Bạn không cần phải là một nhà khoa học NASA hay một nhà thiên văn học để hiểu rằng không gian thật kỳ diệu. Nhưng nó kỳ lạ như thế nào có thể làm bạn ngạc nhiên. Vũ trụ bị chi phối bởi các lực điện từ vô hình mà bình thường chúng ta không cảm nhận được. Nó cũng chứa đầy những loại vật chất kỳ lạ mà chúng ta chưa từng gặp trên Trái đất. Dưới đây là năm điều kỳ lạ hầu như chỉ xảy ra trong không gian.
Huyết tương
Trên Trái đất, vật chất thường có một trong ba trạng thái: rắn, lỏng hoặc khí. Nhưng trong không gian, 99,9% vật chất thông thường ở dạng hoàn toàn khác - plasma. Nó bao gồm các ion và electron tự do và ở trạng thái tăng áp so với khí hình thành khi một chất bị nung nóng đến nhiệt độ cực cao hoặc chịu dòng điện mạnh.
Mặc dù chúng tôi hiếm khi tương tác với plasma, nhưng chúng tôi luôn nhìn thấy nó. Tất cả các ngôi sao trên bầu trời đêm, bao gồm cả Mặt trời, chủ yếu là plasma. Nó thậm chí đôi khi xuất hiện trên Trái đất dưới dạng tia chớp và dấu hiệu neon.
Không giống như khí, nơi các hạt riêng lẻ di chuyển ngẫu nhiên, plasma có thể hoạt động tập thể như một đội. Nó dẫn điện và dễ bị ảnh hưởng bởi trường điện từ. Những trường này có thể kiểm soát chuyển động của các hạt tích điện trong plasma và tạo ra các sóng đẩy các hạt này lên tốc độ cực lớn.
Không gian chứa đầy những từ trường vô hình xác định quỹ đạo của plasma. Xung quanh Trái đất, cùng một từ trường làm cho la bàn chỉ về phía bắc hướng plasma qua không gian xung quanh hành tinh của chúng ta. Trên Mặt trời, từ trường kích hoạt các ngọn lửa mặt trời và các dòng plasma trực tiếp được gọi là gió trời, di chuyển qua hệ mặt trời. Khi gió mặt trời đến Trái đất, nó có thể gây ra các quá trình năng lượng như cực quang và thời tiết không gian, nếu đủ mạnh có thể làm hỏng vệ tinh và viễn thông.
Nhiệt độ cực đoan
Từ Siberia đến Sahara, Trái đất trải qua một loạt các nhiệt độ. Có những ghi chép về nhiệt độ dao động từ 57° C đến -89° C. Nhưng những gì chúng ta coi là cực đoan trên Trái đất là mức trung bình trong không gian. Trên các hành tinh không có bầu khí quyển cách nhiệt, nhiệt độ dao động mạnh vào ban ngày và ban đêm. Trên Sao Thủy, người ta thường xuyên quan sát thấy những ngày có nhiệt độ khoảng 449° C và những đêm lạnh giá xuống -171° C. Và trong chính không gian, trên một số tàu vũ trụ, chênh lệch nhiệt độ giữa vùng sáng và vùng tối lên tới 33° C. Ví dụ, một thăm dò năng lượng mặt trời Tàu thăm dò năng lượng mặt trời Parker của NASA ở điểm tiếp cận gần Mặt trời nhất sẽ cảm nhận được sự chênh lệch hơn 2 nghìn độ.
Các vệ tinh và thiết bị mà NASA gửi vào không gian được thiết kế cẩn thận để chịu được những điều kiện khắc nghiệt như vậy. Đài quan sát Động lực học Mặt trời của NASA dành phần lớn thời gian dưới ánh sáng mặt trời trực tiếp, nhưng vài lần trong năm quỹ đạo của nó đi qua bóng của Trái đất. Trong chuyến hành trình vào không gian này, nhiệt độ của các tấm pin mặt trời đối diện với Mặt trời giảm 158°C. Tuy nhiên, hệ thống sưởi trên máy bay được bật để bảo vệ các thiết bị điện tử và dụng cụ, cho phép nhiệt độ giảm xuống chỉ còn nửa độ.
Tương tự, bộ đồ phi hành gia được thiết kế để chịu được nhiệt độ từ -157°C đến 121°C. Chúng có màu trắng để phản chiếu ánh sáng khi ở dưới ánh nắng mặt trời và máy sưởi được đặt khắp bên trong để giữ ấm cho các phi hành gia trong bóng tối. Chúng cũng được thiết kế để cung cấp áp suất và oxy không đổi, cũng như bảo vệ chống lại các vi thiên thạch và bức xạ cực tím từ Mặt trời.
Đọc thêm: Các đại dương cực nhanh có thể làm nguội các hành tinh ngoài hành tinh?
thuật giả kim vũ trụ
Mặt trời nén hydro thành heli trong lõi của nó. Quá trình liên kết các nguyên tử với nhau dưới áp suất và nhiệt độ cực lớn, dẫn đến sự hình thành các nguyên tố mới, được gọi là phản ứng tổng hợp nhiệt hạch. Khi vũ trụ ra đời, nó chứa chủ yếu là hydro và heli, cùng với một vài nguyên tố nhẹ khác. Kể từ đó, hơn 80 nguyên tố khác đã xuất hiện trong không gian là kết quả của sự hợp nhất trong các ngôi sao và siêu tân tinh, một số trong đó giúp cho sự sống có thể xảy ra.
Mặt trời và các ngôi sao khác là những cỗ máy nhiệt hạch tuyệt vời. Mỗi giây, Mặt trời đốt cháy khoảng 600 triệu tấn hydro. Cùng với việc tạo ra các nguyên tố mới, phản ứng tổng hợp giải phóng một năng lượng khổng lồ và các hạt ánh sáng gọi là photon. Những photon này cần khoảng 250 năm để di chuyển khoảng 700 km và chạm tới bề mặt nhìn thấy được của Mặt trời từ lõi Mặt trời. Sau đó, ánh sáng chỉ cần 8 phút để đi 150 triệu km đến Trái đất.
Phản ứng phân hạch, phản ứng hạt nhân ngược lại phân tách các nguyên tố nặng thành những nguyên tố nhỏ hơn, lần đầu tiên được chứng minh trong các phòng thí nghiệm vào những năm 1930 và ngày nay được sử dụng trong các nhà máy điện hạt nhân. Năng lượng được giải phóng trong quá trình phân phối có thể gây ra thảm họa. Nhưng đối với lượng khối lượng này, nó vẫn ít hơn nhiều lần so với năng lượng được giải phóng trong quá trình tổng hợp. Tuy nhiên, các nhà khoa học vẫn chưa quyết định cách điều khiển plasma sao cho thu được năng lượng từ các phản ứng nhiệt hạch.
Đọc thêm: Động cơ vệ tinh ion-plasma trong nước đã được thử nghiệm ở Kharkiv
Vụ nổ từ trường
Mỗi ngày, không gian xung quanh Trái đất nổi lên những vụ nổ lớn. Khi gió mặt trời, một dòng hạt tích điện từ Mặt trời, va chạm với môi trường từ trường bao quanh và bảo vệ Trái đất - từ quyển - nó vướng vào từ trường của Mặt trời và Trái đất. Cuối cùng, các đường sức từ nén và thẳng hàng, đẩy các hạt tích điện liền kề. Sự kiện bùng nổ này được gọi là kết nối lại từ tính.
Mặc dù chúng ta không thể tận mắt chứng kiến sự kết nối lại từ trường nhưng chúng ta có thể quan sát tác động của nó. Đôi khi một số hạt bị xáo trộn xâm nhập vào các tầng trên của bầu khí quyển Trái đất, nơi chúng gây ra cực quang (đèn phía bắc).
Sự kết nối lại từ tính xảy ra khắp vũ trụ, nơi có từ trường xoáy. Các sứ mệnh của NASA như các sự kiện tái kết nối đo Đa tầng từ quyển quanh Trái đất, giúp các nhà khoa học tìm thấy nó ở nơi khó nghiên cứu hơn, chẳng hạn như trong các vệt sáng trên Mặt trời, ở các khu vực xung quanh lỗ đen và xung quanh các ngôi sao khác.
Đọc thêm: Trái đất có thể được bao quanh bởi một đường hầm từ trường khổng lồ
cú đánh siêu thanh
Trên Trái đất, một cách đơn giản để truyền năng lượng là thông qua xung lực. Điều này thường xảy ra do va chạm, chẳng hạn như khi gió làm cây cối đung đưa. Nhưng ở ngoài vũ trụ, các hạt có thể truyền năng lượng mà không cần va chạm. Sự truyền năng lượng kỳ lạ này diễn ra trong các cấu trúc vô hình được gọi là sóng xung kích.
Trong sóng xung kích, năng lượng được truyền qua sóng plasma, điện trường và từ trường. Hãy nghĩ về các hạt như một đàn chim bay cùng nhau. Nếu gió thuận chiều nổi lên và lùa đàn chim, chúng sẽ bay nhanh hơn, mặc dù dường như không có gì đẩy chúng về phía trước. Các hạt hành xử theo cùng một cách khi chúng bất ngờ gặp từ trường. Trên thực tế, từ trường có thể đẩy chúng về phía trước.
Sóng xung kích có thể hình thành khi mọi thứ đang chuyển động ở tốc độ siêu âm – tức là nhanh hơn tốc độ âm thanh. Nếu một luồng siêu âm va chạm với một vật thể đứng yên, nó sẽ tạo thành cái gọi là xì mũi. Một cú sốc cung như vậy được tạo ra bởi gió mặt trời khi nó va chạm với từ trường của Trái đất.
Sóng xung kích cũng được tìm thấy ở những nơi khác trong không gian, chẳng hạn như xung quanh các siêu tân tinh đang hoạt động phát ra các đám mây plasma. Trong một số trường hợp, sóng xung kích có thể tạm thời xảy ra trên Trái đất. Điều này xảy ra khi đạn và máy bay bay nhanh hơn tốc độ âm thanh.
Tất cả năm hiện tượng kỳ lạ này đều phổ biến trong không gian. Mặc dù một số trong số chúng có thể được tái tạo trong điều kiện phòng thí nghiệm đặc biệt, nhưng hầu hết chúng không thể được tìm thấy trong điều kiện bình thường trên Trái đất. NASA đang học những hiện tượng kỳ lạ này trong không gian để các nhà khoa học có thể phân tích các đặc tính của chúng và hiểu rõ hơn về vật lý phức tạp làm nền tảng cho cách vũ trụ của chúng ta hoạt động.
Đọc thêm: