Penki keisti dalykai, nutinkantys kosmose

Raketų mokslininkui nereikia, kad suprastų, jog erdvė yra keista. Bet kaip keista gali jus nustebinti. Erdvėje dominuoja nematomos elektromagnetinės jėgos, kurių mes paprastai nejaučiame. Čia taip pat pilna keistų medžiagų rūšių, kurių Žemėje niekada nepatiriame. Štai penki nežemiški dalykai, vykstantys beveik vien tik kosmose.

1. Plazma

Žemėje medžiaga paprastai įgauna vieną iš trijų būsenų: kietą, skystą arba dujinę. Bet į erdvė99,9 % normalios medžiagos yra visiškai kitokios formos – plazmos. Pagaminta iš laisvų jonų ir elektronų, ši medžiaga yra pripūtimo būsenoje už dujų, kurios susidaro, kai medžiaga kaitinama iki ekstremalių temperatūrų arba veikiama stipria elektros srove.

Nors su plazma bendraujame retai, ją matome nuolat. Visos žvaigždės naktiniame danguje, įskaitant saulę, dažniausiai yra pagamintos iš plazmos. Jis netgi kartais pasirodo Žemėje žaibo ir neoninių ženklų pavidalu.

Palyginti su dujomis, kur atskiros dalelės chaotiškai artėja, plazma gali veikti kolektyviai, kaip komanda. Jis ir praleidžia elektrą, ir yra įtakojamas elektromagnetiniai laukai– kurie veikia ta pačia jėga, kuri išlaiko magnetus ant šaldytuvo. Šie laukai gali valdyti įkrautų dalelių judėjimą plazmoje ir sukurti bangas, kurios pagreitina daleles iki didžiulio greičio.

Erdvė alsuoja tokiais nematomais magnetiniais laukais, kurie formuoja plazmos kelius. Aplink Žemę tas pats magnetinis laukas, dėl kurio kompasai nukreipiami į šiaurę, nukreipia plazmą per erdvę aplink mūsų planetą. Saulėje paleidžiami magnetiniai laukai saulės blykstės ir tiesioginiai plazmos raugėjimai, žinomi kaip saulės vėjas, sklindantys per Saulės sistemą. Kai saulės vėjas pasiekia Žemę, jis gali paskatinti energetinius procesus, tokius kaip pašvaistė ir kosminis oras, kurie, jei pakankamai stiprūs, gali pakenkti palydovams ir telekomunikacijoms.

2. Ekstremalios temperatūros

Nuo Sibiro iki Sacharos Žemė patiria platų temperatūrų diapazoną. Egzistuoja rekordai iki 134 °F ir iki -129 °F (57 °C iki -89 °C). Tačiau tai, ką mes laikome kraštutiniu Žemėje, yra vidutiniška erdvėje. Planetose, kuriose nėra izoliuojančios atmosferos, temperatūra labai svyruoja tarp dienos ir nakties. Gyvsidabris reguliariai mato dienas apie 840 °F (449 °C), o šaltomis naktimis – iki -275 °F (-171 °C). O pačioje erdvėje kai kurie erdvėlaiviai patiria 60 °F (33 °C) temperatūrų skirtumus tarp jų saulės apšviestų ir šešėlių pusių. Tai būtų tarsi stiklinė vandens pavėsyje užšaltų karštą vasaros dieną! NASA Parker saulės zondas, esantis arčiausiai saulės, patirs daugiau nei 2000 laipsnių skirtumus.

NASA į kosmosą siunčiami palydovai ir prietaisai yra kruopščiai sukurti taip, kad atlaikytų šiuos kraštutinumus. NASA Saulės dinamikos observatorija didžiąją laiko dalį praleidžia tiesioginiuose saulės spinduliuose, tačiau kelis kartus per metus jos orbita pereina į Žemės šešėlį. Šio kosminio susijungimo, kitaip vadinamo užtemimu, metu į saulę nukreiptų saulės baterijų temperatūra nukrenta 317°F (158°C). Tačiau borto šildytuvai įjungiami, kad elektronika ir prietaisai būtų saugūs, leidžiant nukristi tik puse laipsnio.

Panašiai astronautų kostiumai sukurti taip, kad atlaikytų nuo -250°F iki 250°F (-157°C iki 121°C) temperatūrą. Kostiumai yra balti, kad atspindėtų šviesą saulėkaitoje, o viduje yra šildytuvai, kad astronautai sušiltų tamsoje. Jie taip pat skirti užtikrinti pastovų slėgį ir deguonį bei atsispirti mikrometeoritų ir saulės ultravioletinės spinduliuotės žalai.

3. Kosminė alchemija

Šiuo metu saulė savo šerdyje išspaudžia vandenilį į helią. Šis atomų sujungimo procesas, esant didžiuliam slėgiui ir temperatūrai, formuojant naujus elementus, vadinamas sinteze.

Kai visata gimė, joje buvo daugiausia vandenilio ir helio, taip pat keletas kitų šviesos elementų. Nuo tada žvaigždžių ir supernovų sintezė suteikė kosmosui daugiau nei 80 kitų elementų, iš kurių kai kurie leidžia gyventi.

Saulė ir kitos žvaigždės yra puikios sintezės mašinos. Kiekvieną sekundę saulė sulydo apie 600 milijonų metrinių tonų vandenilio – tai 102 kartus didesnė Gizos piramidės masė!

Kartu su naujų elementų kūrimu, sintezė išskiria didžiulį kiekį energijos ir šviesos dalelių, vadinamų fotonais. Šiems fotonams reikia maždaug 250 000 metų, kad jie pakiltų 434 000 mylių (apie 700 000 kilometrų), kad pasiektų matomą saulės paviršių iš saulės šerdies. Po to šviesa užtrunka tik aštuonias minutes, kad nukeliautų 93 milijonus mylių (150 milijonų kilometrų) iki Žemės.

Dalijimasis – priešinga branduolinė reakcija, suskaidanti sunkiuosius elementus į mažesnius, pirmą kartą buvo parodyta laboratorijose praėjusio amžiaus ketvirtajame dešimtmetyje ir šiandien naudojama atominėse elektrinėse. Skilimo metu išsiskirianti energija gali sukelti kataklizminį sprogimą. Tačiau tam tikram masės kiekiui ji vis tiek yra kelis kartus mažesnė už sintezės metu sukurtą energiją. Tačiau mokslininkai dar neišsiaiškino, kaip valdyti plazmą taip, kad iš sintezės reakcijų būtų gaunama energija.

4. Magnetiniai sprogimai

Kiekvieną dieną erdvė aplink Žemę klesti milžiniškais sprogimais. Kai saulės vėjas, saulės įkrautų dalelių srautas, stumiasi prieš Žemę supančią ir saugančią magnetinę aplinką – magnetosferą, jis supainioja saulę ir Žemės magnetinius laukus. Galų gale magnetinio lauko linijos užsifiksuoja ir persirikiuoja, pašalindamos netoliese esančias įkrautas daleles. Šis sprogstamasis įvykis yra žinomas kaip magnetinis susijungimas.

Kol nematome magnetinis perjungimas plikomis akimis matome jos padarinius. Retkarčiais kai kurios sutrikusios dalelės patenka į viršutinę Žemės atmosferos sluoksnį, kur sukelia auroras.

Magnetinis susijungimas vyksta visoje visatoje visur, kur yra besisukančių magnetinių laukų. NASA misijose, tokiose kaip Magnetospheric Multiscale misija, matuojami atkūrimo įvykiai aplink Žemę, o tai padeda mokslininkams suprasti atkūrimo ryšį ten, kur jį tirti sunkiau, pavyzdžiui, blykstėse ant saulės, juodąsias skyles supančiose vietose ir aplink kitas žvaigždes.

5. Viršgarsiniai smūgiai

Žemėje paprastas būdas perduoti energiją yra ką nors paskatinti. Tai dažnai nutinka per susidūrimus, pavyzdžiui, kai vėjas priverčia siūbuoti medžius. Bet į kosmosas, dalelės gali perduoti energiją net neliesdamos. Šis keistas perkėlimas vyksta nematomose struktūrose, vadinamose smūgiais.

Smūgių metu energija perduodama per plazmos bangas ir elektrinius bei magnetinius laukus. Įsivaizduokite daleles kaip paukščių pulką, skrendantį kartu. Jei pakyla galinis vėjas ir stumia paukščius kartu, jie skrenda greičiau, nors neatrodo, kad kas nors juos varo į priekį. Dalelės elgiasi taip pat, kai staiga susiduria su magnetiniu lauku. Magnetinis laukas iš esmės gali suteikti jiems postūmį į priekį.

Smūginės bangos gali susidaryti, kai daiktai juda viršgarsiniu greičiu – greičiau nei garso greitis. Jei viršgarsinis srautas susiduria su nejudančiu objektu, jis sudaro vadinamąjį laivapriekio smūgį, kitaip nei laivapriekio banga, kuri sukuriama srauniame sraute pritvirtintos valties priekyje. Vieną iš tokių lanko šoko sukuria saulės vėjas kaip jis aria į Žemę magnetinis laukas.

Smūgiai atsiranda kitur erdvėje, pavyzdžiui, aplink aktyvias supernovas, išstumiančias plazmos debesis. Retais atvejais Žemėje gali būti laikinai sukurti smūgiai. Taip atsitinka, kai kulkos ir lėktuvai skrenda greičiau nei garso greitis.

Visi šie penki keisti reiškiniai yra įprasti erdvėje. Nors kai kuriuos iš jų galima atkurti specialiose laboratorinėse situacijose, įprastomis aplinkybėmis jų čia Žemėje dažniausiai nepavyksta rasti. NASA tiria šiuos keistus dalykus kosmose, kad mokslininkai galėtų analizuoti jų savybes, suteikdami įžvalgos apie sudėtingą fiziką, kuria grindžiamas mūsų visatos veikimas.

---

---