Tu jesteśmy. Kosmiczne wyprawy, wizje i eksperymenty

ALEKSANDRA I DANIEL MIZIELIŃSCY

tu jesteśmy

na okładce: Droga Mleczna, czyli galaktyka, w której znajduje się nasz Układ Słoneczny.

Wolf 359

DX Cancri Gwiazda Luytena

Procjon A Epsilon Eridani

Procjon B

Syriusz A

Syriusz B Ross 128

Słońce i najbliższe gwiazdy (rysunek nie w skali)

DEN 1048-3956

Lalande 21185

tu jesteśmy Ross 248

61 Cygni A

61 Cygni B

Gwiazda Bernarda

Słońce

Tau Ceti Alfa Centauri A Proxima Centauri YZ Ceti

Alfa Centauri B Luyten 726-8A

EZ Aquarii A

Luyten 726-8B EZ Aquarii B

Ross 154 Lacaille 9352

Epsilon Indi A

Lacaille 1060 Epsilon Indi Ba Epsilon Indi Bb SCR 1845-6357A Gwiazda Kapteyna

SCR 1845-6357B

EZ Aquarii C

tu jesteśmy

Ziemia, jako maleńka świecąca kropka, została uchwycona przez sondę Cassini w 2006 roku z odległości półtora miliarda kilomertów.

Na zdjęciu Słońce znajdowało się dokładnie za Saturnem, podświetlając jego pierścienie.

Wschód Ziemi nad Księżycem.

Rysunek na podstawie zdjęcia zrobionego przez astronautę Williama Andersa. Razem z Frankiem Bormanem i Jimem Lovellem okrążyli Księżyc w 1968 roku w ramach misji Apollo 8.

tu jesteśmy

Słońce to najbliższa Ziemi gwiazda.

Układ Słoneczny to obszar, którego wszystkie ciała niebieskie (planety, księżyce, planety karłowate, planetoidy, komety, meteoryty i pył międzyplanetarny) są związane przez siłę grawitacyją Słońca.

Ziarna grochu w odległościach 42 i 59 metrów od piłki.

Wenus

Merkury

ZRÓB TO SAM PIŁKA PLAŻOWA I ZIARNKO GROCHU A Nasz Układ Słoneczny jest większy i bardziej pusty, niż nam się wydaje. Wcale nie wygląda tak, jak na tym rysunku, ani na żadnym innym obrazku, który mogliście oglądać. Jeśli zmniejszymy Ziemię do wielkości ziarna grochu, nasza kartka musiałaby mieć ponad dwa kilometry, aby ułożyć w odpowiednich odległościach wszystkie osiem planet i jedną planetę karłowatą.

A Niech duża, nieco ponad półmetrowa plażowa piłka będzie naszym Słońcem. Przygotujmy się na długi spacer, bo nasz model Układu Słonecznego nie zmieści się w pokoju, ani nawet na podwórku przed domem. Największa planeta, Jowisz, będzie wielkości mandarynki i znajdzie się w odległości ponad 300 metrów. To długość trzech boisk do piłki nożnej. Pluton w postaci maleńkiego ziarenka kaszy będzie krążył ponad dwa kilometry od piłki!

Ziemia

Mars

Jowisz

W naszym modelu Merkury to ziarenko kaszy jęczmiennej, które okrąża piłkę w odległości 22 metrów.

6

Ziarno kaszy gryczanej kładziemy 90 metrów od piłki.

Mandarynka: 306 metrów od piłki.

Saturn

Duża śliwka może pełnić rolę Saturna.

Połóżmy ją 560 metrów od plażowej piłki.

Oto nasi aktorzy:

śliwka (Saturn)

mandarynka (Jowisz)

orzechy laskowe (Neptun i Uran)

ziarna grochu (Ziemia i Wenus)

ziarnka kaszy (Mars, Merkury i Pluton)

Nasz Układ Słoneczny nie kończy się na Plutonie, ale rozciąga się dużo, dużo dalej.

Znane są jeszcze trzy inne planety karłowate krążące dalej niż Pluton.

Jeszcze żadna sonda kosmiczne nie przekroczyła granic Układu Słonecznego.

Uran

Uran i Neptun w postaci orzechów laskowych (Uran odrobinę większy) znajdą się w odległości 1120 i 1700 metrów od piłki.

Neptun

Pluton to planeta karłowata – ma za małą masę, aby być zaliczany do planet.

Milimetrowej wielkości ziarenko kaszy może pełnić rolę Plutona (2300 metrów od piłki symbolizującej Słońce).

7

Syriusz

LATA ŚWIETLNE JAK DALEKO JEST DO GWIAZD? A Światło przemierza próżnię z prędkością prawie 300 000 kilometrów na sekundę. Żaden obiekt nie może poruszać się szybciej. Nawet podróżowanie sto razy wolniej jest dla nas dużym problemem. Nikt nie skonstruował jeszcze statku kosmicznego, który osiągnąłby taką prędkość.

A Odległości we Wszechświecie są tak ogromne, że mierzy się je nie w metrach albo kilometrach, ale w latach świetlnych. Jasna, dobrze widoczna na niebie gwiazda Syriusz znajduje się dużo ponad 8 lat świetlnych od Ziemi.

Oznacza to, że jej światło potrzebuje więcej niż osiem lat, aby do nas dotrzeć. Gdy patrzymy więc na nocne niebo, widzimy Syriusza takim, jakim był ponad osiem lat temu. Podobnie jest ze wszystkimi gwiazdami i galaktykami.

Im dalej są od nas, tym głębiej w przeszłość możemy zajrzeć.

Światło porusza się w przybliżeniu z prędkością 300 000 000 metrów na sekundę czyli ponad 1 000 000 000 kilometrów na godzinę.

Prędkość sto razy mniejsza to 10 000 000 kilometrów na godzinę.

Dokładnie 8,6 lat świetlnych.

Światło Słońca potrzebuje ośmiu minut, aby dotrzeć na Ziemię.

Ziemia

Słońce to jedna z wielu miliardów gwiazd w naszej galaktyce zwanej Drogą Mleczną.

Sondy kosmiczne Helios 1 i Helios 2 pobiły rekord prędkości, osiągając ponad 250 000 kilometrów na godzinę.

Helios 1 i Helios 2 zostały wystrzelone w przestrzeń kosmiczną w 1974 i 1976 roku w celu badania Słońca.

8

Galaktyka Andromedy, podobnie jak Droga Mleczna, jest galaktyką spiralną.

Znajduje się 2 i pół miliona lat świetlnych od Ziemi.

Gdyby galaktyka Andromedy nagle zniknęła, przez następne 2 i pół miliona lat nic byśmy o tym nie wiedzieli.

Proxima Centauri, najbliższa Słońcu gwiazda. Znajduje się ponad 4 lata świetlne od nas.

Karzeł Wielkiego Psa, to galaktyka położona najbliżej Drogi Mlecznej.

Galaktyka Andromedy jest najbliższą galaktyką spiralną.

To nieduża, nieregularna galaktyka położona 25 000 lat świetlnych od Słońca.

George Smoot, astrofizyk i kosmolog Sonda New Horizons najszybciej w historii lotów kosmicznych opuściła ziemską orbitę – z prędkością ponad 58 000 kilometrów na godzinę (zobacz na stronach 82-83).

WEHIKU KUŁ Ł CZ CZASU. U PATR PA T ZĄ ĄC NA DAL A EK EKIE I IE GA ALA LAKT KTYK Y IO OG GLĄDAMY Y KOSM KO SMOS O SPR OS P ZE ZED D WI W EL LU MILI MI L ON O ÓW W LAT AT.

9

Odbiornik jest zawieszony 150 metrów (sześćdziesiąt pięter) nad czaszą teleskopu.

Ruchomy odbiornik przechwytuje fale radiowe odbite przez czaszę teleskopu.

Wąskim pomostem zawieszonym wysoko ponad czaszą teleskopu możemy dostać się do odbiornika.

ARECIBO NAJWIĘKSZY RADIOTELESKOP

A Jak duży jest największy radioteleskop świata?

W ogromnym talerzu Obserwatorium Arecibo zmieściłoby się dwadzieścia stojących rzędem tirów.

A Od 1963 roku, kiedy ukończono budowę teleskopu, dokonano tu wielu przełomowych obserwacji.

Pierwsze planety poza naszym Układem Słonecznym zostały odkryte właśnie tutaj przez polskiego astronoma Aleksandra Wolszczana.

A Oprócz badania gwiazd, planet, komet i Księżyca, naukowcy prowadzą obserwacje atmosfery ziemskiej i pozyskują dane do projektu SETI. 10

Istnieją radioteleskopy, które odbierają sygnały za pomocą wielu mniejszych talerzy rozmieszczonych na dużej przestrzeni, ale to w Arecibo mieści się największa pojedyncza teleskopowa czasza na świecie.

Radioteleskop to teleskop astronomiczny, który do obserwacji odległych ciał niebieskich zamiast promieni świetlnych wykorzystuje emitowane przez gwiazdy fale radiowe.Są one odbijane przez czaszę radioteleskopu, a następnie przechwytywane przez odbiornik.

Zobacz na stronach 56-57.

Trzy żelbetowe słupy podtrzymują konstrukcję, na której zamocowany jest odbiornik. ekrany izolujące od fal radiowych z powierzchni ziemi

Czasza teleskopu ma 305 metrów średnicy.

ludzie na tarasie widokowym Teleskop wykrywa astreoidy przelatujące blisko Ziemi.

11

liczby od 1 do 10

HALO, TU ZIEMIANIE KOSMICZNE RADIO A Jak porozmawiać z mieszkańcami innych planet?

Oczywiście nie mówią oni ani po polsku, ani po angielsku, ani w żadnym znanym nam języku.

A To było trudne zadanie – stworzenie wiadomości, którą można odczytać, nie wiedząc nic o ziemskiej cywilizacji. Najbardziej uniwersalnym językiem, jaki znamy, jest matematyka, a najprostszym (co nie znaczy najłatwiejszym) sposobem zapisu – kod binarny. To język komputerów, który wykorzystuje tylko dwa znaki: 0 i 1. Za ich pomocą możemy przekazać dowolną informację. Ogromny teleskop Arecibo wysłał w przestrzeń sygnał radiowy z zakodowaną informacje wiadomością, która po prawidłowym odczytao naszym niu ukazuje obrazek widoczny po lewej stronie.

DNA, czyli A jeśli ty mógłbyś zdecydować, o czym opowieA o tym, jak dzieć mieszkańcom innych planet? „Wiadomość jesteśmy zbudowani z Ziemi” składa się właśnie ze zdjęć, tekstów i rysunków zgłoszonych i wybranych przez kilka milionów internautów. Piękne zachody słońca, sławni piosenkarze i politycy, ulubiony deser, czy człowiek widok z okna – 501 najciekawszych pomysłów liczba 4 300 000 pomknęło w kierunku podobnej do Ziemi plane– liczba ty – Gliese 581 c. mieszkańców na Ziemi w 1974 roku średni wzrost człowieka Ziemia

teleskop Arecibo Słońce

Wiadomość Arecibo została wysłana w 1974 roku.

12

radioteleskop RT-70 w Eupatorii na Ukrainie

gwiazda Gliese 581 20 lat świetlnych od Ziemi

„Wiadomość z Ziemi” została wysłana w 2008 roku.

Gliese 581 c planeta podobna do Ziemi.

Prawdopodobnie istnieje tam woda w stanie ciekłym, a więc mogło rozwinąć się życie.

Teleskop wysłał sygnał radiowy z zakodowaną wiadomością, która pomknęła w przestrzeń z prędkością światła (prawie 300 000 kilometrów na sekundę).

Wiadomość dotrze do celu w 2029 roku.

Gdyby znalazł się tam ktoś, kto chciałby z nami porozmawiać, na odpowiedź musielibyśmy czekać kolejne 20 lat.

To byłaby naprawdę długa rozmowa!

13

Wodór jest najczęściej występującym pierwiastkiem we wszechświecie.

atomy wodoru

schemat sondy kosmicznej

pozłacana aluminiowa płytka

Ten schemat pokazuje położenie Słońca względem najbliższych pulsarów.

Słońce

Ziemia

TU BYŁEM WIADOMOŚCI DLA KOSMITÓW A Jak wyglądamy, skąd jesteśmy i kiedy zaczęła się misja – te informacje dla szczęśliwych znalazców zabrały ze sobą sondy kosmiczne Pioneer 10 i 11. Kilka lat później Voyager 1 i 2 wzięły na swój pokład płytę, na której znalazły się dźwięki i obrazy z Ziemi. Słowa powitania w pięćdziesięciu pięciu językach, śpiew ptaków i szum wiatru, pieśni z różnych zakątków świata, zdjęcia krajobrazów, ludzi, zwierząt, najbliższych planet, równania chemiczne i matematyczne – Ziemia w pigułce, krótka historia wszystkiego, co znamy.

A Trudna do wyobrażenia przestrzeń i czas potrzebny do jej przebycia sprawiają, że prawdopodobieństwo znalezienia i odczytania wiadomości jest naprawdę niewielkie. Jeśli tak się stanie, to w tak dalekiej przyszłości, że być może nie będzie już ani Ziemi, ani jej mieszkańców. Gwiezdne przesyłki to raczej pamiątka z Ziemi – napis na murze: „Tu byłem”, niż próba kontaktu z obcymi.

A A co znalazłoby się w twoim liście do kosmitów?

14

sonda Pioneer 10

Płytka Pioneera

Sonda Pioneer 10 została wystrzelona w 1972 roku, rok później jej śladem podążył Pioneer 11.

Sondy Voyager 1 i Voyager 2 rozpoczęły swoją podróż w 1977 roku.

W styczniu 2003 roku sonda znalazła się tak daleko od Ziemi, że straciliśmy z nią kontakt.

Sonda Pioneer 10 zmierza w kierunku gwiazdozbioru Byka, a do najbliższej gwiazdy dotrze za dwa miliony lat.

pozłacana miedziana płyta

Rysunki na płycie pokazują, jak odtworzyć nagrania dźwiękowe i odczytać obrazy.

Voyager Golden Record (Złota Płyta Voyagera)

schematyczny rysunek płyty

Do płyty została dołączona igła umożliwiająca odtworzenie nagrania. elementy wspólne z Płytką Pioneera

Pioneer 10

Jeśli obrazy zostaną dobrze odczytane, to będzie pierwszy rysunek, jaki się ukaże.

Voyager 2

Pioneer 11 Światło Słońca potrzebuje aktualnie dwunastu godzin żeby dotrzeć do Pioneera 11.

Carl Sagan, astronom (razem z Frankiem Drake’iem zaprojektował Płytkę Pioneera i Złotą Płytę Voyagera)

TA PŁYTA

ŚĆ TO WIADOMO W BUTELCE O WRZUCONA D O KOSMICZNEG

Voyager 1 jest najbardziej oddalonym od Ziemi stworzonym przez człowieka obiektem we Wszechświecie.

Za 73 tysiące lat dotrze do najbliższej nam gwiazdy Proximy Centauri.

OCEANU.

15

BIOSFERA 2

Biosfera to wszystkie organizmy żywe, związki między nimi oraz lądem, wodą i powietrzem, w którym żyją. To zamknięty, samowystarczalny system ekologiczny.

Biosfera 2 to odizolowane, sztucznie stworzone środowisko wzorowane na Pierwszej Biosferze, jaką jest Ziemia.

ŻYCIE POD KLOSZEM

A Ośmiu naukowców przez dwa lata żyło na

1991–1993

zamkniętej, odizolowanej od reszty świata przestrzeni. Na niewielkim terenie powstał miniaturowy świat. Las tropikalny, pustynia, sawanna i ocean z rafą koralową. Były tam też pola uprawne, część mieszkalna i laboratoria.

Kompleks budowli był uszczelniony tak, by nic, nawet powietrze, nie mogło przedostać się do środka, ani uciec na zewnątrz.

A Eksperyment miał odpowiedzieć na pytanie, czy możemy odtworzyć złożone środowisko, w którym żyjemy. Czy możemy zamknąć pod kloszem miniaturową Ziemię i zabrać ją na przykład na Marsa?

A Okazało się, że nie wszystko jesteśmy w stanie przewidzieć i uczestnicy eksperymentu zmagali się z głodem, brakiem tlenu i konfliktami pomiędzy sobą.

ocean

las tropikalny

kuchnia i jadalnia 16

BIOSFERA 2 TY TO ZAMKNIĘ

ŚWIAT,

W KTÓRYM TA ŻYŁAM 2 L A .

I 20 MINUT

sawanna

pustynia

Jane Poynter, uczestniczka eksperymentu

Biosfera 2 znajduje się w Oracle w Stanach Zjednoczonych.

pola uprawne

17

lot paraboliczny:

Stan odczuwania nieważkości trwa 20 sekund.

Wznoszenie trwa 20 sekund.

Po chwili samolot zmienia kierunek lotu, zmniejsza pracę silników, a siła bezwładności pasażerów rozpędzonego samolotu równoważy działającą na nich siłę grawitacji Ziemi i pasażerowie przez chwilę nie odczuwają przyciągania ziemskiego.

Kiedy samolot znajdzie się na wysokości sześciu kilometrów, zaczyna wznosić się pod kątem 45°.

Pasażerowie odczuwają zwiększoną siłę grawitacji: 1,8 g – ważą wtedy prawie dwa razy tyle, co na Ziemi.

Podobne, choć nie tak silne wrażenie mamy, gdy znajdujemy się w windzie ruszającej szybko do góry.

ZERO G PRZEZ CHWILĘ NIC NIE WAŻYSZ A Wszystkie obiekty posiadające masę przyciągają się nawzajem – to zjawisko nazywamy grawitacją. Im większa masa, tym większa siła przyciągania. Słońce przyciąga Ziemię i inne planety, Ziemia przyciąga Księżyc i nas – dlatego nie „spadamy” w przestrzeń kosmiczną.

Ty także przyciągasz inne obiekty wokół siebie, ale ta siła jest tak niewielka, że jej nie odczuwasz.

A Gdy tylko oddalimy się od Ziemi, przestaje działać na nas jej siła przyciągania – znajdujemy się w stanie nieważkości. Aby tego doświadczyć bez latania w kosmos, można wybrać się na lot paraboliczny. Daje to okazję do świetnej zabawy, ale też szkolenia astronautów i testowania kosmicznego sprzętu. Wiele badań wykonuje się na pokładzie takich samolotów, bo niemal wszystko zachowuje się tam inaczej niż na Ziemi: ludzkie serce, żarówki, ogień i gotująca się woda.

Naukowcy chcą sprawdzić, jak zadziała toaleta, która ma służyć astronautom w kosmosie, i czy można przeprowadzić operację chirurgiczną w stanie nieważkości.

18

Przez kolejne 20 sekund samolot opada pod kątem 45°.

Jednominutowe parabole powtarzane są kilkanaście razy w czasie jednego lotu.

Zero g czyli warunki, w których siła grawitacji jest równa 0. Punktem odniesienia jest siła grawitacji na powierzchni Ziemi (przyśpieszenie ziemskie wynosi 1g).

ZMIENIAJĄC KĄ T

W Z N O S Z E N IA S I Ę

SAMOLOTU, MOŻEMY TEŻ I M I TOWA Ć

GRAWITACJĘ NA M A R S I E

LUB NA

KSIĘŻYCU.

Mars ma mniejszą masę niż Ziemia i grawitacja jest na nim trzy razy słabsza.

Grawitacja na Księżycu jest sześć razy słabsza niż na Ziemi.

W czasie lotu niektórym pasażerom robi się nie dobrze.

19

Kosmiczne wyprawy, wizje i eksperymenty Książka dla młodych naukowców i marzycieli, którzy lubią patrzeć w gwiazdy.

Ziemia

ECZCE. EJ KROP T Ę I S MY. JMY SZ DOM. TO A Y N Z O T E. YJR CHAMY, JSC E PRZ I CH KO Y M R E Ó SZELIŚMY, , KT ASZ LWIEK SŁY Y O N K C Y D S TO KIE ZY NIELI, CH WS Y LWIEK IST R O K Y Ó D T KIE OK RZY , Ó IEJ. Y T C K NIE NA N S Ś , A Y Y Ł Z C IW WS ZYS ŻYL DOŚCI I CIERPIEŃ, WS YCH RA Z S A II ON II, IDEOLOG LISK G I D L E E I R S CA ĘCY OTO AŻDY ŁOW K ; H C TYSI Y ICZN RZ, NOM O KAŻDY TCHÓ I K R E E T A H YN BO JI, KTR AŻDY K , CYWILIZAC L C I DO E I E C I Y Z W ISZC ĘDRO DY N Ż W A PARA, A Y K I ZAKOCHAN ŻD A A A D Ż C K A K R I Ó AK, KO, IEŚNI Y TW W D UFNE DZIEC Ż Y E D D Ż A Ż KA K A, KA MATK ÓL I A R D K RÓŻNIK, Ż DY AŻDY POD I KA K I C A E C KAŻ I LAZ JC WYNA DY O ANY POLITYK, Y Ż D A Ż K KORUMPOW KA S Y D Ż A I KA ÓDZ”, ALIST R „NAJWYŻSZY W O Y M D Ż Y A K D A” I KAŻ IK WIAZD G R E RZESZN P G U Y S D „ , Ż KAŻDA UTAJ ĘTY I KA I T W Ś I Y L D KAŻ U ŻY TUNK A J G O G E Z S A W DZIEJACH N ZONE S E I W ZA NA TEJ DROBINCE KURZU, ŁA. T A I O ŚW W STRUDZE SŁONECZNEG

CENA: 39,90 ZŁ

Carl Sagan, astronom.