Κανόνας του δεξιού ή του αριστερού χεριού ;

Υπάρχουν δυο είδη διανυσματικών φυσικών μεγεθών. Τα «γνήσια διανύσματα»,όπως π.χ. η θέση ,  η ταχύτητα , η δύναμη , η ορμή , η ένταση του ηλεκτρικού πεδίου  κ.α., η κατεύθυνση των οποίων δεν εξαρτάται από «κάποιο κανόνα δεξιού χεριού». Αυτά στα μαθηματικά ονομάζονται πολικά διανύσματα. Χαρακτηριστικό των πολικών διανυσμάτων είναι η κατοπτρική τους συμμετρία, όπως βλέπουμε στο παρακάτω σχήμα την σύνθεση των (πολικών) διανυσμάτων ταχύτητας.

Υπάρχουν και τα «ψευδοδιανύσματα», όπως π.x. η γωνιακή ταχύτητα , η ένταση του μαγνητικού πεδίου , η στροφορμή  κ.α., των οποίων η κατεύθυνση καθορίζεται από τον «κανόνα του δεξιού χεριού». Αυτά ονομάζονται αξονικά διανύσματα. Τα αξονικά διανύσματα δεν μετασχηματίζονται στις ανακλάσεις όπως τα πολικά. Για παράδειγμα δείτε το κατοπτρικό είδωλο της στροφορμής:
ή της γωνιακής ταχύτητας ενός περιστρεφόμενου δίσκου σε σχέση με το πολικό διάνυσμα μιας δύναμης
Η ένταση του μαγνητικού πεδίου, όπως είπαμε και παραπάνω είναι αξονικό διάνυσμα και δεν εμφανίζει κατοπτρική συμμετρία:

Η κατεύθυνση της έντασης μαγνητικού πεδίου κυκλικού ρευματοφόρου αγωγού καθορίζεται με τον κανόνα δεξιού χεριού

Όμως, οι φυσικά παρατηρούμενες ποσότητες στον ηλεκτρομαγνητισμό, δεν έχουν να κάνουν με κανόνες δεξιού και αριστερού χεριού. Οι ηλεκτρομαγνητικές αλληλεπιδράσεις είναι συμμετρικές ως προς την ανάκλαση.

Κάθε φορά που υπολογίζουμε τις μαγνητικές δυνάμεις ανάμεσα σε δυο ρευματοφόρους αγωγούς, το αποτέλεσμα θα είναι το ίδιο είτε χρησιμοποιούμε κανόνα του δεξιού είτε αριστερού χεριού. Οι εξισώσεις μας οδηγούν πάντα και ανεξάρτητα από μια τέτοια σύμβαση στο τελικό αποτέλεσμα ότι τα παράλληλα ρεύματα ρεύματα έλκονται, ενώ τα αντιπαράλληλα απωθούνται (δοκιμάστε να υπολογίσετε τη δύναμη Laplace χρησιμοποιώντας κανόνες αριστερού χεριού). Μια δύναμη έλξης ή άπωσης είναι ένα πολικό διάνυσμα.

Αυτό συμβαίνει, επειδή κατά την περιγραφή της αλληλεπίδρασης π.χ. των παράλληλων ηλεκτρικών ρευμάτων, χρησιμοποιούμε δυο φορές τον κανόνα του δεξιού χεριού, μια για να βρούμε την φορά της έντασης του το μαγνητικό πεδίο Β και μια για να βρούμε την δύναμη Laplace που ασκεί αυτό το πεδίο στον ρευματοφόρο αγωγό. Αλλά το να χρησιμοποιήσουμε δυο φορές τον κανόνα του δεξιού χεριού, είναι το ίδιο με το να χρησιμοποιήσουμε δυο φορές τον κανόνα του αριστερού χεριού.

Αν επιθυμούσαμε να αλλάξουμε τη σύμβασή μας χρησιμοποιώντας τον κανόνα του αριστερού χεριού, όλα τα μαγνητικά πεδία θα είχαν αντιστραφεί, αλλά όλες οι δυνάμεις ή καλύτερα, όλες οι παρατηρούμενες επιταχύνσεις των σωματιδίων, θα παρέμεναν αμετάβλητες.

Παρότι οι φυσικοί από την δεκαετία του 1950 είχαν ανακαλύψει προς μεγάλη τους έκπληξη, πως δεν είναι όλοι οι νόμοι της φυσικής αναλλοίωτοι ως προς την κατοπτρική ανάκλαση, οι νόμοι του ηλεκτρομαγνητισμού, διαθέτουν αυτή την βασική συμμετρία.

πηγή: http://www.feynmanlectures.caltech.edu

Μια εντυπωσιακή απεικόνιση μαύρης τρύπας από τη NASA

Για πρώτη φορά στην ιστορία της αστρονομίας τον περασμένο Απρίλιο είδαμε την πρώτη φωτογραφία μιας μαύρης τρύπας ή πιο συγκεκριμένα αυτό που υπάρχει γύρω από μια μαύρη τρύπα. Επρόκειτο για την υπερμεγέθη μαύρη τρύπα στο κέντρο του γαλαξία του γαλαξία Messier 87 με μάζα 6,5 δισεκατομμύρια φορές την μάζα του Ήλιου και διάμετρο 40 δισεκατομμύρια χιλιόμετρα, σε απόσταση 52 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη.

Όταν μια μαύρη τρύπα, δεν είναι απομονωμένη αλλά περιβάλλεται από αέριο ή σκόνη, τότε η ύλη αυτή έλκεται με τέτοιο τρόπο που αρχίζει να περιφέρεται γύρω της. Όμως τα πλησιέστερα προς την μαύρη τρύπα στρώματα κινούνται γρηγορότερα και αναπτύσσεται τριβή μεταξύ των διαδοχικών στρωμάτων έτσι ώστε το υλικό να θερμαίνεται και να εκπέμπει έντονο φως. Επομένως στις μαύρες τρύπες που περιβάλλονται από αέρια και σκόνη, δημιουργείται ένας φωτοβόλος δίσκος.

Η πρώτη φωτογραφία μαύρης τρύπας στην ιστορία της ανθρωπότητας. Βρίσκεται στο κέντρο του γαλαξία Messier 87, που απέχει 52 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη.

Το έντονο πορτοκαλί χρώμα που φαίνεται στην φωτογραφία της μαύρης τρύπας είναι ο επονομαζόμενος δίσκος προσαύξησης. Και το μαύρο στο μέσον είναι η σκιά της μαύρης τρύπας. Η σκιά προκαλείται από το φως που κάμπτεται εξαιτίας της βαρύτητας της μαύρης τρύπας και παγιδεύεται στον ορίζοντα των γεγονότων (διαβάστε περισσότερα: «Αυτή είναι η πρώτη φωτογραφία μιας μαύρης τρύπας»). Όμως, η εν λόγω φωτογραφία μαύρης τρύπας, παρότι ένα πραγματικά εντυπωσιακό επίτευγμα της επιστημονικής εφευρετικότητας, είναι σχετικά χαμηλής ανάλυσης.

Μια νέα προσομοίωση της ΝASA μας δείχνει τι παραπάνω θα μπορούσαμε να δούμε σε εικόνες υψηλής ανάλυσης μιας υπερμεγέθους μαύρης τρύπας (όπως αυτή στο κέντρο του γαλαξία Messier 87):
Για την ιστορία, η πρώτη εικόνα προσομοίωσης μιας μαύρης τρύπας, έγινε το 1978 με την βοήθεια ενός υπολογιστή IBM 7040, από τον Γάλλο αστροφυσικό Jean-Pierre Luminet, και μοιάζει αρκετά με την προσομοίωση της NASA:
πηγή: https://www.sciencealert.com/this-new-nasa-visualisation-of-a-black-hole-is-so-beautiful-we-could-cry

Μυστηριώδεις μαγνητικοί παλμοί εντοπίστηκαν στον Άρη

Κατά την διάρκεια της νύχτας στον Άρη το μαγνητικό πεδίο του κάποιες φορές αρχίζει να πάλλεται με τρόπους που δεν είχαν παρατηρηθεί ποτέ στο παρελθόν- και το αίτιο είναι εντελώς άγνωστο.

Όπως αναφέρει το National Geographic, πρόκειται για μια ιδιαίτερα ενδιαφέρουσα ανακάλυψη του InSight της NASA, το οποίο προσεδαφίστηκε τον Νοέμβριο του 2018 και έκτοτε συλλέγει στοιχεία για την καλύτερη κατανόηση του πλανήτη. Σε μια σειρά παρουσιάσεων που έγιναν σε κοινή συνάντηση του European Planetary Science Congress και της American Astronomical Society, αρχικά δεδομένα δείχνουν πως κάτι περίεργο συμβαίνει με τους μαγνητικούς «μηχανισμούς» του Άρη.

Πέρα από τους ανεξήγητους παλμούς, τα δεδομένα του InSight δείχνουν πως o φλοιός του Άρη είναι πολύ ισχυρότερος μαγνητικά από ό,τι πιστευόταν ως τώρα. Επιπλέον, το σκάφος εντόπισε ένα περιέργως ηλεκτρικά αγώγιμο στρώμα, πάχους περίπου 4 χλμ, βαθιά κάτω από την επιφάνεια του πλανήτη. Αν και είναι ακόμα νωρίς για να εξαχθούν συμπεράσματα με βεβαιότητα, υπάρχει περίπτωση το στρώμα αυτό να είναι ένα μεγάλο απόθεμα νερού σε υγρή μορφή.

Στη Γη, το εδαφικό νερό είναι πρακτικά μια «κρυμμένη θάλασσα», που είναι κλεισμένη σε άμμο, έδαφος και βράχους. Εάν κάτι τέτοιο διαπιστωθεί πως υπάρχει και στον Άρη, θα είναι ιδιαίτερα σημαντικό από πολλές απόψεις, και ειδικά όσον αφορά στις (πιθανές) δυνατότητές του να υποστηρίξει την παρουσία ζωής στο παρελθόν ή στο παρόν.

Η Γη έχει ένα μεγάλο μαγνητικό πεδίο χάρη στην περιστροφή και στην παρουσία υγρού στον εξώτερο πυρήνα της. Είναι γνωστό πως το πεδίο αυτό υπάρχει από πολύ παλιά, και ότι έχει υποστεί μεταβολές με το πέρασμα των γεωλογικών περιόδων, όπως προκύπτει από τη μελέτη συγκεκριμένων ορυκτών στον φλοιό του πλανήτη μας. Η ιστορία του μαγνητικού πεδίου του Άρη είναι αντίστοιχα «αποθηκευμένη» στον φλοιό του, κάτι που είχε διαπιστωθεί το 1997 χάρη στο Mars Global Surveyor.

To μαγνητόμετρο του InSight, που ήταν το πρώτο που τοποθετήθηκε στην επιφάνεια του Άρη, έδωσε στους επιστήμονες τα καλύτερα στοιχεία μέχρι τώρα σχετικά με το μαγνητικό πεδίο του φλοιού- και αυτά προκάλεσαν έκπληξη, καθώς το μαγνητικό πεδίο κοντά στο σκάφος ήταν περίπου 20 φορές πιο ισχυρό από ό,τι αναμενόταν. Επίσης, διαπιστώθηκε πως το πεδίο κοντά στη θέση του InSight αναταρασσόταν σποραδικά. Οι παλμοί αυτοί είναι αναταράξεις στην ένταση ή την κατεύθυνση του μαγνητικού πεδίου, και δεν είναι εντελώς ασυνήθιστοι, καθώς συμβαίνουν στη Γη και έχουν παρατηρηθεί στον Άρη εξαιτίας δραστηριότητας της ατμόσφαιρας, ηλιακού ανέμου κ.α. Ωστόσο, μεγάλα ερωτηματικά δημιουργεί το «timing» τους: Συμβαίνουν τα μεσάνυχτα του Άρη, σαν να «ενεργοποιούνται» από κάποιο αόρατο χρονόμετρο. Αν και δεν έχει εξηγηθεί, υπάρχει μια θεωρία: Ο Άρης δεν έχει ισχυρό πλανητικό μαγνητικό πεδίο πλέον, ωστόσο περιβάλλεται από μια αδύναμη μαγνητική «φούσκα» που δημιουργείται καθώς ο ηλιακός άνεμος αλληλεπιδρά με τη λεπτή του ατμόσφαιρα. Η «φούσκα» αυτή συμπιέζεται με το μαγνητικό πεδίο του ηλιακού ανέμου, με αποτέλεσμα μέρος της «φούσκας» να παίρνει τη μορφή ουράς. Τα μεσάνυχτα, η θέση του InSight ευθυγραμμίζεται με αυτή την ουρά, και τότε η «ουρά» μπορεί να αλληλεπιδρά με το μαγνητικό πεδίο της επιφάνειας, προκαλώντας το φαινόμενο.

πηγή: https://www.naftemporiki.gr/story/1517555/mustiriodeis-magnitikoi-palmoi-entopistikan-ston-ari

Ο «νέος» περιοδικός πίνακας που δείχνει ποια στοιχεία θα εξαφανιστούν

… από την Γη τα επόμενα 100 χρόνια

Σ’ αυτόν τον περιοδικό πίνακα το μέγεθος των «κουτιών» που περιέχουν το κάθε στοιχείο είναι ανάλογο με την αφθονία του στοιχείου στη Γη. Το χρώμα του κουτιού μας δείχνει ποια στοιχεία κινδυνεύουν να εξαφανιστούν στο μέλλον και ποια όχι. Για παράδειγμα, το οξυγόνο είναι άφθονο, ενώ το ίνδιο και το ήλιο μπορεί σύντομα να γίνουν πολύ σπάνια, εξαιτίας της αλόγιστης χρήσης τους: το ίνδιο στα έξυπνα κινητά και το ήλιο … στα μπαλόνια των πάρτι.
Παρατηρείστε πόσα στοιχεία του πίνακα χρησιμοποιούνται στην κατασκευή των κινητών τηλεφώνων!

Τον νέο περιοδικό πίνακα έδωσε στην δημοσιότητα η European Chemical Society (ή EuChemS), η οποία εκπροσωπεί περισσότερους από 160,000 χημικούς, λόγω της συμπλήρωσης 150 χρόνων από την δημοσίευση του πρώτου περιοδικού πίνακα στοιχείων από τον Ρώσο χημικό Dmitri Mendeleev, το 1869.

Ο Περιοδικός Πίνακας τον οποίο δημοσίευσε to 1869 ο Μεντελέγιεφ δυο εβδομάδες μετά το όνειρό του στην ιστορική εργασία του «Ένα προτεινόμενο σύστημα για τα στοιχεία»

Φωτογραφίες αεροπλάνων που «σπάνε» το φράγμα του ήχου

«Ποτέ δεν πιστεύαμε ότι (οι φωτογραφίες) θα ήταν τόσο καθαρές, τόσο όμορφες», δηλώνει ο Τζέι Τι Χάινεκ, φυσικός της NASA.
Οι επιστήμονες της NASA για πρώτη φορά κατάφεραν να αποτυπώσουν τη στιγμή που υπερηχητικά μαχητικά T-38 «σπάνε» το φράγμα του ήχου.
Η συγκεκριμένη φωτογραφική τεχνική αναπτυσσόταν για πάνω από 10 χρόνια από τους επιστήμονες της NASA. Ένα αεροσκάφος B-200 King Air φωτογράφιζε τα μαχητικά από απόσταση 2.000 ποδιών και σε ύψος 30.000 ποδιών. Οι κάμερες φωτογράφιζαν το ταξίδι τους με 1.200 καρέ το δευτερόλεπτο.
«Είμαι εκστασιασμένος με το πόσο καλά βγήκαν οι φωτογραφίες», τονίζει ο Χάινεκ.