التقويم 1-1 - كتاب علوم الأرض و الفضاء - الصف 12 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

سؤال 1: 1. هل يمكن اعتبار التجمع النجمي عبارة عن مجرة وليدة؟ ولماذا؟

الإجابة: لا؛ لأن التجمع النجمي (العنقود النجمي) هو مجموعة محدودة من النجوم داخل مجرة، وعدده وكتلته أصغر بكثير من المجرة ولا يمتلك مكوناتها وبنيتها الكاملة (كميليارات النجوم مع الغاز والغبار)، لذا لا يُعد مجرة وليدة.

خطوات الحل:

1. **الشرح:** لنفهم هذا السؤال، علينا أولاً التفريق بين مفهومي "التجمع النجمي" و"المجرة". التجمع النجمي (أو العنقود النجمي) هو مجموعة من النجوم مرتبطة ببعضها بالجاذبية، لكنها توجد داخل مجرة أكبر منها. عدد النجوم فيه محدود (آلاف أو مئات الآلاف) وكتلته صغيرة نسبياً. أما المجرة فهي نظام كوني ضخم يحتوي على مليارات النجوم، بالإضافة إلى الغاز والغبار الكوني، وله بنية محددة (كالأذرع الحلزونية أو الشكل البيضاوي). السؤال يسأل: هل يمكن اعتبار التجمع النجمي مجرة وليدة (أي في بداية تكوينها)؟ الفكرة هنا هي أن التجمع النجمي، رغم كونه مجموعة نجوم، لا يمتلك العدد الهائل من النجوم ولا المكونات الأخرى (الغاز والغبار) ولا البنية الكاملة التي تميز المجرة. فهو جزء من مجرة، وليس مجرة قائمة بذاتها أو في طريقها لأن تصبح مجرة. إذن الإجابة هي: **لا؛ لأن التجمع النجمي مجموعة محدودة داخل مجرة، وعدده وكتلته أصغر بكثير، ولا يمتلك مكونات المجرة الكاملة (مليارات النجوم مع الغاز والغبار)، لذا لا يُعد مجرة وليدة.**

سؤال 2: 2. ما مدى أهمية الفيزياء الفلكية في دراسة نشأة الكون وتطوره؟

الإجابة: مهمة جدا؛ لأنها تُطبق قوانين الفيزياء على الأجرام والأبعاد القادمة منها لتحليل خصائصها (التركيب، الحرارة، الحركة، العمر والمسافات)، وذلك تساعد على فهم نشأة الكون وتوسعه وتطور النجوم والمجرات والتحقق من النظريات الكونية.

خطوات الحل:

1. **الشرح:** لفهم أهمية الفيزياء الفلكية في دراسة نشأة الكون وتطوره، نبدأ بتعريف الفيزياء الفلكية نفسها. الفيزياء الفلكية هي فرع من العلوم يطبق قوانين الفيزياء (مثل قوانين الحركة والجاذبية والديناميكا الحرارية) لدراسة الأجرام السماوية والظواهر الكونية. عند دراسة نشأة الكون وتطوره، نحتاج إلى تحليل معلومات قادمة من مسافات شاسعة وضوء صادر منذ مليارات السنين. هنا يأتي دور الفيزياء الفلكية: 1. **تحليل الضوء والأشعة:** من خلال تحليل الطيف الضوئي القادم من النجوم والمجرات، يمكن تحديد تركيبها الكيميائي ودرجة حرارتها وسرعتها. 2. **قياس المسافات والأعمار:** باستخدام قوانين فيزيائية معينة، يمكن حساب بعد الأجرام عنا وعمرها، مما يساعد في رسم خط زمني لتطور الكون. 3. **فهم القوى والعمليات:** تفسير كيفية تكون النجوم من سحب الغاز، وتطورها، وموتها، وتشكل المجرات، كل ذلك يعتمد على قوانين فيزيائية. بدون تطبيق قوانين الفيزياء على هذه المشاهدات الفلكية، لن نستطيع تفسير البيانات أو بناء نظريات عن أصل الكون وتوسعه. إذن الإجابة هي: **مهمة جداً؛ لأنها تطبق قوانين الفيزياء لتحليل خصائص الأجرام (التركيب، الحرارة، الحركة، العمر، المسافات)، مما يساعد على فهم نشأة الكون وتوسعه وتطور النجوم والمجرات والتحقق من النظريات الكونية.**

سؤال 3: 3. لماذا حازت نظرية الانفجار العظيم على قبول معظم العلماء عن غيرها من النظريات التي تتناول نشأة الكون؟

الإجابة: لأنها مدعومة بأدلة رصدية قوية ومتعددة مثل تمدد الكون (قانون هابل والانزياح نحو الأحمر)، وإشعاع الخلفية الكونية الميكروي، وتوافق نسب العناصر الخفيفة، لذلك كانت أكثر اتساقا مع المشاهدات مقارنة بغيرها.

خطوات الحل:

1. **الشرح:** هناك عدة نظريات حاولت تفسير نشأة الكون عبر التاريخ. نظرية الانفجار العظيم تقترح أن الكون بدأ من حالة كثيفة وحارة جداً قبل حوالي 13.8 مليار سنة، ثم أخذ في التمدد والتبرد. السؤال هنا: لماذا قبل معظم العلماء هذه النظرية دون غيرها؟ المفتاح هو أن النظرية العلمية الجيدة يجب أن تكون مدعومة بأدلة رصدية وتجريبية قوية، وليس مجرد فكرة. لنرى الأدلة التي تدعم نظرية الانفجار العظيم: 1. **تمدد الكون:** اكتشف إدوين هابل أن المجرات تبتعد عنا، وكلما كانت أبعد كانت سرعة ابتعادها أكبر. هذا الانزياح نحو الأحمر في ضوئها دليل مباشر على تمدد الكون من نقطة بداية، وهو ما تتنبأ به النظرية. 2. **إشعاع الخلفية الكونية الميكروي:** هذا هو إشعاع ضعيف منتشر في كل مكان في الكون، اكتشف بالصدفة. وهو يمثل "الحرارة المتبقية" من المراحل الأولى الحارة للكون بعد الانفجار العظيم، وهو دليل قوي جداً. 3. **وفرة العناصر الخفيفة:** كمية الهيدروجين والهيليوم في الكون تتطابق مع الحسابات النظرية لما كان يجب أن يتكون في الدقائق الأولى بعد الانفجار العظيم. نظريات أخرى (كالنظرية المستقرة) لم تستطع تفسير هذه الأدلة مجتمعة بشكل متسق. لذلك، لأن نظرية الانفجار العظيم كانت الأكثر توافقاً مع المشاهدات والقياسات العلمية، حازت على قبول الأغلبية. إذن الإجابة هي: **لأنها مدعومة بأدلة رصدية قوية ومتعددة مثل تمدد الكون (قانون هابل والانزياح نحو الأحمر)، وإشعاع الخلفية الكونية الميكروي، وتوافق نسب العناصر الخفيفة، لذلك كانت أكثر اتساقاً مع المشاهدات مقارنة بغيرها.**

سؤال 4: 4. تبعد مجرة الدوامة Mly 23 عن كوكب الأرض. باستعمال القيمة 20.8 km/s/Mly لثابت هابل. أوجد سرعة تباعد هذه المجرة؟

الإجابة: $v = H_0 d = 20.8 \times$ $23 = 478.4 \text{ km/s}$

خطوات الحل:

1. **الخطوة 1 (المعطيات):** لنحدد ما لدينا من معلومات في السؤال: - المسافة بين مجرة الدوامة وكوكب الأرض: $d = 23 \text{ Mly}$ (مليون سنة ضوئية). - قيمة ثابت هابل المعطاة: $H_0 = 20.8 \text{ km/s/Mly}$ (كيلومتر في الثانية لكل مليون سنة ضوئية).
2. **الخطوة 2 (القانون):** نستخدم قانون هابل الذي يربط بين سرعة تباعد المجرة ومسافتها: $$v = H_0 \times d$$ حيث: - $v$ هي سرعة تباعد المجرة (الانزياح نحو الأحمر). - $H_0$ هو ثابت هابل. - $d$ هي المسافة إلى المجرة.
3. **الخطوة 3 (الحل):** نعوض القيم المعطاة مباشرة في القانون: $$v = 20.8 \ \frac{\text{km/s}}{\text{Mly}} \times 23 \ \text{Mly}$$ لاحظ أن وحدة "Mly" (مليون سنة ضوئية) ستُلغى مع بعضها، تاركة السرعة بوحدة km/s. نقوم بالضرب: $$v = 20.8 \times 23$$ $$v = 478.4$$
4. **الخطوة 4 (النتيجة):** إذن سرعة تباعد مجرة الدوامة عن الأرض هي: **$478.4 \text{ km/s}$**

ما هو اليوم العالمي للكويكبات ومتى يتم الاحتفال به؟

الإجابة: اليوم العالمي للكويكبات هو 30 يونيو، وقد اعتمدته الأمم المتحدة.

الشرح: تم تحديد هذا اليوم من قبل الأمم المتحدة لزيادة الوعي بالكويكبات وأهميتها في تاريخ النظام الشمسي.

تلميح: فكر في التاريخ المحدد الذي تم تخصيصه للاحتفال بهذه الأجرام السماوية.

التصنيف: رقم/تاريخ | المستوى: سهل

كيف تشكلت الكويكبات وفقاً للنص؟

الإجابة: تشكلت الكويكبات من بقايا تكوين النظام الشمسي قبل حوالي 4.6 مليار سنة، حيث منعت ولادة كوكب المشتري تكوين كواكب في الفجوة بينه وبين المريخ، مما تسبب في اصطدام وتفتت الأجسام الصغيرة هناك.

الشرح: توضح هذه الإجابة العملية التكوينية للكويكبات كناتج ثانوي لتكوين النظام الشمسي وتأثير جاذبية كوكب المشتري.

تلميح: ركز على الدور الذي لعبه كوكب المشتري في منع تكون الكواكب في منطقة معينة.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: متوسط

ما العمر التقريبي لنشأة الكون وفقاً لنظرية الانفجار العظيم كما ورد في الخلاصة؟

الإجابة: ما يقرب من أربعة عشر مليار سنة (حوالي 14 مليار سنة).

الشرح: هذا الرقم يمثل تقدير العلماء للزمن الذي انطلقت منه المادة والطاقة وفقاً للنظرية الأكثر قبولاً لنشأة الكون.

تلميح: انظر إلى الفقرة التي تتحدث عن اللحظة التي كانت فيها المادة والطاقة مركزة.

التصنيف: رقم/تاريخ | المستوى: سهل

ما هي حالة الكون حسب ما رصده العالم هابل؟

الإجابة: الكون في حالة توسع وتمدد دائم.

الشرح: كانت ملاحظة هابل حول تمدد الكون حجر أساس في علم الكونيات الحديث وأيدت فكرة الانفجار العظيم.

تلميح: فكر في الملاحظة الرئيسية التي ارتبطت باسم العالم هابل.

التصنيف: مفهوم جوهري | المستوى: سهل

إذا كانت مجرة الدوامة تبعد 23 مليون سنة ضوئية (Mly) عن الأرض، وثابت هابل 20.8 km/s/Mly، فما سرعة تباعد هذه المجرة؟

الإجابة: سرعة التباعد = المسافة × ثابت هابل = 23 Mly × 20.8 km/s/Mly = 478.4 km/s.

الشرح: يُستخدم قانون هابل (v = H₀ × d) لحساب سرعة تباعد المجرات بناءً على بعدها وثابت هابل الذي يمثل معدل تمدد الكون.

تلميح: تذكر أن قانون هابل للتمدد الكوني ينص على أن سرعة تباعد المجرة تتناسب طردياً مع بعدها.

التصنيف: صيغة/خطوات | المستوى: متوسط