Tytułem wstępu.

To nie blog. To portal. A właściwie część multiportalowej platformy o nazwie - "Nie Dla Opornych".
To nie blog, to komentarz - do rzeczywistości, przyspieszonej jakby chęć zatrzymania się nad czymkolwiek była efektem wewnętrznej słabości lub powodem do wstydu.
To nie lifestyle. To nauka, podana w taki sposób by była zrozumiała dla człowieka inteligentnego, laika choć zdolnego zrozumieć i zaciekawić się, czymś co rozumowi daje odzew.

Pamiętacie stare artykuły popularnonaukowe? Stare popularnonaukowe książki? Czasopisma? Ich serce biło powoli i z precyzją kwantowego zegara. Ich celem było rzeczowe i dogłębne wyjaśnienie omawianego problemu. Ich odbiorcą był inteligentny erudyta.
To wszystko znikło z otaczającej nas rzeczywistości.
Pismo "Problemy" padło w raz z nastaniem ery płatności za słowo. "Wiedza i życie" oraz "Świat Nauki" zmieniły się w kolorowe, lifestylowe gazetki zagubione w poszukiwaniu rynkowego sukcesu.
Pragnąc wskrzesić dawne podejście do popularyzowania nauki - rzeczowe, dogłębne, pełne szacunku dla czytelnika - uruchamiamy tą część większego projektu, która ma prezentować zapomniane już, ale wciąż AKTUALNE artykuły popularnonaukowe wydobyte z pożółkłych kartek wyżej wspomnianych czasopism.

Bliżniaczym naszym portalem jest Sztuka Nie Dla Opornych oraz strona na Facebooku zbierająca posty i komentarze z obu tych portali.
Mamy nadzieję, że w tym powolnym, pełnym refleksji nurcie znajdziesz miejsce dla siebie.
Miłego przepływu!



ps. Pod każdym z artykułów oprócz linków multimedialnych, znajduje się miejsce przeznaczone na promocję autora. Zachęcamy was do odwiedzania umieszczonych tam odnośników. Portal nie ma charakteru zarobkowego. Odwdzięczamy się więc autorom możliwością popularyzacji ich nazwiska i ich dzieł.
Ponadto nie wstawiamy samodzielnie materiałów filmowych i muzyki do internetu. Istniejące już w sieci materiały zostały jedynie przelinkowane tak by odnośniki nie straciły na aktualności.


Artykuły według kolejności:

sobota, 29 września 2012

Wnętrze Słońca

Problemy 02/1993

Gdie podzała się brakująca masa słońca? Dlaczego słońce pulsuje?

Krótki artykuł opisujący współczesne problemy z ustaleniem podstawowych mechanizmów zachodzących we wnętrzu słońca. 
Polecam
Citronian-Man
 
----------------------------------------------------------------
       Dzięki najnowszej technice można już głęboko zajrzeć we wnętrze Słońca, lecz ciągle jeszcze trudno jest prawidłowo zinterpretować ogromną ilość uzyskanych w ten sposób danych. Naukowcy starają się znaleźć odpowiedź na kilka podstawowych pytań, dzięki czemu będą mogli lepiej zrozumieć procesy zachodzące na Słońcu, w Galaktyce i we Wszechświecie. „Jeśli uda nam się" - mówi profesor Egon Horst Schroter z Kiepenheuer - Instytutu Fizyki Słońca we Freiburgu - „to spełni się część marzeń człowieka o zrozumieniu świata".

Słońce nie jest wprawdzie tak egzotyczne jak kwazary czy pulsary, ale właśnie dlatego, że jest ono przeciętnym przedstawicielem najczęściej występującej klasy gwiazd, jego badania pomogą wyjaśnić podstawowe problemy kosmologiczne. Pierwsze pytanie, jakie powstaje jest zarazem podstawowe:
Jak powstaje światło słoneczne ?
Albert Einstein wykazał w latach dwudziestych, że masa i energia nie są czymś różnym, a jedynie dwoma stronami tego samego medalu. Jego teoria naprowadziła dwóch fizyków, Hansa Bethe'a i Carla Friedricha von Weizsackera, na pomysł, że procesy zachodzące we wnętrzu Słońca opierają się na przemianie jąder wodoru, które łącząc się tworzą jądra gazu szlachetnego, helu. Następuje przy tym nieznaczna utrata masy, tzn. masa helu, składająca się z czterech nukleonów jest nieco mniejsza od masy czterech jąder wodoru. Ten deficyt masy zamienia się w energię, która wydostaje się na zewnątrz pod postacią promieniowania gamma. Zanim te wysokoenergetyczne kwanty światła dotrą do powierzchni Słońca, zderzają się z innymi cząstkami i zmieniają ciągle kierunek. Taka podróż może trwać kilka milionów lat. Dopiero wtedy są one na tyle osłabione, że mogą wywołać świecenie atomów wodoru.
Nie wyjaśnia to jednak jeszcze wszystkiego. Obliczenia ilości energii według modelu procesu fuzji jąder i bilansu energetycznego Słońca wykazuje ogromną różnicę. Dlatego już w latach trzydziestych Wolfgang Pauli twierdził, że brakująca energia kryje się w nieznanej jeszcze cząstce, która jest za mała, żeby zaobserwować ją za pomocą ówczesnych instrumentów.
I faktycznie, w latach pięćdziesiątych odkryto tę cząstkę i nazwano ją „neutrino", ponieważ zachowuje się ona neutralnie, nie ma ani ładunku elektrycznego, ani, prawdopodobnie, masy. Z tego powodu bardzo rzadko oddziałuje z materią i może bez przeszkód przenikać z centrum Słońca przez każdą przeszkodę, nawet przez całą Ziemię. Zarejestrowanie tych cząstek przez detektory wydawało się niemożliwe.
Jednakże dwadzieścia lat temu amerykański fizyk Raymond Davis odkrył płyn, w którym można zarejestrować wpadające neutrina. Był to prosty rozpuszczalnik, perchloroetylen. Żeby pomiar mógł być skuteczny naukowcy napełnili tym rozpuszczalnikiem wielki zbiornik o pojemności 400000 1. Zbiornik został umieszczony w kopalni, głęboko pod Ziemią, żeby wykluczyć zakłócenia spowodowane naturalnym promieniowaniem występującym na powierzchni Ziemi.
Zagadka „słonecznego pieca" nie została raz na zawsze wyjaśniona. Neutrino przysparza do dzisiaj wielu kłopotów: po wszystkich próbach detekcji neutrina pozostaje ciągle wielki deficyt masy. Można dokładnie obliczyć ilość neutrin wyemitowanych przez Słońce, jeśli energia słoneczna rzeczywiście pochodzi z syntezy wodoru. Jednak jedynie połowa oczekiwanych cząstek została zarejestrowana przez aparaty. I naukowcy stoją znowu przed nowym problemem:
Albo nasz model Słońca jest fałszywy, albo obserwacje?
Przynajmniej jedno jest pewne: detektory rejestrują tylko wysokoenergetyczne neutrina, które być może stanowią jedynie nieliczną grupę całej populacji tych cząstek. Fizycy przypuszczają, że neutrino nie jest „czystą" cząstką, a kombinacją kilku komponentów, które przechodzą ciągle z jednego stanu w inny. Być może część wysokoenergetyczych neutrin przekształca się po drodze na Ziemię w niskoenergetyczne cząstki, których detektor nie rejestruje.
Odkąd wiadomo, że takie „WIMP" (Weakly Interacting Massive Particles) można zarejestrować za pomocą innej substancji, uczeni pracują nad budową zbiornika z chlorkiem galu. Zainstalowano zbiornik o pojemności 500000 1 na głębokości 1200 m we Włoszech, w Abruzzen. Również rosyjscy uczeni budują taki detektor na Kaukazie podkreślając, że zrozumienie mechanizmów pieca słonecznego jest ważne dla odpowiedzi na następne pytanie nurtujące od wielu lat świat nauki:
Czy można zbudować „słońce" na Ziemi?
Reaktor pracujący na wzór Słońca mógłby raz na zawsze zaspokoić zapotrzebowanie na energię. Materiał wyjściowy, wodór, występuje na Ziemi w wystarczających ilościach, np. w wodzie oceanów. Dlatego naukowcy podejmują kosztowne eksperymenty, w których zamknięty w polu magnetycznym wodór jest podgrzewany prądem elektrycznym lub promieniowaniem laserowym, aby nastąpiła fuzja jąder. Obecnie jeszcze nie wiadomo, czy i kiedy uda się zbudować funkcjonujący reaktor termojądrowy. Ale jedno jest pewne: zanim stanie się to możliwe, naukowcy powinni gruntownie poznać Słońce.
W1966 r. Henry Hill dokonał rewelacyjnego odkrycia. Podczas pomiarów średnicy Słońca zauważył on rytmiczną pulsację. Co pięć minut cała powierzchnia Słońca unosi się z prędkością 300 m/s i po chwili opada. Ludwig Deubner, profesor z Wfirzburga rozpoznał od razu, jaką wielką szansę daje taka oscylacja. Przypomniał on podobne procesy na Ziemi, kiedy powstają fale sejsmiczne, które można rejestrować za pomocą sejsmografów. Na podstawie przebiegu rozchodzenia się fal sejsmicznych geofizycy potrafią zidentyfikować różne warstwy we wnętrzu Ziemi. Po udowodnieniu przez profesora Deubnera, że wstrząsy Słońca są falami dźwiękowymi o wysokiej częstotliwości, które poruszają się pomiędzy powierzchnią Słońca a jego wnętrzem, narodziła się nowa dziedzina: „sejsmografia Słońca". Posługuje się ona oscylacją powierzchni Słońca w badaniu warstw wewnętrznych.
Heliosejsmolodzy stoją jednak przed nową zagadką. W 1976 r. radzieccy uczeni odkryli, że poza cyklem 5-minutowym występuje ruch oscylacyjny o okresie 160-minutowym. Co 2 godziny i 40 min. Słońce wzdyma się na 3 kilometry. Ale ponieważ impuls o takiej częstotliwości nie może pochodzić ze Słońca, naukowcy stoją przed następną zagadką:
Czy inne gwiazdy wpływają na pulsację Słońca?
Według uczonych na Słońce wpływają fale grawitacyjne pochodzące z pobliskiego układu gwiazd podwójnych. Jedynie o kilka lat świetlnych oddalona jest gwiazda podwójna Geminga. Okres jej obrotu wynosi 160 min. Rytmicznie wysyłane przez układ Gemingi fale grawitacyjne mogą wywoływać dziwną pulsację Słońca.
Naukowcy poszukują dowodów istnienia fal grawitacyjnych odkąd Einstein przepowiedział ich istnienie. Czyżby gwiazda podwójna Geminga była ich pierwszym dowodem? Jednoznaczną odpowiedź można będzie dać, kiedy GONG (Global Oscillation Network Group) rozpocznie swoje pomiary. Projekt GONG obejmuje największy dotychczasowy program heliosejsmograficzny. „Po raz pierwszy" -    zdaniem Roberta Howarda, kierownika projektu - „otrzymamy dokładne informacje o strukturze i dynamice wnętrza Słońca". W tym celu na Ziemi zostanie umieszczonych 6 teleskopów w takiej pozycji, żeby mogły przez całą dobę obserwować Słońce.
Więcej informacji o jądrze słonecznym dostarczy sonda „Soho". Przypuszczalnie od 1994 r. będzie ona, w ramach programu lotów kosmicznych „Space Science Horizon 2000", obserwować Słońce z niebywałą dokładnością. Najpóźniej na początku XXI w. będzie wysłana sonda bezpośrednio do gorącej korony Słońca. Wysoka temperatura, wynosząca 2 min °C nie stanowi przeszkody dla „Starprobe": korona jest zbyt cienka, żeby mogła przekazać niebezpieczną dla sondy ilość ciepła. Realizacja tego projektu rozpoczyna nową epokę. Po raz pierwszy otrzymamy pomiary bezpośrednio ze Słońca. Wyjaśni się wtedy czwarte pytanie dotyczące gigantycznych wybuchów:
Czy temperatura Słońca wzrasta?
Odpowiedź na to pytanie jest ważna dla nas wszystkich. Nic nie jest groźniejsze dla Ziemi od wzrostu intensywności promieniowania Słońca. Już wzrost o 1% mógłby zamienić naszą planetę w wymarłą pustynię. Ron Moore, astronom z NASA ostrzega:
- „Czeka nas jeszcze wiele niespodzianek ze strony Słońca". Nasuwa się pytanie: jakie skutki ma aktywność naszej centralnej gwiazdy dla Ziemi i jej mieszkańców?
Naukowcy próbują już od połowy zeszłego wieku wyjaśnić przyczyny i skutki plam na Słońcu. Samuel Heinrich Schwabe, astronom-hobbysta, już wtedy odkrył, że plamy na Słońcu osiągają maksimum co 10 lat. Profesjonalna astronomia wniosła wkrótce poprawki do obliczeń Schwabe. Maksimum plam na Słońcu powtarza się przeciętnie co 11,2 lat. W 1990 r. zarejestrowano najsilniejszą dotychczas obserwowaną aktywność Słońca. I odkąd można obserwować za pomocą spektrografów światło plam na Słońcu jest wiadomo, że plamy powstają na skutek pól magnetycznych występujących pod powierzchnią Słońca, które hamują napływające z wnętrza gorące prądy plazmy. W ten sposób dochodzi do ochłodzenia powierzchni plamy, która ma temperaturę 3000-4000°C zamiast 6000°C i dlatego jest ciemniejsza od otoczenia.
Logicznie zdawałoby się, że im więcej takich ,zimnych kraterów", tym niższa powinna być temperatura Słońca. A jednak najnowsze pomiary wykazały, że temperatura Słońca wzrasta, a nie opada. Dlaczego tak się dzieje, wyjaśnia teoria pól magnetycznych. Ich zakrzywienie otwiera drogę nagromadzonym gazom, które w sposób erupcyjny wydostają się ponad powierzchnię jako tzw. protuberancje. Największy wybuch na Słońcu sfotografowany 19 XII 1973 r. miał wysokość 580000 km. A w największej dotychczas zarejestrowanej plamie można by zmieścić całą Ziemię 47 razy.
Mając do czynienia ze zjawiskiem w takiej skali można się spodziewać, że nie pozostaną one bez wpływu na Ziemię. Podczas wybuchów wyrzucane są w przestrzeń kosmiczną bardzo gorące, elektrycznie naładowane cząstki, tzw. wiatr słoneczny „wiejący" z prędkością 200-1000 km/s. Ten gorący wiatr uderza z ponaddźwiękową prędkością w magnetosferę Ziemi i zniekształcają: po stronie zwróconej do Słońca tworzy się wgłębienie, a po przeciwnej stronie powstaje ogon w kształcie kropli. Im więcej plam na Słońcu, tym mocniejszy wiatr słoneczny. I im większa szybkość cząstek, tym głębiej przenikają one do magneto- sfery Ziemi. Takie burze magnetyczne mogą wywoływać różne zakłócenia:
- zostają przerwane połączenia telefoniczne i telegraficzne;
- przepalają się transformatory;
- nie istniejące obiekty latające ukazują się na ekranach radarowych i prowadzą do dezorientacji personelu lotniczego;
- zostają zakłócone połączenia krótkofalowe.
Co gorsze, kaskady promieniowania Wysokoenergetycznego rozgrzewają górną warstwę atmosfery ziemskiej, która wzdyma się i podnosi do wysokości, na której krążą sztuczne satelity. Na skutek tego satelity, które znajdowały się do tej pory w próżni natrafiają na opór powietrza, wytracają prędkość i stopniowo opadają na niższe orbity. W ten sposób 6000 sztucznych satelitów zmieniło swoją pozycję, a weteran badań Słońca, satelita „Solar Max" spadł 3 XII 1989 r. do Oceanu Indyjskiego. Zadaniem tego satelity była właśnie obserwacja wiatru słonecznego.
Już od 150 lat naukowcy podejrzewają, że aktywność plam na Słońcu wpływa na klimat naszej planety. Ale dopiero teraz zarysowuje się możliwość odpowiedzi na pytanie:
Czy cykle aktywności plam słonecznych wpływają na nasz klimat?
Profesor Karin Labitzke, przewodnicząca grupy badawczej „Forschungsgruppe Stratosphare" z uniwersytetu w Berlinie, uzyskała statystyczny dowód takiego powiązania obserwując przez wiele lat stratosferę na wysokości 12-60 km, gdzie tworzy się pogoda. W tej warstwie w okresach aktywności plam na Słońcu szczególnie nad biegunem północnym i nad środkową Europą panowała nadzwyczaj ciepła pogoda.
Zgodnie z tą teorią temperatura stratosfery nad biegunami wzrasta, kiedy aktywność plam zbliża się do maksimum. Nikt nie obalił jeszcze tej teorii, ale naukowcy wątpią w wartość naukową zebranych danych, ponieważ prof. K. Labitzke mogła oprzeć swoje wnioski jedynie na trzech cyklach plam. Naukowcy, którzy wiedzą, jak niebezpieczne jest wyciąganie wniosków z danych statystycznych, ostrzegają, że jest to zbyt mały materiał obserwacyjny. Jednak również inni eksperci badający zjawiska zachodzące na Ziemi starają się dopasować je do 11-letniego cyklu plam na Słońcu. Np. powiązano z rytmem aktywności Słońca plagę szarańczy, klęski głodowe i trzęsienia Ziemi, a nawet dramatyczne wahania kursów akcji na
giełdzie. Trudno jednak takie „rewelacje" traktować poważnie.
Pomimo wielu problemów i braku pewnych danych statystycznych niektórzy uczeni próbują znaleźć odpowiedź na najtrudniejsze pytanie:
Czy Słonce wywiera wpływ na nasz los?
Nie tylko astrolodzy, lecz coraz więcej „kosmobiologów" jest przekonanych, że Słońce wpływa na narodziny, wybór zawodu i podobne ważne wydarzenia w życiu człowieka. Najwybitniejszym przedstawicielem zwolenników tej teorii jest francuski psycholog dr Michel Gauquelin. Zebrał on informacje o ponad 100 000 osób z różnych krajów świata i po komputerowej analizie tych danych doszedł do zadziwiających wniosków.
Pozycja planet w stosunku do Słońca w czasie narodzin dziecka wpływa, jak wykazały statystyki, na jego późniejszą karierę zawodową. Według Gauquelina przyczyną tego nie są planety, a Słońce. Mianowicie dosyć często rezultaty jego badań nie zgadzają się o dokładnie 8 minut. Jest to dokładnie czas, jakiego potrzebuje światło do pokonania odległości od Słońca do Ziemi. W ciągu tych 8 minut Ziemia zmienia swoją pozycję o 2 stopnie. Również zadziwiają jego dane komputerowe, które wykazują, że dzieci często rodzą się podczas tej samej konstelacji planet, przy której narodziło się jedno z rodziców. Jeżeli w przypadku obojga rodziców występowała ta sama pozycja planet, to efekt zbieżności życiorysów podwaja się. Taki związek potwierdzono dla 25 000 przypadków.
Karl Birzele, profesor z uniwersytetu w Gracu, podziela te opinie. Według niego już w czasie zapłodnienia zarodek uzyskuje odpowiedni „kod słoneczny", który kieruje przebiegiem wszystkich procesów biologicznych, jak np. poród, skoki w procesie dojrzewania, czasowa skłonność do chorób i wypadków, jak również teoretyczna długość życia.
Każdy może myśleć na temat takich „heliobiologicznych" spekulacji co chce. Faktem jest, że Słońce kryje w sobie również dla współczesnego człowieka jeszcze wiele zagadek kosmicznych. Z jednej strony obliczono dokładnie, że podczas każdej sekundy w jego wnętrzu w temperaturze 15 min °C 700 ml t wodoru przetwarza się w hel, a jednak ciągle jeszcze nie wiemy dokładnie, jak przebiega ten proces.
Tak samo zagadkowe jest zewnętrzne działanie Słońca. Chociaż wiemy, że jego średnica wynosi 1,4 min km, to do dzisiaj nie rozstrzygnięto, gdzie się ono właściwie kończy. Być może znajdujemy się wraz z naszą planetą jeszcze w zewnętrznej, rozrzedzonej warstwie Słońca. A jak daleko sięga działanie grawitacji tego kolosa? Stanowi on przecież 99% całkowitej masy naszego Układu Słonecznego. Wszystkie planety tworzą tylko 1% jego masy.
Z końcem XX w. dowiemy się nieco więcej na ten temat Wówczas obie sondy kosmiczne, „Pionier" i „Voyager", opuszczą granicę Układu Słonecznego. Być może zasygnalizują nam nowe zagadki, kryjące się poza tą niewidzialną granicą?

Wg „P. M. MAGAZIN" (nr 715 VI1990)
Oprac. Grażyna Kotlubei



Multimedia:
Prosto o fuzji atomowej we wnętrzu słońca
O cyklach słonecznych i plamach na słońcu







Zachęcamy do dyskusji na temat podanych w artykule treści
oraz wklejania linków do materiałów multimedialnych.
Redakcja

Brak komentarzy:

Prześlij komentarz

Prześlij komentarz