Prosimy o wy陰czenie blokowania reklam na tej stronie.

fizyka.org  ::  fizyka.jamnika.pl  ::  mamy 15 lat!

Fizyka
Fizyka
 
Strona g堯wna > Artyku造 - Fizyka > Sondy kosmiczne Pioneer
Wariacje grawitacji

Wystrzelone 33 lata temu sondy kosmiczne Pioneer lec niezupe軟ie tak, jak przewidywano. Czy瘺y ujawni這 si nieznane dot康 oblicze grawitacji?

Data 2 marca 1972 r. by豉 jedn z najwa積iejszych w dziejach podboju kosmosu. Wtedy to na szczycie pot篹nej rakiety Atlas Centaur wyniesiony zosta w kosmos pr鏏nik Pioneer 10 – pierwsze dzie這 ludzkich r彗, kt鏎e mia這 opu軼i granice Uk豉du S這necznego, by po dw鏂h milionach lat lotu dotrze w okolic gwiazdy w gwiazdozbiorze Byka. Trzy miesi帷e p騧niej w jego 郵ady polecia Pioneer 11, kt鏎ego ostatecznym celem, po czterech milionach lat lotu, mia by gwiazdozbi鏎 Or豉. Do obu sond przymocowano plakietki przedstawiaj帷e m篹czyzn i kobiet na tle rysunku pr鏏nika, kt鏎e mia造 wskaza obcym, 瞠 tw鏎c pr鏏nik闚 jest cywilizacja zamieszkuj帷a trzeci planet Uk豉du S這necznego.

Jednak nie kontakt z obcymi czy pierwszy w dziejach ludzko軼i lot do gwiazd by造 zasadniczym celem misji Pioneer闚. W grudniu 1973 r. jedna z sond min窸a w odleg這軼i nieco ponad 100 tys. km Jowisza, najwi瘯sz planet Uk豉du S這necznego. Wykona豉 wtedy znakomitej jako軼i zdj璚ia oraz badania, kt鏎e dowiod造, 瞠 powierzchni tej planety jest wielki ocean. Pioneer 11 zbli篡 si do Jowisza na niewiele ponad 40 tys. km (na takiej wysoko軼i nad Ziemi kr捫 tzw. satelity geostacjonarne b璠帷e podstaw globalnych system闚 陰czno軼i i telewizji nadawanej z orbity), a potem polecia na spotkanie z nast瘼n planet, Saturnem, fotografuj帷 jego powierzchni, pier軼ienie i ksi篹yce.

Oba Pioneery przesy豉造 na Ziemi dane przez wiele kolejnych lat, eksploruj帷 zewn皻rzne obszary Uk豉du S這necznego. Pioneer 11 zamilk we wrze郾iu 1995 r., za ostatni kontakt z Pioneerem 10 mia miejsce w kwietniu 2002 r. W chwili wysy豉nia ostatnich sygna堯w oba pr鏏niki znajdowa造 si w odleg這軼i od S這鎍a osiemdziesi璚iokrotnie wi瘯szej ni Ziemia, kilkakrotnie dalej ni Pluton. I w豉郾ie ta odleg這嗆 oraz d逝gi okres sprawno軼i urz康ze nawigacyjnych pozwoli造 uczonym dokona sensacyjnej obserwacji: Pioneery nie by造 tam, gdzie by powinny zgodnie z prawami rz康z帷ymi przyrod, wed逝g naszej obecnej wiedzy. Trajektoria obu sond odchyli豉 si od przewidzianej teoretycznie o kilkaset tysi璚y kilometr闚. Co wi璚ej – okaza這 si, 瞠 przyczyn tego odchylenia jest nieznana dotychczas, skierowana ku S這鎍u, niewielka sta豉 si豉.

Na pocz徠ku lat osiemdziesi徠ych John Andersen, fizyk z Jet Propulsion Laboratory, pierwszy zwr鏂i uwag na dziwne zachowanie Pioneer闚. Analizuj帷 dane nadchodz帷e z obu sond Andersen zauwa篡, 瞠 z torami ich lotu jest co nie w porz康ku: Pioneery lecia造 coraz wolniej. Pocz徠kowo przyj掖 najbardziej prawdopodobn hipotez: mo磧iw przyczyn odchylenia od przewidywanej trajektorii jest b陰d w rachunkach, nieuwzgl璠nienie wp造wu planet, a mo瞠 samo funkcjonowanie zainstalowanych na ich pok豉dzie urz康ze? Trwaj帷e wiele kolejnych lat analizy pokaza造 jednak, 瞠 wszystkie te przypuszczenia s b喚dne. Obliczenia powt鏎zono wielokrotnie, analizowano r騜norakie mo磧iwo軼i, jak efekty spowodowane rozgrzewaniem baterii j康rowej zasilaj帷ej pr鏏niki czy ci郾ienie wywierane na sondy przez odbierane i wysy豉ne sygna造 radiowe, ale 瘸dna z nich nie mog豉 by odpowiedzialna za zmian trajektorii.

Po ponad dwudziestu latach 禦udnej pracy w 2002 r. Andersen z paroma wsp馧pracownikami opublikowa wyniki swoich bada w jednym z najbardziej presti穎wych periodyk闚 fizycznych „The Physical Review”. Chocia wci捫 oficjalnie g堯wnym podejrzanym jest niezauwa穎ny efekt zwi您any z dzia豉niem urz康ze pok豉dowych, przes豉nie artyku逝 jest proste: anomalne zachowanie Pioneer闚 wydaje si 鈍iadczy, 瞠 co dziwnego dzieje si z grawitacj!

Si豉 grawitacji jest najlepiej znan z codziennego do鈍iadczenia i jednocze郾ie najbardziej tajemnicz ze wszystkich si, kt鏎e obserwujemy w przyrodzie. W XVII w. Isaac Newton zapisa si na zawsze w historii nauki, wyja郾iaj帷, 瞠 przyczyn spadania jab趾a i ruchu Ziemi dooko豉 S這鎍a jest ta sama si豉 grawitacji. Trzy wieki p騧niej Albert Einstein zrozumia, tworz帷 tym samym podwaliny wsp馧czesnej astrofizyki i kosmologii, 瞠 grawitacji odpowiada zakrzywienie przestrzeni i czasu. Ale obie te wielkie teorie, Newtona i Einsteina, staj si wobec anomalii lotu Pioneer闚 zupe軟ie bezradne. Coraz wi璚ej fizyk闚 sk這nnych jest s康zi, 瞠 te anomalie s przejawem istnienia nowego, nieznanego oblicza grawitacji. Sk豉nia ich do tego pogl康u r闚nie fakt istnienia podobnego, niewyt逝maczonego efektu ju nie w 鈍iecie pr鏏nik闚 kosmicznych, ale w znacznie wi瘯szej skali: galaktyk i ca貫go kosmosu.

Mniej wi璚ej w tym samym czasie, kiedy Andersen zacz掖 analizowa dane sp造waj帷e z Pioneer闚, izraelski astrofizyk Mordehai Milgrom zainteresowa si obserwowanym ruchem gwiazd na peryferiach odleg造ch galaktyk. Ku jego zdziwieniu okaza這 si, 瞠 r闚nie gwiazdy te poruszaj si w spos鏏 przecz帷y przewidywaniom teorii grawitacji: ruch ten charakteryzuje si okre郵on skal przyspieszenia o warto軼i bardzo podobnej do anomalnego przyspieszenia Pioneer闚. 疾by by這 jeszcze ciekawiej, w ostatnich latach okaza這 si, i ca造 nasz Wszech鈍iat rozszerza si coraz szybciej. I zn闚 warto嗆 tego przyspieszenia jest mniej wi璚ej taka, jak anomalne przyspieszenie Pioneer闚. Mamy wi璚 do czynienia z pojawieniem si podobnego efektu przyspieszania w trzech sytuacjach: na obrze瘸ch Uk豉du S這necznego, przyspieszenia galaktyk i Wszech鈍iata; wtedy, gdy si豉 newtonowskiej czy te einsteinowskiej grawitacji staje si bardzo s豉ba.

Czy mo瞠 to by dzie貫m przypadku? Trudno w to uwierzy! A jednak okazuje si, 瞠 znalezienie teorii, kt鏎a by豉by w stanie opisa te zjawiska, jest niezwykle trudne. W ostatnich latach zaproponowano wiele modyfikacji teorii grawitacji, 瘸dna z nich jednak nie okaza豉 si w pe軟i satysfakcjonuj帷a. Tajemnicze przyspieszenie Pioneer闚 nadal stanowi dla fizyk闚 nierozwi您an zagadk.

A mo瞠 anomalii Pioneer闚 po prostu nie ma? W ko鎍u zaobserwowano j tylko w kilku przypadkach. Aby si o tym przekona, nale瘸這by sprawdzi, czy anomalne przyspieszenie dotyczy r闚nie innych cia niebieskich naszego Uk豉du S這necznego. Nie jest to jednak proste. I cho mo瞠 wydawa si dziwne, to po kilku tysi帷leciach istnienia astronomii nie znamy tor闚 planet zewn皻rznych (dla kt鏎ych efekt anomalnego przyspieszenia m鏬豚y mie miejsce) wystarczaj帷o dok豉dnie, by przeprowadza rozstrzygaj帷e testy. Z kolei na tor lotu komet wp造w ma tak wiele zjawisk fizycznych, zachodz帷ych we wn皻rzu i otoczeniu ich j康er, 瞠 precyzyjne pomiary s prawie niemo磧iwe. Pozostaj planetoidy, ale ich obserwacja ze wzgl璠u na ma貫 rozmiary jest niezwykle trudna.

Trzeba wi璚 powt鏎zy misj Pioneer闚 u篡waj帷 ma造ch sond, kt鏎ych jedynym zadaniem by豚y lot poza granice Uk豉du S這necznego i przekazywanie na Ziemi bardzo dok豉dnych danych o swoim po這瞠niu. Projekty takich misji rozwa瘸ne s powa積ie przez Europejsk Agencj Kosmiczn i NASA. Poniewa jednak przyjmuje si, 瞠 nast瘼ne Pioneery powinny cechowa si oko這 tysi帷krotnie wi瘯sz dok豉dno軼i pomiar闚, nie mo積a zapewne spodziewa si rozpocz璚ia ich misji przed rokiem 2010, a pierwszych wynik闚 przed 2015 r.

Wielokrotnie w dziejach nauki okazywa這 si, 瞠 pocz徠kiem wielkich, prze這mowych odkry by造 przypadkowe obserwacje. Je郵i wi璚 anomalia Pioneer闚 naprawd istnieje i zostanie to dowiedzione, b璠zie to kolejne potwierdzenie starej prawdy, 瞠 niezale積ie od aktualnego stanu naszej wiedzy przyroda w ka盥ej chwili mo瞠 nas zaskoczy.

(Prof. dr hab. Jerzy Kowalski-Glikman, UWr, na podstawie "Polityki")



 
 Teoria
Wyprowadzenia wzor闚
Zadania fizyczne
Do鈍iadczenia fizyczne
Tablice fizyczne
Biografie fizyk闚
FORUM
 
 Chemia fizyczna - potrzebna pomoc [0]
Niepewno嗆 w dalszych obliczeniach [0]
Kinematyka [0]
Pocz徠ek [0]
Problem z zadaniem [0]
 
Serwis "Fizyka Jamnika" u篡wa plik闚 cookies. S to pliki instalowane w urz康zeniach ko鎍owych os鏏 korzystaj帷ych z serwisu, w celu administrowania serwisem, poprawy jako軼i 鈍iadczonych us逝g w tym dostosowania tre軼i serwisu do preferencji u篡tkownika, utrzymania sesji u篡tkownika oraz dla cel闚 statystycznych i targetowania behawioralnego reklamy (dostosowania tre軼i reklamy do Twoich indywidualnych potrzeb). Informujemy, 瞠 istnieje mo磧iwo嗆 okre郵enia przez u篡tkownika serwisu warunk闚 przechowywania lub uzyskiwania dost瘼u do informacji zawartych w plikach cookies za pomoc ustawie przegl康arki lub konfiguracji us逝gi. Szczeg馧owe informacje na ten temat dost瘼ne s u producenta przegl康arki, u dostawcy us逝gi dost瘼u do Internetu oraz w Polityce prywatno軼i.
OK
 
© 2003-2019 Fizyka Jamnika. Online: 80
Wszystkie artyku造 i publikacje znajduj帷e si w portalu Fizyka Jamnika s chronione prawem autorskim
Kopiowanie, publikowanie i rozpowszechnianie materia堯w bez naszej zgody jest zabronione
Obs逝ga informatyczna