الموطأ للامام مالك بن أنس - رواية يحي بن يحي الليثي
تحميل كتاب "تحفة العروس أو الزواج الإسلامي السعيد"
كتاب ''الثقة الفورية'' لبول ماكينا
تحميل رواية الخيميائي لباولو كويلو
تحميل كتاب الكون الأنيق لبرايان غرين
تحميل كتاب أينشتين والنسبية pdf الكاتب مصطفى محمود
تحميل كتاب الدقائق الثلاث الأولى من عمر الكون لستيفن وينبرغ
تحميل كتاب الحرية أو الطوفان ل د. حاكم المطيرى
تحميل كتاب ''الإنسان الصرصار'' لفيودور دوستويفسكي
تحميل كتاب أحجار على رقعة الشطرنج
مائة من عظماء أمة الإسلام غيروا مجرى التاريخ
كتاب أيقظ قواك الخفية لأنتونى روبنز
كتاب أسلحة، جراثيم، فولاذ - مصائر المجتمعات البشرية لجارد دايموند
تحميل وقراءة كتاب "فن الحرب" لسون تزو
تحميل كتاب سيكولوجية الجماهير لـ غوستاف لوبون
كتاب "لأنك الله" للشيخ علي بن جابر الفيفي
كتاب ''العوالم المتوازية للذات'' للكاتب فريدريك داودسون
تحميل كتاب التغلب على الخجل لجون ووكر و موري شتاين
تحميل كتاب "الأهداف" لبراين ترايسي
تحميل كتاب ''قوة الفشل'' لشارلز مانز
نظرية النسبية ونظام التموضع العالمي GPS
medamin :: علوم وثقافة :: علوم ومعرفة
نظرية النسبية ونظام التموضع العالمي GPS
يسألني الناس غالباً "ما هو الجيد في النّظرية النّسبية Relativity ؟" من الشائع أن نُفكر في النسبية باعتبارها نظرية رياضية مُجرّدة وغامضة للغاية، وليس لها أي نتائج على الحياة اليومية. وهذا في الواقع بعيدٌ جداً عن الحقيقة.
فكّر للحظةٍ بأنك تقود طائرة تجارية، فيقوم الطيّار والطاقم بنقلك إلى وجهتك بمساعدةٍ من نظام تموضع المواقع العالمي(GPS). بعيداً عن ذلك، العديد من السيارات الفاخرة تأتي الآن مع أنظمة ملاحة مُدمجة والتي تشمل أجهزة تموضع عالمية مُستقبلة مع خرائط رقمية، ويمكنك شراء أنظمة تحديد مواقع محمولة والتي ستحدد موقعك على الأرض (خط العرض، خط الطول، و الإرتفاع) بدقة من 5 إلى 10 أمتار و التي تزن بضعة أونصات وتكلّف حوالي 100 دولار.
تم تطوير نظام تحديد المواقع العالمي من قبل وزارة الدفاع الأمريكية لتوفير نظام ملاحة يستند على الأقمار الصناعية للجيش الأمريكي. وُضع النظام لاحقاً تحت إدارة وزارة الدفاع ووزارة النقل لتوفير إستخدامات الملاحة عسكرياً ومدنياً.
بتألف التكوين الحالي لأجهزة تحديد المواقع العالمية من شبكة من 24 قمر صناعي في مدارات عالية حول الأرض. كل قمر صناعي تابع لجهاز تموضع عالمي يدور بارتفاع حوالي 20،000 كيلومتر من الأرض، وتبلغ سرعته المدارية حوالي 14،000 كيلومتر في الساعة (الفترة المدارية هي 12 ساعة - على عكس الاعتقاد الشائع، مدارات الأقمار الصناعية التابعة لأجهزة التموضع العالمية ليست متزامنة مع الأرض ولا تدور بالنسبة إلى الأرض). يتم توزيع مدارات الأقمار الصناعية بحيث تكون 4 أقمار صناعية على الأقل واضحة من أي نقطة على الأرض في أية لحظة معينة (مع ما يصل إلى 12 قمر صناعي واضح في آنٍ واحد). كل قمر صناعي يحمل معه ساعة ذرية تتك بدقة في كل نانو ثانية واحدة (واحد من المليار من الثانية). جهاز استقبال التموضع العالمي الموجود في طائرة يقوم بتحديد موقعها ووجهتها عن طريق مقارنة إشارات التوقيت التي تستقبلها من عدد من الأقمار الصناعية لأجهزة التموضع العالمي (عادةً من 6 إلى 12 قمر صناعي) وتحديد مواقعها في الأماكن المُخصصة لكل قمر صناعي. الدقّة التي حُقّقت جديرة بالمحلاظة: فحتى جهاز إستقبال تموضع عالمي محمول بسيط بإمكانه تحديد موقعك بدقّة في غضون 5 إلى 10 أمتار فقط في بضع ثوانٍ (مع التّقنيات المختلفة التي تقارن بين اثنين من أجهزة الاستقبال القريبة، يتم الحصول على توضيحات السنتيمتر أو الميليمتر في الوضع النسبي في أقل من ساعة). جهاز استقبال التموضع العالمي في سيارةٍ يعطي قراءات دقيقة حول الموقع، السرعة، و الوجهة في التوقيت الحقيقي!
لكي يتم إنجاز هذا المستوى من الدقة، تكّات الساعة من الأقمار الصناعية التابعة لأجهزة التموضع العالمي يجب أن تكون بدّقة تتراوح ما بين 20 إلى 30 نانوثانية. ومع ذلك، ولأن الأقمار الصناعية تتحرّك باستمرارٍ نسبي للمُراقبين على الأرض، يجب أن تؤخذ الآثار التي تنبأت بها النظريات النّسبية الخاصة والعامة بالحسبان لتحقيق دقة الـ 20-30 نانوثانية المطلوبة، لأن المُراقب على الأرض يرى الأقمار الصناعية في حركتها قريبة له، فإن النّسبية الخاصة تتنبأ بأنه يجب أن نرى تكات الساعة أبطأ قليلاً. النّسبية الخاصة تتنبأ أن الساعات الذرية التي على أسطح الأقمار الصناعية يجب أن تتأخر على الساعات على الأرض بنحو 7 ميكرو ثانية في اليوم الواحد بسبب بطأ مُعدّل التكة نتيجة تأثير تمدد الوقت لحركتهم النسبية.
من ناحية أخرى، الأقمار الصناعية في مداراتها فوق الأرض، حيث انحناء الزمكان بسبب كتلة الأرض هو أقل مما هو عليه على سطح الأرض. تتنبأ النسبية العامة بأن الساعات الأقرب إلى الأجسام الضّخمة تتك بصورةٍ أبطأ من الساعات البعيدة. على هذا النحو، عند النظر من سطح الأرض، فإن الساعات على متن الأقمار الصناعية تظهر وكأنها تتك أسرع من الساعات على الأرض. عملية حسابية باستخدام النّسبية العامة تتنبأ بأن الساعات على متن كل قمر صناعي تتقدم على الساعات الأرضية بنحو 45 مايكرو ثانية في اليوم.
هذان المزيحان من التأثيرات النسبية يعني أن الساعات على متن كل قمر صناعي يجب أن تتك أسرع بحاولي 38 مايكرو ثانية في اليوم الواحد (45-7=38!) من الساعات المُتطابقة في الأرض. قد يبدوا هذا صغيراً، ولكن الدّقة العالية المطلوبة في أنظمة أجهزة التموضع العالمية تتطلب دقة على مستوى النانو ثانية، و38 مايكرو ثانية هي 38،000 نانوثانية. إذا لم تُؤخذ هذه التأثيرات بالحسبان، فإنّ أنظمة الملاحة التي تستند على مجموعة أجهزة التموضع العالمية ستكون كاذبة بعد دقيقتين فقط، والأخطاء في تحديد المواقع العالمية ستستمر بالتراكم بمعدل حوالي 10 كيلومترا كل يوم! وبذلك يصبح النّظام برمته في وقتٍ قصير لا قيمة له على الإطلاق للملاحة. هذا النوع من الخطأ التراكمي هو أقرب إلى قياس موقعي وأنا أقف يوما ما في شرفتي الأمامية في كولومبوس، أوهايو، ثم القيام بالقياس بعد أسبوع مع وجود جهاز استقبال الـ GPS مُبيناً لي بأني أنا وشرفتي على بعد 5000 متر في مكانٍ ما فوق مدينة ديترويت.
المهندسون الذين صمموا نظام الـ GPS أشملوه بالتّأثيرات النسبية عند تصميمه. على سبيل المثال، لمواجهة التأثير النسبي مرةً واحدةً عند المدار، فقد أبطأوا تكّات الساعات الذرية قبل أن يتم إطلاقها بحيث إن أصبحوا بمدارهم الصحيح في محطّاتهم فإن تلك الساعات ستتك بمُعدلٍ صحيح مقارنة بالساعات الذرية في المحطّات الأرضية. علاوةً على ذلك، تم بناء حواسيب صغيرة داخل أجهزة استقبال التموضع العالمية التي تقوم (بين أشياء أخرى) بتنفيذ الحسابات النّسبية اللازمة لتحديد موقع المُستخدم.
النسبية ليست فقط نظرية رياضية مجردة: فهمها ضروري للغاية في جعل نظام الملاحة العالمي يعمل بشكلٍ أصح!
من صفحة الفزيائيون على الثايسبوك
https://www.facebook.com/ThePhysicistsArabic/posts/616718941795153:0
المصدر:
http://www.astronomy.ohio-state.edu/~pogge/Ast162/Unit5/gps.html
» كيف تم إثبات نظرية النسبية العامة؟ - الحلقة الثانية
» النسبية الخاصة
» النسبية العامة
» ما هي نظرية الأوتار؟
medamin :: علوم وثقافة :: علوم ومعرفة
الأربعاء فبراير 21, 2024 7:39 pm من طرف gamal
» تحميل كتاب الموطأ لإمام دار الهجرة مالك بن أنس رواية يحي بن يحي الليثي
الخميس فبراير 15, 2024 7:55 pm من طرف profost
» تأثير تراكم الرواسب على صحة الهواء والصحة العامة: دراسة حالة في الرياض
الخميس فبراير 15, 2024 5:36 pm من طرف gamal
» الكهرباء الآمنة تبدأ من هنا: كيفية اختيار كهربائي معتمد لمنزلك في الرياض
الخميس فبراير 15, 2024 3:07 pm من طرف gamal
» تحقيق التوازن الحياتي: كيف يُسهم مكتب الشغالات في تقديم الدعم الأسري؟
الخميس ديسمبر 28, 2023 10:30 pm من طرف gamal
» رفاهية الهواء البارد: خدمات شركة صيانة مكيفات في شمال الرياض
الأربعاء ديسمبر 27, 2023 2:37 pm من طرف gamal
» مكاتب شغالات في مدينة نصر: تحسين جودة الحياة المنزلية
الأربعاء ديسمبر 27, 2023 9:48 am من طرف gamal
» نظافة فائقة: استعراض لأفضل شركات تنظيف المنازل في مدينة نصر
الأربعاء ديسمبر 27, 2023 7:57 am من طرف gamal
» تنظيف وتعقيم: شركة صيانة مكيفات تفوق التوقعات في شرق الرياض
الإثنين ديسمبر 25, 2023 11:32 am من طرف gamal
» في ظل الحرارة: كيف تعتني شركتنا بمكيفاتك في غرب العاصمة؟
الإثنين ديسمبر 25, 2023 10:39 am من طرف gamal
» تنظيف فعّال وبيئي: رحلة استخدام البخار في تحسين نظافة وصحة الكنب في الرياض
الإثنين ديسمبر 25, 2023 9:07 am من طرف gamal
» شركات تنظيف الكنب بالرياض: تلميحات حول الاختيار الأمثل
السبت ديسمبر 23, 2023 9:29 pm من طرف gamal
» المهنية والجودة: كيف يساهم مكتب الترجمة المعتمد في نجاح الأعمال في سوق مدينة نصر؟
الإثنين ديسمبر 18, 2023 3:41 pm من طرف gamal
» Exercice 10: Systèmes mécaniques oscillants || Pendule pesant (Examen national 2010) || 2BAC
الأحد مايو 28, 2023 4:01 pm من طرف Admin
» Exercice 9: Systèmes mécaniques oscillants || Gravimètre (Examen national 2019) || 2BAC - SM
الأحد مايو 28, 2023 4:01 pm من طرف Admin