Nemusíte byť vedcom z NASA alebo astronómom, aby ste pochopili, že vesmír je úžasný. Ale aké je to zvláštne, možno vás prekvapí. Vo vesmíre dominujú neviditeľné elektromagnetické sily, ktoré bežne necítime. Je tiež plný zvláštnych druhov hmoty, s ktorými sme sa na Zemi nikdy nestretli. Tu je päť nadpozemských vecí, ktoré sa dejú takmer výlučne vo vesmíre.
plazma
Na Zemi má hmota zvyčajne jeden z troch stavov: pevné, kvapalné alebo plynné. Ale vo vesmíre je 99,9 % bežnej hmoty v úplne inej forme – plazma. Pozostáva z voľných iónov a elektrónov a je v prebitom stave v porovnaní s plynom, ktorý vzniká, keď sa látka zahrieva na extrémne teploty alebo je vystavená silnému elektrickému prúdu.
Hoci s plazmou interagujeme len zriedka, vidíme ju neustále. Všetky hviezdy na nočnej oblohe, vrátane Slnka, sú väčšinou plazmové. Dokonca sa niekedy objavuje aj na Zemi v podobe bleskov a neónových nápisov.
Na rozdiel od plynu, kde sa jednotlivé častice pohybujú náhodne, plazma môže pôsobiť kolektívne ako tím. Vedie elektrický prúd a je náchylný na elektromagnetické polia. Tieto polia môžu riadiť pohyb nabitých častíc v plazme a vytvárať vlny, ktoré urýchľujú častice na obrovské rýchlosti.
Priestor je vyplnený takými neviditeľnými magnetickými poľami, ktoré určujú trajektóriu plazmy. Okolo Zeme to isté magnetické pole, vďaka ktorému kompasy ukazujú na sever, smeruje plazmu cez priestor okolo našej planéty. Na Slnku magnetické polia spúšťajú slnečné erupcie a usmerňujú prúdy plazmy známe ako slnečný vietor, ktoré sa pohybujú slnečnou sústavou. Keď slnečný vietor dosiahne Zem, môže spôsobiť energetické procesy, ako sú polárne žiary a vesmírne počasie, ktoré, ak sú dostatočne silné, môžu poškodiť satelity a telekomunikácie.
Prečítajte si tiež: Sonda Solar Orbiter NASA po prvýkrát zaznamenala video vyvrhnutia obrovskej plazmy z povrchu Slnka.
Extrémne teploty
Od Sibíri po Saharu zažíva Zem široký rozsah teplôt. Existujú záznamy o teplotách od 57° C do -89° C. Ale to, čo na Zemi považujeme za extrémne, je vo vesmíre priemer. Na planétach bez izolačnej atmosféry teploty cez deň aj v noci divoko kolíšu. Na Merkúre sa pravidelne pozorujú dni s teplotou okolo 449° C a chladné noci až do -171° C. A v samotnom vesmíre na niektorých kozmických lodiach teplotný rozdiel medzi osvetlenou a zatienenou stranou dosahuje 33°C. Napríklad slnečná sonda Slnečná sonda NASA Parker pri najbližšom priblížení k Slnku pocíti rozdiel viac ako 2 tisíc stupňov.
Satelity a prístroje, ktoré NASA posiela do vesmíru, sú starostlivo navrhnuté tak, aby vydržali takéto extrémne podmienky. Solar Dynamics Observatory NASA trávi väčšinu času na priamom slnečnom svetle, no niekoľkokrát do roka prechádza jeho dráha v tieni Zeme. Počas tejto vesmírnej cesty klesne teplota solárnych panelov obrátených k Slnku o 158°C. Palubné ohrievače sú však zapnuté, aby chránili elektroniku a nástroje, čo umožňuje pokles teploty len o pol stupňa.
Podobne aj skafandre astronautov sú navrhnuté tak, aby odolali teplotám medzi -157 °C a 121 °C. Majú bielu farbu, aby odrážali svetlo, keď sú na slnku, a v celom interiéri sú umiestnené ohrievače, ktoré astronautov udržia v teple v tme. Sú tiež navrhnuté tak, aby poskytovali konštantný tlak a kyslík, ako aj ochranu pred mikrometeoritmi a ultrafialovým žiarením zo Slnka.
Prečítajte si tiež: Môžu ultrarýchle oceány ochladiť extrémne exoplanéty?
Kozmická alchýmia
Slnko vo svojom jadre stláča vodík na hélium. Tento proces spájania atómov pod obrovským tlakom a teplotou, ktorého výsledkom je vznik nových prvkov, sa nazýva termonukleárna fúzia. Keď sa vesmír zrodil, obsahoval väčšinou vodík a hélium plus niekoľko ďalších svetelných prvkov. Odvtedy sa vo vesmíre objavilo viac ako 80 ďalších prvkov v dôsledku fúzie hviezd a supernov, z ktorých niektoré umožňujú život.
Slnko a ďalšie hviezdy sú vynikajúce termonukleárne stroje. Každú sekundu Slnko spáli asi 600 miliónov ton vodíka. Spolu s tvorbou nových prvkov sa pri fúzii uvoľňuje obrovské množstvo energie a svetelných častíc nazývaných fotóny. Tieto fotóny potrebujú asi 250 700 rokov, aby prešli asi 8 150 km a dosiahli viditeľný povrch Slnka zo slnečného jadra. Potom svetlo potrebuje len XNUMX minút na to, aby prešlo XNUMX miliónov km na Zem.
Štiepenie, opačná jadrová reakcia, ktorá štiepi ťažké prvky na menšie, bola prvýkrát demonštrovaná v laboratóriách v 1930. rokoch minulého storočia a dnes sa používa v jadrových elektrárňach. Energia uvoľnená počas distribúcie môže spôsobiť kataklizmu. Ale pre toto množstvo hmoty je to stále niekoľkonásobne menej ako energia uvoľnená pri fúzii. Vedci sa však zatiaľ nerozhodli, ako riadiť plazmu tak, aby získavala energiu z termonukleárnych reakcií.
Prečítajte si tiež: V Charkove boli testované domáce iónovo-plazmové satelitné motory
Magnetické výbuchy
Každý deň zúri priestor okolo Zeme obrovskými výbuchmi. Keď sa slnečný vietor, prúd nabitých častíc zo Slnka, zrazí s magnetickým prostredím, ktoré obklopuje a chráni Zem – magnetosféra - zamotáva magnetické polia Slnka a Zeme. Nakoniec sa siločiary magnetického poľa stlačia a zarovnajú, čím odpudzujú susedné nabité častice. Táto výbušná udalosť je známa ako magnetické opätovné pripojenie.
Hoci magnetické opätovné spojenie nevidíme na vlastné oči, môžeme pozorovať jeho účinky. Niekedy sa niektoré z narušených častíc dostanú do vyšších vrstiev zemskej atmosféry, kde spôsobujú polárne žiary (severné svetlá).
K magnetickému prepojeniu dochádza v celom vesmíre, kde sú vírivé magnetické polia. Misie NASA, ako je Magnetospheric Multiscale, merajú udalosti opätovného spojenia okolo Zeme a pomáhajú vedcom nájsť to tam, kde je to ťažšie študovať, napríklad pri erupciách na Slnku, v oblastiach okolo čiernych dier a okolo iných hviezd.
Prečítajte si tiež: Zem môže byť obklopená obrovským magnetickým tunelom
Nadzvukové údery
Na Zemi je jednoduchý spôsob prenosu energie prostredníctvom impulzu. Často je to spôsobené kolíziami, napríklad keď vietor spôsobí kývanie stromov. Ale vo vesmíre môžu častice prenášať energiu bez toho, aby sa dokonca zrazili. Tento zvláštny prenos energie prebieha v neviditeľných štruktúrach známych ako rázové vlny.
Pri rázových vlnách sa energia prenáša prostredníctvom plazmových vĺn, elektrických a magnetických polí. Predstavte si častice ako kŕdeľ vtákov lietajúcich spolu. Ak sa zadný vietor zdvihne a poháňa vtáky, letia rýchlejšie, aj keď sa zdá, že ich nič netlačí dopredu. Častice sa správajú rovnako, keď narazia na magnetické pole. Magnetické pole ich v skutočnosti môže posunúť dopredu.
Rázové vlny sa môžu vytvárať, keď sa veci pohybujú nadzvukovou rýchlosťou – teda vyššou ako rýchlosť zvuku. Ak sa nadzvukové prúdenie zrazí so stacionárnym objektom, vytvorí tzv nosová rana. Jeden takýto náraz do luku vytvára slnečný vietor, keď sa zrazí s magnetickým poľom Zeme.
Rázové vlny sa nachádzajú aj na iných miestach vo vesmíre, napríklad v okolí aktívnych supernov, ktoré vyžarujú oblaky plazmy. V niektorých prípadoch sa na Zemi môžu dočasne vyskytnúť rázové vlny. Stáva sa to, keď guľky a lietadlá letia rýchlejšie ako rýchlosť zvuku.
Všetkých päť týchto zvláštnych javov je vo vesmíre bežné. Hoci niektoré z nich je možné reprodukovať v špeciálnych laboratórnych podmienkach, väčšinu z nich nemožno nájsť za normálnych podmienok na Zemi. NASA študuje tieto podivné javy vo vesmíre, aby vedci mohli analyzovať ich vlastnosti a získať prehľad o zložitej fyzike, ktorá je základom fungovania nášho vesmíru.
Prečítajte si tiež: