Naujienos

„Idealioji geometrija kosmose“: ką kosminių kūnų forma pasakoja apie jų prigimtį

Rugsėjo 28 d. Vilniaus „Laisvės“ gimnazijoje vyko „Mokslo žinių dienos“ renginys, kuriame gimnazijos mokiniai susitiko su Vilniaus universiteto Fizikos fakulteto Teorinės fizikos ir astronomijos instituto mokslo darbuotoja, Lietuvos fizikų draugijos viceprezidente dr. Mažena Mackoit-Sinkevičiene. Lektorė skaitė paskaitą „Idealioji geometrija kosmose“. Renginį organizavo Lietuvos mokslų akademijos skyrius „Mokslininkų rūmai“.

Renginių ciklu „Mokslo žinių diena“ siekiama populiarinti mokslininko profesiją tarp jaunimo, skatinti mokinius domėtis įvairiomis mokslo sritimis ir atrasti jiems įdomias tyrimų kryptis.

Dr. Mažena Mackoit-Sinkevičienė.

Dr. Mažena Mackoit-Sinkevičienė – kvantinės optikos ir kvantinių technologijų tyrėja, aktyvi mokslo populiarintoja. Ji yra „Women in Science Baltic Fellowship“ laureatė, Lindau Nobelio premijos laureatų susitikimo alumnė, pelniusi Lietuvos mokslų akademijos įvertinimų už mokslinę ir mokslo populiarinimo veiklą. Mokslininkė taip pat yra vadovavusi Lietuvos komandai Tarptautinėje fizikos olimpiadoje ir dalyvavusi tarptautiniuose mokslinių tyrimų projektuose.

Dr. M. Mackoit-Sinkevičienė paskaitoje nagrinėjo kosminių kūnų formą fizikos ir matematikos požiūriu. Ji aptarė, kodėl daugelis Visatos objektų yra artimi sferai ir kodėl kai kurie nuo jos reikšmingai nukrypsta. Saulė, Mėnulis, Žemė ir Jupiteris yra beveik sferiniai, o asteroidai, kometų branduoliai ir Marso palydovas Fobas – netaisyklingos formos. Lektorė parodė, kad šį skirtumą lemia kelių veiksnių santykis. Mažų matmenų sistemose dominuoja paviršiaus įtempis, todėl muilo burbulai ir skysčio lašai savaime įgyja sferinę formą, kurios paviršiaus plotas yra mažiausias. Mažų kosminių kūnų vientisumą užtikrina cheminiai ryšiai ir kitos elektromagnetinės prigimties sąveikos. Medžiagos stiprumas neleidžia gravitacijai tokių kūnų deformuoti. Tik viršijus tam tikrą masę, visomis kryptimis vienodai veikianti savoji gravitacija nugali medžiagos stiprumą, ir kūnas pasiekia hidrostatinę pusiausvyrą, t. y. įgyja sferinę formą. Ši riba vadinama „bulvės spinduliu“ (angl. potato radius). Priklausomai nuo kūno sudėties, ji siekia maždaug 200–300 km. Būtent dėl hidrostatinės pusiausvyros kriterijaus, įtvirtinto 2006 m. Tarptautinės astronomijos sąjungos apibrėžime, Cerera buvo priskirta nykštukinėms planetoms. Iš daugiau nei 400 žinomų Saulės sistemos planetų palydovų sferinę formą turi tik apie dvidešimt. Todėl sferiškumas kosmose yra ne taisyklė, o didžiausiems kūnams būdinga savybė.

Paskaitos dalyviai.

Trečiasis veiksnys – sukimasis: dėl išcentrinio efekto besisukantys kūnai suplokštėja ties ašigaliais. Žemės pusiaujo spindulys yra apie 21 km didesnis už ašigalio spindulį. Todėl toliausiai nuo Žemės centro nutolęs paviršiaus taškas yra ne Everesto, o Čimboraso (Ekvadoras) viršūnė. Dėl tos pačios priežasties palydovinės navigacijos sistemos, tarp jų GPS, Žemę modeliuoja ne sfera, o suplotuoju sukimosi elipsoidu (WGS 84). Sparčiai besisukančio dujinio Saturno suplotumas siekia beveik 10 proc. Nykštukinės planetos Haumėjos sukimosi periodas tesiekia apie keturias valandas, todėl ji yra ištįsusi į regbio kamuolį primenantį trijų ašių elipsoidą.

Paskaitos kulminacija tapo žvaigždė KIC 11145123 – apvaliausias kada nors išmatuotas gamtinis objektas. Jos spindulys siekia apie 1,5 mln. km, o pusiaujo ir ašigalio spinduliai skiriasi tik apie 3 km. Ši forma nustatyta ne tiesioginiais stebėjimais, o asteroseismologijos metodais, analizuojant žvaigždės viduje sklindančių virpesių dažnius.

Pagrindinė paskaitos išvada: kosminio kūno forma atspindi jo fizikinę istoriją. Nukrypimas nuo sferos dažniausiai rodo, kad kūnas yra per mažas hidrostatinei pusiausvyrai pasiekti arba sukasi per greitai. Todėl jau vien forma leidžia daryti pirmąsias išvadas apie kūno savybes.

Paskaitos dalyviai. Iš kairės: Vilniaus „Laisvės“ gimnazijos direktorė, fizikos mokytoja metodininkė Jolanta Gutauskaitė-Janulevičienė, centre – dr. Mažena Mackoit-Sinkevičienė, iš dešinės – LMA skyriaus „Mokslininkų rūmai“ vyriausioji specialistė Liliana Feiginaitė.

Paskaitos metu lektorė aktyviai bendravo su gimnazistais, uždavė jiems klausimų ir kvietė įsitraukti į užduotis. Aktyviausi mokiniai buvo apdovanoti iš anksto paruoštais prizais. Paskaitą filmavo ir fotografavo Vilniaus „Laisvės“ gimnazijos Kino klubo nariai.

Renginys gimnazistams suteikė galimybę išgirsti apie šiuolaikinę fiziką iš savo srities specialistės, geriau suprasti, kaip fizikos ir matematikos žinios pritaikomos tyrinėjant Visatą, ir iš arčiau susipažinti su mokslininko darbu.

Parengė Dr. Mažena Mackoit-Sinkevičienė ir Liliana Feiginaitė
Nuotraukos – L. Feiginaitės ir Vilniaus „Laisvės“ gimnazijos Kino klubo