Archive for December 2010

Πόσο ψηλά στο βορρά φτάνει η δενδρογραμμή;

Βόρεια από ένα ορισμένο όριο δε φυτρώνουν δέντρα. Γιατί υπάρχει αυτό το όριο; Βρίσκεται στο ίδιο γεωγραφικό πλάτος σε όλη τη Γη;

Η δενδρογραμμή δεν είναι κάποια σαφώς καθορισμένη γραμμή, αλλά μια μεταβατική ζώνη, όπου τα δέντρα γίνονται όλο και λιγότερα, μέχρι τελικά να πάψουν να υπάρχουν. Το φαινόμενο οφείλεται, πιθανότατα, στο ότι η εποχή της βλάστησης βόρεια της δενδρογραμμής είναι τόσο σύντομη, που τα δέντρα δεν προλαβαίνουν να αναπτύξουν νέους βλαστούς. Το έδαφος είναι παγωμένο τους περισσότερους μήνες του χρόνου και αυτό έχει σαν αποτέλεσμα να επικρατεί λειψυδρία, η οποία αναχαιτίζει αποτελεσματικά την ανάπτυξη των δέντρων – παρ’ όλο που υπάρχει άφθονο ηλιακό φως. Η θερμοκρασία το χειμώνα δεν έχει, πάντως, ιδιαίτερη σημασία, αφού ορισμένα είδη δέντρων επιβιώνουν και κάτω από τους -50 βαθμούς Κελσίου.

Το όριο βλάστησης των δέντρων δεν είναι το ίδιο γύρω από όλη την Αρκτική. Στη βόρεια Νορβηγία η θερμότητα από το Ρεύμα του Κόλπου έχει σαν αποτέλεσμα η δενδρογραμμή να βρίσκεται περίπου στον 70ο παράλληλο, ενώ στην ανατολική πλευρά του Hudson Bay στον Καναδά το όριο φτάνει μόλις στον 55ο παράλληλο, που στην Ευρώπη αντιστοιχεί, π.χ., στη Μόσχα. Οι περισσότεροι κλιματολόγοι πιστεύουν ότι η εποχή της βλάστησης τις επόμενες δεκαετίες θα έχει μεγαλύτερη διάρκεια στην Αρκτική, λόγω της ανόδου της παγκόσμιας θερμοκρασίας, γι’ αυτό και η δενδρογραμμή θα μετακινηθεί βορειότερα. Με τη βοήθεια προηγμένων υπολογιστικών μοντέλων, έχει βρεθεί ότι η επέκτασή της στις παράκτιες περιοχές θα είναι περίπου 50-100 χιλιόμετρα, ενώ στην ενδοχώρα του Καναδά θα μετακινηθεί μέχρι και 500 χιλιόμετρα βορειότερα.

Πόσες διαφορετικές εκφράσεις μπορεί να πάρει το πρόσωπό μας;

Πόσες διαφορετικές εκφράσεις μπορεί να επιδείξει ένα πρόσωπο; Ποιοι μύες χρησιμοποιούνται όταν είμαστε θυμωμένοι, για παράδειγμα;

Στο πρόσωπό μας, κάτω από το δέρμα, υπάρχουν 24 μύες, που όλοι μαζί δημιουργούν τις πολλές και διαφορετικές εκφράσεις του προσώπου. Δε χρησιμοποιούνται, ωστόσο, όλοι οι μύες ταυτόχρονα. Για παράδειγμα, ένα θυμωμένο πρόσωπο χρησιμοποιεί 8 μυς.

Ο ψυχολόγος Paul Ekman είναι ένας από τους πρώτους που εργάστηκαν επιστημονικά πάνω στις εκφράσεις του ανθρώπινου προσώπου. Ο Ekman και οι συνεργάτες του ανέπτυξαν ένα σύστημα για την αποκωδικοποίηση του προσώπου. Αυτό χρησιμοποιείται, μεταξύ άλλων, από γιατρούς κατά τη θεραπεία σχιζοφρενών ασθενών, αλλά και σε υπολογιστές που «διαβάζουν» το πρόσωπο. Το σύστημα αποτελείται από τις λεγόμενες μονάδες δράσης. Κάθε μονάδα αντιστοιχεί στη δραστηριότητα ενός ή περισσότερων μυών του προσώπου, των οποίων οι κινήσεις είναι ορατές για το ανθρώπινο μάτι. Ύστερα από μελέτη βιντεοταινιών με εκφράσεις προσώπου, απομονώθηκαν πάνω από 40 μονάδες δράσης. Με τη λεγόμενη συνδυαστική μέθοδο ο Ekman κατάφερε να αποδείξει πως το πρόσωπό μας μπορεί να δημιουργήσει εκατοντάδες χιλιάδες διαφορετικές εκφράσεις. Στην πράξη, όμως, πολλές από τις εκφράσεις αυτές επαναλαμβάνονται. Ορισμένες από αυτές χρησιμοποιούνται, ωστόσο, σε όλο τον κόσμο.

Στη δεκαετία του 1960, ο Paul Ekman ταξίδεψε σε ολόκληρο τον κόσμο και μελέτησε φυλές ιθαγενών. Κατέληξε στο συμπέρασμα πως υπάρχουν εφτά θεμελιώδεις εκφράσεις, οι οποίες είναι κοινές σε όλους τους πολιτισμούς και υπάρχουν ακόμη και σε μικρά παιδιά που έχουν γεννηθεί κουφά ή τυφλά. Πρόκειται για τις εκφράσεις του προσώπου που εξωτερικεύουν χαρά, θυμό, αηδία, φόβο, περιφρόνηση, θλίψη και έκπληξη.

Μπορεί η ύλη να μετατραπεί σε καθαρή ενέργεια;

Από την εξίσωση του Αϊνστάιν E=mc2 μπορεί κανείς να συμπεράνει ότι υπάρχει τεράστια ποσότητα ενέργειας στη μάζα. Για πόση ενέργεια μιλάμε και πόση από αυτήν μπορούμε να εκμεταλλευτούμε;

Αν η μάζα είναι 1 κιλό, τότε έχουμε Ε = 1 κιλό x (300.000.000 μ./δευτ.)2 = 9 x 1016 Joule. Υπάρχουν δηλαδή 90 πεντάκις / τετράκις εκατομμύρια Joule σε ένα κιλό ύλης. Δυστυχώς, όμως, δεν είναι εύκολο να συλλέξουμε όλη αυτή την ενέργεια. Αν έχουμε, για παράδειγμα, 1 κιλό νερό, μπορούμε να το ρίξουμε σε ένα υδροηλεκτρικό εργοστάσιο και να πάρουμε την ενέργεια από τις τουρμπίνες. Αυτή, όμως, η μέθοδος δίνει μια απειροελάχιστη εκμετάλλευση της ενέργειας. Καλύτερη απόδοση έχουμε με την καύση πετρελαίου και ακόμη καλύτερη με την πυρηνική σύντηξη.

Θεωρητικά τουλάχιστον, ολική μετατροπή σε ενέργεια θα είχαμε κατά την εξαΰλωση της ύλης μαζί με αντιύλη. Σε κάθε υλικό σωματίδιο αντιστοιχεί και ένα αντισωματίδιο, στο οποίο ορισμένες ιδιότητες, όπως το ηλεκτρικό φορτίο, είναι ανεστραμμένες. Όταν η ύλη και η αντιύλη συγκρουστούν, εξαϋλώνονται απελευθερώνοντας καθαρή ενέργεια. Σ’ αυτή τη διαδικασία, δηλαδή, έχουμε πλήρη μετατροπή ύλης (και αντιύλης) σε ενέργεια.

Αυτό, πάντως, δεν πρόκειται να γίνει σύντομα. Όλοι μαζί οι επιταχυντές του κόσμου παράγουν μόλις ένα δυο δισεκατομμυριοστά του γραμμαρίου αντιύλη το χρόνο και δεν υπάρχει καμία δυνατότητα αποθήκευσής της. Οπότε, προς το παρόν, η ολική μετατροπή της ύλης σε ενέργεια παραμένει άπιαστο όνειρο.

Πόσες φορές πρέπει να ανακατεύεται η τράπουλα;

Οι μαθηματικοί David Bayer και Persi Diaconis μέτρησαν πόσες φορές πρέπει να κοπεί και να ανακατευτεί μια τράπουλα, έτσι ώστε τα χαρτιά να ανακατευτούν 100% τυχαία. Κατέληξαν πως η τράπουλα πρέπει να ανακατευτεί 7 φορές.

Ποιο ζώο είναι ο καλύτερος δύτης;

Το τροπικό χρυσογάστερο θαλάσσιο φίδι περνάει το 87% του χρόνου του κάτω από το νερό. Αυτός ο πρωταθλητής της κατάδυσης μπορεί να τα καταφέρει χωρίς οξυγόνο μέχρι και 3,5 ώρες, ενώ βγαίνει στην επιφάνεια μόνο για ένα δυο δευτερόλεπτα.

Γιατί θεωρείται μαγικός ο αριθμός 7;

Ο αριθμός 7 παίζει έναν ειδικό ρόλο σε πολλές και διάφορες περιπτώσεις. Πώς προέκυψε αυτό και γιατί;

Η μαγεία του αριθμού 7 πάει πολύ πίσω στο χρόνο. Ο αρχαιότερος γνωστός πολιτισμός που πίστευε στη μαγεία του 7 ήταν ο σουμεριακός-βαβυλωνιακός πολιτισμός (περίπου 3.000-1.500 π.Χ.), στην περιοχή του σημερινού Ιράκ. Στη μυθολογία των Σουμερίων, ο αριθμός εμφανιζόταν πολλές φορές και, μάλιστα, ήταν πολλοί οι θεοί που σχημάτιζαν επταμελείς ομάδες θεών. Η εβδομάδα των επτά ημερών, όπως την ξέρουμε σήμερα, είναι επίσης επινόηση του σουμεριακού-βαβυλωνιακού πολιτισμού.

Δε γνωρίζουμε με βεβαιότητα γιατί ειδικά ο αριθμός 7 είχε ιδιαίτερη αξία για τους Σουμέριους και τους Βαβυλώνιους. Το πιο πιθανό είναι, ωστόσο, ότι οι Σουμέριοι, από αρχαιοτάτων χρόνων, είχαν στηρίξει τη γνώση και τη χρήση του αριθμού 7 σε διάφορα φυσικά φαινόμενα. Ίσως να ήταν τα 7 χρώματα του ουράνιου τόξου ή οι 7 «πλανήτες» που ήταν γνωστοί τότε, δηλαδή ο Ήλιος, η Σελήνη, ο Ερμής, η Αφροδίτη, ο Άρης, ο Δίας και ο Κρόνος.

Έκτοτε, πολλοί πολιτισμοί και θρησκείες υιοθέτησαν το μαγικό αριθμό 7. Για παράδειγμα, το μεγαλείο της Ρώμης –σύμφωνα με τη ρωμαϊκή μυθολογία– θεμελιώθηκε από τους επτά πρώτους βασιλιάδες της πόλης, ενώ ο Αλλάχ –σύμφωνα με τον ισλαμισμό– δημιούργησε 7 ουρανούς, τον έναν πάνω από τον άλλον.

Ποια είναι η θερμοκρασία του διαστήματος;

Το απώτερο διάστημα είναι ένα κενό, δηλαδή τίποτα. Ακούμε, ωστόσο, πολλές φορές ότι κάνει πολύ κρύο στο διάστημα. Πώς μπορεί όμως το τίποτα να έχει θερμοκρασία;

Το απόλυτο κενό είναι μια ιδεατή κατάσταση, που δεν ισχύει πουθενά, ούτε και στο διάστημα. Παρ’ όλο που οι αποστάσεις μεταξύ άστρων, γαλαξιών κτλ. είναι τεράστιες και ο χώρος ανάμεσά τους πολύ περισσότερο «άδειος» ακόμη και από το καλύτερο κενό που μπορούμε να φτιάξουμε στο εργαστήριο, εμπεριέχει εντούτοις ορισμένα σωματίδια. Εκτός αυτού, ο χώρος στο διάστημα διαπερνάται και από διάφορες μορφές ακτινοβολίας. Εάν τοποθετήσουμε κάποιο φυσικό αντικείμενο στο σχεδόν κενό διάστημα, θα αποκτήσει σταδιακά μια θερμοκρασία, η οποία θα εξαρτάται από το πόση ακτινοβολία εκπέμπει ή/και απορροφά, καθώς και από το πόσο κοντά σε άλλες πηγές θερμότητας βρίσκεται. Αν υποθέσουμε ότι το αντικείμενο έχει τοποθετηθεί πολύ μακριά από τέτοιες πηγές ακτινοβολίας και θερμότητας, η θερμοκρασία του θα πέσει σταδιακά στους 3 βαθμούς πάνω από το απόλυτο μηδέν (-273 βαθμοί Κελσίου ή 0 βαθμοί Κέλβιν). Αυτό σημαίνει πως η θερμοκρασία στο απώτερο διάστημα είναι περίπου 3 βαθμοί Κέλβιν.

Το ενδιαφέρον εδώ είναι ότι αυτή η θερμοκρασία είναι η θερμοκρασία που αντιστοιχεί στην κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου, που εκπέμφθηκε στη διάρκεια της παιδικής ηλικίας του σύμπαντος και αποτελεί το θερμικό υπόλειμμα του υπέρθερμου παρελθόντος του.

Δε θα έπρεπε να είναι φωτεινός ο νυχτερινός ουρανός;

Αν το σύμπαν είναι άπειρο, δε θα έπρεπε να υπάρχουν άπειρα άστρα και, κατά συνέπεια, ένας φωτεινός νυχτερινός ουρανός;

Πραγματικά, εάν υποθέσουμε ότι το σύμπαν είναι άπειρο σε ηλικία και διαστάσεις και περιέχει άπειρο αριθμό άστρων, τότε προς οποιαδήποτε κατεύθυνση του ουρανού και αν κοιτούσαμε, το βλέμμα μας θα έπρεπε να πέφτει σε κάποιο άστρο. Ο ουρανός στη διάρκεια της νύχτας θα έπρεπε να φεγγοβολά. Προφανώς, αυτό δε συμβαίνει. Αυτή η αντίφαση, γνωστή ήδη από το 16ο αιώνα, έμεινε γνωστή ως παράδοξο του Olbers, από το όνομα του αστρονόμου που τη μελέτησε δύο αιώνες αργότερα.

Η καλύτερη λύση που έχει δοθεί σ’ αυτό το παράδοξο έχει να κάνει με το γεγονός ότι η ηλικία του σύμπαντος είναι πεπερασμένη, όπως ακριβώς και η ταχύτητα του φωτός. Σύμφωνα με τη θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης, το σύμπαν δημιουργήθηκε πριν από 14 περίπου δισεκατομμύρια χρόνια, και έκτοτε διαστέλλεται συνεχώς. Ακόμα κι αν το σύμπαν είναι άπειρο, μόνο ένα μικρό κομμάτι του είναι ορατό σ’ εμάς: εκείνο που αντιστοιχεί στην απόσταση που διήνυσε το φως από τη δημιουργία του, δηλαδή περίπου 14 δισεκατομμύρια έτη φωτός. Φωτεινές πηγές που ενδεχομένως βρίσκονται σε μεγαλύτερες αποστάσεις δεν είχαν ακόμη το χρόνο για να στείλουν σ’ εμάς το φως τους, που θα τις έκανε ορατές.

Πώς μπορούν τα έντομα να κινούν τα φτερά τους τόσο γρήγορα;

Τα έντομα μπορούν να φτερουγίζουν πολύ πιο γρήγορα από τα πουλιά. Γιατί;

Τα έντομα κινούν τα φτερά τους με εντελώς διαφορετικό τρόπο απ’ ό,τι τα πουλιά. Τα πουλιά πετούν με άμεση πτήση, καθώς οι πτητικοί τους μύες είναι άμεσα συνδεδεμένοι με τα φτερά. Με την τεχνική αυτή, οι μεγάλοι πτητικοί μύες, οι οποίοι κινούν τα φτερά προς τα κάτω, πρέπει να κάνουν όλη την κίνηση του φτερουγίσματος. Αυτό απαιτεί χρόνο, και το ίδιο απαιτεί και η προσαρμογή των νεύρων για το ίδιο το φτερούγισμα.

Με ελάχιστες εξαιρέσεις, τα έντομα πετούν με έμμεση πτήση, που σημαίνει ότι οι μύες τους δεν είναι συνδεδεμένοι με τα φτερά. Σε ένα κουνούπι, για παράδειγμα, τα φτερά είναι δύο χαλαρές πλάκες, συνδεδεμένες με «μεντεσέδες» στον εξωτερικό σκελετό του εντόμου. Οι μύες επηρεάζουν το σκελετό ώστε αυτός να αλλάζει σχήμα, και έτσι τα φτερά αρχίζουν να ανεβοκατεβαίνουν. Το εσώτερο τμήμα των φτερών δε χρειάζεται να κινηθεί πολύ. Αρκεί να συσπαστούν λίγο οι μύες. Αυτό γίνεται πολύ πιο γρήγορα απ’ ό,τι η μεγαλύτερη κίνηση που απαιτούν τα φτερουγίσματα ενός πουλιού.

Χάρη σε αυτή την τεχνική, πολλά έντομα μπορούν να κάνουν μέχρι και 200 φτε-ρουγίσματα το δευτερόλεπτο και ορισμένα –π.χ. τα κουνούπια– μπορούν να φτάσουν και τα 1.000. Συγκριτικά αναφέρουμε τα κολιμπρί, που καταφέρνουν μέχρι και 90 φτερουγίσματα το δευτερόλεπτο.

Υπάρχει νανισμός στο ζωικό βασίλειο;

Ο νανισμός είναι αρκετά συνηθισμένος στους ανθρώπους. Εμφανίζεται όμως και στα ζώα;

Άτομα που, για κάποιο λόγο, είναι πολύ πιο μικρόσωμα από τα ομοειδή τους, απαντώνται συχνά και ανάμεσα στα ζώα, όπως και στους ανθρώπους. Στη φύση, όμως, αυτά τα άτομα δυσκολεύονται ιδιαίτερα να επιβιώσουν, σε σχέση με τα ζώα κανονικών διαστάσεων, και πεθαίνουν πρόωρα ή γίνονται λεία των αρπακτικών.

Υπάρχουν όμως και ζώα που, λόγω κάποιας γενετικής μετάλλαξης, είναι αφύσικα μικρόσωμα, και τα οποία ο άνθρωπος χρησιμοποίησε για την αναπαραγωγή διαφόρων τύπων οικόσιτων ζώων που υπάρχουν. Αυτό ισχύει, π.χ., για το αργεντίνικο άλογο Falabella, το ύψος της ράχης του οποίου μερικές φορές δεν ξεπερνάει το μισό μέτρο. Πρόγονος του Falabella λέγεται ότι είναι ένα άλογο-νάνος, που ζούσε στην Αργεντινή το 19ο αιώνα. Άλλα μικροσκοπικά άλογα προήλθαν είτε από αναπαραγωγή βραχύσωμων ατόμων είτε από τα πόνι του Σέτλαντ, τα οποία είναι η πιο μικρόσωμη ράτσα αλόγων που υπάρχει στη φύση.

Το πόνι του Σέτλαντ κατάγεται, πιθανότατα, από κανονικά άλογα, που μεταφέρθηκαν κάποτε στα νησιά Σέτλαντ. Λόγω των δύσκολων κλιματικών συνθηκών που επικρατούν εκεί και της περιορισμένης τροφής, η φυσική επιλογή ευνόησε τα πιο μικρόσωμα άλογα.

Αυτό το φαινόμενο, δηλαδή να προκύψει μια μικρόσωμη ράτσα από κανονικά ζώα, είναι συνηθισμένο στο ζωικό βασίλειο. Οι παραλλαγές αυτές, οι οποίες ονομάζονται επίσης νάνες φυλές, απαντώνται συνήθως σε μικρά νησιά, όπου οι συνθήκες ζωής δίνουν ένα πλεονέκτημα στα μικρόσωμα άτομα. Αυτό παρατηρείται, μεταξύ άλλων, σε πολλές περιοχές της Ινδονησίας.