Все пять этих странных явлений обычны в космосе. Хотя некоторые из них могут быть воспроизведены в специальных лабораторных условиях, в большинстве случаев их невозможно обнаружить здесь, на Земле, в обычных условиях. Анализ этих явлений дает представление о сложных физических законах, лежащей в основе нашей Вселенной.
Плазма
На Земле материя обычно принимает одно из трех состояний: твердое, жидкое или газообразное. Но в космосе 99,9% материи находится в форме плазмы. Эта форма вещества, состоящая из свободных ионов и электронов, возникает при воздействии экстремальных температур или тока высокой интенсивности.
Хотя мы редко взаимодействуем с плазмой, мы видим ее постоянно. Все звезды на ночном небе, включая Солнце, состоят из плазмы. На земле она возникает в результате мощных электрических разрядов — молний.
Магнитные поля (в частности, магнитное поле Земли) формируют траектории движения плазмы. На Солнце магнитные поля вызывают солнечные вспышки и прямые выбросы плазмы, известные как солнечный ветер, которые проходят через солнечную систему. Когда солнечный ветер достигает Земли, он распространяется по линиям магнитного поля, вызывая полярные сияния (а в некоторых случаях — повреждая спутники и телекоммуникации).
Экстремальные температуры
От Сибири до Сахары температуры меняются в широком диапазоне, от 57 ° C до -89 ° C. Но то, что мы считаем экстремальным на Земле, является средним в космосе. На планетах без изолирующей атмосферы температура сильно колеблется днем и ночью. На Меркурии днем обычно бывает около 450 ° C, а в холодные ночи — до -171 ° C. А в самом космосе на поверхности космических аппаратов разница между солнечной и теневой сторонами достигает 33 ° C.
Спутники и другие аппараты, которые НАСА отправляет в космос, спроектированы так, чтобы противостоять этим крайностям. Обсерватория солнечной динамики НАСА проводит большую часть времени под прямыми солнечными лучами, но несколько раз в год ее орбита уходит в тень Земли. Тогда температура солнечных панелей, обращенных к солнцу, падает на 158 ° C. Однако бортовые обогреватели включаются для обеспечения безопасности электроники и приборов, позволяя температуре внутри аппарата упать только на полградуса.
Точно так же костюмы космонавтов созданы, чтобы выдерживать температуры от -157 ° C до 121 ° C. Костюмы белые, чтобы отражать солнечный свет, а внутри размещены обогреватели для работы в тени. Также скафандры обеспечивают постоянное давление и подачу кислорода, защищают от ультрафиолета и микрометеоритов.
Космическая алхимия
Когда Вселенная родилась, она содержала в основном водород и гелий, а также пару других легких элементов. Слияние звезд и сверхновых с тех пор снабдило космос более чем 80 другими элементами; некоторые стали необходимыми кирпичиками ждля возникновения жизни.
Солнце и другие звезды — мощные термоядерные машины. Каждую секунду Солнце создает около 600 миллионов метрических тонн водорода!
Наряду с созданием новых элементов, синтез высвобождает огромное количество энергии и частиц света, называемых фотонами. Фотонам требуется около 250 000 лет, чтобы преодолеть около 700 000 километров от солнечного ядра и достичь видимой поверхности Солнца. После этого свету требуется всего восемь минут, чтобы добраться до Земли на расстояние 150 миллионов километров.
Магнитные взрывы
Каждый день вокруг Земли происходят гигантские взрывы. Когда солнечный ветер (поток заряженных частиц от Солнца) достигает магнитосферы Земли, силовые линии магнитного поля ломаются и перестраиваются, отталкивая близлежащие заряженные частицы и резко нагревая соседнюю область пространства. Это взрывное событие известно как магнитное пересоединение плазмы.
Хотя мы не можем увидеть магнитное пересоединение невооруженным глазом, мы можем увидеть его эффекты. Иногда некоторые из возмущенных частиц попадают в верхние слои атмосферы Земли, где вызывают полярные сияния.
Магнитное пересоединение происходит повсюду во Вселенной, везде, где есть скручивающие магнитные поля. Миссии НАСА, такие как миссия Magnetospifer Multiscale, измеряют такие события вокруг Земли, что помогает ученым понять пересоединение там, где его труднее изучать, например, во вспышках на Солнце, в областях, окружающих черные дыры, и вокруг других звезд.
Ударные волны
На Земле простой способ передать энергию — толкнуть что-то. Например, ветер заставляет деревья раскачиваться. Но в космическом пространстве частицы могут передавать энергию, даже не касаясь друг друга. Этот странный перенос происходит в невидимых структурах, известных как ударные волны.
При ударных волнах энергия передается через плазму, электрические и магнитные поля. Представьте себе частицы как стаю птиц. Если попутный ветер подхватывает и толкает птиц вперед, они летят быстрее. Частицы ведут себя примерно так же, когда внезапно сталкиваются с магнитным полем. Магнитное поле может дать им толчок вперед.
Ударные волны могут образовываться, когда объекты движутся со сверхзвуковой скоростью. Если сверхзвуковой поток наталкивается на неподвижный объект, образуется расходящаяся волна, — как волна у носа лодки, которая стоит на якоре в стремительном потоке.
Ударные волны появляются вокруг активных сверхновых, выбрасывающих облака плазмы. На Земле ударные волны возникают, когда пуля или самолет летят быстрее скорости звука.
По материалам Phys.org
Фото: Depositphotos
Читайте также:
Астрофизики обнаружили в космосе неизвестный объект, излучающий импульсы огромной мощности
Астрономы обнаружили в космосе гигантскую пустую полость
Австралийские ученые нашли в космосе странные облака
