Historia odkrycia promieni kosmicznych
Na początku XX wieku wielu fizyków badało spontaniczną jonizację gazu przez promieniowanie. Skąd brał się prąd w komorach gazowych, których ściany miały pół metra grubości ołowiu? Próbowali wyjaśnić taki mechanizm wpływem rozpadu promieniotwórczego we wnętrzu Ziemi i przez pewien czas hipoteza ta się sprawdzała.

Jednak w 1912 roku badacz Hess przeprowadził eksperyment z komorami balonowymi. Stwierdził on, że spontaniczna jonizacja gazu wzrasta wraz z wysokością. Czyli im dalej od Ziemi, tym większe promieniowanie. Potem nie było już większych wątpliwości, że mamy do czynienia z jakimś promieniowaniem z kosmosu.

Amerykański fizyk Milliken jako pierwszy nazwał je promieniami kosmicznymi. Określił też przybliżone natężenie i energię promieniowania, porównując je z promieniowaniem gamma jąder atomowych. W 1932 roku Anderson odkrył pozytony w promieniach kosmicznych, a w 1955 roku odkrył miony i mezony. W 1958 roku Van Allen odkrył tzw. pasy radiacyjne wokół Ziemi, które są tworzone przez wysokoenergetyczne cząstki promieniowania galaktycznego.

Natura i rodzaje promieniowania kosmicznego
Wszystkie promienie kosmiczne dzielą się na podgatunek pierwotny – pochodzący bezpośrednio z kosmosu – oraz podgatunek wtórny, który powstaje w ziemskiej magnetosferze. Z podstawowych podgatunków zacznijmy od galaktycznych promieni kosmicznych (GCR).

GCR docierają do nas spoza Układu Słonecznego, z różnych punktów Drogi Mlecznej i właściwie dlatego tak się nazywają. Składają się one z jąder litu, berylu i boru, wzmocnionych do energii 10-20 megaelektronowoltów, a także wysokoenergetycznych elektronów i pozytonów. Hipotez pochodzenia GCR jest wiele, ale najbardziej realne są supernowe gwiazd, lub kolapsary – magnetary, pulsary. Mogą one przyspieszać cząstki do gigantycznych prędkości i energii poprzez swoje potężne pola magnetyczne.

Oczywiście kolejnym aktywnym źródłem promieni kosmicznych musi być nasze Słońce. Ten typ nazywany jest słonecznym promieniowaniem kosmicznym (SCR). Mogą one zawierać elektrony, protony i jądra wielu pierwiastków chemicznych, głównie helu. Cząstki te rodzą się, gdy nasza luminacja rozbłyska.

Następnie mamy ekstremalny typ CL, wybuchy promieniowania gamma. Po raz pierwszy zostały wykryte w 1967 roku przez amerykańskiego satelitę wojskowego przeznaczonego do śledzenia wybuchów jądrowych. Te promienie gamma docierają do nas z obiektów oddalonych o miliardy lat świetlnych, można powiedzieć, że z drugiej strony wszechświata. Ponadto jest ona tak wysokoenergetyczna, że gdyby taki wybuch miał miejsce w naszej galaktyce – całe życie na Ziemi by wymarło (istnieje hipoteza, że wymarcie trylobitów w okresie ordowiku było spowodowane wybuchem gamma). Na szczęście takie zdarzenia są rzadkie i wąsko skupione – w Drodze Mlecznej uważa się, że występują raz na milion lat.

Co zatem powoduje tak gigantyczną emisję energii? Nie ma jednej odpowiedzi, ale najprawdopodobniej są one związane albo z łączeniem się zwartych obiektów relatywistycznych (gwiazd neutronowych, czarnych dziur), albo z zapadaniem się pewnych (szybko rotujących) typów supernowych. W ułamku sekundy taki obiekt emituje strumień (jet) promieni gamma o energii, jaką Słońce emituje w ciągu milionów lat. A potem ten wąski “promień śmierci” leci przez wszechświat.

Kolejny rodzaj promieni kosmicznych również można zaliczyć do zjawisk rzadkich i ekstremalnych. Mówimy o cząstkach o ultrawysokiej energii (promienie Oh-My-God). Są to energie 20 milionów razy większe niż te osiągane za pomocą akceleratorów cząstek. Po raz pierwszy wykryto je w 1991 roku i od tego czasu odnotowano je tylko do 100 razy (czyli jest to zjawisko bardzo rzadkie). Ich źródło nie zostało jeszcze zidentyfikowane i jest dyskusyjne w środowisku naukowym.

Wszystkie te typy są pierwotne, teraz rozważmy wtórne promienie kosmiczne. Są to cząstki (głównie protony i elektrony), które są wychwytywane przez pole magnetyczne Ziemi i krążą na pewnych wysokościach. Istnieją dwa pasy promieniowania Van Allena – dolny, na wysokości 4000 km, i górny, 17000 km.

Wpływ na ludzi i społeczeństwo
Promieniowanie kosmiczne nie ma zauważalnego wpływu w pobliżu powierzchni Ziemi, nie ma też negatywnego wpływu na zdrowie człowieka. Wynika to z faktu, że atmosfera i magnetosfera planety neutralizują wszelkiego rodzaju promienie korpuskularne. Oczywiście nie mówimy tu o wybuchach promieniowania gamma, a jedynie o cząstkach galaktycznych i słonecznych.

The post Promieniowanie kosmiczne appeared first on 4u-Astro.

Nasza galaktyka zawiera 200-400 miliardów gwiazd. 75% z nich to słabe czerwone karły, a tylko kilka procent gwiazd w galaktyce jest podobnych do żółtych karłów, czyli typu widmowego gwiazd, do którego należy nasze Słońce. Dla ziemskiego obserwatora nasze Słońce jest 270 tysięcy razy bliżej niż najbliższa gwiazda (Proxima Centauri). Jednocześnie jasność maleje wprost proporcjonalnie do zmniejszającej się odległości, więc jasność pozorna Słońca na ziemskim niebie przy 25 magnitudo lub 10 mld razy większa od jasności pozornej najbliższej gwiazdy (Syriusza).

Skala magnitudo jasności pozornej różnych obiektów astronomicznych jest logarytmiczna: różnica jednej magnitudo w jasności pozornej obiektów astronomicznych odpowiada różnicy 2,512 razy, a różnica 5 magnitudo odpowiada różnicy 100 razy.

Dlaczego w mieście nie widać gwiazd?
Oprócz problemu obserwacji gwiazd na niebie dziennym, istnieje problem obserwacji gwiazd na niebie nocnym na terenach zaludnionych (w pobliżu dużych miast i zakładów przemysłowych). Zanieczyszczenie światłem w tym przypadku jest spowodowane sztucznym promieniowaniem. Przykładem takiego promieniowania jest oświetlenie uliczne, podświetlane plakaty reklamowe, flary gazowe zakładów przemysłowych, reflektory imprez rozrywkowych.

W lutym 2001 roku John E. Bortle, astronom amator z USA, stworzył skalę zanieczyszczenia nieba światłem i opublikował ją w czasopiśmie Sky&Telescope. Skala ta składa się z dziewięciu działów:

1. absolutnie ciemne niebo
   To nocne niebo nie tylko wyraźnie pokazuje Drogę Mleczną, ale także poszczególne chmury w Drodze Mlecznej rzucają wyraźne cienie. Szczegółowo widać też światło zodiaku z jego antykliną (odbicie światła słonecznego od pyłu po drugiej stronie linii Słońce-Ziemia). Gwiazdy do 8 magnitudo można zobaczyć na niebie gołym okiem; jasność tła nieba wynosi 22 magnitudo na kwadratową sekundę kątową.
2. Naturalne ciemne niebo
   Przy takim nocnym niebie doskonale widoczna jest Droga Mleczna w szczegółach oraz światło zodiakalne wraz z kontrą. Gołym okiem widać gwiazdy o jasności pozornej do 7,5 magnitudo, jasność tła nieba jest bliska 21,5 magnitudo na sekundę kątową kwadratową.
3. Wiejskie niebo
   Na tym niebie nadal dobrze widoczne jest światło zodiakalne i Droga Mleczna z minimalną ilością szczegółów. Gołym okiem widać gwiazdy do 7 magnitudo, jasność tła nieba jest bliska 21 magnitudo na sekundę kątową kwadratową.
4. Niebo w regionie przejściowym między wsią a przedmieściem
   Na tym niebie Droga Mleczna i światło zodiakalne nadal są widoczne z minimalną ilością szczegółów, ale tylko częściowo – wysoko nad horyzontem. Gołym okiem widać gwiazdy do 6,5 magnitudo gwiazdowego, jasność tła nieba jest bliska 21 magnitudo gwiazdowych na sekundę kątową.
5. Niebo w pobliżu miast
   Na tym niebie światło zodiakalne i Droga Mleczna są rzadko widoczne w idealnych warunkach pogodowych i sezonowych. Gołym okiem widać gwiazdy do 6 magnitudo, jasność tła nieba jest bliska 20,5 magnitudo gwiazdowego na sekundę kątową.
6. Niebo na przedmieściach miast
   Przy takim niebie w żadnych warunkach nie obserwuje się światła zodiakalnego, a Droga Mleczna jest ledwo widoczna w zenicie. Gołym okiem widać gwiazdy do 5,5 magnitudo gwiazdowego, jasność tła nieba jest bliska 19 magnitudo gwiazdowym na sekundę kątową.
7. Niebo w obszarze przejściowym między przedmieściami i miastami
   Na takim niebie w żadnym wypadku nie można obserwować ani światła zodiakalnego, ani Drogi Mlecznej. Gołym okiem widać tylko gwiazdy do 5 magnitudo, jasność tła nieba jest bliska 18 magnitudo na sekundę kątową kwadratową.
8. Miejskie niebo
   Na takim niebie gołym okiem można dostrzec tylko kilka najjaśniejszych rozproszonych gromad gwiazd. Gołym okiem można zobaczyć gwiazdy tylko do 4,5 magnitudo, jasność tła nieba jest mniejsza niż 18 magnitudo na kwadratową sekundę kątową.
9. Niebo w centrum miasta
   Na tym niebie wśród gromad gwiazd widać jedynie Plejady. Gołym okiem widać gwiazdy w najlepszym wypadku do 4 magnitudo.

Zanieczyszczenie światłem przez obiekty mieszkalne, przemysłowe, transportowe i inne obiekty gospodarcze współczesnej cywilizacji ludzkiej prowadzi do konieczności budowy największych obserwatoriów astronomicznych w rejonach wysokogórskich, które są jak najdalej od obiektów gospodarczych cywilizacji ludzkiej. W tych miejscach przestrzegane są specjalne zasady dotyczące ograniczenia oświetlenia ulicznego, minimalnego ruchu nocnego, budowy domów mieszkalnych i infrastruktury transportowej.

The post Dlaczego nie możesz zobaczyć gwiazd appeared first on 4u-Astro.

Wśród takich szczątków w kosmosie znajdują się całkiem duże lub takie, które przenoszą całkiem groźne dla życia (nuklearne, toksyczne itp.) materiały. Takie obiekty stanowią potencjalne zagrożenie dla naszej planety. Na przykład, jeśli przypadkowo zejdą ze swojej orbity, lub nastąpi niepełne spalanie przy przechodzeniu przez gęste warstwy atmosfery ziemskiej i odłamki spadną na obiekty życia ludzkiego.

Niestety, nie udało się uniknąć wypadków w kosmosie spowodowanych przez kosmiczne śmieci. Pęknięcie powstałe w bulaju w wyniku zderzenia z małym przedmiotem przypominającym złuszczony kawałek farby lub niewielki fragment metalu mierzący zaledwie kilka tysięcznych milimetra.

Niestety, kolizje obiektów kosmicznych z odłamkami często tworzą nowe odłamki (syndrom Kesslera), co skutkuje niekontrolowanym wzrostem kosmicznych śmieci.

Wypadek kolizji ISS z kosmicznymi śmieciami.
ISS orbituje z prędkością 7,66 km/s (27600 km/h), więc każdy nadlatujący obiekt może spowodować uszkodzenia. Już dziś bierze się pod uwagę możliwość napotkania kosmicznych śmieci i okna stacji wykonane są z wielowarstwowego szkła kwarcowego i borokrzemowego, dzięki czemu w przypadku zderzenia z najdrobniejszymi fragmentami nie dojdzie do uderzenia.

Jednak fragmenty o średnicy nawet 1 cm są już dość niebezpieczne, a każdy fragment o średnicy większej niż 10 cm może roztrzaskać satelitę lub statek kosmiczny. ISS musiała już manewrować, aby unikać dużych i dość niebezpiecznych fragmentów kosmicznego gruzu.

W 2014 roku na przykład orbita stacji kosmicznej została przesunięta o prawie kilometr, aby uniknąć przecięcia obliczonej trajektorii fragmentu stopnia zstępującego, który należał do starej europejskiej rakiety Ariane 5.

Jednak rok 2021 był dla MX niemal fatalny, gdy na drodze stanęło skupisko kosmicznych śmieci. Sytuacja okazała się awaryjna i astronauci zostali zaalarmowani, aby przygotować się do ewakuacji, ale wraz z centrum dowodzenia i kontroli na ziemi przeprowadzili obliczenia i symulacje ewakuacji, a następnie mogli ją z powodzeniem zrealizować.

Odłamki komplikują pracę naukową wykonywaną na ISS i satelitach odpowiedzialnych za naszą dzisiejszą aktywność życiową (mapy, komunikacja, monitorowanie atmosfery, wulkanów, ruchów płyt tektonicznych i ostrzeżeń o zagrożeniach na planecie Ziemia).

Również kosmiczne obiekty śmieciowe mogą stanowić bezpośrednie zagrożenie dla mieszkańców naszej planety – w swoim niekontrolowanym zejściu z orbity, niepełnym spalaniu podczas przejścia przez gęste warstwy atmosfery ziemskiej oraz spadaniu odłamków na tereny zaludnione, obiekty przemysłowe, komunikację transportową.

Jeśli w ciemną noc na bezchmurnym niebie spojrzy się w gwiazdy, można zobaczyć jasne błyski. Większość ludzi nazywa to gwiezdnym wybuchem, w rzeczywistości są to kosmiczne odłamki wchodzące w atmosferę i spalające się, powodując tę reakcję.

Środki przeciwko śmieciom kosmicznym
Jeśli chodzi o projekty usuwania zgromadzonych już na orbicie śmieci, to większość z nich istnieje niestety tylko na papierze i nie ma funduszy na pełne testy w locie.

Rozważano jednak m.in. takie projekty jak satelity, które odparowują gruz potężną wiązką laserową lub zmieniają jego orbitę za pomocą wiązek jonów, jak np. projektowany rosyjski statek kosmiczny Liquidator, który hamowałby gruz do ponownego wejścia na orbitę z częściowym lub całkowitym spaleniem w atmosferze. W przypadku statków kosmicznych na orbicie geostacjonarnej, wynieść je na orbitę utylizacyjną lub pojazd, który zbierałby szczątki do recyklingu.

Zasadniczo proponuje się wykorzystanie statków kosmicznych z siatkami lub manipulatorami do zbierania śmieci kosmicznych i ich późniejszego usuwania do atmosfery wraz z “satelitą zbierającym śmieci”. Jednak pierwsze prototypy “kosmicznych padlinożerców” już istnieją.

Jednocześnie szybko rośnie pilność zadania zapewnienia bezpieczeństwa lotów kosmicznych w warunkach technogennego zanieczyszczenia przestrzeni okołoziemskiej (NES) oraz zmniejszenia zagrożenia dla obiektów na Ziemi podczas niekontrolowanego ponownego wejścia obiektów kosmicznych w gęste warstwy atmosfery i ich upadku na Ziemię.

The post Kosmiczny złom appeared first on 4u-Astro.