مراجعة الدرس
1. الفكرة الرئيسة: ألخّص ما أشارت إليه نظرية الانفجار العظيم.
الإجابة: أن الكون في بداية نشأته كان موجود في حيز صغير جدًّا يُدعى الذرة البدائية التي تمتاز بكثافتها اللانهائية وحرارتها العالية جدًّا، والتي انفجرت انفجارًا عظيمًا أدّى إلى انتشار أجزائها في الاتجاهات جميعها، وأخذت بالتمدّد لتأخذ الشكل الذي نعرفه اليوم.
2. أربطُ بينَ خصائص إشعاع الخلفية الكونية وبينَ نظرية الانفجار العظيم.
الإجابة: يمثّل إشعاع الخلفية الكونية بقية الإشعاع الذي نتج عن عملية الانفجار العظيم الذي تكوّن بعد(380,000 years) من الانفجار، أي في نفس الوقت الذي تشكّلت فيه عناصر الهيدروجين والهيليوم، والقيمة المَقيسة لدرجة حرارة إشعاع الخلفية للكون في الوقت الحالي تساوي ( (2.7 K تقريبًا، وهي مماثلة للقيمة التي افترضها العلماء.
3. أُقارنُ حجم الكون وكتلته بينَ اللحظة التي تشكّل فيها إشعاع الخلفية الكونية والوقت
الحالي.
الإجابة: في اللحظة التي تشكّل فيها إشعاع الخلفية الكونية كان حجم الكون أقل مقارنةً بحجمه في الوقت الحالي، أما كتلة الكون فلم تتغيّر، بل بقيت ثابتة منذ اللحظة التي تشكّل فيها إشعاع الخلفية للكون حتى الوقت الحالي.
4. أصِفُ كيف تدعم كمّيات غازَيِ الهيدروجين والهيليوم المتوافرة في الكون حاليًّا نظريةَ
الانفجار العظيم.
الإجابة: تؤكد نسب الهيدروجين والهيليوم في الكون أن للكون بداية، وهذا ما يتفق مع نظرية الانفجار العظيم، إذ يُلاحظ أن غاز الهيدروجين هو الأكثر وفرة في الكون، يليه غاز الهيليوم الذي تشكّل من اندماج ذرات الهيدروجين.
5.أُفسّر كيف أدّى اكتشاف الكوازارات إلى تأييد صحّة نظرية الانفجار العظيم.
الإجابة: إن اكتشـاف الكـوازارات ورصدها بعيـدًا جدًّا باتجاه حافة الكون المرئـي وعـدم رصدها بالقرب منّا يدل علـى أن خصائـص الكـون سـابقًا تختلـف عـن خصائصه فـي الوقـت الحاضر، وهذا ما تؤيده نظرية الانفجار العظيم التي تؤكد اختلاف خصائص الكون منذ نشأته حتى الوقت الحالي.
6.أشرح كيف يُعَدّ إشعاع الخلفية الكونية دليلا معارضًا لنظرية الكون المستقرّ.
الإجابة: إشعاع الخلفية الكونية يدل على اختلاف خصائص الكون، فقد تكون هذا الإشعاع بعد ((380,000 years من الانفجار وكانت درجة حرارته مرتفعة جدًّا، وانخفضت درجة حرارته مع الزمن حتى أصبحت (2.7 K) في الوقت الحالي، وهي مماثلة للقيمة المَقيسة حاليًّا، وهذا يتعارض مع نظرية الكون المستقر التي تفترض ثبات خصائص الكون وعدم تغيرها منذ نشأته حتى الوقت الحالي.
7.أدرسُ الشكل الآتي الذي يوضّح نموذجًا للانفجار العظيم، ثم ألخّص الأحداث التي تُشير إليها الرموز (أ، ب، ج، د):
الإجابة:
أ- تكوّن نوى ذرات الهيدروجين والهيليوم، وإشعاع الخلفية الكونية.
ب- تكوّن النجوم الأولية.
ج- تكوّن المجرات الأولى.
د- تكوّن المجرات الأحدث.
.
مراجعة أسئلة الوحدة المتعلقة بالدرس الأول
السؤال الأول:
أضعُ دائرة حول رمز الإجابة الصحيحة في ما يأتي:
1. وَفق نموذج الانفجار العظيم، فإنّ عمر الكون (billion years) يقدّر بِ:
أ)(2.7 ). ب)(9).
ج)(13.7). د) (15).
3. يمثّل الخط الزمني أدناه الوقت من الزمن الحالي إلى ( 20billion years ) مضت، وتمثّل الرموز(A, B, C, D) أوقاتًا محدّدة. فإن الرمز على الخطّ الزمني الذي يمثّل الوقت الذي قدّر فيه العلماء حدوث الانفجار العظيم هو:
أ ) A ب) B
ج( C د) D
5. نشأ إشعاع الخلفية الكونية:
أ ) بعد (300million years)من حدوث الانفجار العظيم.
ب) بعد (380,000years) من حدوث الانفجار العظيم.
ج) بعد مضيّ ثوانٍ من حدوث الانفجار العظيم.
د) في اللحظة (10-43 s) من حدوث الانفجار العظيم.
6. تفترض نظرية الكون المستقرّ بأن الكون:
أ ) ليس له بداية وليس له نهاية.
ب) ينكمش بنسبة ثابتة.
ج) يتوسّع بنسبة ثابتة.
د) لا ينكمش ولا يتوسّع.
7. نسبة غاز الهيدروجين في مادة الكون المرئية تساوي تقريبًا:
أ ) (% 2).
ب) (% 24 ).
ج) (% 74 ).
د) (% 98 ).
8. كثافة الكون بحسب نظرية الكون المستقرّ:
أ ) تتغيّر مع الزمن. ب) تقلّ بنسبة ثابتة.
ج) تزداد بنسبة ثابتة. د) تثبت مع الزمن.
9. الرسم البياني الذي يوضّح العلاقة بينَ حجم الكون ودرجة الحرارة التي يشير إليها إشعاع الخلفية الكونية هو:
| أ |  |
| ب |  |
| ج |  |
| د |  |
10. وَفق نظرية نموذج الكون المستقرّ، تتكوّن مادة جديدة في الكون نتيجة توسّع الكون وتمدّده على شكل:
أ ) غاز الهيليوم.
ب) غاز الهيدروجين.
ج) نجوم صغيرة.
د) مجرّات.
11. تبلغ درجة حرارة الكون الآن (بوحدة K)
أ ) ( 2).
ب) ( 2.7 ) .
ج) ( 2.8 ) .
د) ( 3.5 ) .
السؤال الثاني:
أملأ الفراغ في ما يأتي بما هو مناسب من ا لمصطلحات:
1.كانت مادة الكون في بداية نشأته تتكوّن من جسيمات بدائية.
2. يكوّن غازا الهيدروجين والهيليوم ما نسبته (%98) من مادة الكون العادية.
3. يقدّر العلماء أن عمر الكون الذي حدث عنده الانفجار العظيم هو 0s.
السؤال الرابع:
أُفسّر العبارات الآتية تفسيرًا علميًّا دقيقًا:
أ - ثبات كثافة الكون على الرغم من توسّعه وازدياد حجمه وَفق نظرية الكون المستقرّ.
الإجابة: لأن هناك مـادة جديدة تتشـكّل باسـتمرار مـع تمدّد الكـون وتوسّـعه؛ أي أن كتلة الكون تـزداد بنسـبة ثابتـة مـع حجمه، مـا يحافظ علـى متوسـط كثافته.
ج- يُعَدّ إشعاع الخلفية الكونية دليلا على صحّة نظرية الانفجار العظيم.
الإجابة: يمثّل إشـارات ميكروية منتظمة الخـواص قادمـة مـن كافـة الاتجاهـات فـي السـماء، وفـي الأوقـات كافة وبصورة مسـتمرة مـن دون توقـف أو تغير ما يدل على أنه نتـج مـن عمليـة الانفجار الكونـي العظيـم وحسـب العلماء درجـة حرارته في الوقت الحالي، ووجـدوا أنهـا تسـاوي(2.7K)وهي مماثلة للقيمة التي افترضها العلماء.
السؤال الخامس:
أَدرسُ الشكل الآتي الذي يمثّل نموذجَينِ للكون (أ، ب) حسب نظريتَيِ: الانفجار العظيم، والكون المستقرّ، ثم أُجيب عن الأسئلة التي تليه:
1- أصفُ ماذا يحدث لكثافة الكون وكتلته في كلّ من النموذجَينِ (أ) و ( ب)؟
الإجابة: في النموذج (أ) تقل كثافة الكون بينما تبقى كتلته ثابتة، أما في النموذج (ب) فإن كثافة الكون تبقى ثابتة، بينما تزداد الكتلة بنسبة ثابتة مع الحجم.
2 - أستنتجُ: أي النموذجَينِ يُمثّل نموذج الانفجار العظيم، وأيّهما يمثّل نموذج الكون المستقرّ؟
الإجابة: النموذج (أ) يمثّل الانفجار العظيم، بينما النموذج (ب) يمثّل نموذج الكون المستقر.
3 - أُوضّح كيف تُعَدّ الكوازارات دليلًا معارضًا لأحد النموذجَينِ، بينما تُعَدّ دليلا مؤيّدًا للنموذج الآخَر.
الإجابة: تُعد الكوازارات دليلا مؤيدًا لنموذج الانفجار العظيم؛ لأن الكـوازارات تم اكتشافها ورصدها بعيـدًا جدًّا باتجاه حافة الكون المرئـي، ولم تُرصد بالقرب منّا، وتُظهر أطيافها انزياحًا شديدًا نحو الأحمر، ما يدل علـى أن خصائـص الكـون سـابقًا تختلـف عـن خصائصه فـي الوقـت الحاضر. وتُعد دليلا معارضًا لنموذج الكون المستقر؛ لأن هذه النظرية تفترض تشابه خصائص الكون منذ نشأته حتى الوقت الحالي، وهذا يتعارض مع رصد الكوازارات.
السؤال السادس:
أُقارن بين نموذج الكون المستقرّ ونموذج الانفجار العظيم من حيث تغير كتلة الكون وكثافة وحجمه مع الزمن.
الإجابة:
- في نظرية الكون المستقر، المادة المكونة لمجرتنا هي نفس المادة المكونة للمجرات الأخرى سواء كانت المجرات قريبة أو بعيدة،
- أما في نظرية الانفجار العظيم فإن المادة المكونة لمجرتنا والمجرات الأخرى تختلف باختلاف بُعدها أو قُربها.
السؤال السابع:
أقوّم صحة ما أشارت إليه العبارة الآتية:" تُعَدّ نظرية الانفجار العظيم مكمّلةً لنظرية الكون المستقرّ".
الإجابة: عبارة غير صحيحة؛ لأن نظرية الكون المستقر تفترض أن الكون ليس له بداية أو نهاية، بينما تفترض نظرية الانفجار العظيم أن الكون له بداية وقد نشأ عن انفجار ذرة بدائية.
السؤال الثامن:
أتتبّع مراحل نشأة الكون منذ لحظة الانفجار العظيم حتى تشكّل المجرّات.
الإجابة:في الزمن(10-43 s)ارتفعت درجـة حرارة الكون لتصل تقريبًا إلى(10+32 K) ، وكانـت مـادة الكـون تتكـوّن مـن جسـيمات بدائية تتفاعـل في ما بينها بشـكل مسـتمر، ومع الزمن وباسـتمرار توسـّع الكـون وبرودته بدأت العديـد من الدقائـق بالتكوّن مثـل: الفوتونات، والنيوترونات، والإلكترونات، ولم تتكون الذرات إلا بعـد مضـي(380,000years) مـن الانفجار عندمـا وصلـت درجـة حـرارة الكـون إلى(3000 K) ، ما سـمح بتكـوّن أنوية العناصـر الخفيفة مثـل الهيدروجيـن والهيليـوم وباقي العناصر، ثم اندمجت فكوّنت النجوم التي تجمّعت فكوّنت المجرات.
السؤال العاشر:
أوضّح أوجه القصور في نظرية الانفجار العظيم.
الإجابة: قصور نظرية الانفجار العظيم عن تفسـير الأحـداث التي حصلت فـي اللحظة0 s) ) من الانفجار العظيم.