Glavni razlog zašto je sreću tako teško postići je što univerzum
nije dizajniran da bi nama bilo udobno. Skoro je
neizmjerno ogroman, a najviše neprijateljski prazan i hladan. U bilo kom trenutku se može desiti velika katastrofa, kao kad ponekad zvijezda eksplodira, pretvorivši u pepeo
sve unutar radijusa nekoliko milijardi kilometara. Rijetka planeta čije gravitaciono polje nam ne bi drobilo kosti vjerovatno pliva u smrtonosnim plinovima.
Čak ni planeta Zemlja, koja može biti tako idilična, ne bi trebala biti uzeta zdravo za gotovo. Da bi preživjeli na njoj, ljudi su se morali boriti
milionima godina protiv leda, vatre, poplava, divljih životinja i nevidljivih
mikroorganizam koji se pojavljuju niotkuda kako bi nas pogubili.
Čini se da svaki put kad se izbjegne hitna opasnost, nova i još veća
sofisticirana prijetnja pojavljuje se na horizontu. Čim izmislimo novu supstancu nusproizvodi počinju trovati okoliš. Kroz cijelo vrijeme
historije se stvaralo oružje koje je dizajnirano da pruži sigurnost, ali je
zaprijetilo da će uništiti njihove tvorce. Nakon što su neke bolesti
suzbijene, nove postaju aktualne; i ako se na neko vrijeme smrtnost smanji, tada nas prekomjerna populacija počinje proganjati. Četiri mračna konjanika Apokalipse nikad nisu daleko. Zemlja je možda naš jedini dom, ali to je dom pun zamki koje čekaju da se svakog trenutka aktiviraju.
Nije da je svemir nasumičan u apstraktnom matematičkom smislu.
Kretanje zvijezda, transformacije energije koje se u njoj događaju
mogle bi se dovoljno predvidjeti i objasniti.
Ali prirodni procesi
ne uzimaju u obzir ljudske želje. Gluhi su i slijepi prema našim potrebama, pa su na taj način slučajni i u kontrastu s redom koji pokušavamo uspostaviti kroz svoje ciljeve. Meteorit na putu sudara s New Yorkom možda se poklapa sa svim zakonima svemira, ali to bi i dalje bila ogromna katastrofa za nas. Virus koji napada stanice Mozarta radi samo ono što dolazi prirodnim putem iako čovječanstvu nanosi ozbiljan gubitak. „Univerzum nije neprijateljski raspoložen, niti je prijateljski nastrojen“, J. H. Holmesa. “On je jednostavno ravnodušan.”
Uzrok svih problema je što za prirodu i Svemir ne postoje problemi, samo indiferentni ravnodušni događaji.
U utorak je tim iz kineskog Instituta za fiziku Hefei najavio da će njegov eksperimentalni napredni superprevodni tokamak (EAST) reaktor – “vještačko Sunce” dizajniran da replicira proces koji naše prirodno Sunce koristi za generiranje energije – stići u novu temperaturnu prekretnicu: 100 milion stepeni Celzijusa (180 miliona stepeni Fahrenheita).
Za poređenje, jezgro našeg stvarnog Sunca dostiže samo oko 27 miliona Fahrenheita – što znači da je reaktor EAST bio kratko više od šest puta topliji od najbliže zvijezde.
Sudar jezgri
Kada se dva jezgra vodika kombinuju, ona proizvode ogromnu količinu energije. Taj proces, poznat kao nuklearna fuzija, je kako naše Sunce generiše svjetlost i toplotu, i to je veliki bijeli kit iz energetskog svijeta – ako bismo mogli pronaći način da ga iskoristimo, imali bi skoro neograničen izvor čistog stanja energije .
Tokamaki poput ISTO-a mogli bi nam pomoći da to uradimo. To su uređaji koji koriste magnetna polja za kontrolu plazme na način koji bi mogao da podrži stabilnu nuklearnu fuziju, a ova plazma je da se EAST zagrijava na tako nevjerovatnu temperaturu.
Idemo nuklearno
Ne samo da je EAST-ov novi plazma temperaturni prekretač izuzetan, jer je, ustvari, vruć, to je takođe minimalna temperatura, za koju naučnici vjeruju da je neophodna za proizvodnju samoodržive nuklearne fuzijske reakcije na Zemlji.
Sada kada je “vještačko Sunce” u Kini sposobno za zagrijavanje plazme na neophodnu temperaturu, istraživači mogu da se usredsrede na sljedeće korake na putu ka stabilnoj nuklearnoj fuziji.
Crne rupe su među najčudnijim objektima u Svemiru. To su oblasti u prostoru gde je gravitacija toliko snažna da čak i svjetlost ne može pobjeći. Naučnici ih nazivaju rupama, ali su sve prazne! One sadrže materiju koja je toliko komprimirana da njihova gravitaciona sila zarobljava i svjetlost i neda joj da dođe do naših očiju i teleskopa. Zato ih ne vidimo direktno. Ali, uvjereni smo da postoje zbog čudnog ponašanja stvari koje možemo vidjeti blizu njih. Na primjer, gasovi se okreću oko ovih područja skoro u brzini svjetlosti, što daje mnogo energije visokog zračenja.
Crne rupe dolaze u znatno različitim veličinama. Neke sadrže mnogo supstance, neke sadrže mnogo manje.
Neke crne rupe nastaju nakon što velika zvijezda istroši sve svoje gorivo i izgubi spoljne dijelove u gigantskoj eksploziji (nazvanoj supernova). Zatim, ono što je ostalo srušeno pod težinom sopstvene gravitacije postaje super-gusti objekt koji se zove crna rupa. Naše Sunce je zapravo premalo da bi završilo kao crna rupa. Jednostavno ne sadrži dovoljno materije da vrši takvu vrstu gravitacijske sile na sebe. Zvijezda mora biti više od 10 puta mase našeg Sunca da postane crna rupa.
Samo zapamtite da je crna rupa svaka količina materije stisnuta u veoma, vrlo gustu ambalažu. Zamislite cijelu planetu Zemlju stisnutu u veličinu marmora. Zemlja bi onda bila crna rupa! Ali, gravitaciono povlačenje crne rupe ili bilo šta drugo u vezi s tim zavisi samo od mase i udaljenosti, a ne koliko je objekat veliki ili mali. Čak i ja bih mogao biti crna rupa ako sam kompresovan, da budem više od milijardu milijardi puta manji od zrna soli. Ali, mogli bi ste i dalje stojatu jako blizu mene kao što to možete pri normalnom razgovoru i vi ne bi pali u “Dr. Marc” crnu rupu, jer bih djelovao jačom gravitacijskom sila nego sada.
Ako je Sunce bilo nekako komprimovano dovoljno da postane crna rupa, ono bi bilo manje od 6 kilometara. Na Zemlju i druge planete u Sunčevom sistemu ne bi vršilo gravitacionu silu višu nego sada. Zašto? Zato što ne bi imalo više materije nego sada i ne bi bilo bliže planetama nego sada.
U posljednjih nekoliko godina, naučnici su otkrili da mnoge galaksije imaju supermasivne crne rupe u svojim centrima. Ova ogromna čudovišta mogu sadržati masu od 100 miliona ili više Sunaca! Naučnici još uvijek pokušavaju da shvate koliko su česte i kako su se one formirale.
U drugom ekstremu, u prvih nekoliko sekundi svemira mogle su se formirati sitne crne rupe.
Crne rupe su fascinantni objekti i astronomi imaju mnogo više pitanja o njima. Jedan način koji će naučnicima pomoći da saznaju će biti proučavanje gravitacionih talasa koje neke od njih stvaraju u tkivu prostora.
New Horizons je prva svemirska letjelica u gotovo tri desetljeća kako bi promatrala ono što se čini dokazom vodikovog zida na rubu heliosfere.
U julu 2015, sonda New Horizons postala je prva svemirska letjelica koja je istražila Pluton i njegove mjesece nakon skoro desetogodišnjeg putovanja s Zemlje. Tri godine kasnije, New Horizons i dalje otkriva otajstva o vanjskom Sunčevom sustavu, ovaj put potvrđujući opažanja onoga što se čini vodikovom megastrukturom koju je prvi put vidio Voyager svemirski brod prije gotovo 30 godina.
Kao što je detaljno opisano u nedavnom radu Geophysical Research Letters, New Horizons svemirska letjelica promatrala je ultraljubičasto svjetlo koje mnogi fizičari smatraju rezultatima ‘zida’ vodika na rubu našeg Sunčevog sustava. Drugim riječima, ako je Sunčev sustav jaje, New Horizons upravo je dobio prvi uvid u ono što mu čini ljusku.
Sunce stalno proizvodi ionizirane čestice koje su skupno poznate kao “solarni vjetar”, koji stvara mjehur oko Sunčevog sustava koji se proteže oko 10 milijardi milja od Sunca. Vodeća teorija o izvoru ultraljubičastog svjetla tvrdi da kada neutralni međuzvjezdani atomi vodika susreću ovaj mjehurić – nazvan heliosferom – usporavaju i počinju se graditi na pragu utjecaja Sunca. Ovaj zid međuzvjezdanih čestica vodika trebao bi raspršiti ultraljubičasto svjetlo na poseban način, što je ono što je Voyagerova svemirska letjelica promatrala još 1992. godine.
New Horizons je prva svemirska letjelica od Voyagera 1 i 2 da promatra ovu ultraljubičastu svjetlost, iako je njen izvor još uvijek daleko od izvjesnog. Ako to ne ukazuje na zid vodika na granici Sunčevog utjecaja i međuzvjezdanog prostora, onda astronomi moraju pružiti alternativno objašnjenje zašto se ta ultraljubičasta svjetlost opaža tako daleko od Sunca. Od iduće godine, New Horizons svemirska letjelica će početi tražiti ultraljubičaste dokaze vodikovog zida dva puta godišnje za ostatak misije – oko još desetljeća ili dva. To će nam pomoći utvrditi postoji li zid zapravo ili ako su Voyager svemirska letjelica i Novi Horizonti promatrali nešto čudnije u galaksiji.
Svima nam je teško zamislit veličine u Svemiru, kao i veličine koje se pominju u fizici, astrofizici i astronomiji. Mi najbolje možemo zamisliti ono šta znamo iz iskustva.
Npr. svi se susrećemo svakodnevno sa veličinom lopti, automobila, kuća, zgrada, brda i planina, međutim možemo li zamisliti koliko je velika Zemlja? Najbolji način da si to zamislimo jest da zamislimo nevidljivu bakteriju na površini jabuke. To smo mi u usporedbi sa Zemljom!
Sad koliko je Zemlja velika u odnosu na Sunce? Zamislimo si fudbalsku loptu na sredini stadiona, razlika u veličini između lopte i stadiona bi odgovarala odnosu veličine Zemlje i Sunca. Sad bi mogli ići i puno dalje, ali samo naglasimo da je Sunce jedna od manjih zvijezda u Svemiru, postoje mnogo, mnogo veće zvijezde od Sunca, a Sunce je kao što smo rekli veće od Zemlje koliko je stadion veći od fudbalske lopte.
Isto tako imamo ogromne razlike ne samo u zapremini u Svemiru, nego i u udaljenosti, masi, gustoći, temperaturi itd.
tportal.hr je objavio solidan opis:
“Ako zamislimo da je Sunce veliko poput novčića penija, dakle negdje između 20 i 50 lipa, najbliža zvijezda Alpha Centauri bila bi udaljena oko 563 kilometra, malo manje od dužine ceste od Zagreba do Dubrovnika.
Svaki pokušaj da si predočimo udaljenosti veće od ove ubrzo postaje problematičan. Primjerice, promjer Mliječne staze bio bi oko 9 460 800 000 000 kilometara, udaljenost između Zemlje i Mjeseca je oko 384 400 km. Takve nadljudske dimenzije vrlo je teško i zamisliti. No definiranje astronomskih mjernih jedinica poput svjetlosne godine, parseka ili crvenog pomaka pomaže nam da dobijemo barem neke predodžbe o njima.
Prije svega treba istaknuti da zapravo nitko ne zna točno koliko je svemir velik. Mogao bi biti beskonačan, no mogao bi i imati granice, što zapravo znači da bismo putujući pravocrtno u jednom smjeru konačno završili na mjestu s kojeg smo krenuli kao da smo putovali po površini kugle. Znanstvenici se još ne mogu složiti oko toga kakav oblik ima svemir, međutim jednu stvar možemo izračunati prilično precizno – koliko daleko možemo vidjeti. Svjetlost putuje ograničenom brzinom, a budući da je svemir star oko 13,7 milijardi godina, logično je zaključiti da su najudaljenija mjesta koja možemo vidjeti od nas udaljena 13,7 milijardi svjetlosnih godina. No to nije točno. Naime, svemir se stalno širi. Ova ekspanzija može se odvijati bilo kojom brzinom, čak i većom od brzine svjetlosti. To pak znači da su najudaljeniji objekti koje danas možemo vidjeti nekad bili mnogo bliže. Zahvaljujući ovoj ekspanziji mi zapravo možemo vidjeti objekte koji su danas od nas udaljeni više od 46 milijardi svjetlosnih godina. Mada se Zemlja ne nalazi u središtu svemira, ona je u centru njegova vidljivog dijela koji oblikuje kuglu promjera od oko 93 milijarde svjetlosnih godina.
NASA-in teleskop Hubble snimio je najudaljenije dosad otkrivene galaksije u vidljivom svemiru. Astronomi su ovu fotografiju snimili tako što su Hubble okrenuli prema malenom dijelu neba na nekoliko mjeseci i hvatali svaki sićušan foton koji je stigao. Na snimci se vidi oko 10.000 galaksija. Budući da je svjetlost do nas putovala jako dugo, mi zapravo vidimo kako su izgledale prije nekih 13 milijardi godina, nedugo nakon Velikog praska. One su danas od nas udaljene oko 30 milijardi svjetlosnih godina.
Budući da se svemir stalno širi, znanstvenici su smislili bolji način za iskazivanje najvećih udaljenosti. Naime, što je neka galaksija udaljenija, to je njezina brzina udaljavanja veća (širenje svakog dijela svemira između nas i galaksije se zbraja). Kako se galaksija udaljava od nas, valne dužine njezine svjetlosti se izdužuju pa nastaje tzv. crveni pomak – kraće valne dužine plave boje postaju duže, odnosno pomiču se prema crvenom dijelu spektra. Slično se događa kada se kola hitne pomoći udaljavaju od nas – zvuk sirene postaje niži. Prema tom sustavu mjerenja za galaksije na Hubbleovoj slici možemo reći da imaju crveni pomak od 7,9.
Znanstvenici posljednjih godina sve češće koriste i jedinicu za udaljenost koja se zove parsek (pc), a koja u stručnim krugovima sve više istiskuje svjetlosnu godinu te postaje osnovna jedinica za mjerenje udaljenosti u svemiru. Jedan parsek iznosi 3,26 svjetlosnih godina. Definiran je kao udaljenost na kojoj bi zvijezda imala paralaksu od jedne lučne sekunde. To je, dakle, udaljenost s koje se polumjer Zemljine orbite vidi pod kutom od jedne sekunde.
Najudaljeniji izvor svjetlosti u svemiru koji smo do danas uspjeli registrirati je tzv. kozmičko pozadinsko mikrovalno zračenje. To su fotoni koji su do nas putovali gotovo od samog početka stvaranja. Nedugo nakon velikog praska svemir je bio premalen i prenapučen da bi svjetlost mogla otputovati daleko prije nego što će je čestice raspršiti ili apsorbirati. No negdje oko 380 milijuna godina nakon velikog praska postao je dovoljno velik da omogući slobodno putovanje svjetlosti – postao je proziran. Tako je nastalo zračenje koje je krajnji rub ili neproziran zid koji omeđuje ono što danas možemo vidjeti.
Kako se svemir kroz 13,7 milijardi godina širio, svjetlost u njemu se jako razvukla. Mada je pozadinsko zračenje nastalo u vrijeme kada je temperatura svemira bila viša od 3000°C, ono danas ima temperaturu od samo 2,73 K, odnosno -270,3°C. Ta je temperatura vrlo jednolika, a varijacije koje se vide na slici iznose tek 1 naprama 100.000.
Dalje od pozadinskog mikrovalnog zračenja danas ne možemo vidjeti. No naši horizonti mogli bi se proširiti kada bismo uspjeli izgraditi dovoljno osjetljive detektore neutrina. Naime, neutrini, za razliku od fotona svjetlosti, gotovo nesmetano prolaze kroz materiju pa ih čestice u ranom svemiru nisu mogle raspršiti niti apsorbirati.” (1)
Dodatno, da biste dobili osjećaj koje su zapremine i udaljenosti u Svemiru u pitanju, pogledajte sljedeći video:
Postoji više razloga za to, odnosno više načina kako bi se taj fenomen mogao objasnti.
U Zemljinoj atmosferi, pritisak koji je u vezi sa brojem molekula po jedinici zapremine, opada eksponencijalno sa visinom. Tako ako se vazduh sa površine Zemlje diže u visinu (npr. zbog toga što vjetar juri uz obronak planine), onda dolazi do njegovog širenja jer prelazi iz višeg u manji pritisak. Kad se vazduh širi, tad se hladi.
Vazduh je u visinama više raširen pa je zbog toga hladniji.
Što smo dalje od Zemlje, vazduh je sve tanji i rijeđi. Ukupni toplotni sastav materije je proporcionalan njenoj količini, pa je hladnije na većim visinama. Zamislite da imate lonac od litar vruće vode u njemu i lonac od 10 litara vruće vode. Jasno je da ovaj što ima više vruće vode da ima i više toplote iako su im temperature jednake. Tako je isto i sa vazduhom na visinama.
Vazduha u visinama ima manje pa ima i manje toplote, pa nam je hladnije.
Također, jedan dio topline sa Sunca se reflektira od atmosferu, a drugi dio i ne stigne do Zemlje. Zemljina atmosfera služi kao staklenik, dobar dio toplote koja se reflektuje od Zemljinu površinu, vraća ponovo nazad, a što je manje vazduha, manje ima šta da vrati toplinu nazad, pa se ona brzo izgubi.
Na visinama se toplota brže gubi jer je tanja atmosfera i nema je dovoljno da bi dobro vraćala toplotu nazad na površinu Zemlje.
