Fem rare ting som skjer i verdensrommet


rom

Kreditt: Pixabay/CC0 Public Domain

Det skal ikke en rakettforsker til for å vite at verdensrommet er rart. Men hvor rart kan overraske deg. Rom domineres av usynlige elektromagnetiske krefter som vi vanligvis ikke føler. Den er også full av bisarre typer materie som vi aldri opplever på jorden. Her er fem ujordiske ting som nesten utelukkende skjer i verdensrommet.

1. Plasma

På jorden antar materie vanligvis en av tre tilstander: fast, flytende eller gass. Men i rom99,9 % av normal materie er i en helt annen form – plasma. Laget av løse ioner og elektroner, er dette stoffet i en overladet tilstand utover gass som skapes når materie varmes opp til ekstreme temperaturer eller blir belagt med en sterk elektrisk strøm.

Selv om vi sjelden samhandler med plasma, ser vi det hele tiden. Alle stjernene på nattehimmelen, inkludert solen, er for det meste laget av plasma. Den dukker til og med opp av og til på jorden i form av lyn og i neonskilt.

Sammenlignet med gass, der individuelle partikler kaotisk zoomer rundt, kan plasma opptre kollektivt, som et lag. Den både leder strøm og påvirkes av elektromagnetiske felt– som opererer under den samme kraften som holder magneter på kjøleskapet ditt. Disse feltene kan kontrollere bevegelsene til ladede partikler i plasma og skape bølger som akselererer partiklene til enorme hastigheter.

Rommet er fulle av slike usynlige magnetiske felt som former plasmabanene. Rundt jorden leder det samme magnetfeltet som får kompassene til å peke nordover plasma gjennom rommet rundt planeten vår. På solen starter magnetiske felt solflammer og direkte raping av plasma, kjent som solvinden, som beveger seg over solsystemet. Når solvinden når jorden, kan den drive energiske prosesser, som nordlys og romvær, som hvis det er sterkt nok, kan skade satellitter og telekommunikasjon.







Denne koronale masseutkastningen, et enormt utbrudd av plasma fra soloverflaten, ble fanget opp av ESA/NASAs SOHO-oppdrag. Kreditt: ESA/NASA/SOHO

2. Ekstreme temperaturer

Fra Sibir til Sahara opplever jorden et omfattende temperaturområde. Rekorder eksisterer så høye som 134 °F og helt ned til -129 °F (57 °C til -89 °C). Men det vi anser som ekstremt på jorden er gjennomsnittlig i verdensrommet. På planeter uten en isolerende atmosfære svinger temperaturene vilt mellom dag og natt. Mercury ser regelmessig dager rundt 840 °F (449 °C) og kalde netter så lave som -275 °F (-171 °C). Og i selve verdensrommet opplever noen romfartøyer temperaturforskjeller på 33 °C mellom deres solbelyste og skyggefulle sider. Det ville vært som å ha et glass vann i skyggen og fryse på en varm sommerdag! NASAs Parker Solar Probe, ved nærmeste tilnærming til solen, vil oppleve forskjeller på over 2000 grader.

Satellittene og instrumentene NASA sender ut i verdensrommet er nøye utformet for å tåle disse ekstremene. NASAs Solar Dynamics Observatory tilbringer det store flertallet av tiden sin i direkte sollys, men noen få ganger i året går banen over i jordens skygge. Under denne kosmiske konjunksjonen, ellers kjent som en formørkelse, synker temperaturen på solcellepanelene med 158 °C. Ombordvarmere slås imidlertid på for å holde elektronikken og instrumentene trygge ved å tillate bare en halv grads dykk.

På samme måte er astronautdrakter bygget for å tåle temperaturer fra -250 °F til 250 °F (-157 °C til 121 °C). Draktene er hvite for å reflektere lys mens de er i solskinnet, og varmeovner er plassert på innsiden for å holde astronautene varme i mørket. De er også designet for å gi jevnt trykk og oksygen, og motstå skade fra mikrometeoritter og solens ultrafiolette stråling.







En animasjon av NASAs Parker Solar Probe som passerer nær solen. Mens Parker pisker rundt solen, roterer den for å holde temperaturfølsomme instrumenter bak et 4,5 tommers tykt karbonkomposittskjold designet for å tåle temperaturer som nærmer seg 1371°C (2500°F). I skyggen av skjoldet vil resten av instrumentet holde seg nær romtemperatur. Kreditt: NASAs Goddard Space Flight Center/Scientific Visualization Studio

3. Kosmisk alkymi

Akkurat nå presser solen hydrogen inn i helium i kjernen. Denne prosessen med å binde atomer sammen under enormt trykk og temperatur, smi nye elementer, kalles fusjon.

Da universet ble født, inneholdt det for det meste hydrogen og helium, pluss en dash av et par andre lette grunnstoffer. Fusjon i stjerner og supernovaer har siden forsynt kosmos med mer enn 80 andre elementer, hvorav noen gjør livet mulig.

Solen og andre stjerner er utmerkede fusjonsmaskiner. Hvert sekund smelter solen sammen omtrent 600 millioner tonn hydrogen – det er massen til den store pyramiden i Giza 102 ganger!

Sammen med dannelsen av nye grunnstoffer frigjør fusjon enorme mengder energi og lyspartikler kalt fotoner. Disse fotonene bruker rundt 250 000 år på å støte seg opp de 434 000 milene (omtrent 700 000 kilometer) for å nå solens synlige overflate fra solkjernen. Etter det tar lyset bare åtte minutter å reise de 93 millioner milene (150 millioner kilometerne) til jorden.

Fisjon, den motsatte kjernefysiske reaksjonen som deler tunge grunnstoffer i mindre, ble først demonstrert i laboratorier på 1930-tallet og brukes i dag i atomkraftverk. Energien som frigjøres i fisjon kan skape et katastrofalt smell. Men for en gitt mengde masse er det fortsatt flere ganger mindre enn energien som skapes fra fusjon. Forskere har imidlertid ennå ikke funnet ut hvordan de skal kontrollere plasmaet på en måte for å produsere kraft fra fusjonsreaksjoner.







Fusjon er prosessen der lette elementer presses under enormt trykk og temperatur inn i nye tyngre elementer. Kreditt: NASAs Goddard Space Flight Center/CILab

4. Magnetiske eksplosjoner

Hver dag buldrer verdensrommet rundt jorden med gigantiske eksplosjoner. Når solvinden, strømmen av ladede partikler fra solen, presser mot det magnetiske miljøet som omgir og beskytter jorden – magnetosfæren – floker den sammen solen og jordens magnetfelt. Til slutt knipser de magnetiske feltlinjene og justeres på nytt, og skyter bort ladede partikler i nærheten. Denne eksplosive hendelsen er kjent som magnetisk gjenoppkobling.

Mens vi ikke kan se magnetisk gjentilkobling med bare øyne kan vi se effektene. Noen ganger strømmer noen av de forstyrrede partiklene inn i jordens øvre atmosfære, hvor de gnister nordlyset.

Magnetisk gjentilkobling skjer over hele universet uansett hvor det er kronglete magnetiske felt. NASA-oppdrag som Magnetospheric Multiscale-oppdraget måler gjenkoblingshendelser rundt jorden, noe som hjelper forskere å forstå gjentilkobling der det er vanskeligere å studere, som i fakler på solen, i områder rundt sorte hull og rundt andre stjerner.







Store, usynlige eksplosjoner skjer hele tiden i verdensrommet rundt jorden. Disse eksplosjonene er et resultat av vridde magnetfeltlinjer som knipser og justeres på nytt, og skyter partikler over verdensrommet. Kreditt: NASAs Goddard Space Flight Center/CILab

5. Supersoniske sjokk

På jorden er en enkel måte å overføre energi på å gi noe et dytt. Dette skjer ofte gjennom kollisjoner, som når vinden får trær til å svaie. Men i verdensrommet, kan partikler overføre energi uten å røre. Denne merkelige overføringen finner sted i usynlige strukturer kjent som sjokk.

Ved støt overføres energi gjennom plasmabølger og elektriske og magnetiske felt. Se for deg partiklene som en fugleflokk som flyr sammen. Hvis det tar medvind og skyver fuglene med, flyr de fortere selv om det ikke ser ut som noe driver dem fremover. Partikler oppfører seg omtrent på samme måte når de plutselig møter et magnetfelt. Magnetfeltet kan i hovedsak gi dem et løft fremover.

Sjokkbølger kan dannes når ting beveger seg i supersoniske hastigheter – raskere enn lydhastigheten, altså. Hvis en supersonisk strømning møter et stasjonært objekt, danner det det som er kjent som et baugsjokk, ikke ulikt baugbølgen som skapes ved baugen til en båt forankret i en rask strøm. Et slikt buesjokk er skapt av sol-vind mens den pløyer inn i jordens magnetfelt.






Elektriske og magnetiske felt kan legge til og fjerne energi fra partikler, og endre deres hastigheter. Kreditt: NASA/Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio

Sjokk dukker opp andre steder i verdensrommet, som rundt aktive supernovaer som sender ut plasmaskyer. I sjeldne tilfeller kan sjokk opprettes midlertidig på jorden. Dette skjer når kuler og fly reiser raskere enn lydhastigheten.

Alle fem av disse merkelige fenomenene er vanlige i verdensrommet. Selv om noen kan reproduseres i spesielle laboratoriesituasjoner, kan de stort sett ikke finnes under normale omstendigheter her på jorden. NASA studerer disse rare tingene i verdensrommet slik at forskere kan analysere egenskapene deres, og gi innsikt i den komplekse fysikken som ligger til grunn for universets virkemåte.


3D-simuleringer forbedrer forståelsen av energetisk partikkelstråling og bidrar til å beskytte romressurser


Sitering: Fem rare ting som skjer i verdensrommet (2021, 13. desember) hentet 4. mai 2022 fra https://phys.org/news/2021-12-weird-outer-space.html

Dette dokumentet er underlagt opphavsrett. Bortsett fra enhver rettferdig handel for formålet med private studier eller forskning, kan ingen del reproduseres uten skriftlig tillatelse. Innholdet er kun gitt for informasjonsformål.