Page 18FCEBD2B-4FEB-41E0-A69A-B0D02E5410AERectangle 52 Przejdź do treści

Szanowni Państwo!

Już jest – nowy „Przekrój”, a w nim jak zwykle dużo wszystkiego! Piszemy o bliskich nam wartościach, dalekiej Japonii i jeszcze dalszej Wenus. Rozmawiamy z dziećmi i mądrymi dorosłymi, przyglądamy się snom i fraktalom. Wiosenny "Przekrój", jak można go nie kupić?

Kup numer wiosenny

Przekrój
Ciekawostki ze świata nauki przygotował
2021-03-19 09:00:00
kosmiczne różności Łukasza Kaniewskiego

Kosmiczne różności Łukasza Kaniewskiego – 2/2021

ilustracja: Marek Raczkowski
Kosmiczne różności Łukasza Kaniewskiego – 2/2021
Kosmiczne różności Łukasza Kaniewskiego – 2/2021
Czyta się 11 minut

Triumf Percivala

Indywidualizm! – podkreślał Percival Lowell. Indywidualizm odróżnia Zachód od Wschodu i napędza postęp naukowo-techniczny. Tak twierdził ten amerykański astronom amator, a doszedł do takiego wniosku po kilkuletnim pobycie w Japonii i Korei w latach 80. XIX w.

Lowell był bogatym, inteligentnym Amerykaninem o świetnych koneksjach rodzinnych, mógł więc wybrać karierę taką, jaką sobie wymarzył. Po studiach matematycznych na Harvardzie kilka lat kierował rodzinną przędzalnią. Następnie odbył wspomnianą podróż na Wschód, łącząc ją z kilkutygodniowym epizodem w służbie dyplomatycznej. Czy stał za tym wyjazdem głód wrażeń, czy raczej to, że był skłócony ze swoją bostońską rodziną i znajomymi – różnie o tym się dziś pisze.

Wróciwszy do USA, zdecydował się zostać astronomem – w którym to kierunku już wcześniej wykazywał zainteresowanie i zdolności. Jego ścieżka naukowa naznaczona była indywidualizmem, trudno zaprzeczyć. Zafascynowały go rzekomo istniejące na Marsie kanały, o których odkryciu właśnie powiadomił świat włoski astronom Giovanni Schiaparelli. Włoskie słowo canale przetłumaczono na angielski nie jako channel, lecz canal – a ten drugi wyraz zakłada, że zostały one celowo zbudowane. Lowell postanowił zbadać te cuda marsjańskiej cywilizacji i w tym celu stworzył obserwatorium.

Zamów prenumeratę cyfrową

Z ostatniej chwili!

U nas masz trzy bezpłatne artykuły do przeczytania w tym miesiącu. To pierwszy z nich. Może jednak już teraz warto zastanowić się nad naszą niedrogą prenumeratą cyfrową, by mieć pewność, że żaden limit Cię nie zaskoczy?

Choć środowisko naukowe dość szybko uznało marsjańskie kanały za humbug, Lowell uporczywie twierdził, że rzeczone budowle widzi (inni ich nie dostrzegali lub uważali to za złudzenie optyczne; sam Shiaparelli zaś wkrótce ­oślepł).­ ­Amerykanin wydał trzy książki, w których utrzymywał, że starożytni Marsjanie wybudowali kanały, aby kierować wodę z biegunów ku cieplejszym, suchszym obszarom swojej planety – co zresztą nie uchroniło biedaków przed katastrofą.

Lowell nie zawahał się sprzeciwić konsensusowi naukowemu również w swoich obserwacjach Wenus. Twierdził, że dostrzega na tej planecie kształty przypominające szprychy. Już wówczas astronomowie wiedzieli, że z użyciem teleskopu optycznego nie da się zobaczyć żadnych szczegółów wenusjańskiej powierzchni – atmosfera jest zbyt gęsta. Lowell uważał inaczej.

Astronom zmarł wskutek udaru w roku 1916 – jako człowiek zawiedziony i zgorzkniały.

Można by tu zakończyć tę historię i potraktować przypadek Percivala Lowella jako przestrogę przed upartym podążaniem własną ścieżką i skrajnym indywidualizmem. Jednak byłoby to uproszczenie, bo historia ma dalszy ciąg.

Jak wspomnieliśmy, naukowiec milioner ufundował obserwatorium, by prowadzić badania. Wykazał się w tej kwestii nowatorstwem – było to pierwsze obserwatorium wybudowane w specjalnie wybranym, dogodnym miejscu, wysoko i z dala od świateł cywilizacji, w miejscowości Flagstaff w Arizonie, 2100 m n.p.m.

Lowell, oprócz Wenus i Marsem, interesował się jeszcze jednym globem, Planetą X, której istnienie – jak twierdził – wynika z pewnych zniekształceń w orbicie Neptuna. Aby znaleźć owo ciało, rozpoczął we Flag­staffie obserwacje. Po jego śmierci zostały one przerwane, ponieważ żona Lowella nie chciała już finansować jego dziwactw. Jednak w roku 1929 przegrała proces z obserwatorium i fundusze znów popłynęły. A już po roku dopiero co zatrudniony młody pasjonat, Clyde Tombaugh, odkrył nowy glob. Planetka okazała się znacznie mniejsza, niż przewidywał Lowell, i znaleziono ją zupełnie gdzie indziej, niż wynikało z jego wyliczeń – nie była to poszukiwana przez niego Planeta X. Jednak aby w jakiś sposób uczcić jego niebagatelny wkład, obiekt nazwano Plutonem, dzięki czemu w jego symbolu, połączeniu liter P i L, można było ukryć inicjały Percivala Lowella.

Nadszedł więc moment triumfu Percivala, zwieńczenie jego astronomicznych starań. Wielu było i jest indywidualistów na tym świecie, ale czy któryś z nich może się pochwalić, że został uwieczniony w nazwie planety (choćby karłowatej!) Układu Słonecznego? Takie honory przysługują tylko bogom.

Planety rysują

Jeśli w ruchomym modelu Układu Słonecznego co pewien czas będziemy rysować kreskę między dwiema planetami, to odcinki te ułożą się w kwieciste wzory – takie jak te na ilustracjach. Rozety będą miały różne kształty w zależności od tego, jakie planety wybierzemy.

Aby uzyskać idealne rysunki, trzeba dokonać uproszczeń – jednak bardzo nieznacznych. Po pierwsze należy zaokrąglić proporcje między okresami obiegu, np. Wenus co pięć ziemskich lat obiega Słońce 13,004 razy. Zaokrąglamy to do 13. Ignorujemy też fakt, że płaszczyzny ruchu obu planet troszeczkę się różnią. Wreszcie: eliptyczne orbity przerabiamy na okręgi. Są to bardzo niewielkie poprawki i można powiedzieć, że naturalne procesy, które uformowały Układ Słoneczny, postarały się na szóstkę z minusem. Ponieważ te same procesy doprowadziły także do powstania nas samych, wypada na tak drobne niedociągnięcia przymknąć oko. 

Wszędobylskie sześciokąty

14 marca obchodziliśmy Międzynarodowy Dzień Matematyki. Każdy celebrował go, jak umiał. Saturn na przykład główne obchody zorganizował w obrębie swojej słynnej sześciokątnej burzy. Świętowano również w skali nano: w różnych miejscach kosmosu – z Ziemią włącznie – fulereny, czyli cząsteczki składające się z parzystej liczby atomów węgla, prezentowały piękną sześciokątną geometrię swoich wiązań.

Cząsteczka nanografenu wykazująca wiązania węgiel–węgiel o różnej długości i kolejności wiązań obrazowana za pomocą bezkontaktowej mikroskopii sił atomowych z użyciem końcówki funkcjonalizowanej tlenkiem węgla. Cząsteczkę zsyntetyzowano w Centre national de la recherche scientifique (CNRS) w Tuluzie. Zdjęcie: IBM Research – Zurich
Cząsteczka nanografenu wykazująca wiązania węgiel–węgiel o różnej długości i kolejności wiązań obrazowana za pomocą bezkontaktowej mikroskopii sił atomowych z użyciem końcówki funkcjonalizowanej tlenkiem węgla. Cząsteczkę zsyntetyzowano w Centre national de la recherche scientifique (CNRS) w Tuluzie. Zdjęcie: IBM Research – Zurich

Przy okazji obchodów jak zwykle powróciło pytanie: dlaczego właściwie matematyka ma zastosowanie w opisie świata? Z tej okazji w jednej z galaktyk spiralnych zorganizowano panel dyskusyjny. Z ramienia Ziemi wzięli w nim udział Immanuel Kant, Henri Poincaré i Eugene Wigner.

Widok Saturna, jaki zarejestrowała sonda Cassini z odległości około 1,2 mln kilometrów od planety. Skala obrazu wynosi 70 km na piksel. Zdjęcie: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute
Widok Saturna, jaki zarejestrowała sonda Cassini z odległości około 1,2 mln kilometrów od planety. Skala obrazu wynosi 70 km na piksel. Zdjęcie: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

Dystans i nos

Japończycy ogłosili, że znajdujemy się znacznie bliżej centrum Galaktyki, niż myśleliśmy.

A oto jak tego dokonali: patrzyli na pewną gwiazdę na niebie, a raczej odbierali od niej sygnały radiowe, bo prowadzili obserwacje za pomocą swojej sieci radioteleskopów VERA. I kiedy nastawili anteny na tę jedną – przykładową – gwiazdę, zaobserwowali też, że daleko za nią jest inna gwiazda.

A potem zrobili sobie przerwę, pili herbatę i patrzyli na inne obiekty w kosmosie. Ta pauza trwała pół roku. I nie był to przypadek, bo jeśli poczekać pół roku, to Ziemia, jak gdyby nigdy nic, znajdzie się 300 mln kilometrów dalej. Po prostu przewiezie nas jak darmowy kosmiczny pekaes.

Po półrocznej podróży Japończycy spojrzeli znowu na tę samą gwiazdę i za nią była już zupełnie inna gwiazda niż poprzednio. Wcale ich to nie zdziwiło, bo przecież byliśmy już 300 mln kilometrów dalej. A ponieważ astronomowie potrafią nie tylko wpatrywać się w gwiazdy, lecz także liczyć, to zaczęli rachować i obliczyli kąt pomiędzy osią Ziemia–gwiazda w tym momencie i pół roku wcześniej. Ten kąt, a raczej jego połowa, nazywa się paralaksa – na jego podstawie można obliczyć odległość między gwiazdą a nami.

W taki sposób Japończycy wyznaczyli dystans dzielący nas od wielu gwiazd – i w niejednym przypadku było to zaskoczenie. Na przykład okazało się, że Betelgeza, czerwony olbrzym – czy może raczej olbrzymka – jest trochę bliżej, niż myśleliśmy, a więc nie aż tak olbrzymia. Z tych wszystkich obserwacji i wyliczeń wyszło też, że znajdujemy się sporo bliżej centrum Galaktyki, niż uważaliśmy. Żyliśmy sobie spokojnie w przekonaniu, że dzieli nas od centrum 26,7 tys. roku świetlnego, a tymczasem – uwaga – to tylko 25,5 tys.

Różnica wynosi więc 1,2 tys. roku świetlnego. Gdybyśmy musieli dojeżdżać do pracy do centrum Galaktyki, pewnie byśmy się ucieszyli. 1,2 tys. roku świetlnego to dość dużo. Ale nikt z nas nie musi latać tam do roboty, i pewnie dobrze, zważywszy, że znajduje się tam czarna dziura i byłoby ciężko z powrotem.

Ale czy w takim razie dystans od centrum Galaktyki oraz rozmaitych gwiazd ma dla ludzi znaczenie? O, tak! Łatwo to udowodnić na przykładzie pewnego Duńczyka noszącego wdzięczne nazwisko Tycho Brahe. Był to pierwszy uczony, który próbował obserwować przesunięcie paralaktyczne gwiazd, a działo się to kilkadziesiąt lat po ukazaniu się drukiem dzieła Kopernika, czyli pod koniec wieku XVI. Przesunięcie paralaktyczne wynikało wprost z kopernikańskiej teorii, więc Brahe – astronom niezwykle skrupulatny – uwziął się je zaobserwować.

Przesunięcia jednak nie wykrył, a raczej wykrył, ale nie tak znaczące, jak się spodziewał. Było minimalne, z czego wynikało, że gwiazdy znajdują się niewyobrażalnie daleko. To z kolei oznaczało, że muszą być olbrzymie – tak wielkie jak nasze Słońce. Brahe uważał, że to nieprawdopodobne, bo przecież gdzie Słońce, a gdzie gwiazdy? Słońce to Słońce, a gwiazdy to gwiazdy i już inaczej być nie może.

Tak myślał sobie Brahe i żeby wszystko mu się ładnie zgadzało, opracował model pośredni między helio- i geocentrycznym – zwany geoheliocentrycznym lub tychońskim – w którym wokół Ziemi krążą Księżyc i Słońce, a wokół Słońca pozostałe planety. Hipoteza dziś już zapomniana.

Gdyby Tycho Brahe przyjął wyniki swoich obliczeń bez uprzedzeń, pewnie byłby dziś pamiętany jako ten, który pierwszy pojął, jak daleko od nas i jak wielkie są gwiazdy. A tak? Cóż. Zapamiętano go głównie z powodu nosa, który w młodości stracił w pojedynku i zamiast którego nosił przez resztę życia metalową atrapę. Nawet w mowie pogrzebowej astronoma wspominano jego nos. Mało tego, sława protezy przeżyła właściciela o stulecia. W roku 2010 naukowcy otworzyli grób Tychona Brahe właśnie po to, żeby ustalić, z czego dokładnie zrobiona była proteza. Okazało się, że nie ze stopu złota i srebra – jak się przyjęło twierdzić – ale z mosiądzu. (Wprawdzie protezy w trumnie nie było, lecz na kostkach twarzoczaszki zachowały się drobiny materiału).

Druga rzecz, którą otwierając grobowiec, chcieli sprawdzić naukowcy, to okoliczności śmierci czcigodnego Tychona, które wedle popularnej legendy miały związek z nieumiarkowaną konsumpcją piwa przy ograniczonym dostępie do wychodka (działo się to w czeskiej Pradze, gdzie Brahe spędził ostatnie lata życia na pensji cesarza Rudolfa II).

Czy te wszystkie szczegóły – nos, pojedynek, pęcherz, piwo – wciąż absorbowałyby ludzkość, gdyby Brahe trafnie ustalił, jak daleko od nas są gwiazdy?

Szczerze powiedziawszy, pewnie tak. Bo takie nas tu rzeczy głównie interesują: 25,5 tys. roku świetlnego od centrum Galaktyki.

Krótsze dni, krótsze noce

Zauważyliście? W roku 2020 Ziemia kręciła się szybciej niż zwykle.

Ogólnie rzecz biorąc, Ziemia wiruje coraz wolniej, dlatego co jakiś czas, mniej więcej raz na półtora roku, specjalne gremium naukowe – Międzynarodowa Służba Ruchu Obrotowego Ziemi i Systemów Odniesienia – dodaje do ogólnie przyjętej rachuby czasu przestępną sekundę. Jednak w roku 2020 nie dość, że żadnej sekundy rada nie dodała, to jeszcze zaczęła się zastanawiać, czy już niedługo nie trzeba będzie sekundy odjąć. Bo Ziemia przyśpieszyła swoje obroty.

Dokładne pomiary długości poszczególnych dni zaczęto prowadzić w roku 1973. I spośród wszystkich dób, których długość dotychczas zmierzono, 28 najkrótszych przypadło na rok 2020.

Najszybciej Ziemia wirowała 19 lipca. Doba ta była krótsza o 1,4602 milisekundy od normy, która – jak się przyjęło twierdzić – wynosi 86 400 sekund. 1,4602 milisekundy to bardzo mało dla człowieka, ale np. taka mucha domowa, która macha skrzydłami raz na 3 milisekundy, zdołałaby to już zauważyć – koniec doby mógł ją zaskoczyć w pół machnięcia.

Dla zachowania dziennikarskiej rzetelności zaznaczmy, że były w roku 2020 również dni dłuższe od przeciętnej, np. 8 kwietnia doba trwała aż 1,62 ms ponad przepisowe 86 400 s. Nasza mucha mogła więc swoje pół machnięcia wówczas wykonać, o ile oczywiście spodziewała się, że już w lecie doby staną się krótsze i zacznie jej brakować czasu. Takiego obrotu spraw nie spodziewali się jednak nawet naukowcy, trudno więc tego wymagać od zwykłych much domowych (Musca domestica) – nawet tych, które mieszkają w Paryżu przy avenue de l’Observatoire pod numerem 61, czyli w siedzibie Międzynarodowej Służby Ruchu Obrotowego Ziemi i Systemów Odniesienia.

Były więc w 2020 r. również dni dłuższe niż norma, ale te krótsze przeważyły i w sumie swoje 366 obrotów Ziemia zakończyła 1,3 ms przed czasem. To niezwykły, historyczny, wybitny wynik, zważywszy, że np. w roku 2016 planeta była prawie 0,5 s po czasie. 2020 to pierwszy rok z dodatnim wynikiem w historii pomiarów. Tak jakby Ziemia dotychczas leniła się ze swoimi obrotami, a teraz – ni stąd, ni zowąd – postanowiła nadrobić zaległości.

Na razie wygląda na to, że trend ten się utrzyma i wkrótce będziemy przestępne sekundy odejmować, a nie dodawać. Czy coś więcej z tego wynika? Dla nas, dla much i pozostałych mieszkańców planety? Nic nam o tym nie wiadomo.

zdjęcie: Hubble Image: NASA, ESA, K. Kuntz (JHU), F. Bresolin (University of Hawaii), J. Trauger (Jet Propulsion Lab), J. Mould (NOAO), Y.-H. Chu (University of Illinois, Urbana) and STScI; CFHT Image: Canada-France-Hawaii Telescope/J.-C. Cuillandre/Coelum; NOAO Image: G. Jacoby, B. Bohannan, M. Hanna/NOAO/AURA/NSF
zdjęcie: Hubble Image: NASA, ESA, K. Kuntz (JHU), F. Bresolin (University of Hawaii), J. Trauger (Jet Propulsion Lab), J. Mould (NOAO), Y.-H. Chu (University of Illinois, Urbana) and STScI; CFHT Image: Canada-France-Hawaii Telescope/J.-C. Cuillandre/Coelum; NOAO Image: G. Jacoby, B. Bohannan, M. Hanna/NOAO/AURA/NSF

Galaktyka widoczna na zdjęciu wykonanym przez teleskop Hubble’a ma około 170 tys. lat świetlnych średnicy, a jej masa wynosi 180 mld mas Słońca. W jej skład wchodzi bilion gwiazd. Dla porównania nasza Droga Mleczna liczy dwa razy mniej gwiazd, nie jest też tak rozległa. Oficjalna nazwa tej wspaniałej kosmicznej olbrzymki brzmi: Wiatraczek.

Drzewa z Księżyca

Nie wiadomo do końca, jak brzmiała ta rozmowa, i pewnie nigdy tego dokładnie nie ustalimy, w każdym razie wyobrazić sobie można, że przebiegła mniej więcej w taki sposób:

– Halo, czy to Stuart Roosa? Mówi Ed Cliff.
– Ed Cliff! Sam dyrektor Służby Leśnej USA do mnie dzwoni!
– Więc mnie pamiętasz?
– Jak prosty strażak spadochroniarz ma nie pamiętać dyrektora wszystkich lasów w tym pięknym, potężnym kraju?
– Ale już nie jesteś prostym strażakiem, wybierasz się przecież na Księżyc.
– No, na orbitę Księżyca. Ale i tak trudno mi w to uwierzyć.
– Chłopaki z twojego oddziału też są w szoku. Mówią, że na pewno zeskoczysz z tej orbity na Księżyc, taki jesteś wyrywny.
– Jakby trzeba było Księżyc gasić, to może bym skoczył. A tak będę pilnował statku, według rozkazu.
– A ja tak w sumie dzwonię, bo mam sprawę, Stuart. Mogę?
– Jasne, dyrektorze!
– Może byś tak zabrał trochę nasion naszych drzew na Księżyc?
– Na orbitę Księżyca, tyle mogę obiecać.
– W zupełności wystarczy.

I Stuart Roosa zabrał nasiona. Był początek roku 1971, misja nosiła nazwę Apollo 14. Roosa trzymał nasiona w prywatnym bagażu. Podczas powrotu na Ziemię mu się rozsypały, ale jakoś je pozbierał i oddał do laboratorium Służb Leśnych USA. Tam je zasiano, większość bardzo ładnie wykiełkowała. Roślinki w żaden sposób nie wyróżniały się na tle innych drzew.

Podczas obchodów 200. rocznicy niepodległości USA sadzonki rozdano rozmaitym amerykańskim leśnictwom oraz innym instytucjom, które je zasadziły. I rosną. Jest ich nieco ponad 400. Niczym się nie różnią od innych drzew. Ale czasem podczas pełni ktoś, kto zna język roślin, może podsłuchać taką rozmowę:

– Hej, siostro! Podobno byłaś na Księżycu…
– Na orbicie Księżyca to tak, byłam.
– I co? Jak tam jest?
– Nie wiem, byłam wtedy tylko nasionkiem.
– Nic nie pamiętasz?
– Nic.
– I już?
– I już. Chociaż… podczas takiej pełni jak ta, kiedy Księżyc swoją grawitacją ciągnie ku sobie wszystkie nasze soki… aż trudno to wytrzymać, prawda?
– Prawda!
– Kiedy podczas takiej nocy jak ta pomyślę, że ja właściwie tam na Księżycu, to znaczy na orbicie Księżyca, już byłam…
– To co?
– To może znaczyć tylko jedno.
– Co?
– Że życie potrafi zaskoczyć.

 

Data publikacji:

okładka
Dowiedz się więcej

Prenumerata
Każdy numer ciekawszy od poprzedniego

Zamów już teraz!

okładka
Dowiedz się więcej

Prenumerata
Każdy numer ciekawszy od poprzedniego

Zamów już teraz!