Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Spadające krople zamarzają w nietypowy sposób. Odkrycie udoskonali druk 3D i procesory
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Astronomia i fizyka
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy z Virginia Tech wykazali, że lodowy dysk może sam się napędzać na odpowiednio przygotowanej powierzchni, podobnie do kropli wody, na którą działa zjawisko Leidenfrosta. Każdy z nas obserwował, że kropla wody upuszczona na gorącą powierzchnię, odparowuje przez długi czas, poruszając się po powierzchni. Amerykańscy uczeni odkryli, że kawałek lodu może samodzielnie napędzać się na powierzchni o wzorze przypominającym układ rybich ości.
Badaczy z Virginia Tech zainspirowała rozwiązana ledwie przed 11 laty zagadka wędrujących głazów z Racetrack Playa z kalifornijskiej Doliny Śmierci. Tam kry, przesuwające się pod wpływem wiatru, przesuwają kamienie. Jonathan Boreyko postanowił stworzyć takie warunki, by lód samodzielnie się przesuwał. Wraz z zespołem przez trzy lata prowadził eksperymenty. Gdy zaś udało się doprowadzić do samodzielnego ruchu lodowego dysku, przez kolejne dwa lata naukowcy tworzyli model wyjaśniający obserwowane zjawisko.
Kluczem do sukcesu była aluminiowa powierzchnia ponacinana we wzór rybich ości. Wystarczy, że powierzchnia zostanie rozgrzana powyżej temperatury topnienia – nie jest więc potrzebna, jak w zjawisku Leidenfrosta, bardzo wysoka temperatura – by lód zaczął się poruszać. Jest on napędzany przez kierunkowy przepływ wody w nacięciach na powierzchni. Początkowo kawałek lodu rusza bardzo wolno, by gwałtownie przyspieszyć.
Niezwykle interesujące okazało się spryskanie powierzchni aluminium cieczą hydrofobową. Naukowcy spodziewali się, że spowoduje to przyspieszenie lodu. Tymczasem dysk w ogóle się nie przesunął. To pozwoliło badaczom wyjaśnić obserwowane zjawisko. Doszli do wniosku, że na powierzchni pokrytej płynem hydrofobowym woda z roztapiającego się lodu zostaje ściśnięta i lodowy dysk utyka na krawędziach wyżłobień. Woda ciągle płynie kanalikami, ale lód nie jest już w stanie się na niej unosić.
Bez powłoki hydrofobowej woda po jednej stronie lodowego dysku tworzy kałużę, jej obecność powoduje nierównowagę napięcia powierzchniowego po obu stronach lodu, co powoduje, że zaczyna się on poruszać.
Boreyko uważa, że odkryte przezeń zjawisko być może posłuży do celów praktycznych. Wyobraźmy sobie, że wzór na powierzchni tworzy okręgi, a nie proste linie. Wówczas roztapiający się obiekt kręciłby się w kółko. A teram wyobraźmy sobie, że na powierzchni lodu umieszczamy magnesy. One też by się obracały, co można by wykorzystać do produkcji energii, stwierdza uczony.
Badania zostały opublikowane na łamach ACS Applied Materials & Interfaces.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Zwierzęta są nie tylko mieszkańcami Ziemi, ale też jej architektami, kształtującymi krajobraz, w którym żyją. Termity tworzą wysokie kopce i rozległe podziemne korytarze, hipopotamy drążą ścieżki i kanały, a bobry tworzą rozległe mokradła. Dotychczas jednak badania nad zwierzęcymi architektami krajobrazu skupiały się na konkretnych pojedynczych gatunkach. Profesor Gemma Harvey i jej zespół z Queen Mary University w Londynie opublikowali na łamach PNAS pierwszą globalną syntezę wiedzy o takich gatunków. Uczeni zidentyfikowali 603 gatunki, rodzaje i rodziny, które wpływają na procesy toczące się na powierzchni Ziemi.
Setki gatunków owadów, ssaków, ryb, ptaków czy płazów w znaczący sposób kształtują swoje środowisko. Najczęściej są to przykłady bardzo nieoczywiste. Okazuje się na przykład, że łososie podczas tarła przemieszczają tyle osadów, ile przemieszcza się podczas powodzi. Zwierzęta słodkowodne odgrywają zresztą olbrzymią rolę w kształtowaniu środowiska. Mimo, że wody słodkie zajmują jedynie 2,4% powierzchni planety, to żyje w nich ponad 30% ze zidentyfikowanych gatunków zwierzęcych architektów.
Autorzy badań ostrożnie obliczają, że energia włożona przez te gatunki w kształtowanie terenu wynosi co najmniej 76 000 GJ, czyli tyle, co energia setek tysięcy potężnych powodzi. To daje wyobrażenie, jak wielką rolę odgrywają zwierzęta. A jest to liczba z całą pewnością znacząco zaniżona, gdyż mamy poważne luki w wiedzy, szczególnie tej dotyczące obszarów tropikalnych i subtropikalnych, gdzie bioróżnorodność jest naprawdę duża, a liczba przeprowadzonych badań ograniczona.
Dużą rolę w kształtowaniu krajobrazu odgrywają na przykład termity, których kopce w Brazylii pokrywają tysiące kilometrów kwadratowych terenu. Termity czy inni architekci krajobrazu – mrówki – są jednak bardzo rozpowszechnione. Około 1/3 ze wspomnianych w pracy gatunków to gatunki rzadkie, endemiczne lub zagrożone. Jeśli one znikną, dojdzie też do zatrzymania procesów, których są autorami. Będzie to nie tylko strata dla ludzkości, która nigdy nie pozna istoty tych procesów, ale też olbrzymie zagrożenie dla ekosystemów, dla których wiele z tego typu zjawisk odgrywa kluczową rolę.
Nasze badania pokazują, że rola zwierząt w kształtowaniu krajobrazu Ziemi jest znacznie większa, niż sądziliśmy. Od bobrów tworzących mokradła, po mrówki budujące kopce z Ziemi, procesy te mają kluczowe znaczenie dla środowiska. Doprowadzając do utraty bioróżnorodności ryzykujemy ich utratę, mówi profesor Harvey.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
W Arktyce coraz częściej dochodzi do topnienia wieloletniego lodu, przez co zanika lód spiętrzony. To zaś zła wiadomość dla arktycznego życia, od niedźwiedzi polarnych po mikroorganizmy. Naukowcy z Instytutu Badań Polarnych i Morskich im. Alfreda Wegenera przeanalizowali dane z trzech dekad badań lotniczych Arktyki i nie mają dobrych wieści. Zanik wieloletniego lodu to poważny problem.
Gdy pływający lód jest spychany na siebie w wyniku oddziaływania wiatrów i prądów morskich, na styku kry tworzą się spiętrzenia. Są one poważnym problemem dla żeglugi, ale niezwykle ważnym elementem arktycznego ekosystemu. Dane satelitarne z ostatnich dekad pokazują, że w Arktyce zanika lód pływający, a ten, który pozostaje, jest cieńszy i przemieszcza się szybciej. Dotychczas jednak nie było wiadomo, jak wpływa to na formowanie się spiętrzeń. Dopiero od kilku lat spiętrzenia takie możemy bowiem badać za pomocą satelitów.
Spiętrzenia, powstające co jakiś czas na styku połączonych przez wiatr i prądy fragmentów lodu, mogą sięgać 2 metrów wysokości. Bardziej imponujące jest to, co dzieje się pod wodą. Tam mogą tworzyć się zwały lodu sięgające 30 metrów w dół i uniemożliwiające żeglugę. Jednak miejsca styku połaci lodu pływającego wpływają nie tylko na energię i masę samego lodu, ale na znacznie szersze procesy. Gdy w spiętrzony nad powierzchnią wody lód uderza wiatr, kry mogą wędrować po całej Arktyce.
Takie spiętrzenia są wykorzystywane przez niedźwiedzie polarne do ochrony przed mroźnym wiatrem, co jest szczególnie ważne dla samic podczas porodów i dla niedźwiedzich noworodków. Spiętrzony lód jest domem dla różnych mikroorganizmów, a tworzące się pod wodą zwały lodu odgrywają ważną rolę w mieszaniu wody, co zwiększa dostępność składników odżywczych.
Dotychczas nie było wiadomo, jak topnienie arktycznego lodu pływającego wpływa na spiętrzenia. Coraz więcej lodu topi się w Arktyce latem, więc jest coraz mniej lodu starszego niż 1 rok. Taki młody, cienki lód, łatwiej ulega deformacji i szybciej tworzy spiętrzenia. Można by się więc spodziewać, że częstotliwość występowania spiętrzeń będzie rosła, mówi główny autor najnowszych badań, doktor Thomas Krumpen. Tymczasem analiza danych z prowadzonych przez 30 lat zwiadów lotniczych wykazała, że na północ od Grenlandii i w Cieśninie Fram liczba spiętrzeń zmniejsza się w tempie 12,2% na dekadę, a ich wysokość spada w tempie 5% na dekadę. Z kolei na Morzu Lincolna, znanym ze spiętrzania się szczególnie starego lodu, sytuacja jest jeszcze bardziej dramatyczna. Tam częstotliwość spada o 14,9% na dekadę, a wysokość o 10,4%.
Zmniejszenie się częstotliwości spiętrzeń spowodowane jest dramatycznym tempem topnienia starego lodu. Lód, który przetrwał kilkanaście sezonów letnich ma szczególnie duża liczbę spiętrzeń, gdyż był poddawany działaniu wiatru i prądów morskich przez długi czas. Utrata tego starego lodu jest tak wielka, że częstotliwość występowania spiętrzeń zmniejsza się, mimo tego, że cienki lód łatwiej ulega deformacji, wyjaśnia Krumpen.
Do największego zaniku spiętrzeń dochodzi tam, gdzie średni wiek pływającego lodu spada najbardziej. Profesor Christian Haas, specjalizujący się w fizyce lodu, mówi, że olbrzymie zmiany zachodzą na Morzu Beauforta i w Centralnej Arktyce. Obecnie oba regiony są latem całkowicie wolne od lodu pływającego, a jeszcze stosunkowo niedawno dominował tam lód, który miał co najmniej 5 lat.
Obecnie naukowcy nie wiedzą dokładnie, jakie wpływ na regiony polarne będzie miało zanikanie spiętrzeń. Zaobserwowali natomiast, że tempo przemieszczania się lodu pływającego Arktyki rośnie. Zanikanie spiętrzeń powinno zaś powodować, że lód będzie wolniej się przemieszczał, gdyż zmniejsza się powierzchnia stawiająca opór wiatrowi. Skoro zaś tempo przemieszczania się lodu rośnie, to istnieje jakiś mechanizm, który go przyspiesza. Mogą być nim silniejsze prądy oceanicze lub gładsza powierzchnia tej części lodu, która jest zanurzona w wodzie.
Na najbliższe lato uczeni planują ekspedycję na pokładzie statku badawczego Polarstern. Będą chcieli zbadać różnice biologiczne i biogeochemiczne pomiędzy spiętrzeniami o różnym wieku i pochodzeniu. Jednocześnie zintensyfikują zwiady lotnicze, by lepiej poznać interakcje pomiędzy lodem pływającym, ekosystemem i klimatem.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy analizujący zdjęcia satelitarne z Antarktyki zauważyli, że pod koniec 2022 roku doszło do katastrofalnego wydarzenia, w wyniku którego mogło zginąć nawet 10 000 młodych pingwinów cesarskich. Lód pod koloniami pingwinów rozpadł się, zanim młode miały szansę rozwinąć wodoodporne pióra, potrzebne im do przetrwania w wodzie. Zwierzęta utonęły lub zamarzły. Tragedia miała miejsce na zachodzie Antarktyki, u wybrzeży Morza Bellingshausena.
Specjaliści twierdzą, że zagłada piskląt to zapowiedź wydarzeń, jakie będą miały miejsce w przyszłości. Jak mówi doktor Peter Fretwell z British Antarctic Survey, do końca wieku globalne ocieplenie zniszczy ponad 90% kolonii pingwinów cesarskich. Gatunek ten potrzebuje lodu morskiego. To stabilna platforma, na której wychowują młode. Jeśli jednak lód nie ma takiego zasięgu, jak powinien, albo rozpada się szybciej, to oznacza kłopoty dla tych ptaków, powiedział uczony w rozmowie z BBC News.
Doktor Fretwell i jego zespół śledzili za pomocą satelitów pięć kolonii z okolic morza Bellingshausena. Dorosłe pingwiny cesarskie przybywają około marca na lód. Tam łączą się w pary i wychowują młode do czasu, aż są one zdolne do samodzielnego życia. Zwykle ma to miejsce na przełomie grudnia i stycznia. Jednak w ubiegłym roku lód rozpadł się w listopadzie, nie dając młodym pingwinom szans na dorośnięcie. W wyniku tego cztery z pięciu kolonii straciło wszystkie młode. Przetrwały tylko te z najmniejszej kolonii położonej najbardziej na północy.
Od 2016 roku notowane są rekordowo niskie zasięgi lodu morskiego w Antarktyce. Najgorsza sytuacja panuje właśnie na Morzu Bellingshausena, gdzie w sezonie 2021/2022 i 2022/2023 niemal w ogóle nie było lodu. Przyczyną były wyjątkowo ciepłe wody morskie oraz układ wiatrów, które pchały lód w kierunku wybrzeża, uniemożliwiając zwiększanie jego zasięgu.
Co gorsza, obecnie lód bardzo powoli się tam formuje, a to oznacza, że kolonie, które straciły młode, najprawdopodobniej nie będą się rozmnażały również w kolejnym sezonie. Maksymalny zasięg lodu morskiego w Antarktyce notuje się we wrześniu. Już teraz widać, że będzie on znacznie poniżej średniej. Pingwiny cesarskie mają coraz większe kłopoty. W latach 2018–2022 co trzecia z ponad 60 znanych kolonii została w jakiś sposób dotknięta zmniejszającym się zasięgiem lodu morskiego.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
W Antarktyce występuje ukwiał Edwardsiella andrillae, który bardzo, ale to bardzo lubi lód. Do tego stopnia, że cały się w nim zakotwicza, a w wodzie znajduje się tylko wieniec czułków. To jedyne zwierzę morskie, które się tak zachowuje, w dodatku nikt nie wie, jak udaje mu się przeżyć.
Zespół Franka Racka z University of Nebraska-Lincoln dokonał tego niespodziewanego odkrycia podczas geologicznych i środowiskowych badań terenowych, realizowanych w latach 2010-2011 w ramach Coulman High Project. Przez lód przewiercano się, by obejrzeć spodnią część Lodowca Szelfowego Rossa. Wykorzystano do tego pojazd podwodny SCINI (Submersible Capable of under-Ice Navigation and Imaging). To wtedy naukowcy natknęli się na dużą liczbę E. andrillae.
E. andrillae to jedyny przedstawiciel rodzaju Edwardsiidae w Antarktyce. Od pozostałych zaliczanych do niego gatunków różni się liczbą czułków oraz rozmiarami i rozmieszczeniem parzydełek.
Analizą próbek zajęła się Marymegan Daly z Uniwersytetu Stanowego Ohio. Sekcja ciała zwierzęcia niewiele dała, bo wyglądało ono tak samo jak inne ukwiały. Nigdy nie przypuszczałabym, że zakotwicza się w lodzie, bo w jego anatomii [i histologii] nie ma niczego szczególnego.
Ponieważ E. andrillae nie przepchnąłby się przez twardy lód (czułki również nie na wiele by się zdały), Daly sądzi, że zwierzę musi wydzielać jakiś rozpuszczający go związek chemiczny. Tajemnicą jest także to, dzięki czemu ukwiał nie zamarza i jak właściwie się rozmnaża.
Odpowiedzi na te pytania można by udzielić, badając DNA, jednak nie spodziewając się natknąć na zwierzęta, Amerykanie mieli ze sobą tylko środek konserwujący, który pozwalał utrwalić anatomię, ale przy okazji niszczył materiał genetyczny.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.