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

Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej ostrzega przed silnym wiatrem nad morzem. Porywy dochodzące do 80 kilometrów na godzinę są spodziewane w niedzielę.

Znów będzie silnie wiać. Ostrzeżenia

Znów będzie silnie wiać. Ostrzeżenia

Źródło:
IMGW

Nocą prawie wszędzie chwyci mróz. Dzień przyniesie najwięcej słońca na południu kraju, a termometry wskażą od 6 do 10 stopni Celsjusza. Wiatr w północnych regionach chwilami nadal będzie silny.

Pogoda na jutro - niedziela 03.11. Nocą prawie wszędzie mróz, dzień ze słońcem w wielu miejscach

Pogoda na jutro - niedziela 03.11. Nocą prawie wszędzie mróz, dzień ze słońcem w wielu miejscach

Źródło:
tvnmeteo.pl

Dzisiejszy wieczór był kolejnym z rzędu, kiedy nad Polską dało się zaobserwować przelot Starlinków. Zdjęcia widocznego na niebie "kosmicznego pociągu" dostaliśmy na Kontakt24.

Sznur białych punktów na niebie

Sznur białych punktów na niebie

Źródło:
tvnmeteo.pl

Rekordowy poziom zanieczyszczeń powietrza odnotowano w nocy z piątku na sobotę w 14-milionowym mieście Lahaur we wschodnim Pakistanie. W związku z utrzymującym się smogiem zajęcia sportowe w szkołach nie będą odbywać się na świeżym powietrzu, mieszkańcom zakazano używania riksz motorowych, wstrzymano prace budowlane.

"Nigdy wcześniej nie osiągnęliśmy poziomu 1000"

"Nigdy wcześniej nie osiągnęliśmy poziomu 1000"

Źródło:
PAP

Ochłodzenie, które wszyscy poczuliśmy w sobotę, z nami zostanie. W niektórych częściach Polski o poranku temperatura będzie spadać znacznie poniżej zera. Na najbliższe dni nie zapowiadamy opadów, jednak na niebie będą przeważać chmury.

To nie będą przyjemne poranki

To nie będą przyjemne poranki

Źródło:
tvnmeteo.pl

W hiszpańskiej prowincji Walencja wciąż trwają akcje poszukiwawczo-ratunkowe po tragicznych powodziach. Ratownicy w piątek w miejscowości Benetússer dotarli do żywej kobiety, która trzy dni spędziła uwięziona w samochodzie porwanym przez wodę - poinformowały hiszpańskie media.

Trzy dni uwięziona w aucie porwanym przez powódź. Uratowali kobietę

Trzy dni uwięziona w aucie porwanym przez powódź. Uratowali kobietę

Źródło:
El Mundo, tvnmeteo.pl

Hiszpania zmaga się ze skutkami powodzi, które we wtorek i środę dotknęły wschodnie regiony. Liczba ofiar śmiertelnych wzrosła do 211. Mieszkańcy i lokalne władze twierdzą, że nie zadziałał system ostrzeżeń. Tysiące wolontariuszy zebrało się, by pomóc mieszkańcom zatopionych miejscowości.

Ostrzeżenia przyszły, gdy wody było po szyję. Rośnie bilans ofiar powodzi w Hiszpanii

Ostrzeżenia przyszły, gdy wody było po szyję. Rośnie bilans ofiar powodzi w Hiszpanii

Aktualizacja:
Źródło:
El Mundo, RTVE, PAP

Złota polska jesień dobiega końca, nadchodzi szarobura aura, taka z pogranicza zimy. O tym, jak w różnych modelach meteorologicznych rysuje się listopad, pisze synoptyk tvnmeteo.pl Arleta Unton-Pyziołek.

Co szykuje pogoda na listopad? Synoptyk o najnowszych wyliczeniach modeli

Co szykuje pogoda na listopad? Synoptyk o najnowszych wyliczeniach modeli

Źródło:
tvnmeteo.pl

Największy krokodyl na świecie żyjący w niewoli zmarł w sobotę w australijskim zoo. Według wyliczeń opiekunów miał co najmniej 110 lat. Stan jego zdrowia pogorszył się w połowie października.

Został wpisany do Księgi rekordów Guinnessa. "Był naszym najukochańszym kumplem"

Został wpisany do Księgi rekordów Guinnessa. "Był naszym najukochańszym kumplem"

Źródło:
PAP

Rekin zaatakował surfera na Hawajach, odgryzając mu nogę. Mimo poważnej rany mężczyźnie udało się dopłynąć do brzegu z jedynie niewielką pomocą innych plażowiczów. Do zdarzenia doszło w piątek rano.

Stracił nogę w ataku rekina, sam dopłynął do brzegu

Stracił nogę w ataku rekina, sam dopłynął do brzegu

Źródło:
Maui Now, Maui News, CBS News

Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) opublikowała zdjęcia satelitarne, które pokazują ogromną skalę zniszczeń i zalań po powodziach w tym tygodniu w Walencji u wschodnich wybrzeży Hiszpanii. Widać na nich, jak zmienił się krajobraz w rejonie laguny La Albufera.

"Dramatyczna transformacja" na zdjęciach satelitarnych

"Dramatyczna transformacja" na zdjęciach satelitarnych

Źródło:
El Pais, ESA, tvnmeteo.pl

NASA nawiązała kontakt z sondą Voyager 1 po kilkudniowej przerwie. Jak wyjaśniła agencja, do zerwania łączności doszło na skutek uruchomienia systemu awaryjnego urządzenia. Obecnie kontakt utrzymywany jest za pośrednictwem systemu, który ostatni raz był wykorzystywany w 1981 roku.

Nie działał od ponad czterech dekad. Teraz pełni kluczową rolę

Nie działał od ponad czterech dekad. Teraz pełni kluczową rolę

Źródło:
NASA, CNN, tvnmeteo.pl

Ta mgławica przypomina kształtem sylwetkę wilka, a może nawet wilkołaka. Nowe zdjęcie, na którym widać ten obłok gazu i pyłu, pokazało w czwartek Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO).

Czarny wilk na niebie. Niesamowite zdjęcie

Czarny wilk na niebie. Niesamowite zdjęcie

Źródło:
PAP, ESO

Naukowcy ostrzegają przed ryzykiem poważnej zmiany cyrkulacji oceanicznej na Atlantyku. Mogłaby ona wywołać zakłócenia klimatyczne na nieobserwowaną wcześniej skalę.

"Wyłączenie" atlantyckich prądów może przynieść niszczycielskie skutki

"Wyłączenie" atlantyckich prądów może przynieść niszczycielskie skutki

Źródło:
PAP

Związane z ociepleniem klimatu wskaźniki zagrożenia dla zdrowia ludzi osiągnęły nowe rekordowe wartości - wynika z najnowszej edycji raportu Lancet Countdown on Health and Climate Change. Znacząco wzrosła między innymi liczba zgonów spowodowanych upałem wśród osób powyżej 65. roku życia. Eksperci alarmują, że z powodu zmian klimatycznych zdrowie człowieka jest narażone na niespotykane dotąd zagrożenia.

Liczby, które powinny nas niepokoić. "Rekordowe zagrożenie"

Liczby, które powinny nas niepokoić. "Rekordowe zagrożenie"

Źródło:
PAP, The Guardian, The Lancet

Dynia zawiera wiele cennych składników odżywczych, dlatego warto włączyć ją do diety. - Pomarańczowy kolor dyni jest wynikiem wysokiej zawartości w niej witaminy A i beta-karotenu, które korzystnie wpływają na wzrok, skórę, układ sercowo-naczyniowy oraz układ odpornościowy - przekonuje doktor Lizzy Davis z Wydziału Nauk o Żywieniu Uniwersytetu Alabama w Birmingham.

Trwa sezon na dynię. "To prawdziwa bomba odżywcza"

Trwa sezon na dynię. "To prawdziwa bomba odżywcza"

Źródło:
PAP

Zwierzęta konsumują alkohol częściej niż mogłoby się to wydawać. Najnowsze badania brytyjskich naukowców wykazały, że wiele gatunków, od drobnych bezkręgowców po ssaki, regularnie spożywa etanol w postaci sfermentowanych owoców lub nektaru. Niektóre wykorzystują go w celach obronnych, zaś inne - jako doskonałe źródło kalorii.

Wiele zwierząt regularnie spożywa alkohol. W jakim celu?

Wiele zwierząt regularnie spożywa alkohol. W jakim celu?

Źródło:
Cell Press, The Guardian

Naukowcom udało się nauczyć wielkoszczury gambijskie wykrywania nielegalnych produktów pochodzących od roślin i zwierząt zagrożonych wyginięciem. Chodzi między innymi o łuski łuskowca, kości słoniowe, rogi nosorożca oraz drewno hebanowca afrykańskiego. Trwają prace, by te niezwykłe umiejętności gryzoni były wykorzystywanie w portach, które zmagają się z problemem przemytu.

Chcą wykorzystać supermoce tych gryzoni do walki z przemytem

Chcą wykorzystać supermoce tych gryzoni do walki z przemytem

Źródło:
Phys, Frontiers

Z pustyni Gobi wystartowała chińska misja Shenzhou-19, transportująca tajkonautów na stację kosmiczną Tiangong. Na pokładzie statku znaleźli się członkowie załogi urodzeni w latach 90 - najmłodsi jak do tej pory obywatele Chin w przestrzeni pozaziemskiej.

Tak młodej załogi jeszcze tam nie było. Poza Ziemią spędzi pół roku

Tak młodej załogi jeszcze tam nie było. Poza Ziemią spędzi pół roku

Źródło:
PAP, BBC

W ostatnich dniach wzrosła aktywność wulkanu Popocatépetl w Meksyku. Z jego krateru wydobywa się dym, zawierający popiół i żarzące się fragmenty. Krajowe służby zabroniły zbliżania się do wulkanu, a także wprowadziły alert drugiego stopnia dotyczący jego aktywności.

Gęsty dym od kilku dni unosi się nad wulkanem

Gęsty dym od kilku dni unosi się nad wulkanem

Źródło:
Cenapred, ENEX, Infobae, Milenio

Pyton birmański pożerający w całości jelenia - na taki widok natknęli się naukowcy z południowej Florydy. Aby połknąć ofiarę, samica gada rozwarła szczęki na prawie maksymalną szerokość. Pytony birmańskie są uznawane na Florydzie za gatunki inwazyjne, mające negatywny wpływ na lokalną faunę.

Pyton pożerał jelenia w całości. "Niezapomniany widok"

Pyton pożerał jelenia w całości. "Niezapomniany widok"

Źródło:
Conservancy od Southern Florida, Live Science

Japońscy naukowcy z niepokojem patrzą na szczyt najwyższej góry w ich kraju. Mierzący 3776 metrów stratowulkan Fudżi o tej porze roku powinien być już biały od śniegu. Jednak kolejny dzień z rzędu w tym miejscu nie zarejestrowano opadów. Eksperci zaznaczają, że taka sytuacja wydarzyła się pierwszy raz od końca XIX wieku, kiedy rozpoczęto zbierać dane.

W tym miejscu wciąż nie spadł śnieg. Pierwszy raz od co najmniej 130 lat

W tym miejscu wciąż nie spadł śnieg. Pierwszy raz od co najmniej 130 lat

Źródło:
Phys.org

Podczas jesiennego liczenia kozic w Tatrach przyrodnicy naliczyli 949 sztuk tych chronionych zwierząt, w tym 67 koźląt urodzonych wiosną tego roku - podał we wtorek Tatrzański Park Narodowy (TPN). Więcej osobników zanotowano po słowackiej stronie.

Policzyli kozice w Tatrach

Policzyli kozice w Tatrach

Źródło:
PAP

Osoby w średnim wieku, mające problemy ze snem, wykazują więcej oznak złego stanu mózgu - twierdzą eksperci. Specjaliści z zakresu neurologii w niedawno opublikowanym badaniu przekonują, że istnieje powiązanie między jakością naszego snu a kondycją jednego z najważniejszych organów w ludzkim ciele.

Jesteś w średnim wieku i źle sypiasz? To może wpływać na twój mózg

Jesteś w średnim wieku i źle sypiasz? To może wpływać na twój mózg

Źródło:
American Academy of Neurology