Pulsary (gwiazdy neutronowe)



Pobieranie 54.95 Kb.
Data04.05.2016
Rozmiar54.95 Kb.
Pulsary (gwiazdy neutronowe)






Mgławica Kraba - zdjęcie z kosmicznego teleskopu Hubble'a. W mgławicy tej znajduje się pulsar (na lewo od dwóch centralnie ułożonych jasnych gwiazd, blisko lewego dolnego rogu zdjęcia).



Gwiazda neutronowa powstaje w wyniku wybuchu gwiazdy tzw. supernowej w późnym stadium ewolucji gwiazd. Gwiazda o masie większej niż 10 mas Słońca, wytwarza u kresu swojej ewolucji żelazny rdzeń wielkości Ziemi, w którym nie mogą już zachodzić reakcje syntezy jądrowej. Elektrony poruszają się wtedy z prędkością prawie równą prędkości światła.

Ciśnienie rozpędzonych elektronów równoważy grawitacyjną siłę przyciągania gęstej materii. Ale przy dostatecznie dużej energii elektronów (temperatura wynosi wtedy około 10 miliardów Kelwinów), łączą się one z protonami tworząc neutrony. Ciśnienie wtedy maleje, oddziaływanie grawitacyjne bierze górę i w niespełna sekundę rdzeń zapada się i zamienia w gwiazdę neutronową. Część wyzwolonej przy tym energii zostaje przekazana materii otaczającej rdzeń, która z prędkością kilkunastu tysięcy kilometrów na sekundę rozbiega się w przestrzeni kosmicznej. Całe zjawisko, widoczne z daleka jako gwałtowny rozbłysk gwiazdy, nosi nazwę supernowej II typu.

Gęstość gwiazdy neutronowej przekracza 1012 g/cm3 i w centrum jest większa niż w jądrze atomowym, a średnice gwiazd neutronowych zawarte są w przedziale od 10km do 100km. Ich masa może być najwyżej około 2,8 raza większa od masy Słońca. Jeśli szczątki wybuchu są masywniejsze to powstaje czarna dziura. Gwiazdy neutronowe są dla nas ostatnim źródłem informacji o najbardziej skrajnym, a dostępnym jeszcze obserwacji stanie materii we Wszechświecie. Szacuje się, że co tysięczna gwiazda w naszej Galaktyce to gwiazda neutronowa.

W 2004 roku oszacowano parametry gwiazdy neutronowej w układzie podwójnym EXO 0748-677. Wyniki znajdują się w nr 11/2004 Świata Nauki. Średnica tej gwiazdy wynosi około 23 km (plus minus 6km) a masa 1,8 Mas Słońca (plus minus 0,5).

Jest to pierwszy tak dokładny szacunek parametrów gwiazdy neutronowej. Podczas tworzenia się gwiazdy neutronowej, promień maleje.

Z zasady zachowania momenty pędu wynika, że następuje wtedy zwiększenie prędkości wirowania gwiazdy. Okres obrotu może wynosić od ułamka sekundy do kilku sekund. Obrót pulsarów powoduje wytwarzanie silnego promieniowania radiowego. Spowodowane jest to ruchem plazmy i zmiany pola magnetycznego, ale dokładnego modelu powstawania tych impulsów jeszcze nie znamy.






Mgławica Kraba, zdjęcie w promieniach Roentgena z obserwatorium Chandra. Na zdjęciu widoczne są pierścienie naładowanych cząstek, wyrzucane z centrum na zewnątrz z prędkością bliską prędkości światła, i potężne strumienie wyłaniające się z biegunów.



Gwiazdy neutronowe poza pulsującym promieniowaniem radiowym emitują również pulsujące promieniowanie widzialne i rentgenowskie. te okresy pulsacji związane są z okresem obrotu gwiazdy, a model emisji promieniowania radiowego przypomina nieco działaniem latarnię morską. promieniowanie radiowe pulsara jest emitowane w postaci wiązki i jeśli na Ziemi jest ono odbierane, oznacza to, że Ziemia znajduje się w strumieniu tego promieniowania.

Najbardziej znanym pulsarem jest pulsar w Mgławicy Kraba. W centrum tej mgławicy znajduje się ultragęsta gwiazda neutronowa, która rotuje 30 razy na sekundę. Gwiazda ta, zwalniając, wydziela energię, która odpowiada energii wysyłanej przez mgławicę Kraba. Wybuch supernowej, który utworzył tę mgławicę i pulsar, został dostrzeżony w 1054, co odnotowują liczne kroniki.

Niebo w nocy było jasne przez kilka kolejnych dni.







Pulsar NGC 6397 w układzie podwójnym z czerwonym olbrzymem.



Pulsary bardzo często są składnikami układów wielokrotnych gwiazd. Jeśli pulsarowi towarzyszy drugi obiekt np. czerwony olbrzym, to pulsar pochłania materię sąsiada. Pulsar przekształca materię swego partnera

w energię, która wprawia go w coraz szybszy ruch obrotowy i pulsar przyspiesza. W końcowej fazie pulsar wiruje z maksymalną prędkością (wykonuje nawet ponad 1000 obrotów na sekundę), a z czerwonego olbrzyma zostaje biały karzeł. Takim pulsarem jest najprawdopodobniej obiekt NGC 6397, którego artystyczną wizję przedstawia rysunek obok.

ROK 2005

ŚWIATOWYM ROKIEM FIZYKI
Rok 2005 ogłoszony został Światowym Rokiem Fizyki. Na całym świecie (również w Polsce) będą organizowane imprezy popularyzujące fizykę. W roku 2005 upływa 100 lat od chwili, gdy Albert Einstein opublikował trzy ważne artykuły poświęcone ruchowi ciał (co dało początek teorii względności), zjawisku fotoelektrycznemu (co doprowadziło do teorii kwantów), oraz ruchom Browna. Dlatego postać tego wybitnego uczonego stanowi temat wiodący obchodów Światowego Roku Fizyki. Warto więc przybliżyć jego sylwetkę.
***
Albert Einstein – fizyk wszechczasów
Albert Einstein przyszedł na świat 14 marca 1879 r. w Ulm (Wirtembergia) w Niemczech. Jego matkę zaskoczyło to, że jej syn miął bardzo duża głowę. Mówić zaczął bardzo późno, jego rodzice niepokoili się, czy na pewno urodziło im się zdrowe dziecko. A może po prostu mały Albert czekał, aż zacznie mówić pełnymi zdaniami? W wieku pięciu lat zaczął uczyć się w domu. Lekcje pobierał od prywatnego nauczyciela, w którego rzucał krzesłem, kiedy miał zły humor! Do szkoły zaczął chodzić, gdy miał, sześć lat. Wbrew obiegowym opiniom trzeba podkreślić, że uczył się bardzo dobrze. Nie przyjaźnił się z innymi dziećmi. Wolał bawić się we własne zabawy oraz czytać książki. Nie lubił szkoły. W wieku 12 lat dostał książkę o geometrii euklidesowej, która odegrała olbrzymia role w jego dalszym życiu. Od lat 6 do 13 pobierał lekcje gry na skrzypcach. W domu uczono go judaizmu. W 1888 r. wstąpił do Luitpold Gymnasium - od tego momentu religii uczył się w szkole. Do 16 roku życia sam zgłębiał algebrę i geometrię. Potem - od 1891 r. - uczył się matematyki, w szczególności rachunku, w gimnazjum.

     W 1894 r. rodzina Einsteina przeniosła się do Mediolanu, ale sam Einstein pozostał w Monachium. W 1895 r. oblał egzamin, który pozwoliłby mu studiować na Eidgenössische Technische Hochschule (ETH) w Zurychu i zostać inżynierem elektrykiem. W 1896 r. Einstein zrzekł się obywatelstwa niemieckiego i przez kilka lat miął być bezpaństwowcem. Do 1899 nie ubiegał się o obywatelstwo szwajcarskie, otrzymał je w 1901 r.









     Po nieudanej próbie dostania się na ETH uczęszczał do szkoły średniej w Aarau w Szwajcarii. W ten sposób miał szanse rozpocząć w końcu studia na ETH. Podczas nauki w Aarau w swoim wypracowaniu ( dostał za nie tylko nieco ponad połowę punktów!) dotyczącym planów na przyszłość Einstein napisał:

     "Gdybym miął szczęście zdać egzaminy, pojechałbym do Zurychu. Byłbym tam przez cztery lata, studiując matematykę i fizykę. Wyobrażam sobie siebie jako nauczyciela tych właśnie nauk przyrodniczych, skupiającego się na teorii. Mam predyspozycje do abstrakcji i matematyki, natomiast brakuje mi wyobraźni i zdolności praktycznych."

     Rzeczywiście, w 1900 r. Einstein skończył ETH jako nauczyciel matematyki i fizyki. Trzech kolegów Einsteina, że studiów (m.in. Marcel Grossmann) zostało asystentami na ETH. Jednak Einstein na nikim nie wywarł większego wrażenia i jeszcze w 1901 r. bezskutecznie starał się o posadę na jakimś uniwersytecie. Udało mu się uniknąć służby wojskowej, gdyż skarżył się na płaskostopie i żylaki. Do polowy 1901 r. był okresowo zatrudniony jako nauczyciel matematyki w Wyższej Szkole Technicznej w Winterthur. w tym czasie pisał:

      "Porzuciłem ambicje dostania się na uniwersytet..."

     Przez pewien czas uczył w prywatnej szkole w Schaffhausen. W końcu ojciec Grossmanna próbował pomóc Einsteinowi, rekomendując go dyrektorowi biura patentowego w Bernie. Einstein został ekspertem technicznym trzeciej klasy. Pracował w biurze patentowym w latach 1902-1909, na etacie od 1904 r. W 1906 r. stal się ekspertem technicznym klasy drugiej. W wolnym czasie napisał bardzo wiele prac z zakresu teorii fizyki, a jednocześnie pozbawiony był bliższego kontaktu z literaturą specjalistyczną.

     Einstein otrzymał stopień doktorski w 1905 r. na uniwersytecie w Zurychu, wówczas nie udało mu się uzyskać posady na wyższej uczelni (zaczął pracę na podrzędnym stanowisku w biurze patentowym w Bernie).

     W roku 1905 opublikował pracę "O elektrodynamice poruszających się ciał" ("Zur Elektrodynamik bewegter Körper") zawierającą podstawowe idee szczególnej teorii względności. Również w roku 1905 Einstein opublikował wyniki swoich prac nad ruchami Browna, korpuskularną teorią światła i zależnością pomiędzy masą i energią (wzór Einsteina: E=mc2). Zaczął być uważany za jednego z najwybitniejszych i najbardziej oryginalnych uczonych na świecie.

     W 1908 r. Einstein został wykładowcą na uniwersytecie w Bernie. Zrobił habilitacje pracą pod tytułem: "Konsekwencje dla struktury promieniowania wynikłe z prawa podziału energii dla ciał doskonale czarnych". Rok później Einstein został profesorem uniwersytetu w Zurychu, zrezygnował z wykładów w Bernie oraz z pracy w tamtejszym biurze patentowym. W 1911 r. Einstein został natomiast profesorem uniwersytetu Karola Ferdynanda w Pradze. W tym samym czasie zaczął przewidywać, jakiemu zagięciu ulegnie promień światła z odległej gwiazdy, przechodzący obok słońca. W przyszłości tego typu doświadczenie miało stać się ważnym dowodem na prawdziwość teorii względności. W 1913 r. został mianowany profesorem na uniwersytecie w Berlinie, wówczas tez został dyrektorem Instytutu Fizyki Cesarza Wilhelma i członkiem Pruskiej Akademii Nauk (od 1914 r. mieszkał w Berlinie, ale nie wystąpił o przywrócenie obywatelstwa niemieckiego). Stanowiska te dały mu możliwość poświęcenia tyle czasu na badania naukowe, ile sam pragnął.

     Już dwa lata później - w roku 1916 - Einstein opublikował wyniki badań, tworząc ogólną teorię względności. Uczony poddał gruntownej analizie (po raz pierwszy od czasów Izaaka Newtona) prawa grawitacji. W tym czasie rozwinął także kwantową teorię promieniowania.


     Gdy w 1919 r. brytyjska ekspedycja obserwująca zaćmienie słońca potwierdziła przewidywania Einsteina, stał się on idolem prasy. Londyński "Times" napisał 7 listopada 1919 r. na pierwszej stronie: "Rewolucja w nauce - Nowa teoria wszechświata - Prawa niutonowskie obalone".

     W 1920 r. po raz pierwszy wykład Einsteina w Berlinie został zakłócony przez antyżydowskie wystąpienia. Rozpoczęto szkalowanie go i dyskredytowanie jego prac. Einstein próbował odpowiadać tym zarzutom na łamach niemieckiej prasy. W 1921 r. po raz pierwszy odwiedził USA. Głównym celem miało być zbieranie funduszy dla hebrajskiego uniwersytetu w Jerozolimie. Mimo to Einstein wygłosił kilka wykładów na temat relatywistki oraz odebrał medal Barnarda.

     W 1921 r. przyznano mu nagrodę Nobla za odkrycie zjawiska fotoelektrycznego i prace w zakresie fizyki teoretycznej. Nagrodę odebrał podczas pobytu w Japonii w grudniu 1922 r. W tym czasie wiele podróżował: w 1922 r. odwiedził Paryż, rok później był w Palestynie. W 1925 r., po dokonaniu ostatniego ważnego odkrycia - dotyczącego związku miedzy falami i materia - Einstein pojechał do Ameryki Południowej. Pośród różnych odznaczeń i wyróżnień, które otrzymał w tamtym czasie, były Copley Medal of the Royal Society w 1925 oraz Gold Medal of the Royal Astronomical Society w 1926.

     Gorączkowy tryb życia i przepracowanie Einsteina spowodowały okresowe załamanie fizyczne w 1928 r. Jednak po spokojniejszym roku naukowiec odzyskał siły i powrócił do normalnego trybu życia. Od 1930 r. podróżował ponownie - znów odwiedził USA. Trzecia wizyta w tym kraju miała miejsce w 1932 r. i następowała po ofercie pracy w Institut for Advanced Study w Princeton. Einstein miąłby tam spędzać piec miesięcy, a przez pozostałe siedem przebywałby w Berlinie. Tymczasem ze względu na żydowskie pochodzenie Einsteina jego sytuacja w Niemczech, w obliczu rosnącego w sile nazizmu, stała się niezwykle niebezpieczna. Einstein przyjął amerykańska propozycje i wyjechał do USA w grudniu 1932 r. Nigdy już miął nie powrócić do Niemiec. W 1933 r. odwiedził Oxford, Glasgow, Bruksele i Zurich. Nastąpiła lawina ofert z uniwersytetów. A przecież w 1901 r. bezskutecznie starał się o prace na jakiejkolwiek uczelni. Teraz biły się o niego miedzy innymi Jerozolima, Leiden, Oxford, Madryt i Paryż. Okresowa w zamierzeniu wizyta w USA zaczęła przedłużać się W 1935 r. Einstein otrzymał prawo stałego pobytu. W 1940 r. został obywatelem USA, jednakże postanowił zachować obywatelstwo szwajcarskie. Wcześniej pozbawiono go obywatelstwa niemieckiego. Jednym z jego wkładów w finansowanie wydatków wojennych było zlicytowanie rękopisu z 1905 r., dotyczącego szczególnej teorii względności. Osiągnął on cenę 6 milionów $. Manuskrypt ten do dzisiaj przechowywany jest w Bibliotece Kongresu USA.


     Do końca życia Einstein pracował nad połączeniem w jedną unitarną całość teorii grawitacji z innymi teoriami pola, np. z teorią pola elektromagnetycznego. Prace te ostatecznie nie zostały uwieńczone sukcesem. Pomimo wkładu w rozwój korpuskularnej teorii światła (zjawisko fotoelektryczne), był przeciwnikiem mechaniki kwantowej, a szczególnie jej tzw. interpretacji kopenhaskiej (N. Bohr) opartej na pojęciu prawdopodobieństwa.
     Oprócz wielu prac naukowych A. Einstein napisał także kilka prac popularyzujących własne teorie, m.in.: "Istota teorii względności (1922, wydanie polskie 1962), "Mein Weltbild" (1935), "Ewolucja fizyki" (wspólnie z Lepoldem Infeldem; 1947, wydanie polskie 1962).


Pierwsze małżeństwo Einsteina zakończyło się rozwodem, drugie było szczęśliwsze. Z pierwszą żoną miał dwoje dzieci, chłopców.

     Einstein brał czynny udział w życiu politycznym. Podczas I wojny światowej głosił pacyfistyczne idee, które w latach następnych - w obliczu nazistowskiego zagrożenia i rosnącej potęgi hitlerowskich Niemiec - zarzucił. Rosnące objawy antysemityzmu spowodowały, że stal się zdecydowanym orędownikiem syjonizmu. Gdy w roku 1939 niemieccy uczeni - Otto Hahn i Lisa Meitner - odkryli możliwość rozbicia atomu uranu, Einstein pod wpływem znajomych (m.in. Enrico Fermiego) napisał list do prezydenta USA Franklina Delano Roosevelta, w którym ostrzegał przed możliwością budowy przez nazistów bomby atomowej. W czasie II wojny światowej popierał prace zmierzające do budowy bomby jądrowej. W ten sposób stal się inicjatorem Manhattan Project. Nie uczestniczył w pracach nad nim, chociaż zatrudniony był w Marynarce Wojennej USA na stanowisku doradcy. Mawiał wówczas: "Jestem teraz w marynarce wojennej, ale przynajmniej nie musze mięć marynarskiego uczesania" Po wojnie uznał, że dalsza rozbudowa arsenału jądrowego zagraża istnieniu ludzkości, przed czym nieraz publicznie ostrzegał. W podpisanym tydzień przed śmiercią ostatnim liście - adresowanym do Bertranda Rusella - zgadzał się, aby jego nazwisko były wykorzystane w manifeście wżywającym wszystkie narody do porzucenia broni atomowej.


     W dowód uznania za poparcie syjonizmu rząd izraelski zaproponował Einsteinowi w 1952 r. prezydenturę Izraela po śmierci pierwszej głowy tego państwa. Nie przyjął tego urzędu, ale równocześnie poczuł się zakłopotany. Gdy Einstein odmawiał, zawsze starał się nikogo nie urazić i nie zrobić nikomu przykrości.

     W 1949 r. Einstein czuł się źle. Pobyt w szpitalu poprawił, co prawda stan jego zdrowia, ale fizyk zaczął przygotować się do ostatniej drogi. Swoje naukowe manuskrypty podarował hebrajskiemu uniwersytetowi w Jerozolimie. Dla tej właśnie uczelni zbierał fundusze, w latach 1925-28 był jego dyrektorem, ale w 1933 odrzucił ofertę pracy, gdyż był bardzo krytyczny wobec jego administracji. Albert Einstein zmarł w szpitalu w Princeton 18 kwietnia 1955 roku o godzinie 1:15 w nocy.



Osiągnięcia:
Najlepiej znanymi osiągnięciami Einsteina są dwie teorie względności, ale inne dokonania oczywiście tez zapewniłyby mu sławę naukowa. W istocie, Einstein uzyskał w 1921r. nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki przede wszystkim za prace wyjaśniającą ważne zjawisko fotoelektryczne, które stanowiło do owego czasu zagadkę dla fizyków. W swoim opracowaniu założył, że istnieją fotony, czyli cząstki światła. Ponieważ na długo przedtem stwierdzono w doświadczeniach poświeconych interferencji, że światło składa się z fal elektromagnetycznych, fale zaś i cząstki uznawano za pojęcia w sposób oczywisty przeciwstawne, wobec tego hipoteza Einsteina stanowiła radykalne i paradoksalne zaprzeczenie klasycznej teorii. Okazało się jednak, że jego wyjaśnienie efektu fotoelektrycznego ma duże znaczenie praktyczne, a hipoteza istnienia fotonów wywarła istotny wpływ na rozwój teorii kwantów i stanowi obecnie jej integralną cześć.

     Przy ocenie znaczenia Einsteina nasuwa się porównanie z Isaakiem Newtonem. Teorie Newtona są w zasadzie łatwe do zrozumienia, a jego geniusz wyraził się w tym, że to on pierwszy je sformułował. Natomiast teorie względności Einsteina są bardzo trudne do zrozumienia, nawet, gdy ktoś korzysta ze szczegółowych objaśnień. O ile, zatem trudniej było je stworzyć! Niektóre koncepcje Newtona stały w radykalnej sprzeczności z panującymi ówcześnie poglądami naukowymi, jednak jego teoria nigdy nie wydawała się wewnętrznie sprzeczna. Inaczej jest w przypadku teorii względności, która obfituje w paradoksy. Geniusz Einsteina polegał miedzy innymi na tym, że na samym początku, kiedy jego koncepcje wciąż jeszcze były nie sprawdzonymi hipotezami początkującego badacza, w obliczu jawnych sprzeczności nie poddał się i nie zrezygnował. Zamiast tego pracował usilnie, dopóki nie zdołał wykazać, że sprzeczności są jedynie pozorne i w każdym przypadku istnieje subtelny, ale poprawny sposób rozwiązania paradoksu. Dziś uważamy, że teoria Einsteina jest w istocie bardziej "poprawna" niż teoria Newtona.



     Einstein przewidział także kluczowe dla działania laserów zjawisko emisji wymuszonej.
  W okresie II wojny światowej uczony brał czynny udział w Manhattan Project (amerykanskim programie badań służącym do uzyskania broni jądrowej).

Opracował:

Diak Rafał (kl. 3A)

Jak powstaje burza?


Powietrze w górnych warstwach atmosfery jest o wiele zimniejsze niż przy powierzchni Ziemi. Ciepłe powietrze jest lżejsze od zimnego, więc unosi się do góry. W trakcie wznoszenia powietrze się rozpręża, a przy rozprężaniu wszystkie gazy bardzo się ochładzają. Tak wygląda wypływ dwutlenku węgla z przebitego naboju do syfonu, rozprężający się gaz ochładza się tak bardzo, że jego temperatura spada poniżej -80°C i gaz zamienia się w tak zwany suchy lód, a cały nabój pokrywa się szronem. Wznoszące się powietrze w trakcie rozprężania staje się chłodniejsze od otoczenia, a więc cięższe i opada na dół. Inaczej przebiega ten proces, gdy wznoszące się powietrze zawiera dużo pary wodnej. W miarę ochładzania się powietrza, zawarta w nim para wodna kondensuje się, czyli skrapla.
Przy kondensacji wydziela się dużo ciepła (tyle samo, ile wcześniej należało dostarczyć, aby woda odparowała). Uwalniające się ciepło powoduje, że powietrze wilgotne stygnie wolniej i jest stale cieplejsze, a więc lżejsze od otoczenia. To jest właśnie mechanizm, który powoduje, że w obszarze burzy powietrze bardzo gwałtownie - z prędkością pociągu pospiesznego - wznosi się do góry i osiąga wysokość powyżej 15 000 m.
Na tej wysokości temperatura jest bardzo niska (około -60°C). Skondensowane kropelki wody zamieniają się w lód, stopniowo łącząc się z sobą i tworząc coraz większe kryształy. Gdy cząsteczki lodu stają się zbyt wielkie, zaczynają spadać, pociągając za sobą w dół zimne powietrze. W trakcie opadania cząsteczki lodu topnieją i z chmury zaczyna padać deszcz. Ponadto stosunkowo chłodne powietrze, gdy tylko dotrze do powierzchni Ziemi, zaczyna rozchodzić się na boki.

Dlatego zwykle przed burzą wieje chłodny wiatr. Opadanie cząsteczek lodu lub kropel wody związane jest z jeszcze jednym zjawiskiem. Ponieważ Ziemia naładowana jest ujemnie, dół kropli lub kryształka lodu ładuje się przez indukcję ładunkiem dodatnim.


W czasie lotu w dół ten dodatni koniec kryształka lub kropli odpycha ze swojej drogi jony dodatnie, natomiast przyciąga i pochłania jony ujemne. Następuje tzw. separacja ładunku. Ładunki ujemne gromadzą się na dole chmury, a dodatnie na górze.


Ujemny ładunek na dnie chmury staje się na tyle duży, że napięcie pomiędzy Ziemią a chmurą dochodzi do 100 000 000 V. (Ziemia wprawdzie też ma ładunek ujemny, ale jest on tak maleńki wobec olbrzymiego ładunku ujemnego dołu chmury, że względem chmury Ziemia jest naładowana dodatnio).Te olbrzymie napięcia powodują wyładowania łukowe, czyli uderzenia pioruna.
Sam piorun też jest zjawiskiem bardzo złożonym. Najpierw od chmury odrywa się mały, jasny punkt, zwany prekursorem, który pędzi w kierunku Ziemi z prędkością 50 km/s. Przebiega 50 m i zatrzymuje się. "Odpoczywa" około 50 nanosekund i znowu posuwa się o krok, zwykle w nieco innym kierunku. Takimi skokami przebywa drogę aż do Ziemi. Droga, którą przebył, pełna jest ładunków ujemnych i staje się jakby drutem łączącym chmurę z Ziemią. Gdy w końcu ładunek ujemny zbliży się do Ziemi, z Ziemi zaczyna się wyładowanie w jego kierunku. Główne, najjaśniejsze uderzenie biegnie od Ziemi do góry, powodując błysk i grzmot. Prąd płynący w błyskawicy ma natężenie w szczycie około 10 000 A ta czasem więcej). Ale to jeszcze nie koniec. Po kilku setnych sekundy biegnie w dół nowy prekursor, zwany "ciemnym prekursorem". Biegnie tą samą drogą co pierwszy, ale już nie przystaje. Znowu następuje uderzenie powrotne po przygotowanej przez niego drodze. Takich kolejnych uderzeń może być wiele (zaobserwowano do 42 błyskawic na tym samym torze), zawsze jednak następują one bardzo szybko po sobie. Potem chmura "odpoczywa" przez co najmniej 5 s.
Z opisanego mechanizmu widać również, dlaczego piorun uderza w wystające, ostre przedmioty. Ładunki elektryczne najchętniej gromadzą się na wszelkiego rodzaju ostrzach. Błyskawica przebiega właściwie od Ziemi do chmury, więc gdy prekursor znajdzie się w pobliżu wystającego, ostrego budynku lub drzewa, wyładowanie zaczyna się od tego ostrzą i dosięga prekursora.

A grzmot? Na drodze przejścia błyskawicy wydziela się bardzo duża ilość ciepła (zgodnie z prawem Joule'a ) i powietrze rozgrzane do bardzo wysokiej temperatury gwałtownie się rozpręża. Stąd huk jak przy wystrzale.
W ten uproszczony sposób można przedstawić powstawanie burzy, błyskawic i piorunów. W rzeczywistości mechanizm powstawania burzy i piorunów jest dużo bardziej skomplikowany i jeszcze nie do końca wyjaśniony.


Tajemnica pioruna kulistego

Pojawia się nagle, zwykle podczas lub tuż po burzy. Ma kształt płonącej kuli, mieni się jasnym, choć nie oślepiającym światłem barwy czerwonej, pomarańczowej, żółtej lub białej. Rzadziej jest zielony lub błękitny.
Jest najczęściej wielkości brzoskwini lub piłki do koszykówki, choć obserwowano też takie o średnicy centymetra oraz kilku metrów. Rozpada się po kilku lub kilkudziesięciu sekundach. Czasem przy tym głośno grzmi, jak zwykły piorun, a czasem nic się nie dzieje - znika bez śladu.
Najdziwniejszy jest sposób, w jaki się porusza. Piorun kulisty najczęściej leci poziomo nad powierzchnią Ziemi, kilka metrów na sekundę. Lubi nagle i przypadkowo zmieniać kierunki, a zdarza się, że zastyga na krótki czas w miejscu.

Relacje świadków



Piorun kulisty pojawił się pół metra nad powierzchnią wody, przefrunął nad jego głową, zatrzymał się na ok. 30 sekund, pomknął do lasu, poodbijał się od drzew jak bilardowa kula i zniknął z pola widzenia.
Kula wleciała do samolotu pasażerskiego, przeleciała bezgłośnie nad głowami przerażonych pasażerów, podzieliła


się na dwie mniejsze kulki, które się zaraz na powrót połączyły, i nie czyniąc szkód wyleciała z drugiej strony samolotu.

Kula wielkości piłki do koszykówki wpadła do samolotu i zaczęła gonić za stewardessą tam i z powrotem w przejściu między siedzeniami.

Piorun zniknął, zanim zdążył w nią trafić.
Mieszkaniec Malanowa Franciszek Bartczak opowiadał, że w młodości też był świadkiem tego zjawiska. Piorun w postaci świecącej kuli wleciał do domu krążył po mieszkaniu ze świstem i przeleciał w odległości 1 metra od pana Bartczaka.


Po tym wydarzeniu wszyscy byli ogłuszeni a na ścianach pozostały wypalone ślady. Piorun nie wzniecił pożaru, ani nie wyrządził innych szkód. Często zetknięcie z piorunem kończyło się krótkotrwałym paraliżem. W roku 1936, kiedy do wnętrza pokoju przeniknęła kula ognia o średnicy ludzkiej głowy, świadek odważnie zniszczył kulę kilkoma uderzeniami deski. Nie poniósł szwanku, a po kuli pozostał tylko ostry zapach siarki. Wiele było jednak wypadków śmiertelnych. Według świadków pioruny kuliste wydają się być przyciągane przez ludzi i zwierzęta. Przenikają przez niektóre ściany i przeszkody, przeciskają się przez dziurki od kluczy i szpary pod drzwiami.

Próby wyjaśnienia



To tajemnicze zjawisko próbowano wytłumaczyć na różne sposoby od niemal 150 lat. Do rozwikłania zagadki zaprzęgano m.in. reakcje jądrowe, antymaterię, promieniowanie mikrofalowe. Niektórzy do dziś utrzymują, że to tylko optyczne złudzenie, a zdaniem innych maczają w tym palce kosmici.
Poniżej podajemy niektóre z teorii wyjaśnienia pioruna kulistego: „Jest to kula stopionego krzemu”, „To proces chemioluminescencyjny,


a może chmura cząsteczek metalu lub związków organicznych, odparowana uderzeniem zwykłego pioruna”, „Piorun kulisty to kula plazmy, antymaterii, mikrofal czy jakiejś płonącej substancji”, „Może to po prostu kula bardzo gorącego (o temperaturze ponad 30000°C) zjonizowanego powietrza” - tak ostatnio zaproponowali Antonio F. Ranada wraz z Jose L. Trueba z madryckiego Universidad Complutense.
Największym problemem ich teorii było zrozumienie, jak powietrze może bez zmian pozostawać tak długo bardzo gorące. Gorąca kula powietrza powinna rozprężyć się gwałtownie, natychmiast ochłodzić i przestać świecić. Poza tym powinna unieść się w górę, a nie sunąć poziomo.
Zjawisko ta nadal czeka na wyjaśnienie.

To tyle w pierwszym numerze.







Pobieranie 54.95 Kb.





©absta.pl 2020
wyślij wiadomość

    Strona główna