Nu trebuie să fii un om de știință NASA sau un astronom pentru a înțelege că spațiul este uimitor. Dar cât de ciudat este te poate surprinde. Cosmosul este dominat de forțe electromagnetice invizibile pe care în mod normal nu le simțim. De asemenea, este plin de tipuri ciudate de materie pe care nu le-am întâlnit niciodată pe Pământ. Iată cinci lucruri nepământene care se întâmplă aproape exclusiv în spațiu.
plasma
Pe Pământ, materia ia de obicei una dintre cele trei stări: solidă, lichidă sau gazoasă. Dar în spațiu, 99,9% din materia obișnuită este într-o formă complet diferită - plasmă. Este format din ioni liberi și electroni și se află într-o stare supraîncărcată în comparație cu gazul care se formează atunci când o substanță este încălzită la temperaturi extreme sau supusă unui curent electric puternic.
Deși interacționăm rar cu plasma, o vedem tot timpul. Toate stelele de pe cerul nopții, inclusiv Soarele, sunt în mare parte plasmă. Chiar și uneori apare pe Pământ sub formă de fulgere și semne cu neon.
Spre deosebire de gaz, unde particulele individuale se mișcă aleatoriu, plasma poate acționa colectiv ca o echipă. Conduce electricitatea și este susceptibil la câmpurile electromagnetice. Aceste câmpuri pot controla mișcarea particulelor încărcate în plasmă și pot crea unde care accelerează particulele la viteze enorme.
Spațiul este plin de astfel de câmpuri magnetice invizibile care determină traiectoria plasmei. În jurul Pământului, același câmp magnetic care face ca busolea să îndrepte spre nord direcționează plasma prin spațiul din jurul planetei noastre. Pe Soare, câmpurile magnetice declanșează erupții solare și fluxuri directe de plasmă cunoscute ca vântul solar, care se deplasează prin sistemul solar. Când vântul solar ajunge pe Pământ, poate provoca procese energetice, cum ar fi aurorele și vremea spațială, care, dacă sunt suficient de puternice, pot deteriora sateliții și telecomunicațiile.
Temperaturi extreme
Din Siberia până în Sahara, Pământul se confruntă cu o gamă largă de temperaturi. Există înregistrări ale temperaturilor cuprinse între 57° C și -89° C. Dar ceea ce considerăm extrem pe Pământ este mediu în spațiu. Pe planetele fără atmosferă izolatoare, temperaturile fluctuează sălbatic în timpul zilei și nopții. Pe Mercur, se observă în mod regulat zile cu o temperatură de aproximativ 449 ° C și nopți reci până la -171 ° C. Și în spațiul însuși, pe unele nave spațiale, diferența de temperatură dintre părțile iluminate și cele umbrite ajunge la 33 ° C. De exemplu, o sondă solară NASA Parker Solar Probe la cea mai apropiată apropiere de Soare, se va simți o diferență de peste 2 mii de grade.
Sateliții și instrumentele pe care NASA le trimite în spațiu sunt proiectate cu atenție pentru a rezista la astfel de condiții extreme. Observatorul de dinamică solară al NASA își petrece cea mai mare parte a timpului în lumina directă a soarelui, dar de câteva ori pe an orbita sa trece în umbra Pământului. În timpul acestei călătorii în spațiu, temperatura panourilor solare orientate spre Soare scade cu 158°C. Cu toate acestea, încălzitoarele de la bord sunt pornite pentru a proteja electronicele și instrumentele, permițând temperaturii să scadă cu până la jumătate de grad.
În mod similar, costumele spațiale pentru astronauți sunt proiectate să reziste la temperaturi cuprinse între -157°C și 121°C. Ele sunt de culoare albă pentru a reflecta lumina când sunt la soare, iar încălzitoarele sunt amplasate în interior pentru a menține astronauții cald în întuneric. Ele sunt, de asemenea, proiectate pentru a oferi presiune și oxigen constant, precum și protecție împotriva micrometeoriților și a radiațiilor ultraviolete de la Soare.
Citeste si: Pot oceanele ultrarapide să răcească exoplanete extreme?
Alchimia cosmică
Soarele comprimă hidrogenul în heliu în miezul său. Acest proces de unire a atomilor sub presiune și temperatură enormă, având ca rezultat formarea de noi elemente, se numește fuziunea termonucleara. Când s-a născut universul, acesta conținea în mare parte hidrogen și heliu, plus alte câteva elemente ușoare. De atunci, peste 80 de alte elemente au apărut în spațiu ca urmare a fuziunii în stele și supernove, dintre care unele fac posibilă viața.
Soarele și alte stele sunt mașini termonucleare excelente. În fiecare secundă, Soarele arde aproximativ 600 de milioane de tone de hidrogen. Odată cu crearea de noi elemente, fuziunea eliberează o cantitate imensă de energie și particule de lumină numite fotoni. Acești fotoni au nevoie de aproximativ 250 de ani pentru a parcurge aproximativ 700 km și a ajunge la suprafața vizibilă a Soarelui din nucleul solar. După aceea, lumina are nevoie de doar 8 minute pentru a călători 150 de milioane de km pe Pământ.
Fisiunea, reacția nucleară opusă care împarte elementele grele în altele mai mici, a fost demonstrată pentru prima dată în laboratoare în anii 1930 și este folosită astăzi în centralele nucleare. Energia eliberată în timpul distribuției poate provoca cataclism. Dar pentru această cantitate de masă, este încă de câteva ori mai mică decât energia eliberată în timpul fuziunii. Cu toate acestea, oamenii de știință nu au decis încă cum să controleze plasma în așa fel încât să obțină energie din reacțiile termonucleare.
Citeste si: Motoarele de satelit cu plasmă ionică au fost testate la Harkov
Explozii magnetice
În fiecare zi, spațiul din jurul Pământului face furie cu explozii uriașe. Când vântul solar, un flux de particule încărcate de la Soare, se ciocnește cu mediul magnetic care înconjoară și protejează Pământul - magnetosferă - încurcă câmpurile magnetice ale Soarelui și ale Pământului. În cele din urmă, liniile câmpului magnetic se comprimă și se aliniază, respingând particulele încărcate adiacente. Acest eveniment exploziv este cunoscut ca reconectare magnetică.
Deși nu putem vedea reconectarea magnetică cu proprii ochi, putem observa efectele acesteia. Uneori, unele dintre particulele perturbate intră în straturile superioare ale atmosferei Pământului, unde provoacă aurore (luminile nordice).
Reconectarea magnetică are loc în tot universul, unde există câmpuri magnetice învolburate. Misiunile NASA, cum ar fi Magnetospheric Multiscale, măsoară evenimentele de reconectare din jurul Pământului, ajutând oamenii de știință să-l găsească acolo unde este mai greu de studiat, cum ar fi în erupții pe Soare, în regiunile din jurul găurilor negre și în jurul altor stele.
Citeste si: Pământul poate fi înconjurat de un tunel magnetic uriaș
Lovituri supersonice
Pe Pământ, o modalitate simplă de a transfera energie este prin impuls. Acest lucru este adesea cauzat de coliziuni, cum ar fi atunci când vântul face ca copacii să se balanseze. Dar în spațiul cosmic, particulele pot transfera energie fără măcar să se ciocnească. Acest transfer ciudat de energie are loc în structuri invizibile cunoscute ca unde de soc.
În undele de șoc, energia este transferată prin unde de plasmă, câmpuri electrice și magnetice. Gândiți-vă la particule ca la un stol de păsări care zboară împreună. Dacă vântul din spate ridică și împinge păsările, acestea zboară mai repede, deși nimic nu pare să le împingă înainte. Particulele se comportă în același mod atunci când întâlnesc brusc un câmp magnetic. Câmpul magnetic, de fapt, le poate da un impuls înainte.
Undele de șoc se pot forma atunci când lucrurile se mișcă la viteze supersonice – adică mai repede decât viteza sunetului. Dacă un flux supersonic se ciocnește cu un obiect staționar, acesta formează un așa-numit lovitură nazală. Un astfel de șoc de arc este creat de vântul solar când se ciocnește de câmpul magnetic al Pământului.
Undele de șoc se găsesc și în alte locuri din spațiu, de exemplu, în jurul supernovelor active, care emit nori de plasmă. În unele cazuri, undele de șoc pot apărea temporar pe Pământ. Acest lucru se întâmplă atunci când gloanțele și avioanele zboară mai repede decât viteza sunetului.
Toate aceste cinci fenomene ciudate sunt comune în spațiu. Deși unele dintre ele pot fi reproduse în condiții speciale de laborator, majoritatea nu pot fi găsite în condiții normale pe Pământ. NASA studiază aceste fenomene ciudate în spațiu, astfel încât oamenii de știință să le poată analiza proprietățile și să obțină o perspectivă asupra fizicii complexe care stau la baza modului în care funcționează universul nostru.
Citeste si: