Не е нужно да сте учен от НАСА или астроном, за да разберете, че космосът е невероятен. Но колко странно е това, може да ви изненада. Космосът е доминиран от невидими електромагнитни сили, които обикновено не усещаме. Освен това е пълен със странни видове материя, които никога не сме срещали на Земята. Ето пет неземни неща, които се случват почти изключително в космоса.
плазма
На Земята материята обикновено приема едно от трите състояния: твърдо, течно или газообразно. Но в космоса 99,9% от обикновената материя е в съвсем различна форма – плазма. Състои се от свободни йони и електрони и е в свръхзаредено състояние в сравнение с газа, който се образува, когато дадено вещество се нагрее до екстремни температури или се подложи на силен електрически ток.
Въпреки че рядко взаимодействаме с плазмата, ние я виждаме през цялото време. Всички звезди на нощното небе, включително Слънцето, са предимно плазмени. Дори понякога се появява на Земята под формата на мълнии и неонови реклами.
За разлика от газа, където отделните частици се движат произволно, плазмата може да действа колективно като екип. Той провежда електричество и е податлив на електромагнитни полета. Тези полета могат да контролират движението на заредени частици в плазмата и да създават вълни, които ускоряват частиците до огромни скорости.
Пространството е изпълнено с такива невидими магнитни полета, които определят траекторията на плазмата. Около Земята същото магнитно поле, което кара компасите да сочат на север, насочва плазмата през пространството около нашата планета. На Слънцето магнитните полета предизвикват слънчеви изригвания и директни потоци от плазма, известни като Слънчев вятър, които се движат през Слънчевата система. Когато слънчевият вятър достигне Земята, той може да предизвика енергийни процеси като полярни сияния и космическо време, които, ако са достатъчно силни, могат да повредят сателитите и телекомуникациите.
Прочетете също: За първи път сондата Solar Orbiter на НАСА записа видео на гигантско изхвърляне на плазма от повърхността на Слънцето
Екстремни температури
От Сибир до Сахара, Земята изпитва широк диапазон от температури. Има данни за температури, вариращи от 57° C до -89° C. Но това, което смятаме за екстремно на Земята, е средно в космоса. На планетите без изолираща атмосфера температурите варират необичайно през деня и нощта. На Меркурий редовно се наблюдават дни с температура около 449 ° C и студени нощи до -171 ° C. А в самото пространство, на някои космически кораби, температурната разлика между осветените и сенчестите страни достига 33 ° C. Например слънчева сонда Слънчева сонда на NASA Parker при най-близкия подход към Слънцето ще усети разлика от повече от 2 хиляди градуса.
Сателитите и инструментите, които НАСА изпраща в космоса, са внимателно проектирани да издържат на такива екстремни условия. Обсерваторията за слънчева динамика на НАСА прекарва по-голямата част от времето си на пряка слънчева светлина, но няколко пъти в годината нейната орбита минава в сянката на Земята. По време на това космическо пътуване температурата на слънчевите панели, обърнати към Слънцето, пада със 158°C. Въпреки това, бордовите нагреватели са включени, за да предпазят електрониката и инструментите, позволявайки температурата да падне само с половин градус.
По същия начин космическите костюми на астронавтите са проектирани да издържат на температури между -157°C и 121°C. Те са бели на цвят, за да отразяват светлината, когато са на слънце, а в интериора са поставени нагреватели, за да топлят астронавтите на тъмно. Те също така са проектирани да осигуряват постоянно налягане и кислород, както и защита срещу микрометеорити и ултравиолетова радиация от Слънцето.
Прочетете също: Могат ли свръхбързите океани да охлаждат екстремни екзопланети?
Космическа алхимия
Слънцето компресира водорода в хелий в ядрото си. Този процес на свързване на атоми заедно под огромно налягане и температура, което води до образуването на нови елементи, се нарича термоядрен синтез. Когато Вселената се ражда, тя съдържа предимно водород и хелий, плюс няколко други леки елемента. Оттогава повече от 80 други елемента са се появили в космоса в резултат на синтез в звезди и свръхнови, някои от които правят живота възможен.
Слънцето и другите звезди са отлични термоядрени машини. Всяка секунда Слънцето изгаря около 600 милиона тона водород. Заедно със създаването на нови елементи, синтезът освобождава огромно количество енергия и светлинни частици, наречени фотони. Тези фотони се нуждаят от около 250 700 години, за да изминат около 8 150 км и да достигнат до видимата повърхност на Слънцето от слънчевото ядро. След това светлината се нуждае само от XNUMX минути, за да измине XNUMX милиона километра до Земята.
Деленето, противоположната ядрена реакция, която разделя тежките елементи на по-малки, е демонстрирана за първи път в лаборатории през 1930-те години на миналия век и днес се използва в атомни електроцентрали. Енергията, освободена по време на разпределението, може да предизвика катаклизъм. Но за това количество маса тя все още е няколко пъти по-малка от енергията, освободена по време на синтеза. Учените обаче все още не са решили как да управляват плазмата по такъв начин, че да получават енергия от термоядрени реакции.
Прочетете също: Домашни йонно-плазмени сателитни двигатели бяха тествани в Харков
Магнитни експлозии
Всеки ден пространството около Земята бушува от огромни експлозии. Когато слънчевият вятър, поток от заредени частици от Слънцето, се сблъска с магнитната среда, която заобикаля и защитава Земята - магнитосфера - оплита магнитните полета на Слънцето и Земята. В крайна сметка линиите на магнитното поле се компресират и подравняват, отблъсквайки съседни заредени частици. Това експлозивно събитие е известно като магнитно повторно свързване.
Въпреки че не можем да видим магнитното повторно свързване със собствените си очи, можем да наблюдаваме неговите ефекти. Понякога някои от нарушените частици навлизат в горните слоеве на земната атмосфера, където причиняват полярни сияния (северно сияние).
Магнитното повторно свързване се случва в цялата вселена, където има завихрящи се магнитни полета. Мисии на НАСА като Magnetospheric Multiscale измерват събитията на повторно свързване около Земята, като помагат на учените да я намерят там, където е по-трудно да се изучава, като например при изригвания на Слънцето, в региони около черни дупки и около други звезди.
Прочетете също: Земята може да е заобиколена от гигантски магнитен тунел
Свръхзвукови удари
На Земята прост начин за пренос на енергия е чрез импулс. Това често се причинява от сблъсъци, например когато вятърът кара дърветата да се люлеят. Но в космоса частиците могат да пренасят енергия, без дори да се сблъскат. Този странен трансфер на енергия се извършва в невидими структури, известни като ударни вълни.
При ударните вълни енергията се пренася чрез плазмени вълни, електрически и магнитни полета. Мислете за частиците като за ято птици, летящи заедно. Ако попътният вятър се усили и подкара птиците, те летят по-бързо, въпреки че изглежда нищо не ги тласка напред. Частиците се държат по същия начин, когато внезапно се сблъскат с магнитно поле. Магнитното поле всъщност може да им даде тласък напред.
Ударни вълни могат да се образуват, когато нещата се движат със свръхзвукова скорост – тоест по-бързо от скоростта на звука. Ако свръхзвуков поток се сблъска с неподвижен обект, той образува т.нар назален удар. Един такъв лъков удар се създава от слънчевия вятър, когато се сблъсква с магнитното поле на Земята.
Ударни вълни се срещат и на други места в космоса, например около активни свръхнови, които излъчват облаци от плазма. В някои случаи на Земята могат временно да възникнат ударни вълни. Това се случва, когато куршумите и самолетите летят по-бързо от скоростта на звука.
И петте от тези странни явления са често срещани в космоса. Въпреки че някои от тях могат да бъдат възпроизведени при специални лабораторни условия, повечето от тях не могат да бъдат открити при нормални условия на Земята. НАСА учи тези странни явления в космоса, така че учените да могат да анализират свойствата им и да получат представа за сложната физика, която е в основата на функционирането на нашата вселена.
Прочетете също: