Sinun ei tarvitse olla NASAn tiedemies tai tähtitieteilijä ymmärtääksesi, että avaruus on hämmästyttävää. Mutta kuinka outoa se on, voi yllättää sinut. Kosmosta hallitsevat näkymättömät sähkömagneettiset voimat, joita emme normaalisti tunne. Se on myös täynnä outoja aineita, joita emme ole koskaan tavanneet maan päällä. Tässä on viisi epämaista asiaa, jotka tapahtuvat lähes yksinomaan avaruudessa.
plasma
Maapallolla aineella on yleensä yksi kolmesta tilasta: kiinteä, nestemäinen tai kaasu. Mutta avaruudessa 99,9% tavallisesta aineesta on täysin eri muodossa - plasma. Se koostuu vapaista ioneista ja elektroneista ja on ylivaratussa tilassa verrattuna kaasuun, joka muodostuu, kun aine kuumennetaan äärimmäisiin lämpötiloihin tai altistetaan voimakkaalle sähkövirralle.
Vaikka olemme harvoin vuorovaikutuksessa plasman kanssa, näemme sen koko ajan. Kaikki yötaivaan tähdet, mukaan lukien aurinko, ovat enimmäkseen plasmaa. Se esiintyy jopa joskus maan päällä salaman ja valomerkkien muodossa.
Toisin kuin kaasu, jossa yksittäiset hiukkaset liikkuvat satunnaisesti, plasma voi toimia kollektiivisesti tiiminä. Se johtaa sähköä ja on herkkä sähkömagneettisille kentille. Nämä kentät voivat ohjata varautuneiden hiukkasten liikettä plasmassa ja luoda aaltoja, jotka kiihdyttävät hiukkasia valtaviin nopeuksiin.
Avaruus on täynnä sellaisia näkymättömiä magneettikenttiä, jotka määräävät plasman liikeradan. Maan ympärillä sama magneettikenttä, joka saa kompassit osoittamaan pohjoiseen, ohjaa plasmaa planeettamme ympärillä olevan tilan läpi. Auringossa magneettikentät laukaisevat auringonpurkauksia ja suoria plasmavirtoja, jotka tunnetaan nimellä aurinkotuuli, jotka liikkuvat aurinkokunnan läpi. Kun aurinkotuuli saavuttaa maan, se voi aiheuttaa energisiä prosesseja, kuten revontulia ja avaruussää, jotka riittävän voimakkaina voivat vahingoittaa satelliitteja ja tietoliikennettä.
Äärimmäiset lämpötilat
Siperiasta Saharaan maapallolla on monenlaisia lämpötiloja. On olemassa ennätyksiä lämpötiloista, jotka vaihtelevat välillä 57 °C - -89 °C. Mutta se, mitä pidämme äärimmäisenä maan päällä, on keskimääräistä avaruudessa. Planeetoilla, joilla ei ole eristävää ilmakehää, lämpötilat vaihtelevat villisti päivällä ja yöllä. Merkuriuksella havaitaan säännöllisesti päiviä, joiden lämpötila on noin 449 °C, ja kylmiä öitä -171 °C:seen asti. Ja itse avaruudessa joissakin avaruusaluksissa lämpötilaero valaistun ja varjostetun puolen välillä on 33 °C. Esimerkiksi aurinkoluotain NASA Parker Solar Probe lähimpänä aurinkoa se tuntee eron yli 2 tuhatta astetta.
NASAn avaruuteen lähettämät satelliitit ja instrumentit on suunniteltu huolellisesti kestämään tällaisia äärimmäisiä olosuhteita. NASAn Solar Dynamics Observatory viettää suurimman osan ajastaan suorassa auringonvalossa, mutta useita kertoja vuodessa sen kiertorata kulkee Maan varjossa. Tämän avaruusmatkan aikana aurinkoon päin olevien aurinkopaneelien lämpötila laskee 158°C. Laitteessa olevat lämmittimet on kuitenkin kytketty päälle suojaamaan elektroniikkaa ja instrumentteja, jolloin lämpötila laskee vain puoli astetta.
Samoin astronautien avaruuspuvut on suunniteltu kestämään lämpötiloja välillä -157 °C ja 121 °C. Ne ovat väriltään valkoisia heijastamaan valoa auringossa, ja lämmittimet on sijoitettu kaikkialle sisätiloihin pitämään astronautit lämpiminä pimeässä. Ne on myös suunniteltu tarjoamaan jatkuvaa painetta ja happea sekä suojaamaan mikrometeoriiteilta ja auringon ultraviolettisäteilyltä.
Lue myös: Voivatko ultranopeat valtameret jäähdyttää äärimmäisiä eksoplaneettoja?
Kosminen alkemia
Aurinko puristaa vedyn ytimessä heliumiksi. Tätä prosessia, jossa atomit liitetään yhteen valtavan paineen ja lämpötilan alaisena, mikä johtaa uusien alkuaineiden muodostumiseen, on ns. lämpöydinfuusio. Kun universumi syntyi, se sisälsi enimmäkseen vetyä ja heliumia sekä muutamia muita kevyitä alkuaineita. Sen jälkeen yli 80 muuta elementtiä on ilmaantunut avaruuteen tähtien ja supernovien fuusion seurauksena, joista osa mahdollistaa elämän.
Aurinko ja muut tähdet ovat erinomaisia lämpöydinkoneita. Joka sekunti Aurinko polttaa noin 600 miljoonaa tonnia vetyä. Uusien elementtien luomisen myötä fuusio vapauttaa valtavan määrän energiaa ja valohiukkasia, joita kutsutaan fotoneiksi. Nämä fotonit tarvitsevat noin 250 700 vuotta kulkeakseen noin 8 150 km ja saavuttaakseen Auringon näkyvän pinnan auringon ytimestä. Sen jälkeen valo tarvitsee vain XNUMX minuuttia kulkeakseen XNUMX miljoonaa kilometriä Maahan.
Fissio, päinvastainen ydinreaktio, joka pilkkoo raskaat alkuaineet pienemmiksi, esiteltiin ensimmäisen kerran laboratorioissa 1930-luvulla, ja sitä käytetään nykyään ydinvoimaloissa. Jakelun aikana vapautuva energia voi aiheuttaa kataklysmin. Mutta tällä massamäärällä se on silti useita kertoja pienempi kuin fuusion aikana vapautuva energia. Tiedemiehet eivät kuitenkaan ole vielä päättäneet, kuinka plasmaa ohjataan siten, että energiaa saadaan lämpöydinreaktioista.
Lue myös: Kotimaisia ioni-plasma-satelliittimoottoreita testattiin Harkovassa
Magneettiset räjähdykset
Joka päivä maapallon ympärillä oleva avaruus raivoaa valtavilla räjähdyksillä. Kun aurinkotuuli, Auringosta tuleva varautuneiden hiukkasten virta, törmää magneettiseen väliaineeseen, joka ympäröi ja suojaa maata - magnetosfääri - se sotkee Auringon ja Maan magneettikentät. Lopulta magneettikenttäviivat tiivistyvät ja kohdistuvat hylkien vierekkäisiä varautuneita hiukkasia. Tämä räjähdysmäinen tapahtuma tunnetaan nimellä magneettinen uudelleenkytkentä.
Vaikka emme voi nähdä magneettista uudelleenyhteyttä omin silmin, voimme tarkkailla sen vaikutuksia. Joskus osa häiriintyneistä hiukkasista pääsee Maan ilmakehän yläkerroksiin, missä ne aiheuttavat revontulia (revontulia).
Magneettinen uudelleenkytkentä tapahtuu kaikkialla universumissa, jossa on pyöriviä magneettikenttiä. NASAn tehtävät, kuten Magnetospheric Multiscale, mittaavat uudelleenkytkentätapahtumia maapallon ympärillä ja auttavat tutkijoita löytämään sen paikoista, joissa sitä on vaikeampi tutkia, kuten Auringon soihdutuksissa, mustia aukkoja ympäröivillä alueilla ja muiden tähtien ympärillä.
Lue myös: Maapalloa voi ympäröidä jättimäinen magneettinen tunneli
Supersonic iskuja
Maapallolla yksinkertainen tapa siirtää energiaa on impulssi. Tämä johtuu usein törmäyksistä, kuten silloin, kun tuuli saa puita heilumaan. Mutta ulkoavaruudessa hiukkaset voivat siirtää energiaa edes törmäämättä. Tämä outo energian siirto tapahtuu näkymättömissä rakenteissa, jotka tunnetaan nimellä shokkiaallot.
Iskuaalloissa energiaa siirretään plasmaaaltojen, sähkö- ja magneettikenttien kautta. Ajattele hiukkasia yhdessä lentävänä lintuparvena. Jos myötätuuli nousee ja ajaa lintuja, ne lentävät nopeammin, vaikka mikään ei tunnu työntävän niitä eteenpäin. Hiukkaset käyttäytyvät samalla tavalla, kun ne yhtäkkiä kohtaavat magneettikentän. Magneettikenttä voi itse asiassa antaa heille sysäyksen eteenpäin.
Iskuaallot voivat muodostua, kun asiat liikkuvat yliäänenopeuksilla – eli nopeammin kuin äänen nopeus. Jos yliäänivirta törmää paikallaan olevaan esineeseen, se muodostaa ns nenän isku. Yhden tällaisen keulaiskun aiheuttaa aurinkotuuli sen törmääessä maan magneettikenttään.
Iskuaaltoja löytyy myös muualta avaruudessa, esimerkiksi aktiivisten supernovien ympäriltä, jotka lähettävät plasmapilviä. Joissakin tapauksissa maan päällä voi tilapäisesti esiintyä shokkiaaltoja. Tämä tapahtuu, kun luodit ja lentokoneet lentävät ääntä nopeammin.
Kaikki nämä viisi outoa ilmiötä ovat yleisiä avaruudessa. Vaikka osa niistä voidaan tuottaa erityisissä laboratorio-olosuhteissa, useimpia niistä ei löydy normaaleissa olosuhteissa maapallolta. NASA opiskelee näitä outoja ilmiöitä avaruudessa, jotta tiedemiehet voivat analysoida niiden ominaisuuksia ja saada käsityksen monimutkaisesta fysiikasta, joka on universumimme toiminnan taustalla.
Lue myös: