Το βήμα των Βοιωτών Επιστημόνων

Του Λουκά Αθανασέκου
Φυσικός - MSc «Φωτονική & Οπτοηλεκτρονικές διατάξεις»
Υποψ. Διδάκτορας τμημ. Επιστήμης των Υλικών, Παν. Πατρών
Ερωτήσεις: athanasekos@eie.gr

· Πώς λειτουργούν οι φωτ. μηχανές πολαροιντ ( Polaroid);
Αν και πλέον οδεύουμε στην ψηφιακή εποχή όπου όλα είναι γρήγορα και εύκολα, δεν πρέπει να ξεχνάμε εφευρέσεις που σημάδεψαν παλιότερες γενιές και που κάποιοι ακόμη τις χρησιμοποιούν για περισσότερο… ρομαντικούς λόγους. Οι φωτογραφικές αυτές μηχανές όπως πολλοί θυμόμαστε εμφάνιζαν αμέσως τη φωτογραφία και πλέον μπορούσαμε να έχουμε φωτογραφίες χωρίς τη «μεσολάβηση» του φωτογραφείου! Για να καταλάβουμε τη λειτουργία τους, όμως, πρέπει να ανατρέξουμε σε πιο βασικές έννοιες της φωτογραφίας. Το φωτογραφικό φιλμ είναι πλαστικό με σωματίδια αργύρου τα οποία είναι ευαίσθητα στο φως (φωτοευαίσθητα). Τα ασπρόμαυρα φιλμ έχουν ένα μόνο στρώμα αργύρου, ενώ τα έγχρωμα έχουν τρία στρώματα. Συγκεκριμένα, το πρώτο είναι ευαίσθητο στο μπλε χρώμα, το επόμενο στο πράσινο και τέλος το τρίτο στο κόκκινο. Όταν εκθέτουμε το φιλμ , τα ευαίσθητα σωματίδια αντιδρούν με το φως αυτού του χρώματος, σχηματίζοντας μεταλλικό άργυρο στο στρώμα αυτό. Για να σχηματιστούν οι εικόνες, πρέπει να εμφανίσουμε το φιλμ. Αυτό γίνεται με τη χρήση χημικών «εμφανιστών» ( developers, κατά τη διεθνή βιβλιογραφία). Το φιλμ περνάει από διαδοχικές χρωμοφόρες ( κάποιες ουσίες συγκεκριμένου χρώματος). Κάθε μια από τις χρωμοφόρες αυτές αντιδρά με τα χρώματα του φιλμ δίνοντας το τελικό χρώμα κάθε σημείου της φωτογραφίας. Το φιλμ, αφού εμφανιστεί, έχει αρνητικά χρώματα από αυτά που τελικά βλέπουμε στις φωτογραφίες. Γι’αυτό, άλλωστε, το λέμε αρνητικό!
Κατά την εμφάνιση του φιλμ στις μηχανές Polaroid γίνεται ο ίδιος συνδυασμός χρωμάτων, όπως στα συμβατικά φιλμ. Υπάρχει ένα στρώμα φωτοευαίσθητων κόκκων, αλλά και άλλα στρώματα που περιέχουν τα χημικά που είναι απαραίτητα για την εμφάνιση. Όταν βγάζουμε μια φωτογραφία κάποιοι κύλινδροι εντός της μηχανής σπάζουν το περίβλημα που κρατάει τα χημικά σε διαφορετικές περιοχές, τα απλώνουν σε όλη τη φωτογραφία και μέσω μιας χημικής διαδικασίας γίνεται η εμφάνιση. Όταν βλέπουμε τη φωτογραφία, ουσιαστικά παρατηρούμε το τελευταίο στάδιο της χημικής αντίδρασης!
· Τι είναι και πώς λειτουργεί το ραντάρ;
Το ραντάρ είναι ένα σύστημα ηλεκτρονικής ανίχνευσης και εντοπισμού αντικειμένων τα οποία βρίσκονται πολύ μακριά, ακόμη και σε απόσταση χιλιάδων χιλιομέτρων. Ο διεθνής όρος προέρχεται από τα αρχικά των λέξεων: RAdio Detection And Ranging. Η ιδέα ήρθε από έναν Γερμανό φυσικό , τον Κρίστιαν Χελσμέγερ, το 1904, όπου πρότεινε τη χρήση ανακλώμενων ραδιοκυμάτων από πλοία, για την αποφυγή συγκρούσεων στη θάλασσα, κυρίως κατά τη διάρκεια της νύχτας ή σε περιπτώσεις χαμηλής ορατότητας, π.χ. έντονης ομίχλης. Ήταν όμως το 1930 όταν πρωτοαναπτύχθηκε ένα τέτοιο σύστημα στη Βρετανία και καθιερώθηκε κατά τη διάρκεια του Β’ Παγκοσμίου Πολέμου για την ανίχνευση εχθρικών αεροσκαφών. Η λειτουργία του είναι σχετικά απλή και στηρίζεται στο φαινόμενο της ανάκλασης ραδιοκυμάτων. Αποτελείται από τον πομπό, τον δέκτη, την κεραία και την οθόνη. Ο πομπός παράγει κατά δέσμες ηλεκτρομαγνητικά κύματα υψηλής συχνότητας. Μέσω της κεραίας εκπέμπονται προς μια ορισμένη κατεύθυνση και όταν προσκρούσουν σε ένα αντικείμενο, ανακλώνται και επιστρέφουν όπου λαμβάνονται από την κεραία. Στη συνέχεια οδηγούνται στον δέκτη ο οποίος επεξεργάζεται τις πληροφορίες ( θέση, μέγεθος, ταχύτητα κλπ) και εμφανίζονται σε μια οθόνη με τη μορφή εικόνας-κουκίδας. Η θέση και το μέγεθος της κουκίδας μας δίνει πληροφορίες για τη θέση και το μέγεθος του αντικειμένου που ανιχνεύθηκε. Οι εφαρμογές του περιλαμβάνουν αεροπλάνα, πλοία, αλλά ακόμη και διαστημόπλοια τα οποία φέρουν ραντάρ για την χαρτογράφηση πλανητών στους οποίους λόγω του πυκνού νέφους δεν είναι δυνατή η φωτογράφηση.
· Πώς δημιουργούνται οι σεισμοί; Τι είναι η κλίμακα Ρίχτερ;
Για να υπάρξει κύμα, όπως ξέρουμε από τα μαθητικά μας χρόνια, απαιτείται μια πηγή ταλάντωσης και ένα μέσο διάδοσης. Κρατώντας π.χ. με το χέρι μας ένα σκοινί και κουνώντας το πάνω-κάτω παρατηρούμε κύματα να διαδίδονται κατά μήκος του σκοινιού. Έτσι, το χέρι μας είναι η ταλαντούμενη πηγή και το σχοινί το μέσο διάδοσης. Στην περίπτωση των σεισμικών κυμάτων, πηγή μπορεί να είναι μια ηφαιστειακή έκρηξη, μια υπόγεια έκρηξη ή ακόμη και μια έκρηξη ορυχείου. Σε κάθε περίπτωση, το μέσο διάδοσης είναι ο φλοιός της γης. Σύμφωνα με τη θεωρία των τεκτονικών πλακών, η οποία αναπτύχθηκε στο μέσον του 20ου αιώνα, ο φλοιός αποτελείται από πολλές πλάκες οι οποίες μπορούν να κινούνται μεταξύ τους. Στα άκρα των πλακών μπορούν να συμβαίνουν τρία φαινόμενα: οι πλάκες να απομακρύνονται μεταξύ τους, όπου τότε ελευθερώνεται ποσότητα μάγματος, λιωμένου υλικού από τον μανδύα. Το μάγμα ονομάζεται και λάβα, το οποίο όταν πλέον κρυώσει σχηματίζει νέα στρώματα λιθοσφαιρικού υλικού, γεμίζοντας τα κενά ανάμεσα στις πλάκες. Ακόμη, μπορεί δύο πλάκες να πιέζονται η μια στην κατεύθυνση της άλλης. Στην περίπτωση αυτή, η μια πλάκα μετακινείται πάνω ή κάτω από την άλλη, όπως π.χ. όταν σπρώχνουμε δυο φύλλα χαρτιού το ένα αντίθετα από το άλλο. Στην τρίτη περίπτωση, δύο πλάκες «τρίβονται» μεταξύ τους, όπου τότε δημιουργείται μεγάλη τάση μεταξύ τους.
Και στις τρεις περιπτώσεις, το αποτέλεσμα είναι η διάδοση σεισμικών κυμάτων, τα οποία γίνονται αντιληπτά, ανάλογα με την ένταση του φαινομένου.
Αν και υπάρχουν δύο κλίμακες μέτρησης των σεισμών, η κλίμακα Μερκάλι δεν αναφέρεται συχνά. Αντίθετα, αυτή που όλοι έχουμε ακούσει, είναι η κλίμακα Ρίχτερ. Η τελευταία μας δίνει πληροφορίες για το μέγεθος του σεισμού- το ποσό της ενέργειας που εκλύεται. Τα όργανα μέτρησης ονομάζονται σεισμογράφοι. Σημαντικό είναι να αναφερθεί ότι η κλίμακα Ρίχτερ είναι λογαριθμική και όχι γραμμική. Αυτό σημαίνει ότι ένας σεισμός μεγέθους 6 είναι 10 φορές πιο ισχυρός από έναν σεισμό μεγέθους 5 και 100 φορές πιο ισχυρός( αναφορικά με το πλάτος του κύματος) από έναν σεισμό μεγέθους 4!! Σεισμοί κάτω από 3 ρίχτερ δεν γίνονται συνήθως αντιληπτοί από τον άνθρωπο, αλλά μόνο από ειδικά όργανα και ονομάζονται μικροσεισμοί. Δεδομένου ότι τα σεισμικά κύματα, όπως όλα τα κύματα, εξασθενούν καθώς απομακρύνονται από την πηγή, οι επιπτώσεις ενός σεισμού εξαρτώνται από το εστιακό βάθος ( την κάθετη απόσταση εντός της γης στην οποία ξεκίνησε το φαινόμενο).