A világegyetem élete és megismerésének története a legrégibb időtől napjainkig - 08

Total number of words is 3736
Total number of unique words is 1677
23.1 of words are in the 2000 most common words
32.4 of words are in the 5000 most common words
36.8 of words are in the 8000 most common words
Each bar represents the percentage of words per 1000 most common words.
fajsúlyuk 0·138 és 0·146. Különös, hogy a kisebb, sötét égitestnek
majdnem oly kicsi a sűrűsége, mint a nagyobbnak; de a nap és a nagyobb
bolygók sűrűsége között is hasonló a viszony. A Pegázusz U-val jelzett
kettős csillagának a középsűrűsége Myers szerint a nap sűrűségének
mintegy 0·3 része. Roberts becslése szerint a Puppisz V nevű kettős
csillagának tömege a napnak 348-szorosa, de sűrűsége a napénak csak egy
ötvened része. Myers kiszámította, hogy a Lira Béta nevű változó
csillaga is 30-szor nagyobb tömegű a napnál, de fajsúlya 1600-szor
kisebb, mint a napé.
Ha ezen számítások még nemis egészen megbizhatók, mégis világosan
bizonyítják, hogy a nap, tömegét tekintve, a kisebb csillagok közé
tartozik, és hogy a sűrűség elég magas fokát érte el, tehát aránylag
előrehaladt fejlődési stádiumban van. Hogy csak gyöngén világító
csillag, azt akkor ismerték fel, amidőn a csillagok távolságát meg
tudták határozni. Az Arkturusz és Beteigeuze távolságában nem is
láthatnók szabad szemmel, és oly távolságban, amely az elsőrendű
csillagoknak felel meg, napunk ötödrendűnek látszanék, ami azt jelenti,
hogy a leggyöngébben látható csillagokhoz tartozna.
Hogy a napot ily aránylag jelentéktelen égitestnek tartják, annak az az
oka, hogy főleg a legfényesebb és a legnagyobb csillagokat
tanulmányozták. Kapteyn igyekezett ezt kiegyenlíteni, amennyiben
kiszámította, hogy hány különböző fényességű csillag található – ahol a
nap fénye az egység – egy a nap körül képzelt 560 fényévnyi sugárral
biró gömbben.
Az eredmény a következő:
1 csillag fénye több mint 10,000
26 « « 10,000 és 1000 között van
1300 « « 1000 « 100 « «
22,000 « « 100 « 10 « «
140,000 « « 10 « 1 « «
430,000 « « 1 « 0·1 « «
650,000 « « 0·1 « 0·01 « «
Ezen táblázat a csökkenő fényű csillagok igen nagy számbeli túlsúlyát
mutatja. Ezért feltételezhetjük, hogy a sötét égitestek jóval
felülmúlják a fényesek számát. De nem kell feltétlenül kisebb
tömegüeknek lenniök, ámbár azt tapasztaljuk, hogy a legfényesebb
csillagok a legnagyobb térfogatúak, és nagy tömegűek, dacára annak, hogy
sűrűségük magas hőmérsékletük folytán igen kicsi.
Azon körülményből, hogy a kettős csillagok pályái a bolygópályákkal
ellentétben rendkívül excentrikusak, arra következtettek, hogy
bolygórendszerünk nagy szabályszerűsége kivételes eset. Ez azonban
egyáltalában nem szigorú bizonyíték. Az a ködfolthoz hasonló korong,
amely két csillag összeütközésénél a középpontot elfoglaló test körül
kiterjed, az egész tömegnek általában csak kis része. A legnagyobb rész
a középponti testben marad. A kitaszított részek sebessége folytán a
középponti testen kívüli anyag szétszóródik az űrben. A legnagyobb
sebességű molekulák elszabadulnak, míg a forgó korong a világűrből
átvett sugárzás által állandóan nagyobbodik. Ha most az űrből idegen
test jut a forgó korongba, két eset lehetséges. Ha ezen testnek, pl.
valamely üstökösnek a tömege a koronghoz viszonyítva kicsi, akkor az
utóbbi kényszerítheti arra, hogy forgómozgását átvegye. Bolygó
keletkezik, amely csaknem köralakú pályán mozog a korong síkjában. Ha
azonban a behatoló test tömege a korongéhoz képest nagy, akkor ez
mindamellett annyira csökkentheti a behatoló égitest sebességét, hogy a
ködfolt középponti tömegét nem tudja ujra elhagyni. A korong anyaga
azonban csak kevéssé változtathatja meg a behatoló égitest pályáját,
amely emiatt excentrikussá válik és a korong síkjához képest mindennemű
hajlást vehet fel. Az utóbbi eset teljesen megfelel, Laplace szerint, az
üstökösök magatartásának naprendszerünkben. Az előbbi esetet szemügyre
véve, mivel az újonnan keletkezett bolygó aránylag kicsi, a lehűlés
folytán gyorsan elveszti kis fényét és nem látható közvetlenül. Kis
tömegénél fogva befolyása a középponti test mozgására csak igen csekély,
és az általa előidézett mozgásváltozás sokkal jelentéktelenebb, semhogy
abból a sötét kisérő jelenlétére következtetni lehetne. Ilyen eset
valószinüleg gyakrabban fordul elő, mint az, hogy nagy égitestek
kerülnek a rendszerbe, már azért is, mivel a kis égitestek, pl. az
üstökösök aránylag gyakoriak, «oly sokan vannak, mint hal a tengerben»,
mondja Kepler. A nagy égitestek legtöbbje képes lesz a ködfoltokon
áthatolni, anélkül, hogy a térben való előrehaladásában akadályozva
volna. Ilyféle eseteket azonban ritkán figyelhetünk meg. Ha a fejlődő
kettős csillag rendszerébe valamely nagy égitest összetevő gyanánt
belép, akkor a már esetleg ott lévő bolygók igen bonyolult pályákon
fognak mozogni.
Wien törvényét a spektrum szineinek a hőmérséklettel való
összefüggéséről a csillagok hőmérsékletének meghatározására is
alkalmazták. Itt azonban igen szigorú kritikát kell gyakorolni, mert az
általunk észrevett csillagfény nem a teljes sugárzása a csillagnak,
hanem annak külső légkörében elnyeletés folytán gyöngült.
Valamely csillag hőmérsékletét szinképvonalai erősségéből is meg lehet
itélni. Némely vonal a gázok elnyelési színképében emelkedő
hőmérsékletnél intenzivvé válik, mások ismét megfelelően gyöngülnek.
Hale és munkatársai Kaliforniában a Mount Wilsonon oly fémek színképeit
vizsgálták, amelyeket 110 volt feszültségű fényívben egy ízben 2, máskor
30 ampère-nyi erősségű árammal légneművé alakíttattak át. Az utóbbi
fényív természetesen melegebb volt és így meg tudták állapítani a
színkép vonalainak a hőemelkedés által előidézett változását. Két
színképet összehasonlítva meg tudták határozni, hogy melyik tartozik a
magasabb hőfokhoz és így például meg tudták állapítani, hogy egy
csillagnak, vagy napfoltnak fénye a napénál magasabb, vagy alacsonyabb
hőfoknak felel-e meg? Hale azt találta, hogy a napfoltok fényét elnyelő
gázak alacsonyabb hőmérsékletüek, mint azok, amelyek a napkorong fényét
elnyelik. Ennek oka kétségkívül a napfoltok körüli gázak nagyobb
sűrűségében rejlik, ez azonban nem bizonyítja azt, hogy a napfoltfenék
sugárzó területe alacsonyabb hőfokú, mint a fotoszferafelhőké, amelyek a
napkorong fényét kisugározzák. Hale laboratoriumában összehasonlító
tanulmányok alapján kimutatták, hogy az Arkturusz és a Beteigeuze
szinképe csak annyiban különbözik a napétól, mint a napfoltoké. Ebből
arra következtethetünk, hogy az ezen óriási csillagok fényét elnyelő
gázoknak, különösen a Beteigeuzeben alacsonyabb a hőfokuk, mint a nap
fotoszférája felett lévőknek. Azonban e csillagok sugárzó rétegeinek nem
kell azért hidegebbeknek lenniök a napnál. Ellenkezőleg, valószínűnek
látszik, hogy ezen esetekben a külső gázburok alacsonyabb hőfokának az
elnyelő gáztömeg nagy sűrűsége az oka.
Az árapály, amint azt G. H. Darwin egyik klasszikus művében kifejti,
nagy befolyást gyakorolt bolygórendszerünk fejlődésére. Darwin
kimutatja, hogy a hold közvetlen azután, hogy elválott a földtől,
valószínűleg igen kis távolságban keringett körülötte, és hogy ennek az
egész rendszernek forgási időtartama nem egészen négy óra volt. Az
árapály hatása folytán, amelynek ereje ily körülmények közt rendkívül
nagy volt, a föld tengelykörüli forgási ideje mindinkább nagyobbodott és
az elveszett forgási energia részben arra fordíttatott, hogy a holdat
lassan jelen helyzetébe vigye. Hasonló árapály-hatást gyakorolt a nap is
a fejlődés első stádiumában lévő bolygókra, amikor azoknak még nagy
átmérőjük volt, mert e hatás erőssége arányos az átmérő harmadik
hatványával.
Ezáltal csökkent úgy a nap, mint a bolygók forgási sebessége, és az
utóbbiaknak a naptól való távolsága megváltozott. Darwin azon sajátságos
körülményt, hogy a Marsz egyik holdjának, a Fobosznak keringési ideje
rövidebb, mint a Marsz tengelyforgási ideje, azzal magyarázza, hogy
eredetileg a Marsz periodusának a Foboszénál rövidebbnek kellett lennie.
A nap által előidézett árapály azonban meghosszabbitotta a Marsz
tengelyforgásának idejét, úgy, hogy az most 24 óra és 37 perc, tehát
jóval hosszabb, mint a Fobosz keringési ideje, amely csak 7 óra és 39
perc.
Hasonló eset forog fenn a Szaturnusz gyűrűjénél. A gyűrű legbelsőbb
portömegeinek forgási tartama 5–6 óra, míg magáé a bolygóé 10¼, óra.
Azonban tekintettel arra, hogy a Szaturnusz igen távol van a naptól,
általános az a felfogás, hogy nem lehet itt oly magyarázatot elfogadni,
mint a Marsznál. De nem lehetetlen, hogy a Szaturnusz gyűrűjének
legbelsőbb része közeledett a bolygójához, és ezáltal növekedett forgási
sebessége. Ilyesmi beállhatott a gyűrű anyagának és a bolygó légköre egy
részének surlódása folytán, amint arra már Laplace utalt.
Amint fentebb láttuk, Laplace hipotézisével szemben az a nehézség merül
fel, hogy szerinte épúgy, mint Kant szerint, a bolygók forgási irányának
a napéval ellenkezőnek kellene lennie. Azaz a bolygóknak szerintük
retrográd mozgásuaknak kellene lenniök. Pickering felteszi, hogy
kezdetben minden bolygó valóban retrográd mozgással indult ki, amit
azonban a bolygók a nap árapály-hatása folytán elvesztettek, úgy hogy
végül állandóan ugyanazon oldalukkal fordultak a nap felé, azaz normális
irányú tengely-körüli forgást vettek fel, amelynek tartama a nap körüli
keringési idejükkel megegyezett. Az ezután bekövetkezett összehúzódás
folytán tengelykörüli forgásuk gyorsabbodott. A két legszélsőbb bolygó
azonban, az Uranusz és a Neptunusz oly távol vannak, hogy a nap
összehúzódásuk idején nem gyakorolt rájuk nagyobb árapályt előidéző
befolyást. Mivel tömegük a legközelebbi bolygó, a Szaturnusz tömegének
csak egy hatoda, sokkal gyorsabban kellett lehűlniök. Ezen bolygók
eltérnek tehát az általános törvénytől. Ami a Szaturnuszt illeti, az
első kilenc holdja normális irányban forog; a kilencedik, a Japetusz 3·5
millió km-nyi távolban van tőle. A tizedik ellenben, a Pickering által
felfedezett Főbe, amely 3·5-szer távolabb áll, retrográd irányban forog.
Pickering azt hiszi, hogy ez akkor keletkezett, midőn a Szaturnusz maga
is még retrográd irányban forgott. Nagy excentricitása folytán (0·22)
valószinűbb, hogy a bolygó-rendszer üstökösének felel meg, és a
Szaturnusz vonzó-körébe csak akkor jutott, amidőn ezen táj ködanyaga már
igen meggyérült. A legszélsőbb Jupiter-hold is (a nyolcadik) retrográd.
Minden belső bolygó holdja a szabályos irányban forog.
Az ezen részben tárgyalt felfedezések legtöbbje oly égitestre
vonatkozik, amely naprendszerünkön kívül áll. Csak erős teleszkópokkal,
és különösen a spektroszkóp (1859 óta) segítségével sikerült ezen távoli
képződmények tulajdonságaiba mélyebb betekintést nyernünk. Mégis
Demokritosz már négyszáz évvel időszámításunk előtt tanította azt, hogy
a tejút csillagai hasonlítanak napunkhoz; Giordano Bruno az újkor elején
oly bolygókról álmodozott, amelyek napjai állócsillagok, amelyek körül
keringenek. Azon meggyőződés vezette őket, ami a természettudóst minden
kutatásában kiséri, hogy a részben ismeretlen lényegileg hasonlít a
közelebbről ismerthez, ahhoz, amit behatóan megvizsgáltunk. Demokritosz
és Bruno állításait igazolta a tapasztalat, és azt is, hogy ezen
természettudományi alapelv általában helyes eredményekre vezet. A
csillagok hasonlítanak a naphoz, csakhogy egyesek kisebbek, mások
nagyobbak, egyesek hidegebbek, mások melegebbek, mint a mi nagy,
világító csillagunk.
Herschel azt találta, hogy több általa megvizsgált ködfolt fény és
kiterjedés tekintetében igen különbözik a naptól. A színképelemzés azt
megerősítette. Azon ködfoltok oly messze terjedő, ritkult gáztömegekből
állanak, aminővel naprendszerünkben nem találkozunk. Azonban midőn
ezeket más hasonló képződményekkel összehasonlította, a ködfoltok és
napok között átmeneti formákat fedezett fel, amiből arra következtetett,
hogy e formák a világegyetem átalakulásában különböző fejlődési fokok.
Részben ezen alapra építette Laplace a naprendszer keletkezésére
vonatkozó híres hipotézisét. Rendkívül gazdag megfigyelési anyagunk
minden lényeges pontban megerősítette Herschel nézeteit, és egyidejűleg
jelentékenyen tisztázta az égitestekre vonatkozó fogalmainkat.
Valószínű, hogy még most is csupán alapvonalait ismerjük a csillagvilág
tudományának és azért Demokritosz, Bruno, Herschel és Laplace nyomán fel
kell tételeznünk, hogy a még át nem kutatott tér lényegileg hasonló
ahhoz, amelynek átkutatása a tökéletesített műszerekkel már részben
sikerült. A legnagyobb fokban valószínű, hogy a jövő mélyebb belátásával
lényeges dolgokban nem fog tőlünk eltérni, de új és merész
gondolatrendszereket tesz majd lehetővé, aminőkről a mai nemzedék nem is
álmodik. Ismereteink így állandóan tökéletesednek, felfogásunk a
megelőző nemzedékek tudósainak kutatásai alapján logikusan fejlődik
tovább. A felületes szemlélőnek gyakran úgy látszik, mintha az egyik
gondolatrendszer megdöntené a másikat; és gyakran halljuk olyanoktól,
akik a természetkutatástól távol állanak, hogy minden biztos ismeret
szerzésére fordított igyekezetünk hiábavaló. Aki azonban a fejlődés
menetét gondosabban követi, nagy megelégedéssel fogja tapasztalni, hogy
tudásunk, erőteljes fához hasonlóan, jelentéktelen magból nő ki, és
mindig fel fogja ismerni ugyanazon fa további növekedését és fejlődését,
ámbár minden része és különösen külső lombozata állandóan megújul. A
vezéreszmék a megváltozott körülmények dacára évszázadokon és
évezredeken át változatlanul megmaradtak.


VIII. AZ ENERGIA FOGALMA A KOZMOGÓNIÁBAN.
Midőn Laplace a naprendszer stabilitására vonatkozó klasszikus művét
megelégedve befejezte, azon reményének adott kifejezést, hogy a nap
bolygóinkra végtelen időn át fog éltető fényt árasztani. A naprendszeren
belül a viszonyok csaknem változatlanok maradnának eszerint. A nagy
csillagász nem érezte szükségét annak, hogy a nap erős sugárzásának
állandóságát megokolja, amint nála talán még nagyobb kortársa, Herschel
sem.
Hogy azonban a nap melegének és a csillagok fényének oka a kutatásra
érdemes, az nem kerülte el Anaxagorasz figyelmét, aki azt hitte, hogy a
csillagok az éterrel való surlódás következtében tüzesedtek meg.
Leibnitz és Kant szerint a nap melegét égés tartja fenn; a meleg
problémájának ugyanazon magyarázata található Buffonnak azon nevezetes
számításaiban, melyek a bolygóknak izzó állapotból való lehűlése
időtartamára vonatkoznak. Laplace is azt tételezte fel, hogy az anyag,
amelyből a bolygók keletkeztek, eleinte izzó volt, és azután hűlt le.
Azonban az ily elmélkedésekre biztos alapot csak a mult század közepén
találtak, midőn a mechanikai hőelmélet diadalmas pályafutására indult a
természettudomány különböző területein. A mechanikai hőelmélet szerint
az energia épúgy elpusztíthatatlan, mint az anyag, amelynek mennyiségét
hallgatagon változatlannak tartotta mindenki, aki kozmikus problémákról
gondolkozott, ámbár ennek bizonyítását csak a tizennyolcadik század
végén adta Lavoisier.
Ha tehát a nap éltető sugarait a végtelen térbe küldi ki, akkor valamely
úton ki kell pótolnia az energiaveszteséget, vagy pedig gyorsan kihűl.
Az utóbbi feltevés ellen állást foglalnak a geologusok, akik azt
tartják, hogy a nap melege közel egy milliárd év óta körülbelül
ugyanazon mértékben sugárzik a földre. Robert Julius Mayer kisérelte meg
először, hogy energiaforrást keressen a bezuhanó meteorokban; Mayer ezen
eszméjét Helmholtz tovább fejlesztette. Helmholtz nézetét, amely szerint
a nap minden része lassan a középpont felé sülyed és ezáltal hő
keletkezik, általánosan a probléma legjobb és legkielégítőbb
megoldásának tekintették; de a legújabb geologiai kutatások
megállapították, hogy ezen energia-forrás nem volna elegendő.
Abban a mértékben, amint jobban megismerték a testek, különösen a gázak
magatartását a hőmérséklet és a nyomás változásainál, mind behatóbban
kutatták az égitestek hőmérsékletének függését a térfogatváltozástól,
valamint azon energiaváltozástól, melyet az elnyelt, vagy visszavert
sugárzás idéz elő. A legjelentékenyebb ilynemű kutatás, amelyre most
kitérünk, Rittertől ered.
Az égitestek hő és nehézségerő által okozott, tisztán fizikai
változásainak ismeretéhez lényegesen hozzájárul, ha értékesítjük azon
ismereteinket, amelyek a hőmérsékletnek és az égitestek alkatrészei
közötti kémiai folyamatoknak összefüggésére vonatkoznak. Igen valószínű,
hogy ezen kutatások segítségével biztos kivezető utat találunk azon
nehézségekből, amelyeket Helmholtz hagyott ránk, amidőn csak a fizikai
folyamatoknál felszabadult energiamennyiséget vette tekintetbe, míg a
kémiai reakció sokkal nagyobb energia-forrásait mellőzte. Erről többet a
következő fejezetben.
Mily messzire juthatunk, ha a nehézségi erő és az energia megmaradásának
törvényeit fizikai folyamatokra alkalmazzuk, azt láthatjuk Ritter A.
jelentékeny és terjedelmes kutatásaiból, melyek ezen két elven alapulnak
és amelyek az általános gáztörvények érvényét is föltételezik, míg a
hővezetést és hősugárzást csak mellékesen veszik tekintetbe. Nyolc évvel
azelőtt, 1870-ben, hasonló kutatásokat végzett Lane. Később lord Kelvin,
See, és különösen Emden (1907) járultak hozzá értékes tanulmányokkal e
probléma megoldásához. Az utóbbi nagy matematikai művében foglalkozik e
tárggyal, amely ezen irányú kutatások számára igen értékes lesz. Fizikai
szempontból nem múlja felül Rittert. Ehelyütt a Ritter-féle kutatások
főbb eredményeivel fogunk foglalkozni.
Ritter szerint azon gáztömegnek, amely követi az általa érvényesnek
tartott törvényt, általában van külső határa, ahol a hőmérséklet az
abszolut nulla fokra sülyed. Innen kezdve befelé emelkedik a
hőmérséklet, amely olyan lesz minden pontban, aminő azon gáztömegé
volna, amely a határtól az illető pontig esne. Könnyebb megérthetés
végett szolgáljon példa gyanánt a föld légköre. Vegyük fel, hogy a föld
felületén a hőmérséklet 16° (289 fok az abszolut nulla pont felett),
aminő tényleg a földfelület átlagos hőmérséklete, akkor Ritter szerint a
légkör magasságának 28·9 km-nek kell lennie. Mert ha egy kg víz egy
km-nyi magasságból leesik, akkor hőfoka 1000/426=2·35° C-szal emelkedik.
Mivel a levegő fajhője 0·235 kg-kalória, azon melegmennyiség, mely egy
kg víz hőfokát 0·235 fokkal emelné, egy kg levegőét egy egész fokkal
emelné. Ebből az következik, hogy ha egy kg levegő egy km-re esik, 10
fokkal válik melegebbé.[8] Hogy tehát a levegő hőmérséklete 289 fokkal
emelkedjék az abszolut null pont fölé, ahhoz 28·9 km-nyire kell esnie,
és ez lenne légkörünk magassága.
Ha légkörünk hidrogénből állana, amelynek fajhője 3·42, úgy a légkör 421
km magasságot érne el. A légkör magassága igen nagy volna akkor is, ha
vízcsöppeket tartalmazó telített vízgőzökből állana; mert hogy ily
keverék hőmérsékletét egy fokkal emeljük, ahhoz nemcsak a gőzt kellene
melegítenünk, hanem még azon kívül annyi meleggel kellene ellátnunk a
keveréket, amennyi a víz párolgásához szükséges. Tehát e keverék úgy
viselkedik, mintha fajhője aránylag nagy volna. Ritter kiszámítja, hogy
a vízgőzből álló légkör magassága 350 km körül lenne, ha a föld
felszinén a hőmérséklet 0° volna. Tudjuk, hogy a levegő valóban
tartalmaz némi vízgőzt és felhőket; ez okból a 28·9 km-nyi magassághoz,
amelyet fentebb nyertünk, még mintegy két km-t kell hozzáadnunk.
A végérték, amint Ritter maga is jelezte, egyáltalában nem felel meg a
szokásos, elfogadott számoknak. A megfigyelések azt bizonyítják, hogy a
hulló csillagok gyakran a föld szine felett 500 km magasságban lobbannak
fel; tehát kell, hogy még ott az égéshez és a súrlódás folyamatához
szükséges elegendő levegő és oxigén legyen. Az elektromos kisüléseken
alapuló északi fény ívének legmagasabb pontja körülbelül 400 km
magasságban lebeg. Az utóbbi években a léghajókból eszközölt
megfigyelések azt mutatják, hogy 10 km-nél kissé magasabban a
hőmérséklet csaknem állandó, ahelyett, hogy mint az alsóbb rétegekben
fölfelé haladva, kilométerenkint 10 fokkal sülyedne.[9] Ritter a
számításaitól való eltérésnek abban látja az okát, hogy igen nagy
magasságban a levegőt alkotó gázak felhőkké sűrűsödnének, épúgy, mint a
vízgőz az alsóbb rétegekben. A légréteg magassága ezért emelkedne oly
tetemesen.
De ma már tudjuk, hogy az oxigén és nitrogén ezen sűrűsödése −200°
fölött nem lehetséges, tehát jóval nagyobb magasságban kellene beállnia,
mint amit a léghajók eddig elértek, ahol bizonyos magasságon túl fölfelé
haladva, a hősülyedés észrevehetetlen volt. Ezen jelenséget a
meteorológusok különböző módon magyarázzák. Nekem az a véleményem, hogy
ezen folyamatnál fontos szerepet játszik a hősugárzás és a hő elnyelése
a levegő vízgőz és szénsavtartalma, esetleg az ozon által is.
Ritter kiszámítja továbbá, hogy minő volna a föld középpontjának
hőmérséklete, ha a földön keresztül fúrt széles légtárnát képzelünk. Nem
felejti el természetesen, hogy a nehézségi erő a mélységgel változik,
úgy hogy a föld középpontjában nullával lesz egyenlő. Ezt tekintetbe
véve kiszámítja, hogy e légtárna középpontjában a hőmérsékletnek mintegy
32,000 foknak kell lennie. A föld középpontjának hőfoka szerinte 100,000
fok körül van. Ebből megérthetjük, hogy a gázalakú égitestek belsejében
mért emelkedik a hőmérséklet. Amennyiben a föld 400 km mélységen túl
valószínűleg gázalakú, Ritter számításainak ezesetben is van bizonyos
alapjuk. A föld belsejében lévő gázak fajhője azonban kétségkívül sokkal
nagyobb, mint azon gázaké, amelyekkel Ritter foglalkozott. A föld
középpontjának hőfoka ezért kisebb lesz, mint ahogy Ritter kiszámította.
Ha a vegyi folyamatoktól eltekintünk, Ritter becslését kevesebbre mint
felére redukálhatjuk. Azon mélységben körülbelül három millió légköri
nyomást tételeznek fel.
Most visszatérhetünk a napról való elmélkedésünkre. A nap külső
rétegeiben a nehézségi erő körülbelül 27·4-szer nagyobb, mint a földön;
ennek következtében befelé a hőmérséklete kilométerenként 274 fokkal
emelkedne, ha a nap légköre levegőből állana.[10] Azonban e légkör főleg
atomokká bomlott hidrogénből áll, míg földünkön a hidrogén molekuláris
állapotban fordul elő, ahol minden molekula két atomból áll. Az egyatomú
hidrogén fajhője az ottani hőmérsékleten 10 körül van, azaz 42·5-szer
nagyobb, mint a fagyponton lévő levegőé. Ennélfogva a nap legmagasabb
gázrétegeiben a hőmérséklet kilométerenként mintegy 6·5 fokkal
változna.[11] Mivel a világító napfelhők hőfokát 7500 fokra becsülték, a
fölöttük lévő nap-légkörnek körülbelül 1200 km-t kellene elérnie.
Mindamellett e légkör nyomása Jewellnek az elnyelési vonalak helyzetére
vonatkozó kutatása szerint csak öt vagy hat atmoszféra. A földön e
nyomás 27·4-szer kisebb lenne, azaz körülbelül 0·20 atmoszféra. A
világító napfelhők feletti gáztömeg tehát nem nagyobb, mint a 12 km
fölötti légréteg tömege, ahol már csak a legmagasabb bárányfelhők
lebegnek.
Napfogyatkozások alkalmával meghatározták a napon lévő kromoszfera
vastagságát, vagyis a világító napfelhők fölött lévő, a hidrogénre
jellemző rózsaszínű gázréteget, amelyet 8000 km-nyinek találtak, holott
ez az előbb említett értéknek[12] több mint hatszorosa. Ugyanazon
eredményhez jutunk tehát, mint a földet illetőleg, t. i. hogy a
légkörnek sokkal magasabbnak kell lennie, mint ahogy az Ritter
számításai szerint kiadódik.
Sőt helytelen annak a felvétele is, hogy a nap-atmoszfera legkülsőbb
rétegeiben 0 fokra, vagy még alacsonyabbra sülyedne a hőmérséklet. A
sugárzás sokkal nagyobb ott, semhogy ily erős lehűlés előállhatna. A
nap-atmoszfera ezen rétegeiben kétségkívül sok az összesűrűsödött rész;
erre abból következtethetünk, hogy a nap fénye a peremétől kifelé
gyöngül, midőn a fény a nap magasabb gázrétegein halad át. Ezen
csöppeket a nap sugárzása melegíti, és magas hőmérsékletüket a környező
gázaknak átadják. Ugyanaz a dolog áll itt, mint a föld atmoszférájában
is; a nap sugárzását számos porrész nyeli el, miközben e részek 50 vagy
60 hőfokot vesznek föl, amit azután a körülöttük lévő gázakkal közölnek.
Mindkét esetben a magasság növekedésével járó hősülyedés lassúbb, mint a
hogy azt Ritter számította, és ezért a légkör többszörösen magasabb
Ritter becslésénél.
Térjünk vissza Ritter művéhez. Kiszámította, hogy egy gömbalakú,
gázszerű ködfoltban hogyan kell változnia a mélységgel a hőmérsékletnek,
a sűrűségnek és a nyomásnak. E számítások szerint, ha a nap atomokra
oszlott hidrógénből állana, akkor középpontjában a hőmérséklet 25 millió
fok volna, a nyomás 8·5 milliárd atmoszféra és a fajsúly 8·5 lenne (a
vízé 1). Ha a nap jelenlegi sugarának tízszeresével ködfolttá bővülne
ki, akkor középpontjának hőfoka 2·5 millió fokot tenne ki. Azonban a nap
jelenlegi nagyságára való összehúzódás következtében a nehézségi erő
1-nek 100-hoz való arányában növekedne, és a kilométerre eső hőemelkedés
is ennek megfelelően nagyobbodna. De mivel a sugár eredeti hosszának
tized részére csökkent, a középpont hőmérséklete régi értékének száz
tizedrésze lenne, vagyis tízszerte nagyobb volna, mint a ködfoltban. Ez
a nap minden más pontjára is áll; az összehúzódás következtében beálló
hőemelkedés tehát a nap sugarával fordított arányban áll. Viszont a nap
gázai a roppant nyomás következtében valószinüleg nem követik az
egyszerű gáztörvényeket, ezért a nap belsejének hőmérséklete nem oly
magas, amint azt Ritter fölvette. Szerinte ha a nap gázállapotban lévő
vasból állana, hőmérséklete 1·375 millió fokot érne el. A nap
összehúzódása folytán előálló hőemelkedés erős hőelnyelő vegyi
folyamatokat indít meg, amelyek viszont nagy mértékben csökkentik a
hőmérsékletet. A nap hőmérsékletének átlagát körülbelül 10 millió fokra
becsülhetjük.[13]
Ha egy gáztömeg, mint az említett ködfolt, összehúzódik, hőmérséklete,
mint mondottuk, növekszik; e hőemelkedésnél azon meleg nagy része fogy
el, amely meleg Helmholtz felfogása szerint az összehúzódásnál szabaddá
válik. Ha vegyi folyamatok nem fordulnának elő, akkor a fentemlített
érték 81 százaléka melegedésre szolgálna, míg a kisugárzásra csak 19
százalék maradna. Ezen számításaiban Ritter kétatomú hidrogént vesz fel,
H2-t; az egyatomú hidrogén 50 százalékot sugározna ki. Ebből az
következik, hogy a nap nem tarthatná meg tovább jelenlegi sugárzási
energiáját, mint körülbelül 5 (illetőleg 12) millió évig. Azonkívül az
elmult idők folyamán a nap kisugárzásának már tetemesen csökkennie
kellett volna. Ritter jól tudta, hogy a geológusok szerint a földi élet
tartamának sokkalta nagyobbnak kell lennie; de ő, mint a legtöbb
fizikus, annyira meg volt győződve arról, hogy a Helmholtz által
föltételezett hőforrás a nap számára a legjelentékenyebb, hogy nem
fektetett nagy súlyt a geológusok véleményére. A későbbi kutatások
azonban még nagyobbították a geológusoknak a föld korára és a nap
változatlan kisugárzására vonatkozó becsléseit. Van’t Hoffnak kutatásai
azon hőmérsékletre vonatkozólag, amely a különböző geológiai korok
sólerakodásai idején uralkodott, valamint az egyes korok
korall-riffjeinek földrajzi elosztása azt bizonyítja, hogy a föld
felületének hőmérséklete, tehát a nap sugárzási erőssége nem
változhatott nagyon e régi korok óta.
Ez okból oly hőforrást kell keresni, amely nagyobb és kevésbé változó
hőmennyiséget ad, mint aminő a nap összehúzódása által támad. Ily
hőforrást ad kétségkívül a nap lassú kihűlése alatt támadt vegyfolyamat.
Mivel ezen folyamatok a nap-ködfolt összehúzódása idején ellenkező
értelemben hatottak, ebből az következik, hogy a nap összehúzódása még
gyorsabban történt, mint ahogy azt Ritter gondolta. Azon időtartam,
amelyben a nap közvetlenül egy más nappal való összeütközése után egy
messze kiterjedő ködfoltból összehúzódott, aligha tett ki egy millió
évet, föltéve, hogy a kisugárzás mindig oly erős volt, mint most. Azon
idő alatt, míg a nap még ködfolt-állapotban volt, kell, hogy a
hőelnyelés segítségével roppant mennyiségű energiát gyüjtött légyen
össze a külső sugárzó melegből. Ezen energia később, mikor a nap
középhőmérséklete sülyedt, pótolta hőveszteségét. Ily módon a nap
hőmérséklete, és ezzel kiterjedése és kisugárzása hosszú időszakon át
csaknem állandó maradhatott. Ebből arra is következtetünk, hogy a
ködfolt állapot tovább tarthatott, mint ahogy az Ritter számításaiból
következnék.
Ritter kiterjesztette számításait azon esetre is, ha a földünkhöz
hasonló, vagyis szilárd kérgű égitest fölött a légkör oly magas volna,
hogy különböző magasságú helyeken a nehézségi erő számára különböző
értéket kellene fölvennünk. Azt találta, hogy ha az égitest szilárd
You have read 1 text from Hungarian literature.
Next - A világegyetem élete és megismerésének története a legrégibb időtől napjainkig - 09