Viendo estos cielos azules El sol brillante y el arco iris pueden hacerte pensar en un montón de preguntas científicas que no puedes responder en este momento. Siga leyendo para conocer las soluciones. iStockphoto / Thinkstock El gobierno de los Estados Unidos gasta alrededor de $ 60 mil millones al año en subsidiar la investigación científica, y los programas de posgrado en ciencias e ingeniería en las universidades de EE. UU. son tan buenos que atraen a muchos de los mejores y más brillantes estudiantes del resto del mundo [fuente:National Science Foundation]. Rodeado de maravillas tecnológicas, desde cajeros automáticos parlantes y satélites de telecomunicaciones hasta tomates de supermercado que están modificados genéticamente para conservar su sabor, Los estadounidenses deben ser bastante inteligentes cuando se trata de ciencia, ¿eh?
Bien, adivina otra vez. La inquietante verdad es que los adultos estadounidenses tienden a ser vergonzosamente ignorantes cuando se trata de conocimientos científicos básicos. Una encuesta de Harris Interactive de 2009 descubrió que solo el 53 por ciento sabía que la Tierra tardaba un año en girar alrededor del sol, y solo el 59 por ciento sabía que los primeros humanos y dinosaurios no existían al mismo tiempo, como lo hicieron en "Los Picapiedra". Y solo el 47 por ciento afirmó correctamente, dentro de un rango de error del 10 por ciento, que alrededor del 70 por ciento de la superficie de la Tierra está cubierta por agua. Solo uno de cada cinco adultos de EE. UU. Podría responder correctamente a las tres preguntas [fuente:ScienceDaily]. Un estudio de 2011 de la Universidad de Michigan encontró que solo el 28 por ciento de los adultos estadounidenses tenían suficiente conocimiento científico para poder leer la sección de ciencia de los martes del New York Times y comprenderla. Cierto es que, eso es una mejora de un estudio de 1988, cuando solo el 10 por ciento de los adultos podía entender los artículos científicos del Times [fuente:ScienceDaily].
Entonces, obviamente, tenemos un largo camino por recorrer para lograr cualquier cosa que se parezca a la alfabetización científica universal. Pero para aquellos de ustedes que sienten la necesidad desesperada de cambiar de tema cuando alguien menciona el bosón de Higgs, supercomputación masivamente paralela o el creciente debate sobre si los dinosaurios tenían plumas, no temáis. Vamos a empezar con facilidad con las respuestas a 10 preguntas científicas realmente básicas que todo el mundo debería saber cómo responder.
Cántelo con Armstrong:"Veo cielos azules ..." Goodshot / Thinkstock "Veo cielos azules y nubes blancas, Louis Armstrong canturreó en su canción de 1968 "What a Wonderful World". Y probablemente lo hizo, dado que su canción es una oda al optimismo. Investigadores europeos han descubierto que la luz de la parte azul del espectro influye en las emociones de forma positiva, haciéndonos más receptivos a los estímulos emocionales y más adaptables a los desafíos emocionales [fuente:Opfocus].
Pero estamos divagando. La razón por la que el cielo parece azul se debe a un efecto llamado dispersión . La luz del sol tiene que atravesar la atmósfera de la Tierra, que está lleno de gases y partículas que actúan como los parachoques de una máquina de pinball, rebotando la luz del sol por todo el lugar. Pero si alguna vez has tenido un prisma en tus manos, sabes que la luz del sol en realidad se compone de un montón de colores diferentes, todos los cuales tienen diferentes longitudes de onda. La luz azul tiene una longitud de onda relativamente corta, por lo que pasa por el filtro más fácilmente que los colores con longitudes de onda más largas, y como resultado se dispersan más ampliamente a medida que atraviesan la atmósfera. Es por eso que el cielo se ve azul durante las partes del día en las que el sol parece estar alto en el cielo (aunque en realidad es el lugar del planeta donde estás parado el que se está moviendo, relativo al sol).
Al amanecer y al atardecer, aunque, los rayos del sol tienen que recorrer una distancia mayor para alcanzar su posición. Eso anula la ventaja de la longitud de onda de la luz azul y nos permite ver mejor los otros colores, por eso las puestas de sol suelen aparecer rojas, naranja o amarillo [fuentes:NASA, Ciencia diaria].
Desafortunadamente, hay mucha basura espacial alrededor del planeta Tierra. Maciej Frolow / Photodisc / Getty Images La edad de la Tierra es algo sobre lo que la gente ha estado discutiendo, a veces con amargura, por un largo, largo tiempo. En 1654, un erudito llamado John Lightfoot, cuyos cálculos se basaron en el libro del Génesis de la Biblia, proclamó que la Tierra había sido creada precisamente a las 9 a.m., hora mesopotámica, el 26 de octubre, 4004 a.E.C. A finales del siglo XVIII, un científico llamado Comte de Buffon calentó una pequeña réplica del planeta que había creado y midió la velocidad a la que se enfrió, y en base a esos datos, estimó que la Tierra tenía alrededor de 75, 000 años. En el siglo 19, el físico Lord Kelvin usó diferentes ecuaciones para establecer la edad de la Tierra entre 20 y 40 millones de años [fuente:Badash].
Pero todo eso fue superado a finales del siglo XIX y principios del XX por el descubrimiento de la radiactividad, que pronto fue seguido por el cálculo de las tasas a las que se desintegran varias sustancias radiactivas [fuente:Badash]. Los científicos de la Tierra han utilizado ese conocimiento para determinar la edad de las rocas de la Tierra, así como muestras de meteoritos y rocas traídas de la Luna por astronautas. Por ejemplo, han examinado el estado de descomposición de los isótopos de plomo de las rocas, y luego lo comparó con una escala basada en cálculos de cómo cambiarían los isótopos de plomo con el tiempo. A partir de ese, han podido determinar que la Tierra se formó hace aproximadamente 4.540 millones de años con una incertidumbre de menos del 1 por ciento [fuente:Servicio Geológico de EE. UU.].
Un tiburón cuerno camuflado en el fondo del mar; ¿Es la selección natural la responsable de sus colores? Gerard Soury / Oxford Scientific / Getty Images Como la edad de la tierra la teoría de la evolución, desarrollada por primera vez por el biólogo Charles Darwin a mediados del siglo XIX, es otro tema por el que la gente tiende a preocuparse. Si alguna vez has visto la película clásica "Heredar el viento, "Probablemente ya conozca el infame juicio del mono de Scopes de 1925. El famoso abogado Clarence Darrow argumentó sin éxito en nombre de un profesor de biología de la escuela secundaria llamado John Scopes, quien fue acusado de violar un estatuto de Tennessee que prohibía a cualquier persona enseñar que los humanos descienden de "un orden inferior de animales, "y decretó que la historia bíblica de la creación era la única explicación aceptable [fuente:Linder]. En los últimos años, Han sido los anti-evolucionistas los que han luchado en los tribunales y en las legislaturas para exigir que los niños aprendan "ciencia de la creación" en la escuela, además de la teoría de la evolución [fuente:Raffaele].
Y si hay una idea que molesta particularmente a los anti-evolucionistas, es el concepto central de Darwin, que se llama selección natural. Realmente no es una idea difícil de entender. En naturaleza, mutaciones - es decir, un cambio permanente en el modelo genético de los organismos, lo que puede hacer que desarrollen características diferentes a las de sus antepasados, ocurren al azar. Pero la evolución el proceso a más largo plazo mediante el cual los animales y las plantas cambian a lo largo de varias generaciones, no depende del azar. En lugar de, los cambios en los organismos tienden a volverse más comunes con el tiempo si el cambio ayuda al organismo a sobrevivir y reproducirse mejor.
Por ejemplo, imagina que unos escarabajos son verdes, pero entonces, una mutación hace que algunos escarabajos sean marrones, en lugar de. Los escarabajos marrones se mezclan con su entorno mejor que los escarabajos verdes, así que no muchos de ellos son devorados por pájaros. En lugar de, más de ellos sobrevivirán y se reproducirán, y pueden transmitir el cambio genético que hará que su descendencia sea marrón. Tiempo extraordinario, la población de escarabajos cambiará gradualmente a ser de color marrón. Ese, por supuesto, es la versión simple. En la práctica, la selección natural se basa en promedios, no individuos específicos, y no es un proceso tan sencillo y ordenado [fuente:UC Berkeley].
¿Es así como se verá el sol en sus últimos años? Comstock / Thinkstock Esta pregunta nos recuerda otra canción pop, El sencillo de 1962 de Skeeter Davis "The End of the World, "en la que la cantante se pregunta por qué el sol sigue brillando después de que su novio aparentemente la dejó. El concepto de la letra es que la realidad que nos rodea, ya sea el sol brillante o los pájaros cantando en los árboles, es más duradera. que nuestros frágiles pequeños sentimientos. En verdad, aunque, Nuestra muchacha enamorada tuvo la desgracia de nacer demasiado pronto, alrededor de 5.500 millones de años, dar o recibir unos pocos. Ese es el punto en el que el sol que como cualquier otra estrella es un gigantesco reactor de fusión, se quedará sin hidrógeno en su núcleo que se quema como combustible para crear luz solar y comenzará a quemar el hidrógeno en sus capas circundantes.
Ese será el comienzo de la espiral de muerte del sol en el que su núcleo se encogerá y sus capas exteriores se expandirán masivamente, convirtiéndolo en un gigante rojo. En un estallido final el sol quemará el sistema solar con una ráfaga de calor que convertirá temporalmente incluso la vecindad generalmente frígida de Plutón y el Cinturón de Kuiper (más allá de Neptuno) en una sauna celestial. Es probable que los planetas interiores, incluida la Tierra, será absorbido por el gigante moribundo, o bien convertido en cenizas [fuente:Overbye].
En el lado positivo, a menos que los humanos logren colonizar los sistemas solares de otras estrellas, nadie va a estar cerca para experimentar este infierno final. El sol, que se encuentra aproximadamente a la mitad de su vida útil prevista, ya se está calentando gradualmente, y dentro de mil millones de años, se espera que sea un 10 por ciento más brillante de lo que es ahora. Ese aumento de la radiación solar será suficiente para evaporar los océanos de nuestro planeta, dejándonos sin el agua de la que depende nuestra especie para sobrevivir [fuente:Overbye].
¿Imanes, cómo funcionan? iStockphoto / Thinkstock "Imanes [que emiten pitidos]:¿Cómo funcionan?" Esa es la pregunta que los raperos Insane Clown Posse plantearon en su sencillo "Miracles" hace unos años. lo que llevó a esos snarkmeisters de "Saturday Night Live" a ridiculizarlos sin piedad. Y eso fue lamentable, porque es algo perfectamente razonable para reflexionar. Un imán es cualquier objeto o material que tenga un campo magnético, es decir, un montón de electrones que fluyen a su alrededor en la misma dirección. Ahora, electrones, como raperos de Detroit que usan máscaras de payaso, maldecir mucho, y beber Faygo Cola - les gusta conectar en parejas, y el hierro tiene muchos electrones desapareados que están ansiosos por entrar en acción. Entonces, Objetos que sean de hierro sólido o que contengan mucho hierro:clavos, por ejemplo, van a ser atraídos hacia un imán suficientemente poderoso. Las sustancias y los objetos atraídos por los imanes se denominan sustancias ferromagnéticas [fuente:Universidad de Illinois].
Los seres humanos conocen el fenómeno del magnetismo desde hace mucho tiempo. largo tiempo. Hay imanes de origen natural, como la piedra imán, pero los viajeros medievales descubrieron cómo frotar las agujas de acero de una brújula contra esas piedras para que recogieran electrones y se magnetizaran, lo que significa que desarrollaron sus propios campos magnéticos. Esos imanes no eran particularmente duraderos, pero en el siglo XX, los investigadores desarrollaron nuevos materiales y dispositivos de carga que les permitieron fabricar imanes permanentes más potentes [fuente:Stupak]. De hecho, puedes crear un tipo de imán, llamado electroimán, de un trozo de hierro envolviéndolo con un cable eléctrico y luego conectando los extremos a los polos de una de esas grandes baterías con los clips en la parte superior [fuente:Universidad de Illinois].
Un arco iris parece un arco, ya que no puedes ver la mitad inferior debido al suelo. En el aire, puede parecer un disco. iStockphoto / Thinkstock Hay algo en este fenómeno atmosférico que ha inspirado asombro en la gente desde la antigüedad. En el libro del Génesis, Dios puso un arco iris en el cielo después del Gran Diluvio y le dijo a Noé que era una señal de "una señal del pacto entre mí y la Tierra" [fuente:Biblos]. Los antiguos griegos fueron más lejos, y decidió que el arco iris en realidad era una diosa, a quien llamaron Iris. Pero la convirtieron en una figura siniestra:la portadora de las noticias de los dioses olímpicos sobre la guerra y la retribución [fuente:Lee y Fraser, pág. viii]. Y a lo largo de los siglos grandes mentes, desde Aristóteles hasta René Descartes, buscaron descubrir qué proceso creaba la sorprendente variedad de colores del arco iris [fuente:Broughton y Carriero].
Desde entonces, aunque, los científicos lo han clavado bastante bien. Básicamente, Los arcoíris son causados por las gotas de agua que permanecen suspendidas en la atmósfera después de una tormenta. Las gotas tienen una densidad diferente a la del aire circundante, para que la luz del sol los golpee, las gotas actúan como pequeños prismas, doblar la luz para dividirla en las longitudes de onda que la componen, y luego reflejándonos en ellos. Eso a su vez crea el arco con bandas de colores del espectro visible que vemos. Porque las gotitas tienen que reflejar la luz hacia nosotros, para ver un arcoíris, tenemos que estar de espaldas al sol. También debemos mirar hacia arriba desde el suelo en un ángulo de aproximadamente 40 grados, que es el ángulo de desviación del arco iris, es decir, el ángulo en el que dobla la luz solar. Curiosamente, si estás en un avión y ves un arcoíris desde arriba, en realidad puede parecer un disco, en lugar de un arco [fuente:Physics Classroom].
El propio genio:Albert Einstein. Imágenes MPI / Getty Cuando alguien se refiere a la "teoría de la relatividad, "lo que realmente quieren decir son dos teorías, relatividad especial y relatividad general, que fueron ideados por el físico teórico Albert Einstein a principios del siglo XX [fuente:nobelprize.org]. Pero no importa cómo llames el trabajo de Einstein, es indudablemente desconcertante para la mayoría de los no científicos. Einstein pensó en una forma inteligente de explicarlo:"Cuando un hombre se sienta con una chica bonita durante una hora, parece un minuto. Pero déjelo reposar en una estufa caliente por un minuto y es más que cualquier hora. Eso es relatividad ". [Fuente:Mirsky].
Y eso lo resume bastante bien, aunque los detalles son un poco más complejos. Antes de Einstein, todo el mundo creía que el espacio y el tiempo eran cualidades fijas, que nunca cambió, porque esa es la forma en que nos ven desde nuestro punto de vista en la Tierra. Pero Einstein usó las matemáticas para mostrar que la visión absoluta de las cosas era una ilusión. En lugar de, él explicó, el espacio y el tiempo pueden sufrir alteraciones:el espacio puede contraerse, expandir o curvar, y la velocidad a la que pasa el tiempo puede cambiar, así como, si un objeto está sujeto a un fuerte campo gravitacional o se mueve muy rápidamente.
Es más, cómo aparecen el espacio y el tiempo puede depender del punto de vista de una persona que los observe. Imagina, por ejemplo, que estás mirando un reloj despertador anticuado con manecillas para decir la hora. Ahora, imagina poner ese reloj en órbita alrededor de la Tierra, para que se mueva muy rápido, en comparación con su posición en la superficie. Si aún pudieras ver las manecillas del reloj, te parecerían más pequeños que en la Tierra, y el tic-tac del reloj sería más lento [fuente:Universidad de Cornell].
El reloj se mueve más lentamente debido a un fenómeno llamado "dilatación del tiempo". El espacio y el tiempo son en realidad una sola cosa, llamado espacio-tiempo, que puede distorsionarse por la gravedad y la aceleración. Entonces, si un objeto se mueve muy rápido, o tiene una gravedad realmente poderosa que actúa sobre él, el tiempo para ese objeto se ralentizará, en comparación con un objeto que no está sujeto a las mismas fuerzas. Es posible, mediante el uso de cálculos matemáticos, para predecir cuánto tiempo se ralentizará para un objeto en movimiento rápido.
Probablemente suene bastante extraño. Pero sabemos que en realidad es cierto. GPS, cuyos satélites dependen de una medición precisa del tiempo para proporcionar posiciones cartográficas en la Tierra, es prueba. Los satélites zumban alrededor del planeta a las 8, 700 millas (14, 000 kilómetros) por hora, y si los ingenieros no ajustaban sus relojes para compensar la relatividad, en un día, Los mapas de Google en nuestros teléfonos inteligentes nos darían posiciones a 6 millas (9,86 kilómetros) de distancia [fuente:OSU Astronomy].
Las burbujas son redondas porque quieren serlo, gracias a la cohesión. Ryan McVay / Getty Images Bien, actualmente, las burbujas no siempre son perfectamente redondas todo el tiempo, como probablemente te habrás dado cuenta si alguna vez has usado una de esas cositas de juguete para hacer pompas de jabón. Pero las burbujas quieren ser esféricas y si soplas uno que tiene más forma de cigarro inicialmente, lucha por reformarse a sí mismo. Eso es porque las burbujas son básicamente capas delgadas de líquido cuyas moléculas se unen porque se atraen entre sí, un fenómeno llamado cohesión [fuente:USGS]. Esto crea lo que consideramos tensión superficial, es decir, una barrera que resiste los objetos que intentan atravesarla [fuente:USGS]. Dentro de la capa las moléculas de aire que están atrapadas no pueden salir, a pesar de que están empujando contra el agua. Pero esa no es la única fuerza que actúa sobre esa capa. En el exterior, más aire los empuja hacia adentro. La forma más eficiente para que la capa líquida resista esas fuerzas es asumir la forma más compacta, que resulta ser una esfera, en términos de relación de volumen a superficie [fuente:Popular Science].
Curiosamente, los científicos han descubierto formas de hacer burbujas que no sean redondas, para que puedan estudiar la geometría de las superficies. Pueden crear burbujas que son cúbicas e incluso rectangulares, suspendiendo una fina capa de líquido en un marco de alambre que se moldea en la forma deseada [fuente:NEWTON].
No, las nubes no están hechas de cabello de ángel, sino de cristales de hielo y agua. Sigue siendo bonita aunque. Medioimages / Photodisc / Thinkstock Ojalá, esto no decepcionará demasiado a los fanáticos de Joni Mitchell, pero las nubes no son en realidad arcos de cabello de ángel ni castillos de helado en el aire. Una nube es una masa visible de gotas de agua, o cristales de hielo, o una mezcla de ambos que está suspendida sobre la superficie de la Tierra. Las nubes se forman cuando están húmedas, sube el aire caliente. A medida que asciende y alcanza un espacio más fresco, el aire cálido y húmedo se enfría, también, y el vapor de agua se vuelve a condensar en pequeñas gotas de agua y / o cristales de hielo, dependiendo de qué tan fríos se pongan. Esas gotas y cristales permanecen agrupados debido al principio de cohesión, que hemos discutido anteriormente. El resultado es una nube [fuente:Britannica]. Algunas nubes son más gruesas que otras porque tienen una mayor densidad de gotas de agua.
Las nubes son una parte clave del ciclo hidrológico de nuestro planeta, en el que el agua se mueve continuamente entre la superficie y la atmósfera, y cambios de estado de líquido a vapor a líquido, ya veces también a sólido. Si no fuera por ese ciclo, probablemente no habría vida en nuestro planeta [fuente:NASA].
En 1803, un meteorólogo llamado Luke Howard propuso cuatro clasificaciones principales de nubes, cuyos nombres se basaron en palabras latinas. Cúmulo , que es la palabra latina para "pila, "describe los amontonados, nubes grumosas que a menudo vemos en el cielo. Cirro , que significa "cabello, "es el término para las nubes de alto nivel que parecen tenues, como mechones de cabello. De aspecto plano, las nubes sin rasgos que forman hojas se llaman estrato , que es la palabra latina para "capa". Finalmente, existen nimbo las nubes (el nombre en latín significa "nube precipitante") son bajas, nubes de lluvia grises [fuente:NASA]. Y a veces se combinan, como las nubes grumosas grises muy altas que se ven antes de las tormentas eléctricas, llamadas cumulonimbo !
¿Qué está causando que el líquido desaparezca de estos vasos? iStockphoto / Thinkstock A los humanos nos gusta pensar en la realidad como algo agradable lugar estable, donde varias cosas permanecen en el mismo lugar a menos que queramos que vayan a otro lugar. Pero sigue soñando. En realidad, si miras el agua a nivel molecular, actúa como un grupo de cachorros apiñados en la cama de un perro, con moléculas chocando entre sí y luchando por posicionarse. Cuando hay mucho vapor de agua en el aire, las moléculas chocarán contra una superficie y se pegarán a ella, por eso se forma condensación en el exterior de una bebida fría en un día húmedo.
En cambio, cuando el aire es más seco, Las moléculas de agua en su taza de agua pueden levantarse en el aire y adherirse a otras moléculas que flotan alrededor. Ese proceso se llama evaporación. Si el aire está lo suficientemente seco, más moléculas saltarán de su taza al aire de las que se pegarán del aire al agua. Tiempo extraordinario, el agua seguirá perdiendo moléculas al aire, y eventualmente terminarás con una taza vacía [fuente:NEWTON].
La capacidad de las moléculas de un líquido para ser empujadas al aire y adherirse a él se llama presión de vapor. porque las moléculas saltarinas ejercen una fuerza, tal como lo haría un gas o un sólido que está presionando contra algo. Los diferentes líquidos tienen diferentes presiones de vapor. Un líquido como la acetona (quitaesmalte) tiene una presión de vapor muy alta, lo que significa que se evapora fácilmente y pasa al aire. Aceite de oliva, a diferencia de, tiene una presión de vapor muy baja, por lo que no es probable que se evapore mucho a temperatura ambiente [fuente:NEWTON].
He estado fascinado con la ciencia y la tecnología desde que tenía 8 años. cuando revisé con entusiasmo una serie llamada How and Why Wonder Books, que trataba de temas que iban desde la física nuclear hasta los dinosaurios. Incluso intenté replicar los experimentos descritos en los libros, y molestaba a mis padres para que me dieran pilas, cable, papel de aluminio y otras cosas que necesitaba. Incluso podría haber seguido una carrera en algún campo científico, excepto que me di cuenta en la escuela secundaria que no me gustaban las matemáticas, y que era mejor explicando experimentos y estudios a otras personas que haciendo el trabajo yo mismo. Hoy dia, además de escribir para HowStuffWorks, También soy bloguero del sitio web Science Channel.
