ΓΙΑΤΙ ΜΠΑΜΠΑ; ΑΠΛΕΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ
ΣΕ ΚΑΘΗΜΕΡΙΝΑ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ( ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΓΙΑ ΟΛΟΥΣ )
Του Λουκά Αθανασέκου,
Φυσικός - MSc «Φωτονική & Οπτοηλεκτρονικές διατάξεις»
Υποψ. Διδάκτορας τμημ. Επιστήμης των Υλικών, Παν. Πατρών
Ερωτήσεις: athanasekos@eie.gr
Τι είναι το πλάσμα και πώς λειτουργούν οι οθόνες πλάσματος;
Το πλάσμα είναι ένα ιονισμένο αέριο, αέριο δηλαδή που περιέχει ελεύθερα ηλεκτρόνια. Τα ηλεκτρόνια συνήθως είναι «δεσμευμένα» γύρω από άτομα ή μόρια. Κάτω από κατάλληλες συνθήκες ( έντονης ακτινοβολίας) τα ηλεκτρόνια ελευθερώνονται και μπορούν να κινούνται ανεξάρτητα. Το γεγονός αυτό κάνει το πλάσμα να αποκτά πολύ ιδιαίτερες ιδιότητες και να αντιδρά έντονα σε ηλεκτρομαγνητικά πεδία- συνήθως αναφέρεται και ως η τέταρτη κατάσταση της ύλης. Σε μια οθόνη πλάσματος , διάφορα ευγενή αέρια, όπως το Ήλιο και το Νέον, βρίσκονται σε εκατοντάδες χιλιάδες μικροσκοπικές κυψελίδες ανάμεσα σε δύο γυάλινες πλάκες. Με τη βοήθεια ηλεκτροδίων, διοχετεύεται τάση στις κυψελίδες, με αποτέλεσμα να ιονιστεί το αέριο και να σχηματιστεί πλάσμα. Καθώς τα ιόντα του αερίου συγκρούονται με τα ηλεκτρόδια, εκπέμπονται φωτόνια ( σωματίδια υπεύθυνα για το φως που βλέπουμε). Στην περίπτωση των έγχρωμων οθονών, στο πίσω μέρος κάθε κυψελίδας υπάρχει ένα στρώμα φωσφορίζοντος υλικού. Τα εκπεμπόμενα φωτόνια διεγείρουν τα υλικά αυτά με αποτέλεσμα την παραγωγή έγχρωμου φωτός! Οι οθόνες πλάσματος χρησιμοποιούν τα ίδια φωσφορίζοντα υλικά με τις «παλιές» οθόνες καθοδικού σωλήνα ( όλες οι παλιού τύπου τηλεοράσεις με τον μεγάλο όγκο) και για το λόγο αυτό τα χρώματα είναι εξαιρετικά ζωντανά, όπως ήταν και στις παλιές μας τηλεοράσεις!
Πώς δουλεύουν τα αεροπλάνα και τα ελικόπτερα;
Τα φτερά του αεροπλάνου δέχονται ανυψωτικές δυνάμεις από τον αέρα καθώς το αεροπλάνο πετάει. Αυτό συμβαίνει, γιατί το σχήμα και η γωνία των φτερών είναι τέτοια, ώστε ο αέρας ρέει γρηγορότερα στην επάνω επιφάνεια κάθε φτερού από ό,τι στην κάτω επιφάνεια και η πίεση του αέρα πάνω από το φτερό γίνεται μικρότερη από την πίεση κάτω από το φτερό. Έτσι, κάθε φτερό δέχεται μια δύναμη πίεσης προς τα πάνω και αυτές οι δυνάμεις είναι ικανές να αντισταθμίσουν το βάρος του αεροπλάνου. Στο ελικόπτερο οι έλικες κινούνται συνεχώς σε κύκλο, ακόμη και όταν το ελικόπτερο είναι στάσιμο. Και σε αυτή τη περίπτωση ο αέρας κινείται γρηγορότερα πάνω από κάθε έλικα παρά κάτω από αυτές, με αποτέλεσμα να υπάρχει μια δύναμη πίεσης προς τα πάνω σε κάθε φτερό. Αυτή η δύναμη όχι μόνο αντισταθμίζει τη δύναμη του βάρους του ελικοπτέρου, αλλά ακόμη του επιτρέπει να γέρνει. Αλλάζοντας τη γωνία κάθε έλικας, καθώς αυτές περιστρέφονται, είναι δυνατό να γείρει προς τη μία ή την άλλη πλευρά. Με αυτή τη λογική, μπορεί να επιταχύνει προς τα μπρος, προς τα πίσω ή ακόμη και προς τα πλάγια.
Τι είναι η ηχώ;
Η ηχώ μπορεί να θεωρηθεί ως ένα κύμα που ανακλάται από μια ασυνέχεια στο μέσο διάδοσης και επιστρέφει μεγεθυμένο και με καθυστέρηση. Η ανάκλαση μπορεί να γίνει από έναν τοίχο, την πλαγιά ενός βουνού ή οποιαδήποτε σκληρή επιφάνεια ( ώστε να υπάρχει μικρή απορρόφηση). Το ανθρώπινο αυτί δεν μπορεί να ξεχωρίσει την ηχώ από τον κανονικό ήχο αν η καθυστέρηση είναι μικρότερη από το 1/10 του δευτερολέπτου. Έτσι, καθώς η ταχύτητα του ήχου στον αέρα είναι περίπου 340 m/sec, για θερμοκρασία περίπου 20 οC για να υπάρξει ηχώ πρέπει το αντικείμενο που θα ανακλαστεί ο ήχος να βρίσκεται σε απόσταση μεγαλύτερη των 16 μέτρων από την πηγή του ήχου. Αξίζει, επίσης, να σημειωθεί ότι ο ήχος εξασθενεί καθώς απομακρύνεται από την πηγή. Στην καθημερινή ζωή το φαινόμενο της ηχούς είναι πολύ χρήσιμο. Χρησιμοποιείται ευρύτατα στην μέθοδο ηχοεντοπισμού ( στην οποία θα επανέλθουμε σε επόμενο άρθρο).
Του Λουκά Αθανασέκου,
Φυσικός - MSc «Φωτονική & Οπτοηλεκτρονικές διατάξεις»
Υποψ. Διδάκτορας τμημ. Επιστήμης των Υλικών, Παν. Πατρών
Ερωτήσεις: athanasekos@eie.gr
Τι είναι το πλάσμα και πώς λειτουργούν οι οθόνες πλάσματος;
Το πλάσμα είναι ένα ιονισμένο αέριο, αέριο δηλαδή που περιέχει ελεύθερα ηλεκτρόνια. Τα ηλεκτρόνια συνήθως είναι «δεσμευμένα» γύρω από άτομα ή μόρια. Κάτω από κατάλληλες συνθήκες ( έντονης ακτινοβολίας) τα ηλεκτρόνια ελευθερώνονται και μπορούν να κινούνται ανεξάρτητα. Το γεγονός αυτό κάνει το πλάσμα να αποκτά πολύ ιδιαίτερες ιδιότητες και να αντιδρά έντονα σε ηλεκτρομαγνητικά πεδία- συνήθως αναφέρεται και ως η τέταρτη κατάσταση της ύλης. Σε μια οθόνη πλάσματος , διάφορα ευγενή αέρια, όπως το Ήλιο και το Νέον, βρίσκονται σε εκατοντάδες χιλιάδες μικροσκοπικές κυψελίδες ανάμεσα σε δύο γυάλινες πλάκες. Με τη βοήθεια ηλεκτροδίων, διοχετεύεται τάση στις κυψελίδες, με αποτέλεσμα να ιονιστεί το αέριο και να σχηματιστεί πλάσμα. Καθώς τα ιόντα του αερίου συγκρούονται με τα ηλεκτρόδια, εκπέμπονται φωτόνια ( σωματίδια υπεύθυνα για το φως που βλέπουμε). Στην περίπτωση των έγχρωμων οθονών, στο πίσω μέρος κάθε κυψελίδας υπάρχει ένα στρώμα φωσφορίζοντος υλικού. Τα εκπεμπόμενα φωτόνια διεγείρουν τα υλικά αυτά με αποτέλεσμα την παραγωγή έγχρωμου φωτός! Οι οθόνες πλάσματος χρησιμοποιούν τα ίδια φωσφορίζοντα υλικά με τις «παλιές» οθόνες καθοδικού σωλήνα ( όλες οι παλιού τύπου τηλεοράσεις με τον μεγάλο όγκο) και για το λόγο αυτό τα χρώματα είναι εξαιρετικά ζωντανά, όπως ήταν και στις παλιές μας τηλεοράσεις!
Πώς δουλεύουν τα αεροπλάνα και τα ελικόπτερα;
Τα φτερά του αεροπλάνου δέχονται ανυψωτικές δυνάμεις από τον αέρα καθώς το αεροπλάνο πετάει. Αυτό συμβαίνει, γιατί το σχήμα και η γωνία των φτερών είναι τέτοια, ώστε ο αέρας ρέει γρηγορότερα στην επάνω επιφάνεια κάθε φτερού από ό,τι στην κάτω επιφάνεια και η πίεση του αέρα πάνω από το φτερό γίνεται μικρότερη από την πίεση κάτω από το φτερό. Έτσι, κάθε φτερό δέχεται μια δύναμη πίεσης προς τα πάνω και αυτές οι δυνάμεις είναι ικανές να αντισταθμίσουν το βάρος του αεροπλάνου. Στο ελικόπτερο οι έλικες κινούνται συνεχώς σε κύκλο, ακόμη και όταν το ελικόπτερο είναι στάσιμο. Και σε αυτή τη περίπτωση ο αέρας κινείται γρηγορότερα πάνω από κάθε έλικα παρά κάτω από αυτές, με αποτέλεσμα να υπάρχει μια δύναμη πίεσης προς τα πάνω σε κάθε φτερό. Αυτή η δύναμη όχι μόνο αντισταθμίζει τη δύναμη του βάρους του ελικοπτέρου, αλλά ακόμη του επιτρέπει να γέρνει. Αλλάζοντας τη γωνία κάθε έλικας, καθώς αυτές περιστρέφονται, είναι δυνατό να γείρει προς τη μία ή την άλλη πλευρά. Με αυτή τη λογική, μπορεί να επιταχύνει προς τα μπρος, προς τα πίσω ή ακόμη και προς τα πλάγια.
Τι είναι η ηχώ;
Η ηχώ μπορεί να θεωρηθεί ως ένα κύμα που ανακλάται από μια ασυνέχεια στο μέσο διάδοσης και επιστρέφει μεγεθυμένο και με καθυστέρηση. Η ανάκλαση μπορεί να γίνει από έναν τοίχο, την πλαγιά ενός βουνού ή οποιαδήποτε σκληρή επιφάνεια ( ώστε να υπάρχει μικρή απορρόφηση). Το ανθρώπινο αυτί δεν μπορεί να ξεχωρίσει την ηχώ από τον κανονικό ήχο αν η καθυστέρηση είναι μικρότερη από το 1/10 του δευτερολέπτου. Έτσι, καθώς η ταχύτητα του ήχου στον αέρα είναι περίπου 340 m/sec, για θερμοκρασία περίπου 20 οC για να υπάρξει ηχώ πρέπει το αντικείμενο που θα ανακλαστεί ο ήχος να βρίσκεται σε απόσταση μεγαλύτερη των 16 μέτρων από την πηγή του ήχου. Αξίζει, επίσης, να σημειωθεί ότι ο ήχος εξασθενεί καθώς απομακρύνεται από την πηγή. Στην καθημερινή ζωή το φαινόμενο της ηχούς είναι πολύ χρήσιμο. Χρησιμοποιείται ευρύτατα στην μέθοδο ηχοεντοπισμού ( στην οποία θα επανέλθουμε σε επόμενο άρθρο).
Η μαύρη τρύπα είναι ό,τι απομένει όταν ένα αστέρι «πεθαίνει».
Τα αστέρια, λόγω της τεράστιας μάζας τους, έχουν και ένα τεράστιο βαρυτικό πεδίο που προκαλεί την κατάρρευση του άστρου. Οι διαδικασίες που λαμβάνουν χώρα στον πυρήνα μπορούν να παρομοιαστούν με μια γιγαντιαία βόμβα που προσπαθεί να προκαλέσει έκρηξη.
Καθώς το αστέρι πεθαίνει, οι πυρηνικές αντιδράσεις σταματούν, λόγω της απώλειας όλης της καύσιμης ύλης ( των αερίων, δηλαδή που υπάρχουν). Έτσι, η βαρύτητα τραβάει υλικό προς το εσωτερικό και συμπιέζει τον πυρήνα του αστεριού. Καθώς συνεχίζεται η συμπίεση, θερμαίνεται και έχουμε μια έκρηξη supernova ( υπερκαινοφανούς αστέρα, κατά το ελληνικότερο). Ό,τι απομένει είναι ο πολύ συμπιεσμένος και με τεράστια μάζα πυρήνας. Η βαρύτητα του πυρήνα είναι τόσο μεγάλη που παγιδεύει το φως και δεν του επιτρέπει να διαφύγει. Για το λόγο αυτό, κυριολεκτικά η μαύρη τρύπα δεν είναι ορατή! Δημιουργείται έτσι ένα κενό στον χωρόχρονο, εξαιτίας του οποίου και η ονομασία τρύπα. Εντός της μαύρης τρύπας όλα τα γεγονότα σταματούν και τίποτα δεν μπορεί να διαφύγει!
Είναι δυνατόν να ανακαλύπτονται αρχαία χωρίς ανασκαφή;
Η τεχνολογία στην υπηρεσία της αρχαιολογίας! Όπως όλοι γνωρίζουμε, προκειμένου να ανακαλυφθούν αρχαία πρέπει να γίνουν ανασκαφές που απαιτούν πολύ χρόνο και χρήματα , χωρίς πολλές φορές τα αναμενόμενα αποτελέσματα. Αναπτύχθηκαν έτσι κάποιες τεχνικές που επιτρέπουν την υπόγεια χαρτογράφηση μιας περιοχής, χωρίς να απαιτείται η ανασκαφή της. Μια από τις τεχνικές αυτές είναι η μέτρηση της ηλεκτρικής αγωγιμότητας. Φανταστείτε ένα απλό ηλεκτρικό κύκλωμα αποτελούμενο από μια πηγή τάσης και από μια αντίσταση. Όταν κλείσει το κύκλωμα, η αντίσταση διαρρέεται από ρεύμα. Έτσι, μετρώντας το ρεύμα που διέρχεται από αυτήν και γνωρίζοντας την τάση που έχουμε δώσει, είναι δυνατόν να μετρήσουμε την αντίσταση ( στην απλή μορφή του είναι γνωστός ως νόμος του Ohm). Το έδαφος έχει τη δική του αντίσταση. Φτιάχνοντας ένα κύκλωμα με αντίσταση το έδαφος , μπορούμε να την μετρήσουμε. Αυτό γίνεται τοποθετώντας σιδερένιες ράβδους σε συγκεκριμένες αποστάσεις μέσα στο έδαφος. Όταν στο υπέδαφος υπάρχει κάποιος τοίχος ή κάποιος λάκκος με μαλακό χώμα , τότε η αντίσταση που καταγράφεται είναι διαφορετική από την αναμενόμενη. Συνεχίζοντας σε διπλανές περιοχές, είναι δυνατόν να χαρτογραφηθεί μια μεγάλη περιοχή. Όλα τα δεδομένα μπαίνουν σε υπολογιστή και δημιουργείται ένα χάρτης του υπεδάφους, κατά κάποιο τρόπο μια ακτινογραφία του! Παρόμοιες μεθόδους μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε μετρώντας όχι ηλεκτρικές, αλλά μαγνητικές παραμέτρους ( μέτρηση του μαγνητικού πεδίου). Μια άλλη τεχνική χρησιμοποιεί ηλεκτρομαγνητικά σήματα τα οποία στέλνει στο υπέδαφος και αυτά ανακλώνται από σκληρές ( σε σχέση με το μαλακό χώμα) επιφάνειες. Έτσι είναι δυνατόν να εντοπιστούν π.χ. τοίχοι ή βάσεις αρχαίων ναών.
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου