حیوانات تا چه اندازه می توانند بزرگ شوند؟

یک نقاشی از آرژنتینوزوروس، احتمالا بزرگترین دایناسوری که تاکنون بر روی زمین زیسته است.

بزرگترین حیوانی که تاکنون بر روی زمین راه رفته است شاید آرژنتینوزوروس باشد، یک تیتانوسور غول آسای 70 تنی که حدود 90 میلیون سال پیش در طی آخرین سالهای دوران کرتاسه می زیسته است. برای مقایسه، سنگین ترین حیوان خشکی امروزین یعنی فیل آفریقایی تنها به حدود شش تن وزن می رسد.

اما آیا حیوانات می توانند از این مقادیر فراتر روند؟ آیا برای رشد حیوانات حدی وجود دارد؟

بزرگترین و سنگین ترین حیوانی که در کره زمین زیسته است والهای آبی هستند که به حدود 120 تن می رسند. حداقل از لحاظ نظری حد غیرقابل تخطی برای این مقدار وجود دارد که توسط قوانین فیزیک اعمال می شود. برای حیوانات روی خشکی این حد 109 تن است. بالاتر از این مقدار پاهای حیوان باید بیش از حد پهن باشد تا بتواند وزن بدنش را تحمل کند در غیر اینصورت حیوان نمی تواند به راحتی راه برود.

قانون مربع-مکعب یک اصل ریاضی است که ابتدا توسط گالیله به این صورت بیان شد: "نسبت بین دو حجم بزرگتر از نسبت میان دو سطح آنها است". به عبارت دیگر با افزایش اندازه یک حیوان، حجم آن سریعتر از مساحت سطح بدنش رشد می کند. بنابراین حیوانات بزرگتر نیاز به ماهیچه های بسیار بزرگتری برای نگهداشتن وزن خود دارند. اگر یک فیل با حفظ نسبت اندازه های بدنش بسیار بزرگتر شود، قانون مربع – مکعب چنین قضاوت خواهد کرد که این فیل زیر وزن خود از هم می پاشد. در حالی که وزن آن به توان 3 افزایش می یابد اندازه ماهیچه های آن تنها با توان 2 افزایش خواهند یافت.

تنها راهی که فیل می تواند بر این محدودیت غلبه کند داشتن پاهایی بطور نامتناسب بزرگ و کلفت است. اما در این حالت ماهیچه های آن بطور نامتناسبی حجیم خواهند شد طوری که توان حرکت دادن آنها را نخواهد داشت.

اما قوانین فیزیک و ریاضیات تنها مانع بزرگ شدن بیش از حد حیوانات نیستند. حیوانات بزرگ نیاز به غذای بیشتر دارند و تنها محیط هایی با مواد غذایی غنی می تواند چنین موجوداتی پرورش دهد.

نیازمندی های غذایی همچنین توضیحی بر این واقعیت هستند که چرا خزندگانی مانند تایتانوزوروس ها بسیار بزرگتر از پستانداران خشکی شدند، زیرا حیوانات خونگرم سوخت و ساز سریعتری دارند و برای نگهداری از یک اندازه بدن مشخص ده بار بیشتر از خزنده خونسرد هم اندازه خود نیاز به غذا دارند. خزندگان با سوخت و ساز آهسته تر و دمای بدن کمتر نیاز به غذای کمتر و کم کالری تری دارند.

واالهای آبی با وزن 120 تن استثنایی در این رابطه بشمار می روند. محیط زیست یگانه آنها که سرشار از مواد غذایی است و نیز نیروی شناوری آب که وزن بدن آنها را متعادل کرده و تنش اضافی بر ماهیچه ها و استخوانهای آنها وارد نمی سازد، امکان رشد آنها تا این مقادیر عظیم را فراهم ساخته است. والها می توانند چندین کیلومتر  برای یافتن غذا در آب سفر کنند.

اسکلت یک وال آبی در موزه تاریخ طبیعی

اما بزرگترین مانع در برابر ابقای جانداران عظیم الجثه، انسانها هستند. انسانها 90 درصد حیوانات بزرگ را با شکار از میان برده اند. فیل آفریقایی، کرگدن و انواع نهنگ ها توسط انسان تا لبه انقراض پیش برده شده اند. تنها در صورت انقراض انسان است که حیوانات عظیم در اثر پدیده تکامل دوباره بر عرصه جهان خاکی پای خواهند گذاشت.

منبع: Live Science

---

تدریس دروس ریاضیات دبیرستان و دانشگاه

توسط مدرس با تجربه با بیش از 25 سال سابقه موفق

09360771981

---

قدرتمندترین موتور احتراق داخلی دنیا

 

از دیدن این موتور عظیم ممکن است آرواره های شما به پایین افتد! موتور Wärtsilä RT-flex96C بزرگترین و قدرتمندترین موتور دیزل دنیا است.

این موتور که در فنلاند ساخته شده، 14 سیلندر دارد و می تواند 107,389 اسب بخار توان تولید کند، یعنی گشتاوری بیش از 7 میلیون نیوتن متر که برای تامین برق یک شهرک مسکونی کافی است.

این موتور وزنی حدود 2300 تن داشته، طولی معادل 27 متر و ارتفاعی برزابر 13.2 متر دارد که بیشتر از یک ساختمان چهار طبقه است. سرعت دوران میل لنگ آن حدود 102 دور بر دقیقه است.

هرکدام از 14 سیلندر این موتور در یک سیکل خود 180 گرم گازوئیل می بلعد که قادر به تولید 5700 کیلووات انرژی است. ممکن است مصرف سوخت آن بالا بنظر برسد اما با این حال این موتور یکی از کارامدترین ها در دنیاست و کمترین میزان آلودگی را تولید می کند.

ممکن است در شگفت باشید کدام غولی از این موتور استفاده می کند. این موتور در یک کشتی باری به نام اما مرسک ساتفاده می شود که گنجایش حمل 11 هزار کانتینر را دارد و با این وجود قادر به حرکت با سرعت 31 گره دریایی است در حالی که بیشتر کشتی های باری از سرعت 20 گره نمی توانند تندتر حرکت کنند.

هم اکنون 25 موتور از این دست در سراسر دریاهای دنیا در حال غرش هستند.

 منبع:

https://www.zmescience.com/science/biggest-most-poweful-engine-world/

---

تدریس دروس ریاضی دانشگاه

توسط مدرس با تجربه

مهندس مکانیک از دانشگاه تهران

09360771981

بزرگترین کهکشان های شناخته شده

بزرگترین کهکشان گیتی کدام است؟

منبع:‌نشریه Forbes

نمای کهکشان راه شیری در حالی که لنز تلسکوپ فضایی به سوی عمق مرکز آن نشانه رفته است. کهکشان راه شیری ما حدود 400 میلیارد ستاره در خود دارد که پهنه یس حدود 100 هزار سال نوری را در بر می گیرند.

کهکشان ها به صورتهای مختلفی وجود دارند. کهکشان راه شیری ما به زحمت در میان فهرست کهکشان‌های بزرگ جای می گیرد.

کهکشان آندرومدا (امراة المسلسله) در گروه محلی کهکشان های ما قرار دارد و احتمالا قطری دو برابر راه شیری دارد. در گروه خوشه کهکشانی محلی ماٰ آندرومدا از همه بزرگتر بوده و قطری حدود 220 هزار سال نوری دارد.

کهکشان مالین 1 یکی از بزرگترین کهکشان های مارپیچی کشف شده با 650 هزار سال نوری قطر است.

کهکشان هایی که بشدت دچار اغتشاش گرانشی هستند مانند UCG 2885 می توانند بسیار بزرگ شوند. این کهکشان با 832 هزار سال نوری قطر بزرگترین کهکشان مارپیچی کشف شده تاکنون است.

 

کهکشان NGC 262 در مرکز این تصویر تقریبا هم اندازه راه شیری است. لیکن هاله هیدروِژن و ماده تاریک آن چنانچه به رنگ آبی در این تصویر دیده می شود تا 1 میلیون سال نوری امتداد می یابد.

خوشه غول پیکر کهکشانی Abell 2029 مکان کهکشان IC 1101 در مرکز خود است. این کهکشان بیضی شکل با 5.5 میلیون سال نوری قطر و جرمی معادل یک کوآدریلیون خورشید (1000 تریلیون برابر جرم خورشید) بزرگترین کهکشان شناخته شده تاکنون است.

بزرگترین ستارگان شناخته شده عالم

یکی از جالب ترین نمودارها در زمینه دسته بندی و شناخت ستارگان، نمودار هرتزپرانگ روسل است. اگر ستارگان شناخته شده عالم را در نموداری که محور افقی آن دمای سطحی و محور عمودی آن میزان تابندگی (برحسب واحد خورشیدی) است قرار دهیم، ستارگان عادی و پایدار بر روی خطی کمابیش افقی واقع می شوند که نام رشته اصلی (main sequence) را بخود گرفته است. در پایین ترین نقاط این خط ستارگان سرد با دمای سطحی حدود 2000 کلوین قرار دارند و در ادامه به ستاره آشنای منظومه شمسی یعنی خورشید می رسیم که دمای سطحی آن حدود 6000 درجه سانتی گراد است. سردترین ستاره ها قرمز رنگند و با افزایش دمای سطحی رنگ آنها بتدریج به زرد، سفید و سپس آبی می گراید. ستارگان آبی بسیار داغند و دمای سطحی آنها می تواند به بالاتر از 30 هزار کلوین برسد. در ستارگان رشته اصلی نیروی گرانشی که تمایل به متراکم کردن ستاره دارد با رانش ناشی از انبساط حرارتی هسته داغ ستاره در تعادل است و ستاره پایداری خود را به مدتی طولانی از چند میلیون تا چند میلیارد سال حفظ می کند.

 بیرون رشته اصلی ستارگان غیرعادی قرار دارند که ترکیب جرم و اندازه آنها بسیار شگفت آور است. در پایین رشته اصلی کوتوله های سفید با چگالی بالا و حجم کم قرار دارند و بالاتر از خط نیز به غول ها و ابرغولهای قرمز بر می خوریم که چگالی کم لیکن ابعادی بسیار غول آسا دارند.

هر ستاره ای در ابتدای پیدایش خود (که از ابرهای چرخان گاز و غبار نتیجه می شود) مدتی را در رشته اصلی می گذراند که کاملا به جرم آن بستگی دارد. هرچه جرم ستاره ای بیشتر باشد ذخیره سوخت هیدروژن هسته خود را سریعتر مصرف کرده و درون آن سرد می شود. بدین ترتیب نیروی گرانشی توده های جرم ستاره بر رانش ناشی از انبساط حرارتی غالب شده و ستاره چروک می خورد. ممکن است ستاره به یک کوتوله سفید چگال و متراکم تبدیل شود و یا در اثر انفجاری عظیم یک نواختر یا ابرنواختر از خود به نمایش گذارد، یعنی ستاره ای که در مدت چند روز چنان درخشان می شود که حتی در نور روز نیزقابل دیدن است.

اما غولها و ابرغولهای قرمز در نتیجه چروک خوردن هسته یک ستاره پرجرم و انبساط لایه های بیرونی ستاره در نتیجه گرم تر شدن هسته تشکیل می شوند. در این صورت ستاره از رشته اصلی خارج شده وبه اجرام ناپایدار آسمان تبدیل می شود. سرنوشت یک ستاره کاملا به جرم آن بستگی دارد.

عنوان بزرگترین ستاره شناخته شده عالم تا چند سال پیش به VY Canis Majoris تعلق داشت که در فاصله 5000 سال نوری از زمین در صورت فلکی کانیس ماژوریس یا سگ بزرگ قرار دارد. قطر این ابرغول قرمز حدود 1540 برابر خورشید است لیکن جرم آن شاید حدود 40 برابر خورشید باشد. بدین ترتیب چگالی متوسط این ستاره هزاران بار کمتر از آب معمولی است.

در حال حاضر مقام اول بزرگترین ستاره به UY Scuti تعلق دارد که در فاصله 9500 سال نوری و صورت فلکی Scutum واقع شده است. این ستاره در اثر تغییر شرایط دمایی درونی مدام منبسط و منقبض می شود بطوری که شعاع متوسط آن 1708 برابر خورشید (یا 2.4 میلیارد کیلومتر) است. اگر این ستاره بجای خورشید بود سیارات داخلی را بلعیده و تا مدار مشتری را دربرمی گرفت. خورشید در  برابر این ستاره تنها نقطه کوچکی به نظر می رسد. این ستاره در مرکز شکل زیر دیده می شود.

هرچه ستاره ای بزرگتر باشد سطح آن سردتر است بطوری که UY Scuti دمای سطحی حدود 3500 کلوین دارد.

اما شناخته شده ترین ابرغول عالم ستاره ابط الجوزا یا Betelgeuse است. دلیل این معروفیت فاصله نسبتا کم این ستاره از زمین است: ابطالجوزا تقریبا 430 سال نوری از زمین فاصله دارد و یکی از اولین ابرغولهای آشکارسازی شده است. این ستاره نهمین ستاره درخشان آسمان شب است که در صورت فلکی اوریون قرار دارد. قطر این ستاره حدود 1180برابر قطر خورشید یا 821 میلیون کیلومتر است. ابط الجوزا زمانی در هزاران سال آینده منفجر شده و به یک ابرنواختر (سوپرنووا) تبدیل خواهد شد.

تالیف: اصغر ناصری

منابع

https://en.wikipedia.org/wiki/File:Hertzsprung-Russel_StarData.png

http://earthsky.org/brightest-stars/betelgeuse-will-explode-someday

http://phys.org/news/2015-12-biggest-star-universe.html

غولهای تاریخ صنایع هوایی

هواپیمای دوباله Behemoth

بزرگترین هواپیمای جنگ جهانی اول، Zeppelin-Staaken R.VI بود که از چوب ساخته شده و 22.1 متر طول داشت. هر هواپیما به 50 نفر خدمه زمینی برای نگهداری و عملیات نیاز داشت.

قایق بالدار

غول دیگر ساخت صنایع هوایی آلمان Dornier Do X با دورازده موتور بود که می توانست 100 مسافر حمل کند. این هواپیمای عظیم 56 تن وزن داشت.

هواپیمای عظیم شوروی

توپولف ANT-20 یک ابزار تبلیغاتی، یک هواپیمای مسافربری مجهز به ایستگاه رادیویی، سینما و آزمایشگاه عکاسی بود. موتور بزرگی در بالای بدنه به برخاستن آن کمک می رساند.

بمب افکن نمادین

بزرگترین بمب افکن زمان جنگ جهانی دوم بوئینگ بی 29 سوپرفورترس، بمب اتمی بر روی شهرهای ژاپن افکند و طلیعه عصر نوینی از بمب افکن های غول پیکر بود.

غول جنگ سرد

کانویر بی 36 پیس میکر اولین بمب افکن غول پیکر قاره پیما بود که می توانست بدون توقف مسافت ایالات متحده تا هند را طی کند. این غول پنجاه متری نیاز به شش موتور ملخی و چهار موتور جت برای پرواز داشت.

جت کارآزموده

بوئینگ بی 52 استرافورترس یکی از بزرگترین جت هایی است که تاکنون ساخته شده و دارای هشت موتور نیرومند برای پرواز با سرعت نزدیک به صوت است.

رکورد شکن روسی

بزرگترین بمب افکن تاریخ توپولف تی یو 160 بلک جک با وزن حدود 275 تن است که نیرومندترین موتورهای جت را حمل می‌کند. این بمب افکن بزرگترین هواپیمای بال متغیر ساخته شده دنیا است.

تایتانیک پرنده

بزرگترین هواپیمایی که تا بحال ساخته شده آنتونوف AN-225 دارای شش موتور جت و 84 متر طول است و از این نظر طویل ترین هواپیمای تاریخ است. این غول می تواند 250 تن بار حمل کند.

منبع:

Air and Space Magazine