Tym razem do spotkania w podziemiach Zamku w Żaganiu ściągnęło nas jedno z oddziaływań fundamentalnych: grawitacja. To powszechnie znane wszystkim oddziaływanie przez wieki było n niedostrzegane a potem błędnie interpretowane. Jeszcze dzisiaj mamy wśród nas takich, którym trudno jest uzmysłowić sobie w jaki sposób ludzie po drugiej stronie globu nie spadają … no właśnie niby gdzie mieliby spadać?
My spadliśmy do Sali nr 061. Gdzie 24 godziny na dobę pracują serwery w poszukiwaniu jednych z najbardziej tajemniczych obiektów związanych z grawitacją – pulsarów. W tym poważnym projekcie naukowym poddajemy analizie dane z wielu radioteleskopów. A co z siłą ciążenia? Jak jest jej natura? I co ma z nią wspólnego para tajemniczych towarzyszy: ciemna materia i ciemna energia? Na te i kilka innych pytań szukaliśmy odpowiedzi.
Pojęcie grawitacji znane jest naszej cywilizacji od czasów Newtona. Pomimo upływu czasu nadal nie znamy wielu zagadnień z nią związanych. Ale dzięki systematycznej nauce coraz więcej rozumiemy. Natura grawitacji polega na odkształcaniu czasoprzestrzeni. Choć newton wcale tego tak nie rozumował. Dzięki grawitacji planety krążą wokół Słońca. Wytwarzana przez nie studnia grawitacyjna powoduje, że poruszając się z prędkością daną sobie nie mogą się wydostać, wspiąć po krzywiźnie dołu grawitacyjnego. Einsteinowska interpretacja grawitacji pozwala zrozumieć nie tylko jak ale i dlaczego planety poruszają się po elipsach. My za to zajęliśmy się obliczeniem prędkości obiektów w polach grawitacyjnych różnych ciał, które pozwoliłyby by im na krążenie po stacjonarnych orbitach a nawet wydostanie się z ich oddziaływania na zawsze. Jest to pierwsza i druga prędkość kosmiczna.
Wyliczenie jej to otrzymanie z jednej strony wzorów związujących zależnościami różne wielkości fizyczne.
Wzór nr1 - na pierwszą prędkość kosmiczną wynika ze zrównoważenia siły przyciągania grawitacyjnego ciała niebieskiego przez siłę odśrodkową w czasie poruszania się wokół niego.
Wzór nr2 - w drugiej prędkości osiągamy wartości pozwalające na przeniesienie ciał (rakiety) w nieskończoność w polu masy M.
Do naszych badań zaprzęgliśmy komputery i na bazie arkusza kalkulacyjnego zbudowaliśmy funkcję liczące te wartości. Powstały zbiory danych o różnych ciałach niebieskich. Wystarczyło tylko pobrać masy i promienia. Oprócz tego, że wyliczyliśmy wartości, poznaliśmy metody takich obliczeń na bazie arkusza Exel – szczególnie praca z liczbami bardzo dużymi i bardzo małymi. Wszak stała grawitacji G to wartość bardzo mała a masa Słońca w kilogramach to bardzo duża wartość, choć są większe.
W przypadku Słońca potrafimy sobie jeszcze poradzić z uzyskaniem prędkości, która pozwoli opuścić na zawsze Układ Słoneczny. Takie prędkości za pomocą asysty grawitacyjnej uzyskały sondy Pionier i Voyager. Ale dla IV prędkości kosmicznej, prędkości do opuszczenia Galaktyki jeszcze nam bardzo daleko. Przy okazji poznaliśmy metody na zmniejszanie nakładów energetycznych na takie podróże. Lot w kierunku poruszania się Ziemi i Słońca pozwala na rozpędzanie statków kosmicznych do mniejszych prędkości, bo część pracy wykonuje podróżująca w przestrzeni Ziemia. To nam tez uzmysławia jak potężne jest to oddziaływanie. Dla przykładu zastąpienie siły przyciągania Księżyca wymaga zastosowania liny o średnicy 500km. a co dopiero siły wielkich planet czy naszej gwiazdy, albo czarne dziury w naszej Galaktyce?
Sprawę jeszcze bardziej komplikuje obecność czarnej materii, a raczej nasz barak wiedzy o jej naturze. O jej obecności w zasadzie już wiemy na pewno, ale nie potrafimy jej dotknąć. Badamy ją metodami pośrednimi, co nie zawsze się sprawdza w każdych warunkach i nadal ciągle często przypuszczamy. Czas pozwoli nam zaspokoić swoją ciekawość. Kolejni naukowcy i ciągła praca wielu ludzi nad tym tematem wreszcie pozwoli na poznanie odpowiedzi na te i wiele jeszcze innych pytań. Jak pokazuje historia nauki w wielu przypadkach niepoślednią rolę odgrywali pasjonaci nauk ścisłych. Być może już wiemy, ale potrzebne jest nowe spojrzenie, nowy punkt widzenia. Spojrzenie z nowej perspektywy. Wtedy to dostrzeżemy wszystkie szczegóły i zrozumiemy naturę ciemnej materii i ciemnej energii. Nie tylko będziemy wiedzieć jak ale również dlaczego. To drugie jest dla nas nawet ważniejsze od pierwszego.
Przeczytaj więcej:
Tym razem do spotkania w podziemiach Zamku w Żaganiu ściągnęło nas jedno z oddziaływań fundamentalnych: grawitacja. To powszechnie znane wszystkim oddziaływanie przez wieki było n niedostrzegane a potem błędnie interpretowane. Jeszcze dzisiaj mamy wśród nas takich, którym trudno jest uzmysłowić sobie w jaki sposób ludzie po drugiej stronie globu nie spadają … no właśnie niby gdzie mieliby spadać?
