Και κάτι άλλο... (347 άρθρα)

Μια κλασική ερώτηση φυσικής, που μάλλον δεν θα μπει ποτέ στις πανελλαδικές εξετάσεις, είναι η εξής: «Πόσο χρόνο χρειάζεται ένα αντικείμενο να διασχίσει υποθετικό τούνελ, που διέρχεται από το κέντρο της Γης, πέφτοντας ελεύθερα από το ένα άκρο στο άλλο;»

Με την προϋπόθεση ότι ότι η μάζα της Γης είναι ομοιόμορφα κατανεμημένη σε έναν τέλεια σφαιρικό όγκο (σταθερή πυκνότητα) και ότι δεν υπάρχει αντίσταση του αέρα, η απάντηση που προκύπτει είναι μη αναμενόμενη (διαβάστε σχετικά: Ελεύθερη πτώση προς το κέντρο της Γης).

Όμως, αυτό είναι ένα θεωρητικό ερώτημα. Το πρακτικό ερώτημα είναι το αν πράγματι μπορούμε να σκάψουμε μια τρύπα που να διέρχεται από το κέντρο της Γης και να φτάνει στην άλλη πλευρά της.

Η απάντηση είναι πολύ πιο δύσκολη απ’ ότι φανταζόμαστε, σύμφωνα με τον Andrew Gase, επίκουρο καθηγητή γεωεπιστημών στο Boise State Universitye.

Ο παππούς του Andrew Gase, του έλεγε όταν ήταν μικρός πως αν έσκαβε τρύπες στην αυλή θα κατέληγε στην Κίνα.
«Στην πραγματικότητα, αν μπορούσα να σκάψω κατευθείαν μέσα από τον πλανήτη, θα έβγαινα στον Ινδικό Ωκεανό, περίπου 1.800 χιλιόμετρα δυτικά της Αυστραλίας», αναφέρει ο επιστήμονας. Καθώς ο μικρός Andrew συνέχιζε να σκάβει, κάποια στιγμή το φτυάρι του χτύπησε σε έναν βράχο, λιγότερο από ένα μέτρο κάτω από την επιφάνεια! Αυτό ήταν! Δεν μπορούσε να πάει βαθύτερα.

Ως γεωφυσικός, σήμερα ο Andrew Gase γνωρίζει πολύ καλά τη δομή της Γης, η οποία έχει τρία κύρια στρώματα:
– Το εξωτερικό περίβλημα, που ονομάζεται φλοιός και αποτελεί ένα πολύ λεπτό στρώμα ελαφρού πετρώματος. «Το πάχος του σε σχέση με τη διάμετρο της Γης είναι παρόμοιο με το πόσο παχιά είναι η φλούδα ενός μήλου σε σχέση με τη διάμετρό του».
– Ο μανδύας, που βρίσκεται κάτω από τον φλοιό που είναι πολύ πιο παχύς, όπως η σάρκα του μήλου. «Είναι φτιαγμένος από ισχυρά, βαριά πετρώματα που ρέουν έως και μερικά εκατοστά το χρόνο, καθώς τα θερμότερα πετρώματα ανεβαίνουν μακριά από το κέντρο της Γης και τα ψυχρότερα πετρώματα βυθίζονται προς αυτό».
– Ο πυρήνας, στο κέντρο της Γης, ο οποίος είναι κατασκευασμένος από εξαιρετικά καυτό υγρό και στερεό μέταλλο, με τις θερμοκρασίες εδώ να είναι μεταξύ 2.500 με 5.200 βαθμούς Κελσίου.

Τα εξωτερικά στρώματα της Γης ασκούν πίεση στα στρώματα που βρίσκονται από κάτω και οι δυνάμεις αυτές αυξάνονται σταθερά με το βάθος, όπως συμβαίνει και στον ωκεανό – ακριβώς όπως η πίεση στα αυτιά μας γίνεται ισχυρότερη όσο βουτάμε βαθύτερα κάτω από το νερό.

Αυτό, σύμφωνα με τον Gase, έχει ιδιαίτερη σημασία για το σκάψιμο μέσα στη Γη, επειδή όταν ανοίγεται μια τρύπα, τα τοιχώματα κατά μήκος των πλευρών της τρύπας δέχονται τεράστια πίεση από τα υπερκείμενα πετρώματα, και γίνονται εξαιρετικά ασταθή, αφού δημιουργείται κενό. Τα ισχυρότερα πετρώματα μπορούν να υποστηρίξουν μεγαλύτερες δυνάμεις, αλλά όλα τα πετρώματα μπορούν να καταρρεύσουν αν η πίεση είναι αρκετά μεγάλη.

Έτσι, όταν σκάβεις έναν λάκκο, ένας τρόπος για να αποτρέψεις τα τοιχώματα από το να καταρρεύσουν προς τα μέσα υπό την πίεση είναι να τα κάνεις λιγότερο απότομα, ώστε να κλίνουν προς τα έξω όπως οι πλευρές ενός κώνου. Ένας άλλος καλός κανόνας, σύμφωνα με τον Gase, είναι να κάνεις τον λάκκο τρεις φορές ευρύτερο από το βάθος του.

Ασταθή τοιχώματα

Το βαθύτερο ανοιχτό ορυχείο στη Γη είναι το ορυχείο Bingham Canyon στη Γιούτα, το οποίο σκάφτηκε με εκσκαφείς και εκρηκτικά στις αρχές της δεκαετίας του 1900 για την εξόρυξη μεταλλεύματος χαλκού. Ο λάκκος του ορυχείου έχει βάθος 1,2 χιλιόμετρα και πλάτος 4 χιλιόμετρα. Δεδομένου ότι το ορυχείο είναι υπερτριπλάσιο σε πλάτος από το βάθος του και τα τοιχώματα έχουν κλίση, τα τοιχώματα του λάκκου δεν είναι πολύ απότομα ή ασταθή.

Παρ’ όλα αυτά, το 2013, μία από τις πλαγιές κατέρρευσε, προκαλώντας δύο τεράστιες κατολισθήσεις που απελευθέρωσαν 145 εκατομμύρια τόνους θρυμματισμένου πετρώματος στον πυθμένα του λάκκου. Ευτυχώς, όπως λέει το Conversation, κανείς δεν τραυματίστηκε, αλλά οι κατολισθήσεις προκάλεσαν ζημιές εκατοντάδων εκατομμυρίων δολαρίων.

Για τον Gase, αν υποθέταμε πως ο πλανήτης ήταν ολόκληρος στερεός και επιχειρούσαμε να τον σκάψουμε, το βάθος μιας τρύπας σε όλο το μήκος του πλανήτη θα ήταν ισοδύναμο με τη διάμετρο της Γης. Έτσι, η τρύπα θα έπρεπε να είναι περίπου τριπλάσια σε πλάτος από τη διάμετρο της Γης για να είναι σταθερή. Προφανώς, αυτό είναι ένα αδύνατο εγχείρημα που θα άλλαζε εντελώς το σχήμα του πλανήτη.

Εκσκαφή VS γεώτρησης

Η γεώτρηση μπορεί να προχωρήσει σε μεγαλύτερο βάθος πιο γρήγορα από την εκσκαφή, επειδή χρειάζεται να μετακινηθεί λιγότερο υλικό και η μικρότερη επιφάνεια μιας γεώτρησης αντέχει μεγαλύτερη δύναμη.

Οι ενεργειακές εταιρείες πραγματοποιούν συνήθως γεωτρήσεις έως και 5 χιλιόμετρα κάτω από την επιφάνεια για να βρουν πετρέλαιο και φυσικό αέριο.
Η βαθύτερη γεώτρηση στη Γη είναι η Kola στη βορειοδυτική Ρωσία, η οποία εκτείνεται σε βάθος 12,2 χιλιομέτρων. Βαθιές γεωτρήσεις όπως αυτή μπορούν να πουν στους επιστήμονες πολλά για το εσωτερικό της Γης.

Ωστόσο, το έργο Kola εγκαταλείφθηκε τελικά λόγω των προκλήσεων της γεώτρησης, όπως οι θερμοκρασίες που ήταν πολύ υψηλές για να λειτουργήσει ο εξοπλισμός, οι βλάβες του εξοπλισμού και το υψηλό κόστος.

Η γεώτρηση είναι μια κουραστική διαδικασία: ένα περιστροφικό τρυπάνι στο άκρο ενός κοίλου, γεμάτου λάσπη σωλήνα αλέθει το πέτρωμα, διεισδύοντας μόλις μερικές ίντσες ανά λεπτό για πολύ σκληρά πετρώματα. Υποθέτοντας σταθερή πρόοδο με αυτόν τον ρυθμό, ο Gase λέει ότι θα χρειαζόντουσαν εκατοντάδες χρόνια για να διατρηθεί η Γη.

Καθώς το τρυπάνι τρυπάει βαθύτερα, απαιτείται περισσότερος χρόνος για την αντικατάσταση των σπασμένων εξαρτημάτων. Και τα χιλιόμετρα των σωλήνων του τρυπανιού μπορεί να γίνουν τόσο βαριά που δεν μπορούν να στρίψουν ή να τραβηχτούν έξω από την οπή.

Η πίεση είναι επίσης ένα ζήτημα. Τα τοιχώματα των γεωτρήσεων βρίσκονται υπό τεράστια πίεση και είναι επιρρεπή στην αστοχία. Η αργή κίνηση του μανδύα της Γης θα προκαλέσει τελικά την κάμψη και την κατάρρευση μιας γεώτρησης.
Μάγμα, αέρια και υγρό μέταλλο βαθιά στη Γη, υπό τεράστια πίεση, θα μπορούσαν να εκραγούν μέσω της γεώτρησης προς την επιφάνεια.

Έτσι, με τα σημερινά δεδομένα και τις τεχνολογίες γεώτρησης που διαθέτουμε, είναι αδύνατον να σκαφτεί ο μανδύας και ο πυρήνα της Γης και να φτάσουμε στην άλλα πλευρά. Προς το παρόν, μπορούμε απλώς να θαυμάζουμε επιτεύγματα, όπως η τεραστίου βάθους γεώτρηση Kola και το ορυχείο Bingham Canyon, και να ονειρευόμαστε ότι κάποια στιγμή, θα πετύχουμε ανασκαφή πετρωμάτων σε ακόμα μεγαλύτερα βάθη.

ΠΗΓΗ

Το σφαιρωτό σμήνος Messier 15 

Στην αστρονομία σφαιρωτό αστρικό σμήνος ονομάζεται μια σχετικά πυκνή συγκέντρωση βαρυτικά δεσμευμένων αστέρων που έχει σφαιρικό ή σχεδόν σφαιρικό σχήμα. Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι το σφαιρωτό σμήνος Μεσιέ 15 (γνωστό και ως M15 ή NGC 7078) που βρίσκεται σε απόσταση περίπου 33.600 ετών φωτός από τη Γη. Έχει ηλικία 12,5±1,3 δισεκατομμύρια έτη και είναι ένα από τα παλαιότερα γνωστά σφαιρωτά σμήνη. Ανακαλύφθηκε από τον Jean-Dominique Maraldi το 1746 και περιλαμβάνεται στον κατάλογο Messier.

Το σφαιρικό σμήνος Μ15 είναι ορατό με γυμνό μάτι όταν επικρατούν εξαιρετικές συνθήκες. Για παράδειγμα απόψε (18/11/24), λίγο μετά τις 10 μμ θα βρίσκεται χαμηλά στον δυτικό ουρανό, στη θέση που δείχνει το παρακάτω διάγραμμα:

Το Μ15 είναι μια σφαίρα γεμάτη αστέρια. Έχει διάμετρο περίπου 210 έτη φωτός, όμως περισσότερα από τα μισά άστρα είναι συσσωρευμένα στην κεντρική περιοχή με εύρος λίγο μεγαλύτερο από 10 έτη φωτός. Σύμφωνα με την εργασία των Puragra Guhathakurta et al που δημοσιεύθηκε πριν από 20 χρόνια στο περιοδικό στο Astronomical Journal, είναι πολύ πιθανό τα άστρα του M15 εκτός από την αμοιβαία αλληλεπίδραση της βαρύτητάς τους, να βρίσκονται υπό την επίδραση ενός γιγαντιαίου κεντρικού αντικειμένου – αν και μια μαύρη τρύπα δεν είναι απαραίτητα η καλύτερη εξήγηση για αυτό που βλέπουμε. Αλλά αν κάποιο σφαιρωτό σμήνος έχει μια μαύρη τρύπα στο κέντρο του, το M15 είναι ο πιο πιθανός υποψήφιος.

Υπολογίζεται ότι περιέχει 100.000 διακριτά άστρα, εκ των οποίων τα 30.000 βρισκονται σε ακτίνα 22 ετών φωτός από το κέντρο του σμήνος. Όσο πιο κοντά κοιτούσε το τηλεσκόπιο Hubble, τόσο περισσότερα άστρα έβρισκε. Αυτή η αύξηση της αστρικής πυκνότητας συνεχίζεται σε απόσταση 0,06 ετών φωτός από το κέντρο – περίπου 100 φορές η απόσταση του Πλούτωνα από τον Ήλιο μας. Η ανίχνευση διακριτών άστρων κοντά στον πυρήνα ήταν στο όριο της διακριτικής ικανότητας του Hubble.

Οι Guhathakurta et al θεώρησαν ότι τα άστρα συνωστίζονται πολύ πιο κοντά στο κέντρο και υπολόγισαν την κατανομή των άστρων ως συνάρτηση της απόστασης από τον πυρήνα, για να καταλήξουν στο συμπέρασμα ότι γιαυτό ευθύνεται: είτε μια μαύρη τρύπα στο κέντρο του σφαιρικού σμήνους είτε το φαινόμενο της βαρυτο-θερμικής (gravo-thermal) καταστροφής. Σύμφωνα με τον Guhathakurta, είναι μια καταστροφή με την έννοια ότι μόλις ξεκινήσει αυτή η διαδικασία μπορεί να ξεφύγει πολύ γρήγορα. Όμως άλλες διαδικασίες θα μπορούσαν να αναγκάσουν τον πυρήνα να αναπηδήσει πριν καταρρεύσει μέχρι τέλους.

H βαρυτο-θερμική καταστροφή

Το 1962, ο V. A. Antonov έκανε μερικές αξιοσημείωτες προσομοιώσεις που έδειξαν ότι στη Νευτώνεια μηχανική, τα βαρυτικά συστήματα θα μπορούσαν να παραβιάσουν τους συνήθεις κανόνες της θερμοδυναμικής. Αντί να φτάσουν σε ισορροπία, μπορεί να γίνονται όλο και πιο θερμότερα!

Έστω ότι αφήνονται ελεύθερα υπό την επίδραση της βαρύτητάς τους πολλά άστρα (Ν σημειακές μάζες m) σε μια μεγάλη σφαίρα ακτίνας r, υποθέτοντας ότι ανακλώνται ελαστικά από την εσωτερική επιφάνεια της σφαίρας. Επιπλέον θεωρούμε ότι οι σημειακές μάζες είναι «δεσμευμένες βαρυτικά», δηλαδή η ολική τους ενέργεια είναι αρνητική (Ε<0), που σημαίνει ότι δεν θα μπορούσαν να διαφύγουν στο άπειρο, ακόμη κι αν δεν υπήρχε η ανακλαστική σφαίρα. Πώς θα εξελιχθεί το σύστημα;

Ο V. A. Antonov απέδειξε αριθμητικά ότι, εκτός από μερικές ειδικές αρχικές συνθήκες το σύστημα καταλήγει σε ισορροπία, όταν η ακτίνα της σφαίρας είναι μικρότερη από μια κρίσιμη τιμή της ακτίνας: r_c=0,335 GM²/(-E), όπου Μ=Ν^.m η συνολική μάζα των άστρων.

Αλλά το πιο εντυπωσιακό είναι αυτό που συμβαίνει όταν η ακτίνα της σφαίρας ξεπερνά το παραπάνω όριο. Σε αυτή την περίπτωση κάποια άστρα θα συγκεντρωθούν κοντά στο κέντρο και θα σχηματίσουν ένα πυκνό σμήνος. Τελικά αυτό το σύμπλεγμα θα αρχίσει να καταρρέει και θα γίνει πολύ «θερμό». Με άλλα λόγια τα άστρα του σμήνους αρχίζουν να κινούνται πολύ γρήγορα. Τελικά, όλα τα άστρα στη σφαίρα θα συνεχίζουν να κινούνται όλο και πιο γρήγορα! Και η πίεση στα τοιχώματα της σφαίρας σνεχώς θα αυξάνεται! Αυτό είναι το βαρυτο-θερμικό φαινόμενο.

Δεν παραβιάζεται η αρχή διατήρησης της ενέργειας, διότι η αυξανόμενη αρνητική δυναμική ενέργεια του συρρικνούμενου σμήνους εξισορροπεί την αυξανόμενη κινητική ενέργεια των άστρων που κινούνται όλο και πιο γρήγορα. Θεωρώντας τα άστρα ως σημειακές μάζες η αρνητική δυναμική ενέργεια του συστήματος γίνεται αυθαίρετα μεγάλη, κάνοντάς το να παραβιάζει τους συνήθεις κανόνες της θερμοδυναμικής. Μπορεί να συνεχίσει αέναα να μετατρέπει τη δυναμική ενέργεια σε κινητική ενέργεια, όπως συμβαίνει στις μπάλες που κυλούν υπό την επιδραση του βαρυτικού πεδίου σε ένα (φανταστικό) πλάγιο επίπεδο που δεν τελειώνει ποτέ!

Για να αποτραπεί η έκρηξη της σφαίρας εξαιτίας της συνεχώς αυξανόμενης πίεσης στο εσωτερικό, μπορούμε να αυξήσουμε την ακτίνας της. Αυτό θα βοηθήσει – αλλά όχι για πολύ. Η πίεση θα μειωθεί στην αρχή. Αλλά το κεντρικό σμήνος θα συνεχίσει να θερμαίνεται και θα θερμάνει όλα τα άστρα γύρω του. Και η πίεση θα αυξηθεί πάλι.

Υπάρχει μόνο ένας τρόπος για να σταματήσουμε αυτή την απρόσμενη αύξηση της θερμοκρασίας. Να συρρικνωθεί η σφαίρα, ενάντια στην τεράστια πίεση που ασκεί το αέριο των άστρων στο εσωτερικό. Μόλις η σφαίρα γίνει αρκετά μικρή – περίπου στο μέγεθος του πυκνού σμήνος των άστρων κοντά στο μέσον – θα επιστρέψουμε στην ισορροπία. Αλλά η θερμοκρασία και η πίεση τώρα είναι πολύ υψηλότερη από πριν. Επιπλέον, ακόμη κι όταν το αέριο των άστρων φαίνεται να βρίσκεται σε ισορροπία, δεν είναι. Είναι απλώς μια μετασταθής κατάσταση. Τελικά, τυχαία θα σχηματιστεί ένα μικρό πυκνό σμήνος και θα συμβεί η βαρυτο-θερμική καταστροφή!

Οι D. Lynden-Bell και Roger Wood, στο άρθρο τους με τίτλο «The gravo-thermal catastrophe in isothermal spheres and the onset of red-giant structure for stellar systems» , περιγράφουν με γλαφυρό τρόπο την βαρυτο-θερμική καταστροφή σε μια σφαίρα γεμάτη άστρα καθώς η θερμοκρασία και η πίεση στο εσωτερικό της αρχίζουν να αυξάνουνν ανεξέλεγκτα!

Υπενθυμίζεται ότι όταν λέμε «άστρα» εννοούμε μεγάλης μάζας σημειακά σωματίδια. Αλλά επειδή τα άστρα συγκρούονται μάλλον σπάνια, η μελέτη των σημειακών σωματιδίων που αλληλεπιδρούν μέσω της Νευτώνειας βαρύτητας μας βοηθά να κατανοήσουμε τα ρεαλιστικά αστρικά σμήνη. Στα σφαιρικά σμήνη, η πυκνότητα συχνά γίνεται τόσο υψηλή στο κέντρο που τα άστρα συγκρούονται και σχηματίζουν μια μαύρη τρύπα στο κέντρο!

ΠΗΓΗ

Στα μέσα της δεκαετίας του 1970 η αισιοδοξία σχετικά με την επιτυχή πρόβλεψη σεισμών έφτασε στο αποκορύφωμά της, όταν οι κινέζοι ανακοίνωσαν πως είχαν προβλέψει με επιτυχία έναν πραγματικά μεγάλο και καταστροφικό σεισμό. Στις 4 Φεβρουαρίου 1975 ένας σεισμός μεγέθους 7,3 χτύπησε τη βιομηχανική πόλη Χαϊτσενγκ, προκαλώντας σημαντικές ζημιές σε κτίρια, αλλά μόνο μικρές απώλειες σε ανθρώπινες ζωές. Επιστήμονες που μελέτησαν τα αρχεία περίπου 30 χρόνια μετά κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι πράγματι υπήρξε πρόβλεψη βασισμένη σε πρόδρομα φαινόμενα, όπως η αύξηση της συχνότητας των μικροσεισμών και παρατηρήσεις της συμπεριφοράς ζώων, και πιο συγκεκριμένα φιδιών και άλλων ερπετών που ξύπναγαν από την χειμερία νάρκη τους ανεβαίνοντας στην επιφάνεια του εδάφους (Σχετικά με την πρόβλεψη των σεισμών)

Επιστήμονες στρατολογούν χιλιάδες σκύλους, κατσίκες και άλλα ζώα φάρμας- καθώς και ένα ευρύ φάσμα άγριας ζωής – προκειμένου να παρακολουθήσουν μέσω δορυφόρου τις μετακινήσεις τους. Πρόκειται για μια νέα διεθνή επιστημονική συνεργασία που έχει ως στόχο να επιβεβαιώσει- ή όχι- το αν τα ζώα μπορούν να προβλέψουν σεισμούς ή ηφαιστειακές εκρήξεις. Οι ερευνητές θα τοποθετήσουν μικροσκοπικούς πομπούς σε θηλαστικά, πτηνά και έντομα και στη συνέχεια, ένας ειδικός δορυφόρος- που θα εκτοξευτεί το επόμενο έτος- θα παρακολουθεί τις κινήσεις αυτών των ζώων.

Ο στόχος των επιστημόνων δεν είναι μόνο να μελετήσουν πώς αντιδρούν τα ζώα σε επικείμενα φυσικά γεγονότα όπως οι ηφαιστειακές εκρήξεις, αλλά και να αποκτήσουν νέες γνώσεις για τη μετανάστευση, την εξάπλωση ασθενειών μεταξύ των ζώων και τον αντίκτυπο της κλιματικής κρίσης σε αυτά, λένε οι ερευνητές.

«Τελικά, ελπίζουμε να εκτοξεύσουμε έναν στόλο περίπου έξι δορυφόρων και να δημιουργήσουμε ένα παγκόσμιο δίκτυο παρατήρησης που όχι μόνο θα παρέχει λεπτομέρειες για τις μετακινήσεις της άγριας ζωής και την υγεία των ζώων σε ολόκληρο τον πλανήτη, αλλά θα αποκαλύπτει πώς τα πλάσματα αντιδρούν σε φυσικά φαινόμενα όπως οι σεισμοί», δήλωσε στον Guardian ο επικεφαλής του έργου, Μάρτιν Βικέλσκι από το Max Planck Institute of Animal Behavior στη Γερμανία.

Η αξία της μελέτης των ζώων σχετικά με την πρόβλεψη των ηφαιστειακών εκρήξεων έχει ήδη αποδειχθεί σε πρώιμα πειράματα στη Σικελία στις πλαγιές της Αίτνας, είπε ο ερευνητής.

«Διαπιστώσαμε ότι τα κατσίκια είναι πολύ καλά στην πρόβλεψη μεγάλων ηφαιστειακών εκρήξεων» πρόσθεσε.

Οι αισθητήρες έδειξαν ότι τα ζώα γίνονταν νευρικά πριν από μια ηφαιστειακή έκρηξη και αρνούνταν να μετακινηθούν σε λιβάδια που βρίσκονταν σε μεγαλύτερο υψόμετρο, κάτι που υπό κανονικές συνθήκες θα έκαναν.

«Ξέρουν εκ των προτέρων τι έρχεται. Δεν καταλαβαίνουμε πώς το κάνουν, αλλά το κάνουν», είπε χαρακτηριστικά.

Ομοίως, ερευνητές παρακολούθησαν σκύλους, πρόβατα και άλλα ζώα φάρμας στα βουνά Abruzzo έξω από τη Ρώμη και διαπίστωσαν ότι και εκείνα αντέδρασαν στους επτά από τους οκτώ μεγάλους σεισμούς που έπληξαν την περιοχή τα τελευταία 12 χρόνια.

Οι ιστορίες ζώων που συμπεριφέρονται παράξενα πριν από σεισμούς ή εκρήξεις δεν είναι κάτι καινούριο. Ο Θουκυδίδης είχε γράψει ότι οι αρουραίοι, οι σκύλοι, τα φίδια και οι νυφίτσες εγκατέλειψαν την πόλη της Ελίκης λίγο πριν από έναν σεισμό το 373 π.Χ. Το ίδιο φαινόμενο παρατηρήθηκε και πριν την εκδήλωση ενός σεισμού που έπληξε την κινεζική πόλη Χαϊτσένγκ το 1975, όταν τα φίδια και οι αρουραίοι της περιοχής βγήκαν από τα λαγούμια τους. Το γιατί αυτά τα ζώα συμπεριφέρθηκαν με αυτόν τον τρόπο είναι λιγότερο σαφές.

«Κατά τη διάρκεια της δημιουργίας ενός σεισμού, οι τεκτονικές πλάκες γλιστρούν η μία πάνω στην άλλη κάτω από τεράστιες πιέσεις με αποτέλεσμα να εκτοξεύονται ιόντα από τα πετρώματα στον αέρα. Τα ζώα μπορεί να αντιδρούν σε αυτό», πρότεινε ο Βικέλσκι, ο οποίος είναι και ιδρυτής της International Cooperation for Animal Research Using Space (Icarus), μιας διεθνούς συνεργασίας στην οποία συμμετεχουν επιστημονικές ομάδες από όλο τον κόσμο.

Οι ερευνητές έχουν εξοπλίσει αγριογούρουνα με «ηλεκτρονικά» αυτιά- μικροσκοπικά επιταχυνσιόμετρα που ζυγίζουν 30 γραμμάρια. Ανάλογα με τις αλλαγές στις κινήσεις του ζώου, τα επιταχυνσιόμετρα μπορούν να ανιχνεύσουν εάν έχει αναπτύξει αφρικανική πανώλη των χοίρων – έναν εξαιρετικά μεταδοτικό ιό που εξαπλώνεται εύκολα μεταξύ αγριόχοιρων και οικόσιτων χοίρων.

Το να γνωρίζουμε πότε εμφανίζεται μια επιδημία στη φύση θα μπορούσε να είναι σημαντικό για τον περιορισμό των επιπτώσεων της νόσου στις φάρμες, λένε οι ερευνητές.

«Αυτό αλλάζει το παιχνίδι για την παρακολούθηση ασθενειών της άγριας ζωής», δήλωσε ο Κέβιν Μορέλ, ένας επιστήμονας του Ινστιτούτου Max Planck.

Η τεχνολογία πιθανώς θα βοηθήσει τους επιστήμονες να κατανοήσουν τις διαδικασίες που οδηγούν στη μετανάστευση των ζώων. Οι ερευνητές έχουν επίσης τοποθετήσει πομπούς σε μικροσκοπικά πλάσματα και οι κινήσεις τους θα μπορούσαν σύντομα να αποκαλύψουν τα μυστήρια που κρύβονται πίσω από τις μεταναστεύσεις των χιλιάδων χιλιομέτρων που κάνουν μεταξύ Ευρώπης και Αφρικής κάθε χρόνο.

«Ομοίως, θα είμαστε σε θέση να μελετήσουμε τους πληθυσμούς των ζώων για να προσδιορίσουμε πώς ανταποκρίνονται στις αλλαγές των οικοτόπων που προκαλούνται από την υπερθέρμανση του πλανήτη», κατέληξε ο ερευνητής.

ΠΗΓΗ

Το ρεκόρ όλων των εποχών στον αγώνα ταχύτητας των 100 μέτρων είναι τα 9,58 δευτερόλεπτα του Usain Bolt, που σημειώθηκε το 2009. Ποιος είναι τελικά ο ταχύτερος χρόνος στο κατοστάρι για ένα ιδανικό ανθρώπινο σώμα και ιδανικές συνθήκες αγώνα;

Ξεκινώντας το 2008, ο Γιουσέιν Μπολτ άρχισε να καταρρίπτει τα ρεκόρ σε αποστάσεις σπριντ, επιτυγχάνοντας τον ταχύτερο χρόνο του στα 100 μέτρα των 9,58 δευτερολέπτων, που σημειώθηκε το 2009, ένα ρεκόρ που ισχύει μέχρι σήμερα, μετά από σχεδόν 15 χρόνια. Εκτός από τον Bolt, κανένας άνθρωπος δεν έχει τρέξει ποτέ 100 μέτρα σε λιγότερο από 9,73 9,69 δευτερόλεπτα, αν και ο Noah Lyles και άλλοι θα προσπαθήσουν να σπάσουν αυτό το ρεκόρ φετινούς Ολυμπιακούς Αγώνες του 2024 στο Παρίσι. 

Πολλοί έχουν αναρωτηθεί: ποιό είναι το απόλυτο όριο για την ανθρώπινη ταχύτητα στα 100 μέτρα;

Ένας τέλειος αθλητής σε ανατομία, εκκίνηση, επιτάχυνση, αντοχή και μέγιστη ταχύτητα, με λίγα λόγια ένας υπερ-αθλητής, πόσο γρήγορα θα μπορούσε να τρέξει υπό ιδανικές συνθήκες σε έναν αγώνα 100 μέτρων;

Στη συνέχεια, γίνεται ένας υπολογισμός του ελάχιστου δυνατού χρόνου στο κατοστάρι, κάνοντας μερικές απλές υποθέσεις για τους τρεις βασικότερους παράγοντες που καθορίζουν μια κούρσα 100 μέτρων: τον χρόνο αντίδρασης, την μέγιστη επιτάχυνση και την μέγιστη ταχύτητα (που θα μπορούσε να αποκτήσει και να διατηρήσει για τον απαραίτητο χρόνο ένας υπερ-αθλητής).

1) Ο χρόνος αντίδρασης
Για την τέλεια κούσρα των 100 μέτρων, πρώτος στόχος είναι η τέλεια εκκίνηση: ακριβώς 0,10 δευτερόλεπτα μετά την εκπυρσοκρότηση του πιστολιού. Ο χρόνος της ανθρώπινης αντίδρασης είναι περιορισμένος. Μικρότερος χρόνος από τα 0,10 δευτερόλεπτα σημαίνει παράβαση της εκκίνησης που σηματοδοτεί το πιστόλι του αφέτη.
Προφανώς ο υπερ-αθλητής θα κάνει την τέλεια εκκίνηση μετά από 0,1 sec, ακριβώς.

2) Η επιτάχυνση μέχρι την μέγιστη ταχύτητα
Μελετώντας τις ταχύτερες εκκινήσεις στους αγώνες των 100 μέτρων, βρέθηκε ότι οι άνθρωποι μπορούν επιταχύνουν με ρυθμούς έως και 7 m/sec² (μέτρα/δευτερόλεπτο ανά δευτερόλεπτο).
Υποθέτουμε λοιπόν ότι ένας υπερ-αθλητής μπορεί να διατηρήσει σταθερή επιτάχυνση α_max=7 m/sec², μέχρι να αποκτήσει την μέγιστη δυνατή ταχύτητα.

3) Η τελική ταχύτητα
Η μεγαλύτερη τελική ταχύτητα που επιτεύχθηκε ποτέ από άνθρωπο ήταν 
τα 12,42 μέτρα/δευτερόλεπτο από τον Bolt. Ωστόσο, οι ανατομικές μελέτες δείχνουν ότι είναι εφικτές μέγιστες ταχύτητες έως 15,6-17,9 m/sec (μέτρα/δευτερόλεπτο). Στην πράξη, οι κορυφαίες ταχύτητες διατηρούνται μόνο για 3-4 δευτερόλεπτα.
Εδώ θα υποθέσουμε ότι ο υπερ-αθλητής μας μπορεί να διατηρήσει μια μέγιστη ταχύτητα υ_max=17,9 m/sec, μέχρι τον τερματισμό.

Τώρα μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε απλή γυμνασιακή φυσική Α’ λυκείου:
● Ο υπερ-αθλητής κάνει την ιδανική εκκίνηση μετά από Δt₁=0,10 sec.
● Αναπτύσσει σταθερή επιτάχυνση α_max=7 m/sec² μέχρι να πιάσει την μέγιστη ταχύτητα υ_max=17,9 m/sec, για χρονικό διάστημα Δt₂=υ_max/α=2,56 sec, διανύοντας απόσταση s=1/2 α_max Δt₂² = 23 m.
● Διατηρώντας την σταθερή ταχύτητα υ_max=17,9 m/sec, διανύει το υπόλοιπο της διαδρομής σε χρονικό διάστημα, Δt₃=(100-s)/υ_max=4,3 sec.
● Αθροίζοντας τα τρία χρονικά διαστήματα (Δt₁+Δt₂+Δt₃) βρίσκουμε ότι ο υπεραθλητής θα έτρεχε τα 100 μέτρα σε χρόνο 6,96 δευτερόλεπτα!

Αν τα τρέξει γρηγορότερα, τότε μάλλον δεν είναι άνθρωπος.

ΠΗΓΗ

Στις 12 Νοεμβρίου 2024 και 6 μμ ώρα Ελλάδας, αρχίζει το νέο Έτος 38 στον πλανήτη Άρη

Μπορεί να θεωρείτε ότι είναι νωρίς για να γιορτάσετε τον ερχομό του νέου έτους, αλλά αυτό συμβαίνει μόνο επειδή είστε γήινοι: Η 12η Νοεμβρίου 2024 σηματοδοτεί το νέο έτος για τον πλανήτη Άρη. Το αρειανό νέο έτος έρχεται με την εαρινή ισημερία του Κόκκινου Πλανήτη και το ημερολόγιο (το αρειανό) αλλάζει τη σελίδα από το 37ο στο 38ο έτος.
Γιατί η 12η Νοεμβρίου θεωρείται Πρωτοχρονιά για τον Άρη; Και γιατί ο επίσημος υπολογισμός θέτει τον Κόκκινο Πλανήτη μόλις στο 38ο έτος του;

Η απάντηση περιλαμβάνει έναν συνδυασμό φυσικών κύκλων και της ανθρώπινης ανάγκης να επιβάλει την τάξη διαμέσου μιάς κάπως αυθαίρετης μέτρησης του χρόνου – σχεδόν όπως στη Γη.

Στον πλανήτη Γη, οι περισσότερες χώρες χρησιμοποιούν το Γρηγοριανό ημερολόγιο. Υιοθετήθηκε για πρώτη φορά το 1582 (αν και χρειάστηκε αρκετός χρόνος για να εξαπλωθεί σε όλο τον κόσμο) και είναι το τυπικό ημερολόγιό μας των 12 μηνών και 365 ημερών κάθε χρόνο – με μια ημέρα μπόνους να προστίθεται κάθε τέταρτο έτος. Το Γρηγοριανό ημερολόγιο ξεκινά την 1η Ιανουαρίου, ένα κατάλοιπο από το προηγούμενο, το Ιουλιανό ημερολόγιο της Ρωμαϊκής Αυτοκρατορίας. Για να τιμήσει τον θεό Ιανό, ο Ιούλιος Καίσαρας ανακήρυξε εκείνη την ημέρα ως την πρώτη του έτους.

Θα μπορούσαμε να ξεκινάμε το νέο έτος με βάση τις ισημερίες ή τα ηλιοστάσια. Αυτές οι ημερομηνίες βασίζονται στην κλίση του άξονα της Γης, περίπου 23 μοίρες σε σχέση με το επίπεδο της τροχιάς του. Το ηλιοστάσιο του Ιουνίου, για παράδειγμα, συμβαίνει όταν ο βόρειος πόλος του πλανήτη γέρνει περισσότερο προς τον ήλιο, κάτι που συμβαίνει περί την 21η του ίδιου μήνα κάθε χρόνο. (Σημειώστε ότι αυτό γίνεται όταν στο νότιο ημισφαίριο επικρατεί χειμώνας, γι’ αυτό οι αστρονόμοι αποφεύγουν να το αποκαλούν «θερινό ηλιοστάσιο».)

Οι αστρονόμοι προτιμούν να μετρούν τα πάντα στον ουρανό σε σχέση με την ισημερία του Μαρτίου, που ονομάζεται επίσης εαρινή ισημερία, απομεινάρι της εστιασμένης στο βόρειο ημισφαίριο μέτρησης χρόνου. Οι αστρονόμοι θεωρούν την ισημερία του Μαρτίου ως τη στιγμή που η θέση του ήλιου στον ουρανό διασχίζει τον ουράνιο ισημερινό, την προβολή του ισημερινού της Γης στον ουρανό. Αυτό είναι ένα εύχρηστο σημείο στο χρόνο και στο χώρο για τη μέτρηση πραγμάτων όπως οι θέσεις των πλανητών και των άστρων.

Τι σχέση έχουν αυτά με τον πλανήτη Άρη;

Στις αρχές του 20ου αιώνα, καθώς οι άνθρωποι άρχισαν να παρατηρούν τον Άρη με πιο ισχυρά τηλεσκόπια, εντόπισαν διάφορες αλλαγές να σαρώνουν τον πλανήτη σε σχέση με την μεταβαλλόμενη θέση στην τροχιά του. Στη συνέχεια, καθώς προέκυψαν εξαιρετικές επί τόπου παρατηρήσεις από τα διαστημικά σκάφη που στάλθηκαν στον Κόκκινο Πλανήτη, έγινε σαφές ότι χρειαζόμασταν κάποιου είδους ημερολόγιο για τον Άρη.

Ένα τέτοιο ημερολόγιο θα έπρεπε να είναι πολύ διαφορετικό από το δικό μας. Ένας προφανής λόγος είναι ότι ο Άρης βρίσκεται πιο μακριά από τον ήλιο και χρειάζονται σχεδόν δύο γήινα χρόνια για να ολοκληρώσει μια μόνο τροχιά γύρω από το άστρο μας. Ένα αρειανό έτος ισοδυναμεί με περίπου 687 γήινες ημέρες!

Μια ημέρα του Άρη – που ονομάζεται sol, για να τη διακρίνουμε από μια ημέρα της Γης – είναι επίσης λίγο μεγαλύτερη από την δική μας, διαρκεί 24 ώρες, 39 λεπτά και 35 δευτερόλεπτα. Υπάρχουν περίπου 668 sol σε ένα αρειανό έτος.

Αλλά αυτές οι διαφορές είναι στην πραγματικότητα λυτρωτικές γιατί μας απελευθερώνουν από την ιστορική μας κληρονομιά των αυθαίρετων κοινωνικοπολιτικών μηχανορραφιών (και στα ημερολόγια). Στον Άρη, μπορέσαμε να κάνουμε μια νέα αρχή, καθορίζοντας την καταμέτρηση των ετών, αρχίζοντας από το μηδέν.

Έτσι, οι πλανητολόγοι αποφάσισαν να ξεκινήσουν το νέο έτος του Άρη από την εαρινή ισημερία του πλανήτη. O Άρης παρουσιάζει μια αξονική κλίση που μοιάζει με της Γης, περίπου 25 μοιρών. Αυτό σημαίνει ότι έχει εποχές παρόμοιες με τις δικές μας, δημιουργώντας τις καιρικές αλλαγές που παρατηρούν οι αστρονόμοι. Καθώς οι θερμοκρασίες αυξάνονται κατά την διάρκεια της άνοιξης του Άρη, δημιουργούνται καταιγίδες σκόνης και μερικές μεγαλώνουν τόσο πολύ που μπορούν να καλύψουν μεγάλο μέρος του πλανήτη. Η έναρξη του καλοκαιριού σε ένα δεδομένο ημισφαίριο θερμαίνει εξαχνώνοντας το κάλυμα πάγου στον πόλο του. Θα μπορούσαμε λοιπόν να χρησιμοποιήσουμε την ισημερία ως ημερομηνία έναρξης του χρόνου.

Μακάρι όμως να ήταν τόσο απλά τα πράγματα. Η τροχιά της Γης γύρω από τον ήλιο είναι σχεδόν κύκλος και οι εποχές διαρκούν όλες περίπου τρεις μήνες. Αλλά η τροχιά του Άρη γύρω από τον ήλιο είναι αναμφισβήτητα ελλειπτική. Όταν ο πλανήτης είναι πιο κοντά στον ήλιο (τον χειμώνα στο βόρειο ημισφαίριο του) η τροχιακή του ταχύτητα είναι μεγαλύτερη από ό,τι όταν είναι πιο απομακρυσμένος (καλοκαίρι στο βόρειο ημισφαίριο) και σε συνδυασμό με την ελλειπτική τροχιά του, αυτό σημαίνει ότι οι εποχές έχουν αρκετά διαφορετικές διάρκειες. Έτσι, άνοιξη στο βόρειο ημισφαίριο έχει διάρκεια 194 αρειανών ημερών (sols), ενώ το καλοκαίρι 178, το φθινόπωρο 142 και ο χειμώνας διαρκεί 154 sols. Από μία άποψη λοιπόν, αυτές οι περίεργες εποχές θα έκαναν τη ζωή στον Άρη παράξενη, και από την άλλη ένα μη-λειτουργικό ημερολόγιο θα ήταν μια συνεχής πηγή επιπλέον εκνευρισμού.

Και τι γίνεται με την αρίθμηση των ετών και το περίεργο γεγονός ότι το αρειανό ημερολόγιο μέχρι στιγμής φτάνει μόνο στο Έτος 38; Οι επιστήμονες αποφάσισαν να σηματοδοτήσουν το Έτος 1 ως τη στιγμή που μια τεράστια θύελλα σκόνης ξέσπασε στην επιφάνεια του πλανήτη το 1956 – ένα από τα πιο αξιοσημείωτα γεγονότα σε άλλον πλανήτη κατά την πρώιμη διαστημική εποχή. Η εαρινή ισημερία για εκείνο το αρειανό έτος συνέβη στις 11 Απριλίου 1955, επομένως είναι πλέον αποδεκτή ως η πρώτη Πρωτοχρονιά στον πλανήτη. Για να γίνουν τα πράγματα λιγότερο ασαφή, οι επιστήμονες όρισαν επίσης το Έτος 0 ως αρχή της προηγούμενης ισημερίας, στις 24 Μαΐου 1953. Αυτό αποτρέπει κάθε παράξενο όπως αυτό του Γρηγοριανού ημερολογίου, το οποίο, επειδή δεν έχει Έτος 0, δημιουργεί περίεργες καταστάσεις όπως νέους αιώνες ξεκινώντας από χρόνια που τελειώνουν με 01 αντί για 00 (Ο 21ος αιώνας, για παράδειγμα, ξεκίνησε την 1η Ιανουαρίου, 2001. )

Με βάση τα παραπάνω το νέο έτος 38 στον πλανήτη Άρη ξεκινά σύμφωνα με το γήινο Γρηγοριανό ημερολόγιο, στις 12 Νοεμβρίου 2024, περίπου στις 16:00 UTC (ή 18:00 ώρα Ελλάδος). Ίσως εκείνη τη στιγμή, κάποιο από τα διαστημικά ρόβερ που εξερευνούν τον κόκκινο πλανήτη εντοπίσει επιτέλους τα μικρά πράσινα ανθρωπάκια που θα ανοίγουν σαμπάνιες γιορτάζοντας την πρωτοχρονιά τους.

ΠΗΓΗ

Έστω ότι με κάποιο μαγικό τρόπο μπορούσαμε να αντικαταστήσουμε όλη την ύλη που περιέχει ο όγκος της Γης με … βατόμουρα στιβαγμένα το ένα δίπλα στο άλλο. Ποιά θα ήταν τότε η εξέλιξη αυτού του νέου παράξενου πλανήτη;

Αν και πρόκειται για μια εντελώς παράλογη υπόθεση, οι συνέπειές της μπορούν να διερευνηθούν με επιστημονικό τρόπο χρησιμοποιώντας τους νόμους της φυσικής, όπως ακριβώς θα εφαρμόζονταν σε έναν μικρό ωκεάνιο εξωπλανήτη.

Δραστική μείωση της βαρύτητας

Η πυκνότητα του πολτού των βατόμουρων (μύρτιλα) είναι περίπου ίση με την πυκνότητα του νερού, δηλαδή ρ_πολτού=1000 kg/m³. Η πυκνότητα του σφαιρικού πλανήτη από βατόμουρα στιβαγμένα το ένα δίπλα στο άλλο, δεδομένου ότι υπάρχουν κενά αέρα μεταξύ τους, πρέπει να είναι μικρότερη. Σύμφωνα με την βιβλιογραφία είναι περίπου ρ_β=700 kg/m³. Αφού η κανονική Γη έχει πυκνότητα περίπου 5515 kg/m³, η ένταση του πεδίου βαρύτητας g_β=GM_β/R² στην επιφάνεια του βατομουρο-πλανήτη θα είναι: g_β=g_Γης·ρ_β/ρ_Γης=1,25 m/s². Επομένως, το πρώτο σημαντικό αποτέλεσμα είναι μια δραστική μείωση της βαρύτητας, η οποία όπως θα δούμε στη συνέχεια θα αυξηθεί κάπως, μέχρι 1,6 m/s².

Κατάρρευση από την πολτοποίηση των βατόμουρων

Αλλά τα βατόμουρα δεν είναι ιδιαίτερα ανθεκτικά στην πίεση όταν τα ζουλάμε. Ψάχνοντας τα σχετικά με την «μηχανική αντοχή των βατόμουρων» βρίσκουμε ότι η πίεση θραύσης τους είναι περίπου Ρ_θρ=10⁴ Ν/m². Αυτό μας επιτρέπει να εκτιμήσουμε σε ποιο βάθος z θα αρχίζει η σύνθλιψη των μούρων. Από την εξίσωση Ρ_θρ=ρ_β·g_β·z, βρίσκουμε z=11,4 m. Έτσι, ενώ στην επιφάνεια θα υπάρχουν ελεύθερα βατόμουρα, λίγα μέτρα πιο κάτω θα αρχίσουν να πολτοποιούνται. Αυτή η πολτοποίηση θα έχει ένα σημαντικό αποτέλεσμα: ο πολτός διαχωρίζεται από τον αέρα που διαφεύγει και σχηματίζεται μια μικρότερη σφαίρα.

Αν υποθέσουμε ότι ο πολτός είναι ασυμπίεστο ρευστό, τότε σχηματίζεται μια σφαίρα πολτού βατόμουρων που έχει την αρχική μάζα των βατόμουρων: Μ_π=Μ_β ή R_π³ρ_π=R_β³ρ_β , και θεωρώντας R_β=6378 km (ακτίνα Γης), ρ_β=700 kg/m³, ρ_πολτού=1000 kg/m³, παίρνουμε έναν πλανήτη με ακτίνα R_π=5663 km που περιβάλλεται από μια απέραντη ατμόσφαιρα. Η νέα ένταση του πεδίου βαρύτητας στην επιφάνεια του συρρικνωμένου πλανήτη εξαιτίας της πολτοποίσης των βατόμουρων θα είναι τώρα σχεδόν όση η επιτάχυνση της βαρύτητας στην επιφάνεια της Σελήνης⁽¹⁾.

Ένας παρατηρητής που στέκεται στην επιφάνεια της Γης την στιγμή της μετατροπής της σε πλανήτη από βατόμουρα, θα αισθανθεί να χάνει τα βατόμουρα κάτω από τα πόδια του, μέχρι η ακτίνα του πλανήτη μειωθεί κατά 715 ​​km. Επιπλέον θα βλέπει πίδακες αέρα και πολτού βατόμουρων να εκτοξεύονται παντού γύρω του.

Ο χρόνος t που απαιτείται για να γίνει η παραπάνω ρευστοποίηση-συρρίκνωση του πλανήτη μπορεί να υπολογιστεί εύκολα χρησιμοποιώντας διαστατική ανάλυση: (διαβάστε σχετικά: «Σε πόσο χρόνο θα κατέρρεε βαρυτικά ο Ήλιος» ).

Ωκεανός θερμής μαρμελάδας

Βέβαια το φαινόμενο δεν είναι τόσο απλό και στην πραγματικότητα θα διαρκέσει πολύ περισσότερο μέχρι να απελευθερωθεί ο εγκλωβισμένος αέρας και να αποκατασταθεί η ισορροπία. Επί πλέον, θα προκληθεί μεγάλη αύξηση της θερμοκρασίας. Καθώς ο πλανήτης θα συρρικώνεται εξαιτίας της πολτοποίησης των βατόμουρων, η βαρυτική δυναμική ενέργεια μειώνεται και μετατρέπεται σε θερμική⁽²⁾.

Θα προκύψει ένας βουερός ωκεανός βραστής μαρμελάδας βατόμουρων, με θερμοπίδακες αέρα, υδρατμών και μούρων. Ο πλανήτης μπορεί να θερμανθεί περαιτέρω εξαιτίας του φαινομένου θερμοκηπίου. Θα δημιουργηθεί μια πυκνή ατμόσφαιρα⁽³⁾ με σύννεφα και μόνιμες καταιγίδες, με ισχυρούς ανέμους να μαίνονται πάνω από μια παγκόσμια θάλασσα κόκκινης μαρμελάδας.

Πιθανότατα θα υπάρξει μαζική διαδικασία οξείδωσης, ίσως ζύμωση των σακχάρων σε αλκοόλες. Υπάρχει επίσης μια πιθανότητα στον πυρήνα και τον μανδύα του πλανήτη να δημιουργηθεί εξωτικός πάγος, διότι παρά τις υψηλές θερμοκρασίες, η πίεση στον πυθμένα του ωκεανού θα ήταν αρκετά υψηλή ώστε να προκαλέσει το σχηματισμό ενός κρυσταλλικού στερεού.

Μείωση της διάρκειας της ημέρας

Επιπλέον, ας σημειωθεί ότι η συρρίκνωση του πλανήτη θα αυξήσει την γωνιακή ταχύτητα ιδιοπεριστροφής και η διάρκεια της ημέρας θα μειωθεί. Εφαρμόζοντας την αρχή διατήρησης της στροφορμής παίρνουμε: , απ’ όπου εύκολα προκύπτει ότι η διάρκεια της ημέρας θα γίνει 18,9 ώρες.

Περισσότερες λεπτομέρειες σχετικά με τους υπολογισμούς των ιδιοτήτων του πλανήτη από βατόμουρα βρίσκονται στο άρθρο του Anders Sandberg, με τίτλο «Blueberry Earth» , όπου με έναν παιδαγωγικό και διασκεδαστικό τρόπο εφαρμόζονται οι βασικές αρχές της πλανητικής επιστήμης. Η υπόθεση της μετατροπής της Γης σε πλανήτη από βατόμουρα μπορεί να είναι εξωφρενική, όμως οι ιδιότητες που θα αποκτήσει στη συνέχεια ο πλανήτης φαίνονται αρκετά φυσιολογικές σε σχέση με ότι υπάρχει εκεί έξω.

Σημειώσεις:
(1) Ενώ αρχικά στην επιφάνεια του πλανήτη από βατόμουρα η ένταση του πεδίου βαρύτητας είναι g_β=1,25 m/s², όταν η ακτίνα μειωθεί εξαιτίας της πολτοποίησης των εσωτερικών βατόμουρων στην τιμή R_π=5663 km, η νέα ένταση θα είναι:
(2) Εύκολα μπορεί κανείς να αποδείξει ότι η βαρυτική δυναμική ενέργεια ενός πλανήτη υπολογίζεται από την εξίσωση: . Xρησιμοποιώντας την παραπάνω σχέση υπολογίζουμε την θερμότητα που θα απελευθερωθεί: . Στη συνέχεια θεωρώντας την θερμοχωρητικότητα των βατόμουρων περίπου όση και του νερού μπορούμε να υπολογίσουμε την αύξηση της θερμοκρασίας περίπου στους 126 ^oC.
(3) Μπορούμε να εκτιμήσουμε το μέγεθος που ονομάζεται κλίμακα ύψους της ατμόσφαιρας, H=k_BT/mg, όπου k_B η σταθερά Μπόλτζμαν, m η μέση μοριακή μάζα του ατμοσφαιρικού αέρα, Τ η απόλυτη θερμοκρασία και g η επιτάχυνση της βαρύτητας, που μας δίνει μια εκτίμηση του πως μειώνεται η ατμοσφαιρική πίεση συναρτήσει του ύψους z για συγκεκριμένη θερμοκρασία [P(z) = P(0)e^−z/H]. Υποθέτοντας μια ατμόσφαιρα ίδιας σύνθεσης και θερμοκρασίας με τη Γη, προκύπτει Η=53 km. Αυτό σημαίνει ότι η πίεση θα μειώνεται λιγότερο με το υψόμετρο, επιτρέποντας πολύ πυκνότερα νέφη. Η ατμόσφαιρα του πλανήτη των βατόμουρων θα έχει μεγαλύτερη μάζα σε σύγκριση με την ατμόσφαιρα της Γης.

ΠΗΓΗ

… κορυφαίας σημασίας για την εξέλιξη της ανθρωπότητας

«Το Ελληνικό Θαύμα, δηλαδή η γέννηση της φιλοσοφίας και των επιστημών, βασίστηκε στη θεωρητική επιστημονική σκέψη και ιδίως στα θεωρητικά μαθηματικά», δήλωσε στο ΑΠΕ-ΜΠΕ ο Ξενοφών Μουσάς, αστρονόμος, καθηγητής Φυσικής του Διαστήματος στο Πανεπιστήμιο Αθηνών και ένας από τους πρωταγωνιστές της μελέτης του Μηχανισμού των Αντικυθήρων.

   Με αφορμή την ομιλία του στο 3ο Διεθνές Συνέδριο Αρχαίας Ελληνικής και Βυζαντινής Τεχνολογίας, που διοργανώθηκε από την Εταιρεία Διερεύνησης της Αρχαιοελληνικής και Βυζαντινής Τεχνολογίας (ΕΔΑΒυΤ) και το Κέντρο Διάδοσης Επιστημών και Μουσείο Τεχνολογίας – ΝΟΗΣΙΣ, ο κ. Μουσάς παρουσίασε στο ΑΠΕ-ΜΠΕ μερικά σημεία από την εξαιρετικά ενδιαφέρουσα παρουσίασή του. Τίτλος της «Ελληνιστική Επιστήμη: Από τις παρατηρήσεις στην καθαρή επιστήμη και τεχνολογία βασισμένη στους νόμους της Φυσικής. Το παράδειγμα του Μηχανισμού των Αντικυθήρων».

   Με την ευκαιρία αυτή, του απευθύναμε κάποιες ερωτήσεις:

   Ερ. Με ποιο τρόπο οδηγήθηκε ο άνθρωπος στη σημερινή τεχνολογία;

   Απ. Η γέννηση της αιτιοκρατίας με τη φιλοσοφία στην Ελλάδα είναι κορυφαίας σημασίας για τη γέννηση του πολιτισμού και την εξέλιξη της ανθρωπότητας. Η αιτιοκρατία δημιούργησε τη φιλοσοφία με τους Προ-Σωκρατικούς φιλοσόφους, ενώ επέτρεψε και οδήγησε να δημιουργηθούν οι επιστήμες και ο σημερινός τεχνικός πολιτισμός.

   Ερ. Γιατί λέτε ότι ο σημερινός πολιτισμός βασίζεται στις επιστημονικές αρχές και μεθόδους (με τους νόμους της φυσικής) που εδραιώθηκαν κατά την εποχή του Μεγάλου Αλεξάνδρου και την Ελληνιστική εποχή;

   Απ. Η σημερινή επιστημονική και τεχνολογική πρόοδος βασίζεται στις αρχές και τις επιστημονικές μεθόδους που έβαλε η Πυθαγόρεια φιλοσοφία, οι οποίες αποθεώθηκαν κατά την Ελληνιστική περίοδο. Οι Πυθαγόρειες αρχές με τα μαθηματικά, τους νόμους της φυσικής, την απλότητα, την αρμονία, τη συμμετρία, χρησιμοποιούνται σήμερα για τη σύλληψη, σχεδίαση και κατασκευή υψηλής τεχνολογίας, των τηλεφώνων μας, των εμβολίων, φαρμάκων ρομποτικής χειρουργικής, των διαστημοπλοίων κ.λπ. Οι ίδιες αρχές χρησιμοποιήθηκαν για την κατασκευή του Μηχανισμού των Αντικυθήρων.

    Ερ. Πώς σχετίζονται αυτές οι αρχές και οι πρακτικές με τον πολιτισμό;

   Απ. Ο Πλάτων λέει (δική μου ερμηνεία): Γινόμαστε άνθρωποι καθώς κοιτάζουμε τον κόσμο και προσπαθούμε να τον κατανοήσουμε, φυσικά χρησιμοποιώντας τις ίδιες αρχές.

   Ακολουθούν σημεία της ομιλίας του συνομιλητή του ΑΠΕ-ΜΠΕ:

   «Η ανθρωπότητα από τις παρατηρήσεις των φαινομένων οδηγήθηκε βαθμιαία στην όλο και με καλύτερη διατύπωση των νόμων της φυσικής και τη γέννηση της καθαρής επιστήμης και, παράλληλα, της τεχνολογίας βασισμένης στους νόμους της φύσης. Ειδικότερα η αστρονομία από την προϊστορική εποχή απαίτησε και δημιούργησε ακριβέστερα μαθηματικά, γεωμετρία, αριθμητική και στη συνέχεια τριγωνομετρία και άλγεβρα. Η αστρονομία με τους πολύπλοκους υπολογισμούς της απαίτησε και τη δημιουργία υπολογιστών, όπως ο Μηχανισμός των Αντικυθήρων», σημείωσε στην ομιλία του ο καθηγητής, που επικεντρώθηκε στην ελληνιστική εποχή όχι τυχαία.

   «Είναι εντυπωσιακό το έργο των πολυπληθών επιστημόνων κατά την Ελληνιστική περίοδο. Η αντίληψη του Μεγαλέξανδρου για τη χρησιμότητα των επιστημόνων πέρασε στους στρατηγούς του και διαδόχους του μετά τον πρόωρο θάνατό του. Οι στρατηγοί επειδή είχαν δει την εφαρμογή της επιστήμης στον πόλεμο με όπλα και πολιορκητικές μηχανές ενστερνίσθηκαν εύκολα αυτές τις πρακτικές. Ο πλούτος και η πληθώρα των δεδομένων από όλο τον κόσμο επέτρεψε την πρόοδο. Σημαντικότατη ήταν η πλουσιοπάροχη χορηγία εμπνευσμένων ηγετών, όπως οι Πτολεμαίοι στην Αλεξάνδρεια, αλλά και άλλες σημαντικές πόλεις της Ελληνιστικής εποχής, από τις Συρακούσες στη Ρόδο, την Αθήνα, τη Σμύρνη, την Αντιόχεια και τις Τράλλεις με την εξαιρετική παράδοση στα αυτόματα. Για να αναφέρουμε μερικές μόνον», πρόσθεσε ο κ. Μουσάς ο οποίος αναφέρθηκε και στους περίφημους «θαυματοποιούς», τους μηχανικούς της αρχαιότητας που έφτιαχναν αυτόματα, τις κατασκευές δηλαδή που μιμούνταν κινήσεις έμβιων όντων.

   Αυτοματισμοί αρχαίων Ελλήνων

   «Έλληνες μηχανικοί και ειδικότερα οι θαυματοποιοί (κατασκευαστές αυτομάτων) χρησιμοποίησαν διάφορες τεχνικές για τη δημιουργία των μηχανημάτων τους -όπως για παράδειγμα υδραυλικά συστήματα μέσω των οποίων η κίνηση του νερού έθετε σε λειτουργία τους αυτόματους μηχανισμούς. Τα υδραυλικά ρολόγια και οι αυτόματες πόρτες είναι χαρακτηριστικά παραδείγματα. Χρησιμοποίησαν, επίσης, Πνευματικά Συστήματα τα οποία, με πεπιεσμένο αέρα, νερό, βάρη και αντίβαρα, μπαίνουν σε λειτουργία. Ο Ήρων αναπτύσσει πολλά συστήματα που βασίζονται στον αέρα για την κίνηση των αυτομάτων και συστήματα με βάρη, αντίβαρα και τροχαλίες: Αυτά τα συστήματα χρησιμοποιήθηκαν για να θέτουν σε λειτουργία περίπλοκα αυτόματα, όπως τα αυτόματα θέατρα και οι κινούμενες μορφές. Οι αυτοματισμοί των αρχαίων Ελλήνων αποτέλεσαν την πρώτη μορφή ρομποτικής και ενέπνευσαν την ανάπτυξη της τεχνολογίας στους επόμενους αιώνες, ειδικά στην Αναγέννηση, και τη σύγχρονη μηχανική», εξήγησε ο κ. Μουσάς που έχει ως αντικείμενο μελέτης την πιο γνωστή κατασκευή της περιόδου, τον Μηχανισμό των Αντικυθήρων.

   «Ο Μηχανισμός είναι ένας εξειδικευμένος αστρονομικός υπολογιστής. Υπολογίζει τις θέσεις του Ήλιου και της Σελήνης της οποίας δίνει και τη φάση, το περίγειο και το απόγειό της, όπως περιγράφει και ο Πρόκλος. Προβλέπει τις εκλείψεις Ήλιου και Σελήνης. Πιθανώς είχε και τις θέσεις των πλανητών, όπως υποδεικνύεται στο εγχειρίδιο χρήσης του και όπως περιγράφεται από πολλούς συγγραφείς. Ο Κικέρων και άλλοι περιγράφουν τις ουράνιες σφαίρες του Αρχιμήδη και τον μηχανικό μηχανισμό του Ποσειδωνίου και είναι σαφές ότι ήταν πλανητάρια, όπως ο Μηχανισμός», υπογράμμισε ο ίδιος για τον αρχαιότερο υπολογιστή του κόσμου, που άλλαξε την ιστορία της τεχνολογίας και έφτιαξε, όπως τονίζει, τον σημερινό πολιτισμό. 

   «Ο Μηχανισμός είναι ημερολογιακός υπολογιστής ο οποίος συγχρονίζει τα διάφορα σεληνοηλιακά παραδοσιακά ημερολόγια μεταξύ τους, αλλά και με το ηλιακό ημερολόγιο. Έχει κλίμακες του 19 ετών Κύκλου του Μέτωνος, του 76 ετών κύκλου του Καλλίππου, της Οκταετηρίδας με τους Ολυμπιακούς αγώνες. Επίσης, έχει την πρόβλεψη ηλιακών και σεληνιακών εκλείψεων με την ελικοειδή κλίμακα του Σάρου (διάρκειας 223 συνοδικών σεληνιακών μηνών) και του Εξελιγμού (669 μηνών). Ο Μηχανισμός, που έχει τις ρίζες του στον προσανατολισμό των αρχαίων κτιρίων και οδών της Ελλάδας και αλλού, οι οποίες πηγαίνουν τουλάχιστον πίσω στο Σέσλκο, όταν ο άνθρωπος προσπαθούσε να προβλέψει τον χρόνο της σποράς (δηλαδή να προβλέψει τον καιρό με κλιματικά δεδομένα), κάνει βασικά αυτό που περιγράφει ο Πλάτων: ‘χρειαζόμαστε την αστρονομία για τη γεωργία και τα ταξίδια’. Αυτές άλλωστε ήταν οι κύριες χρήσεις του», πρόσθεσε ο κ. Μουσάς.

   Όμως, μια τέτοια κατασκευή μπορούσε να χρησιμεύει και αλλού. «Ως εκπαιδευτικό εργαλείο σε μια φιλοσοφική σχολή, ως αντικείμενο εντυπωσιασμού των επισκεπτών ενός βασιλιά που δεχόταν τους πρέσβεις των εχθρών του. Ήταν εξαιρετικά χρήσιμος για έναν εξερευνητή, καπετάνιο, για κάθε ταξιδιώτη και, ιδιαιτέρως, για έναν χαρτογράφο. Οι Έλληνες χαρτογράφοι από την εποχή του Μεγαλέξανδρου είχαν φτιάξει τους καλύτερους χάρτες μέχρι την άκρη της Ασίας. Οι ελληνικές γεωγραφίες περιέχουν 50 πόλεις στην ανατολική πλευρά της Ινδίας και μέχρι την Κίνα. Μέσα σε αυτές περιλαμβάνονται δύο πόλεις που ονομάζονται Εμπορεία, ελληνικοί ναυτικοί σταθμοί με καλά λιμάνια και μια πόλη που ονομάζεται Βυζάντιον -και όντως μοιάζει με την Πόλη, με ένα στενό ανάμεσα την Ασία και ένα νησί και ένα κόλπο σαν τον Κεράτιο. Οι λεπτομερείς περιγραφές αποστάσεων, συνθηκών, κατοίκων με τις συνήθειές τους περιλαμβάνουν πολλά νησιά της νοτιοανατολικής Ασίας -Ινδονησία, Σουμάτρα, Μαλαισία, Βόρνεο, Ιάβα, Παπούα κ.α. Ασφαλώς οι χαρτογράφοι χρησιμοποίησαν μηχανήματα παρόμοια με τον Πινακίδιο, τον Μηχανισμό των Αντικυθήρων. Η κλασική μέθοδος που θεωρείται ότι βασίζεται σε μετρήσεις των γεωγραφικών συντεταγμένων στη διάρκεια εκλείψεων θα απαιτούσε χιλιάδες εκστρατείες ειδικευμένων αστρονόμων και θα χρειαζόταν χιλιάδες χρόνια», τόνισε ο κ. Μουσάς στην ομιλία του όπου, μεταξύ πολλών άλλων επιστημόνων της αρχαιότητας, δεν παρέλειψε να μιλήσει για τον Αρχιμήδη και τον Ίππαρχο τον Ρόδιο.

   Αρχιμήδης και Ίππαρχος

   «Θρυλικές είναι οι ουράνιες σφαίρες του Αρχιμήδη, όπως και το ρολόι του», επεσήμανε ο καθηγητής για τον μαθηματικό από τις Συρακούσες, «που ήταν και σημαντικότατος αστρονόμος. Είχε κατασκευάσει πολλά αστρονομικά όργανα και ρολόγια. Πολλά αραβικά χειρόγραφα του Μεσαίωνα, Άραβες λόγιοι, όπως οι Banu Musa, Al-Jazari, και άλλοι μηχανικοί, μαθηματικοί και αστρονόμοι είχαν μελετήσει τα έργα του Αρχιμήδη και άλλων αρχαίων Ελλήνων επιστημόνων, αναπτύσσοντας περαιτέρω αυτές τις τεχνολογίες. Αυτά τα χειρόγραφα περιγράφουν με λεπτομέρεια τις τεχνικές που χρησιμοποιήθηκαν για τη δημιουργία αυτοματισμών, κάτι που δείχνει ότι ο Αρχιμήδης είχε φτάσει σε υψηλό επίπεδο κατανόησης των υδραυλικών και μηχανικών συστημάτων. Το ρολόι με αυτοματισμούς που αποδίδεται σε εκείνον φαίνεται να είχε στόχο όχι μόνο τη μέτρηση του χρόνου, αλλά και την προσφορά εντυπωσιακών θεαμάτων μέσω κινούμενων μορφών και πολύπλοκων μηχανισμών. Αυτό συνάδει με τη γενικότερη χρήση των αυτομάτων εκείνης της περιόδου, τόσο για διακοσμητικούς όσο και για πρακτικούς σκοπούς. Είχε μετρήσει και τη γωνιακή διάμετρο του Ηλίου», επεσήμανε.

   Ο Ίππαρχος ο Νικαεύς ή Ρόδιος (190-120 π.Χ.) θεωρείται από πολλούς ως ο «πατέρας» της αστρονομίας. «Ο Πτολεμαίος τον αναφέρει ως τον ‘μεγαλύτερο εραστή της αλήθειας’ και θαυμάζει την ακρίβεια των μετρήσεών του. Κάποιοι τον ονομάζουν Αϊνστάιν της αρχαιότητας. Ο Ίππαρχος ανακάλυψε τη μετάπτωση των ισημεριών και την 26.000 ετών περιοδικότητα του άξονα της Γης που εισάγει την τριγωνομετρία, μετράει με το μάτι την ισχύ των άστρων σε λογαριθμική κλίμακα διαιρώντας τα άστρα σε 1ου, 2ου, 3ου κλπ. μεγέθους. … Ο Ίππαρχος είναι ο εφευρέτης του επίπεδου αστρολάβου, προβάλλοντας σωστά την ουράνια σφαίρα στο επίπεδο, βελτιώνει την Διόπτρα και άλλα όργανα», σημείωσε ο καθηγητής για τον Έλληνα αστρονόμο, γεωγράφο και μαθηματικό ο οποίος «ίσως είναι ο πρώτος που προβάλλει με βολικό τρόπο τις τρεις διαστάσεις στο επίπεδο με μια σύμμορφη απεικόνιση».

   «Με τη μέθοδο προβολής του Ιππάρχου κατασκευάζονται έκτοτε οι ακριβείς εύχρηστοι επίπεδοι αστρολάβοι, οι οποίοι επέτρεψαν ασφαλέστερη ναυσιπλοΐα, ακριβή χαρτογράφηση και όλα τα μακρινά ταξίδια… Θεωρείται επίσης ο πρώτος που διαίρεσε τους κύκλους των παραπάνω αστρονομικών οργάνων σε 360 μοίρες, είναι ο πρώτος που κατασκεύασε ακριβή ουράνια σφαίρα με αστρικές συντεταγμένες (εκλειπτικές συντεταγμένες), με παραλλήλους και μεσημβρινούς του ουρανού, πιθανώς βελτιώνοντας προγενέστερη ουράνια σφαίρα τού επίσης σημαντικότατου μαθηματικού και αστρονόμου Ευδόξου», πρόσθεσε ο κ. Μουσάς για τον Ίππαρχο, ο οποίος έγραψε πολλά βιβλία που χάθηκαν όλα πλην ενός -το βιβλίο «Των Αράτου και Ευδόξου φαινομένων εξηγήσεως βιβλία τρία».

   Ο Ίππαρχος έγραψε επίσης για τα ημερολόγια και τη διάρκεια του έτους «την οποία ο ίδιος μέτρησε με απόκλιση 7 λεπτά!», καθώς και πολλά συγγράμματα «σχετικά με τον τρόπο τήρησης των ακριβών σεληνοηλιακών ημερολογίων των Ελλήνων (κύκλο του Μέτωνος και Οκταετηρίδα – Ολυμπιάδα η οποία βασίζεται στην οκταετηρίδα) στα βιβλία του ‘Περί του ενιαυσίου μεγέθους’, ‘Περί μηνιαίου χρόνου’, ‘Περί εμβολίμων μηνών τε και ημερών’. Ειδικότερα στο βιβλίο του ‘Περί της των συνανατολών πραγματείας’, θα αναφερόταν στην τήρηση ενός ακριβούς ημερολογίου και στην κατασκευή ενός Παραπήγματος, δηλαδή ενός πίνακα σαν και αυτόν που έχει ο Μηχανισμός των Αντικυθήρων», κατέληξε ο καθηγητής.

ΠΗΓΗ

ΠΗΓΗ:The Conversation, Journal of Clinical Investigation