ليس عليك أن تكون عالمًا في وكالة ناسا أو عالم فلك لفهم أن الفضاء مذهل. لكن كم هو غريب قد يفاجئك. تهيمن على الكون قوى كهرومغناطيسية غير مرئية لا نشعر بها عادة. كما أنها مليئة بأنواع غريبة من المادة التي لم نواجهها على الأرض. فيما يلي خمسة أشياء غير أرضية تحدث بشكل حصري تقريبًا في الفضاء.
بلازما
على الأرض ، تأخذ المادة عادةً واحدة من ثلاث حالات: صلبة أو سائلة أو غازية. لكن في الفضاء ، 99,9٪ من المادة العادية في شكل مختلف تمامًا - البلازما. يتكون من أيونات وإلكترونات حرة وهو في حالة فائقة الشحن مقارنة بالغاز الذي يتكون عند تسخين مادة إلى درجات حرارة قصوى أو تعرضها لتيار كهربائي قوي.
على الرغم من أننا نادرًا ما نتفاعل مع البلازما ، إلا أننا نراها طوال الوقت. جميع النجوم في سماء الليل ، بما في ذلك الشمس ، هي في الغالب من البلازما. حتى أنه يظهر أحيانًا على الأرض في شكل صواعق وعلامات نيون.
على عكس الغاز ، حيث تتحرك الجزيئات الفردية بشكل عشوائي ، يمكن للبلازما أن تعمل بشكل جماعي كفريق. إنها توصل الكهرباء وتتأثر بالمجالات الكهرومغناطيسية. يمكن لهذه الحقول التحكم في حركة الجسيمات المشحونة في البلازما وإنشاء موجات تسرع الجسيمات إلى سرعات هائلة.
الفضاء مليء بالمجالات المغناطيسية غير المرئية التي تحدد مسار البلازما. حول الأرض ، نفس المجال المغناطيسي الذي يجعل البوصلة تتجه شمالًا يوجه البلازما عبر الفضاء حول كوكبنا. على الشمس ، تثير الحقول المغناطيسية التوهجات الشمسية وتيارات البلازما المباشرة المعروفة باسم الرياح الشمسيةالتي تتحرك من خلال النظام الشمسي. عندما تصل الرياح الشمسية إلى الأرض ، يمكن أن تسبب عمليات نشطة مثل الشفق القطبي والطقس الفضائي ، والتي ، إذا كانت قوية بما فيه الكفاية ، يمكن أن تلحق الضرر بالأقمار الصناعية والاتصالات.
اقرأ أيضا: لأول مرة ، سجل المسبار المداري الشمسي التابع لناسا مقطع فيديو لمقذوف بلازما عملاقة من سطح الشمس.
حرارة قصوى
من سيبيريا إلى الصحراء ، تشهد الأرض نطاقًا واسعًا من درجات الحرارة. هناك سجلات لدرجات حرارة تتراوح من 57 درجة مئوية إلى -89 درجة مئوية ، لكن ما نعتبره شديدًا على الأرض هو متوسط في الفضاء. على الكواكب التي ليس لها غلاف جوي عازل ، تتقلب درجات الحرارة بشدة خلال النهار والليل. على عطارد ، يتم ملاحظة الأيام التي تبلغ درجة حرارتها حوالي 449 درجة مئوية والليالي الباردة حتى -171 درجة مئوية.وفي الفضاء نفسه ، في بعض المركبات الفضائية ، يصل الفرق في درجة الحرارة بين الجانبين المضاء والمظلل إلى 33 درجة مئوية. على سبيل المثال ، مسبار شمسي ناسا باركر سولار بروب عند أقرب اقتراب للشمس ، ستشعر بفرق يزيد عن ألفي درجة.
الأقمار الصناعية والأدوات التي ترسلها ناسا إلى الفضاء مصممة بعناية لتحمل مثل هذه الظروف القاسية. يقضي مرصد ديناميكيات الطاقة الشمسية التابع لوكالة ناسا معظم وقته في ضوء الشمس المباشر ، ولكن عدة مرات في السنة يمر مداره في ظل الأرض. خلال هذه الرحلة الفضائية ، تنخفض درجة حرارة الألواح الشمسية المواجهة للشمس بمقدار 158 درجة مئوية. ومع ذلك ، يتم تشغيل السخانات الموجودة على متن الطائرة لحماية الإلكترونيات والأدوات ، مما يسمح بانخفاض درجة الحرارة بمقدار نصف درجة.
وبالمثل ، تم تصميم بدلات رواد الفضاء لتحمل درجات حرارة تتراوح بين -157 درجة مئوية و 121 درجة مئوية. إنها بيضاء اللون لتعكس الضوء عند التعرض للشمس ، ويتم وضع السخانات في جميع أنحاء الداخل لإبقاء رواد الفضاء دافئًا في الظلام. وهي مصممة أيضًا لتوفير ضغط وأكسجين مستمرين ، فضلاً عن الحماية من النيازك الدقيقة والأشعة فوق البنفسجية القادمة من الشمس.
اقرأ أيضا: هل يمكن للمحيطات فائقة السرعة أن تبرد الكواكب الخارجية المتطرفة؟
الخيمياء الكونية
تضغط الشمس الهيدروجين في نواة الهيليوم. تسمى عملية ضم الذرات معًا تحت ضغط ودرجة حرارة هائلين ، مما يؤدي إلى تكوين عناصر جديدة اندماج نووي حراري. عندما ولد الكون ، كان يحتوي في الغالب على الهيدروجين والهيليوم ، بالإضافة إلى بعض العناصر الخفيفة الأخرى. منذ ذلك الحين ، ظهر أكثر من 80 عنصرًا آخر في الفضاء نتيجة اندماج النجوم والمستعرات الأعظمية ، وبعضها يجعل الحياة ممكنة.
الشمس والنجوم الأخرى هي آلات نووية حرارية ممتازة. كل ثانية ، تحرق الشمس حوالي 600 مليون طن من الهيدروجين. إلى جانب تكوين عناصر جديدة ، يطلق الاندماج كمية هائلة من الطاقة وجزيئات الضوء تسمى الفوتونات. تحتاج هذه الفوتونات إلى حوالي 250 سنة للسفر لمسافة 700 كيلومتر والوصول إلى السطح المرئي للشمس من اللب الشمسي. بعد ذلك ، يحتاج الضوء إلى 8 دقائق فقط ليقطع مسافة 150 مليون كيلومتر إلى الأرض.
تم عرض الانشطار ، وهو التفاعل النووي المعاكس الذي يقسم العناصر الثقيلة إلى عناصر أصغر ، لأول مرة في المختبرات في ثلاثينيات القرن الماضي ويستخدم اليوم في محطات الطاقة النووية. يمكن أن تتسبب الطاقة المنبعثة أثناء التوزيع في حدوث كارثة. ولكن بالنسبة لهذه الكمية من الكتلة ، فإنها لا تزال عدة مرات أقل من الطاقة المنبعثة أثناء الاندماج. ومع ذلك ، لم يقرر العلماء بعد كيفية التحكم في البلازما بطريقة للحصول على الطاقة من التفاعلات النووية الحرارية.
اقرأ أيضا: تم اختبار محركات الأقمار الصناعية الأيونية والبلازما المحلية في خاركيف
انفجارات مغناطيسية
كل يوم ، يحتدم الفضاء حول الأرض بانفجارات هائلة. عندما تصطدم الرياح الشمسية ، وهي عبارة عن تيار من الجسيمات المشحونة القادمة من الشمس ، بالوسط المغناطيسي الذي يحيط بالأرض ويحميها - الغلاف المغناطيسي - تشابك الحقول المغناطيسية للشمس والأرض. في النهاية ، تنضغط خطوط المجال المغناطيسي وتحاذي الجسيمات المشحونة المجاورة. يُعرف هذا الحدث المتفجر بـ إعادة الاتصال المغناطيسي.
على الرغم من أننا لا نستطيع رؤية إعادة الاتصال المغناطيسي بأعيننا ، إلا أنه يمكننا ملاحظة آثاره. في بعض الأحيان ، تدخل بعض الجسيمات المضطربة الطبقات العليا من الغلاف الجوي للأرض ، حيث تسبب الشفق القطبي (الأضواء الشمالية).
تحدث إعادة الاتصال المغناطيسي في جميع أنحاء الكون ، حيث توجد حقول مغناطيسية دوامة. تقوم بعثات ناسا مثل Magnetospheric Multiscale بقياس أحداث إعادة الاتصال حول الأرض ، مما يساعد العلماء في العثور عليها حيث يصعب دراستها ، مثل التوهجات على الشمس ، في المناطق المحيطة بالثقوب السوداء وحول النجوم الأخرى.
اقرأ أيضا: قد تكون الأرض محاطة بنفق مغناطيسي عملاق
ضربات أسرع من الصوت
على الأرض ، هناك طريقة بسيطة لنقل الطاقة من خلال النبضات. يحدث هذا غالبًا بسبب الاصطدامات ، مثل عندما تتسبب الرياح في تمايل الأشجار. لكن في الفضاء الخارجي ، يمكن للجسيمات نقل الطاقة دون الاصطدام. يحدث هذا النقل الغريب للطاقة في هياكل غير مرئية تُعرف باسم موجات الصدمة.
في موجات الصدمة ، يتم نقل الطاقة من خلال موجات البلازما والمجالات الكهربائية والمغناطيسية. فكر في الجسيمات على أنها قطيع من الطيور تطير معًا. إذا التقطت الرياح الخلفية الطيور ودفعتها ، فإنها تطير بشكل أسرع ، على الرغم من أن لا شيء يبدو أنه يدفعها إلى الأمام. تتصرف الجسيمات بنفس الطريقة عندما تواجه فجأة مجالًا مغناطيسيًا. في الواقع ، يمكن أن يمنحهم المجال المغناطيسي دفعة للأمام.
يمكن أن تتشكل موجات الصدمة عندما تتحرك الأشياء بسرعة تفوق سرعة الصوت - أي أسرع من سرعة الصوت. إذا اصطدم تدفق أسرع من الصوت بجسم ثابت ، فإنه يشكل ما يسمى ب ضربة أنفية. تحدث إحدى صدمات القوس هذه عن طريق الرياح الشمسية عندما تصطدم بالمجال المغناطيسي للأرض.
توجد موجات الصدمة أيضًا في أماكن أخرى في الفضاء ، على سبيل المثال ، حول المستعرات الأعظمية النشطة ، التي تنبعث منها سحب من البلازما. في بعض الحالات ، يمكن أن تحدث موجات الصدمة مؤقتًا على الأرض. يحدث هذا عندما يطير الرصاص والطائرات أسرع من سرعة الصوت.
كل هذه الظواهر الخمس الغريبة شائعة في الفضاء. على الرغم من أنه يمكن إعادة إنتاج بعضها في ظروف معملية خاصة ، إلا أنه لا يمكن العثور على معظمها في الظروف العادية على الأرض. ناسا يدرس هذه الظواهر الغريبة في الفضاء حتى يتمكن العلماء من تحليل خصائصها واكتساب نظرة ثاقبة للفيزياء المعقدة التي تكمن وراء كيفية عمل كوننا.
اقرأ أيضا: