poniedziałek, 31 marca 2008
Sceptycznie o trzęsieniach ziemi
Pisaliśmy niedawno o projekcie Quake Catcher Network. Pomysł jest bardzo prosty: zbierajmy dane z akcelerometrów, w jakie fabrycznie wyposażone są nowoczesne laptopy. W ten sposób uzyskamy dane uzupełniające wskazania drogich i rzadko rozmieszczonych sejsmografów, przede wszystkim o słabych, lokalnych trzęsieniach ziemi. Poza tym połączone laptopy staną się elementami sieci ostrzegającej przed katastrofami naturalnymi.

Zebranie dodatkowych danych pozwoli lepiej zrozumieć dynamikę trzęsień ziemi, tak więc korzyść naukowa z proponowanego projektu będzie niewątpliwa. Zastanówmy się jednak jak to jest z tymi ostrzeżeniami. Jeśli któryś z połączonych w sieć komputerów odczuje trzęsienie ziemi i powiadomi o tym centralę, ta może poinformować inne komputery znajdujące się w tej okolicy, a więc i ich użytkowników, o nadchodzącej katastrofie. Jak efektywne będzie to ostrzeżenie? Powierzchniowe fale sejsmiczne poruszają się z prędkością rzędu 3 km/s, a więc dystans 100 km pokonują w około pół minuty. Ostrzeżenie może więc wyprzedzić nadchodzący wstrząs o 20-30 sekund. Jest to dość czasu, aby wybiec z niskiego budynku lub schronić się pod solidnym meblem, ale nie może być mowy o żadnej ewakuacji zagrożonego terenu. Quake Catcher Network będzie więc robił to, co robią już inne systemy ostrzegające o wstrząsach, z którymi zresztą ma być zintegrowany: będzie informował ludzi o trzęsieniu ziemi, które już się rozpoczęło. Przewidywać przyszłych trzęsień ziemi wciąż, niestety, nie umiemy. Jedyną różnicą będzie to, iż oprócz danych z nielicznych, choć dokładnych sejsmografów, dysponować będziemy danymi z bardzo wielu laptopów.

W Polsce, wolnej od poważnych zagrożeń sejsmicznych, nie ma powszechnej świadomości tego, że w krajach takich, jak Stany Zjednoczone i Japonia, na przewidywanie trzęsień ziemi przeznaczono już (niektórzy mówią: zmarnowano) kolosalne środki, a dotychczasowy efekt jest więcej niż skromny. Każdy projekt, który zapowiada postęp w tej dziedzinie, może liczyć na przychylne zainteresowanie publiczności i grantodawców. Dlatego właśnie autorzy Quake Catcher Network przesadnie akcentują spodziewane korzyści pozanaukowe.

W projekcie widzę też pewne trudności techniczne. Po pierwsze, powiązanie numerów IP komputerów z ich geograficzną lokalizacją wydaje się dość problematyczne. Po drugie, co się stanie, gdy trzęsienie ziemi nastąpi w okolicy gęsto „zaludnionej" komputerami biorącymi udział w projekcie? Setki, a może tysiące komputerów jednocześnie będą chciały wysłać informację pod jeden adres. Spowoduje to przeciążenie sieci i informacja nie trafi do centrali. Jeśli trzęsienie ziemi będzie poważne, część infrastruktury telekomunikacyjnej ulegnie zniszczeniu, a komputery automatycznie donoszące o wstrząsie mogą zablokować ocalałe łącza, potrzebne w tym momencie służbom ratunkowym.

Tak więc choć sama idea Quake Catcher Network jest ciekawa, projekt jest jeszcze niedopracowany, obiecywane zaś korzyści są mocno przerysowane. Dla polskiego czytelnika interesujące może być coś innego: W Ameryce projekt naukowy, ubiegający się o dofinansowanie ze środków publicznych, musi mocno podkreślać swoją użyteczność, zapowiada też udostępnianie wartościowych materiałów edukacyjnych szerokiej publiczności. I to jest chyba w tym wszystkim najważniejsze.

niedziela, 30 marca 2008
Naturalny higrometr
 

grzejnikKończy się tegoroczny sezon grzewczy w naszych mieszkaniach. Wkrótce odetchniemy z ulgą – koniec z przesuszonym powietrzem. Nasz naturalny higrometr – błona śluzowa wróci do stanu równowagi.

Wysuszone błony śluzowe nosa i gardła sprawiają, że czujemy się niekomfortowo w wyposażonych w centralne ogrzewanie pomieszczeniach. Pierwsze, co nam wtedy przychodzi do głowy, to otwarcie okien. Jest ono niewątpliwie skuteczne ze względu na zrównoważenie proporcji tlenu i dwutlenku węgla oraz chwilowe ochłodzenie pomieszczenia, ale kompletnie nieefektywne, jeśli chodzi o dopływ wilgotnego powietrza.

Zawartość pary wodnej (czyli H2O w postaci gazowej) w powietrzu może być różna, ale nie może przekroczyć pewnej wartości progowej (nasycenia), ponieważ wówczas para wodna natychmiast się skrapla. Im wyższa temperatura powietrza, tym próg nasycenia jest wyższy, czyli tym więcej pary wodnej może znajdować się w otoczeniu. Maksymalna zawartosc pary wodnej w powietrzu

Okazuje się, że organizm ludzki nie jest wyczulony na samą zawartość pary wodnej w powietrzu, ale wyłącznie na tak zwaną wilgotność względną, która informuje nas, jaka ilość pary wodnej znajduje się aktualnie w powietrzu w odniesieniu do ilości, która nasyciłaby powietrze w tej samej temperaturze. Błona śluzowa nosa i gardła funkcjonuje prawidłowo, to znaczy efektywnie wyłapuje i zatapia w śluzie drobnoustroje i zanieczyszczenia, gdy wilgotność względna wynosi 40-60%. Poniżej wilgotności 40% śluzówka wysusza się i przepuszcza znacznie więcej wirusów i bakterii do wnętrza organizmu.

Zimą, gdy temperatura powietrza jest niska już niewielka ilość pary nasyca powietrze, zatem wydaje nam się ono wilgotne, chociaż masa pary wodnej w nim obecnej jest niewielka. Latem w powietrzu, które wydaje się suche może być więcej pary wodnej, a powietrze ciągle jeszcze nie będzie nią nasycone. Także w nagrzanym pomieszczeniu zwykle znajduje się znacznie więcej pary wodnej niż w powietrzu na zewnątrz, dlatego otwarcie okna w chłodny dzień zmniejszy jej ilość w mieszkaniu. Toteż po zamknięciu okna i ponownym ogrzaniu powietrza wilgotność obniży się.

Skuteczne jest jedynie nawilżanie pomieszczeń od środka poprzez zamianę ciekłej wody w parę wodną za pomocą nawilżaczy (elektrycznych, pojemników z wodą, czy naturalnych, jakimi są produkujące parę wodną rośliny). Najbardziej efektywne jednak dla naszego subiektywnego odczucia wilgotności (i najszybsze) jest po prostu obniżenie temperatury pomieszczenia. Na przykład: gdy w temperaturze 25oC wilgotność względna osiąga zaledwie 30% (błona śluzowa wysusza się), to przy tej samej ilości pary wodnej w powietrzu w temperaturze 20oC wilgotność ta jest już równa około 40% (co oznacza komfort dla błony śluzowej).
 
13:24, daga.sokolowska , Jak to działa
Link Dodaj komentarz »
sobota, 29 marca 2008
Twój laptop ostrzeże przed trzęsieniem ziemi!
Nowoczesny laptop potrafi wykrywać wstrząsy. Tysiące laptopów zwykłych użytkowników, połączone w sieć podobną do słynnego SETI@home, będą mogły w porę wykryć nadchodzące trzęsienia ziemi.

Wiele z obecnie sprzedawanych komputerów posiada akcelerometr, dzięki któremu możliwe jest wyłączenie w porę twardego dysku w razie wstrząsów. Jesse Lawrence, sejsmolog z Uniwersytetu Stanforda w Kalifornii, wpadł na pomysł genialny w swej prostocie: program Quake Catcher Network, wykorzystujący laptopy internautów do wykrywania w czasie rzeczywistym nawet drobnych wstrząsów tektonicznych.

Zamiast superkomputera, przetwarzającego dane z nielicznych i drogich (bo super dokładnych) sejsmografów – pracę wykona niewykorzystana moc obliczeniowa komputerów osobistych, całkiem za darmo! Jeden sejsmograf musi być bardzo precyzyjny, jednak może go zastąpić wielka ilość mniej dokładnych czujników. Część zrobią same laptopy: wyłowią znaczące wstrząsy ze "zwykłego" tła. Serwer natomiast wykryje korelacje między nadesłanymi sygnałami. Jeden komputer może podlegać przypadkowym wstrząsom. Jednak gdy tysiące lub dziesiątki tysięcy maszyn w tej samej okolicy (którą można rozpoznać po adresie IP) podadzą te same wskazania – system stwierdzi, że coś jest na rzeczy. Jak podaje Nature, sieć ma też wykonywać symulacje ruchu fal sejsmicznych.

Aby dokładnie namierzyć wstrząsy o sile 5 stopni Richtera, wystarczy już 15 użytkowników na powierzchni 30 x 30 km wokół epicentrum. Jak potężne może to być narzędzie, zobaczymy porównując je z programem SETI@home Uniwersytetu w Berkeley, szukającym sygnałów obcych cywilizacji. Używa on obecnie ponad 340 000 komputerów na całym świecie.

Co ciekawe, jest to tylko jeden z wielu programów badawczych wykorzystujących obliczenia rozproszone na komputerach osobistych. Silnik BOINC, na którym opierają się SETI@home i Quake Catcher Network, jest używany też m.in. do symulacji działania akceleratora LHC w CERNie, poszukiwania pulsarów, badań DNA, modelowania epidemii malarii.

[wersja poprawiona]

01:20, anuszka_ha3.agh.edu.pl , Aktualności
Link Komentarze (2) »
czwartek, 27 marca 2008
Komu bije dzwon

 

W Niedzielę Wielkanocną, po czterdziestodniowym Wielkim Poście, we wszystkich kościołach rozległy się dzwony. Charakterystyczny dźwięk dzwonu to efekt wielu wieków pracy ludwisarzy starających się wydobyć jak najkorzystniejsze brzmienie tego jednego z najbardziej rozpoznawalnych instrumentów muzycznych.

Od wieków dźwięk dzwonu oznaczał zawsze jakieś doniosłe wydarzenie. Czasem było ono radosne lecz bardzo często dzwony ostrzegały przed zbliżającym się zagrożeniem. Nic więc dziwnego, że nawet w dzisiejszych czasach jego dźwięk w literaturze i sztuce (również tej popularnej) ma bardzo szczególne znaczenie. Ciekawym przykładem może być to jak często dźwięk dzwonu pojawia się w muzyce heavy-metalowej. Dźwięk dzwonu w połączeniu z odgłosami burzy niesie grozę już od pierwszych sekund pierwszej piosenki z pierwszej płyty pierwszego zespołu metalowego (piosenka "Black Sabbath" z płyty Black Sabbath zespołu Black Sabbath). Są oczywiście inne przykłady: Metallica "For Whome The Bell Tolls", Iron Maiden "Hallowed Be Thy Name" czy Pink Floyd "Division Bell".

Współczesny dzwon jest najbardziej skomplikowanym akustycznie instrumentem wibrującym. Jego kształt, grubość ścianek, sposób mocowania i uderzania przez wieki ulegał ciągłym zmianom. Wszystkie jego elementy są podporządkowane temu aby dźwięk dzwonu był akordem składającym się z kilku podstawowych tonów: tonu podstawowego, tercji małej (stosunek częstości 6:5), kwinty (3:2) i oktawy (2:1). Sposób uderzania w dzwon powoduje, że ton najgłośniejszy (podstawowy) nie jest tonem o najniższej częstości. Oktawę poniżej tonu podstawowego można usłyszeć dodatkowy tzw. ton nominalny o znacznie mniejszym natężeniu. Zanika on jednak najwolniej stanowiąc o donośności dźwięku dzwonu.

Po uderzeniu poziomy przekrój dzwonu przyjmuje kształt wibrującej elipsy (Rys A). W taki sposób powstaje ton nominalny i podstawowy. Trójkątne deformacje (Rys B) odpowiadają za wyższe dźwięki. Przekrój pionowy również wykonuje drgania (Rys C). Im bardziej skomplikowany kształt drgań tym wyższa jego częstotliwość.

Rys A

 

Rys A

Rys B

Rys C

poniedziałek, 24 marca 2008
Światło sprzed 7.5 miliarda lat

Po raz pierwszy w historii na Ziemi można było zobaczyć gołym okiem obiekt odległy o 7.5 miliarda lat świetlnych. Chodzi o tzw. afterglow po GRB 080319b , czyli błysku promieniowania gamma (Gamma Ray Burst) zanotowanym jako drugi (b) 19 marca tego roku (080319). Fotony zarejestrowane przez astronomów powstały 3 miliardy lat przed narodzinami naszej planety i przemierzyły połowę widzialnego Wszechświata. Zjawisko było widać przez około 30 sekund.

Błyski gamma to jedne z najbardziej tajemniczych zjawisk astrofizycznych. Jako pierwsze zaobserwowały je w latach 60-tych minionego stulecia amerykańskie satelity wojskowe szukające radzieckich eksplozji jądrowych (wysokoenergetyczne fotony – promieniowanie gamma to jeden z produktów rozpadów jądrowych). Dalsze obserwacje stwierdziły ich kosmiczne pochodzenie. Izotropowy rozkład na niebie wskazywał, że pochodzą one spoza galaktyki (Droga Mleczna to gigantyczna spirala). Długo jednak naukowcy nie byli w stanie zrozumieć jak i gdzie powstają te tajemnicze błyski. Zwłaszcza, że oprócz krótkotrwałego (0.1-100 sekund) impulsu promieniowania gamma nie było żadnych wskazówek z optycznego obszaru widma elektromagnetycznego.

Przełom nastąpił dopiero w roku 1997 za sprawą GRB 970228. Był to pierwszy błysk gamma po którym pozostał ślad widziany w teleskopach optycznych (afterglow). Potwierdziło to w końcu pozagalaktyczne pochodzenie tych niezwykle energetycznych zjawisk (podczas trwania pulsu emitowane jest tyle energii, ile słońce wypromieniuje w ciągu całego swojego życia).

Błyski gamma prawdopodobnie powstają gdy umierająca gwiazda zamiast tracić materię izotropowo, wyrzucą ją w postaci dwóch wysoko energetycznych strumieni. Te następnie gwałtownie podgrzewają otacząjące obłoki gazu. Efekty widać na zdjęciu:

 

GRB 080319B

GRB 080319 został zarejestrowany przez amerykańskiego satelitę SWIFT , natomiast afterglow zobaczyła polska grupa Pi of the Sky. Projekt ten jest w całości poświęcony detekcji rzadkich zdarzeń astronomicznych.

15:22, michal.heller , Aktualności
Link Komentarze (3) »
 
1 , 2 , 3