Komety

Ten artykuł chciałem poświęcić jednym z najbardziej widowiskowych obiektów układu słonecznego

 – kometom.

Na początek chciałem powiedzieć, czym jest kometa. Otóż jest to obiekt składający się z zamarzniętych gazów, wody i pyłów. Gdy kometa zbliża się do Słońca, następuje stopienie się zewnętrznych warstw, które tworzą komę. Powstają również dwa warkocze – pyłowy i gazowy. Warkocz pyłowy jest zakrzywiony, a gazowy prosty i zdecydowanie dłuższy. Kiedy zaś kometa oddala się od słońca, gazy i pyły znowu zamarzają. Warkocz jest naprawdę wspaniałym widokiem. W starożytności  i średniowieczu komety uznawano za boski znak. Czasem zwiastowała nieszczęście, czasem wręcz przeciwnie.

 Rys.1 Schemat komety

Komety pochodzą albo z pasa Kuipera (pasa asteroid położonego za orbitą Plutona, który również jest jego częścią) albo z obłoku Oorta – otoczki układu słonecznego, składającej się z pyłów, drobnych planetoid i komet.

Wyróżniamy dwa typy komet – długookresowe i krótkookresowe. Krótkookresowe obiegają Słońce w czasie krótszym niż 200 lat, długookresowe często o wiele dłużej. Przykładem komety krótkookresowej jest kometa Halleya, która okrąża Słońcę 76 lat. Jej zdjęcie zamieszczam poniżej.

Zdj.1 Kometa Halleya (zdjęcie autorstwa mojego taty)

Zderzenia z kometami kiedyś zdarzały się częściej niż teraz. Gdy nasz układ słoneczny był młodszy było więcej obiektów tego typ, więc zderzenia występowały częściej. Komety zawierają dużo lodu wodnego, więc istnieje teoria, że dawnym zderzeniom zawdzięczamy wodę, czyli również życie, na naszej planecie. Zderzenia miały czasem katastrofalne skutki. Prawdopodobnie to uderzenie komety (lub asteroidy) spowodowało wymarcie dinozaurów. Według najnowszych badań uderzenie kosmicznego obiektu wzbiło chmurę pyłu, która zasłoniła słońce na wiele dni. Równocześnie aktywność wulkaniczna wzrosła, co wzmogło efekt i dodatkowo zatruło atmosferę.

Uderzenia komet są bardzo rzadkie i obiekty te są pod stałą obserwacją, więc na razie nic nam nie grozi. W dodatku dużo takich obiektów przelatuje za blisko Słońca i po prostu się spala. Komety to naprawdę wspaniałe zjawisko i nie trzeba się ich bać.

Lem wystartował

21 listopada wystartował pierwszy polski satelita. Nazywa się Lem i jest nanosatelitą - ma kształt kostki o bokach 20 centymetrów i waży niecałe 7 kilogramów. Ma wbudowany teleskop, dzięki czemu będzie mógł spełniać swoją rolę - obserwację gwiazd masywniejszych od Słońca. Jego zadaniem jest wychwytywanie zmian jasności tych gwiazd, dzięki czemu będzie można określić ich skład, rozmiar oraz wiek. Tych obserwacji nie da się wykonać z naszej planety, ponieważ atmosfera zakłóca promieniowanie. Lem jest jednym z dwóch satelitów zbudowanych w ramach programu BRITE-PL oraz jednym z sześciu nanosatelitów stworzonych w ramach programu BRITE, polegającemu na prowadzeniu badań składu chemicznego gwiazd za pomocą satelitów z Austrii, Kanady oraz Polski. Austriackie satelity znajdują się już na orbicie, drugi polski satelita - Heweliusz - wystartuje za miesiąc, zaś satelity z Kanady startują za rok.

Parametry satelity:

Rozmiar	20 X 20 X 20 cm
Masa	6.0 kg
Precyzja wyznaczenia orientacji	10 sekund kątowych
Precyzja utrzymania orientacji	lepsza niż 1.0°
Stabilność orientacji	1 minuta kątowa RMS
Moc	5.4 W do 10 W
Napięcie zasilające	4.0 V (nominalne)
Pojemność akumulatorów	5.3 Ah
Transmisja danych na Ziemię	pasmo S-Band (do 256 Kbps)
Kanał telemetryczny	zakres UHF
Pojemność pamięci pokładowej	do 256 MB

Rys.1 Schemat Satelity Lem (Źródło: www.brite-pl.pl)

Lem znajduje się na wysokości 800 kilometrów. Okrąża Ziemię 14,5 razy na dobę. Łączność z satelitą jest nawiązywana sześć razy dziennie. Kontakt będzie nawiązywany ze stacji badawczej w Centrum Astronomicznym im. Mikołaja Kopernika (Warszawa). W czwartek po raz pierwszy nawiązano z nim kontakt, a w piątek połączono się kilka razy, by przekazać instrukcje.

Ciekawostką jest to, że zorganizowana została akcja, by ludzie wysyłali swoje zdjęcia, które zostaną wysłane w przestrzeń wraz z satelitą Heweliusz. Można je obejrzeć tu.


Źródła
http://www.brite-pl.pl

Życie Gwiazd

Chciałem zamieścić artykuł o obserwacjach słońca, jednak sieć teleskopów GLORIA, z której korzystam, wprowadza nową maszynę i nie mogłem zarezerwować teleskopu na kilka kolejnych dni. Artykuł ten zamieszczę jak tylko przeprowadzę obserwacje. Opowiem więc o życiu gwiazd, o procesach jakie w nich zachodzą i o tym, w co się zmieniają.

Zdj.1 Nasze Słońce (dość stare zdjęcie z teleskopu GLORIA)

Zacznijmy od narodzin gwiazdy. W mgławicy (obłoku gazów, przede wszystkim wodoru) atomy pod wpływem grawitacji zbliżają się do siebie. Wytwarzają w końcu dysk, w którym powstaje coś na kształt jądra. Dysk protogwiazdowy, bo tak się nazywa, wiruje. Wirowanie jest jednym z warunków powstanie gwiazdy. Jądro jest coraz masywniejsze i stopniowo oczyszcza dysk. W końcu rozpoczyna się jego kolaps (zapadanie). Coraz większe ciśnienie we wnętrzu gwiazdy stopniowo zbliża atomy do siebie. Dodatnie jądra, które normalnie by się odpychały, zderzają się i łączą. Nazywamy to fuzją jądrową. Przez zderzenia stopniowo powstają cięższe pierwiastki (z wodoru hel i.t.d.). Skutkuje to powstaniem dużej ilości energii, której emisja równoważy grawitację. Między siłami panuje równowaga, kolaps zostaje zatrzymany. Z resztek dysku powstają planety. Gwiazdy żyją różną ilość czasu. Najmniejsze wymagają najniższej ilości energii by powstrzymać kolaps, więc pierwiastki przemieniają się powoli i starcza ich na dłużej. Małe gwiazdy potrafią żyć dziesiątki miliardów lat, a największe „tylko” kilka milionów.

Rys.1 Schemat równowagi sił w gwieździe

Pierwiastki w gwieździe stopniowo przekształcają się w inne. W końcu emisja promieniowania nie może już równoważyć grawitacji. Gwiazda zaczyna się ponownie zapadać. Teraz mamy kilka możliwości, ściśle związanych z masą gwiazdy. Małe gwiazdy (mniejsze niż 8 mas Słońca) mają za małą masę, by się zapaść. W końcu zagęszczenie cząsteczek równoważy grawitację. Powstaje niewielki obiekt o bardzo wysokiej gęstości – biały karzeł. Taki obiekt stopniowo stygnie. Nie zaobserwowano jeszcze nigdzie następnego stadium rozwoju gwiazdy – hipotetycznego czarnego karła, ponieważ ich teoretyczny czas powstawania jest dłuższy niż wiek wszechświata.

Ale co się dzieje z większymi gwiazdami? Rozpędzone przez grawitację cząsteczki uderzają o siebie. Następuje implozja(olbrzymie zderzenie cząstek pędzących do środka obiektu, po czym następuje gigantyczna emisja promieniowania związana ze zderzeniem się atomów), która rozrywa otoczkę gwiazdy. Takie zjawisko nazywamy supernową. Supernowa jest tak jasna, że może przyćmić macierzystą galaktykę! Jądro takiej gwiazdy przekształca się w gwiazdę neutronową. Gwiazda neutronowa jest bardzo gęsta – 10^14 g/cm^3. W jej wnętrzu protony i elektrony przekształciły się w neutrony. Gwiazdy takie mają bardzo mały promień – od 10 do 100 km! Gwałtowny wzrost prędkości wirowania może doprowadzić do tego, że taka gwiazda stanie się pulsarem. Pulsar zazwyczaj ma dwie plamy, które emitują promieniowanie w kosmos. W regularnych odstępach czasu możemy obserwować błyski takiej gwiazdy.

 Rys.2 Jak widać na rysunku, pulsar ma dwie plamy po przeciwległych stronach.

Istnieje jeszcze jedna możliwość. Jeśli gwiazda ma więcej niż 10 mas Słońca, nic nie może zrównoważyć grawitacji.  Jądro nie tylko zapadło się całkowicie, ale jeszcze wciąga (pod wpływem grawitacji) okoliczne obiekty. Powstaje czarna dziura. Jej grawitacja jest tak potężna, że nawet światło nie może z niej uciec. Dookoła czarnej dziury gromadzi się dysk pochłanianej przez nią materii. To on emituje promieniowanie, które możemy obserwować. Największe czarne dziury nazywamy kwazarami. To właśnie one trzymają galaktyki w całości. Największe gwiazdy mogą przekształcić się w czarne dziury nawet bez wybuchu supernowej. Więcej o czarnych dziurach napiszę w jednym a następnych artykułów.

Reakcja Łańcuchowa

Artykuł może trochę spóźniony (zielona szkoła). 1 czerwca odbył się konkurs Eksperyment Łańcuchowy. Polegał on na zaprojektowaniu i zbudowaniu maszyny służącej do przetransportowania metalowej kulki i wykonania przy tym eksperymentu fizycznego. Jeśli oglądałeś program typu reakcja łańcuchowa, to wiesz o co chodzi. Jeśli nie, to wyjaśnię. Reakcja łańcuchowa to reakcja, gdzie pierwsze działanie rozpoczyna następne i.t.d. Eksperyment taki wymaga czynnika zewnętrznego (np. szturchnięcia ręką) jedynie na początku. Raz zapoczątkowana reakcja sama doprowadza się do końca. Maszyny musiały stosować się do ściśle wyznaczonych reguł. Wylot i wlot musiały mieć na wysokości 45 centymetrów, całość nie mogła być dłuższa niż 120cm, szersza niż 70cm oraz wyższa niż 120 centymetrów. Ponadto nie można było używać niebezpiecznych substancji ani stałego źródła prądu. Było wiele ciekawych pomysłów, ale chciałbym skupić się na maszynie, którą zbudowałem wraz z kolegami. Plan i opis jej działania możesz zobaczyć poniżej.

Z powodu niewielkiej ilości czasu nie został cały wykonany :-(. Zabrakło przekazania pędu pod numerem 7. Dodatkowo podczas eksperymentów okazało się, że tarczę lepiej zastąpić wiatraczkiem. Maszyna jest w całości zrobiona ręcznie. Nie było żadnych gotowych elementów. Musieliśmy sami kupić deski, pociąć je i poskręcać. Na dodatek nie wszystko poszło idealnie. Niektóre części trzeba było wiele razy poprawiać. Zamieszczam galerię zdjęć z maszyną.

 Zdj.1 Trudne początki

Zdj.2 To już połowa

Zdj.2 Nareszcie...

Warto było wystartować. Wprawdzie nie wygraliśmy, ale nabyliśmy dużo cennego doświadczenia. Będziemy jeszcze udoskonalać konstrukcję. Jak wszystko wyjdzie idealnie, to nakręcimy film i wrzucę go na bloga.

O modelowaniu 3D

Przepraszam, że dawno nie pisałem. Przygotowywałem wystąpienie na konferencję TEDx Kids Przymorze i brałem udział w pewnym konkursie. Chciałbym przedstawić tekst mojego wystąpienia, które wygłosiłem na TEDx'e. Dotyczyło ono grafiki komputerowej. A oto co mówiłem:

"Cześć, mam na imię Mateusz, mam 14 lat i chciałem Wam opowiedzieć o modelowaniu 3D. Zanim jednak przejdę do właściwej części mojej wypowiedzi, chciałem powiedzieć, dlaczego interesuję się tą dziedziną grafiki komputerowej.

 Modele pasjonowały mnie od zawsze. Jak byłem mały, lepiłem dużo figurek z modeliny, nawet bardziej skomplikowanych. Zrobiłem również lotnisko z papieru.

 Mam wiele ulubionych modeli. Przedstawię 3, ponieważ każdy z nich reprezentuje inną metodę stworzenia. Mam Garfielda z masy papierowej, glinianego baranka do koszyka Wielkanocnego (w „zestawie” była jeszcze bazooka) oraz latającego delfina. Ten ostatni jest bardzo ciekawy, ponieważ zrobiłem go z drutu i obkleiłem gazetą maczaną w kleju do tapet. Dzięki swojej specjalnej konstrukcji jest on bardzo lekki. Na prezentacji możecie obserwować te modele.

A oto jedno z moich pierwszych, komputerowych 3D.

Program, w którym je zrobiłem jest dość prosty w obsłudze (oczywiście tylko wtedy, gdy tworzysz proste grafiki. Potem zaczynają się schody). Po otwarciu programu, wyświetla ci się siatka. W lewym górnym rogu widzisz podgląd tego, co stworzyłeś. Jest bardzo dużo opcji, większość strasznie  trudna, jednak w prostych 3D można się obejść bez nich. Aby stworzyć krajobraz wybierasz obiekty takie jak morze czy góra i umieszczasz je na planszy. Co do góry, to po ustawieniu możesz dowolnie edytować jej wygląd. Do tego istnieje możliwość dodania prostych elementów takich jak kule czy walce, które za pomocą zaawansowanych opcji możesz potem zmieniać w dowolne obiekty (jest to bardzo trudne). Jak już ukończysz swój model, przypisujesz do obiektów tekstury (to jest kolory i wzory) a potem naciskasz wielki czerwony przycisk (nie, nie ten od rakiet nuklearnych) aby obraz się wyrenderował. Renderowanie oznacza nakładanie pikseli, ułożonych w tekstury, na  model, który najpierw składa się z siatki. To już tyle, jeśli chodzi o wstęp.

Teraz chciałbym przedstawić różne sposoby modelowania 3D. Niektóre programy działają na zasadzie „rzeźbienia” specjalnym pędzle w wirtualnej bryle.

W tych aplikacjach istnieje wiele rozmaitych narzędzi. Pozwalają one na rozciąganie, wgniatanie czy robienie szczelin w materiale. Daje to dużą kontrolę nad edytowaniem materiału, jednak czasem jest nieprecyzyjne. Na prezentacji widzicie smoka wykonanego tą techniką. Można również dodać tło.
W niektórych programach najpierw rysujemy płaską mapę, a potem program wykonuje trójwymiarowy model na jej podstawie. W takich aplikacjach jaśniejsze elementy są wyżej, a ciemniejsze niżej. Jest to najczęściej stosowane w kartografii. W innych programach łączymy po prostu gotowe już elementy. Starsze aplikacje nie miały wyświetlacza graficznego. Wyobrażacie sobie program do tworzenia grafiki wyglądający jak ciąg cyferek? Pisało się współrzędne punktu, a potem program wyświetlał ci gotowy projekt. Jest jeszcze wiele innych możliwości. Wymienienie ich wszystkich kosztowałoby za dużo czasu. Muszę przecież powiedzieć, do czego się to wszystko wykorzystuje.

Programów 3D używa się doprojektowania budynków, takich jak ten.

Pozwala to na stworzenie przejrzystego modelu budowli. Innym zastosowaniem 3D są projekty przedmiotów.

 Jest to użyteczne szczególnie w połączeniu z drukarką 3D, ale o tym za chwilę. Tworzy się nawet bardzo skomplikowane modele samochodów czy samolotów, które składają się z wielu mniejszych projektów. Powstają również obrazy 3D. Wszystkie są na prawach autorskich, więc zamieściłem własny.

 Modeli 3D używa się również w grach komputerowych. Aktualnie prawie wszystkie gry z nich korzystają. Nie będę jednak rozwijał tego tematu, ponieważ już kiedyś o tym opowiadałem. Pierwszy komputer zdolny wyświetlać trójwymiarowy obraz powstał w drugiej połowie XX wieku. Wyglądał tak.

Od tego czasu technologia 3D bardzo szybko się rozwija.

Teraz chcę powiedzieć o drukarkach 3D. Jest to urządzenie tworzące przedmioty w oparciu o komputerowy model.

Wykorzystuje ona sproszkowane tworzywo sztuczne lub zwoje wielobarwnego plastikowego drutu (jest to najbardziej rozpowszechnione tworzywo, ale można użyć również rozmaitych metali, a nawet tak „egzotycznych” tworzyw jak czekolada).(...) Drukarka nanosi ona plastik warstwa po warstwie. Gotowy przedmiot wygląda tak.

Drukarki te dopiero wchodzą na rynek. Najtaniej jest kupić zestaw do samodzielnego złożenia, jednak można znaleźć w sklepach gotowe urządzenia. Sam składam właśnie drukarkę 3D. W takim zestawie składają się elementy takie jak pręty metalowe, plastikowe kształtki, mechaniczne silniki oraz elektroniczne części pozwalające na przyłączenie drukarki do komputera. Wszystkie te elementy trzeba dokładnie wymierzyć i poskładać przed ostatecznym montażem, aby można było urządzenie skalibrować. W moim przypadku drukarka będzie drukować kolorowym plastikowym drutem. Na dodatek do drukarki potrzebne jest oprogramowanie. Na szczęście można je legalnie (i przede wszystkim za darmo) ściągnąć z internetu. Składanie nie jest łatwe, ponieważ konstrukcja takiej maszyny jest wyjątkowo skomplikowana. Będę już kończyć. Chciałbym jeszcze opowiedzieć pewną ciekawostkę. Otóż niedawno powstał długopis 3D.

Działa on na podobnej zasadzie co drukarka 3D, jednak warstwy nakłada się ręcznie. Można nim narysować bardzo ciekawe rzeczy, takie jak te, które widzicie na zdjęciu.

 To już wszystko.

Dziękuję za uwagę."

Za niedługo dodam film.