Του Κωνσταντίνου Αθ. Οικονόμου δασκάλου στο 32ο Δ. Σχ. Λάρισας - συγγραφέα
ΟΡΙΣΜΟΣ: Διάστημα είναι ο αχανής χώρος όπου κινούνται τα ουράνια σώματα ή αλλιώς οι σχετικά κενές περιοχές μεταξύ των ουρανίων σωμάτων, πέρα από τις ατμόσφαιρές τους. Αντιθέτως με ό,τι πιστεύεται, το διάστημα δεν είναι εντελώς άδειο, δηλαδή απόλυτα κενό, αλλά εμφανίζει ελάχιστη περιεκτικότητα σε σωματίδια κυρίως πλάσματος υδρογόνου, ενώ περιέχει ακόμα φωτόνια [μορφή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας] και νετρίνα1 απειροελάχιστης μάζας. Ακόμη, στο διάστημα βρίσκονται γαλαξίες και νεφελώματα, που αποτελούν μόλις το 5% της πραγματικής μάζας του σύμπαντος! Το υπόλοιπο 95% αποτελείται από σκοτεινη ύλη και σκοτεινή ενέργεια, η ύπαρξη των οποίων μένει ανεπιβεβαιώτη. Οι ανθρώπινες δραστηριότητες σχετίζονται κυρίως με τη μελέτη των ουράνιων σωμάτων και των ιδιοτήτων του διαστήματος, στο επίπεδο του Ηλιακού μας Συστήματος, όπως με την αποστολή επανδρωμένων ή μη αποστολών στο διάστημα.
ΠΥΚΝΟΤΗΤΑ: Το εξώτερο διάστημα βρίσκεται πολύ κοντά στο απόλυτο κενό [perfect vacuum]. Ουσιαστικά, δεν παρουσιάζει τριβή ή αντίσταση στην κίνηση, επιτρέποντας έτσι στα ουράνια σώματα να διατηρούν ανεμπόδιστα τις τροχιές τους. Ωστόσο, ακόμα και στα βάθη του διαστήματος υπάρχουν λίγα διάσπαρτα άτομα υδρογόνου ανά κυβικό μέτρο, [σύμφωνα με θεωρίες μόλις 1 άτομο υδρογόνου/κ.μ.!]. Αξίζει να σημειώσουμε ότι η γήινη ατμόσφαιρα στην επιφάνεια της θάλασσας, περιέχει 1025 μόρια/κ.μ. [10.000.000.000.000.000.000.000.000 μόρια = 10 επτάκις εκατομ.!!]. Η πυκνότητα του διαστήματος είναι τόσο ελάχιστη, ώστε ακόμα και οι ακτινοβολίες μπορούν να ταξιδεύουν σε τεράστιες αποστάσεις χωρίς αντίσταση και χωρίς να εκτραπούν! Έτσι, η ελεύθερη, ανεμπόδιστη διαδρομή ενός φωτονίου στο διαγαλαξιακό διάστημα, φτάνει τα 1023 χιλιόμετρα ή 10 δισεκατομμύρια έτη φωτός!!!
ΟΡΙΑ: Δεν υπάρχει σαφές όριο ανάμεσα στη γήινη ατμόσφαιρα και το διάστημα. Αυτό οφείλεται στο ότι η ατμοσφαιρική πυκνότητα μειώνεται σταδιακά με την αύξηση του ύψους και στα πολύ μεγάλα ύψη απομένουν λίγα διάσπαρτα μόρια ύλης, τα οποία αναμιγνύονται με τη ροή των σωματιδίων του Ηλιακού ανέμου. Συνεπώς, δεν υπάρχει εμφανές όριο όπου «λήγει» η ατμόσφαιρα και αρχίζει το διάστημα. Για πρακτικούς λόγους πάντως, υπάρχουν κάποια συμβατικά επιστημονικά όρια. Έτσι η Δ. Ο. Αεροναυτικής όρισε το ύψος των 100 χλμ. (62 μίλια) ως τον πρακτικό ορισμό του διαχωρισμού μεταξύ Αεροναυτικής και Αστροναυτικής. Ο λόγος είναι ότι πάνω από τα 100 χιλιόμετρα η ατμόσφαιρα είναι τόσο αραιή, ώστε για να μπορούσε ένα σκάφος να επιτύχει δυναμική άνωση από τον ατμοσφαιρικό αέρα, θα έπρεπε να αναπτύξει ταχύτητα μεγαλύτερη από την κανονική που χρειάζεται για να μπει σε σταθερή τροχιά. Δηλαδή, λόγω της ελάχιστης πυκνότητας του αέρα, η δυναμική άνωση της ατμόσφαιρας δεν θα μπορούσε πλέον να το «σηκώσει» σε αεροναυτικές ταχύτητες. Το όριο είχε προβλεφθεί από τον Th. Kármán και φέρει το όνομα αυτό προς τιμήν του. Για την επιστροφή στη Γη, η NASA χρησιμοποιεί τα 76 μίλια (122 χιλιόμετρα) ως επίσημο όριο έναρξης επανεισόδου στην ατμόσφαιρα, διότι εκεί η αντίσταση της ατμόσφαιρας αρχίζει να γίνεται αισθητή, αναγκάζοντας τους χειριστές να περάσουν από τον χειρισμό με τους μικρούς ανασχετικούς πυραύλους ρύθμισης πορείας στο διάστημα, στον άμεσο έλεγχο της κατεύθυνσης μέσα στην ατμόσφαιρα. Ας δούμε όμως αναλυτικότερα τις διαστημικές περιοχές.
ΓΕΩΔΙΑΣΤΗΜΑ: Είναι η περιοχή του διαστήματος κοντά στη Γη και περιλαμβάνει τα ανώτερα στρώματα της γήινης ατμόσφαιρας, την Ιονόσφαιρα και τη Μαγνητόσφαιρα. Εντός του Γεωδιαστήματος βρίσκονται και οι ζώνες ακτινοβολίας Van Allen2. Αν και το Γεωδιάστημα γενικώς πληρεί τα κριτήρια ορισμού του διαστήματος, η πυκνότητα στα ανώτερα στρώματα της γήινης ατμόσφαιρας, δηλαδή στις πρώτες εκατοντάδες χιλιόμετρα πάνω από τη γραμμή Kármán (ύψος 100 χλμ.), μπορεί να προκαλέσει αντίσταση στους τεχνητούς δορυφόρους. Όσοι περιφέρονται σε τέτοιες τροχιές, ενεργοποιούν τα συστήματα προώθησής τους κάθε λίγες μέρες, προκειμένου να διατηρήσουν την τροχιά σε σταθερό ύψος. Στο Γεωδιάστημα υπάρχουν αραιά ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια, η κίνηση των οποίων καθορίζεται από το γήινο μαγνητικό πεδίο. Στη διάρκεια ισχυρών μαγνητικών καταιγίδων, τα σωματίδια αυτά αλληλεπιδρούν με τα σωματίδια του Ηλιακού ανέμου. Αυτή η αλληλεπίδραση, λόγω του βομβαρδισμού των υψηλών ατμοσφαιρικών στρωμάτων από ηλεκτρόνια που προέρχονται από ρεύματα φορτισμένων σωματιδίων από τον Ήλιο, προκαλεί το φαινόμενο που είναι γνωστό ως Σέλας [βόρειο ή νότιο].
ΔΙΑΠΛΑΝΗΤΙΚΟ ΔΙΑΣΤΗΜΑ: Είναι το διάστημα γύρω από τον ήλιο και τους πλανήτες του. Τα εξωτερικά όριά του καθορίζονται από τον Ηλιακό άνεμο (στον οποίον έχουμε αναφερθεί σε άλλο άρθρο μας), που δημιουργεί μία εξαιρετικά αραιή ατμόσφαιρα, την Ηλιόσφαιρα. Η πυκνότητα του Ηλιακού ανέμου υπολογίζεται στα 5 – 10 πρωτόνια/κ.εκ. και η ταχύτητα του ανέμου στα 350-400 χλμ/δευτ., αν και σπανίως φτάνει ακόμα και τα 800 χλμ/δευτ., όταν ο Ήλιος παρουσιάζει έντονη δραστηριότητα. Το διαπλανητικό διάστημα φτάνει έως την Ηλιόπαυση, όπου δίνει τη θέση του στους ανέμους του διαστρικού διαστήματος, με αποτέλεσμα η Ηλιόπαυση [περίπου 100 αστρονομικές μονάδες (AU) μακριά από τον ήλιο] να θεωρείται και το όριο λήξης του Ηλιακού Συστήματος.
ΔΙΑΣΤΡΙΚΟ ΔΙΑΣΤΗΜΑ: Είναι το διάστημα μέσα σε έναν γαλαξία, το οποίο δεν καταλαμβάνεται από αστέρες ή πλανήτες. Περιέχει διαστημική σκόνη, διάφορα ιόντα, υποατομικά σωματίδια, κοσμική ακτινοβολία και διαστημικά αέρια. Κάποιες περιοχές του διαστρικού διαστήματος εμφανίζουν υψηλή πυκνότητα αερίων και σκόνης, σχηματίζοντας τα νεφελώματα, που είναι “μαιευτήρια” νέων αστέρων! Σημειώνουμε ότι και στο διαστρικό διάστημα παρατηρούνται αστρικοί άνεμοι, αντίστοιχοι του ηλιακού.
ΔΙΑΓΑΛΑΞΙΑΚΟ ΔΙΑΣΤΗΜΑ [ΜΕΣΟΓΑΛΑΞΙΑΚΟ]: Είναι το διάστημα ανάμεσα σε γαλαξίες. Αυτό είναι σχεδόν άδειο από διαστημική σκόνη και είναι η καλύτερη φυσική προσέγγιση του απόλυτου κενού. Η θερμοκρασία του διαστήματος αυτού υπολογίζεται σε μόλις 2,73 °Κ (−270,4 °C). Μέσα σε μεγάλα σμήνη γαλαξιών, όπως το Σμήνος της Παρθένου, το “κοντινότερο” σε εμάς (60 περίπου εκατομμύρια έτη φωτός μακριά), το διαγαλαξιακό διάστημα καταλαμβάνεται από ένα ιδιαίτερα αραιό υλικό μέσο, το πλάσμα3, ανιχνεύσιμο από εκπομπές ακτίνων Χ. Το πλάσμα αυτό ονομάζεται διαγαλαξιακό μέσο (intergalactic medium/IGM) και αποτελείται κυρίως από ιονισμένο υδρογόνο. Η πυκνότητα του IGM θεωρείται ότι κυμαίνεται από 10 έως 100 άτομα υδρογόνου/κ.μ.
1. Το νετρίνο είναι ένα πολύ ελαφρύ σωματίδιο χωρίς ηλεκτρικό φορτίο, που προτάθηκε από τον Αυστριακό φυσικό Βόλφ. Πάουλι. Τα νετρίνα παρατηρήθηκαν δεκαετίες μετά την πρόταση του Πάουλι. Είναι σωματίδια που αλληλεπιδρούν ασθενώς με την ύλη, συνεπώς είναι πολύ δύσκολο να παρατηρηθούν. Έτσι, χρησιμοποιούνται ειδικές πειραματικές διατάξεις, [τηλεσκοπια νετρίνων], τοποθετημένες βαθιά μέσα σε εγκαταλειμμένα ορυχεία ή στον πυθμένα της θάλασσας, [όπως στο ελληνικό πρόγραμμα Νέστωρ στο βαθύτερο σημείο της Μεσογείου (Φρέαρ Οινουσσών), ανοικτά των μεσηνιακών ακτών] προκειμένου να μην επηρεάζονται από την κοσμική ακτινοβολία.
2. Οι ζώνες Βαν Άλεν αποτελούνται από σωματίδια μεγάλου ηλεκτρικού φορτίου που παγιδεύτηκαν από το γήινο μαγνητικό πεδίο. Κάθε τέτοια ζώνη έχει το σχήμα ενός πελώριου δακτυλιδιού και που η μία βρίσκεται στο εσωτερικό της άλλης. Το δε ισχυρότερο τμήμα της εσωτερικής ζώνης βρίσκεται γύρω στα 3.200 χλμ. από το έδαφος. Η προέλευσή της πιθανολογείται ότι οφείλεται στην ακτινοβολιακή δράση του Ήλιου, ενώ η ύπαρξη της εξωτερικής ζώνης κρίνεται πως έχει κοσμική καταγωγή. Η ισχυρότερη περιοχή της δεύτερης βρίσκεται γύρω στα 16.000 χλμ. πάνω από τον Ισημερινό της Γης.
3. Πλάσμα ονομάζεται η κατάσταση της ύλης στην οποία αυτή δεν λαμβάνει συγκεκριμένο όγκο και σχήμα που να οφείλεται στην ίδια, και επιπλέον τα ηλεκτρικά φορτισμένα ατομικά της σωματίδια (ιόντα και ηλεκτρόνια), βρίσκονται ελεύθερα και όχι σε δεσμούς. Ένας ορισμός θεωρεί το πλάσμα μορφή αερίου, ενώ άλλος το κατατάσσει ως την τέταρτη κατάσταση της ύλης (οι άλλες είναι στερεή, υγρή, αέρια). Το πλάσμα σχηματίζεται όταν ένα αέριο γίνει πολύ θερμό με αποτέλεσμα ηλεκτρόνια να “δραπετεύσουν” από το άτομό τους και να γίνουν ελεύθερα. Το πλάσμα είναι επομένως ελεύθερα ηλεκτρόνια και ιόντα (άτομα ή μόρια που έχουν χάσει ή αποκτήσει ένα ή περισσότερα ηλεκτρόνια).
