Co za banał – możecie się żachnąć. Oczywiście wynika to z nachylenia osi obrotu Ziemi względem płaszczyzny orbity. (I oczywiście w grudniu jest ciemno na półkuli północnej). Konsekwencją tego pochylenia są różnice w długości nocy i dni na różnych szerokościach geograficznych. Pokazuje to prosto ta grafika z Wikipedii:

Prawdziwe pytanie brzmi zatem: dlaczego Ziemia jest pochylona? Co to spowodowało? Czy możemy przechylić się bardziej? I jak to wygląda na innych planetach? Tymi z pozoru tylko prostymi pytaniami postanowiłam zasypać znakomitego popularyzatora nauki, astronoma dr. Jakuba Bochińskiego. Tutaj możecie zajrzeć na jego stronę.

W podcaście rozmawiamy o również o tym, skąd w Kosmosie taka moda na obroty i krążęnia, jaką rolę w trzymaniu Ziemi w równowadze odgrywa Księżyc, dlaczego Kuba poszedł na astronomię (to naprawdę zabawne) oraz – nieszpodziewanie – o nagraniach lecąchych na pokładch Voyagerów. Uwaga, trwa pieć godzin! Bawcie się dobrze – i z podcastem, i z audio-dziedzictwem ludzkości ?

Zdjęcie ilustracyjne: Alexander Antropov, Pixabay

TRANSKRYPCJA

Karolina Głowacka: Dzień dobry, cieszę się, że jesteście. Słuchacie pierwszego odcinka nowego podcastu popularnonaukowego. Więcej o projekcie i o mnie znajdziecie na radionaukowe.pl. Koniec grudnia to czas, kiedy na półkuli północnej jest najmroczniej. W Jastrzębiej Górze, czyli na północnych krańcach naszego kraju, najdłuższa noc trwa szesnaście godzin i czterdzieści osiem minut, czyli jest prawie o dziesięć godzin dłuższa niż tamtejsza najkrótsza noc. Bez tych różnic nie byłoby pór roku, a różnic nie byłoby, gdyby Ziemia trzymała się prosto. Co sprawiło, że oś obrotu naszej planety jest nachylona? Czy coś w nas uderzyło? I skąd w Kosmosie jest taka moda na obroty i krążenie? Radio Naukowe, odcinek pierwszy. Zaczynamy.

K.G.: Astronoma, którego za chwilę usłyszycie, spotkałam raz, ale to jest taki typ człowieka, który nigdy nie wypada z pamięci. Wykształcony m.in. w Wielkiej Brytanii publikujący w „Nature” czy „Astrophysical Journal” znawca komunikacji naukowej, projektant i konstruktor zrobotyzowanych teleskopów, a także odkrywca kilku planet poza Układem Słonecznym. Jakby odkrył jakąś w naszym Układzie, to by dopiero było. Przy tym wszystkim jest po prostu fajnym człowiekiem. Zresztą sami posłuchajcie.

***

K.G.: Gościem Radia Naukowego jest doktor Jakub Bochiński – astronom, Stowarzyszenie Rzecznicy Nauki. Dzień dobry, Kuba.

Jakub Bochiński: Dzień dobry, cześć.

K.G.: Będę strzelać do Kuby pytaniami z gatunku takich dziecięcych, prostej ciekawości. Zobaczymy, jak sobie z tym poradzi doświadczony popularyzator nauki. Dlaczego na półkuli północnej w grudniu noc trwa tak długo? Dlaczego oś obrotu Ziemi – bo to z tego się przecież bierze – jest pochylona względem orbity? Czy my potrafimy to wyjaśnić? Inaczej: czy wy, naukowcy potraficie to wyjaśnić?

J.B.: Ciekawa sprawa, że takie pytania wydają się proste i takie, że mogłyby je zadać nawet dzieci w szkole czy przedszkolu, a z drugiej strony to właśnie one często są tymi najtrudniejszymi. Z jednej strony jako naukowcy mamy takie poczucie, że chyba w miarę rozumiemy, dlaczego Ziemia jest pochylona, ale jest też dużo niewiadomych. Bardzo to lubię i bardzo lubię przyznawać się do tego, jak wiele my, naukowcy jeszcze nie wiemy, jak dużo jest przestrzeni dla słuchaczy, którzy chcieliby zostać naukowcami i poodkrywać nowe rzeczy. Tak w skrócie, dlaczego oś obrotu Ziemi jest pochylona w stronę Słońca albo od Słońca, w zależności od tego, po której jego stronie jesteśmy, latając dookoła niego? Myślę sobie o tym trochę jak o analogii takiego bączka, którego można puścić np. na podłodze w salonie, rozkręcić go i on kręci się dookoła własnej osi. Często widać, że jeżeli rozkręciło się go pod jakimś kątem, to on pod tym kątem zostaje. Gdyby rozkręcić go w stanie nieważkości i tak go zostawić, to on by się cały czas kręcił i utrzymywał tę samą orientację. Ziemia jest właśnie trochę takim bączkiem rozkręconym dookoła własnej osi, który właściwie nie ma prawie żadnego powodu, żeby tę oś przestawiać. Gdyby ktoś go dotknął, to ta oś mogłaby się zmienić. Ale od wielu miliardów lat nic większego nie dotknęło Ziemi. Unosząc się w nieważkości i kręcąc się dookoła własnej osi, nie ma dobrego powodu, żeby się kręcić w jakimkolwiek innym kierunku. Najprawdopodobniej kiedyś, kilka miliardów lat temu coś nas dotknęło, uderzyła w nas jakaś inna protoplaneta, kiedy jeszcze Układ Słoneczny się formował. I dlatego mamy Księżyc.

K.G.: Coś odpadło od Ziemi i powstał Księżyc?

J.B.: Jest to jedna z teorii na temat tego, skąd wziął się Księżyc, i to dość dobra. Mówi ona o tym, że Księżyc wziął się z Ziemi. Innymi słowy, przelatywała jakaś inna planeta lub protoplaneta, bo jeszcze wtedy Układ Słoneczny się formował, uderzyła w Ziemię i oderwała z niej sporą ilość materii, która następnie zaczęła orbitować sobie dookoła niej i po jakimś czasie zbiła się w takie ciało, które dzisiaj nazywamy Księżycem. Księżyc zresztą trochę pomaga nam z tą osią, bo jak się puszcza na podłodze te bączki, to one często mają kształt na dole wąski, na górze wąski, a na środku szeroki. Jest tak m.in. z tego względu, że po rozkręceniu takiego bączka, będzie się on długo kręcił. Ten moment pędu, który utrzymuje jego oś skierowaną w jedną stronę przez większą ilość czasu, sprawia, że utrzymuje ona taki sam kierunek ze względu na to, że ma tę szeroką wewnętrzną część. I prawdopodobnie tak jest w przypadku Ziemi i Księżyca. Księżyc trochę stabilizuje nasze przechylenie osi – zresztą stabilizuje wiele rzeczy w przypadku Ziemi.

K.G.: To znaczy, że jakby nie było Księżyca, to by tak dygała ta Ziemia?

J.B.: Przede wszystkim nasza planeta trochę dyga, trochę zmienia się to, w jaki sposób jesteśmy pochyleni względem Słońca. Zajmuje to co prawda kilkadziesiąt tysięcy lat i nie dygamy bardzo, bardzo mocno, tylko zaledwie o jakieś dwa stopnie w jedną albo w drugą stronę. Pomiędzy tymi dygnięciami mija jakieś czterdzieści tysięcy lat, więc oczywiście dla naszych oczu i ciał jest to niezauważalne, że z roku na rok troszkę się zmieniło pochylenie Ziemi, dzięki czemu lub albo zimy zrobiły się troszkę dłuższe, albo na odwrót. Nie jesteśmy tego w stanie zauważyć, ale w bardzo długiej perspektywie miliardów czy milionów lat dostrzeglibyśmy, że Ziemia się przechyla, i to jeszcze bardziej. Mogłaby się nawet kopnąć na bok i zacząć patrzeć biegunami w stronę Słońca, ale akurat tutaj Księżyc na to nie pozwala.

K.G.: To dobrze, to cieszę się w takim razie, niech on będzie naszym strażnikiem. Ale to jest ciekawe, bo trochę naturalnie przyjmujemy świat takim, jaki on jest, i nie zawsze się zastanawiamy, jakby to wyglądało inaczej. Gdyby jednak to pochylenie było wyraźnie większe – bo teraz jest mniej więcej dwadzieścia trzy i pół stopnia – to klimat musiałby być inny. Więc tu się zaraz pojawia pytanie, czy w ogóle moglibyśmy rozmawiać w takich okolicznościach, bo życie ewoluowało w takich warunkach, jakie tutaj na Ziemi panowały. A jakby było to bardziej radykalne, skrajne i zima trwałaby pół roku na całej półkuli, to nie wiem, czy to by się jakoś dało radę wyrównać.

J.B.: Tak, na pewno mielibyśmy do czynienia z inną Ziemią od tej, którą mamy teraz. Wszyscy jesteśmy przyzwyczajeni do tego, że panują tu pory roku. Kiedy lecimy na orbicie po jednej stronie, to północna część Ziemi troszkę bardziej patrzy w stronę Słońca, troszkę bardziej jest przez nie oświetlana i robi się tam troszkę cieplej. Potem lecimy tym kołem dookoła Słońca na drugą stronę i nagle bardziej eksponujemy w jego stronę południową część Ziemi i tam robi się ciepło, a na północnej części robi się zimniej i wtedy mamy zimę. Oczywiście jest też wiosna i jesień, czyli moment, kiedy ani północ, ani południe nie patrzą bardziej w stronę Słońca i kiedy Słońce oświetla i północną, i południową część we w miarę podobny sposób. Gdybyśmy kopnęli się o dziewięćdziesiąt stopni, gdyby nasza oś planety co jakiś czas pokazywała na Słońce, to mielibyśmy sytuację, kiedy lata byłyby potwornie gorące. Mielibyśmy takie lato jak na biegunie północnym, kiedy Słońce w ogóle nie zachodzi. Jak się jest na biegunie północnym w trakcie lata, to Słońce zawsze jest wschodzące albo zachodzące nad horyzontem.

K.G.: Fotografowie są szczęśliwi.

J.B.: Tak, zawsze panuje ta złota godzina. Zawsze jest wieczór albo zawsze jest poranek, a właściwie nigdy nie ma takiego środka dnia i też dzięki temu nigdy nie robi się tam tak ciepło. I mielibyśmy non stop trwające południe, przez wiele miesięcy trwający non stop skwar, gorąco. Aż po kilku miesiącach mielibyśmy, tak jak teraz, wiosnę czy jesień, Słońce oświetlałoby całą Ziemię w miarę równomiernie. A potem przelatywalibyśmy na drugą stronę i np. u nas na półkuli północnej zapadałaby głęboka zima, ciągła noc, niezwykle niska temperatura i niemal biegunowe warunki przez wiele miesięcy. Gdyby Ziemia się tak nagle przestawiła, to oczywiście byłby w pewnym sensie koniec świata, gigantyczne zawirowania klimatyczne, zmiany tak głębokie, że pewnie nie bylibyśmy w stanie tego przeżyć. Ale jesteśmy w stanie sobie wyobrazić, że przez miliardy lat życie jakoś by sobie poradziło.

K.G.: A czy to jest możliwe, żeby Ziemia się tak przestawiła? Coś może nadlecieć.

J.B.: Tak, ale musiałoby w nas uderzyć coś gigantycznego. Nawet nie jakaś asteroida, o której mówi się, że mogłaby zakończyć świat, życie na Ziemi. Nawet największe asteroidy, jakie kojarzymy w Układzie Słonecznym, które mogłyby w nas uderzyć, można porównać do rzucenia kamyczkiem w stronę samochodu. Troszkę by odprysnęło farby, w naszym przypadku odprysnęłoby na tyle dużo, że niestety podejrzewam, że większość z nas mogłaby nie wytrzymać – tej farby, tego pyłu byłoby na tyle dużo, że zasnułoby całą Ziemię takim całunem, który by ją bardzo oziębił i byłoby to dla nas problemem. Ale to cały czas byłoby tylko takie uderzenie po powierzchni. Musiałoby w nas uderzyć coś naprawdę ogromnego, coś kategorii małej planety. A nie spodziewamy się żadnych małych planet, które miałyby się zbliżać do Ziemi, więc pod tym względem czujemy się raczej bezpiecznie. Oczywiście bardzo długofalowo, przez miliardy lat Ziemia pewnie dalej będzie zmieniała swoje pochylenie, Księżyc też się od nas powoli odsuwa i w pewnym momencie odsunie się na tyle daleko, że przestanie nas stabilizować. Pojawi się wtedy szansa na to, że rzeczywiście Ziemia co jakiś czas będzie przestawiała się w taki tryb, kiedy leży poziomo, orbitując dookoła Słońca.

K.G.: Proszę się nie przejmować, Księżyc się od nas oddala, ale Słońce rośnie i nas połknie za jakiś czas.

J.B.: Tak, żart astronomów na temat tego, co nas pierwsze zabije: za kilka miliardów lat Księżyc się odsunie i z tego powodu zaczniemy mieć co jakiś czas wahania pochylenia Ziemi, ale jednocześnie Słońce urośnie i w końcu też nas zje i spali. Mniej więcej w podobnym okresie uderzy w nas inna galaktyka. I które nas pierwsze załatwi? [śmiech]

K.G.: Pamiętam, że jako dziecko usiłowałam nic nie robić, ale tak dosłownie. To znaczy, wymyśliłam sobie, że muszę osiągnąć jakiś taki stan – być może buddyści mogliby mi pomóc, ale wtedy jeszcze się tym nie interesowałam na tyle mocno, żeby chcieć skorzystać – ale jakoś dotarło do mnie, że ja właśnie ciągle coś robię. Nawet jak przestałam na chwilę oddychać, to np. czułam. Zamknęłam oczy, to miałam zamknięte oczy. Ciągle coś robiłam. A nawet gdyby udałoby mi się w jakiś sposób osiągnąć chwilową nirwanę, oderwać się i faktycznie nie robić nic, to w sumie zawsze moje ciało jakoś by się zachowywało. Ale nawet gdyby udało mi się to w jakiś sposób powstrzymać, to i tak bym coś robiła. Pędziłabym, kręciłabym się razem z Ziemią wokół własnej osi i wokół Słońca – co zresztą potem było moim argumentem, że zawsze jednak coś robię, jak mi ktoś zarzucał lenistwo. Jak szybko to robimy? Jak szybko się kręcimy w tym momencie? My nagrywamy to w jednym momencie, ktoś tego słucha w innym momencie, a i tak jesteśmy w pewnym sensie połączeni tym właśnie ruchem.

J.B.: Tak, i to nie takim powolnym – obracamy się razem z Ziemią dookoła własnej osi. Nawet na szybko można policzyć – równik ma czterdzieści tysięcy kilometrów. To znaczy, że gdybym siedział na równiku, to codziennie przebywałbym czterdzieści tysięcy kilometrów, pomijając to, że kręcę się dookoła Słońca. To oznacza, że nawet teraz rozmawiając ze sobą przez minutę na równiku, pokonalibyśmy jakieś dwadzieścia osiem kilometrów, w ogóle nie ruszając się z miejsca. Oczywiście im bliżej biegunów, tym ta liczba się zmniejsza, ale cały czas, nawet w trakcie naszej rozmowy – rozmawiamy już chyba trzynaście minut – podejrzewam, że pokonaliśmy kilkadziesiąt kilometrów, obracając się dookoła osi Ziemi. A dodatkowo lecimy dookoła Słońca, co zajmuje nam rok. A dodatkowo Słońce orbituje dookoła centrum galaktyki – zajmuje to jakieś dwieście milionów lat. Jest to niesamowita rzecz, zawsze sobie wyobrażam galaktykę jako taki talerz – i powiedzmy, że jesteśmy teraz na dole. Dinozaury żyły na Ziemi siedemdziesiąt jeden milionów lat temu, czyli jakiś kawałek talerza w lewo, patrząc na to, jak obraca się galaktyka. Więc od czasów, kiedy dinozaury chodziły po Ziemi, ona nie zrobiła nawet jednego pełnego obrotu dookoła centrum galaktyki. Ale w ciągu swojego istnienia – a istnieje już cztery miliardy lat – zrobiła już takich kółek dość sporo. My cały czas lecimy dookoła czegoś, dużo tego ruchu kołowego w Kosmosie jest. Przelatujemy dookoła innych planet i innych księżyców, które orbitują dookoła siebie i dookoła nas.

K.G.: Jeśli wierzyć Wikipedii, a myślę, że w tym przypadku mogę jej uwierzyć, to Ziemia w ciągu roku przebywa drogę dziewięciuset trzydziestu dziewięciu milionów ośmiuset osiemdziesięciu siedmiu tysięcy dziewięciuset siedemdziesięciu czterech kilometrów, co daje średnią prędkość Ziemi na orbicie równą stu siedmiu tysiącom dwustu osiemnastu kilometrów na godzinę. Sporo, trzeba przyznać. Ale właśnie, mówisz o tym, że Ziemia krąży wokół Słońca, wokół własnej osi, cały Układ Słoneczny krąży wokół centrum naszej galaktyki. Skąd ta moda na krążenie?

J.B.: Jeszcze tylko dam taki ciekawy przykład co do tej prędkości. Bardzo ważne jest, żeby powiedzieć, względem czego jest ta prędkość. Jak się kręcimy dookoła Słońca, to poruszamy się z taką prędkością, jak powiedziałaś, ale względem czegoś. W tym przypadku akurat względem takiego układu odniesienia, którym jest nasz cały Układ Słoneczny. Ale już np. względem naszej albo innej galaktyki w Kosmosie poruszamy się z jeszcze inną prędkością. Co ciekawe, kiedyś zadałem takie pytanie uczniom: jest najszybszy statek kosmiczny, jaki został kiedykolwiek zbudowany przez ludzi. Wyrzuciliśmy go już z Układu Słonecznego – jest to sonda Voyager. Powiedzcie mi, z jaką prędkością względem Ziemi się teraz porusza? I oni zrobili wszystkie kalkulacje, zastanawiali się, korzystali z jakiegoś software’u, żeby wyliczyć, gdzie ta sonda jest. W pewnym momencie wrócili do mnie zdziwieni, mówiąc: coś tu nie gra, bo ta sonda się do nas przybliża. A przecież ona opuszcza Układ Słoneczny. To czemu ona się do nas przybliża? I nagle zdali sobie sprawę z tego, że Ziemia porusza się tak szybko dookoła Słońca, że raz do roku goni Voyagera i leci tak szybko, że zaczyna go doganiać. Przez pół roku sonda Voyager się do nas zbliża, a potem przez pół roku bardzo szybko się oddala. Voyager ogólnie odlatuje od Układu Słonecznego, ale do Ziemi przez pół roku się zbliża, a przez pół roku się oddala.

K.G.: Doskonałe zadanie na klasówkę.

J.B.: Tak, wpadliśmy na to pytanie ze studentami i przyznam, że zadałem je uczniom licealnym. Mieli rozwiązać to zadanie, żeby dostać stypendium. [śmiech] Część sobie poradziła, a część nie.

K.G.: Sprytnie. To co z tym kręceniem się?

J.B.: Wyobraźmy sobie, że powstał Kosmos. Na początku dookoła jest rozproszony jakiś gaz, pył, lata sobie we wszystkie strony. Powiedzmy, że naszym Kosmosem będzie umywalka z zatkanym odpływem, pełno wody w środku. Wydaje się, że ta woda się specjalnie nie porusza, ale kiedy wyciągniemy korek, to zaczyna wpływać do dziury i często pojawia się taki wirek. Na początku tego wirku nie było, a potem się pojawił. Czyli z jakiegoś powodu w początkowo nieruchomej, niezbyt interesującej wodzie pojawia się jakiś ruch obrotowy. I prawdopodobnie tak było w przypadku Kosmosu. Na początku była duża ilość gazu, materii, która unosiła się albo leciała w różnych kierunkach, ale kiedy zaczęła zbijać się w coraz mniejsze i coraz cięższe ciała jak gwiazdy czy planety, okazało się, że tak naprawdę bardzo powolutku się obracała. I w skali takiej umywalki czy jakiegoś wielkiego dysku, który dopiero się formuje w nowy układ planetarny, tego ruchu za bardzo nie widać. Ale kiedy zaczyna się coraz bardziej zmniejszać, to jest tak jak w przypadku takiej baletnicy, która obraca się dookoła własnej osi i ma rozłożone ręce. Jak ma je rozłożone bardzo szeroko, to obraca się bardzo powoli, ale jak je złoży, to nagle przyspiesza. I jest trochę podobnie, kiedy powstają gwiazdy, planety czy całe układy słoneczne – na początku jest taka wielka mgławica, która ma rozłożone szeroko ręce, i nie widać, że się obraca dookoła własnej osi, robi to bardzo powoli. Ale z czasem, kiedy zaczyna stawać się coraz mniejsza, to jest tak jak ze składaniem tych rąk, ten obrót staje się coraz szybszy i coraz lepiej go widać. W pewnym sensie tłumaczy to prawie wszystkie obracające się i orbitujące ciała w całym Kosmosie. One w większości przypadków zaczynały jako coś dużego, co dopiero z czasem zbijało się w coraz mniejsze i coraz gęstsze ciało. I w międzyczasie okazywało się, że bardzo powolny ruch obrotowy w jedną lub drugą stronę stawał się coraz mocniejszy, aż teraz widzimy szybko obracające się planety i gwiazdy czy orbitujące planety dookoła gwiazd.

K.G.: Bo to zjawisko ma fundamentalne znaczenie dla tego, jak ten świat funkcjonuje, np. krągłość planet. Rozumiem, że to też jest konsekwencja.

J.B.: Tak, absolutnie. Ale też to, że nie jesteśmy idealnymi kulami. Ponieważ kręcimy się dookoła własnej osi, to m.in. nasz promień Ziemi na równiku jest trochę większy niż promień Ziemi na biegunie. Czyli jesteśmy kulą, ale taką, jakby ktoś usiadł na biegunie północnym i ją trochę spłaszczył. Trochę się rozszerzyła w stronę równika. To jest tego konsekwencja, ale także to, że nie pospadaliśmy wszyscy na Słońce. Gdyby planety nie orbitowały dookoła Słońca, to siła grawitacji po prostu sprawiłaby, że spadłyby bezpośrednio w Słońce i spaliły się w nim. Zresztą na tym polega powstanie Układu Słonecznego, że część planet ma fuksa, kręci się z odpowiednią prędkością dookoła, a część tego fuksa nie ma i spada na Słońce albo zostaje zupełnie wyrzucona z Układu Słonecznego.

K.G.: Wracając do tego pochylenia osi obrotu Ziemi względem orbity – rozumiem, że w przypadku innych planet może to wyglądać inaczej i ten kąt może być zupełnie inny.

J.B.: No właśnie może być zupełnie inaczej. Kąty nachylenia są bardzo różne. Niektóre planety, takie jak np. Merkury, prawie nie są pochylone względem Słońca. Wyglądają, jakby stały na sztorc. A z kolei inne planety, jak Uran, są kopnięte prawie o dziewięćdziesiąt stopni i orbitując dookoła Słońca, leżą na boku. Większość planet jest trochę pochylona. Podobnie jak spróbujemy rozkręcić taki bączek, to się okaże, że rzadko kiedy on stoi idealnie pionowo. Zazwyczaj jest chociaż troszkę przechylony. Jak powstawał nasz Układ Słoneczny, to mniej więcej tak to właśnie wyglądało – że pewna liczba bączków była puszczona dookoła naszej gwiazdy. Okazało się, że część z tych bączków miała złą prędkość – leciała za szybko albo za wolno. Te, które leciały za szybko, wyleciały z Układu Słonecznego. Te, które leciały powoli albo w niewłaściwy sposób, wylądowały w gwieździe, uderzyły w ścianę albo coś innego i ślad po nich zaginął. A część była pochylona w odpowiedni sposób, odpowiednio szybko puszczona i teraz kręci się cały czas po tym pokoju. Tylko że tak jak wspomniałem, za jakiś czas Ziemia, szczególnie jak straci Księżyc albo jak Księżyc się odsunie dalej, zacznie zmieniać swój kąt nachylenia. Inne planety też cały czas to robią. Więc to, że teraz są kopnięte o dwa, trzy, sześć, dziesięć stopni, nie oznacza, że będą tak miały zawsze. Co ciekawe, część z nich obraca się w przeciwnym kierunku niż wszystkie pozostałe. Większość planet w Układzie Słonecznym porusza się tak jak Ziemia, ale np. Wenus porusza się w przeciwnym kierunku.

K.G.: To pewnie też po prostu przypadek?

J.B.: W przypadku Wenus jest to takie przeciąganie liny między dwoma efektami. Z jednej strony wszystkie planety, które są blisko Słońca, mają tzw. pływy. Na Ziemi znane są pływy z morza – podnosi się i opuszcza poziom wody. W Polsce trudno to zaobserwować, ponieważ morze podnosi się tylko kilka centymetrów. Co innego np. w przypadku Wielkiej Brytanii. Kiedyś miałem okazję płynąć tam jachtem, zacumowałem, poszedłem coś zjeść, a jak wróciłem, to jachtu nie było. Okazało się, że opuścił się o kilka metrów w dół i zniknął poniżej kei. To są pływy, które znamy. Na innych planetach, gdzie nie ma wody, też zachodzi zjawisko pływów, tylko że tam jest pływ właściwie całej skorupy. Zresztą na Ziemi też to się dzieje. Pod skorupą mamy płaszcz Ziemi, który jest ciekły, a przynajmniej plastyczny. Latając dookoła Słońca, jest on przyciągany i troszkę deformowany przez Słońce. Ta delikatna deformacja przez miliardy lat sprawia, że obrót dookoła własnej osi niektórych planet jest przyspieszony albo spowolniony. W przypadku Wenus Słońce próbuje przyspieszyć jej obrót w jedną stronę i zakręcić ją w tę właściwą, ale z drugiej strony Wenus ma bardzo, bardzo gęstą atmosferę, która hamuje ten obrót i próbuje go przyciągnąć w przeciwną stronę. Po miliardach lat Wenus osiągnęła taki moment stabilizacji, że kiedy Słońce próbuje ją ciągnąć w jedną stronę, ciężkie chmury spowalniają i próbują ją ciągnąć w drugą stronę. W efekcie Wenus zostaje przechylona najpierw na bok, a potem wręcz do góry nogami i kręci się w przeciwnym kierunku do wszystkich innych planet. W przypadku Merkurego ta sytuacja jest odwrotna – nie ma tam chmur, jest on bardzo blisko Słońca, które rozkręca go we właściwym kierunku i dlatego on tak bardzo stoi tam na sztorc.

K.G.: A co to znaczy „we właściwym kierunku”?

J.B.: Patrząc w kierunku bieguna północnego z bieguna południowego, kręcimy się zgodnie z ruchem wskazówek zegara.

K.G.: To wynika z jakichś fizycznych właściwości czy jest to kwestia przypadku?

J.B.: To jest ten moment, kiedy muszę powiedzieć: naukowcy się spierają w tej sprawie. [śmiech] Po części potencjalnie bierze się to z tego, jak powstają planety, czyli na początku jest taki wielki dysk materii, który dopiero potem zamienia się w pojedyncze planety. Po części może być to efektem tego, jak ten dysk zamienia się w planety i jakie początkowe powolne obroty, których nie było widać w tej wspomnianej umywalce czy w przypadku tego dysku, potem przeniesiono sobie na takie małe ciało jak planeta. Ale w innych przypadkach, szczególnie planet, które są blisko Słońca, bardzo ważny jest ten efekt pływów. Są takie planety poza Układem Słonecznym, które wręcz potrafią być tak mocno ściskane i rozprężane przez swoje Słońce, tak mocno to Słońce na nie wpływa, że potrafią np. ustawić się w taki sposób, że jeden rok na takiej planecie zajmuje tyle samo co jeden dzień. Czyli ta planeta zawsze pokazuje tę samą twarz w stronę swojego Słońca. Oczywiście po jednej stronie jest tam niesamowicie gorąco, a po drugiej stronie niesamowicie zimno. Jest to takie ekstremum, znamy takie planety poza Układem Słonecznym. W przypadku planet w naszym Układzie Słonecznym Słońce trochę próbuje osiągnąć taki efekt, ale planety są zbyt daleko albo są zbyt małe, albo mają za mało pływów, żeby udało się aż tak świetnie zsynchronizować je ze Słońcem. Ale widać potem, że taki wpływ gwiazdy na planety też jest.

K.G.: Oj dużo się dzieje w tym Wszechświecie, trzeba przyznać. Różne rozwiązania są.

J.B.: Pamiętam, że zawsze byłem tym zafascynowany. Jak zacząłem się uczyć astronomii na studiach, to wydawało mi się, że ten Kosmos jest taki… Przyznam zupełnie uczciwie, wybrałem astronomię trochę dlatego, że myślałem, że ona będzie łatwa. [śmiech] To jest takie proste – małe i duże kulki latają dookoła dużej kulki. A dopiero potem dowiedziałem się, że niby tak jest, ale przez miliardy lat wiele się może wydarzyć, że bardzo malutkie siły, które występują w naszym Układzie Słonecznym, np. to, że planety wpływają grawitacyjnie na siebie nawzajem na ogromną odległość. Może nie mają wielkiego znaczenia w kontekście tego roku, ale przez miliardy lat to miało wielkie znaczenie i te planety mogły nawet zamienić się miejscami. Cała ta dziedzina astronomii nazywa się astrodynamiką. Jest niezwykle interesująca i bardzo często mówi się, że nie wiemy albo nie rozumiemy w niej czegoś, bo modeluje się tam tzw. układy chaotyczne. Układ Słoneczny jest układem chaotycznym i tylko po części możemy przewidzieć, co się z nim w przyszłości stanie.

K.G.: No to raj dla naukowców, jak jeszcze jest dużo niewiadomych, bo można stawiać pytania i pisać dobre projekty grantowe. 

J.B.: Absolutnie. Mam taki ulubiony moment każdej konferencji naukowej na temat planet, kiedy przyjeżdża taki profesor Richard Nelson, który od lat próbuje zbudować model komputerowy Układu Słonecznego. Ten model ma nam powiedzieć, jak Układ powstał i co się z nim dalej stanie. Ten profesor co roku przyjeżdża na konferencje i pokazuje takie wideo: na początku jest dysk, a na końcu ma być kilka naszych pięknych planet. Rok w rok pokazuje ten dysk, po czym z planetami dzieje się wszystko – wpadają w Słońce, wylatują, latają dookoła całej galaktyki. Jedyne, co z tego nie powstaje, to łatwy Układ Słoneczny. Okazuje się, że to jest tak chaotyczny system, że mimo dekad badań na ten temat, cały czas nie jesteśmy w stanie w komputerze odtworzyć tego, jak powstał.

K.G.: Fascynujące. Niemniej fascynujące i jakieś takie niepokojące jest dla mnie hasło przebiegunowania. Ziemia krąży wokół własnej osi, która przecina bieguny magnetyczne. Ta wizja, że one się zamieniają miejscami, kojarzy się z jakąś taką wręcz apokalipsą. Czy naprawdę to się wydarzy, czy to się może już dzieje? A jeśli tak, to jakie może mieć to konsekwencje?

J.B.: Tu naukowcy bardzo uczciwie muszą powiedzieć, że nie do końca jest to wiadome. Wiemy na pewno, że przebiegunowania działy się w przeszłości. Tylko i wyłącznie w historii Ziemi setki takich przebiegunowań już miały miejsce. I jakoś życie dalej tu istnieje. Wiemy też, że ostatnie przebiegunowanie było około ośmiuset tysięcy lat temu.

K.G.: To niedawno.

J.B.: Patrząc na dinozaury, to świeżutko, bardzo niedawno. Patrząc na życie ludzi na Ziemi, to jakiś czas temu. Patrząc na statystykę tego, jak często do tego dochodzi, powinno było się to wydarzyć po raz kolejny, być może nawet już ma miejsce. Na południowej półkuli jest takie miejsce, które nazywa się południowo-atlantycką anomalią. Jest to miejsce, w którym pole magnetyczne zachowuje się inaczej, niż byśmy się spodziewali po normalnie działających biegunach. Widzimy też, że bieguny już się poruszają. To znaczy, poruszają się cały czas, podobnie jak w przypadku tej osi Ziemi, ona też jest cały czas jakoś tam pochylona i to pochylenie się zmienia. Tutaj wiemy, że biegun północny się porusza. Każdego roku przejeżdża po północnej półkuli około kilkudziesięciu kilometrów, więc zaczyna się ruszać nawet dość szybko. Z jednej strony może to oznaczać, że za chwilę to przebiegunowanie nastąpi, czyli magnetyczny biegun północny przeskoczy na południowy biegun ziemski, a magnetyczny biegun południowy przeskoczy na północny biegun ziemski. Ale jak szybko się to stanie, czy będzie to natychmiastowe, czy może przez jakiś czas pole magnetyczne bardzo osłabnie, nie do końca wiemy. Nie mamy świetnych danych na ten temat. Najlepsza dla nas opcja byłaby taka, że to przebiegunowanie nastąpiłoby szybko – północ przeskakuje na południe, a południe na północ i po prostu pole magnetyczne Ziemi działa sobie dalej. Jest to dla nas dość ważne, ponieważ pole magnetyczne ochrania nas przed bardzo szkodliwym promieniowaniem kosmicznym, przed wiatrem słonecznym, przed dużą liczbą naładowanych cząsteczek, które gdyby zaczęły nas bombardować na Ziemi, to powodowałyby raka i przyczyniłyby się np. do niszczenia infrastruktury, szczególnie elektrycznej i komunikacyjnej. Nie chcielibyśmy zostać bez tej ochrony.

K.G.: Więc rozumiem, że te moje niepokoje nie są bezpodstawne.

J.B.: Nie są, zdecydowanie jest to coś, co musimy wziąć pod uwagę, że może się wydarzyć. Mamy taki problem, że ani nie wiemy kiedy, ani nie wiemy jak szybko, ani nie wiemy, czy to wydarzy się nagle, czy będzie długo trwało. Patrząc na większość takich wydarzeń, które dzieją się w skalach geologicznych, zazwyczaj zajmuje to dziesiątki tysięcy lat, więc być może będzie tak, że zajmie to dużo czasu i będziemy bardzo powoli widzieli tego efekty. Być może w międzyczasie znajdziemy też jakieś rozwiązanie pojawiających się problemów. A być może wydarzy się to bardzo szybko. Ciężko powiedzieć, ale rzeczywiście, może to być jakimś zagrożeniem dla życia na Ziemi. Mogą pojawić się takie obszary, nad którymi otwiera się trochę taka dziura, gdzie pole magnetyczne przestaje chronić Ziemię, dociera szkodliwe promieniowanie i musimy sobie z tym jakoś poradzić, musimy się chronić na tych obszarach.

K.G.: Ja troszeczkę uprościłam, mówiąc, że mniej więcej w tych samych miejscach są bieguny magnetyczne i to miejsce przecięcia osi obrotu Ziemi, bo one nie są identyczne, różni je dziesięć czy jedenaście stopni. No ale mniej więcej jest to podobne. I znowu dziecięce pytanie: czy to jest przypadek, czy może to się wyraźnie obrócić i np. magnetyczne bieguny mogłyby być na równikach, na zwrotnikach? Czy to musi się obrócić tak do góry nogami?

J.B.: To jest świetne pytanie. Nie jest jeszcze stuprocentowo zrozumiany mechanizm wytwarzania pola magnetycznego Ziemi ani innych planet. Wiemy, że wiąże się to z tym, że w środku Ziemi jest rdzeń, jądro, które jest zrobione z metalu. Jest też zewnętrzne jądro, w którym metal jest ciekły i bardzo szybko się kręci dookoła tej centralnej części. Jak mamy taką sytuację, że jakiś metal bardzo szybko kręci się dookoła, to wytwarza to pole magnetyczne. Ale to nie jest taki mechanizm, w którym w środku jest jakieś metalowe koło, które po prostu się kręci. Jest tam dość skomplikowana interakcja płynów, które się buksują w różnych kierunkach. I dopiero obracając się, te płyny wytwarzają nasze pole magnetyczne. Próbujemy to badać na Ziemi, ale oczywiście jest to bardzo trudne, bo nie mamy zbyt dobrego dostępu do wnętrza Ziemi – gorąco i głęboko.

K.G.: Lepiej nam idzie poszukiwanie planet poza Układem Słonecznym niż dokopanie się do wnętrza.

J.B.: Tak. Mamy trochę takie ograniczenie, że badamy, jak wygląda tzw. efekt dynamo, czyli co się dzieje w środku Ziemi, jak działa nasze jądro planetarne, badając, co się dzieje z polem magnetycznym. Na tej podstawie próbujemy utworzyć jakiś fizyczny model tego, jak wygląda jądro planety, a na podstawie tego modelu zadajemy pytanie: co się będzie dalej działo z polem magnetycznym? Tylko jesteśmy trochę ograniczeni tym, że w pewnym sensie pytamy pole magnetyczne o to, co się stanie z polem magnetycznym. Trochę za mało wiemy. Próbujemy budować na Ziemi eksperymenty, które pozwalałyby nam to lepiej zrozumieć, np. na Uniwersytecie Maryland w Stanach Zjednoczonych grupa naukowców zbudowała taką ogromną piłkę rozpuszczonego metalu, który rozkręcili dookoła własnej osi. Jest to gigantyczne, takiej wielkości, że potrzeba było całego hangaru, żeby to tam zmieścić.

K.G.: To ma być taki model jądra Ziemi?

J.B.: Tak. Naukowcy mają nadzieję, że jak się go odpowiednio mocno rozkręci, będzie miał odpowiednią temperaturę itd., to zacznie wytwarzać swoje własne pole magnetyczne i będzie można potem coś z tym kombinować – podgrzać, schłodzić, troszkę obrócić, być może przesunąć o kilka stopni oś obrotu tej kuli, zobaczyć, czy to wpłynie na pole magnetyczne. Być może dałoby się zbadać, czy ono wzmacnia się lub osłabia w zależności od tego, jak często następuje takie przebiegunowanie. Niestety, badanie trwa już od jakiegoś czasu i na razie udało się tylko osiągnąć efekt wzmocnienia pola magnetycznego Ziemi, a ta kula nie stworzyła tak mocnego swojego pola, żeby można było je bezpośrednio badać. Więc mamy tu trochę taki problem, że nie ma dobrego eksperymentu, który pozwoliłby nam odtworzyć to, co dzieje się w środku Ziemi. To, o czym wspomniałaś wcześniej, jest bardzo ciekawe – czasami dla naukowców egzoplanety, czyli planety poza Układem Słonecznym, stają się właśnie takimi eksperymentami. Zamiast tworzyć swoje, wynajdujemy w Kosmosie już działające, już istniejące eksperymenty i się im przyglądamy.

K.G.: Jeśli mówimy o egzoplanetach, ty jesteś specjalistą od poszukiwania takich planet poza Układem Słonecznym. Siłą rzeczy najbardziej nas porusza i elektryzuje, kiedy słyszymy, że znaleziono drugą Ziemię. Takich drugich Ziem było już ze trzy, jeśli dobrze pamiętam, o ile nie lepiej. Dlaczego? Dlatego, że wiemy, że życie istnieje tutaj, o żadnym innym nie wiemy, więc naturalne jest, że szukamy podobnych warunków we Wszechświecie. Ale właśnie, czy to jest tak, że dla nas są interesujące takie planety, które są z Ziemią identyczne rozmiarami, kątem nachylenia względem obrotu wobec swojej gwiazdy? Jakich planet szukamy? Co nas ciekawi?

J.B.: Przede wszystkim jesteśmy niezwykle antropocentryczni. Zaczynamy od szukania czegoś dla nas, generalnie szukamy siebie w Kosmosie. W pierwszej kolejności szukamy życia, a w pewnym sensie cywilizacji, najlepiej dwunogiej, dwurękiej, podobnej do nas. Widać to po wszystkich pracach science fiction w historii świata. W większości przypadków, nawet jeżeli coś ma być niezwykle obce, np. film Alien, to i tak ten alien ma dwie nogi, dwie ręce i szczękę, a nawet kilka. [śmiech]

K.G.: Ale na Voyagerze są też przecież wysłane obiekty, które symbolizują naszą cywilizację – jest tam płyta z nagranymi głosami. Kto ją ma odtworzyć? Jak i na czym? [śmiech]

J.B.: Musiałby dojść do tego, jak ci ludzie to nagrali i zbudować sobie gramofon. [śmiech] Ale słuchałem tej płyty, bardzo polecam. Świetne głosy są ponagrywane, bo są i odgłosy przyrody, i różne ludzkie języki, jest też język polski. Bardzo polecam zobaczyć, co tam Polacy wysłali w Kosmos. W pierwszej kolejności po prostu szukamy ludzi, a to oznacza, że szukając życia, szukamy takiego, które byłoby podobne do nas, czyli opartego na wodzie, zbudowanego w dużym stopniu z węgla, które jakoś oddycha, jakoś się porusza. My tego potrzebujemy do życia, więc kiedy mówimy, że znaleźliśmy drugą Ziemię, to znaczy, że znaleźliśmy planetę podobnego rozmiaru. Na jej powierzchni powinna być woda albo przynajmniej powinna być taka możliwość. Nie powinna ona być za blisko Słońca, żeby woda nie odparowała, nie za daleko, bo wtedy by była w formie lodowej, tylko w tzw. ekosferze, czyli w takiej odległości od swojej gwiazdy, żeby mogła tam być ciekła woda.

K.G.: Ekoantroposferze – tak trzeba by to nazwać.

J.B.: Tak, w tym przypadku tak. Bo oczywiście mogłyby być też ekosfery dla innych stworzeń, których my nie znamy albo którymi nie jesteśmy. Te ekosfery mogłyby być dużo bliżej, dużo dalej lub wręcz w ogóle nie wymagałyby istnienia żadnej wody. Na Ziemi są takie istnienia, które nie potrzebują wody do przetrwania i jakoś sobie radzą, nie potrzebują też tlenu, są np. bakterie beztlenowe. Często jak rozmawiamy o poszukiwaniu życia w Kosmosie na innych planetach, to mówimy.: gdybyśmy znaleźli gdzieś planetę, na której jest dużo tlenu, moglibyśmy mieć podejrzenie, że jest tam jakieś życie. Ale jeśli znajdziemy planetę bez tlenu, to nie oznacza, to, że nie ma tam życia. Może tam być po prostu inne życie. Więc w pierwszej kolejności szukamy czegoś podobnego do Ziemi. Znaleźliśmy już kilkadziesiąt takich planet, które są w miarę podobne do Ziemi, nawet bardziej podobne niż Mars. Byłoby nam łatwiej zamieszkać na tamtych planetach niż na Marsie.

K.G.: Tylko doleć tam.

J.B.: To jest duży problem. Nawet znaleziona planeta, która jest najbliżej Ziemi, w układzie Alfa Centauri – jest to gwiezdny układ, który jest najbliżej Ziemi – jest cztery lata świetlne od nas. Niby mała liczba, ale nawet światło leci tam cztery lata. Gdybyśmy wysłali tam najszybsze statki kosmiczne, zajęłoby nam dziesiątki tysięcy lat, żeby tam dolecieć. Na razie się nie zapowiada, żebyśmy usłyszeli albo zobaczyli, co tam się dzieje.

K.G.: Nie ma rady. Ja też nie wierzę w żadne kolonizowanie Marsa – oczywiście fajnie, żeby tam wysłać człowieka i oglądać sobie z dużym opóźnieniem, ale jednak jakąś tam transmisję. Ale nie ma co, musimy zadbać o naszą planetę, lepiej nam nie będzie. Kuba Bochiński, astronom, Stowarzyszenie Rzecznicy Nauki. Bardzo serdecznie ci dziękuję i życzę, żeby ta światłość przyszła do nas jak najszybciej. Wychodźmy już z tego mroku. [śmiech]

J.B.: Dzięki, cześć.

Na koniec mały bonus – pomyślałam, że jeśli nie znacie nagrań, które lecą na pokładzie Voyagera, o których rozmawialiśmy z Kubą, to możecie teraz umierać z ciekawości, dlatego mały przegląd: na tej płycie są np. odgłosy natury, pozdrowienia po rosyjsku, po angielsku w wersji dziecięcej i bardzo oryginalne pozdrowienia po polsku: „Witajcie, istoty z zaświatów”. Te słowa nagrała pani Maria Nowakowska-Stycos. W latach siedemdziesiątych była doktorantką iberystyki. Link do większej liczby nagrań, które lecą na pokładach Voyagerów, znajdziecie na radionaukowe.pl. Dziękuję za wysłuchanie tego odcinka i polecam kolejne. Do usłyszenia.