Vybrali sme z Quarku 5/2021

VEDA NA DOSAH

Nestihli ste si kúpiť májové číslo časopisu Quark? Dávame vám do pozornosti najzaujímavejšie články a novinky zo sveta vedy a techniky, ktoré priniesol za posledný mesiac.

Časopis Quark 5/2021. Zdroj: Quark

Časopis Quark 5/2021. Zdroj: Quark

Fyzika zemetrasení (Téma)

Na Slovensku sa vyskytujú zemetrasenia s makroseizmickými účinkami (t. j. účinkami na ľudí, predmety, stavby a prírodu) aj mikrozemetrasenia, ktoré boli zaznamenané len seizmickými stanicami. Zhluky epicentier indikujú seizmické zdrojové zóny.

Polohy zdrojových zón súvisia s geologicko-tektonickou stavbou územia Slovenska a jeho okolia. Najvýznamnejšou oblasťou vzniku zemetrasení je kontakt východných Álp a Západných Karpát, ktorý prechádza do oblasti kontaktu geologických jednotiek Západných Karpát so stabilnou európskou platformou. Tomu zodpovedajú zdrojové zóny Modra-Pernek, Dobrá Voda a stredné Považie so Žilinou. Ďalej na východ sa zemetrasenia vyskytujú najmä v okolí slovensko-poľského pohraničia. V oblasti stredného Slovenska sa nachádza zdrojová zóna zahŕňajúca najmä oblasť horného Pohronia. Zo zdrojových zón v Panónskej panve je na území Slovenska najznámejšia oblasť Komárna. Na východe Slovenska sú zemetrasenia najmä v oblasti Slanských a Vihorlatských vrchov. Všetky zemetrasenia na území Slovenska sú plytké kôrové zemetrasenia s hypocentrami v hĺbkach do 20 km.

Najlepšie, no ešte nie dostatočne preskúmanou zdrojovou zónou je Dobrá Voda. Je to vďaka tomu, že zo všetkých zón je najbližšia k lokalite jadrovej elektrárne Bohunice. O ostatných zónach toho vieme podstatne menej. Je to preto, že nie sú finančné prostriedky na dostatočný počet moderných seizmických prístrojov, a tiež aj preto, že mnohé historické zemetrasenia nie sú dobre zdokumentované. Dokumentovanie zemetrasení možno považovať za primerané až po reformách miestnej správy počas panovania Márie Terézie a po ničivom zemetrasení v Komárne v roku 1763. Ani najdôležitejšie historické zemetrasenia nie sú dostatočne preskúmané. Ich výskum vyžaduje úzku spoluprácu seizmológov a historikov a tú sa zatiaľ nepodarilo dosiahnuť.

V 15. storočí tvorili banské mestá na strednom Slovensku a bane na vzácne kovy v ich okolí hospodárske centrum Uhorska. Dňa 5. júna 1443 zemetrasenie s epicentrom na strednom Slovensku zničilo Banskú Štiavnicu a vážne poškodilo Kremnicu. Jeho epicentrálna intenzita bola 8° EMS-98. Účinky tohto zemetrasenia sú dosiaľ známe len pre najvýznamnejšie mestá toho obdobia, napríklad Viedeň, Krakov a Brno. Nedávnym archeologickým prieskumom bolo zdokumentované zničenie veľkej časti hradu Ľupča.

Málo preskúmané je zemetrasenie zo 16. novembra 1613 pri Žiline. Zemetrasenie malo spôsobiť škody až v Bratislave. Epicentrálna intenzita mohla dosiahnuť až 8° EMS-98.

Zemetrasenie 28. júna 1763 s epicentrálnou intenzitou 9° EMS-98 zničilo len v samotnom Komárne sedem kostolov a 279 domov. Ťažko poškodená bola aj mestská radnica. Je to dosiaľ najväčšie zdokumentované zemetrasenie s epicentrom na území Slovenska. Z dobových dokumentov tiež vieme, že zahynulo 63 obyvateľov a 102 bolo zranených. Zemetrasenie spôsobilo paniku medzi obyvateľmi v celom meste, ľudia utekali na polia a na lode kotviace na Dunaji. Obyvatelia bývali v obave pred zrútením sa ďalších budov dočasne pod šiatrami. Škody sa odhadli na 86 000 zlatých. Rozsah katastrofy ukazuje i to, že zemetrasenie pocítili napríklad aj v Belehrade a Lipsku, celkovo na ploche takmer 88 000 km2 – to je približne 1,8-násobok rozlohy súčasného Slovenska.

Do decembra 1763 pocítili v Komárne a jeho okolí viac ako 600 slabších zemetrasení, tzv. dotrasov. Pripomeňme, že k zemetraseniu došlo len menej ako osem rokov po dosiaľ najničivejšom zemetrasení v Európe v roku 1755, ktoré zdevastovalo portugalský Lisabon a znamenalo zásadnú zmenu v skúmaní štruktúry i procesov vnútri našej planéty. O 20 rokov neskôr, konkrétne 22. apríla 1783, postihlo Komárno ďalšie ničivé zemetrasenie s epicentrálnou intenzitou 7 až 8° EMS-98. Pri zemetrasení bolo poškodených približne 500 domov vrátane komárňanskej pevnosti – vojensky dôležitého objektu. Na nábreží Dunaja sa objavili trhliny, mnoho studní stratilo vodu a objavil sa v nich piesok. O situáciu v Komárne sa zaujímal aj panovník Jozef II., ktorý prišiel na osobnú návštevu. Ponúkol mestu, aby sa presťahovalo na pravý breh Dunaja, čo však mestská rada odmietla.

Na mape epicentier zemetrasení na Slovensku žlté krúžky zodpovedajú zemetraseniam, ktoré mali makroseizmické účinky (t. j. účinky na ľudí, predmety, stavby a prírodu), a červené krúžky mikrozemetraseniam, ktoré boli zaznamenané len seizmickými stanicami. Zdroj: prof. Peter Moczo

Na mape epicentier zemetrasení na Slovensku zodpovedajú žlté krúžky zemetraseniam, ktoré mali makroseizmické účinky (t. j. účinky na ľudí, predmety, stavby a prírodu), a červené krúžky mikrozemetraseniam, ktoré boli zaznamenané len seizmickými stanicami. Zdroj: prof. Peter Moczo

Mohlo by vás zaujímať aj: Duality v modernej fyzike, Zvláštne časy.

Predvoj vesmírnej flotily (Rozhovor s Norbertom Wernerom)

Dňa 22. marca 2021 odštartovala na obežnú dráhu slovenská družica GRBAlpha zostavená medzinárodným tímom. Družica môže vyšliapať cestu k flotile CubeSatov určených na pozorovanie zábleskov gama žiarenia. 

GRB je skratkou anglického výrazu gamma-ray burst, teda záblesk gama žiarenia, a Alpha označuje, že je prvou družicou určenou na pozorovanie gama zábleskov. Ide o štandardizovaný nanosatelit typu 1U CubeSat, teda kocku s rozmermi 10 × 10 × 10 cm.

Záblesky gama žiarenia boli objavené koncom 60. rokov americkými vojenskými družicami Vela, ktorých cieľom bolo monitorovať dodržiavanie zákazu pokusných jadrových výbuchov vo vesmíre. Až koncom 90. rokov sa zistilo, že tieto záblesky prichádzajú z ďalekého vesmíru. Znamená to, že na ich vznik je potrebné obrovské množstvo energie.

Teraz vieme, že gama záblesky vznikajú vtedy, keď sa veľmi hmotné, rýchlo rotujúce hviezdy na konci svojho života gravitačne zrútia a premenia na neutrónovú hviezdu alebo na čiernu dieru. Vzniknú pri tom dva výtrysky alebo tzv. jety, a keď výtrysk smeruje k Zemi, tak na oblohe uvidíme jasný gama záblesk trvajúci väčšinou niekoľko desiatok sekúnd.
Potom sú krátke gama záblesky, ktoré trvajú menej ako dve sekundy. Tie vznikajú vtedy, keď sa dve neutrónové hviezdy zrazia a splynú, pričom vznikne čierna diera. Veľmi krátke gama záblesky tzv. terrestrial gamma-ray flash môžu vznikať aj pri búrkach na Zemi.

Dôvodov, prečo sú gama záblesky pre astrofyzikov dôležité, je množstvo, napríklad na objasnenie pôvodu prvkov. Po veľkom tresku boli vo vesmíre len vodík a hélium. Ťažké prvky, z ktorých sme zložení, ako uhlík, kyslík, železo alebo dusík, sú produktom termonukleárnych reakcií vo hviezdach. Ukazuje sa, že práve pri zrážkach neutrónových hviezd vzniká väčšina prvkov ťažších ako železo, ako sú napríklad zlato a platina.

To sa zistilo na základe pozorovania objektu GW170817 zo 17. augusta 2017, keď sa detektorom LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) podarilo zaznamenať gravitačné vlny zo zrážky neutrónových hviezd a súčasne zachytila gama záblesk aj družica Fermi (Fermi Gamma-ray Space Telescope). V tomto prípade sa podarilo zistiť, kde na oblohe úkaz nastal. Astronómovia tam teda mohli namieriť svoje ďalekohľady a objekt dlhodobo pozorovať. Doteraz je tento objekt jediný, pri ktorom sme pozorovali aj gravitačné vlny, aj elektromagnetické žiarenie, teda gama záblesk. Naším cieľom je, aby sme takéto pozorovania robili rutinne, a tak sa o zdrojoch gravitačných vĺn dozvedeli viac. Pri novom spôsobe pozorovania je tiež šanca objaviť niečo úplne nové. Gama obloha je premenná a okrem gama zábleskov dochádza aj k ďalším javom, ktoré produkujú prechodné javy gama žiarenia.

Družica GRBAlpha. Detektor zábleskov gama žiarenia tvorí vrchnú stranu kocky. Zdroj: archív Norberta Wernera

Družica GRBAlpha. Detektor zábleskov gama žiarenia tvorí vrchnú stranu kocky. Zdroj: archív Norberta Wernera

Norbert Werner je astrofyzik a vedúci výskumnej skupiny astrofyziky vysokých energií v Ústave teoretickej fyziky a astrofyziky Prírodovedeckej fakulty Masarykovej univerzity v Brne. Pomocou vesmírnych ďalekohľadov študuje tie najhorúcejšie miesta a najenergetickejšie javy vo vesmíre. Podieľal sa na objavoch horúceho plynu a tmavej hmoty vo vlákne spájajúcom kopy galaxií. Venuje sa výskumu vplyvu obrích čiernych dier na vývoj galaxií a využitiu nanosatelitov v astrofyzike. V rokoch 2008 až 2016 pracoval na Stanfordovej univerzite a pomáhal s prípravou vedeckého programu japonskej družice Hitomi. Participoval na publikácii vyše 130 článkov s viac ako 5 300 citáciami. Nedávno mu bola udelená prestížna cena Ignaza L. Liebena (jedna z najstarších cien udeľovaná za vedecký výskum Rakúskou akadémiou vied) za prínos k röntgenovej astronómii.

Ďalšie články z oblasti astronómie: Kocky na orbite, Spájanie čiernych dier, Simulované misie, Okno k exoplanétam.

Lesní bubeníci (Príroda)

Našimi najpočetnejšími zástupcami čeľade žlnovitých sú druhy rodu ďateľ (Dendrocopos). Na území Slovenska ich žije sedem druhov.
Najväčším z nich je ďateľ čierny (Dryocopus martius). Tento krásny a nezameniteľný ďateľ je veľký ako havran, má však štíhlejšie telo. Staršie pomenovanie – tesár čierny – výstižnejšie charakterizovalo jeho spôsob života. Ako jediný z našich ďatľov dokáže svojím silným zobákom doslova rozobrať celé tlejúce kmene stromov alebo do nich vytesať veľké diery. V našej prírode sa s ním najčastejšie stretneme v listnatých alebo zmiešaných lesoch, najmä v starých bučinách, často aj v lužných lesoch. Z našich ďatľov hniezdi najskôr, zavčas na jar. Hniezdne dutiny začína tesať už v marci. Vtedy intenzívne bubnuje a ozýva sa doďaleka znejúcim charakteristickým hlasom.

Medzi naše najhojnejšie ďatle patrí ďateľ veľký (Dendrocopos major). Stretneme sa s ním snáď v každom lese, často aj v parkoch alebo ovocných sadoch. Zo všetkých druhov našich ďatľov má najzaujímavejší jedálny lístok. Okrem hmyzu, plodov a semien drevín mu ako potrava niekedy poslúžia aj vajíčka alebo mláďatá iných druhov vtákov. Tie vyberá z dutín alebo búdok. Z vlastnej skúsenosti môžem takéto správanie potvrdiť, keď som pozoroval samca ďatľa veľkého, ako vyberal z dutiny mláďatá žltochvosta lesného a odnášal ich ako potravu do svojho hniezda.
Naším najmenším ďatľom je ďateľ malý (Dendrocopos minor). Je veľký asi ako vrabec a má krátky, ale silný zobák. Vyskytuje sa prevažne v listnatých lesoch, starých ovocných sadoch alebo stromových alejach. Uprednostňuje najmä presvetlené a teplé lesy v nížinách a pahorkatinách. Keďže nemá zobák taký silný ako ostatné druhy ďatľov, na hniezdenie vždy vyhľadáva suché alebo tlejúce kmene stromov, do ktorých si vytesáva hniezdne dutiny. Na rozdiel od ostatných druhov ďatľov potravu zbiera najčastejšie na tenkých konároch stromov.

Vzhľadom veľmi podobný ďatľovi veľkému je ďateľ hnedkavý (Dendrocopos syriacus). Je však vzácnejší a má aj rozdielne ekologické nároky. Kým ďatľa veľkého najčastejšie nájdeme v lesoch, tento druh obýva najmä intravilány obcí, kde hniezdi v záhradách, na cintorínoch, v sídliskovej zeleni, parkoch alebo stromoradiach v okolí ciest. Na našom území je známy až od roku 1949, keď sa k nám rozšíril z južnej Európy.
Menej početným druhom je ďateľ prostredný (Dendrocopos medius). Obýva najmä teplé dubové a hrabové lesy nížin a pahorkatín. V prírode ho spoznáme najmä podľa červeného temena hlavy, ktoré majú obe pohlavia. Na rozdiel od iných ďatľov len zriedkavo bubnuje, ozýva sa však charakteristickým a nezameniteľným hlasom najmä v jarnom období, keď sa pári.

Medzi naše najvzácnejšie ďatle patrí ďateľ bielochrbtý (Dendrocopos leucotos). Na našom území ho môžeme nájsť spravidla v starých bukových, jedľovo-bukových a jedľovo-smrekových lesoch v stredných a vyšších polohách. Tento druh je vzácny v celej Európe. Jeho populácie sú najpočetnejšie v Rumunsku, Bielorusku a na Slovensku. Z tohto dôvodu bol zaradený medzi kritériový druh pre vyhlasovanie chránených vtáčích území.
Typickým hniezdičom ihličnatých lesov je ďateľ trojprstý (Picoides tridactylus). V našej prírode je vzácny. Vyskytuje sa len vo vyšších pohoriach v starších ihličnatých porastoch, kde je viazaný najmä na smreky. Na rozdiel od iných druhov ďatľov nemá na žiadnej časti tela červené zafarbenie. Samec má vrchnú časť hlavy zafarbenú do žlta. Rozdielny je aj počet prstov na nohách, má ich len tri v usporiadaní dva vpredu a jeden vzadu. Najčastejšie hniezdi v starých tlejúcich kmeňoch smrekov.

Ďateľ malý. Zdroj: Ľubor Čačko

Ďateľ malý. Zdroj: Ľubor Čačko

Viac z rubriky príroda: Krajina naruby

Pohľad do minulosti (Mladí a veda)

Videli by sme dinosaury zo vzdialenosti 65 miliónov svetelných rokov?

Viditeľné svetlo je elektromagnetické žiarenie, ktoré je viditeľné ľudským okom vďaka svojej vlnovej dĺžke od 380 nm do 780 nm – tak znie definícia. Ako každé iné elektromagnetické žiarenie aj toto sa pohybuje rýchlosťou svetla, čiže asi 300-tisíc kilometrov za sekundu. To znamená, že všetko vidíme s malým oneskorením. Nočná obloha je plná hviezd, ktoré pozorujeme s oneskorením mnohých rokov vzhľadom na ich vzdialenosť od Zeme.

Na ilustráciu si svetlo veľmi zjednodušíme a predstavíme si fotóny ako malé guličky letiace priestorom. Gulička vyletí zo zdroja svetla, odrazí sa od objektu a pokračuje smerom do nášho oka. Vďaka tomu môžeme daný objekt vidieť. Zo zdroja sa takýchto svetelných guličiek šíria milióny. Od objektov sa odrážajú do všetkých strán. Niektoré guličky skončia v našom oku, niektoré nie. Čím sme k objektu bližšie, tým viac guličiek sa odrazí do našich očí, a tak objekt vnímame väčší.

Na pozorovanie objektov vo väčšej diaľke používame rôzne ďalekohľady a teleskopy. Tie majú vnútri podľa použitia a priblíženia rôzne systémy šošoviek. Šošovky pomáhajú rozptýlené svetlo zlučovať naspäť a sme schopní objekt v diaľke pozorovať. Tvar šošovky je zvyčajne úzky sklený valec ohraničený dvomi guľovými plochami zaoblenými podľa potreby. Pri kvalite zobrazovania šošovky záleží na výrobnom materiáli, ktorým je najčastejšie sklo, a následne na indexe lomu svetla v danom prostredí. Správne usporiadania a veľkosti šošoviek prinášajú mnoho možností využitia v optike.

Ako vieme, svetlo sa šíri rýchlosťou 300-tisíc kilometrov za sekundu. Pokiaľ tento článok čítate zo vzdialenosti približne 50 centimetrov, časopis Quark vidíte nie v reálnom čase, ale s oneskorením 0,000 000 001 6 sekundy. Všetko ostatné okolo seba tiež pozorujeme v stave, v akom to bolo o naozaj malý zlomok času predtým. Pre náš mozog je táto skutočnosť zanedbateľná a nijako náš život neovplyvňuje.

Mesiac je od Zeme vzdialený 384-tisíc kilometrov. Tu sa už omeškanie prejaví a Mesiac vidíme s oneskorením 1,28 sekundy. Rovnako sa astronauti pri pristátí na Mesiaci pozerali na Zem v minulosti o takýto krátky úsek času. Rýchlosťou svetla sa šíria aj signály, preto je komunikácia na veľké vzdialenosti oneskorená. Napríklad počas aktuálnej misie na planéte Mars musia vedci čakať na signál 5 až 20 minút (v závislosti od vzájomnej pozície planét).

Veľké vzdialenosti je vhodné vyjadrovať pomocou jednotiek svetelných rokov, t. j. vzdialenosť, akú svetlo prejde za jeden rok. Rýchlosťou svetla sa za jednu sekundu dá Zem obletieť 7,5-krát. Preto je jeden svetelný rok naozaj ťažko uchopiteľná vzdialenosť. Sonda Voyager 1 je po 43 rokoch od vypustenia zo Zeme vzdialená takmer 23 miliárd kilometrov. To predstavuje vzdialenosť iba 22 svetelných hodín. Keby so sebou niesla kvalitný objektív, zhotovená snímka by zachytila Zem s oneskorením 22 hodín. Voyager 1 naposledy odfotila Zem v roku 1990 zo vzdialenosti šesť miliárd kilometrov, viditeľná bola iba ako malá žiariaca bodka široká šesť pixelov. Následne fotoaparát sondy vypli z dôvodu šetrenia energie.

Dinosaury žili na Zemi približne pred 65 miliónmi rokov. Samozrejme, aj vtedy svietilo Slnko a svetlo sa odrazilo od dinosaurov aj smerom od Zeme, pričom vesmírom putuje doteraz. Odpoveď na otázku v úvode článku je teda kladná. Áno, keby sme sa do tej diaľky dokázali rýchlo presunúť (pozn. čo nevieme) a mali by sme dostatočne veľký teleskop (pozn. taký nemáme), videli by sme dinosaury a rýchlym letom späť k Zemi by sme postupne mohli pozorovať celú históriu planéty.

Načrtnuté fungovanie šošovky. Jednotlivé rozptýlené fotóny sa vďaka šošovke opäť spájajú. Ilustrácia: Stanislav Griguš

Načrtnuté fungovanie šošovky. Jednotlivé rozptýlené fotóny sa vďaka šošovke opäť spájajú. Ilustrácia: Stanislav Griguš

Hustota kvapalín (Experimenty)

Čo sa udialo vo výskume?

Vedcom pracujúcim na experimente ALPHA v CERN-e sa po prvýkrát podarilo pomocou laseru ochladiť atómy antihmoty.

Satelity Európskej vesmírnej agentúry ESA monitorujú nepredvídateľné správanie sa najväčšej a zároveň najaktívnejšej európskej sopky Etna.

Pri príležitosti Svetového dňa obezity otvorilo európske Spoločné výskumné centrum (JRC) novú špecializovanú sekciu o obezite v rámci vedomostnej brány na podporu zdravia a prevenciu chorôb.

Novoobjavený 160 miliónov rokov starý stromový druh pterosaura prezývaného Monkeydactyl má najstarší skutočne protistojný palec – novú štruktúru, ktorá pri pterosauroch doteraz nebola známa.

Snívajú chobotnice? Túto záhadu ešte vedci nerozlúštili, k jej vyriešeniu sa však o čosi priblížili. Nová štúdia odhalila, že podobne ako my, aj chobotnice zažívajú tzv. aktívnu a aj pokojnú etapu spánku.

Vedci vyvinuli dvojitú protilátku druhej generácie, ktorá je účinná pri neutralizovaní vírusu SARS-CoV-2 a jeho variantov a ktorá by mohla byť používaná pri prevencii, ale aj liečbe ochorenia covid-19.

Webkamera Eyecam vyzerá ako ľudské oko a realisticky napodobňuje jeho podvedomé pohyby, ako sú žmurkanie alebo nadvihovanie obočia. Vedcom má slúžiť na preskúmanie rôznych aspektov všadeprítomného snímania.

Hrobka s pokladmi z bronzovej doby objavená v juhovýchodnom Španielsku môže podľa výskumníkov uchovávať pozostatky kráľovnej. Neočakávaný objav potvrdzuje domnienku, že ženy mali v spoločnosti El Argar politickú moc.

Astronómom sa po prvý raz naskytol pohľad na magnetické polia omotané okolo čiernej diery. Pozorovania globálnej siete synchronizovaných rádioteleskopov pod názvom Event Horizon Telescope (EHT) odhalili magnetizmus horúceho žiariaceho plynu okolo supermasívnej čiernej diery v srdci galaxie M87.

V roku 2019 vyhodili ľudia asi 931 miliónov ton potravín – v priemere ide o 121 kilogramov na osobu. V správe OSN sa odhaduje, že je to 17 % všetkých potravín, ktoré mali spotrebitelia v roku 2019 k dispozícii.

Vedci na ceste k presnejšiemu definovaniu základnej jednotky času, sekundy, porovnali tri atómové hodiny. Výsledkom je doposiaľ najpresnejšie porovnanie hodín s odchýlkou presnosti menšou než kvadrilióntina percenta.

Výskumníci zistili, ako chlad vyvoláva bolesť a hypercitlivosť zubov – a ako to zastaviť.

Čítajte viac…

Časopis Quark 6/2021. Zdroj: Quark

Nové vydanie časopisu Quark nájdete v novinových stánkoch od 1. júna 2021. Ak nechcete premeškať už ani jedno číslo časopisu, objednajte si zvýhodnené tlačené alebo elektronické predplatné na www.quark.sk/predplatne/. Pre aktuálne informácie a ďalšie zaujímavosti sledujte Quark na Facebooku: www.facebook.com/casopisquark.

Zdroj: Quark

(DK)

SÚVISIACE ČLÁNKY

Operačný program MSSR

Investícia do Vašej budúcnosti
Tento projekt je podporený z Európskeho fondu regionálneho rozvoja

Táto webová stránka vznikla vďaka podpore v rámci Operačného programu Integrovaná infraštruktúra pre projekt: Podpora národného systému pre popularizáciu výskumu a vývoja
(kód ITMS: 313011T136), spolufinancovaný zo zdrojov Európskeho fondu regionálneho rozvoja.