Csodákkal teli üresség
Neve ellenére a világűr nem teljesen üres. Apró porszemcsék, molekulák és atomok formájában itt is van anyag, de sűrűsége olyan kicsi, amilyet a legjobb földi laboratóriumokban sem lehet előállítani.
Vannak még benne gázok és por, no meg sugárzás, a Napból és más csillagokból érkező fény, rádióhullámok, röntgensugarak. Van még benne sötét anyag és sötét energia, ezekről még keveset tudunk, de a világegyetem jelentős részét alkothatják.
Aztán meteoritok, aszteroidák, bolygók és csillagok – tehát sokféle kézzelfogható dolog. A Föld is a világűr része, hiszen az univerzumon belül található, egy csillag, a Nap körül kering. Gyakran úgy gondolunk a világűrre, mint valami tőlünk távoli, elérhetetlen helyre, pedig mi magunk is benne élünk. Egy bolygón, amelynek van légköre és gravitációja, így nem tapasztaljuk közvetlenül az űr vákuumát.
Végtelen tér… Valóban az?
A világegyetem mérete felfoghatatlanul nagy, és folyamatosan tágul. Az általunk megfigyelhető univerzum átmérője meghatározható, de nem tudjuk, hogy van-e határa. A világűr végtelensége az egyik legnagyobb és legizgalmasabb kérdés az asztrofizikában. Az ember számára megfigyelhető univerzum az a térség, amelynek fénye elérhetett minket az ősrobbanás óta eltelt kb. 13,8 milliárd év alatt.
Figyelembe véve a tágulást, ennek az univerzumnak a jelenlegi átmérője kb. 93 milliárd fényév. Ez azonban nem az univerzum teljes mérete, csupán az a rész, amit látni tudunk.
Hogy valóban végtelen-e az univerzum, attól függ, milyen az alakzata. Ha zárt, vagyis gömb alakú, akkor az utazás egyenes vonalban egy idő után visszavezetne a kiindulópontba. Ha az univerzum tökéletesen lapos, akkor elméletileg végtelen lehet, és soha nem érnénk el egy határt, vagyis a kiindulási pontot.
Ha a világegyetem nyílt, akkor az idők végezetéig tágulás történik, és szintén nincs meghatározott határ. A jelenlegi megfigyelések arra utalnak, hogy a világegyetem valóban lapos, így nagy valószínűséggel végtelen is.
Ha végtelen, ha nem: tágul
Edwin Hubble 1929-ben felfedezte, hogy a galaxisok időről időre tőlünk egyre távolabb kerülnek. Ezt a kozmikus tágulást azóta részletesen tanulmányozták, és ma már tudjuk, hogy a sötét energia nevű rejtélyes erő gyorsítja. Ha az univerzum végtelen, akkor az is marad, ha viszont véges, akkor a tágulás ellenére sem érhetjük el a szélét, mert minden irányban egyre nagyobb teret hoz létre önmagán belül.
Ha az univerzum végtelen, akkor semmi nem létezhet rajta túl, mert minden tér és idő ezen belül van. Ha viszont az univerzum véges, akkor lehet, hogy más univerzumok léteznek – ezt hívjuk multiverzum-elméletnek. Egyesek szerint a mi univerzumunk egy nagyobb multiverzum része lehet.
Néma robbanás
Az ősrobbanást sokan úgy képzelik el, mint egy hatalmas, robbanásszerű eseményt, amely óriási hanghatással járt. Azonban az ősrobbanás nem egy hagyományos robbanás volt, és valójában nem volt hangja, mert nem volt közeg, amely továbbíthatta volna a hangot.
A hanghullámok terjedéséhez közeg kell, például levegő, víz vagy szilárd anyag. Ezekben a közegekben a hang úgy terjed, hogy az egyik részecske meglöki a következőt, és így tovább. A világűrben viszont nincs elegendő részecske, tehát a hanghullámok nem tudnak terjedni. De akkor mi volt az ősrobbanás?
Egy gyors, minden irányba terjedő térbeli tágulás, ami nem egy adott helyen történt, hiszen maga a tér és az idő tágult ki belőle. Nem egy ’valamiből’ történt robbanás, hanem a teljes univerzum kezdett hirtelen tágulni. A korai univerzum tele volt forró plazmával, a részecskék nagyon sűrűn helyezkedtek el. Ez a plazma közegként működött, így az abban keletkező sűrűsödések és nyomásingadozások hullámként terjedtek. Az ilyen nyomáshullámok hasonlítanak a hanghullámokra, de az emberi fül számára ezek hallhatatlanok lettek volna, mert teljesen más frekvenciatartományban mozognak.
A kozmikus háttérsugárzás (CMB), amely az ősrobbanás maradványa, tartalmazza ezeket az ősi rezgésnyomokat. A kutatók ezt az univerzum zajának is nevezik, bár ezt nem hallani lehet, hanem az univerzum szerkezetében látjuk a nyomait.
Hangja nincs, szaga van
Az űrhajósok meglepő beszámolója szerint az űrruhájukon hazahozták a világűr szagát. A ruhájukra tapadt részecskék fémes, égett húsra vagy hegesztésre emlékeztető szagot árasztottak. De honnan jött ez a szag? Az űrben rengeteg nagy energiájú részecske (pl. protonok, elektronok) bombázzák az űrhajósok ruháját és felszerelését. Ezek a részek kölcsönhatásba léphetnek az űrruha anyagával, és reakciókat indíthatnak el, amelyek új kémiai reakciókat hoznak létre.
Amikor az űrhajós visszatér az űrhajó zárt, oxigéndús környezetébe, a ruháján és felszerelésein megtapadt, az űrben módosult részecskék reakcióba léphetnek az oxigénnel. Így az űrhajósok nem az űrben éreznek szagot, hanem az űrhajó belsejében, amikor az oxigén reakcióba lép a ruhájukon maradt anyagokkal.
Hogy lángolhat a Nap egy levegőtlen térben?
A Stanford Egyetem tudósai szerint bár a Nap látszólag sárga, esetleg narancs vagy vörös, a valóságban az összes létező színt egyszerre bocsátja ki, amit a szemünk fehérnek lát. Az űrben készült képeken ez sokkal egyértelműbben látszik, mint a Földről. A Napocskát lánggömbnek képzeltük el gyerekkorunkban, csakhogy a Nap (és más csillagok) nem hagyományos értelemben vett tűzzel égnek, hanem egy nukleáris fúziós reakció zajlik bennük, ami teljesen más, mint a Földön ismert égés.
A Földön a tűz égéséhez három dolog kell: oxigén, tűzforrás, éghető anyag. A Nap és a csillagok energiájukat nem égésből, hanem magfúzióból nyerik. Ez egy olyan folyamat, amely során a Nap belsejében elképesztően nagy a nyomás és a hőmérséklet (kb. 15 millió C). A hidrogénatomok annyira közel vannak egymáshoz, hogy egyesülnek, és héliumot hoznak létre. A fúzió során hatalmas mennyiségű energia szabadul fel, amit hőként és fényként sugároz ki a Nap.
Ez a folyamat teljesen eltér a hagyományos égéstől, mert nem oxigént használ, hanem a hidrogén atommagokat egyesíti, és ezzel szabadít fel energiát. A Nap valójában izzó plazma. Felszínéről hatalmas napkitörések, koronakilökődések indulnak ki, amelyek úgy néznek ki, mintha lángkitörések lennének. A Napunk vélhetően 5 milliárd év múlva fog kifogyni az üzemanyagból.
Ajándékok odafentről
A Földre folyamatosan érkeznek anyagok az űrből, és néhányat közölük az emberiség fel is használ. A Földre hulló meteoritok egy része nagy mennyiségben tartalmaz vasat és nikkelt. Ősi kultúrák már évezredekkel ezelőtt is készítettek belőlük pengéket, ékszereket, fegyvereket. Tutanhamon tőre például meteoritvasból készült. Egyes meteoritokban rendkívül apró gyémántkristályok találhatók. Ezek elsősorban ipari célokra nyújtanak megoldást, többek között szuperkemény bevonatokhoz vagy csiszolóanyagként.
A Hold talajában és néhány meteoritban megtalálható a hélium-3 izotóp, amely elméletileg tiszta fúziós energiaforrás lehet a jövőben. Bár még nem használjuk széles körben, a tudósok azt vizsgálják, hogyan lehetne bányászni és energiaforrásként alkalmazni. Az irídium nevű fém egy része meteoritokból származik, és az egyik legellenállóbb anyag a Földön, főleg elektronikai eszközökben, speciális ötvözetekben és űrhajógyártásban hasznosítható.
Egyes kutatások szerint az űrből érkező üstökösök és meteoritok hozhattak a Földre olyan szerves molekulákat, amelyek szerepet játszottak az élet kialakulásában.
Az első ember az űrben és a Holdon
- Jurij Gagarin volt az első ember az űrben 1961-ben. A Holdon Neil Armstrong és Edwin Aldrin járt először 1969-ben.
- Az űrrepülés hatással van az emberi testre. Az űrhajósok testmagassága néhány centiméterrel nőhet az űrben, mert a gerincük nyomás nélkül enyhén kitágul. Az űrben töltött hosszú idő csökkenti a csontsűrűséget és az izomtömeget, ezért az űrhajósoknak mindennap edzeniük kell.
- Az űrhajósok az űrben lebegnek, de nem azért, mert nincs gravitáció, hanem mert folyamatos zuhanásban vannak a Föld körül (ez az ún. szabadesés állapota).
- Gyakran hallani, hogy az űrben nincs gravitáció, de ez nem igaz. Az űrállomások és műholdak még mindig a Föld gravitációs terében mozognak, csak éppen másképp, mint a Föld felszínén lévő tárgyak.
100 km felfelé, és az űrben vagy!
A világűr a világegyetem égitestjei közötti légüres tér. A Föld légköre és a világűr között nincs éles határ. A legáltalánosabban elfogadott határvonal a Nemzetközi Asztronautikai Szövetség által meghatározott 100 kilométeres magasság (a Kármán-vonal), de a funkcionalizmus hívei szerint a világűr ott kezdődik, ahol már létezhet orbitális mozgás.
A 80 km magasságig eljutott pilótákat már asztronautáknak nevezik, és a világűrt megjárt egyénként jegyzik be őket. Az űreszközök visszatérésekor 120 km magasságtól válik jelentőssé a légkör fékező hatása, a visszaúton tehát itt ér véget a világűr.
30 mp-ig túlélhető
A NASA asztrofizikusai szerint körülbelül 30 másodpercet tölthetünk a légüres térben anélkül, hogy maradandó sérülést szenvednénk. Az tény, hogy mind a hőmérséklettel és a nyomással problémáink lennének kint az űrben, de a tudósok megnyugtatnak, mert sem felrobbanni, sem megfagyni nem lehet. Ettől függetlenül a végeredmény továbbra sem lenne szép.
100 milliárd csillag a Tejúton
A megfigyelhető univerzumban kb. 2000 milliárd galaxis található, és csak a Tejútrendszerben is több mint 100 milliárd csillag van.
Az idő másképp telik az űrben
Az általános relativitáselmélet szerint az idő a gravitáció hatására lassabban telik. Az űrállomáson lévő űrhajósok órái napi kb. 0,014 másodperccel gyorsabban járnak, mint a Földön.
Az űr rendkívül hideg vagy épp forró!
Napfényben az űrben a hőmérséklet akár +120 °C -ra is emelkedhet, míg árnyékban akár –270 °C -ra csökkenhet, ami közel van az abszolút nulla fokhoz.
Az csak úgy látszik…
Az univerzum már önmagában is elég misztikus ahhoz, hogy őrült és elvont kitalációk sorát indítsa el, így aztán sosem vagyunk híján merész ideáknak. David Bohm londoni fizikus például – egy régi alaptézisből kiindulva – nem mást állít, mint azt, hogy a világűr szilárd formája csupán látszólagos, az emberi agy és szem által érzékelt gigantikus hologram, vagyis az érzékszervekkel felfogott valóságnak csak egy csalóka szelete.
Bohm holografikus struktúrájának lényege, hogy az univerzum egésze nem részekből, hanem kisebb egészekből épül fel, vagyis akárcsak egy hologramban, a világűr egyes részletei is az egészet tükrözik, annak minden tulajdonságával együtt. A tudós furcsa elmélete magyarázatot jelenthet a részecskefizika egyik égető problémájára, vagyis, hogy miért is képesek a szubatomi részecskék távolságtól függetlenül kommunikálni egymással.
(Forrás: ng.hu, eduline.hu, femina.hu)
Még nincs hozzászólás