في يوليو 2012 ، انتهى التحول لمدة ستة أشهر في محطة الفضاء الدولية رائد الفضاء دونالد بيتيت. في المدار في وقت فراغه ، سجل دون مقاطع فيديو علمية شائعة مع تجارب في انعدام الجاذبية تسمى
العلوم خارج المجال . كانت التجارب غير عادية وجميلة للغاية ، أتذكر بسرور شاهدتها قبل خمس سنوات. ربما بسبب تاريخ الذكرى السنوية ، وتذكرهم مرة أخرى ، فوجئت بملاحظة قلة المشاهدات على موقع يوتيوب التي تم جمعها. حسنًا ، سيكون الأمر بالنسبة إلى المزيد من القراء حداثة ، وسيكون تذكرها مفيدًا.
ظهرت الإعلانات كإذاعة علمية شعبية ، مع فاصل زمني لمدة أسبوع أو أسبوعين ، وفي نهاية كل إعلان تجاري ، طرح دون على الجمهور سؤالًا موضوعيًا.
الإجابات تحت المفسدين حتى تتمكن من التفكير بهدوء (هناك أسئلة صعبة للغاية). الكلام في الإعلانات التجارية هو بالطبع اللغة الإنجليزية ، ولكن يمكنك قراءة الترجمة التلقائية للترجمات ، وسبقت الفيديو بالتعليقات / التفسيرات.
الحلقة الأولى تجربة إبر الحياكة
في محطة الفضاء الدولية (ISS) ، يمكنك أخذ كمية صغيرة من الأغراض الشخصية ، وعلى الأرجح ذهبت إبر الحياكة إلى الفضاء لأول مرة. ولكن ليس للحياكة ، ولكن للتجارب مع الكهرباء الساكنة. إذا قمت بفرك الكلام ، فسوف تحصل على شحنة كهربائية. وسوف تنجذب إليها قطرة ماء لها شحنة معاكسة ، تحلق في دوائر. تخضع قوة الجاذبية لقانون المربعات العكسية ، وسوف يتحرك الهبوط مثل القمر الصناعي الصغير (قوى الجاذبية تطيع هذا القانون أيضًا). مع استثناء واحد ، يمكن تمثيل مصدر الجاذبية في الطبيعة كنقطة مادية (النجوم والكواكب والأجسام الثقيلة الأخرى لها شكل كروي) ، ولكن هنا تحول مجال القوة إلى أسطواني ، ولا يتحرك الهبوط في مستوى المدار ، ولكن في منطقة ثلاثية الأبعاد. يمكن أيضًا مقارنة حركة القطرة بسلوك الجسيمات المشحونة من الرياح الشمسية التي تدخل المجال المغناطيسي للأرض.
سؤال: في نهاية الفيديو د. يضع Pettit إبرة نايلون بالقرب من المحقنة ، والتي تحقن الماء بالقرب من إبرة تفلون. لماذا يحتاج دون إلى نايلون ، ولماذا يكون الثاني هو تفلون؟
الجوابيلتقط التفلون الإلكترونات من المواد التي يفرك بها ، ويحصل على شحنة سالبة. النايلون ، على العكس من ذلك ، يتخلى عن الإلكترونات عند فركها ، ويكتسب شحنة موجبة. قطرات الماء المتطايرة بالقرب من إبرة نايلون تكتسب شحنة موجبة صغيرة منها. يتم جذب شحنات مختلفة ، وتبدأ قطرات الماء في الميل إلى التحدث المشحون بالسالب.
الحلقة الثانية. رواد الفضاء
لم يتم ذكر هذا في الفيديو ، ولكن دون بيتيت نفسه اخترع كأس الشرب في انعدام الجاذبية في عام 2008 في رحلته السابقة. عادة يشرب رواد الفضاء ورواد الفضاء من الأكياس البلاستيكية مع الأنابيب. يمكنهم تربية المشروبات المجففة أو الشاي أو القهوة. ولكن إذا صنعنا كوبًا خاصًا بزاوية على جانب واحد ، فإن التأثير الشعري سيتسبب في ارتفاع السائل في هذا المكان. ومن الكوب يمكنك رش السائل. في الفيديو ، يقوم رواد الفضاء ورواد الفضاء بربط نظاراتهم لأول مرة في حالة انعدام الجاذبية. تصميم Pettit بسيط للغاية ، ثم طوروا
أكوابًا مجعدة جميلة ، لكنهم يستخدمون نفس التأثير. يتم استخدام نفس التأثير الشعري في علم الصواريخ "الجاد" - حيث تحافظ الزوايا المتشابهة على الوقود السائل بالقرب من عنق الخزان بحيث لا تدخل فقاعة الغاز المعززة المحركات عند إطلاقها. في وقت لاحق ، عندما يبدأ المحرك في الحصول على الجر ، سيكون الوقود السائل أقل تحت وزنه.
السؤال: لماذا لا يمكنك استخدام كوب عادي بدون خطورة؟
الجواببسبب قوى الترطيب ، تميل المياه إلى الانتشار على الجدران. ويمكن أن يؤدي القليل من الاضطراب ، مثل الارتشاح ، إلى تمزيق الماء من السطح. إذا لم تستطع قوى التوتر السطحي الاحتفاظ بالماء ، فستنتشر في كل مكان. في دائرة الفضاء ، يبقى السائل على الجدران ، والقوى الشعرية لا تسمح للماء بالانفصال عنها عندما تشرب.
الحلقة 3. فيزياء الأغشية الرقيقة
على الأرض ، لا يمكنك الحصول على فيلم من الماء إلا إذا قللت بشدة من التوتر السطحي. غالبًا ما يتم تنفيذ هذه التجربة دون قصد من قبل الأطفال ، حيث يلعبون بفقاعات الصابون. عندما يكون هناك جاذبية ، لا يمكن للمرء الحصول على فيلم من الماء المقطر ، ولكن في حالة انعدام الوزن تظهر تأثيرات مذهلة - قطرات الماء التي يتم رميها من حقنة يمكن أن تدخل الفيلم ، أو تعكسه أو حتى تطير من خلاله. وإذا أخذنا مكواة لحام وقمنا بإنشاء درجة حرارة متدرجة ،
فإن تأثير مارانجوني سيظهر في الفيلم - حركة المادة بسبب الاختلاف في التوتر السطحي. في هذه الحالة ، يمكنك الحصول على الحركة في الاتجاه المعاكس. إذا كان فيلم الماء محدبًا ، أي أكثر سمكًا في المركز ، فسيكون الحمل الحراري جانبيًا ، وإذا كان الفيلم مقعرًا ، أي أرق في المركز منه عند الحواف ، فسيتم توجيه الحمل الحراري إلى المركز.
سؤال: لماذا يحدد شكل الغشاء المائي اتجاه تأثير المارانجوني؟
الجوابيقلل التسخين من التوتر السطحي ويبدأ الماء في الابتعاد عن مصدر الحرارة. ولكن في أي اتجاه ستذهب؟ تسخن المياه بشكل أسرع حيث تكون الطبقة أرق ، لذلك تميل إلى السير على طول مسار أرق. في حالة فيلم محدب ، هذه هي الحواف ، في حالة فيلم مقعر ، المركز.
الحلقة 4. الدوامات والعدسات
تجارب مستمرة مع الأغشية الرقيقة. إن قوى اللزوجة ضعيفة نسبيًا فيها ، لذلك ، إذا قمت بلف مثل هذا الفيلم ، بعد تلوينه مسبقًا ، فسيتبين أنه قادر على الدوران لمدة دقائق. تشكل قطرة من الصبغة ، بعد سقوطها على الفيلم ، شكلًا على شكل فطر ، وهو في الواقع جزء طولي من الحلقة الدوامة. يمكن الحصول على نفس التأثير إذا نفخت من خلال الأنبوب على الفيلم. وأخيرًا ، يعمل الفيلم المائي مثل العدسة - سيتم تجميع محدب (إيجابي) ، وسوف ينتشر مقعر (سلبي). لن يتم تكبير أو تصغير الفيلم المسطح.
سؤال: كيف تؤثر اللزوجة على الدوامة؟
الجوابكلما زادت اللزوجة ، كلما كانت الدوامة أصغر ، لأنه كلما زادت اللزوجة ، زادت جاذبية الجزيئات ، وبالتالي ، على سبيل المثال ، ستكون الدوامات في العسل أقل من الماء.
الحلقة 5. ترفيه مع فقاعات
نظرًا لقوى التوتر السطحي في انعدام الجاذبية ، من الممكن عمل فقاعة من الهواء داخل فقاعة خارج الماء ، وبنجاح معين لبعض الوقت - فقاعة خارج الهواء داخل فقاعة خارج الماء تتطاير داخل فقاعة هواء داخل فقاعة ماء. وكل هذا يدور أيضا.
السؤال: لماذا ، عندما تدور الفقاعة الأكبر ، تتم محاذاة الفقاعات الموجودة بداخلها؟
الجواببدون الجاذبية ، يمكن لقوة الطرد المركزي فقط أن تعمل على الفقاعات. الماء أكثر كثافة من الهواء ، لذلك يتم إخراجه إلى المحيط (ولكن الماء لديه رابطة أقوى بين الجزيئات ، لذلك لا يتشتت) ، ويتجمع الهواء في المركز ، لأن المساحة المتبقية تشغلها المياه.
الحلقة 6. الأرض تحت الحمراء
تحتوي المحطة على كاميرا تعمل بالتصوير في نطاق الأشعة تحت الحمراء القريب. يسمح لك وجود كاميرا مشابهة يتم التقاطها في النطاق المرئي بالتناوب في النظر إلى نفس التضاريس في نطاقات مختلفة. إن نطاق الأشعة تحت الحمراء يجعل النباتات ملحوظة للغاية ، مما يسمح ليس فقط بالتقاط صور جميلة ، ولكن أيضًا لاستخدام البيانات التي تم الحصول عليها في العلوم والاقتصاد الوطني.
السؤال: لماذا تكون الأشعة تحت الحمراء حمراء والمدن رمادية؟
الجوابتعكس النباتات ضوء الأشعة تحت الحمراء. تم التقاط الصور على الجانب النهاري ، لذلك تعكس النباتات الأشعة تحت الحمراء ، وتمتص المدن الخرسانية. على الجانب الليلي ، سيكون العكس هو الصحيح ، لأن المدن سوف تنبعث منها الحرارة المتراكمة.
الحلقة 7. موجات صوتية في الفضاء
في هذا الفيديو ، وجد دون مكبرات الصوت القديمة ، التي قطرت الماء عليها ، وبدأ في تطبيق نغمات نظيفة في منطقة 20-40 هيرتز ومشاهدة ما حدث. اتضح أنه جميل للغاية ، وعلى جاذبية الأرض لن يسمح برؤية ذلك.
السؤال: لماذا تستخدم الترددات المنخفضة؟
الجوابنعتقد أن هذا يرجع إلى أن الترددات المنخفضة تسمح بتشكيل الموجات الدائمة. تتشكل الموجة القائمة عندما تتقاطع موجتان تتحركان في الاتجاه المعاكس ، مما يخلق تداخلًا يضخم السعة ويقللها. هذا على الأرجح في الترددات المنخفضة.