Osborn Reynolds (1842 - 1912). © John Collier (1904).
18 sierpnia 2016
Spekulacje na temat elektrycznych aspektów Słońca były powszechne jeszcze przed Birkelandem.
Idee irlandzko-angielskiego fizyka Osborna Reynoldsa (1842-1912) zaznaczyły się jako kolejny intelektualny kamień milowy. W kilku mało znanych artykułach, datowanych na lata 1870-1871, sugerował on, że warkocze kometarne nie są przydatkami parującymi
z jądra, lecz obszarami lokalnego eteru
, oświetlonego pod wpływem elektryczności słonecznej – po raz kolejny przywołując doświadczenia z tubami wyładowaniowymi:
...kiedy elektryczność, w pewnych określonych warunkach, jak w tubach dr Geisslera, przechodzi przez niezwykle rozrzedzony gaz, powstały widok przypomina warkocze komet; im rzadszy gaz, tym bardziej jest na to podatny, oraz, o ile nam dotąd wiadomo, nie ma ograniczenia na ilość gazu w ten sposób oświetlonego. Możemy się zatem spodziewać, że przyczyną wzbudzenia jest elektryczność, oraz materiał, na który ona działa i który wypełnia przestrzeń, ma takie same własności, jak ów gaz. Co więcej, możemy postrzegać Słońce jako czynnik wywierający taki wpływ na elektryczność, że warkocze komet mają taki a nie inny kierunek. Przy takim wyładowaniu elektrycznym będą one odpychane przez każde ciało naładowane przez podobną elektryczność w pobliżu. Elektryczność ta byłaby wyładowywana przez komety z powodu pewnego wpływu, wywieranego na nie przez Słońce...
...w przestrzeni kosmicznej istnieje materia w formie gazu, a (...) komety powodują komety sprawiają, że jest ona elektrycznie oświetlona przez muśnięcie...
Jak paru jego poprzedników, Reynolds rozpoznał fundamentalne pokrewieństwo pomiędzy warkoczami komet, zorzą planetarną i koroną słoneczną – które dziś zostałyby nazwane żarzącą się plazmą:
Myślę, że ta elektryczna hipoteza jest wspierana, według mnie, przez analogię pomiędzy kometami, koroną oraz zorzą polarną; analogię sugerującą wspólną przyczynę. (...) Zorza przez długo czas była uważana za zjawisko elektryczne, a ostatnio ten sam efekt został odtworzony w wyładowaniu elektrycznym o wielkiej intensywności w bardzo rozrzedzonym gazie, bez ograniczenia przestrzeni. Zatem, dlaczego warkocze komet oraz korona nie miałyby być również zjawiskami elektrycznymi? Ich wygląd i zachowanie pasują dokładnie do zorzy i z pewnością nie ma nic trudnego w wyobrażeniu sobie Słońca, będącego zarówno źródłem tak dużej ilości ciepła, jak i pewnej ilości elektryczności. (...) było wystarczającym wskazać na zorzę polarną, która jest powszechnie uważana za elektryczną (...) elektryczność może formować ogony komet oraz koronę słoneczną.
Podany przez Reynoldsa opis światłonośnego eteru brzmi dokładnie, jak współczesny opis plazmy:
“… may we not assume that it is the medium which fills space that is illuminated by the electric discharges? … At any rate, it is certain that the appearance of streamers, the rapidity of change and emission, the perfect transparency and the wave-like fluctuations which belong to these phenomena, are all exhibited by the electric brush … I have only to add that the main assumption involved in the electric theory is, that space is occupied by matter having similar electrical properties to those of these … The reasoning I made use of was, essentially à fortiori. I pointed to the fact that the electric brush as seen in the Geissler tubes exhibits similar appearances, and that at the times of greatest display on the part of comets and the aurora similar conditions are present, such as a change in the action of the sun, conditions which, to say nothing more, are favourable to electric disturbance.”... czy nie możemy założyć, że jest to ośrodek wypełniający przestrzeń, oświetlany przez wyładowania elektryczne? (...) W dowolnym tempie, i najwyraźniej pod postacią strumieni, raptowność zmian i emisji, doskonała przezroczystość i falujące fluktuacje owego fenomenu, są wszystkie obecne w wyładowaniu snopiącym (...) Muszę tylko dodać, że głównym założeniem związanym z teorią elektryczną jest wypełnienie przestrzeni materią o podobnych właściwościach elektrycznych do owej (...) [?] Podkreśliłem fakt, że wyładowanie snopiaste, widziane w tubie Geisslera, wykazuje podobne cechy, oraz że w momentach największej widoczności widoczne są na częściach komet i w zorzy, jak zmiany pod wpływem Słońca, które, by nie mówić nic więcej, są
Co więcej, Reynolds uświadomił sobie, że polaryzacja elektryczna tych odpowiednich układów nie tkwi w ich indywidualności, ale znajduje się w relacji pomiędzy Słońcem a Ziemią lub kometą:
To całkiem jasne, że warkocz komety nie może istnieć dzięki wyładowaniu między elektrodami, które są obie na samej komecie. W ten sam sposób, z miejsca zajmowanego przez koronę, raczej nie może ona istnieć na skutek przechodzenia elektryczności pomiędzy dwiema elektrodami na Słońcu. Jeżeli warkocz komety jest elektryczny, istnieje on dzięki wyładowaniu elektryczności jednego lub innego rodzaju z komety, co, jak na razie, wyjaśnia tylko jedna elektrodę. To samo można powiedzieć o koronie słonecznej. (...) Słońce, działając poprzez parowanie lub inaczej, powoduje stałe zaburzenia elektryczne pomiędzy Ziemią a jej atmosferą, ujemnie naładowanym stałym gruntem a dodatnią atmosferą a (...) zorza jest połączeniem owych stref elektrycznych, mającym miejsce w atmosferze. (...) Jeżeli ma miejsce ciągłe zaburzenie elektryczne pomiędzy Słońcem a ośrodkiem, w którym jest umieszczone, więc Słońce zostaje naładowana ujemnie a ośrodek dodatnio, złączenie tych dwóch elektryczności uformuje koronę.
Jak przedtem Herschel, Reynolds rozmyślał nad rolą elektryczności w napędzaniu mechanizmu świecenia słonecznego:
Nie można się spodziewać, iż traktuję Słońce jako rezerwuar elektryczności, która ciągle paruje w przestrzeń. Uważam, że zasilanie elektrycznością jest w Słońcu utrzymywane przez jakiś proces fizyczny pomiędzy nim samym a okolicznym ośrodkiem, gdzie Słońce staje się naładowane ujemnie a ośrodek dodatnio. Można to dobrze zilustrować analogią to maszyny elektrycznej (...) Załóżmy, że Słońce jest w miejscu gumki, podczas, gdy eter jest szkłem: wówczas korona odpowiada iskrom lub wyładowaniom snopiastym pomiędzy, opuszczającym przewodnik. (...) Jeśli korona jest wyładowaniem elektrycznym, elektryczność będzie stale przenosiła pewne elementy Słońca w przestrzeń, gdzie będą się odkładać i kondensować.
Chociaż Reynolds odnosi się również do przeczucia, że ciągły strumień materii
ze Słońca wyjaśnia pochodzenie meteorów, z pewnością dobrze wyczuł nieustanne przenoszenie pola elektrycznego w wietrze słonecznym.
Richard Anthony Proctor (1837-1888) był angielskim astronomem, który, we wczesnych latach 70-tych XIX w. podobnie spekulował nad wyrzucaną przez Słońce materią, powiązaniem rozbłysków słonecznych z zaburzeniami magnetycznymi na Ziemi oraz nad elektrycznymi kometami.
W monografii, jaka ujrzała światło dzienne w 1872 roku, niemiecki astrofizyk Johann Karl Friedrich Zöllner (1834-1882) szczegółowo opisał opinię, że warkocze kometarne oraz ich kierunki są zjawiskiem elektrycznego odpychania
na skutek swobodnej elektryczności na powierzchni Słońca
. Zöllner argumentował, że założenie o dalekosiężnym oddziaływaniu elektrycznym Słońca na wszystkie okrążające je ciała jest potrzebne i dostateczne do zapewnienia wszystkich kluczowych i charakterystycznych cech ogonów i parujących skorup komet.
Obejmowało to ciągły rozwój elektryczności na powierzchni Słońca, będący ciągle podtrzymywany przez zachodzący tam proces.
Amerykański historyk naturalny, Jacob Ennis (1807-1890), napisał artykuł zatytułowany Elektryczna zawartość Układu Słonecznego
, opublikowany w 1878 roku. Bronił w nim pozycji zajętych przez poprzedników:
Światło zodiakalne, zorza polarna, korona słoneczna oraz warkocze komet, wszystkie są różnymi formami tej samej rzeczy. Są elektrycznymi wyładowaniami snopiastymi, dokładnie takimi samymi, jakie widać w nocy wylatujące z silnie naładowanej maszyny elektrycznej.
Ennis wyobrażał sobie parowanie
jako mechanizm operacyjny: Na naszym wielkim globie, na Słońcu, oraz na kometach, poprzez parowanie rozchodzi się elektryczna ciecz.
Na Ziemi, wyższe obszary atmosfery są zawsze silnie naładowane elektrycznie. Grunt jest zwykle ujemny, a powietrze dodatnie. (...) Jak przejawia się ta ciecz? (...) jest wymiatana w postaci strumieni zórz polarnych, coraz dalej w pustą przestrzeń, jako wyładowania snopiaste.
Komety są z łatwością odparowywane oraz rozdrabniane przez promienie słoneczne; i podczas tego parowania uwalniają ogromne ilości elektrycznego płynu. (...) Wówczas, na skutek odpychania korony słonecznej, zostaje odepchnięta od Słońca niczym fontanna, tworząc warkocz.
Podobny proces zachodzi na Słońcu:
Korona słoneczna składa się z elektrycznych wyładowań snopiastych. (...) Spowodowane są one, jak tutaj, przez parowanie od intensywnego ciepła słonecznego. Jest ono tak potężne, że powoduje warkocze komet, również wyładowania snopiaste, w stronę przeciwną Słońcu. Oddalają od Słońca nasze światło zodiakalne oraz zorzę północną i południową, które to wszystkie trzy muszą być rozpatrywane jako ciągły ogon naszej planety w wielu aspektach podobny do warkocza komety (...) strumieni zorzowych (...) skierowanych od Słońca, jak warkocze komet, napędzane elektrycznym odpychaniem Słońca.
Jest to bez wątpienia promieniowanie, stały strumień elektryczności, jak zorza polarna, lub światło zodiakalne, z każdego kawałka powierzchni Słońca. (...) możemy myśleć o tym jako o wypływie elektryczności, elektrycznym wyładowaniu snopiastym, lub o tysiącach takich wyładowań na raz. (...) Ponieważ parowanie słoneczne jest miliony razy silniejsze niż na naszej Ziemi, zatem powstawanie elektryczności może być proporcjonalne. (...) Zarówno w wyglądzie jak i w działaniu istnieje doskonała identyczność zorzy polarnej i korony słonecznej. (...) Nikt nie powiedział, że światło zodiakalne jest elektryczne, jak i zarówno strumienie zorzy, zawsze podobnie jak ogony komet, wskazują zawsze kierunek od Słońca. Nikt nie skojarzył tych trzech zjawisk jako spowodowanych jedną przyczyną: ciepłem słonecznym, powodującym parowanie. Nikt nie spodziewał się, że odległa korona słoneczna, na skutek zaledwie elektrycznego odpychania, odchyla warkocze komet strumienie zorzy czy światło zodiakalne.
Ze współczesnego punktu widzenia można powiedzieć, że Ennis zrównał koronę słoneczną z wiatrem słonecznym, jako, że ten drugi odpowiada bezpośrednio za przestrzenne zaburzenia planetarnych oraz kometarnych megnetosfer. Tak czy inaczej, wkład Ennisa nie był mały, biorąc pod uwagę, że niemal sto lat potem obecność wiatru słonecznego została potwierdzona empirycznie.
Autor: Rens Van Der Sluijs
Przetłumaczono z: Current Models of the Sun — A Charged Subject Part 3
Przetłumaczył: Łukasz Buczyński
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz