كوتاه از دنياي بي انتهاي علم

۱.ارسال اولین تصاویر فراسرخ از ستاره طایر

گروهی از ستاره شناسان آمریکایی و اروپایی با استفاده از چهار تلکسکوپ موفق شدند تصاویرفراسرخی را از سطح ستاره "طایر" بدست آورند.
ستاره "طایر" (Altair) یکی از ستارگانی است که اغلب نور آن در آسمان دیده می شود اما اکنون این ستاره شناسان موفق شده اند تصاویری را به کمک طیف نماهای الکترومغناطیسی چهار تلسکوپ تهیه کنند.
از آنجا که چرخش این ستاره به دور خود به سبب نیروهای گریز از مرکز بسیار طولانی است، "طایر" به عنوان یک ستاره غیرعادی شناخته شده است.
علت وجود این نیروی گریز از مرکز، پدیده ای است که جاذبه تاریک نام دارد به همین دلیل تغییرات دمای سطح این ستاره با مدل های استاندارد ستارگان متفاوت است.
بر اساس گزارش مجله "ساینس اکسپرس"، جان مونیر از دانشگاه میشیگان و "آن آربور" سرپرست این تیم بین المللی موفق شدند با استفاده از لنز اپتیک مخصوصی تصاویری از "طایر" را به صورت فراسرخ و وضوح تصویر کمتر از یک هزارم ثانیه را بدست آورند.
مدلهای استاندارد ستارگانی که به روش واحد می چرخند، نمی تواند توضیحی برای نتایج بدست آمده از این تصاویر ارائه کنند، بنابراین این ستاره شناسان امیدوارند به زودی مدل جدیدی را برای این چرخش متفاوت نشان دهند.

۲.شاتل فضایی "آتلانتیس" جمعه به فضا پرتاب می‌شود

شمارش معكوس برای پرتاب شاتل فضایی آمریكا "آتلانتیس" كه قرار است جمعه به فضا پرتاب شود، روز سه‌شنبه آغاز شد.
به گزارش پایگاه اینترنتی رویترز از كیپ كاناورال، برنامه پر اشكال و جنجالی سفینه‌های رفت و برگشت آتلانتیس پس از یك وقفه شش ماهه از سر گرفته می‌شود.
این شاتل كه یك بال جدید انرژی خورشیدی را به ایستگاه بین‌المللی فضایی می‌برد، در ابتدا قرار بود اواسط ماه مارس پرتاب شود اما دو هفته قبل از پرتاب مخزن سوخت آن در جریان یك توفان شن آسیب دید و پرتاب آن به تعویق افتاد.
قرار است آتلانتیس ساعت ‪ ۷:۳۸‬دقیقه عصر جمعه به وقت محلی (ساعت ‪۲۳:۳۸‬ به وقت گرینویچ) به فضا پرتاب شود.
هواشناسان پیش‌بینی می‌كنند كه وضعیت هوا برای پرتاب این سفینه در روز جمعه ‪ ۷۰‬درصد مساعد باشد.
قرار است آتلانتیس برای تجهیز ایستگاه بین‌المللی فضایی به یك بال جدید انرژی خورشیدی و جمع كردن یك صفحه خورشیدی كه قرار است به مكان دیگری از این مجموعه منتقل شود، دست كم یازده روز در فضا باشد.

۳.ذرات بنيادين خلا و ضد مواد

گرچه نظر اصلي دانشمندان در مورد ضد مواد مشخص نيست اما تعدادي از آنها بر اين تاكيد دارند كه ذرات پاد زير اتمي مانند پوزيترون مي توانند از ضد مواد باشند. بعضي ديگر هم اعتقاد دارند ضد مواد در سياه چاله ها ايجاد مي شوند. اما حقيقت چيست؟

عقيده ي VMR-PCR بر اين است كه اگر خلا عامل اصلي گرانش و ايجاد كننده ي نيروي دافعه باشد بايد از ذراتي غير مادي تشكيل شده باشد.

براي آسان تر كردن كار ابتدا فرض مي كنيم اين ذرات دقيقا مخالف مواد هستند.

طبق تعاريف گفته شده در VMR-PCR شتاب گرانشي حاصل از برآيند نيروهاي دفع خلا و ماده است كه اين نشان مي دهد دو نيروي دافعه ي ماده و خلا برابر نيستند.

در همين جا متوجه مي شويم كه قانون سوم نيوتن براي اين ذرات آنچنان درست نيست.

زيرا عمل (دافعه ي خلا) را اگر در اين فرآيند F = C فرض كنيم دافعه ي ماده F < C خواهد بود كه اين نشان مي دهد عكس العمل در جهت عكس وارد مي شود اما دقيقا برابر نيروي وارده نيست.

بنابراين قانون اول VMR-PCR در مورد ضد مواد: عمل و عكس العمل ضد مواد:

1) نيروي عمل ضد ماده هميشه از نيروي عكس العمل ماده بيشتر است.

اما در اينجا يك استثنا بوجود مي آيد:

مي دانيم كه جهان در حال انبساط است. پس طبق قوانين گفته شده اجرام از آن نقطه شتاب مي گيرند كه در آن دفع ماده از خلا بيشتر باشد تا دافعه اي در عكس العمل ايجاد شود.

بنابراين تنها يك مورد استثنا وجود دارد و آن سفيد چاله اي در مركز دنياست.

با اين فرض متوجه مي شويم نه كرم چاله اي وجود دارد و نه سفيد چاله اي به اندازه ي اين همه سياه چاله!

تنها يك و يك سفيد چاله در مركز عالم وجود دارد زيرا در جاي ديگر نمي بينيم اجرام به جز اين سو به سوي ديگري منبسط شوند.

اين مطلب معماي سفيد چاله ي استفان هاوكينگ را حل مي كند. سالها بود كه اين دانشمند مي گفت پديده اي بايد در مقابل سياه چاله وجود داشته باشد و اثباتي رياضي براي آن داشت. اما با اين همه تلاش كسي موفق به ديدن اين مورد نشد. از آنجا كه هاوكينگ سياه چاله ها را با كرم چاله ها به سفيد چاله ها متصل كرده بود منطقي به نظر مي رسيد كه با رصد سياه چاله ها در نقطه اي كه ديگر كرم چاله اي نبود قسمت دوم نظريه ي هاوكينگ را رد مي شد.

اما حال مي فهميم كه تنها يك سفيد چاله در مركز عالم وجود دارد و به همين دليل است كه ما عاجز از

رصد اين مورد هستيم.

اما حال چرا كرم چاله از سياه چاله ها به مركز دنيا متصل نباشد؟

طبق تعاريف گفته شده اگر جرم در سياه چاله ساكن نبود چنين گرانشي در اطراف آن ايجاد نمي شد. زيرا گفته بوديم كه دافعه ي خلا متناسب با دافعه ي ماده است. (به جز مورد سفيد چاله)!

از آنجا كه جرم بيشتر متناسب با دافعه ي بيشتر ماده است پس بايد جرم در سياه چاله ساكن باشد.

كه البته اين رابطه دو طرفه نيست كه بگوييم هرچه خلا بيشتر دافعه ي ماده بيشتر زيرا خلا بدون ماده فعال نيست.

حال آيا مي توان گفت اگر سياه چاله اي آنقدر بزرگ شود كه بر دافعه ي خلا غلبه كند تبديل به سفيد چاله خواهد شد؟

خير. اولين دليل آن است كه همچنين موضوعي مشاهده نشده است. دوم اينكه پيش بيني مي كنيم يك سياه چاله در حالت ايده آل كه بعيد است دافعه اي برابر با خلا داشته باشد و به همين دليل ثابت بدون هيچ گرانشي در فضا قرار گيرد به اين دليل كه هيچ سياه چاله اي در مركزيت دفع خلا نيست. آن سفيد چاله اي كه ما از آن صحبت مي كنيم در مركز دنيا وجود دارد كه اين خواص براي آن برقرار مي شود.

بنابراين خيلي دقيق مي توان گفت اگر سياه چاله به حجم عظيمي از اين قابت دست پيدا كنند (تقريبا 50 درصد) گرانش آنها به جاي اينكه زياد شود كاهش خواهد يافت.

اما اين ديدگاه چگونه نظريه ي جهان تپنده را توجيه مي كند؟

همانطور كه خوانديد گفتيم سفيد چاله ي مركزي در حال دفع است.

در قوانين ضد ماده داريم كه در هنگام ايجاد گرانش ذرات خلا خود متاثر از اين برآيند دفع نيستند و ساكن باقي مي مانند. همچنين فرض كرديم كه ضد مواد خواص مقابل مواد را داشته باشند. پس مواد سفيد چاله بايد تاثير پذير از اين دفع خود نيز از مركز با سرعتي خاص جدا شوند. (با همان سرعت منقبض شدن دنيا).

بنابراين بعد از مدتي (برابر با طول زمان انبساط جهان) مواد داخل سفيد چاله طوري تخليه مي شوند كه ديگر قادر به مقاومت در مقابل دافعه ي خلا نخواهند بود. به همين دليل دوباره بعد از انبساط دنيا شروع به انقباض مي كند و سفيد چاله ي مركزي به سياه چاله تبديل خواهد شد.

(ضد ماده از آن جا خود متاثر از دافعه نيست كه اين دافعه توليدي ذرات ديگر خلا هست و گفتيم كه خلا بدون ماده تاثيري ندارد).

بنابراين قانون دوم ضدماده را بيان مي كنيم: تعريف نيرو براي ضد مواد:

2) نيرو (از قبيل جاذبه و دافعه) بر ضد مواد تاثيري ندارد.

از اين موضوع كه بگذريم ديديم كه در تعاريف طبق مثال پاكت آبميوه و جاروبرقي با ايجاد توده اي از مواد در فضا ذرات خلا در اطراف آن چگال تر شده و از آنجاييكه مي خواهند به جاي خود برگردند به ماده دافعه وارد مي كنند.

بنابر اين تعريف داريم: كميت هاي وجودي ضد مواد:

3) ضد مواد حجم اشغال مي كنند اما جرم ندارند.

طبق همان مثال ها هم ديديم كه در اين فرآيند ذرات خلا جابه جا نمي شوند و با حتي با مواد يا با خود تركيب نمي شوند. تنها از برخورد نيروهاي آنها به يكديگر يك ذره ي پر انرژي با سرعت بيشتر از C ايجاد مي شود. اين ذرات تجزيه نمي شوند و يا از بين نمي روند.

بر طبق اين موضوع و استناد به قانون پايستگي انرژي – ماده قانون چهارم را اينگونه بيان مي كنيم: پايستگي ضد مواد:

4) ضد مواد نه بوجود مي آيند و نه از بين مي روند. اما ممكن است عاملي مانند انرژي داشته باشند كه به آن تبديل شوند. (انرژي عامل ماده است. عامل اين ذرات بايد نوعي مستقل باشند).

اين قانون نشان مي دهد كه در هر جهان مقدار مساوي و ثابتي ضد ماده (خلا) و ماده وجود دارد كه اين مدل استاندارد را نيز توجيه مي كند.

قانون پنجم را استوار بر اي مطلب بيان مي كنيم: مقدار نيروي ضد مواد:

5) نيرويي كه خلا به ماده وارد مي كند به حجم آن بستگي دارد زيرا آنها جرم ندارند. نيروي وارده از ماده بر خلا نيز به جرم ماده بستگي دارد.

نكته: از آنجا كه در مواد حجم بيشتر معني جرم بيشتر را الزاما نمي دهد پس نيروي مواد را تنها به جرم نسبت مي دهيم.

6) ضد مواد مفهومي به نام چگالي ندارند. زيرا در هر دنيا تنها اين مواد هستند كه منبسط و منقبض مي شوند و همانطور كه گفتيم ذرات خلا ساكن هستند. به همين دليل چگالي اين ذرات تنها در اطراف اجرام تعريف مي شوند. جرم بيشتر جسم چگال تر شدن ذرات خلا در اطراف آنرا بيان مي كند.

نتايج زيادي از اين قانون مي توان گرفت كه چند نمونه از آنها را در غالب قانون هاي مجزا بيان مي كنيم:

7) دو ضد ماده بر هم نيرويي وارد نمي كنند زيرا:

الف) تنها در حضور ماده فعال و داراي اثر مي گردند.

ب) در پديده هاي انبساط و انقباض نيروي ضد مواد (ذرات خلا) تحت تاثير اين فرآيندها قرار نمي گيرد.

8) ضد مواد هيچ گاه عاملي مانند انرژي ندارند و مطلقا پايسته هستند. زيرا تبديل آنها به عاملي مانند انرژي آنها را مستلزم به حركت مي كند.

9) ذره ي ايجاد شده از برخورد دو نيروي دافعه ي خلا و ماده از آنجا كه سرعت آن C^2 كاملا انرژي و در واقع مادي مي باشد و از ضد ماده نخواهد بود.

حال تنها مطالب در مورد ضد مواد مربوط به گسيل امواج و بارهاي آنها است.

در مورد طيف و گسيل امواج كه قبلا اشارتي كرده بوديم مبني بر اينكه از آنجا كه ضد مواد خواص مقابل مواد را دارند نه طيف خواهند داشت و نه موج گسيل خواهند كرد.

البته فرضي را نيز بيان كرديم كه ممكن است طيف سياه براي ضد مواد باشد و اين رنگ سياه همانند سفيد براي ماده از چندين رنگ ضد مادي تشكيل شده باشد.

اما در مورد بار:

اگر توجه كرده باشيد مدلي كه براي انتشار تاكيون ها مشخص كرديم خيلي شبيه به دفع دو بار هم نام بود.

اگر هر دو دفع را منشايي از ذرات با بار همنام و تقريبا مساوي بيان كنيم اين شباهت بيشتر نيز مشخص مي شود. اما تا به جال باري براي خلا مشخص نشده است.

بنابراين قانون آخر را اينگونه بيان مي كنيم:

10) ضد مواد در فرآيند گرانش باري همنام با بار مواد و تقريبا مساوي از نظر مقدار خواهند داشت.

به همين دليل پيش بيني مي كنيم كه اولين لايه هاي خلا بعد از جو داراي بار همنام با آخرين لايه هاي جو باشد.

اما آيا قطب هاي مغناطيسي تاثيري در اين ذرات و خواص آنها دارند؟

خير. با تجزيه ي مطالب گفته شده خود در مي يابيد كه تمام خواص بيان شده از فرآيند گرانش و بررسي آن بدست آمده اند و ارتباطي با مغناطيس ندارند.

آنگاه مغناطيس مواد از كجا آمده است؟

VMR-PCR عامل عالم را در دو چيز مي داند. خلايي كه فضا را پر كرده و ماده اي كه ذره ي بنيادين عالم است.

همانطور كه مي دانيم مغناطيس اجرام سماوي بعد از چندين سال رو به كاهش مي رود كه دليل آن نا مشخص است.

نظري كه VMR-PCR دارد اين است كه بعد از بيگ بنگ مواد داراي بالاترين قدرت در ميدان مغناطيسي خود هستند. با گذشت زمان و ظاهر شدن سناريوي جهان تپنده آنها اين قدرت را به آهستگي از دست مي دهند و بعد از انقباض در نقطه ي مركزي عالم عاملي مغناطيس آنها را دوباره شارژ مي كند.

بر همين مبنا پيش بيني مي كند كه مغناطيس از دست رفته عمدتا تا روز انقباض در فضا پخش خواهد بود و بوسيله ي اين عمل در نقطه ي مركزي جمع خواهد شد تا مواد جمع شده را شارژ مغناطيسي كند.

عمل اين انقباض بستگي به دفع خلا خواهد داشت. به صورت تقريبي خلا در شرايط ايده آل به يك جسم متمركز 5.98 تني 1 تقسيم بر 10^24 نيوتن نيرو وارد مي كند. براي بدست آوردن نيروي انقباض مي توانيد جرم دنيا را در اين تناسب قرار داده تا مقدار تقريبي آن را بدست آوريد.

بحث تقريبا در اينجا تمام است. زيرا از آنجاييكه چگالي براي ذرات معني اي ندارد پس در كل ترموديناميكي ندارند.

به همين دليل كار خود را با اين 10 ويژگي از ضد مواد (ذرات خلا) به پايان مي بريم.

۴.لرزش ديوارها هم برق توليد مي كند

تلويزيون ، يخچال و ساير لوازم برقي منزلتان را تصور كنيد كه نيروي خود را از انرژي توليد شده از لرزش پنجره و ديواره هاي ساختمان مسكوني شما مي گيرد.

فكر مي كنيد چنين چيزي تا چه حد عملي باشد؟ ماسايوكي ميازاكي كه يكي از محققان آزمايشگاه مركزي توكيوست ، براي رسيدن به چنين هدفي تلاشهاي فراواني كرده است.

او بتازگي توانسته است يك ژنراتور در حال حاضر خيلي كوچك بسازد كه مي تواند حركات ساختمان ها را به الكتريسيته تبديل كند و نيروي راه انداختن يك سنسور حرارتي يا نوري را كه يك بار در هر ساعت كار مي كند؛ تامين نمايد.

گرچه خروجي اين ژنراتور بسيار كوچك و فقط در حد 10ميكرووات است ؛ اما دانشمندان آينده اي خوب را براي آن پيش بيني مي كنند و اميدوارند كه در دهه هاي آينده ، اين ژنراتور بتواند بازدهي خوبي داشته باشد.
به طوري كه بتوان سيستم هاي رايانه اي بدون باتري را به كمك آن راه اندازي كرد.
كار ميازاكي در واقع قسمتي از يك جنبش رو به رشد ميان دانشمندان است كه هدف آن يافتن ، خلق كردن و كسب منابع انرژي جايگزين ولو در مقادير كوچك ، يعني بسيار كمتر از يك وات است. اين دانشمندان اميدوارند كه بتوانند انرژي را از هر چيزي ، از لرزش ديوارها و پنجره ها گرفته تا حركات هوا و بدن انسان ها برداشت كنند.
در حالي كه منابع جايگزين انرژي به تنهايي نخواهند توانست الكتريسيته بيشتري را توليد كنند؛ اما مي توانند وسايل كوچكي از قبيل تراشه هاي رايانه اي ، شبكه هاي حسگر بي سيم و يا تلفنهاي همراه را به راه اندازند. ايده اين كار نيز بسيار ساده است.

درست همانند برخي از ساعتهاي مچي كه نيروي خود را از حركات اتفاقي دست يك شخص مي گيرند، اين وسايل نيز انرژي خود را از حركات اتفاقي ديگر چيزها كسب مي كنند.

۵.نقش ميدان مغناطيسى در حفاظت از كره زمين

ميدان مغناطيسى زمين همانند پوست پياز كره خاكى ما را در برگرفته است. توفان هاى خورشيدى آن را مورد حمله قرار داده و موجب بروز توفان هاى الكتريكى در آن مى گردند. اين توفان ها نيز متعاقباً بر روى سيستم هاى الكتريكى زمين اثر مى گذارد. اگر چه ميدان مغناطيسى زمين كره خاكى ما را از توفان هاى خورشيدى و تشعشعات فضايى حفظ مى كند اما متاسفانه اين ميدان مغناطيسى به تدريج در حال ضعيف ترشدن بوده و عواقب حاصل از آن مايه نگرانى كارشناسان امر است.

چندى پيش رسانه هاى گروهى از وقوع انفجارات شديد در خورشيد (در منظومه شمسى) خبر داده و متذكر شدند در اثر اين انفجارات، تشعشعات خطرناكى وارد جو زمين شده و ذرات الكتريكى باردار آن براى همگان مضر خواهد بود. در اين گزارش ها از قطع ارتباطات راديويى در سراسر جهان، از كار افتادن ماهواره ها و سيستم هاى برق رسانى سخن مى رفت. اين نگرانى ها همه بحق بودند. پس از انفجارهاى شديد خورشيدى كه 14 سال پيش صورت گرفتند ابرى از ذرات باردار پرانرژى ( اين ذرات باردار در زبان فيزيكدانان، پلاسما ناميده مى شود) با قدرتى 1700 بار بيشتر از روزهاى معمولى، به سوى سياره ما وزيدن گرفت. در آن زمان دانشمندان از اين بيم داشتند كه اگر توفان حاصل از اين ذرات پر انرژى به ميدان مغناطيسى زمين برسند، در ميدان مغناطيسى، شدت جريان الكتريكى آنچنان زياد خواهد بود كه تقريباً تمامى فيوزهاى سيستم هاى الكتريكى از كار خواهند افتاد. خوشبختانه اين فاجعه عظيم به وقوع نپيوست. تنها برخى از فركانس هاى راديويى دچار اشكال پخش شدند و كار بعضى از ماهواره ها به صورت موقت و از روى احتياط متوقف شد.

كارشناسان به اين نتيجه رسيدند كه ميدان مغناطيسى زمين، سپر دفاعى نامريى ما در برابر توفان هاى خورشيدى و تشعشعات فضايى بوده است. با اين وجود نقش پروتون ها و ذرات آلفا در اين تشعشعات و همچنين نقش ميدان مغناطيسى زمين هنوز هم معماهاى بسيارى را در خود نهفته دارند.

اما اصولاً چرا كره زمين از دو قطب مغناطيسى برخوردار است؟ چه چيزى باعث مى شود كه زمين همانند يك ميله مغناطيسى عظيم، آن طور كه همه ما آ ن را از كلاس هاى درس فيزيك مى شناسيم، عمل كند؟ چرا عقربه يك قطب نما هميشه جهت شمال و جنوب مغناطيسى را بر روى زمين نشان مى دهد؟ (اين مسئله هزاران سال پيش توسط چينى ها كشف شد.)

شايد بد نباشد توضيح دهيم كه حتى تا قرن شانزدهم ميلادى هم بسيارى از مردم معتقد بودند كه يك كوه عظيم مغناطيسى در شمال زمين وجود دارد.

متخصصان رشته هاى فيزيك و زمين شناسى تنها چند دهه پيش بود كه تئورى ديگرى را ارائه كردند و اين تئورى تازه، چهار سال پيش در انستيتوى تحقيقاتى شهر كارلسروهه مورد تائيد قرار گرفت. طبق اين تئورى تقريباً 95 درصد از ميدان مغناطيسى زمين از طريق يك ماشين دينام يا در حقيقت ژنراتورى كه با كمك اثر مغناطيسى، انرژى الكتريكى توليد مى كند، در ماده مذاب قشر بيرونى هسته زمين كه كلاً از آهن تشكيل شده است توليد مى شود. در اين قشر، جريان هايى به وجود مى آيند كه بر اثر چرخش كره زمين شكلى مارپيچ به خود مى گيرند. آزمايش هاى انجام گرفته نشانگر آنند كه اين جريان هاى مارپيچ، واقعاً يك ميدان مغناطيسى را به وجود مى آورند. ميدان مغناطيسى درونى زمين بر جريان هاى الكتريكى خارجى در يونوسفر جو زمين اثر گذاشته و به اين ترتيب در برابر توفان هاى خورشيدى و تشعشعات زيان آور ذرات الكتريكى نقش حفاظ را بازى مى كند.

البته اين ميدان مغناطيسى همانند ميدان مغناطيسى زمين كه دائماً ضعيف تر مى شود، از يك ثبات دائمى برخوردار نيست. علاوه براين، بررسى سنگ هاى كره زمين نشان مى دهد كه پس از بروز يك چنين ضعفى در ميدان مغناطيسى زمين، تقريباً هر 750 هزار سال يك بار، محل قطب هاى شمال و جنوب مغناطيسى تغيير مى كند. اما براساس محاسبات كنونى اين تغيير محل قطب هاى مغناطيسى زمين حدوداً 500 سال ديگر انجام خواهد گرفت. اينكه علت اين پديده چيست و آيا به اين خاطر، آن طور كه برخى از محققان معتقدند، آب وهواى كره زمين تغيير خواهد كرد يا اينكه اصولاً بقاى حيات بر روى كره خاكى ما با خطر مواجه مى شود، هنوز مشخص نيست.

۶.چرا ميدان مغناطيسي زمين عوض مي شود؟

ميدان مغناطيسي يا آهنربايي كره زمين در حال ضعيف شدن است. اگر اين كاهش در شدت ميدان با همين اهنگ به پيش رود ظرف 1200 سال آينده قطب نماهاي سراسر دنيا از كار خواهند افتاد تا مدتي به طرف همه جا ولي در واقع هيچ جا منحرف خواهند شد. سپس به آهستگي پس از گذشت دهها يا صدها سال بار ديگر همراستا خواهند شد اما اين بار به سمت جنوب.
نتيجه اين مي شود كه ميدان مغناطيسي زمين وارونه خواهد شد اين اتفاق پسشتر نيز بارها روي داده است. زمين شناسان در سنگ هاي مغناطيسي چندين ميليون ساله قرايني يافته اند كه اين را تاييد مي كند. روشن است كه اين پديده بيانگر مطلب بسيار مهمي درباره هسته دروني زمين است.اما پرسش اينجاست كه اين مطلب مهم چيست؟ هسته زمين از آهن و نيكل تشكيل شده كه بخش عمده اي از انها به حالت گداخته وجود دارد اين مايع فلزي پيوسته در جنبش است و اين جنبش به نحوي جريانهاي الكتريكي به وجود مي اورند كه ميدان مغناطيسي زمين را ايجاد مي كنند. جزئيات اين فعاليت فلزي گداخته و تغييراتي كه در ميدان مغناطيسي زمين بوجود مي اورد هنوز روشن نشده است برخي از سرنخ هايي كه درباره رويدادهاي درون زمين در اختيار داريم از بررسي ساختار بيروني اين ميدان بسيار گسترده بدست آمده اند اين ميدان زمين را در محاصره خود دارد و تا صدها هزار كيلومتر در فضا ادامه دارد. ميدان مغناطيسي را مي توان به صورت مجموعه اي از خط هاي فرضي تصور كرد كه در فضا از قطب جنوب در جنوبگان تا قطب شمال در كانادا قوس مي زند و سپس در درون هسته زمين ادامه مي يابد تا بار ديگر از قطب جنوب سر در آورد. ميدان مغناطيسي زمين همواره نابسامان است. قطب هاي مغناطيسي زمين 11 درجه با قطب هاي جغرافيايي زمين فاصله دارند در اين ميدان پيچش ها و خميدگي هايي وجود دارد كه در آن نواحي ممكن است جهت عقربه قطب نما حتي تا 20 درجه از شمال حقيقي فاصله داشته باشد. دريانوردان اين نواحي را از قرن يازدهم هجري تا كنون نقشه برداري كرده اندتا مبادا قطب نماهايشان آنان را از مسير واقعي منحرف كند. از روي نوشته هاي آنان در ميابيم كه شدت ميدان مغناطيسي زمين افت و خيز بسيار زيادي دارد.و سالانه در حدود 20 كيلومتر به طرف غرب جابجا مي شود در نظر دانشمندان امروزي اين بدان معناست كه مايع گداخته هسته زمين با سرعتي در حدود نيم ميليمتر در ثانيه در حركت است. يعني در روز تقريبا مسافتي برابر نصف طول زمين فوتبال را مي پيمايد. زمين فيزيكدانان در مقياس گسترده تر با بررسي مغناطيس هايي كه در گدازه هاي منجمد باستاني محبوس شده اند ردپاي ميدان مغناطيسي زمين را 30 تا 50 ميليون سال گذشته دنيبال كرده اند همچنانكه سنگ ها گداخته مي شوند اتم هاي آهن موجود در آنها تمايل مي يابند با راستاي ميدان مغناطيسي ان دوره همراستا شوند. اين مدارك نشان مي دهد كه در گذشته ميدان مغناطيسي زمين در فاصله هاي زماني نامعين از 30 هزار سال گذشته تا 1 ميليون سال وارونه شده است. ميدان از اين رو به آن رو مي شود. يعني در مدت نزديك به 100 هزار سال ضعيف مي شود و سپس در جهت ديگر افزايش مي يابد.
بسياري از زمين شناسان كه درباره علت وارون شدن ها بررسي مي كنند اكنون معنقدند كه ميدان مغناطيسي ضعيفي كه بر سطح زمين مي سنجيم ( آن قدر ضعيف كه آهنرباي نعلي شكل اسباب بازي هم 100 برابر از آن نيرومند است) تنها مشتي از خروار است. بخش عمده از فعاليت مغناطيسي زمين در هسته آهني و نيكلي آن صورت مي گيرد برابر مقبول ترين توضيحي كه براي اين مساله ارائه شده و به نظريه دينامو معروف است بخشي از ميدان كه در هسته زمين امتداد دارد در مايع باردار و گداخته آن محبوس شده و با چرخش زمين كشيده مي شود. درنتيجه به طور مستقيم از هسته نمي گذرد بلكه بارها دور هسته پيچيده مي شود تا مانند دسته اي از كش هاي محكم تشكيل خطوط شار نيرومندي را بدهد. بنابر اين نظريه جريان همرفتي فلز گداخته كه از اعماق هسته بالا مي آيد حلقه هاي كوچكي از اين ماده مغناطيسي دور هم پيچيده را به سطح مي راند كه از اينجا به فضا امتداد مي يابند و تشكيل ميدان آشنايي را مي دهد كه مي سنجيم. سپس يك بار ديگر به درون هسته شيرجه مي روند و سخت دور هسته پيچيده مي شوند بدين ترتيب ميدان خود را نگه مي دارند. در اين فرضيه درباره اينكه چه چيزي ممكن است باعث وارونه شدن ميدان شود چنين استدلال مي شود كه طبيعت غير قابل پيش بيني جريان همرفتي كه نقش دارد. اگر در يك نقطه چند حلقه بيشتر از نقطه ديگر جمع شود ذره هاي ميدان كه به سطح مي رانند در جهت مخالف حلقه مي زنند. احتمال ديگر آن است كه اين وارونه شدن ها به هيچ وجه كاتوره اي و تصادفي نيست. و اگر اطلاعات كافي داشتيم مي توانستيم آن ها را پيش گويي كنيم و شايد بر همكنش هاي الكترومغناطيسي مايع جوشان درون زمين چندان پيچيده اند كه وارونگي تصادفي به نظر مي رسد اگر چنين باشد شايد روزي دانشمندان بتوانند به ما بگويند كه وارونگي بعدي چه هنگام رخ مي دهد اما اكنون تنها كاري كه مي توانيم بكنيم اين است كه قطب نماهايمان را تماشا كنيم و حدس بزنيم در دل گداخته زمين چه مي گذرد

۷.اساس موتورهاي القايي AC

موتورهاي القايي AC عمومي ترين موتورهايي هستند كه در سامانه هاي كنترل حركت صنعتي و همچنين خانگي استفاده مي شوند.طراحي ساده و مستحكم , قيمت ارزان , هزينه نگه داري پايين و اتصال آسان و كامل به يك منبع نيروي AC امتيازات اصلي موتورهاي القايي AC هستند.انواع متنوعي از موتورهاي القايي AC در بازار موجود است.موتورهاي مختلف براي كارهاي مختلفي مناسب اند.با اينكه طراحي موتورهاي القايي AC آسانتر از موتورهاي DC است , ولي كنترل سرعت و گشتاور در انواع مختلف موتورهاي القايي AC نيازمند دركي عميقتر در طراحي و مشخصات در اين نوع موتورهاست.

اين نكته در اساس انواع مختلف , مشخصات آنها , انتخاب شرايط براي كاربريهاي مختلف و روشهاي كنترل مركزي يك موتورهاي القايي AC را مورد بحث قرار مي دهد.

اصل ساخت اوليه و كاربري

مانند بيشتر موتورها , يك موتورهاي القايي AC يك قسمت ثابت بيروني به نام استاتور و يك روتور كه در درون آن مي چرخد دارند , كه ميان آندو يك فاصله دقيق كارشناسي شده وجود دارد.به طور مجازي همه موتورهاي الكتريكي از ميدان مغناطيسي دوار براي گرداندن روتورشان استفاده مي كنند.يك موتور سه فاز القايي AC تنها نوعي است كه در آن ميدان مغناطيسي دوار به طور طبيعي بوسيله استاتور به خاطر طبيعت تغذيه گر آن توليد مي شود.در حالي كه موتورهاي DC به وسيله اي الكتريكي يا مكانيكي براي توليد اين ميدان دوار نياز دارند.يك موتور القايي AC تك فاز نيازمند يك وسيله الكتريكي خارجي براي توليد اين ميدان مغناطيسي چرخشي است.

در درون هر موتور دو سري آهنرباي مغناطيسي تعبيه شده است.در يك موتور القايي AC يك سري از مغناطيس شونده ها به خاطراينكه تغذيه AC به پيچه هاي استاتور متصل است در استاتور تعبيه شده اند.بخاطر طبيعت متناوب تغذيه ولتاژ AC بر اساس قانون لنز نيرويي الكترومغناطيسي به روتور وارد مي شود (درست شبيه ولتاژي كه در ثانويه ترانسفورماتور القا مي شود).بنابر اين سري ديگر از مغناطيس شونده ها خاصيت مغناطيسي پيدا مي كنند.-نام موتور القايي از اينجاست-.تعامل ميان اين مگنت ها انرژي چرخيدن يا تورك (گشتاور) را فراهم مي آورد.در نتيجه موتور در جهت گشتاو بوجود آمده چرخش مي كند.

استاتور

استاتور از چندين قطعه باريك آلومنيوم يا آهن سبك ساخته شده است.اين قطعات بصورت يك سيلندر تو خالي به هم منگنه و محكم شده اند(هسته استاتور) با شيارهايي كه در شكا يك نشان داده شده اند.سيم پيچهايي از سيم روكش دار در اين شيارها جاسازي شده اند.هر گروه پيچه با هسته اي كه آن را فرا گرفته يك آهنرباي مغناطيسي (با دو پل) را براي كار كردن با تغذيه AC شكل مي دهد.تعداد قطبهاي يك موتور القايي AC به اتصال دروني پيچه هاي استاتوربستگي دارد.پيچه هاي استاتور مستقيما به منبع انرژي متصل اند.آنها به صورتي متصل اند كه با برقراري تغذيه AC يك ميدان مغناطيسي چرخنده توليد مي شود.

روتور

روتور از چندين قطعه مجزاي باريك فولادي كه ميانشان ميله هايي از مس يا آلومنيوم تعبيه شده ساخته شده است.در رايج ترين نوع روتور (روتور قفس سنجابي) اين ميله ها در انتهاي خود به صورت الكتريكي و مكانيكي بوسيله حلقه هايي به هم متصل شده اند.تقريبا 90 درصد از موتورهاي القايي داراي روتور قفس سنجابي مي باشند و اين به خاطر آن است كه اين نوع روتور ساختي مستحكم و ساده دارد.اين روتور از هسته اي چند تكه استوانه اي با محوري كه شكافهاي موازي براي جادادن رساناها درون آن دارد تشكيل شده است.هر شكاف يك ميله مسي يا آلومنيومي يا آلياژي را شامل مي شود.در اين ميله ها به طور دائمي بوسيله حلقه هاي انتهايي آنها همچنان كه در شكل دو مشاهده مي شود مدار كوتاه برقرار است.چون اين نوع مونتاژ درست شبيه قفس سنجاب است , اين نام براي آن انتخاب شده است.ميله اي روتور دقيقا با محور موازي نيستند.در عوض به دو دليل مهم قدري اريب نصب مي شوند.

دليل اول آنكه موتور با كاهش صوت مغناطيسي بدون صدا كاركرده و براي آنكه از هارمونيكها در شكافها كاسته شود.

دليل دوم آن است كه گرايش روتور به هنگ كردن كمتر شود.دندانه هاي روتور به خاطر جذب مغناطيسي مستقيم (محض) تلاش مي كنند كه در مقابل دندانه هاي استاتور باقي بمانند.اين اتفاق هنگامي مي افتد كه تعداد دندانه هاي روتور و استاتور برابر باشند.

روتور بوسيله مهار هايي در دو انتها روي محور نصب شده ; يك انتهاي محور در حالت طبيعي براي انتقال نيرو بلندتر از طرف ديگر گرفته مي شود.ممكن است بعضي موتورها محوري فرعي در طرف ديگر(غير گردنده - غير منتقل كننده نيرو) براي اتصال دستگاههاي حسگر حالت(وضعيت) و سرعت داشته باشند.بين استاتور و روتور شكافي هوايي موجود است.بعلت القا انرژي از استاتور به روتور منتقل مي شود.تورك توليد شده به روتور نيرو داده و سپس براي چرخيدن به آن نيرو مي كند.صرف نظر از روتور استفاده شده قواعد كلي براي دوران يكي است.

سرعت يك موتور القايي

ميدان مغناطيسي اي كه در استاتور توليد ميشود با سرعت سنكرون مي چرخد.(Ns)

در روتور ميدان مغناطيسي توليد مي شود زيرا به طور طبيعي ولتاژ متناوب است.

براي كاهش سرعت نسبي نسبت به (شار)استاتور , روتور چرخش را در همان جهتي كه شار استاتور دارد آغاز مي كند و تلاش مي كند تا به سرعت چرخش فلاكس نايل شود.با اينحال روتور هرگز موفق نمي شود كه به سرعت ميدان استاتور برسد.روتور از سرعت ميدان استاتور كندتر مي گردد.اين سرعت Base speed نام دارد.(Nb)

تفاوتها ميان Ns و Nb Slip نام دارد.اسليپ مقادير مختلف فشار(مكانيكي) بستگي دارد.هر افزايشي در فشار موجب كندتر كار كردن روتور و افزايش اسليپ مي شود.برعكس كاهش فشار سبب سرعت گرفتن روتور و كاهش اسليپ مي شود.اسليپ بوسيله درصد نشان داده شده و با فرمول زير مشخص مي شود.

انواع موتورهاي القايي

عموما دسته بندي موتورهاي القاي براساس تعداد پيچه هاي استاتور است كه عبارتند از:

موتورهاي القايي تك فاز

موتورهاي القايي سه فاز

موتورهاي القايي تك فاز

احتمالا بيشتر از كل انواع موتورها از موتورهاي القايي AC تك فاز استفاده مي شود.منطقي است كه بايد موتورهاي داراي كمترين گراني و هزينه نگه داري بيشتر استفاده شود. موتور القايي AC تك فاز بهترين مصداق اين توصيف است.آن طور كه از نام آن برميايد اين نوع از موتور تنها يك پيچه (پيچه اصلي) دارد و با يك منبع تغذيه تك فاز كار مي كند.در تمام موتورهاي القايي تك فاز روتور از نوع قفس سنجابي است.

موتور القايي تك فاز خود راه انداز نيست.هنگامي كه موتور به يك تغذيه تك فاز متصل است پيچه اصلي داراي جرياني متناوب مي شود.اين جريان متناوب ميدان مغناطيسي اي ضرباني توليد مي كند.بسبب القا روتور تحريك مي شود.چون ميدان مغناطيسي اصلي ضرباني است توركي كه براي چرخش موتور لازم است بوجود نمي آيد و سبب ارتعاش روتور و نه چرخش آن مي شود.از اين رو موتور القايي تك فاز به دستگاه آغاز گري نياز داردكه مي تواندضربات آغازي را براي چرخش موتور توليد كند.

دستگاه آغاز گر موتورهاي القايي تك فاز اساسا پيچه اي اضافي در استاتور است (پيچه كمكي) كه در شكل سه نشان داده شده است.پيچه استارت مي تواند داراي خازنهاي سري ويا سوئيچ گريز از مركز باشد.هنگامي كه ولتاژ تغذيه برقرار است جريان در پيچه اصلي بسبب مقاومت پيچه اصلي ولتاژتغذيه را افت ميدهد (ولتاژ به جريان تبديل مي شود).در همين حين جريان در پيچه استارت بسته به مقاومت دستگاه استارت به افزايش ولتاژ تغذيه تبديل مي شود.فعل و انفعال ميان ميدانهاي مغناطيسي كه پيچه اصلي و دستگاه استارت مي سازند ميدان برايندي ميسازند كه در جهتي گردش مي كند.موتور گردش را در جهت اين ميدان برايند آغاز ميكند.

هنگامي كه موتور به 75 درصد دور مجاز خود مي رسد يك سوئيچ گريز از مركز پيچه استارت را از مدار خارج مي كند.از اين لحظه به بعد موتور تك فاز مي تواند تورك كافي را براي ادامه كاركرد خود نگه دارد.

بجز انواع خاص داراي Capacitor start / capacitor run عموماهمه موتورهاي تك فاز فقط براي كاربري هاي بالاي 3/4 hp استفاده مي شوند.

بسته به انواع تكنيكهاي استارت موتورهاي القايي تك فاز AC در دسته بندي اي وسيع آن گونه كه در شكل زير توصيف شده قرار دارند.

موتور القايي AC فاز شكسته

موتور فاز شكسته همچنين به عنوان Induction start/Induction run (استارت القايي/كاركرد القايي)هم شناخته مي شود كه دو پيچه دارد.پيچه استارت از سيم نازكتر و تعداد دور كمتر نسبت به پيچه اصلي براي بوجود آوردن مقاومت بيشتر ساخته شده است.همچنين ميدان پيچه استارت در زاويه اي غير از آنچه كه پيچه اصلي دارد قرار مي گيرد كه سبب آغاز چرخش موتور مي شود.پيچه اصلي كه از سيم ضخيم تري ساخته شده است موتور را هميشه درحالت چرخش باقي نگه مي دارد.

تورك آغازين كم است مثلا 100 تا 175 درصد تورك ارزيابي شده.موتور براي استارت جرياني زياد طلب مي كند.تقريبا 700 تا 1000 درصد جريان ارزيابي شده.تورك بيشينه توليد شده نيز در محدوده 250 تا 350 درصد از تورك براوردشده مي باشد.(براي مشاهده منحني سرعت – گشتاور به شكل 9نگاه كنيد).

كاربريهاي خوب براي موتورهاي فاز شكسته شامل سمباده (آسياب) هاي كوچك , دمنده ها و فنهاي كوچك و ديگر دستگاههايي با نياز به تورك آغازين كم با و نياز به قدرت 1/20 تا 1/3 اسب بخار مي باشد.از استفاده از اين موتورها در كاربريهايي كه به دوره هاي خاموش و روشن و گشتاور زياد نيازدارند خود داري نماييد.

موتور القايي با استارت خازني

اين نوع , موتور اصلاح شده فاز شكسته با خازني سري با آن براي بهبود استارت است.همانند موتور معمولي فاز شكسته اين نوع موتور يك سوئيچ گريز از مركز داشته كه هنگامي كه موتور به 75 درصد سرعت ارزيابي شده مي رسد , پيچه استارت را از مدار خارج مي نمايد.از آنجا كه خازن با مدار استارت موازي است , گشتاور استارت بيشتري توليد مي كند , معمولا در حدود 200 تا 400 درصد گشتاور ارزيابي شده.و جريان استارت معمولا بين 450 تا 575 درصد جريان ارزيابي شده است.كه بسيار كمتر از موتور فاز شكسته و بعلت سيم ضخيمتر در مدار استارت است.براي منحني سرعت گشتاور به شكل 9 مراجعه كنيد.

نوع اصلاح شده اي از موتو با استارت خازني ، موتور با استارت مقاومتي است.در اين نوع موتور خازن استارت با يك مقاومت جايگزين شده است.موتور استارت مقاومتي در كاربريهايي مورد استفاده قرار مي گيرد كه ميزان گشتاور استارتينگي كمتر از مقداري كه موتور استارت خازني توليد مي كند لازم است.صرف نظر از هزينه اين موتور امتيازات عمده اي نسبت به موتور استارت خازني ندارد.

اين موتورها در انواع مختلف كاربريهاي پولي و تسمه اي مانند تسمه نقاله هاي كوچك , پمپها و دمنده هاي بزرگ به خوبي بسياري از خود گردانها و كاربريهاي چرخ دنده اي استفاده مي شوند.

موتورهاي AC القايي با خازن دائمي اسپليت

اين موتور (PSC) نوعي خازن دائما متصل به صورت سري به پيچه استارت دارد.اين كار سبب آن ميشود كه پيچه استارت تازماني كه موتور به سرعت چرخش خود برسد بصورت پيچه اي كمكي عمل كند.از آنجا كه خازن عملكرد اصلي , بايد براي استفاده مداوم طراحي شده باشد , نميتواند توان استارتي معادل يك موتور استارت خازني ايجاد نمايد.گشتاور استارت يك موتور (PSC) معمولا كم و در حدود 30 تا 150 درصد گشتاور ارزيابي شده است.موتورهاي (PSC) جريان استارتي پايين , معمولا در كمتر از 200 درصد جريان برآورد شده دارند كه آنها را براي كاربريهايي با سرعتهاي داراي چرخه هاي خاموش روشن بالا بسيار مناسب ميسازد.براي منحني سرعت – گشتاور به شكل 9 مراجعه كنيد.

موتورهاي PSC امتيازات فراواني دارند.طراحي موتور براحتي براي استفاده با كنترل كننده هاي سرعت ميتواند اصلاح شود.همچنين مي توانند براي بازدهي بهينه و ضريب توان بالا در فشار برآورد شده طراحي شوند.آنها به عنوان قابل اطمينان ترين موتور تك فاز مطرح ميشوند.مخصوصا به اين خاطر كه به سوئيچ گريز از مركز نيازي ندارند.

موتورهاي PSC بسته به طراحيشان كاربري بسيار متنوعي دارند كه شامل فنها , دمنده ها با نياز به گشتاور استارت كم و چرخه هاي كاري غير دائمي مانند تنظيم دستگاهها (طرز كارها) , عملگر درگاهها و بازكننده هاي درب گاراژها ميشود.

موتورهاي AC القايي استارت با خازن/ كاركرد با خازن

اين موتور , همانند موتور با استارت خازن , خازني از نوع استارتي در حالت سري با پيچه كمكي براي گشتاور زياد استارت دارد.همچنين مانند يك موتور PSC خازني از نوع كاركرد كه دركنار خازن استارت در حالت سري با پيچه كمكي است كه بعد از شروع به كار موتور از مدار خارج مي شود.اين حالت سبب بوجود آمدن گشتاوري در حد اضافي مي شود.

اين نوع موتور مي تواند ... و بازده بيشتر طراحي شود.(منحني سرعت – گشتاور در شكل 9 را ببينيد).اين موتور بخاطر خازنهاي كاركرد و استارت و سوئيچ گريز از مركز آن پرهزينه است.

اين موتور مي تواند در بسياري از كاربريهايي كه از هرموتور تك فاز ديگري انتظار ميرود استفاده شود.اين كاربريها شامل ماشينهاي مرتبط با چوب , كمپرسورهاي هوا , پمپهاي آب فشار قوي , پمپهاي تخليه و ديگر كاربردهاي نيازمند گشتاورهاي بالا در حد 1 تا 10 اسب بخار مي شوند.

موتور القايي AC با قطب سايه دار

موتورهاي با قطب سايه دار فقط يك پيچه اصلي دارند و پيچه استارت ندارند.استارت خوردن بوسيله طرح خاص آن كه حلقه پيوسته مسي اي را دور قسمت كوچكي از هر قطب موتور حلقه مي كند انجام مي شود.اين سايه كه قطب را دو تكه مي كند سبب مي شود كه ميدان مغناطيسي اي ضعيفتر در ناحيه سايه خورده نسبت به قسمت ديگر و در كنار آن بوجود آيد.تعامل ميان ميدانها محور را به چرخش وامي دارد.

چون موتور با قطب سايه خورده پيچه استارت , سوئيچ استارت ويا خازن ندارد از نظر الكتريكي ساده و ارزان است.همچنين سرعت آن راصرفا با تغيير ولتاژ يا بوسيله يك پيچه با چند دور مختلف مي توان كنترل كرد.

ساخت موتور با قطب سايه خورده از نظر مكانيكي اجازه توليد انبوه را ميدهد.درحقيقت اين موتورها به موتورهاي يك بار مصرف معروفند.بدين معني كه جايگزين كردن آنها ارزانتر از تعمير آنهاست.

موتورهاي با قطب سايه دار بسياري مشخصات مثبت دارند.اما چندين مورد بي فايدگي هم دارند.گشتاور استارت كم آن معمولا 25 تا 75 درصد گشتاور برآوردي است.اين موتور موتوري با اتلاف بالاست كه سرعتي حدود 7 تا 10 درصد سرعت سنكرون دارد.عموما بازده اين نوع موتور بسيار پايين است (زير 20 درصد).

هزينه اوليه پايين آن را براي قدرت كمتر يا كاربردهاي با كار كمتر مناسب مي سازد.شايد وسيعترين استفاده از آنها در فنهاي چند سرعته براي استفاده خانگي است.ولي گشتاور كم موتور داراي قطب سايه دار را براي بيشتر كاربريهاي صنعتي يا تجاري كه در آنها كار مداوم يا چرخه هاي گردش بيشتر معمول است غير قابل استفاده مي كند.شكل 9 منحني سرعت - گشتاور را براي انواع موتور القايي AC تك فاز نشان مي دهد.

موتور القايي AC سه فاز

موتورهاي القايي AC سه فاز به طور گسترده در كاربريهاي تجاري و صنعتي استفاده مي شوند.آنها هم به عنوان موتورهايي با روتور پيچ خورده يا قفس سنجابي دسته بندي مي شوند.

اين موتورها خود استارت هستند و از هيچ خازن يا پيچه استارت يا سوئيچ گريز از مركز يا دستگاه آغازگري استفاده نمي كنند.

آنها گشتاور آغازين در درجه هاي متوسط يا بالا توليد مي نمايند.محدوده نيروي توليدي و بازده اين موتورها از متوسط تا بالا با مشابه هاي تك فازشان مقايسه مي شود.استفاده هاي عمومي آنها مانند آسيابها (و ليث ها دستگاه برنده و فرم دهنده چوب و فلز) مته فشاري پمپها كمپرسورها تسمه نقاله ها همچنين دستگاههاي چاپ دستگاههاي مزرعه سرمايش در الكترونيك و ديگر كاربريهاي مكانيكي است.

موتور قفس سنجابي

تقريبا 90 درصد موتورهاي القايي AC سه فاز از اين نوعند.كه روتور آنها از نوع قفس سنجابي است كه در ابتدا توضيح داده شد.محدوده هاي طبقه بندي نيروي آنها از يك سوم تا چند صد اسب بخار است.موتورهاي اين نوعي كه در دسته يك اسب بخار به بالا اند در مقايسه با مشابه هاي تك فاز كم هزينه ترند و ميتوانند در استارت در فشارهاي سنگينتر بكار كنند.

موتور با روتور پيچشي

موتور با حلقه لغزان يا موتور روتور پيچشي نوعي از موتور القايي قفس سنجابي است.درحالي كه استاتور در اين موتور همانند موتور قفس سنجابي است يك سري از پيچه ها را روي روتور خود دارد كه در حالت مداركوتاه نيستند ولي به يك سري از رينگهاي لغزان ختم مي شوند.اين پيچه ها در اضافه كردن مقاومتها و خازنهاي خارجي سودمندند.اسليپ لازم براي توليد گشتاور بيشينه نهايي مستقيما با مقاومت روتور متناسب است.در موتور با حلقه لغزان مقاومت موثر روتور با اضافه كردن مقاومت خارجي ميان حلقه هاي لغزان كاهش ميابد.

بنابراين امكان بدست آوردن لغزش بيشتر و همچنين گشتاور بيشينه نهايي در سرعتهاي كمتر وجود دارد.

يك مقاومت خارجي مي توانددر سرعت تقريبا صفر را نتيجه دهد كه گشتاو بيشينه نهايي بسيار زيادي با جريان استارت كم را توليد مي كند.هنگامي كه موتور شتاب مي گيرد مقدار مقاومت مي تواند كاهش يابد تا مشخصات موتور براي كارهايي با فشار زياد مناسب شود.هنگامي كه موتور به سرعت اصلي ميرسد خازنهاي خارجي از مدار خارج مي شوند و اين يدين معني است كه اكنون موتور به عنوان يك موتور القايي استاندارد كار مي كند.

اين نوع موتور براي فشارهاي مانا (كارهايي با فشار ثابت) كه درآنها گشتاور نهايي بايد در سرعت تقريبا صفر توليد شده و موتور دركمترين زمان و با كمترين مصرف جريان تا سرعت بيشينه شتاب گيرد ايده آل است.***

قسمت پاييني موتور با حلقه لغزان كه در آن حلقه ها به همراه مجموعه براشها است به نگهداري منظم نياز داردكه از نظر قيمت , استاندارد بودن آن را به عنوان يك موتور قفس سنجابي غير ممكن مي كند.اگر پيچه ها كوتاهتر شوده و استارت زده شود معمولا جريان بالااز روتور در حالت متوقف عبورمي كند كه در حد 1400 درصد است.درحاليكه در اين حالت درآن گشتاوري در حد 60درصد توليد مينمايد كه در بسياري از كاربريها چنين امكان پشتيباني چنين چيزي نيست.با تغيير مقاومتهاي روتور منحني سرعت گشتاور تعديل مي گرددكه بدان وسيله سرعتي كه درآن موتور در فشاري مخصوص كارمي كند تعديل مي شود.ظرفيت تكميل فشار ميتواند سرعت را تا 50درصد سرعت سنكرون كاهش دهد.خصوصا هنگامي كه فشار , از انواعي با نياز به گشتاور – سرعتهاي مختلف مثل پرسهاي چاپ يا كمپرسورها است.كاهش سرعت تا زير 50درصد بازده را به خاطر اتلاف انرژي در مقاومتها به شدت كاهش ميدهد.اين نوع موتور در كاربريهايي با چرخش با گشتاور و سرعتهاي مختلف مانند پرسهاي چاپ , كمپرسورها , تسمه نقاله ها , بالابرنده ها و آسانسورها مورد استفاده قرار مي گيرد.

معادله كنترل گشتاور عملكرد موتور

سيستم بار موتور ميتواند بوسيله معادله اساسي زير بيان شود.

براي چرخشهايي با ماند ثابت داريم:

اين نشان ميدهد كه گشتاور ايجادشده توسط موتوربا گشتاوربار نسبت عكس دارد.

مولفه گشتاور

گشتاور پويا ناميده مي شود زيرا فقط در اعمال زودگذر و آني ظاهر ميشود.اينكه چرخش تسريع يا كند ميشود به اين بستگي دارد كه T از T1 بزرگتر يا كوچكتر باشد.در هنگام شتاب گيري موتور نبايد تنها گشتاور بار راتغذيه كند بلكه بايد مولفه گشتاور اضافي اي را

براي چيره شدن به اينرسي داشته باشد.در درايوهايي با اينرسي بزرگ مانند قطارهاي الكتريكي گشتاور موتور براي مقدار بسيار كافي شتابگيري بايد از گشتاور بار تجاوز كند.در درايوهايي با نياز به واكنش سريع گشتاور موتور بايد در بالاترين مقدارنگه داشته شده و سيستم بار موتور با كمترين مقدار ممكن اينرسي طراحي شده باشد.انرژي مربوط به گشتاور پويا

بصورت انرژي جنبشي (KE) بوجود آمده

ذخيره مي شود.در زمان شتابگيري گشتاور پويا

علامت منفي دارد.ازين رو به گشتاور توليدي موتور T و حفظ تحرك چرخش بوسيله استخراج انرژي از انرژي جنبشي ذخيره شده كمك مي كند.

براي خلاصه , براي حالت دائمي چرخش موتورگشتاوري توليدي موتورT بايد هميشه با گشتاور لازم بارT1 برابر باشد.

منحني سرعت گشتاور موتور القايي سه فاز معمولي در شكل 11 نشان داده شده است.

ويژگي استارتينگ

موتورهاي القايي درحالت خاموش مانند يك ترانسفورماتور درمدار كوتاه عمل مي كنند و اگر كاملا به منبع ولتاژ متصل شوند جرياني بسيار بزرگ مي كشند كه اين جريان به جريان روتور قفل شده معروف است. همچنين گشتاوري توليد مي كند كه به گشتاور روتور قفل شناخته مي شود.گشتاور روتور قفل (LRT) و جريان روتور قفل (LRC) تابع ولتاژ پايانه و تابع طراحي آن مي باشند.هنگامي كه موتور شتاب مي گيرد اگر ولتاژ ثابت نگه داشته شود هردوي گشتاور و جريان تلاش مي كنند كه سرعت روتور را تغير دهند.

جريان استارت يك موتور با ولتاژ ثابت با شتاب گرفتن موتوربطوربسيار آهسته كاهش ميابد و صرفا روند نزولي ميابد.به خصوص وقتي كه موتور به 80 درصد سرعت كامل خود ميرسد.منحنيهاي واقعي براي موتورهاي القايي ميتوانند ميان طراحي هاي مختلف بسياربسيارمتفاوت باشند ولي عموما گرايش آنها به جريان بالاست تا وقتي كه متور تقريبا به سرعت كامل ميرسد.LRC يك موتور ميتواند در محدوده از500 درصد تا 1400 درصد جريان ظرفيت تكميل (FLC) باشد.معمولا موتورهاي خوب در محدوده 550 تا 750درصد از FLC مياشند.

گشتاور استارت يك موتور القايي كه با ولتاژ ثابت آغاز به كار مي كند , كمي به گشتاور كمينه افت مي كند كه به Pull-Up torque شناخته مي شود.و با شتاب گرفتن موتور در تقريبا سرعت بيشينه به يك گشتاور بيشينه افزايش يافته كه به گشتاور شكست يا Pull-Out torque معروف است و سپس در سرعت سنكرون به صفر نزول مي كند.منحني گشتاور استارت برخلاف سرعت روتور به ولتاژ پايانه و طراحي روتور بستگي دارد.

LRT يك موتور القايي ميتواند از مقدار كم 60 درصد FLT تا 350 درصد آن تغيير كند.Pull-Up torque نيز مي تواند به كمي 40 درصد FLT و گشتاور شكست هم مي تواند تا حد 350 درصد FLT باشد.معمولا LRT ها براي موتورهاي بزرگ تا متوسط دستورا 120 تا 280 درصد FLT ميباشد.ضريب توان (PF) با شتاب گرفتن موتور از استارت از .1 تا .25 به مقدار بيشينه افزايش يافته وسپس با رسيدن موتور به سرعت نهايي دوباره سقوط مينمايد.

ويژگي عملكرد

هنگامي كه موتوربه سرعت خود سرعتي كه به تعداد قطبهاي استاتور مربوط است رسيده است در ميزان خطاي كمي نسبت به سرعت سنكرون(Slip) كار مي كند.معمولا ميزان اين كاستي براي يك موتور قفس سنجابي كمتر از 5 درصد است.اسليپ حقيقي نوع خاصي از موتور به طراحي آن بستگي دارد.معمولا سرعت اصلي يك موتور القايي چهار قطبي بين 1420 تا 1480 دور در دقيقه در فركانس 50 هرتز متغير است.در حالي كه سرعت سنكرون 1500 دور در دقيقه در فركانس 50 هرتز است.

ولتاژ كشيده شده توسط موتور القايي دو جزء دارد:جزءانفعالي (جريان مغناطيسي سازي) و مولفه موثر (جريان كاري).جريان مغناطيسي سازي مستقل از بار ولي وابسته به طراحي و ولتاژ استاتور مي باشد.جريان مغناطيسي سازي حقيقي موتور القايي مي تواند از مقدار كم 20 درصد FLC براي دستگاه بزرگ دو پل تا بزرگي 60 درصد براي نمونه كوچك هشت پل متغير باشد.جريان كاري موتوربا بار نسبت مستقيم دارد.

گرايش دستگاههاي بزرگ و پرسرعت به ارائه دادن جريان مغناطيسي سازي كم است درحالي كه گرايش ماشينهاي كوچك و كم سرعت به جريان بالاي مغناطيسي سازي ميباشد.يك موتور معمولي در سايز متوسط و با چهار پلجريان مغناطيسي سازي اي معادل 33 درصد FLC دارد.

يك جريان كم مغناطيسي سازي اتلاف كم آهن را دربردارد در حالي كه جريان بزرگ مغناطيسي سازي افزايش در اتلاف آهن و درنتيجه كاهش بازده عملكرد را در پي دارد.

معمولا بازده عملكرد يك موتور القايي در سه چهارم ظرفيت حداكثر است و از 60درصد براي موتورهاي كوچك كم سرعت تا بيش از 92درصد براي موتورهاي بزرگ پرسرعت متنوع است.ضرايب توان و بازده ها عموما در مشخصات موتورها ذكر شده است.

مشخصه بار

در واقعيت كاربريهايي با مقادير مختلف بار با منحنيهاي مختلف سرعت گشتاور وجود دارد.براي نمونه: گشتاور ثابت با بار با سرعت متغير(در كمپرسورهاي پيچشي تسمه نقاله ها تغذيه كننده ها) , گشتاور متغير با بار با سرعت متغير(در فن , پمپ) , توان بار ثابت(در محركهاي انقباضي) , توان و گشتاور بار ثابت(در محركهاي سيم پيچي) و گشتاور بالاي استارت و دورگرفتن ناگهاني كه در گشتاور ثابت بار(در پمپهاي پيچشي , فشرده سازها) مشاهده مي شود.

گفته مي شود سيستم بار موتور پايدار است هرگاه گشتاور توليدي موتور با گشتاور مورد نياز بار برابر باشد.در اين حالت موتور در يك سرعت ثابت در حالتي مانا كار مي كند.پاسخگويي موتور به هر اختلال ايده اي در مورد پايداري سيستم بار آن به ما ميدهد.اين مفهوم به ما در انتخاب سريع نوع موتور براي كاربري خاصي كمك مي كند.

در بيشتر كاربريها , واحد زماني الكتريكي در مقابل واحد زماني مكانيكي آن ناچيز است.ازين رو درهنگام اعمال آني ميتوان موتور را در تعادل الكتريكي فرض كرد كه بر اينكه منحني سرعت – گشتاور حالت پايدار براي اعمال آني نيز صادق است دلالت دارد.

بعنوان نمونه شكل 12 منحنيهاي سرعت – گشتاور موتوري با دو بار مختلف نشان ميدهد.ميتوان سامانه را بعد از به حالت اول بازگشتن پس از كمي تغيير به سبب اختلالي در موتور يا بار ثابت ناميد.

براي نمونه اختلال سبب كاهش

در سرعت ميشود.درحالت اول در سرعتي جديد گشتاور موتور T از گشتاور بار T1 بزرگتر است.بنابراين موتور شتاب گرفته و عمليات به X باز خواهد گشت.به طور مشابه افزايش

در سرعت كه بوسيله يك اختلال بوجود ميايد و گشتاور بار را از گشتاور موتور بيشتر خواهد كرد كاهش سرعت موتور وبازگشت حالت عمليات به نقطه X را نتيجه ميدهد.بنابراين سيستم در نقطه X پادار است.

در حالت دوم كاهش سرعت سبب بيشتر شدن گشتاور بار از گشتاور مووتور ميشود.چرخش كل كند شده و حالت دستگاه از نقطه Y دور ميشود.به طور مشابه افزايشيدر سرعت گشتاور موتور را از گشتاور بار فزوني داده كه موجب دور شدن بيشتر حالت دستگاه از نقطه Y ميشود.بنابر اين سامانه در نقطه Y ناپايدار است.

اين نشان ميدهد كه موتور انتخاب شده براي كاربري در حالت اول صحيح است و انتخاب دوم انتخابي اشتباه ميباشد و براي عمل مورد نظر بايد تغيير كند.

انوع بار با منحنيهاي سرعت – گشتاورشان در زير توضيح داده شده اند.

بارهاي با سرعت متغير و گشتاور ثابت

گشتاوري كه اين نوع بارها نيازدارند صرفنظر از سرعت , ثابت اند.درمقابل نيرو با سرعت نسبت خطي دارد.دستگاههايي نظير كمپرسورهاي پيچشي , تسمه نقاله ها و تغذيه گرها(سوخت رسانها) چنين مشخصات باري دارند.

بارهاي با گشتاور متغير و سرعت متغير

اين عمومي ترين نوع بار درصنايع بوده و بيشتر اوقات به عنوان بار با گشتاور نمايي شناخته ميشود.درحالي كه نيرو مكعب سرعت است گشتاور مربع سرعت ميباشد.اين مشخصات معمول سرعت – گشتاور يك فن يا پمپ است.

بارهاي با توان ثابت

اين نوع بار كمياب است ولي گاهي در صنايع مورد استفاده دارد.درحالي كه گشتاور تغيير مي كند توان ثابت استگشتاور با سرعت نسبت عكس داشته كه به طور نظري گشتاور بينهايت در سرعت صفر و سرعت بينهايت در گشتاور صفر را در بر دارد.در عمل هميشه به مقدار متناهي گشتاور شكست نياز است.اين نوع بار مشخصه محرركهاي انقباضي است كه براي شتابگيري اوليه به گشتاور بالا در سرعت پايين و گشتاوري بسيار كاهش يافته در هنگام كاركرد نياز دارد.

بارهاي با توان ثابت و گشتاور ثابت

اين نوع بار در كارخانه كاغذ استفاده ميشود.در اين نوع بار درحاليكه سرعت افزايش ميابد , گشتاور ثابت مانده و توان بشكل خطي افزايش ميابد.هنگامي كه گشتاور شروع به كاهش مي كند آنگاه توان ثابت مي ماند.

گشتاور استارت و دورگيري بالا و در ادامه گشتاور ثابت

اين نوع بار با گشتاوري بسيار بالا در بسامدهايي نسبتا كم مشخص ميشود.در كاربريهايي نظير فشرده سازها و پمپهاي پيچشي.

استانداردهاي موتور

درسراسر جهان استانداردهاي مختلفي براي تبيين كاربريها و پارامترهاي ساختماني يك موتور موجود است.دو نوع استاندارد كه بيش از همه مورد استفاده قرار مي گيرد عبارتند از:NEMA (انجمن ملي سازندگان الكتريكي) و IEC (كميته بين المللي الكتروتكنيكي).

NEMA

NEMA براي بسياري از محصولات الكتريكي شامل موتورها استاندارد قرار ميدهد.NEMA اصولا استاندارد موتورهاي مورد استفاده در آمريكاي شمالي است.استانداردهاي معتبر لياقتهاي عمومي صنعتي را بيان مي كنند و بوسيله جامعه الكتريكي پشتيباني ميشوند.اين استانداردها را مي توان در نشريه شماره MG1 NEMA يافت.ممكن است بعضي موتورهاي بزرگ AC تحت اين استاندارد قرار نگيرند.اين موتورها براي مواجهه با نياز در نوع خاصي از كاربري ساخته شده اند كه جزء موتورهاي NEMA محسوب نميشوند.***

IEC

IEC سازماني اروپايي است كه استانداردهاي الكتريكي و مكانيكي را از بين همه چيز براي موتورها در سراسر جهان منتشر ميكند و ترفيع مي دهد.در شرايط عادي ميتوان گفت كه IEC همتاي بين المللي NEMA ميباشد.دربسياري ازكشورها موتورهاي مورد استفاده تحت استاندارد IEC ميباشند.اين استانداردها را ميتوان در IEC 34-1-16 يافت.***

به طور عمده استانداردهاي NEMA چهار نوع طراحي را براي موتورهاي AC القايي مشخص مي كنند.(طرح A-B-C-D).منحنيهاي سرعت – گشتاور نوعي آنها در شكل 18 نشان داده شده است.

طرح A گشتاور استارت طبيعي (بين 150 تا 170درصد مجاز) و جريان استارت نسبتا بالا دارد.گشتاور شكست آن در ميان همه طرحهاي NEMA بالاترين مقدار است كه موتور را قادر ميسازد تا با اضافه بارهاي بسيار سنگين براي مدتي كوتاه سروكار داشته باشد.ميزان اختلاف(Slip) 5درصد است.نوعي از استعمال آن در نيرودهي به ماشينهاي قالبدهي تزريقي است.

طرح B معملي ترين نوع موتور القايي AC است كه بفروش ميرسد.مانند طرح A گشتاور استارتي طبيعي داشته ولي جريان استارتي پايين دارد.گشتاور روتور قفل , درآن آنقدر خوب هست كه بسياري از بارهايي را كه در كاربري صنعتي با آنها مواجه ميشود بكار بيندازد.اختلاف(Slip) آن 5درصد است.بازده و ضريب توان ظرفيت تكميل(PF) آن نسبتا بالا بوده درضمن معروفيت طرح آن.از انواع كاربردهاي آن ميتوان به پمپها فنها و ماشين ابزارها اشاره كرد.

طرح C با گشتاور استارتي بالا(بالاتر از دونوع قبلي , 200درصد اسمي) , مناسب براي استفاده در بارهايي با شروع بكار ناگهاني مانند نقاله ها خرد كننده ها دستگاههاي پرتحرك همزنها و پمپهاي دوطرفه و كمپرسورها است.اين موتورها نامزد استفاده در عملياتي با سرعت نزديك به سرعت تمام بدون اضافه بارهاي بزرگ هستند.اختلاف (Slip) در آنها 5درصد ميباشد.

طرح D گشتاور بالايي (بالاتر از همه مدلهايNEMA) دارد.جريان استارت و سرعت ظرفيت تكميل در آن كمند.مقدار بالاي اختلاف (5تا13درصد)اين موتور را براي كاربريهايي با بارهاي متغير و با تغييرات برجسته در سرعت موتورمانند ماشين آلاتي با ذخيره ساز انرژي چرخ طيار پرسهاي منگنه قيچيها آسانسورها استخراج كننده ها بالابرها جرثقيلها پمپهاي چاه نفت ماشينهاي سيمپيچي و غيره مناسب ميسازد.تنظيم سرعت درآنها ضعيف است و آنها را فقط براي استفاده در پرسهاي منگنه جرثقيلها آسانسورها و پمپهاي چاه نفت مناسب مي گرداند.معمولا اين موتور به عنوان مورد سفارشي مطرح ميشود.

بتازگي NEMA طرحي جديد(طرح D) را به استانداردش براي موتور القايي افزوده است.طرح E شبيه طرح B است با اين تفاوت كه بازدهي بالاتر جريان استارتي بالا تر و جريان كاركرد در اضافه باري كمتر دارد.مشخصات گشتاور طرح E شبيه موتورهاي با همان پارامترهاي نيروي تحت استاندارد IEC ميباشد.

امتيازدهيهاي سرعت – گشتاور طرحهاي IEC عملا آينه استانداردهاي NEMA است.طرح N از IEC شبيه طرح B از NEMA است , عمومي ترين موتورها براي كاربريهاي صنعتي.طرح موتورهاي H از IEC با طرح موتورهاي C از NEMA بسيار شبيه است.IEC طرح خاصي كه با طرح D از NEMA برابري كند ندارد.امتيازدهيهاي چرخه كار IEC متفاوت از كار NEMA است.درحاليكه NEMA معمولا سه نوع كار دائمي غيردائمي(دوره اي) و خاص را معرفي ميكند(كه معمولابا دقيقه بيان ميشوند) , IEC 9 نوع چرخه كار مختلف را استعمال مينمايد.

استانداردهايي كه در جدول 1 نشان داده شده اند صرفنظر از بيان پارامترهاي عملكرد و چرخه هاي كاري , افزايش دما (كلاس ايزولاسيون) اندازه كل (ابعاد فيزيكي موتور) جنس پوسته ضريب نگهداري و چند چيز ديگر را بيان ميكند.

شرح	نوع چرخه كاري	نوع	شماره
عملكرد در بارثابت ومدت زمان كافي براي رسيدن به تعادل گرمايي	كارمداوم	S1	1
كاركرد دربارثابت درزمان معين كمترازميزان لازم براي رسيدن به تعادل گرمايي, كه پس ازآن استراحت به دستگاه داده ميشودبراي رسيدن دماي دستگاه به دماي خنك كننده.	كار موقت	S2	2
توالي چرخه هاي كاري برابر, كه هركدام شامل دوره كاربري دربارثابت ويك وقفه (بدون اتصال به برق)ميباشد.براي اين نوع كاربري جريان استارت تاثيرعمده اي برافزايش دماندارد.	كاردوره اي موقت	S3	3
توالي چرخه هاي كاري برابر, كه شامل دوره هاي عمده استارتينگ ميشود.دوره اي زيربارثابت و با وقفه دوره اي.	كاردوره اي موقت با استارت	S4	4
توالي چرخه هاي برابر,كه شامل دوره اي از استارت ودوره اي ازكاربري دربارثابت شده كه بدنبال آن ترمزي سريع ودوره استراحت ميباشد.	كاردوره اي موقت با ترمزالكتريكي	S5	5
توالي چرخه هاي كاري برابر, كه شامل دوره اي ازكاربري دربارثابت ودوره كاربري اي درحالت بدون بارميباشد.دراين نوع دوره استراحت وجود ندارد.	عملكردمداوم كاردوره اي	S6	6
توالي چرخه هاي كاري برابر, كه شامل دوره اي ازاستارت,دوره اي ازكاردربار ثابت وبدنبال آن باترمزالكتريكي همراه است.اين نوع دوره استراحتي ندارد.	عملكردمداوم كاردوره اي با ترمزگيري الكتريكي	S7	7
توالي چرخه هاي كاري برابر, كه دربارثابت كه سرعت چرخش آن از قبل معين شده است كارمي كند وبدنبال آن دوره هاي كاربري دربارثابت ديگري باسرعتهاي چرخش متفاوت است(كاربريe.g).دوره استراحت نداشته وبراي رسيدن به تعادل گرمايي دوره كاري بسياركوتاه است.	عملكردمداوم كاردوره اي با باروابسته و سرعت متغير	S8	8
عموما كاري با باروسرعتي كه بصورت غيرخطي درمحدوده مجاز تغييرمي كنند.اين كابري شامل اضافه بارهاي متناوب است كه گاهي از ظرفيت تكميل فراتر ميروند.	كاربا بارغير دوره اي و سرعتهاي متنوع	S9	9

برچسب معمول نام يك موتور القايي AC

يك برچسب معمول نام يك موتور القاي AC در شكل 19 نشان داده شده است.

شرح	اصطلاح
ولتاژ اسمي پايانه	Volts
جريان تغذيه ظرفيت تكميل اسمي	Amps
خروجي اسمي موتور	H.P.
سرعت اسمي در حالت ظرفيت تكميل موتور	R.P.M
فركانس تغذيه مجاز	Hretz
ابعاد فيزيكي خارجي موتور طيق استاندارهاي NEMA	Frame
حالت بار موتور, كوتاه مدت, دوره اي, مداوم ...	Duty
تاريخ ساخت.	Date
كلاس ايزولاسيوني كه براي ساختمان موتوربكاررفته است.اين مورد بيشينه حد دماي پيچه موتور را مشخص مي كند.	Class Insulation
اين موردمشخص ميكند كه موتور به كدام كلاس طراحي NEMA متعلق است.	NEMA Design
فاكتوري است كه مشخص ميكندموتور ميتواند چقدر بيشتر از ظرفيت تكميل اضافه بار داشته باشد.	Service Factor
بازده كاربري موتور در ظرفيت تكميل.	NEMA Nom Efficiency
تعداد فازهاي استاتور موتور را مشخص مي كند.	PH
تعداد قطبهاي موتور را مشخص مي كند.	Pole
استاندارد ايمني موتور را نشان ميدهد.
مشخص ميكندكه پيچه هاي موتور بصورت Y متصل شده اند يا دلتا.	Y

نياز به محرك الكتريكي

صرفنظراز خصوصيات غيرخطي موتورالقايي موضوعات زيادي ضميمه محركه موتور است.اجازه دهيد آنهارا يك به يك بررسي كنيم.

درقديم تلاش ميشد تا سطح طراحي موتورهاي اوليه از كاري كه قرار است انجام دهند بالاتر باشد.نتيجه اين امر سيستم كاري اي با عدم بازده زياد بود چراكه قسمت عمده اي از توان ورودي كار مفيدي انجام نميداد. اغلب اوقات گشتاور توليدي موتور بيشتر از گشتاور مورد نياز باربود.

براي موتور القايي محدوده حالت پايدار بسبب فركانس تغذيه و تعداد قطبهاي ثابت بين 80 تا 100درصد سرعت ارزيابي شده است.هنگاميكه يك موتور القايي آغاز بكار ميكند بعلت نبود نيروي برق واراني جريان داخلي فراواني خواهد كشيد.نتيجه اين امر اتلاف بيشتر در خطوط انتقال و همچنين روتورخواهد بود كه نهايتا به داغ شدن و احتمالاخرابي و ازبين رفتن عايقها خواهد انجاميد.جريان برقواراني زياد ممكن است موجب تقليل ولتاژ در خطوط تغذيه شود كه ممكن است بر عملكرد وسايل كاربردي ديگري كه به همان منبع تغذيه متصل اند تاثير گذارد.

وقتي كه موتور در باري كمينه كارميكند(اصطلاحا محور آزاد)جريان كشيده شده اصولا جريان مغناطيسي سازيست و تقريبا به طور كامل صرف القا ميشود.درنتيجه ضريب توان بسيار پايين و معمولا0.1 است.هنگامي كه بار افزايش يافت جريان كاري شروع به زياد شدن مي كند.جريان مغناطيسي سازي در تمام محدوده عملياتي از وضعيت بدون بار تا ظرفيت تكميل تقريبا ثابت ميماند.از اين رو با افزايش بار ضريب توان بهبود ميابد.

هنگامي كه موتور با ضريب تواني كمتر از واحد كار ميكند جريان كشيده شده توسط موتور بطور طبيعي سينوسي نيست.اين حالت كيفيت توان در خط تغذيه كاهش داده و ممكن است ديگر وسايل كاربردي كه بهمان خط تغذيه متصلند را متاثر سازد.

ضريب توان بسيار مهم است بطوريكه شركتهاي توضيع مشترياني را كه تواني با ضريب تواني پايين تر از حد معين شده از طرف آنان مي كشند را مجازات مي نمايند.اين بدين معني است كه مشتري مجبور است حالت ظرفيت تكميل را در تمام مدت كاربري حفظ كند و يا آنكه جريمه حالت بار سبك را بپردازد.

درمدت كاربري اغلب لازم است كه موتور سريعا متوقف شده و همچنين برعكس كاركند.در كاربريهايي مانند جرثقيلها يا بالابرها ممكن است لازم شود گشتاور چرخش موتور كنترل شود تا از شتابگيري نامطلوب بار جلوگيري شود (درمورد كاهش سرعت بارها تحت تاثير جاذبه).سرعت و دقت توقف يا معكوس شدن عمليات حفاظت سامانه و كيفيت محصول را بهبود مي بخشد.براي كاربريهاي نامبرده در بالا ترمزگيري لازم است.درگذشته ترمزهاي مكانيكي مورد استفاده بودند.نيروي اصطكاك ميان قسمتهاي گردنده و كفشكها ترمزگيري لازم را فراهم مياوردند.با اينحال اين نوع ترمزگيري بسيار كمبازده است.گرماي توليد شده هنگام ترمزگيري اتلاف انرژي را نشان ميدهد.همچنين ترمزهاي مكانيكي نگهداري فعال لازم دارند.

در بسياري از كاربريها توان ورودي تابع سرعت است مانند فنها دمنده ها پمپها و ...در اين نوع بارها گشتاور به مربع سرعت وابسته و نيرو به مكعب سرعت بستگي دارد.سرعت متغير كه وابسته به نياز بار است صرفه جويي در مصرف انرژي زيادي را ميسر ميسازد.كاهشي 20درصدي در سرعت كاربري موتور تقريبا 50درصد كاهش در توان ورودي موتور را بهمراه خواهد داشت.چنين امري در سامانه هايي كه درآنها موتور مستقيما به خط تغذيه متصل است امكان پذير نيست.در بسياري از كاربريهاي كنترل جريان گلوگاهي مكانيكي اي براي كنترل جريان استفاده ميشود.با اينكه وسيله موثري است انرژي را بخاطر اتلافهاي زياد تلف مي كند و عمر موتور را بعلت گرماي توليدشده كم مينمايد.

هنگامي كه تغذيه كننده تواني را با ضريب (PF) كمتر از واحد تحويل ميدهد وتور جرياني با تاثر از هارمونيكها مي كشد.نتيجه اين امر اتلافهاي بيشتر روتور است كه بر عمر موتور تاثير ميگذارد.گشتاور توليدي موتور به علت وجود هارمونيكها ضرباني خواهد شد.در سرعت بالا بسامد ضربان گشتاور به اندازه كافي بزرگ است كه بتواند بوسيله مقاومت موتور تصفيه شود.ولي در سرعت پايين ضرباني بودن گشتاور ضرباني شدن سرعت را بوجود خواهدآورد كه حركت با حالت متشنج را نتيجه خواهد داد كه برعمر ياتاقانها اثر ميگذارد.

خطوط انتقال ممكن است بخاطر عملكرد ساير دستگاههاي متصل به آن حامل بارهاي با تموج (افزايش ناگهاني) يا كاهش ناگهاني باشند.اگر موتور در مقابل ازاين قبيل حالات محافظت نشده باشد در معرض فشاري بيش از مقدار طراحي شده براي آن قرار ميگيرد كه ممكن است سرانجام دچار خرابي نابهنگام شود.

همه مشكلات ذكرشده در بالا كه بوسيله هردوي مصرف كننده ها و توليدكننده ها بوجود ميايند به نياز موتور به كنترلي هوشمند تاكيد دارند.

با پيشرفت فناوري دستگاه حالت جامد (BJT, MOSFET, IGBT, SCR, …) و فناوري ساخت IC كه به ميكروكنترلرهاي بسيارسريع با قابليت اداره كردن الگوريتم مركب بلادرنگ براي بخشيدن پويايي عملكرد دقيق به موتورهاي القايي AC ترقي بخشيد محرك الكتريكي با فركانس متغير عموميت يافت.

۸.ستاره شناسی رادیویی

نقاط روشن این تصویر نشانه شدیدترین فعالیت رادیویی هستند.

آنتن های رادیویی علائم اجرام سماوی مانند خورشید و کوازارها را شناسایی میکنند.

ستاره شناسی با رادار

تلسکوپهای رادیویی علاوه بر دریافت امواج رادیویی، میتوانند علائم رادیویی را نیز منتقل کنند. این فوران علایم بسوی جسمی در منظومه شمسی ارسال میشود. و پژواک آن توسط آنتنهای رادیویی دریافت میشود. زمان بازگشت پژواک فاصله از جسم آسمانی را برای ستاره شناسان مشخص میکند. تجهیزات راداری کاوشگر ماژلان که در مدار زهره میچرخد، نقشه ها و تصاویری از سطح این سیاره که مرتبا " با باریکه ای از ابر ضخیم پوشیده میشود، تهیه کرده است. رادار همچنین معلوم ساخت که زهره در خلاف جهت سایر سیارات منظومه شمسی میچرخد.

پژواکهای زمین
میتوان تجهیزات راداری را در مدار زمین به تجهیزات رصد متصل کرد. علائم از زمین منعکس میشوند و نقشه های دقیقی از سطح زمین پدید می آورند. این نقشه راداری بخشی از دره "لانگ ولی" کالیفرنیاست.

تداخل سنجی

میتوان علائم دریافت شده توسط دو یا چند تلسکوپ رادیویی را ترکیب نمود و منبع علائم رادیویی مذکور را یافت. به این شیوه تداخل سنجی میگویند. هرچه تلسکوپها از یکدیگر دور باشند ، اندازه گیریشان دقیقتر خواهد بود. برای تهیه تصویر رادیویی آسمان، به تلسکوپهای بیشتری احتیاج است. مجموعه پایگاههای بسیار طولانی (وی ال بی ای) 10 تلسکوپ رادیویی دارد و از هاوایی در اقیانوس آرام تا آمریکای شمالی و دریای کارائیب امتداد میابد.

آنتن قاره ای
قطر موثر مجموع این 10 آنتن 8 هزار کیلومتر (5 هزار مایل) است.

مجموعه بسیار بزرگ

مجموعه بسیار بزرگ واقع در سوکورو، در ایلت نیو مکزیکو در آمریکا، از 27 آنتن رادیویی مجزا تشکیل شده که به شکل حرف "وای" نصب شده اند. این مجموعه به کمک شیوه تداخل سنجی علائم هر آنتن را جهت تهیه "تصاویر" رادیویی آسمان با یکدیگر ترکیب میکند. این تصاویر آنقدر دقیق اند که با تصاویر نوری قابل مقایسه اند. این مجموعه قابل گسترش است و میتوان آنرا تا 36 کیلومتر (23 مایل) گسترش داد. قطر هر آنتن 25 متر (82 پا) است.

علامت بزرگ تر
آنتنهای مجموعه بسیار بزرگ با ترکیب علائم رادیویی ، به عنوان یک آنتن رادیویی بزرگ عمل میکند

۹.ذوب يخ هاى قطب جنوب : عصر يخ يا گلخانه

فيلم علمى _ تخيلى «روز پس از فردا» داستانى از وحشت و هراس حقيقى را به تصوير مى كشد. زمين و تقريباً هر چيزى كه در آن است، به ناگهان منجمد مى شود. شگفت آورتر اينكه رويداد مذكور حاصل پديده گرم شدگى زمين است. اما آيا واقعاً دوران سردى را در پيش داريم؟

چه كسى ديواره يخى لارسن را مى شناسد؟ اين كوه عظيم يخى شناور در آب هاى دريا كه در ارتباط با يخچال هاى خشكى شبه جزيره قطب جنوب است، زمان درازى تنها براى پژوهشگران قطب جالب بود. ليكن در سى و يكم ژانويه سال 2002 ناگهان اين غول يخى نظر تمام جهانيان را به خود جلب كرد. دليل: عكس هاى ماهواره هاى ناسا نشان دادند كه چگونه ظرف يك فاصله زمانى پنج هفته اى تكه بزرگى از يخ به حجم 3250 كيلومترمربع تقريباً به بزرگى مالوركا _ از ديواره يخى لارسن جدا شد. كارشناسان حدس مى زنند كه آب حاصل از ذوب يخ ها همچون چشمه هاى كوچك بى شمار به داخل ديواره يخى راه يافته و آنجا يخ زده و بدين ترتيب حجمى اضافه تشكيل شده كه قاعدتاً از تكه يخ غول آسا جدا شده است. اين تكه يخ كه به نام «لارسن ب» خوانده شد، 220 متر ضخامت و 720 ميليارد تن وزن داشت و به هزاران تكه كوچك تقسيم شد.

اين نخستين بارى نيست كه يخ موجود در قطب جنوب از بين مى رود. در ماه هاى مارس و مه سال 2000 تكه هاى بزرگى از كمربند يخى جدا شده و از بين رفتند. يك ركورد جهانى تا آن زمان، تكه اى از يخ به بزرگى ده هزار كيلومترمربع جدا و به سمت درياى روس (Ross) رهسپار شد.

در فيلم علمى _ تخيلى رولاند امريش «روز پس از فردا» يك دانشمند پژوهشگر آمريكايى هوا به نام جك هال ماجرايى را درست شبيه آنچه كه بر سر ديواره يخى لارسن آمده پيش بينى مى كند كه در سال 2002 رخ مى دهد. در اين فيلم هاليوود كه به يك شعر حماسى بيشتر شبيه است نيز تكه عظيم يخ جدا مى شود. خدمه هال با رويدادى به غايت دهشتناك مواجه شدند. شكافى عظيم (با استفاده از متحرك سازى كامپيوترى) در يخچال مقابل شان دهان باز كرد و تقريباً آنها را بلعيد. در اينجا واقعيت و خيال درهم مى آميزند: امريش در فيلمنامه تمام جزئيات تلاش هاى اين انسان ها را به تصوير مى كشد. اما كارگردان با لحن هجوآميزى مى گويد: «بايد در نوشتن فيلمنامه تعجيل مى كرديم، والا از فيلم سينمايى خبرى نبود، تنها چيزى كه باقى مى ماند مستندسازى رويدادها بود.» منشأ و علت واقعه اى براى يخ هاى قطب جنوب رخ داد و پيش زمينه داستان فيلم همانا گرم شدن روزافزون كره زمين است: بدين ترتيب ميدان هاى يخ قطب ها بيش از پيش ذوب مى شوند. زمينه ساز چنين دگرگونى در آب و هوا اثر گلخانه اى است با بالاترين سطح گازهاى مضر از نقطه نظر آب و هوا مثل دى اكسيدكربن(Co2) در جو، كره زمين را پوششى از گاز فرا مى گيرد، چنين رويدادى نتايج مرگبارى را به دنبال دارد. گرماى بيشترى از خورشيد به كره زمين مى تابد چرا كه اين اشعه گرمايى در فضا منعكس مى شود. نتيجه آن كه نوعى شبنم ناشى از گرما ظاهر خواهد شد (قطره آب به كندى تبخير مى شود)، توده هاى عظيم يخى شروع به آب شدن خواهند كرد و مقادير فراوانى از آب شيرين سرد به داخل اقيانوس ها سرازير خواهند شد. امريش كارگردان فيلم از اين واقعيت علمى به عنوان نقطه شروع سوگنامه آب و هوايى خويش استفاده مى كند. گلوله هاى شناور حرارت سنج ها در آتلانتيك شمالى ديوانه مى شوند و خبر از آن مى دهند كه چشمه هاى آب گرم در اقيانوس واقع در نيمكره شمالى خشك شده اند.

همچنانكه اين «حرارت» به نقطه اوج خود مى رسد، فاجعه سرما نيز به كمك جلوه هاى ويژه قطعى و تاثيرگذار به نظر مى رسد: رگبارهاى تگرگ به درشتى مشت انسان توكيو را درهم مى كوبند، بادهاى سخت و توفانى لس آنجلس را خالى از سكنه مى كنند، يك موج عظيم مد آب هاى اقيانوس نيويورك را در خود غرق مى سازد. آنگاه فاجعه عظيم رخ مى دهد: سرتاسر نيمكره شمالى در زير يخ و برف مدفون مى شود. فيلمنامه مى گويد كه هواى بسيار سرد منهاى 101 درجه سانتيگراد از استراتوسفر به سمت زمين مى آيد و انسان ها در ظرف چند ثانيه جملگى يخ مى زنند.

تصاوير امريش تكان دهنده اند ولى باوركردنى به نظر نمى رسند. از يك سو روزانه اخبارى راجع به گرم تر شدن تدريجى سياره مان مى شنويم و مى خوانيم، از طرف ديگر عصر جديدى از يخ پيش بينى مى شود. كداميك را بپذيريم؟

يك منبع آگاه احتمالاً مى تواند پاسخگوى پرسش هاى ما پيرامون آب وهوا باشد. «گروه بين دولتى براى تغيير آب و هوا» شامل جمعى از زبده ترين كارشناسان است. مذاكرات پيرامون آب و هوا در چارچوب ملل متحد نيز براساس اعلاميه اين گروه صورت مى گيرد. بر طبق گزارشات گروه طى فاصله زمانى 1990 تا 2100 درجه حرارت كل كره زمين به طور متوسط بين 4/1 تا 8/5 درجه سانتيگراد افزايش خواهد يافت (در مجموع در طول قرن بيستم: به علاوه 6/0 درجه). تفاوت بين اين دو رقم قابل توجه است، چه به سختى مى توان آثار حاصل از عوامل گوناگون دخيل در اين پديده را به دقت پيش بينى نمود: عواملى چون افزايش جمعيت يا افزايش گاز (Co2)در نتيجه استفاده از سوخت هاى فسيلى، به علاوه تغييرات در آب و هوا بسيار به كندى صورت مى گيرد: حتى اگر بشر انتشار گازهاى گلخانه اى را به سرعت به صفر برساند.

ده ها سال طول مى كشد كه گرم تر شدن كره زمين متوقف شود. درست مثل اتومبيلى كه با سرعت بالايى در حركت است، براى آن كه از سرعتش كاسته شود، لازم است چندين كيلومتر مسافت را طى كند. بسته به اينكه گرم شدن زمين و آب شدن توده هاى يخ تا چه اندازه شديد باشد سطح آب اقيانوس ها بين 20 تا 86 سانتيمتر افزايش خواهد يافت. بدون اقدامات حفاظتى همچون برپا كردن سدهاى مرتفع مساحت وسيعى از سواحل درياها و اقيانوس ها و زمين هاى در مجاورت آنها به زير آب خواهند رفت. بسيارى از جزاير رويايى درياى جنوب براى هميشه محو خواهند شد.

اما همين حالا هم شاهد نتايج حاصل از پديده قدرتمند گرم تر شدن زمين هستيم: طوفان هايى كه تاكنون نظيرشان اتفاق نيفتاده، باران هاى سيل آسا و طغيان رودخانه ها، تابستان هاى گرم و طاقت فرسا با تلفات عظيم در محصولات گياهى و دامى و آتش سوزى هاى وسيع جنگل ها، يخچال هاى آلپ آب و در بسترهاى عظيم يخى خلل وارد مى شود و ساختمان ها دستخوش تزلزل مى شوند. اكوسيستم درهم مى ريزد، تمام حيوانات و گياهان نابود مى شوند و فضاى زندگى انسان ها به شدت در معرض تهديد قرار مى گيرد. «گروه بين دولتى براى تغيير آب و هوا» در «خلاصه اى براى سياستگزاران» باز هم نتايج بيشترى را برمى شمارد. سالخوردگان بيشترى به خاطر گرما جان خود را از دست مى دهند؛ عوامل مضر و بيمارى زا گسترش مى يابند (مثلاً پشه هاى مالاريا راه سرزمين هاى شمالى تر را در پيش مى گيرند)؛ كوه هاى بيشترى ريزش مى كنند، فرسايش زمين ها و سواحل درياها سرعت مى گيرد، حتى جزاير مرجانى نيز در اين ميان آسيب مى بينند و زمانى كه بسترهاى يخى دائمى اندك اندك ذوب مى شوند، مقادير عظيمى متان و دى اكسيدكربن آزاد و اثر گلخانه اى بيش از پيش تشديد مى شود. اگرچه دانشمندان در مورد اين آثار و نتايج اتفاق نظر دارند، ولى افزايش سريع دماى زمين در ده سال اخير پرسش هاى زيادى را براى انسان مطرح كرده كه لازم است پاسخ هايى براى آنها پيدا شود. افزايش شدت حرارت خورشيد در 100 ساله اخير تنها موجب 2/0 درجه افزايش درجه حرارت زمين شده است.

گرم تر شدن زمين يك واقعيت است كه در حدود مشخصى اتفاق خواهد افتاد. اما چگونه مى توان از اين واقعيت اين طور نتيجه گرفت كه دوران يخبندانى در راه است؟ لااقل آن طور كه امريش وانمود مى كند. كارگردان و فيلمنامه نويس در فيلم خويش از آنجا شروع مى كنند كه يخ هاى ذوب و رها شده از قطب هاى كره زمين با جريانات آب گرم اقيانوس ها برخورد پيدا مى كنند. چنين فيلمنامه اى را نمى توان پيشاپيش رد يا قبول كرد، چه يك بار حدود 11هزار تا 12هزار سال پيش جريان اقيانوسى گلف استريم كاملاً متوقف شد. در اين زمان پس از يك دوره آب و هواى گرم درجه حرارت در گرينلند در مدار 15 درجه به يك بار افت كرد. بدين ترتيب تا آنجا كه به دانشمندان مربوط مى شود، مى توان از وضعيت جريان آب داخل اقيانوس ها به عنوان شاخصى از وضعيت كلى آب وهوا استفاده نمود. به قول ماروتسكه رئيس موسسات ماكس پلانك در رشته هواشناسى در هامبورگ: «در دهه هاى آينده جريان آب داخل اقيانوس بار ديگر بسيار ضعيف خواهد شد. اما اين بار موضوع ضعيف تر شدن طبيعى آن مطرح نيست، بلكه اين انسان ها هستند كه موجب چنين وضعيتى خواهند بود.»

اين طور حدس زده مى شود كه اين جريان اقيانوسى (golfstream) قبل از همه اقيانوس اطلس جنوبى در طول دماغه اميدنيك منشأ گرفته، عرض اقيانوس را به سمت شمال پيموده، به سواحل آمريكاى جنوبى و مركزى نزديك مى شود و به خليج مكزيك مى رسد، در آنجا گرم تر مى شود، از آنجا در مسير ساحل ايالات متحده تا حوالى 35 درجه عرض شمالى پيش مى رود و در دماغه هاتراس (كاروليناى شمالى) با سرعتى معادل 5 كيلومتر در ساعت و با عرض 50 كيلومتر به سمت شرق راه كج مى كند و راه درياهاى آزاد را در پيش مى گيرد. جريان گلف استريم در مسير 1500 كيلومترى خويش شاخه هاى بسيارى تشكيل مى دهد، طورى كه بخشى از آن تا سواحل نروژ ادامه پيدا مى كند. اين جريان اقيانوس اطلس شمالى _ كه در فيلم امريش نيز به همين نام اشاره مى شود _ در آب هاى قطب شمال در حوالى گرينلند مجدداً سرد شده به عمق آب اقيانوس فرو مى رود و به صورت يك آبشار عظيم از سطح به عمق و كف اقيانوس به جريان مى افتد و رهسپار آب هاى گرم نواحى جنوبى اقيانوس مى شود. بدين ترتيب يك دوره كامل طى مى شود كه 50 سال به طول مى انجامد. ولى براى آب هايى كه راه خود را گم و طولانى مى كنند، اين زمان مى تواند به پانصد سال هم برسد.

گرمايى كه گلف استريم در هر ثانيه به سمت شمال با خود حمل مى كند، چيزى معادل نيم ميليون واحد نيروى كار است. هنگامى كه جريان آب به سواحل آب هاى سرد شمال نزديك مى شود گرماى موجود در آن از طريق زمين راه غرب را در پيش مى گيرد. نتيجه آن كه اروپاى شمال غربى در مقايسه با ساير نواحى هم ارز از نظر جغرافيايى (مثلاً روسيه يا لابرادور) آب و هوايى كه به طور غيرعادى ملايم است پيدا مى كند.

ولى نيروى محرك گردش جريان گلف استريم كدام است؟ بادهاى موسمى نواحى گرمسيرى، بادهاى غربى عرض هاى جغرافيايى ميانى كره زمين، گردش كره زمين، معمارى بستر اقيانوس اطلس و به اصطلاح گردش دمايى _ نمكى از جمله عواملى هستند كه پيش برنده اين جريان به شمار مى روند. دمايى _ نمكى به معناى تفاوت كمك محلول در آب در نتيجه تغيير در درجه حرارت است. اين نيروى محركه بدين صورت عمل مى كند: وقتى كه آب گلف استريم حرارتش را در شمال از دست داده سرد مى شود، و حرارت پايين و نمك فراوانش چگالى آن را بالا مى برد؛ اين آب از آب هاى اطراف سنگين تر بوده و به عمق مى رود كه از آنجا به سمت جنوب جارى مى گردد. بدين ترتيب گردش آب تداوم پيدا مى كند.

گردش دمايى _ نمكى به ويژه در برابر گرم تر شدن كل كره زمين و ذوب شدن يخ هاى قطب ها حساس است. هنگامى كه اثر گلخانه اى بيش از پيش تشديد شود، گلف استريم به ميزان سابق سرد نخواهد شد، در همين زمان آب شيرين بيشترى در نتيجه ذوب شدن يخ ها و باران هاى سيل آسا وارد اقيانوس خواهند شد. نتيجه: آب ديگر به چگالى مطلوب براى فرورفتن به اعماق اقيانوس نخواهد رسيد. موتور ماشين جوش آورده از حركت بازخواهد ايستاد، در بدترين حالت ديگر اثرى از گلف استريم نخواهد بود _ همچون رودخانه اى دچار خشكسالى شده _ و به دنبال آن سرما سر خواهد رسيد.

پس حق با امريش است، اين پرسش در عمل هنوز پاسخ دقيقى ندارد، چرا كه اطلاعات ما بسيار اندك است با اين حال با محاسبات كامپيوترى نتايج حاصل از بدترين حالت، يعنى از بين رفتن كامل گرماى حاصل از گلف استريم پيش بينى شده اند اما نتايج مذكور اظهارنظرهاى قاطع فيلم را تائيد نمى كنند: در كشورهايى مانند انگلستان، ايرلند و اسكانديناوى حداكثر تنها 6 درجه از دماى هوا كاسته خواهد شد. پروفسور اشتفان رامشتورف از «موسسه پژوهش در آب و هوا» واقع در پوتسدام پيش از اين در مصاحبه اى تصويرى از چنين وضعيتى را ارائه داده است. در اين صورت بايد به برايتون در جنوب انگلستان درخت و محصولات گياهى وارد نمود زيرا در اين شهر نيز همچون ايسلند كنونى در فصل تابستان هم از گرما خبرى نخواهد بود. در نروژ در فصل زمستان دسترسى به اقيانوس ممكن نخواهد بود زيرا ديوارى زرهى از يخ سواحل اقيانوس را فراخواهد گرفت و هواى آلمان دو تا 5 درجه سردتر خواهد شد. بررسى ها نشان داده اند كه مثلاً در كالسروهه تعداد روزهاى يخبندان سال دو برابر امروز خواهد بود.

اما اينكه اين اتفاقات ظرف چند هفته يا حتى چند روز (آن طور كه در فيلم آمده) رخ دهند چه؟ يوخم ماروتسكه مى گويد: «غير ممكن است!» اين فروپاشى آب و هوا، اگر قرار باشد اتفاق بيفتد «لااقل ده تا بيست سال به طول مى انجامد.» اما آيا اصلاً اتفاق خواهد افتاد؟ به گفته ماروتسكه «اتفاقى چون تضعيف گلف استريم را اصلاً نمى توان با قطعيت اعلام نمود.» پس خيالمان راحت باشد به هيچ وجه! كارشناسان خطر را حس مى كنند و در جست وجوى كسب اطلاعات بيشترند.

صحنه عوض شده، اين بار سواحل باهاما در مقابل چشمان ما قرار دارد. جزيره آباكو با ساحل ماسه اى كه در زير نور آفتاب مى درخشد و قايق هاى بادبانى كه كشتى پژوهشى انگليسى به نام «اكتشاف» در ميان آنها نظرها را به خود جلب مى كند. كشتى انگليسى 90 متر طول، 20 تن خدمه و حدود يك دو جين دانشمند دارد كه بيشترشان انگليسى و آمريكايى هستند. مدار جغرافيايى محل كشتى دقيقاً عرض 5/26 درجه شمالى است. از اواسط فوريه تا اوايل ماه مه سال 2004 كشتى «اكتشاف» از جزاير قنارى تا باهاما در حركت بود و اندازه گيرى هاى زيادى را صورت داد. اين بخشى از يك برنامه پژوهشى پنج ساله تا سال 2008 است، برنامه اى كه 20 ميليون پوند بودجه دارد و دولت انگليس به رهبرى ماروتسكه اجراى آن را برعهده دارد.

از بالاى عرشه كشتى «اكتشاف» جرثقيل هاى بزرگ چرخ هاى بزرگ قطارهاى قديمى راه آهن را به داخل آب مى اندازند. اين اجسام سنگين يك سر طناب هايى را با خود به قعر دريا مى برند و سر ديگر آنها با اتصال به شناورهاى عظيم بر سطح آب ثابت مى شوند. در طول طناب هاى مذكور دستگاه هاى مخصوص سنجش ارتفاع، نمك موجود و فشار آب را در نقاط مختلف زير دريا اندازه گيرى مى كنند. ماروتسكه اشاره مى كند: «مى خواهيم بدانيم در چه عمقى جريان آب گلف استريم در جهت جنوب باز مى گردد؟» پيش از اين، چنين اتفاقى در عمق 1500 تا 4000 مترى زير سطح آب پيش مى آمد. اگر جريان آب در عمق كمترى جهت عوض كند آنگاه تا عرض جغرافيايى كمترى در شمال پيش خواهد رفت. اين علامت خطرى براى پژوهشگر آب و هوا به شمار مى رود، چه عملاً به معناى ضعيف تر شدن جريان آب گلف استريم است.

نخستين پيش بينى هاى كشتى «اكتشاف» تا پيش از پايان سال جارى امكان پذير نيست و تا اين زمان دستگاه هاى اندازه گيرى همچنان در زير آب باقى خواهند ماند. علاوه بر اين پژوهشگران به كمك ماهواره هاى Quikscat و Topex-Poseidon از ارتفاع 1300 كيلومترى قدرت باد و تموجات سطح آب ها را ثبت مى كنند. اكنون اطلاعاتى از اين پژوهش ها منتشر نشده، نمى توانيم ماجراهاى فيلم امريش را رد يا قبول كنيم. تا به امروز دانشمندان پيش بينى هاى مشخصى پيرامون آثار و نتايج حاصل از اتفاقات امروزى كرده اند. به قول ماروتسكه: «اطلاعات ما از سال 1957 چهار برابر شده، ولى هنوز هم نمى توانيم قطعاً بگوئيم كه تضعيف جريان دريايى گلف استريم در راه است.»

سخن آخر اين كه يك دوره آب و هوايى چيزى حدود 30هزار تا 50هزار سال به طول مى انجامد كه در يك انتهاى آن ديگر مى توان سخن از سرماى واقعى و يخبندان حقيقى گفت.

۱۰.سوراخ لايه اوزون

لايه اوزون در قسمت شمالي زمين در سال 1980 بين 15تا20 درصد كاهش پيدا كرده است. براي رفع اين مشكل جمعي ازبهترين متخصصان زمين شناسي هر سال براي تحقيق وجستجو دور يكديگر جمع مي شوند .در سال 1992 پروكتيل مونترئال درباره’ لايه اوزون مطالعه و تحقيقي داشت كه فهميد بزرگ شدن سوراخ لايه اوزون بستگي به آلودگي هوا و توليد مواد سمّي دارد.در همان سال سازمان ملل متحد و حفاظت از محيط زيست برنامه اي را طرّاحي كرد كه اين برنامه جهت محافظت و حمايت از محيط زيست و مخصوصا لايه اوزون به نام برنامهUNEPطراحي كرد كه اين برنامه جهت جلوگيري از توليد مواد سمّي و مواد شيميايي آلوده كننده،است.مولكولهاي اكسيژن(O2) به اكسيژن اتميك (O) تبديل مي -شوند .اكسيژن اتميك به سرعت با مو لكولهاي بيشتري تركيب شده و به شكل اوزون مي شود .ان پوشش حرارتي كه در سطح بالا رشد كرده و سلامتي لايه اوزون را به خطر انداخته است و اين مورد باعث شده است كه اگر استراتوسفر نباشد ما نتوانيم بدون آن زنده بمانيم . بالاي استراتوسفر مقداري از آلودگي مضّر اشعه مادون بنفش را و همچنين تشعشعاتي از خورشيد (امواج بين 320 تا 240) را كه باعث مي شود لايه اوزون آسيب ببيند و همچنين جان گياهان به خطر بيفتد را جذب ميكند.اشعه مادون بنفش با تابيدن نور مولكولهاي اوزون را ميشكافد ولي اوزون مي تواند تغيير شكل بدهد و عكس العمل زير ازآن حاصل ميشود:

O+ O2 :مادون قرمز +O3

O2+O:O3

همچنين اوزون در اثر عكس العمل زير نابود ميشود :

O3+O:O2+O2

عكس العمل دوم با افزايش پيدا كردن ارتفاع آهسته انجام مي شود امّا عكس العمل سوم سريعتر انجام مي شود. دربين همكاري عكس العمل ها تمركز اوزون درحال تعا دل است. دربالاي اتمسفر اكسيژن اتميك هنگا مي كه اشعه مادون بنفش در سطح بالايي است، پيدا مي شود. در اثر حركت استراتوسفر هواي متراكم تري بدست مي آيد وجذب اشعه ي مادون بنفش افزايش مي يابد و سطح اوزون به حد اكثر و تخمينا" km20مي رسد.همراه با تئوري كمپمن يك مشكل نيز وجود داشت كه اين مشكل در سال 1960 تشخيص داده شد وحقيقت اين بود كه اوزون به وسيله عكس العمل 4 آهسته حركت مي كرد و ديده نمي شود.

گرم شدن زمين ترميم حفره اوزون را به تعويق مي اندازد

دانشمندان هشدار داده اند :پديده گرم شدن زمين مي تواند تلاشها براي ترميم حفره اوزون را كه قرار بود تا سال 2050 انجام گيرد،حدود30سال به تعويق اندازد .اين مو ضوع به رقم پيشرفتهايي است كه باي از رده خارج كردن مواد شيميايي مخرّب اوزون انجام شده است.

طبق گزارشي كاهش فراواني در مصرف گازهاي ساخته دست انسان بنام ((كلروفلورو كربن)) پديد آمده است .اينها گازهايي هستندكه لايه محافظ زمين را مي خورند .دانشمندان گفتند:اگر كشورها مصمم به دنبال نمودن اين روند باشند ،((حفره داخل لايه اوزون به آغاز به جمع شدن و كوچك شدن خواهد نمودتا اينكه ظرف 50 سال ترميم خواهد شد . )) اين جمع بندي و نتيجه گيري توسط ((مجمع بررسي فرايند هاي استراتوسفر و نقش آن در آب و هوا )) SPARC)) به عمل آمد .اين مجمع از صد ها كارشناس اقليمي كه دسامبر سال 1999در آرژانتين گرد هم آمدندو در سايه توجهات سازمان هواشناسي جهاني تشكيل جلسه دادند،شكل گرفته است.

اين دانشمندان هشدار دادند: حتّي اگر كاهش مصرف گازهايCFC برآورده شود،پديده گرم شدن زمين_كه نتيجه تولييد گازهاي گلخانه اي با وجود كربن به عنوان عنصر اصلي آن است و از سوختهاي سنگواره اي بدست مي آيد _ميتواند محلت ترميم حفره اوزون را چند دهه به تعويق اندازد.به عنوان يك تناقض ، گرم شدن زمين ،جو را در نزديكي سطح زمين حرارت ميدهد اما لايه پاييني ((استراتوسفر )) يعني جايي را كه اوزون قرار دارد همچنان سرد نگه ميدارد . اين دماهاي پايين به ويژه درزمستان مسبب جمع شدن ابرهاي استراتوسفر در نواحي قطبي ميشود . اين پديده آغازگر واكنشهاي نابود كننده اوزون توسط مولكولهاي كلري استكه توسط كلروفلورو كربن ها آزاد ميشوند. پيش بيني هاي داير بر اين كه حفره اوزون كه بالاي قطب جنوب قرار دارد، به زودي كوچك خواهد شد با آخرين اطلا عات مغايرت دارد كه نشان ميدهد كه اين حفره درحال گسترش است وبه طور بي سابقه اي در چند سال اخير بزرگ شده است.

تاريخچه سوراخ شدن لايه اوزون :

جريان تاسف بار سوراخ شدن لايه اوزون در لايه زير استرا توسفر در بالاي منطقه انتاركتيكا اولين بار در دهه هفتاد (1970 تا 1979)توسط يك گروه تحقيقاتي به نام BAS كشف شد .اين گروه در مورد اتمسفر بالاي منطقه انتاركتيكا از يك ايستگاه تحقيقاتي كه بسيار شبيه اين عكس ميباشد مشاهده مي گردند.

*اطلاعات ايستگاه تحقيقاتي هالي

*ايستگاه تحقيقاتي BAS فالكر اولين بار در حالي تحقيقات را انجام داد كه اندازه گيري اوليه در سال1985براي اولين بار سوراخ شدن لايه اوزون آنچنان نگران كننده بود كه دانشمندان تصور ميكردند كه دستگاهاي اندازه گيري خراب است .آنها دستگاه هاي ديگري جانشين آن دستگاه ها كردند تا آنكه نتايج بدست آمده اندازه گيري هاي اوليه را تاييد كرد .چندماه بعد كه سوراخ شدن لايه اوزون قابل مشاهده بود،(پس از مشاهده سوراخ شدن لايه اوزون تحقيقات قبلي تاييد شد)از طرف ديگر اطلاعات ماهواره TOMS سوراخ شدن لايه اوزون را نشان نمي داد ،بدين دليل كه نرم افزارهايي كه اطلاعاتي در مورد لايه اوزون ميداد به صورتي برنامه ريزي شده بود كه لا يه اوزون در منطقه كوچكي موردبررسي قرار مي گرفت .بررسي هاي بعدي ، اطلاعات بدست آمد هنگامي كه نتايج گروه BASمنتشر نشد،مورد تاييد قرار گرفت و بيانگر اين مطلب بود كه سوراخ شدن لايه اوزون به طور سريع ودر مقياس بزرگي بر بالاي منطقه انتاركتيكا انجام مي شود.

اوزون لايه اي را در استراتوسفر تشكيل ميدهد كه منطقه استوا باريكتر و در دو قطب پهن تر است .ميزان اوزون در بالاي سطح كره زمين به وسيله مقياسي به نام DU ((Dobson units))اندازه گيري ميشود كه اين ميزان در منطقه استوايي در حدود 260DUاست و به ميزان بيشتري در جاهاي ديگر است . اين در حالي است تغييرات فصلي بسيار وسيعي اتفاق ميافتد واين در حالي شكل مي گيرد و اشعه ماوراي بنفش در لايه استراتوسفر نفوذ ميكند يا آن را مي شكافد