Þú þarft ekki að vera NASA vísindamaður eða stjörnufræðingur til að skilja að geimurinn er magnaður. En hversu skrítið það er gæti komið þér á óvart. Alheimurinn einkennist af ósýnilegum rafsegulöflum sem við finnum venjulega ekki fyrir. Það er líka fullt af undarlegum efnum sem við höfum aldrei kynnst á jörðinni. Hér eru fimm ójarðnesk hlutir sem gerast nánast eingöngu í geimnum.
Plasma
Á jörðinni tekur efni venjulega eitt af þremur ríkjum: fast, fljótandi eða gas. En í geimnum eru 99,9% af venjulegu efni í allt öðru formi - plasma. Það samanstendur af frjálsum jónum og rafeindum og er í ofhlöðnu ástandi samanborið við gasið sem myndast þegar efni er hitað upp í háan hita eða verður fyrir miklum rafstraumi.
Þó að við höfum sjaldan samskipti við plasma, sjáum við það alltaf. Allar stjörnur á næturhimninum, þar á meðal sólin, eru að mestu leyti plasma. Það birtist jafnvel stundum á jörðinni í formi eldinga og neonskilta.
Ólíkt gasi, þar sem einstakar agnir hreyfast af handahófi, getur plasma virkað sameiginlega sem lið. Það leiðir rafmagn og er næmt fyrir rafsegulsviðum. Þessi svið geta stjórnað hreyfingu hlaðinna agna í blóðvökvanum og búið til bylgjur sem flýta fyrir agnunum á gífurlegan hraða.
Rýmið er fullt af slíkum ósýnilegum segulsviðum sem ákvarða feril blóðvökvans. Í kringum jörðina beinir sama segulsviðið og gerir áttavita til norðurs plasma í gegnum rýmið umhverfis plánetuna okkar. Á sólinni kalla segulsvið af stað sólblossum og beina straumum af plasma sem kallast sólvindi, sem fara í gegnum sólkerfið. Þegar sólvindurinn nær jörðinni getur hann valdið orkumiklum ferlum eins og norðurljósum og geimveðri sem, ef það er nógu sterkt, getur skemmt gervihnött og fjarskipti.
Mikill hiti
Frá Síberíu til Sahara upplifir jörðin mikið hitastig. Það eru til skrár um hitastig á bilinu 57°C til -89°C. En það sem við teljum öfgafullt á jörðinni er meðaltal í geimnum. Á plánetum án einangrandi lofthjúps sveiflast hitastigið mikið yfir daginn og nóttina. Á Merkúríus sjást reglulega dagar með um 449°C hita og kaldar nætur niður í -171° C. Og í sjálfu geimnum, á sumum geimförum, nær hitamunurinn á upplýstu og skuggahliðinni 33°C. Til dæmis, sólarnemi Parker sólkönnun NASA þegar nær dregur sólu mun það finna meira en 2 þúsund gráðu mun.
Gervihnettirnir og tækin sem NASA sendir út í geiminn eru vandlega hönnuð til að standast svo erfiðar aðstæður. Solar Dynamics Observatory NASA eyðir mestum tíma sínum í beinu sólarljósi en nokkrum sinnum á ári fer braut hennar í skugga jarðar. Í þessari geimferð lækkar hitastig sólarrafhlöðanna sem snúa að sólinni um 158°C. Hins vegar er kveikt á hitaranum um borð til að vernda rafeindatækni og hljóðfæri, sem gerir hitastiginu kleift að lækka allt að hálfa gráðu.
Að sama skapi eru geimbúningar hannaðir til að þola hitastig á milli -157°C og 121°C. Þeir eru hvítir á litinn til að endurkasta ljósi þegar þeir eru í sólinni og ofnar eru settir um allt innanhúss til að halda geimfarum hita í myrkri. Þau eru einnig hönnuð til að veita stöðugan þrýsting og súrefni, auk verndar gegn örloftsteinum og útfjólublári geislun frá sólinni.
Lestu líka: Getur ofurhröð höf kælt öfgafullar fjarreikistjörnur?
Kosmísk gullgerðarlist
Sólin þjappar vetni saman í helíum í kjarna sínum. Þetta ferli að tengja saman atóm undir gífurlegum þrýstingi og hitastigi, sem leiðir til myndunar nýrra frumefna, kallast hitakjarnasamruni. Þegar alheimurinn fæddist innihélt hann aðallega vetni og helíum auk nokkurra annarra léttra frumefna. Síðan þá hafa meira en 80 önnur frumefni birst í geimnum vegna samruna í stjörnum og sprengistjörnum, sem sum gera líf mögulegt.
Sólin og aðrar stjörnur eru frábærar hitakjarnavélar. Á hverri sekúndu brennir sólin um 600 milljón tonnum af vetni. Samhliða sköpun nýrra frumefna losar samruni mikið magn af orku og ljósögnum sem kallast ljóseindir. Þessar ljóseindir þurfa um 250 ár til að ferðast um 700 km og ná sýnilegu yfirborði sólarinnar frá sólkjarnanum. Eftir það þarf ljósið aðeins 8 mínútur til að ferðast 150 milljónir km til jarðar.
Klofnun, hið gagnstæða kjarnorkuhvarf sem skiptir þungum frumefnum í smærri, var fyrst sýnt á rannsóknarstofum á þriðja áratug síðustu aldar og er notað í dag í kjarnorkuverum. Orkan sem losnar við dreifingu getur valdið hamförum. En fyrir þetta magn af massa er það samt nokkrum sinnum minna en orkan sem losnar við samruna. Vísindamenn hafa þó ekki enn ákveðið hvernig eigi að stjórna blóðvökvanum á þann hátt að fá orku frá hitakjarnahvörfum.
Lestu líka: Innlendar jón-plasma gervihnattavélar voru prófaðar í Kharkiv
Segulsprengingar
Á hverjum degi geisar geimurinn umhverfis jörðina með miklum sprengingum. Þegar sólvindurinn, straumur hlaðinna agna frá sólinni, rekst á segulmiðilinn sem umlykur og verndar jörðina - segulhvolf - það flækir segulsvið sólar og jarðar. Að lokum þjappa segulsviðslínurnar saman og stilla saman og hrekja frá sér aðliggjandi hlaðnar agnir. Þessi sprengiviðburður er þekktur sem segulbundin endurtenging.
Þó að við getum ekki séð segultengingu með eigin augum getum við fylgst með áhrifum þess. Stundum komast sumar truflaðar agnir inn í efri lög lofthjúps jarðar þar sem þær valda norðurljósum (norðurljósum).
Segulfræðileg endurtenging á sér stað um allan alheiminn, þar sem segulsvið þyrlast. NASA verkefni eins og Magnetospheric Multiscale mæla endurtengingaratburði umhverfis jörðina og hjálpa vísindamönnum að finna það þar sem það er erfiðara að rannsaka, svo sem í blossum á sólinni, á svæðum í kringum svarthol og í kringum aðrar stjörnur.
Lestu líka: Jörðin gæti verið umkringd risastórum segulgöngum
Ofhljóðsleg högg
Á jörðinni er einföld leið til að flytja orku í gegnum hvata. Þetta stafar oft af árekstrum, eins og þegar vindur veldur því að tré sveiflast. En í geimnum geta agnir flutt orku án þess þó að rekast á. Þessi undarlegi orkuflutningur á sér stað í ósýnilegum mannvirkjum sem kallast höggbylgjur.
Í höggbylgjum er orka flutt í gegnum plasmabylgjur, raf- og segulsvið. Líttu á agnirnar sem fuglaflokk sem fljúga saman. Ef meðvindurinn dregur í sig og knýr fuglana þá fljúga þeir hraðar þó ekkert virðist ýta þeim áfram. Agnirnar haga sér á sama hátt þegar þær lenda skyndilega í segulsviði. Segulsviðið getur í raun gefið þeim ýtt áfram.
Höggbylgjur geta myndast þegar hlutir hreyfast á yfirhljóðshraða - það er hraðar en hljóðhraðinn. Ef yfirhljóðstreymi rekst á kyrrstæðan hlut myndar það svokallaðan nefblástur. Eitt slíkt bogahögg myndast af sólvindinum þegar hann rekst á segulsvið jarðar.
Höggbylgjur finnast líka á öðrum stöðum í geimnum, til dæmis í kringum virkar sprengistjörnur sem gefa frá sér plasmaský. Í sumum tilfellum geta höggbylgjur orðið tímabundið á jörðinni. Þetta gerist þegar skot og flugvélar fljúga hraðar en hljóðhraðinn.
Öll fimm þessi undarlegu fyrirbæri eru algeng í geimnum. Þó að hægt sé að fjölga sumum þeirra við sérstakar rannsóknarstofuaðstæður, þá finnast flestar þeirra ekki við eðlilegar aðstæður á jörðinni. NASA er í námi þessi undarlegu fyrirbæri í geimnum svo að vísindamenn geti greint eiginleika þeirra og fengið innsýn í þá flóknu eðlisfræði sem liggur til grundvallar því hvernig alheimurinn okkar virkar.
Lestu líka: