سال نو مبارک

يا مقلب القلوب و الابصار

                        يا مدبر الليل و النهار

                                            يا محول الحول و الاحوال

                                                                   حول حالنا الا احسن الحال

ان في السموات و الارض لايات للمومنين.و في خلقکم وما يبث من دابه ايات لقوم يوقنون. و اختلاف الليل و النهار و ما انزل الله من السماء من رزق فاحيا به الارض بعد موتها و تصريف الرياح ايات لقوم يعقلون.

 

براستي در آسمانها و زمين ،براي مومنان نشانه هائي است.و در آفرينش خودتان و آنچه از انواع جنبنده ها پراکنده مي گرداند ،براي مردمي که يقين دارند نشانه هائي است.و پياپي آمدن شب و روز ،و آنچه خدا از روزي از آسمان فرود آورده و به وسيله آن ،زمين را پس از مرگش زنده گردانيده است ،و همچنين گردش بادها به هر سو براي مردمي که مي انديشند نشانه هائي است.

سوره جاثيه آيات 3 الي 5

آشنايي با GPS

 فهرست:

GPS چیست و چگونه کار می کند؟

ماهواره‌های جی پی اس

جی‌پی‌اس چگونه کار می‌کند

روش تعيين موقعيت توسط GPS

روش محاسبه مسافت ازماهواره

مزاياي سيستم GPS

روش محاسبه مسافت ازماهواره

انواع گیرنده‌های جی‌پی‌اس

اصول كارگيري GPS

كاربردهای GPS چیست؟

 

 

 GPS چیست و چگونه کار می کند؟

جی‌پی‌اس یا سیستم موقعیت‌یاب جهانی (Global Positioning Systems)، یک سیستم راهبری و مسیریابی ماهواره‌ای است که از شبکه‌ای با حداقل ۲۴ ماهواره تشکیل شده است. این ماهواره‌ها به سفارش وزارت دفاع ایالات متحده ساخته و در مدار زمین قرار داده شده‌اند. جی‌پی‌اس در ابتدا برای مصارف نظامی تهیه شد ولی از سال ۱۹۸۰ استفاده عمومی آن آزاد و آغاز شد.

خدمات این مجموعه در هر شرایط آب و هوایی و در هر نقطه از کره زمین در تمام شبانه‌روز در دسترس است و استفاده از آن رایگان است.

علاوه بر جی‌پی‌اس، دو سیستم کمابیش مشابه دیگر نیز وجود دارد: سیستم گلوناس که دولت شوروی ساخته و اکنون به‌دست کشور روسیه اداره می‌شود و سیستم گالیله که کشورهای اروپائی آن را برای وابسته نبودن به سیستم آمریکائی جی‌پی‌اس ساخته اند.

قطب نماهایی که با نیروی مغناطیسی زمین جهت یابی می‌‌کنند، به تدریج جای خود را به گیرنده‌های جی‌پی‌اس خواهند داد؛ جی‌پی‌اس، سامانه‌ای است که به کمک گروهی از ماهواره‌ها جهت یابی می‌‌کند. ماهواره‌هایی که هرکدام در مدارهای خود به دور زمین در گردشند؛ این ماهواره‌ها با ایستگاه‌های ویژه‌ای بر روی زمین در تماس اند و همواره موقعیت آن‌ها در فضا مشخص است. دستگاه گیرندهٔ جی‌پی‌اس شما، با ارتباط با تعدادی از این ماهواره ها، فاصلهٔ شمارا تا آن‌ها تعین می‌‌کند و سپس موقعیت دقیق شما روی زمین بدست می‌‌آید.

در واقع اساس کار این سامانه، فرستادن سیگنال‌های رادیویی با فرکانس بالا و به طور پیوسته است که زمان و

 

مکان ماهواره را نسبت به زمین مشخص می‌‌کند و یک گیرندهٔ جی‌پی‌اس روی زمین، با گرفتن این اطلاعات از سه ماهواره یا بیشتر، آن‌ها را پردازش می‌‌کند و موقعیت کاربر را در هر نقطهٔ زمین، در هر ساعتی از شبانه روز و در هر وضعیت آب و هوایی به او نشان می‌‌دهد.

با چندین اندازه گیری متعدد، گیرنده به محاسبهٔ سرعت، مدت زمان سفر، فاصلهٔ شما تا مقصد، مختصات جغرافیایی (طول و عرض جغرافیایی و ارتفاع از سطح دریا)، زمان طلوع و غروب خورشید و ماه (در تقویم نجومی)، تعداد ماهواره ها، زمان محلی و ... می‌‌پردازد و آن را در اختیار کاربر قرار می‌‌دهد. به طور میانگین، هشت ماهواره از 24 ماهواره، در اطراف هر نقطه از کرهٔ خاکی که باشید در آسمان گشت می‌‌زنند.

هرچه گیرندهٔ شما به ماهواره‌های بیشتری وصل شود، اطلاعات دقیق تری را برای شما محاسبه می‌‌کند. جی‌پی‌اس، در ابتدا تنها استفادهٔ نظامی داشته است، ولی از سال 1980 به بعد تصمیم گرفته شد تا از آن در فعالیت‌های غیر نظامی هم استفاده شود ؛ تا جایی که امروزه حتی در ماهی گیری و شکار هم مورد استفاده قرار می‌‌گیرد. این ماهواره‌ها به سفارش وزارت دفاع ایالات متحده ساخته و در مدار زمین قرار داده شده‌اند.

سيستم تعيين موقعيت جهاني GPS متشكل از 24 ماهواره است كه درارتفاع 20000 كيلومتري ازسطح زمين قراردارند ودر 6 مدار كه هرمدار 4 ماهواره قرارداد وبا زاويه ميل 55 درجه وپر يود ساعتي 12 ساعته درگردشند .

هرماهوارهGPS دوموج با دو فركانس درباند امواج الكترومغناطيسي (L1, L2 ) ارسال مي كند موج L1 با فركانس1575 MHZ  و موج L2 با فركانس1227 MHZ  مي باشد.

 

ماهواره‌های جی پی اس

۲۴ عدد ماهواره جی‌پی‌اس در مدارهایی بفاصله ۲۴۰۰۰ هزار مایل از سطح دریا گردش می‌کنند. هر ماهواره دقیقاً طی ۱۲ ساعت یک دور کامل بدور زمین می‌‌گردد. سرعت هریک ۷۰۰۰ مایل بر ساعت است. این ماهواره‌ها نیروی خود را از خورشید تأمین می‌کنند. همچنین باتری‌هایی نیز برای زمانهای خورشید گرفتگی و یا مواقعی که در سایه زمین حرکت می‌کنند به‌همراه دارند. راکتهای کوچکی نیز ماهواره‌ها را در مسیر صحیح نگاه می‌دارد. به این ماهواره‌ها NAVSTAR نیز گفته می‌شود.

در اینجا به برخی مشخصه‌های جالب این سیستم اشاره می‌‌کنیم:

    * اولین ماهواره جی‌پی‌اس در سال ۱۹۷۸ یعنی حدود ۳۵ سال پیش در مدار زمین قرار گرفت.
    * در سال ۱۹۹۴ شبکه ۲۴ عددی NAVSTAR تکمیل گردید.
    * عمر هر ماهواره حدود ۱۰ سال است که پس از آن جایگزین می‌گردد.
    * هر ماهواره حدود ۱۰۰۰ کیلوگرم وزن دارد و طول باتری‌های خورشیدی آن ۵.۵ متر است.
    * انرژی مصرفی هر ماهواره، کمتر از ۵۰ وات است.

جی‌پی‌اس چگونه کار می‌کند ؟

ماهواره‌های این سیستم، در مدارهای دقیق هر روز ۲ بار به‌دور زمین می‌‌گردند و اطلاعاتی را به زمین مخابره می‌کنند. گیرنده‌های جی‌پی‌اس این اطلاعات را دریافت کرده و با انجام محاسبات هندسی، محل دقیق گیرنده را نسبت به زمین محاسبه می‌کنند. در واقع گیرنده زمان ارسال سیگنال از ماهواره را با زمان دریافت آن مقایسه می‌‌کند. از اختلاف این دو زمان، فاصله گیرنده از ماهواره تعیین می‌‌گردد. این عمل را با داده‌های دریافتی از چند ماهواره دیگر تکرار می‌کند و بدین ترتیب محل دقیق گیرنده را با تقریب ناچیز معین می‌‌کند.

گیرنده به دریافت اطلاعات هم‌زمان از حداقل ۳ ماهواره برای محاسبه ۲ بعدی و یافتن طول و عرض جغرافیایی، و همچنین دریافت اطلاعات حداقل ۴ ماهواره برای یافتن مختصات سه بعدی نیازمند است. با ادامه دریافت اطلاعات از ماهواره‌ها گیرنده اقدام به محاسبه سرعت، جهت، مسیرپیموده شده، فواصل طی شده، فاصله باقی مانده تا مقصد، زمان طلوع و غروب خورشید و بسیاری اطلاعات مفید دیگر، می‌نماید.

امواج ماهواره ها متشكل ازامواج حامل باند L مدوله شده با يك كداستاندار كد (C/A2ويك كد دقيق (كد P(3) ويك كددريانوردي ومختصات ماهواره به صورت توابع زماني مي باشد كه دربر آن گيرنده هاي شخصي تفاوتهاي زماني بين وردوي كدهاي C/A را اندازه گيري ميكنند اگردراثر دخالت كنترل زميني درانطباق زماني خطايي بوجود نيايد گيرنده هاي شخصي ازدقتي حدود 15 متر برخوردار خواهند شد.

مفهوم كلي ناوبري راديويي بستگي به انتقال همزمان سيگنالهاي راديويي دارد اگر سيگنالهاي راديويي دقيقاً بطورهمزمان بطور فرستاده نشوند گيرنده نمي تواند بطوردقيق موقعيت را محاسبه نمايد كنترل زميني دراثر تاثيرگذاري بعضي ازماهواره ها درارسال سيگنال هاي C/A كمي قبل يا بعداز ساير ماهواره ها دخالت مي كند دخالت عمدي اصلي , هما ن دسترسي موردي (4) به شمار مي رود .

گيرنده هاي شخصي ميزان خطا را تشخيص نمي دهند. بلكه بطورتصادفي بين 15تا 100 متر دقت تغيير مي يابد .البته دخالت عمدي برروي گيرنده هاي نظامي اثر نمي گذارد .

منبع خطاي ديگر وجود كه برروي فركانس سيگنال گيرنده هاي شخصي اثرمي گذارد كه دخالت يونسفر ناميده مي شود .

زماني كه يك سيگنال راديويي ازبين الكترونها ي آزاد يونسفر عبورمي كند تاخير اندكي بوجود مي آيد برحسب مدت زماني تاخير كه بوسيله الكترون هاي آزاد بوجود مي آيد ماهواره‌هاي GPS كدP را روي دوموج راديويي با فركانس هاي مختلف ارسال مي كند كه L1,L2 ناميده مي شود .يك سيگنال به هنگام عبور ازيونسفر بيشتر ازديگري به تاخير مي افتد.

 گيرنده هاي گران قيمت هردوفركانس را رديابي مي كنند و اختلاف وردي بين L1,L2  اندازه مي گيرند مدت زمان تاخيري را محاسبه مي كنند كه الكترونها ي آزاد ي بوجود مي آورند وتصحيحات لازم را براي تاخير يونسفر انجام مي دهند. گيرنده هاي شخصي نمي توانند تاثير دخالت يونسفر را تصحيح كنند زيرا كدهاي C/A فقط برروي فركانس L1 فرستاده مي شوند نوعي گيرنده هاي تخصصي وجوددارد كه به عنوان گيرنده هاي بدون كدشناخته شده اند ودقت فوق العاده اي دارند كه درآن بطورغيرمستقيم ازكد P استفاده مي شود گيرنده ها ارزش كدP را مشابه آنچه كه گيرنده هاي نظامي تشخيص مي دهند نمي شناسند بنابراين دقت آنها با استفاده ازروش هاي خاص پردازش سيگنال بدست مي آيد آنها كد P رابراي چندروز دريافت كرده وپردازش مي نمايند وپس از انجام محاسباتي چندمي توانند موقعيت نقاطي را تهيه كند كه با دقت mm 10 با استفاده از3يا4 ماهواره عملي مي باشد .

البته اين گيرنده بيشتر براي تعيين  موقعيت دركارهاي نقشه برداري بكار مي رود زيرا بايدچند روزبطور مداوم درآن نقطه اطلاعات دريافت و پردازش شود.

روش تعيين موقعيت توسط GPS

اگرفاصله ما ازماهواره 1 درحدود 10 كيلومتر باشد بنابراين مكان ما درفضا برمحيط كرده به مركزيت ماهواره اوشعاع 10 كيلومتر منطبق مي باشد حال فرض مي كنيم فاصله ما ازماهواره 20 درحدود 11 كيلومتر باشد دراين حالت نيز مكان ما درفضا برروي محيط كره اي به مركز ماهواره 2 وشعاع 11 كيلومتر واقع  است فصل مشترك اين دوكره مي تواند يك دايره باشد كه مكان ما بطورقطع برروي محيط اين دايره قراردارد .

حال اگر ماهواره سوم را نيز درنظربگيريم كه فاصله اش با ما 12 كيلومترباشد دراين صورت فصل مشترك كره مربوط به ماهواره 3 با فصل مشترك كره هاي ماهواره اي 1و2 حداكثر دونقطه مي باشد كه قطعاً يكي ازاين دو مبين مكان واقعي ما خواهد بود.اما بطورقطعي يكي از اين دو نقطه نامعقول مي باشد .

بطورمثال داراي ارتفاع بيشتري از سطح زمين است . لذا كامپيوترهاي داخل گيرنده هايGPS با استفاده ازتكنيك هاي گوناگون قادر به تشخيص نقطه غلط مي باشند.

ازنظر تئوري با استفاده از3 ماهواره مي توانيم مكان خودرا به دست آوريم ولي به دليل فني اگرچنانچه ماهواره چهارم را همانند ماهواره هاي 1و2 انتخاب كنيم بطورقطع فصل مشترك اين چهار كره يك نقطه خواهد بود واين نقطه مختصات مكاني مارا نشان مي دهد استفاده كنندگاني كه درارتفاعي مششخص قراردارند (مانندكشتي هايي كه درسطح دريا واقع باشند)به سهولت ميتوانند با استفاده ازدوماهواره مكان خودرا تعيين نمايند .

دراين حالت كره زمين را مي توان جايگزين ماهواره سوم كردوازيك مرحله محاسبه مسافت صرفنظر نمود بدين ترتيب اين فرصت جهت انجام سايرمحاسبات قابل بهره برداري بوده وعملاً مكان يابي افزايش مي يابد .

بطورخلاصه مي توان بيان كرد كه مبناي كار GPS استفاده ازماهواره به عنوان مرجعي جهت يافتن موقعيت درهرنقطه زمين مي باشد ساير مسايل اين سيستم صرفاً جزئيات تكنيكي هستند كه به سرعت و دقت وسهولت عمل موقعيت يابي كمك مي كند.

 

روش محاسبه مسافت ازماهواره

دقت ساعت گيرنده هاي GPS حدود نانو ثانيه مي باشد. يك اختلاف زماني بين كپي كدGPS ايجاد شده دربرگيرنده بااصل كد رسيده ازماهواره وجود دارد كه با ضرب كردن آن درسرعت نور, شبه فاصله به دست مي آيد اين روش با هردو كد A/C,P امكان پذيرهستند . درسيستم موقعيت ياب جهاني GPS قدم اساسي دانستن ميزان مسافت ازماهواره است بنابراين استفاده ازتكنيك هاي پيشرفته به منظور محاسبه مسافت امري اجتناب ناپذير است ايده اصلي اين موضوع براساس همان معادله سرعت نوردرمدت زمان تاخيراستواراست سيستم GPS بدين صورت كارمي كند كه گيرنده كاربر مدت زماني را كه طول ميكشد تا امواج راديويي ازماهواره به اوبرسد را اندازه گيري مي كند.

همانطوركه مي دانيد امواج راديويي با سرعت نورحركت مي كند وبدين ترتيب با حاصلضرب اندزه گيري شده درسرعت نور مسافت خود را تاماهواره بدست مي‌آورد و اين كارحداقل بايستي براي 3 ماهواره مشخص، صورت گيرد بنابراين بايد براي اندزه گيري زمان رسيدن به سيگنال ازساعتهاي خيلي كوتاه باشند زيرا امواج با داشتن سرعت نورخيلي سريع حركت مي كنند.

 مثلاً اگرماهواره اي دقيقا دربالاي سرما باشد حدود 60 ميلي ثانيه طول مي كشد تا امواج راديويي آن به ما برسد

كدهاي توليدشده دربرگيرنده ازساعت خودگيرنده منتج مي شوند وكدهاي ارسالي ماهواره نيز توسط ماهواره ايجاد ميشود .

خطاي زماني درهردوساعت گيرنده وماهواره باعث مي شود كه فاصله اندازه گيري شده با فاصله هندسي بين ماهواره و گيرنده فرق داشته باشد  اين ساعتها بسيار دقيق وگران قيمت مي‌باشند وماهواره ها جهت قابليت اطمينان بيشتر داراي 4 ساعت اتمي هستند ولي در گيرنده ها به دليل گران قيمت بودن اين ساعتها نمي توان ازآنها استفاده نمود لذا ازساعتهاي ارزانتري استفاده مي شود كه درعمل ايجاد اختلاف جزئي دراندازه گيري زمان مي نمايند .البته با استفاده از راه حلهايي تصحيح صورت مي گيرد:

مزاياي سيستم GPS

× دقت بسيارزياددرموقعيت يابي
× داشتن پوشش جهاني
× دارا بودن زمان بندي دقيق
× نداشتن هيچ گونه هزينه براي استفاده كنندگان
× تعيين سرعت درسه محور مختصات
× قابليت دسترسي هميشگي
× قابليت كاربردي در هرشرايط آب وهوايي
× عدم محدوديت دربكارگيري همگاني
× دقت نسبي IPPM براي طولهاي كوتاه از1 تا 100 كيلومتر.
× تعيين سرعت درسه محور , زمان , تعيين فاصله سمت وگراي ونقطه مبداء .مقصود
× توانايي ديد همزمان با يك گيرنده

ماهواره ابتدا اطلاعات وداده هاي ناوبي رابه پنج ايستگاه كنترل كه درمناطق كلردواسپرينگ(5) كو آجالين (6) ديه گوگارسي)(7) آسنشن(8) و هاوايي (9) قراردارند ارسال مي كند كه درواقع اين سيگنال ها ماهواره ها را رديابي (10) مي كنند.

سپس اين ايستگاهها اطلاعات خودرا به ايستگاه كنترل ماهواره (ايستگاه اصلي كه همان كلرادواسپرينگ مي‌باشد) ارسال كنند كه وظايف آن پردازش داده ها ارسال به ماهواره و نظارت بركنترل روزانه ماهواره است سپس اين داده ها به سه آنت زميني ديگر ارسال مي شود كه توسط اين آنتها اطلاعات كنترل شده به ماهواره جهت تصحيح جهت ساعت ماهواره وفرامين ودستورات تله منزي ارسال مي شود به اين كار اصطلاحاً ataupload شدن ماهواره گفته مي شود.

 اين بخش همان بخش ماهواره هاي موجود درفضا مي باشد اين ماهواره ها سيگنالهايي با مشخصات ذيل ارسال مي كند دونوع اطلاعات مربوط به محاسبه نقاط عبارتند از:

 1-اطلاعات تقويم نجومي مربوط به موقعيت تقويمي ماهواره ها مي باشد با دريافت اين اطلاعات سيستم گيرنده GPS ماهواره‌هايي كه بهترين اطلاعات را ارسال مي كنند تشخيص مي دهد و انتخاب مي كند( ازنظر موقعيت هندسي)

2) اطلاعات جدول نجومي براي عمليات ناوبري استفاده مي شود و بسيار دقيق است اين جداول نيز حاوي مختصات مكاني دقيق ماهواره اي GPS و زمان ساعت ماهواره ها مي‌باشد.

دوكدC/A, P دقيق است و مربوط به مسائل نظامي است وكد C/A استفاده عمومي دارد و دقيق نمي باشد ماهواره GPS اطلاعات مذكور را توسط سيگنالهاي با فركانس 1575HZ )L1 و (1227GHZ)  L2 ارسال مي كنند هرماهواره داراي آنت هليكس 12 آراه است قدرت  سيگنال روي آنتن براي سيگنال dbLI 58 . براي سيگنال dbL2 /35 مي باشد و قدرت آنت ماهواره بصورت ايزو تدوپيك حداقل db 50 مي باشد كدهاي C/A,P ازتنوع كدهاي شبه تصادفي (13) هستند .

 

انواع گیرنده‌های جی‌پی‌اس

گیرنده‌های جی‌پی‌اس انواع گوناگونی دارند و انتخاب هرکدام از آن‌ها بستگی به موارد استفادهٔ شما دارد؛ برای نمونه این که می‌‌خواهید در داخل خودرو آن را نصب کنید یا اینکه آن را در کوله پشتی خود قرار دهید گزینه‌های متعددی را پیش روی شما می‌‌گذارد.

گیرندهٔ بیسیک جی‌پی‌اس _ بیسیک: این گیرنده‌ها در واقع از ساده‌ترین و کم قیمت‌ترین گونه‌ها هستند (اغلب کمتر از $100 us) یک گیرندهٔ بیسیک (پایه) می‌‌تواند بسیار دقیق تر از گیرنده‌های گران قیمت باشد، اما باید این مساله را هم در نظر داشت که این گیرنده‌ها بسیاری از ویژگی‌های دستگاه‌های گران قیمت را ندارند. ویژگی قابل توجهی که کمبود آن بیشتر حس می‌شود، نداشتن قابلیت نقشه برداری یا Mapping است که بعدا شرح داده خواهد شد. در زیر تعدادی از امکانات این گیرنده‌های ساده آمده است:

- موقعیت یابی؛ تعیین طول جغرافیایی و عرض جغرافیایی که در واقع ویژگی اصلی یک گیرندهٔ جی‌پی‌اس است.
- تعیین جهت؛ با یک قطب نما ی الکترونیکی. 
- تعیین ارتفاع از سطح دریاهای آزاد؛ البته باید توجه داشت که دقت در اندازه گیری ارتفاع به خوبی دقت در موقعیت یابی نیست. 
- زمان دقیق. 
- موقعیت ماهواره‌ها و قدرت سیگنال ها. 
- توانایی محاسبهٔ مسافت پیموده شده. 
- توانایی ذخیره سازی مسیر پیموده شده ؛ که با استفاده از نقطه گذاری در صفحهٔ نمایشگر انجام می‌شود. 
- توانایی هدایت و مسیر یابی.
- یافتن مسیری که در گذشته آن را پیموده اید.

• گیرنده‌های دستی جی‌پی‌اس _ نقشه بردار: همانطور که از نام این گیرنده بر می‌‌آید گیرندهٔ نقشه بردار از قابلیت نمایش نقشه برخوردار است. این گیرنده‌ها ابعاد بزرگ تری نسبت به گیرنده‌های قبلی دارند. با اتصال این گیرنده به یک رایانه شخصی نقشهٔ دلخواهتان را به گیرنده می‌‌دهید. جزئیات نقشه نیز بستگی به اندازه و نیز رزولوشن نمایشگر دارد. این گیرنده‌ها فشارسنج، قطب نمای الکترونیکی، بازی و سالنامه هم دارند. اگرچه این گیرنده‌ها باید خیلی گران قیمت تر از نمونهٔ قبلی باشند، ولی افزایش قیمت نسبتاً کمی دارند و افزودن یک نمایشگر بزرگ تر برای شرکت تولید کننده هزینهٔ زیادی را در بر ندارد. قیمت این گیرنده‌ها از 150 دلار آمریکا شروع می‌شود. نقشه‌هایی که قابلیت بار کردن (upload) داشته باشند در یک سی‌دی قرار دارند که در هنگام خرید دستگاه به شما داده می‌شود. با استفاده از نصب نرم افزار نقشه در رایانه شخصی خود می‌‌توانید به انتخاب یک یا چند مسیر بپردازید و بعد از علامت گذاری نقشه آن را به گیرندهٔ نقشه بردار خود بدهید. ولی در این میان باید توجه کرد که دستگاه‌های دستی، ظرفیت محدودی دارند و تنها مقدار مشخصی از اطلاعات را می‌‌توانید در آن‌ها ذخیره کنید. مدل‌هایی از این گیرنده‌ها وجود دارند که می‌‌توان به آن‌ها کارت حافظه اضافه کرد (که معمولاً از حافظهٔ SD یا از حافظهٔ CF استفاده می‌شود). پس اگر به ذخیرهٔ مقدار بیشتری از اطلاعات نیاز دارید به یک کارت حافظه هم احتیاج پیدا می‌‌کنید. یک دستگاه پی‌دی‌ای

 • گیرنده‌های جی‌پی‌اس برای خودرو: این گیرنده‌ها بزرگ تر از گیرنده‌های دستی هستند و نمایشگری نسبتاً بزرگ دارند تا راننده در هنگام رانندگی به سادگی آن را بخواند. این گیرنده‌ها با استفاده از برق خودرو کار می‌کنند و بنابراین تنها در داخل خودرو قابل استفاده هستند. ویژگی جالبی که معمولاً در این دستگاه‌ها وجود دارد، راهنمایی‌های صوتی دستگاه است و به راننده اجازه می‌‌دهد بدون اینکه چشم خود را از جاده بردارد، با گوش دادن به صدای دستگاه طبق نقشه پیش برود. قیمت این دستگاه از 500 دلار آمریکا شروع می‌شود. بسیاری از کارخانه‌های تولید خودرو با سفارش مشتری، یک دستگاه جی‌پی‌اس بر روی خودروهای فروشی خود نصب می‌‌کنند. آن‌ها ثابت هستند و از زیبایی و نیز ایمنی بیشتری برخوردارند. قیمت تمام شدهٔ آن‌ها بیشتر از گیرندهٔ جی‌پی‌اس ای است که بعدا خودتان در خودرو نصب می‌‌کنید.

• گیرندهٔ جی‌پی‌اس برای یک دستگاه پی‌دی‌ای: برتری استفاده از یک دستگاه پی‌دی‌ای (PDA) به‌عنوان یک جی‌پی‌اس، نمایشگری بزرگ است که افزون بر راحتی در مطالعهٔ نقشه، جزئیات بیشتری را نیز قابل مشاهده می‌‌سازد. همچنین همانند جی‌پی‌اس‌هایی که در داخل خودرو نصب می‌‌شوند، می‌‌توانند به صورت صوتی راهنمایی کنند. برای استفاده از یک دستگاه پی‌دی‌ای به‌عنوان جی‌پی‌اس و اتصال پی‌دی‌ای به گیرندهٔ جی‌پی‌اس چندین راه مختلف وجود دارد:

- استفاده از Sleeve: وسیله‌ای است که با قرار دادن پی‌دی‌ای در آن، عملکردهای متفاوتی را می‌‌توان برای پی‌دی‌ای فراهم ساخت. برای این کار به حافظهٔ CF و یا اسلات PCMCIA هم احتیاج داریم. یک Sleeve می‌‌تواند کارت حافظهٔ اضافی، باتری اضافی، یک دوربین و یک تلفن را به دستگاه شما متصل کند و مهم تر از همه به‌عنوان یک گیرندهٔ جی‌پی‌اس برای دستگاه شما عمل کند. همچنین یک اسلات CF دیگر هم برای شما فراهم می‌‌کند که این اجازه را به شما می‌‌دهد تا بتوانید به کارهای دیگری در کنار استفاده از جی‌پی‌اس بپردازید. عملکرد یک Sleeve جی‌پی‌اس درست همانند عملکرد یک CF جی‌پی‌اس است.

- حافظهٔ CF: یکی از حافظه‌های متداول برای پی‌دی‌ای است که می‌‌تواند مستقیما به‌وسیلهٔ اسلات مخصوص CF که در پی‌دی‌ای وجود دارد یا با استفاده از Sleeve به دستگاه متصل شود. یک کارت CF جی‌پی‌اس انتخاب نسبتاً ارزان قیمتی است. ولی مشکلی در اینجا وجود دارد و آن این است که یک CF جی‌پی‌اس به سرعت باتری‌های پی‌دی‌ای شما را مصرف می‌‌کند و باید به فکر چاره باشید.

- بلوتوث جی‌پی‌اس: فن آوری بلوتوث این اجازه را به ما می‌‌دهد ارتباطی بدون سیم را بین چند دستگاه فراهم کنیم. شما می‌‌توانید پی‌دی‌ای خود را در دست گرفته و به گیرندهٔ جی‌پی‌اس ای که در کوله پشتی تان قرار داده اید بصورت بی سیم متصل شوید. استفاده از یک بلوتوث جی‌پی‌اس همچنین برای داخل خودرو بسیار مناسب است چرا که با قرار دادن آن در جلوی داشبورد دید بهتری از آسمان را برای گیرندهٔ تان فراهم می‌‌کنید. o اتصال پی‌دی‌ای به گیرندهٔ دستی جی‌پی‌اس با استفاده از کابل: به بیشتر گیرنده‌های دستی، کابلی جهت اتصال به پی‌دی‌ای وصل می‌شود. با این روش می‌‌توانید با قیمتی مناسب هم در داخل خودرو و هم در خارج آن از دستگاه موقعیت یاب خود استفاده کنید. دستگاه پی‌دی‌ای با نمایشگر خوب و نسبتاً بزرگی که دارد برای مشاهدهٔ نقشه‌ها مناسب است. 

- اتصال پی‌دی‌ای به گیرندهٔ جی‌پی‌اس خودرو با استفاده از کابل: می‌‌توانید با انتخاب گیرنده‌ها ی موسوم به موشواره (mouse) برای خودرو و یک پی‌دی‌ای از یک جی‌پی‌اس خوب بهره مند شوید. اگر می‌‌خواهید از جی‌پی‌اس خود تنها درون خودرو استفاده کنید، این مورد بهترین انتخاب است. گیرندهٔ موشواره برق خود را از خودرو تأمین می‌‌کند و باتری‌های پی‌دی‌ای شما بیشتر دوام خواهند آورد. همچنین این گیرنده یک کابل دوشاخه (Y) دارد که برق پی‌دی‌ای شما را نیز تأمین می‌‌کند. گذشته از این ها، ویژگی بسیار خوب گیرنده‌های موشواره، حداقل قیمت آن‌ها است.

 • گیرندهٔ جی‌پی‌اس برای رایانه کیفی (لپ‌تاپ): تقریباً همانند یک گیرندهٔ جی‌پی‌اس برای دستگاه پی‌دی‌ای است با این تفاوت که در اینجا دیگر نیازی به استفاده از Sleeve یا چیزی شبیه به آن نیست. بخاطر داشته باشید که اگر شما بخواهیداز یک CF جی‌پی‌اس به‌عنوان گیرندهٔ لَپ‌تاپ خود استفاده کنید، CF جی‌پی‌اس شما با اتصال مستقیم به لپ‌تاپ از آن بیرون می‌‌زند و بنابراین اگر بخواهید در حالی که روی صندلی خودرو نشسته اید از جی‌پی‌اس هم استفاده کنید ،گیرندهٔ جی‌پی‌اس شما دید خوبی از آسمان نخواهد داشت و به خوبی وضعیتی که گیرنده را مستقیما زیر آسمان قرار می‌‌دهید عمل نخواهد کرد.

اصول كارگيري GPS

وظيفه يك گيرنده GPS درست بعداز روشن شدن آن را مي توان بصورت زير خلاصه كرد.
الف) نرم افزار سيستم بايدبتواند ماهواره هاي موجود درديد كاربر را تعيين كند و سپس ازبين ماهواره ها , چهار ماهواره را كه داراي بهترين آرايش هندسي هستند به منظورمينيمم شدن خطاي فاصله  منبعي انتخاب كند.

مل تعيين كابل ماهواره هاي موجود درديد كاربراغلب توسط اطلاعات قبلي موجود درحافظه خراب نشدني دستگاه (14) انجام مي شود اگرچنين اطلاعات معتبري درحافظه نباشد سيستم بايد عمل جستجو را برروي تك تك 24 ماهواره GPS انجام داده وليستي ازماهواره هاي در ديدتهيه كند كه مسلماً اين كاروقت زيادي ازگيرنده را پس ازروشن شدن به خوداختصاص مي دهد .

ب) پس ازتعيين 4 ماهواره موردنظر بايدسيگنال آنها را بدست آوريم .اين كار با ساختن كدشبه تصادفي نظير كدماهواره موردنظر درگيرنده وانجام عمل همبستگي با سيگنال رسيده انجام مي شود .كد داخلي گيرنده را آنقدر شيفت زماني مي دهيم تا خروجي همبستگي‌ساز ماكزيمم گردد. دراين صورت كد بدلي وكد دريافتي ازماهواره كاملاً سنكرون هستند .به اين عمل , جستجوي سيگنال ماهواره درحوزه زمان مي گويند:

لازم به ذكراست كه بايستي عمل جستجو در حوزه فركانس نيز انجام شود ازآنجا كه ماهواره هاي GPS درمدار زمين ثابت (ژئو سنكرون)قرار نداشته ونسبت به زمين درحال حركت هستند وهمچنين چون گيرنده نيز معمولاً روي يك جسم متحرك نظيراتومبيل ويا هواپيما نصب مي شود درنتيجه فركانس دقيق كاربر ارسالي به علت اثر دوپلر ,مشخص نيست پس بايد فركانس كاربر محلي را نيز آنقدر تغيير دهيم تا خروجي همبستگي ساز ازحد آستانه اي بيشتر شود.و نهايتاً فركانس كاربر نيز با فركانس دريافتي سنكرون شود .

ج) پس از عمل جستجو وارد مرحله رديابي سيگنال مي شويم دراين مرحله اولاً هدف اين است كه سيگنال سنكرون توليد شده دربرگيرنده همچنان با سيگنال ماهواره سنكرون بماند اين عمل توسط يك حلقه كنترلي خاص تحت عنوان COSTASLOOP كه درواقع يك نوع خاص (15) VCO انجام مي شود .ثانياً عمليات دمودلاسيون (16) BPSK سيگنال رسيده اطلاعات ناوبري D(t) و عمليات شبه فاصله سنجي (تعين فاصله كاربر وماهواره توسط زمان انتشار سيگنال ) نيز دراين مرحله انجام شود.

د) مراحل بوت بايدعيناً براي 3 ماهواره ديگر انجام شود. درنهايت چهار شبه فاصله كه ازمراحل فوق محاسبه شده است دراختيار داريم . حال نرم افزار گيرنده بايدبتواند به كمك اين چهارشنبه فاصله يك دستگاه چهار معادله وچهار مجهول را حل كند واين معادلات طول وعرض جغرافيايي, ارتفاع وهمچنين زمان دقيق را بدست آورد ازمراحل چهارگانه فوق مراحل الف و د بيشتر به جنبه هاي نرم افزاري يك گيرنده برمي گردد.

 

كاربردهای GPS چیست؟

بطوركلي ازمهمترين زمينه هاي كاربد GPS مي توان به مواردزير اشاه كرد.

 الف – درزمينه هاي نظامي

1- كاربردهوايي : ازهدايت موشك ها تا تمام هواپيماهاي جنگنده و بمب افكن , هلي كوپتر .موشك كروز , چتر بازي و پروازهاي نظامي و ....

2- كاربرد هاي دريايي: زيردريايي , كشتي و تمام انواع قايق ها ودريانوردي نظامي .

3- كابردهاي زميني :  مكان توپخانه ها, ناوبري خودروها , هدايت پياده نظام , سيستم موشك زمين به زمين , شناخت نوع وجنس خاك .

ب: كاربرد هاي نقشه برداري :

 از GPS به طريق مختلف درنقشه برداري مي توان استفاده كرد .مهمترين كاربردهاي GPS درنقشه برداري عبارتنداز :

1 )نقشه برداري هيدرو گرافيك .
(2 نقشه برداري سينما تيكي خيلي دقيق برروي زمين .
3 )فتو گرامتري بدون كنترل زميني
(4 انبوه سازي شبكه ژئو دتيك
5 )نقشه برداري كارامتري
(6 فتو گرامتري بصورت REAL .TIME

ج: كاربردهاي تجاري :

1-ناوبري هوايي : دردهه هشتاد , چهل سال پس از كنوانسيون شيكاگو كه منجر به تأسيس سازمان بين المللي هواپيماهاي كشوري ايكائو گرديد نگراني جامعه هواپيمايي ازمحدوديتهاي سيستم هاي ناوبري موجود به طور روزافزوني افزايش يافت .

 پيش بيني هاي به عمل آمده نيز نشان دهنده رشدسريع مسافرت هاي هوايي تاسال 2001 خصوصاً درمناطقي مانند آسيا , اقيانوسه بودتعداد 18 ميليارد مسافر وبيش از 10000هواپيما ي درحال تردد درهرلحظه اين نگراني را تاييد مي نمود .لذا پيشنهاد شد كه ازتكنولوژي ماهواره براي مبادله صوتي وداده هاي موردنياز با خطوط ارتباطي مستقيم از هواپيمابه ماهواره وازآن طريق به كنترل ترافيك هوايي استفاده شود. دراين حالت محدوديت ديد مستقيم درسيستم هاي (17) VHF و كيفيت درسيستم هاي (18) HF وجودندارد بعلاوه دريك مجموعه واحد مي توان بصورت همزمان داده هاي ضروري هواپيما مانند مشخصات پرواز, ارتفاع , سرعت و جهت را نيز به كنترلر مراقب پرواز اطلاع داد واز اين  طريق خطاي انتقال صحيح اطلاعات ناشي از عوامل انساني دروقوع سوانح را به كلي ازبين برد.

امروزه تئوري پرواز آزاد انقلابي درصنعت حمل ونقل هوايي بوجود آورده است درپرواز هاي آزاد با توجه به قابليت انعطاف سيستم هاي ناوبري ونظارت مي توان به جاي استفاده ازمسيرهاي ثابت هوايي آنها را بصورت كاملاً ديناميكي بهينه نمود اين ايده جالب بهره برداري بسيارموثر ازفضا را دارد .بنابراين امروزه شركت هاي بزرگ هواپيما سازي مشغول نصب سيستمهاي GPS برروي هواپيما ها مي باشند .

2 -ناوبري دريايي : درناوبري دريايي براي تعيين مسير , نقاط مبداء ومقصد وغيره از GPS مي توان بهره گرفت .
د: كاربردهاي همگاني :

سيستم موقعيت ياب GPS  كاربرهاي همگاني نيز دارد كه ازمهمترين اين كاربردها مي توان به موارد زيراشاره كرد.

1 -حركت درفضاي باز: حركت درمناطقي كه راههاي چندان مناسبي ندارد يا به كلي فاقد راه است .گيرنده GPS  بسيارارزشمند خواهدبود.
2 -ماهيگيري
3 -پروازبا گلايدر .
4 -استفاده حرفه اي درعمليات زميني
5 -اسكي , كوهنوردي
6 -قايقراني
-7 عمليات جستجو و نجات
8 -حركت اتومبيل درجاده
-9 مسابقات اتومبيل راني رالي

البته كاربرهاي GPS روزبه روز بيشتروبيشتر مي شود ونيزنبايد اين نكته را ازنظر دورداشت كه اين سيستم با تمام مزاياي خودممكن است دچار اختلال گردد ويا گيرنده اي كه دردست شماست دچارخرابي گردد .پس بايدروشهاي موقعيت يابي كلاسيك را كه كار با قطب نما ونقشه است ازيادنبرد واول اين روش را يادگرفت وبعدبسراغ GPS رفت تا درمواقع نيازدچار وابستگي به سيستم موقعيت يابي جهاني نباشيم .

 البته مطالب گفته شده دراين مقاله بطور كامل تمام جزئيات را موردبررسي قرار نداده .زيرا بسياري ازموارد مسائل فني ويا محرمانه سيستم مي باشد كه كمتر دردسترس افرادعادي مي باشد و نيز بررسي آن نياز به دانستن بساري ازروابط پيچيده فيزيك و.... دارد.

منبع: www.akhtarnama.com و دانشنامه ویکی پدیا

 

آلودگی هوا

آلودگي هوا

 

 

دید کلی

• چند بار تا به حال دوده خفه کننده ماشین‌ها را در خیابان دیده‌اید؟
  <BR< li <>
• چرا در روز روشن آسمان آبی را نمی‌بینید؟
• فوران دوده از کارخانجات صنعتی چه فوایدی دارد؟
• پناهگاه بیماران تنفسی در شهر آلوده کجا می‌تواند باشد؟

این آلودگی هواست که طبیعت زیبا را در خود گم می‌کند و زندگی سالم را نه تنها از انسان‌ها بلکه از تمام موجودات سلب می‌کند.

موضوع چیست؟

اوزون که جزء اصلی مه دود است، گازی است که از ترکیب اکسید نیتروژن و هیدروکربنها در حضور نور آفتاب بوجود می‌آید. در اتمسفر ، ازن بطور طبیعی به صورت لایه‌ای که ما را از اشعه ماورای بنفش محافظت می‌کند، وجود دارد. ولی زمانی که در سطح زمین تولید شود، کشنده است.

اوزون از کجا می‌آید؟

اتومبیلها ، کامیونها و ... ، یکی از اصلی ترین منابع اوزون هستند. در سال 1986 ، مقدار حیرت انگیز 6.5 میلیون تن هیدروکربنهای مختلف و 8.5 میلیون تن اکسیدهای نیتروژن توسط خودروهای موتوری وارد هوا شدند. نیروگاهها ، کارخانه‌های شیمیایی و پالایشگاههای نفت نیز سهم بزرگی در همین مساله دارند و نیمی از انتشار هیدروکربنها و نیتروژن در کشور آمریکا مربوط به آنهاست.

خطر مه دود

صدمات ریوی ناشی از هوای آلوده به اوزون ، خطری است که هر 3 نفر از 5 نفر با آن روبرو هستند. اکثر مردم نمی‌دانند که مه دود به غیر از انسان به سایر موجودات زنده هم آسیب می‌رساند. مه دود ازنی ، مسئول صدمات زیاد به درختان کاج و نابودی محصولات کشاورزی در بسیاری از مناطق کشاورزی است.

هوای آلوده چیست؟

هر ماده‌ای که وارد هوا شود ، خواص فیزیکی ، شیمیایی و زیستی آن را تغییر می‌دهد و به چنین هوای تغییر یافته ، هوای آلوده گویند.

زباله‌های موجود در هوا

هوای شهرها دارای یک ترکیب از گازهای
آلوده کننده می‌باشد. در شهر
لوس آنجلس ، گازهای کشنده ناشی
از کارخانجات با دوده ، اکسید نیتروژن ،
منوکسید کربن و سرب اگزوز
ماشینها ترکیب می‌شود.

 

عوامل آلوده کننده هوا

• عوامل طبیعی: فوران‌های شدید آتشفشان ، وزش توفان ، بادهای شدید و … ، گازها و ذراتی را وارد هوا می‌کنند و سبب آلودگی آن می‌شوند.
• فعالیت انسان: کارخانجات صنعتی ، کشاورزی ، شهرسازی ، وسایل گرمازا ، نیروگاهها ، وسایل نقلیه و ... ، از عوامل آلوده کننده هوا هستند.

مواد آلوده کننده هوا

• منوکسید کربن: گاز سمی منوکسید کربن ، بطور عمده مربوط به خودروهایی است که مصرف سوخت آنها بنزین می‌باشد. این خودروها مقدار زیادی گاز CO را از طریق لوله اگزوز وارد هوا می‌کنند.
• دی‌اکسید گوگرد: عمدتا مربوط به نفت کوره (نفت سیاه) است که در بعضی صنایع و تاسیسات حرارت مرکزی و تولید نیرو مورد استفاده قرار می‌گیرد.
• اکسیدهای نیتروژن دار: بطور عمده مربوط به نفت کوره ، گازوئیل و مقدار کمتری مربوط به مصرف بنزین و نفت سفید است.
• هیدروکربن‌های سوخته نشده: عمدتا مربوط به خودروهایی است که بنزین مصرف می‌کنند. نفت کوره و گازوئیل در این مورد سهم کمتری دارند.
• ذرات ریز معلق: بطور عمده ، از سوختن نفت کوره حاصل می‌شود.
• برمید سرب: در نتیجه مصرف بنزین در موتور اتومبیل‌ها حاصل می‌شود.
• سایر ترکیبات سربی: بنزین خودروها اغلب دارای ماده‌ای به نام تترا اتیل سرب است که به منظور روان کردن کار سوپاپ‌ها و به‌سوزی بنزین به آن اضافه می‌شود. این ماده هنگام سوختن بنزین ، باعث پراکنده شدن ذره‌های جامد و معلق

لايه ي اوزن

در جایی دور ، بالای سر ما ، لایه نامرئی و ظریفی از اوزون وجود دارد که ما را از تشعشعات خطرناک ماورای بنفش خورشیدی محافظت می‌کنند. لایه ازن قرنهاست که آنجا بوده است.

ولی اکنون انسان این سپر محافظ را از بین می‌برد. کلرو فلوئورو کربنها (CFCS) ، هالونها (halons) ) و سایر مواد شیمیایی مصنوعی ، در 10 تا 50 کیلومتری بالای سر ما شناورند. آنها تجزیه شده ، مولکولهایی آزاد می‌کنند که اوزون را از بین می‌برد.

CFC ها چه موادی هستند؟

CFC ها موادی هستند که صدها مصرف گوناگون دارند. زیرا آنها تقریبا غیر سمی و مقاوم در برابر شعله بوده ، براحتی تجزیه نمی‌شوند. به خاطر چنین پایداری ، آنها تا 150 سال باقی خواهند ماند. گازهای CFC به آرامی تا ارتفاعات 40 کیلومتری صعود کرده و در آنجا تحت نیروی عظیم تشعشعات ماورای بنفش خورشید شکسته شده ، عنصر شیمیایی کلر را آزاد می‌کنند.

بعد از آزادی هر اتم کلر قبل از برگشت به زمین که سالها طول می‌کشد، حدود صد هزار مولکول اوزون را از بین می‌برد. سه و شاید پنج درصد لایه ازن در سطح جهان تاکنون توسط گازهای CFC تخریب شده است.

 

نتيجه ي تخريب لايه ي ازن:

با تخریب ازن در لایه‌های بالای اتمسفر ، کره زمین اشعه ماورای بنفش دریافت می‌کند که موجب بروز سرطان پوست ، بیماری آب مروارید چشم و تضعیف سیستم دفاعی بدن می‌شود. با نفوذ بیشتر اشعه ماورای بنفش از لایه‌های اتمسفر ، اثرات آن روی سلامتی بدتر شده ، بهره‌دهی محصولات کشاورزی و جمعیت ماهی‌ها کاهش خواهد یافت و آسایش هر فرد روی این سیاره تحت تاثیر قرار خواهد گرفت.

نگرانی روز افزون

اثرات زیست محیطی مقادیر عظیمی از مواد زاید خطرناک که هر ساله تولید می‌شود، موجب نگرانی بیش از پیش شده است. در سال 1983 ، 266 میلیون تن مواد زاید خطرناک تولید شده است.

تهدید اکوسیستم‌ها

کشورهای پیشرفته بیش از هفتاد هزار ماده شیمیایی مختلف تولید می‌کنند که بیشتر آنها بطور کامل از نظر ایمنی آزمایش نشده‌اند. استفاده نامحتاطانه از این مواد ، مواد غذایی و آب و هوای ما را آلوده کرده ، اکوسیستمهایی را که ما به آنها متکی هستیم، شدیدا" تهدید می‌کند.

راهیابی مواد شیمیایی به محیط زیست

مواد شیمیایی به بخش جدا نشدنی از زندگی روزانه ما تبدیل گشته‌اند. ما از وسایل رفاهی مانند پلاستیکها ، پودرهای رختشویی و آروزولها که از مواد شیمیایی ساخته شده‌اند، استفاده می‌کنیم. ولی اغلب از هزینه پنهانی که ناشی از آنهاست بی‌خبریم. نهایتا آنها از طریق محلهای دفن زباله ، زهکشیها و فاضلابها به آب و یا زمین راه پیدا می‌کنند.

 

مواد سمی در پلاستیک‌ها

اگر چه مصرف کنندگان به ندرت محصولات پلاستیکی را که روزانه ساخته می‌شود و بسته بندی‌ که در آن خرید می‌کنند، به مساله آلودگی سمی ربط می‌دهند، باید دانست که اکثر مواد شیمیایی که در تولید و ساخت پلاستیکها مورد استفاده قرار می‌گیرند، بسیار سمی هستند. برحسب درجه بندی EPA باید دانست که از 20 ماده شیمیایی که تهیه آنها موجب تولید بیشترین مقدار کل مواد زاید خطرناک می‌شود، پنج ماده شیمیایی از شش مورد اولی ، موادی هستند که بطور مستمر در صنایع پلاستیک‌سازی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

.

باران اسیدی

باران اسيدي

مقدمه:

در چند دهه اخیر میزان اسیدیته آب باران ، در بسیاری از نقاط کره زمین افزایش یافته و به همین خاطر اصطلاح باران اسیدی رایج شده است. برای شناخت این پدیده سوالات زیادی مطرح گردیده است که به عنوان مثال می‌توان به این موارد اشاره کرد: چه عناصری باعث تغییر طبیعی باران می‌شوند؟ منشا این عناصر چیست؟ این پدیده در کجا رخ می‌دهد؟
معمولا نزولات جوی به علت حل شدن دی‌اکسید کربن هوا در آن و تشکیل اسید کربنیک بطور ملایم اسیدی هستند و PH باران طبیعی آلوده نشده حدود 5.6 می‌باشد. پس نزولاتی که به مقدار ملاحظه‌ای قدرت اسیدی بیشتری داشته باشند و PH آنها کمتر از 5 باشد، باران اسیدی تلقی می‌شوند.

تاریخچه:

پدیده باران اسیدی در سالهای پایانی دهه 1800 در انگلستان کشف شد، اما پس از آن تا دهه 1960 به دست فراموشی سپرده شد. « اسمیت » در سال 1873 واژه باران اسیدی را برای اولین بار مطرح کرد. او پی برد که ترکیب شیمیایی باران تحت تاثیر عواملی چون جهت وزش باد ، شدت بارندگی و توزیع آن ، تجزیه ترکیبات آبی و سوخت می‌باشد. این محقق متوجه اسید سولفوریک در باران شد و عنوان نمود که این امر ، برای گیاهان و اشیاء واقع در سطح زمین خطرناک است.
« موتا » و « میلو » در سال 1987 عنوان داشتند که دی‌اکسید کربن با اسید سولفوریک و اسید نیتریک عوامل اصلی تعیین کننده میزان اسیدی بودن آب باران هستند، چرا که در یک فاز آبی به صورت یونهای نیترات و سولفات در می‌آیند و چنین یونهایی به آب باران خاصیت اسیدی می‌بخشند.

آلودگی هوا و باران اسیدی :

باران اسیدی چیست؟

یکی از آثار و نتایج آلودگی هوا باران اسیدی است. در دو دهه اخیر و در برخی نواحی صنعتی و بر اثر فعالیت‌های کارخانه‌ها میزان دی‌اکسید گوگرد و دی‌اکسید ازت در هوا افزایش یافته است. این دو ماده در اتمسفر با اکسیژن و بخار آب واکنش شیمیایی ایجاد می‌کند و به صورت اسید نیتریک و اسید سولفوریک در می‌آید. این ذرات اسیدی مسافت‌های طولانی را بوسیله باد طی می‌کنند و به صورت باران اسیدی بر سطح زمین فرو می‌ریزند. چنین بارش‌هایی ممکن است به صورت برف یا باران یا مه نیز در بیاید :

 

عوامل موثر در اسیدیته باران

آب باران هیچگاه ، کاملا خالص نبوده و با پیشرفت صنعت بر ناخالصی های آن افزوده شده است. ناخالصی طبیعی باران بطور عمده ناشی از نمکهای دریایی است و گازها و دودهای ناشی از فعالیت انسان در فرآیند ابرها دخالت می‌کنند.
آتش سوزی جنگل ها نیز ، از جمله عواملی است که در میزان اسیدیته آب باران نقش دارد. فرآیندهای بیولوژیکی ، آتشفشانی و فعالیتهای انسان ، مواد آلوده کننده جو را در مقیاس محلی ، منطقه‌ای و جهانی در فضا منتشر می‌کنند. به عنوان مثال ، در صورت وجود جریانات باد در نواحی صنعتی ، مواد خارج شده از دودکشهای کارخانه‌ها در سطح وسیعی در فضا پراکنده می‌شوند.

اسیدهای موجود در باران اسیدی :

اسیدهای عمده در باران اسیدی ، اسید سولفوریک و اسید نیتریک می‌باشد. بطور کلی این اسیدها به هنگام حمل توده هوایی که آلاینده‌های نوع اول مثل و را دربر دارند، بوجود می‌آیند. از این رو معمولا محل نزول باران اسیدی دورتر از منبع آلاینده‌ها می‌باشد. باران اسیدی یک مشکل آلودگی است که به علت حمل دوربرد آلاینده‌های هوا توسط باد حد و مرز جغرافیایی نمی‌شناسد.

منابع تولید دی‌اکسید گوگرد :

بطور کلی در مقیاس جهانی بیشتر بوسیله آتشفشانها و توسط اکسایش گازهای گوگرد حاصل از تجزیه گیاهان تولید می‌شود. این دی‌اکسید گوگرد طبیعی معمولا در قسمتهای بالای جو انتشار می‌یابد. بنابراین غلظت آن در هوای پاکیزه ناچیز می‌باشد. منبع عمده تولید ناشی از فعالیتهای انسانی احتراق زغال سنگ می‌باشد.
دی‌اکسید گوگرد بوسیله صنعت نفت به هنگام پالایش نفت یا تصفیه گاز طبیعی مستقیما یا به صورت در هوا انتشار می‌یابد. بیشتر کانیهای با ارزش در طبیعت به صورت سولفید یافت می‌شود. بنابراین هنگام استخراج و تبدیل آنها به فلز آزاد مقداری در هوا آزاد می‌شود و در اثر ترکیب با ذرات ریز بخار آب به تبدیل می‌گردد و در اثر کاهش دما در قسمتهای بالای جو به صورت باران اسیدی به زمین برمی‌گردد.

منابع تولید اکسیدهای نیتروژن :

در هوای غیر آلوده به مقدار کم در اثر ترکیب اکسیژن و نیتروژن موجود در هوا هنگام رعد و برق ، وجود دارد و همچنین مقداری هم از رها شدن اکسیدهای نیتروژن از منابع زیستی حاصل می‌شود، اما که به عنوان آلاینده جوی محسوب می‌شود، از نیروگاهها و دود اگزوز خودروها ناشی می‌شود.

باران اسیدی در آمریکای جنوبی :

پیرامون معضل باران اسیدی ، به ویژه در مورد مناطق صنعتی که میزان PH کمتر از 3 دارند، تاکنون مقالات زیادی منتشر شده است. با وجود این بعضی از محققین معتقدند که برخی از این مقالات مستند نیستند و PH طبیعی باران توسط فعالیتهای مختلف انسانی ، چنان تغییر می‌کند که تعیین یک استاندارد ، غیرممکن می‌باشد. در ارتباط با این مطلب می‌توان مثالهایی از آمریکای جنوبی زد. جایی که میزان PH آب باران ، هم در جنگلهای آمازون و هم در شهرهای سائوپائولو و ریدوژانیرو و باربر 4،7 است. در جنگل آمازون موارد زیر در اسیدی شدن تاثیر اساسی دارند:

1. اسیدسولفوریک که خود از اکسید شدن سولفید هیدروژن (از مواد فرار مناطق مردابی) تشکیل می‌شود.
2. اسید آلی که از سوختن مواد آلی بوجود می‌آید.
   عملکرد و آثار بارانهای اسیدی که بطور طبیعی مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است، ما را به سوی رخدادها زیستی فاجعه‌آمیز هدایت می‌کند. با وجود اینکه این پدیده منشا طبیعی دارد، محققان بر این باورند که عملکرد انسان در این رابطه بسیار تاثیر گذار است.

باران قلیائی :

نکته مهمی که باید به آن اشاره کرد، این است که در بعضی از مواقع ، PH آب باران حتی در جو بسیار آلوده هم در 5،6 ثابت باقی می‌ماند. دانشمندان این مسئله را به حضور ترکیبات قلیائی در کنار اسید نسبت می‌دهند.
چنانچه میزان ترکیبات قلیائی شدیدا افزایش یابد، PH باران به بیش از 7 نیز می‌رسد. در این صورت به جای باران اسیدی ، باران قلیائی خواهیم داشت. ضمنا گروهی از عناصر شیمیایی در جو وجود دارند که حالت اسیدی را طی واکنشهایی خنثی می‌کنند. خاک بیایانها ، منبع طبیعی و با ارزش این عناصر قلیایی است. از جمله منابع غیرطبیعی عناصر قلیایی آلوده کننده جو می‌توان به کارخانه‌های تولید کننده سیمان و فعالیتهای استخراج معادن اشاره نمود.

اثرات بوم شناختی باران اسیدی :

آلاینده‌های نوع اول هوا مانند و آب باران را چندان اسیدی نمی‌کنند، اما این آلاینده‌ها می‌توانند طی چند ساعت یا چند روز به آلاینده‌های نوع دومی مثل و تبدیل شوند که هر دو در آب بسیار انحلال پذیر و جز اسیدهای قوی می‌باشند. در واقع تمام قدرت اسیدی در باران اسیدی ، به علت وجود این دو اسید است.
میزان تأثیر باران اسیدی بر روی حیات زیست شناختی در یک منطقه به ترکیب خاک و صخره سنگی که در زیر لایه سطحی زمین آن منطقه واقع است، بستگی دارد. مناطقی که در زیر لایه سطحی زمین گرانیت یا کوارتز دارند، بیشتر تحت تاثیر قرار می‌گیرند، زیرا خاک وابسته به آن ، ظرفیت کمی برای خنثی کردن اسید دارد. چنانچه صخره سنگی در زیر لایه سطحی زمین از نوع سنگ آهک یا گچ باشد، اسید بطور موثر خنثی می‌شود، زیرا کربنات کلسیم به صورت باز عمل کرده و با اسید وارد واکنش می‌شود.

تاثیر روی اکوسیستم آبی :

دریاچه‌های اسیدی شده به علت شسته شدن سنگها بوسیله یون هیدروژن دارای غلظتهای بالای آلومینیوم هستند. قدرت اسیدی بالا و غلظتهای بالای آلومینیوم عامل اصلی کاهش جمعیت ماهیهاست. ترکیب زیست شناختی دریاچه‌های اسیدی شده به شدت دچار تغییر می‌شود و تکثیر ماهیها در آبهای دارای قدرت اسیدی بالا کاهش می‌یابد. وقتی PH خیلی پایین‌تر از 5 باشد، گونه‌های اندکی زنده مانده و تولید مثل می‌کنند. آب دریاچه‌های اسیدی شده اغلب زلال و شفاف می‌باشد و این به علت از بین رفتن زندگی گیاهی و جانوری این دریاچه‌ها می‌باشد.

تاثیر روی گیاهان و جنگلها :

تاثیر باران اسیدی بر روی جنگلهای و محصولات کشاورزی را به دشواری می‌توان تعیین کرد. ولی با این وجود بررسیهای آزمایشگاهی حاکی از این هستند که گیاهان زراعی رشد یافته در شرایط بارانهای اسیدی رفتار متفاوتی نشان می‌دهند. محصولات برخی افزایش یافته و محصولات گروهی کاهش می‌یابد.
آلودگی هوا اثرات بدی روی درختان دارد. اسیدی شدن خاک ، مواد غذایی موجود در آن را شسته و از بین می‌برد. باران اسیدی که در جنگلها می‌ریزد، ازن و سایر اکسنده‌های هوا ، که درختان جنگلی در معرض آنها قرار دارند، تاثیر نامطلوبی روی درختان و پوشش گیاهی می‌گذارد و این تاثیرات نامطلوب وقتی با خشکسالی ، دمای بالا و بیماری و … همراه باشد، ممکن است باعث خشک شدن درختان شود.
جنگلهای ارتفاعات بالا بیش از همه تحت تاثیر ریزش باران اسیدی هستند. قدرت اسیدی در مه و شبنم بیش از باران است، زیرا در مه و شبنم آبی که موجب رقیق شدن اسید شود، کمتر است. درختان برگ ریز که با باران اسیدی آسیب می‌بینند، به تدریج برگهای خود را از بالا به پائین از دست می‌دهند و اکثر برگهای خشک شده در بهار بعدی تجدید نمی‌شوند.

پیامدهای باران اسیدی:

بعضی از اثرات مهم باران های اسیدی که « فومارو » در سال 1997 نیز به آنها اشاره کرده است، عبارتند از:

1. مضر برای انسان : ایجاد تنگی نفس ، برونشیت ، التهاب ریه ، آنفلوآنزا و سرماخوردگی
2. تخریب جنگلها : ریختن برگها ، تخریب ریشه توسط باکتریها، کاهش روند رشد ، تقلیل میزان محصول دهی ، کم شدن قدرت حیات.
3. خطرناک برای دریاچه‌ها : مرگ صدها گونه زیستی
4. تسریع در خوردگی مواد : خوردگی وسایل نقلیه و بناهای تاریخی

        5-باران اسیدی باعث از بین رفتن بناها و آثار تاریخی بخصوص در ساختمان‌هایی که از سنگ مرمر یا آهک ساخته شده باشند، می‌شود.

6-باران اسیدی میزان حاصلخیزی خاک را کاهش می‌دهد و حتی ممکن است مواد سمی را وارد خاک‌ها کند .

7-باران اسیدی موجب نابودی درختان و کاهش مقاومت آنها بخصوص در برابر سرما می‌شود

 

منبع : سايت اينترنتي شبكه ملي رشد ايران

 

 

لیست لوحهای فشرده ی سازمان برای ارسال به مدارس

 

 

                 باسمه تعالي

                      ليست لوح هاي فشرده (CD)و موضوعات هركدام

رديف	نام لوح فشرده	موضوع	تعداد
1	DEM	تصاوير سه بعدي از ناهمواري هاي استان خراسان رضوي	1
2	درون زمين چه مي گذرد؟	بررسي لايه هاي زمين،زلزله، آتشفشان ها و....	2
3	جابجايي قاره ها	بررسي نظريه ي اشتقاق قاره ها( تكتونيك صفحه اي)	1
4	ويژگي هاي قاره ها	معرفي قاره ها و ويژگي هاي آن ها به زبان ساده	1
5	پديده هاي زيباي زمين شناسي ايران	معرفي پديده هاي زيباي زمين شناسي ايران	1
6	انرژي بادي	نقش و اهميت انرژي باد در ايران و جهان –معرفي مراكز توليد برق بادي	1
7	انرژي خورشيدي	نقش و اهميت انرژي خورشيدي در ايران و جهان –معرفي مراكز توليد برق خورشيدي	1
8	آب وسد	- بررسي سابقه ي سد سازي در ايران و نقش آن در توسعه ي پايدار بررسي بحران جهاني آب در شبكه ي CNN	1
9	بندهاي كهن خراسان	معرفي بندهاي قديمي خراسان	1
10	مستند قنات	بررسي  قنات و اهميت آن در يزد     -   ساماندهي زباله در آلمان	1
11	قطره اما دريا	بررسي اهميت آب به عنوان گوهر حيات  -  بحران آلودگي آب ها – آلودگي آب در مشهد	1
12	شن ها مي آيند	بررسي علل و پيامدهاي حركت ماسه هاي روان و تهديد نقاط روستايي	1
13	بيابان هاي ايران	معرفي بيابان ها وكويرهاي ايران	1
14	مسائل زيست محيطي	بررسي مهمترين مسائل زيست محيطي و مشكلات جهان امروز	2
15	باران اسيدي ذوب يخ هاي  قطبي	مطالعه ي باران اسيدي در جهان وذوب يخچال هاي قطبي در اثر تغييرات آب وهوايي	1
16	عصر فضا  تسونامي	بررسي تحقيقات و كاوش در فضا- نابودي جنگلهاي آمازون- آشنايي با پديده ي تسونامي	1
16	سفر كيهاني -   سيل	آشنايي با سيارات و كهكشان ها- سيل و آثار آن	1
17	سيل طرقبه	بررسي علل و پيامد هاي سيل طرقبه	1
18	ماسوله	معرفي جاذبه هاي گردشگري  منطقه ي ماسوله	1
19	نرم افزار Google  earth	نرم افزار googl earth  - آموزش نرم افزار مذكور به صورت Power point	1

                  گروه جغرافياي سازمان آموزش و پرورش  استان خراسان رضوي-  دي ماه 1385

ساعت رسمی ایران

احادیث زیست محیطی

احادیث زیست محیطی

احاديث پيامبر اكرم

---

 احياي اراضي و اهميت آب و درختكاري:

 

« زمين مرده و ناآباد شهر خود را آباد كن ». (ر.ك: المعجم المفهرس لالفاظ الحديث النوي، ماده «بلد و ارض»).

 

« هر كه درختي بنشاند خداوند به اندازه ميوه‌هاي آن درخت پاداش مي‌دهد .»

 

« اگر عمر جهان پايان يابد و قيامت برسد و يكي از شما نهالي در دست داشته باشد چنانكه به قدر كاشتن آن فرصت باشد بايد فرصت را از دست ندهد و آنرا بكارد »    (مستدرك الوسايل ج 13 ص 460)

 

« كسي كه نخلي (درختي) را بكارد، چاهي حفر كند و آبي را جاري سازد (داراي يادگار و صدقه جاريه است).» (مجموعه ورام، ج 2، ص 110)

 

دور باد! از رحمت خدا كسي كه آب و خاك دارد، ولي توان خود را در جهت بهره‌برداري صحيح، از آنها به كار نمي‌گيرد. » (بحار الانوار، ج 100، ص 657، چاپ بيروت، داراوفا: ان عليا كان لا يري باساً ان يطرح في المزارع العذرة)

 

---

قطع درخت :

« پرهيز از قطع درختان سرسبز بر طول عمر انسان مي‌افزايد. »                (بحارالانوار ج 72 ص 319)

 

« از كشتن زنان، كودكان و پيرمردان بپرهيزيد و به هيچ وجه درختان بويژه درخت خرما را قطع نكنيد. » (بحارالانوار ج 21 ص 60)

 

« درختان را آتش نزنيد آنها را با آب ويران نكنيد، درختان ميوه‌دار را قطع نكنيد مزرعه‌ها را نسوزانيد. » (بحارالانوار ج 19 ص 177)

  

---

 بوييدن گل:

« گل نرجس را دست كم در هر روز يا در هر هفته يا در هر ماه يا در هر سال و يا در طول عمر يكبار ببوييد زيرا در دل انسان مايه‌اي از جنون و جذام و برص وجود دارد كه استشمام گل نرجس آن را ريشه‌كن مي‌كند. »            (بحارالانوار ج 62 ص 99)

 

---

حيوانات:

« به لانه جوجه‌هاي حيوانات حمله نكنيد و استراحت و خواب پرندگان را سلب ننماييد. » (ر.ك: وسايل‌الشيعه ج 16 ص 239)

 

« خانه‌اي از خانه‌هاي انبيا را سراغ نداريد، جز آنكه در آن كبوتر وجود داشت. »        (ر.ك: بحارالانوار ج 65 ص 20)

 

« اگر كسي پرنده‌اي را بدون جهت بكشد، روز قيامت، آن پرنده شكايت مي‌كند. »   (گلستان معارف ج 2 ص 175)

 

« از خدا حيا مي‌كنم كه غذايي بخورم در حالي كه حيواني مرا نگاه مي‌كند و من براي او غذايي فراهم نكنم. »  (جامع احاديث الشيعه، ج 8، ص 516. بحارالانوار، ج 43، ص 352)

 

« زنبور عسل را نكشيد و به صورت چهارپايان تازيانه نزنيد. » (وسيال الشيعه ج 9 ص 353)

 

« تا روز قيامت در پيشاني اسب، خير و منفعت نهفته است. » (وسايل الشيعه ج 9 ص 391)

 

---

 زمين:

« براي من سراسر زمين مسجد است. »        (ر.ك: كاشفي بيهقي سبزواري، كمال الدين، حسين- الرساله العليه في احاديث النبويه- علمي و فرهنگي – تهران- 1361)

 

« زمين را نوازش كنيد و از آن بركت بگيريد زيرا او مادر شماست. مادري كه به فرزندانش مهربان است. »