خورشید احتمالا در حال بیدار شدن از خواب سنگین خود است. این ستاره بهتازگی قویترین شراره خود را از اکتبر 2017 به این طرف به بیرون پرتاب کرده است؛ اتفاقی که توسط تلسکوپ فضایی SDO ثبت شده است.
شرارههای خورشید انفجارهایی هستند که از لکههای خورشیدی منشا میگیرند. لکههای خورشیدی به نواحی تاریک و نسبتا سردی بر روی سطح خورشید گفته میشود که میدانهای مغنناطیسی بسیار قدرتمندی ایجاد میکنند.
دانشمندان زبانههای قدرتمند خورشید را به سه دسته تقسیم میکنند: M ،C و X و هر دسته، ده برابر قویتر از دسته پایینی خودش است؛ بهعبارتی، زبانههای M، ده برابر قدرتمندتر از C بوده، اما ده برابر ضعیفتر از نوع X هستند.
انفجارهای جدید، از نوع M بودهاند و بنابراین به اندازه نوع X چندان قدرتمند نبودند. ضمنا جهت آنها به سمت زمین نبوده و امکان ایجاد شفقهای قطبی در اثر پرتاب حجم عظیمی از پلاسمای خورشیدی وجود نداشته است. اما ناسا میگوید که این انفجارها میتواند نشانه این باشد که خورشید در حال وارد شدن به یک فاز بسیار فعال از چرخه ۱۱ ساله خود است. اگر چنین چیزی صحت داشته باشد، احتمالا آخرین چرخه این ستاره یعنی چرخه 24 به پایان رسیده است.
دانشمندان شروع چرخههای جدید را کمینه خورشیدی (solar minimum) مینامند؛ یعنی لحظهای که خورشید کمترین تعداد لکه و پایینترین میزان فعالیت را دارد.
ناسا در رابطه با شناسایی شراره جدید خورشید توسط تلسکوپ SDO گفت: “بعد از اتفاق افتادن احتمالی یک کمینه، نیاز به حداقل شش ماه رصد خورشید و شمارش لکههای آن است تا بتوان فهمید آیا واقعا تغییر چرخهای اتفاق افتاده است یا نه. از آنجاییکه در لحظه کمینه تعداد لکههای موجود در یک چرخه به حداقل تعداد خود میرسند، دانشمندان برای اینکه بدانند این لحظه چه زمانی رخ داده است، باید افزایش متناوب تعداد این لکهها را مشاهده کنند. این بدین معنی است که رویداد کمینه خورشیدی، فقط یک لحظه است و تایید وقوع آن نیاز به شش تا ۱۲ ماه زمان دارد.”
با توجه به گفتههای ناسا، باید منتظر بمانیم و ببینم آیا رصدهای بیشتر، شروع چرخه 25 خورشید را تایید میکنند یا نه.
http://www.netwebco.ir/wp-content/uploads/2015/09/logo.png00ادمینhttp://www.netwebco.ir/wp-content/uploads/2015/09/logo.pngادمین2020-06-03 12:32:252020-06-03 12:32:25ثبت قویترین شراره خورشیدی در سه سال اخیر؛ آیا خورشید در حال بیدار شدن است؟!
خورشید احتمالا در حال بیدار شدن از خواب سنگین خود است. این ستاره بهتازگی قویترین شراره خود را از اکتبر 2017 به این طرف به بیرون پرتاب کرده است؛ اتفاقی که توسط تلسکوپ فضایی SDO ثبت شده است.
شرارههای خورشید انفجارهایی هستند که از لکههای خورشیدی منشا میگیرند. لکههای خورشیدی به نواحی تاریک و نسبتا سردی بر روی سطح خورشید گفته میشود که میدانهای مغنناطیسی بسیار قدرتمندی ایجاد میکنند.
دانشمندان زبانههای قدرتمند خورشید را به سه دسته تقسیم میکنند: M ،C و X و هر دسته، ده برابر قویتر از دسته پایینی خودش است؛ بهعبارتی، زبانههای M، ده برابر قدرتمندتر از C بوده، اما ده برابر ضعیفتر از نوع X هستند.
انفجارهای جدید، از نوع M بودهاند و بنابراین به اندازه نوع X چندان قدرتمند نبودند. ضمنا جهت آنها به سمت زمین نبوده و امکان ایجاد شفقهای قطبی در اثر پرتاب حجم عظیمی از پلاسمای خورشیدی وجود نداشته است. اما ناسا میگوید که این انفجارها میتواند نشانه این باشد که خورشید در حال وارد شدن به یک فاز بسیار فعال از چرخه ۱۱ ساله خود است. اگر چنین چیزی صحت داشته باشد، احتمالا آخرین چرخه این ستاره یعنی چرخه 24 به پایان رسیده است.
دانشمندان شروع چرخههای جدید را کمینه خورشیدی (solar minimum) مینامند؛ یعنی لحظهای که خورشید کمترین تعداد لکه و پایینترین میزان فعالیت را دارد.
ناسا در رابطه با شناسایی شراره جدید خورشید توسط تلسکوپ SDO گفت: “بعد از اتفاق افتادن احتمالی یک کمینه، نیاز به حداقل شش ماه رصد خورشید و شمارش لکههای آن است تا بتوان فهمید آیا واقعا تغییر چرخهای اتفاق افتاده است یا نه. از آنجاییکه در لحظه کمینه تعداد لکههای موجود در یک چرخه به حداقل تعداد خود میرسند، دانشمندان برای اینکه بدانند این لحظه چه زمانی رخ داده است، باید افزایش متناوب تعداد این لکهها را مشاهده کنند. این بدین معنی است که رویداد کمینه خورشیدی، فقط یک لحظه است و تایید وقوع آن نیاز به شش تا ۱۲ ماه زمان دارد.”
با توجه به گفتههای ناسا، باید منتظر بمانیم و ببینم آیا رصدهای بیشتر، شروع چرخه 25 خورشید را تایید میکنند یا نه.
http://www.netwebco.ir/wp-content/uploads/2015/09/logo.png00ادمینhttp://www.netwebco.ir/wp-content/uploads/2015/09/logo.pngادمین2020-06-03 12:32:252020-06-03 12:32:25ثبت قویترین شراره خورشیدی در سه سال اخیر؛ آیا خورشید در حال بیدار شدن است؟!
سیاره ما بهطور مداوم در معرض بادهای خورشیدی قرار دارد. اما موضوع عجیبی که در مورد آنها وجود دارد این است که هنگام رسیدن به زمین، بسیار گرمتر از آنچیزی هستند که انتظار میرود. حالا یک مطالعه جدید علت این پدیده را کشف کرده است.
ما میدانیم که ذرات تشکیلدهنده پلاسمای خورشید، با پخش شدن در فضا بهتدریج سرد میشوند؛ اما مساله اینجاست که دمای آنها خیلی کندتر از پیشبینی مدلها کاهش مییابد.
Stas Boldyrev، فیزیکدان از دانشگاه ویسکانسین میگوید: دانشمندان از زمان کشف بادهای خورشیدی در سال 1959 مشغول مطالعه آنها هستند، اما این جریان پلاسما دارای ویژگیهای زیادی است که هنوز بهخوبی شناخته نشدهاند. محققان در ابتدا فکر میکردند که بادهای خورشیدی با دور شدن از این ستاره بهسرعت سرد خواهند شد، اما اندازهگیریهای ماهوارهای نشان میدهند که دمای آنها هنگام رسیدن به زمین، ۱۰ برابر بیشتر از مقدار موردانتظار است.
Boldyrev و همکارانش برای مطالعه حرکت پلاسما، از تجهیزات آزمایشگاهی خاصی استفاده کردند و حالا فکر میکنند که علت گرمتر بودن بادهای خوشیدی، الکترونهای محبوسشدهای هستند که نمیتوانند از چنگ خورشید فرار کنند.
فرض کنونی این است که پروسه پخش بادهای خورشیدی در فضا، از قوانین آدیاباتیک تبعیت میکند. این قوانین میگویند که انرژی گرمایی نمیتواند به یک سیستم اضافه یا از آن حذف شود؛ بنابراین جایی برای خارج یا وارد شدن انرژی به داخل جریان ذرات وجود ندارد.
اما موضوعی که اغلب به آن توجه نمیشود این است که حرکت یک الکترون به سمت بیرون خورشید، به هیچوجه حرکت سادهای نیست، بلکه مسیرهای پرپیچوخمی را در بین خطوط میدان مغناطیسی گسترده اطراف ستاره طی میکند. این آشفتگی حرکتی، فرصت خوبی را برای انتقال حرارت به جلو یا عقب فراهم میکند.
الکترونها بهخاطر جرم کوچکی که دارند، نسبت به یونهای سنگینتر، فرصت بهتری برای پرتاب به سمت جلوتر اتمسفر خورشید دارند و این کار باعث میشود ابر بزرگی از ذرات مثبت، در پشت سر آنها باقی بماند.
اما درنهایت، افزایش جاذبه بین بارهای مخالف، حرکت این الکترونهای سیال را کند میکند و آنها را به سمت عقب هل میدهد؛ یعنی جایی که دوباره تحتتاثیر خطوط میدان مغناطیسی خورشید قرار میگیرند.
Boldyrev میگوید: این الکترونها وقتی دوباره به سمت خورشید باز میگردند، بهخاطر نیروی الکتریکی جذبکننده خورشید دیگر نمیتوانند از آن فرار کنند. بنابراین، آنها بهصورت توپ پینکپونگ به عقب و جلو حرکت میکنند و توده بزرگی از الکترونهای محبوسشده را به وجود میآورند.
Boldyrev و همکارانش، حرکت رفتوبرگشتی مشابهی را در آزمایشگاه و در داخل دستگاهی به نام ماشین آینه (Mirror machine) که برای مطالعه پلاسما استفاده میشود مشاهده کردند.
البته ماشینهای آینه در اصل دارای هیچ آینهای نیستند؛ حداقل نه از نوع شفافی که همه ما میشناسیم. این دستگاههای فیوژن خطی، که بهعنوان آینههای مغناطیسی یا تلههای مغناطیسی هم شناخته میشوند، از لولههای بلندی که دارای گردنههای بطریشکل در انتهاهای خود هستند تشکیل شدهاند.
خاصیت بازتابی آنها در واقع با عبور جریانهای پلاسما از دو انتهای بطریشکلشان ایجاد میشود و در آنجا خطوط میدان مغناطیسی اطراف را به نحوی تغییر میدهند که ذرات جریان پلاسما دوباره به داخلشان بازتابیده میشوند.
Boldyrev میگوید: اما برخی از ذرات میتوانند فرار کنند. این ذرات در امتداد خطوط میدان مغناطیسی، به بیرون بطری حرکت میکنند. ما از پلاسمای بسیار داغ استفاده کردیم و از این طریق میخواستیم بدانیم که دمای الکترونهایی که از داخل بطری فرار میکنند چگونه در بیرون آن کاهش مییابد. در واقع این الکترونهای فرارکرده میتوانستند دید بهتری درباره اتفاقی که برای بادهای خورشیدی میافتد به ما بدهند.
Boldyrev و همکارانش، تودهای از الکترونهای محبوسشده را مشاهده کردند که بهصورت توپ پینکپونگ عقب و جلو میرفتند و نقش مهمی در نحوه توزیع انرژی گرمایی و تغییر سرعت و درجه حرارت ذرات پلاسما بازی میکردند.
Boldyrev میگوید: مشخص شد که نتایج ما، انطباق خوبی با اندازهگیریهای دمای بادهای خورشیدی دارند و شاید این یافتهها بتوانند توضیح دهند که چرا دمای الکترونها با دور شدن از خورشید به کندی کاهش مییابد.
وجود این تطابق خوب بین نتایج ماشین آینه و آنچه که ما در فضا میبینیم، نشان میدهد که شاید پدیدههای خورشیدی دیگری نیز وجود داشته باشند که بتوان آنها را با استفاده از این روش، مورد مطالعه قرار داد.
http://www.netwebco.ir/wp-content/uploads/2015/09/logo.png00ادمینhttp://www.netwebco.ir/wp-content/uploads/2015/09/logo.pngادمین2020-04-21 07:30:422020-04-21 07:30:42بادهای خورشیدی بسیار داغتر از آنچیزی هستند که فکرش را میکنیم!
انرژی خورشیدی برای آینده بسیار ضروری است. اگر بهصورت جزئی به این مسئله نگاه بیندازیم، میبینیم که صنعت پنلهای خورشیدی در ایالاتمتحده و سایر نقاط جهان در حال رونق گرفتن است. اتحادیه صنعت انرژی خورشیدی(SEIA) میگوید از زمانی که کنگره ایالاتمتحده در سال 2006 اعتبار مالیاتی را برای این صنعت به تصویب رسانده، این صنعت بهطور میانگین از یک دهه پیش، سالانه 50 درصد رشد را تجربه کرده است. در بسیاری از صنایع دیگر، این رقم بسیار قابلتوجه است. اما انرژی خورشیدی مأموریتی فرای تولید ثروت دارد و آن حفاظت و نجات کره زمین است.
بدون استفاده از پنلهای خورشیدی و انرژیهای حاصل از آنها، راهی وجود ندارد تا بتوان از گرمایش جهانی که مسبب آن نیز انسانها هستند و میتواند برای همیشه آبوهوای کره زمین را تغییر دهد، اجتناب کرد. در برنامه توسعه سازمان ملل آمده است: “توانایی انرژیهای تجدید پذیر در زمینه کاهش تغییرات اقلیمی اثبات شده است.” برخی از فعالان این صنعت بر این باور هستند که تا سال 2050 و به دلیل نیاز به کاهش تغییرات اقلیمی، این صنعت رشدی 6500 درصدی را تجربه خواهد کرد.
اما باوجود تمامی جنبههای بااهمیت این پنلها، آنها همچنان ماهیتی اسرارآمیز دارند. این مستطیلهای مشکی و کمی تهدیدآمیز، نه ظاهری شبیه به ناجیان دارند و نه چنین احساسی را نیز به انسانها منتقل میکنند. آبشارها و سدهای عظیم، قهرمانانه به نظر میرسند، اما پنلهای خورشیدی اینگونه نیستند. خب، در هر صورت این پنلها چگونه کار میکنند؟
تاریخچهای مختصر
کار بر روی انرژی خورشیدی از سال 1839 آغاز شده است؛ یعنی هنگامیکه فیزیکدانی فرانسوی به نام ادموند بکرل (Edmond Becquerel) چیزی را کشف کرد که امروزه آن را تأثیر فوتوولتائیک مینامند. بکرل در کسبوکار خانوادگی خود مشغول به کار بود. پدر وی یعنی آنتوان بکرل (Antoine Becquerel) یک دانشمند فیزیک شناختهشده بود و بهطور فزایندهای به برق و الکتریسیته علاقهمند بود. ادموند نیز به طرز کار نور علاقه داشت. وقتی که وی فقط 19 سال داشت، علاقه او و پدرش با یکدیگر پیوند خورده و وی دریافت که از طریق نور خورشید میتوان به تولید الکتریسیته پرداخت.
سالها گذشت و این فناوری توانست قدمهای کوچک اما محکمی را بردارد. در طول دهه 1940، دانشمندانی همانند ماریا تلکس (Maria Telkes) با استفاده از سولفات سدیم آزمایشهایی را انجام دادند و توانستند که انرژی خورشید را جهت ساخت خانهای به نام Dover Sun House ذخیره کنند. مهندس روسی؛ راسل شومیکر اوچ (Russell Shoemaker Ochs) مشغول بررسی یک نمونه سیلیکونی ترکخورده بود و طی این آزمایش فهمید که این نمونه علیرغم ترکخوردگی همچنان میتواند جریان الکتریسیته را از خود عبور دهد.
اما جهش بزرگ در 5 اردیبهشت 1333 (25 آوریل 1954) اتفاق افتاد؛ یعنی هنگامیکه شیمیدان؛ کلوین فولر (Calvin Fuller) و فیزیکدان؛ جرالد پیرسون (Gerald Pearson) و مهندس؛ دارل چاپین (Daryl Chapin) از اولین سلول خورشیدی کاربردی خود رونمایی کردند.
همانند اوچ، این سه نفر نیز پیشتر برای شرکت Bell Labs کار کرده بود و همچنین چالش تولید برق از انرژی خورشیدی را نیز پذیرفته بودند. چاپین تلاش کرده بود تا منبع تغذیه موردنیاز برای تلفنهای بیابانی را تولید کند؛ یعنی جایی که در آن باتریهای عادی خشک میشدند. پیرسون و فولر سعی میکردند تا ویژگیهای نیمههادیها را کنترل کنند. این دستاورد در آینده میتوانست جهت تأمین انرژی رایانهها مورداستفاده قرار گیرد. هر سه نفر از کارهای یکدیگر خبر داشتند و پس از مدتی تصمیم گرفتند که با یکدیگر کار کنند.
کلوین فولر
رابرت مارگولیس (Robert Margolis)؛ تحلیلگر ارشد انرژی در آزمایشگاه ملی انرژیهای تجدید پذیر ایالاتمتحده (NREL) میگوید: “اولین سلولهای خورشیدی اساسا بهصورت دستی مونتاژ شده بودند.”
پنلهای خورشیدی چگونه کار میکنند؟
برای اینکه بفهمیم پنلهای سیلیکونی خورشیدی چگونه به تولید الکتریسیته میپردازند، ابتدا لازم است که تا حد اتم وارد جزئیات شویم. عدد اتمی سیلیکون 14 است؛ این بدین معنا است که 14 پروتون در مرکز آن قرار داشته و همچنین 14 الکترون نیز به دور این مرکز میچرخند. با استفاده از تصورات کلاسیک درباره حلقههای اتمی، باید بگوییم که سه حلقه در اطراف مرکز یک اتم در حال چرخش هستند. داخلیترین حلقه، دو الکترون، حلقه میانی، 8 الکترون و بیرونیترین حلقه نیز 4 الکترون دارد. باید این را نیز در نظر گرفت که ظرفیت دو حلقه داخلی تکمیل بوده اما حلقه سومی (بیرونیترین) نیمه تکمیل است. این قضیه بدین معنا است که این حلقه همیشه به دنبال کمک سایر اتمها جهت تکمیل ظرفیت خود میگردد. هنگامیکه دو اتم با یکدیگر متصل شوند، شکلی به نام ساختار کریستالی را تشکیل میدهند.
با در نظر گرفتن آنهمه الکترونی که سعی دارند خارج شده و به یکدیگر متصل شوند، فضای چندانی برای جریان الکتریسیته باقی نمیماند. به همین دلیل است که سیلیکون استفادهشده در پنلهای خورشیدی، ناخالص است. این نوع سیلیکون با عنصری دیگر مانند فسفر ترکیب میشود. بیرونیترین حلقه فسفر، 5 الکترون دارد. الکترون پنجمی که الکترون آزاد نامیده میشود، قادر است تا بدون تحریک زیاد، جریان الکتریکی را حمل کند. دانشمندان طی فرآیندی که ناخالصسازی (doping) نامیده میشود، با افزودن ناخالصیها تعداد الکترونهای آزاد را افزایش میدهند. نتیجه این فرآیند، سیلیکون نوع N نامیده میشود.
سیلیکون نوع N همان چیزی است که بر روی سطح پنلهای خورشیدی قرار دارد؛ یعنی در زیر لایهای از سیلیکون نوع P (سیلیکون مخالف نوع N). درحالیکه سیلیکون نوع N یک الکترون اضافی دارد، سیلیکون نوع P که از ناخالصیهایی مانند گالیوم و بور استفاده میکند، یک الکترون کمتر دارد. این قضیه یک عدم تعادل دیگر را ایجاد میکند و هنگامیکه نور خورشید به لایه نوع P میتابد، الکترونها فضای خالی یکدیگر را پر میکنند. این رویه متعادلسازی بارها و بارها خود را تکرار میکند و بدین شیوه الکتریسیته تولید میشود.
پنلهای خورشیدی از چه چیزی ساخته شدهاند؟
سلولهای خورشیدی از ویفرهای سیلیکونی ساخته شدهاند. این ویفرها نیز از عنصر سیلیکون و کریستال سخت و شکننده جامد ساخته شده که دومی پس از اکسیژن، فراوانترین عنصر موجود بر روی پوسته زمین است. اگر شما در ساحل باشید و ذرههای کوچک مشکی را مشاهده کنید، باید بگوییم که آنها سیلیکون هستند. همانطور که اوچ نیز دریافته بود، این ذرات بهصورت طبیعی نور خورشید را به الکتریسیته تبدیل میکنند.
همانند سایر کریستالهای دیگر، میتوان سیلیکون را نیز بسط داد. دانشمندانی همانند آنهایی که در شرکت Bell Labs کار میکردند، سیلیکون را در داخل لولهها و در قالب یک کریستال یکپارچه بسط داده و سپس لوله را جدا کرده و قطعات بهدست آمده را در اندازههایی که ویفر نامیده میشوند، برش میدهند.
ویکرام آگاروال (Vikram Aggarwal)؛ بنیانگذار و مدیرعامل EnergySage که یک بازار مقایسهای جهت پنلهای خورشیدی است، میگوید: “یک چوب گرد را تصور کنید. این چوب همانند یک پپرونی (نوعی از سوسیس که بهصورت ورقههای نازک جهت تهیه ساندویچها مورداستفاده قرار میگیرد) برش داده میشود. این چوبها بهصورت بسیار نازک برش داده میشوند؛ این همان مرحلهای است که از لحاظ تاریخی مشکلات زیادی را به وجود آورده است. اگر این برشها زیاد از حد ضخیم باشند، ضایعات محسوب شده و اگر زیاد از حد نیز نازک باشند، جهت ایجاد ترک بر روی آنها انعطاف و کارایی لازم را ندارند.”
یک نمونه از ماهواره Vanguard 1
شرکتها تولیدکننده سعی میکنند که تا حد امکان این ویفرها را نازک تولید کنند تا بدین شیوه از کریستالها بهترین استفاده ممکن را ببرند. این نوع از سلولهای خورشیدی از سیلیکونهای تک کریستالی ساخته میشوند.
درحالیکه اولین سلولهای خورشیدی ازلحاظ ظاهری با گزینههای امروزی شباهتهایی دارند، اما تفاوتهایی نیز در میان آنها وجود دارد. مارگولیس میگوید که اگر به شرکت Bell Labs بازگردیم، میبینیم که امید اولیه آنها این بوده است تا سلولهای خورشیدی قابلیت استفاده در مسابقه فضایی آینده را داشته باشند. بنابراین توجهی ویژه بر روی کاهش وزن این دستگاهها وجود داشته است. هنگامیکه سلولهای فوتوولتائیک شناخته شدند، دانشمندان این قطعات را در محفظههای سبکوزن جای دادند.
این ایده کارایی لازم را داشت. در تاریخ 26 اسفند 1336 (17 مارس 1958)؛ یعنی چهار سال پسازاینکه اولین سلول خورشیدی توسعه داده شد، آزمایشگاه Naval Research Laboratory ماهواره Vanguard 1 را ساخت و آن را پرتاب کرد. این ماهواره اولین ماهوارهای بود که از انرژی خورشیدی استفاده میکرد.
وضعیت امروزی پنلهای خورشیدی
امروزه سلولهای فوتوولتائیک در حجمی انبوه به تولید میرسند و توسط لیزر و با دقتی بیش از تصور دانشمندان شرکت Bell Labs برش داده میشوند. درحالیکه این قطعات در فضا مورداستفاده قرار میگیرند، توانستهاند که بر روی زمین ارزشها و موارد استفاده بیشتری را به خود اختصاص دهند. در نتیجه بهجای تأکید بر وزن، تولیدکنندگان این قطعات تمرکز خود را بر قدرت و دوام این محصولات معطوف کردهاند. پس باید با محفظههای سبکوزن خداحافظی کرد و به شیشههایی که میتوانند در مقابل آبوهوا مقاومت کنند، سلام کرد.
یکی از تمرکزهای اصلی تولیدکنندگان پنلهای خورشیدی، مسئله کارایی است. کارایی به این معنا است که از هر مترمربع نور تابیده شده بر روی یک پنل خورشیدی، چه مقدار الکتریسیته به دست میآید. آگاروال میگوید که این یکی از مسائل پایه ریاضیات بوده و در مرکز تمامی محصولات خورشیدی نیز وجود دارد. در اینجا، کارایی به این معنا است که چه مقداری از نور خورشید میتواند بهدرستی از طریق لایههای نوع P و N به الکتریسیته تبدیل شود.
آگاروال طی فرضیهای اظهار میدارد: “بیایید فرض کنیم که شما در پشتبام خود 100 فوت فضا در اختیار دارید. در این فضای محدود، اگر پنلها 10 درصد کارایی داشته باشند، آنگاه این میزان کمتر از 20 درصد خواهد بود. کارایی به معنای تعداد الکترونهای تولیدشده به ازای هر اینچ مربع از ویفرهای سیلیکونی است. هرچقدر که این پنلها کاراتر باشند، صرفه اقتصادی بیشتری خواهند داشت.”
مارگولیس میگوید که در حدود یک دهه پیش، کارایی انرژی خورشیدی در حدود 13 درصد بود اما در سال 2019 این رقم به 20 درصد افزایش یافته است. این یک روند افزایشی است. اما مسئلهای که مدنظر مارگولیس بوده، محدودیت ذاتی سیلیکون است. به دلیل ماهیت عنصر سیلیکون، این ماده حداکثر میتواند تا 29 درصد کارایی داشته باشد. حال باید چهکار کنیم؟
آینده پنلهای خورشیدی
برخی از دانشمندان مشغول بررسی مواد جدیدی هستند. یک ماده معدنی به نام پروسکایت وجود دارد که آگاروال آن را “بسیار هیجانانگیز” توصیف میکند. این ماده اولین بار در رشتهکوه اورال در غرب روسیه کشف شد. پروسکایت در آزمایشها توانسته که تعجب محققان را برانگیزد. این ماده در سال 2012، 10 درصد کارایی داشته اما در سال 2014 این رقم به 20 درصد رسیده است. این ماده با استفاده از فلزات معمولی صنعتی قابل ساخت بوده، آسانتر یافت میشود و همچنین در قیاس با ایجاد تعادل میان لایههای نوع P و N، جریان الکتریسیته را از طریق فرآیندی سادهتر هدایت میکند.
هم آگاروال و هم مارگولیس این را نیز در نظر میگیرند که این فناوری هنوز در مراحل اولیه خود قرار دارد. مارگولیس میگوید: “کارایی این ماده در آزمایشگاهها بهسرعت افزایش یافته است، اما تفاوتهایی بین آزمایشگاه و دنیای واقعی وجود دارند.” درحالیکه پروسکایت در هوای صاف پیشرفتی عالی را از خود نشان داده، اما در هنگام رویارویی با عناصری همانند آب، عملکرد آن بهسرعت کاهش مییابد. باران یکی از شرایط عادی دنیای واقعی است.
بهجای مواد جدید، مارگولیس و تیمش مشغول کار بر روی مفهومی به نام solar plus هستند. وی بیان میدارد: “همزمان با اینکه استفاده از انرژی خورشیدی در حال افزایش است، این پتانسیل نیز وجود دارد تا تعامل انرژی خورشیدی با سایر سازهها را نیز در حالت کلی بهبود داد.”
حال یک روز تابستانی بسیار گرم را در شهر خودتان تصور کنید. طی روز به اداره میروید و شب هم به خانه بازمیگردید. هوا مرطوب و گرم است، بنابراین شما نیز همانند سایر مردم، سیستم تهویه هوای خانه خود را روشن میکنید و آنگاه متوجه میشوید که شبکه برقرسانی شما با مشکل روبهرو شده است.
http://www.netwebco.ir/wp-content/uploads/2015/09/logo.png00ادمینhttp://www.netwebco.ir/wp-content/uploads/2015/09/logo.pngادمین2020-02-15 14:30:282020-02-15 14:30:28پنلهای خورشیدی چگونه کار میکنند؟
دانشمندان در داخل سنگ فضایی مرموزی به نام شهابسنگ آلنده (Allende) که در سال 1969 به صحرای مکزیک برخورد کرده بود، موادی بینستارهای یافتهاند که سن آنها به قبل از شکلگیری منظومه شمسی برمیگردد و ساختار آنها بهگونهای است که با دانستههای قبلی ما درباره این نوع مواد کاملا متفاوت است.
یافتن چنین مواد بسیار قدیمی که حاوی گردوغبار ستارهای که دانشمندان به آنها، ذرات پیشاخورشیدی (presolar grains) میگویند، واقعا بسیار نادر است.
چند هفته پیش، تیمی از دانشمندان اعلام کردند که ذرات پیشاخورشیدی کشفشده در داخل یک شهابسنگ دیگری که در سال 1969 در استرالیا به زمین برخورد کرده، حاوی قدیمیترین ماده شناختهشده بر روی سیاره زمین است که سن آن به ۵ تا ۷ میلیارد سال قبل بازمیگردد.
سن منظومه شمسی ما چیزی در حدود ۴.۶ میلیارد سال است، بنابراین باید بگوییم که این سنگها دارای موادی هستند که قدمت آنها به زمانهای اولیه شکلگیری کیهان برمیگردد.
حالا در مطالعه جدیدی که توسط دانشمندان دانشگاه واشنگتن انجام گردیده، نوعی ذرات پیشاخورشیدی در داخل شهابسنگ آلنده پیدا شده که با آنچه که ما تابهحال درباره مواد بینستارهای میدانستیم در تناقض است.
این ذرات کشفشده، از جنس ماده کاربید سیلیسیوم (SiC) هستند که در داخل نوعی ناخالصی به نام کوریوم ماری (بعد از کشف عنصر کوریوم توسط ماری کوری) قرار گرفتهاند.
Olga Pravdivtseva، فیزیکدان و پژوهشگر کیهانشیمی میگوید: موضوع جالب این است که ذرات پیشاخورشیدی یافتهشده در داخل شهابسنگ آلنده، با دانستههای ما درباره نحوه شکلگیری منظومه شمسی همخوانی ندارند، چراکه این ذرات نمیتوانند در محیطی که حاوی ناخالصیهای کوریوم ماری است دوام بیاورند.
ناخالصی کوریوم ماری، قبلا بهعنوان یک ماده شیمیایی با ارزش در داخل شهابسنگها شناخته شده است که یک ترکیب معدنی غنی از کلسیم و آلومینیوم (CAI) بوده و قدیمیترین ماده جامد شکلگرفته در منظومه شمسی ماست. اما در مورد شهابسنگ آلنده آنچه که باعث شگفتی دانشمندان شده این است که ذرات پیشاخورشیدی نمیتوانند در داخل این ناخالصی وجود داشته باشند.
دانشمندان فکر میکنند که CAIها، در شرایط بسیار داغ سحابی خورشید که توده متراکمی از گاز و گردوغبار بوده شکل گرفتهاند. آنها در مقاله خود نوشتهاند: تقریبا پذیرفته شده است که CAIها در داخل سحابی خورشید و در درجه حرارتهای بالای ۱۳۰۰ درجه سانتیگراد تشکیل شدهاند؛ یعنی در جایی که ذرات پیشاخورشیدی هرگز نمیتوانند دوام بیاورند. CAIها سپس به سایر مناطق سحابی که در آنجا بههمپیوستگی سیارهها اتفاق افتاده منتقل شدهاند.
تیم تحقیق در آزمایشهای خود با حرارت دادن نمونه کوچکی از کوریوم ماری، متوجه اثرات گازی شدند که وجود ذرات پیشاخورشیدی در داخل CAIها را تایید میکرد؛ یعنی کشف ترکیب غیرمنتظرهای از مواد شیمیایی که ما را مجبور میکند تا دانستههای خود را درباره سحابی خورشید در چندین میلیارد سال گذشته مورد بازنگری قرار دهیم. Pravdivtseva میگوید: این کشف، بهلحاظ تجربی، واقعا فوقالعاده است.
دانشمندان نمیدانند که ماده کاربید سیلیسیوم چگونه از فضای میانستارهای به داخل این مواد جامد بسیار قدیمی انتقال یافته است. گرچه CAIها بهعنوان قدیمیترین مواد منظومه شمسی، بهطور گسترده مورد مطالعه محققان قرار گرفتهاند، اما همچنان سوالاتی درباره طبیعت و منشا آنها، نحوه توزیعشان در بین شهابسنگهای اولیه و رابطهشان با سایر عناصر شهابسنگی وجود دارند که هنوز جوابی برای آنها پیدا نشده است.
http://www.netwebco.ir/wp-content/uploads/2015/09/logo.png00ادمینhttp://www.netwebco.ir/wp-content/uploads/2015/09/logo.pngادمین2020-01-30 08:30:172020-01-30 08:30:17کشف یک ماده بینستارهای عجیب که قدیمیتر از منظومه شمسی است!
قدیمیترین ماده جامد موجود بر روی کره زمین کشف شد. این ماده دستکم چند میلیارد سال قدمت دارد و احتمالا قبل از تشکیل خورشید به وجود آمده است.
طبق یک مطالعه جدید، ذرات ریز و میکروسکوپی گردوغباری که حدود ۵ تا ۷ میلیارد سال پیش در یک ستاره دوردست ساخته شدهاند، بعدا توسط یک شهابسنگ به زمین حمل شدهاند. این در حالی است که خورشید ما تنها ۴.۶ میلیارد سال عمر دارد.
Philipp Heck، شیمیدان از دانشگاه شیکاگو میگوید: این یکی از هیجانانگیزترین مطالعاتی بود که بر روی آن کار کردهام. این ذرات، قدیمیترین ماده جامد کشفشده بر روی کره زمین هستند و اطلاعات ارزشمندی را درباره چگونگی تشکیل ستارگان در کهکشان راه شیری در اختیار ما قرار میدهند.
گرچه وجود ذراتی در شهابسنگها که عمرشان به قبل از شکلگیری خورشید بازمیگردد، بیسابقه نیست، اما از آنجاییکه این ذرات، بسیار کوچک بوده و در اعماق سنگها مدفون هستند، یافتن آنها بسیار نادر بوده و شناساییشان بسیار دشوار است.
یکی از شهابسنگهایی که به داشتن ذرات بینستارهای شناختهشده است، شهابسنگ مارکیسون است؛ یک سنگ بزرگ ۱۰۰ کیلوگرمی در سال 1969 بر روی شهر مارکیسون استرالیا سقوط کرد و تکههای آن در همه جای منطقه پخش شد.
موزه فیلد، ۵۶ کیلوگرم از این شهابسنگ را بهدست آورد و زمان زیادی را صرف مطالعه آن کرد. در سال 1990، مقادیر زیادی از ذرات میکروسکوپی یک ماده معدنی به نام کاربید سیلیسیوم، بهعنوان یک ماده بینستارهای، در داخل شهابسنگ شناسایی شد. با اینحال، دانشمندان نتوانستند عمر دقیق آنها را تعیین کنند.
از آنجاییکه آن زمان ابزارهای بهکار رفته برای آنالیز این ذرات مثل الان پیشرفته نبودند، Heck و همکارانش تصمیم گرفتند که آنها را دوباره تحت آزمایشهای بیشتری قرار دهند.
آنها برای پیدا کردن اثراتی از تابش کیهانی که میتوانست به داخل اجرامی مانند شهابسنگها نفوذ کرده و نشانههایی از خود را بر روی ذرات کاربید سیلیسیوم بر جای بگذارد، از دستگاههایی مانند میکروسوپ الکترونی، طیفسنج جرم یون ثانویه و طیفسنج جرم گاز استفاده کردند.
Heck میگوید: برخی از این اشعههای کیهانی با مواد داخل شهابسنگها واکنش داده و عناصر جدیدی تشکیل میدهند. هر چقدر مواد مذکور، مدت زمان بیشتری در معرض این تابشها قرار بگیرند، عناصر جدید بیشتری تشکیل میشوند.
ذرات کاربید سیلیسیوم بهدست آمده از شهابسنگ مارکیسون، برای پیدا کردن ردی از آن عناصر (هلیوم 3 و نئون 21) که میتوانستند عمر ذرات را مشخص کنند، مورد بررسی قرار گرفتند. درنهایت مشخص شد که تعداد کمی از آن ذرات، سن زیادی داشتهاند (بیش از ۵.۵ میلیارد سال)، و اکثر آنها جوانتر بودهاند (بین ۴.۶ تا ۴.۹ میلیارد سال).
وجود این مقدار از ذرات جوانتر کمی غیرمنتظره بود و نکته جالبی را درباره کهکشان راه شیری ما برملا میکرد. Heck میگوید: فرضیه ما این است که اکثر آن ذرات بین ۴.۶ تا ۴.۹ میلیارد سال قدمت دارند و در یک دوره شکلگیری گسترده ستارگان به وجود آمدهاند. این اتفاق، قبل از تشکیل سیستم خورشیدی ما بوده است؛ یعنی زمانی که ستارههای بیشتری، فراتر از حد نرمال، داشتند شکل میگرفتند.
بنا به یافتههای تیم تحقیق، این دوره از شکلگیری گسترده ستارگان، حدود ۷ میلیارد سال پیش اتفاق افتاده است. با رسیدن ستارهها به مراحل پیشرفتهتر تکامل خود، ذرات مذکور به فضا پرتاب شدهاند و بعدا بر روی شهابسنگ مارکیسون جمع شدهاند.
از آنجاییکه انتظار نمیرفت این ذرات، تحت تاثیر امواج قدرتمند ابرنواخترها سالم باقی بمانند، تیم تحقیق به این نتیجه رسیدند که ذرات احتمالا بهصورت تودههایی به هم چسبیدهاند که برخی از آنها را حفظ کرده است.
Heck میگوید: بعضیها فکر میکنند که سرعت تشکیل ستارههای کهکشان ما ثابت بوده است، اما حالا ما بهلطف این ذرات مدرک مستقیمی درباره وجود یک دوره شکلگیری گسترده ستارگان در کهکشان راه شیری در حدود ۷ میلیارد سال پیش داریم. این یکی از یافتههای مهم مطالعه ماست.
واقعا فکر کردن به اینکه این ذرات کوچک چه مراحل پیچیدهای را قبل از فرود آمدن بر روی کره زمین پشت سر گذاشتهاند، مغز انسان را تکان میدهد.
http://www.netwebco.ir/wp-content/uploads/2015/09/logo.png00ادمینhttp://www.netwebco.ir/wp-content/uploads/2015/09/logo.pngادمین2020-01-14 14:30:002020-01-14 14:30:00قدیمیترین ماده کشفشده بر روی زمین عمر بیشتری از خورشید دارد!
خورشید تنها گرمای لازم برای بقای زندگی در زمین را فراهم نمیکند. خورشید و ستارههای مانند آن بیشتر اکسیژن موجود در جهان را تولید میکنند. اکسیژن تولیدشده توسط خورشید و این ستارگان در طی واکنشهای ترموهستهای که همچنان دانشمندان درمورد آن بهطور کامل اطلاع ندارند، ایجاد میشود. گروه تحقیقاتی دانشگاه “MIT” امیدوارند که تحقیقات جدید بتواند پاسخگوی بعضی از سوالات آنها باشد.
در یک بیانیه مطبوعاتی، “Richard Milner”، پروفسور فیزیکدان MIT اظهار داشت که: “شرح شغل یک فیزیکدان این است که دنیا را درک کند، با اینحال ما هنوز نفهمیدهایم که اکسیژن موجود در جهان دقیقا از کجا میآید و اینکه اکسیژن و کربن دقیقا چگونه ساخته میشوند.
اگر ما کار خود را صحیح انجام داده باشیم، این سنجش به ما کمک میکند تا با توجه به منشا عناصر به برخی از این سؤالات مهم در فیزیک هستهای پاسخ دهیم.”
تیم میلنر در آزمایشگاه علوم هستهای MIT قصد دارد تا آنچه را که “نرخ واکنش تسخیر رادیواکتیوی ستاره” نام دارد را بررسی کند. دانشمندان میدانند که هنگامیکه ستارگان به آهستگی میمیرند، شروع به انقباض و فشردهشدن میکنند. این انقباض باعث برخورد بدون مکث و آتشبار هستههای کربن-12 و هلیوم میشود. در حین این برخورد هسته کربن جایگزین هسته هلیوم میشود که در این فرآیند انرژی را به صورت فوتون تابش میکند.
از این فرآیند آنچه که به عنوان اکسیژن-16 شناخته شده است، باقی میماند که با فروپاشی تبدیل به چیزی میشود که در باد خورشیدی و 99.762 درصد اکسیژن روی زمین یافت میشود.
تیم “LNS” برای مطالعه فرآیند میخواهد ذره شتابدهندهای را بسازد. این ذره هماکنون در حال ساخت است. LNS اولین تیمی نیست که مطالعه این فرآیند را به عهده گرفته است؛ تیمهای دیگر به مسئله گیجکنندهای برخورد کردهاند: انرژیهایی که شتابدهندهها در آن به ذرات برخورد میکنند از آنچه که بهطور طبیعی در ستارگان رخ میدهد، بیشتر است.
بنابراین، در حالیکه دانشمندان توانستهاند ثابت کنند که ایجاد اکسیژن-16 تصادفی نیست، نتوانستهاند چگونگی وقوع آن را در ستارهها پیگیری کنند.
به گفته “Ivan Friščić” این واکنش در انرژیهای بالاتر کاملا شناختهشده است، اما همزمان با پایین آمدن انرژی به سمت منطقه جالب اخترفیزیکی به سرعت افت میکند.
تیم میخواهد به عقب حرکت کند. آنها میخواهند با شروع از گاز اکسیژن هسته آن را به یک هسته هلیوم، که به عنوان یک ذره آلفا و یک هسته کربن-12 نیز شناخته میشود، تقسیم کنند.
این تیم باور دارد که به عقب بردن همه چیز میتواند سنجش فرآیند را برای آنها آسانتر کند.
مینلر میگوید: “ما در واقع در حال انجام واکنش معکوس زمان هستیم.
اگر اندازهگیری این مسئله را با دقتی که درباره آن بحث نمودهایم، انجام دهیم میتوانیم میزان واکنش را با فاکتورهایی، فراتر از آنچه تاکنون در این منطقه انجام شده است، مستقیما استخراج کنیم. ”
یک نرخ واکنش دقیق میتواند آگاهی ما از نحوه مرگ ستارگان را عمیقتر کند. این امر به طور اساسی میتواند منجر به درک بهتر این موضوع شود که آیا یک ستاره در حال مرگ به شکل یک سیاه چاله یا یک ستاره نوترونی در خواهد آمد یا خیر؟!
http://www.netwebco.ir/wp-content/uploads/2015/09/logo.png00ادمینhttp://www.netwebco.ir/wp-content/uploads/2015/09/logo.pngادمین2019-09-19 05:30:352019-09-19 05:30:35اکسیژن موجود در جهان از کجا میآید؟
خورشید مصنوعی در چین ساخته شد. گفته شده که دمای این خورشید مصنوعی ۶ برابر هسته خورشید است. این خورشید توانایی تبدیل هیدروژن به انرژی تجدیدپذیر را دارد. به گزارش تکراتو، محققان چینی یک خورشید مصنوعی ساختهاند که دمای آن به ۱۰۰ میلیون درجه سانتیگراد میرسد و قادر است از هیدروژن، انرژی تجدیدپذیر ارزان تولید...
http://www.netwebco.ir/wp-content/uploads/2015/09/logo.png00ادمینhttp://www.netwebco.ir/wp-content/uploads/2015/09/logo.pngادمین2018-11-15 08:30:592018-11-15 08:30:59ساخت خورشید مصنوعی در چین؛ تبدیل هیدروژن به انرژی تجدیدپذیر
موسیقی ساخته شده از طلوع خورشید در مریخ را بشنوید و از آن لذت ببرید. محققان با استفاده از دادههای آپورچونیتی موفق به ضبط صدای خورشید در مریخ شدند. دانشمندان توانستند در ۵ هزارمین طلوع خورشید از زمان ارسال کاوشگر آپورچونیتی (Opportunity) به مریخ و با استفاده از تکنیک sonification یک موسیقی دو دقیقهای از صدای...
http://www.netwebco.ir/wp-content/uploads/2015/09/logo.png00امید اصغرزادهhttp://www.netwebco.ir/wp-content/uploads/2015/09/logo.pngامید اصغرزاده2018-11-10 11:50:592018-11-10 11:50:59ضبط صدای خورشید در مریخ ؛ موسیقی ساخته شده از طلوع خورشید را بشنوید
در آوریل سال 1976، کاوشگر آلمانیـآمریکایی هلیوس 2، رکورد نزدیکترین فاصله با خورشید را به نام خود ثبت کرده بود. این کاوشگر موفق شده بود تا فاصله 26.55 میلیون مایلی (42.73 میلیون کیلومتری) خورشید خودش را نزدیک کند. اما در آخرین روزهای ماه اکتبر (29 اکتبر) آژانس فضایی اعلام نمود که در ساعت 1:04 دقیقه بامداد کاوشگر خورشیدی پارکر ناسا از این رکورد عبور کرده است.
به علاوه کاوشگر هلیوس 2، در آن زمان رکورد سریعترین سرعت نسبت به خورشید را نیز شکسته بود و سرعت 153454 مایل در ساعت (246960 کیلومتر در ساعت) را برجا گذاشته بود. از این لحاظ نیز انتظار میرود، کاوشگر خورشیدی پارکر ناسا، موفق شود این رکورد سرعت را نیز بشکند. بالاترین سرعت نسبت به زمین فعلا در اختیار فضاپیمای Juno Jupiter ناسا است که در سال 2016، با ثبت سرعت 165000 مایل در ساعت (265000 کیلومتر در ساعت) آن را به نام خود کرده بود.
با این حال به نظر میرسد که این رکوردها در طی ماموریت 1.5 میلیارد دلاری کاوشگر پارکر ناسا جابهجا خواهد شد. این ماموریت مهم از روز 12 آگوست 2018، از پایگاه نیروی هوایی کیپ کاناورال فلوریدا آغاز شده است. قرار است این فضاپیما در طی هفت سال آینده در بیش از 24 پرواز، به خورشید نزدیک شده و آن را مورد بررسی قرار دهد و در هر مرحله یک گام به آن نزدیکتر خواهد شد. طبق برنامه زمانبندی در سال 2025، آخرین پرواز آن انجام خواهد گرفت. که براساس کاوشگر پارکر به 3.83 میلیون مایلی (6.16 میلیون کیلومتری) از سطح خورشید خواهد رسید.
طبق گفته ناسا، قدرت گرانش وحشتناک خورشید، قادر است سرعت فضاپیما را به حدود 430000 مایل بر ساعت (690000 کیلومتر در ساعت) برساند. اولین پرواز از این سری پروازها، تنها در بخشهای کناری و حاشیهای انجام میگیرد و به طور رسمی برنامه شناسایی از دیروز (31 اکتبر) آغاز شده است و شب 5 نوامبر نیز با حضیض خورشیدی (Perihelion) همراه خواهد شد.
اندی درایسمن، مدیر پروژه این ماموریت، از آزمایشگاه فیزیک کاربردی جان هاپکینز لورال مریلند، در این رابطه گفت که کاوشگر خورشیدی پارکر حدود 80 روز پیش به سمت خورشید پرتاب شده است ولی ما اکنون در نزدیکترین فاصله به خورشید در طول تاریخ بشر هستیم. این لحظه یک افتخار بزرگ برای تیم ماست. هرچند عملا برنامه از روز 31 اکتبر آغاز شده است.
این فضاپیما دارای سپرهای حرارتی از جنس کربنـکامپوزیت است تا خود را از پرتوهای به شدت داغ خورشید حفاظت نماید. ابزارها و حسگرهای تعبیه شده در آن نیز طی این پرواز مورد بررسی و آزمایش قرار خواهند گرفت. مشاهدات نجومی پارکر به دانشمندان کمک خواهد کرد تا بهتر از قبل، ساختار، ترکیب و مکانیسم فعالیت خورشید را درک کنند.
این دادهها در دراز مدت امکان حل مسائل ناشناخته و رازهای خورشید را برای محققان فراهم میآورند. برای مثال یکی از این اسرار، یافتن علت داغتر بودن اتمسفر خورشید که به کورونا (Corona) مشهور است، نسبت به سطح خورشید است؟ یا سوالی دیگری که مدتها است ذهن دانشمندان را به خود مشغول کرده، در مورد چگونگی شتابگیری ذرات بادهای سوزان خورشید و رساندن سرعت آنها به مقادیری مافوق تصور است.
http://www.netwebco.ir/wp-content/uploads/2015/09/logo.png00ادمینhttp://www.netwebco.ir/wp-content/uploads/2015/09/logo.pngادمین2018-11-01 18:11:012018-11-01 18:11:01کاوشگر خورشیدی پارکر ناسا رکورد رسیدن به نزدیکترین فاصله با خورشید را شکست