125. rocznica pierwszej obserwacji stratosfery; na YT upamiętni ją specjalny film

Dwa unikatowe edukacyjne sondowania stratosferyczne: BHR-21 i BHAI-21 przeprowadzono w Bydgoszczy we wrześniu br. podczas 47. Zjazd Fizyków Polskich - informuje w prasowym komunikacie Oddział Bydgoski Polskiego Towarzystwa Fizycznego.

Obie misje zaprojektowano z myślą o odtworzeniu konfiguracji dwubalonowych, pierwotnie opracowanych i używanych przez meteorologa Hugona Hergesella (1859-1938) i fizyka Ericha Regenera (1881-1955), wybitnych niemieckich pionierów badań stratosferycznych z bydgoskim rodowodem. Teraz, dzięki użytej kamerze 360 st., powstał film, na którym widać wizualną efektowność obu sondowań: podróż przez chmury, widma Brockenu, przeloty balonów obok siebie, ich zderzenia i pęknięcia, a także chaotyczny spadek kapsuł pierwszej misji. Film można obejrzeć w serwisie YouTube (https://youtu.be/guLjrG78fl8).

Sondowania BHR-21 i BHAI-21 przeprowadzono z uwagi na dwie okrągłe rocznice, które wypadły w listopadzie: 125. rocznicę pierwszej obserwacji stratosfery przez Hergesella i 140 rocznicę urodzin Regenera.

Sondowanie BHR-21 (Bydgoszcz / Hergesell / Regener) z 19 września zaprojektowano w celu zmierzenia maksimum natężenia promieniowania kosmicznego w atmosferze, dziś znanego jako maksimum Regenera-Pfotzera. Lot omal nie zakończył się katastrofą wskutek niezamierzonej, zbyt dużej dysproporcji w wypełnieniu obu balonów sondy helem. W praktyce „katastrofa” stworzyła warunki do precyzyjniejszych pomiarów promieniowania kosmicznego, ponieważ w fazie wzlotu wleczony balon stabilizował ruchy kapsuł z detektorami. Sonda wylądowała niedaleko Strzelna, gdzie urodził się Albert A. Michelson (1852-1931), jeden z najwybitniejszych fizyków doświadczalnych w dziejach, pierwszy naukowy noblista Stanów Zjednoczonych - relacjonuje PTF.

Sondowanie BHAI-21 (Bydgoszcz / Hergesell / Albert I) z 20 września przeprowadzono głównie pod kątem pomiarów meteorologicznych, sfilmowano ponadto zachowanie wody w otwartym pojemniku. Misja przebiegła zgodnie z planem: jak za czasów pionierów badań stratosfery, ocalały balon dokładne wskazał położenie punktu lądowania.

Odkrycie stratosfery - czytamy w prasowym komunikacie - uchodzi za najbardziej zaskakujące w dziejach meteorologii. Warstwa ta zaczyna się tam, gdzie ze zwiększaniem się wysokości nad ziemią temperatura zamiast spadać zaczyna wzrastać. Za nieoczekiwany wzrost temperatury odpowiada znajdujący się na dużych wysokościach ozon, efektywnie pochłaniający promieniowanie ultrafioletowe Słońca.

Wzrost temperatury z wysokością po raz pierwszy zauważył Hergesell w wynikach z sondowania balonowego przeprowadzonego w Paryżu w końcu 1896 roku. Hergesell nie zrozumiał, że dostrzega nową strukturę w ziemskiej atmosferze. Istnienie anomalii temperaturowej „wytłumaczył” niewłaściwą ekspozycją termometru. Meteorolodzy Richard Assmann (1845-1918) i Léon Teisserenc de Bort (1855-1913) w 1902 roku wykazali, że obserwowane anomalie temperaturowe nie są błędami pomiarowymi, lecz obrazem fizycznej rzeczywistości.

W pierwszej dekadzie XX wieku Hergesell na zaproszenie księcia Alberta I (1848-1922) z Monako przeprowadził z pokładu książęcego jachtu „Princess Alice” sondowania balonowe na Atlantyku. Aby zwiększyć szansę odnalezienia aparatury pomiarowej, stosował sondy zbudowane z dwóch balonów nieznacznie różniących się rozmiarem. Gdy w stratosferze większy balon pękał, instrumenty opadały na mniejszym. Całość była tak wyważona, że gdy znajdujący się najniżej pływak wodował, ocalały balon unosił instrumenty nad oceanem, chroniąc je przed zamoczeniem i z daleka sygnalizując ich położenie. Atlantyckie sondowania Hergesella i księcia Alberta I doprowadziły m.in. do odkrycia antypasatów.

Techniki tandemowych sondowań balonowych zostały w latach 20. i 30. XX wieku rozwinięte przez Ericha Regenera, jednego z pierwszych naukowców zajmujących się badaniami ozonu atmosferycznego i pioniera stratosferycznych pomiarów zmian natężenia promieniowania kosmicznego, za które w 1938 roku został nominowany do Nagrody Nobla przez Erwina Schrödingera, współtwórcę mechaniki kwantowej.

Inwencja Regenera pozwoliła opracować układy balonowe, które wznosiły się na wysokości około 30 km, wcześniej nieosiągalne dla innych badaczy. W trakcie sondowań Regener odkrył istnienie maksimum natężenia promieniowania kosmicznego w atmosferze, ustalił położenie warstwy ozonowej i zarejestrował nigdy nieobserwowaną, ultrafioletową część widma słonecznego. Dzięki zebranym danym jako jedyny poprawnie przewidział wartość temperatury mikrofalowego promieniowania kosmicznego tła.

Z myślą o badaniu wysokich warstw stratosfery, Regener ze swoimi współpracownikami w latach 1942-1945 zbudował sondę Regener Tonne. Sonda miała być wyniesiona na wysokość 50-60 km za pomocą rakiety A4, skonstruowanej przez Wernhera von Brauna (1912-1977), urodzonego w Wyrzysku niedaleko Bydgoszczy. Regener Tonne była pierwszą sondą naukową do pierwszej rakiety kosmicznej. Powstała w prywatnym instytucie badawczym Regenera, gdyż ten został wcześniej wyrzucony przez nazistów z uczelni za odmowę rozwodu z żoną, Rosjanką żydowskiego pochodzenia. Dziś niemal całkowicie zapomniany, Regener budową swojej sondy otworzył przed ludzkością największy z możliwych obszar eksploracji: kosmos.

W powyższej historii istnieją nie tylko związki przestrzenne (Hergesell i Regener urodzili się w Bydgoszczy), ale i czasowe. Regener przyszedł na świat 12 listopada 1881 roku, podczas gdy pierwsze oznaki istnienia stratosfery Hergesell zauważył w sondowaniu przeprowadzonym w nocy z 13 na 14 listopada 1896 roku.

Misje stratosferyczne BHR-21 i BHAI-21 zostały zrealizowane przez Oddział Bydgoski Polskiego Towarzystwa Fizycznego we współpracy z Politechniką Bydgoską, Collegium Medicum Uniwersytetu Mikołaja Kopernika, Narodowym Centrum Badań Jądrowych i Muzeum Okręgowym w Bydgoszczy. W budowie sond kluczową rolę odegrali Jarek Chrostowski, Robert Grochalski, Mariusz Kubas i Włodzimierz Tarnowski oraz uczniowie bydgoskiej Szkoły Podstawowej Montessori. W misji BHR-21 uczestniczyła ponadto kapsuła licealistów z VI Liceum Ogólnokształcącego w Bydgoszczy. Realizacja sondowań była możliwa dzięki finansowaniu przez firmę Solbet S.A., będącą głównym sponsorem 47. Zjazdu Fizyków Polskich.

PAP - Nauka w Polsce

ekr/