Nauka To Lubię

Oficjalna strona Tomasza Rożka

Tag: wszechświat

Bombardowanie z kosmosu

Małe asteroidy o średnicy około 1 metra wpadają w naszą atmosferę zadziwiająco często. NASA właśnie opublikowała raport dotyczący „bombardowania Ziemi” w latach 1994 – 2013.

Jednometrowe obiekty wpadają w atmosferę średnio co dwa tygodnie! Mniejszych obiektów nawet nie sposób policzyć. Miejsca w których dochodzi do kolizji są rozrzucone mniej więcej równomiernie po całej planecie. Z trwających 20 lat badań wynika, że w tym czasie zarejestrowano przynajmniej 556 przypadków bolidów, czyli dużych obiektów kosmicznych w atmosferze. Ich energia wynosi czasami setki miliardów dżuli. Jednym z nielicznych – w ostatnich latach – takich przypadków o którym mamy świadomość był meteor czelabiński, który w połowie lutego 2013 roku wywołał panikę nie tylko w Czelabińsku na Syberii. Jego energia wynosiła mniej więcej tyle ile energia pół miliona ton trotylu.

Meteor czelabiński zanim wszedł w ziemską atmosferę miał wielkość około 20 metrów. Rosnąca gęstość gazowej powłoczki Ziemi spowodowała jednak, że obiekt rozpadł się na mniejsze. To samo dzieje się z większością obiektów o średnicy około metra. Choć ich resztki nie „spalają” się w atmosferze całkowicie, zwykle nie są groźne dla ludzi. A wracając do wydarzenia z Czelabińska. Nawet eksperci uważali wtedy, że częstotliwość takich zdarzeń jest niewielka. Tymczasem okazuje się, że jest inaczej. Z danych NASA wynika, że obiekt podobny do czelabińskiego wchodzi w naszą atmosferę co kilka (a nie kilka tysięcy) lat. Obiekt wielkości boiska sportowego wchodzi w atmosferę średnio raz na 5000 lat. Obiekty wielkości samochodu osobowego „nawiedzają nas” średnio raz w roku. Obiekty mniejsze, o średnicy rzędu jednego metra wpadają średnio co dwa tygodnie. Te mniejsze, jeszcze częściej. Na powierzchnię Ziemi każdej doby spada ponad 100 ton kosmicznej materii. To, że mniejsze obiekty nie docierają do powierzchni planety to jasne. Ziemska atmosfera działa jak mechanizm hamujący. Ogromna energia kosmicznego obiektu jest „wytracana” ale nie znika, tylko zamieniana jest na ciepło, na ogrzewanie obiektu, a ten albo rozpada się na drobny maczek, albo po prostu topi się i wyparowuje. To dotyczy także obiektów dużych, tych metrowych. Przeważająca większość z nich rozpada się w górnych warstwach atmosfery pod wpływem dużej zmiany ciśnienia przy wchodzeniu atmosfery. Mniejsze obiekty albo topią się, albo spadają jako niegroźnie małe. Poza tym, 2/3 powierzchni planety pokryta jest oceanami, a całkiem spora pustyniami i lasami, w skrócie tereny niezamieszkałe stanowią dużą większość  obszarów Ziemi. Jakiekolwiek uderzenie pozostaje tam niezauważone.

Obiekty wielkości ziarenka piasku, o ile wejdą w ziemską atmosferę w nocy, są łatwo zauważalne nawet gołym okiem. Większe to tzw. bolidy, świecą jaśniej niż Wenus. Co ciekawe, to świecenie nie wynika z tarcia obiektu kosmicznego o cząsteczki gazów w atmosferze, tylko z silnego sprężenia powietrza przed czołem bolidu. Ogromny wzrost ciśnienia powoduje podniesienie temperatury nie tylko obiektu, ale także gazu. I to świecący gaz, a nie meteor jest tym co widać w nocy. Bolid czy meteor nagrzewa się do temperatury kilku tysięcy stopni Celsjusza. Szybkiej zmianie ciśnienia często towarzyszy także grom dźwiękowy.

NASA od wielu już lat obserwuje obiekty, które potencjalnie mogą zagrozić Ziemi (to tzw. NEO – Near Earth Object). Jako takie definiuje się te, które znajdują się w odległości mniejszej niż 50 milionów kilometrów od orbity Ziemi.Dla porównania średnia odległość Ziemia – Słońce wynosi około 150 mln kilometrów, a średnia odległość Ziemia Księżyc około 350 tys. kilometrów.

W obszarze szczególnego zainteresowania obserwatorów z NASA, tylko obiektów o średnicy 1km lub większej znajduje się około tysiąca. Ponad 950 z nich jest przez agencję (w ramach programu NEO) obserwowana. W najbliższym sąsiedztwie Ziemi ilość obiektów, których średnica wynosi 150 metrów i więcej, szacuje się na około 25 tysięcy, z czego ponad 22 tys. jest pod obserwacją.

 

Lista potencjalnie groźnych obiektów:

http://neo.jpl.nasa.gov/risks/

Więcej informacji:

http://science.nasa.gov/planetary-science/near-earth-objects/

 

 

Brak komentarzy do Bombardowanie z kosmosu

Jesteśmy dziećmi gwiazd

My i całe nasze otoczenie, jesteśmy zbudowani z atomów różnych pierwiastków. Te pierwiastki – w przeważającej części – powstały we wnętrzu gwiazdy, która w naszej okolicy wszechświata kiedyś świeciła. Innymi słowy, jesteśmy zbudowani z popiołów gwiazd.

Najlżejsze atomy powstały zaraz po Wielkim Wybuchu. Te cięższe, powstają cały czas we wnętrzach świecących gwiazd. Atomy najcięższe powstają w czasie śmierci dużych słońc.

Na początku był…

Wielki Wybuch. To początek wszystkiego co fizyczne. Materii, czasu i przestrzeni. Nie ma sensu rozważać gdzie miał miejsce. Zdarzył się wszędzie równocześnie. Wtedy cała przestrzeń skupiona była w jednym punkcie, nie było nic na zewnątrz, nie było nic poza. Od tego momentu zaczął się także liczyć czas. Nie ma sensu rozważanie co było przed Wielkim Wybuchem, bo nie istniało … przed. Już kilkadziesiąt sekund po Wielkim Wybuchu z kwarków powstały protony i neutrony. Po kolejnych kilku minutach te cząstki wraz z elektronami (które nie składają się z kwarków) powstał wodór, jego cięższa odmiana – deuter oraz hel, lit i beryl. Z tej grupy najcięższy jest beryl. Składa się z 4 protonów i 5 neutronów w jądrze i 4 elektronów krążących wokoło. Powstawanie najlżejszych atomów trwało nie więcej niż kilkanaście minut. W bardzo szybko rozszerzającym się wszechświecie cięższe niż beryl pierwiastki nie miały szans powstać, bo energia za bardzo zdążyła się już rozproszyć.

Przez kolejnych kilkaset milionów lat, cała materia we wszechświecie była zbudowana z zaledwie kilku pierwiastków. Gdyby tak pozostało do dzisiaj, układ okresowy pierwiastków miałby zaledwie kilka pozycji.

I wtedy pojawiły się gwiazdy

Choć na początku swojego istnienia wszechświat był jednorodny, po jakimś czasie zaczęły w nim powstawać lokalne zagęszczenia. Te grawitacyjnie przyciągały swoje otoczenie. W środku tak zagęszczającej się materii rosło ciśnienie i temperatura. Im więcej materii się ze sobą zlepiało, tym większe ciśnienie (a więc i temperatura). Temperatura rosła aż do chwili gdy przyszła gwiazda „zapalała się”. Co to oznacza ? Gwiazdy czerpią energię z reakcji w której małe atomy łączą się w większe. Żeby jednak ta reakcja zastartowała, potrzeba bardzo wysokiej temperatury. Gdy ta została osiągnięta, gwiazda zaczynała świecić. Lekkie atomy łączyły się w cięższe, co dawało ogromną ilość energii. Ta energia daje gwiazdom życie, to dzięki niej gwiazdy świecą.

I tak, czasami przez miliardy lat lekkie atomy łączą się w gwiazdach w cięższe, te cięższe w jeszcze cięższe i jeszcze cięższe. Z wodorów powstaje hel, potem węgiel. Później tworzy się tlen, krzem, neon czy magnez. Każdy cięższy pierwiastek powstaje z połączenia się (fuzji albo inaczej syntezy) tych lżejszych. Ale we wnętrzu gwiazd nie powstają wszystkie znane z układu okresowego pierwiastki. Czym większy atom, tym więcej energii potrzeba do jego stworzenia. Ostatnim jaki może powstać we wnętrzu gwiazdy jest żelazo. Ma 26 protonów i 30 neutronów w jądrze, oraz 26 elektronów krążących wokoło. Gwiezdny piec jest za mały, by wytworzyć cokolwiek cięższego. Jak zatem powstają te naprawdę wielkie pierwiastki ?

Potrzebna jest śmierć

Duża gwiazda kończy swój żywot jako kula żelaza (żelaza, bo to ono jest najcięższym pierwiastkiem jaki może powstać w gwieździe). Ale to nie koniec życia gwiazdy. Przed nami najlepsze! Następuje największy bodaj kataklizm z jaki można sobie wyobrazić. Gwiazda wybucha jako supernowa. To dzieje się w zaledwie kilka sekund. Eksplozja jest tak duża, że zewnętrzne warstwy gwiazdy wyrzucane są w przestrzeń z prędkością rzędu dziesiątków tysięcy kilometrów na sekundę. To chwila, w której gwiazda może świecić jaśniej niż cała galaktyka w której się znajduje. Z zapisków w starych kronikach wynika, że w 1054 roku na dziennym niebie, oprócz Słońca, widoczny był efekt wybuchu jednej z supernowych. Przez 23 doby ludzie widzieli dwa „słońca”! Ten efekt równocześnie obserwowali chińscy astronomowie, arabscy mędrcy i Indianie Nimbres mieszkający na terenie obecnego Meksyku. Dzisiaj po tej supernowej został rozszerzający się obłok rozżarzonego gazu tworzący Mgławicę Kraba.

Crab_NebulaW czasie samego wybuchu energia eksplozji jest tak wielka, że dochodzi do produkcji najcięższych z występujących we wszechświecie pierwiastków. Także w tym przypadku powstają one z połączenia elementów lżejszych. To właśnie w czasie tylko niezwykle krótkich chwil powstaje np. ciężki, bo składający się aż 238 neutronów i protonów uran. Ale także ołów czy złoto. To ostatnie, choć wydobywane jest na Ziemi, powstało w czasie wybuchu gwiazdy, której teraz już nie ma. Te najcięższe pierwiastki w wyniku eksplozji zostają rozrzucone wokół eksplodującej gwiazdy. Wokół w kosmicznej skali. Wspomniana Mgławica Kraba ma średnicę około 11 lat świetlnych ( 100 bilionów kilometrów) i co sekundę powiększa się o 1500 kilometrów.

Człowiek, ale także wszystko to co wokoło widzimy zbudowane jest z cegiełek – dosłownie – wypalonych we wnętrzu gwiezdnego pieca. Te cięższe budujące nas elementy nie zaistniałyby gdyby nie dochodziło do gwałtownego i widowiskowego wybuchu gwiazdy supernowej. Jesteśmy – nie tylko w przenośni – dziećmi gwiazd. Korzystamy z tego co one wytworzyły, a gdy nasza dzienna gwiazda Słońce dożyje wieku sędziwego, budujące nas cegiełki na powrót zostaną rozsypane w kosmosie. Może wykorzysta je kto inny?

2 komentarze do Jesteśmy dziećmi gwiazd

Ta opowieść dotyczy wszechświata…

Ta opowieść dotyczy wszechświata. Ta książka dotyczy wszechświata. Opisuję w niej to, co jest większe od człowieka. Począwszy od całego kosmosu, przez galaktyki, gwiazdy i planety, a na biologicznym życiu kończąc. Książka pt. KOSMOS, którą chcę Państwu przedstawić jest pełna moich fascynacji.

Ta opowieść dotyczy wszechświata. Ta książka dotyczy wszechświata. Opisuję w niej to, co jest większe od człowieka. Począwszy od całego kosmosu, przez galaktyki, gwiazdy i planety, a na biologicznym życiu kończąc.

wszechswiat_1

Książka KOSMOS, to pierwsza część trylogii. Drugą części, którą mam nadzieję zakończyć za kilka miesięcy, poświęcę człowiekowi, a w trzeciej, opiszę świat rzeczy małych. Bardzo małych, takich jak cząsteczki chemiczne, atomy i cząstki elementarne.

galaktyki_2

Te trzy książki będą dotyczyły wszechświata. Ale absolutnie nie będą jego kompletnym obrazem. Najwyżej wycinkiem tego co wiemy. A to co wiemy, jest wycinkiem tego co jest. Jak to wszystko pojąć? Jak to wszystko zrozumieć? Jak to sobie wyobrazić? Nie wiem czy to w ogóle możliwe. Otaczają nas rzeczy duże i małe. Niektóre są tak małe, że z trudem budujemy urządzenia, które umożliwiają nam ich podglądanie. Niektóre z tych urządzeń bardziej przypominają stację kosmiczną, niż mikroskop.

gwiazdy_3
Z kolei rzeczy duże, są tak duże, że stojąc na powierzchni Ziemi nie jesteśmy w stanie objąć ich ani wzrokiem, ani nawet wyobraźnią. A jednak istnieją. I co do tego nie ma wątpliwości. Zarówno światem w skali mikro, nano czy atto, jak i tym w skali mega, giga i tera rządzą te same zasady, działają tam dokładnie te same prawa fizyki. I te same siły. Te same, ale nie tak samo. I to kolejna fascynacja.

planety_4

Ta książka pełna jest moich fascynacji. Pełna intrygujących i zaskakujących opisów. Dla kogo przeznaczonych? Nie, nie tylko dla fizyków czy matematyków. Ale na pewno dla ludzi ciekawych świata. Niezależnie od wieku i wykształcenia. Dla tych którzy szczególnie interesują się tematem, dla tych, których udało mi się nim zainteresować, stworzyłem dodatkowe opisy na marginesach. Mniejszym drukiem podaję jeszcze więcej szczegółów i analogii. Dialogi, których w książce jest kilkadziesiąt to chyba najbardziej intuicyjny sposób na przekazywanie informacji. No i ramki. Tam zawarłem podsumowania, doświadczenia i dygresje. Najwięcej chyba czasu zajęło jednak dobranie interesujących zdjęć. Jeden obraz mówi więcej niż 1000 słów. Co ja mówię, niż 10 000 słów.

Ziemia_5

Rzeczy małe i duże powstały nie z przypadku, tylko z jakiegoś planu, jakiegoś projektu. Bez którejkolwiek z nich, konstrukcja całego wszechświata zawaliłaby się. Są jak zębatki zegara, który kiedyś został nakręcony i tyka do dzisiaj. Ten doskonale naoliwiony mechanizm jest dla nas wielką tajemnicą. Rozumiemy go w zaledwie małym wycinku. Czy kiedykolwiek poznamy w całości? Nie wiem, ale jestem pewien, że nigdy nie ustaniemy w próbach by to zrobić. A paliwem, które nas do tego napędza jest ciekawość. Coś, co powinniśmy pielęgnować u siebie ale przede wszystkim u dzieci. Bez ciekawości, zamienimy się w bezduszne istoty, którym bliżej będzie do robotów niż do ludzi.

Życie_6

>>> Zapraszam do lektury książki KOSMOS, wydanej przez wydawnictwo W.A.B. Książka jest do kupienia w księgarniach na terenie całego kraju. Można ją też kupić w wielu księgarniach internetowych. Na stronie www.NaukaToLubie.pl na bieżąco są zamieszczane informacje o terminach i miejscach spotkań autorskich.

Tomasz Rożek

 

6 komentarzy do Ta opowieść dotyczy wszechświata…

Type on the field below and hit Enter/Return to search