Točitá koule roztaveného sodíku

Měření tepla
je tu zásadní diagnostika. Aby vše probíhalo, jak má. - Měření tepla?
- Ano. Je špatně, když je moc horko? Sodík se v teple roztahuje, nádoba má omezenou kapacitu,
u jisté teploty přeteče. A přetéct by neměla. Jaká to je teplota?

Asi 130 stupňů. - Už jste se jí někdy přiblížili?
- Ne. Máme teploměry a záložní teploměry
a záložní záložní teploměry. Pojďme video založit na tom,
co tahle věc vůbec je. Tohle je třímetrová
koule roztaveného sodíku. To je 12,5 tuny horkého, tekutého kovu. Může se otočit
až čtyřikrát za vteřinu. Při takové frekvenci
se povrch koule točí více než 130 km/h.

To je více než 80 mil za hodinu. Má to reprezentovat Zemi. Snaží se zjistit,
jak Země generuje magnetické pole. První vědci, kteří to studovali, počínaje Williamem
Gilbertem v roce 1600, se domnívali,
že Země je permanentní magnet. Dnes víme, že vnitřní jádro je pevné a tvoří ho především železo a nikl,
feromagnetické prvky.

Jeho teplota je
ale skoro 6000 Kelvinů, což je nad jejich Curieovou teplotou, takže by v žádném případě
nemohli být permanentními magnety. To samé platí
pro pevný zemský plášť. Je na permanentní magnet příliš horký. Proto nám zbývá tekuté vnější jádro
jako jediný možný zdroj magnetického pole. A tohle modeluje
třímetrová koule plná tekutého sodíku. Musí být co největší, musí být co nejrychlejší a tekutý sodík je
nejlepší vodič ze všech tekutin.

Jeho nevýhoda je,
že je nebezpečný a hořlavý... Porucha by byla
mírně katastrofická. Je to zvláštní fráze, ale... Mírně katastrofická? Většina budov se hasí vodou,
ale tato laboratoř ne. A to proto, že takhle vypadá
reakce jedné kapky sodíku s vodou.

Teď to vynásobte 2,5 tunami a máte mírně katastrofický scénář. Ale vědci na to vymysleli jiný plán. Nad koulí je
nádoba s tekutým dusíkem, takže pokud se něco pokazí,
můžete ji ihned na experiment vylít. Takže tohle je
fyzikův superhasičák? Je to záložní plán.
Hlavní plán je žádná porucha. Záložní plán je
uhasit oheň kryogenikou.

A funguje to skvěle.
Má o 300 °C méně než sodík. Sodík nemůže
v dusíkové atmosféře hořet, koule se zmrazí, uniklý sodík
také zmrzne a všechno je v pohodě. Ale když všechno funguje, jak má točící se koule
tekutého kovu vytvářet magnetické pole? U Země je to takhle: Když Země vyzařuje
teplo do vesmíru, její jádro chladne. To znamená, že pevné jádro roste, když nikl a železo
tuhnou na jeho okraji.

Jiné, lehčí prvky, například síra, zůstanou ve vnějším jádru. A tak jsou tyto
lehčí prvky nadnášeny a stoupají nahoru
v turbulentních proudech. K tomu přidejte, že Země se otáčí. Rotace způsobuje, že z proudů jsou spirály přibližně
rovnoběžné s osou rotace Země.

Tyto spirálovité proudy tekutého kovu mohou zachytit magnetické siločáry. Jak se pohybují a natahují pole, vytváří elektrické proudy,
které mají vlastní magnetická pole. Když se magnetická pole
vytváří rychleji, než zanikají, pak dostanete soběstačný
elektrický generátor, dynamo. Generací magnetických
polí dynamem myslíme, že máte turbulentní vodič, například jádro,
které spontánně generuje magnetické pole.

Když tam je aspoň trochu proudu, vytvoří malé pole,
které způsobí další pohyb, který vytvoří další proud,
další pole, víc pohybu, nakonec jen
přeměňujete pohyb na proud. Ale je to nestabilní. To je neintuitivní, na začátku není žádné pole,
kde se tedy vezme proud?

Ne, všechno, co potřebujete,
je naprosto miniaturní pohyb. Náhodný proud
se rozroste po celém tělese. Je to nestabilní,
takže nezáleží, kde byla první jiskra. Jsme ve stádiu,
kdy nevytváříme vlastní magnetická pole, ale doufáme,
že to dokážeme v příštím experimentu. Zatím aplikujeme magnetické
pole zvenčí a sledujeme, jak se pomocí turbulence zvětšuje. Zatím dostáváme různá
zesílení podle dalších okolností, například můžeme
aplikovat externí magnetická pole, která se otočí tokem sodíku, a magnetické pole pod jistým úhlem může být až desetkrát
větší než to externí.

I když dynamo ještě nemáme,
získáváme hodně energie. A proč je důležité
rozumět magnetickému poli Země? Víme, že díky magnetickému
poli je Země obyvatelná. Jednak kvůli tomu,
že magnetosféra nás brání proti nejhorším slunečním bouřím.

Ale poslední
dobou magnetosféra slábne. a posledních 170 let zesláblo o 10 %,
vůbec nevíme proč. Velmi slabé je nad jižním Atlantikem,
takzvaná jihoatlantická anomálie. Víme, že se pole
v historii Země mnohokrát převrátilo. A nevíme, kam spěje teď. S dnešními poznatky
nemůžeme nic předvídat. Proč je to důležité?

Magnetické pole má počasí,
má různé změny a možná by se hodila předpověď,
ať se na ně můžeme připravit. A umožní nám to
tato koule předpovídat? Je to experiment,
nikdo to nikdy dřív nezkusil, je jediný na světě,
takže nevíme, co nás čeká. Proto děláme experimenty. Nevíme, jestli je možné
předpovídat budoucnost magnetického pole. Je to otevřená otázka.

Překlad: Šaman Bobo
www.videačesky.cz