الفلك

هل الرصد الفلكي "يُحسب" كاستشعار عن بعد؟

هل الرصد الفلكي

لطالما اعتبرت المراقبة الفلكية شكلاً من أشكال الاستشعار عن بعد ، على الرغم من اختلافها تمامًا عن الاستشعار عن بعد النموذجي في أن العديد من الأشياء التي لوحظت لم يتم حلها.

ومع ذلك ، فإنني أتساءل عما إذا كانت التعريفات الرسمية للاستشعار عن بعد تشمل أو تستثني المراقبة الفلكية (وعلى وجه التحديد ، مراقبة الأشياء خارج النظام الشمسي)؟ و / أو هل هناك أي موارد يمكن الإشارة إليها والتي إما أن تسمي أو لا تسمي الرصد الفلكي عن بعد؟


كما هو مقترح ، على سبيل المثال ، صفحة ويكيبيديا (أو هذه الصفحة في هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية) ، يتم استخدام "الاستشعار عن بعد" إلى حد كبير حصريًا لعمليات المراقبة المحمولة جواً أو عبر الأقمار الصناعية لسطح الأرض (بما في ذلك قاع المحيط في بعض الحالات ). هذا منطقي إذا كنت تعتقد أن "عن بعد" يستخدم على عكس الملاحظات التي تم إجراؤها محليا (أو "في الموقع"). على سبيل المثال ، إذا كنت تتجول على الأرض وتقوم بعمل ملاحظات ، فهذه ملاحظات "محلية" ؛ إذا كنت تقود طائرة وقمت برصد نفس المكان ، فهذه ملاحظات "بعيدة".

نظرًا لأن الملاحظات الفلكية تغلب على الأماكن التي لا يمكنك ببساطة إجراء ملاحظات محلية عنها ، فليس من الضروري تحديدها على أنها ملاحظات "بعيدة" ، تمامًا كما لم يتصل أحد بالبحث عن الغيوم المرتفعة أو قمم الجبال البعيدة "الاستشعار عن بعد". (ويبدو أنه من السخف القول إن البشر يقومون "بالاستشعار عن بعد" لملايين السنين ، على الرغم من أن البشر والبشر البدائيين كانوا بالفعل ينظرون إلى الشمس والقمر والكواكب والنجوم "عن بُعد" لحوالي تلك المدة.)

(لقد رأيت أحيانًا ملاحظات الأقمار الصناعية لأسطح الكواكب - على سبيل المثال ، التصوير بواسطة المجسات التي تدور حول المريخ - يشار إليها على أنها نوع من الاستشعار عن بعد ؛ هذا يعتمد بوضوح على التشابه المباشر مع أقمار استشعار الأرض عن بعد. ولكن هذا بعيد جدًا كما يمكنك دفع المصطلح.)

أنت حر في اعتبار علم الفلك يشمل "الاستشعار عن بعد" ، بناءً على تفسير منطقي وحرفي للغاية للمصطلح ، إذا كنت ترغب في ذلك ؛ في الممارسة العملية ، لا أحد يعمل في علم الفلك أو الاستشعار عن بعد.


هل الرصد الفلكي & ldquocount & rdquo بمثابة استشعار عن بعد؟ - الفلك

بقلم بوب ريدل وبيتسي ستيفاني

في فصلنا الدراسي ، يعد الطلاب جمهورًا أسيرًا لأننا نستخدم "طرق المعلم" لإشراكهم في تعلم العلوم وأنشطتها. لذا ، عندما يغادرون فصلنا الدراسي ، كيف يمكننا مواصلة مشاركتهم في العلوم؟ لا ، ليس مع الواجبات المنزلية في حد ذاته ، ولكن بالأحرى بالمشاركة في المشاريع حيث توجد الملاحظة وجمع البيانات. اعتمادًا على العلم ، قد يكون هناك مكون ميداني خارجي مدعوم بتطبيقات وبرامج ومواقع جمع البيانات. يفتح هذا فرصة للطلاب للعب الأدوار ، بمعنى ما ، ما يفعله العلماء ، ويدعم جزءًا من دورنا كمعلمين لتشجيع ورعاية فضول الطلاب في عالمنا خارج جدران الفصل الدراسي. ضع في اعتبارك أن مواقع الويب عادة ما تكون مستقلة عن نظام التشغيل ولكنها قد تتطلب إنشاء حساب.

مع وضع ذلك في الاعتبار ، يمكن للفصل الدراسي أو الطالب الفردي أو المجموعة / النادي الانضمام إلى أي عدد من مجموعة متنوعة من التحقيقات والمشاريع العلمية على سبيل المثال ، على موقع SciStarter على الويب ("العلم الذي يمكننا القيام به معًا") ، يختار المشاركون من بين العديد من المشاريع المختلفة حسب المشروع ، وسوف يقومون بإبداء الملاحظات وتقديم الملاحظات كبيانات خاصة بالمشروع. تشمل المشاريع الأنشطة المتعلقة بعلم الفلك مثل تحديد المجرات الحلزونية أو عد النجوم لقياس التلوث الضوئي. استخدم موقع SciStarter كما يوحي اسمه وابدأ في المشاركة من خلال البحث عن مشروع ثم الارتباط بموقع الويب الخاص بهذا المشروع (انظر الموارد).

أحد مشاريعي العلمية المفضلة للمواطنين هو موقع Satellite Streak Watcher على موقع Anecdata (انظر الموارد). في هذا الموقع ، يلاحظ المشاركون ويستخدمون الهواتف المحمولة أو الكاميرات الرقمية لتصوير الأقمار الصناعية في مدار الأرض. أصبح العدد المتزايد من الأقمار الصناعية مصدر قلق لعلم الفلك الأرضي ، حيث يظهر الضوء المنعكس من الأقمار الصناعية وألواحها الشمسية على شكل خطوط من الضوء يتداخل مع تصوير الأجرام السماوية (انظر الشكل 1). من خلال تتبع الأقمار الصناعية ، يساهم المشاركون في قاعدة بيانات ستساعدهم على فهم كيفية تأثير الأعداد المتزايدة من الأقمار الصناعية على الملاحظات الأرضية.

شكل 1

قطار الأقمار الصناعية ستارلينك.

أبريل هو شهر علوم المواطن ، وعلى موقع Citizen Science الإلكتروني ("مساعدة الوكالات الفيدرالية على تسريع الابتكار من خلال المشاركة العامة") ، يتم تعريف المعلمين والطلاب بأكثر من 400 مشروع يمكن البحث فيها حسب حالة المشروع أو الوكالة الحكومية أو مجال العلوم (انظر الموارد ).

بالإضافة إلى ذلك ، هناك مواقع ويب مثل AEROKATS المدعومة من وكالة ناسا وشبكة ROVERS التعليمية (AREN انظر الموارد) ، حيث يمكن استكشاف الاستشعار عن بعد من خلال الانضمام إلى NASA / AREN لتطوير موقع ثم إضافة مجموعة أدوات من الأجهزة المحمولة والتطبيقات وأجهزة الاستشعار إلى التفاصيل موقعك وتوسيع المشاريع. لا يوفر موقع برنامج NASA / AREN الإلكتروني فقط فرصة لتطوير موقع للاستشعار عن بُعد ، ولكنه يساعدك أيضًا في العثور على أقران خارج الفصل الدراسي. يتصل موقع الويب بمشروع AREN ، حيث يجب على المعلمين المهتمين بمشاركة الطلاب إكمال استبيان قصير. يتم تشجيع المعلمين أيضًا على الاشتراك في البرنامج العالمي للتعلم والمراقبة لفائدة البيئة (Globe) ، وهو برنامج علمي وتعليمي عالمي. يتطلب الانضمام الحضور في ورشة عمل فعلية أو افتراضية.

اذهب لتطير بالون أو طائرة ورقية

ما هي أحوال الغلاف الجوي على ارتفاعات مختلفة؟ ومن المثير للاهتمام ، ماذا ستفعل بأي بيانات تظهر هذه الظروف؟ جاءت إحدى الإجابات المحتملة من Ascent: A Community-Based Project to the Stratosphere. كان هذا تعاونًا بين العلم والموسيقيين واثنين من أنواع "McGyver" والطلاب والشركات المحلية لتحليق ثلاثة بالونات عالية الارتفاع فوق منطقة مدينة كانساس. كان الغرض هو استخدام مستشعرات البيانات البعيدة المرفقة ببالون عالي الارتفاع لتسجيل الحركة ودرجة الحرارة والاتجاه والسرعة والارتفاع والصوت ، بالإضافة إلى بث بيانات تتبع نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) في الوقت الفعلي. تم دمج الكثير من هذا في سلسلة من مقاطع الفيديو ذات القبة الكاملة جنبًا إلى جنب مع مقطع صوتي أصلي وتم أداؤه مباشرةً تحت قبة القبة السماوية (انظر الموارد).

هل تساءلت يومًا وأنت تستعد لتحليق طائرة ورقية من أي اتجاه تأتي الرياح عالياً؟ إذا قمت بتوصيل Aeropod بسلسلة الطائرات الورقية ، فستحصل على إجابة على هذا السؤال بالإضافة إلى جمع بيانات أخرى حول الغلاف الجوي على ارتفاع Aeropod ("منصة أداة مستقرة ديناميكيًا للطائرات الورقية والبالونات المربوطة" انظر الموارد). سيسمح الطيران المنتظم لسلسلة من Aeropods على ارتفاعات مختلفة بمجموعة مثيرة من البيانات التي يمكن رسمها بيانيًا وتخطيطها لإظهار الاتجاهات اليومية في كيفية ، على سبيل المثال ، إعادة إشعاع درجة حرارة السطح التي تؤثر على الغلاف الجوي بالقرب من السطح. يمكن استخدام Aeropods في مجموعة متنوعة من المواقف التي تحتاج فيها أجهزة الاستشعار إلى الاستقرار (انظر الشكل 2).

الشكل 2

استخدام Aeropod لتثبيت الأدوات المعلقة فوق وتحت الماء. Aeropod هي "تقنية تابعة لوكالة ناسا" تُستخدم جنبًا إلى جنب مع NASA AEROKATS ومشروع شبكة التعليم ROVER (AREN / HenryNNX16AB95A).

الشكل 3

يستخدم الطلاب مجسات لقياس درجات حرارة الماء.

تأتي المستشعرات عن بعد في مجموعة متنوعة من القدرات ، بدءًا من تلك المرفقة بالبالونات المستخدمة في مشروع الصعود ، أو تلك المرفقة مع Aeropod ، أو تلك التي هي أجزاء من مسبار يتم إدخاله في جسم مائي ، أو الأرض ، أو حتى نوى الثلج أو الجليد. قد تكون المستشعرات الأخرى من النوع الذي يتم تركه في مكانه خلال فترة زمنية محددة مسبقًا أو من النوع المثبت كتطبيق على الهاتف الخلوي. بغض النظر ، يتطلب النجاح مع أجهزة الاستشعار عن بعد ممارسة ، وتنجح أفضل الممارسات في البداية عندما يتماشى اختيار استخدام المستشعر مع مشكلة تم تصميم المستشعر لقياسها والتقاطها.

خلال عام 2020 NSF STEM for All Video Showcase: التعلم من البحث والممارسة ، حيث تمت مشاركة مقاطع الفيديو وعقدت المناقشات ، قدمت المؤلفة المشاركة Betsy Stefany مقطع الفيديو "Becoming STEM: Bringing Remote Sensing to Immediate Sphere" (انظر الموارد). يتبع الفيديو أنشطة التكامل الموسمية السنوية التي تقدم أجهزة الاستشعار وجمع البيانات التي تم تطويرها في البداية كمشاريع شراكة في الرياضيات والعلوم. تم دمج مشاريع الفصول الدراسية STEM مع أهداف الاستشعار عن بعد NASA / AREN ، لتوسيع التطبيق إلى ما وراء الفصل الدراسي. يجمع جمع البيانات المستمر بين تصميمات التعلم المتعددة والاهتمامات الفردية من خلال ممارسة الأسرة والنوادي والفصول الدراسية الميدانية مع STEM. يسلط الفيديو الضوء على استخدام أجهزة Aeropods وأجهزة الاستشعار المستخدمة في القياس عن بعد لدرجات الحرارة والضوء وأخذ عينات من قلب الثلج.

باستخدام المستشعرات ، اكتشف الطلاب درجة حرارة الهواء والضوء الذي يصل إلى سطح مياه البركة على عمقين مختلفين. وضعوا جهاز استشعار على شكل رغوي يطفو على مياه البركة لتمثيل شخص يسبح وجهازي استشعار آخرين في الماء (انظر الشكلين 2 و 3). وأضافت السيدة ستيفاني ، "السبب الكامل لاستخدامنا للضوء ودرجة الحرارة هو العودة إلى ألبيدو. . . لذا فإن قياسها معًا والإشارة إلى العائم على أنه "شخصية رغوية" يزيل مشكلات الجنس في الدمية. . . وكذلك الحصول على مفهوم نقل الحرارة في المناقشة. لا تهتم الدمى بأن تكون دمية تحطم مائية. . . معظمهم يحبون فقط التغييرات الغريبة في الملابس والشعر! " (انظر الموارد).

من ناحية أخرى ، تم تصميم تطبيقات الهواتف المحمولة للبناء من معرفة المستخدمين بمجموعة أدوات الاتصال بالهاتف. يصبح هاتف الفرد هو المنظم المركزي لجمع البيانات. للحصول على فكرة عن إمكانيات الهاتف الخلوي ، قم بزيارة موقع Phyphox على الويب ، وقم بتنزيل تطبيق Phyphox ، واقبل تحدي الهاتف الخلوي. يحتوي تطبيق Phyphox على مجموعة مذهلة من 30 أداة قياس من شأنها أن تضيف بشكل كبير إلى مجموعة المستشعرات والأدوات للطلاب لاستكشاف عالمهم. يحتوي تطبيق آخر ، وهو Arduino Science Notebook ، على مجموعة أصغر من أدوات الاستشعار ، ومثل تطبيق Phyphox ، يتم عرض أدوات المستشعر في الوقت الفعلي ، بالإضافة إلى السماح بتسجيل النتائج وحفظها ومشاركتها (انظر الموارد).

قد تعمل التطبيقات بالإضافة إلى أداة الاستشعار في جمع البيانات ، ولكن في حالة واحدة ، كما وصفها أحد الزملاء ، "ليست مرنة مثل العمل مع جهاز استشعار عن بعد. من يمكنه إلقاء هاتفه في بركة مين خلال الشتاء ويتوقع نتيجة إيجابية؟ "

نظرًا لأن العديد من طلابنا سيكون لديهم هاتف محمول من المدرسة الإعدادية ، فمن الممكن جعلهم يستخدمون التطبيقات المصممة لجمع البيانات. تستخدم العديد من التطبيقات ، مثل Phyphox ، قدرات مدمجة في الهاتف الخلوي بما في ذلك الميكروفون والكاميرا ونظام تحديد المواقع ومستشعر الضوء ومقياس التسارع وغيرها. باستخدام الوظائف المضمنة ، لن يتمكن الطلاب من تسجيل الملاحظات المرئية فحسب ، بل سيتمكنون أيضًا (باستخدام تطبيقات مثل تلك الموضحة في هذا العمود) من جمع البيانات في الوقت الفعلي. تتوفر التطبيقات بشكل عام لكل من IOS و Android ، وتتضمن العديد من تطبيقات البرامج المجانية خيارات الشراء داخل التطبيق. تأتي برامج الكمبيوتر في أنظمة تشغيل مختلفة ، وقد تكون هناك أيضًا بعض القيود على تثبيت البرامج على المعدات التي توفرها المنطقة التعليمية.

تُستخدم التطبيقات الموضحة في هذا العمود كأمثلة ولا تعكس موافقة NSTA على استخدامها. تم تثبيت جميع التطبيقات بنجاح واستخدامها على هاتف محمول يعمل بنظام Android من نوع Samsung Galaxy 7 (واحد يخص المؤلف).

علم الفلك في يدك

تعد مراقبة الأحداث السماوية نشاطًا خارج الفصل الدراسي يتم تحسينه بشكل كبير باستخدام الموارد الموجودة على الإنترنت أو تطبيقات الهواتف المحمولة. ومع ذلك ، بين عينيك والفضاء الخارجي طبقة من الغازات ، غلافنا الجوي ، قد تكون أو لا تكون شفافة لجلسة مراقبة. قد يتضمن تحديد ذلك مسبقًا استخدام بث الطقس المحلي أو الاتصال بالإنترنت مع أي من هذين الموقعين مع التركيز على مراقبة الطقس.

بالإضافة إلى النظر من النافذة ، فإن Clear Dark Skies (انظر الموارد) هو موقعي "الشامل" للتحقق من ظروف الجو قبل جلسة المراقبة. بمجرد إدخال معلومات الموقع المحلي ، يقدم موقع الويب بعض الخيارات التي تتضمن عرضًا رسوميًا متعدد الأيام ومفصلًا للغاية للسماء يظهر في لمحة عندما ، خلال 84 ساعة القادمة ، قد نتوقع سماء صافية ومظلمة لموقع مراقبة واحد محدد ". هناك خريطة تفاعلية ملونة للأرض توضح مستويات التلوث الضوئي. وهناك صفحة لحساب المقادير المحددة المحلية بناءً على الظروف الجوية. يمكن أن يكون الأخير جزءًا من مشروع التلوث الضوئي حيث يبحث الطلاب ببساطة عن النجم الخافت الذي يمكن رؤيته في موقعهم. بالنظر إلى مساحة كافية ، يمكن للطلاب إنشاء خريطة التلوث الضوئي المحلية الخاصة بهم.

موقع آخر مفيد للغاية وتطبيق للهاتف الخلوي مخصص للرصد الفلكي هو Astrospherics ، حيث يقدم تنبؤات متقدمة بالطقس لعلماء الفلك في أمريكا الشمالية (انظر الموارد). كما هو الحال مع Clear Dark Skies ، يجب إدخال معلومات الموقع. بمجرد الانتهاء من ذلك ، يعرض موقع الويب خريطة تفاعلية لموقعك مع إمكانية تغيير تراكبات الخريطة لإظهار ، على سبيل المثال ، الغطاء السحابي وشفافية السماء وعرض القمر الصناعي والعديد من الخيارات الأخرى. يتم فتح هذه في شاشة عرض أكبر تتمحور حول موقعك.

للطلاب الذين يجرون مشاريع متعلقة بعلم الفلك ، هناك العديد من الخيارات. ومع ذلك ، فإن معرفة الأجرام السماوية مثل الكواكب والنجوم والأبراج التي ستكون مرئية ومكان وجودها هي خطوة أولى مهمة. لتلبية هذه الحاجة ، ابحث عن تطبيق تفاعلي يستخدم نظام تحديد المواقع العالمي لتحديد موقع المشاهدة لعرض ما هو مرئي.

اثنان من العديد من التطبيقات المفيدة التي تستخدم نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) والتي تعرض السماء أثناء توجيه الهاتف الخلوي نحو السماء هما StarTracker و Skeye. StarTracker متاح للهواتف المحمولة من Apple و Android ، و Skeye يعمل بنظام Android فقط (انظر الموارد). عادةً ما تعرض هذه الأنواع من التطبيقات أيضًا بيانات مثل أوقات الارتفاع والضبط ، والنسبة المئوية للإضاءة ، والحجم والحجم الظاهر ، وكلها بيانات يمكن رسمها أو رسمها لإظهار الاتجاهات السابقة أو الحالية أو حتى المستقبلية المحتملة.

تحتوي معظم التطبيقات أو مواقع الويب الخاصة بالأقمار الصناعية التي تدور حول الأرض عادةً على معلومات حول أوقات الصعود والعبور وتحديد الأوقات التي سيتبعها القمر الصناعي للسطوع الظاهر ومجموعة متنوعة من معلومات المراقبة الأخرى. عبر الإنترنت ، تم تعيين موقعي Spot the Station التابعين لناسا ومواقع Heavens-Above على خط العرض وخط الطول المحددين ، وكلاهما يوفر معلومات مراقبة حول محطة الفضاء الدولية (انظر الموارد). ومع ذلك ، في موقع Heavens-Above الإلكتروني ، تتوفر معلومات حول الأقمار الصناعية الأخرى من التطبيق كجدول بيانات وكخريطة نجمية توضح مسار القمر الصناعي.

Earth Now هو تطبيق من وكالة ناسا يعرض عند البدء عرضًا ثلاثي الأبعاد للأرض مع أقمار صناعية تدور في مسارها المداري. يمكن أيضًا استخدام التطبيق لتصور البيانات التي تم جمعها خلال الـ 24 ساعة الماضية من القمر الصناعي NASA / NOAA Suomi National Polar-Orbiting Partnerhip (انظر الموارد). يمكن للتطبيق عرض فسيفساء للكرة الأرضية تظهر "العلامات الحيوية" بما في ذلك درجة حرارة الهواء والأوزون ومستوى سطح البحر والأرض المرئية. •

إشعار الملكية الفكرية: Aeropods - منصات الاستشعار عن بعد المربوطة ديناميكيًا - حاصلة على براءة اختراع ملكية فكرية لوكالة ناسا وبرنامج الطائرات الورقية والأنظمة الأرضية المحمولة جواً لمراقبة أبحاث الأرض (AEROKATS) ، وتعتبر حساسة للمنافسة. لا يجوز نسخها أو إعادة هندستها أو إعادة إنتاجها دون إذن مسبق من وكالة ناسا. تم إنتاج Aeropods المستخدمة في هذا المشروع وفقًا لاتفاقية NASA Space Act SAAM # 9200.

موارد

عرض 2020 STEM لجميع مقاطع الفيديو: Aeropods—https://videohall.com/p/1715

دفتر Arduino Science Notebook - متوفر لأجهزة Apple و Android

الصعود: مشروع مجتمعي إلى طبقة الستراتوسفير - نطاق على السماء. نطاق العلوم. بوب ريدل. نوفمبر 2012


التعلم في البيانات الضخمة: مقدمة في التعلم الآلي

خديجة البوشفري دكتوراه ، دكتوراه رافائيل دي سوزا ، في اكتشاف المعرفة في البيانات الضخمة من علم الفلك ورصد الأرض ، 2020

12.4.1.1.1 تصنيف المجرة النجمية

يعتبر التصنيف الدقيق للأجسام الفيزيائية الفلكية من الصور الفلكية عملية أساسية توفر فهمًا أساسيًا للمسوحات الفلكية في مجال علم الفلك. على وجه التحديد ، يعد فصل النجوم الأمامية عن المجرات الخلفية خطوة حاسمة وحيوية للعديد من موضوعات البحث الفلكي ، من علم المجرات إلى علم الكونيات. بينما تفصل تقنيات التصنيف المورفولوجي التقليدية المصادر النقطية (معظمها النجوم) عن المصادر التي تم حلها (المجرات) باستخدام التحديدات في مساحة نصف القطر أو المتغيرات المماثلة (MacGillivray et al.، 1976 Kron، 1980 Yee، 1991) ، للمصادر الأكثر إشراقًا ، أثبتت علم التشكل ليكون أداة قياس كافية للتصنيف. عند الأقطار الخافتة ، تلوث المجرات غير المحلولة والمصادر الممزوجة عينة المجرة ، لأن المصادر البعيدة و / أو الباهتة تبدأ في الاندماج في أجسام مفردة مكتشفة ذات أشكال عليا. ومن ثم فإن تصنيف النجوم والمجرات بأحجام خافتة يمكن أن يؤدي إلى ارتباطات زائفة في مسوحات المجرات (روس وآخرون ، 2011) وسيعوق دراسة التوزيعات النجمية (Drlica-Wagner et al. ، 2015). أثبتت طرق ML أنها فعالة جدًا في فصل النجوم عن المجرات بمقادير خافتة (Weir et al. ، 1995).

تم تطبيق العديد من خوارزميات ML والشبكات العصبية على مشكلة فصل المجرات النجمية. تم تطبيق الشبكات العصبية الاصطناعية لأول مرة على مشكلة تصنيف المجرات النجمية في عمل Odewahn et al. (1992) وأصبحت جزءًا أساسيًا من برنامج معالجة الصور الفلكية SExtractor (Bertin and Arnouts ، 1996). باي وآخرون. (2019) طبق غابة عشوائية على تصنيف النجوم / المجرة / الكوازار في التلسكوب الطيفي للألياف متعدد الأجسام بمنطقة السماء الكبيرة و SDSS. استخدم Plewa (2018) تصنيف RF لتصنيف النجوم في مركز المجرة. Heinis et al. (2016) مزيجًا جديدًا من طريقتين ML لفصل المجرات النجمية (الشكل 12.7) ، و Vasconcellos et al. (2011) اكتشف كفاءة 13 خوارزمية DT مختلفة مطبقة على الأجسام الضوئية في SDSS Release Seven لفصلها إلى نجوم ومجرات. تم توفير 13 خوارزميات مختلفة DT بواسطة أداة استخراج البيانات Wekato Environment for Knowledge Analysis (WEKA).

الشكل 12.7. نتائج خوارزميات GA-SVM التي استخدمها Heinis et al. (2016) لتصنيف الأجسام إلى نجوم ومجرات: تُظهر النقاط الحمراء الأشياء المصنفة كنجوم بواسطة GA-SVM ، والنقاط الزرقاء تُظهر الكائنات المصنفة على أنها مجرات. تُظهر النقاط البرتقالية والسماوية كائنات مصنفة بشكل خاطئ: النقاط البرتقالية هي مجرات وفقًا لكتالوج Leauthaud et al. (2007) مصنفة كنجوم ، والنقاط السماوية هي نجوم مصنفة على أنها مجرات (Heinis et al. ، 2016).


التركيز على الفيزياء في الطبيعة

يمتلك الفيزيائيون وعلماء الفلك تقليدًا طويلًا في كونهم مراقبين دقيقين للغاية ، ليس فقط للتجارب المعملية ولكن أيضًا للطبيعة من حولنا. في عام 1937 ، كتب عالم الفلك الهولندي مارسيل مينارت كتابًا كلاسيكيًا حديثًا حول هذا الموضوع ، تمت ترجمته لاحقًا إلى الإنجليزية والعديد من اللغات الأخرى على & ldquo Light and Color in Nature. & rdquo ألهم أجيالًا من العلماء المحبين للطبيعة للنظر إلى ما هو أبعد من عملهم اليومي ودراسة الألغاز تحدث في العالم الطبيعي.

في معظم الملاحظات الخارجية نرى الأرصاد الجوية وعلم الفلك والجغرافيا والأحياء والكيمياء والفيزياء قيد التنفيذ. في الفيزياء وحدها ، هناك العديد من الظواهر الطبيعية المحتملة مثل الميكانيكا السماوية (خسوف الشمس والقمر) ، والفيزياء الحرارية (الأنهار الجليدية ، والتجميد والذوبان ، والسخانات) ، والصوتيات (الرعد) الكهرومغناطيسية (البرق والشفق القطبي) إلى البصريات (أقواس قزح ، والهالات) و أمجاد و سراب و هيلب) و غيرها الكثير.

أهمية هذه الملاحظات في تدريس العلوم الطبيعية هائلة. نرى نحن وطلابنا الظواهر اليومية مثل السراب أو أقواس قزح ، أو المزيد من الأحداث النادرة مثل انفجار السخانات أو كسوف الشمس. غالبًا ما تكون الظواهر في الطبيعة ملفتة للنظر وتثير الاهتمام الذي يمكن أن يستخدمه المعلمون. إذا تم تدريسها بشكل صحيح ، يمكن للطلاب تعلم أنه حتى الظواهر المعقدة تستند إلى قوانين فيزيائية بسيطة ، وما ينطبق في العالم الطبيعي ينطبق أيضًا على عالمنا التكنولوجي المحيط. وبالتالي ، فإن تدريس الفيزياء في الطبيعة يمكن أن يعزز تدريس الفيزياء بشكل عام.

لتسليط الضوء على أهمية وملاءمة هذا الموضوع على جميع مستويات التعليم ، سيتم نشر مجموعة Focus On هذه بشكل مشترك من قبل التربية البدنية و المجلة الأوروبية للفيزياء. سيتم استكمال هذه المجموعة بقائمة من المقالات القديمة إلى حد ما في EJP و PED حول الظواهر ذات الصلة. ستساعد هذه المساهمات في تشكيل تدريس الفيزياء في الطبيعة في المدرسة الثانوية (التربية البدنية) ومستوى التعليم العالي (يورو. J. فيز) وتكون بمثابة مصدر علمي لمعلمي الفيزياء من أي نوع. إلى جانب ذلك ، للتحدث بكلمات مينارت ، سيستفيد معلمو الفيزياء أيضًا:

& ldquo لا تظن أبدًا أن شعر أمزجة الطبيعة بكل تنوعها اللامتناهي ضاع على الملاحظ العلمي ، لأن عادة الملاحظة تنقي إحساسنا بالجمال & rdquo

سيتم سرد المساهمات الأولى المقبولة في المجموعة أدناه ، وستظهر الإضافات الإضافية بشكل مستمر.

مايكل جي رويز 2019 فيز. تعليم. 54 035001

يتم عرض ومناقشة مقطع فيديو لمشهد داكن خلال 15 و thinspmin قبل مجمل كسوف الشمس الكلي في 21 أغسطس 2017. يتم الحصول على إضاءة المشاهد بفواصل زمنية دقيقة واحدة من خلال حساب متوسط ​​بيانات البكسل للصور الثابتة من الفيديو. تمت مقارنة النتائج التجريبية بالنموذج النظري للإشعاع المنتظم من المنطقة المكشوفة للشمس أثناء الكسوف. القيم المقاسة تنحرف عن النموذج لأن الضوء من القرص الشمسي يتناقص باتجاه حواف الشمس.

مايكل فولمر وألكسندر موستارد 2019 فيز. تعليم. 54 045001

يمكن أن يظهر الماء العديد من الألوان المختلفة بسبب مجموعة متنوعة من الخصائص الفيزيائية. هنا ، نركز على بعض الألوان التي يمكن ملاحظتها في المياه العذبة النقية للغاية. نحن نتعامل فقط مع امتصاص الضوء بسبب الإثارة الإلكترونية والاهتزازية والانتثار بسبب تقلبات معامل الانكسار للماء والعواقب المترتبة على ظهور الألوان.

مايكل جي رويز 2019 فيز. تعليم. 54 065009

تم التقاط مقطع فيديو لسراب إشارة طريق من مقعد الراكب في سيارة تسير بسرعة ثابتة على طريق سريع. يمتد الفيديو على مدة رؤية سراب اللافتة ، ومشاهدة تلاشي السراب مع اقتراب السيارة ، ومرورًا بإشارة الطريق. زاوية السراب ، التي تُعرّف بأنها الزاوية بالنسبة إلى الأفقي في اللحظة التي يلاحظ فيها المراقب تلاشي السراب ، يمكن تحديدها من الفيديو ، وسرعة السيارة ، والأبعاد المعروفة لعلامة الطريق القياسية. يمكن التحقق من القيمة باستخدام صيغة نظرية باستخدام مزاج الطقس المحيط والمراجع الاستشارية لتحديد درجة حرارة الهواء الملامس لسطح الطريق. الاتفاق بين الملاحظة والنظرية يقع ضمن حدود الخطأ. في الختام ، يتم إجراء تقدير سريع للملاحظة في السيارة دون الحاجة إلى الفيديو.

تي تل وآخرون 2020 فيز. تعليم. 55 015007

عند حقن الصبغة في دوامة ، يجد المرء أن الصبغة تظل ملتصقة حول قلب الدوامة على مدار دقائق ، على الرغم من حقيقة أن الدوامة (والمنطقة المصبوغة) تعتمد بشدة على الوقت. وفقًا لنظرية حديثة ، يجب تعريف الدوامات ثلاثية الأبعاد المعتمدة على الوقت على أنها مناطق دوارة تحتفظ بالمواد في السائل. يبدو أن الدوامات الناتجة عن المحركات المغناطيسية التجارية توضح خاصية الاحتفاظ بالمواد. يمكن إجراء هذه التجارب باستخدام ماء الصنبور وصبغة الطعام في أي مدرسة. إنها تساعد في جعل الطلاب على دراية بالطابع المادي الذي يحمله الدوامات. هذه خاصية مفهومة مؤخرًا ، قوية نوعًا ما ، يمكن ملاحظتها أيضًا في الدوامات التي تحدث في الطبيعة.

إتش سي تيرنر وآخرون 2020 فيز. تعليم. 55 064001

في هذه المقالة طرحنا فكرة بسيطة لإظهار تقزح السحابة. يستهدف هذا النشاط طلاب المرحلة الابتدائية العليا وما فوق ، لمعرفة أن بعض الظواهر البصرية التي تتم ملاحظتها كثيرًا في الحياة الواقعية هي نتيجة الانعراج من خلال قطرات على سطح أو في سحابة. نستخدم مثال السحب الستراتوسفيرية القطبية التي تظهر ظاهرة التقزح اللوني. يتم شرح نشاط عملي بسيط حيث يتم نمذجة القطرات الكروية في السحابة بواسطة حبات زجاجية صغيرة معلقة في معجون سخيف وينشأ تأثير التقزح اللوني من توزيع غير منتظم للحجم لهذه الخرزات.

ايرينا بوركوفا وآخرون 2021 فيز. تعليم. 56 034001

تلقت الزلازل المستحثة الكثير من الاهتمام في السنوات الأخيرة. ظهرت هذه الظاهرة الطبيعية الجديدة نتيجة للتأثير البشري النشط على الطبيعة. تم الكشف عن هذه الظاهرة في أماكن استخراج الغاز الطبيعي والنفط ، والتخزين الجيولوجي لثاني أكسيد الكربون 2. يرتبط أحد الأسباب الرئيسية للنشاط الزلزالي المرصود بتشوه الصخور الناجم عن الامتزاز. نقدم بيانات تجريبية ونموذجًا بسيطًا يصف التشوه الناجم عن الامتزاز باستخدام مثال الحجر الرملي Berea. نقترح تجربة مبسطة للمختبر الجامعي.


الأجسام الفلكية

علم الفلك الشمسي

النجم الأكثر دراسة هو الشمس ، وهو نجم قزم نموذجي من الفئة G2 V ، ويبلغ عمره حوالي 4.6 Gyr. لا تعتبر الشمس نجمًا متغيرًا ، لكنها تخضع لتغييرات دورية في النشاط تُعرف باسم دورة البقع الشمسية. هذا تقلب لمدة 11 عامًا في أعداد البقع الشمسية. البقع الشمسية هي مناطق أقل من متوسط ​​درجة الحرارة وترتبط بنشاط مغناطيسي مكثف.

زاد سطوع الشمس بشكل مطرد على مدار حياتها ، حيث زاد بنسبة 40٪ منذ أن أصبحت أولًا نجمًا متسلسلًا رئيسيًا. خضعت الشمس أيضًا لتغييرات دورية في لمعانها يمكن أن يكون لها تأثير كبير على الأرض. على سبيل المثال ، يُعتقد أن الحد الأدنى من Maunder قد تسبب في ظاهرة العصر الجليدي الصغير خلال العصور الوسطى.

يُطلق على السطح الخارجي المرئي للشمس اسم الغلاف الضوئي. فوق هذه الطبقة توجد منطقة رفيعة تُعرف بالكروموسفير. هذا محاط بمنطقة انتقالية ذات درجات حرارة متزايدة بسرعة ، ثم هالة شديدة الحرارة.

تقع المنطقة الأساسية في مركز الشمس ، وهي درجة حرارة وضغط كافيان لحدوث الاندماج النووي. يوجد فوق القلب منطقة الإشعاع ، حيث تنقل البلازما تدفق الطاقة عن طريق الإشعاع. تشكل الطبقات الخارجية منطقة الحمل الحراري حيث تنقل المادة الغازية الطاقة بشكل أساسي من خلال الإزاحة المادية للغاز. يُعتقد أن منطقة الحمل الحراري هذه تخلق النشاط المغناطيسي الذي يولد بقع الشمس.

تتدفق رياح شمسية من جزيئات البلازما باستمرار إلى الخارج من الشمس حتى تصل إلى الغلاف الشمسي. تتفاعل هذه الرياح الشمسية مع الغلاف المغناطيسي للأرض لتكوين أحزمة Van Allen الإشعاعية ، بالإضافة إلى الشفق القطبي حيث تنزل خطوط المجال المغناطيسي للأرض إلى الغلاف الجوي.

علم الكواكب

يفحص هذا المجال الفلكي تجميع الكواكب والأقمار والكواكب القزمة والمذنبات والكويكبات والأجسام الأخرى التي تدور حول الشمس ، وكذلك الكواكب خارج المجموعة الشمسية. تمت دراسة النظام الشمسي جيدًا نسبيًا ، في البداية من خلال التلسكوبات ثم في وقت لاحق بواسطة المركبات الفضائية. لقد وفر هذا فهماً شاملاً جيدًا لتكوين وتطور هذا النظام الكوكبي ، على الرغم من أن العديد من الاكتشافات الجديدة لا تزال قيد التنفيذ.

ينقسم النظام الشمسي إلى الكواكب الداخلية وحزام الكويكبات والكواكب الخارجية. تتكون الكواكب الأرضية الداخلية من عطارد والزهرة والأرض والمريخ. الكواكب الغازية العملاقة الخارجية هي كوكب المشتري وزحل وأورانوس ونبتون.

تشكلت الكواكب من قرص كوكبي أولي أحاط بالشمس المبكرة. من خلال عملية تضمنت التجاذب الجاذبي ، والتصادم ، والتراكم ، شكل القرص كتلًا من المادة أصبحت بمرور الوقت كواكب أولية. ثم أدى الضغط الإشعاعي للرياح الشمسية إلى طرد معظم المواد غير المتراكمة ، وفقط تلك الكواكب ذات الكتلة الكافية احتفظت بغلافها الغازي. استمرت الكواكب في اكتساح أو إخراج المادة المتبقية خلال فترة قصف مكثف يتضح من الحفر العديدة على القمر. خلال هذه الفترة ، ربما تصادمت بعض الكواكب الأولية ، وهي الفرضية الرئيسية لكيفية تشكل القمر.

بمجرد أن يصل الكوكب إلى كتلة كافية ، فإن المواد ذات الكثافة المختلفة تفصل داخله أثناء التمايز الكوكبي. يمكن أن تشكل هذه العملية قلبًا صخريًا أو معدنيًا محاطًا بغطاء وسطح خارجي. قد يشتمل اللب على مناطق صلبة وسائلة ، وتولد بعض نوى الكواكب مجالها المغناطيسي الخاص ، والذي يمكن أن يحمي غلافه الجوي من تجريد الرياح الشمسية.

تنتج الحرارة الداخلية لكوكب أو قمر من الاصطدامات التي خلقت الجسم ، والمواد المشعة (على سبيل المثال اليورانيوم والثوريوم و 26 Al) ، أو تسخين المد والجزر. تتراكم بعض الكواكب والأقمار ما يكفي من الحرارة لدفع العمليات الجيولوجية مثل البراكين والتكتونية. يمكن أيضًا أن تتعرض تلك التي تتراكم أو تحافظ على الغلاف الجوي لتآكل السطح بفعل الرياح أو الماء. تبرد الأجسام الأصغر دون تسخين المد والجزر بسرعة أكبر ويتوقف نشاطها الجيولوجي باستثناء الصدمات الناتجة عن الحفر.

علم الفلك النجمي

تعتبر دراسة النجوم وتطور النجوم أمرًا أساسيًا لفهمنا للكون. تم تحديد الفيزياء الفلكية للنجوم من خلال المراقبة والفهم النظري والمحاكاة الحاسوبية للداخل.

يحدث تشكل النجوم في مناطق كثيفة من الغبار والغاز ، والمعروفة باسم السحب الجزيئية العملاقة. عند عدم الاستقرار ، يمكن أن تنهار شظايا السحب تحت تأثير الجاذبية لتشكيل نجم أولي. ستؤدي منطقة اللب شديدة الكثافة والساخنة إلى اندماج نووي وتصبح نجمًا متسلسلًا رئيسيًا.

تعتمد خصائص النجم الناتج بشكل أساسي على كتلته الأولية. كلما زاد حجم النجم ، زاد لمعانه وزادت سرعة إنفاقه لوقود الهيدروجين في قلبه. بمرور الوقت يتحول وقود الهيدروجين بالكامل إلى هيليوم ويبدأ النجم في التطور. يتطلب اندماج الهيليوم درجة حرارة لب أعلى ، لذلك يتوسع النجم في الحجم ويزيد في الكثافة في اللب. العملاق الأحمر الناتج يتمتع بعمر قصير قبل أن يتم استهلاك وقود الهليوم بدوره. يمكن للنجوم الضخمة جدًا أيضًا أن تمر بسلسلة من الأطوار التطورية الأقصر والأقصر لأنها تندمج بشكل متزايد مع العناصر الثقيلة.

يعتمد المصير النهائي للنجم على كتلته ، حيث تصبح النجوم ذات الكتلة الأكبر من 1.4 مرة من الشمس المستعرات الأعظمية ، بينما تشكل النجوم الأصغر سدمًا كوكبية وتتطور إلى أقزام بيضاء. بقايا المستعر الأعظم هو نجم نيوتروني كثيف ، أو ثقب أسود إذا كانت الكتلة النجمية ثلاثة أضعاف كتلة الشمس على الأقل.

علم الفلك المجري

يدور نظامنا الشمسي داخل مجرة ​​درب التبانة ، وهي مجرة ​​حلزونية ضلعية تشكل عضوًا بارزًا في مجموعة المجرات المحلية. إنها كتلة دوارة من الغاز والغبار والنجوم والأشياء الأخرى ، مرتبطة ببعضها البعض بواسطة جاذبية متبادلة. نظرًا لأن الأرض تقع داخل الأذرع الخارجية المغبرة ، فهناك أجزاء كبيرة من مجرة ​​درب التبانة محجوبة عن الأنظار.

في وسط مجرة ​​درب التبانة توجد المنطقة الأساسية ، وهي عبارة عن انتفاخ على شكل قضيب مع ما يعتقد أنه ثقب أسود فائق الكتلة في المركز. هذا محاط بأربعة أذرع أساسية تخرج من القلب. هذه منطقة من تكوين النجوم النشط التي تحتوي على العديد من النجوم الأصغر سنًا من المجموعة الثانية. القرص مُحاط بهالة كروية من النجوم الأكبر سناً من النوع الأول ، بالإضافة إلى تركيزات كثيفة نسبيًا للنجوم المعروفة باسم العناقيد الكروية.

يقع الوسط بين النجوم بين النجوم ، وهي منطقة ذات مادة متفرقة. في المناطق الأكثر كثافة ، تخلق السحب الجزيئية للهيدروجين الجزيئي وعناصر أخرى مناطق تشكل النجوم. تبدأ هذه السدم المظلمة غير المنتظمة ، والتي تتركز وتنهار (بأحجام يحددها طول الجينز) لتشكيل نجوم أولية مضغوطة.

عندما تظهر النجوم الأكثر ضخامة ، فإنها تحول السحابة إلى منطقة H II من الغاز المتوهج والبلازما. تعمل الرياح النجمية وانفجارات المستعرات الأعظمية من هذه النجوم في نهاية المطاف على تشتيت السحابة ، وغالبًا ما تترك وراءها واحدة أو أكثر من مجموعات النجوم الصغيرة المفتوحة. تتفرق هذه تدريجيًا لتنضم إلى مجموعة النجوم في مجرة ​​درب التبانة.

أظهرت الدراسات الحركية للمادة في مجرة ​​درب التبانة والمجرات الأخرى أن هناك كتلة أكبر مما يمكن تفسيره بالمادة المرئية. يبدو أن هالة المادة المظلمة تهيمن على الكتلة ، على الرغم من أن طبيعة هذه المادة المظلمة تظل غير محددة.

المجرات والعناقيد

دراسة الأجسام خارج مجرتنا هي فرع من فروع علم الفلك يهتم بتكوين المجرات وتطورها ، وتشكلها وتصنيفها ، وفحص المجرات النشطة ومجموعات وعناقيد المجرات. فيما بعد مهم لفهم البنية واسعة النطاق للكون.

يتم تنظيم معظم المجرات في أشكال متميزة تسمح بمخططات التصنيف. وهي تنقسم عادة إلى مجرات حلزونية وبيضاوية وغير منتظمة.

كما يوحي الاسم ، فإن المجرة الإهليلجية لها شكل مقطعي من القطع الناقص. تتحرك النجوم على طول مدارات عشوائية بدون اتجاه مفضل. تحتوي هذه المجرات على القليل من الغبار البينجمي أو لا تحتوي على أي غبار على الإطلاق ، وعدد قليل من مناطق تكون النجوم ونجوم أقدم بشكل عام. توجد المجرات الإهليلجية بشكل أكثر شيوعًا في قلب المجموعات المجرية ويمكن تشكيلها من خلال اندماج المجرات الكبيرة.

تنتظم المجرة الحلزونية في قرص دائري مسطح ، وعادة ما يكون مع انتفاخ أو قضيب بارز في المركز ، وتتبع الأذرع الساطعة التي تتدحرج إلى الخارج. الأذرع عبارة عن مناطق مغبرة من تكوين النجوم حيث تنتج النجوم الفتية الضخمة لونًا أزرق. عادة ما تكون المجرات الحلزونية محاطة بهالة من النجوم الأكبر سنا. كل من مجرة ​​درب التبانة ومجرة المرأة المسلسلة عبارة عن مجرات حلزونية.

تبدو المجرات غير المنتظمة فوضوية في الشكل ، وليست حلزونية ولا بيضاوية الشكل. حوالي ربع المجرات غير منتظمة ، وقد يكون شكلها الغريب نتيجة تفاعل الجاذبية.

المجرة النشطة هي تكوين ينبعث قدرًا كبيرًا من طاقته من مصدر غير النجوم والغبار والغاز. يتم تشغيلها بواسطة منطقة مضغوطة في القلب ، يُعتقد عادةً أنها ثقب أسود فائق الكتلة تنبعث منها إشعاعات من المواد المتساقطة.

المجرة الراديوية هي مجرة ​​نشطة مضيئة جدًا في الجزء الراديوي من الطيف ، وتنبعث منها أعمدة أو فصوص ضخمة من الغاز. تشمل المجرات النشطة التي تنبعث منها إشعاعات عالية الطاقة مجرات سيفيرت وكوازارات وبلازار. يُعتقد أن النجوم الزائفة هي أكثر الأجسام إضاءةً في الكون المعروف.

يتم تمثيل البنية واسعة النطاق للكون من خلال مجموعات ومجموعات المجرات. يتم تنظيم هذا الهيكل في تسلسل هرمي للتجمعات ، وأكبرها هي التجمعات العملاقة. تتشكل المادة الجماعية في خيوط وجدران ، تاركة فراغات كبيرة بينهما.

علم الكونيات

قدمت ملاحظات بنية الكون واسعة النطاق ، وهي فرع يعرف باسم علم الكونيات الفيزيائي ، فهماً عميقاً لتكوين الكون وتطوره. من الأمور الأساسية لعلم الكونيات الحديث النظرية المقبولة جيدًا للانفجار العظيم ، حيث بدأ كوننا في نقطة زمنية واحدة ثم توسع بعد ذلك على مدار 13.7 جير إلى حالته الحالية. يمكن إرجاع مفهوم الانفجار العظيم إلى اكتشاف إشعاع الخلفية الميكروي في عام 1965.

في سياق هذا التوسع ، مر الكون بعدة مراحل تطورية. في اللحظات الأولى ، يُفترض أن الكون خضع لتضخم كوني سريع للغاية ، مما أدى إلى تجانس شروط البداية. بعد ذلك ، أنتج التخليق النووي الوفرة الأولية للكون المبكر.

عندما تشكلت الذرات الأولى ، أصبح الفضاء شفافًا للإشعاع وأطلق الطاقة التي يُنظر إليها اليوم على أنها إشعاع الخلفية الميكروويف. ثم مر الكون المتسع بعصر مظلم بسبب نقص مصادر الطاقة النجمية.

بدأ الهيكل الهرمي للمادة يتشكل من تغيرات دقيقة في كثافة الكتلة. تراكمت المادة في المناطق الأكثر كثافة ، مكونة غيومًا من الغازات والنجوم الأقدم. أثارت هذه النجوم الضخمة عملية إعادة التأين ويعتقد أنها خلقت العديد من العناصر الثقيلة في الكون المبكر.

تجمعات الجاذبية تتجمع في خيوط ، تاركة فراغات في الفجوات. تدريجيًا اندمجت منظمات الغاز والغبار لتشكل المجرات البدائية الأولى. بمرور الوقت ، سحبت هذه المزيد من المواد ، وغالبًا ما تم تنظيمها في مجموعات ومجموعات من المجرات ، ثم في مجموعات عملاقة كبيرة الحجم.

يعد وجود المادة المظلمة والطاقة المظلمة أمرًا أساسيًا في بنية الكون. يُعتقد الآن أن هذه هي المكونات السائدة ، وتشكل 96٪ من كثافة الكون. يتم بذل الكثير من الجهد لمحاولة فهم فيزياء هذه المكونات.


الباحثون وعلماء البيانات مع التركيز على علوم الأرض والاستشعار عن بعد وعلم الفلك. علماء الكمبيوتر المشاركين في المشاريع الفلكية وعلوم الأرض. طلاب الدراسات العليا في مجالات علم الفلك وعلوم الأرض المهتمين بتغطية عالية المستوى لمعالجة البيانات الضخمة في هذين المجالين

1. منهجيات عمليات اكتشاف المعرفة في سياق المعلوماتية AstroGeo

بيتر بوتكا ، بيتر بيدنار ، جوليانا إيفانكوفا

2. الخلفية التاريخية للبيانات الضخمة في السياق الفلكي والجغرافي

3. AstroGeoInformatics: من الحصول على البيانات إلى مزيد من التطبيق

4. التآزر في علم الفلك وعلوم الأرض

ميخائيل مينين وأنجيلو بيو روسي

5. المسوحات والكتالوجات وقواعد البيانات والمحفوظات الخاصة بالبيانات الفلكية

إيرينا فافيلوفا ، ولودميلا باكولياك ، ويوري بيبيك ، وأندري إلييف ، وداريا دوبريتشيفا ، وأولغا ميلنيك

6. المسوحات والكتالوجات وقواعد البيانات / المحفوظات والطرق الحديثة لمعالجة بيانات علوم الأرض

لاتشيزار فيلتشيف ، ليوبكا باشوفا ، فاسيل كوليف ، ستيوارت فري

7. تقنيات عالية الأداء لمعالجة البيانات الضخمة

فيليب نيومان ، جوليان كونكيل

8. معالجة الاستعلام وطرق الوصول لقواعد البيانات الكبيرة الفلكية والجغرافية

كارين زيتوني ، مريم براهم ، لوران يه ، أتاناس خريستوف

9. معالجة الدفق في الوقت الحقيقي في علم الفلك

فيليكو فوجيتش ، داركو جيفريموفيتش

11. تحليل متسلسل زمني متقدم للإشارات المتباعدة بشكل غير منتظم: أبعد من الطرق المبسطة

12. التعلم في البيانات الضخمة: مقدمة في التعلم الآلي

خديجة البوشفري ، رافائيل س. دي سوزا

13. التعلم العميق - فرصة وتحدي للجيو والفيزياء الفلكية

كريستيان ريمرز ، كريستيان ريكينا ميسا

14. المعلوماتية الفلكية والجغرافية - التصنيف المرئي لبيانات السلاسل الزمنية

رومان كيرن ، طارق العبيدي ، فيدران سابول ، سارة كريبس ، مكسيم خوداشينكو ، مانويل شيرف

15. عندما تلتقي الحوسبة التطورية بالمعلومات الفلكية والجغرافية

زينب شيلي داجديا وميروسلاف ميرشيف

16. المسوحات متعددة الأطوال الموجية خارج المجرة: أمثلة على التنقيب في البيانات

إيرينا فافيلوفا ، داريا دوبريشيفا ، ماكسيم فاسيلينكو ، أندري إلييف ، أولغا ميلنيك

17. تطبيقات البيانات الضخمة في علم الفلك وعلوم الأرض: خوارزميات لمعالجة الصور الفوتوغرافية وإزالة الخطأ

لودميلا باكولياك ، فيتالي أندروك

18. مجموعات البيانات الفلكية الكبيرة واكتشاف الأجرام السماوية الجديدة في النظام الشمسي في الوضع الآلي بواسطة برنامج CoLiTec

سيرجي خلاموف ، فاديم سافانفيتش

19. البيانات الضخمة لتغيرات المجال المغناطيسي في الفيزياء الشمسية الأرضية وتحليلها المويجات

بوزيدار سريبروف ، أوغنيان كاشيف ، جورجي سيميونوف

20. قاعدة البيانات الدولية لقياسات مرقاب النيوترونات: التطوير والتطبيقات

سابوندجيف ، ت. فيرهولست ، س. ستانكوف

21. رصد الغلاف الأيوني للأرض من خلال الاستماع إلى الأقمار الصناعية لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS)

ليوبوف يانكيف فيتكوفسكا وستيبان سافتشوك

22. استغلال قواعد بيانات GNSS الكبيرة في الوقت الحقيقي للتنبؤ بالطقس

ناتاليا كابلاك وستيبان سافتشوك

23. تطبيق قواعد البيانات التي تم جمعها في عمليات رصد الغلاف الأيوني بواسطة إشارات الراديو VLF / LF


التركيز على الفيزياء في الطبيعة

يمتلك الفيزيائيون وعلماء الفلك تقليدًا طويلًا في كونهم مراقبين دقيقين للغاية ، ليس فقط للتجارب المعملية ولكن أيضًا للطبيعة من حولنا. في عام 1937 ، كتب عالم الفلك الهولندي مارسيل مينارت كتابًا كلاسيكيًا حديثًا حول هذا الموضوع ، وترجمه mdashlater إلى الإنجليزية والعديد من اللغات الأخرى على & ldquo Light and Color in Nature. & rdquo ألهم أجيالًا من العلماء المحبين للطبيعة للنظر إلى ما وراء عملهم اليومي ودراسة الألغاز تحدث في العالم الطبيعي.

في معظم الملاحظات الخارجية نرى الأرصاد الجوية وعلم الفلك والجغرافيا والأحياء والكيمياء والفيزياء قيد التنفيذ. في الفيزياء وحدها ، هناك العديد من الظواهر الطبيعية المحتملة مثل الميكانيكا السماوية (خسوف الشمس والقمر) ، والفيزياء الحرارية (الأنهار الجليدية ، والتجميد والذوبان ، والسخانات) ، والصوتيات (الرعد) الكهرومغناطيسية (البرق والشفق القطبي) إلى البصريات (أقواس قزح ، والهالات) و أمجاد و سراب و هيلب) و غيرها الكثير.

أهمية هذه الملاحظات في تدريس العلوم الطبيعية هائلة. نرى نحن وطلابنا الظواهر اليومية مثل السراب أو أقواس قزح ، أو المزيد من الأحداث النادرة مثل انفجار السخانات أو كسوف الشمس. غالبًا ما تكون الظواهر في الطبيعة ملفتة للنظر وتثير الاهتمام الذي يمكن أن يستخدمه المعلمون. إذا تم تدريسها بشكل صحيح ، يمكن للطلاب تعلم أنه حتى الظواهر المعقدة تستند إلى قوانين فيزيائية بسيطة ، وما ينطبق في العالم الطبيعي ينطبق أيضًا على عالمنا التكنولوجي المحيط. وبالتالي ، فإن تدريس الفيزياء في الطبيعة يمكن أن يعزز تدريس الفيزياء بشكل عام.

لتسليط الضوء على أهمية وملاءمة هذا الموضوع على جميع مستويات التعليم ، سيتم نشر مجموعة Focus On هذه بشكل مشترك من قبل التربية البدنية و المجلة الأوروبية للفيزياء. سيتم استكمال هذه المجموعة بقائمة من المقالات القديمة إلى حد ما في EJP و PED حول الظواهر ذات الصلة. ستساعد هذه المساهمات في تشكيل تدريس الفيزياء في الطبيعة في المدرسة الثانوية (التربية البدنية) ومستوى التعليم العالي (يورو. J. فيز) وتكون بمثابة مصدر علمي لمعلمي الفيزياء من أي نوع. إلى جانب ذلك ، للتحدث بكلمات مينارت ، سيستفيد معلمو الفيزياء أيضًا:

& ldquo لا تظن أبدًا أن شعر أمزجة الطبيعة بكل تنوعها اللامتناهي ضاع على الملاحظ العلمي ، لأن عادة الملاحظة تنقي إحساسنا بالجمال & rdquo

سيتم سرد المساهمات الأولى المقبولة في المجموعة أدناه ، وستظهر الإضافات الإضافية بشكل مستمر.

مايكل جي رويز 2019 فيز. تعليم. 54 035001

يتم عرض ومناقشة مقطع فيديو لمشهد داكن خلال 15 و thinspmin قبل مجمل كسوف الشمس الكلي في 21 أغسطس 2017. يتم الحصول على إضاءة المشاهد بفواصل زمنية دقيقة واحدة من خلال حساب متوسط ​​بيانات البكسل للصور الثابتة من الفيديو. تمت مقارنة النتائج التجريبية بالنموذج النظري للإشعاع المنتظم من المنطقة المكشوفة للشمس أثناء الكسوف. القيم المقاسة تنحرف عن النموذج لأن الضوء من القرص الشمسي يتناقص باتجاه حواف الشمس.

مايكل فولمر وألكسندر موستارد 2019 فيز. تعليم. 54 045001

يمكن أن يظهر الماء العديد من الألوان المختلفة بسبب مجموعة متنوعة من الخصائص الفيزيائية. هنا ، نركز على بعض الألوان التي يمكن ملاحظتها في المياه العذبة النقية للغاية. نحن نتعامل فقط مع امتصاص الضوء بسبب الإثارة الإلكترونية والاهتزازية والانتثار بسبب تقلبات معامل الانكسار للماء والعواقب المترتبة على ظهور الألوان.

مايكل جي رويز 2019 فيز. تعليم. 54 065009

تم التقاط مقطع فيديو لسراب إشارة طريق من مقعد الراكب في سيارة تسير بسرعة ثابتة على طريق سريع. يمتد الفيديو على مدة رؤية سراب اللافتة ، ومشاهدة تلاشي السراب مع اقتراب السيارة ، ومرورًا بإشارة الطريق. زاوية السراب ، التي تُعرّف بأنها الزاوية بالنسبة إلى الأفقي في اللحظة التي يلاحظ فيها المراقب تلاشي السراب ، يمكن تحديدها من الفيديو ، وسرعة السيارة ، والأبعاد المعروفة لعلامة الطريق القياسية. يمكن التحقق من القيمة باستخدام صيغة نظرية باستخدام مزاج الطقس المحيط والمراجع الاستشارية لتحديد درجة حرارة الهواء الملامس لسطح الطريق. الاتفاق بين الملاحظة والنظرية يقع ضمن حدود الخطأ. في الختام ، يتم إجراء تقدير سريع للملاحظة في السيارة دون الحاجة إلى الفيديو.

تي تل وآخرون 2020 فيز. تعليم. 55 015007

عند حقن الصبغة في دوامة ، يجد المرء أن الصبغة تظل ملتصقة حول قلب الدوامة على مدار دقائق ، على الرغم من حقيقة أن الدوامة (والمنطقة المصبوغة) تعتمد بشدة على الوقت. وفقًا لنظرية حديثة ، يجب تعريف الدوامات ثلاثية الأبعاد المعتمدة على الوقت على أنها مناطق دوارة تحتفظ بالمواد في السائل. يبدو أن الدوامات الناتجة عن المحركات المغناطيسية التجارية توضح خاصية الاحتفاظ بالمواد. يمكن إجراء هذه التجارب باستخدام ماء الصنبور وصبغة الطعام في أي مدرسة. إنها تساعد في جعل الطلاب على دراية بالطابع المادي الذي يحمله الدوامات. هذه خاصية مفهومة مؤخرًا ، قوية نوعًا ما ، يمكن ملاحظتها أيضًا في الدوامات التي تحدث في الطبيعة.

إتش سي تيرنر وآخرون 2020 فيز. تعليم. 55 064001

في هذه المقالة طرحنا فكرة بسيطة لإظهار تقزح السحابة. يستهدف هذا النشاط طلاب المرحلة الابتدائية العليا وما فوق ، لمعرفة أن بعض الظواهر البصرية التي تتم ملاحظتها كثيرًا في الحياة الواقعية هي نتيجة الانعراج من خلال قطرات على سطح أو في سحابة. نستخدم مثال السحب الستراتوسفيرية القطبية التي تظهر ظاهرة التقزح اللوني. يتم شرح نشاط عملي بسيط حيث يتم نمذجة القطرات الكروية في السحابة بواسطة حبات زجاجية صغيرة معلقة في معجون سخيف وينشأ تأثير التقزح اللوني من توزيع غير منتظم للحجم لهذه الخرزات.

ايرينا بوركوفا وآخرون 2021 فيز. تعليم. 56 034001

تلقت الزلازل المستحثة الكثير من الاهتمام في السنوات الأخيرة. ظهرت هذه الظاهرة الطبيعية الجديدة نتيجة للتأثير البشري النشط على الطبيعة. تم الكشف عن هذه الظاهرة في أماكن استخراج الغاز الطبيعي والنفط ، والتخزين الجيولوجي لثاني أكسيد الكربون 2. يرتبط أحد الأسباب الرئيسية للنشاط الزلزالي المرصود بتشوه الصخور الناجم عن الامتزاز. نقدم بيانات تجريبية ونموذجًا بسيطًا يصف التشوه الناجم عن الامتزاز باستخدام مثال الحجر الرملي Berea. نقترح تجربة مبسطة للمختبر الجامعي.

فيليبي فيلوسو 2021 فيز. تعليم. 56 054001

يمكن ملاحظة موجات المياه في المحيط بسهولة في أي مكان بغض النظر عن المسافة من الشاطئ. ومع ذلك ، فإن قياسات سرعات الموجة فيما يتعلق بالأرض يمكن أن تكون معقدة إلى حد ما بسبب مياه التذبذب غير التافهة. في هذه المقالة ، يتم إجراء قياسات غير مباشرة لسرعة موجات المياه الضحلة بعد ملاحظة الأشكال في تيار المياه الجوفية فوق رمال الشاطئ. تم أخذ القياسات فقط باستخدام مقطع فيديو تم تسجيله بكاميرا هاتف ذكي وبدون أجهزة إضافية. تأخذ هذه الأشكال الخاصة شكل جبهات صدمات مخروطية (تُعرف أيضًا باسم مخاريط ماخ) والتي تربط سرعة التيار تحت الماء بسرعة موجة الماء. باستخدام هذه التقنية ، تم الحصول على عدد ماخ من م = 3.0 & plusmn 0.2 وسرعات موجية تبلغ ج لوح = (19 & plusmn 2) cm s & minus1 التي تتفق مع معادلات سرعة الموجة الضحلة.


هل الرصد الفلكي & ldquocount & rdquo بمثابة استشعار عن بعد؟ - الفلك

يتم توفير جميع المقالات المنشورة بواسطة MDPI على الفور في جميع أنحاء العالم بموجب ترخيص وصول مفتوح. لا يلزم الحصول على إذن خاص لإعادة استخدام كل أو جزء من المقالة المنشورة بواسطة MDPI ، بما في ذلك الأشكال والجداول. بالنسبة للمقالات المنشورة بموجب ترخيص Creative Common CC BY ذي الوصول المفتوح ، يمكن إعادة استخدام أي جزء من المقالة دون إذن بشرط الاستشهاد بالمقال الأصلي بوضوح.

تمثل الأوراق الرئيسية أكثر الأبحاث تقدمًا مع إمكانات كبيرة للتأثير الكبير في هذا المجال. يتم تقديم الأوراق الرئيسية بناءً على دعوة فردية أو توصية من المحررين العلميين وتخضع لمراجعة الأقران قبل النشر.

يمكن أن تكون ورقة الميزات إما مقالة بحثية أصلية ، أو دراسة بحثية جديدة جوهرية غالبًا ما تتضمن العديد من التقنيات أو المناهج ، أو ورقة مراجعة شاملة مع تحديثات موجزة ودقيقة عن آخر التقدم في المجال الذي يراجع بشكل منهجي التطورات الأكثر إثارة في العلم. المؤلفات. يوفر هذا النوع من الأوراق نظرة عامة على الاتجاهات المستقبلية للبحث أو التطبيقات الممكنة.

تستند مقالات اختيار المحرر على توصيات المحررين العلميين لمجلات MDPI من جميع أنحاء العالم. يختار المحررون عددًا صغيرًا من المقالات المنشورة مؤخرًا في المجلة ويعتقدون أنها ستكون مثيرة للاهتمام بشكل خاص للمؤلفين أو مهمة في هذا المجال. الهدف هو تقديم لمحة سريعة عن بعض الأعمال الأكثر إثارة المنشورة في مجالات البحث المختلفة بالمجلة.


كندا

جاء ظهور كندا & # 8217s لأول مرة في الفضاء مع إطلاق أول قمر صناعي لها Alouette 1 في عام 1962. وهي تدير حاليًا أسطولًا من أقمار رصد الأرض RADARSAT و SCISAT وأقمار الاتصالات ANIK والأقمار الصناعية العلمية BRITE بالإضافة إلى المركبات الفضائية الدقيقة والهجينة.

يتم التحكم في برنامج الفضاء الكندي من قبل وكالة الفضاء الكندية (CSA). لا تمتلك الأمة حاليًا نظام إطلاق محلي ، وتعتمد على الولايات المتحدة والهند وروسيا لإطلاق مركبتهم الفضائية.


قياس التداخل البصري ليس مفهوم استشعار عن بعد. إنه مفهوم البصريات وعلم الفلك رفيع المستوى. المقاريب محدودة في الدقة بالنسبة إلى المسافة القصوى بين النقاط على مرآتها الأساسية (القطر ، تقليديًا). تجمع مصفوفات تلسكوب مقياس التداخل حزمًا من مرآتين إلى ست مرايا تلسكوب تقع على بعد مئات الأمتار من أجل تحقيق دقة أعلى مما يمكن بناء مرآة تلسكوب لها.

من الناحية النظرية ، من الممكن بناء مقياس التداخل البصري عبر الأقمار الصناعية لرصد الأرض بدلاً من الاستخدام الفلكي ، ولكن هذه الأشياء يصعب بناؤها بشكل لا يصدق ، مما يتطلب وضع المرايا بدقة في مواضع بترتيب عشرات الذرات. إنني أدرك أن مجتمع GEOINT يمكن أن يفضح أي شيء طورته ناسا ، وسيكون مفيدًا للغاية ، لكن مقياس التداخل الكبير الذي ينجو من إطلاق صاروخ يعد أمرًا صعبًا ، وليس ضروريًا حقًا عندما يكون لدى المرء طائرات تجسس.

تعد مخططات التداخل التي تم إنشاؤها من رادار الفتحة التركيبية مصدرًا شائعًا لنماذج الارتفاعات الرقمية المحلية (DEMs) شديدة التفصيل. ما لم تكن تتعامل مباشرة مع بيانات الأقمار الصناعية ، فلن تضطر إلى العبث بهذه المفاهيم ، على الرغم من أنك ستتعامل فقط مباشرة مع DEM.