Nauka To Lubię

Oficjalna strona Tomasza Rożka

Tag: gwiazda

Uwaga: Spadające gwiazdy! Rój meteorów Perseidy

Przez najbliższych kilkanaście godzin Ziemia będzie nieustannie bombardowana przez rój meteorów – Perseid. Na nocnym niebie można będzie wtedy zaobserwować nawet kilkaset „błysków” na godzinę.

Przez najbliższych kilkanaście godzin Ziemia będzie nieustannie bombardowana przez rój meteorów – Perseid. Na nocnym niebie można będzie wtedy zaobserwować nawet kilkaset „błysków” na godzinę. Szczyt zjawiska widoczny bedzie we środę 12.08.2020!

4 komentarze do Uwaga: Spadające gwiazdy! Rój meteorów Perseidy

Ile mamy planet?

Odpowiedź na pytanie o to ile mamy planet w Układzie Słonecznym, wcale nie jest prosta. Wydaje się, że 9. Z tym, że o tej ostatniej wiemy z matematycznych wyliczeń a nie z obserwacji.

W 2006 roku, Międzynarodowa Unia Astronomiczna, pozbawiła Plutona miana planety. W sumie, tak na chłodno, bez emocji, należało mu się. Jest inny niż wszystkie pozostałe. Na tyle inny, że są uzasadnione podejrzenia, że nie powstawał razem z resztą, że ma inna historię i przybył do nas „z zewnątrz”. 
I gdy już się wydawało, że wszystko jest jasne, kilka lat temu, odżyła stara koncepcja, która mówi, że na obrzeżach Układu jest dziewiąta planeta. Nikt jej nie widział, ale gdyby rzeczywiście tam była, tłumaczyłoby to „dynamikę Układu Słonecznego”. O co chodzi?
Obiektem, który rozdaje grawitacyjne karty u nas w Układzie jest Słońce. Jego masa wynosi ponad 99 proc. masy całego Układu. Od masy zależy siła grawitacji, więc nie dziwota, że grawitacja słoneczna kształtuje wszystko co dzieje się na naszym podwórku. No prawi wszystko. Bo gdyby dokładnie się przyjrzeć, szczególnie gdy patrzymy na obszary oddalone od Słońca, widać wyraźnie że na ruch obiektów (szczególnie tych małych) wpływ mają także pola grawitacyjne innych planet. Szczególnie Jowisza i Saturna. Gdy przyglądamy się jeszcze bliżej… coś nam się nie zgadza. Bo albo czegoś nie rozumiemy z lekcji grawitacji, albo daleko, na obrzeżach Układy znajduje się jeszcze jeden, dość masywny obiekt. Jest tak daleko, że nieprędko go zobaczymy, ale czujemy jego obecność. A właściwie widzimy efekty tej obecności w ruchach niewielkich obiektów na dalekich orbitach.
Teraz okazuje się, że z wyliczeń jakie przeprowadzili naukowcy z California Institute of Technology (Caltech) wynika, że jeżeli ta planeta rzeczywiście istnieje, jej masa może wynosić około 5 razy więcej niż masa Ziemi. To oczywiście znacznie, znacznie mniej niż wynosi masa Jowisza czy Saturna, ale więcej niż zsumowana masa Merkurego, Wenus, Ziemii i Marsa. Z tych samych wyliczeń wynika, że odległość Dziewiątej Planety od Słońca jest kilkaset razy większa niż odległość Ziemi od Słońca (dla porównania, dla Jowisza to 5x większa odległość, dla Saturna 10x większa).
 
Podobno to co najciekawsze w Układzie Słonecznym, jeszcze nie zostało odkryte. Peryferia, zawsze skrywają najwięcej tajemnic. Peryferia świata w którym żyjemy są zimne, mroczne i tak odległe, że w zasadzie długo jeszcze będą niedostępne. Przynajmniej dla naszych oczu. Całe szczęście matematyka może sięgać, gdzie wzrok nie sięga.
6 komentarzy do Ile mamy planet?

Fizyk który nie znał granic

14 marca, zmarł urodzony 76 lat temu fizyk, Stephen Hawking. Człowiek odważny i wybitny, znany na całym świecie nie tylko z powodu teorii fizycznych, którymi się zajmował. Gdyby chcieć powiedzieć o nim jedno zdanie. Brzmiałoby ono… człowiek, który nie znał granic.

14 marca, zmarł urodzony 76 lat temu fizyk, Stephen Hawking. Człowiek odważny i wybitny, znany na całym świecie nie tylko z powodu teorii fizycznych, którymi się zajmował. Gdyby chcieć powiedzieć o nim jedno zdanie. Brzmiałoby ono… człowiek, który nie znał granic.

A granice, akurat Hawking powinien znać doskonale. Od wczesnej młodości cierpiał na stwardnienie zanikowe boczne. Choroba doprowadziła go do stanu, w którym w żadnym aspekcie życia nie był samodzielny. W żadnym, z wyjątkiem myślenia. I tutaj znowu wracamy do braku granic. Stephen Hawking był matematykiem i fizykiem teoretykiem. Zajmował się tematami tak abstrakcyjnymi, że nawet dla kolegów po fachu jego prace były niezwykle skomplikowane. Przez 40 lat swojej naukowej kariery opracował hipotezę parowania czarnych dziur, zajmował się grawitacją kwantową i opracował twierdzenie dotyczące osobliwości. Czyli takich obszarów, miejsc w których przyspieszenie grawitacyjne, albo gęstość materii mają nieskończoną wartość. W osobliwości mają nie działać prawa przyrody które znamy z naszego nie-osobliwego otoczenia.

Jak wszyscy mylił się i błądził. Wielu z tych rzeczy którymi się zajmował, nie potwierdziło się eksperymentalnie. Ale tak właśnie działa nauka. Teoretycy szukają, fizycy eksperymentalni, próbują podważyć. Zresztą podważaniem zajmował się i sam Hawking. Wielokrotnie mówił, że zabawa sztuczną inteligencję jest bardzo groźna. Mówił też, że nie mamy wyjścia, w dłuższej perspektywie, musimy opuścić Ziemię. Zresztą uważał, że kosmos jest pełen życia. „Na mój matematyczny rozum, same liczby sprawiają, że myślenie o istotach pozaziemskich jest całkowicie racjonalne. Prawdziwym wyzwaniem jest dowiedzieć się, jak te istoty mogą wyglądać – powiedział kiedyś.

Dla szerszego odbiorcy Stephen Hawking nie był jednak znany ani z prac o czarnych dziurach, ani z rachunków dotyczących osobliwości, ani tym bardziej z hipotez dotyczących grawitacji kwantowej. Był znany jako autor książki Krótka Historia Czasu, którą wydał w 1988 roku. Krótko po jej wydaniu powiedział, że jego marzeniem było napisanie książki o fizyce, którą będą sprzedawali na lotniskach. I dopiął swego. Jego książka przez wiele tygodni nie schodziła z listy bestsellerów w wielu krajach świata.

Dziesięć lat temu, obchodząc swoje 65 urodziny Hawking powiedział, że weźmie udział w suborbitalnym locie, że chce poczuć nieważkość. I poczuł. Zaledwie kilka miesięcy później fizyk znalazł się na pokładzie specjalnie dostosowanego do tego typu eksperymentów Boeinga 727. Samolot 8 razy wznosił się na wysokość około 8 kilometrów, a następnie „wyłączał” silniki i spadał w dół. Dzięki temu, biorący udział w eksperymencie ludzie, czuli w nim nieważkość. W ten sposób szkoli się ludzi, którzy zostaną wysłani w kosmos. Hawking nie zdążył polecieć na orbitę, ale spełnił swoje marzenie. W wielu wywiadach później wspominał, że w nieważkości, po raz pierwszy od 40 lat mógł się poruszać bez wózka inwalidzkiego. I znowu przekroczył granicę, która dla osób całkowicie sparaliżowanych, byłą dotychczas nieprzekraczalna.

7 komentarzy do Fizyk który nie znał granic

Planety z innej galaktyki!

Naukowcom z Uniwersytetu w Oklahomie (USA) udało się znaleźć planety, które znajdują się poza galaktyką Drogi Mlecznej. To pierwsze takie odkrycie w historii.

Po raz kolejny pokazano jak potężną metodą badawczą jest mikrosoczewkowanie grawitacyjne. Naukowcy z University of Oklahoma, korzystając z danych zebranych przez orbitalny teleskop Chandra, po raz pierwszy w historii odkryli planety pozasłoneczne w innej galaktyce niż nasza Droga Mleczna. Te które znaleziono znajdują się w galaktyce odległej od nas o 3,8 miliarda lat świetlnych. Odkrycie zostało opisane w Astrophysical Journal Letters.

Mikrosoczewkowanie  grawitacyjne to jedna z kilku metod poszukiwania obiektów, które same nie są źródłem światła, ale same „zniekształcają” jego bieg. To też metoda, której udoskonalenie zawdzięczamy polskim uczonym z grupy profesora Andrzeja Udalskiego.

Promień światła niekoniecznie musi poruszać się po linii prostej. Gdy biegnie przez wszechświat i przelatuje w pobliżu dużej masy, zmienia swój bieg. Polscy uczeni tę metodę zastosowali w skali mikro. Tą masą, która ugina promień światła może być np. planeta. Metodą mikrosoczewkowania można odkrywać nawet planety mniejsze od Ziemi. Żadną z pozostałych znanych metod nie potrafimy wykrywać tak małych globów.

Uginanie promieni światła pod wpływem masy postulował Albert Einstein w opublikowanej w 1916 roku Ogólnej Teorii Względności . Eksperymentalnie ten efekt potwierdzono dopiero w 1979 roku, na podstawie obserwacji kwazaru Q0957+561. Dzisiaj mikrosoczewkowanie pomaga łowić planety, a soczewkowanie grawitacyjne pomaga ocenić np. rozkład ciemnej materii we wszechświecie. Czym większa masa, tym ugięcie światła będzie większe, ale nawet to bardzo subtelne, jest przez astronomów (a w zasadzie zaawansowane urządzenia astronomiczne) zauważalne.

A wracając do odkrytych planet. Zbyt wiele o nich nie wiadomo, poza tym, że ich masa mieści się pomiędzy masą Księżyca i Jowisza. Co więcej, na razie nie zanosi się na to, by dało się w jakikolwiek sposób powiększyć wiedzę o nowych planetach. Nie znamy technologii, która by to umożliwiała. – Ta galaktyka znajduje się 3,8 miliarda lat świetlnych stąd i nie ma najmniejszej szansy na obserwowanie tych planet bezpośrednio, nawet z najlepszym teleskopem, jaki można sobie wyobrazić w scenariuszu science fiction. Jednak jesteśmy w stanie je badać, odkrywać ich obecność, a nawet mieć wyobrażenie o ich masach – powiedział Eduardo Guerras, członek grupy badawczej, która dokonała odkrycia.

Wiele lat temu intuicja podpowiadała, że Układ Słoneczny nie może być jedynym miejscem w którym znajdują się planety. I rzeczywiście, badania polskiego astrofizyka, prof. Aleksandra Wolszczana z początku lat 90tych XX wieku pokazały, że Słońce nie jest jedyną gwiazdą z planetami. Dzisiaj planet innych niż słoneczne znamy wiele tysięcy. Ta sama intuicja podpowiadała, że w innych galaktykach niż nasza Droga Mleczna także muszą istnieć planety. No i właśnie – po raz pierwszy – takie odkryto.

 

Więcej informacji:

http://www.ou.edu/web/news_events/articles/news_2018/ou-discover-planets.html

http://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/aaa5fb

For the First Time Ever, Scientists Found Alien Worlds in Another Galaxy

3 komentarze do Planety z innej galaktyki!

Fajerwerki – gra świateł

Podobno czarny proch wymyślili Chińczycy. Nie po to jednak by używać go na polu walki, ale by się nim bawić. Jak ? Budując sztuczne ognie.

Pierwsze fajerwerki budowano by odstraszać złe duchy. Spalano suszone łodygi bambusowe by wydawały charakterystyczne trzaski. Później wypełniano je różnymi substancjami. Rozrywka zaczęła się wraz z rozwojem chemii. A właściwie nie tyle rozwojem ile świadomością. Odkrywano coraz to nowe substancje czy związki, których wcześniej nikt nie podejrzewał o wybuchowe konotacje. Dziś wiele z nich znaleźć można w petardach, bombkach czy rakietach. W Polsce pokazy sztucznych ogni odbyły się po raz pierwszy w 1918 r., kilka dni po ogłoszeniu niepodległości. Trwały wtedy zaledwie 3 minuty. Pierwsze znane pokazy sztucznych ogni zorganizowano na dworze cesarskim w Chinach w roku 468 p.n.e.

>>> Więcej naukowych ciekawostek na FB.com/NaukaToLubie

To wszystko fizyka …

Wybuchające na niebie sztuczne ognie to jedna z lepszych ilustracji tzw. zasady zachowania pędu. To dokładnie ta sama reguła, która tłumaczy dlaczego wyskakując z pokładu łódki na brzeg czy molo powodujemy, że łódka zaczyna odpływać. No właśnie, dlaczego ? Bo – jak powiedziałby fizyk – w układzie w którym nie działają siły zewnętrzne, pęd układu musi zostać zachowany. Oczywiście w wyżej opisanym przykładzie z łódką i jej pasażerem działają siły zewnętrzne – siły oporu, ale są one małe i można je pominąć. Tak więc jeżeli pasażer łódki wskakuje z jej pokładu na molo – łódka zaczyna się poruszać w przeciwnym kierunku. Można by powiedzieć, że ruch łódki równoważy ruch jej pasażera. Im z większym impetem wyskoczy on z łódki, tym szybciej sama łódka zacznie odpływać w przeciwnym kierunku. Co to wszystko ma wspólnego z fajerwerkami ? Człowiek płynący na łódce to układ składający się z dwóch elementów. Petarda rozrywana nad naszymi głowami, to układ składający się z setek a może nawet tysięcy elementów. Ilość nie gra jednak tutaj roli. Fizyka pozostaje taka sama. Każdy wybuch jest w pewnym sensie symetryczny. Jeżeli kawałek petardy leci w prawo, inny musi – dla równowagi – lecieć w lewo. Jeden do przodu, to inny do tyłu. W efekcie malujące się na ciemnym niebie wzory mają kształty kul, okręgów czy palm. Zawsze są jednak symetryczne. Zawsze takie, że gdyby potrafić cofnąć czas, wszystkie te ogniste stróżki spotkałyby się w punkcie znajdującym się dokładnie w środku, pomiędzy nimi.

… czy może chemia ?

Najczęściej występującą barwą na pokazach sztucznych ogni jest pomarańcz i czerwień. Pojawiają się też inne kolory. Skąd się biorą ? Wszystko zależy od tego z czego zrobiona, a właściwie z dodatkiem czego zrobiona jest petarda. Jej zasadnicza część to środek wybuchowy, ale czar tkwi w szczegółach. I tak, za często występujący pomarańcz i czerwień odpowiedzialny jest dodany do materiału wybuchowego wapń i bar. Inny pierwiastek – stront powoduje, że eksplozja ma kolor żółty, z kolei związki boru i antymon, że zielony. Ale to dopiero początek kolorowej tablicy Mendelejewa. Bo płomienie może barwić także rubid – na kolor żółto fioletowy, cez na kolor fioletowo-niebieski i bar na kolor biały. Potas spowoduje, że niebo stanie się liliowe, a miedź, że niebieskie. W produkcji fajerwerków wszystkie chwyty są dozwolone – o ile wykonuje je specjalista pirotechnik. Bo o efekt toczy się gra. Tak więc mieszanie poszczególnych związków jest nie tyle wskazane, ile wręcz pożądane. Jedno jest pewne. Specjalista spowoduje, że w czasie pokazu na niebie będzie można podziwiać więcej barw niż w łuku tęczy. Będą się pojawiały dokładnie w tym momencie, w którym chce je przedstawić twórca sztucznych ogni. Niebo z liliowego, przez zielony może stać się krwisto czerwone, aż na końcu spłonie intensywnym pomarańczem. A wszystko wg wyliczonego co do ułamka sekundy scenariusza. Ale czy na pewno tylko o kolory chodzi ? Co z dymem ? Co z hukiem ?

>>> Więcej naukowych ciekawostek na FB.com/NaukaToLubie

To sztuka!

Prawdziwy mistrz dba nie tylko o efekty wizualne, ale także dźwiękowe w czasie pokazu fajerwerków.  Żeby petarda zdrowo nadymiła trzeba zaopatrzyć się w zapas chloranu potasu, laktozę i barwniki – w zależności od oczekiwanego koloru dymu. Petardy błyskowe będą wypełnione magnezem, a hukowe i świszczące będą zawierały duże ilości nadchloranów i soli sodu i potasu. Można też wyprodukować mieszaninę iskrzącą, a wtedy przyda się węgiel drzewny albo oświetlającą. W praktyce – szczególnie w ładunkach profesjonalnych – różnego rodzaju mieszanki stosuje się razem. Nie wszystkie, w jednym worku, ale ułożone w odpowiedniej kolejności.

Można zapytać jak zadbać o chronologię w czasie trwającej ułamki sekund eksplozji ? To jest właśnie sztuka. Ładunek pirotechniczny wygląda trochę jak cebula. Składa się z wielu warstw. Petarda najpierw musi wznieść się w powietrze. Ani nie za wysoko, ani za nisko. W pierwszym wypadku efekt wizualny będzie marny, a w drugim – gdy wybuchnie zbyt blisko widzów – może dojść do tragedii. Prawdziwa magia zaczyna się, gdy ładunek jest już wysoko nad głowami. Poszczególne warstwy zapalają się od siebie i w zaplanowanej wcześniej kolejności wybuchają. Widz z zapartym tchem podziwia gęste kule rozrastającego się we wszystkich kierunkach różnokolorowego ognia, albo błysk i kilka opadających w bezwładzie długich ognistych języków. Gdy wszystko wydaję się być skończone, nagle pojawiają się migoczące gwiazdki, albo wirujące wokół własnych osi ogniste bombki. Po nich jest ciemność i cisza. Do następnej eksplozji, innej niż poprzednia. Innej niż wszystkie poprzednie.

Sztuczne ognie można sprowadzić do chemii materiałów wybuchowych. Można też powiedzieć, że są wręcz encyklopedycznym przykładem znanej każdemu fizykowi zasady zachowania pędu. Ale tak naprawdę sztuczne ognie to czary.

Kolory sztucznych ogni:

karminowy: lit, bar i sód

szkarłatny: bar 

czerwono-żółty: wapń i bar

żółty: stront, śladowe ilości sodu i wapnia

biały: cynk i bar

szmaragdowy: miedź i tal

niebiesko-zielony: związki fosforu ze śladowymi ilościami kwasu siarkowego lub kwasu borowego, związki miedzi

jaskrawy zielony: antymon

żółto-zielony: bar i molibden

lazurowy: ołów, selen i bizmut

jasnoniebieski: arszenik

fioletowy/liliowy: niektóre związki potasu z dodatkiem sodu i litu

purpurowy: potas, rubid i cez

2 komentarze do Fajerwerki – gra świateł

Nobel z fizyki za fale

Prace nad wykrywaniem i analizą fal grawitacyjnych musiały kiedyś zostać uhonorowane Nagrodą Nobla. No i stało się.

Kosmiczny detektor, kosmiczne zagadnienie. W świecie fizyków i kosmologów po raz kolejny będzie mówiło się o falach grawitacyjnych. Kilkanaście dni temu dzięki pracy kolaboracji LIGO/VIRGO zmarszczki przestrzeni były w czołówkach serwisów na całym świecie. Dzisiaj też będą. Z powodu Nagrody Nobla z fizyki.

Rainer Weiss, Barry C. Barich, Kip S. Thorne

„for decisive contributions to the LIGO detector and the observation of gravitational waves”

waves-101-1222750-1600x1200

Fale grawitacyjne to kompletny odlot. Człowiekiem który sprawę rozumiał, ba, który ją wymyślił, a w zasadzie wyliczył był nie kto inny tylko Albert Einstein (swoją drogą powinien dostać nagrodę za odkrycie najbardziej nieintuicyjnych zjawisk we wszechświecie). Z napisanej przez niego 100 lat temu Ogólnej Teorii Względności wynika, że ruch obiektów obdarzonych masą,  jest źródłem rozchodzących się w przestrzeni fal grawitacyjnych (lub inaczej – choć nie mniej abstrakcyjnie – zaburzeń czasoprzestrzennych). Jak to sobie wyobrazić? No właśnie tu jest problem. Bardzo niedoskonała analogia to powstające na powierzchni wody kręgi, gdy wrzuci się do niej kamień. W przypadku fal grawitacyjnych zamiast wody jest przestrzeń, a zamiast kamienia poruszające się obiekty. Czym większa masa i czym szybszy ruch, tym łatwiej zmarszczki przestrzeni powinny być zauważalne. Rejestrując największe fale grawitacyjne, tak jak gdybyśmy bezpośrednio obserwowali największe kosmiczne kataklizmy: zderzenia gwiazd neutronowych, czarnych dziur czy wybuchy supernowych. Trzeba przyznać, że perspektywa kusząca gdyby nie to… że fale grawitacyjne to niezwykle subtelne zjawiska. Nawet te największe, bardziej będą przypominały lekkie muśnięcia piórkiem niż trzęsienie ziemi. W książce „Zmarszczki na kosmicznym morzu” (Ripples on a Cosmic Sea: The Search for Gravitational Waves) australijski fizyk, prof. David Blair, poszukiwanie fal grawitacyjnych porównuje do nasłuchiwania wibracji wywołanych przez pukanie do drzwi z odległości dziesięciu tysięcy kilometrów. Detektory zdolne wykryć fale grawitacyjne powinny być zdolne zarejestrować wstrząsy sejsmiczne wywołane przez upadek szpilki po drugiej stronie naszej planety. Czy to w ogóle jest możliwe? Tak! Od 2002 roku działa w USA Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory w skrócie LIGO czyli Laserowe Obserwatorium Interferometryczne Fal Grawitacyjnych. Zanim budowa ruszyła, pierwszy szef laboratorium prof. Barry Barrish na dorocznym posiedzeniu AAAS (American Association for the Advancement of Science) oświadczył, że pomimo wielu trudności nadszedł w końcu czas na zrobienie czegoś, co można nazwać prawdzią nauką (swoją drogą, odważne słowa na zjeździe najlepszych naukowców na świecie).

>>> Więcej naukowych informacji na FB.com/NaukaToLubie

This_visualization_shows_what_Einstein_envisioned

Symulacja łączenia się czarnych dziur – jedno ze zjawisk, które wytwarza najsilniejsze fale grawitacyjne

Z falami grawitacyjnymi jest jednak ten problem, że przez dziesięciolecia, mimo prób, nikomu nie udało się ich znaleźć. Gdyby komuś zaświtała w głowie myśl, że być może w ogóle ich nie ma, spieszę donieść, że gdyby tak było naprawdę, runąłby fundament współczesnej fizyki – Ogólna Teoria Względności, a kosmologię trzeba byłoby przepisać od początku. Dzisiaj głośno mówi się, że fale grawitacyjne zostały przez LIGO zarejestrowane. Panuje raczej atmosfera lekkiego podniecenia i oczekiwania na to, co stanie się za chwilę. Potwierdzenie istnienia fal grawitacyjnych nie będzie kolejnym odkryciem, które ktoś odfajkuje na długiej liście spraw do załatwienia.  Zobaczymy otaczający nas wszechświat z całkowicie innej perspektywy.

Jako pierwszy falowe zmiany pola grawitacyjnego, w latach 60 XX wieku próbował zarejestrować amerykański fizyk Jaseph Weber. Budowane przez niego aluminiowe cylindry obłożone detektorami nie zostały jednak wprawione w drgania. Co prawda Weber twierdził, że złapał zmarszczki wszechświata, ale tego wyniku nie udało się potwierdzić. Dalsze poszukiwania trwały bez powodzenia, aż do 1974 roku, gdy dwóch radioastronomów z Uniwersytetu w Princeton (Joseph Taylor i Russel Hulse) obserwując krążące wokół siebie gwiazdy (PSR1913+16) stwierdziło, że układ powoli traci swoją energię, tak jak gdyby wysyłał … fale grawitacyjne. Mimo, że samych fal nie zaobserwowano, za pośrednie potwierdzenie ich istnienia autorzy dostali w 1993 roku Nagrodę Nobla. Uzasadnienie Komitetu Noblowskiego brzmiało: „za odkrycie nowego typu pulsara, odkrycie, które otwiera nowe możliwości badania grawitacji”.

>>> Więcej naukowych informacji na FB.com/NaukaToLubie

virgoviewInstalacja, która z lotu ptaka wygląda jak wielka litera L, to dwie rury o długości 4 km każda, stykające się końcami pod kątem prostym. Choć całość przypomina przepompownię czy oczyszczalnię ścieków jest jednym z najbardziej skomplikowanych urządzeń kiedykolwiek wybudowanych przez człowieka. Każde z ramion tworzy betonowa rura o średnicy 2 metrów. W jej wnętrzu – jak w bunkrze – znajduje się druga ze stali nierdzewnej, która jest granicą pomiędzy światem zewnętrznym a bardzo wysoką próżnią. Z miejsca w którym rury się stykają, „na skrzyżowaniu”, dokładnie w tym samym momencie wysyłane są wiązki lasera. Ich celem są zwierciadła umieszczone na końcu każdej z rur. 2000px-Ligo.svgOdbijane przez zwierciadła tam i z powrotem około 100 razy promienie, wpadają z powrotem do centralnego laboratorium i tam zostają do siebie porównane. Dzięki zjawisku interferencji możliwe jest wyliczenie z wielką dokładnością różnicy przebytych przez obydwie wiązki światła dróg. A drogi te powinny być identyczne, no chyba że… chyba że w czasie pomiaru przez Ziemie – podobnie jak fala na powierzchni wody – przejdzie fala grawitacyjna. Wtedy jedno z ramion będzie nieco dłuższe, a efekt natychmiast zostanie wychwycony w czasie porównania dwóch wiązek. Tyle tylko, że nawet największe zaburzenia zmienią długość ramion o mniej niż jedną tysięczną część średnicy protonu (!). To mniej więcej tak, jak gdyby mierzyć zmiany średnicy Drogi Mlecznej (którą ocenia się na ok. 100 tys. lat świetlnych) z dokładnością do jednego metra. Czy jesteśmy w stanie tak subtelne efekty w ogóle zarejestrować ? Lustra na końcach każdego z korytarzy (tuneli) mogą zadrgać (chociażby dlatego, że przeleciał nad nimi samolot, albo w okolicy przejechał ciężki samochód). By tego typu efekty nie miały wpływu na pomiar zdecydowano się na budowę nie jednej, ale dwóch instalacji, w Handford w stanie Waszyngton i w Livingston w stanie Luizjana. Są identyczne, choć oddalone od siebie o ponad 3 tys. kilometrów. Ich ramiona maja takie same wymiary i maja takie same układy optyczne. Nawet gdy w jednym LIGO zwierciadło nieoczekiwanie zadrga, niemożliwe by to samo w tej samej chwili stało się ze zwierciadłem bliźniaczej instalacji. Zupełnie jednak inaczej będzie gdy przez Ziemię przejdzie z prędkością światła fala grawitacyjna. Zmiany jakie wywoła zajdą w dokładnie tej samej chwili w obydwu ośrodkach.

>>> Więcej naukowych informacji na FB.com/NaukaToLubie

A kończąc, pozwólcie na ton nieco nostalgiczny. Wszechświat jest areną niezliczonych kataklizmów a dramatyczne katastrofy, to naturalny cykl jego życia. To nic, że od tysięcy lat na naszym niebie królują te same gwiazdozbiory. W skali kosmicznej taki okres czasu to nic nieznacząca chwila, a nawet w czasie jej trwania widoczne były wybuchy gwiazd. Z bodaj największego kataklizmu – Wielkiego Wybuchu – „wykluło” się to co dzisiaj nazywamy kosmosem. Obserwatoria grawitacyjne (np. takie jak LIGO) otworzą oczy na inne wielkie katastrofy, i to nie tylko te które będą, ale także te które były. Już prawie słychać zgrzyt przekręcanego klucza w drzwiach. Już za chwilę się otworzą. Najpierw przez wąską szparę, a później coraz wyraźniej i coraz śmielej będziemy obserwowali wszechświat przez nieznane dotychczas okulary. Ocenia się, że to co widzą „zwykłe” teleskopy (tzw. materia świecąca) to mniej niż 10% całej masy Wszechświata. A gdzie pozostałe 90% ? Na to pytanie nie znaleziono dotychczas odpowiedzi. Tzw. ciemna materia powinna być wszędzie, a nie widać jej nigdzie. Przypisuje się jej niezwykłe właściwości, łączy się ją z nie mniej tajemniczą ciemną energią. Czy LIGO, pomoże w rozwiązaniu tej intrygującej zagadki? Czy będzie pierwszym teleskopem, przez który będzie widać ciemną materię? Jeżeli obserwatoria grawitacyjne będą w stanie „zobaczyć” obiekty, które można obserwować także w świetle widzialnym (np. wybuch supernowej), a nie będą widziały ani grama ciemnej materii, to zagadka staje się jeszcze bardziej tajemnicza. Bo albo ta materia nie podlega prawom grawitacji, albo nie ma żadnej ciemnej materii. Konsekwencje obydwu tych scenariuszy są trudne do przewidzenia. Czy teraz rozumiecie dlaczego odkrycie fal grawitacyjnych jest tak ważne? 

9 komentarzy do Nobel z fizyki za fale

Ciemno to widzę

Dzisiaj nad ranem agencje prasowe podały smutną wiadomość. W wieku 88 lat, z powodów naturalnych, zmarła Vera Rubin. Amerykańska astrofizyk, odkrywczyni ciemnej materii. Tej jest znacznie więcej niż materii, która nas buduje. Czym jest? Ciemna materia to jedna z największych zagadek współczesnej nauki.

Dzisiaj nad ranem agencje prasowe podały smutną wiadomość. W wieku 88 lat, z powodów naturalnych, zmarła Vera Rubin. Amerykańska astrofizyk, odkrywczyni ciemnej materii. Tej jest znacznie więcej niż materii, która nas buduje. Czym jest? Ciemna materia to jedna z największych zagadek współczesnej nauki.

 

Gdyby zważyć cały wszechświat, wszystkie gwiazdy, planety, mgławice, komety, asteroidy,… wszystkie te obiekty stanowiłyby zaledwie kilka procent masy całości. Większość, przeważającą większość stanowiłaby nieznana forma materii i jeszcze bardziej tajemnicza forma energii.

Uparta dziewczyna

Co takiego może być tajemniczego w materii? Cóż, problem polega na tym, że my nie mamy pojęcia czy ciemna materia wygląda tak jak nasza, czy jest zbudowana tak jak nasza. Więcej, nie wiemy czy obowiązują ją te same prawa przyrody co materię naszą. Naszą czyli tą, z której jesteśmy zbudowani my i wszystko co nas otacza. Patrząc w niebo, nawet jeżeli używamy największych teleskopów nie widzimy ciemnej materii. Skąd zatem wiemy, że ona w ogóle istnieje? Z odpowiedzią na to pytanie wiąże się historia pewnej upartej młodej naukowiec.

>>> Więcej naukowych informacji na FB.com/NaukaToLubie.

W 1970 roku młoda doktorantka jednego z amerykańskich uniwersytetów, Vera Rubin, postanowiła zmierzyć prędkość gwiazd w standardowej galaktyce spiralnej. Badania nie zapowiadały się ciekawie, bo wiedza o tym, że gwiazdy w galaktyce spiralnej poruszają się jak woda w wirze, była wtedy powszechna. Uważano, że te gwiazdy, które znajdują się dalej od centrum galaktyki powinny poruszać się wolniej, niż gwiazdy, które znajdują się bliżej jej środka. Verze odradzano zajmowanie się tym tematem.

q-100No bo w końcu po co robić pomiary, skoro wiadomo jaki będzie ich wynik? Vera uparła się jednak, że chce swoje obserwacje przeprowadzić. I odkryła… że niezależnie od odległości od centrum galaktyki, gwiazdy mają taką samą prędkość. Ta jedna obserwacja zburzyła fundament na którym stała wiedza o galaktykach. Od teraz nic się nie zgadzało. Takie galaktyki nie miały prawa istnieć. A przecież istniały. Jeżeli ktokolwiek miał wątpliwość, mógł spojrzeć przez teleskop. Próba wyjaśnienia tego fenomenu była jeszcze bardziej zaskakująca niż samo odkrycie.  Nikt – z Verą Rubin włącznie – nie miał wątpliwości, że za ruch gwiazd w galaktyce odpowiedzialna jest grawitacja. Problem polegał na tym, że jej źródło głównie znajduje się w centrum galaktyki. Tak przynajmniej myślano. Tymczasem Vera Rubin uznała, że centrum galaktyki wcale nie musi być jedynym miejscem silnie przyciągającym gwiazdy. Uznała, że pomiędzy gwiazdami musi być jakaś masa dodatkowa, taka, która nie świeci (i jej nie widać). To ona jest źródłem siły grawitacyjnej, która powoduje, że wszystkie gwiazdy w galaktyce mają taką samą prędkość. Jak taką masę sobie wyobrazić? Może jako chmurę niewidocznej dla nas materii w której galaktyka jest zanurzona? Może gwiazdy na tej chmurze się unoszą tak jak oka tłuszczu unoszą się na powierzchni rosołu?

Coś się odkleiło

Potem zaczęto się przyglądać innym galaktykom, gromadom galaktyk i jeszcze większym strukturom. Wszędzie widziano efekt działania ogromnej siły grawitacji. Tyle tylko, że źródła tej siły, czyli samej masy nigdzie nie dostrzeżono. Szybko policzono, że gdyby nie ciemna materia, galaktyki rozsypałyby się. Siła grawitacji jest za mała by duże kosmiczne struktury utrzymywać w porządku, potrzeba kleju, czegoś co to wszystko scala. No i to jest największa tajemnica, czym ten klej jest? Jak wygląda, co jest jego źródłem? I czy stosuje się do praw natury, które obowiązują w naszym świecie?

>>> Więcej naukowych informacji na FB.com/NaukaToLubie.

Co do tego można mieć wątpliwości po ostatnich obserwacjach zespołu naukowców z największych na świecie ośrodków, w tym NASA, ESA (Europejska Agencja Kosmiczna) oraz kilku amerykańskich uniwersytetów. Korzystając z danych obserwacyjnych teleskopu kosmicznego Hubble’a oraz teleskopu VLT należącego do Europejskiego Obserwatorium Południowego, udało się sfotografować zderzenie czterech galaktyk wchodzących w skład gromady galaktyk Abell 3827. Dokładna obserwacja ruchu gwiazd wchodzących w skład tych galaktyk, dokładna obserwacja biegu promieni światła pozwoliła astronomom stwierdzić, że ciemna materia oderwała się od jednej ze zderzających się galaktyk. Brzmi co najmniej abstrakcyjnie, ale tak rzeczywiście jest. Za jedną z galaktyk, w odległości kilku tysięcy lat świetlnych ciągnie się obłok czegoś, czego co prawda nie widać, ale co wpływa grawitacyjnie na całe otoczenie. Tego „czegoś” nie powinno tam być! To „coś”, czyli ciemna materia, powinno być we wnętrzu galaktyki, pomiędzy gwiazdami, które galaktykę tworzą. Co takiego się stało, że materia „zwykła” i ciemna, w tym konkretnym przypadku odłączyły się od siebie? Na to pytanie nie ma dzisiaj odpowiedzi, trudno też powiedzieć czy takie sytuacje zdarzają się często. Ta jest pierwszą tego typu. Choć szczerze mówiąc, o niczym nie musi to świadczyć, nie jesteśmy zbyt dobrze w obserwowaniu czegoś… czego nie widać.

Pajęczyna

Jednym z pomysłów na wyjaśnienie zaobserwowanego zjawiska jest to, że ciemna materia nie stosuje się do praw, które nas obowiązują, że grawitacja działa na nią inaczej niż na obiekty „zwykłej” materii. Na razie, to zwykłe gdybanie. Ale to nie znaczy, że kosmolodzy i astrofizycy nie próbują ciemnej materii złapać. Jednym ze sposobów na jej poznanie jest tworzenie map jej rozmieszczenia. To bardzo trudna sztuka, ale czasami się udaje. Takie mapy tworzy się po to, by znaleźć klucz, by zobaczyć gdzie ciemna materia szczególnie chętnie się grupuje. To może pomóc w określeniu jej właściwości.

seqD_063Takie trójwymiarowe  mapy różnych części kosmosu powstają od wielu lat. Właśnie opublikowano kolejną, dokładniejszą niż poprzednie. Pracował nad nią zespół trzystu naukowców z całego świata. I została zaprezentowana podczas ostatniego spotkania Amerykańskiego Towarzystwa Fizycznego w Baltimore. Mapa jest dość spora, zawiera miliardy gwiazd i obejmuje całe… cztery dziesiąte procent nieba. Co ciekawe, na wielu mapach nieba, na których zaznacza się występowanie ciemnej materii, jest ona uformowana w postaci włókien. Po raz pierwszy udało się to zauważyć kilka lat temu, gdy dzięki użyciu Obserwatorium Kecka na Hawajach astrofizycy obserwowali kwazar UM287. Wyniki ich prac były opublikowane w Nature. Kwazar o którym mowa oddalony jest od Ziemi o około 10 miliardów lat świetlnych. Kwazary przypominają gwiazdy, ale w rzeczywistości są bardzo aktywnymi galaktykami, które „wyrzucają” w przestrzeń ogromne ilości energii. Badacze wykorzystali to promieniowanie tak, jak wykorzystuje się światło latarki, wchodząc do ciemnego pokoju. Światło kwazaru UM287 padało na ogromną, mającą średnicę dwóch milionów lat świetlnych chmurę gazu. Ile to jest 2 miliony lat świetlnych? Trudno to sobie wyobrazić. Układ Słoneczny ma średnicę około 30 dni świetlnych, a cała Galaktyka Drogi Mlecznej nieco ponad 100 tys. lat świetlnych. Oświetlana przez kwazar chmura pyłu była więc 20 razy większa od naszej galaktyki.

>>> Więcej naukowych informacji na FB.com/NaukaToLubie.

Wracając jednak do ciemnej materii. Astronomowie analizując rozchodzenie się światła w tej chmurze, zauważyli, że materia nie jest w niej równomiernie rozłożona, że tworzy coś w rodzaju włókien. Podali hipotezę, że to włókna ciemnej materii. Obserwacja jest w zgodzie z modelami teoretycznymi, które mówią, że ciemna materia nie jest posklejana jak materia widzialna w obiekty takie jak np. planety czy gwiazdy, czyli w struktury kuliste. Przypomina raczej pajęczynę na której „utkany” jest cały wszechświat. Kawałek tej pajęczyny właśnie zauważono. Nigdy wcześniej nie widziano bezpośrednio takich włókien.

Przegrana grawitacja

Ciemna materia – zdaniem astronomów – ma w odpowiadać za kształt dużych obiektów, takich jak np. galaktyki czy ogromne chmury gazu i materii. Trudno powiedzieć, czy może budować całe (ciemne) galaktyki. Pewne jednak jest, że wszechświat składa się z ciemnej materii w około 24 proc. Materia widzialna, taka z której i my jesteśmy zbudowani tworzy go w około 4 procentach. Razem 28 proc. Gdzie jest reszta? Czym jest reszta? I to jest chyba największa zagadka kosmologii. 72 proc. wszechświata to ciemna energia. Nie wiadomo czym jest, nie wiadomo gdzie jest. Być może wszędzie dookoła, być może jest gdzieś skupiona. Wydaje się, że na małych odległościach nie widać efektów jej działania. Być może są one tak ulotne, że nie potrafimy ich zarejestrować. Gdy jednak spojrzeć na kosmos w dużej skali, skali nawet nie galaktyk, tylko gromad galaktyk czy supergromad… Galaktyki oddalają się od siebie. Czym dalej są, tym szybciej się oddalają. Dlaczego tak się dzieje? Dlaczego grawitacja, przyciąganie, nie powoduje, że zaczną się do siebie przybliżać? Dzisiaj uważa się, że to właśnie ciemna energia powoduje puchnięcie wszechświata. A to znaczy, że w pewnym sensie działa przeciwko grawitacji. Ta ostatnia na małych dystansach tą walkę wygrywa. Ale w dużych skalach, to ciemna energia króluje.

Wszechświat jest fascynujący! I wciąż tajemniczy.

Tomasz Rożek

>>> Więcej naukowych informacji na FB.com/NaukaToLubie.

1 komentarz do Ciemno to widzę

NASA nie zmienia horoskopu!!!

Ta wiadomość przeorała dzisiejsze internety. NASA zmienia znaki zodiaku. Co za bzdura! Astrologia nie jest żadną nauką, a NASA nie zajmuje się gusłami. Wiara w magiczną moc dnia, w którym się urodziło, jest kompletną bzdurą.

Ta wiadomość przeorała dzisiejsze internety. NASA zmienia znaki zodiaku. Co za bzdura! Astrologia nie jest żadną nauką, a NASA nie zajmuje się gusłami. Wiara w magiczną moc dnia, w którym się urodziło, jest kompletną bzdurą.

>>> Więcej naukowych informacji na FB.com/NaukaToLubie.

O zmianie znaków zodiaku słyszę regularnie od kilku już lat. Tak jak gdyby „znak zodiaku” to było coś, co ma swoje miejsce albo coś, co da się precyzyjnie określić. Tak nie jest, choć kiedyś tak było. Astronomia i astrologia były jak dwie siostry bliźniaczki. Dorastały razem i uczyły się razem. Z tą tylko różnicą, że jedna z sióstr była pilną uczennicą, która czasami musiała iść pod prąd swojej epoki, a druga była wygodna i pragmatyczna. Druga siostra, Astrologia, była konformistką. W efekcie Astronomia i Astrologia rozeszły się ponad dwa tysiące lat temu. Astronomia szła naprzód, a astrologia stała w miejscu.

Dwie latarki 

>>> Więcej naukowych informacji na FB.com/NaukaToLubie.

Układ Słoneczny znajduje się w galaktyce Drogi Mlecznej, w jednej z jej odnóg, zwanych Ramieniem Oriona. Choć kosmos to głównie pustka, zdarzają się w nim niewielkie (w porównaniu z tą pustką) wyspy materii. Są nimi właśnie galaktyki. Jesteśmy otoczeni gwiazdami. Są daleko, ale nie aż tak, by nie były widoczne. Na niebie w pogodną noc można zobaczyć kilka tysięcy świetlnych punktów. Wyobraźnia człowieka już tysiące lat temu te punkty pogrupowała w kształty, czyli konstelacje. Jedną z najbardziej znanych jest Wielki Wóz (część gwiazdozbioru Wielkiej Niedźwiedzicy), który składa się z siedmiu gwiazd.  Gwiazdozbiory to grupa gwiazd, które nie są ze sobą nijak związane, ich bliskość jest pozorna, zajmują po prostu określony obszar sfery niebieskiej. Jak to rozumieć? Wyobraźmy sobie dwie latarki zapalone w ciemną noc. Tak ciemną, że innych elementów krajobrazu nie byłoby widać. Nie jesteśmy w stanie ocenić, która latarka jest bliżej, a która dalej.  Tym bardziej że latarka bliższa może świecić słabszym światłem, a ta dalsza może być potężnym reflektorem. Tak właśnie jest z gwiazdami. Na oko wszystkie gwiazdy nocnego nieba są w takiej samej odległości od nas. Niektóre z nich układają się w figury, postacie, a nawet całe sceny. Trzeba do tego sporej wyobraźni, ale tej nigdy ludziom nie brakowało. I tak niebo dla starożytnych było teatrem, sceną, na której w różnych częściach roku pojawiały się mityczne stwory, zwierzęta, herosi i bóstwa.

12 czy 13? 

>>> Więcej naukowych informacji na FB.com/NaukaToLubie.

Dla obserwatorów nieba szczególne znaczenie odgrywały gwiazdozbiory znajdujące się w tzw. zodiaku, a więc w pasie nieba, po którym poruszają się Słońce, Księżyc i inne planety. W starożytnej Babilonii czy Asyrii wyobrażano sobie, że gwiazdozbiory leżące na zodiaku są śladami na drodze, po której porusza się nasza dzienna gwiazda. Że dzielą tę drogę na etapy, a każdy z tych etapów jest w jakimś sensie charakterystyczny. Gwiazdozbiorów leżących w zodiaku jest 13 i tutaj pojawia się pierwszy problem. Znaków zodiaku jest 12. Ten brakujący to Wężownik. Ale o tym za chwilę. 12 gwiazdozbiorów w zodiaku podzieliło rok na 12 części. Chciałoby się napisać: na „równe części”, ale… gwiazdozbiory są różnej wielkości. Z kalendarza wynika, że okresy odpowiadające poszczególnym znakom zodiaku są mniej więcej równe. Tymczasem… Słońce przez gwiazdozbiór Panny przechodzi 42 dni, a przez Skorpiona tylko 6 dni. Na dodatek granice między gwiazdozbiorami są czysto umowne. Trudno rozstrzygnąć, czy Słońce jest wciąż na tle gwiazdozbioru Skorpiona czy już Strzelca. Okresy, gdy Słońce przechodzi przez kolejne gwiazdozbiory (choć jest to ruch pozorny, bo to Ziemia się obraca i dlatego widzimy Słońce na różnym tle), są uzależnione od tego, jak zostaną wyznaczone granice między nimi. W wyniku dosyć pokrętnego podziału Słońce jest w znaku Panny przez 30 dni, choć w rzeczywistości powinno być przez wspomniane 42, a w Skorpionie przez 29 dni, choć w rzeczywistości na tle tego gwiazdozbioru znajduje się tylko 6 dni. Od czego więc zależeć mają cechy człowieka? Od rzeczywistego znaku zodiaku, w którym było Słońce w dniu urodzenia, czy od znaku uznanego zwyczajowo? To ważne pytanie, bo z tablic astronomicznych wynika, że Słońce przechodzi na tle gwiazdozbioru Panny od 16 września do 30 października. Astrologowie uważają jednak, że Słońce jest w Pannie od 23 sierpnia do 22 września. Ktoś, kto urodził się, powiedzmy, 25 sierpnia, kalendarzowo (astrologicznie) jest więc Panną, ale Słońce w dniu jego urodzin było w znaku Lwa. Nawet przyjmując, że dzień urodzin ma jakiekolwiek znaczenie, przeważająca większość z tych, którzy czytają horoskopy, czyta nie ten, który powinna.

Wężownik wyleciał 

>>> Więcej naukowych informacji na FB.com/NaukaToLubie.

Dokładne granice między gwiazdozbiorami (nie tylko tymi z zodiaku) ustalono dopiero w 1928 r. w czasie kongresu generalnego Międzynarodowej Unii Astronomicznej. Teraz – można by pomyśleć – skończą się nieporozumienia. Przeciwnie. Dopiero od tego momentu widać, jak bardzo astrologia oddaliła się od astronomii. Astronomia idzie naprzód, a astrologia stoi w miejscu. Mimo znanych i ustalonych raz na zawsze granic astrolodzy nie zdecydowali się skorygować okresów, w jakich Słońce znajduje się na tle poszczególnych gwiazdozbiorów w zodiaku. Co więcej, w wyniku prac astronomów z Unii Astronomicznej do gwiazdozbiorów zodiakalnych powinna być zaliczona kolejna, 13. konstelacja Wężownika. Słońce wchodzi w jej „obszar” 30 listopada, a opuszcza go 17 grudnia. W astrologicznych znakach zodiaku po Wężowniku nie ma nawet śladu. A to dlatego, że starożytni, Wężownika nie widzieli. Gwiazdy z których „się składa” za słabo świecą. Ale jest jeszcze jeden powód bałaganu. Obrót Ziemi wokół własnej osi zajmuje jej dobę. Dlatego mamy dzień i noc. Na to nakłada się trwający rok bieg Ziemi wokół Słońca, którego skutkiem są pory roku. Ale Ziemia ma przynajmniej jeszcze jeden rodzaj ruchu regularnego, powtarzalnego. Oś Ziemi zatacza w przestrzeni koła, a pełny jej obrót zajmuje około 26 tys. lat i zwany jest rokiem platońskim. Wirującą Ziemię można porównać do wirującego zabawkowego bąka. I tak jak bąk nie wiruje w pozycji „pionowej”, tak samo oś obrotu Ziemi jest nachylona i zatacza w przestrzeni koła. Ten ruch to tzw. precesja. Ziemska precesja jest wynikiem przyciągania przez inne planety Układu Słonecznego, a także przez oddziaływanie grawitacyjne samego Słońca i Księżyca.

Zabawa dla naiwnych 

>>> Więcej naukowych informacji na FB.com/NaukaToLubie.

Ten dodatkowy ruch powoduje, że – co prawda powoli – zmienia się „widok” nocnego nieba. Nie są to zmiany duże, ale w ciągu setek lat… Gwiazdozbiory były znane przynajmniej 2–3 tys. lat przed Chrystusem. Od tamtego czasu naprawdę wiele się zmieniło. 2 tys. lat temu Słońce w dniu równonocy wiosennej wchodziło w gwiazdozbiór Barana (chodzi o wiosnę na półkuli północnej, ta na półkuli południowej jest przesunięta o pół roku). Dzisiaj jest w gwiazdozbiorze Ryb. Za około 600 lat w pierwszym dniu wiosny Słońce będzie w gwiazdozbiorze Wodnika. Co na to astrologia? Nic. Nie bierze w ogóle pod uwagę faktu precesji Ziemi. Tak jak gdyby nasza wiedza zatrzymała się kilka tysięcy lat temu. Równonoc wiosenna następuje z 20 na 21 marca. I właśnie wtedy według astrologów Słońce wchodzi w gwiazdozbiór Barana. W rzeczywistości znajdzie się w nim dopiero 29 dni później. W magiczną moc dnia urodzenia wierzy sporo osób. W telewizjach kablowych funkcjonują całe kanały, w których wróżki i wróżbici odczytują przyszłość ze szklanych kul, z kart czy z gwiazd. Horoskopy publikuje wiele gazet, a niektóre z nich z okazji Nowego Roku dołączają do swoich tytułów całe wkładki temu poświęcone. Gdy prowadzono badania nad sprawdzalnością horoskopów, okazywało się, że sprawdzają się one w takiej samej mierze zarówno wtedy, gdy czyta się horoskop swój, jak i wtedy, gdy zapoznaje się z przeznaczonym dla kogoś innego. Cała sztuka pisania horoskopów nie polega bowiem na tym, żeby cokolwiek przepowiedzieć, tylko na tym, by pasowało wszystkim i w każdej sytuacji. Gwiazdy, planety czy komety nie mają nic do tego.

A co z NASA? Cóż, agencja kosmiczna co jakiś przypomina, że astrologia to nie nauka cytując to, co napisałem powyżej. O niezauważonym gwiazdozbiorze, o precesji czy o nieregularnych granicach pomiędzy gwiazdozbiorami. Tylko tyle i aż tyle.

>>> Więcej naukowych informacji na FB.com/NaukaToLubie.

Brak komentarzy do NASA nie zmienia horoskopu!!!

„Ziemia” w sąsiedztwie

Jest skalista, jest bliziutko nas i ma wielkość podobną do wielkości Ziemi. Co jednak najważniejsze, znajduje się w tzw. strefie życia, czyli ani nie za blisko, ani nie za daleko od swojej gwiazdy. Właśnie odkryto nową planetę.

Jest skalista, jest bliziutko nas i ma wielkość podobną do wielkości Ziemi. Co jednak najważniejsze, znajduje się w tzw. strefie życia, czyli ani nie za blisko, ani nie za daleko od swojej gwiazdy. Właśnie odkryto nową planetę.

>>> Więcej naukowych informacji na FB.com/NaukaToLubie.

Planeta krąży wokół czerwonego karła Proxima Centauri, czyli gwiazdy, która jest naszą najbliższą gwiazdową sąsiadką. Na odkrytej planecie woda może być w stanie ciekłym. Proxima b została złapana dzięki obserwacjom prowadzonym w Chile. Krąży wokół swojej gwiazdy macierzystej nieco ponad 11 ziemskich dni. Tak jak wspomniałem Proxima Centauri jest naszą najbliższą sąsiadką, a to oznacza, że planeta, która wokół niej krąży jest najbliższą nam planetą pozasłoneczną. Czy jest na niej życie? Tego nie wiadomo i trudno nawet powiedzieć w jaki sposób moglibyśmy się tego dowiedzieć. Bardzo dokładne obserwacje mogą nam udzielić inf. o składzie atmosfery albo nawet związków na powierzchni planety, ale na przelot na Proxima b będzie trzeba jeszcze poczekać. Gwiazda i planeta oddalone sa od nas o około 4 lata świetlne, czyli około 38 bilionów kilometrów.

>>> Więcej naukowych informacji na FB.com/NaukaToLubie.

Dla tych, którzy gwiazdę i planetę będą próbowali wypatrzyć na nocnym niebie, także nienajlepsza wiadomość. Obserwacja pozasłonecznych planet jest ekstremalnie trudna nawet przez profesjonalne teleskopy nie mówiąc już o amatorskich. Gołym okiem wcale nie da się ich zobaczyć. Niestety gołym okiem nie widać nawet gwiazdy Proxima Centauri. Jest czerwonym karłem, który świeci za słabym światłem. – Po raz pierwszy zaczęliśmy podejrzewać, że wokół tej [Proxima Centauri] gwiazdy krąży planeta już w 2013 roku. Od tamtego czasu obserwowaliśmy gwiazdę kilkoma różnymi teleskopami – powiedział Guillem Anglada-Escude, szef zespołu astronomów zaangażowanych w projekt badawczy Pale Red Dot.

Masa odkrytej planety to 1,3 masy Ziemi. Planeta krąży wokół swojego słońca w odległości 7 mln kilometrów, a to wielokrotnie mniej niż odległość Ziemia – Słońce. To znacznie mniej niż odległość Słońce – Merkury. Proxima Centauri jest jednak inną gwiazdą niż ta nasza. Świeci słabym światłem i dlatego mimo małej odległości gwiazda – planeta, na powierzchni tej drugiej może znajdować się woda w stanie ciekłym.

>>> Więcej naukowych informacji na FB.com/NaukaToLubie.

Teraz, te Proxima b będzie głównym celem obserwacji tych astronomów, którzy będą poszukiwali życia na obcych planetach. Jeżeli kiedykolwiek (a to na pewno nastąpi) zorganizujemy międzygwiezdną misję, na pewno pierwszym jej celem będzie właśnie nowo odkryta planeta.

Tomasz Rożek

Brak komentarzy do „Ziemia” w sąsiedztwie

(wszech)Świat się marszczy !!!

Lada dzień gruchnie wiadomość na którą czekamy od kilku dziesięcioleci. Wszechświat, przestrzeń marszczy się. W LIGO podobno odkryto fale grawitacyjne.

Kosmiczny detektor, kosmiczne zagadnienie. W świecie fizyków i kosmologów od kilku dni nie mówi się o niczym innym niż fale grawitacyjne, które miał podobno wykryć LIGO. O co chodzi?

>>> Więcej naukowych informacji na FB.com/NaukaToLubie

waves-101-1222750-1600x1200

Fale grawitacyjne to kompletny odlot. Człowiekiem który sprawę rozumiał, ba, który ją wymyślił, a w zasadzie wyliczył był nie kto inny tylko Albert Einstein (swoją drogą powinien dostać nagrodę za odkrycie najbardziej nieintuicyjnych zjawisk we wszechświecie). Z napisanej przez niego 100 lat temu Ogólnej Teorii Względności wynika, że ruch obiektów obdarzonych masą,  jest źródłem rozchodzących się w przestrzeni fal grawitacyjnych (lub inaczej – choć nie mniej abstrakcyjnie – zaburzeń czasoprzestrzennych). Jak to sobie wyobrazić? No właśnie tu jest problem. Bardzo niedoskonała analogia to powstające na powierzchni wody kręgi, gdy wrzuci się do niej kamień. W przypadku fal grawitacyjnych zamiast wody jest przestrzeń, a zamiast kamienia poruszające się obiekty. Czym większa masa i czym szybszy ruch, tym łatwiej zmarszczki przestrzeni powinny być zauważalne. Rejestrując największe fale grawitacyjne, tak jak gdybyśmy bezpośrednio obserwowali największe kosmiczne kataklizmy: zderzenia gwiazd neutronowych, czarnych dziur czy wybuchy supernowych. Trzeba przyznać, że perspektywa kusząca gdyby nie to… że fale grawitacyjne to niezwykle subtelne zjawiska. Nawet te największe, bardziej będą przypominały lekkie muśnięcia piórkiem niż trzęsienie ziemi. W książce „Zmarszczki na kosmicznym morzu” (Ripples on a Cosmic Sea: The Search for Gravitational Waves) australijski fizyk, prof. David Blair, poszukiwanie fal grawitacyjnych porównuje do nasłuchiwania wibracji wywołanych przez pukanie do drzwi z odległości dziesięciu tysięcy kilometrów. Detektory zdolne wykryć fale grawitacyjne powinny być zdolne zarejestrować wstrząsy sejsmiczne wywołane przez upadek szpilki po drugiej stronie naszej planety. Czy to w ogóle jest możliwe? Tak! Od 2002 roku działa w USA Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory w skrócie LIGO czyli Laserowe Obserwatorium Interferometryczne Fal Grawitacyjnych. Zanim budowa ruszyła, pierwszy szef laboratorium prof. Barry Barrish na dorocznym posiedzeniu AAAS (American Association for the Advancement of Science) oświadczył, że pomimo wielu trudności nadszedł w końcu czas na zrobienie czegoś, co można nazwać prawdzią nauką (swoją drogą, odważne słowa na zjeździe najlepszych naukowców na świecie).

>>> Więcej naukowych informacji na FB.com/NaukaToLubie

This_visualization_shows_what_Einstein_envisioned

Symulacja łączenia się czarnych dziur – jedno ze zjawisk, które wytwarza najsilniejsze fale grawitacyjne

Z falami grawitacyjnymi jest jednak ten problem, że przez dziesięciolecia, mimo prób, nikomu nie udało się ich znaleźć. Gdyby komuś zaświtała w głowie myśl, że być może w ogóle ich nie ma, spieszę donieść, że gdyby tak było naprawdę, runąłby fundament współczesnej fizyki – Ogólna Teoria Względności, a kosmologię trzeba byłoby przepisać od początku. Dzisiaj głośno mówi się, że fale grawitacyjne zostały przez LIGO zarejestrowane. Panuje raczej atmosfera lekkiego podniecenia i oczekiwania na to, co stanie się za chwilę. Potwierdzenie istnienia fal grawitacyjnych nie będzie kolejnym odkryciem, które ktoś odfajkuje na długiej liście spraw do załatwienia.  Zobaczymy otaczający nas wszechświat z całkowicie innej perspektywy.

Jako pierwszy falowe zmiany pola grawitacyjnego, w latach 60 XX wieku próbował zarejestrować amerykański fizyk Jaseph Weber. Budowane przez niego aluminiowe cylindry obłożone detektorami nie zostały jednak wprawione w drgania. Co prawda Weber twierdził, że złapał zmarszczki wszechświata, ale tego wyniku nie udało się potwierdzić. Dalsze poszukiwania trwały bez powodzenia, aż do 1974 roku, gdy dwóch radioastronomów z Uniwersytetu w Princeton (Joseph Taylor i Russel Hulse) obserwując krążące wokół siebie gwiazdy (PSR1913+16) stwierdziło, że układ powoli traci swoją energię, tak jak gdyby wysyłał … fale grawitacyjne. Mimo, że samych fal nie zaobserwowano, za pośrednie potwierdzenie ich istnienia autorzy dostali w 1993 roku Nagrodę Nobla. Uzasadnienie Komitetu Noblowskiego brzmiało: „za odkrycie nowego typu pulsara, odkrycie, które otwiera nowe możliwości badania grawitacji”.

>>> Więcej naukowych informacji na FB.com/NaukaToLubie

virgoviewInstalacja, która z lotu ptaka wygląda jak wielka litera L, to dwie rury o długości 4 km każda, stykające się końcami pod kątem prostym. Choć całość przypomina przepompownię czy oczyszczalnię ścieków jest jednym z najbardziej skomplikowanych urządzeń kiedykolwiek wybudowanych przez człowieka. Każde z ramion tworzy betonowa rura o średnicy 2 metrów. W jej wnętrzu – jak w bunkrze – znajduje się druga ze stali nierdzewnej, która jest granicą pomiędzy światem zewnętrznym a bardzo wysoką próżnią. Z miejsca w którym rury się stykają, „na skrzyżowaniu”, dokładnie w tym samym momencie wysyłane są wiązki lasera. Ich celem są zwierciadła umieszczone na końcu każdej z rur. 2000px-Ligo.svgOdbijane przez zwierciadła tam i z powrotem około 100 razy promienie, wpadają z powrotem do centralnego laboratorium i tam zostają do siebie porównane. Dzięki zjawisku interferencji możliwe jest wyliczenie z wielką dokładnością różnicy przebytych przez obydwie wiązki światła dróg. A drogi te powinny być identyczne, no chyba że… chyba że w czasie pomiaru przez Ziemie – podobnie jak fala na powierzchni wody – przejdzie fala grawitacyjna. Wtedy jedno z ramion będzie nieco dłuższe, a efekt natychmiast zostanie wychwycony w czasie porównania dwóch wiązek. Tyle tylko, że nawet największe zaburzenia zmienią długość ramion o mniej niż jedną tysięczną część średnicy protonu (!). To mniej więcej tak, jak gdyby mierzyć zmiany średnicy Drogi Mlecznej (którą ocenia się na ok. 100 tys. lat świetlnych) z dokładnością do jednego metra. Czy jesteśmy w stanie tak subtelne efekty w ogóle zarejestrować ? Lustra na końcach każdego z korytarzy (tuneli) mogą zadrgać (chociażby dlatego, że przeleciał nad nimi samolot, albo w okolicy przejechał ciężki samochód). By tego typu efekty nie miały wpływu na pomiar zdecydowano się na budowę nie jednej, ale dwóch instalacji, w Handford w stanie Waszyngton i w Livingston w stanie Luizjana. Są identyczne, choć oddalone od siebie o ponad 3 tys. kilometrów. Ich ramiona maja takie same wymiary i maja takie same układy optyczne. Nawet gdy w jednym LIGO zwierciadło nieoczekiwanie zadrga, niemożliwe by to samo w tej samej chwili stało się ze zwierciadłem bliźniaczej instalacji. Zupełnie jednak inaczej będzie gdy przez Ziemię przejdzie z prędkością światła fala grawitacyjna. Zmiany jakie wywoła zajdą w dokładnie tej samej chwili w obydwu ośrodkach.

>>> Więcej naukowych informacji na FB.com/NaukaToLubie

A kończąc, pozwólcie na ton nieco nostalgiczny. Wszechświat jest areną niezliczonych kataklizmów a dramatyczne katastrofy, to naturalny cykl jego życia. To nic, że od tysięcy lat na naszym niebie królują te same gwiazdozbiory. W skali kosmicznej taki okres czasu to nic nieznacząca chwila, a nawet w czasie jej trwania widoczne były wybuchy gwiazd. Z bodaj największego kataklizmu – Wielkiego Wybuchu – „wykluło” się to co dzisiaj nazywamy kosmosem. Obserwatoria grawitacyjne (np. takie jak LIGO) otworzą oczy na inne wielkie katastrofy, i to nie tylko te które będą, ale także te które były. Już prawie słychać zgrzyt przekręcanego klucza w drzwiach. Już za chwilę się otworzą. Najpierw przez wąską szparę, a później coraz wyraźniej i coraz śmielej będziemy obserwowali wszechświat przez nieznane dotychczas okulary. Ocenia się, że to co widzą „zwykłe” teleskopy (tzw. materia świecąca) to mniej niż 10% całej masy Wszechświata. A gdzie pozostałe 90% ? Na to pytanie nie znaleziono dotychczas odpowiedzi. Tzw. ciemna materia powinna być wszędzie, a nie widać jej nigdzie. Przypisuje się jej niezwykłe właściwości, łączy się ją z nie mniej tajemniczą ciemną energią. Czy LIGO, pomoże w rozwiązaniu tej intrygującej zagadki? Czy będzie pierwszym teleskopem, przez który będzie widać ciemną materię? Jeżeli obserwatoria grawitacyjne będą w stanie „zobaczyć” obiekty, które można obserwować także w świetle widzialnym (np. wybuch supernowej), a nie będą widziały ani grama ciemnej materii, to zagadka staje się jeszcze bardziej tajemnicza. Bo albo ta materia nie podlega prawom grawitacji, albo nie ma żadnej ciemnej materii. Konsekwencje obydwu tych scenariuszy są trudne do przewidzenia. Czy teraz rozumiecie dlaczego odkrycie fal grawitacyjnych jest tak ważne? 

10 komentarzy do (wszech)Świat się marszczy !!!

Wszystko jest matematyką – rozmowa z X. prof. Michałem Hellerem

O kosmosie, ciekawości, przypadku i matematyce z księdzem profesorem Michałem Hellerem, teologiem, kosmologiem, matematykiem i filozofem rozmawia Tomasz Rożek

Z księdzem profesorem Michałem Hellerem, teologiem, kosmologiem, matematykiem i filozofem rozmawia Tomasz Rożek. Poniższy wywiad jest uzupełnieniem dwóch rozmów, które opublikowałem na kanale YouTube.com/Nauka To Lubie. Pierwsza z tych rozmów dotyczyła wszechświata, a druga człowieka. U dołu wywiadu znajdują się bezpośrednie odnośniki do obydwu rozmów.

>>> Więcej naukowych ciekawostek na FB.com/NaukaToLubie

Co się stało się prawie 14 miliardów lat temu? Możemy w ogóle udzielić jakiejkolwiek odpowiedzi?

Historię wszechświata rekonstruujemy poruszając się wstecz. Do 3 minut po wielkim wybuchu mamy wiedzę bardzo solidną, a potem grzęźniemy w hipotezach. Im bliżej początku, tym bardziej hipotetyczna jest nasza wiedza. Ta wiedza opiera się na teorii, ale teoria jest dobrze sprawdzona chociażby w takich miejscach jak laboratorium fizyki cząstek CERN, gdzie zderza się ze sobą np. protony.

Wiemy w takim razie co stało się po Wielkim Wybuchu, ale co było w punkcie zero?

Pytanie, czy taki punkt zero w ogóle był. Według klasycznej kosmologii, według teorii Einsteina, rzeczywiście punkt zero istniał i był tzw. osobliwością, czyli obszarem, w którym załamuje się pojęcie czasoprzestrzeni. Pojęcia czasu i przestrzeni tracą tam sens. Tam urywa się nasza wiedza, znane nam prawa natury przestają działać.

Skoro nie prawa przyrody, to co się tam dzieje?

To jest pytanie, na które nie znam odpowiedzi. Mamy dwie wielkie teorie: fizyka kwantowa i fizyka grawitacji. Fizyka kwantowa rządzi światem cząstek elementarnych, mikroświatem. Fizyka grawitacji rządzi kosmosem w wielkiej skali. Zaraz po Wielkim Wybuchu te dwie teorie nakładały się na siebie. Po to by wyjaśnić co dzieje się w osobliwości, trzeba połączyć te dwie teorie w jedną. Jest to niezmiernie trudne wyzwanie, bo te dwie siły mają zupełnie inną naturę. Moim zdaniem, to jest w tej chwili problem numer jeden fizyki teoretycznej. Mamy kilka, może nawet kilkanaście pomysłów jak grawitację i teorię kwantów ze sobą połączyć, ale żaden z nich nie jest potwierdzony doświadczalnie. Wszystko to są hipotetyczne rzeczy, posługują się bardzo ładną i zaawansowaną matematyką, ale nie mamy empirycznego rozstrzygnięcia, która jest prawdziwa i pewnie długo nie będziemy mieć.

Czy to jest przypadek, że człowiek został obdarzony umysłem, żeby dociekać tak skomplikowanych i abstrakcyjnych rzeczy?

Tego też nie wiemy. W każdym razie jest to rzecz niesamowita, że mamy taką władzę poznawania wszechświata. Bo pomyślmy nad tym. Jeżeli umysł ludzki powstał ewolucyjnie przez oddziaływanie z otoczeniem, to jak mówią biologowie, utrwalały się te cechy, które są potrzebne do przeżycia.

Wiedza o czarnej dziurze nie jest potrzebna?

Wiedza o czarnej dziurze jest absolutnie niepotrzebna do przeżycia.

Od biedy dałoby się połączyć wiedzę z sukcesem reprodukcyjnym. W końcu wolimy się otaczać ludźmi mądrzejszymi. Może intelekt czy wiedza to coś w rodzaju pożądanego przez przyszłego partnera gadżetu?

Myślę, że chyba wystarczyłby taki gadżet, który służyłby do uchylania głowy jak maczuga leci. Niemniej jednak jest to niesamowite, że człowiek ma tak rozwinięty umysł. Jeśli popatrzymy na historię, to tak naprawdę fizyka zaczęła się gdzieś w XVII wieku. Jesteśmy dopiero na samym początku. Co to jest kilkaset lat wobec 14 miliardów? I to jest rzeczywiście coś absolutnie niesamowitego. Można by to pytanie, które pan zadał, postawić w innej formie: czy złożoność ludzkiego mózgu wystarczy, ażeby zbadać złożoność wszechświata? Innymi słowy, czy złożoność wszechświata jest przykrojona na miarę naszego mózgu? Niezależnie od tego, czy jesteśmy sami we wszechświecie jako istoty rozumne, czy też są jacyś nasi bracia w rozumie, specjaliści mówią, że złożoność mózgu jest większa, niż złożoność całego wszechświata.

Ilość potencjalnych połączeń między komórkami w mózgu jednego człowieka jest większa niż ilość gwiazd we wszechświecie.

No właśnie. I to nas stawia w dość wyróżnionej pozycji. Natomiast czy dzięki tej złożoności możemy pojąć wszystko? Tu jest pewien logiczny paradoks. Jeśli chcielibyśmy pojąć wszystko, to musielibyśmy zrozumieć także mózg. Czy mózg może poznać sam siebie?

>>> Więcej naukowych ciekawostek na FB.com/NaukaToLubie

Mówiliśmy trochę o ewolucji, a z nią bardzo często wiąże się słowo „przypadek”. 

Arystoteles miał przyczynową koncepcję nauki, która w jakimś sensie jest aktualna do dzisiaj. Wyjaśniamy wszechświat według Arystotelesa przez ciągi przyczyn i skutków, takie łańcuchy przyczynowe. Natomiast on przypadek określił jako coś, co przerywa taki ciąg. Interweniuje przypadkowo w ten ciąg i zaburza go. I dlatego według niego nie może być wiedzy naukowej o przypadku. I ludzie uwierzyli, że przypadek jest jakimś takim obcym ciałem w nauce. Tymczasem okazuje się, że tak nie jest. Najbardziej dramatycznym czy widocznym przykładem próby oswajania przypadku jest ludzka chciwość. Jak ktoś gra hazardowo, to chce wygrać. Ludzie szukali więc jakiejś strategii, żeby zapewnić sobie zwycięstwo w totolotku, ruletce, czy w pokerze.

No i takiego sposobu nie znaleźli. Wygrana czy przegrana to kwestia przypadku.

Czy na pewno? Statystyka i rachunek prawdopodobieństwa mówią co innego. Gdyby było tak jak pan mówi, nie mogłyby działać np. banki czy towarzystwa ubezpieczeniowe, które liczą prawdopodobieństwo w związku z ubezpieczeniami na życie. Bez prawdopodobieństwa i statystyki nie byłoby dzisiejszej wiedzy. Ani fizyki, ani medycyny.

Bo statystyka daje odpowiedzi dotyczące ogółu a pojedynczy przypadek dalej jest dziełem… przypadku.

Też nie całkiem. W „Summa contra gentiles” św. Tomasz pisze, że boża opatrzność rządzi zdarzeniami ex casu del fortuna – dziejącymi się z przypadku lub losowo. Dwoje ludzi pobiera się, bo spotkali się, gdy spóźnił się pociąg. Czy to przypadek? Wszystko tu ma przyczynę. Pociąg się spóźnił, bo popsuła się lokomotywa. Młodzi ludzie byli w tym samym miejscu o tym samym czasie, bo każde z nich jechało w konkretne miejsce. W fizyce tak jest na każdym kroku. Dobrym przykładem jest zwykły rzut kamieniem. On jest opisany prostymi równaniami ruchu Newtona i wszystko jest – wydawałoby się – zdeterminowane, ale ja mogę przypadkiem tym kamieniem zamiast trafić w tarczę, to komuś w głowę. W nauce jest bardzo dużo miejsca na przypadki, a one same nie są zaprzeczeniem zasad przyrody. W siatce praw przyrody są pewne luzy na przypadki. Bez tych przypadków prawa przyrody by nie mogły działać.

A ten plan, te reguły, które tym wszystkim rządzą, te luzy, o których ksiądz profesor mówi, czy one jakoś powstały, czy one były zawsze? Jak to rozumieć?

No to jest problem genezy praw przyrody. I ja nie wiem jaka ona jest. To na pewno nie jest zagadnienie z dziedziny fizyki, bo fizyka zakłada prawa przyrody. Nie wyjaśnia ich. W każdym modelu fizycznym prawa fizyki są założone. Takie, a nie inne i koniec. Natomiast wyjaśnienie, skąd się biorą prawa przyrody, to już raczej należy do filozofii czy na przykład do teologii. Można powiedzieć, że to po prostu Pan Bóg stworzył.

>>> Więcej naukowych ciekawostek na FB.com/NaukaToLubie

To jest bardzo wygodne podejście. Pan Bóg stworzył, kropka. A może by się nad tym zastanowić ?

Często fizycy nie nazywają tego Panem Bogiem, ale skądś się one musiały wziąć. Einstein nie uznawał Boga w formie chrześcijańskiej. Raczej był bliżej panteizmu, ale używał hasła „Zamysł Boga” – the Mind of God. Może używał to jako metaforę, ale uważał, że zestaw praw przyrody to jest właśnie the Mind of God. I mówił: nie chciałbym nic więcej wiedzieć, tylko znać the Mind of God.

Znać boży zamysł… czyli to jedno równanie, które opisuje wszystko?

No tak. I tu są te granice fizyki, o których mówimy. Na to wszystko nakłada się matematyka, która jest uniwersalnym językiem opisu wszechświata. Tylko trzeba pamiętać, że matematyka nie oznacza wcale determinizmu.

2 + 2 zawsze równa się 4. Cała matematyka szkolna jest deterministyczna.

No bo w szkole się uczy najprostszych rzeczy: dodawania, odejmowania i pierwiastkowania. Niewiele więcej. W prawdopodobieństwie nic nie jest pewne, choć wszystko prawdopodobne. A to dopiero początek. Mechanika kwantowa posługuje się matematyką, która jest indeterministyczna. Wcześniej rozmawialiśmy o przypadkach. Ja rozróżniam dwa ich rodzaje. Jeden to przypadek wynikający z niewiedzy albo ignorancji. Np. mogę się z kimś założyć, czy z zza rogu wyjedzie tramwaj numer 8 czy 4. Ja nie wiem który i traktuję to w kategoriach przypadku, ale jeżeli te tramwaje są w drodze, to proces jest zdeterminowany. Natomiast czy są przypadki, zdarzenia, które rzeczywiście nie są zdeterminowane? Mechanika kwantowa jest świadectwem, że tak, są. I takie przypadki pojawiają się u podstaw całej naszej rzeczywistości.

Czy wszechświat ma jakieś granice geometryczne? Pytam zarówno o to, czy możemy dowolnie długo dzielić cząstki elementarne na coraz mniejsze kawałki, jak i o to, czy kosmos gdzieś się kończy?

Może być tak, że świat jest skończony, ale nie ma granicy. I wtedy idąc cały czas w jedną stronę, w końcu trafimy do punktu wyjścia. Modele otwarte mówią, że można zmierzać w jednym kierunku w nieskończoność. Nie ma żadnych naukowych powodów, by wszechświat miał granice. Natomiast czy można dzielić cząstki w nieskończoność? Nie wiem.

Co zapaliło małego Michała Hellera do tego by zajął się nauką? A co zapala już dorosłego księdza profesora by zajmował się nią dalej? 

Dorastałem w domu, gdzie rozmawiało się o nauce, o świecie. Ojciec był inżynierem, opublikował nawet kilka prac matematycznych. Od dziecka, jak tylko miałem jakąś książkę popularnonaukową, to się w niej zaczytywałem. I trudno tak ciekawymi rzeczami się nie zajmować. A dzisiaj? Chyba ta sama ciekawość co u małego Michała. Ciekawość jest motorem działania. Ale trzeba uważać, bo ona musi być pod kontrolą. Inaczej do niczego się nie dojdzie, niczego nie uda się wystarczająco dobrze zbadać. Na świecie żyje wielu geniuszy, którzy nie potrafili się ograniczyć. Wiedzą prawie wszystko o prawie wszystkim i zarazem niewiele. Wszystko ich za bardzo ciekawi. I w moim przypadku to zawsze było dość trudne i bywa trudne do dzisiaj. Interesuje mnie za dużo, a trzeba się ograniczyć do jednego.

>>> Więcej naukowych ciekawostek na FB.com/NaukaToLubie

Ksiądz Profesor Michał Heller jest teologiem, filozofem i kosmologiem. W 2008 roku jako jedyny dotychczas Polak został laureatem międzynarodowej Nagrody Templetona, przyznawanej za pokonywanie barier między nauką a religią. Jest autorem kilkudziesięciu książek. 

Opublikowany powyżej wywiad jest fragmentem rozmowy jaką przeprowadziłem z X. prof. Michałem Hellerem dla tygodnika Gość Niedzielny.
3 komentarze do Wszystko jest matematyką – rozmowa z X. prof. Michałem Hellerem

Burza światła

Podobno dzisiaj i jutro widoczna na polskim niebie ma być zorza polarna. O ile nie będzie chmur. 156 lat temu miała miejsce największa opisana burza geomagentyczna. Gdyby zdarzyła się dzisiaj, zamilkłyby telefony, radia i stacje telewizyjne. Najpewniej uszkodzona zostałaby także infrastruktura energetyczna.

Dzisiaj, a może nawet jutro widoczna ma być na polskim niebie zorza polarna. O ile nie będzie chmur.  156 lat temu miała miejsce największa opisana burza geomagentyczna. Gdyby zdarzyła się dzisiaj, zamilkłyby telefony, radia i stacje telewizyjne. Najpewniej uszkodzona zostałaby także infrastruktura energetyczna.

>>> Więcej naukowych ciekawostek na FB.com/NaukaToLubie

Dokładnie 1 września 1859 roku na Słońcu zdarzył się potężny wybuch. Materia słoneczna została wyrzucona w przestrzeń z prędkością dochodzącą nawet do 900 km na sekundę. Wybuchy na Słońcu to nic niezwykłego, ale ten był wyjątkowo silny. Co ciekawe nasza dzienna gwiazda wcale nie była wtedy w fazie swojej największej aktywności.

Tymczasem na Ziemi…     

… rozpętała się burza światła. Dzień po wybuchu na Słońcu, wyrzucona z jego powierzchni materia dotarła do Ziemi. Naładowane elektrycznie cząstki, w zderzeniu z naszą atmosferą, a właściwie hamowane przez ziemskie pole magnetyczne były źródłem jednej z największych, kiedykolwiek rejestrowanych zórz polarnych. W 1859 roku nie było telefonów komórkowych, telewizorów ani odbiorników radiowych. Gdyby były, na pewno by zamilkły. Straty byłyby ogromne. Do listy strat trzeba doliczyć stacje transformatorowe i całą flotyllę satelitów. Nie tylko tych naukowych, ale także komercyjnych. Szacuje się, że dzisiaj straty spowodowane burzą porównywalnej wielkości wyniosłyby około 2 trylionów dolarów. Trylion to miliard miliardów. Wtedy, w połowie XIX wieku, zaburzona została jedynie raczkująca wtedy łączność telegraficzna. Pierwszy telegraf elektryczny zbudowano 22 lata wcześniej, w 1837 roku. Dzisiaj burza sparaliżowałaby życie. Trudno je sobie wyobrazić bez elektronicznej komunikacji, prądu czy choćby GPS’a. Wtedy, w zasadzie nikomu nie utrudniła życia. Mocno je za to urozmaiciła.

Zorze na Kubie

Na wysokości od 100 do 400 km nad naszymi głowami naładowane elektrycznie cząstki pochodzące ze Słońca (elektrony i protony), są przechwytywane przez ziemskie pole magnetyczne. Zaczynają się poruszać wzdłuż jego linii. Te zagęszczają się w okolicach biegunów i tam cząstki wiatru słonecznego zderzają się z atomami rozrzedzonej atmosfery. Atom w który uderzają traci część swoich elektronów (zjawisko jonizacji). Gdy „złapie” je z powrotem, energię którą otrzymał od protonu czy elektronu ze Słońca, wypromieniowuje w postaci światła. To światło, to zorza polarna. Luminescencję rozrzedzonych gazów zaobserwowano także wokół biegunów innych planet, m.in. Jowisza, Saturna, Urana, Neptuna, a nawet Marsa.

Zorze występują zwykle w okolicach biegunów. 150 lat temu, w wyniku rekordowej ilości naładowanych cząstek, zjawisko było widoczne jednak w całej Ameryce Północnej, a nawet na Kubie. Zorze były tak intensywne i jasne, że ludzie wstawali w środku nocy myśląc, że już świta. Ich zdziwienie, a może przerażenie, musiało być całkiem spore gdy zamiast wschodu Słońca na niebie pojawiły się piękne, kolorowo pulsujące niby-płomienie.

To może się zdarzyć jutro

Na dużych szerokościach geograficznych zorze polarne – nazywane czasami światłami północy – mają kolor biały, żółty i zielony, na niższych, charakteryzują je kolory ciemniejsze: czerwone, niebieskie, a nawet fioletowe. Zorze polarne w Polsce zdarzają się rzadko i tylko w okresie najwyższej aktywności Słońca. Co około 11 lat nasza dzienna gwiazda przeżywa burzliwe chwile. Kolejne maksimum było rejestrowane w latach 2012-2013. Nie powinniśmy być tego jednak całkowicie pewni. Nasza gwiazda jest nieprzewidywalna. Gdy coś stanie się na jej powierzchni, mamy kilkadziesiąt godzin czasu na przygotowanie się na niesamowite zjawisko. A gdyby eksplozja na Słońcu była duża, lepiej wyłączyć wszystkie urządzenia elektroniczne i … zaopatrzyć się w świeczki. Prądu może nie być przez kilka dni.

>>> Więcej naukowych ciekawostek na FB.com/NaukaToLubie

5 komentarzy do Burza światła

W kosmosie woda jest wszędzie!

Jest na planetach, księżycach, kometach a nawet… w mgławicach. Dość powszechnie panująca opinia o tym, że woda jest obecna tylko na Ziemi, jest kompletnie błędna. Wody w kosmosie jest bardzo dużo. Ale to wcale nie musi znaczyć, że wszędzie tam jest życie.

Dość powszechnie panująca opinia o tym, że woda jest obecna tylko na Ziemi, jest kompletnie błędna. Choć w kolejnym odcinku „Megaodkryć” na National Geographic Channel będzie mowa o „Wodnej apokalipsie” to okazuje się, że ta wspomniana apokalipsa to nasz ziemski problem.

>> Polub FB.com/NaukaToLubie i pomóż mi tworzyć stronę pełną nauki. 

Woda płynna jest na przynajmniej kilku obiektach Układu Słonecznego. Kilka tygodni temu odkryto ją także na powierzchni Marsa. Co zaskakuje, obłoki pary wodnej „wiszą” także w przestrzeni kosmicznej. Kilka lat temu odkryto taki wokół kwazaru PG 0052+251. Póki co, to największy ze wszystkich znanych rezerwuarów wody w kosmosie. Dokładne obliczenia wskazują, że gdyby całą tę parę wodną skroplić, byłoby jej 140 bilionów (tysięcy miliardów) razy więcej niż wody we wszystkich ziemskich oceanach. Masa odkrytego wśród gwiazd „zbiornika wody” wynosi 100 tysięcy razy więcej niż masa Słońca. To kolejny dowód, że woda jest wszechobecna we wszechświecie.

Do wyboru: lód, woda i para

Naukowców nie dziwi sam fakt znalezienia wody, ale jej ilość. Cząsteczka wody (dwa atomy wodoru i jeden atom tlenu) jest stosunkowo prosta i występuje we wszechświecie powszechnie. Bardzo często łączy się ją z obecnością życia. Faktem jest, że życie, jakie znamy, jest uzależnione od obecności wody. Ale sam fakt istnienia gdzieś wody nie oznacza istnienia tam życia. Po to, by życie zakwitło, musi być spełnionych wiele różnych warunków. Woda wokół wspomnianego kwazaru jest w stanie gazowym, a woda niezbędna do życia musi być w stanie ciekłym. Nawet jednak ciekła woda to nie gwarancja sukcesu (w poszukiwaniu życia), a jedynie wskazówka.

Takich miejsc, którym badacze się przyglądają, jest dzisiaj w Układzie Słonecznym przynajmniej kilka. Woda może tu występować – tak jak na Ziemi – w trzech postaciach: gazowej, ciekłej i stałej. I właściwie we wszystkich trzech wszędzie jej pełno. Cząsteczki pary wodnej badacze odnajdują w atmosferach przynajmniej trzech planet Układu Słonecznego. Także w przestrzeni międzygwiezdnej. Woda w stanie ciekłym występuje na pewno na Ziemi. Czasami na Marsie, najprawdopodobniej na księżycach Jowisza, ale także – jak wykazały ostatnie badania – na księżycach Saturna. A na jednym z nich – Enceladusie – z całą pewnością. Gdy kilka lat temu amerykańska sonda kosmiczna Cassini-Huygens przelatywała blisko tego księżyca, zrobiła serię zdjęć, na których było wyraźnie widać buchające na wysokość kilku kilometrów gejzery. Zdjęcia tego zjawiska były tak dokładne, że badacze z NASA zauważyli w buchających w przestrzeń pióropuszach nie tylko strugi wody, ale także kłęby pary i… kawałki lodu. Skąd lód? Wydaje się, że powierzchnia Enceladusa, tak samo zresztą jak jowiszowego księżyca Europy, pokryta jest bardzo grubą (czasami na kilka kilometrów) warstwą lodu. Tam nie ma lądów czy wysp. Tam jest tylko zamarznięty ocean. Cały glob pokryty jest wodą.

061215_europa_02

Powierzchnia jowiszowego księżyca Europa

Nie tylko u nas

Skoro cała powierzchnia księżyców Jowisza i Saturna pokryta jest bardzo grubym lodem, skąd energia gejzerów? Skąd płynna woda pod lodem? Niektóre globy żyją, są aktywne. Ich wnętrze jest potężnym reaktorem, potężnym źródłem ciepła. Tak właśnie jest w przypadku zarówno Europy, jak i Enceladusa. Swoją drogą ciekawe, co musi się dziać pod kilkukilometrowym lodem, skoro woda, która wydrążyła sobie w nim lukę, wystrzeliwuje na wiele kilometrów w przestrzeń?

Może nie morza, jeziora czy chociażby bajora, ale lekka rosa – wodę znajduje się także na powierzchni naszego Księżyca. Zaskakujące odkrycie to dzieło indyjskiej sondy Chandrayaan-1, potwierdzone przez dwie amerykańskie misje (Deep Impact i Cassini).

Niejedna praca naukowa powstała też na temat wody na Czerwonej Planecie. Wiadomo, że jest na marsjańskich biegunach. Nie brakuje jednak danych, że woda, nawet w stanie ciekłym, pojawia się czasowo w różnych innych miejscach planety. Wyraźnie ją widać na zboczach kraterów, o ile padają na nie promienie letniego Słońca.

Z badań amerykańskiej sondy Messenger, która od 2004 roku badała Merkurego, wynika, że woda jest także w atmosferze pierwszej od Słońca gorącej planety. Co z innymi planetami spoza Układu Słonecznego? Na nich też pewnie jest mnóstwo wody. Tylko jeszcze o tym nie wiemy. Chociaż… Pierwszą egzoplanetą, na której najprawdopodobniej jest woda jest HD 189733b, która znajduje się 63 lata świetlne od nas. Ta planeta to tzw. gazowy gigant. Ogromna kula gorących i gęstych gazów z płynnym wnętrzem. Gdzie tutaj miałaby być woda? Wszędzie – twierdzą badacze. Dzięki aparaturze wybudowanej w California Institute of Technology, USA udało się odkryć, że mająca prawie 1000 st. C atmosfera zawiera duże ilości pary wodnej.

>> Polub FB.com/NaukaToLubie i pomóż mi tworzyć stronę pełną nauki. 

Czy któreś z tych kosmicznych źródeł wody będzie nas w stanie uchronić przez niedostatkiem pitnej wody na Ziemi? Tego jeszcze nie wiemy, choć problem braku podstawowej do życia substancji wydaje się być coraz bardziej palący. Przekonują o tym hollywoodzka gwiazda – Angela Basset – i jej goście – światowej sławy naukowcy, którzy próbują odpowiedzieć na pytanie czy czeka nas „Wodna Apokalipsa” w ostatnim już odcinku niezwykłej serii „Megaodkrycia” na National Geographic Channel. Jeśli chcecie wiedzieć, gdzie najtęższe umysły naukowe szukają teraz źródeł H2O, oglądajcie „Wodną Apokalipsę” – już w niedzielę, 13 grudnia, o 22.00 na National Geographic Channel.

 

 

Brak komentarzy do W kosmosie woda jest wszędzie!

Czy zgasną światła na Ziemi ?

Światowa konsumpcja energii do 2050 roku podwoi się. Jeżeli nie znajdziemy nowych źródeł – może nam zabraknąć prądu.

W Paryżu trwa międzynarodowy panel klimatyczny. Wiele wątków, wiele interesów, wiele sprzecznych celów. Energia jest tematem, który z klimatem wiąże się bezpośrednio. I pomijając kwestie emisji i CO2, warto zdać sobie sprawę z tego, że światowa konsumpcja energii do 2050 roku podwoi się. Jeżeli nie znajdziemy nowych źródeł – będzie kłopot.

Słońce jest dostawcą większości energii dostępnej dzisiaj na Ziemi. Dostarcza ją teraz i dostarczało w przeszłości nie tylko dlatego, że świeci, ale także dlatego że pośrednio powoduje ruchu powietrza (czyli wiatry) i wody (czyli fale). Dzisiaj dostępne źródła energii można więc podzielić na te zdeponowane przez Słońce w przeszłości – nazwane nieodnawialnymi –  i te udostępniane nam na bieżąco – czyli odnawialne. Z tego podziału wyłamuję się energetyka jądrowa, geotermalna i grawitacyjna oraz fuzja jądrowa.

Najefektywniejszym odbiornikiem energii słonecznej na Ziemi jest roślinność. Dzięki zjawisku fotosyntezy, gdy Słońce świeci – rośliny rosną. Rosną i rozprzestrzeniają się także dlatego, że wieje wiatr. Bardzo długo człowiek korzystał tylko z tego przetwornika energii słonecznej. Drzewo jednak wolniej rośnie niż się spala. Z biegiem lat było nas coraz więcej i coraz więcej energii potrzebował nasz przemysł. Wtedy zaczęło brakować lasów pod topór. Całe szczęście umieliśmy już wydobywać i spalać węgiel, ropę naftową i gaz. Ale w gruncie rzeczy to to samo, co spalanie drewna. Tyle tylko, że w przypadku drzewa energia słoneczna była „deponowana” na Ziemi przez kilka dziesięcioleci, a w przypadku węgla czy ropy – przez miliony lat.

Kłopot w tym, że spalanie kopalin jest toksyczne. Badania przeprowadzane w różnych krajach potwierdzają, że typowa elektrownia węglowa o mocy 1 GWe  powoduje przedwczesną śmierć od 100 do 500 osób. Nie są to ofiary związane z wydobywaniem węgla, czy jego transportem, a jedynie ci, którzy mieli wątpliwe szczęście mieszkać w sąsiedztwie dymiącego komina. Oczyszczanie spalin jest bardzo drogie, a usuwanie szkód środowiskowych związanych z wydobyciem kopalin, w zasadzie niewykonalne. Skoro więc nie paliwa tradycyjne, to może odnawialne?  Siłownie wykorzystujące energię wody, wiatru czy Słońca powinny być budowane jak najszybciej tam, gdzie jest to opłacalne. Nie ulega jednak wątpliwości, że nie wszędzie jest. W Islandii, bogatej w gorące źródła, aż 73 proc. całej produkcji energii stanowi energia odnawialna. W Norwegii (długa i wietrzna linia brzegowa) 45 proc energii produkują wiatraki, a w niektórych krajach Afryki ponad połowa całej wyprodukowanej energii jest pochodzenia słonecznego. Ale równocześnie w proekologicznie nastawionych – ale nie usytuowanych – Niemczech mimo miliardowych inwestycji i olbrzymiej ilości elektrowni wiatrowych zielona energia stanowi około 20 proc. całej zużywanej energii. W tych statystykach nie liczę biomasy, bo ta nie jest żadną energią odnawialną.

Energia zdeponowana przez Słońce w przeszłych epokach wyczerpuje się, a korzystanie z niej w dotychczasowy sposób jest zbrodnią na środowisku naturalnym, z kolei energii dawanej nam przez Słońce „on-line” jest za mało. No więc jaki jest wybór? Wydaje się, że dzisiaj istnieją dwa scenariusze. Obydwa opierają się na skorzystaniu z nieograniczonej energii zdeponowanej jeszcze w czasie Wielkiego Wybuchu. Ta energia nas otacza w postaci materii, ale nie na poziomie związków chemicznych, ale na poziomie pojedynczych jąder atomowych. Jak to rozumieć ? Zanim powstał węgiel kamienny czy ropa naftowa, strumień energii ze Słońca umożliwiał zachodzenie tutaj, na Ziemi, przemian chemicznych, dzięki którym np. rozwijała się bujna roślinność. Dzięki światłu, wodzie i dwutlenkowi węgla tworzą się węglowodany (cukry), białka i tłuszcze. W tych reakcjach nie tworzą się jednak nowe atomy. Dzięki energii z zewnątrz już istniejące łączą się w większe kompleksy. Energia jest zmagazynowana w połączeniach pomiędzy atomami, w wiązaniach.  Ale same pierwiastki też są magazynami energii – energii, która umożliwiła ich stworzenie – pośrednio czy bezpośrednio – w czasie Wielkiego Wybuchu.

Tę energię da się pozyskać na dwa sposoby. Pierwszy to fuzja jądrowa, a drugi to rozszczepienie jądra atomowego. W pierwszym przypadku energia jest uwalniana przez łączenie dwóch lżejszych elementów w pierwiastek cięższy. Część masy tych pierwszych jest zamieniana na energię, którą można zamienić na prąd elektryczny. Paliwem w takim procesie mogą być powszechnie dostępne w przyrodzie lekkie pierwiastki. Produktem końcowym reakcji – oprócz dużej ilości energii – jest nieszkodliwy gaz – hel. Niestety fuzja jądrowa to śpiew przyszłości. Choć naukowcy usilnie nad tym pracują, najwcześniej będziemy mieli do niej dostęp dopiero za kilkanaście, kilkadziesiąt lat. Drugi scenariusz jest w pewnym sensie odwrotnością fuzji jądrowej. W rozszczepieniu jądra atomowego pierwiastek ciężki zostaje rozerwany na elementy lżejsze. I to ten rozpad jest źródłem energii. Pierwsza elektrownia jądrowa została wybudowana w 1942 roku, a dzisiaj dzięki energetyce jądrowej niektóre kraje pokrywają ponad 75 % całego swojego zapotrzebowania na energię elektryczną.

Przewidywanie przyszłości zawsze obarczone jest spora niepewnością. W każdej chwili, może się okazać, że ktoś wymyślił zupełnie nową technologię pozyskiwania energii. Wtedy powyższe rozważania w jednej chwili mogą się stać nieaktualne. Jeżeli jednak nic takiego się nie stanie, nie ma wątpliwości, że z wyczerpaniem paliw kopalnych będziemy musieli się zmierzyć nie za kilkaset, ale za kilkadziesiąt lat. Oszczędzanie energii, zwiększanie efektywności jej wykorzystania nie zahamuje tego procesu tylko go nieznacznie opóźni. Od nas zależy czy na czas przygotujemy się do tej chwili, czy obudzimy się w świecie ciemnym, zimnym i brudnym. I wcale nie trzeba czekać na moment, w którym wyczerpią się pokłady węgla. W końcu „epoka kamieni łupanego nie skończyła się z powodu braku kamieni”.

 

 

 

Brak komentarzy do Czy zgasną światła na Ziemi ?

100 lat abstrakcji

Czas jest względny, a masa zakrzywia czasoprzestrzeń. To jedno zdanie jednych przyprawia o ból głowy, dla innych jest źródłem nieograniczonej fascynacji. Fascynacji, która trwa dokładnie 100 lat.

>>> Polub FB.com/NaukaToLubie to miejsce w którym komentuję i popularyzuję naukę.

Pióra i ołówki na teorii grawitacji połamało już wielu badaczy. To co wiemy, to prosty wzór, którego dzieci uczą się w szkole. Że siła grawitacji zależy od masy obiektów, które są jej źródłami (im obiekt cięższy, tym większa siła), oraz że słabnie wraz z zwiększającą się odległością pomiędzy tymi obiektami. Dzięki tej prostej zależności, udaje się doskonale przewidywać ruchy planet, satelitów, także zachowanie sporej części gwiazd w galaktyce. Sporej, ale nie wszystkich.

Tymi, których wytłumaczyć się nie da są np. kolizje gwiazd neutronowych, pulsary, czarne dziury czy wybuchy supernowych. Grawitacji nie sposób także „dopasować” do wielkiego wybuchu. A skoro od niego swój początek wziął czas i przestrzeń, nasze braki w rozumieniu grawitacji stają się kłopotliwe.

Dokładnie 100 lat temu Albert Einstein ogłosił (a konkretnie odczytał) Ogólną Teorię Względności. Jej manuskrypt (ma 46 stron) można dzisiaj zobaczyć w Bibliotece Narodowej Izraela. Dla postronnego obserwatora, niespecjalisty , notatki Einsteina mogą sprawiać wrażenie niewyraźnych bazgrołów zrobionych na pożółkłych kartkach. Są napisane bardzo drobnym maczkiem, często poprawiane, miejscami podkreślone, w innych miejscach przekreślone. Sporo w nich matematycznych wzorów. Niesamowite, jak wiele w fizyce czy w ogóle w postrzeganiu świata (wszechświata) zmieniło to, co 100 lat temu zostało zaprezentowane światu.

Ogólna Teoria Względności została ogłoszona w 1915 roku, gdy Albert Einstein przebywał w Niemczech. Już wtedy Einstein był znanym człowiekiem, a jego prace – choć przez bardzo nielicznych rozumiane – były w pewnym sensie kultowe. Stworzenie OTW nie było olśnieniem, jak wielu innych teorii fizycznych. Einstein pracował nad nią 9 lat. Czasami błądził, czasami się mylił. To była żmudna praca. OTW jest – jak sama nazwa wskazuje – uogólnieniem Szczególnej Teorii Względności Einsteina. Choć teoria Ogólna i Szczególna są dwoma najbardziej znanymi jego pracami, Einstein największe naukowe zaszczyty (Nagrodę Nobla) odebrał za prace nad zupełnie innym problem (konkretnie nad efektem fotoelektrycznym).

Ogólna Teoria Względności (OTW) jest w zasadzie teorią opisującą najbardziej namacalne dla nas oddziaływanie – grawitację. Z nią wiążą się takie wielkości jak masa, przestrzeń i czas. OTW jest bardzo skomplikowana. Nie sposób jej zrozumieć bez ogromnej wiedzy czysto matematycznej. Wynika z niej, że każda masa jest źródłem zakrzywienia otaczającej ją przestrzeni. Czym większa masa, tym większa siła grawitacji, czyli większe zakrzywienie przestrzeni. Jak to rozumieć? Gdy dwie osoby trzymają za rogi obrus jego powierzchnia jest płaska. Ale gdy na sam środek obrusu wrzucimy piłkę, obrus w miejscu w którym się ona znajduje lekko się „naciągnie” czy inaczej „zakrzywi”. Czym większa piłka, tym większe zakrzywienie. Gdy położymy na skraju obrusu mniejsza piłeczka, stoczy się do tego zakrzywienia, tak jak przyciągana grawitacyjnie asteroida „stoczy” się w kierunku Słońca. Tyle tylko, że obrus ma dwa wymiary, a przestrzeń wokół nas ma ich trzy. Ta nieintuicyjność (nie mylić z nielogicznością) to jeden z powodów dla których dwie teorie względności tak trudno zrozumieć. Drugim jest bardzo zaawansowana matematyka, której Einstein musiał użyć do rozwiązania swoich równań.

Gdy Einstein referował swoje pomysły na względność, był znany z zupełnie innych badań teoretycznych. Słuchano go więc z zaciekawianiem. Ale to zaciekawienie wynikało z szacunku do znanego fizyka a nie ze zrozumienia tego o czym mówił. W pewnym sensie tak jest do dzisiaj. Albert Einstein jest postacią kultową. Ale nie dlatego, że tak wielu ludzi rozumie Szczególną czy Ogólną Teorię Względności.  Tak naprawdę zaledwie garstka fizyków wie o co w niej chodzi. Nieco większa grupa rozumie co wynika z teorii Einsteina. Całkiem sporo fizyków na codzień wykorzystuje w swojej pracy naukowej zjawiska, które udało się dzięki teoriom Einsteina zrozumieć. Jednym z takich zjawisk są soczewki grawitacyjne. W zakrzywionej przestrzeni światło nie porusza się po liniach prostych, tylko krzywych. To dlatego światło dalekich galaktyk biegnące w okolicach dużych mas (czarnych dziur czy innych galaktyk) jest zakrzywione, tak samo jak światło przechodzące przez szklane soczewki. Dla astrofizyków i astronomów soczewki grawitacyjne to coś w rodzaju naturalnego teleskopu dzięki któremu mogą obserwować obiekty i zjawiska których inaczej nie udałoby się zaobserwować. Zakrzywiane światło to jednak dopiero początek wchodzenia w świat abstrakcji. Z równań Einsteina wynika także, że czas jest pojęciem względnym, że nie płynie dla nas wszystkich tak samo. Jego bieg jest zależny bowiem od siły grawitacji i od prędkości z jakim porusza się ciało. To z kolei wykorzystuje się w systemach globalnej lokalizacji (np. GPS).

Einstein był teoretykiem. Nie sprawdzał eksperymentalnie tego co wyliczył na drodze matematyki. Zresztą wtedy kiedy dokonywał swoich odkryć, nie było możliwości sprawdzenia ich poprawności. Urządzenia pomiarowe nie były dość czułe, a człowiek jeszcze nie latał w kosmos. To właśnie w przestrzeni pozaziemskiej wielokrotnie testowano wyliczenia Alberta Einsteina. Wszystkie dokładnie się zgadzają. No może za wyjątkiem jednej. Przewidywanych w Teorii Względności fal grawitacyjnych. Ale o nich napiszę innym razem 🙂 Tak samo jak o największej naukowej pomyłce Einsteina.

>>> Zapraszam na profil FB.com/NaukaToLubie (kliknij TUTAJ). To miejsce w którym staram się na bieżąco informować o nowościach i ciekawostkach ze świata nauki i technologii.

Brak komentarzy do 100 lat abstrakcji

Jesteśmy w centrum?

Czy Ziemia leży w centrum wszechświata? To pytanie w XXI wieku może u niektórych wywołać  uśmiech politowania. Ale czy powinno?

Jesteśmy jedynym gatunkiem na Ziemi, który współtworzy środowisko w którym żyje. To ciekawe, bo to środowisko, które sami kreujemy, ma ogromny wpływ na kolejne pokolenia. Choć na Ziemi żyją tysiące, dziesiątki tysięcy gatunków zwierząt i roślin, tylko człowiek ma umiejętności, choć chyba powinienem napisać możliwości, by ziemię w tak ogromnym stopniu przekształcać. Jesteśmy niezwykłym gatunkiem, który żyje na niezwykłej planecie.

CopernicSystem

Rysunek Układu Słonecznego jaki pojawił się w dziele De revolutionibus orbium coelestium.

Przez setki lat, odpowiedź na tytułowe pytanie nie budziła żadnych wątpliwości. Ziemia była w centrum wszystkiego i centrum wszystkiego. Obiekty niebieskie (ze Słońcem i Księżycem włącznie) krążyły wokół naszej planety, a sama Ziemia była rusztowaniem o które opierała się cała reszta. Ten obraz runął około połowy XVI wieku. W 1543 roku w Norymberdze ukazało się dzieło kanonika Mikołaja Kopernika – astronoma, matematyka, ale także prawnika, lekarza i tłumacza. W De revolutionibus orbium coelestium – o obrotach sfer niebieskich – Kopernik obalił geocentryczną wizję świata i całkiem sprawnie (choć ze sporymi błędami) przedstawił system heliocentryczny. Ziemia przestała być w centrum. Jej miejsce zajęło Słońce. Oczywiście nikt wtedy nie myślał nawet o galaktykach, gwiazdach supernowych czy czarnych dziurach.

Dla Kopernika sytuacja była w zasadzie dosyć prosta. Słońce w centrum, a wszystko inne krążące wokoło. Mechanizm wszechświata wyglądał podobnie z tą tylko różnicą, że w samym jego centrum znajdowała się nie jak u starożytnych Ziemia, ale nasza dzienna gwiazda. Kilkadziesiąt lat po Koperniku, na początku XVII wieku obserwacje tego co znajduje się poza naszym układem planetarnym rozpoczął Galileusz. Pierwszą osobą, która przedstawiła koncepcję budowy galaktyki był urodzony w Królewcu filozof i matematyk, Immanuel Kant. Była połowa XVIII wieku i nikt poważny nie uznawał już Ziemi za geometryczne centrum wszechświata. Inaczej było jednak ze Słońcem. Wiedziano już o tym, że gwiazd w naszej galaktyce jest bardzo wiele. Wiedziano nawet że krążą one wokół jednego punktu. Bardzo długo uznawano jednak, że tym centralnym punktem jest właśnie Słońce i nasz układ planetarny.

BN-IB371_0424hu_J_20150423201321

Edwin Hubble z negatywem jednej z zaobserwowanych przez siebie galaktyk. źródło: www.wsj.com

Choć w XIX wieku Ziemia od wielu setek lat nie była już traktowana jako geometryczne centrum wszechświata, była jedyną znaną planetą co do której istniała pewność, że jest kolebką życia. Była też częścią jedynego znanego układu planetarnego. Poza Układem Słonecznym nie obserwowano żadnych planet. Ziemia nie leżała w centrum, ale była symbolicznym centrum. Na przełomie XVIII i XIX wieku najpierw Charles Messier, a później William Herschel skatalogowali setki i tysiące mgławic, które później, dzięki pracy amerykańskiego astronoma Edwina Hubble’a (lata 20te XX wieku) okazały się odległymi galaktykami. Odkrywano wiele, zaglądano coraz głębiej i dalej, ale jedno nie ulegało zmianie. W całym ogromnym wszechświecie, wszechświecie w którym istnieją miliardy galaktyk a każda jest domem dla setek miliardów gwiazd do 1990 roku istniało tylko dziewięć planet. Niesamowita historia !

Sytuacja uległa zmianie dokładnie 9 stycznia 1992 roku. To wtedy ukazała się w prestiżowym czasopiśmie Nature praca polskiego astronoma Aleksandra Wolszczana. Opisywała ona dokonane dwa lata wcześniej odkrycie trzech pierwszych planet poza Układem Słonecznym. Krążyły wokół pulsara PSR B1257+12, niecały 1000 lat świetlnych od Ziemi. Dzisiaj, 23 lat po tym odkryciu znanych jest prawie 2000 planet poza Układem Słonecznym, a planety pozasłoneczne, tzw. egzoplanety są odkrywane wręcz hurtowo.

The artist's illustration featured in the main part of this graphic depicts a star and its planet, WASP-18b, a giant exoplanet that orbits very close to it. A new study using Chandra data has shown that WASP-18b is making the star that it orbits act much older than it actually is.  The lower inset box reveals that no X-rays were detected during a long Chandra observation.  This is surprising given the age of the star, suggesting the planet is weakening the star's magnetic field through tidal forces.

To nie zdjęcie, tytlko artystyczna wizja ogromnej planety WASP-18b, która krąży bardzo blisko powierzchni swojej gwiazdy.

Planet jest sporo, ale czy one są takie jak Ziemia ? Nie! Po pierwsze przeważająca większość z nich jest dużo większa od Ziemi. To gazowe giganty takie jak „nasz” Jowisz i Saturn. Dużych planet odkrywamy tak dużo, bo znacznie łatwiej je wykryć. Ziemia różni się od innych jednak tym, że tutaj jest życie, a „tam” – niewiadomo. Co do tego, że proste bakteryjne życie istnieje w przestrzeni kosmicznej, praktycznie możemy mieć pewność, ale z życiem inteligentnym nie jest wcale tak prosto. Jest w tym pewien paradoks. Czym więcej wiem o życiu, tym chętniej przyznajemy, że to proste, jednokomórkowe jest wszechobecne i wszędobylskie. Proste formy mają niesamowitą zdolność do adaptowania się i do zasiedlania miejsc, które – jeszcze do niedawna byliśmy tego pewni – absolutnie nie nadają się do życia. Z życiem złożonym, nie mówiąc już o jego inteligentnej wersji, jest dokładnie na odwrót. Czym więcej wiemy, tym dłuższa staje się lista czynników, warunków, które muszą zostać spełnione, by życie jednokomórkowe wyewoluowało do wersji złożonej. Dzisiaj ta lista ma już kilkaset pozycji, wśród nich takie jak odpowiednia wielkość planety, odpowiednia odległość od gwiazdy i odpowiedni skład atmosfery. Te wspomniane warunki są w sumie logiczne. Ale dalej na tej liście jest pole magnetyczne i gorące jądro planety, siły pływowe, a więc tektonika płyt. Bardzo ważna jest aktywność wulkaniczna oraz wyładowania atmosferyczne.

Kiedyś powszechnie uważano, że Ziemia w skali kosmicznej jest ewenementem. Potem takie myślenie zarzucono. Gdybym napisał, że dzisiaj wraca się do tego, chyba bym przesadził. Ale faktycznie, coraz częściej zdajemy sobie sprawę z tego, że inteligentne istotny w kosmosie mogą być wielką rzadkością. I to pomimo tego, że planet we wszechświecie jest niepoliczalnie dużo. Czyżby więc Ziemia z ludźmi „na pokładzie” była egzemplarzem niepowtarzalnym? Na razie jest. Wiele, bardzo wiele wskazuje na to, że tak pozostanie jeszcze przez dość długi czas. A może nawet na zawsze.

2 komentarze do Jesteśmy w centrum?

Wszechświaty równoległe?

Pracujący w Kalifornii astrofizyk, analizując mapę mikrofalowego promieniowania tła zauważył na niej dziwne struktury. Naukowiec uważa, że to światło które pochodzi z wszechświatów równoległych.

Pracujący w Kalifornii astrofizyk, Ranga-Ram Chary, analizując mapę mikrofalowego promieniowania tła zauważył na niej dziwne struktury. Tam gdzie na mapie miało być ciemno, pojawiały się jasne plamy. Naukowiec uważa, że najbardziej prawdopodobnym wytłumaczeniem jest to, że światło które widzi pochodzi z wszechświatów równoległych.

Czy to możliwe? Tak. Żadna teoria nie zabrania istnienia wszechświatów równoległych do naszego. Nie zabrania także istnienia wszechświatów starszych od tego w którym my żyjemy. Tyle tylko, że to nie jest żaden dowód za tym, że takie światy rzeczywiście istnieją.

Czym jest mikrofalowe promieniowanie tła, zwane inaczej promieniowaniem reliktowym? To echo Wielkiego Wybuchu. Brzmi abstrakcyjnie. Około 380 tysięcy lat po Wielkim Wybuchu, a więc w bardzo BARDZO wczesnej fazie rozwoju naszego wszechświata, temperatura materii obniżyła się do około 3000 Kelwinów a to spowodowało, że zupa materii i energii (a tym właśnie był wczesny wszechświat) zaczęła się rozdzielać. Fotony oddzieliły się od materii, a ta zaczęła się skupiać w pragalaktyki. Od tego czasu te pierwotne fotony przemierzają wszechświat we wszystkich kierunkach, a my dzięki temu jesteśmy w stanie zobaczyć, jak ten wczesny wszechświat wyglądał. Na mapie mikrofalowego promieniowania tła widać bowiem mniejsze i większe skupiska materii. To są miejsca w których zaczęły powstawać galaktyki i ich gromady. Promieniowania reliktowego jest bardzo mało (w każdym centymetrze sześciennym świata jest około 300 tworzących go fotonów), ale za to jest ono wszędzie. Otacza nas ze wszystkich stron. W skrócie mówiąc to promieniowanie to nic innego jak resztki światła, które emitował rozgrzany i potwornie ściśnięty młody wszechświat. Tak jak żarzące się włókno żarówki czy rozgrzany do czerwoności rozpalony w ogniu metalowy pręt. Poświata Wielkiego Wybuchu wydostała się z gorącej zupy materii dopiero, gdy zaczął się z niej formować przezroczysty gaz atomów. Szacuje się, że było to ok. 380 tyś lat po Wielkim Wybuchu.

A wracając do wszechświatów równoległych. Ich istnienia nie możemy wykluczyć, ani potwierdzić. Przynajmniej na razie. Tajemnicze plamy o których wspomniałem wcześniej nie są żadnym dowodem. W najlepszym wypadku będą argumentem za tym, by jeszcze raz, jeszcze dokładniej przeanalizować wyniki badań, które przeprowadza się nieustannie od kilkudziesięciu lat. Zdaniem naukowca, który zauważył tajemnicze plamy, są to ślady materii, która pochodzi z innego świata, na dodatek takiego w którym mają obowiązywać inne niż u nas prawa fizyki. To ostatnie stwierdzenie jest – delikatnie mówiąc – słabo udokumentowane. Badacza poniosła chyba fantazja. Dobrze jest pamiętać, że w XXI wieku nie jesteśmy w stanie powiedzieć z czego zbudowane jest ponad 90 proc. Naszego własnego wszechświata. Ciemna energia i ciemna materia to ogromne znaki zapytania dla kosmologów. Zanim więc zaczniemy dowodzić istnienia innych wszechświatów, będzie trzeba rozwikłać zagadkę tego w którym my żyjemy.

>>> Zapraszam na profil FB.com/NaukaToLubie (kliknij TUTAJ). To miejsce w którym staram się na bieżąco informować o nowościach i ciekawostkach ze świata nauki i technologii.

3 komentarze do Wszechświaty równoległe?

Bolid – kilka mitów, kilka faktów

Bolid, jasny ślad na nocnym niebie, jaki pojawił się przedwczoraj nad Polską, wywołał ogromne emocje. I nie ma się co dziwić. Przy okazji warto wyjaśnić kilka nieporozumień.

Bolid, jasny ślad na nocnym niebie, jaki pojawił się przedwczoraj nad Polską wywołał ogromne emocje. I nie ma się co dziwić. Tak dobrze udokumentowane na zdjęciach zdarzenie to jednak rzadkość. Przy okazji tego zdarzenia warto wyjaśnić kilka nieporozumień.

  1. Czy to dało się przewidzieć?

NIE. Bolidy to wbrew pozorom małe obiekty (piszę o tym w kolejnym punkcie), a takich nie da się obserwować przez teleskopy a tym bardziej śledzić ich trajektorii. W efekcie, choć są okresy kiedy szansa na zaobserwowanie bolidu jest większa, nie da się przewidzieć kiedy i gdzie go zauważymy. Jeżeli tak, skąd wzięło się tyle zdjęć tego zjawiska? Bolid pozostawia na nocnym niebie (w niektórych przypadkach także na dziennym niebie) ślad, który „trwa” kilkanaście, a nawet kilkadziesiąt sekund. Jeżeli ktokolwiek był na zewnątrz, jeżeli ktokolwiek miał w dłoni aparat fotograficzny (np. w telefonie), miał ogromne szanse by zrobić zdjęcie mimo tego, że nie spodziewał się niczego szczególnego. Wiele ze zdjęć bolidu było robionych na cmentarzach. Cóż, mieliśmy Wszystkich Świętych, a pogoda w sporej części Polski była perfekcyjna. Noc, liście na drzewach, znicze na grobach, łuna światła i … bolid w tle. Bonus dla artystycznych dusz.

  1. Czy to był duży obiekt?

NIE. Ludzkie oko jest w stanie zobaczyć krótkotrwały błysk światła wtedy gdy w ziemską atmosferę wchodzi obiekt wielkości ziarenka piasku. W czasie deszczy (rojów) meteorów, których w ciągu roku jest kilkanaście, przeważającą większość świetlnych efektów powodują właśnie ziarenka wielkości główki od szpilki. Gdy meteor ma wielkość kostki do gry, ślad jaki pozostawia po sobie utrzymuje się na kilka sekund. Bolidy mają wielkość kilku, górka kilkunastu centymetrów. Kilkunastocentymetrowe nie tylko mogą świecić jaśniej niż Księżyc w pełni, ale także być źródłem efektów dźwiękowych. Te przypominają charakterystyczny pisk hamującego na dworcu pociągu, albo wyładowanie atmosferyczne. Szczególnie duże bolidy mogą być widoczne także w ciągu dnia.

  1. Czy bolid mógł dolecieć do Ziemi?

NIE. Ten konkretny, który w sobotę wieczorem wywołał takie poruszenie, nie doleciał do powierzchni gruntu. Był za mały. Skąd o tym wiemy? Pierwszym wskazaniem jest to, że w pewnym momencie świetlny ślad jakiego bolid był źródłem urywa się. To nie jest wskazanie jednoznaczne, bo w przypadku niektórych obiektów świetlny ślad kończy się w miejscu w którym obiekt ma za mało energii (powietrze wyhamowało go) by rozgrzewać otaczające go powietrze. O tym czym jest świetlny ślad piszę w kolejnym punkcie. Jest jednak argument drugi za tym, że nic do powierzchni ziemi nie doleciało. Sobotni obiekt nie był duży, bo świadkowie przelotu nie słyszeli efektów dźwiękowych. Obiekty o średnicy rzędu centymetrów (a nawet te o średnicy dziesiątków centymetrów) spalają się całkowicie w atmosferze. Niektóre najpierw rozpadają się na mniejsze kawałki, a potem spalają.

  1. Czy świetlisty ślad na niebie zostawił rozgrzany do białości kawałek skały?

NIE. Powszechnie uważa się, że to co widzimy na niebie, to rozgrzany do białości kawałek meteoru. Tymczasem to nieprawda. Po pierwsze – jak wspominałem wcześniej – te obiekty są bardzo małe a efekty świetlne powstają na znacznych (kilkadziesiąt kilometrów) wysokościach. Po drugie, gdyby źródłem światła był meteor, nie widzielibyśmy utrzymującego się przez kilkanaście sekund śladu, tylko bardzo szybko poruszający się punkt świetlny. Co zatem świeci jeżeli nie rozgrzany meteor?

Powierzchnia meteoru nagrzewa się rzeczywiście bo tego typu obiekty poruszają się z bardzo dużymi prędkościami (nawet ponad 100 000 km/h), ale powodem tego nagrzewania nie jest ocieranie się o atomy ziemskiej atmosfery, tylko sprężenie powietrza przed czołem meteoru. Kosmiczna „skała” działa jak szybko poruszający się spychacz, który pcha przed sobą gaz. W ten sposób wytraca prędkość, ale „zyskuje” energię. W ten sposób może się rozgrzać do temperatury kilku tysięcy st. C. Tak, jest źródłem światła, ale to nie to światło widzimy na powierzchni ziemi. Rozgrzany meteor przekazuje część swojej energii otoczeniu przez które przelatuje, czyli powietrzu atmosferycznemu. Te rozgrzane zaczyna intensywnie świecić. I to to światło widzimy. Meteor przelatuje dalej, ale gaz świeci tak długo aż się nie ochłodzi co czasami trwa kilkanaście sekund. W pewnym momencie świetlny ślad urywa się. To znak, że w tym miejscu meteor całkowicie się spalił albo rozpadł na fragmenty mniejsze niż ziarenka piasku.

  1. Czy można się spodziewać większej ilości bolidów?

TAK. Przelot bolidu nie jest jednorazowym wydarzeniem. Wbrew pozorom na danym obszarze zdarza się kilka razy w roku. Trzeba jednak pamiętać, że średnio połowę doby mamy dzień. Bolidy dzienne, czyli na tyle duże by zobaczyć je na jasnym niebie, są rzadkością. Ponadto bolidów nie widać gdy na niebie są chmury bo świetlne ślady powstają dużo wyżej. No i kwestia świadków. Gdyby ten sam przelot miał miejsce nie w godzinach wczesno wieczornych tylko nad ranem, nie byłoby pięknych zdjęć, ani ogromnej liczby świadków.

Podsumowując. Gdyby wziąć to wszystko pod uwagę, piękna pogoda, wczesny wieczór i jasny bolid zdarza się raz wiele miesięcy. Co nie znaczy, że kolejny nie pojawi się jutro. Szanse na pojawienie się bolidów rosną w czasie deszczów meteorów. Obecnie Ziemia przechodzi przez pozostałości po komecie 2P/Encke, czego efektem jest dość rzadki (średnio 5 „spadających gwiazd” na godzinę) rój Taurydów Północnych. Jest bardzo prawdopodobne, ze sobotni bolid był kiedyś częścią komety 2P/Encke.

>>> Zapraszam na profil FB.com/NaukaToLubie (kliknij TUTAJ). To miejsce w którym staram się na bieżąco informować o nowościach i ciekawostkach ze świata nauki i technologii.

5 komentarzy do Bolid – kilka mitów, kilka faktów

Orionidy nadlatują !!!

Już za chwileczkę, już za momencik… a tak właściwie od kilku dni Ziemia w swoim ruchu wokół Słońca przelatuje przez chmurę kawałków komety Halley’a. Maksimum tych zderzeń nastąpi z środy na czwartek.

Ziemia z resztkami komety Halley’a „spotyka się” kilka razy w roku. W październiku skutkuje to deszczem Orionidów, na przełomie kwietnia i maja Eta Akwadydów, a w pierwszych dniach sierpnia Akwarydów. Dzisiaj w nocy jest maksimum roju Orionidów.

Poruszająca się w kierunku Słońca kometa (nie tylko kometa Halley’a) topiąc się pozostawia na swojej drodze niewielkie skalne kawałki, z których jest posklejana. Powstaje wtedy ślad, który znaczy drogę po której kometa się poruszała. W ciągu roku Ziemia wielokrotnie wlatuje w tak pozostawioną „ścieżkę” (u dołu tego wpisu wypisałem listę największych rojów meteorytów jakie można oglądać w Polsce).

Pozostałości komet z którymi Ziemia się „zderza” to pył i małe okruchy skalne. W ziemskiej atmosferze pozostawiają widoczny gołym okiem świetlny ślad nawet te, które są wielkości ziarenek pisaku. To dzięki grubej ziemskiej atmosferze możemy oglądać – o ile pogoda na to pozwoli – ciekawe widowisko. Nie musimy przy tym chować się pod dach 😉 , choć gdyby nie chroniąca nas atmosfera byłoby to konieczne, bo drobne cząstki pyłu i większe okruchy skalne wpadają w nią nawet z prędkością 75 km/s. Wtedy ocierając się i zderzając z cząsteczkami powietrza silnie rozgrzewają swoją powierzchnię. Zderzenia te są tak intensywne i jest ich tak dużo, że powierzchnia obiektu zaczyna się topić i wrzeć. Część w ten sposób „nabytej” energii przekazana zostaje do otaczającego meteor powietrza. To nagrzewa się i świeci a my widzimy „spadającej gwiazdy”.

Znakomita większość „spadających gwiazd” spala się całkowicie w ziemskiej atmosferze. Co więcej to co obserwujemy gołym okiem, to zaledwie ułamek wszystkich spadających na Ziemię meteorów. Większość z nich  jest na tyle mała, że ich „spalania” nie widać gołym okiem. Szacuje się, że w ciągu doby na powierzchnię Ziemi spada aż 100 ton tego niezauważalnego pyłu. Corocznie – w ściśle określonych porach – różnych rojów pojawia się na naszym niebie ok. 20. Niektóre z nich widoczne są na jednej półkuli a inne – tak jak Orionidy – na obydwu. Do ich obserwacji nie trzeba kosztownych urządzeń i o ile pogoda dopisze – i dodatkowo noc będzie bezksiężycowa – powinno być widać spadające gwiazdy. Uważny obserwator może ich zauważyć nawet 15 w ciągu jednej godziny.

Najobfitsze roje meteorytów występujące na półkuli północnej (w Polsce).  
Nazwa i okres występowania    
Kwadrantydy (1-6 I)    
Eta Akwarydy (24 IV – 20 V)    
Delta Akwarydy (15 VII – 20 VIII)    
Geminidy (7-16 XII)    
Perseidy (23 VII – 20V III)    
Orionidy (16-27 X)    
Taurydy (20 X- 30XI)    
Leonidy (15-20 XI)    

 

>>> Zapraszam na profil FB.com/NaukaToLubie (kliknij TUTAJ). To miejsce w którym staram się na bieżąco informować o nowościach i ciekawostkach ze świata nauki i technologii.

Brak komentarzy do Orionidy nadlatują !!!

Co tam się dzieje? Komety czy Obcy?

Wokół jednej z setek tysięcy gwiazd, które obserwuje teleskop Kepler krążą duże obiekty. Naukowcy nie widzą czym one są, ani jak powstały. Internety już mówią o tworach obcych cywilizacji.

Wiecie co to jest Brzytwa Ockhama? To zasada zgodnie z którą przy „wyjaśnianiu zjawisk należy dążyć do prostoty, wybierając takie wyjaśnienia, które opierają się na jak najmniejszej liczbie założeń i pojęć”. Trudno obcą cywilizację uznać za najbardziej oczywisty powód niezrozumiałych obserwacji astronomicznych. Oczywiście nie można jej też całkowicie wykluczyć.

Co konkretnie tak zadziwiło astronomów? W 2009 roku Teleskop Kosmiczny Keplera wśród setek tysięcy gwiazd wypatrzył KIC 8462852. Ta nie świeciła jednak tak jak inne słońca. Coś w sposób nieregularny zakłócało jej obserwację. Tym „czymś” jest duża ilość niewielkich, ale bardzo gęstych obiektów. – Prawdę mówiąc, światło emitowane przez KIC 8462852 było najdziwniejszą rzeczą, jaką zaobserwował Kepler od początku swojego istnienia – powiedziała badaczka z Yale Tabetha Boyajian. Kepler pracuje na orbicie od kilku lat. Inny badacz, Jason Wright, astronom z Penn State University powiedział, że był pod wrażeniem tego, jak niesamowicie to wyglądało. – Obca cywilizacja to ostatnia hipoteza, jaką powinniśmy w takim przypadku rozpatrywać, ale to coś wyglądało tak, jak gdyby stworzyli to właśnie kosmici. (oryginał wypowiedzi : „I was fascinated by how crazy it looked”. “Aliens should always be the very last hypothesis you consider, but this looked like something you would expect an alien civilization to build.”).

Jako że zdjęcia pochodzą sprzed kilku lat, badacze twierdzą, że bardzo dokładnie sprawdzili sprzęt i nie ma mowy o usterce czy pomyłce. – Tam na prawdę krąży ogromna ilość obiektów, ściśniętej materii – powiedziała Boyajian. Czym te obiekty mogą być? No właśnie tutaj zaczyna się kłopot. Bo lista naturalnych wytłumaczeń tego fenomenu jest bardzo krótka. W zasadzie, choć i to jest bardzo mało prawdopodobne, podobny efekt dałyby tylko komety. Być może inna gwiazda przyciągnęła w stronę KIC 8462852 sznur komet. Trudno nawet oszacować prawdopodobieństwo takiego zdarzenia, bo… nigdy wcześniej niczego podobnego nie zaobserwowano.

I co teraz? Dane są analizowane, a gwieździe wokół którejś coś krąży od stycznia będą się przyglądały ziemskie radioteleskopy. Gwiazda KIC 8462852 na nocnym niebie znajduje się pomiędzy gwiazdozbiorami łabędzia i lutni. Patrząc tam można sobie przez chwile pomyśleć…. że ktoś patrzy stamtąd w naszym kierunku. Nie, no błagam, musi być jakieś bardziej przyziemne wytłumaczenie 😉

Zapraszam na profil FB.com/NaukaToLubie (kliknij TUTAJ). To miejsce w którym staram się na bieżąco informować o nowościach i ciekawostkach ze świata nauki i technologii.

2 komentarze do Co tam się dzieje? Komety czy Obcy?

Nobel z fizyki – abstrakcja goni abstrakcję

W ciągu każdej sekundy, przez nasze ciała przenika kilkadziesiąt bilionów neutrin. Abstrakcyjnie dużo. Masa każdego z nich jest mniejsza niż miliardowa część masy atomu wodoru. Abstrakcyjnie mało. Takie właśnie są neutrina. Abstrakcyjne. Za ich badania przyznano tegorocznego Nobla z fizyki.

Neutrina są najbardziej chyba nieuchwytnymi cząstkami badanymi przez fizyków. Prawie w ogóle nie oddziałują z materią. Po prostu przez nią przenikają. Zupełnie tak, jak gdyby była dla nich przezroczysta. Nie stanowią dla nich żadnej przeszkody ciała niebieskie jak i olbrzymie odległości (które pokonują z prędkością zbliżoną do prędkości światła). Powstają w czasie reakcji jądrowych, nie mają ładunku i posiadają nieskończenie małą masę. Neutrina występują w trzech odmianach. Najlepiej poznane są tzw. neutrina elektronowe, ale oprócz nich istnieją jeszcze neutrina taonowe i mionowe. I to właśnie różne odmiany tej samej cząstki były przez 30 lat powodem zamieszania nazwanego tajemnicą neutrin słonecznych. Ale zanim o tajemnicy.

PH20-water-withboat-apr23-wm-small

Wnętrze ogromnego detektora neutrin Super-Kamiokande. Wydrążony we wnętrzu góry mieści 50 000 ton superczystej wody. Widoczne na zdjęciu bańki to fotopowielacze, które rejestrują subtelne błyski światła. Te powstają wtedy, gdy neutrino zderzy się z jądrem atomowym.

Dlaczego ich badanie jest tak ważne? Na prawdę zasługuje aż na Nagrodę Nobla?  Neutrina są być może najliczniejszą grupą cząstek jakie „zasiedlają” nasz wszechświat. W ciągu każdej sekundy, przez nasze ciała przenika ich kilkadziesiąt miliardów. Abstrakcyjnie dużo. Skoro chcemy poznać wszechświat, skoro mamy ambicje by go zrozumieć, nie poradzimy sobie bez wiedzy o neutrinach. Przez lata uważano, że są to cząstki bezmasowe, czyli, że w ogóle nie mają masy. W rzeczywistości ważą, choć tyle co nic. W przypadku tak małych i ulotnych obiektów trudno mówić o precyzyjnym pomiarze masy, ale szacunkowo masę neutrin określa się na dziesiąte części elektronowolta, a to mnie niż jedna miliardowa część masy atomu wodoru. Abstrakcyjnie mało.

A wracając do tajemnicy neutrin słonecznych. Naukowcy doskonale wiedzą w wyniku jakich reakcji we wnętrzu Słońca powstaje jeden z rodzajów neutrin, czyli neutrina elektronowe. Z dużą precyzją można policzyć ile neutrin elektronowych powinno trafiać na Ziemię i ile powinno być rejestrowanych. Przez lata problem polegał jednak na tym, że te przewidywania teoretyczne nijak się miały do danych eksperymentalnych. Neutrin elektronowych na Ziemi rejestrowano o wiele mniej (aż o ok. 70 proc. mniej) niż powinno ich być. Możliwości były dwie. Albo reakcje, które wg. fizyków powinny zachodzić w jądrze Słońca wcale tam nie zachodzą i dlatego o wiele mniej neutrin elektronowych dociera do Ziemi, albo w czasie swojej podróży pomiędzy gwiazdą a naszą planetą coś z neutrinami się dzieje. Ostatecznie okazało się, że fizycy mieli rację co do procesów zachodzących w Słońcu. One po prostu oscylują – czyli zmieniają swoje właściwości. Zamieniają się pomiędzy sobą postaciami. Jedne neutrina spontanicznie, zmieniają się w inne. W naszym świecie dużych przedmiotów to zdolność mocno abstrakcyjna. Jak można ją sobie wyobrazić? A można sobie wyobrazić spadające z drzewa jabłko, które w czasie lotu ku powierzchni gruntu spontanicznie zamieni się w śliwkę, po to by ostatecznie upaść na trawę jako gruszka? Takie właśnie są neutrina. Abstrakcyjne.  Zamiast badać jeden rodzaj neutrin docierających do Ziemi,  zaczęto przyglądać się im wszystkim na raz. Tym razem, wszystko się zgadzało. To było ostateczne potwierdzenie tzw. oscylacji neutrin.

Zapraszam na profil FB.com/NaukaToLubie (kliknij TUTAJ). To miejsce w którym staram się na bieżąco informować o nowościach i ciekawostkach ze świata nauki i technologii.

 

 

 

Tomasz Rożek

3 komentarze do Nobel z fizyki – abstrakcja goni abstrakcję

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

Przekręt na czasie

Zmiana czasu na którą godzimy się dwa razy w roku nie ma żadnego sensu. Miała sens może dwieście lat temu. Dzisiaj powoduje straty, zamieszanie i uszczerbek na zdrowiu. Danych o oszczędnościach jakie mają wynikać ze zmiany czasu nie ma. Są niepewne oszacowania, które twierdzą że zmiana czasu… powoduje finansowe straty.

Podobno na zmianę czasu z zimowego na letni wpadł autor konstytucji USA Benjamin Franklin. Gdy był ambasadorem w Paryżu zauważył, że z powodu niedostosowanej do pory dnia godziny, wszyscy śpią choć słońce było wysoko, wieczorem zaś pracują oświetlając pomieszczenia świecami. Franklin był nie tylko politykiem i dyplomatą, ale także naukowcem i wynalazcą. Choć nie do końca wiadomo jak, obliczył, że gdyby przesuwać czas na wiosnę „do przodu” a jesienią „do tyłu” można by w samym tylko Paryżu zaoszczędzić 30 mln kilogramów wosku rocznie. Wosku z którego robiono świecie. Pomysł Franklina był jak najbardziej – na tamte czasy – logiczny. Ludzie używali świec, bo funkcjonowali, pracowali, bawili się czy uczyli po zachodzie słońca. Gdyby więc przesunąć godziny wstawania, a co się z tym wiąże także zasypiania, świece nie byłyby w takich ilościach potrzebne.

Raz jest, a raz go nie ma

Pomysł Franklina – po latach – został podchwycony. Pierwsi którzy go zrealizowali byli Niemcy. To były trudne czasy, I Wojna Światowa, kryzys i braki w energii, która była potrzebna do produkcji broni i amunicji. W 1916 roku po raz pierwszy w Niemczech przesunięto czas. Obywatele ogarniętego wojną kraju mieli wcześniej chodzić spać, po to by nie oświetlać swoich mieszkań po zmroku. Chwile później zmianę czasu wprowadziły inne kraje europejskie. Argumenty o oszczędnościach nie przekonały wszystkich. Mówiono o zamieszaniu w rozkładach jazdy i o tym, ze jest całkiem spora grupa zawodów które wykonywać trzeba niezależnie od umownie ustalonej godziny. Tarcia pomiędzy przeciwnikami i zwolennikami zmiany czasu były tak duże, ze w wielu krajach czasowo rezygnowano z regulacji zegarków, po to by po kilku latach do pomysłu wrócić. Tak było także w Polsce. U nas po raz pierwszy przestawiono czas w okresie międzywojennym. Później ze sprawy zrezygnowano. Czas zimowy i czas letni przywrócono pod koniec lat 40tych, a później znowu z niego zrezygnowano (na prawie 10 lat). W 1957 roku zmianę czasu wprowadzono, ale w 1965 roku znowu zarzucono. Na stałe Polska jest krajem „dwuczasowym” od 1976 roku.

Danych o oszczędnościach jakie mają wynikać ze zmiany czasu, praktycznie nie ma. Są niepewne oszacowania, które na dodatek nie są wcale jednoznaczne. Oszczędność energii da się policzyć (choć nie jest to takie proste, bo w zimie i w lecie są przecież inne warunki i nie da się tych dwóch okresów bezkrytycznie przyrównać), ale jak oszacować zamieszanie związane z przestawianiem wskazówek? Pomińmy na razie to ostatnie. A pozostańmy na samych oszczędnościach energii. Jeden z nielicznych raportów na ten temat wydał ponad 30 lat temu Amerykański Departament Energii (ADE). Z jego obliczeń wynika, że zmiana czasu rzeczywiście oznacza mniejszą konsumpcję prądu. O cały 1 proc i to na dodatek tylko przez dwa miesiące, marzec i kwiecień. Później dzień jest tak długi, że dodatkowa godzina nie wpływa na mniejsze zużycie prądu. Wyniki raportu ADE podważały poważne instytucje naukowe. Uważały, ze rachunki były błędne, a o żadnych oszczędnościach nie ma mowy. Argumentowano, że każdego roku rośnie zapotrzebowanie na energię elektryczną, a tego ADE nie wziął pod uwagę w obliczeniach. To był rok 1976. Jeżeli już wtedy wyniki analiz nie były jednoznaczne, co dopiero teraz.

Oszczędności brak

Od czasów Franklina, od czasów I Wojny Światowej, ba nawet od czasów kiedy opublikowano raport Amerykańskiego Departamentu Energii, bardzo dużo się zmieniło. I tutaj dochodzimy do sedna problemu. Zmiany godziny mogą wpłynąć na oszczędność energii, ale tylko tej którą zużywa się na oświetlenie pomieszczeń. I to pomieszczeń prywatnych. Toster, czajnik bezprzewodowy czy bojler, niezależnie od godziny zużywają przecież tyle samo energii. A żelazka, pralki, komputery? Można kręcić wskazówkami do oporu, a ilość zużywanej przez te sprzęty energii i tak nie ulegnie zmianie. To samo dotyczy zresztą oświetlenia ulic (a to pobiera znacznie więcej prądu niż oświetlenie mieszkań prywatnych), które działa od zmierzchu do świtu, niezależnie od tego o której godzinie zaczyna się świt. Dzisiaj oświetlenie pomieszczeń „pożera” mniej niż 1 proc prądu który produkują elektrownie. Co więcej, choć prądu w ogóle zużywamy coraz więcej, na oświetlenie mieszkań i domów potrzebujemy go coraz mniej. Głównie dlatego, że coraz częściej korzystamy z energooszczędnych źródeł światła. A wiec co konsumuje coraz więcej? Podnosimy swój standard życia. Coraz częściej kupujemy klimatyzatory, większe lodówki, elektryczne systemy grzewcze czy sprzęty kuchenne. Nowoczesne telewizory (wielkości okna) konsumują więcej energii niż starsze ich typy. To wszystko zużywa znacznie więcej energii niż oświetlenie, a równocześnie korzystamy z tego niezależnie od wskazywanej przez zegarki godziny. Najwięcej prądu potrzebują fabryki (przemysł), transport czy kopalnie. Przestawianie wskazówek nic tutaj nie zmieni.

Rolnicy liczą straty

Jedną z najdłużej opierających się zmianie czasu grup zawodowych byli rolnicy. Dla nich ważny jest jasny poranek a nie długi wieczór. Zwierzęta nie przestawiają przecież zegarków. W USA, gdzie rząd w Waszyngtonie nie ingeruje zbyt mocno w życie obywateli, w stanach rolniczych (m.in. Arizona i Indiana) wciąż są hrabstwa, które czasu nie przestawiają. Choć powoduje to gigantyczne zamieszanie, wola obywateli jest tam świętością. W 2006 roku kilka hrabstw w Indianie zdecydowało się jednak dostosować. Dla naukowców to była idealna okazja by sprawdzić jak to z tymi oszczędnościami energii elektrycznej jest. Obszar na którym zdecydowano się po raz pierwszy zmienić czas na letni nie był duży, więc badacze z Uniwersytetu Kalifornijskiego mogli sobie pozwolić na prześledzenie rachunków za energię elektryczną każdego domostwa. I co się okazało? Nie było żadnego zysku, tylko spora strata. W sumie na stosunkowo niewielkim terenie rachunki za prąd wzrosły o prawie 9 mln dolarów. Skonsumowano do 4 proc więcej energii niż przed zmianą czasu. To nielogiczne ! Skąd się wzięły te procenty? Naukowcy zauważyli, że istotnie nieco spadła ilość energii używanej do oświetlenia domów. Równocześnie znacznie zwiększyła się ilość energii zużywanej przez klimatyzatory i ogrzewanie. To ostanie włączano, bo wcześniejszym rankiem niektórym w mieszkaniach było za zimno. Gdy wieczorem trzeba było się wcześniej kłaść spać, okazywało się, że niektóre mieszkania są zbyt nagrzane po ciepłym dniu i do komfortowego snu, trzeba je nieco schłodzić.

Dzisiaj jedynym bezdyskusyjnym zyskiem z przesuwania czasu jest bezpieczeństwo na drogach. Dzięki temu, że po południu, w czasie powrotów z pracy jest wciąż jasno, zdarza się mniej wypadków. Szczególnie tych z udziałem pieszych. Zresztą ten argument (a nie oszczędność prądu) przekonał brytyjskich parlamentarzystów na początku XX wieku do zgody na zmianę czasu. Bezpieczniej na drogach jest jednak nie przez cały okres obowiązywania czasu letniego, ale tylko w pierwszych jego miesiącach.

 

O czasie słów kilka 🙂 :

 

 

Kiedy zmieniamy?

W Unii Europejskiej (dyrektywa UE 2000/84/EC) czas zmienia się z zimowego na letni w ostatnią niedzielę marca, a letniego na zimowy w ostatnią niedzielę października. W marcu tracimy godzinę, a w październiku zyskujemy. Zmiany czasu nie dotyczą oczywiście rodziców małych dzieci. Te wstają przecież niezależnie od wskazówek zegara.

3 komentarze do Przekręt na czasie

Kryształ Wikingów działa !

W każdej legendzie jest trochę prawdy. Od lat naukowcy (i żeglarze) zastanawiali się jak Wikingom udawało się tak skutecznie nawigować w czasie rejsów po morzach północnych, po Atlantyku czy Morzu Śródziemnym. Nie mieli kompasu, mgły często zasłaniały niebo, a w miejscu w którym mieszkali, przez pół roku nie było nocy (więc nie mogli nawigować obserwując gwiazdy).
Legendom o słonecznym kamieniu, którym miał się posługiwać m. in. król Olaf nie dawano wiary. Kamień do nawigacji? Dajcie spokój.

Wikingowie byli w swoim czasie (od roku 900 do roku 1200) panami mórz i oceanów. Byli najdoskonalszymi żeglarzami na Ziemi. W średniowieczu swobodnie pływali nie tylko po morzach północy, ale także po Oceanie Atlantyckim czy po Morzu Śródziemnym. Setki lat przed Kolumbem dotarli też do Ameryki. Od lat naukowcy (i żeglarze) zastanawiali się jak Wikingom udawało się tak skutecznie nawigować w czasach, w których nie znali igły magnetycznej (kompasu). Legendom o słonecznym kamieniu, którym miał się posługiwać m. in. król Olaf nie dawano wiary. Kamień do nawigacji? Dajcie spokój.

Przepuszczą, albo nie

Zrozumienie zasad nawigacji ludów północy było tym trudniejsze, że Wikingowie – z racji miejsca w którym mieszkali, a więc Islandii czy wybrzeży dzisiejszej Szwecji i Norwegii – pływali głównie po morzach północy. To obszary o bardzo dużym zachmurzeniu, a to uniemożliwia astronawigację. Na dalekiej północy, przez pół roku nocy w ogóle nie ma. Często występują też mgły, a linia brzegowa, z powodu lodowców i gór lodowych często się zmienia. I jak w takich warunkach nawigować? Jak wyruszyć tak daleko i – co ważniejsze – wrócić do domu?

Pierwszą osobą, która legendy próbowała zweryfikować legendy był duński archeolog Thorkild Ramskou. Był rok 1967, a Ramskou twierdził, że „sólarsteinn”, czyli tzw. słoneczny kamień istniał naprawdę i był nim szpat islandzki (odmiana kalcytu), występujący powszechnie na Islandii (zajmowanej przez Wikingów). Co to takiego? Fale elekto-magnetyne, w tym światło, mogą być uporządkowane, albo chaotyczne. Źródłem światła uporządkowanego jest np. laser. Za to już zwykła żarówka daje światło, które składa się z fal nieuporządkowanych. Choć nasze oko nie wykrywa polaryzacji, nie widzi czy fala która w nie wpada jest spolaryzowana czy nie, oczy niektórych zwierząt są na to wrażliwe. Np. niektórych owadów. Ponadto w przyrodzie są materiały, które działają jak filtry, i falę „ustawioną” w jednym kierunku przepuszczają, a w innych kierunkach nie.

Jak to sobie wyobrazić?

Gdyby przywiązanym do drzewa (płotu,… czegokolwiek) sznurkiem machać w kierunku góra – dół, powstałaby na nim fala.  Można też sznurkiem machać lewo – prawo. Też mielibyśmy falę. W końcu, sznurkiem można machać raz góra – dół, a raz lewo – prawo. A teraz na drodze sznurka ustawmy w pionie dwie deseczki. Tak, żeby sznurek swobodnie przechodził pomiędzy nim. Deseczki zadziałają jak każdy materiał polaryzujący. Jeżeli są ustawione w pionie, „przepuszczą” tylko falę, która powstanie na sznurze w czasie machania góra – dół. Nie przepuszczą fali lewa – prawa. Identycznie działają niektóre kryształy gdy przepuścić przez nie światło. Przepuszczą tylko te fale, które są zgodne z polaryzacją danego kryształu. Może się też zdarzyć tak, że kryształ nie przepuści światła w ogóle. To bardzo widowiskowe, bo w zależności od położenia kryształu, raz jest on przezroczysty, a za chwilę czarny jak węgiel. Zdaniem – wracając do Wikingów – duńskiego archeologa, Thorkilda Ramskou, takich kryształów używali właśnie Wikingowie do nawigacji. Ciekawa koncepcja, ale gdy powstała, była rozważaniem czysto teoretycznym, nikt jej nie sprawdził.

To działa!

Zresztą kryształów które polaryzują światło jest więcej. Niektóre z nich, (m. in. turmaliny i kordieryty) występują w Skandynawii. Obracanie nimi pozwala stwierdzić z jakiego kierunku padają promienie słoneczne, czyli gdzie jest Słońce, nawet wtedy, gdy zasłania je chmura, albo gdy panuje gęsta mgła.

W 2005 roku naukowcy z Węgier i Szwecji (Gábor Horváth z Uniwersytetu Eötvös w Budapeszcie i Susanne Ĺkesson Lund University) wybrali się z polaryzującym kryształem w rejs lodołamaczem po Oceanie Arktycznym. Rejs trwał kilka dni, w czasie których wielokrotnie panowała pogoda uniemożliwiająca astronawigację. Badacze udowodnili, że niezależnie od pogody, dzięki kryształowi można wyznaczyć strony świata. A to wystarczy by skutecznie pływać po morzach i oceanach (trafiając zawsze tak gdzie chce się trafić). Cztery lata później w czasopiśmie Science opublikowano artykuł napisany przez uczonych z francuskiego Universite de Rennes 1, którzy skonstruowali pełny przyrząd którym mogli posługiwać się Wikingowie. Jego sercem jest właśnie kamień słoneczny czyli „sólarsteinn”. Z pomiarów (a nie szacunków!) jakich dokonali Francuzi wynika, że wyznaczona dzięki kryształom dokładność położenia Słońca może wynieść około 1 proc. Nawet wtedy, gdy Słońce znajduje się już za horyzontem (o ile nie jest jeszcze kompletnie ciemno).

Brak komentarzy do Kryształ Wikingów działa !

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?

4 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

WP2Social Auto Publish Powered By : XYZScripts.com
Skip to content