Video: Evolucija Meseca

Prati nas kroz celu našu istoriju i uvek je predstavljao izvor inspiracije. Sa druge strane, toliko smo se navikli na njegovo prisustvo, da ga često i ignorišemo. Ako bi se desilo da preko noći nestane, planeta Zemlja više ne bi bila ista planeta.

Ovaj video ukazuje na činjenicu da svaku potragu treba početi od samog početka, bez preskakanja – to važi i za našu potragom za tajnama svemira. Prva stanica na tom putu: Mesec!

Oblaci oko planete Zemlje su se spustili, što može biti dobro

Zemljini oblaci bi su se malo spustili – u proseku, izgubili su 1% svoje visine.

Ovaj podatak je utoliko značajniji ako se uzme u obzir da se ovaj gubitak desio tokom prve decenije ovog veka. Ovaj zaključak se zasniva na podacima i slikama koje su napravili sateliti svemirske agencije NASA. Ovakva promena može imati uticaja na buduće kretanje globalne (svetske) klime.

Naučnici sa univerziteta u Oklandu na Novom Zelandu (Auckland, New Zeland) su analizirali kretanje oblaka tokom prvih 10 godina ovog veka (merenja su obavljena od marta 2000. do februara 2010. godine). Merenja je obavio instrument koji se skraćeno zove MISR (Multi-angle Imaging SpectroRadiometer) koji se nalazi na satelitu TERRA, koji orbitira oko Zemlje.

Prikaz rada instrumenta MISR na satelitu TERRA

Analiza koja je prikazana u nedavno objavljenom radu je ukazala na sveopšti gubitak visine oblaka oko cele planete. Kada se 1% gubitka visine pretoči u broj, oblaci na našem nebu su se u proseku spustili za nekih 30 do 40 metara. Direktan razlog tome je smanjeni broj oblaka na većim visinama.

Ovako gledano, dobijeni podatak je samo statistički rezultat koji se može sutra promeniti…

Vodeći istraživač u pomenutoj analiti Rodžer Dejvis (Rodger Davies) je istakao da i ako je prerano pričati o svojevrsnom rekordu, ovaj podatak nam govori da se nešto značajno dešava. Dugoročno posmatranje će otkriti kakve će posledice imati ovaj fenomen na promenu globalne temperature.

Stalno opadanje visine Zemljinih oblaka bi omogućilo planeti se efikasnije hladi, što bi, dalje, dovelo do smanjenja temperature površine i tako potencijalno usporilo globalno zagrevanje i njegovo efekte (sve pod uslovom da verujete da je globalno zagrevanje u toku). Opisana pojava može predstavljati svojevrsnu negativnu povratnu spregu – promena koja je uzrokovana zagrevanjem, radi protiv samog zagrevanja. „Ne znamo tačno šta uzrokuje spuštanje oblaka“ kaže Dejvis, „ali to može biti i zbog promena u kretanju oblaka koje je, nekada dozvoljavalo oblacima da se penju na veće visine.“

Satelit TERRA će sakupljati informacije o oblacima do kraja ove decenije, a podatke koje im dostavlja MISR, naučnici će pažljivo pratiti i analizirati.

MISR, kojim upravlja laboratorija za mlazni pogon pri agenciji NASA (NASA’s Jet Propulsion Laboratory) je jedan od 5 instrumenata koji se nalaze na satelitu TERRA, lansiranog još decembra meseca 1999. godine. Sam instrument koristi 9 kamera  koje su postavljene pod različitim uglovima u odnosu na posmatranu sliku. Cilj ovakvog razmeštaja je dobijanje STEREO slike (stereo ovde ima smisao prostora i prostornosti) oblaka oko cele planete, što onda omogućava merenje njihovog kretanja i visine.

Pomenuta laboratorija za mlazni pogon (JPL) je lansirala još jedan satelit koji prati kretanje oblaka oko planete – CloudSat, 2006. godine. Ovaj satelit (prvi ovog tipa) poseduje merne uređaje koji su u stanju da „iseku“ sliku kroz oblake i da tako „vide“ njihovu vertikalnu strukturu. To daje novu perspektivu osmatranja iz svemira. Uloga novijeg satelita je da obezbedi podatke koji će poboljšati prikaz oblaka u globalnim modelima. To će poboljšati predviđanje stvaranja i kretanja oblaka i što je najvažnije – bolje spoznaje uloge oblaka u procesu promene klime.

Kamera koja snima 1 trilion slika (frejmova) u sekundi, prati kretanje fotona kroz prostor

Istraživači sa MIT-a (baš neko vreme nismo pisali o toj instituciji) su razvili novi sistem za dobavljanje vizuelnih podataka – trilion slika u sekundi (1 000 000 000 000 = 1012)! Treba imati na umu da je video ili film koji gledamo, u stvari, niz statičnih fotografija ili slika i to sa učestalošću od 24 do 30 sličica u sekundi. Dakle, novi sistem, sa tolikim brojem slika u sekundi, omogućava pomalo neverovatne stvari. Zahvaljujući novoj aparaturi, snimljen je mali segment svetlosti kako putuje kroz plastičnu flašu, odbija se na poklopcu na vrhu, da bi se, potom, vratio ka njenom dnu.

Doktor Andreas Velten, levo, i njegov kolega profesor Rameš Raskar sa eksperimentalnom postavkom koju su koristili da bi proizveli usporeni snimak odbijanja svetlosti kroz plastičnu bocu.

Postdoktorant Andreas Velten (Andreas Velten), član razvojnog tima pomenutog sistema, naziva ga „ultimativnim“ u domenu slow-motion-a (usporenog kretanja). „Sada, ne postoji i jedna stvar u svemiru koja je prebrza za ovu kameru.“ tvrdi on.

Ceo sistem se bazira na skoro razvijenoj tehnologiji koja se zove streak kamera, ali iskorišćena na pomalo neočekivani način. Otvor na samoj kameri je uzak usek. Čestice svetlosti – fotoni – ulaze u kameru kroz taj otvor i bivaju konvertovane u elektrone, koji prolaze kroz električno polje koje ih odbija. Pravac odbijanja je normalan (ortogonalan) na pravac po kome se prostire ulazni usek. Kako se električno polje menja vrlo brzo, ono više odbija fotone koji dolaze kasnije od onih koji dolaze ranije.

Slika koju kamera proizvede je, stoga, dvodimenzionalna, ali samo jedna od dimenzija (ona koja predstavlja smer i pravac useka) je prostorna. Druga dimenzija, zavisna od ugla odbijanja, je vreme. Dobijena slika predstavlja vreme dolaska fotona koji prolazi kroz jednodimenzionalno parče prostora.

Kamera je namenjena za eksperimente gde svetlost prolazi ili se emituje od strane hemijskih uzoraka. Kako su hemičari, uglavnom, zainteresovani za talasnu dužinu svetlost koju uzorak upije ili kako se emitovana svetlost menja tokom vremena, činjenica da kamera registruje samo jednu prostornu dimenziju je irelevantna.

To predstavlja ozbiljnu manu kod video kamere. Da bi proizveli super spori video, Velten i profesor Rameš Raskar (Ramesh Raskar) i profesor hemije Moungi Bavendi (Moungi Bawendi), moraju stalno iznova raditi isti eksperiment, a da pri svakom novoj iteraciji malo pomere ugao kamere. Na ovaj način, dobija se dvodimenzionalna slika koja se polako sastavlja iz mnoštva horizontalnih linija. (Ovo je sistem po kome se stvara slika na televizorima starije generacije)

Sinhronizovanje kamere i lasera, koji generiše svetlosni impuls, da bi se dobilo isto vreme ekspozicije, zahteva aparaturu sastavljenu od sofisticirane optičke opreme i vrlo fine mehaničke kontrole. Svetlosti je dovoljna samo nano sekunda (10-9s) da prođe kroz flašu, ali je zato potrebno oko sat vremena da se prikupe svi neophodni podaci koji čine konačni snimak. Zbog toga, Raskar ceo sistem zove „Najsporija najbrža kamera na svetu“.

Svetlost u pokretu: Kombinovanjem savremene optičke opreme i tehnike rekonstrukcije dobijamo prikaz prostiranja svetlosti, putem periodičnog uzorkovanja.

Matematički proračun

Posle jednog sata, istraživači imaju na hiljade setova podataka, gde svaki od njih sadrži jednodimenzionalni podatak o poziciji fotona nasuprot njegovom vremenu dolaska. Raskar, Velten i ostali u timu su razvili algoritam koji dobijene setova podataka (sirovi rezultati) pretvara  u dvodimenzionalne slike.

Sama kamera i laserski generator svetlosnih impulsa (oba uređaja spadaju u domen vrhunske tehnologije) imaju zajedničku vrednost od 250000 (25×104) američkih dolara. Njih je obezbedio Bavendi, pionir u istraživanju kvantnih tačaka: sitne poluprovodničke čestice koje emituju svetlost, a imaju veliki potencijal u realizaciji kvantnih kompjutera, video tehnologiji, proizvodnji solarnih ćelija i u mnoštvu drugih naučnih i tehnoloških oblasti.

Ovo je samo početak.

Kamera sa trilion slika u sekundi, koja je predstavljena na dva naučna skupa (Optical Society’s Computational Optical Sensing and Imaging i Siggraph) je samo najava za novi projekat koji sprovodi Camera Culture grupa. Sledeći u nizu poduhvata ove grupe je kamera koja vidi iza ugla. Ova kamera koristi odbijanje svetlosti da bi stvorila sliku. Primer bi bio, da se snima svetlosni odraz zida koji se nalazi nasuprot vratima. Metoda bi se oslanjala na merenju različitih vremena odbijanja fotona. Oba sistema snimanja koriste izuzetno kratke emisije lasera i streak kamere, ali ostala aparatura i algoritmi se moraju praviti za svaki poduhvat posebno.

Pošto je za snimanje izuzetno brzih događaja potrebno snimati više puta isti „kadar“, na ovaj način se ne može zabeležiti fenomen koji se ne može identično ponoviti. Praktična primena ovakvog sistema se onda svodi na situaciju kada je način odbija svetlosti, sam po sebi, korisna informacija. To bi značilo upotrebu ove metode prilikom ispitivanja fizičke strukture neorganskih i živih materijala (tkiva) – „kao ultra zvuk sa svetlošću“, pojednostavljuje Raskar.

Kao neko ko je dugo istraživač u domenu kamera, Raskar, takođe ističe potencijal u razvoju fleševa za kamere. „Konačni cilj (san) je, kako napraviti studijsko svetlo sa kompaktnim izvorom svetlosti? Kako ja mogu uzeti u ruke prenosivu kameru koja na sebi nosi maleni fleš, a da stvorim iluziju da prilikom snimka imam sve one pomoćne sprave kao što su kišobrani, odbijajuće table, fokusirana svetla itd?“ pita Raskar. „Sa našim ultra brzim snimanjem, mi možemo analizirati kako fotoni putuju kroz okolni prostor. Po sprovedenoj analizi možemo stvoriti novu fotografiju, stvarajući iluziju u kojoj su fotoni imali svoje izvorište negde drugde.“

Možemo videti progresivnu sintezu foto grafa. Kodiranjem (popisivanjem) boja u svim slikama i njihovim potonjim sumiranjem možemo stvoriti jedinstveni dugin talasni front.

Hm, manipulacija fotografije, kao da nemamo dovoljno alata za tako nešto.

„Ovo je vrlo interesantan rad. Vrlo sam impresioniran“, kaže Nils Ambramson (Nils Ambramson), profesor primenjene holografije pri Kraljevskom Švedskom institutu za tehnologiju. Tokom sedamdesetih godina prošlog veka, Abramson je uveo novu tehniku koju su nazvali light-in-flight holografija (svetlost u letu), koja je dovela do toga da je bilo moguće napraviti fotografije svetlosnih talasa pri učestanosti od 100 milijardi (1011) slika (frejmova) u sekundi.

Zaista, Velten kaže „Kako se foton odbija po sceni on gubi na svojoj koherenciji. Samo ne koherentni sistem detekcije, kao naš, može primetiti te fotone.“ A ti fotoni, Velten kaže, mogli bi dozvoliti istraživačima da „nauče više o osobinama materijala koje ispituju i šta se nalazi ispod njihove površine. Pošto vidimo te fotone, možemo, zahvaljujući njima, videti unutar objekata – na primer, za pregled tkiva, u medicinske svrhe ili u procesu identifikacije materijala.“

„Iznenađen sam da metod koji sam ja koristio, više nije popularan.“ Abramson dodaje. „Osećao sam se usamljeno. Vrlo mi je drago da je još neko uradio nešto slično. Verujem da postoji mnogo stvari koje se mogu otkriti kada sprovedete ovakvo istraživanje na samoj svetlosti.“

Posted in Uncategorized