وحدة

ستراديان

وحدة القياس الدولية للزاوية المجسمة، وتمثل مخروطًا بمساحة سطح تساوي مربع نصف قطره.
5 مقالات ذات صلة

الوصف

الستراديان هو وحدة القياس الدولية للزاوية المجسمة، وهو المكافئ ثلاثي الأبعاد للراديان العادي. فكما يقيس الراديان زاوية في مستوى بنسبة طول القوس إلى نصف القطر، يقيس الستراديان مخروطًا من الاتجاهات في الفضاء بنسبة المساحة التي يقطعها على سطح كرة إلى مربع نصف قطر الكرة. الستراديان الواحد يقابل مخروطًا، برأسه في مركز الكرة، يقطع رقعة من مساحة السطح تساوي مربع نصف القطر. وبما أن المساحة الكلية لسطح الكرة هي 4πr²، فإن الكرة الكاملة تقابل 4π ستراديان، أي حوالي 12.57.

التاريخ

أُدخل مصطلح 'ستراديان' في أواخر القرن التاسع عشر، حيث اقترح الاسم الفيزيائي والرياضياتي الفرنسي جوزيف بلاتو في عام 1875، على الرغم من أن المفهوم كان مستخدمًا من قبل. وقد اعتُمد رسميًا كوحدة مشتقة في النظام الدولي للوحدات في عام 1960.

كيف يعمل

تخيل مصدر ضوء نقطي في مركز كرة. الزاوية المجسمة التي يضيئها هي مساحة سطح الكرة التي يصلها الضوء، مقسومة على مربع نصف قطر الكرة. إذا كانت تلك المساحة تساوي r²، فإن الزاوية المجسمة هي بالضبط ستراديان واحد. هذا التعريف يجعل الزاوية المجسمة بلا أبعاد، على الرغم من إعطائها اسم الوحدة 'ستراديان' للتوضيح. عمليًا، تحسب الزوايا المجسمة بالتكامل على الإحداثيات الزاوية، غالبًا في الإحداثيات الكروية، حيث تكون الزاوية المجسمة المتناهية الصغر هي sin(θ) dθ dφ.

في التطبيق

الستراديان ضروري في القياسات الضوئية والإشعاعية لتحديد شدة الإضاءة (الكانديلا هي لومن لكل ستراديان)، وفي تصميم الهوائيات لزاوية الحزمة المجسمة، وفي الرسوميات الحاسوبية لحساب توهين الضوء ومجال الرؤية.

حقيقة طريفة

يغطي مجال رؤية العين البشرية النموذجية حوالي 2-3 ستراديان، وهو ما يمثل فقط حوالي خمس الكرة الكاملة.

Concept graph →

مقالات ذات صلة · 5

البلازما على المقود: كيف نحسب مصيدة الجسيمات
مفاعل الاندماج النووي من نوع ستيلاراتور يشبه شرنقة مغناطيسية ملتوية ببراعة. مهمته هي احتجاز البلازما شديدة الحرارة لكي تندمج نوى الهيدروجين وتنتج الطاقة. لكن الشكل ثلاثي الأبعاد للشرنقة يخلق فجوات: بعض الجسيمات تهرب إلى الخارج، خاصة الأسرع منها، وهي التي تحمل الحرارة الأساسية.
طيف الفراغ: ماذا يُصدر داخل الأفق الكوني؟
الثابت الكوني يجعل الكون يتوسع بتسارع. في المستقبل البعيد، عندما يتشتت كل المادة، لن يتبقى سوى فضاء دي سيتر الفارغ — الخلفية الكونية المثالية. ولكن حتى في هذا الفراغ، المحدود بأفق الحدث، هناك حياة خفية: التقلبات الكمومية تولد طيفًا من الحالات يشبه الهمس الخافت.
ضيف بينجمي يفقد وزنه أمام أعيننا
بين الكتل الجليدية التي تندفع في الفضاء الفارغ، هناك مسافرون مميزون — المذنبات البينجمية. وُلدت هذه المذنبات حول نجوم بعيدة، ثم وجدت طريقها بالصدفة إلى منطقتنا. أحدها، 3I/ATLAS، وقع في مرمى التلسكوبات عندما اقترب من الشمس. بدأت مواده — الغازات المتجمدة والغبار الحراري — تتسامى، تاركةً خلفها ذيلًا مضيئًا.
البروتون يكشف خيوطه الخفية
حزمة إلكترونات ملتوية مثل المفتاح اللولبي تصطدم بالبروتون. من نقطة الاصطدام تنطلق أزواج من الجسيمات — بيون موجب وبيون متعادل. ولأول مرة، قام الفيزيائيون بقياس عدد المرات التي تتفرق فيها هذه الأزواج بزوايا مختلفة عندما يكون لف الإلكترون موجهاً لليسار أو لليمين. الفرق في هذه التكرارات — أي اللامتماثل — لم يكن صفراً.
ضوء يكشف أسراره
ضوء النجم ليس مجرد تدفق، بل هو موجة يمكن أن تهتز في اتجاهات مختلفة. الضوء العادي يشبه حشدًا يلوّح كل فرد فيه بيديه بشكل عشوائي. لكن بعد انعكاسه عن حبيبات الغبار أو مروره عبر مجال مغناطيسي، تصطف بعض الموجات في خط واحد – مثل جنود في طابور. هذا الاصطفاف يُسمى الاستقطاب (polarization)، وهو يكشف الكثير عن ما واجهه الضوء في طريقه. الأداة الجديدة SQUIDPOL تلتقط هذا الاصطفاف.