Ганц эвэрт, луу мэтийн үлгэр домгийн амьтдаас эхлээд устөрөгчийн бөмбөг хүртэлх хүний оюун ухаанаар бүтээгдсэн бүх зүйлээс магадгүй хамгийн гайхалтай нь хар нүх байх. Энэ бол орон зайд орших, тодорхой хил хязгаартай нүх бөгөөд түүн рүү унасан юу ч буцаж гарч ирж чадахгүй. Асар их татах хүчтэй энэ урхинд гэрэл хүртэл баригдаж, үүрд үлдэнэ. Тэнд орон зай мурийж, цаг хугацааны явц гажуудна. Хар нүх нь бодит объект гэхээс илүү шинжлэх ухааны уран зөгнөлийн юм уу эртний үлгэрийн сэдэв шиг санагдана. Гэвч хар нүхнүүд бодитойгоор оршин байх ёстойг физикийн хуулиуд заадаг байна. Зөвхөн манай одот орчлонд л гэхэд сая саяараа байж болзошгүй
нь.
“Там” руу буухад
Өөрийгөө од хоорондын аварга хөлгийн ахмад байна гээд төсөөлөгтүн. Үндэсний газарзүйн нийгэмлэгийн даалгавраар та огторгуйн уудамд нэг нэгнээсээ хол зайд орших хэд хэдэн хар нүхийг судалж, өөрийн ажиглалтыг Дэлхий рүү радио дохионы тусламжтайгаар илгээх ёстой.
4 жил, 8 сар аялсны эцэст таны хөлөг Нэхэгч эхнэр одны харалдаа байрлах, Дэлхийд хамгийн ойр Гадес (Там) хэмээх хар нүхний хавьд зогсоно. Од хоорондын зайд тархсан устөрөгчийн атомууд2 (тэдгээрийн дундаж нягт 6*10-2 см-3 байна) хар нүхний таталцлын орны нөлөөгөөр дотогшоо унаж (сорогдож) байгаа нь зурагтын дэлгэцээс харагдана.
Тэдний хөдөлгөөнийг та хаа сайгүй харна. Тэд нүхнээс хол зайд удаан хөдлөх боловч түүнд ойртох тусам хурдсах болно. Энэ нь яг л Ниагарын хүрхрээг санагдуулах бөгөөд гагцхүү атомууд зөвхөн зүүнээс бус бас баруунаас, хойноос, урдаас, дээрээс, доороос ер нь бүх талаас унаж буйгаараа ялгаатай.
Ямар нэг үйлдэл хийхгүй бол та ч тийшээ сорогдож орно.
Одоо, та өөрийн хөлгийг чөлөөт нислэгийн траекториос хар нүхний тойрог замд тун болгоомжтойгоор оруулах хэрэгтэй. Гэхдээ хөлөгт үйлчлэх төвөөс зугатаах хүч ба хар нүхний татах хүчний үйлчлэл тэнцэж байх ёстой (Дэлхийг тойрон эргэлддэг хиймэл дагуулуудын орбит шиг). Аюулгүй байдлаа хангасны дараа та хөлгийн хөдөлгүүрийг асааж, судалгаандаа бэлдэнэ.
Юуны өмнө та, унаж буй устөрөгчийн атомуудын цацаргах цахилгаан соронзон долгионыг дуран авайд олж харах болно. Хар нүхнээс хол зайд тэд тун хүйтэн байх тул зөвхөн радио долгион цацна. Гэвч нүхэнд ойртох тусам тэдний уналт түргэсч, бас өөр хоорондоо мөргөлдөн, хэдэн мянган хэм хүртэл халсны улмаас гэрэл цацруулж эхэлдэг. Хар нүхэнд бүр илүү ойртохдоо улам хурдасч, мөргөлдөөний үр дүнд хэдэн сая хэм болтлоо халж, рентген цацраг гаргана. Та, хар нүхний хавиас ирэх энэ цацрагийг ажиглангаа, Дэлхийгээс хар нүхнүүдийг хэрхэн эрж хайж байсныг санах болно. 60-аад онд зөвлөлтийн одон физикчид Я.Б.Зельдович, И.Д.Новиков нар, хар нүх рүү сорогдож буй хий хүчтэй рентген туяа цацруулна гэсэн санаа дэвшүүлсэн юм. 1972 онд америкийн одон судлаач Р.Жиаккони Тэнгэрийн олом одны ордын X-1 объектоос ирж байгаа рентген цацрагийг бүртгэснээр Зельдович, Новиков нарын таамаглалыг баталж, Дэлхийгээс 14 мянган гэрлийн жилийн зайд орших тэр объектыг хар нүх хэмээн үзэх болсон юм.
Та дуран авайгаа “дотогш” чиглүүлж, бас хар нүхэнд ойртсон хэвээрээ байвал, өмнөхөөсөө ч их халж бүр гүнд орсон устөрөгчийн атомуудын цацаргах гамма туяаг “харах” болно. Ингээд эцэст нь, яг төв дунд нь хар нүхний харанхуй зээрэнхийг олж үзнэ.Таны дараагийн алхам бол хөлгийн тойрог замын уртыг ча
мбай хэмжих явдал. Энэ нь ойролцоогоор 1 сая км буюу Дэлхийг тойрох Сарны тойрог замын уртын хагас байна. Дараа нь та алсын оддыг хараад тань шиг хөдөлж байгааг нь мэдэх болно. Тэдний хөдөлгөөнийг ажигласны дүнд, хар нүхийг нэг бүтэн тойроход 5 мин 46 с болж буйг тодорхойлж авна. Энэ бол таны “тойрох хөдөлгөөний үе” юм.Өөрийн тойрог замын үе болон уртыг мэдсэнээр хар нүхний массыг тодорхойлох боломжтой. Ингэхдээ та, 1685 онд Нар ба түүний аймгийн гарагуудын массыг олохдоо Ньютоны ашигласан аргыг хэрэглэх болно. Учир юун хэмээвээс, бүх ертөнцийн таталцлын хууль ёсоор аливаа биеийн таталцлын хүч түүний массаас шууд хамааралтай байдаг. Харин тэнгэрийн эрхэсийн хөдөлгөөнийг илэрхийлэгч Кеплерийн хуулиар бол энэ хүч нь тэдний тойрог замын уртын гурван зэрэгтийг, тойрох хөдөлгөөнийх нь үед хуваасан харьцаатай бас шууд хамааралтай байна. Өөрийн хөлгийн тойрог замыг тооцохдоо физикийн эдгээр хуулийг хэрэглэснээр, Там хэмээгч энэ хар нүх нь Нарнаас 10 дахин их масстай (10*Mнар) болохыг мэдэж авна. Энэ масс нь үнэн хэрэгтээ, 2 тэрбум жилийн өмнө таталцлын коллапст3 орж хар нүхийг үүсгэсэн тэр одны масс, түүнээс хойших бүх хугацааны туршид хар нүхний сорж авсан од хоорондын устөрөгчийн атомуудын нийт масс, хар нүхэнд унасан бага гарагууд ба төөрсөн од хоорондын хөлгүүдийн массын нийлбэр байх болно.
Аялалд гарахынхаа өмнө та хар нүхний талаар нарийвчлан судалсан байна. 70-аад онд англи, канадын одон физикчид С.Хокинг, В.Израэл, Б.Картер нар Эйнштейний харьцангуйн ерөнхий онолын (ХЕО) төсөөллүүдийг ашиглан, хар нүх бол гайхалтай энгийн объект гэдгийг баталсан.
Хар нүхийг илэрхийлэгч үндсэн шинж чанарууд болох гэрлийн цацрагийг хүртэл хазайлгадаг асар их татах хүч, бас гадаргын хэлбэр болон хэмжээ зэрэг нь түүний масс ба хөдөлгөөний тоо хэмжээний момент гэсэн хоёрхон тоогоор тодорхойлогдох ажээ. Энэ момент бол хар нүх өөрийн тэнхлэгийг тойрон хэр хурдтай эргэж буйг илэрхийлэх хэмжүүр юм. Эргэж байгаа хар нүх нь түүн рүү татагдан унаж буй бүх юмыг эргэлдүүлсэн хуйлралыг үүсгэдэг байна.
Унаж байгаа од хоорондын устөрөгчийн атомуудын нэг хэсэг нь нар зөв, нөгөө хэсэг нь нар буруу чиглэлд эргэнэ. Ингэсний дүнд тэд өөр хоорондоо мөргөлдөх боломжтой, гэхдээ ихэнхдээ нүх рүү эргэлдэлгүй шууд (“босоогоор”) унах болно. Тиймээс та, 10*Mнар масстай энэ хар нүх бараг л эргэлдэхгүй байна, түүний хөдөлгөөний тоо хэмжээний момент тэгтэй тэнцүү шахам утгатай байна гэсэн дүгнэлт хийнэ.
Масс, хөдөлгөөний тоо хэмжээг мэдэж байгаа тохиолдолд ХЕО-ын томъёонуудыг ашиглан хар нүхэнд байх ёстой бүх шинж чанаруудыг тооцоолон мэдэх боломжтой. Эдгээрээс хамгийн сонирхолтой нь, түүний гадаргуу буюу хаяа4 хэмээн нэрлэгдэх тэр хязгаарын шинж чанар юм. Чухамхүү энэ л хязгаараас дотогш нэвтэрсэн ямар ч зүйл, сансрын хөлөг, радио долгион, гэрэл, рентген ба гамма туяа мэт дурын цацраг буцаж хэзээ ч гарч ирэхгүй болдог. Манай хар нүх эргэлддэггүй учраас түүний хаяа бөмбөлөг хэлбэртэй байх бөгөөд хамгийн том тойргийн радиус нь 185 км буюу Лос-Анжелесын периметртэй тэнцүү байна.
Таны хөлгийн тойрог замын урттай (1 сая км) харьцуулахад энэ ч бага хэмжигдхүүн л дээ. Гэхдээ л иймхэн жижиг эзэлхүүнд нарнаас арав дахин их масс төвлөрч байна! Хэрэв хар нүх маань яг ийм эзэлхүүн ба масстай хатуу бие байсан бол түүний дундаж нягт нь 1012г/см3 болно. Гэтэл таны ажигласнаар бол хар нүх вакуумаас, өөрөөр хэлбэл оргүй хоосноос бүтсэн эд байна. Хар нүхний хаяаны гадна талд, нүх рүү сорогдож буй устөрөгчийн атомууд болон таны хөлгийг эс тооцвол өөр ямар ч бодис байхгүй ээ. 2 тэрбум жилийн өмнө мөхөж хар нүхийг үүсгэсэн тэр одны 10 нартай тэнцэх хэмжээний масс нь хаяаны дотор талд цугласан байна. Тэгээд тэндээсээ эргэж хэзээ ч гарч ирэхгүй, бас ямар ч мэдээлэл өгөхгүй учраас тэдгээрийг манай Орчлонт Ертөнцөөс бүрмөсөн алга болсон гэж үзэхэд буруутахгүй. Тэднээс үлдсэн ганц зүйл гэвэл таны хөлгийн тойрог замд нөлөөлж байгаа айхтар лут таталцлын орон юм. Энэ орон 185 км урттай экватор бүхий бөмбөлгийн гадарга дээр, бүхнийг ялан дийлэгч татах хүчээр хаяа үүсгэж байна.
Та, хаяаны тойргийн уртыг тодорхойлчихоод, даруйхан түүнийгээ Pi=3.14159... тоонд хувааж, хар нүхний диаметрыг олох гэсэн хүслээ арай гэж дарна. Учир нь, хоёр шалтгааны улмаас дээрх арга найдваргүй болохыг та мэдэж байгаа. Нэгдүгээрт, хар нүхний аймшигтай таталцлын талбай эргэн тойрны орон зайн геометрийг бүрэн гажуудуулах учраас түүний диаметр нь хаяны тойргийн уртыг Pi-д хуваасан харьцаанаас үлэмж их байж болох юм. Хоёрдугаарт, диаметр хэмээх ойлголт нь та түүнийг хэмжих боломжтой тийм үед л утга төгөлдөр байна. Гэтэл хар нүхний хаяаны диаметрыг тодорхойлохын тулд түүний гүнд нэвтрэх хэрэгтэй болно, харин тийшээ орчихвол буцаж өөрийн Орчлонт Ертөнцөд гарч ирж чадахгүй. Бүр хэмжилтийн үр дүнгээ ч Дэлхий рүү дамжуулж чадахгүй. Нөгөө л гайтай татах хүчнээс болоод илгээсэн дохио чинь хаяаг нэвтэрч гарахгүй.
“Энэ ч гайгүй хэрэг ээ. Нүхний диаметрийг туршлагаар тодорхойлж чадахгүй ч гэсэн ХЕО-ын томъёонуудаар олж болно шүү дээ” хэмээн та өөрийгөө тайвшруулна. Гэвч, гаднаасаа хар нүх туйлын энгийн боловч харин түүний дотор талын тухайд ингэж хэлж болохгүй гэдгийг тэр дороо санана.
Масс ба хөдөлгөөний тоо хэмжээгээр нь нүхний гадна шинж чанаруудыг бүгдийг нь тооцоолж чадах боловч дотор талынх нь талаар юу ч мэдэж чадахгүй. Магадгүй хар нүх эмх замбараагүй бүтэцтэй, тэгш хэмгүй байж болох юм. Үгүй ч байж мэднэ. Юутай ч танд байгаа тэр ядмаг мэдээллээр нүхний диаметрийг тодорхойлж болохгүй ажээ.
Нөхцөл байдал ийм үед та хар нүхний хаяа орчмыг л судалж болно. Гэхдээ хүний амь гарздахаас сэргийлэн 10 см-ийн хэмжээтэй Р3Д3 хэмээх роботыг5 илгээхээр шийднэ. Өөрт нь суулгасан дамжуулагчын тусламжтайгаар уг робот ажиглалтын үр дүнгээ тань руу илгээж байх болно. Түүний гүйцэтгэх даалгавар тун энгийн. Пуужинт хөдөлгүүрийн тусламжтайгаар хөлгийн тойрог замаас гарч, хар нүх рүү унаж эхлэх ёстой юм. Ийнхүү унаж байхдаа өөрийнх нь электрон схемүүд хэрхэн ажиллаж байгааг болон туулсан зайгаа таны хөлөгт мэдээлж байх ёстой. Үүний тулд хурц ногоон өнгийн лазерын гэрлийг ашиглаж болох юм.
Харин та энэ дохиог хүлээн авч, түүнд агуулагдсан мэдээллийг тайлж уншихаас гадна долгионы уртыг нь бас ажиглахаар шийднэ. Яагаад гэвэл Р3Д3-ын лазерын үүсгүүрээс цаг ямагт ногоон гэрэл илгээж байгаа боловч роботыг хар нүхний хаяанд ойртох тусам таны бүртгэж буй гэрлийн өнгө улаан болж эхэлнэ. Ийм “улаан шилжилт” нь нэгдүгээрт, ирж буй долгион хар нүхний татах хүчний эсрэг ажил хийж, энерги зарцуулсны улмаас үүсч байгаа боловч, хоёрдугаарт, гэрлийн долгионы үүсгэгч нь танаас холдож буйгаас шалтгаалан бий болох Допплерын эффектын үр дүн юм. Лазерын дохионы “улаан шилжилтийг” хэмжсэнээр роботын уналтын хурдыг тооцоолж болно.
Ингээд туршилт эхэллээ. Р3Д3 тойрог замаас алгуур салан хөдөлнө. Яг энэ мөчөөс эхлээд та роботоос ирэх лазерын дохионуудыг бүртгэхийн тулд цагаа ажиллуулна. 10 с-ийн дараа, бүх систем хэвийн ажиллаж байна, 2600 км доошилсон байна гэсэн мэдээ ирнэ. Та бүртгэгдсэн лазерын гэрлийн өнгөөр нь, тухайн мөчид робот 650 км/с хурдтайгаар унаж байгааг тодорхойлно. Дахиад 10 с өнгөрөхөд, өөрөөр хэлбэл цагийн тоолуур ажиллаж эхэлснээс хойш 20 с-ийн дараа роботын хурд хоёр дахин нэмэгдэж 1300 км/с болох ба харин түүний туулсан зай дөрөв дахин ихэсч 10400 км болно. Минутын дараа бол хурд нь бүр 9000 км/с болж6, робот 130 мянган км буюу хаяа хүртэлх зайн 5/6-ыг туулсан байна.
Одоо та тун анхааралтай байх хэрэгтэй. Дараагийн хэдэн секунд шийдвэрлэх ач холбогдолтой учраас, ирж байгаа мэдээг нарийн бичиж авахын тулд өндөр хурдны бүртгэгч системийг залгана. 61 с-ийн дараа Р3Д3, одоохондоо бүх систем хэвийн ажиллаж байна, нүхний хаяа хүртэл 8000 км зай үлдсэн байна, түүн рүү 15000 км/с хурдтай ойртож байна гэж мэдээлнэ. 61.6 с өнгөрлөө. Бүх зүйл хэвийн, хаяанд хүрэхэд 2000 км үлдэж, хурд 30000 км/с (буюу гэрлийн хурдын 10% болсон байх тул ирж буй дохионы өнгө мэдэгдэхүйц өөрчлөгдөж эхэлнэ) болно. Харин дараачийн 0.1 с-ийн туршид та, лазерын гэрэл ногоон байснаа улаан, хэт улаан туяа болж, тэгээд богино долгион, сүүлдээ бүр радио долгион болж хувиран, эцэстээ бүр мөсөн алга болохыг ажиглана. 61.7 с-ийн дараа гэхэд лазерын дохио алга болж, бүх зүйл дууссан байна. Р3Д3 гэрлийн хурдад хүрч, нүхний хаяаг даван алга болжээ.
Үргэлжлэл бий
Орчуулсан Б.Алтанхүү (МУИС, ФЭС)
Орчуулагчийн тайлбарууд
1НАСА (NASA) – Америкийн Үндэсний Агаар, Сансар Судлалын Нийгэмлэг.
2Од хоорондын зайд тархсан устөрөгчийн атомууд – од хоорондын зай нь оргүй хоосон биш бөгөөд тэнд од хоорондын хий түгсэн байдаг. Энэ хийн 90%-ийг устөрөгчийн атомууд бүрдүүлнэ.
3Таталцлын коллапс – од өөрийн таталцлын радиус гэж нэрлэгдэх тэр хүрээнээс бага хэмжээтэй болтлоо агших үзэгдэл. Харьцангуйн ерөнхий онол ёсоор, таталцлын радиустайгаа тэнцүү радиустай болсон биеийн масс хязгааргүйд хүрдэг.
4Хаяа буюу горизонт – таталцлын радиусаар хязгаарлагдсан мужийн хил.
5Р3Д3 хэмээх робот – Холливудын алдартай “Оддын дайн” кино цувралын нэгэн баатар нь Р2Д2 робот юм. Түүнийг дуурайн нэрлэсэн байна.
6Роботын хурд V=2GM/R гэсэн хуулиар өөрчлөгдөнө. Энд: R-мурийлтын радиус, G-таталцлын тогтмол, М-масс.
No comments:
Post a Comment