Η βασική λειτουργία του Planet Physics είναι να ενθαρρύνει, να προωθήσει και να υποστηρίξει την εκπαίδευση στον τομέα της Φυσικής, κάνοντας τη μάθηση απτή, ενδιαφέρουσα και διαδραστική.

Φωτογραφία Kirlian

Η φωτογραφία Kirlian είναι μια τεχνική που αναπτύχθηκε το 1939. Η μέθοδος αυτή, που συχνά περιβάλλεται από μια μυστικιστική αύρα, ισχυρίζεται ότι αποτυπώνει το «ενεργειακό πεδίο» ή την «αύρα» των ζωντανών οργανισμών.
.
Στον πυρήνα της, η φωτογραφία Kirlian είναι αρκετά απλή: ένα αντικείμενο τοποθετείται πάνω σε μια φωτογραφική πλάκα που συνδέεται με μια πηγή υψηλής τάσης. Αυτή η διάταξη δημιουργεί ένα ηλεκτρικό πεδίο που παράγει μια μοναδική σειρά χρωμάτων και μοτίβων.
.
Οι πολύχρωμες εκπομπές στις φωτογραφίες Kirlian μπορεί να είναι μαγευτικές, αλλά δεν είναι τόσο μυστηριώδεις. Τα μοτίβα οφείλονται στην πραγματικότητα στην υγρασία του αντικειμένου που φωτογραφίζεται. Όταν περνάει ηλεκτρικό ρεύμα, ιονίζει τον αέρα γύρω από το αντικείμενο, οδηγώντας στην εκκένωση που βλέπουμε ως ζωντανά χρώματα. Τα διαφορετικά επίπεδα υγρασίας μπορούν να επηρεάσουν σημαντικά την τελική εικόνα, γι’ αυτό και τα ζωντανά πράγματα, με τη διαφορετική περιεκτικότητά τους σε νερό, μπορούν να παράγουν τόσο διαφορετικές εικόνες Kirlian.
.
Ενώ ορισμένοι πιστεύουν ότι αυτές οι φωτογραφίες αποκαλύπτουν συναισθηματικές ή πνευματικές καταστάσεις, η επιστήμη προσφέρει μια πιο τεκμηριωμένη εξήγηση. Οι διαφοροποιήσεις στο χρώμα και το σχήμα σε αυτές τις εικόνες οφείλονται σε καθαρά φυσικούς παράγοντες όπως η πίεση, η υγρασία και η ηλεκτρική γείωση. Δεν υπάρχουν αποδείξεις που να συνδέουν τις φωτογραφίες Kirlian με μεταφυσικές καταστάσεις ή καταστάσεις υγείας.
.
Παρά το αμφιλεγόμενο καθεστώς της στην επιστημονική κοινότητα, η φωτογραφία Kirlian έχει βρει πρακτικές εφαρμογές. Έχει χρησιμοποιηθεί για βιομηχανικούς σκοπούς, όπως η ανίχνευση ελαττωμάτων στα υλικά. Σε βιολογικές μελέτες, παρέχει πληροφορίες σχετικά με την περιεκτικότητα των φύλλων σε υγρασία, κάτι που είναι πολύτιμο για τη γεωργική έρευνα.
.
Η φωτογραφία Kirlian βρίσκεται στο σημείο τομής της τέχνης και της επιστήμης. Αν και οι ισχυρισμοί της για τη σύλληψη της «ενέργειας της ζωής» ή της «αύρας» παραμένουν επιστημονικά ατεκμηρίωτοι, η τεχνική προσφέρει μια μοναδική προοπτική για τις φυσικές ιδιότητες των αντικειμένων.
.
Photo: Δαχτυλικό αποτύπωμα (από Sérgio Valle Duarte, Wikidata)

Σημείο βρασμού

Ο βρασμός του νερού είναι ένα συνηθισμένο φαινόμενο στην καθημερινή μας ζωή, αλλά η επιστήμη που κρύβεται πίσω από αυτό δεν είναι γνωστή σε όλους.
.
Στο επίπεδο της θάλασσας, το νερό βράζει στους 100°C. Ωστόσο, αυτή η τιμή δεν είναι σταθερή αλλά μειώνεται με το υψόμετρο. Ανεβαίνοντας ψηλότερα στα βουνά, η ατμοσφαιρική πίεση πέφτει και το ίδιο συμβαίνει και με το σημείο βρασμού του νερού. Γιατί συμβαίνει αυτό; Σε χαμηλότερες πιέσεις, όπως σε μεγάλα υψόμετρα, ο αέρας «πιέζει» λιγότερο τα μόρια του νερού, οπότε αυτά απαιτούν λιγότερη ενέργεια για να διαφύγουν στον αέρα. Για το λόγο αυτό, το νερό βράζει σε χαμηλότερη θερμοκρασία.
.
Το φαινόμενο αυτό αποτέλεσε σημαντικό εργαλείο για τους πρώτους εξερευνητές και ορειβάτες. Χρησιμοποιούσαν το σημείο βρασμού του νερού για να εκτιμήσουν το υψόμετρό τους, έχοντας έτσι ένα έξυπνο φυσικό βαρόμετρο. Παρατηρώντας σε ποια θερμοκρασία έβραζε το νερό, μπορούσαν να συμπεράνουν πόσο ψηλά είχαν ανέβει.
.
Τι συμβαίνει όμως όταν πηγαίνουμε προς την αντίθετη κατεύθυνση και αυξάνουμε την πίεση; Ένα πολύ καλό παράδειγμα είναι η χύτρα ταχύτητας. Σε αυτό το αεροστεγώς κλεισμένο «δοχείο», η πίεση αυξάνεται, ανεβάζοντας το σημείο βρασμού του νερού. Αντί για τους συνήθεις 100°C, το νερό σε μια χύτρα ταχύτητας βράζει σε υψηλότερη θερμοκρασία. Το ανεβασμένο σημείο βρασμού είναι το κλειδί για την αποτελεσματικότητά της – η υψηλότερη θερμοκρασία μαγειρεύει το φαγητό πιο γρήγορα.
.
Στην καθημερινότητα μας, το εύρος της θερμοκρασίας βρασμού είναι αρκετά μεγάλο: σε μια χύτρα ταχύτητας το νερό βράζει στους 120 °C ενώ στην κορυφή του Έβερεστ βράζει στους 68 °C. Βέβαια, σε πολύ χαμηλές πιέσεις, που μπορούν να επιτευχθούν μόνο με μια αντλία κενού, το νερό μπορεί να βράζει στους…0 °C!
.
Από το ημερολόγιο του Κάρολου Δαρβίνου: «Στο μέρος όπου κοιμηθήκαμε το νερό έβραζε σε χαμηλότερη θερμοκρασία απ’ ό,τι σε μια λιγότερο ψηλή χώρα. Ως εκ τούτου, οι πατάτες, αφού παρέμειναν για μερικές ώρες στο νερό που έβραζε, ήταν σχεδόν το ίδιο σκληρές όπως πάντα. Η κατσαρόλα έμεινε στη φωτιά όλη τη νύχτα, το επόμενο πρωί πήρε άλλη μια βράση, αλλά οι πατάτες…ακόμα δεν είχαν μαγειρευτεί!»

Hypernova

Ανάμεσα στις πολλών ειδών εκρήξεις που πραγματοποιούνται στο διάστημα, οι εκρήξεις hypernova είναι οι ισχυρότερες, προκαλώντας μια φωτεινότητα που ξεπερνάει ακόμη και τους πιο ισχυρούς υπερκαινοφανείς (supernova).
.
Οι εκρήξεις hypernova συμβαίνουν όταν ένα τεράστιο άστρο εξαντλεί τα πυρηνικά του καύσιμα. Ο πυρήνας του άστρου, ο οποίος δεν μπορεί να αντέξει τη βαρυτική κατάρρευση, υφίσταται μια έκρηξη που απελευθερώνει μια ασύλληπτη ποσότητα ενέργειας, η οποία επισκιάζει ολόκληρους γαλαξίες.
.
Το μέγεθος μιας έκρηξης hypernova είναι ασύλληπτο. Φανταστείτε μια έκρηξη τόσο έντονη που ξεπερνά τη φωτεινότητα ενός ολόκληρου γαλαξία για μια σύντομη στιγμή. Αυτό το «κοσμικό θέαμα» παράγει τεράστια ποσότητα ακτινοβολίας, συμπεριλαμβανομένων των «εκρήξεων ακτινών γάμμα» (Gamma Ray Bursts – GRB), της πιο ισχυρής μορφής ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας στο σύμπαν.
.
Η γένεση μιας έκρηξης hypernova βρίσκεται στον πυρήνα ενός τεράστιου άστρου. Καθώς η πυρηνική σύντηξη μετατρέπει ελαφρύτερα στοιχεία σε βαρύτερα, μια λεπτή ισορροπία μεταξύ των βαρυτικών δυνάμεων του άστρου και της πίεσης από τις πυρηνικές αντιδράσεις, συντηρεί την ύπαρξή του. Μόλις αυτή η λεπτή ισορροπία κλονιστεί, η βαρύτητα παίρνει τον έλεγχο, προκαλώντας μια ταχεία κατάρρευση.
.
Η κατάρρευση πυροδοτεί ένα φαινόμενο αναπήδησης, με αποτέλεσμα ένα ωστικό κύμα το οποίο κινείται προς τα έξω, διαπερνώντας τα στρώματα του άστρου. Στην περίπτωση των εκρήξεων hypernova, η διαδικασία αυτή είναι ακόμη πιο ακραία από ό,τι στις κανονικές υπερκαινοφανείς (supernova), οδηγώντας στην εκτόξευση τεράστιας ποσότητας ενέργειας.
.
Η κυριότερη διαφορά μιας έκρηξης hypernova από μια έκρηξη supernova είναι ότι στην πρώτη περίπτωση το αστέρι που καταρρέει έχει μάζα περίπου 30 ηλιακές μάζες ενώ στη δεύτερη είναι αρκετά μικρότερο. Επιπλέον, κατά τη διάρκεια μιας έκρηξης hypernova το υλικό εκτοξεύεται στο διάστημα με ταχύτητα που αγγίζει το 99% της ταχύτητας του φωτός, σε αντίθεση με το 23% της ταχύτητας του φωτός που μπορεί να φτάσει το υλικό από μια έκρηξη supernova.
.
Έχοντας συζητήσει στο παρελθόν για εκρήξεις kilonova και supernova, οι εκρήξεις hypernova δεν θα μπορούσαν να λείπουν…

Σέλας

Τα σέλαα, κοινώς γνωστά ως Βόρειο και Νότιο Σέλας, εμφανίζονται κοντά στις πολικές περιοχές της Γης και είναι το αποτέλεσμα μιας πολύπλοκης αλληλεπίδρασης μεταξύ της μαγνητόσφαιρας, της ατμόσφαιρας και του ηλιακού ανέμου.
.
Το ταξίδι μας ξεκινά από τον Ήλιο, ο οποίος εκπέμπει συνεχώς μια ροή φορτισμένων σωματιδίων, κυρίως ηλεκτρονίων και πρωτονίων. Το φαινόμενο αυτό είναι γνωστό ως «ηλιακός άνεμος».
.
Φτάνοντας στη Γη, τα φορτισμένα σωματίδια συναντούν το μαγνητικό της πεδίο. Αυτή η αόρατη ασπίδα, που εκτείνεται πολύ μακριά στο διάστημα, προστατεύει τον πλανήτη μας από την επιβλαβή ηλιακή ακτινοβολία. Το μαγνητικό πεδίο της Γης είναι αυτό που κατευθύνει τα σωματίδια προς τους πόλους.
.
Καθώς αυτά τα φορτισμένα σωματίδια από τον ηλιακό άνεμο αλληλεπιδρούν με τα αέρια της γήινης ατμόσφαιρας, μεταφέρουν την ενέργειά τους στα άτομα και τα μόρια των αερίων, όπως το οξυγόνο και το άζωτο. Αυτή η ενέργεια διεγείρει αυτά τα άτομα, και όταν αποδιεγείρονται εκπέμπουν φως. Τα διαφορετικά χρώματα στο σέλας οφείλονται στα διαφορετικά αέρια της ατμόσφαιρας. Το οξυγόνο, σε μεγάλα υψόμετρα, μπορεί να εκπέμπει κόκκινο φως, ενώ το άζωτο μπορεί να παράγει μπλε ή μοβ αποχρώσεις. Το πιο συνηθισμένο χρώμα, ένα φωτεινό πράσινο, παράγεται από το οξυγόνο σε χαμηλότερα υψόμετρα.
.
Γιατί όμως το σέλας εμφανίζεται κυρίως κοντά στους πόλους; Οφείλεται στις δυναμικές γραμμές του μαγνητικού πεδίου της Γης, οι οποίες συγκλίνουν στους πόλους. Τα φορτισμένα σωματίδια κινούνται σπειροειδώς κατά μήκος αυτών των γραμμών, δημιουργώντας το σέλας σε αυτές τις περιοχές.
.
Τα σέλαα είναι κάτι περισσότερο από μια εντυπωσιακή οπτική απεικόνιση- είναι ένα παράθυρο στις πολύπλοκες αλληλεπιδράσεις μεταξύ του πλανήτη μας και του Ήλιου. Η μελέτη τους βοηθά τους επιστήμονες να κατανοήσουν το μαγνητικό πεδίο της Γης και τον τρόπο που προστατεύει τον πλανήτη μας από την ηλιακή ακτινοβολία. Παρέχουν επίσης πληροφορίες για την ηλιακή δραστηριότητα και τον διαστημικό καιρό, που μπορεί να επηρεάσει τις δορυφορικές επικοινωνίες και τα δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας στη Γη.
.
Ο ακριβής μηχανισμός δημιουργίας του σέλαος δεν είναι απόλυτα κατανοητός, μέχρι και σήμερα…