Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Wewnątrzkomórkowy nanotermometr
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Nauki przyrodnicze
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Nowa krzywa globalnych temperatur wskazuje, że w fanerozoiku średnie temperatury na Ziemi zmieniały się bardziej niż przypuszczano. Naukowcy z University of Arizona i Smithsonian Institution przeprowadzili badania, w ramach których zrekonstruowali temperatury w ciągu ostatnich 485 milionów lat. To okres, w którym życie na naszej planecie zróżnicowało się, podbiło lądy i przetrwało liczne okresy wymierania.
Fanerozoik rozpoczyna się eksplozją kambryjską sprzed około 540 milionów lat i trwa do dzisiaj. Naukowcy w swoich badaniach ograniczyli się do 485 milionów lat, ze względu na niedostateczną ilość starszych danych geologicznych. Trudno jest znaleźć tak stare skały, w których zachował się zapis o panujących temperaturach. Nie mamy ich zbyt wielu nawet dla 485 milionów lat temu. To ogranicza nasze cofanie się w czasie, mówi profesor Jessica Tierney z Arizony.
Uczeni wykorzystali asymilację danych, w trakcie której połączyli zapis geologiczny z modelami klimatycznymi. Badania pozwoliły im lepiej zrozumieć, czego możemy spodziewać się w przyszłości. Jeśli badasz ostatnich kilka milionów lat, to nie znajdziesz niczego, co może być analogią dla zjawisk, jakich spodziewamy się w roku 2100 czy 2500. Trzeba cofnąć się znacznie dalej, gdy Ziemia była naprawdę gorąca. Tylko tak możemy zrozumieć zmiany, jakie mogą zajść w przyszłości, wyjaśnia Scott Wing, kurator zbiorów paleobotaniki w Smithsonian National Museum of Natural History.
Nowa krzywa temperatury pokazuje, że w tym czasie średnie temperatury na Ziemi zmieniały się w zakresie od 11,1 do 36,1 stopnia Celsjusza, a okresy wzrostu temperatur były najczęściej skorelowane ze zwiększoną emisją dwutlenku węgla do atmosfery. To jasno pokazuje, że dwutlenek węgla jest głównym czynnikiem kontrolującym temperatury na Ziemi. Gdy jest go mało, temperatury są niskie, gdy jest go dużo, na Ziemi jest gorąco, dodaje Tierney.
Badania pokazały też, że obecnie średnia temperatura jest niższa niż średnia dla większości fanerozoiku. Jednocześnie jednak antropogeniczne emisje CO2 powodują znacznie szybszy wzrost temperatury niż w jakimkolwiek momencie z ostatnich 485 milionów lat. To stwarza duże zagrożenie dla wielu gatunków roślin i zwierząt. Niektóre okresy szybkich zmian klimatycznych wiązały się z masowym wymieraniem.
Badacze zauważają, że ocieplenie klimatu może być też niebezpieczne dla ludzi. Nasz gatunek doświadczył w swojej historii zmian średnich temperatur o około 5 stopni Celsjusza. To niewiele, jak na 25-stopniową zmianę w ciągu ostatnich 485 milionów lat. Wyewoluowaliśmy w chłodnym okresie, który nie jest typowy dla większości geologicznej historii. Zmieniamy klimat w sposób, który wykracza poza to, czego doświadczyliśmy. Planeta była i może być cieplejsza, ale ludzie i zwierzęta nie zaadaptują się do tak szybkich zmian, dodaje Tierney.
Projekt zbadania temperatur w fanerozoiku rozpoczął się w 2018 roku, gdy pracownicy Smithsonian National Museum postanowili zaprezentować zwiedzającym krzywą temperatur z całego eonu. Badacze wykorzystali pięć różnych chemicznych wskaźników temperatury zachowanych w skamieniałym materiale organicznym. Na ich podstawie oszacowali temperaturę w 150 000 krótkich okresach czasu. Jednocześnie współpracujący z nimi naukowcy z University of Bristol – na podstawie rozkładu kontynentów i składu atmosfery – stworzyli ponad 850 symulacji temperatur w badanym czasie. Następnie autorzy badań połączyli oba zestawy danych, tworząc najbardziej precyzyjną krzywą temperatur dla ostatnich 485 milionów lat.
Dodatkową korzyścią z badań jest stwierdzenie, że czułość klimatu – czyli przewidywana zmiana średniej temperatury na Ziemi przy dwukrotnej zmianie stężenia CO2 – jest stała. Dwutlenek węgla i temperatury są nie tylko blisko powiązane, ale są powiązane w ten sam sposób przez 485 milionów lat. Nie zauważyliśmy, by czułość klimatu zmieniała się w zależności od tego, czy jest zimno czy gorąco, dodaje Tierney.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Po raz czwarty z rzędu światowe oceany pobiły rekordy ciepła. Kilkunastu naukowców z Chin, USA, Nowej Zelandii, Włoch opublikowało raport, z którego dowiadujemy się, że w 2022 roku światowe oceany – pod względem zawartego w nich ciepła – były najcieplejsze w historii i przekroczyły rekordowe maksimum z roku 2021. Poprzednie rekordy ciepła padały w 2021, 2020 i 2019 roku. Oceany pochłaniają nawet do 90% nadmiarowego ciepła zawartego w atmosferze, a jako że atmosfera jest coraz bardziej rozgrzana, coraz więcej ciepła trafia do oceanów.
Lijing Cheng z Chińskiej Akademii Nauk, który stał na czele grupy badawczej, podkreślił, że od roku 1958, kiedy to zaczęto wykonywać wiarygodne pomiary temperatury oceanów, każda dekada była cieplejsza niż poprzednia, a ocieplenie przyspiesza. Od końca lat 80. tempo, w jakim do oceanów trafia dodatkowa energia, zwiększyło się nawet 4-krotnie.
Z raportu dowiadujemy się, że niektóre obszary ocieplają się szybciej, niż pozostałe. Swoje własne rekordy pobiły Północny Pacyfik, Północny Atlantyk, Morze Śródziemne i Ocean Południowy. Co gorsza, naukowcy obserwują coraz większą stratyfikację oceanów, co oznacza, że wody ciepłe i zimne nie mieszają się tak łatwo, jak w przeszłości. Przez większą stratyfikację może pojawić się problem z transportem ciepła, tlenu i składników odżywczych w kolumnie wody, co zagraża ekosystemom morskim. Ponadto zamknięcie większej ilości ciepła w górnej części oceanów może dodatkowo ogrzać atmosferę. Kolejnym problemem jest wzrost poziomu wód oceanicznych. Jest on powodowany nie tylko topnieniem lodu, ale również zwiększaniem objętości wody wraz ze wzrostem jej temperatury.
Ogrzewające się oceany przyczyniają się też do zmian wzorców pogodowych, napędzają cyklony i huragany. Musimy spodziewać się coraz bardziej gwałtownych zjawisk pogodowych i związanych z tym kosztów. Amerykańska Administracja Oceaniczna i Atmosferyczna prowadzi m.in. statystyki dotyczące gwałtownych zjawisk klimatycznych i pogodowych, z których każde przyniosło USA straty przekraczające miliard dolarów. Wyraźnie widać, że liczba takich zjawisk rośnie, a koszty są coraz większe. W latach 1980–1989 średnia liczba takich zjawisk to 3,1/rok, a straty to 20,5 miliarda USD/rok. Dla lat 1990–1999 było to już 5,5/rok, a straty wyniosły 31,4 miliarda USD rocznie. W ubiegłym roku zanotowano zaś 18 takich zjawisk, a straty sięgnęły 165 miliardów dolarów.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Termometr przyklejany do ciała, raportujący pomiary temperatury ciała z wykorzystaniem sieci Wi-Fi, opracował absolwent inżynierii biomedycznej, a zarazem student VI roku kierunku lekarskiego Śląskiego Uniwersytetu Medycznego w Katowicach Jakub Szczerba.
Urządzenie pozwala na regularne i bardzo precyzyjne pomiary temperatury i powstało z myślą o dzieciach, u których ze względu na naturalną dla wieku ruchliwość takie pomiary trudniej przeprowadzić, niż u dorosłych. Inspiracją były dla mnie narodziny dziecka mojej siostry, które – jak większość dzieci – zmagało się z infekcjami. To właśnie na nim przeprowadzaliśmy pierwsze testy prototypu – powiedział w środę Jakub Szczerba.
Jego wynalazek - system Fevero - jest złożony z czujnika temperatury, który umieszcza się na klatce piersiowej lub w dole pachowym oraz platformy zbierającej dane. Dzięki zastosowaniu technologii Wi-Fi urządzenie pracuje we wszystkich miejscach z zasięgiem sieci bezprzewodowej. W razie przerwania łączności Wi-Fi rejestruje dane i raportuje je po ponownym podłączeniu do sieci. Dane – w tym sygnały alarmujące o wzroście temperatury – odbiera standardowy telefon komórkowy.
Wynalazek Jakuba Szczerby, opracowany we współpracy z Łukaszem Białkiem i Maciejem Poniedziałkiem, otrzymał jedną z pięciu nagród głównych na rozstrzygniętym w ubiegłym tygodniu XII Ogólnopolskim Konkursie Student-Wynalazca.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Na szwedzkim Uniwersytecie Technicznym Chalmersa opracowano nowatorski termometr, który pozwoli na udoskonalenie... komputerów kwantowych. Termometr ten dokonuje szybkich i niezwykle dokładnych pomiarów temperatury podczas obliczeń kwantowych.
Głównymi elementami komputera kwantowego są kable koncentryczne i falowody. Mikrofale są przesyłane falowodami do kwantowego procesora, a po drodze są schładzane do bardzo niskich temperatur. Zadaniem falowodów jest tez osłabianie i filtrowanie impulsów tak, by niezwykle wrażliwy kwantowy procesor mógł pracować ze stabilnymi stanami kwantowymi.
Jednak, by mieć jak największą kontrolę nad całym procesem, specjaliści muszą mieć pewność, że falowody nie przenoszą zakłóceń powodowanych ruchem cieplnym elektronów. Innymi słowy, muszą mierzyć temperaturę pól elektromagnetycznych na końcu falowodu, w miejscu, w którym do kubitów dostarczane są kontrolujące je impulsy. Praca z najniższymi możliwymi temperaturami zmniejsza ryzyko wprowadzenia błędów do kubitów.
Dotychczas możliwe były jedynie pośrednie pomiary tych temperatur i do tego dokonywane były ze znaczącym opóźnieniem. Tymczasem opracowany w Szwecji termometr pozwala na bardzo szybkie i niezwykle precyzyjne bezpośrednie pomiary temperatur na końcu falowodu. Nasz termometr do obwód nadprzewodzący bezpośrednio podłączony do końca falowodu, którego temperaturę mierzy. To dość prosty i prawdopodobnie najszybszy i najbardziej precyzyjny termometr do tego typu pomiarów. Pracuje on w skali milikelwinów, mówi profesor Simone Gasparinetti.
Specjaliści z Wallenberc Centre for Quantum Technology (WACQT) chcą do roku 2030 stworzyć kwantowy komputer korzystający z co najmniej 100 kubitów. Osiągnięcie tego celu będzie wymagało schłodzenia procesora do temperatury bliskiej zeru absolutnemu, mówi się o 10 milikelwinach. Nowy termometr będzie bardzo ważnym narzędziem na drodze do osiągnięcia tego celu. Dzięki niemu naukowcy sprawdzą, jak dobrze sprawuje się ich system i jakie ma niedociągnięcia.
Konkretna temperatura jest związana z konkretną liczbą fotonów termicznych, a ich liczba spada wykładniczo wraz ze spadkiem temperatury. Jeśli uda nam się obniżyć temperaturę na końcu falowodu do 10 milikelwinów to drastycznie zredukujemy ryzyko wystąpienia błędów, mówi profesor Per Delsing, lider WACQT.
Precyzyjne pomiary temperatury są też istotne dla producentów podzespołów dla komputerów kwantowych, gdyż dzięki nim będą wiedzieli, czy ich produkty spełniają odpowiednie standardy.
Nowy termometr może mieć jednak znacznie szersze zastosowania. Może przyczynić się do dokonania znacznego postępu w nauce i technologii. Takie zjawiska jak superpozycja, splatanie czy dekoherencja mogą mieć bowiem znaczenie również w termodynamice. Nie można wykluczyć, że w nanoskali prawa termodynamiki ulegają zmianom. I być może zmiany te uda się wykorzystać np. do udoskonalenia silników, akumulatorów i innych urządzeń.
Przez ostatnich 15–20 lat prowadzono badania, których celem było sprawdzenie, w jaki sposób zasady termodynamiki mogą ulegać modyfikacjom pod wpływem zjawisk kwantowych. Kwestia wykorzystania zjawisk kwantowych w termodynamice jest wciąż kwestią otwartą, stwierdza Gasparinetti.
Nowy termometr mógłby np. posłużyć do pomiarów rozpraszania mikrofal w obwodzie, działającym jak kwantowy silnik cieplny lub kwantowa lodówka. Standardowe termometry były kluczowym narzędziem rozwoju klasycznej termodynamiki. Mamy nadzieję, że w przyszłości nasz termometr będzie fundamentem rozwoju termodynamiki kwantowej, wyjaśnia doktorant Marco Scigliuzzo.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Wyjście z łóżka w ciemny zimowy poranek jest dla wielu nie lada wyzwaniem. Nie ma jednak co robić sobie z tego powodu wyrzutów. Neurobiolodzy z Northwestern University odkryli właśnie mechanizm wskazujący, że zachowanie takie ma biologiczne podstawy.
Naukowcy zauważyli otóż, że muszki owocówki posiadają rodzaj termometru, który przekazuje informacje o temperaturze z czułków zwierzęcia do bardziej rozwiniętych części mózgu. Wykazali też, że gdy jest ciemno i zimno sygnały te tłumią działanie neuronów odpowiedzialnych za przebudzenie się i aktywność, a tłumienie to jest najsilniejsze o poranku.
To pomaga wyjaśnić dlaczego, zarówno w przypadku muszek owocówek jak i ludzi, tak trudno jest obudzić się w zimie. Badając zachowanie muszek możemy lepiej zrozumieć jak i dlaczego temperatury są tak ważne dla regulacji snu, mówi profesor Marco Gallio z Winberg College of Arts and Sciences.
W artykule opublikowanym na łamach Current Biology autorzy badań jako pierwsi opisali receptory „absolutnego zimna” znajdujące się w czułkach muszki. Reagują one wyłącznie na temperatury poniżej strefy komfortu termicznego zwierzęcia, czyli poniżej 25 stopni Celsjusza. Po zidentyfikowaniu tych neuronów uczeni zbadali ich interakcję z mózgiem. Okazało się, że głównym odbiorcą przesyłanych przez nie informacji jest mała grupa neuronów mózgu, która jest częścią większego obszaru odpowiedzialnego za kontrolę rytmu aktywności i snu. Gdy obecne w czułkach receptory zimna zostają aktywowane, wówczas komórki w mózgu, które zwykle są aktywowane przez światło, pozostają uśpione.
Odczuwanie temperatury to jeden z najważniejszych stymulantów. Podstawy jego działania, jakie znaleźliśmy u owocówki, mogą być identyczne u ludzi. Niezależnie bowiem od tego, czy mamy do czynienia z człowiekiem czy z muszką, narządy zmysłów mają do rozwiązania te same problemy i często jest to robione w ten sam sposób, dodaje Gallio.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.