Natalia Lewandowska I Liceum Ogólnokształcące im. F. Fabianiego w Radomsku

Transkrypt

1 Natalia Lewandowska I Liceum Ogólnokształcące im. F. Fabianiego w Radomsku,, Poznać i zdobyć Wszechświat Choć astronomia dokonała olbrzymiego postępu w zrozumieniu natury Wszechświata i jego zawartości, to zarazem stawia niezwykle ważne pytania, które nadal pozostają bez odpowiedzi. Odpowiedź na niektóre z nich będzie wymagała zarówno konstrukcji nowych urządzeń badawczych naziemnych i satelitarnych, jak i postępu w fizyce teoretycznej i doświadczalnej. Czy istnieje inne życie we Wszechświecie, czy istnieje pozaziemska inteligencja? Co spowodowało powstanie Wszechświata? Jak powstały pierwsze galaktyki? Jak powstały supermasywne czarne dziury? Jaka jest natura ciemnej materii i ciemnej energii? Te dwie formy materii determinują ewolucję i przyszłość Wszechświata, a jednak ich natura pozostaje nieznana. Z Ziemi kosmos wydaje się pełen gwiazd. Gdybyśmy jednak oddalali się od Ziemi, z czasem zostawilibyśmy gwiazdy za sobą. Gwiazdy tworzą w kosmosie swego rodzaju wyspę. Wokół nich są inne gwiezdne wyspy, które nazywamy galaktykami. Galaktyki oraz przestrzeń, w której się znajdują, to właśnie wszechświat. Wszechświat współcześnie pojmowany jest jako wszystko, co istnieje. Stanowią go materia, promieniowanie, energia i przestrzeń. Jego wielkość jest tak ogromna, że nie pozwala, przy obecnym stanie wiedzy i możliwościach technicznych człowieka, na zbadanie nawet jego części. Nie jest znana zarówno jego przeszłość, jak i przyszłość. Jedyna rzecz, do której zgodnie doszli wszyscy badacze, to stwierdzenie, że każde znane nam dziś ciało niebieskie jest przejściową formą występowania materii. Najczęściej przyjmowana dziś hipoteza powstania Wszechświata to Wielki Wybuch (Big Bang). Zakłada się, że miał on miejsce ok. 20 mld lat temu. Częściami składowymi Wszechświata są galaktyki, czyli skupiska gwiazd wraz z materią międzygwiezdną. Gwiazda to ciało niebieskie zbudowane ze zjonizowanych gazów, głównie wodoru i helu, w których 24 dochodzi do reakcji termojądrowych. Dzięki nim gwiazda wytwarza własne światło w przeciwieństwie do planety świecącej światłem odbitym. Galaktyka, w której położona jest Ziemia, nosi nazwę Układu Drogi Mlecznej. Jest to galaktyka o średnicy ok lat świetlnych, wirująca z dużą prędkością. Słońce znajduje się na peryferiach Drogi Mlecznej w odległości ok lat świetlnych od centrum galaktyki i krąży wokół jej centrum z prędkością 220 km/sek. Przyjmuje się, że Układ Słoneczny powstał z wirującej zagęszczonej materii międzygwiezdnej ok. 6 mld lat temu. Składnikami Układu Słonecznego są planety i ich księżyce, planetoidy, komety, meteoroidy i materia międzyplanetarna. Wszystkie wymienione ciała niebieskie krążą wokół Słońca, utrzymywane siłami jego grawitacji. Układ Słoneczny ma kształt zbliżony do dysku. Niemal cała masa Układu skupiona jest w Słońcu 99,87%. Planety typu ziemskiego to Merkury, Wenus, Ziemia i Mars. Ziemia to nasz dom. Ale czy człowiek powinien w obecnych czasach poszukiwać nowych miejsc do życia? Czy na innych planetach da się osiedlić? Warunki atmosferyczne, jakie panują na tych planetach są niemożliwe do wytrzymania dla człowieka. Merkury- najbliższy Słońcu, osiągający temperaturę do C stopiłby metale takie jak cyna czy ołów. Powierzchnię Wenus zakrywają gęste chmury, które składają się z kropli kwasu siarkowego a atmosfera tej planety zawiera dużo dwutlenku węgla- ciężkiego gazu, który zatrzymuje ciepło. W efekcie temperatura sięga tam nawet C. A co z Marsem? Mars mały i czerwony, jest bardziej podobny do Ziemi niż którakolwiek inna planeta. Ludzie wierzyli kiedyś, że na Marsie żyją inteligentne istoty, ale sondy kosmiczne pokazały, że nie ma tam żadnych form życia. Jest tam bowiem zbyt zimno, a atmosfera zbyt rzadka, by mogło tam istnieć życie. Tak więc kwestia istnienia życia poza Ziemią jest jedną z kluczowych dla nauki i filozofii. Ludzkość od dawna jest technologicznie przygotowana do wysłania na Marsa misji załogowej, która miałaby szansę jednoznacznie zweryfikować wszystkie hipotezy dotyczące tej tajemniczej planety. Ziemianom, głodnym wiedzy oraz w poszukiwaniu nowego miejsca do życia w opanowaniu Marsa i okiełznaniu tej,, czerwonej planety byłby niewątpliwie kolejnym wielkim krokiem w rozwoju naszej cywilizacji. Teraz to raczej martwy glob. Ale przecież silne dowody wskazują na to, że w odległej przeszłości było tam dużo wody. Inną kwestią jest ochrona przed zabójczym

2 promieniowaniem kosmicznym. Z drugiej strony są tam surowce umożliwiające tam życie i powstanie cywilizacji technicznej. Ma wodę, węgiel, azot, 24-godzinną dobę, surowce mineralne, źródła energii biotermalnej. Przecież cywilizacje rozwijają wyzwania i nowe technologie. Ciągle zadajemy pytanie- czy ludzkość ma przyszłość wśród gwiazd? Czy istnieje możliwość kolonizacji Marsa i zmianę pustego globu w żywy nowy świat? Wielu odpowiada- tam czyhają niebezpieczeństwa a ryzyko jest zbyt duże. Jednak bez rozwiniętych technologii, zaplanowanych działań nie będzie możliwe podbicie Marsa. Nie tylko prawa fizyki, ale odkrycia naukowe z dziedziny biologii, chemii i innych dziedzin mogą pomóc,, zdobyć wszechświat. Aby jakakolwiek misja powiodła się trzeba dzięki nauce przygotować cała misję w najdrobniejszych szczegółach. Logicznym wydaje się fakt, że trzeba uczyć się fizyki, rozwijać nowe technologie. Inżynierowie kosmiczni analizują poszczególne etapy misji, wykonują wiele prób technicznych, stosują przeróżne rozwiązania oparte na fizyce. Często budżet ogranicza działania naukowców. Zespoły zmagają się z kolejnymi niepowodzeniami, presją, stale unowocześniają stare technologie. Mars i Ziemia zbliżają się do siebie raz na 2 lata. Rakiety, lądowniki, sondy. Tego nie da się stworzyć bez poznania głębi praw fizycznych. Jeśli kiedykolwiek człowiekowi uda się tam wylądować może nastąpić dalszy rozwój nauki. Teraz lecą maszyny, ale rozwój nauki z pewnością spowoduje, że na Marsa dotrą także i ludzie. Obecnie nie łatwo polecieć na Marsa- sama podróż zajęłaby około 7 miesięcy. Lot na Marsa będzie dziejowym krokiem w historii lotów kosmicznych, jak i w całej historii ludzkości. NASA planuje tego dokonać statkiem kosmicznym Orion, pierwszy raz przetestowanym w grudniu 2014 roku. Od 2010 roku NASA rozwija program lotów załogowych poza niską orbitę okołoziemską w ramach tzw. Flexible Path. Zakłada ona budowę super-ciężkiej rakiety SLS (Space Launch System) oraz nowego statku kosmicznego Orion. Będzie on w stanie zabierać astronautów na loty do takich miejsc jak Księżyc, Mars czy planetoidy bliskie Ziemi. Pierwszy testowy lot kapsuły (Exploration Flight Test 1) odbył się w 2014 roku. Orion w ciągu kilku godzin dwukrotnie okrążył Ziemię i przetestował podstawowe systemy. Drugi lot statku, już w pełnej konfiguracji odbędzie się w 2018 roku. Kapsuła zostanie wysłana na orbitę okołoksiężycową podczas pierwszego lotu rakiety SLS. Loty załogowe rozpoczną się zaś dopiero na początku lat dwudziestych. Z powodu różnych opóźnień obecnie mówi się, że Exploration Mission 2 odbędzie się nie później niż w 2023 roku. Program Flexible Path zmierza się z różnymi problemami technicznymi i budżetowymi. Mała częstotliwość obecnie przewidzianych lotów jest również tego oznaką. Trzeba jednak podkreślić, że Flexible Path jest na znacznie dalszym etapie rozwoju, niż skasowany przez prezydenta Baracka Obamę program księżycowy Constellation. Kapsuła Orion (wcześniej Crew Exploration Vehicle) przetrwała zmiany w NASA m.in. jako szalupa ratunkowa dla Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Aby wzmocnić program (i utrudnić jego potencjalne skasowanie) do budowy kapsuły Orion zaproszono Europejczyków, którzy zbudują moduł serwisowy dla kapsuły. Konstrukcja ta jest oparta o rozwiązaniach opracowanych na cel bezzałogowego statku logistycznego Automated Transfer Vehicle, który pięciokrotnie dostarczał ładunki na pokład Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Moduł serwisowy dostarczy zasilanie i główny napęd dla kapsuły. Europejczycy jednocześnie otrzymają łatwiejszą możliwość do udziału w przyszłych amerykańskich misjach w kierunku tzw. deep space. W ostatnim czasie powstało kilka nowych eksperymentów naukowych: Meteor wysokiej rozdzielczości sprzęt zdolny nagrywać filmy oraz robić zdjęcia meteorów wchodzących w ziemską atmosferę. Eksperyment ma na celu dokładnie zbadanie właściwości oraz składu chemicznego meteorów. Umieszczony przy tzw. Window Observational Research Facility (WORF) na ISS, sprzęt przez dwa lata będzie przeprowadzał spektroskopię światła widzialnego w czasie deszczy meteorów oraz przelotów nad nocną częścią Ziemi. Ma również obserwować deorbitacje statków kosmicznych czy satelitów. Strata-1 eksperyment badający zachowanie się regolitu (sypkiej gleby) asteroidów w warunkach mikrograwitacji. Wyniki mają posłużyć w planowaniu misji z lądowaniem na planetoidach lub małych satelitach The Additive Manufacturing Facility drukarka 3D wykorzystująca technologię osadzania topionego materiału do wytwarzania obiektów przestrzennych. Na ISS będzie wykorzystywana do drukowania narzędzi oraz drobnego sprzętu. Co więcej, przyczyni się do doskonalenia technologii

3 druku 3D w przestrzeni kosmicznej, która będzie kluczowym elementem w misjach poza orbitę Ziemi. Saffire zdecydowanie najciekawszy i pierwszy z trzech tego typu eksperymentów, w ramach którego NASA celowo podpali kawałek tkaniny wewnątrz Cygnusa (oczywiście po odłączeniu od ISS). Naukowcy chcą zbadać rozprzestrzenianie się ognia w warunkach mikrograwitacji, co pozwoli im projektować efektywne systemy antypożarowe w statkach kosmicznych. Astronomia jest jedną z nauk, do rozwoju której najbardziej mogą przyczynić się amatorzy. Astronomowie amatorzy jako grupa prowadzą obserwacje różnych ciał niebieskich i zjawisk, czasem przy pomocy urządzeń, które sami budują. Najbardziej typowe cele obserwacji astronomów amatorów to Księżyc, planety, gwiazdy, komety, deszcze meteorów i różne obiekty głębokiego nieba takie jak gromady gwiazd, galaktyki i mgławice. Jedna z gałęzi astronomii amatorskiej, astrofotografia amatorska, polega na fotografowaniu nocnego nieba. Wielu amatorów specjalizuje się w obserwacji poszczególnych obiektów, interesują ich określone rodzaje obiektów lub typy zdarzeń. Większość amatorów pracuje w zakresie widzialnym, ale nieliczni eksperymentują też z długościami fali spoza widma widzialnego. Obejmuje to wykorzystywanie filtrów podczerwonych do konwencjonalnych teleskopów, a także korzystanie z radioteleskopów. Szereg astronomów amatorów korzysta albo z samodzielnie skonstruowanych teleskopów, albo z radioteleskopów, które były zbudowane do prowadzenia obserwacji profesjonalnych, ale później zostały udostępnione. Astronomowie amatorzy nadal mają ważny wkład w rozwój astronomii. W gruncie rzeczy jest to jedna z nielicznych dyscyplin naukowych, w których wkład amatorów jest bardzo wartościowy. Amatorzy prowadzą obserwacje zaćmień, które są wykorzystywane do dokładniejszego mierzenia orbit małych planet. Odkrywają komety, prowadzą cenne regularne obserwacje gwiazd zmiennych, zamieszczając swoje wyniki w ogólnodostępnej bazie danych. Z pewnością przydałyby się więc jeszcze lepsze urządzenia badawcze i eksperymentalne. Wszechświat do końca nie został zbadany. Może w naszej przestrzeni kosmicznej istnieje inny twór, na którym mogłoby istnieć życie. A może nie jesteśmy sami we wszechświecie. Fizyka będąca nauką o przyrodzie obejmuje badanie materii, energii, przemian w czasie i przestrzeni. Najogólniej to właśnie fizyka pozwala zrozumieć budowę Wszechświata. Jest ona powiązana z innymi naukami przyrodniczymi. Odkrycia w fizyce ciała stałego, fizyce jądrowej zmieniły codzienne życie społeczeństwa. Pojawiły się :radio, telewizja, komputery, Internet, broń jądrowa i elektrownie jądrowe. Te wynalazki ułatwiły i umiliły ludziom życie, ale i stały się realnym zagrożeniem dla dalszej egzystencji człowieka. Przypomnijmy sobie określenie Web 2.0, które pojawiło się w 2001 roku, jednak dopiero od 2005 roku system ten stosowany jest szeroko na świecie. To właśnie dzięki Web 2.0 powstają dziesiątki stron, na których treść wpływa każdy użytkownik. To blogi, mikroblogi, systemy wiki i AJAX, a także olbrzymie, tworzone przez samych użytkowników serwisy, jak YouTube czy MySpace. Dzięki Web 2.0 każdy może zaistnieć i pokazać całemu światu, co myśli, widział czy tworzy. I to, moim zdaniem, jedna z najważniejszych rzeczy w zakresie wynalazków XXI wieku. ;;Prognozowanie jest trudne, zwłaszcza gdy dotyczy przyszłości miał powiedzieć genialny fizyk Niels Bohr. Mimo to warto przyjrzeć się kilku nowatorskim technologiom. Czas pokaże, które z nich będą naprawdę rewolucyjne. Technicy, inżynierowie i wynalazcy zaskakują technologicznymi nowinkami. To, co dawniej wydawało się jedynie marzeniem, dziś na naszych oczach staje się rzeczywistością. Możemy się komunikować na ogromne odległości, latamy samolotami w najodleglejsze zakątki świata, wszelkie informacje są na wyciągnięcie naszej ręki. Wydawać by się mogło, że inżynierowie, pracujący nad nowoczesnymi technologiami, nie są już w stanie nas zaskoczyć. Nic bardziej mylnego. Ogromne firmy prześcigają się w dążeniu do uczynienia naszego życia jeszcze bardziej komfortowym. Urządzenia, które dawniej funkcjonowały jedynie w sferze fantazji, już wkrótce mogą się stać nieodłącznym elementem codzienności. 1.Zapomnijmy o kablach Jednym z wynalazków jest ładowarka pozwalająca uzupełniać energię w sprzęcie elektronicznym bez kabla. Już dziś możemy naładować w ten sposób najnowszy smartfon Nokii nazwany Lumia 920. Tą bezprzewodową ładowarką jest wytwarzający pole magnetyczne głośnik JBL. Wystarczy położyć na nim Lumię i już po kilku godzinach mamy w pełni naładowane urządzenie. Prace nad tą technologią rozpoczęto jeszcze w 2007 roku. Wtedy założono Wireless Power Consortium (Konsorcjum Energii Bezprzewodowej). Dwa lata później dołączyła do niego

4 fińska firma słynąca z produkcji telefonów. Do grupy należą również przedsiębiorstwa niezwiązane z przemysłem elektronicznym. Są pośród nich między innymi producenci mebli. Być może już wkrótce do naszych domów trafią stoły oraz półki z wbudowaną ładowarką. Wystarczyłoby położyć na nich laptop lub telefon, aby bateria urządzenia już po kilku godzinach była w pełni naładowana. Moglibyśmy zapomnieć o nieznośnej plątaninie kabli. 2.Z Europy do USA w mniej niż godzinę Jeszcze bardziej uciążliwe bywają długie podróże. Wiele osób nie znosi ich zbyt dobrze. Wielogodzinny lot z Europy do Stanów Zjednoczonych to ogromna strata czasu, którego brakuje dziś każdemu. Obecnie trwają testy nad superszybkim samolotem, który jest w stanie osiągnąć prędkość przekraczającą 5,5 tys. km/godz. Jak to bywało w przypadku wielu innych tego typu wynalazków, najpierw będzie wykorzystywany przez armię. Prace finansowane są przez Pentagon. Przeprowadzono już testy nad samolotem rakietą nazwanym X-51A Waverider. Tylko na jego budowę wydano 140 mln dol., informował CNN. Koszty całego przedsięwzięcia nie są znane, ale z pewnością będą liczone w setkach milionów, a być może nawet w miliardach dolarów. X-51A Waverider jak na razie pokonywał zaledwie kilkaset metrów. Te niewielkie odległości faktycznie były ogromnym przełomem. Został on podwieszony pod samolot amerykańskiej armii. Po starcie i osiągnięciu odpowiedniej wysokości jego naddźwiękowy, odrzutowy silnik został uruchomiony. Trudno spodziewać się, aby niebo szybko zaroiło się od takich ultraszybkich pojazdów. Mimo to warto pracować nad tą technologią. Perspektywa krótkiej podróży z Europy do Nowego Jorku jest bez wątpienia bardzo kusząca. 3.Jazda bez trzymanki. Chyba każdy kierowca bywa czasem na tyle zmęczony, że nie ma siły siąść za kółko. Dzięki inżynierom firmy Google marzenie o aucie, które samo się prowadzi, staje się rzeczywistością. Google Car wyposażony jest w niezliczoną ilość nowoczesnych technologii, które kierują pojazdem na drodze. Posiada czujniki, lasery oraz kamery, które umożliwiają bezpieczną jazdę bez kierowcy. Kiedy firma ogłaszała badania nad tą technologią, pojawiało się wiele sceptycznych głosów. W końcu na drodze często dochodzi do sytuacji, które nie sposób przewidzieć. Aby wybrnąć z tego typu niebezpieczeństwa, potrzebne jest ludzkie, analityczne myślenie. Obawiano się, że zaprogramowany system nie będzie w stanie zapewnić podróżującym bezpiecznej jazdy. Google przeprowadziło już wiele badań nad autami. Wiele z nich wyjechało na amerykańskie drogi, głównie w stanie Kalifornia. W sumie przejechały 300 tys. mil, nie powodując żadnego wypadku. Doszło co prawda do jednej kolizji z udziałem Google Car, jednak nie można zrzucać winy na system stworzony przez korporację. Za kółkiem samochodu zasiadł wtedy pracownik Google. To on był winowajcą całego zajścia. Władze stanów w USA pozostają na razie dość konserwatywne w kwestii dopuszczenia do ruchu samochodów typu Google Car. Co prawda zezwolono, aby wyjechały one na ulice, jednak w pojeździe musi znajdować się osoba uprawniona do prowadzenia auta. W razie potrzeby powinna przejąć kontrolę nad pojazdem. Nie może zatem znajdować się na przykład pod wpływem alkoholu. Przełom w tej sprawie miał miejsce jedynie w stanie Nevada. Zezwolono tam na poruszanie się samochodem prowadzonym przez nowoczesne systemy bez jakiegokolwiek udziału osoby z prawem jazdy. 4.Oszukany wzrok Od dłuższego czasu możemy we własnym domu podziwiać telewizory z technologią 3D. Jednak używanie odpowiednich okularów w domowym zaciszu nie jest najwygodniejszym rozwiązaniem. Właśnie dlatego producenci prześcigają się w pogoni za stworzeniem trójwymiarowego obrazu w telewizji, który będzie można oglądać gołym okiem. Inżynierowie starają się uzyskać optymalny efekt głębi, który daje nam uczucie patrzenia na obraz w 3D. Tego typu urządzenia zaprezentowali najwięksi potentaci branży nowoczesnych technologii (Samsung, LG) na ostatnich, międzynarodowych targach CES, które odbywają się co roku w Las Vegas. Człowiek jest bardzo wygodną istotą. Od pokoleń starał sobie pomagać w życiu, konstruując różnorakie i wymyślne wynalazki. Wynalazkami XXI wieku można z całą pewnością nazywać komputery. Te jakże imponujące "drobiazgi" umilają nasze życie jak mogą. Będąc w mieszkaniu pod kołdrą jesteśmy w stanie pozwiedzać, zrobić zakupy i zobaczyć się ze znajomymi. Dodatkowo internet może służyć nam jako źródło wiedzy. Z kolei gdyby nie elektrownie bylibyśmy skazani na niechybną zgubę, albowiem badania dowodzą, że dużo ludzi nie jest w stanie poradzić sobie bez prądu. Telefony to także zręczne urządzenia. To właśnie one zastąpiły listy oraz zastąpiły kilkutygodniową podróż listów. Zamiast kartek i ołówka korzystamy z tak zwanych tabletów.

5 Telewizja jest idealnym źródłem informacji. Dostarcza nam mnóstwo informacji... Dlatego uważam, że ciągły rozwój naszej ziemskiej technologii, teorii i idei pozwala na zdobywanie coraz to lepszych wynalazków, przybliżających nas do podboju wszechświata. Jednak uważam, że aby,,podbić nowy świat nie wystarczy szkolna wiedza z fizyki. Źródłem informacji w fizyce są obserwacje i pomiary. Na ich podstawie fizycy formułują prawa i zasady opisujące przebieg zjawisk i związki pomiędzy mierzonymi wielkościami. Ta wiedza może nam jedynie pomóc zrozumieć, że prawom fizyki podlegamy wszyscy - zarówno my sami, jak i cała przyroda. Praw tych nie da się nie przestrzegać, ani uniknąć. Można starać się je zrozumieć. Można je także zgłębiać, aby dokonywać kolejnych nowych odkryć w naszej ziemskiej i pozaziemskiej przestrzeni. Spis literatury i źródła informacji: Wynalazki na miarę XX wieku Wyprawa na Marsa - cały film dokumentalny pytań i odpowiedzi niezbędny poradnik dla dociekliwych umysłów