Felietony - A. Klimek

Żywe skamieliny

Utworzono: sobota, 09 luty 2008 Andrzej Klimek

Czytaj więcej...

Scenariusze końca świata

Utworzono: czwartek, 17 styczeń 2008 Andrzej Klimek

Czytaj więcej...

Skowronki i sowy

Utworzono: niedziela, 02 grudzień 2007 Andrzej Klimek

Czytaj więcej...

Sekunda na 300 lat

Utworzono: wtorek, 24 lipiec 2007 Andrzej Klimek
Nikt dziÅ› nie wie, czym jest czas, chociaż wszyscy odczuwamy na co dzieÅ„ skutki jego przemijania. Ani fizycy, ani filozofowie nie potrafiÄ… podać prostego i jednoznacznego okreÅ›lenia tej podstawowej wielkoÅ›ci fizycznej, jakÄ… jest czas. Poczucie upÅ‚ywu czasu jest przy tym obce naszym zmysÅ‚om i bez specjalnych urzÄ…dzeÅ„ nie potrafimy go zbyt dokÅ‚adnie zmierzyć. Ale dokÅ‚adność zegarów atomowych już dość dawno przewyższyÅ‚a precyzjÄ™ naturalnych zjawisk, na których opierano pomiar czasu przez wieki.
Od zarania dziejów przemijanie czasu mierzono na podstawie obserwacji zjawisk przyrodniczych zachodzÄ…cych w sposób cykliczny, jednostajny i możliwie niezależny od chwilowych warunków. Najbardziej widocznym tego rodzaju zjawiskiem jest obrót Ziemi dookoÅ‚a wÅ‚asnej osi; obrót, którego efektem jest nastÄ™pstwo dni i nocy. Ten wÅ‚aÅ›nie ruch dzieli niejako w sposób naturalny czas na okresy Å›wiatÅ‚a i ciemnoÅ›ci. W ten sposób powstaÅ‚a pierwsza w dziejach cywilizacji jednostka czasu.
RychÅ‚o jednak potrzebne staÅ‚y siÄ™ jednostki krótsze. Podzielono wiÄ™c dobÄ™ na 24 części nazywajÄ…c je godzinami. Ich upÅ‚yw sygnalizowaÅ‚ ruch SÅ‚oÅ„ca po sferze niebieskiej, który to ruch można byÅ‚o Å›ledzić za pomocÄ… przesuwajÄ…cego siÄ™ cienia. W ten sposób powstaÅ‚y pierwsze zegary sÅ‚oneczne. Niektóre z nich byÅ‚y nawet dość dokÅ‚adne, ale dziaÅ‚aÅ‚y tylko podczas sÅ‚onecznej pogody, w dzieÅ„ i w danym miejscu na kuli ziemskiej. Każda miejscowość wymagaÅ‚a zegara wÅ‚asnej konstrukcji, a przenoszenie momentów czasu byÅ‚o w praktyce niemożliwe.
Kto i kiedy skonstruowaÅ‚ pierwszy zegar mechaniczny – pozostanie zapewne nigdy nie wyjaÅ›nione. Wiemy tylko, że staÅ‚o siÄ™ to gdzieÅ› na przeÅ‚omie XIII i XIV wieku. Wówczas to pojawiÅ‚y siÄ™ zegary na wieżach koÅ›cielnych. Nie miaÅ‚y na ogóÅ‚ wskazówek, a czas odmierzaÅ‚y biciem dzwonu co godzinÄ™.
Wydarzeniem przeÅ‚omowym w dziedzinie pomiaru czasu byÅ‚o odkrycie w 1583 r. przez Galileusza prawa rzÄ…dzÄ…cego ruchem wahadÅ‚a. Ruch ten okazaÅ‚ siÄ™ bowiem najbardziej regularnym zjawiskiem przyrody, w zasadzie niezależnym od warunków zewnÄ™trznych. W poÅ‚owie XVII wieku wahadÅ‚o zostaÅ‚o zastosowane do budowy zegara mechanicznego. DokÅ‚adność zegarów wzrosÅ‚a tym samym gwaÅ‚townie. Jeszcze w poÅ‚owie naszego stulecia zegary wahadÅ‚owe byÅ‚y najdokÅ‚adniejszymi urzÄ…dzeniami do pomiaru i przechowywania czasu. Również stosowany w chronometrach oraz maÅ‚ych zegarkach kieszonkowych i narÄ™cznych balans jest odmianÄ… wahadÅ‚a.
Mimo wszelkich udoskonaleÅ„ i coraz wiÄ™kszej precyzji zegarów, ostatnie sÅ‚owo w pomiarze czasu mieli do niedawna astronomowie. Wszystkie wzorcowe zegary byÅ‚y wciąż porównywane z ruchem ciaÅ‚ niebieskich. Specjalna sÅ‚użba czasu w obserwatoriach astronomicznych zajmowaÅ‚a siÄ™ kontrolÄ… zegarów wzorcowych, ustalajÄ…c przynajmniej raz w ciÄ…gu doby poprawki do zegarów, by utrzymać ich synchronizacjÄ™ z najdoskonalszym rytmem przyrody – ruchem ciaÅ‚ niebieskich, a przede wszystkim obrotem Ziemi wokóÅ‚ wÅ‚asnej osi.
Druga poÅ‚owa naszego stulecia przyniosÅ‚a nowÄ… jakość również w dziedzinie pomiaru czasu. Do zegarów wkroczyÅ‚a elektronika, powstaÅ‚y zegary kwarcowe, których dokÅ‚adność wzrosÅ‚a do 0,001 sekundy na dobÄ™. Ale ostatnie, jak dotÄ…d, sÅ‚owo w tej dziedzinie powiedzieli atomiÅ›ci. Najbardziej stabilnym zjawiskiem okazaÅ‚a siÄ™ bowiem czÄ™stotliwość fali emitowanej w atomie wskutek przejÅ›cia elektronów miÄ™dzy poszczególnymi poziomami energetycznymi. Atomowy wzorzec czÄ™stotliwoÅ›ci, wyposażony w dodatkowÄ… aparaturÄ™ elektronicznÄ…, tworzy zegar mierzÄ…cy czas z dokÅ‚adnoÅ›ciÄ… 1 sekundy na 300 lat!
Zbudowanie zegarów atomowych po raz pierwszy oderwaÅ‚o sÅ‚użbÄ™ czasu od astronomii. W 1967 r. MiÄ™dzynarodowa Konferencja Miar i Wag ustaliÅ‚a nowÄ… definicjÄ™ jednostki czasu – sekundy. Wynosi ona obecnie 9.192.631.770 okresów promieniowania spowodowanego przejÅ›ciem miÄ™dzy dwoma poziomami energetycznymi w atomie cezu.
Oderwanie wzorca czasu od zjawisk astronomicznych doprowadziÅ‚o wkrótce do wykrycia zakÅ‚óceÅ„ w przebiegu tych zjawisk. Gdy dokÅ‚adność zegarów atomowych przewyższyÅ‚a precyzjÄ™ naturalnych zjawisk, na których opierano pomiar czasu przez wieki, okazaÅ‚o siÄ™, że nasza planeta obraca siÄ™ nie caÅ‚kiem równomiernie. Jej prÄ™dkość wirowania zwiÄ™ksza siÄ™ i zmniejsza wielokrotnie. Aby wiÄ™c nie dopuÅ›cić do rozdźwiÄ™ku miÄ™dzy wskazaniami zegarów a zjawiskami astronomicznymi, znów ostatnie sÅ‚owo w systemie dystrybucji czasu oddano astronomom. ZarzÄ…dzajÄ… oni mianowicie co pewien czas przyspieszenie lub opóźnienie zegarów wzorcowych o jednÄ… sekundÄ™. Dzieje siÄ™ tak z reguÅ‚y na koÅ„cu lub w poÅ‚owie roku. Jest to operacja konieczna dla zachowania zgodnoÅ›ci rytmu życia z rytmem kosmosu.

Niespodzianki natury i uczonych

Utworzono: czwartek, 31 maj 2007 Andrzej Klimek

Clyde Tombaugh miał 12 lat, gdy obserwacje nieba pochłonęły jego umysł. Syn amerykańskiego farmera od młodych lat musiał pracować w gospodarstwie, ale każdą wolną chwilę spędzał z głową zadartą w chmury. Wreszcie nie wytrzymał pracy na roli i postanowił oddać się ulubionemu zajęciu. Opuścił rodzinną farmę i udał się na poszukiwanie miejsca swego życia.
Nie wiemy, jakich argumentów użyÅ‚ mÅ‚ody chÅ‚opak, dość, że przyjÄ™to go do pracy w laboratorium Lowella w Flagstaff w Arizonie. Ta placówka badawcza, zaÅ‚ożona w 1893 r. przez amerykaÅ„skiego dyplomatÄ™ i astronoma Percivala Lowella, zdobyÅ‚a sobie sÅ‚awÄ™ wieloma znamienitymi odkryciami. To tutaj stwierdzono po raz pierwszy przesuniÄ™cie widm galaktyki ku czerwieni – zjawisko, na którym opiera siÄ™ caÅ‚a wspóÅ‚czesna kosmologia.
ZaÅ‚ożyciel i szef obserwatorium w Flagstaff interesowaÅ‚ siÄ™ szczególnie ostatniÄ… znanÄ… wówczas planetÄ… UkÅ‚adu SÅ‚onecznego – Neptunem. Odkrycie tej planety byÅ‚o w poÅ‚owie XIX wieku wielkim sukcesem astronomów i matematyków, niezwykÅ‚ym triumfem teorii powszechnego ciążenia, ukoronowaniem mechanicznej koncepcji WszechÅ›wiata. Neptun zostaÅ‚ bowiem odkryty za pomocÄ… oÅ‚ówka i papieru oraz myÅ›li matematycznej.
Istnienie tej planety zostaÅ‚o udowodnione teoretycznie na podstawie zakÅ‚óceÅ„ w ruchu Urana. Teoretycznie też ustalono jej poÅ‚ożenie na niebie. Zobaczenie tak okreÅ›lonego obiektu w polu widzenia teleskopu byÅ‚o już tylko formalnoÅ›ciÄ…. Odkrycie to wywoÅ‚aÅ‚o ogromne wrażenie na wspóÅ‚czesnych, ksztaÅ‚tujÄ…c w dużej mierze powszechnÄ… Å›wiadomość naukowÄ… oraz wiarÄ™ w nieograniczone możliwoÅ›ci nauki.
Percival Lowell od chwili uruchomienia swego obserwatorium zajÄ…Å‚ siÄ™ obserwacjami nowo odkrytej planety. WykonujÄ…c skomplikowane obliczenia doszedÅ‚ do wniosku, że po pierwsze – wpÅ‚ywem Neptuna nie da siÄ™ wytÅ‚umaczyć wszystkich zakÅ‚óceÅ„ w ruchu Urana, a po drugie – orbita samego Neptuna też podlega jakimÅ› zakÅ‚óceniom i nie jest zgodna z teoretycznymi obliczeniami. Obserwacje i obliczenia byÅ‚y dość trudne, bowiem ruch Neptuna jest bardzo wolny i pomiary muszÄ… być niezwykle dokÅ‚adne.
Lowell doszedÅ‚ do wniosku, że również Neptun nie jest ostatniÄ… planetÄ…, lecz musi istnieć jeszcze nastÄ™pna. IdÄ…c w Å›lady odkrywców Neptuna, uczony przeprowadziÅ‚ skomplikowane obliczenia, okreÅ›liÅ‚ orbitÄ™ i poÅ‚ożenie nowej planety. Prace trwaÅ‚y wiele lat, ostatecznie zakoÅ„czono je w 1914 r. Od tego czasu wszyscy pracownicy Obserwatorium Lowella skierowali teleskopy w ten rejon nieba, w którym powinna siÄ™ znajdywać tajemnicza „planeta X”.
Sam Lowell nie doczekaÅ‚ swego sukcesu. ZmarÅ‚ w 1916 r. nie zobaczywszy swojej hipotetycznej planety. Wielu jego nastÄ™pców zwÄ…tpiÅ‚o w możliwość jej ujrzenia. Nie miaÅ‚ natomiast żadnej wÄ…tpliwoÅ›ci Clyde Tombaugh – farmer i równoczeÅ›nie astronom-amator. Po rozpoczÄ™ciu pracy w obserwatorium wszystkie swe siÅ‚y poÅ›wiÄ™ciÅ‚ nowej planecie.
W lutym 1930 r., po przebadaniu ponad 400 tys. gwiazd uwiecznionych na kliszach 33-centymetrowej kamery, Tombaugh pokazaÅ‚ swym kolegom nowÄ… planetÄ™. Odkrycie zostaÅ‚o ogÅ‚oszone w 75. rocznicÄ™ urodzin Lowella, a nowa planeta otrzymaÅ‚a miano mitologicznego wÅ‚adcy piekieÅ‚ – Plutona. Skromny farmer – miÅ‚oÅ›nik astronomii mianowany zostaÅ‚ profesorem uniwersytetu w Nowym Meksyku.
Na podstawie pierwszych obserwacji orbitÄ™ nowej planety obliczyÅ‚ Tadeusz Banachiewicz, ówczesny dyrektor Obserwatorium Krakowskiego. ByÅ‚o to zadanie nader trudne, gdyż okres peÅ‚nego obiegu Plutona wokóÅ‚ SÅ‚oÅ„ca wynosi przeszÅ‚o 247 lat i uczony dysponowaÅ‚ tylko kilkoma punktami jego orbity blisko siebie leżącymi.
Aby uporać siÄ™ z zadaniem, Banachiewicz wymyÅ›liÅ‚ zupeÅ‚nie nowÄ… metodÄ™ matematycznÄ…, nazwanÄ… później rachunkiem krakowianowym. Metoda ta okazaÅ‚a siÄ™ zresztÄ… bardzo przydatna w rozwiÄ…zywaniu wielu problemów z dziedziny astronomii, geodezji, mechaniki nieba i matematyki.
Rachunek krakowianowy jest nadal używany do rozwiÄ…zywania ukÅ‚adów równaÅ„ liniowych z dowolnÄ… liczbÄ… niewiadomych. Nawiasem mówiÄ…c okazaÅ‚o siÄ™, że Pluton jest za maÅ‚y, by wywoÅ‚ać wszystkie istniejÄ…ce zakÅ‚ócenia ruchu Plutona i Neptuna. A wiÄ™c nie jego dotyczyÅ‚y obliczenia Lowella i jego odkrycie byÅ‚o wÅ‚aÅ›ciwie przypadkowe. Przyroda spÅ‚ataÅ‚a kolejnego figla uczonym...
W ostatnim czasie Pluton znów znalazÅ‚ siÄ™ w centrum zainteresowania nie tylko astronomów. Wpierw wykryto satelitÄ™ tej planety, którego nazwano Charonem. Krąży on wokóÅ‚ swej planety w odlegÅ‚oÅ›ci zaledwie 19 tys. km. Åšrednica Plutona wynosi najprawdopodobniej 4000 km, zaÅ› jego satelity – 2000 km. Różnica jest wiÄ™c (w skali kosmicznej) stosunkowo niewielka i wÅ‚aÅ›ciwie oba te ciaÅ‚a stanowiÄ… swoisty ukÅ‚ad, który można potraktować jako podwójnÄ… planetÄ™. Powstaniu tego niezwykÅ‚ego ukÅ‚adu towarzyszyÅ‚y prawdopodobnie nadzwyczajne okolicznoÅ›ci. Niektórzy przypuszczajÄ…, że Pluton byÅ‚ niegdyÅ› jednym z satelitów Neptuna i obiegaÅ‚ planetÄ™ wraz z pozostaÅ‚ymi dwoma jej księżycami – Trytonem i NereidÄ….
KiedyÅ› na peryferiach UkÅ‚adu SÅ‚onecznego wydarzyÅ‚a siÄ™ katastrofa: może przeszÅ‚a w pobliżu jakaÅ› gwiazda, a może inne ciaÅ‚o niebieskie? Ruch planet zostaÅ‚ zakÅ‚ócony, nastÄ…piÅ‚o zderzenie Plutona z Trytonem i ten pierwszy wyrzucony zostaÅ‚ na orbitÄ™ okoÅ‚osÅ‚onecznÄ…. Od tego czasu Tryton krąży zresztÄ… wokóÅ‚ Neptuna w dziwny sposób – w kierunku odwrotnym do obrotów planety. A może obiektem zakÅ‚ócajÄ…cym ruch planet i satelitów jest nieznana nam dotÄ…d dziesiÄ…ta planeta UkÅ‚adu SÅ‚onecznego?
Przed kilkoma miesiÄ…cami astronomowie zafundowali nam zresztÄ… kolejnÄ… niespodziankÄ™. MetodÄ… gÅ‚osowania ustalili mianowicie wiÄ™kszoÅ›ciÄ… gÅ‚osów, że Pluton już nie jest planetÄ…. Wprawdzie nadal znajduje siÄ™ w naszym UkÅ‚adzie i krąży wokóÅ‚ SÅ‚oÅ„ca, ale teraz moźna go nazwać co najwyżej planetÄ… karÅ‚owatÄ…, jednÄ… z kilku odnalezionych dotychczas na peryferiach UkÅ‚adu SÅ‚onecznego. No cóż, demokratycznej wiÄ™kszoÅ›ci nie można kwestionować, ale Tombaugh z pewnoÅ›ciÄ… nie byÅ‚by z tego zadowolony. Na szczęście, nie zdążyÅ‚ doczekać swojej haÅ„by, gdyż zmarÅ‚ w 1997 r.

DMC Firewall is developed by Dean Marshall Consultancy Ltd