Estudo e observação dos aspectos das ciências naturais como a astronomia, biologia, química, física as geociências na teoria e na prática. Incluindo temas relacionados ao clima espacial
Ao incidir luz em uma superfície de metal a luz provoca a retirada de elétrons desse metal. A esse fenômeno damos o nome de efeito fotoelétrico. Esse efeito é utilizado em vários equipamentos encontrados no nosso cotidiano. Quando a luz é emitida na direção de uma superfície metálica, cada fóton de luz que incide na superfície é absorvido por apenas um elétron do metal. Quando o elétron recebe essa energia ele pode escapar. Os elétrons que são ejetados produzem uma corrente (figura abaixo).
Antes da descoberta do efeito fotoelétrico por Albert Einstein, os cientistas se baseavam-se na natureza ondulatória da luz. Percebeu-se que, o valor da energia cinética não depende da luz que incide no metal. O metal tanto pode ser iluminado por uma vela ou por uma lampada de 100W, sempre a energia cinética máxima dos elétrons ejetados tem o mesmo valor, desde que a frequência da luz emitida seja a mesma.
Basicamente o efeito fotoelétrico consiste, na emissão de elétrons induzida pela ação da luz. Para se observar este efeito de forma simples, pode-se utilizar uma lâmina de zinco ligada a um eletroscópio de folhas, Inicialmente mede-se a velocidade de descarga do eletroscópio, com a lâmina carregada positiva e negativamente. A lâmina é então iluminada com a luz de uma lâmpada de arco voltaico, que tem boa quantidade de radiação ultravioleta. Dois efeitos podem ser observados:
a) se a lâmina (metal)de zinco está carregada positivamente a velocidade de descarga do eletroscópio não se modifica;
b) no entanto, se a lâmina (metal) estiver carregada negativamente, o eletroscópio se descarrega (as folhas se aproximam) com grande velocidade (figura abaixo).
Os dois resultados são consistentes com a interpretação de que a luz provoca a emissão de elétrons quanto interage com o metal. Se a lâmina está carregada negativamente, os elétrons são removidos e o eletroscópio se descarrega. Se está carregada positivamente, os elétrons eventualmente emitidos sob a ação da luz são atraídos e voltam à lâmina e, consequentemente, o tempo de descarga do eletroscópio não varia. Quando se utiliza luz de outros comprimentos de onda, amarelo, por exemplo, não se observa nenhuma modificação na descarga do eletroscópio, independente da intensidade do feixe de luz. Isto é observado também quando se coloca um filtro de vidro transparente na trajetória do feixe luminoso. Sabemos que o vidro é um ótimo filtro ultravioleta. Pode-se concluir, que: a parte do espectro luminoso de alta frequência provoca o fenômeno do efeito fotoelétrico.
Mas o que não dava para compreender, por que as ondas de luz de pequena frequência não provocam a emissão de elétrons mesmo nos casos em que a amplitude da onda (a intensidade do campo elétrico) é grande.
Na visão ondulatória clássica, o aumento da taxa de energia luminosa incidente sobre a placa de metal deveria aumentar a energia absorvida pelos elétrons e consequentemente aumentar a energia cinética máxima dos elétrons emitidos. O experimento demonstrava que não era isso que acontecia.
Em 1905, Albert Einstein demonstrou que o resultado experimental poderia ser explicado se a energia luminosa não fosse distribuída continuamente no espaço, mas fosse quantizada, como pequenos pulsos, cada qual denominado de fóton.
Dai a dualidade da luz, ela pode se comportar como onda ou como partícula….mas isso é tema para a Física Quântica.
No funcionamento das câmeras de TV, nos sistemas de desligamento automático de iluminação, nas portas que abrem e fecham automaticamente nos shoppings, nos relógios que funcionam com energia solar, etc.
A razão dessa publicação é simples: Muitos equipamentos e aparelhos eletrônicos usam o efeito fotoelétrico como no funcionamento das câmeras de TV, nos sistemas de desligamento automático de iluminação, nas portas que abrem e fecham automaticamente nos shoppings, nos relógios que funcionam com energia solar, etc.
Fonte: http://www.fis.ufba.br
De tempos e em tempos ouvimos notícias no rádio, televisão, internet e etc sobre uma “coisa” chamada Bóson de Higgs, mas alguém tratou de arrumar um apelido para o Bóson de Higgs que acabou ficando famoso como “partícula de Deus.”
Porque partícula de Deus ?
O apelido foi dado pelo físico Leon Lederman, vencedor do Prêmio Nobel em Física, pelo fato de o bóson de Higgs ser a partícula que tem a propriedade de fazer com que todas as outras tenham diferentes massas, é uma simples analogia com a história bíblica da Torre de Babel, em que Deus, em um dos seus acessos de fúria, faz com que todos falem línguas diferentes. Do mesmo modo, o Bóson de Higgs faria com que todas as partículas tivessem massas diferentes. A maior parte da comunidade científica prefere o termo bóson de Higgs.
Mas o que é o Bóson de Higgs…?
Bem resumidamente: Diferentes partículas subatômicas são responsáveis por dar a matéria propriedades diferentes. Uma das propriedades mais misteriosa e importante é a massa. Algumas partículas, como prótons e nêutrons, têm massa. Outros, como os fótons, não. Acredita-se que o bóson de Higgs, ou “partícula de Deus”, pode ser a partícula que dá massa à matéria.
Antes de tudo vamos tentar entender o que são as quatro forças fundamentais do universo conhecido e uma pequena introdução à física de partículas antes de chegarmos ao Bóson de Higgs…Assista o vídeo abaixo e uma explicação bem didática
Toda a matéria é composta de quarks e léptons. Três quarks se unem para formar prótons e nêutrons. Os prótons e nêutrons se unem para formar os núcleos atômicos.
Os Léptons aparecem na natureza em dois tipos: eletricamente carregadas e neutro. Os Léptons neutros são chamados neutrinos e dificilmente interagem com a matéria. Há três tipo de léptons carregados, mais leves do que o elétron. Os Elétrons, que são carregadas negativamente, são atraídas para os núcleos, que são carregados positivamente, para formar os átomos. Uma boa representação de um átomo é uma nuvem de elétrons que giram em todas as direções em torno de um núcleo (prótons e nêutrons). Como os átomos formam tudo no universo, quarks e léptons são os blocos fundamentais da natureza.
Existem quatro forças fundamentais. A mais conhecida é a gravidade, que mantém os seres humanos e outros objetos presos à Terra e faz com que a Lua gire ao redor da Terra e a Terra ao redor do sol. A gravidade é gerada pelos objetos com massa. Mas porque a gravidade é uma força tão fraca ? e só corpos de grande massa, como a Terra e o Sol, criam um efeito significativo. No mundo subatômico, onde prótons, nêutrons e elétrons são extremamente leves, a gravidade não desempenha nenhum papel.
A segunda força fundamental é uma combinação de três forças que se pensava ser independentes umas das outras: magnetismo, a força elétrica e da interação da foça nuclear fraca. A força eletromagnética é a fonte de todas as forças macroscópicas, exceto as criadas pela gravidade.
A terceira é a força nuclear forte que une prótons e nêutrons para formar um núcleo atômico e inibe a repulsão entre prótons, carregados positivamente, evitando assim a sua dispersão. As forças fortes são aquelas responsáveis pelos fenômenos que ocorrem a curta distância no interior do núcleo atômico.
A quarta força é a nucler fracas, são aquelas que explicam os processos de decaimento radiativo, tais como o decaimento beta nuclear.
Nota: O Modelo Padrão da física de partículas fornece uma descrição da matéria microscópica e suas interações fundamentais.
O Grande Colisor de Hádrons (LHC) é um enorme instrumento científico, perto de Genebra, na fronteira entre a Suíça e a França. É um acelerador de partículas usado por físicos para estudar as menores partículas conhecidas. Ele vai revolucionar a nossa compreensão, do mundo atômico até a vastidão do Universo.
No Grande Colisor de Hádrons os pesquisadores devem esmagar partículas em velocidades muito altas. Com a energia resultante da colisão que é suficientemente elevado, a partícula é convertida em pedaços menores de matéria, um dos quais pode ser um bóson de Higgs. A partícula de Higgs só vai durar por uma fração de segundo.
O Grande Colisor de Hádrons pode recriar as condições no universo quando tinha menos de um trilionésimo de segundo de idade. A imagem acima é um dos enormes detectores de partículas do colisor, chamado de Compact Muon Solenoid.
Dois feixes de partículas subatômicas chamadas “hádrons” ou prótons ou íons de chumbo viajam em direções opostas dentro do acelerador circular, ganhando energia a cada volta (quase na velocidade da luz). Os físicos usam o LHC para recriar as condições existentes logo após o Big Bang, colidindo as duas partículas de frente com energia muito elevada. Equipes de físicos de todo o mundo, então, analisam as partículas criadas nas colisões usando detectores especiais em uma série de experimentos dedicados ao LHC. A
Vamos a uma analogia
Imagine duas agullhas de costura viajando uma em direção a outra, quase na velocidade da luz. Elas são lançadas a uma distância de 10Km uma da outra e irão se encontrar no meio do caminho, uma colidindo com a ponta da outra….
Essa colisão entre partículas produz uma energia de aproximadamente 14 teraeletrovolvolts. É uma colisão equivalente entre dois trens de 500 toneladas a uma velocidade de 80 Km/h.A energia liberada é imensa.
Com já foi dito, o universo conhecido é feito de partículas de matéria diferentes e quatro forças (gravidade, eletromagnetismo, força nuclear forte e força nuclear fraca). Entre essas partículas, você encontrará seis quarks e seis léptons. Quarks formam os prótons e nêutrons, enquanto os membros da família do lépton incluem o elétron e o neutrino.
Os cientistas não estão inteiramente certo porque algumas partículas parecem não ter massa, como no caso dos fótons, e outros são “maciças.” O modelo padrão prevê que existe uma partícula elementar, o bóson de Higgs, que produz o efeito de massa. A Confirmação do bóson de Higgs seria um marco importante na nossa compreensão da física. O mecanismo de Higgs propõe que há um campo que permeia o Universo, o campo de Higgs. É um campo que deveria ser responsável pela gênese de massa inercial (e, por causa do princípio da equivalência de Einstein, a massa gravitacional).
Cada partícula em nosso universo “flutua” no campo de Higgs. Através dessa interação, cada partícula tem sua massa. Diferentes partículas interagem com o campo de Higgs com forças diferentes, daí algumas partículas são mais pesadas (tem uma massa maior) do que outros). Algumas partículas não têm massa, elas não interagem com o campo de Higgs.
O campo de Higgs não é considerada uma força. Ele não pode acelerar as partículas, e não transfere energia. No entanto, ele interage com todas as partículas (exceto as sem massa).
O bóson de Higgs tem muitas maneiras de interagir com todos os outros tipos de partículas, diferente do campo de Higgs que apenas envolve a massa…
É um tema relativamente complexo, mas o vídeo abaixo pode ajudar a entender melhor….Eu recomendo…!
Quem tem mais de 40 anos lembra da chamada guerra fria entre Estados Unidos e a antiga União Soviética ou aqueles que por meio de revistas, livros, internet ou qualquer outro meio de comunicação tomaram conhecimento dessa parte da história recente…Essas duas nações estavam constantemente em sinal de alerta atômico e ao mesmo tempo nenhuma delas queria ser a primeira a apertar o botão vermelho.
Eu sempre considerei a tecnologia soviética mais avançada que a tecnologia americana e tenho motivos para crer nisso, prova disso é que os americanos não entendiam porque os russos desenvolveram uma tecnologia mais avançada em termos de válvulas termiônicas, deixando de lado os transistores e circuitos integrados a base de material semicondutor, portanto.
Os americanos suspeitavam que havia algo nas válvulas que as tornavam superiores em alguns aspectos aos transistores que eram bem menores e necessitavam menos energia. E os estrategistas americanos, não puderam inicialmente perceber exatamente o que estava por traz disso….
A resposta para essa questão surgiu com um estudo mais profundo sobre o que ocorreria com a explosão de uma bomba atômica nas camadas altas da atmosfera: Uma produção enorme de EMP (abrviação em inglês de Electro-Magnetic-Pulse ou Pulso Eletromagnético).
A ideia dos russo era brilhante: Entre a Terra e a alta atmosfera do nosso planeta (ionosfera) que se comporta como como um condutor elétrico, há a atmosfera que se comporta como isolante. O resultado disso é que a alta atmosfera e a própria Terra formam um gigantesco capacitor capaz de armazenar uma tremenda carga elétrica. Foi calculado que a Terra se comporta como um capacitor esférico de aproximadamente 1 Farad e que a tensão desenvolvida entre as armaduras(ionosfera e a Terra) chegaria a milhões de volts.
Segundo Roble e Tzur (1986), em condições de tempo bom, existe um campo elétrico atmosférico, de aproximadamente 100 V/m, que aponta para baixo, da carga positiva (distribuída na atmosfera próximo à superfície da Terra) para a carga negativa (distribuída na superfície da Terra).
A explicação para a existência deste campo elétrico foi apresentada por Charles T.Wilson, em 1929, que considerou a Terra como sendo um capacitor esférico. Uma das placas deste capacitor é a superfície da Terra, enquanto que a outra placa é uma camada da atmosfera, conhecida como ionosfera, cuja base situa-se a uma altitude de aproximadamente 50 km. O ar, cuja condutividade é muito baixa quando comparada com a condutividade do solo, que por sua vez é da mesma ordem de grandeza da ionosfera. Esta hipótese ficou conhecida como teoria do capacitor esférico (Rakov e Uman, 2003). Entre a ionosfera e a superfície da Terra há uma diferença de potencial de 200.000V (Rycroft, Israelsson e Price, 2000).
Se um artefato atômico fosse detonado nas camadas altas da atmosfera ocorreria a ionização do local da explosão pelo calor gerado a esse enorme capacitor seria colocado em curto descarregando toda sua energia. Essa energia produzida, um pulso eletromagnético, ou seja, uma onda elétrica de potência milhões de vezes superior a qualquer emissora de rádio e ocupando uma larga faixa do espectro eletromagnético em todas as direções
Os russos sabiam que os aparelhos que usavam válvulas são imunes aos efeitos desses campos eletromagnéticos ao contrário dos transistores e circuitos integrados. Os circuitos integrados e os chips atualmente podem ser destruídos facilmente por qualquer pulso de tensão um pouco maior com que aquela que devem funcionar.
Portanto, com a explosão na ionosfera ninguém sofreria ferimentos ou destruição de cidades mas todos os equipamentos desenvolvidos pelos americanos para equipar suas armas, radares, aviões, sistema de comunicação, mísseis seriam imediatamente destruídos pelo pulso. Por outro lado os equipamentos dos russos baseados nas “válvulas” continuariam a funcionar normalmente.
Vivemos em uma época em que somos totalmente dependentes da eletricidade e de sistemas de comunicação baseados em chips e circuitos eletrônicos. Tudo a nossa volta desde cartões de bancos até satélites de serviços trabalham nesse sistema sem falar nessa maquina na sua frente e nas redes de computadores, sobretudo a internet. Fenômenos no sol como erupções solares e ejeção de massa coronal intensa podem causar tempestades geomagnéticas que são potencialmente perigosas e destrutivas para esse frágil sistema digital e até analógico que facilitam nossas vidas. Esse exemplo que dei a cima sobre uma explosão atômica na ionosfera é só para ilustrar esse tema. Pense bem, um curto balckout de, digamos 3 horas pode transformar a vida de uma cidade ou até de um pais e ja aconteceu no passado.
O que é certo, é que uma forte tempestade solar ou uma forte tempestade magnética pode acabar com a sociedade tecnológica como a conhecemos. O fenômeno tem potência suficiente para, de uma vez só, destruir qualquer tipo de tecnologia.
Em Março 1989, Québec sofreu um completo apagão. Tudo começou a 10 de Março quando nuvens de plasma deixaram o Sol em direção à Terra. A 12 de março, começaram as primeiras flutuações de tensão na rede de transmissão da Hydro-Québec. O Centro de Controle do sistema fez o seu melhor para manter o sistema estável.
As tempestades solares afetam muito mais que as linhas eléctricas. Elas interferem com os satélites, equipamentos de comunicação rádio, telefones celulares, emissões de televisão e comunicações de ondas curtas.
O planeta Terra esta exposto a todo tipo de radiação. Aqui no Princípios Biogeofísicos , vamos monitorar alguns tipos de radiação, mas temos que compreender alguns fundamentos sobre esse tema...
Muito se fala em radiação, mas nem toda radiação é nociva. Mas, afinal o que é radiação ?
Em física, a radiação é um processo no qual partículas energéticas ou ondas de energia viajam através de um meio ou espaço. Existem dois tipos distintos de radiação; ionizantes e não ionizantes. A palavra radiação é comumente usado em referência à radiação ionizante,isto é, com energia suficiente para ionizar um átomo, mas também pode se referir a radiação não-ionizante (por exemplo, ondas de rádio, de calor ou de luz visível ).
As radiações ionizantes e não ionizantes podem ser prejudiciais para os organismos e pode resultar em alterações no ambiente natural. Mas, em geral, a radiação ionizante é muito mais prejudicial aos organismos vivos por unidade de energia depositada, porque os íons produzidos causam danos ao DNA. Radiação não ionizante é geralmente prejudicial aos organismos apenas na proporção do calor que emitem. Vamos entender melhor…As radiações eletromagnéticas mais conhecidas são: luz, microondas, ondas de rádio, radar, laser, raios X, radiação gama e raios cósmicos. As radiações sob a forma de partículas, com massa, carga eléctrica, carga magnética mais comuns são os feixes de elétrons, os feixes de prótons, radiação beta, radiação alfa. Lembrando que as radiações ionizantes existem no Planeta Terra desde a sua origem, sendo portanto um fenômeno natural.
Íons..elétrons..ionização….!!!…mas o que significa tudo isso…?
Vamos por parte entendendo primeiramente o que é um Íon.
Para que os átomos adquiram uma estabilidade, eles tendem a ganhar ou perder elétrons de tal forma que a última camada fique completa (a eletrosféra é dividida em camadas). A última camada eletrônica do átomo de cloro tem 7 elétrons. Para completar 8 elétrons na última camada, esse átomo deverá receber 1 elétron. Porém caso ganhe o elétron que lhe falta, o átomo de cloro deixará de ser neutro, pois terá 17 prótons e 18 elétrons, mas a tendência é sempre haver um equilíbrio, isto é a neutralidade. Essas reações acontecem na natureza constantemente e sem causar nenhum dano, mas se essa ionização acontecer por emissão de radiações de alta frequência, como raio X, radiação gama ou por materiais radioativos, esses átomos torna-se elétricamente carregados e quando a ionização acontece dentro de uma célula viva, sua estrutura química pode ser modificada. A exposição à radiação ionizante pode danificar nossas células e afetar o nosso material genético (DNA), causando doenças graves, levando até à morte. Assista o vídeo...
Ondas gravitacionais são "ondulações" no tecido do espaço-tempo causadas por alguns dos processos mais violentos e energéticos do Universo. Albert Einstein previu a existência de ondas gravitacionais em 1916 em sua teoria geral da relatividade. A matemática de Einstein mostrou que objetos massivos de aceleração (como estrelas de nêutrons ou buracos negros orbitando uns aos outros) iriam perturbar o espaço-tempo de tal maneira que "ondas" de espaço distorcido irradiam da fonte (como o movimento das ondas causadas um pedra lançada em um lago). Além disso, essas ondulações viajariam na velocidade da luz através do Universo, carregando consigo informações sobre suas origens cataclísmicas, bem como pistas inestimáveis para a natureza da própria gravidade.
As ondas gravitacionais mais fortes são produzidas por eventos catastróficos, como colisões de buracos negros, o colapso de núcleos estelares (supernovas), estrelas de nêutrons ou estrelas anãs brancas, a rotação ligeiramente instável de estrelas de nêutrons que não são esferas perfeitas e possivelmente até mesmo os remanescentes de radiação gravitacional criada pelo nascimento do Universo.
Embora se previsse que as ondas gravitacionais existissem em 1916, a prova real de sua existência não chegaria até 1974, 20 anos após a morte de Einstein. Naquele ano, dois astrônomos que trabalhavam no Observatório de Rádio de Arecibo, em Porto Rico, descobriram um pulsar binário, duas estrelas extremamente densas e pesadas em órbita ao redor umas das outras. Esse era exatamente o tipo de sistema que, de acordo com a relatividade geral, deveria irradiar ondas gravitacionais. Sabendo que essa descoberta poderia ser usada para testar a audaciosa previsão de Einstein, os astrônomos começaram a medir como o período da órbita das estrelas mudou com o tempo. Após oito anos de observações, eles determinaram que as estrelas estavam se aproximando umas das outras como prevista pela relatividade geral emitindo ondas gravitacionais (o que removeria a energia do sistema e faria com que as estrelas se aproximassem cada vez mais). Este sistema tem sido monitorado por mais de 40 anos e as mudanças observadas na órbita concordam tão bem com a relatividade geral que não há dúvida de que está emitindo ondas gravitacionais. Para uma discussão mais detalhada dessa descoberta e do trabalho, consulte Look Deeper.
Desde então, muitos astrônomos e físicos estudaram o tempo das emissões de rádio pulsares e encontraram efeitos semelhantes, confirmando a existência de ondas gravitacionais. Mas essas confirmações sempre vieram indireta ou matematicamente e não através do contato físico real.
Tudo isso mudou em 14 de setembro de 2015, quando o LIGO detectou fisicamente as distorções no espaço-tempo causadas pela passagem de ondas gravitacionais geradas por dois buracos negros em colisão de quase 1,3 bilhão de anos-luz de distância! A descoberta do LIGO entrará para a história como uma das maiores realizações científicas da humanidade.
Para nossa sorte aqui na Terra, enquanto os processos que geram ondas gravitacionais podem ser extremamente violentos e destrutivos, quando as ondas chegam à Terra, são bilhões de vezes menores. Na verdade, quando as ondas gravitacionais da primeira detecção do LIGO nos alcançaram, a quantidade de oscilação do espaço-tempo que elas geraram era milhares de vezes menor do que o núcleo de um átomo ! Essas medições inconcebivelmente pequenas são o motivo para que o LIGO foi projetado. Para descobrir como o LIGO pode realizar essa tarefa, visite o Interferômetro do LIGO [Aqui]
Fonte: https://www.ligo.caltech
