله را افزایش می دهد.

مهمات ساخته شده با باروت همواره خطر انفجاررا با خود دارند.

سرعت خروج گلوله باروتی از دهانه اسلحه محدود به حداکثر 1200 متر بر ثانیه است.

توپ ریلی الکترومغناطیسی (electromagnetic rail gun) یکی از ابداعات صنایع نظامی برای غلبه بر این محدودیت هاست. با استفاده از یک میدان مغناطیسی که توسط جریان برق تامین می شود، یک توپ ریلی می تواند گلوله ای را با سرعت 16 هزار متر بر ثانیه پرتاب کند. در حالی که توپهای دریایی کنونی دارای برد حداکثر 20 کیلومترند، توپ ریلی می تواند در عرض شش دقیقه تا فاصله 400 کیلومتری پرتاب کند.

یک توپ ریلی در حقیقت یک مدار الکتریکی بزرگ است که از سه قسمت ساخته شده است:

یک منبع قدرت که می تواند جریانی با شدت میلیونها آمپر تولید کند.

جفتی ریلهای موازی از فلزی رسانا مانند مس که می تواند تا 9 متر طول داشته باشد.

یک آرمیچر متحرک که فاصله میان ریلها را پر می کند. این آرمیچر یک گلوله دارت مانند را در بر می‌گیرد. در برخی توپهای ریلی از یک آرمیچر پلاسمایی استفاده می شود که در آن ورقه فلزی نازکی در عقب یک گلوله غیررسانا قرارمی گیرد. وقتی جریان از درون این ورقه می گذرد، بخار شده و به یک پلاسما (نیمه جامد) تبدیل می شود که قادر به هدایت جریان است.

وقتی یک جریان الکتریکی از ترمینال مثبت منبع تغذیه وارد شده و به ریل مثبت می رسد، از عرض آرمیچرعبور کرده و به ریل منفی رسیده و دوباره به منبع تغذیه بر می گردد.عبور جریان الکتریکی از هر سیمی تولید یک میدان مغناطیسی در پیرامون آن می کند. تیروی مغناطیسی تولید شده دارای شدت و جهتی معین است. در یک توپ ریلی، دو ریل مانند سیم عمل می کنند و یک میدان مغناطیسی پیرامون هر ریل ایجاد می شود. خطوط نیروی میدان مغناطیسی در ریل مثبت خلاف جهت حرکت عقربه‌های ساعت و در ریل منفی در جهت حرکت عقربه های ساعت جریان دارند. میدان مغناطیسی بین ریل ها جهتی رو به بالا دارد.

همانطور که دیده میشود نیروی لورنتز موازی ریلها و به سمت مخالف منبع تغذیه عمل می کند. اندازه نیرو با فرمول F=(i)(L)(B) داده می شود که F نیروی خالص، i  شدت جریان الکتریکی، L طول ریلها و B شدت میدان مغناطیسی است. با استفاده از شدت جریانی به میزان میلیونها آمپر می توان نیروی پرتابی بسیار بزرگی تولید کرد که قادر است گلوله را با سرعت بالایی به بیرون پرتاب کند. با خروج گلوله مدار الکتریکی باز شده و جریان و در نتیجه نیرو قطع می شود.

توپهای ریلی به علت سبکی و سرعت بالای پرتاب گلوله مورد توجه نیروی دریایی کشورهای مختلف قرار گرفته اند. لیکن توان بالای موردنیاز آنها هنوز یکی از محدودیت های این سلاح بشمار می رود.

گردآوری و ترجمه: اصغر ناصری

منبع: How Stuff Works