الخميس ٢٢ أبريل، ٢٠٢١

انضموا للملتقى المدرسي مع

الدكتور سلمان بن جبر آل ثاني

ماذا يحدث تحت السطح عند اصطدام صاروخ أو نيزك بالأرض

الجمعة ١٥ ٢٠١٥

ماذا يحدث تحت السطح عند اصطدام صاروخ أو نيزك بالأرض

150410165324-large

 

عندما يصطدم صاروخ أو نيزك من الفضاء بسطح الأرض فانه يؤدي إلى حدوث دمار واضح في منطقة الاصطدام مثل حدوث الحفر والفوهات وتحطيم الصخور وغيرها، لكن الحقيقة أن التعرف والتنبؤ على الدمار والتخريب في قشرة الأرض الداخلية وتحت السطح في منطقة الاصطدام يكون صعبا ومخفيا.
لكن علماء الفيزياء في “جامعة ديوك” Duke University طوروا حديثا تقنية علمية يمكنها محاكاة التأثير الناتج عن ارتطام الأجرام السماوية عالية السرعة بالتربة والرمل في المختبر، والتعرف على التغيرات الناتجة عن الارتطام تحت السطح وأسفل منطقة الارتطام، والتي ستنشر نتائجها الأسبوع الحالي إن شاء الله في مجلة “رسائل الظواهر الفيزيائية” Physical Review Letters ونتائجها تساعد على تفسير الأسباب التي تجعل الحفر الناتجة عن الصواريخ أعمق من الحفر الناتجة عن ارتطام الأجرام الطبيعية، وكذلك محاولة للبحث عن مقاومة تعمل على إبطاء سرعة الجسم وتقليل تأثير الاصطدام.
تهدف الدراسة في النهاية إلى تحسين السيطرة على الصواريخ المصممة لاختراق سطح الأرض وتدمير الأهداف المدفونة تحت الأرض مثل المخابئ ومخزونان أسلحة العدو تحت سطح الأرض، من خلال محاكاة ارتطام صاروخ أو نيزك بالتربة أو الرمل، حيث افترض الباحثون وجود قذيفة معدنية تصطدم في حفرة من “الخرز” beads من على ارتفاع سبعة أقدام، وخلال الارتطام يتم تحويل الطاقة الحركية في القذيفة إلى الخرز الذي يمتص قوة الاصطدام وانتقالها بين قطع الخرز.
لتصور نتائج هذا الارتطام حيث تقذف قطع الخرز بعيدا عن نقطة الارتطام، فقد استخدم الباحثون قطع خرز مصنوعة من البلاستيك الشفاف التي تنقل الضوء بشكل مختلف عندما تضغط، وعند النظر إليها من خلال “مرشحات الاستقطاب” polarizing filters التي تشبه النظارات الشمسية، وتظهر المناطق التي تعرضت للضغط على شكل سلاسل متفرعة من الضوء تسمى “سلاسل القوة” force chains وانتقال الضوء من خرزة إلى أخرى بسبب الارتطام يشبه انتقال ضوء البرق في السماء عند حدوث العواصف الرعدية.
خلال المحاكاة سقطت قذيفة معدنية في الخرز بسرعة ستة أمتار في الثانية الواحدة، أي حوالي 15 ميلا في الساعة الواحدة، ولكن عند استخدام حبات خرز مختلفة في الصلابة، وكانت القطعة المعدنية قادرة على توليد نبضات قذفت قطع الخرز بسرعات تتراوح ما بين 67 إلى 670 ميلا في الساعة الواحدة.
كان تأثير الارتطام سريعا جدا بحيث تصعب رؤيته بالعين المجردة، حتى أنها سجلت بواسطة كاميرا فيديو عالية السرعة بحيث تصل إلى 40 ألف لقطة في الثانية الواحدة، وعندما أعيدت التجربة ولكن بسرعة بطيئة، وجد العلماء أن الشبكة المتفرعة من سلاسل القوة دفنت في حبات خرز كثيرة ومختلفة على مساحة كبيرة.
وقال أستاذ الفيزياء “روبرت بيهرينجر” Robert Behringer في جامعة “ديوك” والمشارك في الدراسة انه في السرعات المنخفضة في شبكة متفرقة من الخرز تتحمل العبء الأكبر من القوة، ولكن عند السرعات الأعلى تظهر سلاسل قوة أكثر اتساعا، والتي وبسبب تأثير الطاقة تتحرك بعيدا عن نقطة الارتطام أسرع بكثير من توقعات النماذج السابقة، وينتج عنها تجمعات جديدة من حبات الخرز التي تتحرك بسرعات عالية فتضغط مع بعضها البعض التي تعمل على زيادة تماسك المادة.

maxresdefault

image_pdfimage_print