Earth's space environment physics Print

Ze względów praktycznych - a także mając na uwadze możliwości rozwoju w Polsce przemysłu i biznesu kosmicznego - niezbędne jest utrzymywanie w naszym kraju niewielkiej lecz bardzo kompetentnej grupy fachowców posiadających szeroka wiedzę w dziedzinie fizyki plazmy kosmicznej i przestrzeni okołoziemskiej. Ze względu na specyfikę systemu Ziemia-Słońce, układu o olbrzymich rozmiarach, w którym zachodzą i sprzęgają się nawzajem skomplikowane procesy plazmowe w skalach o olbrzymiej rozpiętości, procesy opisywane za pomocą rożnych formalizmów i modeli teoretycznych, niezbędna jest szeroka, gruntowna wiedza, aby intelektualnie funkcjonować w tej dziedzinie nauki. Żadne studia wyższe w Polsce nie dają obecnie takiego przygotowania. Lukę tę częściowo wypełnia studium doktoranckie CBK, we współpracy z Instytutem Geofizyki PAN, Uniwersytetem i Politechniką Warszawską.

W ciągu ubiegłych 10 lat intensywne multi-satelitarne badania przestrzeni okołoziemskiej przyniosły znaczący postęp w rozumieniu procesów fizycznych determinujących strukturę otoczenia Ziemi i dynamikę reakcji systemu na zmiany aktywności słonecznej. Liczne misje satelitarne dostarczyły i ciągle dostarczają olbrzymiej ilości danych, których analiza nadal będzie przynosić nowe odkrycia. Centrum Badan Kosmicznych wniosło swój wkład zarówno w dziedzinie budowy przyrządów działających na satelitach Vega, Prognoz-8, Interball- Tail, Interball-Aurora, Coronas, i innych, jak i w analizie i twórczej interpretacji danych satelitarnych.

W najbliższych latach faza analizy danych z misji okresu Międzynarodowego Studium Fizyki Słońce-Ziemia będzie intensywnie kontynuowana. Powstają łatwo dostępne bazy danych, w które inwestuje także Europejska Agencja Kosmiczna (ESA). Polska ma umowę o stowarzyszeniu z ESA i udziale w jej programach.

Planowany jest udział ESA w nowych amerykańskich i japońskich misjach satelitarnych do przestrzeni okołoziemskiej, a budowa europejskiego satelity monitorującego stan przestrzeni okołoziemskiej nie jest wykluczona, zwłaszcza, jeśli pojawią się nowe technologie pomiarowe, umożliwiające pokonanie dotychczasowych barier eksperymentalnych w diagnostyce plazmy kosmicznej. CBK PAN działa również jako znaczący międzynarodowy ośrodek prognozowania warunków w otoczeniu Ziemi dla praktycznych celów łączności radiowej, lotnictwa, satelitarnego transferu danych itp.

Układ Słoneczny jest juz, w dużej mierze, rozpoznany, kolejne misje będą więc dedykowane poszczególnym, ciekawym obiektom (Io, Europa, Pluton) bądĄ szczegółowym badaniom planet już kilkakrotnie odwiedzanym, np. Mars. Następne etapy opanowywania kosmosu polegać zapewne będą na tworzeniu skomplikowanej wokółziemskiej infrastruktury (stacje kosmiczne, konstelacje i formacje satelitów, satelity je obsługujące) oraz na przejęciu do eksploracji najbliższych nam obiektów, Księżyca, Marsa, asteroidów. Planowanych jest wiele misji technologicznych, sprawdzających rożne rozwiązania techniczne, np. nowe napędy, satelity powiązane liną, żagle słoneczne, struktury nadmuchiwane, itp. Również przyszłe misje naukowe wymagały będą zastosowania nowych rozwiązań technicznych: teleskop kosmiczny nowej generacji, misje interferometryczne do obserwacji planet pozaziemskich, misje fizyki fundamentalnej są tu tylko wybranymi przykładami. Taki rozwój technologii oraz przyszłe próby badania i eksploracji ciał Układu Słonecznego wymagały będą wykształcenia i praktycznego przygotowania nowych kadr.

Jakkolwiek od dawna podejrzewano, ze atmosfera Ziemi, klimat, mogły być w minionych epokach geologicznych modyfikowane przez wpływy zewnętrzne, to dopiero w ostatnich dwóch dekadach pojawiły się metody pomiarowe umożliwiające systematyczne badania. Obecnie bezspornie wiadomo, ze planety i inne ciała US ulegają nieustannemu bombardowaniu przez atomy i molekuły neutralne, cząstki pyłowe, wysokoenergetyczne jony (promieniowanie kosmiczne), itp. pochodzące z zewnątrz, tzn. z ośrodka międzygwiazdowego, bliższych i dalszych gwiazd , i innych obiektów występujących we Wszechświecie. Równocześnie US jest nieustannie poddawany strumieniowi fotonów, czasami o skrajnie wysokich energiach, wypromieniowanych przez rożne źródła emisji we Wszechświecie.

Badania wymienionych zjawisk prowadzą z jednej strony do poznania procesów fizycznych decydujących o stanie materii (plazmy) międzyplanetarnej wewnątrz US, do poznania jej oddziaływań z planetami, do poznania natury materii międzygwiazdowej otaczającej US, a z drugiej strony do zrozumienia, jaką rolę w ewolucji Ziemi i ogólnie US odgrywały zmienne warunki zewnętrzne narzucone przez "resztę Wszechświata". Jakkolwiek na ogół skale czasowe tych procesów są długie, porównywalne do trwania epok geologicznych, to ostatnio pojawiły się przesłanki do mniemania, że pewne gwałtowne zmiany w gazie międzygwiazdowym określającym rozmiar tzw. heliosfery (obszaru wypełnionego plazmą wypływającą ze Słońca, w której zanurzone są wszystkie planety), mogą zachodzić w czasie niewielu tysięcy lat, lub nawet tylko setek lat, co może być nieobojętne dla naszej cywilizacji . Są też podstawy do przypuszczeń, ze wspomniany powyżej strumień fotonów osiągał chwilami w przeszłości - a być może powtórzy się to w przyszłości - poziom katastroficzny z punktu widzenia warunków na Ziemi . Sytuacje takie mogą np. towarzyszyć eksplozji niezbyt odległych gwiazd związanych ze zjawiskiem tzw. supernowych lub bursterów promieniowania gamma. Mamy tu więc problem ekologii w najszerszej skali.

Kandydaci na studia doktoranckie powinni mieć zaliczone wykłady z fizyki eksperymentalnej i podstaw fizyki teoretycznej, oraz opanowane metody matematyczne fizyki w takich stopniu, jak zwykle to wymagane jest w programie studiów fizyki.

PhD studies website

Last Updated on Wednesday, 09 May 2012 10:59