Ciência no mundo inteiro, parte 1

Em julho de 2012, o turno de seis meses na ISS do astronauta Donald Pettit terminou. Em órbita em seu tempo livre, Don gravou vídeos científicos populares com experimentos em gravidade zero chamados Science off the Sphere . As experiências foram muito incomuns e bonitas, lembro-me com que prazer as assisti cinco anos atrás. Talvez por causa da data de aniversário, lembrando-me deles novamente, fiquei surpreso ao perceber o quão poucas visualizações no YouTube esses vídeos foram coletadas. Bem, para mais leitores eles serão uma novidade, e lembrá-los será útil.

Os comerciais saíram como uma difusão científica popular, com um intervalo de uma ou duas semanas e, ao final de cada comercial, Don fez uma pergunta temática ao público. As respostas estão abaixo dos spoilers, para que você possa pensar com calma (há perguntas muito difíceis). A fala nos comerciais é, é claro, o inglês, mas você pode ler a tradução automática das legendas, e eu antecipei o vídeo com comentários / explicações.

Episódio Um Experiência de agulhas de tricô

Na ISS, você pode levar uma pequena quantidade de itens pessoais, e as agulhas de tricô, provavelmente, foram para o espaço pela primeira vez. Mas não para tricô, mas para experimentos com eletrostática. Se você esfregar o raio, ele receberá uma carga elétrica. E uma gota de água com carga oposta será atraída para ela, voando em círculos. A força da gravidade obedece à lei dos quadrados inversos, e a queda se moverá como um pequeno satélite (as forças gravitacionais também obedecem a essa lei). Com uma exceção, a fonte de gravidade na natureza pode ser representada como um ponto material (estrelas, planetas e outros objetos pesados ​​têm uma forma esférica), mas aqui o campo de força acabou sendo cilíndrico e a queda não se move no plano da órbita, mas em uma região tridimensional. O movimento da gota também pode ser comparado com o comportamento de partículas carregadas do vento solar que entram no campo magnético da Terra.



Pergunta: No final do vídeo, o Dr. Pettit coloca uma agulha de nylon perto da seringa, que injeta água perto da agulha de Teflon. Por que Don precisa de um raio de nylon e por que o segundo raio deveria ser de Teflon?

Episódio dois. Bistronautas

Isso não é mencionado no vídeo, mas o mesmo Don Pettit inventou o copo em gravidade zero em 2008 em seu voo anterior. Normalmente, os astronautas e os astronautas bebem em sacos plásticos com túbulos. Eles podem produzir bebidas em pó, preparar chá ou café. Mas se fizermos um copo especial com um ângulo de um lado, o efeito capilar fará com que o líquido suba nesse local. E do copo você pode saborear o líquido. No vídeo, astronautas e astronautas tocam os óculos pela primeira vez em gravidade zero. O design do Pettit é bastante simples, então eles desenvolveram lindos copos encaracolados , mas eles usam o mesmo efeito. O mesmo efeito capilar é usado na ciência de foguetes "séria" - ângulos semelhantes mantêm o combustível líquido próximo ao pescoço dos tanques, de modo que, quando lançado, uma bolha de gás de impulso não entra nos motores. Mais tarde, quando o motor começar a ganhar tração, o combustível líquido será menor com o seu próprio peso.



Pergunta: Por que você não pode usar um copo comum com gravidade zero?

Episódio 3. Física dos Filmes Finos

Na Terra, você pode obter um filme de água apenas se reduzir seriamente a tensão superficial. Esse experimento geralmente é realizado sem querer por crianças, brincando com bolhas de sabão. Quando há gravidade, é impossível obter um filme da água destilada, mas na ausência de gravidade, surgem efeitos surpreendentes - gotas de água lançadas de uma seringa podem entrar no filme, refletir sobre ele ou até mesmo voar através dele. E se pegarmos um ferro de soldar e criarmos um gradiente de temperatura, o efeito Marangoni aparecerá no filme - o movimento da substância devido à diferença na tensão superficial. Nesse caso, você pode obter o movimento na direção oposta. Se o filme de água for convexo, ou seja, mais espesso no centro, a convecção será lateral, e se o filme for côncavo, ou seja, mais fino no centro do que nas bordas, a convecção será direcionada para o centro.



Pergunta: Por que a forma do filme de água determina a direção do efeito Marangoni?

Episódio 4. Vórtices e lentes

Continuando experimentos com filmes finos. As forças de viscosidade são relativamente fracas nelas, portanto, se você torcer um filme desse tipo, depois de tingido anteriormente, será visto que ele pode girar por minutos. Uma gota de tinta, que caiu no filme, forma uma figura em forma de cogumelo, que é, de fato, uma seção longitudinal do anel de vórtice. O mesmo efeito pode ser obtido se você soprar através do tubo para o filme. E, finalmente, o filme de água funciona como uma lente - convexa será coletada (positiva) e côncava será dispersa (negativa). O filme plano não aumenta nem diminui o zoom.



Pergunta: Como a viscosidade afeta um vórtice?

Episódio 5. Entretenimento com Bolhas

Devido às forças de tensão superficial em gravidade zero, é possível fazer uma bolha de ar dentro de uma bolha de água e com certo sucesso por um tempo - uma bolha de ar dentro de uma bolha de água voando dentro de uma bolha de ar dentro de uma bolha de água. E tudo isso também gira.



Pergunta: Por que, quando a bolha maior gira, as bolhas dentro dela são alinhadas no centro?

Episódio 6. Terra Infravermelha

A estação possui uma câmera que fotografa no alcance próximo do infravermelho. A presença de uma câmera semelhante que fotografa na faixa visível permite que você se reveze olhando para o mesmo terreno em diferentes faixas. A faixa de infravermelho torna a vegetação muito perceptível, o que possibilita não apenas tirar belas fotos, mas também usar os dados obtidos na ciência e na economia nacional.



Pergunta: Por que as plantas de infravermelho são vermelhas e as cidades cinzentas?

Episódio 7. Ondas sonoras no espaço

Neste vídeo, Don encontrou os alto-falantes antigos, pingou água sobre eles, começou a aplicar tons limpos na região de 20-40 Hertz e a ver o que aconteceu. Ficou muito bonito e, na Terra, a gravidade não permitirá que isso seja visto.



Pergunta: Por que as baixas frequências são usadas?