Kā jau pēdējā laikā ierasts, Latvijas Zinātņu akadēmija (LZA) aizvadītā gada nogalē nosauca 2013. gada nozīmīgākos Latvijas zinātnes sasniegumus. Par tiem iespējams izlasīt, piemēram, žurnāla „Ilustrētā Zinātne” 2014. gada februāra numurā. Savukārt 2014. gada janvārī Izglītības un Zinātnes ministrija publiskoja Latvijas zinātnes starptautiskā izvērtējuma rezultātus. Tika izvērtētas 147 zinātniskās institūcijas un atzīts, ka:

10%  institūciju ir spēcīgi starptautiskie spēlētāji, to sniegums ir lielisks vai labs un darbība turpināma;

23% ir spēcīgi vietējie spēlētāji, kas guvuši zināmu starptautisku atzinību. To darbība jāizvērtē un jāstiprina institūcijas kapacitāte;

52% ir apmierinoši vietējie spēlētāji, ir jāizvērtē to apvienošana ar citām institūcijām;

15% ir vāji vietējie spēlētāji, kuru finansēšana no valsts budžeta nav lietderīga.

Tātad, trešdaļa zinātnes ir teicamā un labā līmenī, puse ir apmierinošā līmenī un apmēram sestdaļai līmenis ir neapmierinošs. Tas atgādina situāciju skolā, kad daļa skolēnu mācās teicami un labi, lielākā masa saņem apmierinošas atzīmes, bet daži paliek autsaideros. Taču zinātne nav skola, jo no zinātniekiem tiek sagaidīti nevis viduvēji, bet augsta līmeņa sasniegumi. Starptautiskie eksperti formulēja arī ieteikumus situācijas uzlabošanai. Viens no tiem bija veicināt efektīvāku zinātnes un industrijas sadarbību, ar vārdu sakot, censties novest pētījumus līdz praktiskam, izmantojamam rezultātam. Šo nepieciešamību Latvijas zinātnes gada nozīmīgākajiem sasniegumiem veltītajā LZA svinīgajā sēdē 2014. gada janvārī uzsvēra arī izglītības un zinātnes ministrs (tobrīd) Vjačeslavs Dombrovskis – lai zinātne varētu attīstīties, pretī jābūt ražotājam, industrijai. No LZA nosauktajiem gada sasniegumiem praktiskajos pētījumos uz dabaszinātnēm attiecas seši. Palūkosimies, cik drīz tos būs iespējams izmantot praktiski, un kādi soļi tiek sperti šā mērķa sasniegšanai.

• Latvijas Organiskās sintēzes institūta pētnieki sadarbībā ar farmācijas uzņēmumu AS  „Grindeks” ir pabeiguši jaunas oriģinālas kardioprotektīvas (sirdi aizsargājošas) zāļu kandidātvielas Metil–GBB ķīmisko un eksperimentālo izpēti un gatavojas uzsākt šīs vielas klīniskos pētījumus cilvēkiem. Kā izteicās viena no galvenajām pētījuma autorēm, Latvijas Organiskās sintēzes institūta Farmaceitiskās farmakoloģijas laboratorijas vadītāja Dr. pharm. Maija Dambrova, tas ir pirmais gadījums kopš Latvijas neatkarības atjaunošanas, kad Latvijā sintezētai vielai veikti visi pirmsklīniskie pētījumi un tepat Latvijā to ir paredzēts ieviest ražošanā, ar vārdu sakot, iziet pilnu ciklu no vielas atklāšanas līdz medikamenta nokļūšanai aptiekās. Nepacietīgākajiem tomēr nāksies pagaidīt, jo jaunu zāļu tapšana prasa laiku, darbu, resursus un arī līdzekļus.

Slaids no M. Dambrovas prezentācijas par Metil–GBB izpēti. I. Vilka foto

Par paveikto un turpmākajiem soļiem tika runāts 2014. gada 25. aprīlī LZA Ķīmijas, bioloģijas un medicīnas zinātņu nodaļas sēdē. Kā pastāstīja AS „Grindeks” Pētniecības un attīstības departamenta vadītājs Dr. Ilmārs Stonāns, šobrīd zāļu viela ir izstrādāta līdz tādām formām (tablete, kapsula, injekcijas šķīdums), ka iespējams uzsākt klīniskos pētījumus. Ja viss norisināsies labvēlīgi, tie sāksies jau šogad. Kā zināms, lai pārbaudītu, ka medikaments ir drošs un efektīvs, klīniskie pētījumi jāveic ilgstoši, un tiem ir veselas četras fāzes. Ja klīnisko pētījumu rezultāti būs veiksmīgi, jaunais medikaments tiks reģistrēts attiecīgajā zāļu aģentūrā Latvijā un citās valstīs, kas dos atļauju to laist tirgū. Jaunās sirdi aizsargājošās zāles varētu parādīties Latvijas aptiekās pēc nepilniem desmit gadiem.

• Rīgas Stradiņa universitātes A. Kirhenšteina Mikrobioloģijas un virusoloģijas institūta zinātnieku grupa ir izstrādājusi un (kas ir svarīgi!) ieviesusi jaunu dabiskus glikopeptīdus saturošu uztura bagātinātāju, kas pielietojams onkoloģijā un virusoloģijā. Uztura bagātinātāju sauc Glycomune. Tajā ietilpst no pienskābajām baktērijām iegūti glikopeptīdi, beta-glikāni no šitake sēnēm un gailenēm, kā arī topinambūru pulveris, kas satur inulīnu. Glycomune aktivizē un stiprina imūnsistēmu. To iesaka lietot profilakses nolūkos un dažādu vīrusu un onkoloģisko saslimšanu gadījumos. Kaut arī jāsaprot, ka uztura bagātinātājs nevar izārstēt attiecīgo slimību, tas var noderēt kā palīgs cīņā ar to. No pētniecības rezultātu ieviešanas viedokļa šo zinātnieku grupu var tikai uzslavēt, jo preparāts ir ne tikai izveidots un izmēģināts, bet arī reāli pieejams aptiekās.

Uztura bagātinātājs Glycomune. I. Vilka foto

Arī par Glycomune tika runāts LZA Ķīmijas, bioloģijas un medicīnas zinātņu nodaļas sēdē. Kā stāstīja viena no pētījuma autorēm, A. Kirhenšteina Mikrobioloģijas un virusoloģijas institūta vadošā pētniece Dr. med. Simona Doniņa, dabīgie glikopeptīdi ir labāki par sintētiskajiem glikopeptīdiem, turklāt tie labi darbojas kombinācijā ar beta-glikāniem, kuru pozitīvā iedarbība uz imūnšūnām ir pētīta dažādās pasaules laboratorijās. Tā kā prasības uztura bagātinātāju ieviešanai ir salīdzinoši vienkāršas, klīnisko pētījumu vietā tika veikti klīniskie novērojumi. Tika novērotas 50 pacientes ar onkoloģisku saslimšanu, kam bija veikta staru terapija vai ķīmijterapija. Puse no pacientēm saņēma Glycomune. Pēc kursa pabeigšanas šīm pacientēm palielinājās imūnkompetento šūnu skaits un aktivitāte, savukārt kontrolgrupā šīs izpausmes bija krietni mazākas.

Topinambūru pulveris uztura bagātinātājam pievienots kā bāzes viela, kaut arī tam ir sava pozitīvā nozīme, jo tas satur inulīnu. Inulīnam raksturīga spēja samazināt asinīs lipīdu koncentrāciju un stabilizēt glikozes līmeni. Inulīns palielina bifidobaktēriju skaitu zarnu traktā, turklāt to var lietot arī diabēta slimnieki.

• Rīgas Tehniskās universitātes Lietišķās ķīmijas institūta ķīmiķi sintezējuši un sadarbībā ar Latvijas Universitātes Cietvielu fizikas institūta fiziķiem izpētījuši tādus gaismjutīgus organiskos savienojumus, kuri veido optiski dzidru kārtiņu jeb filmiņu. Šādus savienojumus mēdz saukt par organiskajiem stikliem. Tos ir iespējams izmantot elektrooptiskos modulatoros, kurus lieto elektriskā signāla pārveidošanai optiskā signālā. No tiem var arī izgatavot miniatūrus organiskos cietvielu lāzerus, kurus var izvietot pat uz mikroshēmas un izmantot kā specifisku gaismas avotu, piemēram, „laboratorijā uz mikroshēmas” (lab on a chip). Tos var izmantot arī organiskajās gaismas diodēs OLED, no kurām izgatavo lokanus displejus un enerģiju taupošas apgaismes ierīces.

Kā pastāstīja viens no pētījuma autoriem, LU Cietvielu fizikas institūta Organisko materiālu laboratorijas vadošais pētnieks Dr. fiz. Aivars Vembris, iegūtajām filmiņām ir vairākas priekšrocības. Tās ir iespējams iegūt ar šķīdumu liešanas metodi, kas ir ievērojami vienkāršāk un lētāk, salīdzinot ar kārtiņu uzputināšanu vakuumā. No šādas organisko savienojumu filmiņas izgatavots elektrooptiskais modulators darbojas ātrāk nekā analogs neorganiskais modulators. To ieviešana optisko sakaru līnijās dotu iespēju pārraidīt 10 – 100 reizes lielāku datu apjomu. Savukārt, ja OLED gaismas diodēs izmantotu projekta autoru sintezēto krāsvielu, tai būtu nepieciešama 100 reizes mazāka ierosmes enerģija nekā pašlaik plaši pielietotajiem materiāliem.

Sintezētos organiskos stiklus iespējams izmantot, piemēram, lokanos OLED displejos. Wikimedia Commons attēls

Tiktāl viss ir labi. Taču, kā atzīmē A. Vembris, šī joma ir intensīvas izpētes stadijā, pēdējos piecos gados daudzās pasaules laboratorijās notiek organisko stiklu īpašību uzlabošana. Kaut arī ir skaidrs darbības virziens un vīzija, pašlaik par praktiskiem lietojumiem iespējams runāt tikai nākotnes formā: „priekš rūpniecības šie organiskie stikli vēl ir „pazaļi””. Vēl nav tapuši konkrēti gala produkti, ko piedāvāt ievietošanai konkrētās ierīcēs. Turklāt Latvijā nav ražotāju, kas tos spētu izgatavot rūpnieciskos apjomos. Tādi ir jāmeklē ārzemēs, bet tas pagaidām nav darīts.

• LU Cietvielu fizikas institūta zinātnieki izpētījuši materiālu (stroncija titanātu ar nelielu dzelzs piejaukumu, Fe:SrTiO₃), kurā var veikt informācijas ierakstu, mainot materiāla elektrisko pretestību. Tas paver iespējas lielas ietilpības (terabitu) atmiņas izgatavošanai. Sākumā tika izrēķināti paraugu sagaidāmie rentgenstruktūranalīzes rādītāji un tad to struktūra tika reāli pārbaudīta ar Eiropas sinhrotronā starojuma iekārtu, kas atrodas Grenoblē, Francijā. Kā stāsta viens no pētījuma autoriem, Cietvielu fizikas institūta EXAFS Spektroskopijas laboratorijas vadošais pētnieks, Dr. fiz. Aleksejs Kuzmins, daudzas zinātnieku grupas pasaulē ir spējušas parādīt, ka elektriskās pretestības maiņas efektu ir iespējams izmantot informācijas ierakstīšanai, taču tieši Latvijas pētnieku grupai ir izdevies noskaidrot, kāpēc stroncija titanātam ir šādas īpašības. Izrādās, ka par šo efektu ir atbildīgas kustīgas skābekļa vakances (iztrūkstoši skābekļa atomi) ap dzelzs atomiem.

Pats A. Kuzmins vērtē pētījumu kā pa pusei teorētisku, pa pusei praktisku. Stroncija titanāts ir labs modeļobjekts, lai saprastu, kādi procesi notiek šāda tipa materiālos, taču nez vai to izmantos atmiņas iekārtu izgatavošanai, jo tas ir dārgs. Praksē iespējams izmantot citus oksīdus. Ļoti tuvu tirgum pašlaik ir elektronikas milzis Samsung, kas atmiņas izgatavošanai izmanto citu materiālu, nevis zinātnieku pētīto stroncija titanātu. Šāda ražošana ir sarežģīts process, ko Latvijas uzņēmumi nespēj veikt. Turklāt ražošanas uzsākšanai nepieciešami milzīgi līdzekļi, orientējoši viens miljards ASV dolāru. Līdz ar to Latvijas zinātnieku pētījums virza uz priekšu attiecīgo materiālu fizikas nozari, kas ir pozitīvi, taču vismaz pašlaik tiešā veidā nav izmantojams praktiski.

• Latvijas Universitātes Atomfizikas un spektroskopijas institūta Biofotonikas laboratorijas zinātnieki izstrādājuši jaunu optiskās diagnostikas un monitoringa metodi un radījuši ierīci – prototipu SkImager ādas melanomas bezkontakta noteikšanai. Ierīce izstaro vairāku krāsu redzamo gaismu, kā arī infrasarkano starojumu, kas mijiedarbojas ar ādu. Analizējot atstaroto gaismu, SkImager skārienjutīgā ekrānā parāda, cik daudz pārbaudāmajā laukumā ir ādas pigmentu – hemoglobīna, melanīna un bilirubīna. Ierīce ar visai augstu ticamību (ap 90%) spēj atšķirt ļaundabīgu ādas audzēju – melanomu agrīnā stadijā no vizuāli līdzīgas dzimumzīmes. Pašlaik izplatītākā metode ir šaubīgo ādas veidojumu izgriezt. Pēc tam pārbaudot laboratorijā, visbiežāk izrādās, ka tā nav bijusi melanoma. SkImager ievērojami uzlabo melanomas diagnostikas iespējas.

Melanomas diagnostikas ierīce SkImager. Biofotonikas laboratorijas attēls

Tiktāl viss ir labi, diemžēl, kā prof. Jānis Spīgulis stāsta intervijā laikrakstam „Diena”, lai aparātu izmantotu medicīnas praksē, ejams tāls ceļš. Pirmkārt, vajadzīgi klīniskie pārbaudījumi. Tos vēl zinātnieki varētu nodrošināt saviem spēkiem, piemēram, vasarā SkImager tiks mēnesi testēts kādā slimnīcā Barselonā. Otrkārt, nepieciešams mārketings, lai pasaules medicīnas firmas uzzinātu par šo ierīci. Soļi šajā virzienā ir sperti, SkImager tika demonstrēts starptautiskajā medicīnas izstādē „Medbaltica 2013”. Taču pilnvērtīgam mārketingam ir vajadzīgi lielāki līdzekļi, kuru šobrīd zinātnieku rīcībā nav. Treškārt un galvenokārt, ir vajadzīgs investors, kas ieguldītu finansējumu, lai ierīci ražotu un ieviestu klīniskajā praksē. Kā min J. Spīgulis, „lai medicīnas aparāts no prototipa nonāktu līdz tirgum, vajadzīgi pieci gadi un pieci miljoni dolāru”. Tātad, ja neatradīsies investors, var gadīties, ka šī ierīce tiks nolikta plauktā.

• Latvijas Lauksaimniecības universitātē (LLU) zinātnieču grupa pabeigusi pētījumu ciklu par bioloģiski aktīvajām vielām pārtikas produktos un jaunākām iepakojuma tehnoloģijām to fasēšanai un uzglabāšanai. Pētījumi notika šādos virzienos: bioloģiski aktīvās vielas pārtikas ražošanas izejvielās un pārtikas produktos, to izmaiņas pārstrādes laikā; vitamīnu, karotinoīdu, prebiotiku, probiotiku, olbaltumvielu, šķiedrvielu, fenolu un gaistošo savienojumu ķīmiskā uzbūve, saturs izejvielās un pārtikas produktos; dažādu tehnoloģisko procesu (kaltēšanas, saldēšanas, fermentācijas, u. c.) ietekme uz bioloģiski aktīvajām vielām; pārtikas industrijā lietojamās jaunākās iepakojuma formas un tehnoloģijas, tai skaitā aktīvais un inteliģentais jeb viedais iepakojums; dažādu pārtikas produktu realizācijas termiņa pagarināšanas iespējas. Šis pētījumu cikls uzsākts orientējoši pirms 10 gadiem, 2010. – 2012. gadā tas tika turpināts Eiropas Sociālā fonda projekta ietvaros. Tapušas divas monogrāfijas un daudzas citas publikācijas, sagatavoti vairāki doktoranti, taču kāds pētījuma ir praktiskais labums?

Kā pastāstīja viena no pētījuma autorēm, LLU Pārtikas tehnoloģijas katedras vadošā pētniece, Dr. sc. ing. Evita Straumīte, mērķis bija nevis izgatavot jaunus iepakojuma materiālus, bet gan izpētīt esošos, lai sniegtu konsultācijas ražotājiem par to vispiemērotāko izmantošanu. Piemēram, ražotājs grib zināt, vai konkrēto materiālu ir iespējams izmantot siera, maizes vai dārzeņu iepakošanai, un kā tas ietekmēs produktu realizācijas termiņu. Tāpat zinātnieces sniedz padomus par piemērotākā konservācijas paņēmiena (kaltēšana, sasaldēšana, fermentācija, u. c.) izvēli. Bioloģiski aktīvo vielu izmantošanas jomā izveidojusies laba sadarbība ar Valsts Priekuļu laukaugu selekcijas institūtu, risinot jautājumu par to, kuras miežu šķirnes ir vispiemērotākās iesala izgatavošanai. Var secināt, ka šajā jomā LLU uzkrāts labs ekspertīzes potenciāls, kas būs noderīgs ilgāku laiku. Vēl jo vairāk tāpēc, ka pētījumi turpinās.

Kā izmērīt ēkas augstumu ar barometru? Jūs teiksiet, ka jāizmēra gaisa spiediens pirmajā stāvā, pēc tam uz jumta un pēc spiedienu starpības jāizrēķina ēkas augstums. Tas taču ir tik triviāli! Piedāvājam dažus ekstravagantākus veidus, kā atrisināt šo uzdevumu.

1.     Barometru piesien auklā un nolaiž no ēkas jumta. Kad barometrs pieskaras ietvei, izmēra izlietotās auklas garumu. Auklas garums ir vienāds ar ēkas augstumu.

2.     Ar barometru rokās pārkaras pāri jumta malai un palaiž barometru vaļā. Ar pulksteni nosaka barometra krišanas ilgumu un pēc attiecīgās formulas aprēķina ēkas augstumu.

3.     Saulainā dienā iznes barometru ārā un nosaka tā ēnas garumu un paša barometra garumu. Izmēra arī ēkas ēnas garumu un pēc vienkāršas proporcijas nosaka ēkas augstumu.

4.     Ar barometru rokās kāpj pa kāpnēm un mēra gar sienu, cik barometra garumu ietilpst ēkas augstumā. Barometros izteikto rezultātu pārrēķina metros.

5.     Barometru iesien auklā un šūpo kā svārstu. Pēc svārsta garuma un svārstību perioda nosaka brīvās krišanas paātrinājuma vērtību ielas līmenī un uz jumta. Iegūto lielumu starpība ļauj aprēķināt ēkas augstumu.

6.     Paņem barometru un paiet kādu gabalu nost no ēkas. Apsēžas uz barometra, lai atpūtinātu kājas, un saskaita ēkas stāvus. Iegūto skaitli pareizina ar viena stāva augstumu (3 metri).

7.     Uz ēkas jumta noliek lāzeru, bet uz ietves - barometru un tā stiklu izmanto kā lāzera stara atstarotāju. Pēc gaismas signāla izplatīšanās ilguma nosaka ēkas augstumu.

8.     Nomet barometru no jumta un reģistrē laiku, kas paiet no barometra nokrišanas brīža līdz brīdim, kad novērotāju sasniedz kritiena troksnis. Zinot skaņas ātrumu, aprēķina ēkas augstumu.

9.     Uz jumta sarīko sprādzienu un uz ietves ar barometru reģistrē sprādziena vilni. Pēc tā izplatīšanās laika un ātruma nosaka ēkas augstumu.

10.  Pieklauvē pie ēkas pārvaldnieka durvīm un, kad viņš atver, piedāvā viņam uzdāvināt barometru, ja viņš pateiks ēkas augstumu.

11.  Nosviež barometru no jumta, lai tas trāpa kādam garāmgājējam. Pēc tam nākošās dienas avīzē izlasa: “Kāds cilvēks vakar tika ievainots, kad traks zinātnieks nometa barometru no x metrus augstas ēkas jumta”.

12.  Pārdod barometru un nopērk mērlenti, ar kuru izmēra ēkas augstumu.

13.  Izveido savu mērvienību sistēmu, kuras garuma vienība ir “ēka”. Tādā gadījumā ēkas augstums ir viena vienība. Barometrs šajā gadījumā vajadzīgs tikai morālam atbalstam.

14.  Pagaida, kamēr iestājas liels aukstums. No barometrā sasalušā dzīvsudraba izkaļ tievu stiepli un izmēra ēkas augstumu.

15.  Auklā iekārtu barometru nolaiž gar ēkas sienu. Ēkas gravitācija nedaudz novirza barometru no vertikāles. Pēc novirzes izskaitļo ēkas masu un pēc tam – ēkas augstumu.

16.  Izmantojot barometru kā lāpstiņu, apber ēku ar smiltīm tā, lai izveidotos nošķelts konuss ēkas augstumā. Izmēra konusa pamatnes un nošķēluma diametru, nogāzes slīpumu un aprēķina ēkas augstumu.

17.  Barometru noliek pirmajā stāvā. Aizver visus logus un durvis un pielej ēku ar ūdeni. Nolasa barometra rādījumu un aprēķinu ceļā nosaka ēkas augstumam atbilstošo ūdens staba augstumu.

18.Tikai zemūdens ēkām. Izmanto barometru, kas ir vieglāks par ūdeni. Pie ēkas pamatnes palaiž barometru vaļā un ļauj tam uzpeldēt līdz ēkas jumtam. Fiksē uzpeldēšanas laiku un pēc iepriekš izmērītā pacelšanās ātruma nosaka ēkas augstumu.

19.  Tikai uz bezgaisa planētām. Barometru izmet horizontāli ar tik lielu ātrumu, lai tas sāktu riņķot ap planētu pa apļveida orbītu. Mēģinājumu atkārto gan ēkas pakājē, gan uz jumta. Zinot barometra orbitālos periodus, aprēķina ēkas augstumu.

20.  Uz jumta novieto elektromotoru, kura lietderības koeficients tuvs vienam. Barometru nosver un iekar auklā, kuru piestiprina motora asij. Ar ampērmetru un voltmetru nosaka elektrisko jaudu, kas nepieciešama barometra pacelšanai. Izmēra barometra pacelšanās laiku no ēkas pakājes līdz jumtam un aprēķina ēkas augstumu.

21.  Barometru piesien auklā un vienmērīgi šūpo ēkas arhitekta acu priekšā, sakot: “Jūs kļūstat miegains, miegains… Kad es palaidīšu auklu vaļā, jūs man pateiksiet ēkas augstumu.”

22.  Ēku līdz augšai piepilda ar barometriem un nosaka tās tilpumu. Izmēra ēkas pamatnes platumu un garumu un, zinot barometra izmērus, aprēķina ēkas augstumu.

23.  Ēku vēl vairāk piepilda ar barometriem - tik ilgi, līdz tā kļūst par melno caurumu. Zinot izlietoto barometru skaitu, nosaka melnā cauruma masu. Ēkas augstums ir vienāds ar divkāršotu Švarcšilda rādiusu. Šis acīmredzot ir pēdējais paņēmiens, jo pēc tā izmantošanas pats mērītājs kopā ar tuvējām ēkām, kokiem un visu mūsu planētu tiks ierauts melnajā caurumā.

Kurp dodas, kādos virzienos attīstās modernā fizika? 20. gadsimtā radītas tādas izcilas teorijas kā relativitātes teorija un kvantu mehānika, Lielā Sprādziena teorija un citas. Taču vairākums šo teoriju tuvojas simtgades slieksnim, vai pat ir to pārkāpušas. Lai labāk saprastu fizikas attīstības virzienus, palūkosimies, par kādiem sasniegumiem piešķirtas Nobela balvas fizikā pēdējos 50 gados. Kā zināms, Nobela balvas piešķir par atklājumiem vai izgudrojumiem, kas ir rūpīgi pārbaudīti un apstiprināti, turklāt sevi labi parādījuši zinātnes praksē. Piemēram, 2013. gadā Nobela balva tika piešķirta par teoriju, kas izskaidro, kā elementārdaļiņas iegūst masu, un par atbilstošās elementārdaļiņas – Higsa bozona atklāšanu. Teorija tika izveidota tālajā 1964. gadā (pirms 50 gadiem), bet Higsa bozona eksistence tika apstiprināta tikai 2012. gadā. To, kam piešķirt prēmiju, izšķir kompetenta starptautiska zinātnieku žūrija, kas labi pārzina situāciju savā nozarē, līdz ar to varam cerēt, ka Nobela balvas dod salīdzinoši objektīvu pārskatu par fizikas attīstības tendencēm. Vienīgais mīnuss ir tāds, ka Nobela balvu piešķir tikai dzīvajiem. Ja kāds zinātnieks mirst drīz pēc svarīga atklājuma, viņam balvu nepiešķir. Taču mūsdienu zinātnē lielākoties strādā lielas zinātnieku grupas, nevis vienpatņi, līdz ar to balvas kandidātu netrūkst.

Fiziku var iedalīt piecās lielās jomās (elementārdaļiņu fizika; atomu, molekulu un optiskā fizika; kondensētās vides fizika; astrofizika; lietišķā fizika). Katra joma dalās sīkākās nozarēs. Piemēram, kondensētās vides fiziku var iedalīt cietvielu fizikā, augstspiediena fizikā, zemo temperatūru fizikā, mikro un nanomēroga fizikā, polimēru fizikā, u.tml. Dažos gadījumos ir grūti izšķirt, vai apbalvotais pētījums attiecas uz lietišķo vai teorētisko fiziku, citkārt pētījums attiecas uzreiz uz divām fizikas nozarēm, jeb arī vienā gadā Nobela balva piešķirta par līdzīgiem pētījumiem, kas ierindojami dažādās nozarēs, tāpēc sekojošā statistika nepretendē uz pilnību. Tomēr tendences ir skaidri redzamas. Ja aplūkojam sadalījumu pa fizikas jomām, tad pa 15 balvām piešķirtas elementārdaļiņu fizikā un lietišķajā fizikā, seko kondensētās vides fizika ar 12 balvām. Mazāk balvu ticis astrofizikai (8) un atomu, molekulu un optiskajai fizikai (6).

Atsevišķajās nozarēs neapšaubāms līderis ir elementārdaļiņu fizika kā tāda (14 balvas). Interesanti, vai arī tagad, kad līdz ar Higsa bozona atklāšanu daļiņu Standartmodelis galvenajos vilcienos ir pabeigts, turpināsies šī dominance? Otrajā vietā ierindojusies zemo temperatūru fizika (8 balvas, joma – kondensētās vides fizika). Šeit balvas piešķirtas galvenokārt par supravadītājiem un supraplūstamību. Trešo vietu ar 4 balvām dala cietvielu fizika (joma – kondensētās vides fizika) un optika/kvantu optika (joma – lietišķā fizika). Ar 1 – 3 balvām pārstāvētas daudzas nozares, kas uzskaitītas tālāk.

3 balvas: kosmoloģija, augstas enerģijas astrofizika, teorētiskā optika, lāzeru fizika, spektroskopija (pēdējās divas pieder lietišķajai fizikai).

2 balvas: daļiņu paātrinātāju fizika, materiālu fizika (abas pieder lietišķajai fizikai).

1 balva: plazmas fizika, zvaigžņu astrofizika, atomu un molekulu astrofizika, daļiņu astrofizika, augstspiediena fizika, polimēru fizika (līdz šai vietai teorētiskās nozares, tālāk – lietišķās nozares), sakaru fizika, inženierfizika, nanotehnoloģija, optoelektronika, fotonika, mikroelektronika.

Apskatāmajā laika periodā (no 1964. gada) Nobela balvu ne reizi nav izpelnījušās tādas fizikas nozares vai starpnozares kā gravitācijas fizika, planētu fizika, ķīmiskā fizika, kodolfizika, akustika, ģeofizika, medicīnas fizika (uzskaitījums nav pilnīgs). Nanotehnoloģijai piešķirta tikai viena balva, bet, domājams, ka šajā nozarē viss vēl ir priekšā. Šie fakti varētu būt noderīgi jaunajiem fiziķiem, kas meklē, kur zinātnē „pielikt savu plecu” un cer uz pasaules līmeņa sasniegumiem, bet pārējiem ļaus saprast, kuros virzienos fizika galvenokārt attīstījusies pēdējos 50 gados.

Lasi vēl:

Nobela prēmijas laureāti fizikā

1. Loģiķa sievai piedzimst bērns. Ārsts to parāda laimīgajam tēvam. Sieva vaicā, „tas ir puika vai meitene?” „Jā”, atbild loģiķis.

2. Ceļu policists aptur Heizenbergu par ātruma pārsniegšanu. Viņš vaicā, „vai jūs zināt, cik ātri jūs braucāt?” „Nē”, atbild Heizenbergs, „toties es zinu, kur atrodos”. „Jūs braucāt ar ātrumu 100 kilometri stundā”, saka policists. „Skaisti”, novelk Heizenbergs, „tagad es esmu apmaldījies!”

3. Pirmais termodinamikas likums: tu nevari uzvarēt. Otrais termodinamikas likums: tu pat nevari nospēlēt neizšķirti. Trešais termodinamikas likums: tu nevari beigt spēlēt.

4. Valodnieks stāsta lekcijā, ka lielākajā daļā pasaules valodu dubultnoliegums nozīmē pozitīvu apgalvojumu, bet nevienā valodā dubults apstiprinājums nevar veidot negatīvu apgalvojumu. Pēkšņi no pēdējām rindām atskan sarkastiska balss „Jā, nu protams!”

5. Einšteins, Ņūtons un Paskāls spēlē paslēpes. Einšteins skaita līdz desmit. Paskāls noslēpjas, bet Ņūtons paliek uz vietas, tikai apvelk sev kvadrātu ar vienu metru garām malām. Einšteins iet viņus meklēt un uzreiz ierauga Ņūtonu. „Ņūton, es tevi atradu!”, viņš sauc. „Nē”, atbild Ņūtons, „tu atradi Ņūtonu uz kvadrātmetru. Tātad tu atradi Paskālu!”

6. Matemātiķis un inženieris piedalās eksperimentā. Viņi atrodas vienā telpas galā, bet otrā telpas galā gultā guļ skaista, kaila sieviete. Viņiem ir atļauts ik pa 30 sekundēm samazināt attālumu līdz sievietei uz pusi. „Tas ir bezcerīgi”, saka matemātiķis, un izstājas. Inženieris turpina kustību. „Vai tu nesaproti, ka tu viņu nekad nesasniegsi!”, izsaucas matemātiķis. „Kas par to”, atbild inženieris, „drīz es būšu pietiekami tuvu jebkādām praktiskām vajadzībām”.

7. Romietis ienāk bārā, paceļ divus pirkstus un saka, „Piecus alus, lūdzu!”

8. Filozofs eksistenciālists sēž kafejnīcā un rediģē savu manuskriptu. Viņš pasūta kafiju bez krējuma. Viesmīle saka, „piedodiet, kungs, krējums ir beidzies. Vai dzersiet kafiju bez piena?”

9. Entropija vairs nav tā, kas reiz bija.

10. Pavlovs sēž bārā un dzer alu. Atskan telefona zvans. Viņš palecas un iesaucas, „ak tu velns, es aizmirsu pabarot suni!”

11. Programmētāja sieva sūta vīru uz veikalu un saka: „Nopērc kukuli maizes. Ja ir olas, paņem duci”. Programmētājs atgriežas mājās ar 12 kukuļiem maizes.

12. Hēlijs ieiet bārā un pasūta alu. Bārmenis saka, „piedodiet, cēlgāzes neapkalpojam”. Hēlijs nereaģē.

13. Pasaulē ir 10 veidu cilvēki, tādi, kas saprot bināro skaitīšanu, un tādi, kas nesaprot.

14. Bārmenis saka: „Mēs neapkalpojam daļiņas, kas kustas ātrāk par gaismu”. Tahions ienāk bārā.

15. „Deviņpadsmitā diena. Mani ir izdevies panākt, ka mans saimnieks smaida un kaut ko pieraksta ikreiz, kad es palaižu siekalas”. Pavlova suns.

16. Dekarts ienāk bārā. Bārmenis vaicā, vai viņš grib kādu dzērienu. „Nedomāju gan”, atbild Dekarts un izzūd.

17. Šaha čempionam vaicā, „kas jums patīk labāk – šahs vai sekss?” „Tas ir ļoti atkarīgs no pozīcijas”, atbild šahists.

18. Kuru Polifēms ienīst vairāk par Odiseju? Nevienu.

19. Es tev varētu pastāstīt joku par TCP, bet baidos, ka man nāksies to atkārtot, kamēr tu to uztversi.

20. Programmētāja sieva sūtīja vīru uz veikalu un teica: „Nopērc kukuli maizes un, kamēr tur esi, paņem dažas olas.” Programmētājs nekad vairs neatgriezās.

21. Šis teikums satur tieši trīss klūdas.

22. Vai dzirdējāt par homeopātu pašnāvnieku? Viņš ieņēmis 1/50 daļu no paredzētās devas!

23. Bārā saiet simts kilopaskāli…

24. Uzraksts uz kapa pieminekļa: „Šeit atdusas Heizenbergs. Varbūt.”

25. Bezgalīgs skaits matemātiķu ieiet bārā. Pirmais palūdz puskausu alus, otrais ceturtdaļu, trešais astotdaļu un tā tālāk. Bārmenis pielej vienu pilnu kausu alus un saka: „Še, sadaliet savā starpā paši!”

26. Tas nolāpītais Higsa bozons! Vienmēr domā, ka pasaule griežas ap viņu! Jā, viņam ir Dieva komplekss…

27. Jautājums: Ko nozīmē „B.” Benuā B. Mandelbrota vārdā? Atbilde: Benuā B. Mandelbrots.

28. Divi fermioni ieiet bārā. Pirmais saka bārmenim, „es gribu vodku ar martini”. Otrs nopūšas, „velns, es gribēju tieši to pašu!”

29. Polārais lācis iekritis ūdenī un sauc brūnajam lācim, „palīgā, es šķīstu!” „Bet lāči taču nešķīst”, iebilst brūnais lācis. „Tev viegli teikt, tu neesi polārais lācis”, pirmais atbild.

30. Sieva pieķer stīgu teorijas speciālistu gultā ar citu sievieti. „Mīļā, es varu itin visu izskaidrot!”  viņš iesaucas.

Saules kauss Latvijā notiek jau septīto reizi un tieši maija trešās nedēļas sestdienā, kas, kā rāda pieredze, vēsture un statistika, ir saulaina. Tā bija arī šoreiz – saulīte spīdēja no paša rīta līdz vakaram. Institūtā jau no paša agra rīta rosība – autostāvvietā, kas šodien rezervēta pasākumam, tiek gatavota trase ātruma sacensībām. Ūdens trase jau sagatavota iepriekšējā dienā. Abas trases pirmo reizi kausa vēsturē ir aprīkotas ar automātiskām starta-finiša sistēmām, ko izveidojusi LU CFI Radioelektronikas nodaļa vadošā pētnieka A. Kristiņa vadībā.

Šogad sacensībās piedalījās 125 dalībnieki, pavisam 49 komandas no dažādām Latvijas novadu skolām, tehnikumiem un jaunrades pulciņiem. Konkursa noslēgumā skolēni sacentās ātruma, spēka un ūdens disciplīnās, lai noskaidrotu, kuru skolēnu komandu izgatavotie ar saules enerģiju darbināmie transporta līdzekļu modelīši ir labākie. Jau tradicionāli pasākumu atklāja LU CFI direktors, akadēmiķis Andris Šternbergs, kā arī dalībniekus uzrunāja Rīgas Enerģētikas aģentūras pārstāvis Juris Golunovs, Cleantech Latvia pārstāve Dina Eglīte un galvenais sacensību tiesnesis Sandris Vaļģis. Tam sekoja reālu nulles emisijas transportlīdzekļu demonstrācija – uzņēmuma Latvenergo izstrādātais elektroauto un LU CFI ūdeņraža-elektriskā koncepta trīs riteņu transportlīdzeklis ar vēsturisku motorollera priekšējo daļu. Finālsacensību ietvaros skolēniem bija iespēja noklausīties trīs lekcijas par tehnoloģijām un Saules enerģiju. Lekcijas vadīja Andrejs Balabkins (A/S „SIDRABE”) – „SIDRABE specializēto vakuuma iekārtu ražotājs”; Tālivaldis Muzikants (mākslinieks, dizainers, Baldones Mākslas skola) – „Saules enerģija un dizains”; Ainārs Knoks (LU CFI MSc students) – „Saules fotoelektriskie paneļi – vēsture un šodiena.

Sacensības sākās ar kvalifikācijas braucieniem trasēs un dalībnieki tika sadalīti klasēs - Tautas klase un Nestandarta klase. Tautas klasē modeļu veidošanā izmantotas organizatoru sarūpētās detaļas – saules panelīši un motoriņš, bet nestandarta klasē izmantoti pašu skolnieku sarūpēti paneļi un motors vai tie, kas palikuši mantojumā no agrāko gadu Saules kausiem. Ātruma trasē piedalījās vislielākais komandu skaits, no kurām Tautas klasē ātrākā izrādījās komanda „Lielvārdi”, savukārt Nestandarta klasē - komanda " Yoolo TM".

Spēka trasē modelītim jāvelk tukša 1,5 litru plastmasas pudele. Neviena no komandām, kuras pieteikušās, netiek līdz trases galam, līdz ar to šajā disciplīnā nav ne uzvarētāju, ne zaudētāju. Kad vēlāk, jau bez tiesnešiem un laika reģistrēšanas citi dalībnieki izmēģina kravas vilkšanas iespējas, atklājas, ka viens otrs modelis veic trasi itin ātri. Bet tas jau vairs neskaitās. Arī Ūdens trasē startēja daudzas komandas ar dažādiem peldošiem modelīšiem. Veiksmīgākā no Tautas klases izrādījās Jeru pamatskolas meiteņu komanda „Cerībstariņš” un Nestandarta klasē, jau otro gadu pēc kārtas, uzvarēja komanda “Uhupors”.

Apkopojot rezultātus, tiesneši izvērtēja ne tikai modelīša veikumu disciplīnās, bet arī ņēma vērā mājasdarbus (modelīšu skices un video par modeļa gatavošanu), kā arī komandu zināšanas tika pārbaudītas intelektuālā sacensībā. Kopvērtējumā pirmo vietu un galveno balvu ieguva Jeru pamatskolas meiteņu komanda „Cerībstariņš” (Kitija Cīrule, Sandija Cīrule, skolotājs Juris Alps); otrā vieta – Raunas vidusskolas komandai „Ašie 2” (Diāna Raiska, Indāns Krieviņš, Raivo Kokins), bet trešā vieta – komandai „AEG” no Jeru pamatskolas (Gints Ivanovs, Artis Anšmits).

Veiksminieki - Jeru pamatskolas komandas.

Konkursu „Saules kauss” jau septīto gadu organizēja LU CFI, šogad sadarbībā ar Latvijas Vides aizsardzības fondu. Balvas konkursa uzvarētājiem un dalībniekiem sarūpēja Rīgas Enerģētikas aģentūra, Latvenergo, Cleantech Latvia, „Viessmann”, apgāds „Lielvārds” un žurnāls „Ilustrētā Zinātne”. Konkursa organizatori izsaka pateicību visiem atbalstītājiem, LU CFI un Rīgas Tehniskās universitātes Materiālzinātnes un lietišķās ķīmijas fakultātes darbiniekiem un studentiem, pasniedzējiem, vieslektoriem, skolēnu pulciņu vadītājiem, un, protams, pašiem sacensību dalībniekiem, bez kuriem sacensības nebūtu iedomājamas. Īpaša pateicība par finansiālo atbalstu Latvijas Vides aizsardzības fondam.

Lasi vēl:

Plašāka informācija par Saules kausu LU Cietvielu fizikas institūta mājaslapā

Komandu video

Kā rodas mākoņi? Nu skaidrs, ka kondensējoties ūdens tvaikiem! Saule sasilda gaisu un iztvaicē ūdeni no sauszemes un okeāniem. Siltais gaiss kopā ar ūdens tvaikiem ceļas augšup. Nonākot retinātākos atmosfēras slāņos, gaiss izplešas un strauji atdziest. Silts gaiss spēj saturēt vairāk ūdens tvaiku, bet, gaisam atdziestot, tā relatīvais mitrums strauji tuvojas 100%, ūdens tvaiks kļūst piesātināts un kondensējas – pārvēršas ūdens pilienos. Ūdens pilieni veido mākoņus. Kas gan te neskaidrs? Taču izrādās, ka pat tik šķietami vienkāršs process kā mākoņu rašanās nav līdz galam izprasts un šajā jomā turpinās pētījumi.

Mākoņi aug no „sēklām”

Ja gaiss būtu pilnīgi tīrs (tajā būtu tikai ūdens tvaiki), tad ūdens pilieni neveidotos pat tad, ja gaiss būtu ļoti atdzisis un ūdens tvaiks būtu kļuvis stipri pārsātināts – relatīvais mitrums varētu sasniegt pat 400%. Taču gaisā vienmēr ir kādas sīkas daļiņas, kas kalpo par ūdens pilienu kondensācijas centriem, tāpēc mākoņu veidošanās sākas jau tad, kad gaisa relatīvais mitrums sasniedz 100,1%. Kondensācijas centru tipiskie izmēri ir 0,2 mikrometri jeb aptuveni viena simtdaļa no topošā ūdens piliena, kura raksturīgie izmēri ir 20 mikrometri jeb 0,02 mm.

Aerosoli atmosfērā virs Indijas. Wikimedia Commons attēls

Par mākoņu „sēklām” var kalpot putekļi, kvēpi, māla daļiņas, jūras sāls kristāli, organiskas izcelsmes „pikucīši”, kā arī noteiktu ķīmisku aerosolu daļiņas. Vienā gaisa kubikcentimetrā ir 100 līdz 1000 šādas mākoņu „sēklas”. Aptuveni puse no tām ir sīki sērskābes pilieni, kas veidojas no gaisā esošā sēra dioksīda, hidroksīda joniem un ūdens. Visvairāk sēra dioksīda rodas vulkānu izvirdumos un sadedzinot fosilo kurināmo. Vispār sēra savienojumiem ir liela nozīme mākoņu veidošanā. Interesanti, ka šajā procesā piedalās arī okeānu fitoplanktons. Aļģes pūstot izdala dimetilsulfīdu, kas atmosfērā pārvēršas par sēra dioksīdu, sērskābi, u.c. Tur, kur gaisā virs okeāniem ir maz citu aerosolu, fitoplanktona ieguldījums mākoņu veidošanā ir vērā ņemams. Ir pat izteikta ideja, ka fitoplanktons darbojas kā klimata regulators. Ja saule spīd stiprāk, savairojas vairāk aļģu (paaugstināta temperatūra, pastiprināta fotosintēze). Izdalās vairāk dimetilsulfīda, kas noved pie palielināta mākoņu daudzuma un līdz ar to – saules gaismas pavājināšanās.

Ar sērskābi vien nepietiek

Taču izrādās, ka ar tīru sērskābi vien nepietiek. Lai sērskābes pilieni augtu lielāki, vajadzīgs kāds „palīgs” – vielas, kas attur sērskābes pilienus no iztvaikošanas. Šādu funkciju atmosfērā pilda, piemēram, amonjaks. Jau kopš 2009. gada mākoņu kondensācijas centru pētījumi (pārsteidzošā kārtā) notiek Eiropas kodolpētījumu centrā CERN.

 Kāpēc tieši tur, par to mazliet vēlāk. Iekārtā, ko sauc par CLOUD, modelē Zemes atmosfēru. Tajā ievada dažādus aerosolus un novēro, cik efektīvi uz šiem kondensācijas centriem veidojas ūdens pilieni. Noskaidrots, ka labs sērskābes palīgs ir amīni – amonjaka „atvasinājumi”. Pievienojot dažas amīnu molekulas uz triljonu gaisu veidojošo molekulu, izdevies panākt, ka rodas tūkstoškārt vairāk ūdens pilienu nekā pirms tam. Puse no amīniem nonāk atmosfērā no dabiskiem avotiem, bet otru pusi rada mājlopi, precīzāk, to kūtsmēsli. Tādējādi iznāk, ka govis, kā arī cūkas, kazas, aitas un citi mājlopi pastarpināti piedalās mākoņu veidošanā.

CLOUD iekārta mākoņu veidošanās izpētei. CERN attēls

2014. gada maijā tika paziņoti jaunākie CLOUD eksperimentu rezultāti. Noskaidrots, ka mākoņu veidošanos pastiprina arī daži augu izcelsmes ķīmiskie savienojumi. Alfa-pinēns ir viela, kas ietilpst skuju koku – īpaši priežu – izdalīto ēterisko eļļu sastāvā. Tas ir viens no savienojumiem, kas rada raksturīgo priežu smaržu. Atmosfērā alfa-pinēns oksidējas un oksidācijas produkti sekmē sērskābes pilienu veidošanos, padarot tos par efektīviem kondensācijas centriem. Atšķirībā no amīniem, kuru palielināta koncentrācija atmosfērā ir tikai lopkopības rajonos, alfa-pinēni sastopami virs plašiem sauszemes apgabaliem. Tie sekmē mākoņu veidošanos un dzesē mūsu planētu.

Kad mākoņi dzesē, kad silda?

Mākoņu dzesējošais efekts it kā ir acīmredzams. Spoži, balti mākoņi atstaro 30 – 60 procentus Saules gaismas. Tas nozīmē, ka mazāk Saules enerģijas nonāk līdz Zemes virsmai un virsma atdziest. Taču mākoņi darbojas arī kā sega. Sasilusī Zemes virsma izstaro siltumu un mākoņi to aiztur, neļaujot siltumam izkliedēties kosmosā. Tāpēc mākoņainā naktī ir siltāks nekā tad, ja nakts ir skaidra. Kurš efekts dominē? Saskaņā ar NASA aprēķiniem, ja mākoņu nebūtu vispār, Zemes virsmas temperatūra būtu par 12 grādiem augstāka. Kā redzam, dzesējošais efekts ir visnotaļ izteikts. Savukārt, ja mākoņi ietītu visu Zemi kā sega, tie palīdzētu noturēt aptuveni 7 grādus augstāku temperatūru. Tas nozīmē, ka dzesēšana tomēr dominē un mākoņu dēļ Zemes virsmas temperatūra ir par 5 grādiem zemāka (12 – 7 = 5) nekā tā varētu būt.

Taču arī mākoņi ir dažādi. Zemie un vidēja augstuma mākoņi, kas pārsedz plašus virsmas apgabalus, bloķē saules gaismu un atdzesē planētas virsmu. Savukārt spalvu un citi augstie mākoņi, kas sastāv no ledus kristāliem, maz absorbē saules gaismu, toties visai efektīvi aiztur no virsmas izstaroto siltumu. Tie atmosfēru silda. Šajā sildīšanā piedalās arī cilvēki, kas „ražo” īpaša veida mākoņus – cirrus aviaticus. Tas ir spalvu mākoņu paveids, ko rada lidmašīnas. Sadedzinot degvielu, izdalās galvenokārt oglekļa dioksīds un ūdens tvaiki. No dzinēja izsviestie ūdens tvaiki nonāk aukstā vidē un kondensējas, radot raksturīgo lidmašīnas sliedi. Par kondensācijas centriem kalpo degvielas sadegšanā radušās cietās daļiņas. Ja temperatūra ir pietiekami zema, ūdens pilieni sasalst. Lidmašīnu sliedes parasti veidojas augstumā virs 8 kilometriem, kur gaisa temperatūra ir zemāka par –40 °C.

Lidmašīnu atstātās sliedes veido mākoņus. Wikimedia Commons attēls

Šie mākoņi nedaudz sasilda Zemi. Protams, efekts ir neliels. 20. gadsimta beigās mākoņu „pienesums” bija ap 0,01 vatiem uz kvadrātmetru. Tas ir ļoti maz salīdzinājumā ar pilno Saules enerģijas plūsmu, kas Zemes virsmas līmenī ir 10 tūkstošus reižu lielāka. Naktī un ziemā mākslīgo mākoņu sildošais efekts ir izteiktāks, jo tad nav saules gaismas, ko atstarot, vai tā ir vājāka. 1992. gadā cirrus aviaticus klāja 0,1% Zemes virsmas. Ja pašreizējie aviācijas attīstības tempi saglabāsies, paredz, ka līdz 2050. gadam šis skaitlis palielināsies pieckārt un mākoņu līdzdalība globālajā sasilšanā būs jūtamāka.

Debates par kosmisko starojumu

Kā redzams, tiek atklāti arvien jauni faktori, kas ietekmē globālo temperatūras līdzsvaru, un esošos klimata modeļus nākas papildināt un precizēt. Troposfēras mākoņu loma ir galvenais nenoteiktības faktors globālās sasilšanas prognozēs, jo mākoņu daudzuma izmaiņas ietekmē klimatu, bet klimata pārmaiņas savukārt ietekmē mākoņu veidošanos. Ja temperatūru un vējus klimata modeļos ir iespējams paredzēt ar 5% precizitāti, tad mākoņainību un nokrišņus iespējams prognozēt tikai ar 25 – 35% ticamību. Līdz ar to būtībā nav zināms, vai ar mākoņiem notiekošās pārmaiņas pastiprinās vai vājinās globālo sasilšanu.

Vairāki zinātnieki izvirzījuši ideju, ka mākoņu veidošanos var ietekmēt… kosmiskais starojums. Kosmiskais starojums ir augstas enerģijas lādētas daļiņas, galvenokārt protoni, kas nāk no starpzvaigžņu vides. Šis daļiņas ietriecas Zemes atmosfērā un jonizē gaisu veidojošo gāzu atomus, radot jaunus ūdens pilienu kondensācijas centrus. Saules magnētiskais lauks, kas ir mainīgs laikā (tas ir atkarīgs no Saules aktivitātes līmeņa), daļu kosmiskā starojuma novirza projām no Saules sistēmas, un tas nenonāk uz Zemes. Kad Saules aktivitāte ir augsta, magnētiskais lauks ir stiprāks, Zemes atmosfērā nonāk mazāk kosmiskā starojuma daļiņu un mākoņu daudzums samazinās (un otrādi). Taču pētījumi CLOUD kamerā parādīja, ka dažādu ķīmisku piedevu klātbūtne kondensācijas centru veidošanā ir daudz būtiskāka nekā kosmiskā starojuma ietekme. Interesanti, ka 97% klimata pētnieku noraida ideju par kosmiskā starojuma ietekmi uz klimatu.

Baktērijas izraisa nokrišņus

Un noslēgumā par kādu pavisam neparastu efektu – noteikta veida baktērijas spēj izraisīt nokrišņus. Baktērijas Pseudomonas syringae, kas izraisa augu slimības, ir arī efektīvi mākoņu kondensācijas centri. Baktērijas savairojas uz augu virsmas un vējš tās aizpūš atmosfērā. Baktērijās ir proteīns, kas paaugstina ūdens sasalšanas temperatūru. Pilnīgi tīrā gaisā ūdens pilieni nesasalst pat tad, ja gaisa temperatūra nokrītas līdz –37 °C. Savukārt baktēriju proteīnu ietekmē ledus kristālu veidošanās sākas jau pie –2 °C. Ledus kristāli aug lielāki un krīt lejup, tie nonāk uz zemes kā sniegs vai lietus, ja pa ceļam izkūst atmosfēras siltajos slāņos. Baktērijas atkal nonāk uz augiem, reizēm pat ļoti tālu no savas rašanās vietas, un var atkārtot vairošanās ciklu. Vispār t.s. bionokrišņu nozīme nav līdz galam novērtēta. Kāda mērījumā Vaiomingā ASV konstatēts, ka trešdaļa ledus kristālu izveidojušies ap bioloģiskas izcelsmes daļiņām. Pseudomonas syringae ledu veidojošais proteīns ir tik efektīvs, ka šīs baktērijas izmanto pat mākslīgā sniega pūtējos.

Par pasākuma nozīmību liecināja Dānijas karalienes Margrētes II ierašanās un Eiropas Komisijas priekšsēdētāja Žozē Manuela Barrozu klātbūtne. Atklājot forumu viņš uzsvēra, ka Eiropas nākotne ir zinātnē. ESOF galvenais vēstījums bija, ka zinātnes pasaule kļūst arvien atvērtāka – sabiedrībai, biznesam un jaunajai paaudzei. Par izšķirošo faktoru revolucionāru zinātnisku atklājumu veikšanā kļuvusi sadarbība. Mūsdienās zinātnieki strādā pāri valstu robežām un veic starpdisciplinārus pētījumus, bieži vien nojaucot tradicionālās robežas starp biznesu un zinātniskajām struktūrām.

Dānijas karaliene Margrēte II saka uzrunu foruma dalībniekiem. ESOF foto

Eiropas Komisijas priekšsēdētājs Žozē Manuels Barrozu ESOF 2014 atklāšanā. ESOF foto

Kā atklāšanā izteicās EuroScience vadītājs, profesors Laurics Holms-Nīlsens, forums dod iespēju izjust Eiropas zinātnes garšu. Un patiesi tā arī bija. Sešās dienās tika nolasīti simtiem ziņojumu par visdažādākajām zinātnes tēmām, sākot ar jaunumiem par Higsa bozonu un beidzot ar pārmērīgas aptaukošanās cēloņiem. Vienlaikus norisinājās trīs līdz četras sesijas, līdz ar to brīžiem bija grūti izvēlēties starp interesantām un ļoti interesantām tēmām.

Galvenā delegātu pulcēšanās vieta ēkā TAP 1, kur notika izstāde un plenārsēdes. ESOF foto

Bijusī Latvijas prezidente Vaira Vīķe-Freiberga uzstājās plenārsēdē, kas bija veltīta Eiropas zinātnes politikai, konkrēti, zinātnes atbalstam caur Eiropas Zinātnes padomi (European Research Council, ERC). Viņa ir darbojusies 2010. gadā izveidotajā darba grupā, kuras uzdevums bija nostiprināt ERC pozīcijas Eiropas „zinātnes telpā” un ieskicēt ERC attīstību nākotnē.

Vairas Vīķes-Freibergas uzstāšanās plenārsēdē. ESOF foto

Daudzi no runātājiem bija Nobela prēmijas laureāti. Spilgtā atmiņā palikusi Austrālijas astronoma Braiena Šmita uzstāšanās. Stundas laikā viņš paspēja aplūkot svarīgākos astronomijas pētījumu virzienus, protams, neaizmirstot arī Visuma paātrināto izplešanos, par ko viņš saņēmis Nobela prēmiju 2011. gadā. B. Šmits spēja paskaidrot sarežģītas lietas vienkāršā valodā, nelietojot specifiskus terminus. Stāstot par melnajiem caurumiem, viņš minēja, ka pats melnais caurums nav redzams, jo neizstaro gaismu, taču tas met ēnu, kā jau necaurspīdīgs objekts. Šobrīd zinātnieki ir pienākuši tuvu tam, ka varētu izdoties ieraudzīt mūsu Galaktikas centrā esošā melnā cauruma mesto ēnu.

Nobela prēmijas laureāts Braiens Šmits lasa lekciju par kosmosu. ESOF foto

Interesants bija Kopenhāgenas universitātes Ledus un klimata centra vadītājas Dortes Dāles-Jensenas ziņojums par Grenlandes ledus vairoga izpēti. Ar saulē apsarkušu seju, kas iegūta kārtējā Grenlandes apmeklējumā, viņa stāstīja par urbumos iegūto ledus paraugu izpēti. Ledum ir „gadskārtas”, tāpēc ledus paraugus ir iespējams precīzi datēt. Dziļākie paraugi no 2538 metru dziļuma attiecas uz 128 tūkstošus gadu tālu pagātni. Šobrīd Grenlandes ledus vairogs kūst, un tas rada 10% no kopējā jūras līmeņa kāpuma, kas pēdējos 20 gados ir 3 mm/gadā. Globālās sasilšanas dēļ līdz 2100. gadam pat saskaņā ar konservatīviem klimata modeļiem jūras līmenis pacelsies par 0,33 – 0,63 metriem. Šāds kāpums varbūt nav kritisks, taču, ja pēc 300 – 900 gadiem, kā prognozē, sabruks Rietumantarktīdas ledus vairogs, pasaules okeāna līmenis palielināsies par 3,5 metriem, un tas jau būs apdraudējums daudziem piekrastes apgabaliem, arī Latvijas pilsētām, kas atrodas pie jūras. Ziņojuma noslēgumā pētniece sacīja: „Ja esam saprātīgas būtnes, nav gudri mainīt klimatu ātrāk nekā paši varam pielāgoties”.

Ledus un klimata centra vadītāja Dorte Dāle-Jensena ziņo par Grenlandes ledus vairogu. I. Vilka foto

Galvenajā konferences ēkā bija izvietoti dažādu Eiropas zinātnes organizāciju stendi. No Baltijas valstīm vienīgais stends bija Igaunijai, kas prezentēja savus zinātniskos sasniegumus. Neskaitot sekmīgo Igaunijas pavadoni ESTCube-1, šeit varēja uzzināt arī par zemūdens arheoloģijai domāto robotu U-CAT jeb Underwater Curious Archeology Turtle, kura kustības tiešām atgādina bruņurupuča pārvietošanos. Robots domāts kuģu vraku izpētei. Atšķirībā no tradicionālajiem zemūdens transportlīdzekļiem ar dzenskrūvi, šis tikai „plivina spuras”, tāpēc saceļ maz duļķu, kas parasti traucē redzamību vraka iekšpusē. U-CAT tiek vadīts, izmantojot akustiskus signālus, tāpēc tam pakaļ nevelkas garš kabelis, kas ierobežo robota iekļūšanu nogrimušā kuģa telpās. Zemūdens robots izstrādāts Eiropas projekta ARROWS ietvaros un spēj nolaisties līdz 100 metru dziļumā. Nākamvasar robots tiks praktiski izmēģināts Baltijas jūrā un Vidusjūrā.

Igauņu zemūdens arheoloģijas robota U-CAT prototips atgādina bruņurupuci. I. Vilka foto

Konferences īpatnība bija „karstās” zinātnes sesijas, kas tika iekļautas programmā pēdējā brīdī un skāra dažādus diskutējamus jautājumus, kas izraisa sabiedrībā lielu rezonansi. Piemēram, mūsdienu ieročos arvien vairāk izmanto elektroniku, kas palīdz karavīram atrast mērķi, identificēt to, notēmēt, u.tml. Nākošais solis kara tehnikas attīstībā būs autonomas kaujas ierīces (kara roboti), kas pašas atradīs mērķi un pieņems lēmumu par tā iznīcināšanu. Lielais jautājums ir, vai šāda situācija ir pieļaujama, proti, vai var atļaut robotiem patstāvīgi pieņemt lēmumu par cilvēka nogalināšanu? Ekspertu domas dalījās, taču kopējais viedoklis bija tāds, ka šāda situācijas attīstība ir neizbēgama. Zinātnieku uzdevums ir panākt, lai robotu sistēmas pieļautu pēc iespējas mazāk kļūdu, lai pēc iespējas mazāk ciestu kara darbībā neiesaistītie civiliedzīvotāji.

Autonomo kaujas sistēmu eksperti uzklausa žurnālistu jautājumus preses konferencē. ESOF foto

Vēl vienā karstā tēma bija elektroniskās cigaretes, kas Latvijā nav populāras, bet, piemēram, Lielbritānijā dažu gadu laikā uz tām ir pārgājuši vairāki nekā divi miljoni smēķētāju. Vai elektroniskā cigarete ir „maigā nāve” jeb lieliska iespēja uzlabot sabiedrības veselību? Jā, lietojot e-cigareti, smēķētāja plaušās nenonāk darva un citi tabakas sadegšanas produkti. Pētījumi rāda, ka lietojot e-cigareti, ir vieglāk atmest smēķēšanu. Bet kādi ir riski un kā regulēt šo cigarešu lietošanu? Visi šie jautājumi bija pieaicināto zinātnieku – ekspertu uzmanības lokā. Pēc „karstajām” zinātnes sesijām tradicionāli notika preses konferences, kurās žurnālisti varēja uzdot papildu jautājumus, kas palīdzēja izprast problēmas būtību. Par abām minētajām tēmām autors sagatavos izvērstākus rakstus.

Līdztekus ESOF forumam norisinājās festivāls „Zinātne pilsētā”, kuru apmeklēja vairāk nekā 38 tūkstoši cilvēku, galvenokārt Kopenhāgenas iedzīvotāji. Dānijas Augstākās izglītības un zinātnes ministre Sofija Kārstena Nīlsena zinātnes festivālu vērtēja kā milzīgus zinātnes svētkus, kuros notika zināšanu un pieredzes apmaiņa daudzos līmeņos – no skolēna līdz zinātniekam.

Bērni bija dedzīgākie Zinātnes festivāla apmeklētāji. ESOF foto

Šeit varēja aplūkot pasaulē pirmo ar saules enerģiju darbināmo „ģimenes auto”, kuru izveidojuši Eindhovenas Tehniskās universitātes studenti. Proti, braucamajā ar lepno nosaukumu Stella var ērti izvietoties četri cilvēki. Automašīnas maksimālais ātrums ir 120 km/h, un tā kļuva par „praktiskās klases” uzvarētāju 2013. gada Pasaules saules izaicinājuma sacensībās Austrālijā. Augstas efektivitātes saules baterijas saražo pat vairāk enerģijas nekā nepieciešams braukšanai, tāpēc pārpalikums tiek saglabāts litija-jonu baterijā. Faktiski Stella ir saules auto un elektromobiļa hibrīds. Baterijas jaudu izmanto tad, kad nepieciešams strauji uzņemt ātrumu, un protams, arī tad, kad nav saules. Ar vienu uzlādi auto spēj nobraukt 780 km dienā vai 430 km naktī. Kas ir svarīgi, automašīna atbilst visām ceļu satiksmes prasībām un ir sertificēta braukšanai pa Dānijas ceļiem. Tā sver tikai 388 kg, jo tās izgatavošanā izmantoti viegli materiāli – alumīnijs un oglekļa šķiedra.

Saules auto un elektromobiļa hibrīds Stella. I. Vilka foto

Dānijas tehnoloģijas institūts prezentēja miniatūras degvielas šūnas, kuras iespējams izmantot kā enerģijas avotu dažādās portatīvajās elektroierīcēs, piemēram, dzirdes aparātos. Tā kā dzirdes aparāts patērē samērā daudz enerģijas, tam nepieciešams bieži mainīt baterijas. Tradicionāli dzirdes aparātos izmanto cinka-gaisa baterijas, kuras, atkarībā no aparāta konstrukcijas un dzirdes zuduma pakāpes, var nākties mainīt katru dienu. Degvielas šūnā par enerģijas avotu kalpo metilspirts (metanols). Katalizatora klātbūtnē un izmantojot speciālu membrānu notiek ķīmiskās reakcijas, kuru rezultātā degvielas šūna ražo elektrisko enerģiju. Ar metanolu darbināmu dzirdes aparātu no rīta ievieto „uzlādes stacijā”, kur tas 30 sekunžu laikā tiek uzpildīts ar svaigu metanola porciju, un pēc tam ir izmantojams visā dienas garumā. Dāņi plāno uzsākt šādu degvielas šūnu ražošanu 2015. gadā.

Metanola degvielas šūnas ir piemērots enerģijas avots portatīvajām elektroierīcēm. I. Vilka foto

Savukārt Dānijas Tehniskās universitātes studenti deva apmeklētājiem nogaršot alu, kas brūvēts netradicionālā veidā. Parastais alus iegūšanas ceļš ir šāds. No miežiem, tos mērcējot, diedzējot un kaltējot, iegūst iesalu. Iesals ir salds, jo tajā notiek fermentācija. Iesalu samaļ, pievieno ūdeni un silda, līdz iegūst misu. Pēc tam misu apstrādā, raudzē un iegūst alu. Dāņu studenti izlaiž iesala iegūšanas procesu, tādā veidā ietaupot enerģiju un samazinot oglekļa dioksīda izmešus par 8%. Lai graudos esošo cieti pārvērstu cukurā, viņi izmanto rūpnieciski ražotus enzīmus. Alus neapšaubāmi bija dzerams, kaut arī to nevarēja nosaukt par ļoti garšīgu.

Dānijas Tehniskās universitātes studenti piedāvā bez iesala brūvētu alu. I. Vilka foto

Daļa festivāla publikas izmantoja iespēju tikties ar vācu astronautu Gerhardu Tīli, kurš 2000. gadā veica lidojumu kosmosā ar kosmoplānu Space Shuttle. Apmeklētāji varēja ne tikai saņemt autogrāfu, bet arī īsi aprunāties ar astronautu. Pašlaik G. Tīle, kurš pēc izglītības ir fiziķis, ir Eiropas kosmiskās aģentūras Stratēģiskās plānošanas un sadarbības nodaļas vadītājs.

Astronauts un Eiropas kosmiskās aģentūras darbinieks Gerhards Tīle. I. Vilka foto

Par ESOF norises vietu bija izvēlēts Carlsberg kvartāls, kurā no 1847. līdz 2008. gadam darbojās slavenā alus rūpnīca. Tagad ražotne ir pārcelta ārpus Kopenhāgenas, bet rūpnīcas ēkas tiek izmantotas pilsētnieku vajadzībām. Kvartāls izceļas ar elegantu arhitektūru, kurā bijušās rūpnīcas torņi un dūmeņi ienes savdabīgu akcentu. Žurnālistiem bija iespēja apmeklēt Carlsberg laboratorijas un uzzināt, cik rūpīgi un atbildīgi te izturas pret alus ražošanas procesu. Jau 19. gadsimtā Carlsberg sāka attīrīt raugu, lai tajā nebūtu nevēlamu baktēriju, kas bojā alus garšu, bet mūsdienās sabiedrības spiediena dēļ nelieto ģenētiski modificētus miežus, kaut arī ar tiem alus būtu garšīgāks.

Foruma norises vieta - Carlsberg kvartāls Kopenhāgenā izceļas ar neparastu arhitektūru. I. Vilka foto

Svarīgs alus kvalitātes komponents ir mieži. Tos audzējot, augsnē nedrīkst būt pārāk daudz slāpekļa, savukārt gatavajos graudos – pārāk daudz proteīnu. Arī lipīdu saturs nedrīkst pārsniegt 2 – 5%. Tāpēc Carlsberg jau ilgstoši nodarbojas ar miežu selekciju. Jaunākais sasniegums ir t.s. double null-LOX mieži, kuri nesatur lipoksigenāzi (LOX). No šādiem miežiem iegūtu alu var ilgstoši uzglabāt un tam neparādās veca papīra garša. Tāpat labā alū ir ļoti maz dimetilsulfīda, kas varētu radīt bojātu kāpostu garšu. Arī tas panākts, selekcionējot miežus. Interesanti, ka alum ir tāda oficiāla īpašība kā dzeramība (drinkability). Carlsberg pārstāvis to definēja šādi – ja pēc viena alus kausa gribas otru, tad dzeramība ir laba.

Mieži ir alus brūvēšanas pamats, tāpēc to kvalitātei un selekcijai pievērš pastiprinātu uzmanību. I. Vilka foto

Vakaros foruma dalībniekiem tika piedāvāti dažādi saviesīgi pasākumi. Viens no tiem notika tieši Līgo vakarā, kuru dāņi tradicionāli pavada piknikā pie iekurta ugunskura, tiesa, bez latviešiem raksturīgajām līgo dziesmām. Kādu citu vakaru mediju pārstāvjus uzaicināja uz Kopenhāgenas zinātnes centru Experimentarium, kur nepiespiestā atmosfērā žurnālistiem bija iespēja izmēģināt centra dažādās iekārtas, piemēram, ietērpt sevi milzīgā ziepju burbulī, paspokoties dažādos spoguļos, veikt eksperimentus ar ūdeni vai izmēģināt ziemeļvalstīm raksturīgās sporta spēles. Vēl žurnālistiem bija iespēja doties preses tūrēs uz Dānijas zinātniskajām iestādēm. Autors apmeklēja Pekinas genoma institūta Eiropas filiāli un Dānijas tehnoloģiju universitātes Vēja enerģijas nodaļu. Terra 2.0 raksti par šīm tēmām sekos.

Mediju pārstāvji zinātnes centrā Experimentarium. I. Vilka foto

Noslēgumā pasākuma „lāpa” tika svinīgi nodota Mančestrai Lielbritānijā, kur 2016. gadā notiks nākamais ESOF forums.

Kosmiskās misijas plakāts. Redzama Čurjumova – Gerasimenko komēta, starpplanētu zonde „Rosetta” un nolaižamais aparāts Filajs. ESA attēls

Pēc desmit gadus ilga kosmiskā ceļojuma 2014. gada 6. augustā pie Čurjumova – Gerasimenko komētas ieradās Eiropas kosmiskās aģentūras starpplanētu zonde „Rosetta”, kas nosaukta par godu slavenajam Rozetas akmenim, kas deva iespēju atšifrēt ēģiptiešu hieroglifus. Gluži tāpat zinātnieki cer, ka zonde palīdzēs atšifrēt svarīgus komētu, Saules sistēmas un dzīvības izcelšanās noslēpumus. 10. septembrī zonde iegāja orbītā ap komētu un uzsāka tās pētījumus. Pirmais pārsteigums bija komētas neparastā forma – četrus kilometrus garais komētas ķermenis sastāv no divām saplacinātām daļām, kuras savieno šaurāks „kakls”. Noteiktā pagrieziena leņķī komēta atgādina gumijas pīlīti.

Salīdziniet komētu (iepriekšējā attēlā) un pīlīti! Vai nav līdzīgi? Wikimedia Commons attēls

Zonde „Rosetta”, kuras izmēri salīdzināmi ar nelielu automobili, nesa līdzi veļas mašīnas lieluma nolaižamo aparātu Filaju. Aparāts nosaukts par godu Files obeliskam, kura uzraksti arī palīdzēja izprast ēģiptiešu rakstību. 12. novembrī no rīta sākās kosmiskās misijas galvenais notikums – Filaja nolaišanās uz komētas, kas ilga septiņas stundas. Bija paredzēts, ka brīdī kad aparāts pieskarsies virsmai, tas izšaus harpūnas, kas to noenkuros pie komētas, jo komētas gravitācijas spēks ir tik mazs, ka pat niecīgs atgrūdiens var aizsviest nolaižamo aparātu projām. Tiešraidē bija iespējams vērot, kā lidojuma vadītāji saspringti gaida signālu par nolaišanos. Spriedzi vēl pastiprināja fakts, ka signāls no komētas līdz Zemei nāk 28 minūtes. Varbūt Filajs jau ir veiksmīgi nosēdies, bet mēs vēl neko nezinām! Kad 18.03 pēc Latvijas laika signāls tika saņemts, lidojuma vadības centrā sākās līksmība. Oficiālas personas uzstājās ar apsveikumiem par nolaišanos uz komētas, kas veikta pirmo reizi cilvēces vēsturē.

Lidojuma vadītāji priecājas pēc nolaišanās signāla saņemšanas. ESA attēls

Skats no Filaja trīs kilometru augstumā virs komētas. Aparātam vajadzēja nolaisties gludajā laukumā attēla centrālajā daļā, bet tas nolaidās krietnu gabalu tālāk klinšainā apvidū un iekļuva ēnā. ESA attēls

Taču šampanieša dzeršana izrādījās pāragra. Telemetrijas dati liecināja, ka harpūnas nav izšautas un Filajs nav nofiksējies uz virsmas. Aparāts atleca aptuveni kilometra augstumā, pēc divām stundām piezemējās vēlreiz un veica vēl vienu īsu lēcienu. Tā rezultātā Filajs nonāca aptuveni kilometra attālumā no paredzētās gludās un līdzenās nolaišanās vietas, apvidū, kur ir augstas klintis. Aparāts nosēdās uz virsmas slīpi, bet laimīgā kārtā neapgāzās. Taču sliktākais bija tas, ka Filajs nonāca ēnā, kur Saule apgaismo tā saules baterijas tikai 1,5 stundas katrā 12 stundu periodā, kad komēta veic vienu pagriezienu pa asi. Tas ir nepietiekami, lai uzlādētu aparāta akumulatorus.

Pirmā panorāma no komētas virsmas. Attēlots arī paša Filaja stāvoklis. Augšējā attēlā redzamas tikai debesis, pārējos – komētas virsma. ESA attēls

Saprotot, ka nāksies paļauties vienīgi uz galveno akumulatoru, kura resurss bija 50 – 60 stundas, zinātnieki steidza veikt mērījumus ar Filaja instrumentiem – pētīt virsmas īpašības un ķīmisko sastāvu, analizēt gāzes, mērīt magnētisko lauku, zondēt komētu ar radioviļņiem. Tika uzņemtas apkārtnes panorāmas. Ar urbja palīdzību tika paņemti vielas paraugi, kuri tika nogādāti vairākos mērinstrumentos. 14. novembra vakarā lidojuma vadītāji bezspēcīgi vēroja, kā samazinās Filaja akumulatoru spriegums, un pēdējā mēģinājumā uzlabot saules bateriju apgaismojumu nedaudz pagrieza nolaižamā aparāta „ķermeni”. 15. novembrī 2:36 pēc Latvijas laika kontakts ar Filaju tika zaudēts. Taču līdz tam laimīgā kārtā uz Zemes izdevās saņemt visus nolaižamā aparāta iegūtos zinātniskos datus.

Čurjumova – Gerasimenko komētas virsma tuvplānā. Redzama arī viena Filaja „kāja”. ESA attēls

Lidojuma vadības komanda un zinātnieki bija bezgala noguruši, taču laimīgi. Tagad pētniekiem nepieciešams laiks datu apstrādei, par pirmajiem zinātniskajiem rezultātiem mēs uzzināsim apmēram pēc mēneša. Protams, ja aparāts darbotos uz komētas vismaz nedēļu, kā bija sākotnēji plānots, nevis tikai 57 stundas, datu būtu vairāk. Bet arī šādi tas ir milzīgs zinātnisks sasniegums. Šo rindu autors īpaši gaida komētas paraugu analīzes rezultātus – kādas un cik sarežģītas organiskās vielas ir atrastas un ko tās mums stāsta par dzīvības rašanās iespējām Saules sistēmā?

Kosmiskās misijas sabiedrisko attiecību veidotāji savās tvitera ziņās bija izvēlējušies personificēt Rozetu un Filaju. Kad Filajs laidās lejup uz komētu, Rozeta „vaicāja”, kā viņš jūtas, un Filajs „atbildēja”, ka pēc desmit gadu lidojuma esot ļoti labi izstaipīt kājas. Savukārt tad, kad Filajs bija nolaidies neparedzētā vietā un no Rozetas nebija saskatāms, zonde „žēlojās”, ka Filajam, ja viņš grib, lai viņu atrod, vajadzēja valkāt dzeltenu cepurīti un vicināt karogu. Šķiet, ka šī pieeja attaisnojās, jo sabiedrība uz notikumiem reaģēja ļoti emocionāli. Kad sakari ar Filaju pārtrūka, tviterī bija lasāmi aizkustinoši komentāri, piemēram, „Tie varbūt ir tikai uzgriežņi, skrūves, alumīnijs un mikroshēmas, taču Filajs pārstāv mūs. Un zinātni.”

Tvīts par to, ka zonde „Rosetta” nespēj ieraudzīt Filaju uz komētas virsmas. ESA attēls

Tomēr varbūt viss vēl nav beidzies. Kad Čurjumova – Gerasimenko komēta tuvosies Saulei, no tās virsmas arvien vairāk sāks iztvaikot gāzes, raujot līdzi arī putekļus. Šāds fontāns vai arī virsmas satricinājums, ko rada slāņu pārvietošanās, ja paveiksies, var izsviest Filaju saulainā vietā, kur tas varētu uzlādēt baterijas un pamosties no elektroniskās komas. Savukārt nākamā gada augustā, kad komēta atradīsies vistuvāk Saulei, saules bateriju apgaismojums varētu izrādīties pietiekams arī patreizējā aparāta atrašanās vietā, un tas var atsākt darboties. Cerēsim uz Filaja piedzīvojumu turpinājumu.

Lasi vēl portālā Starspace:

Filajs nosēdies uz komētas

Filajs ir aizmidzis

Skaties Youtube:

Mākslas īsfilma „Ambīcijas”

13. novembra preses konference par nolaišanās statusu un pirmajiem rezultātiem

 Multiplikācijas filma par "Rosetta" un Filaju

IG Nobela balvas nosaukums saistīts ar angļu vārdu ignoble, kuru var tulkot arī kā nedižciltīgs, prasts, plebejisks. Latviski šo balvu sauc par Nobela balvas parodiju, Antinobela balvu vai Šnobeļa balvu. Tā vai citādi, jautrie Hārvarda universitātes studenti 2014. gada rudenī piešķīra balvas jau 24. reizi.

Klasiskais joks ar banāna mizu. Joks ar uzkāpšanu uz banāna mizas un nogāšanos augšpēdus ir zināms jau vairāk nekā simts gadus. Tagad japāņu zinātnieki saņēmuši Antinobela balvu fizikā par to, ka piegājuši lietai nopietni un izmērījuši berzes koeficientu starp banāna mizu un grīdu. Zem linoleja plāksnes tika novietota spēka mērīšanas iekārta. Uz linoleja nolika banāna mizu, kurai kāpa virsū ar apavos ieautām kājām. Kā jau bija sagaidāms, berzes koeficients bija mazs (0,07), šāda koeficienta vērtība raksturīga labi ieeļļotām virsmām. Pētījumi mikroskopā parādīja, ka slīdēšanu izraisa banānu mizas polisaharīdu želeja. Netiek gan ziņots, cik pētnieki eksperimenta gaitā nostiepās garšļaukus.

Ir pierādīts, ka banāna miza ir ļoti slidena. Wikimedia Commons attēls

Jēzus seja uz tostermaizes. Vai esat dzirdējuši gadījumus, kad cilvēki ierauga Jēzus seju mākoņos, uz sienas, klintīs, ūdens atspulgā un citur? Jā, pat uz grauzdētas maizes šķēles. Tā ir pareidolija – fenomens, ka cilvēka smadzenes apkārtējo objektu aprisēs saskata noteiktus tēlus. Kurš no mums gan nav meklējis dzīvnieku kontūras virs galvas slīdošajos mākoņos! Ķīniešu zinātnieki saņēma Šnobeļa balvu neirozinātnē par to, ka noskaidroja, cik spēcīgs ir šis efekts. Pētāmajiem rādīja absolūti nejaušus punktu sakopojumus un sacīja, ka pusē attēlu ir redzamas sejas vai burti. Attiecīgi 34% un 38% gadījumu pētāmie tos arī saskatīja (maksimums būtu aptuveni 50%). Vienlaikus zinātnieki noteica, kuri smadzeņu apgabali piedalās tēlu atpazīšanas procesā. Faktiski pētījums ņemams pilnīgi nopietni, vienīgais nenopietnais tajā bija nosaukums, kurā minēta Jēzus seja uz tostermaizes.

Slavens pareidolijas piemērs ir „seja” uz Marsa. NASA attēls

Tumšā triāde. Austrālijas, Lielbritānijas un ASV pētnieku grupa izanalizēja 263 cilvēku personību un noskaidroja, ka cilvēkiem, kam patīk naktī būt nomodā, biežāk raksturīga paštīksmināšanās, vēlme manipulēt ar citiem un psihopātiskas iezīmes. Par to zinātniekiem piešķīra Antinobela balvu psiholoģijā. Cilvēki dalās „pūcēs” un „cīruļos”, bet ja gulētiešanas laiks neatšķiras no vidējā vairāk kā divas stundas, tas ir normāli. Taču, ja nobīde ir lielāka, cilvēkam var rasties grūtības veikt savu darbu, mācīties vai piedalīties sociālajās aktivitātēs. Par tumšo triādi sauc personības iezīmju trijotni: narcisismu, makiavellismu un psihopātiju. Narcisismam raksturīga tīksmināšanās ar sevi, pārākuma sajūta, līdzjūtības trūkums. Makiavellisks cilvēks labi prot krāpties, izmantot citus cilvēkus, manipulēt ar tiem, ciniski ignorējot morāles normas. Psihopātijai raksturīga antisociāla uzvedība, impulsivitāte, savtīgums, nežēlība un cietsirdība. Traki, vai ne? Taču jāsaprot, ka ne visiem „naktsputniem” tumšās triādes īpašības izpaužas tik izteikti, kā aprakstīts.

Vampīriem, kā jau nakts radījumiem, vajadzētu būt ļoti izteiktām tumšās triādes īpašībām. Wikimedia Commons attēls

Trakā kaķu tante? Sabiedrības veselības balvu saņēma Čehijas un citu valstu zinātnieku grupa, kas pētīja toksoplazmozes ietekmi uz cilvēka uzvedību. Toksoplazma ir parazītisks vienšūnis, kas inficējis aptuveni trešo daļu cilvēku visā pasaulē. Galvenais infekcijas nēsātājs ir kaķi. Kaķiem šis parazīts ir izdevīgs, jo ar to inficētas peles un žurkas mazāk baidās no kaķu smakas un kaķiem tās ir vieglāk noķert. Reti kuram cilvēkam toksoplazmoze izpaužas kā akūta slimība, lielākajai daļai ir tikai pasīvas cistas muskuļu un nervu audos. Kādu laiku atpakaļ zinātnieki ieinteresējās, vai šis vienšūnis spēj ietekmēt cilvēku uzvedību. Statistiskie pētījumi parāda, ka ar toksoplazmu inficēti cilvēki ir neapmierinātāki ar dzīvi, saspringtāki, nervozāki, viņiem ir mazāka impulsivitāte un tieksme uz neparastām darbībām, viņi nav tik apķērīgi kā citi un ar mazāku IQ. Iedarbības mehānisms nav zināms, kaut arī pētnieki domā, ka parazīta cistu klātbūtne paaugstina dopamīna koncentrāciju smadzenēs. Iespējama pat saistība ar depresiju. 40 procentiem pacientu, kas vērsās ārstniecības iestādē ar sūdzībām par kaķa kodumu, konstatēja depresiju. Turklāt lielākā daļa sirdzēju bija sievietes. Tiem, kam bija iekodis suns, depresija bija tikai 30 procentos gadījumu. No šejienes nav vairs tālu līdz idejai par trako kaķu tanti, kurai toksoplazmas izmainījušas uzvedību tiktāl, ka viņa nespēj dzīvot bez saviem mīļotajiem kaķīšiem. Taču šo domu zinātne neatbalsta.

Kā kaķi spēj ietekmēt cilvēku uzvedību?  Wikimedia Commons attēls

Suņi čurā uz austrumiem. Jeb rietumiem, atkarībā no tā, vai pret ziemeļiem pagriezta suņa galva vai aste, tā konstatēja Čehijas, Vācijas un Zambijas zinātnieki. Divus gadus viņi vēroja 70 suņu urinēšanu (5582 gadījumi) un defekāciju (1893 gadījumi) un secināja, ka tad, kad ir stabils magnētiskais lauks, t.i., nav ģeomagnētiskās vētras, suņiem nokārtošanās laikā ir tendence novietot savu ķermeni ziemeļu – dienvidu virzienā.  Šo principu – analizēt ķermeņa orientāciju specifiskās situācijās, zinātnieki izmanto, lai pētītu dzīvnieka spēju sajust Zemes magnētisko lauku. Tas ir pirmais gadījums, kad šāda spēja konstatēta suņiem, taču ir secināts, ka arī liellopiem un briežiem, kad tie plūc zāli vai atpūšas, ir tendence novietoties uz konkrētu debespusi. Tiesa, pētījumā nekas nav teikts, kādā virzienā orientētas ielas tajā apdzīvotajā vietā, kur pētāmie suņi kārtoja savas darīšanas. Tas varēja būtiski ietekmēt rezultātus.

Izrādās, ka suņi pirms nokārtošanās paskatās savā „iekšējā kompasā”. Wikimedia Commons attēls

Spīdzināšana gleznu galerijā. Ja esat nolēmis ar varu piespiest kādu atzīties, tad nav vērts to darīt gleznu galerijā. Pie šāda secinājuma var nonākt, iepazīstoties ar itāļu zinātnieku pētījumu, kas viņiem atnesa Šnobeļa balvu mākslā. Divpadsmit brīvprātīgajiem dedzināja roku ar lāzeru. Ja cilvēki šajā laikā raudzījās uz skaistām gleznām, tad sāpju sajūta bija mazāka nekā tad, ja viņi raudzījās uz neitrālām vai neglītām gleznām. Pie kam mazāka bija ne tikai subjektīvā sāpju sajūta, bet arī noteiktu smadzeņu viļņu amplitūda, kas saistīta ar sāpju signāliem smadzenēs.

Šāda tipa gleznas samazina sāpju sajūtu. Wikimedia Commons attēls

Cūkgaļa degunā. Deguna asiņošana ir nepatīkama. Vēl nelāgāk, ja pacientam ir Glancmana trombastēnija, reta slimība, kas bojā par asins sarecēšanu atbildīgos trombocītus. Tad pacients var noasiņot līdz nāvei. Un asiņošana visbiežāk notiek no deguna. Ko tik ārsti nav darījuši, lai slimību izārstētu vai ķirurģiski apturētu deguna asiņošanu! Tāpēc medicīnas balvas saņēmēji no ASV un Indijas ķērās pie salmiņa un aprakstīja gadījumu, kad četrus gadus vecam bērnam asiņošanu apturēja degunā iebāzti sālītas cūkgaļas gabali. Cūkgaļa satur specifiskus koagulantus, bet lielais sāls daudzums palīdz uzsūkties šķidrumam. Kas zina, varbūt vēl kādam slimniekam šī recepte noderēs!

Izņēmuma gadījumā pret asiņošanu no deguna var noderēt arī sālīta cūkgaļa. Wikimedia Commons attēls

Bailēm lielas acis. Svalbāras arhipelāgā, kura lielākā sala ir Špicbergena, dzīvo nelieli un īskājaini ziemeļbrieži. Starptautiska pētnieku komanda nolēma pārbaudīt to modrību un par to saņēma arktiskās zinātnes Antinobela balvu. Ziemeļbriežiem tuvojās gan par polārlāci pārģērbts cilvēks, gan cilvēks parastā, tumšā apģērbā. Ziemeļbrieži aktīvāk reaģēja pirmajā gadījumā. Tie ātrāk sacēla trauksmi un arī aizbēga 2,3 reizes tālāk nekā tad, ja briežiem tuvojās cilvēks. Interesanti, kāda būtu reakcija uz apgrieztu eksperimentu, proti, ja cilvēkiem tuvotos parasts un par polārlāci pārģērbts ziemeļbriedis?

Par polārlāčiem pārģērbušies zinātnieki biedēja Špicbergenas ziemeļbriežus. Wikimedia Commons attēls

Desiņas no bērnu kakām? Izklausās atbaidoši. Aptuveni šādi virsraksti šogad parādījās presē, kad kļuva zināms par spāņu zinātnieku veikto pētījumu, kas viņiem atnesa Antinobela balvu pārtikas zinātnē. Taču no kakām tur nav ne smakas! Burtiskā nozīmē. Spāņu pētnieki no maza bērna fekālijām izdalīja vairākus laktobaktēriju paveidus un pārbaudīja, vai tās ir iespējams izmantot kā probiotiķus – dzīvus mikroorganismus, kas uzņemti organismā atbilstošā daudzumā, labvēlīgi ietekmē gremošanas traktu un organisma veselību. Laktobaktērijas var izmantot arī gaļas fermentēšanai desu gatavošanas procesā. Dažiem laktobaktēriju celmiem pat, iespējams, ir pretiekaisuma un pretvēža īpašības. Patiesībā mēs jau sen lietojam no cilvēka fekālijām iegūtās Lactobacillus rhamnosus GG, kuras pievieno, piemēram, jogurtiem.

Jogurta pagatavošanā izmanto laktobaktērijas. Dažos gadījumos tās var būt iegūtas no cilvēka fekālijām. Wikimedia Commons attēls

Saules starojums sasniedz Zemes virsmu un sasilda to. Sasilusī planētas virsma izstaro siltumu, kuru uztver un saglabā atmosfērā esošās gāzes. To sauc par siltumnīcas efektu un atbilstošās gāzes – par siltumnīcas gāzēm. Siltumnīcas efekts paaugstina Zemes globālo temperatūru par veseliem 33 grādiem. Bez tā vidējā temperatūra uz zemeslodes būtu –18 grādi! Faktiski, tikai pateicoties siltumnīcas efektam, mūsu planēta nav sasalusi un uz tās var pastāvēt dzīvība. Taču pēdējā laikā daudzi uztraucas par siltumnīcas efekta pastiprināšanos, par globālo sasilšanu, kuras cēloni saista ar cilvēka radītajiem oglekļa dioksīda izmešiem atmosfērā. Vai tā ir?

Siltumnīcas efekta shēma. Siltumnīcas gāzes saglabā siltumu Zemes atmosfērā. Wikimedia Commons attēls, latviskots

Galvenās siltumnīcas gāzes ir ūdens tvaiks, oglekļa dioksīds, metāns un dislāpekļa oksīds jeb smieklu gāze. Visu šo gāzu koncentrācija atmosfērā ir pieaugusi, salīdzinājumā ar laiku pirms industriālās revolūcijas., t.i. salīdzinot ar aptuveni 1750. gadu (skat. tabulu). Galvenais oglekļa dioksīda koncentrācijas pieauguma cēlonis ir fosilā kurināmā dedzināšana, mazāka nozīme ir cementa ražošanai un tam, ka samazinās mežu platības. Var pat pieņemt, ka viss oglekļa dioksīda koncentrācijas pieaugums atmosfērā (no 280 miljonajām daļām jeb ppm līdz 400 miljonajām daļām) ir cilvēka radīts. Dabiskie oglekļa dioksīda avoti (augu pūšana, mazākā mērā – mežu ugunsgrēki un vulkānu izmeši) katru gadu izsviež atmosfērā lielu daudzumu šīs gāzes, taču apmēram tikpat daudz oglekļa dioksīda augi patērē fotosintēzei. Šo dabisko līdzsvaru izjauc cilvēka radītais oglekļa dioksīds, kas gan veido tikai 3% no ik gadus dabas radītā oglekļa dioksīda daudzuma, taču laika gaitā uzkrājas.

Oglekļa (nevis oglekļa dioksīda!) cikla shematisks attēlojums. Cilvēku ieguldījums ir neliels, taču tas rada uzkrājumu atmosfērā. ASV Enerģijas departamenta attēls

Par to, cik lielu daļu atmosfēras metāna veido cilvēku darbība (galvenais avots ir lopkopība), domas dalās, taču pieņemsim augšējo robežu – 70%. Savukārt dislāpekļa oksīda radīšanā (zemkopība, slāpekļa minerālmēslu izmantošana) cilvēku darbībai ir mazāka nozīme (30%). Ar ūdens tvaiku situācija ir pilnīgi citāda – mūsu darbošanās nespēj kaut cik manāmi ietekmēt ūdens tvaiku daudzumu atmosfērā. Tvaiku koncentrācija ir atkarīga no gaisa temperatūras un mitruma un svārstās no 0,01 līdz 3 procentiem. Turklāt ūdens tvaiku saturs gaisā pēdējos 250 gados nav būtiski palielinājies. Līdz ar to šajā jomā cilvēku (antropogēnā) ietekme ir pielīdzināma nullei.

Ne visas gāzes vienādi iespaido siltumnīcas efektu, katrai no tām ir aprēķināts globālās sasilšanas potenciāls – skaitlis, ar kuru jāpareizina gāzes koncentrācija, lai novērtētu tās ieguldījumu globālajā sasilšanā. Oglekļa dioksīdam to pieņem vienādu ar 1, metānam tas ir aptuveni 72, bet smieklu gāzei – ap 289. Ūdens tvaikam globālās sasilšanas potenciālu nevar precīzi aprēķināt, jo tvaika koncentrācija gaisā mēdz būt ļoti atšķirīga. Ja ņem vērā globālās sasilšanas potenciālu, tad iznāk, ka cilvēka radītais oglekļa dioksīda pieaugums atmosfērā „nodrošina” aptuveni divas trešdaļas antropogēnās ietekmes (skat. tabulu), metāns – nepilnu vienu trešdaļu, bet dislāpekļa oksīds – vien dažus procentus. Varētu domāt, ka mums tiešām ir pamats uztraukties par oglekļa dioksīda daudzuma palielināšanos.

* Ūdens tvaika koncentrācija ir dažāda, bet laikā maz mainīga.

BET. Šajā ainā nav ņemts vērā ūdens tvaiks, kas ir GALVENĀ siltumnīcas gāze. Ir novērtēts, ka ūdens tvaiks kopā ar mākoņiem rada 66 – 85% visa siltumnīcas efekta. Tā ir aisberga neredzamā, taču lielākā daļa. Oglekļa dioksīda ieguldījums siltumnīcas efektā ir 9 – 26%, metāna daļa ir 4 – 9%. Atlikušos dažus procentus savā starpā „sadala” pārējās siltumnīcas gāzes. Minētie 9 – 26% attiecas uz visu atmosfērā esošo oglekļa dioksīdu. Antropogēnā daļa no tā ir viena trešdaļa (120 ppm pieaugums / 400 ppm kopējā koncentrācija = 0,3). Tas nozīmē, ka antropogēnās izcelsmes oglekļa dioksīda ietekme uz siltumnīcas efektu ir vēl trīs reizes mazāka (3 – 8%). Jāņem vērā, ka šis apskats balstīts uz „vispārpieņemtiem” skaitļiem. Daži pētnieki uzskata, ka ūdens tvaiku īpatsvars siltumnīcas efektā ir lielāks (95%), bet antropogēnā oglekļa dioksīda īpatsvars – mazāks. Vai šie daži procenti spēj būtiski ietekmēt mūsu planētas klimatu? Starp citu, 21. gadsimtā globālā sasilšana ir „paņēmusi pauzi”.

Siltumnīcas gāzu un mākoņu ieguldījums siltumnīcas efekta veidošanā. Stabiņa garuma izmaiņa parāda attiecīgā lieluma noteikšanas neprecizitāti. NASA attēls, latviskots

Kamēr zinātnieku domas dalās (klimata skeptiķi gan ir mazākumā), politiskā atbilde ir „jā” un daudzas valstis ir vienojušās samazināt gaisā izsviežamā oglekļa dioksīda daudzumu (Kioto protokols). Piemēram, Eiropas Savienība izpildīja savu apņemšanos līdz 2012. gadam samazināt oglekļa dioksīda izmešus par 8% salīdzinājumā ar 1990. gada līmeni. Tas nozīmē, ka 2012. gadā Eiropas Savienības valstis atmosfērā izsvieda 92% oglekļa dioksīda salīdzinot ar 100% līmeni 1990. gadā. Taču tādā veidā var tikai nedaudz palēnināt oglekļa dioksīda koncentrācijas pieaugumu atmosfērā. Tikai, ja mēs nemaz nededzinātu fosilo kurināmo (ko mēs nevaram atļauties), tad varētu sagaidīt, ka oglekļa dioksīda pieaugums atmosfērā apstātos. Taču vienalga tā koncentrācija nesamazinātos, un oglekļa dioksīda radītais siltumnīcas efekts nekļūtu vājāks, ja vien neņem vērā dabiskos oglekļa aprites procesus, kas varētu šo koncentrāciju samazināt. Bet ja atceramies, ka galveno siltumnīcas efekta daļu tik un tā nosaka ūdens tvaiks, centieniem samazināt oglekļa dioksīda izmešus ir maza nozīme. No otras puses, izmešu samazināšana ir vērtējama pozitīvi, piemēram, moderno automobiļu izplūdes gāzēs ir mazāk oglekļa dioksīda nekā agrāk. Galu galā, kāpēc piesārņot vidi, ja to var nedarīt! Taču ir svarīgi, lai šie ierobežojumi būtiski nesadārdzinātu tehnoloģijas un gala produkcijas cenu.

Vai mūsu centieni par dažiem procentiem samazināt oglekļa dioksīda izmešus spēj būtiski ietekmēt siltumnīcas efektu? Runājot līdzībās, vai aisberga virsotnes nelīdzenumu noskrubināšana spēs mainīt aisberga peldēšanas virzienu?

Dažādos pasaules reģionos būs novērojami divi Saules un divi Mēness aptumsumi. Latvijā būs novērojams viens daļējs Saules aptumsums un viens pilns Mēness aptumsums. Janvārī un februārī Zemes ziemeļu puslodē būs novērojama Lavdžoisa komēta. Visa gada garumā Mēness 13 reizes aizklās Vērša zvaigznāja spožāko zvaigzni Aldebaranu. Piecas no šīm aizklāšanām būs redzamas arī Latvijā. 2015. gadā būs novērojamas arī vairākas planētu vizuālās satuvošanās. Kosmisko misiju jomā ar lielu interesi tiek gaidīts 2015. gada februāris, kad kosmiskais aparāts Dawn uzsāks lielākā asteroīda Cereras izpēti, kā arī 2015. gada jūlijs, kad kosmiskais aparāts New Horizons palidos garām Plutonam.

Pēc nedaudz vairāk nekā četru gadu pārtraukuma Latvijā atkal būs novērojams daļējs Saules aptumsums. Aptumsums būs novērojams 20. martā. Rīgā tas sāksies plkst. 10:55 un beigsies plkst. 13:13. Aptumsuma maksimumā Mēness būs aizsedzis nedaudz vairāk par trijām ceturtdaļām no Saules diska (maksimālā fāze (0,775) Rīgā būs plkst. 12:04). Atlantijas okeāna ziemeļos, Fēru salās, Norvēģu jūrā, Ziemeļu Ledus okeānā un Svalbāras arhipelāgā šajā datumā būs novērojams pilns Saules aptumsums. 28. septembrī Latvijā būs novērojams pilns Mēness aptumsums. Tas sāksies plkst. 3:12, bet beigsies plkst. 8:22 jau pēc Mēness rieta, taču aptumsuma daļējā un pilnā fāze būs novērojama no sākuma līdz beigām.

2014. gada nogalē Zemes dienvidu puslodes iedzīvotājus ir patīkami pārsteigusi Lavdžoisa komēta (C/2014 Q2 Lovejoy), kuras spožums ir pārsniedzis prognozēto, tādēļ jau šobrīd to ir iespējams novērot ar nelielu binokli. Janvārī un februārī komēta būs novērojama Zemes ziemeļu puslodē, kad tā pārvietosies pa Eridānas, Vērša, Auna, Trijstūra un Andromedas zvaigznāju. Šo komētu varēs labi redzēt arī Latvijā.

2015. gadā Latvijā piecas reizes būs iespējams novērot, kā Mēness aizklāj Vērša zvaigznāja spožāko zvaigzni Aldebaranu. Aizklāšanas būs redzamas 26. februārī pēc pusnakts, 21. aprīlī vakarā, 5. septembrī agrā rītā, 29. oktobrī pirms pusnakts un 23. decembrī vakarā. Mēness aizklāj Aldebaranu 48 – 49 reizes pēc kārtas ar 18,6 gadu intervālu. 2015. gada 29. janvārī novērojamā aizklāšana ievadīs 49 aizklāšanu ciklu, kas noslēgsies 2018. gada 3. septembrī. Iepriekšējais 48 aizklāšanu cikls bija no 1996. gada 8. augusta līdz 2000. gada 14. februārim, bet nākamais 48 aizklāšanu cikls būs no 2033. gada 18. augusta līdz 2037. gada 23. februārim.

2015. gadā būs novērojamas visas spožākās Saules sistēmas planētas. Merkurs būs redzams vakaros janvāra vidū un maija pirmajā pusē, bet ap oktobra vidu tas būs novērojams rīta stundās. Venēra būs redzama vakaros līdz pat jūlijam, bet, sākot ar septembri, tā būs novērojama rīta stundās. Marss līdz aprīļa sākumam būs redzams vakaros, bet no augusta līdz gada beigām – rītos. Jupiters līdz marta vidum būs novērojams visu nakti, marta otrajā pusē, aprīlī un maija pirmajā pusē – visu nakti, izņemot rīta stundas, maija otrajā pusē un jūnija pirmajā pusē – nakts pirmajā pusē, jūlijā – vakaros, no septembra vidus līdz novembrim – rītos, bet decembrī – nakts otrajā pusē. Saturns janvārī un februārī būs novērojams rīta stundās, martā un aprīlī – nakts otrajā pusē, maijā un jūnijā – visu nakti, no jūlija līdz septembrim – nakts pirmajā pusē un vakaros, bet no decembra vidus – rītos.

2015. gadā interesantākā planētu vizuālā satuvošanās (konjunkcija) būs novērojama 1. jūlija vakarā, kad Venēra atradīsies 0,4 grādus uz dienvidiem no Jupitera. 20. janvāra vakarā Marss atradīsies 0,2 grādus uz dienvidiem no Neptūna, tādēļ šo brīdi var izmantot, lai teleskopā viegli atrastu un aplūkotu Neptūnu, kas nav redzams ar neapbruņotu aci vai binokli. 4. marta vakarā Venēra atradīsies tikai 0,1 grādu uz ziemeļiem no Urāna, bet 11. marta vakarā Marss atradīsies 0,3 grādus uz ziemeļiem no Urāna. Abas minētās konjunkcijas var izmantot, lai viegli atrastu un teleskopā vai binoklī aplūkotu Urānu, kas ar neapbruņotu aci praktiski nav saskatāms.

2015. gada februārī kosmiskais aparāts Dawn uzsāks lielākā asteroīda Cereras izpēti. Šis būs Dawn misijas pēdējais izpētes objekts, un šobrīd tiek plānots, ka misija tiks pabeigta 2015. gada jūlijā. Ap šo pašu laiku kosmiskais aparāts New Horizons sasniegs Plutonu un palidos tam garām aptuveni 10 000 km attālumā. Savukārt Plutona pavadonim Haronam kosmiskais aparāts palidos garām 27 000 km attālumā. Misijas turpinājumā New Horizons laikā no 2016. gada līdz 2020. gadam plāno pētīt vēl citus Koipera joslas objektus. New Horizons devās ceļā uz Plutonu 2006. gada 19. janvārī, kad Plutons vēl oficiāli bija devītā Saules sistēmas planēta, bet ar 2006. gada 24. augusta Starptautiskās Astronomijas savienības Ģenerālās asamblejas lēmumu tas ieguva savu jauno pundurplanētas statusu. Jāatzīmē, ka ar šo pašu lēmu pundurplanētas statuss tika piešķirts arī Cererai, taču, ņemot vērā faktu, ka gadu desmitiem Cerera bija plaši pazīstama kā pirmais atklātais un arī lielākais asteroīds, tā aizvien bieži tiek dēvēta par asteroīdu.      

2015. gadā, kā ierasts, būs novērojamas trīs aktīvākās meteoru plūsmas – Kvadrantīdas, Perseīdas un Geminīdas.  4. janvārī nakts otrajā pusē būs Kvadrantīdu meteoru plūsmas maksimums, kad stundā varētu būt novērojami aptuveni 50 – 80 meteori. Perseīdu meteoru plūsmas maksimums ir gaidāms 13. augusta rītā, kad varētu būt novērojami līdz pat 60 meteoriem stundā. Savukārt 2015. gada 14. decembra vakarā būs Geminīdu meteoru plūsmas maksimums, kura laikā varētu ieraudzīt līdz pat 90 krītošajām zvaigznēm stundā.

Latvijas Astronomijas biedrība apvieno astronomijas profesionāļus un interesentus, lai popularizētu astronomiju. LAB biedri piedalās žurnāla „Zvaigžņotā Debess” veidošanā, vada debess novērojumus Latvijas Universitātes Astronomiskajā tornī un organizē regulāras informatīvas sanāksmes. Plašāka informācija LAB mājaslapā.

Starspace.lv ir vienīgais portāls, kas regulāri publicē ziņas par astronomiju latviešu valodā. SIA StarSpace nodarbojas arī ar astronomijas popularizēšanu, rīkojot seminārus, lekcijas un debess demonstrējumus, kā arī izplata teleskopus. Plašāka informācija pieejama vietnē Starspace.

Kad nakts laikā pie debesīm ziemeļa pusē gaišums atspīd, to sauc par baigiem jeb kāviem, jo tur nomirušu kara vīru dvēseles kaujoties. K. Šilings, 1832. g., Tirza.

Cik tad bieži pie mums šie kāvi jeb ziemeļblāzma ir redzama? To mēģināsim noskaidrot. Atceros, ka lasīju žurnālā „Zvaigžņotā Debess” par ziemeļblāzmas novērojumiem 20. gadsimta 80. gados. Vai, lūk, informācija no Vikipēdijas: „1989. gada 21. oktobrī Smiltenes un Alsviķu iedzīvotāji novērojuši ziemeļblāzmu. Vakarā ap 19:00 – 21:00 debess ziemeļu pusē novēroti lieli sarkani plankumi ar gaišām viļņveida svītrām.” Šāda informācija presē nebija bieža un šķita, ka ziemeļblāzma Latvijā redzama gauži reti. Pašam pirmo reizi gadījās redzēt sarkanu blāzmu Tukuma pusē ap 2003. gadu, citi bija redzējuši spožu ziemeļblāzmu 2001. gadā.

Ziemeļblāzma 2013. gada 17. martā (Kp = 6). I. Vilka foto

Bet pēdējos gados situācija ir radikāli mainījusies, aurora borealis ir biežs tīmekļa portālu un citu masu mediju ziņojumu temats. Kas noticis? Vai ziemeļblāzmas ir kļuvušas daudz biežākas? Nē, atbilde meklējama modernajās tehnoloģijās. Pirmkārt, daudzās tīmekļa vietnēs, no kurām, iespējams, populārākā ir www.spaceweather.com, un pēdējā laikā arī mobilo ierīču aplikācijās ir pieejamas ziņas par globālo jeb planetāro ģeomagnētisko indeksu Kp, kas labi raksturo iespēju ieraudzīt ziemeļblāzmu. Turpat bieži atrodama arī magnētisko polu apņemošā ziemeļblāzmu gredzena vizualizācija. Atliek vien pārbaudīt, vai gredzens ir tik plašs, ka sniedzas līdz Baltijai. Vietnē www.calsky.com un droši vien arī citur ir iespējams pasūtīt automātisku e-pastu, kas pabrīdinās par Kp indeksa pieaugumu. Tad var doties ārā un raudzīties uz ziemeļu pusi, vai pamalē nav redzams bāls spīdums. Bet ja cilvēks nav tik liels ziemeļblāzmu interesents, lai sekotu Kp indeksam? Tad sāk darboties sociālie tīkli. Atliek pie debesīm parādīties ziemeļblāzmai, kad ziņa par to izplatās tviterī, feisbukā vai draugos.

2001. gada 31. martā Kp indekss sasniedza maksimālo vērtību 9. Ziemeļblāzma Rīgā sniedzās līdz pat zenītam. NOAA attēls

Trešā modernā tehnoloģija, kas ir iesaistīta biežākā ziemeļblāzmu novērošanā, ir digitālie fotoaparāti, kuru jutība pēdējā laikā ir ievērojami augusi. Pat ar vienkāršu fotoaparātu, kuram iespējams iestādīt dažu sekunžu garu ekspozīcijas laiku, ar aci redzamā bālā spīduma vietā var nofotografēt koši zaļu loku, kam bieži vien pāri klājas sarkana cepure. Ar šādu foto jau var palepoties sociālajos tīklos. Sava loma ir arī cilvēciskajam faktoram. Ziemeļblāzmu un citu astronomisko parādību novērošanas entuziasts Jānis Šatrovskis parādīja, ka ar pacietību un, atvēlot gulēšanai maz laika, Latvijā šo skaisto parādību ir iespējams novērot samērā bieži. Pēdējos piecos gados viņš ir novērojis kopumā 48 ziemeļblāzmas, vidēji 10 reizes gadā.

Ziemeļblāzmu izplatības gredzens 2015. gada 17. martā, kad debesīs bija novērojama krāšņa gaismu spēle. NOAA attēls

Labi, bet cik tad bieži Latvijā teorētiski būtu iespējams redzēt ziemeļblāzmu? Lai ziemeļblāzmu gredzens izplestos līdz mūsu valsts robežām, un kāvi būtu garantēti redzami, nepieciešams, lai Kp būtu vismaz 6. Taču pieredze rāda, ka arī pie Kp = 5 bieži vien blāzma ir novērojama. Te gan stingru likumsakarību nav. Kā norāda Jānis Šatrovskis, un tas saskan arī ar autora pieredzi, reizēm ziemeļblāzma redzama jau pie Kp = 4, bet citreiz pie Kp = 5 tā nav saskatāma. Kp indekss, kas raksturo Zemes magnētiskā lauka intensitātes svārstības, var būt robežās no 0 līdz 9. Ja magnētiskā lauka svārstības ir lielas, tad to sauc par ģeomagnētisko vētru (Kp = 5 vai vairāk). Ģeomagnētiskā vētra ar Kp = 9 pēdējos piecos gados nav bijusi, bet Kp = 8 reģistrēts piecas reizes, divreiz 2011. gadā un trīs reizes šogad, tai skaitā 17. martā, kad krāšņu ziemeļblāzmu redzēja daudzi Latvijas iedzīvotāji.

Kādai jābūt Kp indeksa vērtībai dažādās Eiropas vietās, lai varētu novērot ziemeļblāzmu. Aurora Service attēls

Ziņas par ģeomagnētiskā indeksa vērtībām atrodamas ASV Okeānu un atmosfēras aģentūras arhīvā. Tās izanalizējot, parādās šāda aina. Pēdējos piecos gados Kp indekss vērtību 5 ir sasniedzis vidēji 24 dienas gadā, Kp = 6 bijis 11 dienas gadā, Kp = 7 bijis 2 dienas gadā, bet Kp = 8 sasniedzis vidēji tikai 1 dienu gadā (skat. tabulu). Taču kopumā tās ir aptuveni 38 reizes gadā, kad teorētiski pie mums varētu redzēt ziemeļblāzmu. Taču te jāņem vērā vairāki faktori. Dažkārt Kp indekss sasniedz maksimumu dienas laikā, kad ziemeļblāzmu redzēt nevar. Bet pats galvenais traucēklis ir laikapstākļi. Ja debesis ir apmākušās, ziemeļblāzmas spīdums nespēj izlauzties cauri. Novērojumi nav iespējami arī gaišajās vasaras naktis. Kā rāda J. Šatrovska novērojumu statistika, ziemeļblāzmu redzamības sezona lielākoties beidzas aprīlī un atsākas tikai augusta vidū.

Tabulā apkopoti paaugstināta Kp indeksa dati par pēdējiem pieciem gadiem. I. Vilka apkopojums

2015. gadu var neapšaubāmi nosaukt par ziemeļblāzmu gadu, jo šogad tādu dienu (pareizāk sakot, nakšu), kad Kp indekss bija 5 un augstāks, bija aptuveni divas reizes vairāk nekā iepriekšējos četros gados (skat. tabulu). Šogad arī autoram, kurš neseko ziemeļblāzmām regulāri, ir izdevies tās redzēt piecas reizes. Īpaši efektīga blāzma bija 7. oktobrī, kad Kp indeksa vērtība sasniedza 7 (skat. video).

Ne visos mēnešos ir līdzvērtīgas iespējas novērot šo skaisto atmosfēras parādību. Izrādās, ka ziemeļblāzma „mīl” pavasara un rudens ekvinokcijas laiku. Apskatot grafiku redzam, ka tiešām pēdējos piecos gados Kp > 4 visbiežāk bijis martā. Kā nākamais seko jūnijs, bet, kā jau noskaidrojām, vasara novērojumiem neder. Tad nāk „rudens plato” – augusts, septembris un oktobris, kad ziemeļblāzmas redzamības iespējamība ir aptuveni vienāda. Daudzu gadu novērojumu dati to apstiprina, Latvijā visefektīgākās ziemeļblāzmas redzētas martā un septembrī, oktobrī. Augustā nē, jo tad nakts debesis vēl ir samērā gaišas.

Pēdējos piecos gados vispiemērotākie mēneši ziemeļblāzmas vērošanai bijuši marts, septembris un oktobris. Uz vertikālās ass – vidējais dienu skaits attiecīgajā mēnesī, kad Kp lielāks par 4. I. Vilka infografika

Kāpēc tā? Zinātnieki saka, ka šajos laika periodos Zemes un tās magnētiskā apvalka (magnetosfēras) novietojums attiecībā pret Saules magnētisko lauku ir tāds, ka noteiktos apstākļos „atveras durvis” no Saules izsviesto lādēto daļiņu vieglākai iekļūšanai Zemes magnetosfērā. Šajā laikā pat neliels daļiņu plūsmas pieaugums izraisa ģeomagnētisko vētru. Zemes magnetosfērā cirkulē „savas” lādētās daļiņas – protoni un elektroni. Kad Saules lādēto daļiņu (Saules vēja) mākonis „trāpa” Zemes magnetosfērai, magnetosfēras daļiņas traucas lejup un saduras ar gāzu atomiem atmosfēras augšējos slāņos aptuveni 90 – 150 km augstumā. Papildu enerģiju ieguvušie gāzu atomi pēc tam izstaro dažādas krāsas gaismu.

Autora jaunākais „ieguvums” – ziemeļblāzma 2015. gada 14. decembrī (Kp = 5). I. Vilka foto

Cik krāšņas ziemeļblāzmas gaidāmas 2016. gadā? Grūti pateikt, vai to būs tikpat daudz kā šogad, jo Saules aktivitātes maksimums iestājās 2014. gada sākumā, un turpmāk līdz 2020. gadam mūsu zvaigzne kļūs arvien „mierīgāka”. Tām Saules aktivitātes izpausmēm, kas ir „atbildīgas” par ziemeļblāzmām, vajadzētu mazināties. Taču ir pētījumi, kas rāda, ka spēcīgākās ģeomagnētiskās vētras notiek Saules maksimuma laikā vai trīs gadu laikā pēc tā. Jebkurā gadījumā itin droši var prognozēt, ka 2016. gada martā un rudenī kāda kāviem bagāta nakts mūs sagaida. Sekojiet Kp indeksa vērtībai!

Zinātniskajā fantastikā bieži aprakstīta šāda aina. Debesīs parādās spoža liesma, tad atskan dārdoņa. Balansējot uz uguns staba, kosmiskā raķete lēni tuvojas planētas virsmai, līdz nosēžas uz plati izplestiem amortizatoriem. Kad izklīduši nolaišanās saceltie putekļi, no raķetes izkāpj kosmonauti, paveic savu darāmo, iekāpj atpakaļ raķetē un aizlido. Kā tas ir reālajā kosmonautikā? Sāksim no otra  gala, ar startu.

Pagaidām viss sakrīt, kosmodromā stāv liela raķete, kas izsviež uguni un, dārdoņai skanot, lēni paceļas gaisā. Bet pēc dažām minūtēm aina mainās, lielākā daļa raķetes (pirmā pakāpe) tiek atdalīta un krīt zemē. Ceļu uz orbītu turpina otrā pakāpe, kas nes derīgo kravu. Arī tā tiek atdalīta un nokrīt, orbītā ap Zemi paliek tikai kosmosa kuģis vai mākslīgais pavadonis. Ja nepieciešams sasniegt augstāku orbītu, vajadzīga vēl trešā raķetes pakāpe. Piemēram, divpakāpju raķetes Falcon 9 starta masa pilnās jaudas versijā ir aptuveni 540 tonnas, bet derīgā krava ir 13 tonnas. Tas nozīmē, ka orbītā nonāk tikai 1/40 daļa sākotnējās masas. Tieši tāpēc kosmodromus ierīko tā, lai lidojuma sākotnējā daļā raķete lidotu pāri okeānam vai neapdzīvotiem apvidiem, kur var nokrist izmantotās daļas.

Elementārākais risinājums šķiet – uzbūvēt vienpakāpes raķeti, kas nonāk kosmosā un vienā gabalā atgriežas uz Zemes. Tādi mēģinājumi ir bijuši. McDonnell Douglas būvētais un NASA atbalstītais lidaparāts, 12 metrus augstais DC-XA 1996. gadā pacēlās 3 km augstumā un veiksmīgi vertikāli nosēdās. Tiesa, tas bija tikai samazināts prototips tehnoloģiju izmēģināšanai un nevarēja sasniegt kosmosu. Pilna mēroga vienpakāpes raķetei vajadzēja būt trīs reizes lielākai. Tāda netika uzbūvēta. Enerģijas ekonomijas princips – atmest izlietoto, kas kavē turpmāko kustību uz orbītu, uzvarēja.

Kompānijas McDonnell Douglas un NASA lidaparāts DC-XA demonstrēja vienpakāpes kosmiskās raķetes darbības principu. NASA attēls

Bet varbūt nevajag ļaut raķetes pirmajai pakāpei vienkārši nokrist, bet to nosēdināt un izmantot atkārtoti? Galu galā pirmā pakāpe ir lielākā un masīvākā raķetes daļa, tajā ir daudz dzinēju un citu svarīgu daļu. Piemēram, Falcon 9 raķetes pirmajai pakāpei ir 9 dzinēji, kurpretī otrajai pakāpei – tikai viens. Tieši uz šo variantu pašlaik virzās kosmonautikas attīstība. Jau Space Shuttle kosmoplānos, kas lidoja kosmosā no 1981. līdz 2011. gadam, šī pieeja tika izmantota. Divi 45 metrus augstie cietās raķešdegvielas starta paātrinātāji, kas atradās milzīgas degvielas tvertnes sānos, un startā svēra 590 tonnas, pēc degvielas izlietošanas ar izpletni nolaidās okeānā. Tos „izzvejoja”, nogādāja atpakaļ starta vietā, nomainīja nolietotās daļas, uzpildīja ar degvielu, un varēja izmantot atkal. Taču šī procedūra prasīja diezgan ilgu laiku, arī sāļais okeāna ūdens nenāca raķetes detaļām par labu.

Kosmoplāna Space Shuttle starta paātrinātājs nolaižas okeānā. NASA attēls

No atkārtotas izmantošanas viedokļa Space Shuttle bija visai lietderīgs, jo uz Zemes vienā gabalā atgriezās arī pats kosmoplāns, kas planēja lejup un piezemējās uz skrejceļa kā lidmašīna. Šādu pieeju izmanto arī Virgin Galactic, kas plāno līdz kosmosa robežai 100 kilometru augstumā vest tūristus. Kosmosa kuģis SpaceShipTwo pēc lidojuma augstākā punkta sasniegšanas planē lejup un nosēžas uz skrejceļa. Diemžēl projekta realizāciju aizkavēja kosmosa kuģa avārija 2014. gada oktobrī, kuras rezultātā tas gāja bojā. SpaceShipTwo otrais eksemplārs top, bet vēl nav gatavs. Horizontālās nolaišanās principam ir savas priekšrocības – iespējams izmantot aerodinamisko cēlējspēku. Ir arī trūkumi – kosmiskajam kuģim vajadzīgi spārni, kas palielina kuģa masu. Taču sīkāka priekšrocību un trūkumu analīze būtu cita raksta temats.

Kosmosa tūristiem paredzētais SpaceShipTwo dodas vienā no saviem sekmīgajiem lidojumiem. Wikimedia Commons attēls

Ja jau Space Shuttle bija tik labi izdomāts, kāpēc to pārtrauca izmantot? Iemeslu ir daudz. Kosmoplāna lidojumi tomēr bija dārgi, un kopumā sistēma bija sarežģīta. Gadījās divas avārijas, kuru rezultātā gāja bojā divi kosmoplāni un to apkalpe. Tās bija lielākās katastrofas kosmisko lidojumu vēsturē. Pakāpeniski kļuva skaidrs, ka nepieciešams atgriezties pie vienkāršākiem, līdz ar to drošākiem risinājumiem, tai pat laikā meklējot jaunas pieejas, kā tos pilnveidot. ASV lika uzsvaru uz privātā sektora iesaistīšanu. Vislabākos panākumus guva Īlona Maska (Elon Reeve Musk, dz. 1971) vadītā kompānija SpaceX, kas īsā laikā izstrādāja jau iepriekš pieminēto nesējraķeti Falcon 9 un kosmosa kuģi Dragon.

2011. gadā SpaceX paziņoja, ka viņu mērķis ir panākt, lai raķetes pirmā pakāpe vertikāli nosēžas atpakaļ starta vietā, izmantojot savus dzinējus. Tad raķetes sagatavošana atkārtotam startam būtu ātra un vienkārša. Sākotnēji bija iecerēts atgūt arī raķetes otro pakāpi. Ja to aprīkotu ar siltumaizsardzības vairogu, pakāpe varētu nolaisties uz Zemes līdzīgi, kā to pašlaik dara kosmosa kuģu nolaižamie aparāti. Taču no šīs idejas pagaidām atteicās. Otrā pakāpe, kas sadeg atmosfērā, veido nepilnus 20 procentus Falcon 9 starta masas.

SpaceX “Sienāzis” palecās līdz dažu simtu metru augstumam un sekmīgi piezemējās. Wikimedia Commons attēls

Nolaišanās paņēmienus sākumā izmēģināja poligonā ar mazāka izmēra raķetēm – Grasshopper (Sienāzi) un F9R Dev, kas bija būvētas no Falcon 9 daļām un veica lidojumus dažu simtu metru augstumā. Izmēģinājumus kosmisko raķešu starta laikā SpaceX veica pakāpeniski, sākot ar 2013. gada septembri. Sākumā izmēģināja pirmās pakāpes pagriešanu un bremzēšanu no virsskaņas ātruma līdz ievērojami zemākam ātrumam. Otrajā piegājienā raķete lēni nolaidās okeānā, taču lielie viļņi sabojāja tās korpusu. Trešajā lidojumā izmēģināja raķetes atgriešanos pēc iespējas tuvu starta vietai, jo, lai nogādātu orbītā derīgo kravu, raķete lido ne tikai augšup, bet arī pārvietojas horizontāli. Turpmāk uzlaboja nolaišanās precizitāti, lai raķete nonāktu tieši paredzētajā vietā. 2015. gadā notika divi mēģinājumi nosēdināt Falcon 9 pirmo pakāpi uz okeānā peldošas platformas. Abi bija neveiksmīgi, raķete smagi piezemējās uz platformas un apgāzās. Jāņem vērā, ka platforma bija „grūts mērķis”. Tās platums ir tikai 52 metri, savukārt raķetes nosēšanās kāju plētums ir 18 metri.

Divi 2015. gadā veiktie mēģinājumi nosēdināt Falcon 9 pirmo pakāpi uz platformas okeānā bija neveiksmīgi. SpaceX attēls

Pa to laiku, par saviem plāniem iepriekš neko īpaši neziņojot, panākumus guva cita privātā kompānija Blue Origin ar savu suborbitālo raķeti New Shepard, kas paredzēta kosmisko tūristu pacelšanai līdz kosmosa robežai, kā arī dažādu eksperimentu veikšanai. Kompānijas īpašnieks ir Amazon.com dibinātājs, biznesmenis Džefs Bezoss (Jeff Bezos). Raķetei New Shepard ir viena pakāpe, kuras apakšgalā ir viens dzinējs, bet augšgalā novietota apkalpes kapsula. Kapsulā var izvietoties trīs cilvēki, vai pat vairāk. Nepilnu divu minūšu laikā pēc starta raķete sasniedz 40 kilometru augstumu, tad dzinēji tiek izslēgti un raķete kustas augšup pēc inerces. Tuvu lidojuma augstākajam punktam, kas nedaudz pārsniedz 100 kilometrus, kapsula tiek atdalīta un nākotnē apkalpe varēs izbaudīt bezsvara stāvokli un aplūkot Zemi pa kapsulas lielajiem logiem. Kapsula nolaižas ar izpletņiem, bet raķete brīvi, taču kontrolēti krīt, līdz dažus desmitus sekunžu pirms piezemēšanās iedarbina dzinēju. Tas darbojas ar nelielu daļu pilnas jaudas, taču ar to pietiek (degvielas tvertnes ir gandrīz tukšas un raķetes masa ir ievērojami mazāka nekā startā), lai raķeti nobremzētu un mīksti nosēdinātu uz atbalsta kājām izvēlētajā vietā.

Suborbitālā raķete New Shepard 2015. gada 23. novembrī veiksmīgi startēja un arī veiksmīgi nosēdās. Blue Origin attēls

2015. gada aprīlī New Shepard sasniedza 93,5 kilometru augstumu. Kapsula atdalījās un nolaidās, kā paredzēts, taču raķeti neizdevās nosēdināt hidraulikas kļūmes dēļ. Toties 2015. gada 23. novembrī viss noritēja kā pa diedziņu, un pēc 100,5 kilometru augstuma sasniegšanas raķete veica veiksmīgu vertikālu nolaišanos (skat. video). Vai tas nozīmē, ka Džefs Bezoss „izgrieza pogas” Īlonam Maskam? Ne gluži. New Shepard ir suborbitāliem lidojumiem (uz augšu un atpakaļ, neapriņķojot Zemi) paredzēta raķete, tā ir daudz īsāka un vieglāka par Falcon 9 pirmo pakāpi (skat. zīmējumu). New Shepard, kas starp citu, nosaukta par godu pirmajam amerikāņu astronautam Alanam Šepardam, kurš veica suborbitālo lidojumu, atgriežas uz Zemes ar salīdzinoši nelielu ātrumu. Falcon 9 tajā brīdī, kad 80 kilometru augstumā atdalās otrā pakāpe, ir ieskrējusies līdz desmitkārtīgam skaņas ātrumam jeb aptuveni 10 000 km/h. Lidojot pēc inerces, tā sasniedz aptuveni 200 kilometru augstumu. Tas nozīmē, ka raķete ir jāpagriež atpakaļ uz kosmodromu, kurš atrodas diezgan tālu, un pamatīgi jānobremzē, iekams veikt pašu nosēšanās operāciju (skat. shēmu).

Raķešu New Shepard un Falcon 9 izmēru salīdzinājums. Falcon 9 fanu veidots zīmējums

Taču Džefs Bezoss neapšaubāmi ir aizsteidzies priekšā Virgin Galactic šefam, miljardierim Ričardam Brensonam. Ja arī turpmākie New Shepard izmēģinājumi būs veiksmīgi, var gadīties, ka pirmie „suborbitālie tūristi” lidos tieši ar šo raķeti.

No iepriekš sacītā iespējams saprast, kāpēc šo rindu autors ar nepacietību un turot īkšķus gaidīja Falcon 9 nākamo startu, kurā bija paredzēts raķetes pirmo pakāpi nosēdināt ne vairs uz peldošas platformas, bet nogādāt atpakaļ kosmodromā. Pēc pāris dienu kavēšanās 2015. gada 21. decembrī raķete startēja. Pirmās ovācijas sākās jau pēc otrās pakāpes atdalīšanās (otrā pakāpe sekmīgi palaida orbītā 11 sakaru pavadoņus). Kad raķetes pirmā pakāpe uz liesmu staba tuvojās kosmodromam, izlaida nosēšanās kājas, nedaudz sašūpojoties nosēdās un raķešdzinēju liesma nodzisa, lidojumu vadības centrā sākās patiesa līksmība (skat. video). Pirmo reizi kosmisko lidojumu vēsturē lielākā daļa orbitālās raķetes sveika un vesela bija atgriezusies kosmodromā. Šī bija arī pirmā reize, kad Falcon 9 lidoja pilnās jaudas versijā. Tas nozīmē to, ka raķešdegviela un oksidētājs – šķidrais skābeklis tika atdzesēti vairāk nekā parasti, lai tie būtu blīvāki, un tajās pašās raķetes tvertnēs varētu iepildīt lielāku masu.

Raķetes Falcon 9 pirmās pakāpes veiksmīgā nolaišanās kosmodromā 2015. gada 21. decembrī ieies kosmonautikas vēsturē. Wikimedia Commons attēls

Domāju, piekritīsiet, ka tas jau nedaudz sāk izskatīties pēc raksta sākumā ieskicētās ainas no zinātniskās fantastikas grāmatām. Protams, vēl nepieciešams, lai pirmais panākums kļūtu par regulāru praksi, taču ceļš uz ievērojami lētākiem kosmiskajiem lidojumiem ir nosprausts.

Raķešu New Shepard un Falcon 9 lidojuma shēma. Autors: zlsadesign, I. Vilka latviskojums

Manas agrākās baumas par LIGO apstiprinājuši neatkarīgi avoti. Sekojiet jaunumiem! Var izrādīties, ka gravitācijas viļņi ir atklāti!! Aizraujoši. Arizonas štata universitātes kosmologa Lorensa Krausa tvīts 11.01.16.

Baumas par gravitācijas viļņu atklāšanu fiziķu vidē izplatās gluži kā gravitācijas viļņi no divu melno caurumu saplūšanas. Kas tad ir gravitācijas viļņi un kāpēc tos tik grūti ieraudzīt? Būtībā gravitācijas viļņi ir laiktelpas deformācija, kas viļņveidīgi izplatās uz visām pusēm no avota. Gravitācijas viļņu avots ir jebkurš ķermenis, kas kustas ar paātrinājumu (ar dažiem ierobežojumiem). Sasitiet plaukstas! Jūs nupat radījāt gravitācijas viļņus, taču tie ir pārāk vāji, lai tos varētu izmērīt. Ja paņemsiet rokā hanteli un grozīsiet to, viļņi būs spēcīgāki. Tieši no šāda tipa avotiem zinātnieki cer reģistrēt gravitācijas viļņus, vienīgi abu hanteles bumbu vietā jāņem ķermeņi ar ļoti lielu masu, kas ātri riņķo ap kopējo masas centru, piemēram, divas neitronu zvaigznes vai divi melnie caurumi. Viens no spēcīgākajiem gravitācijas viļņu avotiem varētu būt divu melno caurumu saplūšana. Izstarojot gravitācijas viļņus, rotējošā sistēma zaudē enerģiju, abi melnie caurumi tuvojas, riņķo arvien ātrāk, līdz saplūst vienā veidojumā.

Gravitācijas viļņu pastāvēšanu, balstoties uz vispārīgās relativitātes teoriju, paredzēja Alberts Einšteins tieši pirms 100 gadiem. Šajā teorijā gravitācija tiek traktēta kā parādība, kas rodas laiktelpas liekuma dēļ. Liekumu rada ķermeņu masa. Jo lielāka ir masa noteiktā tilpumā, jo lielāks ir laiktelpas liekums uz šā tilpuma robežas. Kad ķermenis, kam piemīt masa, kustas, tas maina laiktelpas liekumu. Noteiktos apstākļos objekti, kas kustas ar paātrinājumu, rada viļņveidīgas laiktelpas liekuma izmaiņas – gravitācijas viļņus, kas izplatās ar gaismas ātrumu.

Divu lielas masas objektu radīto gravitācijas viļņu vizualizācija. Wikimedia Commons attēls

Kad gravitācijas vilnis iziet cauri kādam objektam, piemēram, Zemei, iespējams novērot viļņa radītās laiktelpas deformācijas. Attālums starp diviem brīvi novietotiem objektiem sāk ritmiski mainīties atbilstoši gravitācijas viļņa frekvencei. Piemēram, kāds nepiestiprināts stienis sāk iztiepties un sarauties. Jo tālāk atrodas objekts, kas radījis gravitācijas viļņus, jo efekts ir mazāks. Praksē sagaida, ka astronomisku objektu radītie gravitācijas viļņi spēj deformēt objektu uz Zemes mazāk kā par 10^–20 daļu no tā garuma. Uzrakstīsim šo skaitli tradicionālā veidā: 0,00000000000000000001. Tas ir ļoti, ļoti maz, un šādas izmaiņas ir ļoti grūti izmērīt. Piemēram, divsimt kilometrus garš stienis sarautos un izstieptos tikai par vienu ūdeņraža atoma kodola tiesu.

Vispārīgā relativitātes teorija ir pārbaudīta daudzkārt un dažādos veidos, un tās paredzējumi vienmēr ir apstiprinājušies. Piemēram, to, ka gaisma noliecas gravitācijas laukā, konstatēja jau 1919. gadā. Taču gravitācijas viļņi nedevās rokā. Merilendas universitātes fiziķis Džozefs Vēbers (1919 – 2000) aptuveni pirms 50 gadiem sāka mērīt lielu alumīnija cilindru svārstības, kuras varētu radīt gravitācijas viļņi. Un, kaut arī viņš vairākas reizes paziņoja, ka konstatējis gravitācijas viļņus, citiem fiziķiem neizdevās viņa rezultātus atkārtot. Vēbera iekārta spēja uztvert stieņu garuma izmaiņas ar kārtu 10^–16.

Iznāk, ka gravitācijas viļņi nedodas rokā jau 50 gadus, un tieši tāpēc tik nozīmīgi ir jaunākie rezultāti, kas, iespējams, ir iegūti ar LIGO iekārtu. LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) ir ASV gravitācijas viļņu observatorija. Faktiski tās ir divas. Viena atrodas Vašingtonas štatā ASV rietumos, otra – Luiziānas štatā, abas šķir 3000 km liels attālums. Katrā observatorijā ir divas 4 kilometrus garas caurules, kas savienotas perpendikulāri L burta veidā. Tajās tiek uzturēts ļoti dziļš vakuums. Cauruļu galos ir spoguļi, kas atstaro lāzera gaismu. Gaisma šaudās starp spoguļiem vairākus desmitus reižu un veic vairākus simtus kilometru lielu attālumu, līdz tiek novirzīta uz uztvērēju. Šo sistēmu sauc par lāzera interferometru, jo tiek izmatota gaismas interference. Gaismas viļņi no abām caurulēm pienāk uztvērējā pretējās fāzēs, savstarpēji dzēšas, un detektors nekādu gaismu neuztver. Ja kādu iemeslu dēļ, piemēram, pienākot gravitācijas vilnim, attālums starp spoguļiem izmainās, viļņu sinhronums tiek izjaukts, un detektorā parādās gaisma.

LIGO observatorijas četrus kilometrus garās caurules. Skats no gaisa. LIGO Laboratory attēls

Sistēma ir ārkārtīgi jutīga, tā uztver arī vietējos „trokšņus”. Spoguļu un uztvērēja stāvokli ietekmē transporta radītie satricinājumi, koku gāšana, seismiskas svārstības. Tāpēc spoguļi un uztvērējs ir novietoti sarežģītās piekarēs, kas svārstības samazina. Lai atsijātu vietējos trokšņus, vajadzīgas divas observatorijas. Ja signālu uztver tikai viena no tām, tas, visticamāk, ir vietēju apstākļu radīts. Divu observatoriju papildu pluss ir iespēja aptuveni noteikt virzienu uz gravitācijas viļņu avotu, ja signāls pienāk abās observatorijās. LIGO veica novērojumus no 2002. līdz 2010. gadam. Iekārta spēja konstatēt spoguļu attāluma izmaiņas aptuveni par 10^–22, taču gravitācijas viļņus neizdevās reģistrēt.

Lai LIGO sasniegtu superaugstu mērījumu precizitāti, vajadzīga sarežģīta mašinērija. LIGO Laboratory attēls

Turpmāk līdz 2015. gadam LIGO uzlaboja – uzstādīja jaudīgāku lāzeru, pilnveidoja spoguļu piekares. 2015. gada 18. septembrī Advanced LIGO, kā tagad to sauc, sāka darboties. Iekārtas jutība ir palielināta trīs reizes, turklāt tagad tā strādā gandrīz 24 stundas diennaktī. Ja iepriekš LIGO būtu spējis konstatēt divu neitronu zvaigžņu saplūšanu kādā tālā galaktikā 20 megaparseku attālumā, tad tagad šis attālums ir trīs reizes lielāks, bet novērojumiem pieejamās kosmiskās telpas tilpums attiecīgi ir 27 reizes lielāks. Zinātnieki cer, ka ar šādu jutību viņi varēs konstatēt neitronu zvaigžņu vai melno caurumu saplūšanu aptuveni 10 reizes gadā.

Viens no LIGO interferometra spoguļiem. LIGO Laboratory attēls

Jau 2015. gada septembrī, pavisam drīz pēc Advanced LIGO iedarbināšanas parādījās baumas, ka ar uzlaboto iekārtu ir izdevies reģistrēt gravitācijas viļņus. Par to tvītoja raksta ievadā minētais Lorenss Krauss. Čehu fiziķis–teorētiķis Lubošs Motls savā blogā raksta, ka pēc viņa ziņām, gravitācijas viļņi konstatēti pat divreiz. Turpat arī atrodams labs pārskats tiem, kas grib padziļināti iepazīties ar gravitācijas viļņu teoriju. Taču ar baumām jābūt uzmanīgiem. Ir zināms, ka sākotnējā LIGO darbības periodā divas reizes iekārtā tika apzināti ievadīts „viltus” signāls. Pirmajā reizē LIGO projekta darbinieki to atšifrēja, bet otrajā reizē jau bija gatavi paziņot par gravitācijas viļņu atklāšanu. Nav izslēgts, ka pašlaik ir izdarīts tas pats. 2016. gada 12. janvārī noslēdzās pirmais Advanced LIGO darbības posms.

Lorenss Krauss nav vienīgais, kas pielej eļļu ugunī. Stens Sigurdsons no Pensilvānijas štata universitātes norāda, ka pēkšņi parādījušies vairāki zinātniskie raksti par melno caurumu saplūšanu ar līdzīgiem gala secinājumiem. Turklāt izrādās, ka LIGO projektā iesaistītie fiziķi atsakās no šā gada sākumā ieplānotajām konferencēm par labu kādam citam pasākumam. Sigurdsons pat ir izrēķinājis, ka paziņojums par gravitācijas viļņu atklāšanu gaidāms ap 2016. gada 11. februāri. Tai pat laikā LIGO projekta oficiālais „runasvīrs” Luiziānas štata universitātes fizikas un astronomijas profesore Gabriela Gonsalesa saka, ka vajadzīgs laiks, lai izanalizētu, interpretētu un recenzētu iegūtos datus. Pirmā novērojumu perioda rezultātus būs iespējams paziņot tuvāko mēnešu laikā.

Papildinājums 2016. gada 11. februārī

Fiziķu nosauktais paziņojuma datums izrādījās pareizs. 2016. gada 11. februārī LIGO preses konferencē Vašingtonā plkst. 17.34 pēc Latvijas laika atskanēja ilgi gaidītie vārdi "Dāmas un kungi! Mēs esam atklājuši gravitācijas viļņus. Mēs to paveicām!" 2015. gada 14. septembrī abas LIGO observatorijas reģistrēja samērā stipru signālu (10^–21), ko bija radījusi divu melno caurumu saplūšana aptuveni 1,3 miljardu gaismas gadu attālumā. Katra melnā cauruma masa bija apmēram 30 Saules masas un saplūšanas laikā niecīgā sekundes daļā 3 Saules masas pārvērtās gravitācijas viļņu enerģijā. Ir novērtēts, ka šajā īsajā laika sprīdī izdalītā jauda pārspēja VISU Visuma redzamo zvaigžņu kopējo jaudu. Nu ko, GRAVITĀCIJAS VIĻŅI IR ATKLĀTI, tagad tikai fiziķiem un astronomiem jādomā, kā tos labāk izmantot Visuma izpētei.

Attēlā redzamas abos LIGO detektoros reģistrētās gravitācijas viļņu svārstības. LIGO attēls

Saules kauss Latvijā notiek jau septīto reizi un tieši maija trešās nedēļas sestdienā, kas, kā rāda pieredze, vēsture un statistika, ir saulaina. Tā bija arī šoreiz – saulīte spīdēja no paša rīta līdz vakaram. Institūtā jau no paša agra rīta rosība – autostāvvietā, kas šodien rezervēta pasākumam, tiek gatavota trase ātruma sacensībām. Ūdens trase jau sagatavota iepriekšējā dienā. Abas trases pirmo reizi kausa vēsturē ir aprīkotas ar automātiskām starta-finiša sistēmām, ko izveidojusi LU CFI Radioelektronikas nodaļa vadošā pētnieka A. Kristiņa vadībā.

Šogad sacensībās piedalījās 125 dalībnieki, pavisam 49 komandas no dažādām Latvijas novadu skolām, tehnikumiem un jaunrades pulciņiem. Konkursa noslēgumā skolēni sacentās ātruma, spēka un ūdens disciplīnās, lai noskaidrotu, kuru skolēnu komandu izgatavotie ar saules enerģiju darbināmie transporta līdzekļu modelīši ir labākie. Jau tradicionāli pasākumu atklāja LU CFI direktors, akadēmiķis Andris Šternbergs, kā arī dalībniekus uzrunāja Rīgas Enerģētikas aģentūras pārstāvis Juris Golunovs, Cleantech Latvia pārstāve Dina Eglīte un galvenais sacensību tiesnesis Sandris Vaļģis. Tam sekoja reālu nulles emisijas transportlīdzekļu demonstrācija – uzņēmuma Latvenergo izstrādātais elektroauto un LU CFI ūdeņraža-elektriskā koncepta trīs riteņu transportlīdzeklis ar vēsturisku motorollera priekšējo daļu. Finālsacensību ietvaros skolēniem bija iespēja noklausīties trīs lekcijas par tehnoloģijām un Saules enerģiju. Lekcijas vadīja Andrejs Balabkins (A/S „SIDRABE”) – „SIDRABE specializēto vakuuma iekārtu ražotājs”; Tālivaldis Muzikants (mākslinieks, dizainers, Baldones Mākslas skola) – „Saules enerģija un dizains”; Ainārs Knoks (LU CFI MSc students) – „Saules fotoelektriskie paneļi – vēsture un šodiena.

Sacensības sākās ar kvalifikācijas braucieniem trasēs un dalībnieki tika sadalīti klasēs - Tautas klase un Nestandarta klase. Tautas klasē modeļu veidošanā izmantotas organizatoru sarūpētās detaļas – saules panelīši un motoriņš, bet nestandarta klasē izmantoti pašu skolnieku sarūpēti paneļi un motors vai tie, kas palikuši mantojumā no agrāko gadu Saules kausiem. Ātruma trasē piedalījās vislielākais komandu skaits, no kurām Tautas klasē ātrākā izrādījās komanda „Lielvārdi”, savukārt Nestandarta klasē - komanda " Yoolo TM".

Spēka trasē modelītim jāvelk tukša 1,5 litru plastmasas pudele. Neviena no komandām, kuras pieteikušās, netiek līdz trases galam, līdz ar to šajā disciplīnā nav ne uzvarētāju, ne zaudētāju. Kad vēlāk, jau bez tiesnešiem un laika reģistrēšanas citi dalībnieki izmēģina kravas vilkšanas iespējas, atklājas, ka viens otrs modelis veic trasi itin ātri. Bet tas jau vairs neskaitās. Arī Ūdens trasē startēja daudzas komandas ar dažādiem peldošiem modelīšiem. Veiksmīgākā no Tautas klases izrādījās Jeru pamatskolas meiteņu komanda „Cerībstariņš” un Nestandarta klasē, jau otro gadu pēc kārtas, uzvarēja komanda “Uhupors”.

Apkopojot rezultātus, tiesneši izvērtēja ne tikai modelīša veikumu disciplīnās, bet arī ņēma vērā mājasdarbus (modelīšu skices un video par modeļa gatavošanu), kā arī komandu zināšanas tika pārbaudītas intelektuālā sacensībā. Kopvērtējumā pirmo vietu un galveno balvu ieguva Jeru pamatskolas meiteņu komanda „Cerībstariņš” (Kitija Cīrule, Sandija Cīrule, skolotājs Juris Alps); otrā vieta – Raunas vidusskolas komandai „Ašie 2” (Diāna Raiska, Indāns Krieviņš, Raivo Kokins), bet trešā vieta – komandai „AEG” no Jeru pamatskolas (Gints Ivanovs, Artis Anšmits).

Veiksminieki - Jeru pamatskolas komandas.

Konkursu „Saules kauss” jau septīto gadu organizēja LU CFI, šogad sadarbībā ar Latvijas Vides aizsardzības fondu. Balvas konkursa uzvarētājiem un dalībniekiem sarūpēja Rīgas Enerģētikas aģentūra, Latvenergo, Cleantech Latvia, „Viessmann”, apgāds „Lielvārds” un žurnāls „Ilustrētā Zinātne”. Konkursa organizatori izsaka pateicību visiem atbalstītājiem, LU CFI un Rīgas Tehniskās universitātes Materiālzinātnes un lietišķās ķīmijas fakultātes darbiniekiem un studentiem, pasniedzējiem, vieslektoriem, skolēnu pulciņu vadītājiem, un, protams, pašiem sacensību dalībniekiem, bez kuriem sacensības nebūtu iedomājamas. Īpaša pateicība par finansiālo atbalstu Latvijas Vides aizsardzības fondam.

Lasi vēl:

Plašāka informācija par Saules kausu LU Cietvielu fizikas institūta mājaslapā

Komandu video

Kā rodas mākoņi? Nu skaidrs, ka kondensējoties ūdens tvaikiem! Saule sasilda gaisu un iztvaicē ūdeni no sauszemes un okeāniem. Siltais gaiss kopā ar ūdens tvaikiem ceļas augšup. Nonākot retinātākos atmosfēras slāņos, gaiss izplešas un strauji atdziest. Silts gaiss spēj saturēt vairāk ūdens tvaiku, bet, gaisam atdziestot, tā relatīvais mitrums strauji tuvojas 100%, ūdens tvaiks kļūst piesātināts un kondensējas – pārvēršas ūdens pilienos. Ūdens pilieni veido mākoņus. Kas gan te neskaidrs? Taču izrādās, ka pat tik šķietami vienkāršs process kā mākoņu rašanās nav līdz galam izprasts un šajā jomā turpinās pētījumi.

Mākoņi aug no „sēklām”

Ja gaiss būtu pilnīgi tīrs (tajā būtu tikai ūdens tvaiki), tad ūdens pilieni neveidotos pat tad, ja gaiss būtu ļoti atdzisis un ūdens tvaiks būtu kļuvis stipri pārsātināts – relatīvais mitrums varētu sasniegt pat 400%. Taču gaisā vienmēr ir kādas sīkas daļiņas, kas kalpo par ūdens pilienu kondensācijas centriem, tāpēc mākoņu veidošanās sākas jau tad, kad gaisa relatīvais mitrums sasniedz 100,1%. Kondensācijas centru tipiskie izmēri ir 0,2 mikrometri jeb aptuveni viena simtdaļa no topošā ūdens piliena, kura raksturīgie izmēri ir 20 mikrometri jeb 0,02 mm.

Aerosoli atmosfērā virs Indijas. Wikimedia Commons attēls

Par mākoņu „sēklām” var kalpot putekļi, kvēpi, māla daļiņas, jūras sāls kristāli, organiskas izcelsmes „pikucīši”, kā arī noteiktu ķīmisku aerosolu daļiņas. Vienā gaisa kubikcentimetrā ir 100 līdz 1000 šādas mākoņu „sēklas”. Aptuveni puse no tām ir sīki sērskābes pilieni, kas veidojas no gaisā esošā sēra dioksīda, hidroksīda joniem un ūdens. Visvairāk sēra dioksīda rodas vulkānu izvirdumos un sadedzinot fosilo kurināmo. Vispār sēra savienojumiem ir liela nozīme mākoņu veidošanā. Interesanti, ka šajā procesā piedalās arī okeānu fitoplanktons. Aļģes pūstot izdala dimetilsulfīdu, kas atmosfērā pārvēršas par sēra dioksīdu, sērskābi, u.c. Tur, kur gaisā virs okeāniem ir maz citu aerosolu, fitoplanktona ieguldījums mākoņu veidošanā ir vērā ņemams. Ir pat izteikta ideja, ka fitoplanktons darbojas kā klimata regulators. Ja saule spīd stiprāk, savairojas vairāk aļģu (paaugstināta temperatūra, pastiprināta fotosintēze). Izdalās vairāk dimetilsulfīda, kas noved pie palielināta mākoņu daudzuma un līdz ar to – saules gaismas pavājināšanās.

Ar sērskābi vien nepietiek

Taču izrādās, ka ar tīru sērskābi vien nepietiek. Lai sērskābes pilieni augtu lielāki, vajadzīgs kāds „palīgs” – vielas, kas attur sērskābes pilienus no iztvaikošanas. Šādu funkciju atmosfērā pilda, piemēram, amonjaks. Jau kopš 2009. gada mākoņu kondensācijas centru pētījumi (pārsteidzošā kārtā) notiek Eiropas kodolpētījumu centrā CERN.

 Kāpēc tieši tur, par to mazliet vēlāk. Iekārtā, ko sauc par CLOUD, modelē Zemes atmosfēru. Tajā ievada dažādus aerosolus un novēro, cik efektīvi uz šiem kondensācijas centriem veidojas ūdens pilieni. Noskaidrots, ka labs sērskābes palīgs ir amīni – amonjaka „atvasinājumi”. Pievienojot dažas amīnu molekulas uz triljonu gaisu veidojošo molekulu, izdevies panākt, ka rodas tūkstoškārt vairāk ūdens pilienu nekā pirms tam. Puse no amīniem nonāk atmosfērā no dabiskiem avotiem, bet otru pusi rada mājlopi, precīzāk, to kūtsmēsli. Tādējādi iznāk, ka govis, kā arī cūkas, kazas, aitas un citi mājlopi pastarpināti piedalās mākoņu veidošanā.

CLOUD iekārta mākoņu veidošanās izpētei. CERN attēls

2014. gada maijā tika paziņoti jaunākie CLOUD eksperimentu rezultāti. Noskaidrots, ka mākoņu veidošanos pastiprina arī daži augu izcelsmes ķīmiskie savienojumi. Alfa-pinēns ir viela, kas ietilpst skuju koku – īpaši priežu – izdalīto ēterisko eļļu sastāvā. Tas ir viens no savienojumiem, kas rada raksturīgo priežu smaržu. Atmosfērā alfa-pinēns oksidējas un oksidācijas produkti sekmē sērskābes pilienu veidošanos, padarot tos par efektīviem kondensācijas centriem. Atšķirībā no amīniem, kuru palielināta koncentrācija atmosfērā ir tikai lopkopības rajonos, alfa-pinēni sastopami virs plašiem sauszemes apgabaliem. Tie sekmē mākoņu veidošanos un dzesē mūsu planētu.

Kad mākoņi dzesē, kad silda?

Mākoņu dzesējošais efekts it kā ir acīmredzams. Spoži, balti mākoņi atstaro 30 – 60 procentus Saules gaismas. Tas nozīmē, ka mazāk Saules enerģijas nonāk līdz Zemes virsmai un virsma atdziest. Taču mākoņi darbojas arī kā sega. Sasilusī Zemes virsma izstaro siltumu un mākoņi to aiztur, neļaujot siltumam izkliedēties kosmosā. Tāpēc mākoņainā naktī ir siltāks nekā tad, ja nakts ir skaidra. Kurš efekts dominē? Saskaņā ar NASA aprēķiniem, ja mākoņu nebūtu vispār, Zemes virsmas temperatūra būtu par 12 grādiem augstāka. Kā redzam, dzesējošais efekts ir visnotaļ izteikts. Savukārt, ja mākoņi ietītu visu Zemi kā sega, tie palīdzētu noturēt aptuveni 7 grādus augstāku temperatūru. Tas nozīmē, ka dzesēšana tomēr dominē un mākoņu dēļ Zemes virsmas temperatūra ir par 5 grādiem zemāka (12 – 7 = 5) nekā tā varētu būt.

Taču arī mākoņi ir dažādi. Zemie un vidēja augstuma mākoņi, kas pārsedz plašus virsmas apgabalus, bloķē saules gaismu un atdzesē planētas virsmu. Savukārt spalvu un citi augstie mākoņi, kas sastāv no ledus kristāliem, maz absorbē saules gaismu, toties visai efektīvi aiztur no virsmas izstaroto siltumu. Tie atmosfēru silda. Šajā sildīšanā piedalās arī cilvēki, kas „ražo” īpaša veida mākoņus – cirrus aviaticus. Tas ir spalvu mākoņu paveids, ko rada lidmašīnas. Sadedzinot degvielu, izdalās galvenokārt oglekļa dioksīds un ūdens tvaiki. No dzinēja izsviestie ūdens tvaiki nonāk aukstā vidē un kondensējas, radot raksturīgo lidmašīnas sliedi. Par kondensācijas centriem kalpo degvielas sadegšanā radušās cietās daļiņas. Ja temperatūra ir pietiekami zema, ūdens pilieni sasalst. Lidmašīnu sliedes parasti veidojas augstumā virs 8 kilometriem, kur gaisa temperatūra ir zemāka par –40 °C.

Lidmašīnu atstātās sliedes veido mākoņus. Wikimedia Commons attēls

Šie mākoņi nedaudz sasilda Zemi. Protams, efekts ir neliels. 20. gadsimta beigās mākoņu „pienesums” bija ap 0,01 vatiem uz kvadrātmetru. Tas ir ļoti maz salīdzinājumā ar pilno Saules enerģijas plūsmu, kas Zemes virsmas līmenī ir 10 tūkstošus reižu lielāka. Naktī un ziemā mākslīgo mākoņu sildošais efekts ir izteiktāks, jo tad nav saules gaismas, ko atstarot, vai tā ir vājāka. 1992. gadā cirrus aviaticus klāja 0,1% Zemes virsmas. Ja pašreizējie aviācijas attīstības tempi saglabāsies, paredz, ka līdz 2050. gadam šis skaitlis palielināsies pieckārt un mākoņu līdzdalība globālajā sasilšanā būs jūtamāka.

Debates par kosmisko starojumu

Kā redzams, tiek atklāti arvien jauni faktori, kas ietekmē globālo temperatūras līdzsvaru, un esošos klimata modeļus nākas papildināt un precizēt. Troposfēras mākoņu loma ir galvenais nenoteiktības faktors globālās sasilšanas prognozēs, jo mākoņu daudzuma izmaiņas ietekmē klimatu, bet klimata pārmaiņas savukārt ietekmē mākoņu veidošanos. Ja temperatūru un vējus klimata modeļos ir iespējams paredzēt ar 5% precizitāti, tad mākoņainību un nokrišņus iespējams prognozēt tikai ar 25 – 35% ticamību. Līdz ar to būtībā nav zināms, vai ar mākoņiem notiekošās pārmaiņas pastiprinās vai vājinās globālo sasilšanu.

Vairāki zinātnieki izvirzījuši ideju, ka mākoņu veidošanos var ietekmēt… kosmiskais starojums. Kosmiskais starojums ir augstas enerģijas lādētas daļiņas, galvenokārt protoni, kas nāk no starpzvaigžņu vides. Šis daļiņas ietriecas Zemes atmosfērā un jonizē gaisu veidojošo gāzu atomus, radot jaunus ūdens pilienu kondensācijas centrus. Saules magnētiskais lauks, kas ir mainīgs laikā (tas ir atkarīgs no Saules aktivitātes līmeņa), daļu kosmiskā starojuma novirza projām no Saules sistēmas, un tas nenonāk uz Zemes. Kad Saules aktivitāte ir augsta, magnētiskais lauks ir stiprāks, Zemes atmosfērā nonāk mazāk kosmiskā starojuma daļiņu un mākoņu daudzums samazinās (un otrādi). Taču pētījumi CLOUD kamerā parādīja, ka dažādu ķīmisku piedevu klātbūtne kondensācijas centru veidošanā ir daudz būtiskāka nekā kosmiskā starojuma ietekme. Interesanti, ka 97% klimata pētnieku noraida ideju par kosmiskā starojuma ietekmi uz klimatu.

Baktērijas izraisa nokrišņus

Un noslēgumā par kādu pavisam neparastu efektu – noteikta veida baktērijas spēj izraisīt nokrišņus. Baktērijas Pseudomonas syringae, kas izraisa augu slimības, ir arī efektīvi mākoņu kondensācijas centri. Baktērijas savairojas uz augu virsmas un vējš tās aizpūš atmosfērā. Baktērijās ir proteīns, kas paaugstina ūdens sasalšanas temperatūru. Pilnīgi tīrā gaisā ūdens pilieni nesasalst pat tad, ja gaisa temperatūra nokrītas līdz –37 °C. Savukārt baktēriju proteīnu ietekmē ledus kristālu veidošanās sākas jau pie –2 °C. Ledus kristāli aug lielāki un krīt lejup, tie nonāk uz zemes kā sniegs vai lietus, ja pa ceļam izkūst atmosfēras siltajos slāņos. Baktērijas atkal nonāk uz augiem, reizēm pat ļoti tālu no savas rašanās vietas, un var atkārtot vairošanās ciklu. Vispār t.s. bionokrišņu nozīme nav līdz galam novērtēta. Kāda mērījumā Vaiomingā ASV konstatēts, ka trešdaļa ledus kristālu izveidojušies ap bioloģiskas izcelsmes daļiņām. Pseudomonas syringae ledu veidojošais proteīns ir tik efektīvs, ka šīs baktērijas izmanto pat mākslīgā sniega pūtējos.

Par pasākuma nozīmību liecināja Dānijas karalienes Margrētes II ierašanās un Eiropas Komisijas priekšsēdētāja Žozē Manuela Barrozu klātbūtne. Atklājot forumu viņš uzsvēra, ka Eiropas nākotne ir zinātnē. ESOF galvenais vēstījums bija, ka zinātnes pasaule kļūst arvien atvērtāka – sabiedrībai, biznesam un jaunajai paaudzei. Par izšķirošo faktoru revolucionāru zinātnisku atklājumu veikšanā kļuvusi sadarbība. Mūsdienās zinātnieki strādā pāri valstu robežām un veic starpdisciplinārus pētījumus, bieži vien nojaucot tradicionālās robežas starp biznesu un zinātniskajām struktūrām.

Dānijas karaliene Margrēte II saka uzrunu foruma dalībniekiem. ESOF foto

Eiropas Komisijas priekšsēdētājs Žozē Manuels Barrozu ESOF 2014 atklāšanā. ESOF foto

Kā atklāšanā izteicās EuroScience vadītājs, profesors Laurics Holms-Nīlsens, forums dod iespēju izjust Eiropas zinātnes garšu. Un patiesi tā arī bija. Sešās dienās tika nolasīti simtiem ziņojumu par visdažādākajām zinātnes tēmām, sākot ar jaunumiem par Higsa bozonu un beidzot ar pārmērīgas aptaukošanās cēloņiem. Vienlaikus norisinājās trīs līdz četras sesijas, līdz ar to brīžiem bija grūti izvēlēties starp interesantām un ļoti interesantām tēmām.

Galvenā delegātu pulcēšanās vieta ēkā TAP 1, kur notika izstāde un plenārsēdes. ESOF foto

Bijusī Latvijas prezidente Vaira Vīķe-Freiberga uzstājās plenārsēdē, kas bija veltīta Eiropas zinātnes politikai, konkrēti, zinātnes atbalstam caur Eiropas Zinātnes padomi (European Research Council, ERC). Viņa ir darbojusies 2010. gadā izveidotajā darba grupā, kuras uzdevums bija nostiprināt ERC pozīcijas Eiropas „zinātnes telpā” un ieskicēt ERC attīstību nākotnē.

Vairas Vīķes-Freibergas uzstāšanās plenārsēdē. ESOF foto

Daudzi no runātājiem bija Nobela prēmijas laureāti. Spilgtā atmiņā palikusi Austrālijas astronoma Braiena Šmita uzstāšanās. Stundas laikā viņš paspēja aplūkot svarīgākos astronomijas pētījumu virzienus, protams, neaizmirstot arī Visuma paātrināto izplešanos, par ko viņš saņēmis Nobela prēmiju 2011. gadā. B. Šmits spēja paskaidrot sarežģītas lietas vienkāršā valodā, nelietojot specifiskus terminus. Stāstot par melnajiem caurumiem, viņš minēja, ka pats melnais caurums nav redzams, jo neizstaro gaismu, taču tas met ēnu, kā jau necaurspīdīgs objekts. Šobrīd zinātnieki ir pienākuši tuvu tam, ka varētu izdoties ieraudzīt mūsu Galaktikas centrā esošā melnā cauruma mesto ēnu.

Nobela prēmijas laureāts Braiens Šmits lasa lekciju par kosmosu. ESOF foto

Interesants bija Kopenhāgenas universitātes Ledus un klimata centra vadītājas Dortes Dāles-Jensenas ziņojums par Grenlandes ledus vairoga izpēti. Ar saulē apsarkušu seju, kas iegūta kārtējā Grenlandes apmeklējumā, viņa stāstīja par urbumos iegūto ledus paraugu izpēti. Ledum ir „gadskārtas”, tāpēc ledus paraugus ir iespējams precīzi datēt. Dziļākie paraugi no 2538 metru dziļuma attiecas uz 128 tūkstošus gadu tālu pagātni. Šobrīd Grenlandes ledus vairogs kūst, un tas rada 10% no kopējā jūras līmeņa kāpuma, kas pēdējos 20 gados ir 3 mm/gadā. Globālās sasilšanas dēļ līdz 2100. gadam pat saskaņā ar konservatīviem klimata modeļiem jūras līmenis pacelsies par 0,33 – 0,63 metriem. Šāds kāpums varbūt nav kritisks, taču, ja pēc 300 – 900 gadiem, kā prognozē, sabruks Rietumantarktīdas ledus vairogs, pasaules okeāna līmenis palielināsies par 3,5 metriem, un tas jau būs apdraudējums daudziem piekrastes apgabaliem, arī Latvijas pilsētām, kas atrodas pie jūras. Ziņojuma noslēgumā pētniece sacīja: „Ja esam saprātīgas būtnes, nav gudri mainīt klimatu ātrāk nekā paši varam pielāgoties”.

Ledus un klimata centra vadītāja Dorte Dāle-Jensena ziņo par Grenlandes ledus vairogu. I. Vilka foto

Galvenajā konferences ēkā bija izvietoti dažādu Eiropas zinātnes organizāciju stendi. No Baltijas valstīm vienīgais stends bija Igaunijai, kas prezentēja savus zinātniskos sasniegumus. Neskaitot sekmīgo Igaunijas pavadoni ESTCube-1, šeit varēja uzzināt arī par zemūdens arheoloģijai domāto robotu U-CAT jeb Underwater Curious Archeology Turtle, kura kustības tiešām atgādina bruņurupuča pārvietošanos. Robots domāts kuģu vraku izpētei. Atšķirībā no tradicionālajiem zemūdens transportlīdzekļiem ar dzenskrūvi, šis tikai „plivina spuras”, tāpēc saceļ maz duļķu, kas parasti traucē redzamību vraka iekšpusē. U-CAT tiek vadīts, izmantojot akustiskus signālus, tāpēc tam pakaļ nevelkas garš kabelis, kas ierobežo robota iekļūšanu nogrimušā kuģa telpās. Zemūdens robots izstrādāts Eiropas projekta ARROWS ietvaros un spēj nolaisties līdz 100 metru dziļumā. Nākamvasar robots tiks praktiski izmēģināts Baltijas jūrā un Vidusjūrā.

Igauņu zemūdens arheoloģijas robota U-CAT prototips atgādina bruņurupuci. I. Vilka foto

Konferences īpatnība bija „karstās” zinātnes sesijas, kas tika iekļautas programmā pēdējā brīdī un skāra dažādus diskutējamus jautājumus, kas izraisa sabiedrībā lielu rezonansi. Piemēram, mūsdienu ieročos arvien vairāk izmanto elektroniku, kas palīdz karavīram atrast mērķi, identificēt to, notēmēt, u.tml. Nākošais solis kara tehnikas attīstībā būs autonomas kaujas ierīces (kara roboti), kas pašas atradīs mērķi un pieņems lēmumu par tā iznīcināšanu. Lielais jautājums ir, vai šāda situācija ir pieļaujama, proti, vai var atļaut robotiem patstāvīgi pieņemt lēmumu par cilvēka nogalināšanu? Ekspertu domas dalījās, taču kopējais viedoklis bija tāds, ka šāda situācijas attīstība ir neizbēgama. Zinātnieku uzdevums ir panākt, lai robotu sistēmas pieļautu pēc iespējas mazāk kļūdu, lai pēc iespējas mazāk ciestu kara darbībā neiesaistītie civiliedzīvotāji.

Autonomo kaujas sistēmu eksperti uzklausa žurnālistu jautājumus preses konferencē. ESOF foto

Vēl vienā karstā tēma bija elektroniskās cigaretes, kas Latvijā nav populāras, bet, piemēram, Lielbritānijā dažu gadu laikā uz tām ir pārgājuši vairāki nekā divi miljoni smēķētāju. Vai elektroniskā cigarete ir „maigā nāve” jeb lieliska iespēja uzlabot sabiedrības veselību? Jā, lietojot e-cigareti, smēķētāja plaušās nenonāk darva un citi tabakas sadegšanas produkti. Pētījumi rāda, ka lietojot e-cigareti, ir vieglāk atmest smēķēšanu. Bet kādi ir riski un kā regulēt šo cigarešu lietošanu? Visi šie jautājumi bija pieaicināto zinātnieku – ekspertu uzmanības lokā. Pēc „karstajām” zinātnes sesijām tradicionāli notika preses konferences, kurās žurnālisti varēja uzdot papildu jautājumus, kas palīdzēja izprast problēmas būtību. Par abām minētajām tēmām autors sagatavos izvērstākus rakstus.

Līdztekus ESOF forumam norisinājās festivāls „Zinātne pilsētā”, kuru apmeklēja vairāk nekā 38 tūkstoši cilvēku, galvenokārt Kopenhāgenas iedzīvotāji. Dānijas Augstākās izglītības un zinātnes ministre Sofija Kārstena Nīlsena zinātnes festivālu vērtēja kā milzīgus zinātnes svētkus, kuros notika zināšanu un pieredzes apmaiņa daudzos līmeņos – no skolēna līdz zinātniekam.

Bērni bija dedzīgākie Zinātnes festivāla apmeklētāji. ESOF foto

Šeit varēja aplūkot pasaulē pirmo ar saules enerģiju darbināmo „ģimenes auto”, kuru izveidojuši Eindhovenas Tehniskās universitātes studenti. Proti, braucamajā ar lepno nosaukumu Stella var ērti izvietoties četri cilvēki. Automašīnas maksimālais ātrums ir 120 km/h, un tā kļuva par „praktiskās klases” uzvarētāju 2013. gada Pasaules saules izaicinājuma sacensībās Austrālijā. Augstas efektivitātes saules baterijas saražo pat vairāk enerģijas nekā nepieciešams braukšanai, tāpēc pārpalikums tiek saglabāts litija-jonu baterijā. Faktiski Stella ir saules auto un elektromobiļa hibrīds. Baterijas jaudu izmanto tad, kad nepieciešams strauji uzņemt ātrumu, un protams, arī tad, kad nav saules. Ar vienu uzlādi auto spēj nobraukt 780 km dienā vai 430 km naktī. Kas ir svarīgi, automašīna atbilst visām ceļu satiksmes prasībām un ir sertificēta braukšanai pa Dānijas ceļiem. Tā sver tikai 388 kg, jo tās izgatavošanā izmantoti viegli materiāli – alumīnijs un oglekļa šķiedra.

Saules auto un elektromobiļa hibrīds Stella. I. Vilka foto

Dānijas tehnoloģijas institūts prezentēja miniatūras degvielas šūnas, kuras iespējams izmantot kā enerģijas avotu dažādās portatīvajās elektroierīcēs, piemēram, dzirdes aparātos. Tā kā dzirdes aparāts patērē samērā daudz enerģijas, tam nepieciešams bieži mainīt baterijas. Tradicionāli dzirdes aparātos izmanto cinka-gaisa baterijas, kuras, atkarībā no aparāta konstrukcijas un dzirdes zuduma pakāpes, var nākties mainīt katru dienu. Degvielas šūnā par enerģijas avotu kalpo metilspirts (metanols). Katalizatora klātbūtnē un izmantojot speciālu membrānu notiek ķīmiskās reakcijas, kuru rezultātā degvielas šūna ražo elektrisko enerģiju. Ar metanolu darbināmu dzirdes aparātu no rīta ievieto „uzlādes stacijā”, kur tas 30 sekunžu laikā tiek uzpildīts ar svaigu metanola porciju, un pēc tam ir izmantojams visā dienas garumā. Dāņi plāno uzsākt šādu degvielas šūnu ražošanu 2015. gadā.

Metanola degvielas šūnas ir piemērots enerģijas avots portatīvajām elektroierīcēm. I. Vilka foto

Savukārt Dānijas Tehniskās universitātes studenti deva apmeklētājiem nogaršot alu, kas brūvēts netradicionālā veidā. Parastais alus iegūšanas ceļš ir šāds. No miežiem, tos mērcējot, diedzējot un kaltējot, iegūst iesalu. Iesals ir salds, jo tajā notiek fermentācija. Iesalu samaļ, pievieno ūdeni un silda, līdz iegūst misu. Pēc tam misu apstrādā, raudzē un iegūst alu. Dāņu studenti izlaiž iesala iegūšanas procesu, tādā veidā ietaupot enerģiju un samazinot oglekļa dioksīda izmešus par 8%. Lai graudos esošo cieti pārvērstu cukurā, viņi izmanto rūpnieciski ražotus enzīmus. Alus neapšaubāmi bija dzerams, kaut arī to nevarēja nosaukt par ļoti garšīgu.

Dānijas Tehniskās universitātes studenti piedāvā bez iesala brūvētu alu. I. Vilka foto

Daļa festivāla publikas izmantoja iespēju tikties ar vācu astronautu Gerhardu Tīli, kurš 2000. gadā veica lidojumu kosmosā ar kosmoplānu Space Shuttle. Apmeklētāji varēja ne tikai saņemt autogrāfu, bet arī īsi aprunāties ar astronautu. Pašlaik G. Tīle, kurš pēc izglītības ir fiziķis, ir Eiropas kosmiskās aģentūras Stratēģiskās plānošanas un sadarbības nodaļas vadītājs.

Astronauts un Eiropas kosmiskās aģentūras darbinieks Gerhards Tīle. I. Vilka foto

Par ESOF norises vietu bija izvēlēts Carlsberg kvartāls, kurā no 1847. līdz 2008. gadam darbojās slavenā alus rūpnīca. Tagad ražotne ir pārcelta ārpus Kopenhāgenas, bet rūpnīcas ēkas tiek izmantotas pilsētnieku vajadzībām. Kvartāls izceļas ar elegantu arhitektūru, kurā bijušās rūpnīcas torņi un dūmeņi ienes savdabīgu akcentu. Žurnālistiem bija iespēja apmeklēt Carlsberg laboratorijas un uzzināt, cik rūpīgi un atbildīgi te izturas pret alus ražošanas procesu. Jau 19. gadsimtā Carlsberg sāka attīrīt raugu, lai tajā nebūtu nevēlamu baktēriju, kas bojā alus garšu, bet mūsdienās sabiedrības spiediena dēļ nelieto ģenētiski modificētus miežus, kaut arī ar tiem alus būtu garšīgāks.

Foruma norises vieta - Carlsberg kvartāls Kopenhāgenā izceļas ar neparastu arhitektūru. I. Vilka foto

Svarīgs alus kvalitātes komponents ir mieži. Tos audzējot, augsnē nedrīkst būt pārāk daudz slāpekļa, savukārt gatavajos graudos – pārāk daudz proteīnu. Arī lipīdu saturs nedrīkst pārsniegt 2 – 5%. Tāpēc Carlsberg jau ilgstoši nodarbojas ar miežu selekciju. Jaunākais sasniegums ir t.s. double null-LOX mieži, kuri nesatur lipoksigenāzi (LOX). No šādiem miežiem iegūtu alu var ilgstoši uzglabāt un tam neparādās veca papīra garša. Tāpat labā alū ir ļoti maz dimetilsulfīda, kas varētu radīt bojātu kāpostu garšu. Arī tas panākts, selekcionējot miežus. Interesanti, ka alum ir tāda oficiāla īpašība kā dzeramība (drinkability). Carlsberg pārstāvis to definēja šādi – ja pēc viena alus kausa gribas otru, tad dzeramība ir laba.

Mieži ir alus brūvēšanas pamats, tāpēc to kvalitātei un selekcijai pievērš pastiprinātu uzmanību. I. Vilka foto

Vakaros foruma dalībniekiem tika piedāvāti dažādi saviesīgi pasākumi. Viens no tiem notika tieši Līgo vakarā, kuru dāņi tradicionāli pavada piknikā pie iekurta ugunskura, tiesa, bez latviešiem raksturīgajām līgo dziesmām. Kādu citu vakaru mediju pārstāvjus uzaicināja uz Kopenhāgenas zinātnes centru Experimentarium, kur nepiespiestā atmosfērā žurnālistiem bija iespēja izmēģināt centra dažādās iekārtas, piemēram, ietērpt sevi milzīgā ziepju burbulī, paspokoties dažādos spoguļos, veikt eksperimentus ar ūdeni vai izmēģināt ziemeļvalstīm raksturīgās sporta spēles. Vēl žurnālistiem bija iespēja doties preses tūrēs uz Dānijas zinātniskajām iestādēm. Autors apmeklēja Pekinas genoma institūta Eiropas filiāli un Dānijas tehnoloģiju universitātes Vēja enerģijas nodaļu. Terra 2.0 raksti par šīm tēmām sekos.

Mediju pārstāvji zinātnes centrā Experimentarium. I. Vilka foto

Noslēgumā pasākuma „lāpa” tika svinīgi nodota Mančestrai Lielbritānijā, kur 2016. gadā notiks nākamais ESOF forums.

Kosmiskās misijas plakāts. Redzama Čurjumova – Gerasimenko komēta, starpplanētu zonde „Rosetta” un nolaižamais aparāts Filajs. ESA attēls

Pēc desmit gadus ilga kosmiskā ceļojuma 2014. gada 6. augustā pie Čurjumova – Gerasimenko komētas ieradās Eiropas kosmiskās aģentūras starpplanētu zonde „Rosetta”, kas nosaukta par godu slavenajam Rozetas akmenim, kas deva iespēju atšifrēt ēģiptiešu hieroglifus. Gluži tāpat zinātnieki cer, ka zonde palīdzēs atšifrēt svarīgus komētu, Saules sistēmas un dzīvības izcelšanās noslēpumus. 10. septembrī zonde iegāja orbītā ap komētu un uzsāka tās pētījumus. Pirmais pārsteigums bija komētas neparastā forma – četrus kilometrus garais komētas ķermenis sastāv no divām saplacinātām daļām, kuras savieno šaurāks „kakls”. Noteiktā pagrieziena leņķī komēta atgādina gumijas pīlīti.

Salīdziniet komētu (iepriekšējā attēlā) un pīlīti! Vai nav līdzīgi? Wikimedia Commons attēls

Zonde „Rosetta”, kuras izmēri salīdzināmi ar nelielu automobili, nesa līdzi veļas mašīnas lieluma nolaižamo aparātu Filaju. Aparāts nosaukts par godu Files obeliskam, kura uzraksti arī palīdzēja izprast ēģiptiešu rakstību. 12. novembrī no rīta sākās kosmiskās misijas galvenais notikums – Filaja nolaišanās uz komētas, kas ilga septiņas stundas. Bija paredzēts, ka brīdī kad aparāts pieskarsies virsmai, tas izšaus harpūnas, kas to noenkuros pie komētas, jo komētas gravitācijas spēks ir tik mazs, ka pat niecīgs atgrūdiens var aizsviest nolaižamo aparātu projām. Tiešraidē bija iespējams vērot, kā lidojuma vadītāji saspringti gaida signālu par nolaišanos. Spriedzi vēl pastiprināja fakts, ka signāls no komētas līdz Zemei nāk 28 minūtes. Varbūt Filajs jau ir veiksmīgi nosēdies, bet mēs vēl neko nezinām! Kad 18.03 pēc Latvijas laika signāls tika saņemts, lidojuma vadības centrā sākās līksmība. Oficiālas personas uzstājās ar apsveikumiem par nolaišanos uz komētas, kas veikta pirmo reizi cilvēces vēsturē.

Lidojuma vadītāji priecājas pēc nolaišanās signāla saņemšanas. ESA attēls

Skats no Filaja trīs kilometru augstumā virs komētas. Aparātam vajadzēja nolaisties gludajā laukumā attēla centrālajā daļā, bet tas nolaidās krietnu gabalu tālāk klinšainā apvidū un iekļuva ēnā. ESA attēls

Taču šampanieša dzeršana izrādījās pāragra. Telemetrijas dati liecināja, ka harpūnas nav izšautas un Filajs nav nofiksējies uz virsmas. Aparāts atleca aptuveni kilometra augstumā, pēc divām stundām piezemējās vēlreiz un veica vēl vienu īsu lēcienu. Tā rezultātā Filajs nonāca aptuveni kilometra attālumā no paredzētās gludās un līdzenās nolaišanās vietas, apvidū, kur ir augstas klintis. Aparāts nosēdās uz virsmas slīpi, bet laimīgā kārtā neapgāzās. Taču sliktākais bija tas, ka Filajs nonāca ēnā, kur Saule apgaismo tā saules baterijas tikai 1,5 stundas katrā 12 stundu periodā, kad komēta veic vienu pagriezienu pa asi. Tas ir nepietiekami, lai uzlādētu aparāta akumulatorus.

Pirmā panorāma no komētas virsmas. Attēlots arī paša Filaja stāvoklis. Augšējā attēlā redzamas tikai debesis, pārējos – komētas virsma. ESA attēls

Saprotot, ka nāksies paļauties vienīgi uz galveno akumulatoru, kura resurss bija 50 – 60 stundas, zinātnieki steidza veikt mērījumus ar Filaja instrumentiem – pētīt virsmas īpašības un ķīmisko sastāvu, analizēt gāzes, mērīt magnētisko lauku, zondēt komētu ar radioviļņiem. Tika uzņemtas apkārtnes panorāmas. Ar urbja palīdzību tika paņemti vielas paraugi, kuri tika nogādāti vairākos mērinstrumentos. 14. novembra vakarā lidojuma vadītāji bezspēcīgi vēroja, kā samazinās Filaja akumulatoru spriegums, un pēdējā mēģinājumā uzlabot saules bateriju apgaismojumu nedaudz pagrieza nolaižamā aparāta „ķermeni”. 15. novembrī 2:36 pēc Latvijas laika kontakts ar Filaju tika zaudēts. Taču līdz tam laimīgā kārtā uz Zemes izdevās saņemt visus nolaižamā aparāta iegūtos zinātniskos datus.

Čurjumova – Gerasimenko komētas virsma tuvplānā. Redzama arī viena Filaja „kāja”. ESA attēls

Lidojuma vadības komanda un zinātnieki bija bezgala noguruši, taču laimīgi. Tagad pētniekiem nepieciešams laiks datu apstrādei, par pirmajiem zinātniskajiem rezultātiem mēs uzzināsim apmēram pēc mēneša. Protams, ja aparāts darbotos uz komētas vismaz nedēļu, kā bija sākotnēji plānots, nevis tikai 57 stundas, datu būtu vairāk. Bet arī šādi tas ir milzīgs zinātnisks sasniegums. Šo rindu autors īpaši gaida komētas paraugu analīzes rezultātus – kādas un cik sarežģītas organiskās vielas ir atrastas un ko tās mums stāsta par dzīvības rašanās iespējām Saules sistēmā?

Kosmiskās misijas sabiedrisko attiecību veidotāji savās tvitera ziņās bija izvēlējušies personificēt Rozetu un Filaju. Kad Filajs laidās lejup uz komētu, Rozeta „vaicāja”, kā viņš jūtas, un Filajs „atbildēja”, ka pēc desmit gadu lidojuma esot ļoti labi izstaipīt kājas. Savukārt tad, kad Filajs bija nolaidies neparedzētā vietā un no Rozetas nebija saskatāms, zonde „žēlojās”, ka Filajam, ja viņš grib, lai viņu atrod, vajadzēja valkāt dzeltenu cepurīti un vicināt karogu. Šķiet, ka šī pieeja attaisnojās, jo sabiedrība uz notikumiem reaģēja ļoti emocionāli. Kad sakari ar Filaju pārtrūka, tviterī bija lasāmi aizkustinoši komentāri, piemēram, „Tie varbūt ir tikai uzgriežņi, skrūves, alumīnijs un mikroshēmas, taču Filajs pārstāv mūs. Un zinātni.”

Tvīts par to, ka zonde „Rosetta” nespēj ieraudzīt Filaju uz komētas virsmas. ESA attēls

Tomēr varbūt viss vēl nav beidzies. Kad Čurjumova – Gerasimenko komēta tuvosies Saulei, no tās virsmas arvien vairāk sāks iztvaikot gāzes, raujot līdzi arī putekļus. Šāds fontāns vai arī virsmas satricinājums, ko rada slāņu pārvietošanās, ja paveiksies, var izsviest Filaju saulainā vietā, kur tas varētu uzlādēt baterijas un pamosties no elektroniskās komas. Savukārt nākamā gada augustā, kad komēta atradīsies vistuvāk Saulei, saules bateriju apgaismojums varētu izrādīties pietiekams arī patreizējā aparāta atrašanās vietā, un tas var atsākt darboties. Cerēsim uz Filaja piedzīvojumu turpinājumu.

Lasi vēl portālā Starspace:

Filajs nosēdies uz komētas

Filajs ir aizmidzis

Skaties Youtube:

Mākslas īsfilma „Ambīcijas”

13. novembra preses konference par nolaišanās statusu un pirmajiem rezultātiem

 Multiplikācijas filma par "Rosetta" un Filaju

IG Nobela balvas nosaukums saistīts ar angļu vārdu ignoble, kuru var tulkot arī kā nedižciltīgs, prasts, plebejisks. Latviski šo balvu sauc par Nobela balvas parodiju, Antinobela balvu vai Šnobeļa balvu. Tā vai citādi, jautrie Hārvarda universitātes studenti 2014. gada rudenī piešķīra balvas jau 24. reizi.

Klasiskais joks ar banāna mizu. Joks ar uzkāpšanu uz banāna mizas un nogāšanos augšpēdus ir zināms jau vairāk nekā simts gadus. Tagad japāņu zinātnieki saņēmuši Antinobela balvu fizikā par to, ka piegājuši lietai nopietni un izmērījuši berzes koeficientu starp banāna mizu un grīdu. Zem linoleja plāksnes tika novietota spēka mērīšanas iekārta. Uz linoleja nolika banāna mizu, kurai kāpa virsū ar apavos ieautām kājām. Kā jau bija sagaidāms, berzes koeficients bija mazs (0,07), šāda koeficienta vērtība raksturīga labi ieeļļotām virsmām. Pētījumi mikroskopā parādīja, ka slīdēšanu izraisa banānu mizas polisaharīdu želeja. Netiek gan ziņots, cik pētnieki eksperimenta gaitā nostiepās garšļaukus.

Ir pierādīts, ka banāna miza ir ļoti slidena. Wikimedia Commons attēls

Jēzus seja uz tostermaizes. Vai esat dzirdējuši gadījumus, kad cilvēki ierauga Jēzus seju mākoņos, uz sienas, klintīs, ūdens atspulgā un citur? Jā, pat uz grauzdētas maizes šķēles. Tā ir pareidolija – fenomens, ka cilvēka smadzenes apkārtējo objektu aprisēs saskata noteiktus tēlus. Kurš no mums gan nav meklējis dzīvnieku kontūras virs galvas slīdošajos mākoņos! Ķīniešu zinātnieki saņēma Šnobeļa balvu neirozinātnē par to, ka noskaidroja, cik spēcīgs ir šis efekts. Pētāmajiem rādīja absolūti nejaušus punktu sakopojumus un sacīja, ka pusē attēlu ir redzamas sejas vai burti. Attiecīgi 34% un 38% gadījumu pētāmie tos arī saskatīja (maksimums būtu aptuveni 50%). Vienlaikus zinātnieki noteica, kuri smadzeņu apgabali piedalās tēlu atpazīšanas procesā. Faktiski pētījums ņemams pilnīgi nopietni, vienīgais nenopietnais tajā bija nosaukums, kurā minēta Jēzus seja uz tostermaizes.

Slavens pareidolijas piemērs ir „seja” uz Marsa. NASA attēls

Tumšā triāde. Austrālijas, Lielbritānijas un ASV pētnieku grupa izanalizēja 263 cilvēku personību un noskaidroja, ka cilvēkiem, kam patīk naktī būt nomodā, biežāk raksturīga paštīksmināšanās, vēlme manipulēt ar citiem un psihopātiskas iezīmes. Par to zinātniekiem piešķīra Antinobela balvu psiholoģijā. Cilvēki dalās „pūcēs” un „cīruļos”, bet ja gulētiešanas laiks neatšķiras no vidējā vairāk kā divas stundas, tas ir normāli. Taču, ja nobīde ir lielāka, cilvēkam var rasties grūtības veikt savu darbu, mācīties vai piedalīties sociālajās aktivitātēs. Par tumšo triādi sauc personības iezīmju trijotni: narcisismu, makiavellismu un psihopātiju. Narcisismam raksturīga tīksmināšanās ar sevi, pārākuma sajūta, līdzjūtības trūkums. Makiavellisks cilvēks labi prot krāpties, izmantot citus cilvēkus, manipulēt ar tiem, ciniski ignorējot morāles normas. Psihopātijai raksturīga antisociāla uzvedība, impulsivitāte, savtīgums, nežēlība un cietsirdība. Traki, vai ne? Taču jāsaprot, ka ne visiem „naktsputniem” tumšās triādes īpašības izpaužas tik izteikti, kā aprakstīts.

Vampīriem, kā jau nakts radījumiem, vajadzētu būt ļoti izteiktām tumšās triādes īpašībām. Wikimedia Commons attēls

Trakā kaķu tante? Sabiedrības veselības balvu saņēma Čehijas un citu valstu zinātnieku grupa, kas pētīja toksoplazmozes ietekmi uz cilvēka uzvedību. Toksoplazma ir parazītisks vienšūnis, kas inficējis aptuveni trešo daļu cilvēku visā pasaulē. Galvenais infekcijas nēsātājs ir kaķi. Kaķiem šis parazīts ir izdevīgs, jo ar to inficētas peles un žurkas mazāk baidās no kaķu smakas un kaķiem tās ir vieglāk noķert. Reti kuram cilvēkam toksoplazmoze izpaužas kā akūta slimība, lielākajai daļai ir tikai pasīvas cistas muskuļu un nervu audos. Kādu laiku atpakaļ zinātnieki ieinteresējās, vai šis vienšūnis spēj ietekmēt cilvēku uzvedību. Statistiskie pētījumi parāda, ka ar toksoplazmu inficēti cilvēki ir neapmierinātāki ar dzīvi, saspringtāki, nervozāki, viņiem ir mazāka impulsivitāte un tieksme uz neparastām darbībām, viņi nav tik apķērīgi kā citi un ar mazāku IQ. Iedarbības mehānisms nav zināms, kaut arī pētnieki domā, ka parazīta cistu klātbūtne paaugstina dopamīna koncentrāciju smadzenēs. Iespējama pat saistība ar depresiju. 40 procentiem pacientu, kas vērsās ārstniecības iestādē ar sūdzībām par kaķa kodumu, konstatēja depresiju. Turklāt lielākā daļa sirdzēju bija sievietes. Tiem, kam bija iekodis suns, depresija bija tikai 30 procentos gadījumu. No šejienes nav vairs tālu līdz idejai par trako kaķu tanti, kurai toksoplazmas izmainījušas uzvedību tiktāl, ka viņa nespēj dzīvot bez saviem mīļotajiem kaķīšiem. Taču šo domu zinātne neatbalsta.

Kā kaķi spēj ietekmēt cilvēku uzvedību?  Wikimedia Commons attēls

Suņi čurā uz austrumiem. Jeb rietumiem, atkarībā no tā, vai pret ziemeļiem pagriezta suņa galva vai aste, tā konstatēja Čehijas, Vācijas un Zambijas zinātnieki. Divus gadus viņi vēroja 70 suņu urinēšanu (5582 gadījumi) un defekāciju (1893 gadījumi) un secināja, ka tad, kad ir stabils magnētiskais lauks, t.i., nav ģeomagnētiskās vētras, suņiem nokārtošanās laikā ir tendence novietot savu ķermeni ziemeļu – dienvidu virzienā.  Šo principu – analizēt ķermeņa orientāciju specifiskās situācijās, zinātnieki izmanto, lai pētītu dzīvnieka spēju sajust Zemes magnētisko lauku. Tas ir pirmais gadījums, kad šāda spēja konstatēta suņiem, taču ir secināts, ka arī liellopiem un briežiem, kad tie plūc zāli vai atpūšas, ir tendence novietoties uz konkrētu debespusi. Tiesa, pētījumā nekas nav teikts, kādā virzienā orientētas ielas tajā apdzīvotajā vietā, kur pētāmie suņi kārtoja savas darīšanas. Tas varēja būtiski ietekmēt rezultātus.

Izrādās, ka suņi pirms nokārtošanās paskatās savā „iekšējā kompasā”. Wikimedia Commons attēls

Spīdzināšana gleznu galerijā. Ja esat nolēmis ar varu piespiest kādu atzīties, tad nav vērts to darīt gleznu galerijā. Pie šāda secinājuma var nonākt, iepazīstoties ar itāļu zinātnieku pētījumu, kas viņiem atnesa Šnobeļa balvu mākslā. Divpadsmit brīvprātīgajiem dedzināja roku ar lāzeru. Ja cilvēki šajā laikā raudzījās uz skaistām gleznām, tad sāpju sajūta bija mazāka nekā tad, ja viņi raudzījās uz neitrālām vai neglītām gleznām. Pie kam mazāka bija ne tikai subjektīvā sāpju sajūta, bet arī noteiktu smadzeņu viļņu amplitūda, kas saistīta ar sāpju signāliem smadzenēs.

Šāda tipa gleznas samazina sāpju sajūtu. Wikimedia Commons attēls

Cūkgaļa degunā. Deguna asiņošana ir nepatīkama. Vēl nelāgāk, ja pacientam ir Glancmana trombastēnija, reta slimība, kas bojā par asins sarecēšanu atbildīgos trombocītus. Tad pacients var noasiņot līdz nāvei. Un asiņošana visbiežāk notiek no deguna. Ko tik ārsti nav darījuši, lai slimību izārstētu vai ķirurģiski apturētu deguna asiņošanu! Tāpēc medicīnas balvas saņēmēji no ASV un Indijas ķērās pie salmiņa un aprakstīja gadījumu, kad četrus gadus vecam bērnam asiņošanu apturēja degunā iebāzti sālītas cūkgaļas gabali. Cūkgaļa satur specifiskus koagulantus, bet lielais sāls daudzums palīdz uzsūkties šķidrumam. Kas zina, varbūt vēl kādam slimniekam šī recepte noderēs!

Izņēmuma gadījumā pret asiņošanu no deguna var noderēt arī sālīta cūkgaļa. Wikimedia Commons attēls

Bailēm lielas acis. Svalbāras arhipelāgā, kura lielākā sala ir Špicbergena, dzīvo nelieli un īskājaini ziemeļbrieži. Starptautiska pētnieku komanda nolēma pārbaudīt to modrību un par to saņēma arktiskās zinātnes Antinobela balvu. Ziemeļbriežiem tuvojās gan par polārlāci pārģērbts cilvēks, gan cilvēks parastā, tumšā apģērbā. Ziemeļbrieži aktīvāk reaģēja pirmajā gadījumā. Tie ātrāk sacēla trauksmi un arī aizbēga 2,3 reizes tālāk nekā tad, ja briežiem tuvojās cilvēks. Interesanti, kāda būtu reakcija uz apgrieztu eksperimentu, proti, ja cilvēkiem tuvotos parasts un par polārlāci pārģērbts ziemeļbriedis?

Par polārlāčiem pārģērbušies zinātnieki biedēja Špicbergenas ziemeļbriežus. Wikimedia Commons attēls

Desiņas no bērnu kakām? Izklausās atbaidoši. Aptuveni šādi virsraksti šogad parādījās presē, kad kļuva zināms par spāņu zinātnieku veikto pētījumu, kas viņiem atnesa Antinobela balvu pārtikas zinātnē. Taču no kakām tur nav ne smakas! Burtiskā nozīmē. Spāņu pētnieki no maza bērna fekālijām izdalīja vairākus laktobaktēriju paveidus un pārbaudīja, vai tās ir iespējams izmantot kā probiotiķus – dzīvus mikroorganismus, kas uzņemti organismā atbilstošā daudzumā, labvēlīgi ietekmē gremošanas traktu un organisma veselību. Laktobaktērijas var izmantot arī gaļas fermentēšanai desu gatavošanas procesā. Dažiem laktobaktēriju celmiem pat, iespējams, ir pretiekaisuma un pretvēža īpašības. Patiesībā mēs jau sen lietojam no cilvēka fekālijām iegūtās Lactobacillus rhamnosus GG, kuras pievieno, piemēram, jogurtiem.

Jogurta pagatavošanā izmanto laktobaktērijas. Dažos gadījumos tās var būt iegūtas no cilvēka fekālijām. Wikimedia Commons attēls

Saules starojums sasniedz Zemes virsmu un sasilda to. Sasilusī planētas virsma izstaro siltumu, kuru uztver un saglabā atmosfērā esošās gāzes. To sauc par siltumnīcas efektu un atbilstošās gāzes – par siltumnīcas gāzēm. Siltumnīcas efekts paaugstina Zemes globālo temperatūru par veseliem 33 grādiem. Bez tā vidējā temperatūra uz zemeslodes būtu –18 grādi! Faktiski, tikai pateicoties siltumnīcas efektam, mūsu planēta nav sasalusi un uz tās var pastāvēt dzīvība. Taču pēdējā laikā daudzi uztraucas par siltumnīcas efekta pastiprināšanos, par globālo sasilšanu, kuras cēloni saista ar cilvēka radītajiem oglekļa dioksīda izmešiem atmosfērā. Vai tā ir?

Siltumnīcas efekta shēma. Siltumnīcas gāzes saglabā siltumu Zemes atmosfērā. Wikimedia Commons attēls, latviskots

Galvenās siltumnīcas gāzes ir ūdens tvaiks, oglekļa dioksīds, metāns un dislāpekļa oksīds jeb smieklu gāze. Visu šo gāzu koncentrācija atmosfērā ir pieaugusi, salīdzinājumā ar laiku pirms industriālās revolūcijas., t.i. salīdzinot ar aptuveni 1750. gadu (skat. tabulu). Galvenais oglekļa dioksīda koncentrācijas pieauguma cēlonis ir fosilā kurināmā dedzināšana, mazāka nozīme ir cementa ražošanai un tam, ka samazinās mežu platības. Var pat pieņemt, ka viss oglekļa dioksīda koncentrācijas pieaugums atmosfērā (no 280 miljonajām daļām jeb ppm līdz 400 miljonajām daļām) ir cilvēka radīts. Dabiskie oglekļa dioksīda avoti (augu pūšana, mazākā mērā – mežu ugunsgrēki un vulkānu izmeši) katru gadu izsviež atmosfērā lielu daudzumu šīs gāzes, taču apmēram tikpat daudz oglekļa dioksīda augi patērē fotosintēzei. Šo dabisko līdzsvaru izjauc cilvēka radītais oglekļa dioksīds, kas gan veido tikai 3% no ik gadus dabas radītā oglekļa dioksīda daudzuma, taču laika gaitā uzkrājas.

Oglekļa (nevis oglekļa dioksīda!) cikla shematisks attēlojums. Cilvēku ieguldījums ir neliels, taču tas rada uzkrājumu atmosfērā. ASV Enerģijas departamenta attēls

Par to, cik lielu daļu atmosfēras metāna veido cilvēku darbība (galvenais avots ir lopkopība), domas dalās, taču pieņemsim augšējo robežu – 70%. Savukārt dislāpekļa oksīda radīšanā (zemkopība, slāpekļa minerālmēslu izmantošana) cilvēku darbībai ir mazāka nozīme (30%). Ar ūdens tvaiku situācija ir pilnīgi citāda – mūsu darbošanās nespēj kaut cik manāmi ietekmēt ūdens tvaiku daudzumu atmosfērā. Tvaiku koncentrācija ir atkarīga no gaisa temperatūras un mitruma un svārstās no 0,01 līdz 3 procentiem. Turklāt ūdens tvaiku saturs gaisā pēdējos 250 gados nav būtiski palielinājies. Līdz ar to šajā jomā cilvēku (antropogēnā) ietekme ir pielīdzināma nullei.

Ne visas gāzes vienādi iespaido siltumnīcas efektu, katrai no tām ir aprēķināts globālās sasilšanas potenciāls – skaitlis, ar kuru jāpareizina gāzes koncentrācija, lai novērtētu tās ieguldījumu globālajā sasilšanā. Oglekļa dioksīdam to pieņem vienādu ar 1, metānam tas ir aptuveni 72, bet smieklu gāzei – ap 289. Ūdens tvaikam globālās sasilšanas potenciālu nevar precīzi aprēķināt, jo tvaika koncentrācija gaisā mēdz būt ļoti atšķirīga. Ja ņem vērā globālās sasilšanas potenciālu, tad iznāk, ka cilvēka radītais oglekļa dioksīda pieaugums atmosfērā „nodrošina” aptuveni divas trešdaļas antropogēnās ietekmes (skat. tabulu), metāns – nepilnu vienu trešdaļu, bet dislāpekļa oksīds – vien dažus procentus. Varētu domāt, ka mums tiešām ir pamats uztraukties par oglekļa dioksīda daudzuma palielināšanos.

* Ūdens tvaika koncentrācija ir dažāda, bet laikā maz mainīga.

BET. Šajā ainā nav ņemts vērā ūdens tvaiks, kas ir GALVENĀ siltumnīcas gāze. Ir novērtēts, ka ūdens tvaiks kopā ar mākoņiem rada 66 – 85% visa siltumnīcas efekta. Tā ir aisberga neredzamā, taču lielākā daļa. Oglekļa dioksīda ieguldījums siltumnīcas efektā ir 9 – 26%, metāna daļa ir 4 – 9%. Atlikušos dažus procentus savā starpā „sadala” pārējās siltumnīcas gāzes. Minētie 9 – 26% attiecas uz visu atmosfērā esošo oglekļa dioksīdu. Antropogēnā daļa no tā ir viena trešdaļa (120 ppm pieaugums / 400 ppm kopējā koncentrācija = 0,3). Tas nozīmē, ka antropogēnās izcelsmes oglekļa dioksīda ietekme uz siltumnīcas efektu ir vēl trīs reizes mazāka (3 – 8%). Jāņem vērā, ka šis apskats balstīts uz „vispārpieņemtiem” skaitļiem. Daži pētnieki uzskata, ka ūdens tvaiku īpatsvars siltumnīcas efektā ir lielāks (95%), bet antropogēnā oglekļa dioksīda īpatsvars – mazāks. Vai šie daži procenti spēj būtiski ietekmēt mūsu planētas klimatu? Starp citu, 21. gadsimtā globālā sasilšana ir „paņēmusi pauzi”.

Siltumnīcas gāzu un mākoņu ieguldījums siltumnīcas efekta veidošanā. Stabiņa garuma izmaiņa parāda attiecīgā lieluma noteikšanas neprecizitāti. NASA attēls, latviskots

Kamēr zinātnieku domas dalās (klimata skeptiķi gan ir mazākumā), politiskā atbilde ir „jā” un daudzas valstis ir vienojušās samazināt gaisā izsviežamā oglekļa dioksīda daudzumu (Kioto protokols). Piemēram, Eiropas Savienība izpildīja savu apņemšanos līdz 2012. gadam samazināt oglekļa dioksīda izmešus par 8% salīdzinājumā ar 1990. gada līmeni. Tas nozīmē, ka 2012. gadā Eiropas Savienības valstis atmosfērā izsvieda 92% oglekļa dioksīda salīdzinot ar 100% līmeni 1990. gadā. Taču tādā veidā var tikai nedaudz palēnināt oglekļa dioksīda koncentrācijas pieaugumu atmosfērā. Tikai, ja mēs nemaz nededzinātu fosilo kurināmo (ko mēs nevaram atļauties), tad varētu sagaidīt, ka oglekļa dioksīda pieaugums atmosfērā apstātos. Taču vienalga tā koncentrācija nesamazinātos, un oglekļa dioksīda radītais siltumnīcas efekts nekļūtu vājāks, ja vien neņem vērā dabiskos oglekļa aprites procesus, kas varētu šo koncentrāciju samazināt. Bet ja atceramies, ka galveno siltumnīcas efekta daļu tik un tā nosaka ūdens tvaiks, centieniem samazināt oglekļa dioksīda izmešus ir maza nozīme. No otras puses, izmešu samazināšana ir vērtējama pozitīvi, piemēram, moderno automobiļu izplūdes gāzēs ir mazāk oglekļa dioksīda nekā agrāk. Galu galā, kāpēc piesārņot vidi, ja to var nedarīt! Taču ir svarīgi, lai šie ierobežojumi būtiski nesadārdzinātu tehnoloģijas un gala produkcijas cenu.

Vai mūsu centieni par dažiem procentiem samazināt oglekļa dioksīda izmešus spēj būtiski ietekmēt siltumnīcas efektu? Runājot līdzībās, vai aisberga virsotnes nelīdzenumu noskrubināšana spēs mainīt aisberga peldēšanas virzienu?