Cerul albastru, soarele strălucitor și curcubeul te-ar putea face să te gândești la o grămadă de întrebări științifice la care nu poți răspunde acum.
Guvernele din întreaga lume cheltuiesc miliarde în fiecare an subvenționând cercetarea științifică. Iar programele de absolvire a științei și ingineriei sunt atât de bune încât atrag mulți dintre cei mai buni și mai străluciți studenți.
Înconjurați de minuni tehnologice, de la ATM-uri vorbitoare și sateliți de telecomunicații până la roșiile din magazine care sunt modificate genetic pentru a-și păstra aroma, trebuie să fim destul de deștepți când vine vorba de știință, nu? Nu chiar.
De ce este cerul albastru?
„Văd cer albastru și nori albi”, a cântat Louis Armstrong în melodia sa din 1968 „What a Wonderful World”. Și probabil că a făcut-o, având în vedere că melodia lui este o odă optimismului. Cercetătorii europeni au descoperit că lumina din partea albastră a spectrului influențează emoțiile într-un mod pozitiv, făcându-ne mai receptivi la stimulii emoționali și mai adaptabili la provocările emoționale.
Dar divagăm. Motivul pentru care cerul pare albastru se datorează unui efect numit împrăștiere. Lumina soarelui trebuie să treacă prin atmosfera Pământului, care este plină de gaze și particule care acționează ca barele de protecție ale unui flipper, aruncând lumina soarelui peste tot. Dar dacă ați ținut vreodată o prismă în mâini, știți că lumina soarelui este de fapt alcătuită dintr-o grămadă de culori diferite. Toate având lungimi de undă diferite.
Lumina albastră are o lungime de undă relativ scurtă, astfel încât trece prin filtru mai ușor decât culorile cu lungimi de undă mai mari și, ca urmare, sunt împrăștiate mai larg pe măsură ce trec prin atmosferă. De aceea, cerul arată albastru în anumite părți ale zilei în care soarele pare să fie sus pe cer.
La răsărit și la apus, totuși, razele soarelui trebuie să parcurgă o distanță mai mare pentru a ajunge la poziția ta. Acest lucru anulează avantajul de lungime de undă al luminii albastre și ne permite să vedem mai bine celelalte culori. Motiv pentru care apusurile apar adesea roșu, portocaliu sau galben.
Câți ani are Pământul?
Vârsta Pământului este ceva despre care oamenii s-au certat, uneori cu amărăciune, de mult, mult timp. În 1654, un savant pe nume John Lightfoot, ale cărui calcule s-au bazat pe Cartea Genezei din Biblie, a proclamat că Pământul a fost creat exact la ora 9 dimineața, pe 26 octombrie 4004 î.e.n. La sfârșitul anilor 1700, un om de știință pe nume Comte de Buffon a încălzit o mică replică a planetei pe care o crease și a măsurat viteza cu care s-a răcit și, pe baza acestor date, a estimat că Pământul avea aproximativ 75.000 de ani. În secolul al XIX-lea, fizicianul Lord Kelvin a folosit diferite ecuații pentru a stabili vârsta Pământului la 20 până la 40 de milioane de ani.
Dar toate acestea au fost depășite la sfârșitul anilor 1800 și începutul anilor 1900 de descoperirea radioactivității. Aceasta a fost urmată în curând de calculul ratelor cu care se descompun diferite substanțe radioactive. Oamenii de știință au folosit aceste cunoștințe pentru a determina vârsta rocilor Pământului. Precum și mostre din meteoriți și roci aduse înapoi de pe Lună de astronauți. De exemplu, au analizat starea de descompunere a izotopilor de plumb din roci și apoi au comparat-o cu o scară bazată pe calcule despre modul în care izotopii de plumb s-ar schimba în timp. Astfel, ei au putut determina că Pământul s-a format acum aproximativ 4,54 miliarde de ani, cu o incertitudine de mai puțin de 1%.
Cum funcționează selecția naturală?
La fel ca epoca Pământului, teoria evoluției este un alt subiect despre care oamenii tind să se preocupe. Dacă ați văzut vreodată filmul clasic „Moștenirea vântului”, probabil că știți deja despre infamul proces Scopes Monkey din 1925. Celebrul avocat Clarence Darrow s-a certat fără succes în numele unui profesor de biologie de liceu pe nume John Scopes, care a fost acuzat de încălcarea unui statut din Tennessee. Acesta interzicea oricui să învețe că oamenii sunt descendenți dintr-un „ordin inferior de animale” și decreta că povestea biblică a creației era singura explicație acceptabilă. În ultimii ani, anti-evoluționistii au luptat în instanță și în legislaturi pentru a cere copiilor să învețe „știința creației” la școală, pe lângă teoria evoluționistă.
Și dacă există o idee care îi deranjează în mod special pe anti-evoluționisti, aceasta este conceptul central al lui Darwin, care se numește selecție naturală. Chiar nu este un concept greu de înțeles. În natură, mutațiile – adică o schimbare permanentă a modelului genetic al organismelor, care le poate determina să dezvolte caracteristici diferite față de strămoșii lor – au loc aleatoriu. Dar evoluția, procesul pe termen lung prin care animalele și plantele se schimbă de-a lungul mai multor generații, nu este la întâmplare. În schimb, schimbările în organism tind să devină mai frecvente în timp, dacă schimbarea ajută organismul să supraviețuiască și să se reproducă mai bine.
Va înceta vreodată Soarele să strălucească?
Această întrebare ne amintește de o altă piesă pop, single-ul din 1962 al lui Skeeter Davis „The End of the World”. În această piesă, cântăreața se întreabă de ce soarele continuă să strălucească după ce se pare că iubitul ei a părăsit-o. Ideea versurilor este că realitatea din jurul nostru – fie că este vorba de soarele strălucitor sau de păsările care cântă în copaci – este mai durabilă decât micile noastre sentimente fragile. În realitate, totuși, fetița noastră îndrăgostită a avut ghinionul să se nască prea devreme – cu aproximativ 5,5 miliarde de ani, mai mult sau mai puțin. Acesta este punctul în care soarele, care ca orice altă stea este un reactor de fuziune gigantic, va epuiza hidrogenul din miezul său pe care îl arde ca și combustibil pentru a crea lumina soarelui. Și va începe să ardă hidrogenul din straturile înconjurătoare.
Acesta va fi începutul spiralei morții soarelui. În care miezul său se va micșora și straturile sale exterioare se vor extinde masiv, transformându-l într-o gigantă roșie. Într-o explozie finală, soarele va “prăji” sistemul solar cu o explozie de căldură care va transforma temporar chiar și vecinătatea de obicei friguroasă a lui Pluto și Centura Kuiper (dincolo de Neptun) într-o saună cerească.
În plus, dacă oamenii nu reușesc să colonizeze sistemele solare ale altor stele, nimeni nu va fi prin preajmă pentru a experimenta acest infern final. Soarele, care se află la jumătatea duratei de viață estimate, se încălzește deja treptat și, peste un miliard de ani, se preconizează că va fi cu aproximativ 10% mai strălucitor decât este acum. Această creștere a radiației solare va fi suficientă pentru a fierbe oceanele planetei noastre, lăsându-ne fără apa de care specia noastră depinde pentru supraviețuire.
Cum funcționează magneții?
Este un lucru perfect rezonabil la care să te gândești. Un magnet este orice obiect sau material care are un câmp magnetic – adică o grămadă de electroni care curg în jurul său în aceeași direcție. Electronilor, le place să se conecteze în perechi, iar fierul are o mulțime de electroni neperechi care sunt toți dornici să intre în acțiune. Deci, obiectele care sunt fier solid sau care au mult fier în ele vor fi trase către un magnet suficient de puternic. Substanțele și obiectele atrase de magneți sunt numite substanțe feromagnetice.
Oamenii știu despre fenomenul magnetismului de mult, mult timp. Există magneți care se găsesc în mod natural, cum ar fi lodestone. Dar călătorii medievali și-au dat seama cum să frece acele de oțel ale busolei de acele pietre, astfel încât să capteze electroni și să devină magnetizați. Ceea ce înseamnă că și-au dezvoltat propriile câmpuri magnetice. Acei magneți nu erau deosebit de durabili, dar în secolul al XX-lea, cercetătorii au dezvoltat noi materiale și dispozitive de încărcare care le-au permis să producă magneți permanenți mai puternici. De fapt, puteți crea un tip de magnet, numit electromagnet, dintr-o bucată de fier înfășurând un fir electric în jurul acesteia și apoi conectând capetele la polii uneia dintre acele baterii mari cu clemele în partea de sus.
Ce cauzează un curcubeu?
Există ceva în acest fenomen atmosferic care a inspirat uimire oamenilor încă din cele mai vechi timpuri. În Cartea Genezei, Dumnezeu a pus un curcubeu pe cer după Marele Potop și i-a spus lui Noe că este un semn al „un semn al legământului dintre mine și Pământ”. Grecii antici au mers mai departe de atât. Aceștia au decis că curcubeul era de fapt o zeiță, pe care au numit-o Iris. Dar au făcut din ea o figură de rău augur – purtătoarea veștilor zeilor olimpieni despre război și răzbunare. Și de-a lungul secolelor, minți mari, de la Aristotel la Rene Descartes, au căutat să descopere ce proces a creat gama uimitoare de culori a curcubeului.
De atunci, însă, oamenii de știință au reușit să ofere mai multe explicații. Practic, curcubeele sunt cauzate de picăturile de apă care rămân suspendate în atmosferă după o furtună. Picăturile au o densitate diferită de cea a aerului din jur, așa că, pe măsură ce lumina soarelui le lovește, picăturile acționează ca niște prisme minuscule, curbând lumina pentru a o descompune în lungimile de undă componente și apoi să se reflecte înapoi.