Népszabadság, 1994. december (52. évfolyam, 282-307. szám)
1994-12-17 / 296. szám
32 népszabadság Ulysses belesett a Nap szoknyája alá! Magyar kutatók dolgozzák fel a rendhagyó űrszonda adatait A közelmúltban rendhagyó és szerencsére sikeres vállalkozást hajtott végre egy űrszonda. Az Ulysses nevet viselő űreszköz szeptember közepén ugyanis 345 millió kilométer távolságból figyelte meg a Nap déli pólusának közelében végbemenő fizikai folyamatokat. Ez persze még nem lenne különleges teljesítmény. Az űrkutatás történetében azonban ezt megelőzően valamennyi űreszköz a Föld (és a bolygók) keringése által meghatározott síkban, az úgynevezett ekliptikában mozgott. Most viszont az Ulysses kilépett ebből a síkból, és „alulról” szemlélte meg a Napot. Az amerikai űrkutatási hivatal ezt a különleges szondát 1990 októberében indította útjára a Discovery űrrepülőgép fedélzetéről. A nagy akcióhoz, az ekliptika síkjából való kitérítéséhez ötletes módon a Jupiter bolygó hatalmas gravitációs terét használták fel. Azóta az Ulysses bolygóként kering a Nap körül, keringési síkja pedig nagyjából merőleges a Föld és a többi bolygó keringési síkjára. A műholdat az amerikai NASA és az európai ESA űrügynökségek építették, s felbocsátását 1986-ra tervezték a Challenger űrrepülővel, de ez az emlékezetes katasztrófa miatt elmaradt. A tudományos műszerek tervezésében és megépítésében tizenkét ország ötven intézetének több mint száz tudósa vett részt. A fedélzeti berendezések a kis energiájú ionokról és elektronokról, a nagy energiájú részecskékről és a semleges gázokról, valamint a kozmikus porról és a napszél ionösszetételéről gyűjtenek adatokat, figyelik a Nap röntgensugárzását és a kozmikus gammasugár-felvillanásokat, mérik az űrbéli sugárzás és a Napból eredő részecskék összetételét, végül vizsgálják a rádió- és a plazmahullámokat, valamint a mágneses teret. A Ulysses a Naphoz vezető bonyolult pályáján a Jupiter mellett suhant el, méghozzá olyan gyorsan, amilyenre ember készítette tárgy soha nem volt még képes. Eközben megállapította, hogy az óriás bolygó magnetoszférája a korábban mértekhez képest jelentősen megnőtt, amiben ma még nem ismert tényezők is szerepet játszanak. A Jupiter egyik nagy holdja, az Io közelében ugyanakkor a szonda a korábbi vulkánkitörésekből összeállt, kén- és nátriumtartalmú gyűrű sűrűségének lényeges csökkenését tapasztalta, ami valószínűleg a holdon lévő kisebb vulkáni aktivitás következménye. Más űreszköznek ennyi program is elég lett volna, de a trójai háború után kalandos utat bejárt görög Odüsszeusz nevét viselő szonda útjának igazán érdekes részei csak ezután kezdődtek. Ahogy gyűlnek az ismeretek a földi életet meghatározó Napról, egyre összetettebb, bonyolultabb kép alakul ki, és minden új ismeret új kérdéseket is felvet. Az már jól ismert, hogy a Nap különböző tulajdonságai nem gömbszimmetrikusak, nem azonosak mindenütt a gömbön, ezért vizsgálni kell a jelenségek térbeli eloszlását. Az Ulysses adatai mind újdonságok, hiszen eddig csak közvetett információink lehettek erről a térrészről. Különböző modellek is születtek, amelyek alapján előre jelezték a várható tulajdonságokat, ám most mód nyílt ezek első ellenőrzésére. A lényeg egyetlen mondatban: sok minden másképp működik, mint gondoltuk, de egyes előrejelzések, köztük magyar fizikusok eredményei is, beigazolódtak. A bolygóközi térben végzett mérésekből régóta ismeretes, hogy a Nap külső rétegéből, a koronából kilépő, főként elektronokból és protonokból álló részecskék árama, a napszél közvetítésével a bolygóközi térbe kiterjedő mágneses mező különböző tartományokra, szektorokra oszlik. Az eltérő mágneses polaritású tartományokat semleges zóna választja el, ennek térbeli alakjára eddig csak következtetni lehetett. A Nobel-díjas plazmafizikus, Alfvén a semleges elválasztó réteget alakja miatt a balerina szoknyájához hasonlította, amely együtt forog viselőjével, a Nappal. Az Ulysses most az ekliptika síkjából kilépve belesett a szoknya alá... A szonda fedélzetén működő, mágneses teret mérő műszereket a londoni Imperial College-ban tervezték és építették. A program vezetője, a magyar származású André Balogh a beérkező adatok feldolgozását is vezeti. Erdős Géza kandidátus, a KFKI Részecske- és Magfizikai Kutató Intézetének főmunkatársa pedig londoni munkatársaival a bolygóközi tér szerkezetének a Nap 11 éves ciklusával összefüggő változásait elemzi. (A Napon 11 évenként megfordul a mágneses tér polaritása, az északi és a déli mágneses pólus felcserélődik, s ezzel a ciklussal függ össze a napfoltok intenzitásának 11 éves váltakozása is.) Az Ulysses adatai alapján megállapították, hogy 1992 júniusában a Nap egyenlítői forgásához képest lelassult a semleges elválasztó réteg mozgása, a szoknya lassabban forog, mint a viselője. Korábban, a fellövéstől 1992 nyaráig még együtt forogtak, az Ulysses ráadásul a Napnál a déli szélesség 30. fokának környékén a szektorszerkezet eltűnését észlelte, ami a periodikus változás alapján a vártnál fél évvel korábban következett be. A semleges réteg, a szoknya pedig kevésbé hullámos, mint ahogy azt a napfelszín teréből várták, a szoknyát tehát ferdén, az ekliptika síkja felé hajolva viseli a Nap. A napszél a Nap legkülső rétegéből, a koronából lép ki. A csillagászok jól ismerik, hogy kétféle „szél fúj”, egy gyors és egy lassú. A lassú szél az ekliptika síkjában, másodpercenként körülbelül 400 kilométeres sebességgel terjed. A gyors szél ugyanakkor az úgynevezett koronalyukakból ered, ezek alacsonyabb, mintegy egymillió Kelvin-fok hőmérsékletű területek, amelyek röntgensugárzása is kevésbé intenzív, mint a korona más részeié. A várakozások szerint a gyors szél a Nap pólusai közelében lép fel, más tulajdonságú, mint az egyebütt kilépő részecskeáramlás. A mágneses tér egyes tulajdonságainak a pólusok környékén való eltérő viselkedését már tíz évvel ezelőtt jelezte modellszámításai alapján Kóta József, aki a a Részecske- és Magfizikai Kutató Intézet, valamint az amerikai Arizonai Egyetem munkatársa. Előrejelzése azon kevesek közé tartozik, amelyeket az Ulysses friss mérései igazoltak. Az adatok szerint a napkorona a pólusoknál lényegesen hűvösebb, mint az egyenlítői vidékeken, s más a kilépő napszél összetétele is. Általában héliumnál nehezebb elemekben gazdagabb, s több nehezen ionizálható oxigént tartalmaz, mint a lassú szél. A gyors szélben új jelenséget is felfedezett az Ulysses, ez pedig a nagy gázbuborékok kilövellése. A pólusok közelében ezek a buborékok a napszéllel együtt, vele azonos sebességgel haladnak, miközben nagy belső nyomásuk miatt gyorsan kitágulnak. Ez a folyamat lökéshullámokat kelt, egyet a Nap felé és egyet attól távolodva. Ezeket a nagy kitöréseket korábban egyértelműen kapcsolatba hozták a Földön észlelt hatalmas mágneses viharokkal. A Napból a Földre átterjedt mágneses viharok okozták egyes nagy áram-előállító rendszerek hirtelen összeomlását, s zavarták meg a mesterséges holdak működését, így tulajdonságaik felderítése, a jelenségek megértése azonnali és közvetlen haszonnal is jár. A szakértők arra számítottak, hogy a pólus közelében a mágneses tér egy rúdmágnes teréhez hasonlóan dipólus jellegű, tehát egyértelmű déli pólusa is. Ezt az elképzelést földi megfigyelések alapján a színképvonalaknak a mágneses tér hatására történő felhasadásából következtették ki. Ezzel szemben az Ulysses egy meglehetősen egyenletes teret észlelt, nem figyelt meg mágnesestér-koncentrációt, ami egy dipólusnál elengedhetetlen lenne. Újra kell gondolni az egészet! Az Ulysses-misszió ötletének felmerülése óta sokakat foglalkoztatott, hogy a Nap pólusainál várhatóan sokkal több kozmikus részecske lesz majd megfigyelhető, mint egyebütt. (A feltételezések szerint a nagy energiájú részecskék szupernóva-robbanásokban keletkeznek, s mozognak a galaxisokban és az intergalaktikus térben.) Úgy gondolták ugyanis, hogy a Nap pólusainál a kevésbé zavart mágneses tér miatt a mágneses erővonalak mentén mozgó töltött részecskék könnyebben juthatnak el a belső helioszférába, a Nap közelébe. Az Ulysses legfrissebb adatai szerint a déli pólus közelében a kozmikus sugárzás közel kétszer erősebb, mint az egyenlítői tartományokban, de még ez is sokkal kevesebb, mint a várt, tízes nagyságrendű eltérés. Újabb rejtély, ami bizonyára kapcsolatban van az előzővel, a déli pólusnál megfigyelt, a várttól eltérő mágneses térrel. Eközben az Ulysses fáradhatatlanul gyűjti az adatokat és továbbítja a Földre. Lassan ismét az egyenlítői tartományokhoz közeledik. A jövő év közepén halad el az északi pólus közelében. Vajon mennyiben egyeznek majd meg az északon megfigyelhető jelenségek a délen tapasztaltakkal? Az eltérések egyik oka nyilván az lesz, hogy a mérések a 11 éves napciklus másik pontjára esnek. A Nap mágneses pólusainak következő átfordulása 2000-2001-ben várható, ekkor észak helyet cserél déllel. Ma még nem biztos, hogy az Ulysses tudósíthat majd erről az eseményről. Műszakilag persze minden bizonnyal képes lenne rá, egyelőre azonban a földi program 1996 utáni folytatására sincs pénz. Jéki László A Jupiter gravitációs tere által az ekliptika síkjából kitérített űrszonda most alulról szemléli a Napot Futó találkozás a 110. elemmel A Darmstadtban működő nehézionciklotron mellett dolgozó kutatók bejelentése szerint világunkban néhány ezred másodpercre megjelent egy új elem. Az egyelőre névtelen, 269 tömegszámú, 100. elemet akkor észlelték, amikor a gyorsítóban nikkelatomokkal bombáztak ólomatomokat. A Peter Armbruster német fizikus által vezetett nemzetközi csapatban a helybeliek mellett orosz, szlovák és finn kutatók is dolgoznak. Képzett „elemvadászoknak” tekinthetők, hiszen már korábban, a nyolcvanas évek elején itt fedezték fel a 107., a 108. és a 109. elemet is. A darmstadti részecskegyorsító egyike a világ élvonalában álló három - új elemek felfedezésére alkalmas - részecskegyorsítónak. A másik kettő az oroszországi Dubnában, illetve a kaliforniai Lawrence Berkeley laboratóriumban működik. Dubnái kutatók egyébként már 1987-ben bejelentették, hogy felfedezték a 110. elemet, csakhogy ezt a tudományos világ nem ismerte el. Az új elemnek igen rövid a felezési ideje (az az idő, amely alatt egy adott mennyiségben lévő atomok fele elbomlik), azonban a kutatók nem pihennek babérjaikon, tovább vizsgálódnak még nehezebb elemek után. (New Scientist) Mint a kávéból a koffeint A koffeinmentes kávé úgy készül, hogy a kávéból úgynevezett szuperkritikus állapotban levő szén-dioxiddal kivonják a koffeint. A módszert most angol szakemberek a víz alól felhozott porózus anyagból készült tárgyak károsodás nélküli víztelenítésére alkalmazták. Mivel a víz nem elegyedik a szuperkritikus szén-dioxiddal, a kutatók a víztelenítendő tárgyat először 2,2- dimetoxi-propánba merítik. Ez az anyag úgy reagál a vízzel, hogy metanol és aceton keletkezik. A tárgyat ezután fagyott szén-dioxidot, szárazjeget tartalmazó autoklávba helyezik, amelyet lassan melegíteni kezdenek. Amikor a hőmérséklet eléri a 40 Celsius-fokot, a nyomás pedig a 90 bart (9 megapascalt), a szén-dioxid szuperkritikus állapotba kerül, vagyis a folyadék- és a gázfázist nem lehet megkülönböztetni. Az autokláv aljába egy tálcán vízmentes kalcium-kloridot helyeznek, amely megköti a szuperkritikus széndioxid által kiszorított acetont és metanolt. Mostanáig a kisebb tárgyakat először polietilén-glikolos áztatással, majd fagyasztva szárítással víztelenítették. Ez azonban nagyon időigényes eljárás: egy 200 gramm tömegű fatárgy kiszárítása legalább egy hónapig tart. Az új eljárással ez pontosan öt napot vesz igénybe. A polietilénglikol ráadásul a fémeket korrodálja, s így alkalmatlan az olyan tárgyak kezelésére, mint, mondjuk, egy fanyelű kés, amit eddig szét kellett szedni, és a komponenseket külön vízteleníteni. A szén-dioxidos eljárásnál ez felesleges. Sajnos ez a módszer is csak kisméretű tárgyak kezelésére alkalmas, legalábbis olyanokéra, amelyek beleférnek a speciális nyomásálló edénybe vagy autoklávba. (New Scientist) HÉTVÉGE, 1994. december 17., szombat Újoncok űrszéke A súlytalanságban végezhető mozdulatokat gyakorolhatják az űrhajós „növendékek” a NASA-nál egy valóságot imitált program segítségével. Eddig kétféle módon ismerkedhettek a súlytalansággal az asztronauták: rugókra felfüggesztve, illetve egy vízzel telt tartályba merülve. Mindkét módszernek vannak azonban hátrányai: a rugós módszer kényelmetlen, és csak részben adja a súlytalanság érzetét, míg a vízben az ember ugyan súlytalannak érzi magát, viszont a közegellenállás gátolja a mozgást. Az új módszerhez a test körvonalait követő széket és egy olyan szerkezetet használnak, amely a látszólagos valóság érzetét kelti. A karosszékben azt az embrionális testhelyzetet utánozzák, amit az űrben alvó ember vesz fel, vagyis nincs olyan visszajelzés az izmoktól, ami a gravitációra utalna. A súlytalanság érzete mellé a látszólagos valóságot utánzó felszereléssel az űrben lebegés látványát is adják. A karosszéket mozgató mechanikát úgy tervezték meg, hogy a lehető legvalósághűbben adja vissza a súlytalanság érzetét. Hidraulikát nem használhatnak, mert a dugattyúk kemények, és nem követik elég rugalmasan az asztronauták mozdulatait. Ezért „gázrugózást” és egy lineáris motort alkalmaznak, amely csak egy mozgó alkatrészt tartalmaz. Ezzel a módszerrel kb. 0,5 g gyorsulást lehet elérni, ami több mint elég ahhoz, hogy az asztronautákban a mozgás érzetét keltse. A reakcióidő is sokkal rövidebb, mint a hidraulika esetében, mivel nincsenek kinyitandó szelepek, az elméleti hatásfok pedig eléri a 80 százalékot. A szerkezet olyan sikeresnek bizonyult, hogy feltalálója más területen is tervezi a felhasználását. A berendezéssel lehetne ugyanis lifteket mozgatni vagy járművek felfüggesztését helyettesíteni. K. Z. P. A levegő nyomása is számít? Kutatásai nyomán meglepő feltételezésről számolt be Outake Masakazu japán kutató a közelmúltban Fukuokában tartott szeizmológiai konferencián. Bár egyes vezető japán tudósok egyelőre fenntartással fogadják elgondolását, azt már elismerik, hogy az elmélet esetleg hasznos lehet olyan esetekben, amikor az egyes földtani alakzatok kritikus feszültségi állapotban vannak. Outake elemezte Japán történelmének legnagyobb földrengéseit, s azt találta, hogy ezek mindegyike nyáron és ősszel következett be, amikor a légnyomás nagyobb, mint az év többi részében. Bár a nagy földrengések bekövetkeztének statisztikai valószínűsége ez esetben alig 0,1 százalék, a kutató a magas légnyomás és a nagy földrengések egybeesését mégis többnek találta, mint egyszerű véletlennek. Vizsgálatait Japán dél-nyugati partvidékére korlátozta, ahol a tengeri kéreglemez az eurázsiai kéreglemez részét képező japán szárazföld alá tolódik. Amikor a tenger alatti lemez lefelé elmozdul, magával húzza az eurázsiai lemez keleti szegélyét is. Ez utóbbiban rugalmas feszültség alakul ki, egészen addig, amíg le nem győzi a tengeri lemezzel való súrlódási ellenállást. Ekkor az eurázsiai lemez „felugrik”, és ez okozza a földrengést. A japán kutató 1961-ig visszamenőleg tanulmányozta a meteorológiai adatokat. Kiderült, hogy a térségben az átlagos légnyomás mintegy ezer pascallal (10 mbar) nagyobb augusztus és február között, mint az év többi részében. Ez azt jelenti, hogy ezekben a hónapokban a térségben az eurázsiai lemez minden négyzetméterére száz kilogrammos súlytöbblet nehezedik, amely viszont nem hat a tenger alatti lemezre. Az így keletkező feszültségkülönbség pedig elegendő lehet ahhoz, hogy rengést váltson ki olyan esetben, amikor a kritikus hely állapota már amúgy is nagyon közel van a megbillenéshez. Outake maga is bevallja, hogy vizsgálatai meglehetősen kevés számú eseten alapulnak. A továbbiakban más, kisebb földrengéseket is szemügyre akar venni, hogy megállapítsa, van-e tényleges korreláció köztük és a légnyomás között. Sz. Zs. A Japán alá csúszó tengeri kéreglemez magával húzza a kontinentális lemez keleti szegélyét. Az így keletkező feszültséget a légnyomás is befolyásolhatja.