Pada Juli 2012, pergeseran enam bulan di ISS astronot Donald Pettit berakhir. Di orbit di waktu luangnya, Don merekam video sains populer dengan eksperimen tanpa gravitasi yang disebut
Science off the Sphere . Eksperimen itu sangat tidak biasa dan indah, saya ingat dengan kesenangan apa yang saya saksikan lima tahun lalu. Mungkin karena tanggal ulang tahun, mengingatnya lagi, saya terkejut melihat betapa sedikit penayangan di YouTube yang dikumpulkan video ini. Nah, maka untuk lebih banyak pembaca mereka akan menjadi hal yang baru, dan mengingat mereka akan berguna.
Iklan muncul sebagai siaran sains populer, dengan selang waktu satu atau dua minggu, dan pada akhir setiap iklan, Don mengajukan pertanyaan tematis kepada hadirin.
Jawabannya ada di bawah spoiler sehingga Anda dapat berpikir dengan tenang (ada pertanyaan yang sangat sulit). Pidato dalam iklan, tentu saja, adalah bahasa Inggris, tetapi Anda dapat membaca terjemahan otomatis dari subtitle, dan saya mendahului video dengan komentar / penjelasan.
Episode Satu Eksperimen jarum rajut
Di ISS, Anda dapat mengambil sejumlah kecil barang pribadi, dan jarum rajut, kemungkinan besar, pergi ke luar angkasa untuk pertama kalinya. Tapi bukan untuk rajutan, tapi untuk eksperimen dengan elektrostatik. Jika Anda menggosok berbicara, itu akan memperoleh muatan listrik. Dan setetes air yang memiliki muatan berlawanan akan tertarik padanya, terbang berputar-putar. Gaya gravitasi mematuhi hukum kuadrat terbalik, dan penurunannya akan bergerak seperti satelit kecil (gaya gravitasi juga mematuhi hukum ini). Dengan satu pengecualian, sumber gravitasi di alam dapat direpresentasikan sebagai titik material (bintang, planet, dan benda berat lainnya memiliki bentuk bulat), tetapi di sini medan gaya berubah menjadi silindris, dan penurunannya tidak bergerak di bidang orbit, tetapi di wilayah tiga dimensi. Gerakan tetesan juga dapat dibandingkan dengan perilaku partikel bermuatan angin matahari yang memasuki medan magnet bumi.
Pertanyaan: Di akhir video, Dr. Pettit menempatkan jarum nilon di dekat jarum suntik, yang menyuntikkan air di dekat jarum Teflon. Mengapa Don membutuhkan nilon, dan mengapa yang kedua adalah Teflon?
JawabannyaTeflon mengambil elektron dari bahan yang digosoknya, memperoleh muatan negatif. Nylon, sebaliknya, melepaskan elektron ketika digosok, dan memperoleh muatan positif. Tetesan air yang terbang di dekat jarum nilon mendapatkan muatan positif kecil darinya. Muatan yang berbeda ditarik, dan tetesan air mulai cenderung ke arah yang bermuatan negatif.
Episode Dua. Bistronauts
Ini tidak disebutkan dalam video, tetapi Don Pettit yang sama menemukan cangkir minum di gravitasi nol pada tahun 2008 di penerbangan sebelumnya. Biasanya astronot dan astronot minum dari kantong plastik dengan tubulus. Mereka dapat menghasilkan minuman bubuk, menyeduh teh atau kopi. Tetapi jika kita membuat cangkir khusus dengan sudut di satu sisi, efek kapiler akan menyebabkan cairan naik di tempat ini. Dan dari cangkir Anda bisa menyesap cairan. Dalam video tersebut, para astronot dan astronot mendentingkan kacamata mereka untuk pertama kalinya dalam gravitasi nol. Desain Pettit cukup sederhana, kemudian mereka mengembangkan
cangkir keriting yang indah, tetapi mereka menggunakan efek yang sama. Efek kapiler yang sama digunakan dalam ilmu roket "serius" - sudut yang sama menyimpan bahan bakar cair di dekat leher tangki sehingga ketika mulai, gelembung gas semburan tidak masuk ke mesin. Kemudian, ketika mesin mulai mendapatkan traksi, bahan bakar cair akan lebih rendah karena beratnya sendiri.
Pertanyaan: Mengapa Anda tidak bisa menggunakan cangkir biasa dalam gravitasi nol?
JawabannyaKarena kekuatan pembasahan, air akan cenderung menyebar di dinding. Dan sedikit gangguan, seperti menghirup, dapat merobek air dari permukaan. Jika gaya tegangan permukaan tidak bisa menahan air, itu akan tersebar di mana-mana. Dalam lingkaran luar angkasa, cairan tetap berada di dinding, dan kekuatan kapiler tidak memungkinkan air untuk melepaskan diri dari mereka ketika Anda minum.
Episode 3. Fisika Film Tipis
Di Bumi, Anda bisa mendapatkan lapisan air hanya jika Anda secara serius mengurangi tegangan permukaannya. Eksperimen ini seringkali tanpa disadari dilakukan oleh anak-anak, bermain dengan gelembung sabun. Ketika ada gravitasi, film tidak dapat diperoleh dari air suling, tetapi dalam bobotnya, efek luar biasa muncul - tetesan air yang dikeluarkan dari jarum suntik dapat masuk ke film, memantulkannya atau bahkan terbang menembusnya. Dan jika kita mengambil besi solder dan menciptakan gradien suhu, maka
efek Marangoni akan
muncul dalam film - pergerakan zat karena perbedaan tegangan permukaan. Dalam hal ini, Anda bisa mendapatkan gerakan ke arah yang berlawanan. Jika lapisan air cembung, yaitu, lebih tebal di tengah, maka konveksi akan menjadi menyamping, dan jika lapisan ini cekung, yaitu lebih tipis di tengah daripada di tepinya, maka konveksi akan diarahkan ke tengah.
Pertanyaan: Mengapa bentuk film air menentukan arah efek Marangoni?
JawabannyaPemanasan mengurangi tegangan permukaan dan air mulai menjauh dari sumber panas. Tapi ke arah mana dia akan pergi? Air memanas lebih cepat di mana lapisannya lebih tipis, sehingga cenderung menyusuri jalur yang lebih tipis. Dalam kasus film cembung, ini adalah tepi, dalam kasus film cekung, pusat.
Episode 4. Vortisitas dan lensa
Percobaan lanjutan dengan film tipis. Kekuatan viskositas relatif lemah di dalamnya, oleh karena itu, jika Anda memutar film seperti itu, setelah sebelumnya diwarnai, akan terlihat bahwa ia dapat diputar selama beberapa menit. Setetes pewarna, setelah jatuh di film, membentuk sosok berbentuk jamur, yang, pada kenyataannya, merupakan bagian longitudinal dari cincin pusaran. Efek yang sama dapat diperoleh jika Anda meniup tabung ke film. Dan akhirnya, film air berfungsi seperti lensa - cembung akan mengumpulkan (positif), dan cekung akan berserakan (negatif). Film datar tidak akan memperbesar atau memperkecil.
Pertanyaan: Bagaimana viskositas mempengaruhi pusaran?
JawabannyaSemakin tinggi viskositas, semakin kecil vorteksnya, karena semakin tinggi viskositasnya, semakin besar pula daya tarik molekul-molekulnya, oleh karena itu, misalnya, vortisitas dalam madu akan lebih sedikit daripada dalam air.
Episode 5. Hiburan dengan Bubbles
Karena kekuatan tegangan permukaan dalam gravitasi nol, adalah mungkin untuk membuat gelembung udara di dalam gelembung air, dan dengan keberhasilan tertentu untuk sementara waktu - gelembung udara keluar gelembung udara yang terbang di dalam gelembung udara di dalam gelembung air. Dan semua ini juga berputar.
Pertanyaan: Mengapa, ketika gelembung terbesar berputar, gelembung di dalamnya sejajar di tengah?
JawabannyaTanpa gravitasi, hanya gaya sentrifugal yang dapat bekerja pada gelembung. Air lebih padat daripada udara, sehingga dikeluarkan ke pinggiran (tetapi air memiliki ikatan yang lebih kuat antara molekul, sehingga tidak menyebar), dan udara terkumpul di tengah, karena sisa ruang ditempati oleh air.
Episode 6. Inframerah Bumi
Stasiun ini memiliki kamera yang memotret dalam jarak inframerah dekat. Kehadiran kamera serupa yang memotret dalam rentang yang terlihat memungkinkan Anda untuk bergiliran melihat medan yang sama dalam rentang yang berbeda. Rentang IR membuat vegetasi sangat terlihat, yang memungkinkan tidak hanya untuk mengambil foto yang indah, tetapi juga menggunakan data yang diperoleh dalam sains dan ekonomi nasional.
Pertanyaan: Mengapa tanaman IR berwarna merah dan kota berwarna abu-abu?
JawabannyaTanaman memantulkan cahaya inframerah. Foto diambil pada siang hari, sehingga tanaman memantulkan IR, dan kota-kota beton menyerap. Di sisi malam itu akan menjadi sebaliknya, karena kota akan memancarkan akumulasi panas.
Episode 7. Gelombang suara di luar angkasa
Dalam video ini, Don menemukan speaker lama, air menetes pada mereka, mulai menerapkan nada bersih di wilayah 20-40 Hertz dan menonton apa yang terjadi. Ternyata sangat indah, dan di Bumi gravitasi tidak akan membiarkan ini terlihat.
Pertanyaan: Mengapa frekuensi rendah digunakan?
JawabannyaKami pikir ini karena frekuensi rendah memungkinkan gelombang berdiri terbentuk. Gelombang berdiri terbentuk ketika dua gelombang bergerak dalam arah yang berlawanan berpotongan, menciptakan interferensi yang memperbesar dan mengurangi amplitudo. Ini lebih cenderung pada frekuensi rendah.