czwartek, 29 maja 2008
Duchy pustyni

wydma na pustyni w MarokuBeduini nazywają go „duchem pustyni”, Marco Polo słysząc go podczas podróży do Chin przypisał jego obecność siłom nieczystym, Charles Darwin doświadczył go podczas swego pobytu w Chile. Na świecie jest około sto miejsc, w których od czasu do czasu można usłyszeć śpiew pustyni –  przerażający pomruk tak głośny, jak dźwięk Jumbo Jeta przelatującego tuż nad naszymi głowami.

Koncert wydm trwa zazwyczaj kilkanaście minut. Dźwięk, jaki wydają, jest przenikliwy, o natężeniu 110 dB (próg bólu dla człowieka wynosi zaledwie 120 dB). Wydaje się, że pochodzi on z niewiadomego kierunku, ze względu na swą niską częstotliwość i długość fali dźwiękowej około 3 m (człowiek jest w stanie rozpoznawać kierunek fal tylko wówczas, gdy ich długość jest mniejsza niż odległość pomiędzy parą uszu, czyli około 30 cm).  

Badacze od wielu lat zastanawiali się nad naturą i źródłem tej swoistej muzyki. Wiadomo było, że zjawisko to jest sezonowe oraz że występuje jedynie w niektórych obszarach pustynnych. Najbardziej wyraźne pomruki następowały zawsze po wietrznym dniu, a z kolei wilgoć zupełnie uniemożliwiała wysłuchanie koncertu. W ciągu ostatnich trzech lat dwie grupy badawcze z Francji (B. Andreottiego i S. Douady’ego) oraz grupa ze Stanów Zjednoczonych przeprowadziły serie testów na pustyniach oraz w laboratoriach, dochodząc do wspólnych wniosków, że za dźwięk ten odpowiedzialne są samosynchronizujące się lawiny piasku, które zamieniają wydmę w instrument muzyczny. To nie wiatr, lecz grawitacja jest inicjatorem koncertu! Naukowcy ustalili ponadto, że w śpiewających wydmach występują warstwy piasku o posortowanych, ściśle określonych wielkościach ziaren: grubsze na wierzchu, drobniejsze na spodzie. To właśnie przesuwanie się warstw ziaren wytwarza falę mechaniczną, pod wpływem której powierzchnia wydmy zaczyna drgać jak membrana głośnika, generując pomruk. Prawdopodobnie każda wydma ma swoją charakterystyczną częstotliwość zależną od średniego rozmiaru ziaren: im większe ziarna, tym niższy dźwięk generowany przez wydmę.

Nie każda wydma może wytwarzać dźwięk. Ważne jest, aby ziarenka piasku były małe i okrągłe, a szybkość przesuwania się warstw niezbyt duża (ale też nie za mała). Douady zauważył także, że najpiękniejsze dźwięki udawało mu się usłyszeć na pustyniach w miejscach położonych w pobliżu morza. Piasek sprowadzony z tych miejsc do laboratorium przestawał śpiewać po około miesiącu eksperymentów, ale po wykąpaniu go w słonej wodzie i ponownym osuszeniu, odzyskiwał swoje wirtuozerskie właściwości. Dlaczego?  

Wydaje się, że śpiewające wydmy kryją w sobie jeszcze wiele tajemnic.
17:58, daga.sokolowska , Niewyjaśnione
Link Komentarze (5) »
poniedziałek, 26 maja 2008
Precz ze zdrowym rozsądkiem
Aniołowie wprawiający planety w ruch

Współczesna fizyka jest nieustannie atakowana za sprzeczność ze zdrowym rozsądkiem. Krytycy fizyki współczesnej zdają się twierdzić, że fizyka klasyczna jest z nim całkowicie zgodna. Czy aby na pewno?

Zgodne ze zdrowym rozsądkiem było to, co o fizyce twierdził Arystoteles. Był on genialnym filozofem, jednym z duchowych ojców europejskiej cywilizacji, ale jego poglądy na fizykę były błędne. Ich istotą było twierdzenie, że do podtrzymania ruchu konieczne jest działanie siły. Tak jest w naszym świecie codziennym, gdzie na skutek sił tarcia, niepodtrzymywany ruch ustaje. Dziś wiemy, że teza Arystotelesa nie jest bezwzględnie prawdziwa, ale dawni astronomowie przydawali każdej planecie specjalnego anioła, który miał ją popychać przez nieboskłon - wszak według Arystotelesa, ruch bez przyczyny miał być niemożliwy. Trzeba było dopiero geniuszu Galileusza i Newtona, żyjących bez mała dwa tysiące lat po Arystotelesie, żeby obalić jego poglądy na fizykę.

W oparciu o dokonania Newtona sformułowano nową fizykę, zwaną dziś „fizyką klasyczną". Oprócz zupełnie nieintuicyjnych praw, znanych jako zasady dynamiki Newtona, fizyka ta opiera się o szereg pojęć, takich jak punkty materialne, bryły doskonale sztywne i temu podobne. Pomyślmy: Punkt materialny to coś, co ma nieskończoną gęstość. Bryła sztywna z nieskończoną siłą przeciwstawia się każdej próbie odkształcenia. Przecież takie twory nie mogą istnieć! Nikt jednak nie twierdzi, że świat naprawdę zbudowany jest z punktów materialnych, brył sztywnych, ładunków punktowych i ich rozlicznych kuzynów. Przeciwnie, są to tylko obiekty modelowe, idealizacje, ujmujące pewne aspekty otaczającej nas rzeczywistości. Nie elementy rzeczywistości, a tylko części składowe modelu.

Na przełomie XIX i XX wieku, dwieście lat po czasach Newtona, zaczęliśmy doświadczalnie zauważać sytuacje, w których „klasyczne" idealizacje i modele przestawały działać. Zbudowaliśmy więc nowy model, kwantowy, który teraz intensywnie badamy i którego używamy do opisu rozmaitych zjawisk. Elementami tego modelu są między innymi pojęcia funkcji falowej, kwantów i cząstek elementarnych, także będące idealizacjami pewnych aspektów rzeczywistości. Wciąż nie znaleźliśmy przypadków, w których obecny model załamywałby się całkowicie. Można się cieszyć, że jest on tak dobry. Znając jednak historię modeli Arystotelesowskiego i Newtonowskiego, spodziewamy się, że kiedyś napotkamy zjawiska, których obecna fizyka kwantowa nie będzie w stanie ogarnąć. Nie wiemy czy nastąpi to za rok, czy za sto lat. Ale nie martwmy się: przyszli fizycy wymyślą wówczas nowy model, oparty o nowe, dziś dla nas niewyobrażalne idealizacje.

piątek, 23 maja 2008
A na Marsie - roztopy
Na półkuli północnej Ziemi mamy wiosnę. Jaka jest teraz pora roku na Marsie? Tak się składa, że również wiosna! Ale to zbieg okoliczności.

Jeden rok marsjański to 687 dni ziemskich. Każda pora roku trwa tam prawie 2 razy dłużej, niż u nas. Na stronie NASA Mars Today możemy sobie codziennie sprawdzić aktualne położenia obu planet (a więc i porę roku), a także... marsjańską prognozę pogody: temperaturę, kierunki wiatrów i zawartość pary wodnej w atmosferze.

Właśnie na północy Marsa trwają roztopy. Czapy biegunowe - inaczej niż na Ziemi - co roku znikają prawie zupełnie pod promieniami Słońca, a odrastają podczas długiej polarnej nocy. Najważniejsza jednak różnica - to że oprócz lodu wodnego składają się one z zestalonego dwutlenku węgla. Takiego suchego lodu (temperatura poniżej -78 stopni Celsjusza) używa się np. w gaśnicach śniegowych i w efektach dymnych w telewizji.

W zimie suchy lód pokrywał wielkie przestrzenie wydm na północy planety. Na wiosnę lód sublimuje - paruje bezpośrednio z postaci stałej do gazowej - a wtedy z wydm sypią się uwolnione drobiny pyłu. Poniższą panoramę sfotografowała kamera HiRISE, która właśnie orbituje wokół Marsa na pokładzie sondy Mars Reconnaissance Orbiter. Większość wydm ma zgaszony czerwony kolor. Lecz tam, gdzie Słońce oświetla strome zbocza, lód znika i z wydm zaczyna się osypywać ciemny pył, opływając napotkane przeszkody. Ciemny pył pochłania światło słoneczne, co jeszcze przyspiesza proces parowania. Czasem do tego stopnia, że spod cienkiej warstwy lodu wyskakują piaskowe gejzery! Z orbity wyglądają one jak czarne kropki na powierzchni wydm.

Uwaga! Już jutro, 25 maja, na północnej czapie polarnej wyląduje sonda Phoenix. Będzie ona pierwszą, która dotknie marsjańskiego lodu i dotrze do bieguna północnego. Trzymamy kciuki! Postępy misji śledzą i profesjonalnie komentują polscy miłośnicy astronomii z forum Astronomia Amatorska. Transmisja na żywo w NASA TV rozpoczyna się o północy z niedzieli na poniedziałek czasu polskiego.

 

 

[Zdjęcie: NASA/JPL/University of Arizona]


22:01, anuszka_ha3.agh.edu.pl , Aktualności
Link Komentarze (4) »
wtorek, 20 maja 2008
O co naprawdę oskarżono Galileusza?



Odkryty w archiwach Watykanu dokument rzuca nowe światło na proces Galileusza. To anonimowy donos, że uczony popiera teorię atomów, a zatem... zaprzecza dogmatowi o Eucharystii. Było to dużo groźniejsze, niż twierdzenia o ruchu Ziemi. Czyżby proces o heliocentryzm był tylko przykrywką?



...Trzeba także powiedzieć zgodnie z tą doktryną, że istnieją bardzo drobne cząstki, dzięki którym substancja chleba działa na nasze zmysły, a jeśli są one substancją, to wynika, że w Sakramencie są cząstki substancjalne chleba i wina, co jest błędem potępionym przez Święty Sobór Trydencki.

- Za te twierdzenia można było zapłacić głową dużo łatwiej niż za badania obrotów ciał niebieskich. Włoski historyk Pietro Redondi, który w 1982 roku odkrył donos na Galileusza, stawia hipotezę: Papież Urban VIII chciał uratować uczonego przed śmiercią za herezję. Toteż za jego wiedzą, lub wręcz na jego życzenie, skierował w inną stronę proces wszczęty przez wrogich dostojników kościelnych.

Znakomita Historia fizyki prof. Andrzeja Kajetana Wróblewskiego jest chyba jedyną książką po polsku, która wspomina o tej hipotezie. Choć wielu historyków uznało ją w latach 80. za zbyt fantastyczną, to w roku 1999 zyskała ona nowe potwierdzenie: Hiszpański badacz Mariano Artigas odnalazł w watykańskich archiwach drugi donos na Galileusza o herezję przeciw dogmatowi o Eucharystii.

Prof. Wróblewski przypomina kilka innych zdarzeń z historii nauki od XIII do XVII wieku, gdy Kościół zwalczał teorię atomów. Oto najciekawsze: W rękopisie dzieła Kopernika O obrotach sfer niebieskich - pod koniec rozdziału 6. księgi I - jest niezwykły fragment dowodzący, że astronom też był zwolennikiem atomizmu:

...Najmniejsze i niepodzielne cząsteczki, zwane atomami, wzięte podwójnie lub kilkakrotnie z powodu swej niedostrzegalności nie od razu tworzą ciała widzialne, a przecież ilość ich może się powielić do tego stopnia, że wreszcie będzie ich dosyć na to, by zrosły się w wielkość widzialną.

Nie pojawił się on w druku. Wydawcy wykreślili go, uznając za heretycki.

18:28, anuszka_ha3.agh.edu.pl , Niewyjaśnione
Link Komentarze (6) »
niedziela, 18 maja 2008
Diabeł w muzyce pogrzebany
koloMuzyka towarzyszy nam praktycznie bez przerwy.
Mało kto (wliczając w to samych muzyków) zdaje sobie sprawę, że muzyka jest jedną z najbardziej zmatematyzowanych form sztuki jaką wymyślił człowiek.


Czy to płynąc ze słuchawek odtwarzacza mp3 w zatłoczonym autobusie, z radia samochodowego, z telewizji czy też dudniąc zza ściany późno w nocy, podczas piątej w tym tygodniu głośnej imprezy u sąsiada. Muzyka jest wszechobecna.

Spośród ogromnej ilości dźwięków, można wyszczególnić takie, które mają bardzo dobrze określoną częstość. Są to tak zwane tony.
Muzyk uderzając w strunę wytwarza ton o pewnej częstości. Oprócz tej najlepiej słyszalnej częstości powstają również składowe harmoniczne, czyli dźwięki o 2, 3, 4, ... razy większej częstości.
Dwa dźwięki pasują do siebie, tzn. tworzą konsonans, gdy mają dużo wspólnych harmonicznych. Bardzo dobrze pasują do siebie dźwięki których stosunek częstości wynosi dwa. Dwa takie dźwięki tworzą oktawę. Dźwięki te pasują tak dobrze, że w muzyce oznacza się je zawsze tą samą literą np. a1 (440 Hz) i a2 (880 Hz).

Z samych oktaw ciężko jednak stworzyć muzykę. Potrzebne są jeszcze tony pośrednie. Kolejnymi najlepiej pasującymi dźwiękami są takie, których stosunek częstości wynosi 3:2, czyli tzw. kwinta czysta.
Aby mogła powstać muzyka trzeba stworzyć zbiór dźwięków, z której można wybierać takie które do siebie dobrze pasują. Problem ten rozwiązano w następujący sposób.
Do dźwięku początkowego (np. a1) dodajemy kwintę. Czyli mnożymy przez 3/2 i dostajemy e2 (440 x 3/2 = 660). Idąc dalej dostajemy h2 (660 x 3/2 = 990). Gdy dźwięk wyjdzie poza oktawę, dzielimy częstość przez dwa wracając do h1 (990/2 = 495). Postępując tak dalej po dwunastu krokach powracamy praktycznie do tego samego dźwięku a1 (446). W ten sposób zostało zatoczone tzw. koło kwintowe.

Dokładnie w środku, sześć półtonów (kwinta zmniejszona) nad a1 i sześć poniżej a2 leży pewien bardzo szczególny dźwięk: dis2. Wydawać by się mogło, że leżąc dokładnie pośrodku powinien tworzyć doskonała harmonię. Tymczasem brzmienie tego interwału (np. a1-dis2, h1-f2) jest tak złowrogie, że otrzymało swoją własną nazwę: Diabolus in Musica i było zakazane w czasach średniowiecza.
Fakt ten był wykorzystany w wielu utworach heavy metalowych najwybitniejszych przedstawicieli tego gatunku takich jak Black Sabbath, Metallica czy Slayer.
1 , 2 , 3 , 4 , 5 ... 11