Nauka To Lubię

Oficjalna strona Tomasza Rożka

Kategoria: Aktualności

Jesteśmy dziećmi gwiazd

My i całe nasze otoczenie, jesteśmy zbudowani z atomów różnych pierwiastków. Te pierwiastki – w przeważającej części – powstały we wnętrzu gwiazdy, która w naszej okolicy wszechświata kiedyś świeciła. Innymi słowy, jesteśmy zbudowani z popiołów gwiazd.

Najlżejsze atomy powstały zaraz po Wielkim Wybuchu. Te cięższe, powstają cały czas we wnętrzach świecących gwiazd. Atomy najcięższe powstają w czasie śmierci dużych słońc.

Na początku był…

Wielki Wybuch. To początek wszystkiego co fizyczne. Materii, czasu i przestrzeni. Nie ma sensu rozważać gdzie miał miejsce. Zdarzył się wszędzie równocześnie. Wtedy cała przestrzeń skupiona była w jednym punkcie, nie było nic na zewnątrz, nie było nic poza. Od tego momentu zaczął się także liczyć czas. Nie ma sensu rozważanie co było przed Wielkim Wybuchem, bo nie istniało … przed. Już kilkadziesiąt sekund po Wielkim Wybuchu z kwarków powstały protony i neutrony. Po kolejnych kilku minutach te cząstki wraz z elektronami (które nie składają się z kwarków) powstał wodór, jego cięższa odmiana – deuter oraz hel, lit i beryl. Z tej grupy najcięższy jest beryl. Składa się z 4 protonów i 5 neutronów w jądrze i 4 elektronów krążących wokoło. Powstawanie najlżejszych atomów trwało nie więcej niż kilkanaście minut. W bardzo szybko rozszerzającym się wszechświecie cięższe niż beryl pierwiastki nie miały szans powstać, bo energia za bardzo zdążyła się już rozproszyć.

Przez kolejnych kilkaset milionów lat, cała materia we wszechświecie była zbudowana z zaledwie kilku pierwiastków. Gdyby tak pozostało do dzisiaj, układ okresowy pierwiastków miałby zaledwie kilka pozycji.

I wtedy pojawiły się gwiazdy

Choć na początku swojego istnienia wszechświat był jednorodny, po jakimś czasie zaczęły w nim powstawać lokalne zagęszczenia. Te grawitacyjnie przyciągały swoje otoczenie. W środku tak zagęszczającej się materii rosło ciśnienie i temperatura. Im więcej materii się ze sobą zlepiało, tym większe ciśnienie (a więc i temperatura). Temperatura rosła aż do chwili gdy przyszła gwiazda „zapalała się”. Co to oznacza ? Gwiazdy czerpią energię z reakcji w której małe atomy łączą się w większe. Żeby jednak ta reakcja zastartowała, potrzeba bardzo wysokiej temperatury. Gdy ta została osiągnięta, gwiazda zaczynała świecić. Lekkie atomy łączyły się w cięższe, co dawało ogromną ilość energii. Ta energia daje gwiazdom życie, to dzięki niej gwiazdy świecą.

I tak, czasami przez miliardy lat lekkie atomy łączą się w gwiazdach w cięższe, te cięższe w jeszcze cięższe i jeszcze cięższe. Z wodorów powstaje hel, potem węgiel. Później tworzy się tlen, krzem, neon czy magnez. Każdy cięższy pierwiastek powstaje z połączenia się (fuzji albo inaczej syntezy) tych lżejszych. Ale we wnętrzu gwiazd nie powstają wszystkie znane z układu okresowego pierwiastki. Czym większy atom, tym więcej energii potrzeba do jego stworzenia. Ostatnim jaki może powstać we wnętrzu gwiazdy jest żelazo. Ma 26 protonów i 30 neutronów w jądrze, oraz 26 elektronów krążących wokoło. Gwiezdny piec jest za mały, by wytworzyć cokolwiek cięższego. Jak zatem powstają te naprawdę wielkie pierwiastki ?

Potrzebna jest śmierć

Duża gwiazda kończy swój żywot jako kula żelaza (żelaza, bo to ono jest najcięższym pierwiastkiem jaki może powstać w gwieździe). Ale to nie koniec życia gwiazdy. Przed nami najlepsze! Następuje największy bodaj kataklizm z jaki można sobie wyobrazić. Gwiazda wybucha jako supernowa. To dzieje się w zaledwie kilka sekund. Eksplozja jest tak duża, że zewnętrzne warstwy gwiazdy wyrzucane są w przestrzeń z prędkością rzędu dziesiątków tysięcy kilometrów na sekundę. To chwila, w której gwiazda może świecić jaśniej niż cała galaktyka w której się znajduje. Z zapisków w starych kronikach wynika, że w 1054 roku na dziennym niebie, oprócz Słońca, widoczny był efekt wybuchu jednej z supernowych. Przez 23 doby ludzie widzieli dwa „słońca”! Ten efekt równocześnie obserwowali chińscy astronomowie, arabscy mędrcy i Indianie Nimbres mieszkający na terenie obecnego Meksyku. Dzisiaj po tej supernowej został rozszerzający się obłok rozżarzonego gazu tworzący Mgławicę Kraba.

Crab_NebulaW czasie samego wybuchu energia eksplozji jest tak wielka, że dochodzi do produkcji najcięższych z występujących we wszechświecie pierwiastków. Także w tym przypadku powstają one z połączenia elementów lżejszych. To właśnie w czasie tylko niezwykle krótkich chwil powstaje np. ciężki, bo składający się aż 238 neutronów i protonów uran. Ale także ołów czy złoto. To ostatnie, choć wydobywane jest na Ziemi, powstało w czasie wybuchu gwiazdy, której teraz już nie ma. Te najcięższe pierwiastki w wyniku eksplozji zostają rozrzucone wokół eksplodującej gwiazdy. Wokół w kosmicznej skali. Wspomniana Mgławica Kraba ma średnicę około 11 lat świetlnych ( 100 bilionów kilometrów) i co sekundę powiększa się o 1500 kilometrów.

Człowiek, ale także wszystko to co wokoło widzimy zbudowane jest z cegiełek – dosłownie – wypalonych we wnętrzu gwiezdnego pieca. Te cięższe budujące nas elementy nie zaistniałyby gdyby nie dochodziło do gwałtownego i widowiskowego wybuchu gwiazdy supernowej. Jesteśmy – nie tylko w przenośni – dziećmi gwiazd. Korzystamy z tego co one wytworzyły, a gdy nasza dzienna gwiazda Słońce dożyje wieku sędziwego, budujące nas cegiełki na powrót zostaną rozsypane w kosmosie. Może wykorzysta je kto inny?

2 komentarze do Jesteśmy dziećmi gwiazd

Nos – wrażliwa sprawa

Ludzi nos to złożone urządzenie. Ruch powietrza w jego wnętrzu jest bardziej skomplikowany niż układ turbulencji wokół skrzydeł odrzutowca. 50 milionów komórek receptorowych wysyła do płatów czołowych kory mózgowej impulsy elektryczne, dzięki którym czujemy ponad 10 tysięcy różnych zapachów.

Zapach, nam wąchającym, kojarzy się z czymś niematerialnym. Błąd. To nic innego jak związek chemiczny, cząsteczka, ba nawet pojedynczy pierwiastek, który działa na receptory w naszym nosie. W zasadzie są dwa warunki by „coś” stało się zapachem. Musi być lotne. Tzn. musi parować oraz musi przedostać się przez błonę śluzową, którą „opakowane” są receptory węchowe. To oczywiście nie znaczy, że wszystko co lotne ma zapach. Dobrym przykładem jest np. para wodna, która przecież nie pachnie. Nie pachnie też tlen czy azot, ale równocześnie nieprzyjemny zapach chloru zna chyba każdy kto używał środków dezynfekujących toaletę.

Gdy wraz z wdychanym powietrzem do kanałów nosowych dostają się związki zapachowe… no i właśnie tutaj zaczyna się problem. Przedostają się przez błonę śluzową i zaczepiają się o receptory. Skąd receptor wie jak ma pachnieć citroetalon (cytrusy) a jak 3-etoksy-4-hydroksybenzaldehyd (zapach wanilii) ? To nie nos ani receptory wie jak co ma pachnieć, tylko nasz mózg. Receptory przekazują informacje o tym co złapały, a nasz mózg konkretnemu sygnałowi przypisuje wrażenie zapachu. Ten sam związek może być przez różne osoby odczuwany w inny sposób, choć mózg najprawdopodobniej dostaje w obydwu przypadkach taką samą informację. Wrażenie zapachu może się zmieniać nawet u jednej osoby w zależności od pory dnia czy roku.

No dobrze, ale skąd w takim razie konkretny receptor wie jaki związek się do niego przyczepił ? Wydaje się, że mechanizm zapachu opiera się na drganiach cząsteczki zapachowej. Ta – obrazowo opisując – wchodzi do zagłębienia znajdującego się w receptorze. Tam, w jej kierunku wysyłany jest elektron, który odbijając się od poszczególnych atomów cząsteczki zapachowej (jak kule bilardowe) i wprawia ją w drgania. Te drgania są ściśle zależne od tego, jak cząsteczka wygląda, z jakich atomów się składa i jak te atomy są względem siebie rozlokowane. Nawet najmniejsza różnica w budowie dwóch cząsteczek powoduje, że drgają one w inny sposób. To drganie powoduje, że receptor wysyła do mózgu odpowiednią informację. Dla każdej cząsteczki inną, bo każda cząsteczka drga w trochę inny sposób. W przypadku niektórych związków wystarczy 8 cząsteczek, by w mózgu powstał impuls nerwowy. – No cóż, zaproponowany mechanizm wydaje się być bardzo skomplikowany – powiedział prof. John Mitchell, chemik z University of Cambridge, specjalista od substancji zapachowych. – Ale natura bywa skomplikowana – dodaje.

Jeszcze ciekawiej do problemu… nosa podeszli badacze z Imperial College London ( badania sfinansowane były przez Biotechnology and Biological Sciences Research Council). Naukowcy zadali sobie pytanie jak cząsteczki zapachowe docierają do receptorów. Jak wygląda przepływ powietrza wewnątrz kanałów nosowych. Dzięki nowoczesnej technice obrazowania doszli do wniosku, że ten ruch w czasie wdechu jest bardziej złożony niż ruch powietrza wokół skrzydeł lecącego odrzutowca. Badacze najpierw stworzyli model komputerowy, a później, z pleksi model rzeczywisty. Badano w których miejscach powietrze tworzy wiry, a w których jego przepływ jest wsteczny. Naukowcy chcieli się też dowiedzieć czy w akcie pojedynczego wdechu, cała porcja powietrza przechodzi przez nos do jamy gardła czy też jego część zostaje w jamie nosowej na dłużej. Symulowano też kaszel, kichanie i siąkanie. – Od cichego i spokojnego oddychania po gwałtowne kichanie – chcemy dokładnie wiedzieć co dzieje się w nosie – powiedział profesor Bob Schroter – lider grupy badawczej.

Wyniki badań zaskoczyły naukowców. Sama jama nosowa jest bardzo nieregularna. Pełno w niej zakamarków, fałd i niesymetrycznych załamań. Te największe to trzy małżowiny nosowe (górna, środkowa i dolna), które rozdzielają strumień powietrza na części. Sprawę dodatkowo komplikuje fakt, że wnętrze nosa pokryte jest dobrze ukrwioną błoną śluzową. Ją z kolei – w zależności od obszaru jamy nosowej – pokrywa nabłonek oddechowy, migawkowy, a w okolicy węchowej – nabłonek węchowy. No i włoski. One powodują że ruch powietrza w ich sąsiedztwie, albo wręcz pomiędzy nimi jest praktycznie niemożliwy do opisania. Powietrze wciągnięte w czasie wdechu nie przechodzi zaraz do jamy gardła, tylko jeszcze przez dłuższą chwilę wiruje w okolicach gdzie rozmieszczone są receptory węchu. Czy powodem może być to, że receptory węchu potrzebują trochę czasu na zadziałanie ? A może w przypadku bardziej złożonych zapachów nasz mózg potrzebuje danych płynących z nosa przez dłuższą chwilkę, żeby poprawnie zinterpretować zapach. Czy ma to związek z wrażeniem, że niektóre zapachy „pozostają” w nosie dłużej, nawet po wydechu powietrza ?

Brak komentarzy do Nos – wrażliwa sprawa

Skąd dwa słońca?

Nad Lublinem zaświeciły dwa słońca. Tak to przynajmniej wyglądało. Skąd się wzięły?

Wydawałoby się, że nic szczególnego. Kryształki lodu, krople wody czy pyłki zawieszone w atmosferze. Przy odrobinie szczęścia i czasami wytrwałości mogą być jednak źródłem niezapomnianych wrażeń. Podwójne słońca, pierścienie, słupy, miraże, zielone zachody i glorie. Dzisiaj kilka słów o dwóch słońcach, które pojawiły się na niebie w okolicach Lublina.

Ze wszystkich zjawisk optycznych najciekawsze, najbardziej spektakularne, ale też najtrudniejsze do zaobserwowania są te, które występują w wyższych partiach atmosfery. Tam, gdzie promienie Słońca są załamywane, rozpraszane lub odbijane nie na kropelkach wody, tylko na kryształkach lodu. Wszystkie krople wody mają podobny kształt i takie samo ułożenie w przestrzeni w czasie drogi z chmury na ziemię. W przypadku kryształów podobna sytuacja nie występuje, bo kryształ kryształowi nierówny.

W zależności od temperatury i wilgothalo - słońceności otoczenia w chmurze mogą na przykład przeważać kryształki w kształcie graniastosłupów sześciokątnych o długości znacznie przewyższającej szerokość – przypominające małe ołówki. Przy odrobinie szczęścia można wówczas zaobserwować tzw. 22-stopniowe halo. Co to takiego?  To obwódka (pierścień) wokół Słońca, o zawsze tych samych rozmiarach kątowych. Dlaczego akurat 22 stopnie? Bo dla kryształu lodu o podstawie sześciokąta właśnie 22 stopnie są najmniejszym kątem odchylenia promieni. Wystarczy jednak, że lodowe kryształki nie będą przypominały długich ołówków, a raczej płaski, sześciokątny kafelek – i możliwość zaobserwowania 22-stopniowego halo przepadnie. Wtedy jednak być może uda się zobaczyć tzw. słońce poboczne (czyli inaczej parhelium). To właśnie to zjawisko zaszło na niebie w okolicy Lublina. Płaskie kryształki lodu nie opadają na ziemię w przypadkowych orientacjach, jak miało to miejsce w przypadku kryształków-ołówków. W rezultacie halo nie powstaje wokół słońca, tylko po jednej z jego stron. Słońce i jego rozproszona nieco kopia są oddalone od siebie nadal o 22 stopnie, bo dla bryły o podstawie sześciokąta 22 stopnie to dalej minimalny kąt załamania.

Kryształki lodu są także powodem powstawania tzw. słupów świetlnych. Ale to temat na zupełnie inną notatkę. No chyba, że przyślecie zdjęcia takiego zjawiska, chętnie je wtedy opiszę.

Zdjęcia pochodzą z serwisu kontakt24.pl

 

 

Brak komentarzy do Skąd dwa słońca?

Jak zbudować kuchenkę słoneczną?

Kuchenka słoneczna może działać cały rok. Co prawda zimą czy jesienią gotowanie w niej potraw zajmie nieco więcej czasu, ale wciąż jest możliwe. W takim urządzeniu gotuje bowiem nie wysoka temperatura otoczenia, tylko promienie słoneczne. Warunkiem działania kuchenki jest więc bezchmurne niebo, a nie upał.

Słońce dostarcza na powierzchnię Ziemi ogromną ilość energii. Co prawda tylko jej część przedziera się przez atmosferę, ale to i tak bardzo dużo. Gdyby wydobyć wszystkie paliwa kopalne (węgiel, ropę i gaz), zmagazynowana w nich energia równałaby się energii dostarczanej Ziemi przez Słońce zaledwie przez 50 dni.

Energię słoneczną wykorzystują rośliny w procesie fotosyntezy. My budujemy elektrownie słoneczne, ale w ten sposób na prąd czy ciepło przerabiamy zaledwie tysięczne części energii jaka dociera do powierzchni Ziemi. Jednym ze sposobów jej wykorzystania jest wybudowanie kuchenki słonecznej. Urządzenia, które wykorzystuje energię niesioną przez promienie Słońca do podnoszenia temperatury w garnku czy na patelni.

1. Umieść jeden karton w drugim, a pomiędzy ścianki włóż pogniecione gazety. Będą służyły jako izolator.

1

2. Wewnętrzny karton wyłóż czarnym matowym papierem lub folią. Następnie wytnij z kartonu cztery kwadraty, których bok będzie tej samej długości co bok większego kartonu. Przyklej do jednej z powierzchni kwadratów aluminiową srebrną folię. Staraj się aby folia była gładka, by nie miała żadnych nierówności. Ma być jak lustro.

2

3. Przyklej kartonowe kwadraty do brzegów większego kartonu tak, by były skierowane folią do góry…

3

4. … a następnie umieść je pod kątem 45 st. do pionu (albo podłoża). Boki kuchenki można podtrzymać na drewnianych nóżkach, albo na sznurkach, łączących je ze sobą. Kąt 45 st. gwarantuje, że największa ilość promieni słonecznych będzie kierowana do środka kuchenki, a to oznacza najwyższą temperaturę w jej środku.

4

5. Kuchenka gotowa. Możesz do niej włożyć garnek z daniem, które ma być ugotowane.

5

Co ważne, kuchenka może działać nie tylko latem. Co prawda zimą czy jesienią gotowanie w niej potraw zajmie więcej czasu, ale wciąż jest możliwe. W solarnej kuchence gotuje bowiem nie wysoka temperatura otoczenia, tylko promienie słoneczne. Warunkiem działania kuchenki jest więc bezchmurne niebo, a nie upał.

Rysunki w artykule pochodzą z serwisu wikiHow.com

3 komentarze do Jak zbudować kuchenkę słoneczną?

Dlaczego nam gorąco?

Lato powoli się kończy i zaczynamy tęsknić za upałami. Tymi samymi upałami, które były jeszcze kilkanaście dni temu takie uciążliwe. Dlaczego letnie temperatury są dla nas tak kłopotliwe, skoro jako gatunek wyewoluowaliśmy w Afryce, w klimacie nieporównywalnie gorętszym niż nawet najcieplejsze nasze polskie lato?

Nasze ciało ma temperaturę niecałych 37 st. C. Jesteśmy stałocieplni, a więc ta temperatura jest w miarę możliwości przez organizm utrzymywana. Gdy staje się to niemożliwe, zaczynamy wpadać w kłopoty. Zarówno wtedy, gdy temperatura ciała zaczyna spadać, jak i wtedy, gdy zaczyna rosnąć. Ale o tym za chwilę. To co może dziwić to fakt, że skoro nasze ciało ma ponad 36 st. C. dlaczego przy temperaturze np. 32 st. już czujemy dyskomfortowy gorąc. Na logikę, powinno nam być zimno, przecież „na zewnątrz” jest wciąż o 4 st C zimniej niż „w środku”.

Zaczęło się w Afryce

Nasze ciała, to jak wyglądają i jak funkcjonują, ukształtowały warunki jakie panują w Afryce. Domem naszych przodków była afrykańska sawanna. Żar lał się z nieba, było sucho, a cień był luksusem. Tak żyliśmy przez kilka milionów lat. I do takich warunków jesteśmy fizjologicznie  przystosowani. Człowiek z Afryki wyszedł zupełnie niedawno, nie więcej niż 150 tys. lat temu. W tak krótkim czasie ewolucja nie była w stanie przystosować np. Eskimosów do innych warunków środowiskowych. Gdyby rozebrać Eskimosa, w swoim środowisku, przeżyłby zaledwie kilka minut. Komfort cieplny, bez ubrań, odczuwamy w temperaturze około 25 st. C. W Polsce średnia roczna temperatura wynosi tymczasem około 8 st. C. W lecie nie więcej niż 18 st C. A to znaczy, że żyjemy w miejscu, do którego nie jesteśmy fizjologicznie przystosowani. Choć niektórych może pocieszać to, że niektórzy mają znacznie gorzej.

Do jakich temperatur nasz organizm jest zatem stworzony? Przyjmuje się, że zakres temperatur w jakim możemy funkcjonować to kilkanaście stopni „od dołu” do około 50 st. C „od góry”. Tak wysokie temperatury nie są dla organizmu człowieka problemem, o ile ma pod dostatkiem wody i o ile powietrze wokoło jest suche. Woda i suche otoczenie (powietrze) gwarantuje, że prawidłowo działa system chłodzenia, czyli pocenie. Odwodniony organizm nie ma czym się pocić. Gdy powietrze jest wilgotne, woda z powierzchni skóry nie chce parować. I tutaj właśnie tkwi odpowiedź, na zadane wyżej pytanie. W 30 st. C czujemy się źle, bo w naszej części świata jest zbyt wilgotno. Ta sama temperatura w klimacie suchym nie stanowiłaby problemu. Owszem, pot ściekałby nam po plecach, ale wraz z jego parowaniem, temperatura skóry obniżałaby się. System chłodzenia, zapewniałby komfort.

Chłodząca woda

Woda obniża temperaturę powierzchni z której paruje, bo do wyparowania potrzebuje energii. Gdy wyjdziemy mokrzy spod prysznica, albo z kąpieli w jeziorze, mimo wysokiej temperatury powietrza, może nam być chłodno. Takie uczucie będzie nam towarzyszyło dopóki nie wyschniemy. Człowiek potrafi wypacać aż litr wody na godzinę! Integralną częścią tego sprawnego systemu jest kilka milionów gruczołów potowych na ciele każdego z nas. Te nie działałyby tak skutecznie, gdyby były przykryte włosami. Dlatego, z drobnymi wyjątkami, nasze ciało jest nagie. To, że najwięcej włosów mamy na głowie, nie jest przypadkiem. W wyprostowanej pozycji, to na głowę właśnie świeci Słońce. Natura zadbała o to, by ją jak najlepiej izolować. Gdyby ludzie chodzili na czworakach, promienie słoneczne padałyby na ponad 20 proc. powierzchni ciała. W pozycji pionowej ogrzewają najwyżej kilka procent. Innymi słowy, wyprostowana, dwunożna postawa to kolejny dowód na przystosowanie do upałów a nie chłodów.

Ale wracając do gorącego lata. Gdy w wysokich temperaturach system chłodzenia nie nadąża, pozostaje schładzanie się z zewnątrz (zimna kąpiel), albo izolacja (cień, nakrycie ciała). Co jeżeli i to nie pomoże? Najkrócej mówiąc, czeka nas śmierć. Temperaturą krytyczną dla mózgu jest 40,5 st. C. Przy 41,5 st. C umieramy, bo w naszych komórkach ścina się białko. Ścina (fachowo mówiąc dochodzi do procesu denaturacji), znaczy, że zmienia swoją strukturę. Biorąc pod uwagę fakt, że białka to podstawowy budulec naszego ciała, w praktyce oznacza to, że organizm przestaje funkcjonować. I to równocześnie na wielu poziomach, od poziomu pojedynczych komórek rozpoczynając.

A co z organizmem człowieka dzieje się, gdy jest za zimno? Próbuje sam się ogrzać, przez szybkie drgania niektórych mięśni. To dreszcze. Mięśnie pracując, podnoszą swoją temperaturę. Gdy jest jednak za zimno, nawet, gdybyśmy się trzęśli jak osiki, nasze mięśnie nie są w stanie naprodukować wystarczającej ilości ciepła. I wtedy pozostaje odizolowanie się od niskiej temperatury (ubranie), albo znalezienie źródła ciepła. Jeżeli nie uda się tego zrobić, podobnie jak w przypadku przegrzania, czeka nas śmierć. Choć nie tak szybka jak w przypadku zbyt wysokiej temperatury.

Za ciepło, za zimno

I ostatnia sprawa. Dlaczego czujemy że nam gorąco nawet wtedy, gdy temperatura powietrza jest niższa, niż temperatura ciała? W pewnym sensie organizm człowieka jest maszyną, która przez to że działa, sama siebie ogrzewa. To nie tak, że są w nas specjalne „urządzenia”, których celem jest tylko i wyłącznie produkcja ciepła, które ma podtrzymywać stałą temperaturę. To raczej dzieje się przy okazji i na wielu poziomach. Wnętrze komórki, to jedna wielka fabryka. Każdy narząd ludzkiego (i nie tylko) ciała, ma konkretne zadanie do spełnienia. Serce pompuje krew, nerki ją oczyszczają, płuca są odpowiedzialne za dostarczenie tlenu krwi, a wątroba jest połączeniem magazynu, zakładu przetwórczego i fabryki odpowiedzialnej za wytwarzanie wielu niezbędnych do funkcjonowania ciała substancji. W każdym skrawku naszego ciała mają miejsce nieustanne reakcje chemiczne, których skutkiem najczęściej są reakcje fizyczne. Jesteśmy w ciągłym ruchu. Wszystko jest w ciągłym ruchu. Ten ruch – z kolei – powoduje wzrost temperatury. W największym skrócie można więc powiedzieć, że nasze ciało ogrzewa się samo poprzez reakcje, które do tego funkcjonowania są niezbędne. Ilość energii cieplnej jaką produkujemy jest całkowicie wystarczająca, by zapewnić coś w rodzaju równowagi, gdy temperatura powietrza wynosi około 25 st. C. Gdy temperatura jest wyższa, organizm musi włączyć chłodzenie. To wtedy powstaje wrażenie upału. Najpierw lekki, ale rosnący wraz ze wzrostem temperatury dyskomfort powoduje, że szukamy cienia, chłodnego otoczenia czy miejsca w którym jest ruch powietrza. W ten sposób wspomagamy naturalny system regulowania temperatury.

Poniżej 20 st C, potrzebne jest dodatkowe ogrzewanie. I znowu, moment w którym „system grzewczy” jest włączany, mózg sygnalizuje nam poprzez odczuwanie chłodu. Przy 20 st C nie jest to odczucie dokuczliwe, ale już w temperaturze 15 st C zaczyna nam być zimno. Chodzi o to samo, o co chodziło w przypadku zbyt wysokich temperatur, czyli o znalezienia cieplejszego miejsca, zakrycie odsłoniętych części ciała czy przejście do miejsca, w którym nie ma ruchu powietrza.

Człowiek rodził się w suchym i słonecznym klimacie. Po to by migrować w rejony w których temperatura jest zbyt niska, musiał się nauczyć korzystać z energii słonecznej zmagazynowanej w roślinach, a pośrednio także w zwierzętach (np. spalać drewno, a później paliwa kopalne). Musiał się także nauczyć wytwarzać ubrania. Bez nich, pomarlibyśmy z zimna. Nie udałoby się to, gdyby nie inteligencja „żyjąca” w mózgu. Ciekawe, bo to właśnie mózg trzeba szczególnie chronić przed przegrzaniem.

6 komentarzy do Dlaczego nam gorąco?

Co mnie gryzie

Latem przekonywanie kogokolwiek że takie owady jak komary, meszki, gzy czy końskie muchy, są piękne i pożyteczne jest z góry skazane na porażkę. Może zimą jest niewielka szansa na polubienie tych znienawidzonych zwierząt.
Co nas gryzie? Wszystko co widzi w tym swoją szansę. My wykorzystujemy niektóre zwierzęta i rośliny, niektóre z nich wykorzystują nas.

Gzy, meszki i komary. Każdy z tych owadów jest uciążliwy, a często nieznośny na swój sadystyczny sposób. Dokuczliwość komarów to kwestia cichutkiego choć trudnego do zniesienia brzęczenia i swędzenia. Przy czym od razu warto powiedzieć, że te wszystkie cechy, których latem serdecznie nienawidzimy są reprezentowane przez samice. I kto tu jest słabą płcią? Samce komarów żywią się nektarem kwiatów, są duże i nie brzęczą podczas lotu. Samice z kolei żywią się krwią zwierząt stałocieplnych, w tym ludzi. Wyposażone w kłująco – ssący aparat gębowy przebijają skórę i wkłuwają się w niewielkie naczynia krwionośne, które znajdują się zaraz pod jej powierzchnią. Nie wysysają krwi, tylko czekają aż płynąca pod ciśnieniem krew sama wypełni ich żołądek. Zanim krew zacznie jednak płynąć, do wnętrza rany komarzyca wpuszcza swoją ślinę a wraz z nią substancje chemiczne, które przeciwdziałają krzepnięciu krwi. W ślinie komarów tropikalnych (takich, które w Polsce nie występują) znajdują się także mikroorganizmy, które mogą powodować choroby.

Aedes_aegypti_biting_human  Komar… w czasie posiłku 🙁

Substancje chemiczne zawarte w ślinie komara (np. enzymy) – oprócz tego że nie pozwalają krwi gęstnieć – podrażniają skórę. Właśnie dlatego miejsce ukłucia może bardzo długo swędzieć. Zresztą nie tylko ukąszenia komarów swędzą. Znacznie gorsze, choć znacznie mniejsze są meszki. Meszkowatych w Polsce jest około 50 gatunków. W porównaniu z komarami są malutkie. Ich wielkość nie przekracza zwykle 3-4 mm. Kłopot w tym, że atakują w dużych grupach. Tak jak u komarów, w cyklu rozwojowym meszek kluczowe znaczenia ma zbiornik wodny, ale w przeciwieństwie do komarów meszki wolą wodę płynącą a nie stojącą. Samce żywią się nektarem kwiatów, a samice krwią. Meszki nie wkłuwają się w ciała swoich ofiar, ale rozcinają je tak jak chirurg skalpelem. Zanim z tak powstałej rany zacznie wypływać krew, samice meszek wpuszczają do niej ślinę. Meszki gryzą, bo krew ssaków jest dla nich źródłem białka, które jest niezbędne do złożenia jaj i… wyhodowania kolejnych pokoleń meszek. Meszki są aktywne w ciągu dnia, nawet wtedy gdy Słońce jest wysoko na niebie (komary dają nam wtedy wytchnienie). Pojedynczego ugryzienia meszki możemy nie zauważyć, chyba, że ktoś jest uczulony na substancje zawarte w ślinie tych owadów. W skrajnych przypadkach może wtedy dojść nawet do śmierci.

Culex_sp_larvae  Larwy komarów

Małe ale groźne

Meszki rzadko jednak atakują w pojedynkę. Gdy w upalny dzień znajdziemy się w lesie (cień), albo nad wodą (ochłodzenie), czyli tam, gdzie nas ciągnie gdy żar leje się z nieba, możemy być pogryzieni przez cały ich rój. Obrzęk w okolicach ugryzienia może być spory. Mogą pojawić się nawet sporych rozmiarów swędzące bąble. Poza tym, meszki, w przeciwieństwie do komarów zostawiają w miejscu ukąszenia otwartą ranę. Więcej, samice meszkowatych wstrzykują w nią substancje, które spowalniają gojenie się ran. W czasie upału, w czasie kąpieli do organizmu ze środowiska z łatwością mogą się więc dostać drobnoustroje. Mogą one spowodować powstanie dużego stanu zapalnego, którego nie da się pozbyć bez antybiotyków. Do zakażenia może dojść szczególnie wtedy, gdy swędzące ugryzienie zaczniemy drapać. Pogryzione miejsca warto więc przemywać woda utlenioną. W przypadku alergików zwykle wystarcza pić wapno, ale gdy obrzęk po ukąszeniu meszek jest duży, lepiej niezwłocznie wybrać się do lekarza. Każde kolejne ugryzienie może być bowiem groźniejsze. Niezależnie od tego czy obrzęk jest duży czy nie, dokuczliwe swędzenie łagodzi zimny okład. Podobnie powinno się postępować w przypadku ukąszeń tzw. końskiej muchy (jusznicy deszczowej). To duży owad z rodziny bąkowatych, który w Polsce występuje powszechnie. Jej ukąszenia są bolesne, a ich skutki mogą być niebezpieczne. Jeżeli po dobie od ukąszenia wciąż utrzymuje się opuchlizna i zaczerwienienie (szczególnie gdy jest ono bolesne i rozpalone) koniecznie trzeba wybrać się do lekarza. Końska mucha to nie to samo co gza. Gzy są pasożytami wewnętrznymi zwierząt (żyją np. w ich drogach oddechowych), a w postaci dorosłej nie pobierają pokarmu w ogóle.

800px-Black_fly   Meszka

Tak jak w przypadku opisywanych owadów, samce jusznicy są roślinożerne i przyczyniają się do zapylania kwiatów. Samice są jednak krwiopijcami. Bolesnymi i podstępnymi krwiopijcami. W przeciwieństwie do komarów latają bezszelestnie i co gorsza, w przeciwieństwie do wielu owadów nie używają substancji znieczulających w czasie kąsania. Dlaczego jedne owady stosują znieczulenie a inne nie? Większość owadów gryzie swoje ofiary tylko raz, dlatego zależy im na tym, by w chwili ukąszenia być niezauważonym. Jusznica gryzie swoją ofiarę i odfruwa. Gdy zwierze (zwykle końskie muchy gryzą zwierzęta) liże miejsce gdzie nastąpiło bolesne ukąszenie, agresor gryzie je w inne, często bardziej dogodne dla niego miejsce. Jusznice są trudnym przeciwnikiem z jeszcze jednego punktu widzenia. Są bardzo… uparte. Komara czy meszki można przegonić. Końską muchę – by dała spokój – trzeba zabić. Odlatuje po to by za chwilę zaatakować z innej strony. Taką ma strategię. A jeżeli już o zabijaniu mowa. Komara unieszkodliwia nawet lekkie uderzenie. Końska mucha jest bardzo odporna. Trzeba nieźle przyłożyć, by zabić… na śmierć.

Jak sobie radzić?

A jeżeli mowa o śmierci. A przynajmniej o odstraszaniu. Na końskie muchy nie działają preparaty odstraszające owady. Jedyne wyjście to odpowiednio się ubrać, czyli zakryć jak największą powierzchnię ciała. Ubranie się od stóp do głów oraz unikanie miejsc lęgowych owadów gryzących jest najbardziej skutecznym sposobem uniknięcia pogryzień. Gdy temperatura rośnie, osłanianie ciała staje się jednak bardziej dokuczliwe niż samo kąsanie. Wtedy wyjściem mogą być maści i środki antyowadowe w spreju. Na rynku jest ich bardzo wiele. Można też zażywać odpowiednie tabletki. Gdy robi się to przez kilka, kilkanaście dni, zmianie ulega skład chemiczny naszego potu.

800px-Haematopota-pluvialis-06-VII-2007-01   Jusznica deszczowa (tzw. końska mucha)

W domu najlepiej zakładać w oknach moskitiery i elektryczne fumigatory, które odstraszają komary zapachem. Przed ich włączeniem koniecznie trzeba przeczytać instrukcję. Niektóre z tych środków nie mogą być stosowane w czasie gdy w pomieszczeniu przebywają ludzie. Specjaliści twierdzą, że „odstaraszacze” dźwiękowe są nieskuteczne. Na tarasie albo na ogrodzie najlepiej sprawdzają się przeciwkomarowe świece, dymiące spirale i kadzidełka. Tych nie wolno jednak stosować w pomieszczeniach.

Właściciele przydomowych ogródków, balkonów czy nawet skrzynek kwiatowych na parapetach okiennych powinni sadzić rośliny których zapach odstrasza komary, czyli pelargonie, kocimiętkę, bazylię, miętę czy lawendę. Gdy sytuacja jest dramatyczna, gdy plagą komarów dotknięte są duże siedziby ludzkie, walka z owadami odbywa się za pomocą niedostępnych na rynku indywidualnym środków chemicznych. Żeby takie działania były jednak skuteczne, trzeba je bardzo często powtarzać a to jest kosztowne. Czy jednak zawsze warto z komarami, meszkami czy innymi owadami walczyć?

Z punktu widzenia biologii jesteśmy jednym z wielu elementów przyrody ożywionej. My wykorzystujemy niektóre zwierzęta i rośliny, niektóre z nich wykorzystują nas. Takie owady jak komary czy meszki bez zwierząt stałocieplnych nie mogłyby się rozmnażać. I nikogo by to nie martwiło gdyby nie fakt, że owady są bardzo ważnym elementem diety ptaków a ich larwy są zjadane przez ryby. System naczyń połączonych jakim jest przyroda bez owadów, nawet tych dla ludzi kłopotliwych, byłby dziurawy. Mniej pożywienia dla ptaków i ryb, oznaczałby mniejszą liczebność tych zwierząt, a to rodziłoby kolejne konsekwencje. Jadąc niemieckimi autostradami bez trudu można zauważyć, że na szybie przedniej samochodu jest znacznie mniej śladów bo zabitych owadach niż w Polsce. Tyle tylko, że w Niemczech od lat dramatycznie kurczy się także populacja ptaków, a to oznacza, że inne szkodniki nie mają swoich naturalnych wrogów.

 

Tekst ukazał się w tygodniku Gość Niedzielny

6 komentarzy do Co mnie gryzie

Rosetta na orbicie komety!

Udało się! Europejska sonda Rosetta, po dekadzie i pokonaniu 6,4 mld kilometrów dotarła na orbitę komety 67p/Churyumov-Gerasimenko.

Udało się! Europejska sonda Rosetta, po dekadzie i pokonaniu 6,4 mld kilometrów dotarła na orbitę komety 67p/Churyumov-Gerasimenko. Tym samym rozpoczął się nowy okres w podboju kosmosu. Właśnie rozpoczęło się pierwsze badanie komety w przestrzeni kosmicznej. Od teraz przez kolejnych kilkanaście miesięcy Rosetta nie będzie odstępowała komety nawet na krok. Zbliży się z nią do Słońca, nie przestając badać.

Oto jak Rosetta dotarła do komety:

Do spotkania sondy i komety doszło nieco dalej niż znajduje się orbita Jowisza. Najpierw sonda będzie orbitowała wokół komety w odległości około 100 km. Jej pełny obrót będzie wtedy trwał 3-4 ziemskie dni. Z czasem Rosetta będzie jednak coraz bliżej swojego celu. Gdy ta odległość zmniejszy się do 10 km, w kierunku powierzchni komety wystrzelony zostanie lądownik Philae. Nastąpi to nie wcześniej niż w listopadzie tego roku.

Lądowanie na komecie:

Integralną częścią lądownika jest wybudowany w Polsce element, który pozwoli mu „zacumować” się do pędzącej komety. Z pierwszych pomiarów wynika, że temperatura na powierzchni komety wynosi minus 70 st C i jest o 30 st wyższa niż przypuszczano.

Brak komentarzy do Rosetta na orbicie komety!

Lanie wody

Dlaczego wylana na rozgrzaną blachę woda nie paruje? I dlaczego gorąca woda szybciej zamraża się niż zimna?
Czy o wodzie można napisać coś interesującego? Przeczytaj, a dowiesz się rzeczy, o których nie miałeś zielonego pojęcia.

Co się stanie, gdy wylejemy powiedzmy szklankę wody na mocno rozgrzaną metalową blachę? Np. taką w tradycyjnym piecu. Usłyszymy głośny syk i gwałtowne parowanie. To logiczne i oczekiwane. A teraz proszę na tą samą rozgrzaną blachę wylać wodę w małych ilościach. Np. strzepnąć wodę z mokrej dłoni, albo wypuścić wąski strumień wody ze strzykawki. Można by oczekiwać, że mała ilość wody na gorącej blasze wyparuje szybciej niż duża ilość. A tu niespodzianka. Woda w małych ilościach na gorącej powierzchni nie paruje. Wodne kulki po blasze poruszają się jak pszczoły na łące, bez zauważalnego ładu, to w te, to wewte. Czasami nawet podskakują.

Pułapka na parę

Co się więc dzieje?  Spadająca kropelka wody przy zetknięciu z gorąca blachą zaczyna parować, ale tylko nieznacznie. Paruje dolna część kropli, bo to ona bezpośrednio styka się z gorącą powierzchnią. W ten sposób powstała para tworzy pomiędzy blachą a kroplą coś w rodzaju poduszki. Woda nie styka się już bezpośrednio z blachą, tylko leży na izolującej parowej poduszce. To powoduje, że energia (temperatura) gorącej powierzchni nie jest przekazywana kropli. To niesamowite, bo grubość „parowej poduszki” wynosi znacznie mniej niż milimetr (od 0,1 do 0,2 mm). Jak to się dzieje, że tak cieniutka izolacja wystarczy, że tak mała ilość pary nie dopuści do „przedostania” się energii z gorącej blachy do małej kropelki wody? Gaz (a para wodna jest gazem) jest kiepskim przewodnikiem energii (temperatury). Przekaz energii z blachy przez poduszkę pary do kropli wody następuje, ale bardzo wolno. W końcu wrzucona na rozgrzaną blachę kropla wyparuje (zmniejszając się coraz bardziej, w którymś momencie zniknie) ale nastąpić to może dopiero po kilkudziesięciu sekundach, a nie jak można by się spodziewać – natychmiast. Co więcej, im powierzchnia blachy cieplejsza, tym dłużej trwa taki „kroplowy taniec”. Pozostaje jeszcze wyjaśnienie trzech kwestii. Dlaczego para spod kropli nie ucieknie na boki, dlaczego poduszka parowa nie tworzy się pod dużą ilością chluśniętej na blachę wody i dlaczego kropla na gorącej blasze tak gwałtownie się porusza. Para nie ucieknie bo kropla od spodu nie jest płaska, tylko wklęsła. Więcej pary mieści się w środku, niż na brzegach kropli. Gazowa poduszka powoduje, że pomiędzy rozgrzaną powierzchnią a kroplą nie ma tarcia. Gwałtowne ruchy kropli spowodowane są tym, że dolne warstwy kropli parują nie w sposób ciągły, tylko gwałtowny i nierównomierny ze wszystkich stron. I ostatnia sprawa, chluśnięta na blachę woda wyparuje, ale poduszka parowa wytworzy się tylko pod kropelkami, właśnie dlatego, że one od dołu nie są płaskie i tworzą coś w rodzaju pułapki na parę. Wszystko co dzieje się z kroplą wody na rozgrzanej blasze wyjaśnił w 1756 roku niemiecki lekarz i fizyk Johann Leidenfrost (stąd zjawisko Leidenfrosta).

Raz ciepło, raz zimno

Izolująca warstwa gazu wytwarza się nie tylko pomiędzy rozgrzaną powierzchnią a kroplą wody, tylko pomiędzy obiektami o sporej różnicy temperatur. Przykłady? Wylanie ciekłego azotu czy ciekłego tlenu na powierzchnię stołu w temperaturze pokojowej spowoduje, że te dwie ciecze nie wyparują od razu, tylko „skulkują się” i będą zachowywały się tak jak woda w niewielkich ilościach wylana na gorącą blachę. Ciekły azot ma temperaturę około minus 200 st. C. Teoretycznie włożona do niego dłoń (o temperaturze około + 37 st. C) powinna natychmiast ulec poważnemu odmrożeniu. Tymczasem, o ile rękę w azot wsadzi się na krótko, odmrożeń nie będzie. Dlaczego? Bo pomiędzy skórą a ciekłym azotem wytworzy się cienka warstwa gazowego azotu, który jest swego rodzaju izolacją. Ta izolacja nie jest doskonała, więc dłuższe przytrzymanie dłoni w ciekłym azocie może być niebezpieczne. W Internecie można znaleźć też filmiki na których eksperymentator wkłada palec do naczynia z ciekłym ołowiem. Temperatura tego metalu  w stanie ciekłym wynosi przynajmniej 327 st. C. A temperatura palca około 37 stopni. O ile palec jest mokry, jego włożenie w ołów na krótką chwilę nie będzie groźne. Skóra będzie chroniona przez cieniutką warstwę pary wodnej. To ostatnie doświadczenie nie należy chyba do najbezpieczniejszych, więc lepiej na własną – nomen omen rękę – go nie przeprowadzać.

Lody zawstydziły fizykę

Woda może naprawdę zaskakiwać. Nie tylko nas, ludzi nie zajmujących się nauką, ale nawet naukowców.

Erasto Mpemba, mieszkający w Tanzanii 13latek uwielbiał lody. Podgrzewał mleko, dosypywał cukru, dolewał sok owocowy, wszystko mieszał ze sobą i zamrażał.  By nie zepsuć zamrażarki, najpierw swoją miksturę schładzał w lodówce. Pewnego razu gorące mleko wsadził jednak, bez schładzania, od razu do zamrażarki. Gdy po jakimś czasie otworzył zamrażalnik, okazało się, że lody są już dawno zrobione. „Tak szybko?” – zdziwił się. Zrobił prosty eksperyment. Do dwóch takich samych pojemników wlał gorącą i zimną wodę i obydwa wstawił do zamrażarki. Woda gorąca zamroziła się szybciej. Był rok 1963. Gdy Erasto Mpemba zapytał dlaczego tak się dzieje swojego nauczyciela fizyki, ten go wyśmiał. Ta sama reakcja spotkała go rok później, już jako ucznia liceum. Pewnego dnia do szkoły Erasto przyjechał profesor Denis G. Osborne, fizyk z pobliskiego uniwersytetu. Po jego wykładzie (który dotyczył zupełnie innych zagadnień) Mpemba opowiedział o swoich dobrze już udokumentowanych obserwacjach. Koledzy z klasy zaczęli się śmiać, ale profesor Osborne obiecał sprawę zbadać (choć jak później przyznał nie wierzył licealiście).  Osborne przeprowadził kilka eksperymentów i… potwierdził obserwacje Erasta. W 1969 roku ukazała się profesjonalna praca obydwu panów (ucznia i nauczyciela) opisująca tzw. efekt Mpemby. Woda gorąca rzeczywiście szybciej się zamraża niż woda zimna. Nie pierwszy raz intuicja może wyprowadzić na manowce. Przecież ciepła ciecz, zanim się zamrozi powinna najpierw się schłodzić, podczas gdy ta która jest chłodna tego nie potrzebuje. Jak całą sprawę wytłumaczyć? W przeciwieństwie do opisanego wyżej zjawiska Leidenfrosta, tutaj naprawdę trudno o jednoznaczne wyjaśnienie. Od ukazania się publikacji powstało kilka teorii, ale żadna do końca nie jest satysfakcjonująca. Wiadomo że woda, która się gotowała jest mniej nasycona gazami. Ciecz z mniejszą ilością rozpuszczonych w niej gazów (a więc ta ciepła), zamarza szybciej. W czasie podgrzewania wody wytrącają się też sole mineralne (stąd osad na grzałce czajnika). A te obniżają temperaturę zamarzania. Dlatego zimą posypuje się chodniki i ulice solą. Innymi słowy, chłodna woda zamarza w niższej temperaturze niż ta, która była przegotowana. Do tego wszystkiego niektórzy wyliczają to, że na ściankach naczynia z ciepłą wodą osadza się szron (na ściankach zimnego tylko w śladowych ilościach), a to powoduje, że chłodzenie jest bardziej efektywne. Ciepła woda zacznie więc zamarzać od ścianek (i dna) naczynia, podczas gdy zimna od powierzchni. Ten pierwszy sposób jest znacznie bardziej efektywny. Poza tym ciepła woda paruje, a to w skrócie oznacza szybkie ochładzanie. Dlaczego? Do parowania potrzebna jest energia. Wychodząc z jeziora, wanny czy prysznica odczuwamy zimno tak długo aż nasza skóra się nie wysuszy. Dzieje się tak, bo parująca woda ochładza naszą skórę pobierając z niej energię. No i ostatnia sprawa. W „ciepłym naczyniu” wody do zamarznięcia jest mniej, bo część wyparowała. Woda zimna też paruje, ale bardzo, bardzo wolno.

Wiele pomysłów, ale żaden do końca nie tłumaczy efekt Mpemby. A może każde z tych wytłumaczeń jest w części prawdziwe? Tak czy inaczej nawet w czymś tak powszechnym jak woda, jest jeszcze sporo do odkrycia. I może kiedyś uda się zrozumieć, dlaczego na mrozie rury z ciepłą wodą pękają częściej niż rury z zimną. Dlaczego lodowisko lepiej się robi z ciepłej wody i dlaczego w czasie mrozu mycie samochodu ciepłą wodą szybko prowadzi do popękania lakieru na karoserii.

2 komentarze do Lanie wody

Ukryty świat

Patrząc na zdjęcia satelitarne najzimniejszego z ziemskich kontynentów, czyli Antarktydy, trudno się powstrzymać od stwierdzenia „lodowa pustynia”. Tymczasem gruba warstwa lodu skrywa nieznany świat. Ostatnio pod lodem odkryto nawet wulkan.

Wyobraźcie sobie zupełnie nieznany świat. Świat taki sam jak nasz, tak samo różnorodny. Na powierzchni porównywalnej z powierzchnią Europy są góry i jeziora. Są równiny i doliny. Są wąwozy, rwące rzeki, zatoczki i fiordy. Pod grubą na kilometr warstwą lodu znajduje się nawet aktywny wulkan. Tak przynajmniej twierdzą autorzy jednego z artykułów opublikowanych w „Nature Geoscience”. Ostatni raz eksplodował kilka tysięcy lat temu, ale sejsmolodzy nie mają wątpliwości, że mógłby wybuchnąć nawet jutro. Co by się wtedy stało? Trudno powiedzieć.

Ogień pod lodem

Wszystko zależy od wielkości wulkanu i siły eksplozji. Z badań prowadzonych z powierzchni samolotu wynika, że wokół wulkanu, w głębokim lodzie, znajdują się pozostałości po poprzedniej erupcji. Chodzi głównie o warstwę popiołów. Czy siła wybuchu mogłaby przetopić kilometrowej grubości warstwę lodu? Bez problemu. W mniej pesymistycznym scenariuszu lawa wylałaby się pod lód i zaczęłaby go topić od spodu. We wspomnianym już Nature Geoscience, kilka lat temu została wydrukowana praca dotycząca erupcji innego podlodowego wulkanu. Zdaniem badaczy miał on eksplodować około 2200 lat temu, a skutkiem tego wydarzenia było wyrwanie w grubej pokrywie lodowej dziury. Na zewnątrz, na wysokość ponad 10 kilometrów buchały kłęby pary, wylatywał popiół i kawałki skalne. Także w tym przypadku część badań prowadzono z pokładu samolotu na którym zainstalowany był radar. To na nich widać podlodowy obszar zalany lawą. Potężną eksplozję potwierdziły także analizy rdzeni lodowych.

A wracając do dopiero co odkrytego wulkanu. W czasie prowadzonych w 2010 r. i 2011 r. badań w północnej części Antarktydy uczeni zarejestrowali powtarzające się wstrząsy. Ich siła była niewielka, a częstotliwość drgań na tyle mała, że od razu wykluczono, że ich źródłem jest ruch płyt tektonicznych czy pęknięcia warstwy lodu. Badacze wydedukowali, że wstrząsy muszą być efektem ruchu magmy pod ziemską skorupą. Tym bardziej, że źródło wstrząsów (a właściwie drgnięć) znajduje się na głębokości około 30 kilometrów.

Stożek wulkaniczny, którego szczyt znajduje się kilometr pod powierzchnią lodu, nie jest jedyną strukturą geologiczną, którą ukrywają lody Antarktydy. Gdyby móc pod nie zajrzeć, gdyby pewnego dnia całkowicie zniknęły (pomijając fakt, że znacząco podniosłoby to poziom światowego oceanu), naszym oczom ukazałby się niezwykle różnorodny krajobraz.

bbc_gamburtsevsJeziora i rzeki

Na wschodnim krańcu Antarktydy znajduje się potężne pasmo Gór Gamburtsewa. Rozciąga się na długości ponad 1200 km, a najwyższy jego szczyt ma wysokość 3400 metrów. Przy założeniu, że nie pokrywa jej lód. Żaden z wierzchołków pasma nie wystaje ponad powierzchnię lodu. Ich najwyższy wierzchołek znajduje się 600 metrów pod lodem. Wiele wskazuje na to, że to właśnie na zboczach Gór Gamburtsewa, 30 milionów lat temu, zaczął powstawać lodowiec, który dzisiaj skuwa cały kontynent. Pod tym lodowcem znajduje się np. podlodowe jezioro Wostok. W zeszłym roku dowierciła się do niego ekipa rosyjskich naukowców. Wostok jest jednym z prawie 400 jezior, które znajdują się pod lodami Bieguna Południowego. Te jeziora zawierają płynną wodę. Jezioro Wostok znajduje się około 4 km pod pokrywą lodu. Długość jeziora wynosi 250 kilometrów, a szerokość około 50 km. Ten słodkowodny akwen ma głębokość kilkuset metrów. Co ciekawe, wody jeziora były odizolowane od świata zewnętrznego od przynajmniej 500 000 lat! Dlaczego podlodowe jeziora nie zamarzają? Bo grube warstwy lodu powodują spory wzrost ciśnienia. Wraz ze wzrostem ciśnienia, spada temperatura zamarzania woda. Od dołu woda często jest także podgrzewana przez ciepło geotermalne. W efekcie woda w jeziorach ma temperaturę kilku stopni poniżej zera. Co ciekawe kilka lat temu okazało się, że na Jeziorze Wostok występują niewielkie przypływy. Acha, i jeszcze jedno. Bardzo często podlodowe jeziora są zasilane wodami lodlodowych rzek. Na Antarktydzie jest ich zała sieć. Niektóre pojawiają się okresowo, inne płyną cały czas.

NASA-Goddard-IceBridge-BedMap-BedMap2-Antartcia-Visual-topography-map1W którą stronę zjedzie lód?

Kilka lat temu, na spotkaniu Amerykańskiej Unii Geofizycznej, grupa naukowców z Uniwersytetu Stanowego Ohio, USA ogłosiła, że opracowuje dokładną mapę Grenlandii. Szef tej grupy prof. Ken Jezek powiedział, że chciałby zobaczyć jak wygląda Grenlandia bez śniegu i lodu. Dzisiaj już mniej więcej wiadomo. Wyspa jest krainą górzystą, tak jak sąsiadujące z nią północno – wschodnie terytoria Kanady. Czy kiedykolwiek po tych górach będzie można spacerować? Kiedyś może tak. Badania podlodowego krajobrazu właśnie w kontekście zmian klimatu, mogą mieć całkiem praktyczne znaczenie. Inaczej będą się zachowywały ogromne bloki zamarzniętej wody, gdy leżą na płaskim terenie, a inaczej gdy są osadzone na stromym wzniesieniu. W tym drugim przypadku, można się spodziewać, że z powodu podwyższającej się wokół temperatury, w pewnym momencie ześlizgną się ze skał na których są osadzone. Tym bardziej, że część wody z topiących się lodów spływa szczelinami w dół i podcieka pomiędzy stały ląd i lodowe bloki. Badając topografię i struktura gruntu pod lodem, naukowcy mogą próbować przewidzieć, jak będą się w przyszłości zachowywały duże masy lodu.

Tekst ukazał się w tygodniku Gość Niedzielny

Brak komentarzy do Ukryty świat

Wahadła Foucaulta w Polsce

Wahadła Foucaulta w Polsce

Woda spływając tworzy wir. Nie tylko woda skręca w czasie ruchu. Także prądy powietrza, które tworzą wiry w atmosferze. Podobnie dzieje się np. z krążkiem uderzonym przez hokeistę, albo z kulą wystrzeloną z pistoletu.

To efekt Coriolisa, który występuje w obracających się układach odniesienia. Dobrze widać to na wahadle Foucault. W 1851 roku francuski fizyk i astronom Jean Foucault zaprezentował w Paryskim Obserwatorium Astronomicznym wahadło, które zmieniając płaszczyznę wahania dowodziło wirowania Ziemi wokół własnej osi.

O co chodzi? Gdy na długiej linie zawiesimy spory obciążnik i wahniemy nim, z czasem zauważymy, że zmienia on płaszczyznę wahania. Tak jak gdyby coś ją przesuwało. Najłatwiej to zauważyć rozstawiając wokół wahadła znaczniki, które z czasem będą się jeden po drugim przewracać. Dlaczego ma to świadczyć o ruchu wirowym Ziemi? Jeżeli wahadło jest odpowiednio długie, a jego obciążnik wystarczająco ciężki, wpływ otoczenia na ruchy wahadła są znikome. Z punktu widzenia kogoś, kto stoi na Ziemi, wahadło wyraźnie zmienia płaszczyznę wahania. Ruchu Ziemi nie widać, bo na niej stoimy, jesteśmy względem niej w spoczynku. Z innego punktu widzenia kogoś, kto znajduje się w innym układzie odniesienia sprawa wygląda jednak zupełnie inaczej. Tutaj płaszczyzna wahania jest cały czas taka sama.

Gdyby Ziemia była w spoczynku płaszczyzna wahania nie zmieniałaby się. Skoro płaszczyzna się zmienia, znaczy to, że Ziemia wiruje. Zresztą ruch wirowy nie jest jedynym. Ziemia krąży wokół Słońca z prędkością ponad 100 000 km/h, cały Układ Słoneczny krąży wokół centrum galaktyki z prędkością prawie miliona km/h, a galaktyka w której się znajdujemy porusza się z prędkością ponad 2 mln km/h.

Czytając ten tekst pokonałaś / pokonałeś kilkadziesiąt tysięcy kilometrów… siedząc cały czas w tym samym miejscu 🙂

 

Najdłuższe wahadło Foucaulta w Polsce znajduje się w krakowskim Kościele św. św. Piotra i Pawła. Demonstracje odbywają się w każdy czwartek.

Miejsce Miasto Długość (m) Masa (kg)
Kościół św. Piotra i Pawła Kraków 46,5 25
Centrum Nowoczesności Młyn Wiedzy Toruń 33,5 35
Wieża Radziejowskiego – dawna dzwonnica Frombork 28,5 46
Wieża Dzwonów na Zamku Książąt Pomorskich Szczecin 28,5 76
Wydział Matematyczno-Przyrodniczy Uniwersytetu Jana Kochanowskiego Kielce 27
Dziedziniec Politechniki Gdańskiej Gdańsk 26 64
Centrum Nauki Kopernik Warszawa 16 242
Wydział Fizyki, Astronomii i Informatyki Stosowanej Uniwersytetu Mikołaja Kopernika Toruń 16 29
Wydział Fizyki Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza Poznań 10 52
Planetarium Śląskie Chorzów

źródło: Wikipedia

 

 

 

 

 

3 komentarze do Wahadła Foucaulta w Polsce

Trzy nieznane fakty o paleniu

Palenie zabija. To wie prawie każdy, poniżej trzy informacje, które jednak nie są powszechnie znane.

Palenie zabija. To wie prawie każdy, poniżej trzy informacje, które jednak nie są powszechnie znane.

 

Nie pal przy dzieciach !

Światowa Organizacji Zdrowia (WHO) opublikowała kilka lat temu pierwsze przeprowadzone na tak ogromną skalę badania dotyczące tzw. biernego palenia. Co roku z powodu wdychania dymu papierosowego umiera 600 tys. osób, które papierosów nie palą. Około 1/3 ofiar to dzieci.

Z badań wynika, że szczególnie narażone są małe dzieci, u których drastycznie rośnie ryzyko tzw. nagłej śmierci łóżeczkowej, astmy i zapalenia płuc. Ponadto dzieci, które są w sposób ciągły narażone na bierne palenie w swoich domach, rozwijają się znacznie wolniej niż ich rówieśnicy. Zarówno fizycznie jak i intelektualnie. Z badań wynika, że drugą najbardziej poszkodowaną grupą są kobiety. U nich ryzyko zachorowania będącego skutkiem palenia biernego jest o 50 proc. wyższe niż u mężczyzn. Eksperci WHO szacują, że na całym świecie 40 proc. dzieci, 33 proc. niepalących mężczyzn i 35 proc. niepalących kobiet jest narażonych na palenie bierne. Największy problem stanowi to dla Europejczyków i Azjatów. Najmniejszy dla Amerykanów. Badania na podstawie których sporządzono raport, przeprowadzono w 192 krajach świata.

 

Szybciej niż myślisz

Z badań opublikowanych w czasopiśmie „Chemical Research in Toxicology” wynika, że dym papierosowy po zaledwie kilku minutach może powodować uszkodzenia DNA, grożące rozwojem raka. Dotychczas myślano, że ten proces trwa latami. Amerykańscy naukowcy z Uniwersytetu Minnesoty w Minneapolis badali mutacje komórek krwi prowadzące do zmian nowotworowych spowodowanych paleniem papierosów. Badając kilkanaście osób odkryli, że maksymalne stężenie tzw. diol-epoksydy, związku powodującego mutacje DNA pojawia się w organizmie osoby palącej już po 15-30 minutach od wypalenia papierosa. – Te badania są wyjątkowe, gdyż jako pierwsze śledzą w ludzkim organizmie metaboliczne przemiany PAH pochodzącego wyłącznie z dymu papierosowego, bez zakłóceń z innych źródeł, jak powietrze czy dieta. Uzyskane przez nas wyniki powinny stanowić ostrzeżenie dla osób, które zastanawiają się nad rozpoczęciem palenia – powiedział dr Stephen Hech, szef grupy badawczej. Na całym świecie codziennie umiera ok. 3 tys. osób z powodu raka płuca. 90 proc. tych zgonów jest spowodowanych paleniem tytoniu. Palenie ma, oprócz raka płuc, związek z co najmniej 18 innymi nowotworami złośliwymi.

 

Papierosy a gender

Z badań wynika, że kobiety inaczej uzależniają się od papierosów niż mężczyźni. Ci ostatni palą dla zabicia czasu, można powiedzieć, że z nudy, kobiety znacznie częściej po to, by się uspokoić. A to nie jedyna różnica. Palący mężczyźni znacznie częściej niż palące kobiety, odczuwają z faktu palenia przyjemność. Kobiety zwykle za paleniem nie przepadają, ale robią to w pewnym sensie ze strachu. Np. przed tym, że jak rzucą papierosy, przytyją. Co zresztą często następuje zresztą znacznie częściej u kobiet niż u mężczyzn. Dlaczego i tutaj płeć ma znaczenie? Trzeba wrócić do motywacji. Kobiety palą gdy chcą się uspokoić. Drugim najbardziej popularnym „uspokajaczem” jest u płci pięknej jedzenie. Tymczasem odruch wzięcia papierosa do ust, zabija głód jedzenia. Innymi słowy, albo palisz, albo jesz. A jak jesz, często tyjesz.

Podsumowując, uzależnienie od nikotyny u kobiet jest uzależnieniem psychicznym, podczas gdy u mężczyzn znacznie częściej uzależnieniem całego organizmu. To powoduje, że terapie antynikotynowe dla kobiet i mężczyzn powinny być inne. Z badań wynika, że plastry nikotynowe nie działają na kobiety, mają jednak spory wpływ na zwyczaje panów. U kobiet w rzuceniu palenia mogą jednak pomóc elektroniczne papierosy, podczas gdy u mężczyzn, ich wpływ nie jest duży.

 

Tomasz Rożek

 

Brak komentarzy do Trzy nieznane fakty o paleniu

Ta opowieść dotyczy wszechświata…

Ta opowieść dotyczy wszechświata. Ta książka dotyczy wszechświata. Opisuję w niej to, co jest większe od człowieka. Począwszy od całego kosmosu, przez galaktyki, gwiazdy i planety, a na biologicznym życiu kończąc. Książka pt. KOSMOS, którą chcę Państwu przedstawić jest pełna moich fascynacji.

Ta opowieść dotyczy wszechświata. Ta książka dotyczy wszechświata. Opisuję w niej to, co jest większe od człowieka. Począwszy od całego kosmosu, przez galaktyki, gwiazdy i planety, a na biologicznym życiu kończąc.

wszechswiat_1

Książka KOSMOS, to pierwsza część trylogii. Drugą części, którą mam nadzieję zakończyć za kilka miesięcy, poświęcę człowiekowi, a w trzeciej, opiszę świat rzeczy małych. Bardzo małych, takich jak cząsteczki chemiczne, atomy i cząstki elementarne.

galaktyki_2

Te trzy książki będą dotyczyły wszechświata. Ale absolutnie nie będą jego kompletnym obrazem. Najwyżej wycinkiem tego co wiemy. A to co wiemy, jest wycinkiem tego co jest. Jak to wszystko pojąć? Jak to wszystko zrozumieć? Jak to sobie wyobrazić? Nie wiem czy to w ogóle możliwe. Otaczają nas rzeczy duże i małe. Niektóre są tak małe, że z trudem budujemy urządzenia, które umożliwiają nam ich podglądanie. Niektóre z tych urządzeń bardziej przypominają stację kosmiczną, niż mikroskop.

gwiazdy_3
Z kolei rzeczy duże, są tak duże, że stojąc na powierzchni Ziemi nie jesteśmy w stanie objąć ich ani wzrokiem, ani nawet wyobraźnią. A jednak istnieją. I co do tego nie ma wątpliwości. Zarówno światem w skali mikro, nano czy atto, jak i tym w skali mega, giga i tera rządzą te same zasady, działają tam dokładnie te same prawa fizyki. I te same siły. Te same, ale nie tak samo. I to kolejna fascynacja.

planety_4

Ta książka pełna jest moich fascynacji. Pełna intrygujących i zaskakujących opisów. Dla kogo przeznaczonych? Nie, nie tylko dla fizyków czy matematyków. Ale na pewno dla ludzi ciekawych świata. Niezależnie od wieku i wykształcenia. Dla tych którzy szczególnie interesują się tematem, dla tych, których udało mi się nim zainteresować, stworzyłem dodatkowe opisy na marginesach. Mniejszym drukiem podaję jeszcze więcej szczegółów i analogii. Dialogi, których w książce jest kilkadziesiąt to chyba najbardziej intuicyjny sposób na przekazywanie informacji. No i ramki. Tam zawarłem podsumowania, doświadczenia i dygresje. Najwięcej chyba czasu zajęło jednak dobranie interesujących zdjęć. Jeden obraz mówi więcej niż 1000 słów. Co ja mówię, niż 10 000 słów.

Ziemia_5

Rzeczy małe i duże powstały nie z przypadku, tylko z jakiegoś planu, jakiegoś projektu. Bez którejkolwiek z nich, konstrukcja całego wszechświata zawaliłaby się. Są jak zębatki zegara, który kiedyś został nakręcony i tyka do dzisiaj. Ten doskonale naoliwiony mechanizm jest dla nas wielką tajemnicą. Rozumiemy go w zaledwie małym wycinku. Czy kiedykolwiek poznamy w całości? Nie wiem, ale jestem pewien, że nigdy nie ustaniemy w próbach by to zrobić. A paliwem, które nas do tego napędza jest ciekawość. Coś, co powinniśmy pielęgnować u siebie ale przede wszystkim u dzieci. Bez ciekawości, zamienimy się w bezduszne istoty, którym bliżej będzie do robotów niż do ludzi.

Życie_6

>>> Zapraszam do lektury książki KOSMOS, wydanej przez wydawnictwo W.A.B. Książka jest do kupienia w księgarniach na terenie całego kraju. Można ją też kupić w wielu księgarniach internetowych. Na stronie www.NaukaToLubie.pl na bieżąco są zamieszczane informacje o terminach i miejscach spotkań autorskich.

Tomasz Rożek

 

6 komentarzy do Ta opowieść dotyczy wszechświata…

Czy życie pochodzi z kosmosu?

Desant ziemskiego życia na niektóre globy w Układzie Słonecznym wcale nie byłby skazany na niepowodzenie. Część z prostych, jednokomórkowych organizmów mogłaby bez kłopotu żyć na jowiszowych księżycach, na Marsie czy nawet Wenus.

Desant ziemskiego życia na niektóre globy w Układzie Słonecznym wcale nie byłby skazany na niepowodzenie. Część z prostych, jednokomórkowych organizmów mogłaby bez kłopotu żyć na jowiszowych księżycach, na Marsie czy nawet Wenus.

800px-Grand_prismatic_spring

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Grand Prismatic Spring to największe gorące źródła w Parku Narodowym Yellowstone, USA. Woda w jeziorze na zdjęciu może mieć temperaturę do 90°C. Takie warunki życiu jednak nie przeszkadzają. Jaskrawe kolory na zdjęciu to właśnie „zasługa” termofili – lubiących wysoką temperaturę bakterii.

 

Człowiek nie docenia możliwości adaptacyjnych przyrody. Niedaleko od Chicago postanowiono wiele lat temu zasypać hutniczym żużlem jezioro Lake Calumet. W efekcie woda w małych zbiornikach wodnych stała się bardziej zasadowa niż woda utleniona. Podczas gdy czysta woda w skali pH (to powszechnie używana przez chemików miara kwasowości i zasadowości roztworów wodnych) ma wartość 7, woda utleniona około 12, tak w oczkach wodnych w okolicach dawnego Lake Calumet był roztwór o pH 12,8 ! U człowieka taka mocna zasada poparzyłaby skórę. Jakie było zdziwienie naukowców gdy po zbadaniu próbek pobranych z oczek, okazało się, że jest w nich życie. Małe organizmy żyją także w żrących jak kwas wodach rzeki Rio Tinto na południu Hiszpanii. Jej pH wynosi  2.

Żyjątka z Lake Calumet i z Rio Tinto należą do tej samej grupy tzw. ekstremofili, organizmów, które zadziwiają swoją zdolnością do życia w warunkach ekstremalnych. Naukowcom znane są bakterie, które zamieszkują geotermalne dna oceanów, gdzie temperatura przekracza 150 st. Celsjusza (tzw. termofile) i takie które rozmnażają się na odpadach promieniotwórczych. Niektóre są obojętne na promieniowanie ultrafioletowe, a inne na ciśnienie dochodzące aż do 250 atmosfer (barofile). Znane są też takie, które żyją w wodzie tak słonej, że nie zamarzającej nawet przy kilkudziesięciu stopniach poniżej zera (to halofile). W maleńkiej próbce wody ze śniegów Bieguna Południowego znaleziono od  200 do 5 tyś bakterii, mimo że temperatury dochodzące tam do minus 80 stopni Celsjusza nie są rzadkością !

Jak to się dzieje, że organizmy żywe adoptują się do warunków tak ekstremalnych, skoro mogłyby „wybrać” te znacznie przyjaźniejsze ? Każdy chce być oryginalny – nawet jednokomórkowiec. To nie tylko żart, ale i jedna z zasad przetrwania. W skrajnie nieprzyjaznych warunkach jest mniejsza konkurencja, a to zwiększa szansę na przeżycie. Te organizmy, które zdołają się przystosować, mogą liczyć na swoisty bonus. Na problem można spojrzeć także z innej strony. A może ekstremofile wcale nie musiały się  przystosowywać do niegościnnych (gdzieniegdzie) warunków na Ziemi? Może ekstremalne jednokomórkowce na Ziemię przywędrowały z miejsc, gdzie tak właśnie ekstremalnie się żyje ? W Układzie Słonecznym jest wiele miejsc, gdzie żyjące teraz na Ziemi ekstremofile bez trudy by sobie poradziły. Czy to znaczy, że pochodzą one właśnie stamtąd ?

Można się zastanawiać skąd wzięły się u nas tak nietypowe organizmy, ale można też korzystając z tego że już tutaj żyją dokładniej im się przyjrzeć. Naukowcy robią to bardzo chętnie, bo – wiadomo – badanie czegoś oryginalnego jest pasjonujące. Jedną z częściej w tym kontekście badanych bakterii jest Deinococcus radiodurans, jednokomórkowiec, niezwykle odporny na wysokie dawki promieniowania jonizującego. Przeżywa do 1,5 mln radów, podczas gdy większość organizmów żywych umiera przy 1 tyś. radów. Niezwykła odporność bakterii wynika z ciasno splecionego DNA. Dzięki temu naprawa popękanych jego kawałków trwa o wiele krócej. Poza tym bakteria ma aż cztery pełne kopie genomu. Raczej trudno sobie wyobrazić, że wszystkie one na raz ulegną uszkodzeniu w tym samy miejscu. Wiele prostych organizmów ma także niezwykłą zdolność tworzenia form przetrwalnikowych. Naukowcy znaleźli bakterie, które 250 milionów lat „przezimowały” wewnątrz kryształków soli. Znany jest też przypadek glonów Hemichloris antarctica, które wydają się być zupełnie niewrażliwe na wielokrotne zamrażanie i odmrażanie. Czy takie umiejętności nie są pomocne w przetrwaniu każdych warunków ?

Wraz z odkrywaniem nowych gatunków ekstremofili, poszerza się margines w którym istnieć może życie. Do niedawna nie obejmował nawet całej Ziemi. Uważano, że w tych najbardziej nieprzyjaznych jej częściach życia po prostu nie ma. Dziś wiadomo, że życie jest wszędzie i dostarczono dowodów na to, że w zasadzie mogłoby istnieć w wielu miejscach Układu Słonecznego. Na Marsie, w atmosferze Wenus czy na księżycach Jowisza.

1 komentarz do Czy życie pochodzi z kosmosu?

Nauka w służbie sztuki [+ głos Mony Lisy]

Posłuchaj jaki głos miała Mona Lisa!

To co ukryte jest najciekawsze. Ta zasada napędza całą naukę. W tym dążeniu do odkrywania tajemnic człowiek jest tak zdeterminowany, że nie cofnie się nawet przed bombardowaniem wiekowych egipskich malowideł protonami.

Czy można usłyszeć głos namalowanej przez Leonarda Mony Lisy? Tak! To co ukryte jest najciekawsze. Ta zasada napędza całą naukę. W tym dążeniu do odkrywania tajemnic człowiek jest tak zdeterminowany, że nie cofnie się przed niczym. Nawet przed bombardowaniem wiekowych egipskich malowideł wiązką rozpędzonych protonów.

Brzmi to być może groźnie, ale groźne nie jest. W Instytucie Problemów Jądrowych im. A. Sułtana w Świerku (IPJ), pod kierunkiem profesora Andrzeja Turosa kilka lat temu badane były stary egipskie malowidła. Fizycy chcieli się dowiedzieć jak wyglądały one w czasach gdy je tworzono. O tym, że starożytni Egipcjanie mieli do perfekcji opanowaną sztukę tworzenia fresków, nie trzeba chyba nikogo przekonywać. Ściany świątyń i grobowców zdobiły i nadal zdobią niesamowite wręcz malowidła. To dzięki nim można poznać wiele faktów z życia zarówno egipskich królów, jak i egipskiej biedoty. W niektórych grobowcach zachowały się historyjki jak żywcem ściągnięte z komiksów. Np. obrazkowa rozmowa trzech rzeźników zabijających wołu.
Nie tylko skala egipskich malowideł zadziwia, ale także dbałość o ich detale, a w tym o kolory. Już wiele tysięcy lat temu egipscy malarze byli niedoścignionymi specjalistami w komponowaniu farb i barwników. Wiedzieli nie tylko z jakiej substancji jaką barwę da się uzyskać, ale także jakie związki należy ze sobą mieszać, by uzyskać oczekiwany efekt. Niektóre bardzo skomplikowane metody produkcji barwników do dzisiaj zadziwiają naukowców. Niestety wiele czynników takich jak zanieczyszczenie środowiska, zmiany wilgotności i temperatury, ale przede wszystkim czas, spowodowały, że dzisiejsze kolory malowideł mogą być bardzo dalekie od oryginału. Czy dziś, mimo upływu tysięcy lat możliwa jest rekonstrukcja oryginalnej kolorystyki egipskich fresków ?

Egypt_King's_valley2

 

 

 

 

Ozyrys i Horus z grobowca w Dolinie Królów w Egipcie

 

Naukowcy do badania egipskich próbek wykorzystują metodę PIXE (Particle Induced X-ray Emission). Polega ona na bombardowaniu interesujących fragmentów malowidła wiązką rozpędzonych protonów. Dzięki niesionej przez te cząstki energii, atomy wchodzące w skład barwnika zostają wzbudzone. Gdy powracają do stanu podstawowego emitują charakterystyczne dla każdego pierwiastka promieniowanie. Obserwując je naukowcy wiedzą jakie pierwiastki wchodzą w skład badanego barwnika. Analizując natężenie badanego promieniowania mogą też stwierdzić ile było atomów danego pierwiastka w próbce. Na podstawie informacji o składzie i proporcjach poszczególnych składników, można próbować „zrekonstruować” skład starych egipskich barwników. Stąd już tylko krok do zrobienia ich i sprawdzenia jakie dawały kolory.

Dzięki analizie promieniowania X jakie wysyłają starożytne egipskie tynki, fizycy są w stanie powiedzieć jak wyglądały malowidła ukończone przed tysiącami lat. Ale fizyka, dla sztuki może zrobić znacznie więcej. Niedawno został gruntownie przebadany najbardziej chyba znany obraz znajdujący się w polskich muzeach. Chodzi o „Damę z gronostajem”, której autorem jest Leonardo da Vinci. Badania kamerą multispektralną pozwoliły na odkrycie – dosłownie – tego czego ludzkie oko nie może już dzisiaj zobaczyć. Przy okazji odkryto także elementy, których ludzki oko – w zamiarze artysty – nie miało oglądać.
Badania „Damy z gronostajem”, albo inaczej „Damy z łasiczką” trwają od bardzo dawna. Obraz jest fascynujący pod wieloma względami. Badaczy zaciekawiło np. to, ze modelka jest przedstawiona na całkowicie czarnym tle. Wykonane w 1993 roku w USA badania radiograficzne wykazały, że pod warstwą czarnej farby kryje się inny rysunek. Czy Leonarda nie było stać na płótna i zamalowywał starsze obrazy po to móc malować nowe ? A może nie chciało mi się dokończyć dzieła albo „panorama z pod spodu” nie udała się i gdy nadeszło zamówienie na kolejny obraz mistrz nie chciał niszczyć zakupionego już płótna ? Dzisiaj te wątpliwości trudno rozwiązać. Przeprowadzone badania odkryły jednak znacznie więcej tajemnic Cecylii Gallerani. To ją sportretował pod sam koniec XV wieku Leonardo da Vinci. Osobą zamawiającą obraz był książę Ludwik Sforza. Cecylia była jego kochanką.

640px-The_Lady_with_an_Ermine

 

 

 

 

 

 

 

Portret damy z gronostajem namalował około 1490 roku Leonardo da Vinci. Obraz znajduje się w zbiorach Muzeum Książąt Czartoryskich w Krakowie i jest jedynym dziełem Leonarda da Vinci w Polsce.

 

Urządzenie, którym posługiwano się analizując dzieło to tzw. kamera multispektralna. Potrafi z bardzo dużą dokładnością fotografować analizowane dzieło, także w niewidzialnej dla oka części widma. Oczywiście metoda jest bezinwazyjna, a więc nie powoduje uszkodzenia samego obrazu. Kamera multispektralna jest tak dokładna, że potrafi rozpoznać autentyczność dzieła po zostawionych na płótnie odciskach palców artysty, który je malował. A to nie wszystko. Można prześledzić retuszowanie obrazu a także to co pod dodatkowymi warstwami farby się znajduje. Innymi słowy w ten sposób można odkryć chyba najbardziej skrywane sekrety warsztatowe artysty. Można wskazać miejsca w których się pomylił i te w których próbował te pomyłki zatuszować. Dzięki odpowiedniemu oprogramowaniu możliwe jest trójwymiarowe zeskanowanie całego obrazu. Później warstwa po warstwie obraz analizować. W ten sposób bada się nie tylko powierzchnię dzieła ale także warstwy farby leżące pod nią.

Co udało się odkryć dzięki multispektralnej analizie „Damy z gronostajem” ? Przedstawiona na obrazie modelka miała na głowie założony czepek. Dzisiaj gołym okiem go już nie widać. Odkryto także, że Leonardo w pierwszej wersji obrazu inaczej zilustrował trzymane na ramionach Cecylii Gallerani zwierze. Badacze wskazali miejsce gdzie mistrz początkowo namalował łebek zwierzęcia, po to by zamalować go i umieścić w nieco innym miejscu. Tą samą metodą i przez ten sam zespół została przebadana w paryskim Luwrze Mona Lisa. Z wcześniejszej analizy obrazu wynikało, że Joconda … spodziewa się potomstwa.

Mona_Lisa,_by_Leonardo_da_Vinci,_from_C2RMF_retouched

 

 

 

 

 

 

Mona Lisa – obraz olejny namalowany w pierwszych latach XVI wieku przez Leonarda da Vinci. Obraz jest własnością rządu Francji i znajduje się w paryskim Luwrze.

 

Zespół kanadyjskich i francuskich uczonych dzięki wykorzystaniu specjalnego urządzenia laserowo – optycznego zeskanował obraz, a następnie cyfrowo usunął starą i zabrudzoną warstwę lakieru utrwalającego czyli tzw. werniksu. W tym momencie uczeni zobaczyli jak wyglądał obraz w chwili jego powstania. To wtedy właśnie zauważyli, ze Mona Lisa ma na ramiona narzuconą charakterystyczną pelerynę. Taki strój nosiły w XVI wieku tylko kobiety ciężarne. Dzisiaj tej charakterystycznej peleryny już gołym okiem nie widać. Jeszcze dalej w swojej dociekliwości posunęła się grupa kryminologów z Japonii. Dokładnie zmierzyli twarz i dłonie Jocondy. Na tej podstawie odtworzono kształt czaszki modelki oraz jej wzrost i orientacyjną wagę. Te informacje zostały wprowadzone do programu, który na co dzień służy kryminologom do generowania głosu w oparciu o informacje o wadze ciała, wieku czy trybie życia. Efekt ?

Tłumaczenie: Jestem Mona Lisa. Moja historia owiana jest tajemnicą. Niektórzy sądzą, że jestem Marią Magdaleną, inni że Giocondą, Izabelą d’Esta czy matką Leonarda DaVinci. Są i tacy którzy uważają, że jestem samym Leonardem. Jedyną rzeczą, którą można stwierdzić z całą pewnością jest to, że jestem kobietą o najbardziej tajemniczym uśmiechem na świecie.

Japońscy badacze głos Mony Lisy określili go jako „głęboki, ale nie gardłowy”. Inna grupa ekspertów – tym razem z Holandii – przeprowadziła komputerową analizę twarzy modelki. Użyła do tego oprogramowania, które służy do rozpoznawania nastroju i stanu psychicznego. Joconda była – zdaniem ekspertów – osobą szczęśliwą (w 83 procentach) choć trochę zdegustowaną (w 9 procentach), przestraszoną (w 6 proc.) i rozgniewaną (w 2 proc.) Czy coś można dodać ?

Mona Lisa żyła ponad 500 lat temu. Kto wie, czy już niedługo na takie badania okresowe nie zostanie skierowana Cecylia Gallerani z obrazu „Dama z gronostajem”. Może poznamy jej głos ? A faraonowie ? Trzeba przyznać, że tutaj też nie jesteśmy w tyle. Chcemy poznać kolory świata, który istniał tysiące lat temu. To, że kiedyś poznamy głosy przynajmniej niektórych królów starożytnego Egiptu, nie ulega żadnej wątpliwości. Już dzisiaj wiemy na co chorowali, jakie przeszli zabiegi i z jakiej diety korzystali. Tak naprawdę możemy powiedzieć o nich wszystko, bo istnieją świetnie zachowane mumie niektórych z nich. Pytanie tylko czy my to wszystko chcemy wiedzieć ?

Tomasz Rożek

Tekst ukazał się na gosc.pl

Brak komentarzy do Nauka w służbie sztuki [+ głos Mony Lisy]

Type on the field below and hit Enter/Return to search