![]() |
![]() |
|
![]() |
![]() |
MAGAZYN.pl -> Fantastycznie -> Listy z laboratorium | ||
![]() | ||
![]() |
![]()
|
Star Wars - podejście fizyczne Phil Plait
Źle: W scenie ponad planetą Naboo, widzimy flotę składającą się ze statków Federacji Handlowej odcinających się od planety, a w tle niebo pełne gwiazd. Dobrze: To obraz typowy dla filmów science fiction, ale zadaj sobie pytanie: czy kiedykolwiek widziałeś coś podobnego w rzeczywistości? Odpowiedź brzmi: nie. Kiedy NASA transmituje na żywo obrazy ze statku kosmicznego, zwykle widzimy Ziemię w żywych błękitach, brązach, zieleniach i oślepiających bielach, ale nigdy nie można równocześnie zobaczyć gwiazd. I odwrotnie, kiedy widać gwiazdy, obraz Ziemi jest niesamowicie prześwietlony. Dzieje się tak z powodu kontrastu. Gwiazdy są bardzo blade, podczas gdy Ziemia (czy statek lub astronauci zawieszeni w przestrzeni) są silnie rozświetleni. Słońce oświetla ich pełną mocą. Zatem Ziemia oświetlona przez Słońce jest setki tysięcy razy jaśniejsza od gwiazd w tle. Kiedy astronauci nastawiają aparat fotograficzny, muszą ustawić go na odpowiednią jasność. Aby naświetlić poprawnie Ziemię, muszą odciąć większość światła przesłaniając obiektyw, ale blade gwiazdy nie będą widoczne. Jeśli nastawiają aparat fotograficzny tak, aby wpuścić wystarczającą ilość światła aby zobaczyć gwiazdy (lub mówiąc precyzyjnie, używają aparatu, który wzmacnia światło gwiazd), światło odbite od Ziemi silnie prześwietla obraz. Jeśli nawet niebo wygląda na czarne, na zdjęciu nie będzie widać żadnych gwiazd. Otrzymałem kilkanaście listów z pytaniem, czy ludzkie oko będzie widzieć inaczej niż aparat fotograficzny. Innymi słowy, jeśli ludzkie oko jest zdolne widzieć obiekty o większym kontraście niż aparat fotograficzny, to czy moje obiekcje są ciągle zasadne? Tak, są. Ron Parise jest astronautą, któremu przydarzyło się pracować na tym samym piętrze, na którym ja pracuję (ależ mam extra pracę, co?), więc zapytałem go widział gwiazdy poprzez okno statku kosmicznego w czasie, gdy widać było oświetloną Ziemię. Odpowiedział: nie; jedyne gwiazdy, które można dostrzec, to tylko te najjaśniejsze i tylko kilka z nich. Tak jak aparat, ludzkie oko ma ograniczony zakres jasności, który może zarejestrować, a Ziemia (lub Naboo) jest tak jasna, że przyćmiewa wszystkie gwiazdy. Tak przy okazji dodam, że niektórzy myślą, że NASA nigdy nie wysłała ludzi na Księżyc, a wszystkie filmy z programu Apollo były sfabrykowane. Jako jeden z kluczowych dowodów przytaczają oni argument, że na wszystkich zdjęciach zrobionych na księżycu nie widać gwiazd! Zamiast zapytać kogoś, kto zna się na fotografii, wyciągają oni pochopne wnioski, że NASA jest w stanie kierować największym spiskiem w historii. To przykład błędnego rozumowania w najgorszej formie. Źle: Tatooine orbituje wokół układu podwójnego gwiazd, jednak we wszystkich scenach widać tylko pojedyncze cienie. Dobrze: Najpierw przyjrzyjmy się orbitcie Tatooine. Jak to jest z orbitowaniem wokół układu dwóch gwiazd? W trzech scenach widać, że Tatooine krąży wokół dwóch gwiazd. Po raz pierwszy w pierwszym filmie "Nowa Nadzieja". Kiedy Luke zastanawia się nad swoim życiem po tym, jak jego ciotka i wuj mówią mu, że nie może wstąpić na akademię by zostać pilotem, widać, jak Luke obserwuje słońca zachodzące nad pustynią. W "Mrocznym Widmie", kiedy statek kosmiczny opuszcza Tatooine, przez chwilę widzimy dwa słońca na niebie. W tym samym filmie matka mówi do Anakina "Nie możesz powstrzymać zmian, nie bardziej niż powstrzymać zachód słońc". Zwróćcie uwagę na liczbę mnogą. Dla jasności: układ podwójny gwiazd (lub gwiazda podwójna) to układ dwóch gwiazd (więcej niż dwie to układ wielokrotny), które są powiązane siłami grawitacji; to znaczy, że orbitują wokół siebie. Kiedyś myślałem, że istnienie planety krążącej wokół gwiazdy podwójnej jest prawie niemożliwe. Teraz wiem, że jest to skomplikowane , ale nie niemożliwe. Astronomowie znają przynajmniej dwie planety krążące wokół gwiazd podwójnych: są to planety krążące wokół 16 Cygni B i Rho Corona Borealis. W tych przypadkach planety krążą wokół jednej z gwiazd. Istnieją trzy sposoby, na które planeta może krążyć w układzie podwójnym. Może krążyć wokół jednej z gwiazd w bliskiej odległości, wokół obu gwiazd w dużej odległości, lub wokół obu gwiazd po ósemce. Przyglądnijmy się każdej z możliwości: 1. Rysunek 8: To jest orbita po której lecąca planeta okrąża oba słońca, kreśląc linię w kształcie ósemki. Najpierw wokół jednej gwiazdy, pomiędzy gwiazdami, następne wokół drugiej, a potem znowu pomiędzy nimi. Tego rodzaju orbita jest nadzwyczaj niestabilna, a poza tym bardzo długa. Planeta może zostać wyrzucona z układu! Jest wielce nieprawdopodobne, by planeta została na takiej orbicie wystarczająco długo, by powstały tam warunki dogodne do założenia koloni. Ponadto panowałyby tam bardzo duże wahania temperatury, przez co utrzymanie tam życia byłoby wprost niemożliwe. 2. Orbitowanie wokół jednej gwiazdy: To przypadek , jaki zachodzi w przypadku odkrytych planet wokół układów podwójnych. Jednakże ten przypadek nie pasuje do Gwiezdnych Wojen. W filmie widzimy obydwie gwiazdy jednocześnie w oby scenach, gdzie je widać, i obie mają z grubsza te same rozmiary. Gdyby planeta krążyła wokół jednej gwiazdy, druga byłaby znacznie mniejsza, gdyż znajdowałaby się w o wiele większej odległości. Jedyna możliwość, kiedy gwiazdy mogłyby być podobnych rozmiarów, to przypadek, kiedy druga z nich jest gigantem. To jest możliwe, ale moim zdaniem nieprawdopodobne. Gwiazdy giganty nie leżą daleko na skali czasu życia gwiazd, i dlatego to byłby zbieg okoliczności, gdyby przytrafiło się nam spotkać planetę zdatną do życia w sąsiedztwie giganta. Oczywiście, możemy oceniać tylko na podstawie jednej planety, więc wszystko jest możliwe! 3. Orbitowanie wokół obu gwiazd: To, moim zdaniem, jest przypadek odpowiedni dla Gwiezdnych Wojen. Jeśli planeta orbituje dość daleko, orbita jest wystarczająco stabilna, aby zapewnić stałe warunki na czas życia cywilizacji, czy to powstałej, czy też osiadłej na Tatooine. O ile pamiętam, jedna z gwiazd była żółta, a druga pomarańczowa, z czego wynika, że pierwsza jest podobna do naszego słońca a druga trochę chłodniejsza. Gdyby gwiazdy zbytnio się do siebie zbliżyły, ich wzajemna grawitacja spowodowałaby zniekształcenie ich kształtów i powstałoby coś o kształcie raczej jajek niż sfer. Tak się nie stało w przypadku Tatooine, z czego wynika, że gwiazdy są od siebie stosunkowo daleko. Tatooine przypomina Saharę - gorącą i suchą (patrz przykład poniżej); prawdopodobnie krąży wystarczająco daleko obu gwiazd, by orbita była stabilna i jednocześnie wystarczająco blisko, aby klimat był gorący. Jeśli obie gwiazdy są oddalone powiedzmy 50 milionów kilometrów od siebie, wzajemna grawitacja jest zbyt mała, aby zauważyć wpływ gołym okiem, dokonując pobieżnych obliczeń na pierwszym z brzegu świstku papieru. Planeta powinna być mniej więcej w takiej samej odległości od gwiazd, jak Ziemia od Słońca. Powinno być gorąco, ale jeszcze wciąż wystarczająco daleko, aby orbita była stabilna.
Źle: Anakin przebywa na pokładzie statku królowej Amidali. Jest mu zimno. Padme, dwórka królowej mówi do niego "Pochodzisz z gorącej planety, a przestrzeń kosmiczna jest zimna". Dobrze: Bez dwóch zdań, Padme użyła tutaj poetyckiego porównania, ale jako pretekst dla krótkiej i zabawnej lekcji astronomii, potraktujmy te słowa dosłownie. Wszystko zależy od tego, jak potraktujemy określenie "przestrzeń kosmiczna". Przestrzeń sama w sobie nie ma temperatury! Aby było gorąco, coś musi tam być, a przestrzeń jest z technicznego punktu widzenia próżnią. Jednakże, jeśli umieścić w przestrzeni termometr, pokaże on jakąś temperaturę. To nie temperaturę samej przestrzeni zmierzysz, ale temperaturę termometru, jaką nadadzą mu uderzające fotony; te fotony to po prostu światło z jakiegoś źródła. Na przykład w pobliżu gwiazdy jest całkiem ciepło! W większej odległości od gwiazdy, temperatura może być bardzo niska, aż do około 3 stopni powyżej zera absolutnego. Trudniej jest uzyskać niższe temperatury, ponieważ Wszechświat sam promieniuje taką temperaturę, więc nie ważne gdzie jesteście, będziecie czuli przynajmniej trochę ciepła (istnieje parę szczególnych miejsc, gdzie jest jeszcze zimniej, ale to już byłoby czepianie się szczegółów). Powinienem podkreślić, że ciepło i temperatura to w rzeczywistości dwie różne rzeczy, i sugeruję, byście poświęcili chwilę i przeczytali jedną z moich Jednokęsowych Przekąsek, która porusza ten temat. Dobrze: Po wyścigu ścigaczy, Qui-Gon opatruje skaleczenie Anakina. Anakin, który marzy o opuszczeniu Tatooine, patrzy na gwiazdy i mówi, "Jest ich tak wiele! Czy wszystkie mają systemy planetarne?" Qui-Gon spogląda w górę i uśmiecha się i odpowiada "Większość z nich". Tak, to mi się podoba. Qui-Gon w większości ma rację. Jakieś dziesięć lat temu nie znaliśmy innych planet poza naszym Układem Słonecznym, i mogliśmy co najwyżej spekulować na temat ich liczby. Dzisiaj znamy ich ponad tuzin. Większość z nich to samotne olbrzymie planety obiegające swoje gwiazdy macierzyste w bliskiej odległości, ale na początku 1999 roku odkryto system z trzema planetami. Istotne w przypadku tego systemu jest to, że oddalony jest on tylko o 44 lata świetlne, co oznacza, że jest w naszym najbliższym sąsiedztwie w porównaniu do rozmiarów Drogi Mlecznej. twierdzenie takie może być nieco ryzykowane, ale łatwo sobie wyobrazić, że jeśli jeden system planetarny jest tak blisko, Galaktyka musi być ich pełna. Może zatem George Lucas nie mylił się w tej kwestii: Galaktyka (nawet taka daleko, daleko stąd) może posiadać miliony, a nawet miliardy planet czekających na nasze odkrycie. Dla mnie to jedno z największych i najbardziej ekscytujących marzeń. Pragnę podziękować Geoffreyowi Landisowi, kolejnemu maniakowi nauki w science-fiction za zwrócenie uwagi na kilka makabrycznych błędów, jakie popełniłem na tej stronie, Wayne'owi Bellowi za przypomnienie mi, że pustynie są suche, ale niekoniecznie gorące, i wielu innym, którzy przysłali mi korespondencję z sugestiami! Phil Plait |
|
|