Tajemnicze barwy Wszechświata #11
8 kwiecień 2010
Spoglądając na zdjęcie poniżej stwierdzicie pewnie w pierwszym momencie, że do nadzwyczajności mu całkiem daleko – ot, zdjęcie Księżyca jakich wiele. Kiedy jednak przyjrzycie mu się wnikliwiej zauważycie pewien drobny, aczkolwiek trochę niepokojący szczegół – element, dzięki któremu zdjęcie to warte jest jednak wyróżnienia.
Neutrina z jądra Ziemi
23 marzec 2010
Choć rosnące w błyskawicznym tempie wyrafinowanie nowoczesnej technologii od kilkudziesięciu lat prowadzi do prawdziwego rozkwitu badań najodleglejszych zakątków Wszechświata, to nie oznacza to wcale, że wiemy już wszystko, ba, istnieje w dalszym ciągu sporo niejasności w naszej wiedzy o obiektach znacznie nam bliższych, wiele jeszcze pozostało nawet do odkrycia w związku z naszą ojczystą planetą. Uzupełnianie luk w tej wiedzy nie należy co prawda do zadań astronomów i kosmologów – których dokonania interesują nas w ramach Cytadeli mimo wszystko najbardziej – jednak nie samą astronomią człek w końcu żyje; przyznam szczerze, że o ile kiedyś dokonania szeroko pojętych geologów interesowały mnie średnio lub nawet wcale, to w ostatnim czasie zarówno geologia właśnie (oraz pozostająca z nią w jakimś tam luźnym związku paleontologia) zostały przeze mnie odkryte jako prawdziwa „terra incognita”. Z tego względu zmuszony jestem prosić Czytelników wyczekujących „kosmicznych” wieści o wybaczenie i wyrozumiałość – jak sądzę warto czasem wrócić z kosmicznych podróży na naszą planetę, a dokładniej skierować zainteresowanie na jej wnętrze.
Jedną z ciągle nierozwiązanych do końca zagadek związanych z naszą planetą jest bez wątpienia prawdziwa istota najgłębiej ukrytej w jej wnętrznościach części, czyli planetarnego jądra. Dzięki badaniom sejsmologicznym wiemy co prawda sporo już o jego naturze, mimo to ambitni badacze nie muszą jeszcze przez bardzo długi czas martwić się o brak zajęć. Sejsmologia w ich rękach to naprawdę potężne narzędzie, nie jest to jednak jedyny instrument, dzięki któremu w stanie jesteśmy Ziemi wyrywać po kawałku jej tajemnice – w pierwszej chwili może okazać się to zaskakujące, jednak bardzo dobrze to zadanie realizuje również zmyślnie zastosowana wiedza z dziedziny fizyki cząstek.
Międzynarodowy zespół naukowców, złożony z badaczy z Włoch, Stanów Zjednoczonych, Niemiec, Francji oraz Rosji wykorzystywał w swej pracy badawczej (o której za chwilę) dobrodziejstwa oferowane przez placówkę naukową pod dźwięczną nazwą Laboratori Nazionali del Gran Sasso, ukrytą we wnętrzu włoskiego masywu górskiego Gran Sasso (umiejscowioną w okolicy miejscowości L’Aquila). W ramach tej placówki funkcjonuje niecodzienny projekt pod „włosko” brzmiącym akronimem BOREXINO (od BORon EXperiment), który w istocie jest niczym innym, jak po prostu „najzwyklejszym na świecie” detektorem neutrin.
Zanim powiemy słów kilka o samych badaniach, słów może kilka o „delikwentach” badaniom podlegającym. Neutrina to bardzo „specyficzne” cząstki elementarne – nie dość, pod względem liczebności są chyba bezkonkurencyjne w całym Wszechświecie, to mają do tego zaskakujące cechy: nie oddziaływują niemal w ogóle z materią, przenikając bez żadnego wysiłku obiekty wielkości na przykład Ziemi, do tego ich masa jest bardzo niewielka i bliska zeru. Biorąc pod uwagę taką charakterystykę cząstek nietrudno się domyśleć, że ich detekcja sprawia niemałe problemy – rzeczywiście, rejestrowanie neutrin do wdzięcznych zadań nie należy. Istnienie neutrin zostało przewidziane – w teorii – przez wybitnego szwajczarskiego fizyka Wolfganga Pauliego, który już w 1930 roku stwierdził, iż cząstki takie muszą istnieć (nie wnikajmy może dlaczego, bo to regiony, w których mogę się niemiłosiernie zaplątać). Zanim jednak potwierdzono eksperymentalnie ich obecność upłynęły niemal trzy dekady – dokonano tego w drugiej połowie lat pięćdziesiątych XX. wieku, i to nie bez wysiłku. Trudności związane z zarejestrowaniem cząstki mogą wydawać się niewiarygodne, gdy uzmysłowimy sobie (zgodnie z naszą obecną o niej wiedzą), że w kazdej sekundzie przez organizm każdego z nas „przelatuje” bez mała… 50 bilionów tych cząstek, jednak wymienione wcześniej egzotyczne cechy neutrin usprawiedliwiają całkowicie biednych badaczy.
Wszystkich zainteresowanych szczegółowszymi informacjami o tych fascynujących cząstkach zachęcam do szperania w materiałach dostępnych w Internecie, tutaj dodam tylko, że neutrina powstają – między innymi – w trakcie tzw. rozpadów „beta”, rozróżniamy ich trzy rodzaje (neutrina elektronowe, mionowe i taonowe) i, co bardzo ciekawe, cząstki te potrafią w trakcie swej podróży zmieniać swój rodzaj, podlegają tzw. oscylacji neutrinowej. W kontekście tego wpisu jednak najważniejszym faktem jest pierwszy z wyżej wspomnianych – neutrina powstają przy radioaktywnym rozpadzie niestabilnych jąder atomowych.
Kiedy do takiego rozpadu dochodzi, wydzielana jest między innymi energia cieplna. I tutaj szczęśliwie w końcu wracamy to zasadniczego tematu wpisu – mimo że sporo jeszcze tajemnic jądro Ziemi przed nami kryje, to raczej pewne wydaje się, iż duży udział w generowaniu ciepła we wnętrzu planety ma właśnie rozpad pierwiastków takich jak uran, tor oraz potas. Naturalna radioaktywność jądra Ziemi uważana jest za jeden z głównych „generatorów” ciepła naszej planety.
Rozpad radioaktywny generuje więc neutrina – badając energię takiej ulotnej cząstki, docierającej do nas z wnętrza Ziemi (zwanej geoneutrinem, by odróżnić je od neutrin słonecznych, docierających do nas od naszej rodzimej gwiazdy, czy też neutrin atmosferycznych, powstających w wyniku kolizji promieniowania kosmicznego z cząsteczkami górnych warstw atmosfery), sporo można dowiedzieć się o charakterystyce jądra, które uległo rozpadowi. W ten sposób to naukowcy uzyskują dostęp do wiedzy o składzie tej części planety, której bezpośrednie badanie jest, jak łatwo się domyśleć, po prostu niemożliwe.
Wykrywanie neutrin to zadanie ze względu na ich kłopotliwą charakterystykę niełatwe – w celu ich detekcji buduje się zaawansowane technologicznie detektory, wśród których najszerzej chyba znanym jest potężny detektor SuperKamiokande, umiejscowiony w Japonii. Zasada działania takiego detektora jest (oczywiście w uproszczeniu, i to znacznym) zwykle taka sama: głęboko pod ziemią, najlepiej z dala od sztucznych źródeł neutrin (którymi są elektrowni e jądrowe) umieszcza się potężne zbiorniki z płynem, tzw. scyntylatorem. Scyntylator to inaczej mówiąc substancja, która emituje światło, gdy przenika przez nią promieniowanie. Ogromne zbiorniki pełne scyntylatora umieszczane są więc pod ziemią, gdzie poza zbiornikiem drugim najistotniejszym elementem są fotopowielacze, inaczej mówiąc detektory światła o ogromnej czułości (rejestrujące pojedyncze fotony) i szybkości rejestracji. Takich fotopowielaczy komora zawierająca zbiornik posiada bez liku, wystarczy zajrzeć (gorąco polecam!) do galerii detektora BOREXINO pod tym adresem, by zobaczyć od groma fascynujących zdjęć.
Dobrze więc, zbudowaliśmy w pocie czoła detektor, w jaki sposób jednak detektor ten wykrywa neutrina, które przecież nie są „światłem”, do tego niemal nie oddziałują z materią? Otóż wielkość zbiornika ma swoje uzasadnienie – ogromna ilość scyntylatora konieczna jest właśnie dlatego, że neutrina tak bardzo wymykają się detekcji: kiedy przypomnimy sobie, iż na każdy centymetr kwadratowy powierzchni na Ziemi w ciągu sekundy dociera kilkadziesiąt miliardów neutrin, liczba rejestrowanych przez detektory neurin będzie śmiesznie mała – w przypadku detektora BOREXINO mowa jest bowiem o kilku neutrinach słonecznych na dzień, nie wspominając już o geoneutrinach, których rejestrowane jest zaledwie ok. 10 na… rok. Działanie detektora neutrin wymaga więc ogromnej cierpliwości. Neutrina, jak już wiemy, niemal nie posiadają masy i niemal nie oddziaływują z materią, jednak to słowo – niemal – jest tutaj kluczowe. Stwarzając dla neutrin idealne warunki (ogromna ilość scyntylatora), przyprawiając to niezwykle czułą aparaturą (fotopowielacze) i dokładając do tego całe oprzyprządowanie i oprogramowanie oraz anielsko cierpliwą ekipę badaczy w końcu sprawimy, że jedno z nieliczonej liczby neutrin, przenikających w każdej chwili detektor, siłą rzeczy wychwycone zostanie przez szczęśliwe jądro w komorze i doprowadzi do jego rozpadu, a tym samym do wygenerowania ultrakrótkiego błysku światła.
Detektor BOREXINO, który jest czternastometrową kulą zawierającą 300 ton scyntylatora otoczoną przez 2.200 fotopowielaczy, powstał właściwie w celu badania neutrin słonecznych, jednak nie powstrzymało to naukowców przed wykorzystaniem detektora do rejestracji geoneutrin. Jak poinformowali badacze biorący udział w kolaboracji nie było to zadanie pozbawione widoków na przysżłość – badacze poinformowali właśnie, że udąło się osiągnąć założony cel. Wnioskując o naturze rozpadających się jąder atomowych na podstawie „przechwyconych” neutrin badacze stwierdzili, że neutrina pochodziły z rozpadu uranu oraz toru, potwierdzając tym samym przypuszczenia geologów odnośnie składu chemicznego wnętrza planety. To jednak dopiero początek – aby poznać skład jądra oraz płaszcza Ziemi w szczegółach sam detektor BOREXINO nie wystarcza, do tego celu konieczne byłoby stworzenie globalnej sieci detektorów neutrin. Naukowcy przypuszczają, że wśród wówczas wykrytych neutrin powinne znaleźć się i takie, które powstały w trakcie rozpadu jąder potasu i rubidu.
Wyniki zebrane przez badaczy we włoskich górach nie są wprawdzie pierwszą próbą rejestracji geoneutrin – podobne zadanie realizowane było już w 2004 roku w Japonii, jednak wyniki wówczas uzyskane były co najmniej kontrowersyjne, gdyż detektor zastosowany do ich uzyskania znajdował się w sąsiedztwie kilku elektrowni atomowych, mogących zafałszować rejstrację. Niezależnie od tego jednak dzięki takim badaniom naukowcy bliżsi są znów o krok do poznania prawdziwej natury tysięcy kilometórów skał, po których dzień w dzień stąpamy.
Źródło:
Link 1
Zdjęcie: Detektor BOREXINO w całej swej krasie
Źródło zdjęcia
Credit: BOREXINO-Collaboration
Prawdziwie „kosmosowy” zawrót głowy
17 marzec 2010
Co prawda mam jak najbardziej świadomość, że powyższe określenie ujęte w cudzysłowy nie brzmi zbyt poprawnie (a przynajmniej żaden ze słowników naszej pięknej ojczystej mowy, które „przewertowałem” w internecie, nie potrafił go zidentyfikować), jednak jestem w końcu panem i władcą udzielnym tej wspaniałej strony i każda fanaberia – tym razem związana z brakiem reguł językowych – zostać mi musi wybaczona, no i, niezależnie od tej swawolnej rozpusty, tytuł wpisu brzmi przez to jakoś tak… okrąglutko i gładziutko. Ale wystarczy tych bzdur i czczej pisaniny – przejdźmy do rzeczy, w końcu czas nagli i klawiatury szkoda.
Podwójnych, czy generalnie rzecz ujmując, wielkrotnych układów gwiazdowych znamy w Kosmosie względnie sporo. Układy te są bardzo zróżnicowane – od relatywnie prostych układów dwóch gwiazd obracających się wokół wspólnego środka ciężkości do niezwykle skomplikowanych układó, gdzie składników jest kilka, w których trudno w pierwszym momencie dostrzec który z obiektów krąży wokół którego i jak w ogóle cały ten układ się nie „rozlatuje”. Zwykle jednak wyobrażamy sobie, że układy takie (podwójne czy większe) są, w porównaniu z rozmiarowo takim sobie Układem Słonecznym, dosyć spore – gwiazdy ze względu na swą wielkość niespecjalnie nadają się do egzystencji w naprawdę bliskim sąsiedztwie. Są jednak od tej reguły wyjątki – gwiazdy, które pod względem wymiarów są wręcz mikroskopijne, pod względem masy jednak wcale nie odstają od swych pełnowymiarowych kolegów.
Mowa oczywiście – w tym przypadku – o białych karłach. Białe karły to pośmiertne szczątki „normalnych” gwiazd, których wielkość oscyluje wokół średnicy naszej maleńkiej Ziemi, masa natomiast porównwalna jest z masą Słońca. Jak nietrudno sobie wyobrazić gęstość materii w takiej gwieździe musi „co nieco” przekraczać znane nam z codziennego doświadczenia wartości – średnia gęstość materii w białym karle to podobno mniej więcej jedna tona na 1 centymetr sześcienny! Tak silnie upakowane obiekty są same w sobie fascynujące, kiedy jednak gromadzą się w pary, zaczyna się prawdziwie zadziwiający spektakl.
W 1999 roku astronomowie wykorzystując dawno już zapomnianego satelitę ROSAT (ROentgen SATellite), który odliczał wówczas ostatnie dni swej aktywności zanim zastapił go nowocześniejszy – i z pewnością lepiej przez Was kojarzony - teleskop kosmiczny Chandra, zauważyli na niebie dziwne źródło silnego promieniowania rentgenowskiego. W ten sposób doszło do odkrycia układu podwójnego białych karłów, który uzyskał miano RX J0806.3+1527 lub, co brzmi chyba znacznie lepiej, HM Cancri. W odległości ok. 16 tysięcy lat świetlnych od Ziemi zaobserwowano wówczas układ karłów, który pod pewnym względem wydawał się mieć niesamowite właściwości – naukowcy przecierając oczy ze zdumienia stwierdzili bowiem, że wszystko wskazuje na to, iż obie gwiazdy obracają się wokół siebie w rekordowo krótkim czasie. Obserwacje z 1999 roku sugerowały, że gwiazdy w układzie HM Cancri wykonują pełen obrót wokół wspólnego środka masy w czasie zaledwie… niewiele ponad pięciu minut. Większość naukowców nie potrafiła uwierzyć, że coś takiego jest możliwe, prawdą jest też to, że obserwacje były dalekie od doskonałości i tym samym na ostateczny dowód – lub zaprzeczenie – czekać trzeba było jedenaście lat. W końcu jednak tajemnica została wyjaśniona a o jej rozwiązaniu międzynarodowy zespół naukowców postanowił napisać w ostatnim wydaniu „Astrophysical Journal Letters” z 10 marca tego roku.
Grupa astronomów kierowana przez doktora Gija Roelofsa z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics w Cambridge (USA) ciekawa prawdziwej natury układu HM Cancri uzyskała dostęp do najpotężniejszych teleskopów na naszej planecie – teleskopów Kecka na Hawajach. Wykorzystując teleskop Keck I (jeden z dwóch gigantów o śrenicy lustra 10 metrów) i angażując najnowsze oprzyrzadowanie tych potężnych instrumentów obserwacyjnych, naukowcy prowadzili intensywne obserwacje układu gwiazd. O ile w latach wcześniejszych najczęściej warunki pogodowe zapobiegały odkryciu prawdziwej natury HM Cancri, o tyle tym razem, dzięki połączonym wysiłkom astronomów, pięknej pogodzie oraz potencjałowi teleskopu w końcu udało się potwierdzić niewiarygodne dane o tym gwiezdnym systemie. Naukowcy rejestrowali w krótkich odstępach czasu światło docierające z układu gwiazd, by analizować następnie linie spektralne HM Cancri. Poszukiwali oni w ten sposób ledwie widocznych przesunięć w widmie gwiazd, które – w wyniku wszędobylskiego efektu Dopplera – pojawiały się w wyniku ruchu składników układu. Wraz z przemieszczaniem się gwiazd linie spektralne regularnie przesuwały się to w stronę niebieską to w stronę czerwoną widma, pozwalając w ten sposób precyzyjnie obliczyć prawdziwy okres orbitalny gwiazd.
Okazało się, że obie gwiazdy, choć brzmi to niedorzecznie w sumie, wykonują pełny obrót wokół wspólnego środka ciężkości w czasie krótszym zapewne niż poświęcacie na przeczytanie tego wpisu. HM Cancri to układ podwójny, w którym składniki układu potrzebują zaledwie 5,4 minuty na pełny obrót wokół wspomnianego środka! Ma to oczywiście przełożenie na inne, fascynujące cechy układu – szalona prędkość gwiazd wymaga, by sam układ był maleńki, i tak też jest w istocie – odległość pomiędzy gwiazdami jest nie większa niż 8 średnic Ziemi, mówiąc inaczej jedna czwarta odległości Ziemi od Księżyca lub – liczbowo – 100 tysięcy kilometrów. W skali kosmicznej wartości te są śmiechu warte – a jednak, doktor Gij wraz z ekipą udowodnili ich poprawność.
Tym samym układ HM Cancri stał się z miejsca najmniejszym i posiadającym najkrótszy okres orbitalny układem podwójnym, jaki jest nam znany. Wedle naukowców jest to również układ, który ociera się o prawdziwe ekstremum – wygląda na to, że niewiele krótszy okres orbitalny prowadziłby nieuchronnie do niemal natychmiastowego zlania się obu karłów. Stanie się to zresztą najprawdopodobniej w trudnej do określenia przyszłości, gdyż taka bliskość gwiazd zmusza je do wyhamowywania się nawzajem i dodatkowo, ponieważ niemal „ocierają” się o siebie, dochodzi do przepływu materii z partnera większego (choć brzmi dziwnie, to w tym przypadku im mniejsza gwiazda, tym ma większą masę), zniekształconego do formy kropli, na mniejszego. Materia ta dociera w okolice równika większej gwiazdy, gdzie dochodzi do wytworzenia promieniowania rentgenowskiego silniejszego, niż emitowane jest przez nasze Słońce.
Sama obserwacja była wielkim wyzwaniem – układ HM Cancri zgodnie z wypowiedziami naukowców jest układem niezwykle „bladym” o jasności miliony razy mniejszej niż najbledszej gwiazdy widocznej gołym okiem. Ultrakrótki okres obrotowy dodatkowo utrudniał wykonanie pomiarów. Astronomowie dumnie przyznają, że ich obserwacje były na granicy współczesnych możliwości sprzętu astronomicznego. Poza stwierdzeniem co do niezwykle egzotycznych cech układu nasuwa się tutaj oczywiście niemal natychmiast kolejna uwaga – skoro mamy do czynienia z tak ciasnym układem dwóch ciał niebieskich, krążących wokół siebie z szalonymi prędkościami, łatwo powiązać ten obraz z ideałem, poszukiwanym przez wytrawnych tropicieli fal grawitacyjnych. Zgodnie z założeniami projektów mających na celu udowodnienie istnienia tychże fal, przewidywanych przez Einsteina daawno już temu, ciasne układy gwiazd są idealnymi kandydatkami do tego celu. Można więc śmiało zakładać, że jeśli już w końcu komuś uda się zarejestrować efemeryczne fale, stać się to może wielce prawdopodobnie właśnie w przypadku układu HM Cancri.
Artykuł naukowców
Źródła:
Link 1
Link 2
Link 3
Link 4
Link 5
Link 6
Link 7
Link 8
Link 9
Link 10
Link 11
Link 12
Grafika: Prawdopodobny wygląd układu (symulacja komputerowa)
Źródło grafiki
Credit: Rob Haynes, Louisiana State University
Warp drive will kill you (not!)
9 marzec 2010
Choć szczerze przyznam, że najgorliwszym pod słońcem fanem uniwersum “Star Trek” nie jestem (wolę od niego mimo wszystko baśniowy kosmos „Gwiezdnych wojen”), to nie oznacza to wcale, że niezwykła wizja świętej pamięci Gene Roddenberry’ego jest mi zupełnie obca – trudną do oszacowania ze względu na moją słabą pamięć serię filmów kinowych (o malejącej regularnie z każdą częścią sagi jakości, choć chlubnym wyjątkiem jest ostatnia część z 2009 roku pod tytułem po prostu „Star Trek”, którą to nawet zobaczyłem z żoną w kinie ku jej i mojej niekłamanej uciesze) widziałem, a jakże, swego czasu w wieku nastoletnim śledziłem również z zapamiętaniem serial „Star Trek: Następne pokolenie” z niezapomnianym Patrickiem Stewartem, grającym kapitalnego kapitana-łysola Jean-Luc’a Picarda. Co prawda czasy się zmieniają i obecnie bardziej interesuje mnie pierwsza kultowa odsłona serialu „Star Trek: The Original Series” z lat sześćdziesiątych minionego wieku – jako produkcja o ogromnym potencjale „rozweselającym” (kto nie zna ten gapa i niech zobaczy choćby ten arcygenialny, jesli nie najlepszy w ogóle, moment serii), jednak i tak trzeba sprawiedliwie przyznać, że obok mrocznych wizji Dartha Vadera i szlachetnej postawy rycerzy Jedi to świat Star Treka właśnie zdobył największą popularność wśród fanów kinowo-telewizyjnego science-fiction.
Trudno się więc dziwić, że jako niedoszły „Trekkie” z niemałym zainteresowaniem wczytałem się w artykuł, który pojawił się na łamach portalu Space.com. W artykule tym autor donosi o niejakim Williamie Edelsteinie, fizyku z Johns Hopkins University (Baltimore, USA), który podczas konferencji Amerykańskiego Towarzystwa Fizycznego (American Physical Society), odbywającej się w Waszyngtonie 13-tego lutego, zaprezentował wyniki swego cokolwiek frapującego aczkolwiek kontrowersyjnego – o czym później – opracowania. Edelstein zaprezentował słuchaczom w pierwszej kolejności kultowy fragment każdego chyba z filmów „Star Trek”: kapitana Kirka rozkazującego Scotty’emu wejście w prędkość „warp”. Natychmiast po zademonstrowaniu tego soczystego kawałka filmowej klasyki skomentował widziane słowami: „Well, they’re all dead”.
Dlaczego aż tak kiepsko? Dwadzieścia lat temu syn Edelsteina postawił mu pozornie błahe pytanie – czy w przestrzeni kosmicznej istnieje coś takiego jak tarcie? Edelstein bez namysłu odpowiedział, że tak, przestrzeń kosmiczna bowiem, mimo iż w porównaniu z warunkami dla nas swojskimi jest niemal idealnie „pusta”, to zawiera średnio dwa atomu wodoru na centymetr sześcienny, w przypadku poruszającego się „czegoś” atomy te „ocierają się” więc o „to”. Bardzo to niewielkie zagęszczenie atomów i w przypadku teoretycznych pojazdów, poruszających się z małymi prędkościami, nie gra żadnej roli, jednak w przypadku prędkości relatywistycznych już jak najbardziej. Jak się okazuje pytanie to nurtowało Edelsteina przez następne dwadzieścia lat (miejmy nadzieję, że znalazł w międzyczasie jeszcze czas na inne zajęcia) aż do momentu, gdy w ostatnim czasie – wspólnie z dorosłym już synem – zajął się fachowymi obliczeniami. Na tapetę obaj panowie wzięli scenariusz, w którym statek kosmiczny miałby przebyć połowę Drogi Mlecznej w czasie 10 lat. Powiecie: niemożliwe, jednak teoretycznie nie można temu pomysłowi nic zarzucić – teoria względności mówi w końcu, że w przypadku prędkości relatywistycznych (czyli bliskich prędkości światła w próżni) czas ulega znacznemu skróceniu.
Załóżmy więc, że taki statek Edelstein wraz z synem Arthurem zbudowali i gnają przez otchłanie Galaktyki. Zdaniem Edelsteina taka podróż byłaby skazana z góry na niepowodzenie – podróż przy „tylko” 99% prędkości światła (ciągle za małej, by pokonać wspomniany dystans w ciągu 10 lat) powodowałaby, że statek kosmiczny byłby bombardowany cząsteczkami wodoru, które raziłyby pojazd promieniowaniem przekraczającym dawkę skuteczną 61 siwertów na sekundę. Jednostka ta brzmi dość egzotycznie i dla mnie – wystarczy powiedzieć, że już dawka 1 siwerta na cały organizm człowieka prowadzić może do ostrego zespołu popromiennego, co najczęściej kończy się śmiercią. Doświadczenia załogi na takim statku porównywalne stałyby się więc przeżyciom inżynierów placówki CERN, którzy przypadkowo dostali się pod „ostrzał” Wielkiego Zderzacza Hadronów, „strzelającego” do nich wysokoenergetycznymi protonami. Niezależnie od wszystkich innych „kłopotów” związanych z podróżą kosmiczną promieniowanie to zabiłoby wszelakie życie na statku kosmicznym, nie wspominając o elektronice, która padłaby równie łatwo.
Ratunkiem mogłyby być tutaj osłony przed zabójczym promieniowaniem, problem jednak wcale nie staje się przez to bliższy rozwiązania – osłony z ołowiu, pierwiastka cokolwiek ciężkiego, musiałyby posiadać grubość nawet do kilku kilometrów! Biorąc pod uwagę fakt, że wraz z rosnącą prędkością energia konieczna do przyspieszania obiektu rośnie w szalonym tempie, dodatkowe miliony ton (strzelam) z pewnością nie byłyby zbyt ekonomiczne.
Warto tutaj zaznaczyć, że rewelacje Edelsteina nie są zbyt oryginalne – o tym, że promieniowanie byłoby bardzo kłopotliwe w trakcie podróży podświetlnych, wiadomo już od dawna. Kiedy jednak zajrzycie do gorącej dyskusji pod samym artykułem, dojrzycie również sedno problemu: nieporadne wiązanie przez Edelsteina czystego science-fiction z faktami naukowymi, przy czym Edelstein wybiórczo dobiera zarówno elementy tego pierwszego jak i drugiego. Fizyk twierdzi, że promieniowanie zabiłoby załogę statku Enterprise, kiedy to kapitan Kirk zleciłby Scotty’emu przejście w „warpa”. Otóż – pozostając w świecie „Star Treka” rzecz jasna – to całkowicie nieprawda, gdyż o problemie promieniowania myślał sam twórca serii, Roddenberry, wyposażając statek w osłony i deflektory, mające za zadanie eliminiowanie takich (i nie tylko) zagrożeń. Co gorsza jednak Edelstein trochę miesza pojęcia – napęd warp nie ma nic wspólnego z przyspieszaniem statku do prędkości świetlnej, ba, nie ma nic wspólnego z ruchem jako takim. Z samej definicji napęd warp sluży do zakrzywiania przestrzeni – statek Kirka nie przemieszcza się w „zwykłej” przestrzeni, jedynie napęd wytwarza podprzestrzenną bańkę, która przemieszcza się do miejsca przeznaczenia – sam statek nie porusza się w niej wcale. Można to zauważyć choćby wtedy, gdy Enterprise przechodzi do prędkości warp – samo przyspieszenie musiałoby z załogi pozostawić mokre plamy.
Możemy sobie żartować ze „Star Treka”, jednak problem leży tak naprawdę w tym, że Edelstein jako naukowiec nie do końca przemyślał chyba swój referat – skoro już sięgamy do napędu rodem z fantastyki naukowej to trzeba go akceptować wraz z jego przypadłościami, a więc wspomnianymi deflektorami i podprzestrzenną podróżą. Wtedy przykładanie fizycznych właściwiości rzeczywistego Wszechświata do takiej technologii mija się z celem – to prawda, że próby przyspieszania statku kosmicznego w naszym świecie skończyłyby się ugrillowaniem załogi przez wodór, jednak w naszym świecie nie istnieje również napęd warp jako taki. Prezentacja tematu przez Edelsteina pozostawia pewien niesmak, gdyż brak w niej naukowej konsekwencji.
Źródło:
Link 1
Zdjęcie: Hm…
Źródło zdjęcia
Credit: locustsandhoney.blogspot.com
Chilijskie trzęsienie czasu
4 marzec 2010
Minionej soboty późnym wieczorem mogliśmy stać się świadkami odrobinę kuriozalnego spektaktlu medialnego – mimo wcale nie zabawnej przyczyny, jaką było potężne trzęsienie Ziemi o sile 8,8 w skali Richtera zarejestrowane tego dnia w odległym Chile, to, co działo się w anglojęzycznych stacjach telewizyjnych CNN oraz Sky News kilka godzin później musiało mimowolnie wywołać u postronnego obserwatora co najmniej rozbawienie, jeśli nie odczucia gorsze. Zbliżające się z prędkością błyskawicy do Hawajów kolejne fale spodziewanego po trzęsieniu tsunami wygoniły na zalane słońcem plaże grupy żądnych sensacji gapiów z lornetkami i kamerami wideo, wszystko to natmiast wspomniane wyżej stacje telewizyjne przekazywały „na żywo” podpisując monotonne, niemal statyczne ujęcia fal docierających do brzegu sloganami w rodzaju „First tsunami wave to hit Hawaii any moment” albo – kiedy już okazało się, że mimo wytężonego wpatrywania się w smętne fale niewiele można było z tej pierwszej fali zobaczyć – „Second wave expected shortly to hit Hawaii”. Przyznam ze skruchą, że sam straciłem chwilę na intensywną obserwację obrazu z przemysłowych kamer, transmitowanych przez CNN, nie każdego dnia bowiem ma się szansę zobaczyć tsunami „na żywo”. Trochę wprawdzie chaotyczna gadka komentatorów, przerażonych wydłużającym się czasem oczekiwania na zbliżającą się falę i nie bardzo wiedzących, o czym jeszcze w tym czasie rozprawiać, była nużąca, jednak w końcu fala się pojawiła. Podobno, bo wizualnie fala o wysokości – jak podano 1,2 metra – niekoniecznie wyróżniała się spośród wszystkich innych i sam niczego nie zauważyłem.
Samo wydarzenie, którego konsekwencją były – nawet jeśli niezbyt widoczne – fale tsunami, było piątym najsilniejszym trzęsieniem ziemi, jakie udało się dotąd zarejestrować. Zaskakująca – szczęście w nieszczęściu – jest w związku z tym względnie niska szacowana liczba ofiar, która obejmuje obecnie niespełna 1000 osób, mimo to wydarzenie to rzuciło Chile w chaos, dochodziło do sporych rozrób, plądrowania czego popadnie i aktów przemocy. Nie tylko jednak mieszkańcy Chile odczuli bezpośrednio to trzęsienie – okazuje się, że miało ono wpływ na całą planetę.
Choć w żadnen sposób nie potrafię sobie wyobrazić w jaki sposób tak precyzyjne obliczenia są dokonywane, już w poniedziałek geofizycy z amerykańskiej agencji NASA opublikowali informacje, zgodnie z którymi trzęsienie ziemi w Chile przyczyniło się do skrócenia długości… doby. Zanim jednak zaczniecie psioczyć na coraz krótsze dni, w ciągu których i tak już zawsze jest za mało czasu na załatwienie spraw najpilniejszych, doczytajcie do końca – doba skrócona została bowiem o zaledwie… 1,26 milionowych sekundy. Prawda, że niewiele? Nie dość, że nie jest to jakaś nowa jakość w naszym codziennym życiu, to jeszcze podobno nie da się tego w żaden sposób wymiernie zmierzyć – obliczyć jednak, a jakże, się da (ale nie wiem jak).
Ziemia obracając się wokół własnej osi robi to od miliardów lat stopniowo coraz wolniej – głównym winowajcą jest tutaj nasz naturalny satelita, Księżyc, który działa na Ziemię jak przysłowiowy papier ścierny i wyhamowuje prędkość obrotową planety. Z tego powodu co kilka lat dodajemy też w sylwestra jedną dodatkową sekundę (tzw. sekundę przestępną, o której pisałem jakiś czas temu tutaj). Czasem jednak dzieją się rzeczy „nadplanowe”, które – choć globalne – wpływają na ruch całej Ziemi w sposób niemal natychmiastowy.
Trzęsienie ziemi w Chile nie było rzecz jasna pierwszym, które wpłynęło na ruch obrotowy naszej planety – potężne trzęsienie ziemi z 2004 roku w południowo-wschodniej Azji, po którym tsunami zabiło setki tysięcy osób, spowodowało skrócenie doby o całe 8 milionowych sekundy. Przyspieszenie to zrzucić można w obu przypadkach na karby, w znacznym uproszczeniu oczywiście, tzw. efektu łyżwiarza. Jak wiadomo osoba taka wyczyniając akrobacyjne cuda na lodzie i wykonując piruety ustala prędkość obrotową oddalając lub przybliżając kończyny do tułowia – na tej samej zasadzie działa to w przypadku Ziemi, gdzie trzęsienia ziemi, w szczególności te naprawdę wielkie, powodują przemieszczenie się ogromnych ilości skał w kierunku centrum planety.
O ile jednak trzęsienie ziemi w Chile spowodowało mniejsze przyspieszenie obrotów planety niż trzęsienie w Azji, to – bo wpływ na Ziemię na tym się nie kończy – było silniejsze pod innym względem: poza rozkręceniem planety doszło bowiem również do przesunięcia osi obrotowej globu.
Oś obrotowa Ziemi przemieściła się o 8 centymetrów (niestety w którą stronę to nie mam pojęcia). W przypadku wspomnianego trzęsienia z 2004 roku przesunięcie to wyniosło mniej (choć trzęsienie samo w sobie było o wiele potężniejsze), bo centymetrów siedem. Przyczyną takiego stanu rzeczy zgodnie z wypowiedzią badaczy z NASA jest fakt, iż w 2004 roku do katastrofy doszło znacznie bliżej równika, natomiast o Chile powiedzieć tego się nie da.
Nie koniec jednak na tym – naukowcy obawiają się również, że obecne trzęsienie może mieć długotrwałe konsekwencje dla Chile: w przypadku tak silnych trzęsień niedługo po nich dochodzi również do rozbudzenia aktywności wulkanów, które dotąd spokojnie sobie spały. Podobna sytuacja, również w przypadku nieszczęsnego Chile, miała już miejsce – w 1960 roku bardzo silne trzęsienie ziemi u wybrżeży kraju spowodowało, że w ciągu następnych trzech miesięcy rozbudziło się aż 5 wulkanów, aktywność ta natomiast odczuwalna była jeszcze przez lata.
