Vendo esses céus azuis, o sol e o arco-íris brilhantes podem fazer você pensar em um monte de questões científicas que você não pode responder agora. Continue lendo para as soluções. iStockphoto / Thinkstock O governo dos EUA gasta cerca de US $ 60 bilhões por ano subsidiando pesquisas científicas, e os programas de pós-graduação em ciências e engenharia nas universidades dos EUA são tão bons que atraem muitos dos melhores e mais brilhantes alunos do resto do mundo [fonte:National Science Foundation]. Cercado por maravilhas tecnológicas, de caixas eletrônicos falantes e satélites de telecomunicações a tomates de supermercado que são geneticamente modificados para reter seu sabor, Os americanos devem ser muito espertos quando se trata de ciência, Hã?
Nós vamos, Adivinhe de novo. A verdade inquietante é que os adultos norte-americanos tendem a ser constrangedoramente ignorantes quando se trata de conhecimento científico básico. Uma pesquisa da Harris Interactive de 2009 descobriu que apenas 53 por cento sabiam que levava um ano para a Terra girar em torno do sol, e apenas 59 por cento sabiam que os primeiros humanos e dinossauros não existiam ao mesmo tempo, do jeito que fizeram em "Os Flintstones". E apenas 47% afirmaram corretamente - dentro de uma faixa de erro de 10% - que cerca de 70% da superfície da Terra é coberta por água. Apenas um em cada cinco adultos nos EUA conseguiu responder a todas as três perguntas corretamente [fonte:ScienceDaily]. Um estudo de 2011 da Universidade de Michigan descobriu que apenas 28% dos adultos americanos tinham conhecimento científico suficiente para ser capaz de ler a seção de ciências das terças-feiras do New York Times e entendê-la. Na verdade, isso é uma melhoria em relação a um estudo de 1988, quando apenas 10% dos adultos conseguiam entender os artigos científicos do Times [fonte:ScienceDaily].
Então, obviamente, ainda temos um longo caminho a percorrer para alcançar qualquer coisa que se assemelhe à alfabetização científica universal. Mas para aqueles de vocês que sentem o desejo desesperado de mudar de assunto quando alguém menciona o bóson de Higgs, supercomputação massivamente paralela ou o debate crescente sobre se os dinossauros tinham penas, não tema. Vamos começar com facilidade, com as respostas a 10 questões científicas realmente básicas que todos deveriam saber como responder.
Cante com Armstrong:"Eu vejo céus azuis ..." Goodshot / Thinkstock "Eu vejo céus azuis e nuvens brancas, "Louis Armstrong cantou em sua canção de 1968" What a Wonderful World ". E provavelmente o fez, dado que sua música é uma ode ao otimismo. Pesquisadores europeus descobriram que a luz da parte azul do espectro influencia as emoções de forma positiva, tornando-nos mais responsivos aos estímulos emocionais e mais adaptáveis aos desafios emocionais [fonte:Opfocus].
Mas estamos divagando. A razão pela qual o céu parece azul é por causa de um efeito chamado espalhamento . A luz solar tem que passar pela atmosfera da Terra, que é preenchido com gases e partículas que agem como os pára-choques de uma máquina de pinball, refletindo a luz do sol por todo o lugar. Mas se você já segurou um prisma em suas mãos, você sabe que a luz do sol, na verdade, é composta de um monte de cores diferentes, todos com diferentes comprimentos de onda. A luz azul tem um comprimento de onda relativamente curto, então ele passa pelo filtro mais facilmente do que cores com comprimentos de onda mais longos, e, como resultado, são espalhados mais amplamente à medida que passam pela atmosfera. É por isso que o céu parece azul durante as partes do dia quando o sol parece estar alto no céu (embora seja na verdade o ponto do planeta onde você está que se move, em relação ao sol).
Ao nascer e pôr do sol, no entanto, os raios do sol precisam percorrer uma distância maior para chegar à sua posição. Isso anula a vantagem do comprimento de onda da luz azul e nos permite ver melhor as outras cores, é por isso que o pôr do sol costuma aparecer vermelho, laranja ou amarelo [fontes:NASA, ScienceDaily].
Tristemente, há muito lixo espacial ao redor do planeta Terra. Maciej Frolow / Photodisc / Getty Images A idade da Terra é algo que as pessoas têm discutido, às vezes amargamente, por um longo, muito tempo. Em 1654, um estudioso chamado John Lightfoot, cujos cálculos foram baseados no Livro do Gênesis da Bíblia, proclamou que a Terra foi criada precisamente às 9 horas da manhã, horário da Mesopotâmia, em 26 de outubro, 4004 A.C.E. No final dos anos 1700, um cientista chamado Conde de Buffon aqueceu uma pequena réplica do planeta que ele havia criado e mediu a taxa de resfriamento, e com base nesses dados, estimou que a Terra tinha cerca de 75, 000 anos. No século 19, o físico Lord Kelvin usou diferentes equações para definir a idade da Terra entre 20 e 40 milhões de anos [fonte:Badash].
Mas tudo isso foi superado no final de 1800 e no início de 1900 com a descoberta da radioatividade, o que logo foi seguido pelo cálculo das taxas de decomposição de várias substâncias radioativas [fonte:Badash]. Os cientistas da Terra usaram esse conhecimento para determinar a idade das rochas da Terra, bem como amostras de meteoritos e rochas trazidas da lua por astronautas. Por exemplo, eles observaram o estado de decomposição dos isótopos de chumbo das rochas, e depois comparou isso a uma escala baseada em cálculos de como os isótopos de chumbo mudariam com o tempo. A partir desse, eles foram capazes de determinar que a Terra se formou há aproximadamente 4,54 bilhões de anos com uma incerteza de menos de 1 por cento [fonte:U.S. Geological Survey].
Um tubarão-chifre camuflado no fundo do mar; a seleção natural é responsável por suas cores? Gerard Soury / Oxford Scientific / Getty Images Como a idade da Terra, a teoria da evolução - desenvolvida pela primeira vez pelo biólogo Charles Darwin em meados do século XIX - é outro assunto sobre o qual as pessoas tendem a se preocupar. Se você já viu o clássico filme "Herdar o Vento, "você provavelmente já sabe sobre o infame Julgamento do Macaco de Scopes de 1925. O famoso advogado Clarence Darrow argumentou sem sucesso em nome de um professor de biologia do ensino médio chamado John Scopes, que foi acusado de violar um estatuto do Tennessee que proibia qualquer pessoa de ensinar que os humanos descendiam de "uma ordem inferior de animais, "e decretou que a história bíblica da criação era a única explicação aceitável [fonte:Linder]. Nos últimos anos, tem sido os anti-evolucionistas que lutaram nos tribunais e nas legislaturas para exigir que as crianças aprendam a "ciência da criação" na escola, além da teoria da evolução [fonte:Raffaele].
E se há uma ideia que incomoda particularmente os anti-evolucionistas, é o conceito central de Darwin, que é chamada de seleção natural. Realmente não é uma ideia difícil de entender. Na natureza, mutações - isto é, uma mudança permanente no projeto genético dos organismos, o que pode fazer com que desenvolvam características diferentes de seus ancestrais - ocorrem aleatoriamente. Mas a evolução, o processo de longo prazo pelo qual animais e plantas mudam ao longo de várias gerações, não está ao acaso. Em vez de, as mudanças nos organismos tendem a se tornar mais comuns com o tempo se ajudarem o organismo a sobreviver e se reproduzir melhor.
Por exemplo, imagine que alguns besouros são verdes, mas então, uma mutação faz com que alguns besouros fiquem castanhos, em vez de. Os besouros marrons se misturam melhor ao ambiente do que os verdes, então, muitos deles são comidos por pássaros. Em vez de, mais deles sobreviverão e se reproduzirão, e pode transmitir a mudança genética que tornará sua prole marrom. Hora extra, a população de besouros mudará gradualmente para a cor marrom. Este, claro, é a versão simples. Na prática, a seleção natural é baseada em médias, não indivíduos específicos, e não é um processo tão suave e ordenado [fonte:UC Berkeley].
É assim que o sol se parecerá em seus anos finais? Comstock / Thinkstock Esta pergunta nos lembra de outra música pop, O single de Skeeter Davis de 1962 "The End of the World, "em que a cantora se pergunta por que o sol continua brilhando depois que seu namorado aparentemente a deixou. O conceito da letra é que a realidade ao nosso redor - seja o sol brilhando ou os pássaros cantando nas árvores - é mais durável do que nossos pequenos sentimentos frágeis. Na verdade, no entanto, nossa apaixonada moça teve a infelicidade de nascer muito cedo - por volta de 5,5 bilhões de anos, dê ou tire alguns. Esse é o ponto em que o sol, que como qualquer outra estrela é um gigantesco reator de fusão, acabará com o hidrogênio em seu núcleo, que queima como combustível para criar a luz do sol, e começará a queimar o hidrogênio em suas camadas circundantes.
Esse será o início da espiral da morte do sol, em que seu núcleo encolherá e suas camadas externas se expandirão maciçamente, transformando-o em um gigante vermelho. Em uma explosão final, o sol queimará o sistema solar com uma rajada de calor que transformará temporariamente até mesmo a vizinhança geralmente gelada de Plutão e do Cinturão de Kuiper (além de Netuno) em uma sauna celestial. É provável que os planetas internos, incluindo a Terra, será sugado para o gigante moribundo, ou então se transformou em cinzas [fonte:Overbye].
Do lado positivo, a menos que os humanos consigam colonizar os sistemas solares de outras estrelas, ninguém estará por perto para experimentar este inferno final. O sol, que está na metade de sua vida útil esperada, já está esquentando gradualmente, e daqui a um bilhão de anos, espera-se que seja cerca de 10% mais brilhante do que é agora. Esse aumento da radiação solar será suficiente para ferver os oceanos do nosso planeta, deixando-nos sem a água da qual nossa espécie depende para sobreviver [fonte:Overbye].
Ímãs:Como funcionam? iStockphoto / Thinkstock "Ímãs [bipando]:como eles funcionam?" Essa é a pergunta que os rappers Insane Clown Posse colocaram em seu single "Miracles" alguns anos atrás, o que levou aqueles sarcásticos irmãos do "Saturday Night Live" a ridicularizá-los impiedosamente. E isso foi lamentável, porque é algo perfeitamente razoável de se ponderar. Um ímã é qualquer objeto ou material que tenha um campo magnético - isto é, um monte de elétrons fluindo ao seu redor na mesma direção. Agora, elétrons - como rappers de Detroit que usam máscaras de palhaço, amaldiçoar muito, e beber Faygo Cola - gosto de ficar aos pares, e o ferro tem muitos elétrons desemparelhados que estão todos ansiosos para entrar em ação. Então, objetos que são de ferro sólido ou têm muito ferro - pregos, por exemplo - serão puxados em direção a um ímã suficientemente poderoso. As substâncias e objetos atraídos pelos ímãs são chamados de substâncias ferromagnéticas [fonte:University of Illinois].
Os humanos sabem sobre o fenômeno do magnetismo há muito tempo, muito tempo. Existem ímãs que ocorrem naturalmente, como magnetita, mas os viajantes medievais descobriram como esfregar agulhas de bússola de aço contra essas pedras para que elas pegassem elétrons e ficassem magnetizadas, o que significa que eles desenvolveram seus próprios campos magnéticos. Esses ímãs não eram particularmente duráveis, mas no século 20, pesquisadores desenvolveram novos materiais e dispositivos de carregamento que lhes permitiram fazer ímãs permanentes mais poderosos [fonte:Stupak]. Você pode realmente criar um tipo de ímã, chamado de eletroímã, de um pedaço de ferro enrolando um fio elétrico em torno dele e conectando as pontas aos postes de uma daquelas baterias grandes com os clipes no topo [fonte:University of Illinois].
Um arco-íris se parece com um arco, pois você não pode ver a metade inferior por causa do solo. No ar, pode parecer um disco. iStockphoto / Thinkstock Há algo nesse fenômeno atmosférico que inspira admiração nas pessoas desde os tempos antigos. No livro do Gênesis, Deus colocou um arco-íris no céu após o Grande Dilúvio e disse a Noé que era um sinal de "um símbolo da aliança entre mim e a Terra" [fonte:Biblos]. Os antigos gregos foram mais longe, e decidiu que o arco-íris era realmente uma deusa, a quem chamaram de Iris. Mas eles fizeram dela uma figura sinistra - a portadora das notícias dos deuses do Olimpo sobre a guerra e a retribuição [fonte:Lee and Fraser, pg viii]. E ao longo dos séculos, grandes mentes, de Aristóteles a René Descartes, procuraram descobrir qual processo criou a impressionante gama de cores dos arco-íris [fonte:Broughton e Carriero].
Desde então, no entanto, os cientistas acertaram em cheio. Basicamente, o arco-íris é causado pelas gotas de água que permanecem suspensas na atmosfera após uma tempestade. As gotículas têm uma densidade diferente do ar circundante, então, quando a luz do sol os atinge, as gotículas agem como minúsculos prismas, dobrar a luz para quebrá-la em seus comprimentos de onda componentes, e depois refleti-los de volta para nós. Isso, por sua vez, cria o arco com faixas de cores do espectro visível que vemos. Porque as gotículas têm que refletir a luz para nós, a fim de ver um arco-íris, temos que estar de costas para o sol. Também precisamos olhar para cima a partir do solo em um ângulo de aproximadamente 40 graus, que é o ângulo de desvio do arco-íris - ou seja, o ângulo em que desvia a luz do sol. Interessantemente, se você está em um avião e vê um arco-íris de cima, na verdade, pode parecer um disco, em vez de um arco [fonte:Physics Classroom].
O próprio gênio:Albert Einstein. Imagens MPI / Getty Quando alguém se refere à "teoria da relatividade, "o que eles realmente significam são duas teorias, relatividade especial e relatividade geral, que foram concebidos pelo físico teórico Albert Einstein no início dos anos 1900 [fonte:nobelprize.org]. Mas não importa como você chame de corpo de trabalho de Einstein, é, sem dúvida, desconcertante para a maioria dos não-cientistas. Einstein pensou em uma maneira inteligente de explicar isso:"Quando um homem se senta com uma garota bonita por uma hora, parece um minuto. Mas deixe-o sentar em um fogão quente por um minuto e demorará mais do que qualquer hora. Isso é relatividade. "[Fonte:Mirsky].
E isso realmente resume tudo muito bem, embora os detalhes sejam um pouco mais complexos. Antes de Einstein, todos acreditavam que o espaço e o tempo eram qualidades fixas, que nunca mudou, porque é assim que eles nos olham de nosso ponto de vista na Terra. Mas Einstein usou a matemática para mostrar que a visão absoluta das coisas era uma ilusão. Em vez de, ele explicou, espaço e tempo, ambos podem sofrer alterações - o espaço pode se contrair, expandir ou curvar, e a taxa na qual o tempo passa pode mudar, também, se um objeto está sujeito a um forte campo gravitacional ou se move muito rapidamente.
Além disso, como o espaço e o tempo aparecem pode depender do ponto de vista de uma pessoa que os observa. Imagine, por exemplo, que você está olhando para um relógio despertador antiquado com ponteiros para indicar as horas. Agora, imagine colocar aquele relógio em órbita ao redor da Terra, para que se mova muito rápido, em comparação com a sua posição na superfície. Se você ainda pudesse ver os ponteiros do relógio, eles pareceriam menores para você do que na Terra, e os tiquetaques do relógio seriam mais lentos [fonte:Cornell University].
O relógio se move mais devagar devido a um fenômeno chamado "dilatação do tempo". Espaço e tempo são na verdade uma única coisa, chamado espaço-tempo, que pode ser distorcida pela gravidade e aceleração. Então, se um objeto está se movendo muito rápido, ou tem uma gravidade realmente poderosa agindo sobre ele, o tempo para esse objeto diminuirá, em comparação com um objeto que não está sujeito às mesmas forças. É possível, usando cálculos matemáticos, para prever quanto tempo demorará para um objeto em movimento rápido.
Isso provavelmente parece muito estranho. Mas sabemos que realmente é verdade. GPS, cujos satélites dependem da medição precisa do tempo para fornecer as posições do mapa na Terra, é a prova. Os satélites estão girando em torno do planeta por volta das 8, 700 milhas (14, 000 quilômetros) por hora, e se os engenheiros não ajustassem seus relógios para compensar a relatividade, dentro de um dia, Os mapas do Google em nossos smartphones nos forneceriam posições que estavam a 9,86 quilômetros de distância [fonte:OSU Astronomy].
As bolhas são redondas porque querem ser - graças à coesão. Ryan McVay / Getty Images Nós vamos, na realidade, as bolhas nem sempre são perfeitamente redondas o tempo todo, como você provavelmente já deve ter notado se alguma vez usou uma daquelas coisinhas de brinquedo para soprar bolhas de sabão. Mas as bolhas querem ser esféricas, e se você soprar um que tenha mais formato de charuto inicialmente, ele luta para se remodelar. Isso porque as bolhas são basicamente camadas finas de líquido cujas moléculas se unem porque são atraídas uma pela outra, um fenômeno chamado coesão [fonte:USGS]. Isso cria o que chamamos de tensão superficial - isto é, uma barreira que resiste a objetos que tentam se mover por ela [fonte:USGS]. Dentro da camada, moléculas de ar que estão presas não podem sair, mesmo que eles estejam empurrando contra a água. Mas essa não é a única força atuando nessa camada. No lado de fora, mais ar está empurrando para dentro deles. A maneira mais eficiente para a camada de líquido resistir a essas forças é assumir a forma mais compacta, que passa a ser uma esfera, em termos de proporção entre volume e área de superfície [fonte:Popular Science].
Interessantemente, cientistas descobriram maneiras de fazer bolhas que não são redondas, para que eles possam estudar a geometria das superfícies. Eles são capazes de criar bolhas que são cúbicas e até retangulares, suspendendo uma fina camada de líquido em uma estrutura de arame que é moldada no formato desejado [fonte:NEWTON].
Não, as nuvens não são feitas de cabelo de anjo, mas de cristais de gelo e água. Continua linda, no entanto. Medioimages / Photodisc / Thinkstock Esperançosamente, isso não vai desapontar os fãs de Joni Mitchell muito, mas as nuvens não são na verdade arcos de cabelo de anjo e castelos de sorvete no ar. Uma nuvem é uma massa visível de gotículas de água, ou cristais de gelo, ou uma mistura de ambos que está suspensa acima da superfície da Terra. Nuvens são formadas quando úmidas, o ar quente sobe. À medida que sobe mais alto e atinge um espaço mais fresco, o ar úmido e quente esfria, também, e o vapor de água se condensa de volta em minúsculas gotículas de água e / ou cristais de gelo, dependendo de quão frio eles ficam. Essas gotículas e cristais permanecem agrupados por causa do princípio de coesão, que discutimos anteriormente. O resultado é uma nuvem [fonte:Britannica]. Algumas nuvens são mais espessas do que outras porque têm uma densidade maior de gotículas de água.
As nuvens são uma parte fundamental do ciclo hidrológico do nosso planeta, em que a água se move continuamente entre a superfície e a atmosfera, e mudanças no estado de líquido para vapor e para líquido, e às vezes também para sólido. Se não fosse por esse ciclo, provavelmente não haveria vida em nosso planeta [fonte:NASA].
Em 1803, um meteorologista chamado Luke Howard apresentou quatro classificações principais de nuvem, cujos nomes foram baseados em palavras latinas. Cumulus , que é a palavra latina para "pilha, "descreve aqueles amontoados, nuvens irregulares que costumamos ver no céu. Cirrus , que significa "cabelo, "é o termo para nuvens de alto nível que parecem finas, como mechas de cabelo. De aparência plana, nuvens sem características que formam folhas são chamadas stratus , que é a palavra latina para "camada". Finalmente, existem nimbo nuvens (na verdade, o nome é latim para "nuvem precipitante") são baixas, nuvens cinzentas de chuva [fonte:NASA]. E às vezes eles se combinam - como as nuvens cinzentas e irregulares que você vê antes das tempestades - chamados de cumulonimbus !
O que está fazendo com que o líquido desapareça desses copos? iStockphoto / Thinkstock Nós, humanos, gostamos de pensar na realidade como algo bom, lugar estável, onde várias coisas ficam no mesmo lugar, a menos que queiramos ir para outro lugar. Mas continue sonhando. Na realidade, se você olhar para a água em nível molecular, ele age como um bando de filhotes amontoados em uma cama de cachorro, com moléculas batendo umas nas outras e lutando por uma posição. Quando muito vapor de água está no ar, moléculas vão bater contra uma superfície e grudar nela, é por isso que a condensação se forma na parte externa de uma bebida fria em um dia úmido.
Por outro lado, quando o ar está mais seco, as moléculas de água em seu copo de água podem ser lançadas no ar e grudar em outras moléculas que estão flutuando. Esse processo é chamado de evaporação. Se o ar estiver seco o suficiente, mais moléculas saltarão da xícara para o ar do que ficarão do ar para a água. Hora extra, a água continuará a perder moléculas para o ar, e eventualmente você terminará com um copo vazio [fonte:NEWTON].
A capacidade das moléculas de um líquido de serem empurradas para o ar e se agarrarem a ele é chamada de pressão de vapor, porque as moléculas que saltam exercem uma força, assim como um gás ou um sólido pressionando contra algo faria. Diferentes líquidos têm diferentes pressões de vapor. Um líquido como a acetona - removedor de esmalte - tem uma pressão de vapor muito alta, o que significa que evapora facilmente e vai para o ar. Azeite, em contraste, tem uma pressão de vapor muito baixa, portanto, não é provável que evapore muito em temperatura ambiente [fonte:NEWTON].
Sou fascinado por ciência e tecnologia desde os 8 anos de idade, quando comecei a ler ansiosamente uma série chamada How and Why Wonder Books, que tratou de assuntos que vão desde física nuclear até os dinossauros. Eu até tentei replicar os experimentos descritos nos livros, e grampeei meus pais para me fornecerem baterias, arame, folha de alumínio e outras coisas que eu precisava. Eu posso até ter seguido uma carreira em algum campo científico, exceto que percebi no colégio que não gostava de matemática, e que eu era melhor em explicar experimentos e estudos para outras pessoas do que em fazer o trabalho sozinho. Hoje, além de escrever para HowStuffWorks, Também sou um blogueiro do site do Science Channel.
