Nagroda Nobla 2021 z fizyki. Za co ją przyznano

Źródło:
PAP, tvn24.pl

Tegoroczną Nagrodę Nobla z fizyki przyznano za "przełomowy wkład w nasze zrozumienie złożonych systemów fizycznych". - Uznane w tym roku odkrycia pokazują, że nasza wiedza o klimacie opiera się na solidnych podstawach naukowych - podkreślił Thors Hans Hansson, przewodniczący Komitetu Noblowskiego Fizyki.

Tegoroczną Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za "przełomowy wkład w nasze zrozumienie złożonych systemów fizycznych" przyznano Syukuro Manabemu, Klausowi Hasselmannowi i Giorgio Parisiemu. Manabe i Hasselmann zostali uhonorowani "za fizyczne modelowanie klimatu Ziemi, kwantyfikację zmienności i wiarygodne przewidywanie globalnego ocieplenia". Parisiego nagrodzono z kolei "za odkrycie wzajemnego oddziaływania zaburzeń i fluktuacji w układach fizycznych od skali atomowej do planetarnej".

Przykładami złożonych systemów mogą być obiekty fizyczne i społeczne - tak rozmaite, jak choćby przedsiębiorstwa, sieć energetyczna, system komunikacji - a także mózg, żywa komórka, ekosystemy i cały Wszechświat. I jak sugeruje sama ich nazwa: "systemy złożone" - charakteryzują się one przypadkowością i nieporządkiem. Składają się z wielu różnych, wzajemnie oddziałujących części, i mogą być trudne do matematycznego opisania. Mogą też być chaotyczne, jak pogoda, gdzie małe odchylenia wartości początkowych skutkują dużymi różnicami na późniejszym etapie.

Tegoroczna Nagroda wyróżnia nowe metody opisywania takich właśnie systemów i przewidywania ich długofalowych zachowań. Syukuro Manabe (Princeton University, USA) i Klaus Hasselmann (Max Planck Institute for Meteorology, Hamburg, Niemcy) dali solidne podstawy wiedzy o klimacie Ziemi i o tym, jak ludzkość na niego wpływa. Natomiast Giorgio Parisi (Sapienza University of Rome, Włochy) wniósł rewolucyjny wkład w teorię nieuporządkowanych materiałów i procesów losowych.

Syukuro Manabe i Klaus Hasselmann - dokonania w dziedzinie fizyki

Wyjątkowo złożonym systemem, od którego zależy egzystencja ludzkości, jest klimat Ziemi. Naszą planetę cechują ogromne zmiany pogody, między innymi dlatego, że promieniowanie słoneczne jest nierównomiernie rozłożone, zarówno geograficznie, jak i w czasie. Ziemia jest okrągła, więc mniej promieni słonecznych dociera do wyższych szerokości geograficznych, niż do niższych wokół równika. Ponadto oś Ziemi jest nachylona, co powoduje sezonowe różnice. Różnice gęstości między cieplejszym i zimniejszym powietrzem powodują kolosalne przepływy ciepła między różnymi szerokościami geograficznymi, między oceanem a lądem, między wyższymi i niższymi masami powietrza, które wpływają na pogodę na naszej planecie.

Syukuro Manabe zademonstrował, jak zwiększony poziom dwutlenku węgla w atmosferze prowadzi do wzrostu temperatury na powierzchni Ziemi. W latach 60. kierował on rozwojem fizycznych modeli klimatu Ziemi i był pierwszą osobą, która zbadała interakcję między bilansem promieniowania a pionowym transportem mas powietrza. Był pionierem w użyciu komputerów do symulacji globalnych zmian klimatu. Jego praca położyła podwaliny pod rozwój obecnych, znacznie udoskonalonych modeli klimatycznych.

Około dekady później Klaus Hasselmann stworzył model, który łączy pogodę i klimat. Wykazał, że choć pogoda jest zmienna i chaotyczna, modele klimatyczne mogą być wiarygodne. Opracował również metody identyfikacji charakterystycznych sygnałów, poprzez które zarówno zjawiska naturalne, jak i działalność człowieka odciskają się w klimacie. Jego metody wykorzystano do udowodnienia, że podwyższona temperatura w atmosferze jest spowodowana emisją dwutlenku węgla związaną z działalnością człowieka.

Modele klimatyczne opierają się na prawach fizyki i zostały opracowane na podstawie modeli używanych do przewidywania pogody. Pogoda jest opisywana wielkościami meteorologicznymi, takimi jak temperatura, opady, wiatr lub chmury - i zależy od tego, co dzieje się w oceanach i na lądzie. Modele klimatyczne opierają się na obliczonych właściwościach statystycznych pogody, takich jak wartości średnie, odchylenia standardowe, najwyższe i najniższe zmierzone wartości. Nie mogą nam powiedzieć, jaka będzie pogoda w określonym dniu, ale mówią, jakiej temperatury lub jakich opadów deszczu możemy się spodziewać średnio w danym miesiącu na określonym terenie.

Nagroda NoblaPAP

Efekt cieplarniany

Już 200 lat temu francuski fizyk Joseph Fourier badał równowagę energetyczną między promieniowaniem słonecznym skierowanym w kierunku Ziemi, a promieniowaniem z Ziemi. Rozumiał rolę atmosfery w tej równowadze; na powierzchni Ziemi promieniowanie słoneczne zamienia się w promieniowanie wychodzące - "ciemne ciepło" (promieniowanie podczerwone), które jest pochłaniane przez atmosferę, ogrzewając ją. Ochronna rola atmosfery nazywana jest teraz efektem cieplarnianym. Nazwa ta pochodzi od podobieństwa do szklanych tafli szklarni, które przepuszczają nagrzewające promienie słoneczne, ale zatrzymują ciepło wewnątrz. Jednak procesy radiacyjne w atmosferze są znacznie bardziej skomplikowane. Szczegóły były dodawane przez wielu klimatologów w ciągu następnych dwóch stuleci.

Efekt cieplarniany jest niezbędny do życia na Ziemi. Reguluje temperaturę, ponieważ gazy cieplarniane w atmosferze - dwutlenek węgla, metan, para wodna i inne gazy - najpierw pochłaniają promieniowanie podczerwone Ziemi, a następnie uwalniają tę pochłoniętą energię, podgrzewając otaczające powietrze i grunt pod nim.

Gazy cieplarniane w rzeczywistości stanowią bardzo małą część suchej atmosfery Ziemi, która składa się głównie z azotu i tlenu - to 99 procent objętości. Dwutlenek węgla to zaledwie 0,04 procent objętości. Najpotężniejszym gazem cieplarnianym jest para wodna, ale nie możemy kontrolować stężenia pary wodnej w atmosferze, możemy natomiast kontrolować stężenie dwutlenku węgla.

Ilość pary wodnej w atmosferze w dużym stopniu zależy od temperatury, co prowadzi do mechanizmu sprzężenia zwrotnego. Większa ilość dwutlenku węgla w atmosferze powoduje, że jest ona cieplejsza, co pozwala na zatrzymanie większej ilości pary wodnej w powietrzu, co zwiększa efekt cieplarniany i powoduje dalszy wzrost temperatury. Jeśli poziom dwutlenku węgla spadnie, część pary wodnej ulegnie kondensacji i temperatura spadnie.

Przewodniczący Komitetu Noblowskiego Fizyki: nasza wiedza o klimacie opiera się na solidnych podstawach naukowych

Giorgio Parisi około 1980 r. sformułował wzory, które pozwalają zrozumieć i opisać wiele różnych i pozornie całkowicie chaotycznych materiałów i zjawisk, nie tylko w fizyce, ale i w tak różnych dziedzinach, jak matematyka, biologia, neuronauka i uczenie maszynowe. Jego odkrycia dotyczące teorii systemów złożonych należą do najważniejszych.

- Uznane w tym roku odkrycia pokazują, że nasza wiedza o klimacie opiera się na solidnych podstawach naukowych, opartych na wnikliwej analizie obserwacji. Wszyscy tegoroczni laureaci przyczynili się do uzyskania głębszego wglądu we właściwości i ewolucję złożonych systemów fizycznych - mówił Thors Hans Hansson, przewodniczący Komitetu Noblowskiego Fizyki.

Laureaci Nagrody NoblaPAP

"Zmiana klimatu jest ważnym tematem, coraz ważniejszym dla wszystkich"

- Najnowsza Nagroda Nobla z fizyki może być zaskoczeniem - nie było wcześniej wielu sygnałów, które wskazywałyby, że akurat ci kandydaci ją zdobędą - mówi doktor Aleksandra Kardaś, fizyczka atmosfery z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego, popularyzatorka nauki, autorka "Książki o wodzie". - Badania laureatów nad modelami klimatu są niezwykle ważne i stanowią podstawę dla całej dziedziny. W związku z tym nagroda jest jak najbardziej zasłużona. To kolejny sygnał, mówiący, że zmiana klimatu jest ważnym tematem, coraz ważniejszym dla wszystkich. Badania w tej dziedzinie będą pozwalały nam lepiej prognozować przyszłość, unikać zagrożeń. Komisja Noblowska doceniła powagę tego tematu - uważa dr Kardaś.

Jak wskazała, "uhonorowane prace są fundamentalne dla dzisiejszego modelowania klimatu. - Manabe był jedną z pierwszych osób, które zaczęły badania na tym polu. Efekty jego prac stanowiły punkty wyjścia dla dalszych modeli. Manabe zaczynał swoje badania już w latach 60. W latach 70. Hasselmann naświetlił rolę oceanu w naturalnej zmienności klimatu. Jego prace pomogły też powiązaniu globalnego ocieplenia z działalnością człowieka - mówiła specjalistka.

Tymczasem dzisiejsza nauka o klimacie dramatycznie różni się od pierwszych prób. - Rozwój modeli klimatycznych polega przede wszystkim na tym, że uwzględnia się w nich coraz więcej zjawisk. Manabe zaczynał od modelu pojedynczej kolumny powietrza. Dzisiaj dysponujemy już nie tylko trójwymiarowymi modelami atmosfery, ale uwzględniamy także oceany, lodowce, obieg węgla. Coraz lepiej możemy opisać różne zjawiska oraz powiązania między nimi. Teraz coraz bardziej zmierzamy w kierunku opisywania nie tylko klimatu globalnego, ale także regionalnego, a nawet lokalnego. To trudniejsze, ponieważ trzeba uwzględnić dodatkowe czynniki takie jak szczegóły ukształtowania czy pokrycia terenu - wyjaśniła dr Kardaś.

Nagroda Nobla z fizyki 2021 - laureaci

Syukuro Manabe urodził się w roku 1931 w Shingu w Japonii. Doktorat zrobił w roku 1957 na Uniwersytecie w Tokio. Obecnie jest naczelnym meteorologiem (senior meteorologist) na Uniwersytecie Princeton (USA).

Klaus Hasselmann urodził się w roku 1931 w Hamburgu. Doktorat zrobił w roku 1957 na Uniwersytetu w Getyndze. Jest profesorem Instytutu Meteorologii im. Maxa Plancka w Hamburgu.

Urodzony w Rzymie w roku 1948 Giorgio Parisi zrobił doktorat w roku 1970 na tamtejszym Uniwersytecie Sapienza, gdzie jest obecnie profesorem. Nagroda Nobla to 10 milionów koron szwedzkich (980 tysięcy euro). Manabe i Hasselmann podzielą się jej połową. Druga połowa kwoty trafi do Parisiego.

W tym roku laureaci fizycznego Nobla są wyjątkowo sędziwi - mają 90, 89 i 73 lata.

W poniedziałek David Julius i Ardem Patapoutian zostali wyróżnieni w dziedzinie fizjologii lub medycyny.

Laureaci w dziedzinie fizykiMaria Samczuk/PAP

Autorka/Autor:ps

Źródło: PAP, tvn24.pl

Pozostałe wiadomości

Szczyt upalnej fali, jaka nastanie w Polsce, przypadnie na drugą połowę tygodnia. O tym, jak długo będzie niezwykle gorąco, mówi autorska długoterminowa prognoza temperatury na 16 dni, przygotowana przez Tomasza Wasilewskiego.

Pogoda na 16 dni: to może być największy upał w roku

Pogoda na 16 dni: to może być największy upał w roku

Źródło:
tvnmeteo.pl

Co przyniesie pogoda na przełomie czerwca i lipca? Do Polski zmierza porcja upalnego powietrza znad Afryki i Hiszpanii. Temperatury w nadchodzących dniach mają przekroczyć 35 stopni Celsjusza. Oprócz wysokich wartości na termometrach musimy przygotować się na burze, które mogą być gwałtowne.

Za upały zapłacimy wysoką cenę. Kiedy pogoda się załamie

Za upały zapłacimy wysoką cenę. Kiedy pogoda się załamie

Źródło:
tvnmeteo.pl

Hiszpania od soboty zmaga się z pierwszą w tym sezonie letnim falą upałów. Jest tak gorąco, że padł historyczny rekord. W gminie El Granado w Andaluzji w sobotę odnotowano 46 stopni Celsjusza. Tym samym pobito największą wartość dla czerwca sprzed 60 lat.

46 stopni w czerwcu. Padł historyczny rekord

46 stopni w czerwcu. Padł historyczny rekord

Źródło:
PAP, El Pais, RTVE

Sławosz Uznański-Wiśniewski podzielił się w mediach społecznościowych wyjątkowym nagraniem, na którym widać Ziemię z kosmosu. Polski astronauta od kilku dni bierze udział w misji kosmicznej Axiom 4 na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS).

"Mój pierwszy widok na nią i na Was". Nagranie od polskiego astronauty

"Mój pierwszy widok na nią i na Was". Nagranie od polskiego astronauty

Źródło:
tvnmeteo.pl

Czy można ewakuować cały kraj, zanim zniknie pod wodą? Australia właśnie zaczęła ten proces, oferując obywatelom Tuvalu specjalne wizy klimatyczne. W pierwszych dniach zgłosiła się prawie jedna trzecia mieszkańców tego zagrożonego zalaniem wyspiarskiego państwa.

Kraj ma zniknąć pod wodą, masowo składają wnioski o wizy

Kraj ma zniknąć pod wodą, masowo składają wnioski o wizy

Źródło:
Reuters, PAP

Pogoda na jutro. Noc jeszcze miejscami może przynieść słabe opady deszczu. Aura ulegnie poprawie w poniedziałek 30.06. Na termometrach w dzień zobaczymy do 26 stopni Celsjusza. Wiatr wciąż może silniej wiać.

Pogoda na jutro - poniedziałek, 30.06. Noc z deszczem, aura poprawi się za dnia

Pogoda na jutro - poniedziałek, 30.06. Noc z deszczem, aura poprawi się za dnia

Źródło:
tvnmeteo.pl

W niedzielę temperatura w niektórych włoskich miastach sięga blisko 40 stopni Celsjusza. Ministerstwo zdrowia wydało najwyższy stopień alarmu z powodu upałów dla 21 miast. Wysokie wartości na termometrach mają utrzymać się w kraju jeszcze co najmniej przez pierwszy tydzień lipca.

Żar na południu Europy tak szybko nie odpuści

Żar na południu Europy tak szybko nie odpuści

Źródło:
PAP

Mieszkaniec Staten Island, Noel Colon, przeżył bliskie spotkanie z dzikim indykiem. Ptak ruszył jego samochodu. Cała sytuacja wyglądała jak scena z kreskówki i szybko podbiła internet.

Scena jak z kreskówki. Indyk ruszył w pościg za mężczyzną

Scena jak z kreskówki. Indyk ruszył w pościg za mężczyzną

Źródło:
CNN

Rekin miał pogryźć 20-latkę przy brzegu popularnej plaży na wyspie Long Island w Nowym Jorku. Kobieta doznała niewielkich obrażeń, została zabrana do szpitala. Według służb, sprawcą zdarzenia miał być tawrosz piaskowy.

Kobieta pogryziona u brzegu popularnej plaży. Podejrzewają rekina

Kobieta pogryziona u brzegu popularnej plaży. Podejrzewają rekina

Źródło:
CNN, tvnmeteo.pl

Amerykański resort obrony ogłosił zakończenie ponad 40-letniej praktyki udostępniania meteorologom kluczowych satelitarnych informacji pogodowych. Decyzja, która wejdzie w życie 30 czerwca, stwarza znaczące ryzyko dla prognozowania przebiegu huraganów oraz monitorowania lodu morskiego.

Pentagon kończy z udostępnianiem kluczowych danych

Pentagon kończy z udostępnianiem kluczowych danych

Źródło:
PAP

Do praktyki kulturowej, która wynika z warunków pogodowych i klimatycznych, należy w Hiszpanii sjesta. Zwyczaj, uznawany za spowalniający gospodarkę, jest mocno osadzony w świadomości Hiszpanów. Nic dziwnego, bo latem temperatura potrafi całymi tygodniami przekraczać tam 35-40 stopni. Jak funkcjonować, kiedy nawet pracowite owady chowają się na kilka godzin w cień?

Zapanują warunki, jakie w Polsce nie zdarzają się często

Zapanują warunki, jakie w Polsce nie zdarzają się często

Źródło:
TVN24+

Astronauci misji Ax-4 uruchomili trzy polskie eksperymenty naukowe na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Badania dotyczą zdrowia psychicznego, mikrobiomu jelit i układu odpornościowego. To pierwsze z 13 projektów realizowanych przez Polskę w kosmosie w ramach programu IGNIS.

Co polski astronauta robił ostatnio w kosmosie

Co polski astronauta robił ostatnio w kosmosie

Źródło:
PAP

Część regionów Wenezueli zmaga się ze skutkami katastrofalnych powodzi. W kilku stanach z powodu kataklizmu ewakuowano ponad osiem tysięcy osób. Uszkodzone zostały mosty oraz domy.

"Woda wlewała się wszędzie". Zniszczone mosty, ewakuacje

"Woda wlewała się wszędzie". Zniszczone mosty, ewakuacje

Źródło:
Reuters, Anadolu Agency

Ostatni weekend czerwca ma być najgorętszym jak dotąd w tym roku w południowej Europie. Także w innych częściach kontynentu zrobi się bardzo gorąco. W wielu miejscach temperatura przekroczy 40 stopni Celsjusza, a lokalne służby meteorologiczne ostrzegają przed skwarem.

Jesteście na południu Europy? Szykujcie się na piekło

Jesteście na południu Europy? Szykujcie się na piekło

Źródło:
PAP, The Telegraph

W Turcji trwa fala upałów, która doprowadziła do pożarów w pięciu prowincjach. Mieszkańcy najbardziej zagrożonych terenów zostali ewakuowani. Działania strażaków są utrudnione ze względu na silny wiatr.

Pożary w Turcji. W tym w miejscu kochanym przez Polaków

Pożary w Turcji. W tym w miejscu kochanym przez Polaków

Źródło:
PAP, hurriyetdailynews.com

Amerykańska linia lotnicza Delta musi skontrolować ponad 100 samolotów, zanim maszyny będą mogły ponownie wznieść się powietrze. Wszystko przez gradobicie, które przeszło przez lotnisko w Atlancie.

Ponad 100 samolotów do kontroli po potężnym gradobiciu

Ponad 100 samolotów do kontroli po potężnym gradobiciu

Źródło:
CNN, fox5atlanta.com

Pakistan zmaga się w ostatnich dniach ze skutkami intensywnych opadów deszczu. Jak poinformowały w sobotę władze, w kraju co najmniej 32 osoby, z czego połowa to dzieci, zginęły w wyniku gwałtownych powodzi lub zawalenia się domów.

Woda porywała całe rodziny. Nie żyje ponad 30 osób

Woda porywała całe rodziny. Nie żyje ponad 30 osób

Źródło:
PAP, AFP

Sławosz Uznański-Wiśniewski już od kilku dni znajduje się w kosmosie i rozpoczął pracę nad eksperymentami, które zabrał ze sobą z Ziemi. Doktor habilitowana Katarzyna Malinowska wyjaśniła na antenie TVN24, dlaczego badania przeprowadzone przez Polaka na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) są bardziej wartościowe, niż wielu osobom mogłoby się wydawać.

Lot Polaka to nie "delegacja do Honolulu". Dlaczego jest tak ważny

Lot Polaka to nie "delegacja do Honolulu". Dlaczego jest tak ważny

Źródło:
TVN24

Czerniak to złośliwy nowotwór skóry, który nieleczony może doprowadzić nawet do śmierci. Są jednak sposoby, aby uchronić się przed zachorowaniem. O tym, jak to robić zwłaszcza latem, kiedy słońce towarzyszy nam najczęściej, odpowiadał na antenie TVN24 profesor doktor habilitowany Piotr Rutkowski.

To zwiększa ryzyko nowotworu skóry. Ekspert o dwóch czynnikach

To zwiększa ryzyko nowotworu skóry. Ekspert o dwóch czynnikach

Źródło:
TVN24

Francja zmaga się z falą upałów, która objęła w piątek południową część kraju. Temperatura w najbliższych dniach może przekroczyć 40 stopni Celsjusza. W niektórych regionach z uwagi na zagrożenie pożarowe zabroniono wstępu do lasów. W Marsylii baseny miejskie od weekendu będą darmowe.

Zakaz wstępu do lasów, darmowe butelki z wodą

Zakaz wstępu do lasów, darmowe butelki z wodą

Źródło:
PAP, vigilance.meteofrance.fr, lemonde.fr

Najsuchsza pustynia świata - Atakama, położona w północnej części Chile, została pokryta śniegiem. "Niesamowite" - poinformowało w mediach społecznościowych Obserwatorium ALMA, zlokalizowane na jej terenie.

Śnieg na najsuchszej pustyni świata. "Niesamowite"

Śnieg na najsuchszej pustyni świata. "Niesamowite"

Źródło:
PAP, AFP

Pakistańska rodzina zorganizowała piknik nad brzegiem rzeki. Gdy dzieci bawiły się w wodzie, nagle nadeszła powódź. W wyniku żywiołu zginęło co najmniej dziewięć osób - podała agencja Reuters.

Byli na pikniku, dzieci porwała powódź. Są ofiary śmiertelne

Byli na pikniku, dzieci porwała powódź. Są ofiary śmiertelne

Źródło:
Reuters, independent.co.uk

W kosmos zabrał ze sobą godło i flagę PRL, fotografie Edwarda Gierka i Leonida Breżniewa. Był pierwszym Polakiem, który poleciał w kosmos. Dzisiaj mija 47. rocznica lotu Mirosława Hermaszewskiego na orbitę okołoziemską.

Mija 47. rocznica pierwszego lotu Polaka w kosmos

Mija 47. rocznica pierwszego lotu Polaka w kosmos

Źródło:
PAP

We wtorkowe południe na niebie nad kilkoma stanami USA pojawił się meteor. Jego rozbłyskowi towarzyszył huk. Fragment tej kosmicznej skały, jak donoszą amerykańskie media, mógł przebić dach domu na przedmieściach Atlanty.

Zrobiło dziurę w dachu, zniszczyło podłogę. To "coś" mogło być meteorytem

Zrobiło dziurę w dachu, zniszczyło podłogę. To "coś" mogło być meteorytem

Źródło:
Guardian, CNN, Reuters

Wenezuelę nawiedziły silne opady deszczu, które doprowadziły do powodzi i osunięć ziemi. Władze wprowadziły ogólnokrajowy stan wyjątkowy i ewakuowały tysiące mieszkańców.

"Anioł stróż kazał mi wrócić". Uratował śpiącą rodzinę przed powodzią

"Anioł stróż kazał mi wrócić". Uratował śpiącą rodzinę przed powodzią

Źródło:
Reuters, Watchers.news, CNN

Włoscy meteorolodzy ostrzegają, że tegoroczne lato może przypominać dramatyczny sezon z 2003 roku, kiedy upały pochłonęły życie tysięcy osób. Eksperci alarmują: lipiec i sierpień przyniosą długotrwałe fale gorąca, tropikalne noce i brak deszczu, co stanowi poważne zagrożenie dla zdrowia publicznego.

Tamto lato było katastrofą. Włosi boją się powtórki

Tamto lato było katastrofą. Włosi boją się powtórki

Źródło:
PAP

Południowo-zachodnie Chiny mierzą się ze skutkami powodzi, jaka zdarza się raz na 50 lat. Wiele miast i wiosek zostało zalanych.

Woda zalewa miasta i wsie. "Potężny cios"

Woda zalewa miasta i wsie. "Potężny cios"

Źródło:
Reuters