ექსპერიმენტები ბავშვებისთვის

შავი ხვრელი არის უხილავი სუბიექტი სივრცეში იმდენად ძლიერია მიზიდულობის სიმძიმით, რომ სინათლეს არ შეუძლია გაქცევა. შავი ხვრელები ადრე "ჩვეულებრივი" ვარსკვლავების ვარსკვლავებია, რომლებიც დაიწვა ან შეკუმშული იქნა. მიზიდვა ძლიერია იმ პატარა სივრცის გამო, რომელშიც ვარსკვლავის მთლიანი მასა დაიკავებს. მათი ზომა შეიძლება განსხვავდებოდეს ერთი ატომიდან დედამიწის 4 მილიონზე მეტი მზის ზომით.

შავი ხვრელების სამეცნიერო პროექტი შესანიშნავი საშუალებაა სტუდენტებისთვის, რომ გაეცნონ მაცდუნებელი და ძალიან ცნობილი (თუ ცუდად გასაგები) ფიზიკური ფენომენი. როგორც ასეთი, ეს ასევე შესანიშნავი გზაა ბავშვებისთვის, რომ ისწავლონ აეხსნათ რამე თანატოლებისთვის; ყოველივე ამის შემდეგ, სწავლება აკეთებს.

შავი ხვრელის სიმძიმე დამოკიდებულია მასაზე და ობიექტის დაშორებაზე. შავ ხვრელებს აქვთ ძლიერი გრავიტაციული ველები; ამასთან, ობიექტები ასობით მილი უნდა იყოს დაშორებული, რომ ზემოქმედება მოახდინონ. მაგნიტური მარმარილო წარმოადგენს სივრცის მატერიის ნაწილს, რომელიც შავი ხვრელის გარშემო შემოვა, თუ იგი ძალიან ახლოს იქნება.

• შეიძინეთ ორი ქაფის დაფის ფურცელი ან შავი ნიშნის დაფა (11 ინჩი 17 ინჩი კარგი ზომით), ერთი ძლიერი ცილინდრული მაგნიტი, მაგნიტური მარმარილო და უჯრა ან პირსახოცი.
• მოჭერი ოთხიდან ექვსი ხვრელი დაფაზე, იგივე ზომის, როგორც ცილინდრული მაგნიტი.
• მოათავსეთ მაგნიტი ერთ ხვრელში და დაამატეთ ფირის ნაჭერი ხვრელს, რომ დაიცვას იგი.
• დაფარეთ ქაფის დაფა მეორე დაფით ისე, რომ ზედაპირი ერთგვაროვანი აღმოჩნდეს.
• მოათავსეთ უჯრა ან პირსახოცი დაფის ქვეშ, რომ შეიცავდეს მარმარილოს.

გააფართოვოს მარმარილო ქაფის დაფაზე. როდესაც იგი დამალულ მაგნიტს ან შავ ხვრელს მიუახლოვდება, მისი გზა შეიცვლება. მაგნიტი წარმოადგენს სიმძიმის მოზიდვას, მაგრამ გაითვალისწინეთ, რომ გრავიტაცია გაცილებით სუსტი ძალაა, ვიდრე მაგნიტური და მხოლოდ პლანეტის ზომის ან უფრო დიდი ზომის ობიექტებში ხდება გასაგები. დამოკიდებულია იმაზე, თუ რამდენად ახლოს არის მარმარილო დაფარულ მაგნიტთან, შეამჩნევთ სხვადასხვა შედეგებს.

ვარსკვლავები მუდმივად ებრძვიან შერწყმის, წნევის და სიმძიმის ეფექტებს. დიდი რაოდენობით მასა ვარსკვლავს საშუალებას აძლევს სხეული დაანგრიოს წერტილში. გრავიტაცია საბოლოოდ გადააჭარბებს ვარსკვლავს და ვარსკვლავის დაშლის საბოლოო მდგომარეობა განისაზღვრება ვარსკვლავის საწყისი მასით.

ეს ფიზიკური პროექტი შავ ხვრელებზე იკვლევს ვარსკვლავის საბოლოო მდგომარეობას. შეაგროვეთ რამდენიმე ბუშტი, სამი, 12 ინჩიდან 14 დიუმიდან ალუმინის ფოლგის ფურცლები თითო ბუშტზე, მკვეთრი საგანი და ყურის საწმენდები ან ყურის მაყუჩები.

• ააფეთქეთ ბურთები და შებოჭეთ ბოლოები. დაფარეთ ბუშტები მინიმუმ ორი ფენის ალუმინის ფოლგით. ეს ბუშტები წარმოადგენს ვარსკვლავებს.
• ხელებით დაიხურეთ დაფარული ბუშტების ზედაპირზე. ვარსკვლავები არ დაიშლება, რადგან ვარსკვლავში შერწყმის შედეგად წარმოქმნილი გარე ძალა აბალანსებს შინაგან მიზიდულობას.
• როდესაც ნამდვილ ვარსკვლავს ამოიწურება ძირითადი საწვავი, ის შეიძლება დაიშალოს. ჩაიცვით ყურის დამცავი და გაუშვით ბურთები, რომ ჰაერი წნევა მოაცილოთ შიგნით. დარწმუნდით, რომ კილიტა ინარჩუნებს ფორმას. მის ბირთვში ვარსკვლავმა დაიწვა და შერწყმა აღარ წარმოქმნის საკმარის სითბოს და წნევას, რომ არ დაეშვას.
• ააფეთქეთ ბურთით ვარსკვლავი თქვენი ხელებით. თქვენი სიმბოლოებით წარმოქმნილი "სიმძიმის მიზიდვა" ვარსკვლავს ანგრევს და ქმნის შავ ხვრელს.

როგორ იციან მეცნიერებმა უკანა ხვრელებიც კი იქიდან გამომდინარე, რომ ისინი უხილავი არიან? რა თქმა უნდა, ისინი დიდია და გამოხატავს ძლიერ გრავიტაციულ ველებს, მაგრამ შორს არის ისინი.

მეცნიერებს შეუძლიათ დაადგინონ შავი ხვრელის ძლიერი მიზიდულობის გავლენა მეზობელ ვარსკვლავებსა და გაზებზე. თუ ვარსკვლავი კონკრეტული ლოკუსის გარშემო ბრუნავს, მეცნიერებს შეუძლიათ შეისწავლონ ამ ვარსკვლავის კინეტიკური თვისებები, რათა გაარკვიონ, არის თუ არა შავი ხვრელი ორბიტის ცენტრში.

როდესაც შავი ხვრელი და ვარსკვლავი ორბიტაზე ახლოსაა ერთმანეთთან, წარმოიქმნება მაღალი ენერგიის შუქი. სამეცნიერო ინსტრუმენტებს შეუძლიათ ამ მაღალენერგეტიკული შუქის დანახვა.