tu jesteśmy

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.