Nereikia būti NASA mokslininku ar astronomu, kad suprastum, jog kosmosas yra nuostabus. Bet kaip tai keista, gali jus nustebinti. Kosmose vyrauja nematomos elektromagnetinės jėgos, kurių mes paprastai nejaučiame. Jame taip pat pilna keistų medžiagų rūšių, kurių mes niekada nebuvome susidūrę Žemėje. Štai penki nežemiški dalykai, vykstantys beveik vien tik kosmose.
Plazma
Žemėje materija paprastai turi vieną iš trijų būsenų: kietą, skystą arba dujinę. Tačiau erdvėje 99,9% įprastos medžiagos yra visiškai kitokios formos – plazmos. Jį sudaro laisvieji jonai ir elektronai ir jis yra įkrautas, palyginti su dujomis, kurios susidaro kaitinant medžiagą iki ekstremalių temperatūrų arba veikiant stipriai elektros srovei.
Nors su plazma bendraujame retai, ją matome nuolat. Visos žvaigždės naktiniame danguje, įskaitant Saulę, daugiausia yra plazmos. Jis netgi kartais pasirodo Žemėje žaibo ir neoninių ženklų pavidalu.
Skirtingai nuo dujų, kur atskiros dalelės juda atsitiktinai, plazma gali veikti kolektyviai kaip komanda. Jis praleidžia elektrą ir yra jautrus elektromagnetiniams laukams. Šie laukai gali kontroliuoti įkrautų dalelių judėjimą plazmoje ir sukurti bangas, kurios pagreitina daleles iki didžiulio greičio.
Erdvė užpildyta tokiais nematomais magnetiniais laukais, kurie lemia plazmos trajektoriją. Aplink Žemę tas pats magnetinis laukas, dėl kurio kompasai nukreipiami į šiaurę, nukreipia plazmą per erdvę aplink mūsų planetą. Saulėje magnetiniai laukai sukelia saulės blyksnius ir tiesioginius plazmos srautus, žinomus kaip saulės vėjas, kurie juda per Saulės sistemą. Kai Saulės vėjas pasiekia Žemę, jis gali sukelti energetinius procesus, tokius kaip pašvaistė ir kosminis oras, kurie, jei pakankamai stiprūs, gali pakenkti palydovams ir telekomunikacijoms.
Taip pat skaitykite: NASA zondas „Solar Orbiter“ pirmą kartą užfiksavo milžiniškos plazmos išmetimo iš Saulės paviršiaus vaizdo įrašą.
Ekstremalios temperatūros
Nuo Sibiro iki Sacharos Žemė patiria platų temperatūrų diapazoną. Yra užfiksuota, kad temperatūra svyruoja nuo 57° C iki -89° C. Tačiau tai, ką mes laikome ekstremalia Žemėje, yra vidutiniška erdvėje. Planetose, kuriose nėra izoliuojančios atmosferos, temperatūra smarkiai svyruoja dieną ir naktį. Merkurijuje reguliariai stebimos dienos, kai temperatūra siekia apie 449° C, o naktys šaltos iki -171° C. O pačioje erdvėje kai kuriuose erdvėlaiviuose temperatūrų skirtumas tarp apšviestų ir šešėlių pusių siekia 33°C. Pavyzdžiui, saulės zondas NASA „Parker“ saulės zondas arčiausiai priartėjus prie Saulės, jausis daugiau nei 2 tūkstančių laipsnių skirtumas.
Palydovai ir prietaisai, kuriuos NASA siunčia į kosmosą, yra kruopščiai sukurti taip, kad atlaikytų tokias ekstremalias sąlygas. NASA Saulės dinamikos observatorija didžiąją laiko dalį praleidžia tiesioginiuose saulės spinduliuose, tačiau kelis kartus per metus jos orbita praskrieja Žemės šešėlyje. Šios kosminės kelionės metu į Saulę atsuktų saulės baterijų temperatūra nukrenta 158°C. Tačiau borto šildytuvai įjungiami siekiant apsaugoti elektroniką ir prietaisus, todėl temperatūra nukrenta vos puse laipsnio.
Panašiai ir astronautų skafandrai sukurti taip, kad atlaikytų nuo -157°C iki 121°C temperatūrą. Jie yra baltos spalvos, kad atspindėtų šviesą saulėje, o šildytuvai yra visame interjere, kad astronautai sušiltų tamsoje. Jie taip pat skirti užtikrinti pastovų slėgį ir deguonį, taip pat apsaugoti nuo mikrometeoritų ir ultravioletinės saulės spinduliuotės.
Taip pat skaitykite: Ar itin greiti vandenynai gali atvėsinti ekstremalias egzoplanetas?
Kosminė alchemija
Saulė savo šerdyje suspaudžia vandenilį į helią. Šis atomų sujungimo procesas esant didžiuliam slėgiui ir temperatūrai, dėl kurio susidaro nauji elementai, vadinamas termobranduolinė sintezė. Kai visata gimė, joje daugiausia buvo vandenilio ir helio bei keletas kitų lengvųjų elementų. Nuo to laiko dėl žvaigždžių ir supernovų sintezės kosmose atsirado daugiau nei 80 kitų elementų, iš kurių kai kurie leidžia gyvybei.
Saulė ir kitos žvaigždės yra puikios termobranduolinės mašinos. Kiekvieną sekundę Saulė sudegina apie 600 milijonų tonų vandenilio. Kartu su naujų elementų kūrimu sintezės metu išsiskiria didžiulis energijos ir šviesos dalelių kiekis, vadinamas fotonais. Šiems fotonams reikia apie 250 700 metų, kad nukeliautų apie 8 150 km ir pasiektų matomą Saulės paviršių iš Saulės šerdies. Po to šviesai reikia tik XNUMX minučių, kad nukeliautų į Žemę XNUMX milijonų km.
Dalijimasis – priešinga branduolinė reakcija, suskaidanti sunkiuosius elementus į mažesnius, pirmą kartą buvo parodyta laboratorijose praėjusio amžiaus ketvirtajame dešimtmetyje ir šiandien naudojama atominėse elektrinėse. Pasiskirstymo metu išsiskirianti energija gali sukelti kataklizmą. Tačiau tokiam masės kiekiui ji vis tiek kelis kartus mažesnė už sintezės metu išsiskiriančią energiją. Tačiau mokslininkai dar neapsisprendė, kaip suvaldyti plazmą taip, kad energija būtų gaunama iš termobranduolinių reakcijų.
Taip pat skaitykite: Buitiniai jonų-plazminių palydovų varikliai buvo išbandyti Charkove
Magnetiniai sprogimai
Kiekvieną dieną erdvė aplink Žemę siautėja didžiuliais sprogimais. Kai saulės vėjas, įkrautų dalelių srautas iš Saulės, susiduria su magnetine terpe, kuri supa ir saugo Žemę, magnetosfera - jis supainioja Saulės ir Žemės magnetinius laukus. Galų gale magnetinio lauko linijos susispaudžia ir susilygina, atstumdamos gretimas įkrautas daleles. Šis sprogstamasis įvykis žinomas kaip magnetinis perjungimas.
Nors savo akimis nematome magnetinio susijungimo, galime stebėti jo poveikį. Kartais kai kurios sutrikusios dalelės patenka į viršutinius Žemės atmosferos sluoksnius, kur sukelia pašvaistę (šiaurės pašvaistę).
Magnetinis susijungimas vyksta visoje visatoje, kur yra besisukantys magnetiniai laukai. NASA misijose, tokiose kaip Magnetospheric Multiscale, matuojami atkūrimo įvykiai aplink Žemę, padedantys mokslininkams rasti ją ten, kur ją tirti sunkiau, pvz., Saulės blykstėse, regionuose aplink juodąsias skyles ir aplink kitas žvaigždes.
Taip pat skaitykite: Žemė gali būti apsupta milžiniško magnetinio tunelio
Viršgarsiniai smūgiai
Žemėje paprastas būdas perduoti energiją yra impulsas. Tai dažnai sukelia susidūrimai, pavyzdžiui, kai vėjas priverčia siūbuoti medžius. Tačiau kosmose dalelės gali perduoti energiją net nesusidurdamos. Šis keistas energijos perdavimas vyksta nematomose struktūrose, žinomose kaip smūginės bangos.
Smūginėse bangose energija perduodama per plazmos bangas, elektrinius ir magnetinius laukus. Pagalvokite apie daleles kaip apie paukščių pulką, skrendantį kartu. Jei užpakalinis vėjas pakyla ir varo paukščius, jie lekia greičiau, nors atrodo, kad niekas jų nestumia į priekį. Dalelės elgiasi taip pat, kai staiga susiduria su magnetiniu lauku. Iš tikrųjų magnetinis laukas gali juos pastūmėti į priekį.
Smūgio bangos gali susidaryti daiktams judant viršgarsiniu greičiu – tai yra greičiau nei garso greitis. Jei viršgarsinis srautas susiduria su nejudančiu objektu, susidaro vadinamasis nosies smūgis. Vieną iš tokių lanko smūgių sukuria saulės vėjas, susidūręs su Žemės magnetiniu lauku.
Smūginės bangos aptinkamos ir kitose erdvės vietose, pavyzdžiui, aplink aktyvias supernovas, kurios skleidžia plazmos debesis. Kai kuriais atvejais Žemėje gali laikinai atsirasti smūginės bangos. Taip atsitinka, kai kulkos ir lėktuvai skrenda greičiau nei garso greitis.
Visi šie penki keisti reiškiniai yra įprasti erdvėje. Nors kai kurie iš jų gali būti atgaminti specialiomis laboratorinėmis sąlygomis, daugumos jų įprastomis sąlygomis Žemėje rasti nepavyksta. NASA mokosi Šiuos keistus reiškinius erdvėje, kad mokslininkai galėtų analizuoti jų savybes ir įgyti įžvalgos apie sudėtingą fiziką, kuria grindžiamas mūsų visatos veikimas.
Taip pat skaitykite: