In cautare de noi pamanturi

Printre cele patru planete din sistemul Gliese, care se rotesc in jurul unei stele cu o lumina mai slaba decat a Soarelui, aflata la 20 de ani-lumina, se numara recent descoperitele Gliese 581 e (in prim-plan) – un loc stancos, avand de doua ori masa Pamantului – si 581 d, pe care e posibil sa existe apa lichida.

De-a lungul istoriei, am stiut ca in Univers exista un singur Pamant. In curand, s-ar putea sa mai existe unul. Si inca unul. Si inca unul.(Timothy Ferris).
Oamenii au avut nevoie de mii de ani ca sa-si exploreze propria planeta si de alte sute ca sa inteleaga planetele vecine, dar acum sunt descoperite lumi noi in fiecare saptamana. Pana in prezent, astronomii au identificat peste 400 de „exoplanete“, lumi care se rotesc pe orbita in jurul altor sori. Multe sunt atat de stranii, incat confirma celebra remarca a biologului J. B. S. Haldane: „Universul nu e doar mai bizar decat presupunem noi, ci mai bizar decat am putea noi sa presupunem.“
Exista un „Saturn fierbinte“ la 260 de ani-lumina de Pamant, care s-a apropiat de steaua-mama ca un Icar si se roteste in jurul ei atat de rapid, incat un an dureaza acolo mai putin de trei zile. In jurul altei stele, la 150 de ani-lumina departare, orbiteaza un „Jupiter fierbinte“, torid, a carui atmosfera superioara este pulverizata sub forma unei cozi uriase, ca de cometa.
Trei planete scufundate in noapte au fost descoperite orbitand in jurul unui pulsar – ramasitele unei stele candva puternice, redusa acum la un nucleu atomic rotitor de marimea unui oras –, in timp ce nenumarate alte lumi au cazut in mod evident in sorii lor sau au fost aruncate afara din sistemele lor, devenind niste „geamanduri“ ratacite prin bezna vesnica.
Printre aceste destinatii exotice, cercetatorii incearca sa gaseasca ceva familiar: planete care sa semene cu Pamantul, orbitand in jurul stelelor lor exact la distanta potrivita – nici prea calde, nici prea reci – ca sa poata sustine viata asa cum o cunoastem noi. Inca nu a fost gasita nicio planeta ca a noastra, probabil fiindca sunt foarte discrete.
Sa vezi o planeta atat de mica si de stearsa ca a noastra prin lumina stralucitoare a stelei sale e ca si cum ai incerca sa vezi un licurici in plin spectacol de artificii; iar sa-i detectezi influenta gravitationala asupra stelei e ca si cum ai incerca sa asculti un greiere pe furtuna. Totusi, fortand limitele tehnologiei, astronomii se apropie rapid de ziua cand vor putea gasi un alt Pamant si vor cauta pe el semne de viata.
Doar 11 exoplanete, toate mari, stralucitoare si la distanta convenabila fata de stelele lor, au fost fotografiate pana acum. Majoritatea celorlalte au fost detectate cu ajutorul tehnicii spectroscopice Doppler, in care se analizeaza lumina stelei, pentru a gasi dovezi ca aceasta este trasa cat de usor inainte si inapoi de atractia gravitationala a planetelor sale.
In ultimii ani, astronomii au redefinit si rafinat atat de mult tehnica Doppler, incat acum isi pot da seama cand o stea este abatuta de la „rondul“ sau prestabilit cu numai un metru pe secunda – aproximativ viteza cu care merge un om pe jos. Este suficient pentru a detecta o planeta gigantica pe o orbita mare sau una mai mica, daca este foarte aproape de stea, dar nu un pamant situat la o distanta comparabila cu cei 150 de milioane de kilometri care ne despart pe noi de Soare.
Pamantul atrage soarele cu numai aproximativ o zecime din viteza mersului pe jos – cam in ritmul in care merge de-a busilea un bebelus; astronomii inca nu pot detecta un semnal atat de slab in lumina unei stele indepartate. Satelitul francez COROT, afl at acum in al treilea si ultimul an al misiunii sale principale, a descoperit sapte exoplanete in tranzit, dintre care una este doar cu 70% mai mare decat Pamantul.

Viziune cosmica

Cand incepi sa privesti stelele printr-un telescop, de obicei ti se intampla doua lucruri. In primul rand, esti uimit de priveliste – inelele aurite ale lui Saturn, roiuri de stele care sclipesc ca niste bijuterii pe catifeaua neagra, galaxii mai vechi decat specia umana – si de constientizarea faptului ca noi si lumea noastra facem parte din acest sistem gigantic. In al doilea rand, iti doresti un telescop mai mare.(Timothy Ferris).
Galileo, primul om care a indreptat un telescop catre cerul instelat, in urma cu 400 de ani, a fost si cel dintai care a trait aceasta experienta in doua trepte. Mai intai, s-a minunat de ceea ce vedea. Telescopul lui Galileo a dezvaluit atatea stele invizibile inainte, incat atunci cand a incercat sa le cartografieze pe toate din aceeasi constelatie, Orion, a renuntat, marturisind ca era „coplesit de numarul mare de stele“.
A vazut munti pe Luna – in contradictie cu teoria acceptata, conform careia corpurile ceresti erau alcatuite din „eter“ nepamantesc. A trecut pe harta patru sateliti stralucitori, care orbitau in jurul lui Jupiter ca niste planete intr-un sistem solar miniatural, ceva respins de criticii cosmologiei coperniciene heliocentrice ca fiind fizic imposibil. In mod clar, Pamantul era o mica parte dintr-un univers mare, nu partea mare a unui univers mic.
Curand, Galileo a construit telescoape mai mari si mai bune. Lentilele mari de colectare a luminii nu existau inca, asa ca s-a concentrat pe construirea unor telescoape mai lungi, care ofereau puteri de marire superioare si reduceau aureolele de culori false, datorate slabei calitati a sticlei din acele vremuri.
Mai tarziu, designul telescoapelor refractoare cu lentile de sticla a ajuns la extrem, uneori la propriu. In Danzig, Johannes Hevelius a folosit un telescop lung de 46 m; atarnat de franghii dintr-un stalp, acesta se balansa la cea mai mica adiere.
In Olanda, fratii Huygens au prezentat telescoape lungi si subtiri, care nu aveau deloc tuburi: lentila-obiectiv era cocotata pe o platforma inalta intr-un camp, in timp ce un observator, aflat la o distanta de pana la 60 m, potrivea un ocular si privea prin el. Astfel de instrumente ofereau imagini fugare ale planetelor si stelelor, care, asemenea dansului celor sapte voaluri, nu faceau decat sa starneasca o dorinta arzatoare de a vedea mai mult.
Telescopul reflector, inventat de Isaac Newton, a facut posibila implinirea unor astfel de dorinte: oglinzile trebuiau slefuite numai pe o suprafata, pentru a colecta si a reflecta lumina stelei intr-un punct focal, si, deoarece oglinda era sustinuta din spate, nu se mai incovoia sub propria greutate chiar daca era mare.
William Herschel a descoperit planeta Uranus cu un telescop reflector construit de el insusi – si-a turnat oglinzile de metal in gradina si in pivnita, iar o data a trebuit sa fuga din calea unui rau de metal topit dupa ce matrita, din balega de cal, s-a spart. Galaxiile spiralate au fost zarite prima oara printr-un telescop reflector masiv, cu o oglinda primara ce avea un diametru de 1,8 m, construit de lordul Rosse pe mosia lui din Irlanda.
(Sursa-National geographic).

Tot despre ultrasunete

Producerea ultrasunetelor
Undele ultrasonice se obtin prin metode mecanice, magnetostrictive si piezoelectrice. Corpul care vibreaza si genereaza unde ultrasonice este denumit sursa acustica sau sursa de ultrasunete.
La baza obtinerii ultrasunetelor se afla cel mai adesea fenomenul piezoelectric, efect descoperit in anul 1880 de catre Pierre si Jacques Curie. Aparitia polarizarii electrice la suprafata unui cristal atunci cand asupra lui se exercita o presiune mecanica sau o tractiune se numeşte efect piezoelectric direct. Aplicarea unui camp electric pe suprafata unui cristal piezoelectric duce la contractia sau dilatarea acestuia si la emisia unor unde acustice. Acest fenomen se numeste efect piezoelectric invers.
Materialele piezoelectrice cele mai folosite sunt: titanatul de bariu, zirconatul de plumb (materiale piezoceramice) si fluorura de poliviniliden (material plastic). Cuartul natural sau cel sintetic poseda de asemenea proprietati piezoelectrice, avantajele acestuia fiind rezistenţa mecanică şi frecarea internă redusă. Materialele piezoceramice poseda o mai buna eficienta a conversiei energiei electrice in energie mecanica, sunt ieftine, se prelucreaza usor si necesita tensiuni scazute.
Efectul magnetostrictiv consta in faptul ca unele materiale feromagnetice isi modifica dimensiunile la magnetizare. Atunci cand aceste materiale se afla intr-un camp magnetic variabil, ele incep sa oscileze, devenind surse de unde acustice.
In ambele cazuri de generare a ultrasunetelor, este necesar ca dimensiunile placutelor oscilante sa fie astfel alese incat frecventa lor proprie sa coincida cu frecventa de excitatie (frecventa campului electric, respectiv a campului magnetic). Deci generatoarele de ultrasunete lucreaza in regim de rezonanta.
Traductoarele de ultrasunete asigura conversia reciproca si succesiva a energiei electrice in energie mecanica. Elementul lor activ este constituit de cristalul piezoelectric. Acesta are forma unui disc si este acoperit pe ambele fete cu doua straturi metalice, bune conducatoare de electricitate, pe care se aplica doi electrozi, cate unul pe fiecare suprafata. Aplicarea unei tensiuni electrice intre electrozi va provoca deformarea cristalului si consecutiv emisia de energie mecanica spre ambele suprafete. Straturile metalice au atat rolul de a transfera tensiunea electrica cristalului, cat si acela de a prelua impulsul electric creat la suprafaţa acestuia dupa actiunea ultrasunetelor reflectate in tesuturi. Acest impuls electric creat este condus apoi spre sistemul de amplificare al aparatului. Grosimea discului piezoelectric determina frecventa nominala.
Pe suprafaţa interioara dinspre mediul asupra caruia se actioneaza este dispusa uneori o lentila acustica, cu o grosime egala cu un sfert din lungimea de unda a frecventei de excitatie electrica. Lentila este denumita si strat adaptiv de sfert de lungime de unda, rolul său fiind acela de focalizare si de a face ca fiecare impuls electric sa il intareasca pe celalalt, marind astfel randamentul traductorului. În faţa lentilei este plasat un strat izolator cu impedanţă asemănătoare cu cea a corpului. În spatele discului piezoelectric este introdus un strat de material ce absoarbe US emise apoi şi pentru a amortiza vibraţiile care nu au frecvenţa dorită. Tot acest ansamblu este înconjurat de un strat izolator acustic şi este introdus într-o husă de material plastic cu care operatorul vine în contact în timpul examinării. Faţa posterioară a materialului piezoelectric este căptuşită cu un material atenuator, având rolul de a reduce capacitatea de rezonanţă sonoră.
Fasciculul de ultrasunete. Materialul piezoelectric nu emite o singura unda ultrasonica, ci un fascicul care porneste de pe toata suprafata materialului. Intr-o prima portiune, de cativa cm, acest fascicul este ingust si are forma cilindrica, undele din componenta avand practic o dispunere paralela. Aceasta zona apropiata poarta denumirea de zona Fresnel. Urmeaza o alta portiune, numita zona indepartata sau zona Fraunhofer, in care undele devin divergente, iar fasciculul are forma de trunchi de con. Lungimea zonei Fresnel si divergenta zonei Fraunhofer depind de dimensiunile discului piezoelectric, dar si de frecventa ultrasunetelor produse de acesta. Cresterea frecventei ultrasunetelor sau a diametrului discului piezoelectric determina marirea zonei Fresnel si micsorarea unghiului de divergenta.
Aplicatiile ultrasunetelor in procese tehnologice
Ultrasunetele sunt utilizabile in toate etapele unui proces tehnologic, de la conditionarea materiei prime pana la controlul procesului.
Exemple de operatii tehnologice efectuate sub actiunea ultrasunetelor:
- dispersarea, procesul fizic de raspandire a particulelor unei substante printre cele ale altei substante;
- curatirea, bazata pe fenomenul de cavitatie. Curatirea cu ultrasunete este mult utilizata datorita calitatii operatiei efectuate, a timpului scurt de lucru, a diversitatii materialelor ce pot fi supuse acestei operatii;
- sedimentarea, bazata pe aglomerarea particulelor fine, solide sau lichide, in zona nodurilor unui camp stationar produs de propagarea ultrasunetelor;
- filtrarea, operatia de separare a unei substante solide dintr-un lichid;
- emulsionarea, bazata pe dispersarea particulelor unui lichid in altul in care este miscibil, sau a unei substante solide intr-un lichid in care nu se dizolva;
- extractia, operatia de separare a uneia sau a mai multor substante dintr-un amestec;
- stimularea unor reactii chimice (ex. cele de polimerizare);
- uscarea, procesul de eliminare a apei dintr-un material;
- cristalizarea, bazata pe diferenta de solubilitate a componentelor unui amestec;
- sterilizarea, bazata pe actiunea distructiva a ultrasunetelor asupra microorganismelor (ex. in industria alimentara); etc.

Ultrasunete

ULTRASUNETELE SI UTILIZAREA LOR IN PROCESE TEHNOLOGICE
Ultrasunetele (US) sunt o forma de energie mecanica ce se propaga sub forma unor unde de frecventa superioara limitei de perceptie a urechii umane. Omul percepe sunete cu frecventa cuprinsa intre 16 si 20 000 Hz. Sunetele cu frecventa peste limita de audibilitate umana (20 MHz) se numesc ultrasunete, iar cele cu frecventa sub aceasta, infrasunete.
Daca o particula dintr-un mediu elastic executa o miscare inainte si inapoi fata de pozitia de echilibru, miscare numita oscilatie mecanica sau vibratie, are loc un transfer de energie in mediul care o inconjoara. Particula care oscileaza interacţioneaza cu cele vecine si astfel unda se propaga din aproape in aproape. Regiunea din spatiu in care se afla unde ultrasonice (altfel spus, campul de US) este reprezentata de oscilatii ciclice in spatiu si timp. Miscarea particulelor in jurul pozitiei de echilibru se repeta la anumite intervale de timp.
Interactiunile ultrasunetelor
Mecanismele de interactiune posibile la trecerea undelor ultrasonice printr-un mediu sunt urmatoarele:
• mecanismul termic
• cavitatia
• mecanismul de tensionare.
Mecanismul termic
Interactiunea ultrasunetelor cu materia este urmata de absorbtia de catre mediu a unei parti din energia fasciculului, care se transforma in caldura. Caldura generata pe unitatea de volum a mediului este proportionala cu intensitatea acustica si cu coeficientul de absorbtie si invers proportională cu densitatea mediului si cu caldura lui specifica. Tinand cont de efectul conductiei termice, se apreciaza ca dupa un timp temperatura va atinge o valoare de echilibru. Pentru corpurile sferice cresterea temperaturii de echilibru, ca si timpul pentru a atinge aceasta temperatura sunt proportionale cu patratul razei.
Cavitatia
Cavitatia se poate defini ca fiind fenomenul dinamic de aparitie, dezvoltare si disparitie prin implozie a unor bule (cavitati) de gaz ( vapori ), in masa unui lichid in
miscare. Aparitia acestor bule are loc atunci cand presiunea scade sub o valoare critica, reprezentata de presiunea de vaporizare.
Intr-un sens restrans al cuvantului, prin cavitatie se intelege procesul dinamic de formare si surpare a cavitatilor dintr-un curent de lichid, care contine vapori si gaze. In lichidele normale, aceste cavitati se formeaza atunci cand presiunea in anumite puncte se reduce pana la valoarea presiunii de vaporizare a lichidului. In aceste puncte sau zone, lichidul fierbe si se formeaza bule de vapori, care impreuna cu lichidul ajung in zona presiunilor ridicate, unde are loc surparea acestor cavitati. Condensarea bulelor de vapori in aceasta regiune provoaca socuri hidraulice locale sau suprapresiuni, in momentul in care, la sfarsitul condensarii, particulele inconjuratoare de lichid inainteaza spre centrul bulei, se ciocnesc si se opresc brusc. In acest loc energia cinetica se tranforma in enrgie elastica de deformatie. In zonele in care se termina procesul de cavitatie, cresterea presiunii datorata socurilor hidraulice poate atinge valori de zeci, sute, sau mii de atmosfere, iar energia acestor socuri se propaga sub forma undelor de presiune care se manifesta in exterior prin vibratii puternice si zgomote caracteristice. In zona de vaporizare apare un mediu spumos, care printr-o conducta transparenta poate fi observat si cu ochiul liber.
Cavitatia poate fi stabila sau temporara. Diametrul unei cavitati stabile care poate intra in rezonanta pentru producerea fenomenului de cavitatie in apa, la trecerea undelor ultrasonice cu frecventa de 1 MHz, este de aproximativ 3,5 μm. Intensitatea acustica necesara pentru aparitia cavitatiei in apă este de ≈ 30 mW/cm2. Cand bula se dilata si se contracta, se formeaza microcurenti in care gradientii de viteza pot fi foarte mari.
Cavitatia temporara este mai violenta decat cea stabila. Cand o bula de gaz dintr-un mediu este supusa actiunii campului ultrasonic, cu o amplitudine de presiune mare, ea isi mareste raza de mai multe ori fata de valoarea initiala si apoi explodeaza violent. In etapele finale ale exploziei, energia cinetica este cedata unui volum extrem de mic si din acest motiv se produc presiuni si temperaturi mari.
La cavitatia temporara s-au estimat temperaturi de 3500 K si presiuni de 104 atm. In aceste condiţii mediul are de suferit, cel putin datorita undelor mecanice de soc si a temperaturilor inalte. Cavitatia temporara apare mai ales atunci cand intensitatea depaseste o valoare de prag, dependenta de conditiile experimentale:
• pentru undele ultrasonice continue, cu cat frecventa ultrasunetelor este mai mare, cu atat va trebui sa fie mai mare intensitatea ultrasonică de prag pentru a produce cavitatia;
• cresterea presiunii ambiante duce la marirea intensitatii ultrasonice de prag pentru producerea cavitatiei;
• cresterea temperaturii micsoreaza intensitatea ultrasonica de prag;
• cresterea volumului lichidului expus ultrasunetelor micsoreaza intensitatea ultrasonica de prag.
Mecanismul de tensionare
In sisteme eterogene supuse actiunii unui camp ultrasonic apar tensiuni sau forte rezultante, clasificate astfel:
• forte oscilatorii, a caror medie in timp este egala cu zero si care produc o presiune asupra corpurilor cu densitate diferita fata de mediul inconjurator;
• forte de deplasare, care au media in timp diferita de zero si pot provoca deplasarea neomogenitatilor din mediu cu viteze diferite;
• fortele datorate variatiei vascozitatii in timpul aplicarii ultrasunetelor.
Cele trei forte prezentate determina aparitia in campul ultrasonic a unor microcurenti, pusi in evidenta in apropierea bulelor de gaz care vibreaza.

Despre misterele Terrei

ABERATIE SAU REALITATE

De multi ani se vehiculeaza cele mai diverse zvonuri legate de misterioasele fulgere globulare, considerate adesea niste inchipuiri sau iluzii optice. Intre timp, oamenii de stiinta au reusit sa produca fulgere globulare artificiale, de dimensiuni reduse.

GLOBURI DE TOATE FORMELE

In opinia oamenilor de stiinta, fulgerele propiu-zise se produc abia la cea de-a doua reactie. Fulgerul face ca granulele de nisip sa se dezintregreze exploziv, sa iasa prin porii solului si sa se imprastie in aer. Pentru aceasta este necesara o energie enorma, pe care fulgerele sunt capabile s-o produca. In schimb, in procesul urmator, cel de oxidare, se elibereaza o mare cantitate de energie, care sa faca sa straluceasca globurile de siliciu. Aceasta reactie dureaza pana cand se consuma tot siliciul.

Pornind de la aspectul lor- un nucleu relativ intunecat si o culoare starlucitoare, rosiatica sau galbena in exterior- s-a concis ca, in interior, fulgerele globulare sunt reci, in timp ce de-a lungul liniilor de camp magnetic ar putea fi temperaturi de apoximativ 16.000 grade Celsius. Acest fenomen ar putea explica de ce fulgerele globulare nu radiaza caldura, dar, la atingere, pot produce arsuri, la fel ca un fulger obisnuit. Luminozitatea lor se apropie in general de cea a unui bec de 100 W.