لماذا يبدو الشعر أغمق لوناً عندما يبتل؟

لماذا يبدو الشعر أغمق لوناً عندما يبتل؟

سؤال بسيط للغاية ربما خطر ببالك عندما أخذت حماما أو سبحت في البحر : لماذا يبدو الشعر أغمق لوناً عندما يبتل بالماء؟

بالتأكيد لا يغير الماء من تركيب الشعر الكيميائي ولا يضيف له شيئاً ليغير من لونه مؤقتاً.

إذن، ما الذي يحدث بالضبط ؟

الامر ببساطة يتلخص في تأثير الماء على انعكاس الضوء عن الشعر.

كما نعرف جميعاً نحن نرى الأشياء نتيجة انعكاس لون معين من الضوء عنها.

الضوء المرئي - الضوء الابيض كما نسميه - هو امتزاج لألوان الطيف السبعة، وكل لون يملك طولاً موجياً معيناً، الاطول للأحمر والاقصر للبنفسجي.

لو كان شعرك أحمر فإن هذا يعني أن شعرك يمتص كل ألوان الطيف ويعكس الاحمر لذا فنحن نراه باللون الاحمر، وينطبق هذا على باقي الالوان - ليس الاسود والابيض بالطبع - .

الآن، عندما يبتل الشعر بالماء فإن شيئان مهمان يحدثان : الأول هو أن الشعر يتماسك نوعاً ما على شكل خصل سميكة ولا تبق كل شعرة منفصلة عن الأخرى كما هو الوضع عندما يكون الشعر جافاً. والشيء الآخر هو أن الماء يصنع طبقة رقيقة للغاية تغلف الشعر. هذان العاملان يؤثران في كمية الضوء المنعكس والممتص عن الشعر المبتل.

يعكس الشعر المبتل كمية أقل من الضوء؛ ذلك أن الشعر المبتل يميل إلى تكوين خصل متقاربة وهذا يجعله يحبس ويمتص كمية أكبر من الضوء أكثر من المعتاد.

وبالاضافة الى ذلك فإن الضوء عندما يحاول أن ينعكس خارجاً من الشعر فإنه يصطدم بالجزء الداخلي من الطبقة الرقيقة التي صنعها الماء لتغلف الشعر، مما يجعله ينعكس إلى الداخل مرة أخرى مسبباً امتصاص كمية أكبر من الضوء.

امتصاص كمية أكبر من الضوء يعني انعكاس كمية اقل وهذا يعني أن الشعر سيبدو معتماً واغمق لوناً عندما يبتل.

كيف تعمل الخواتم التي يتغير لونها حسب… المزاج؟

كيف تعمل الخواتم التي يتغير لونها حسب… المزاج؟

هل رأيت أو سمعت يوماً عن الخاتم الذي ترتديه فيتغير لونه حسب مزاجك؟

في سبعينيات القرن العشرين، وفي مدينة نيويورك تحديداً قام المخترعان جوشا رينولدز وماريس آمباتس باختراع ( خواتم المزاجية Mood Rings )في عام 1975. ادعى المخترعان أن هذه الخواتم يتغير لونها تبعاً للحالة المزاجية للشخص الذي يرتديها.

على سبيل المثال كانت الالوان التي اقترحت هي البنفسجي ( السعادة والرومانسية )، الأزرق ( الهدوء والاسترخاء )، الاخضر ( الشعور الحيادي والمعتاد )، الاصفر ( الاثارة ) البني ( القلق والعصبية ).

وسرعان ما تحولت الخواتم إلى خط موضة خاصة بين الفتيات الشابات.

صمم الخاتم بحيث يحمل حجراً يصنع من الزجاج أو الكوارتز المجوفان اللذان يملآن عادة ببلورات مادة سائلة.

تتميز هذه البلورات بما يسمى Thermochromic، وهي البلورات التي يتغير لونها تبعاً لدرجة الحرارة، سواء حرارة جسم الشخص أو المحيط الخارجي، حيث تتسبب درجة الحرارة في احداث انقلاب في غزل البلورات مما يغير لونها.

عندما تنقلب هذه البلورات فإنها تعكس أطوالا موجية مختلفة من الضوء المرئي، وهذا ما يجعل هذه الحجارة تغيّر لونها.

واعتماداً على المبدأ نفسه تم تصنييع احمر شفاه وطلاء اظافر يتغير لوناهما حسب درجة الحرارة.

اعتقد المخترعان أن الحالة المزاجية للانسان تتسبب في اختلاف درجة حرارة جسمه. قد لا يكون الامر بهذه الصورة، لكنه - جزئياً - صحيح.

على سبيل المثال فإن شعورنا بالسعادة أو العواطف الجياشة قد يرفع درجة حرارتنا ( الخارجية ) حيث يرسل الجسم المزيد من الدم الى الاطراف، وعلى العكس فعندما يشعر الانسان بالخوف أو الضغط فإنه يضخ المزيد من الدم إلى الاعضاء الداخلية ( بغرض الحماية ) مما يجعل حرارة جسمه الخارجية تنخفض.

واستناداً الى هذا ظن المخترعان أن الواناً محددة تعكس انماطاً مزاجية محددة. لكن، لا يوجد علاقة ثابتة بين لون معين وحالة مزاجية محددة، حيث يختلف لون الحجر حسب درجة الحرارة التي لا ترتبط - دائماً - بالحالة المزاجية.

موائع لا تنطبق عليها قوانين نيوتن!

موائع لا تنطبق عليها قوانين نيوتن!

هل شاهدت يوماً الموائع ( السوائل والغازات ) اللانيتونية عندما تتحرك؟ لو قدر لك هذا ستعرف أن الامر جد ممتع. تستطيع الموائع اللانيتونية أن تغير حالتها الفيزيائية من سائل إلى صلب والعكس بسرعة هائلة - لحظية تقريباً!.

كيف يحدث هذا؟

حتى نعرف هذا علينا أن نعرف ما هي الموائع اللانيتونية أولاً، وكيف تتغير فيها المادة على المستوى الجزيئي.

الموائع النيتونية هي موائع تنطبق عليها قوانين نيوتن؛ حيث تتحكم الحرارة والضغط في لزوجة المائع. فلو كان الماء مثلاً تحت الظروف المعيارية من الحرارة والضغط فإنه سيكون في حالته السائلة مهما سلطت عليه من ( قوة ) خارجية.

في الجانب الآخر تقف الموائع اللانيتوينة؛ تتبع هذه الموائع قوانين مختلفة؛ حيث يكفي تسليط مقدار قليل

من القوة الخارجية عليها، كأن ( تلكمها ) مثلا ليجعلها هذا تغير لزوجتها مما يغير حالتها الفيزيائية مباشرة.

هذه الموائع لا تتحكم الحرارة والضغط في لزوجتها.

ينقسم العلماء عند تفسير سلوك هذه الموائع إلى قسمين؛ قسم يفسر الموضوع استناداً للتجارب المخبرية، وفريق آخر يعتمد على النموذج الجسيمي، لكن الفريقين يؤمنون أن التفسير يعتمد كلياً على ما يسمى بالجسيمات الغرونية.

يفسر الفريق " المخبري " سلوك هذه الموائع على افتراض أن الاحتكاك بين الجسيمات الغرونية المعلقة في المائع يحبسها في المكان الذي سُلطت عليه القوة الخارجية مما يجعلها تتقارب فتتصرف كمادة صلبة أكثر منها سائلة.

بينما يعتقد الفريق " النموذجي " أن تسليط قوة خارجية على الموائع اللانيتوينة يقرّب الجسيمات الغرونية من بعضها دافعاً السائل الموجود بينها إلى الخارج مولداً مقاومة تبطئ جزيئات السائل مشكلة ما يسمى Hydrocluster . وهذا ما يسمى بالنموذج الهايدروديناميكي.

لكن، وحسب آخر دراسة نشرتها Physics Reviews Letters  فإن فريقاً من هيئة NIST  قام بالتوصل إلى أن

كلا الفريقين على … صواب.

فعند تسليط قوة خارجية على الموائع اللانيتونية فإن الغرونات تنتقل من النموذج الهايدروديناميكي إلى نموذج الاحتكاك؛ حيث تدفع الغرونيات السائل الموجود بينها إلى الخارج مما يزيد الاحتكاك فيما بينها ويبقيها معلقة في المكان الذي سلطت عليها القوة فلا تتحرك مما يجعلها تتصرف وكانها مادة صلبة.

حقائق غريبة عن الكواركات

حقائق غريبة عن الكواركات

الكواركات ليست جسيمات صعبة الرؤية فحسب، ولكن من المستحيل تقريباً قياسها أيضاً. هذه الجسيمات هي الاساس للجسيمات ما دون الذرية والمسماة الهادرونات Hadrons. في الخمسين عاماً الاخيرة تزايدت الاسئلة حول مصير الكون ونهايته وما يتضمن هذا من اسئلة حول الكواركات.

1. انبثقت مباشرة بعد الانفجار الكبير : ظهرت أول كواركات بعد الانفجار الكبير بـ 10-12 ثانية، وذلك نفس الوقت الذي انفصلت فيه القوة النووية الضعيفة ( وهي اساس النشاط الاشعاعي ) عن القوة الكهرومغناطيسية، وظهرت مضادات الكواركات في نفس الوقت.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
2. اكتشفت أثناء تحطيم الذرة : في ستينيات القرن الماضي وفي مسارع ستانفورد الخطي لاحظ الباحثون أثناء تحطيم الذرة أن الاليكترونات تتشتت في 3 مواقع أكثر من المتوقع وهذا يعني أنها اصطدمت بشيء ما.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
3. جيمس جويس والكواركات : موري جيل - مان أحد واضعي النموذج الكواركي في ستينيات القرن الماضي استوحى اسم الكواركات من احد كتب جيمس جويس الاديب البريطاني الشهير والذي كان عنوانه Finnegan's walk.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
4. نكهات الكواركات : يُشار إلى أنواع الكواركات الستة بما يسمى النكهات Flavors : فوق، تحت، غريب، ساحر، قاع، قمة. تختلف النكهات بشكل اساسي في كتلتها، لكن هناك اختلافا ايضا في غزلها وشحنتها. والمميز في الكواركات أنه يمكن لاحد الكواركات أن يتحول إلى نوع آخر منها ( كأن يتحول كوارك تحت إلى كوارك فوق ).
   
   
   
   
   
   
5. صعبة القياس : الكواركات لا يمكن قياسها؛ وذلك لأن الطاقة اللازمة لقياسها تُنتج الجسيمات المضادة للكواركات مما يجعلها تتلاشى قبل ان يمكن ملاحظتها بشكل منفصل. وتستخدم كمبيوترات فائقة لمحاكاة تفاعل الكواركات مع الغليونات.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
6. تعلّمنا حول المادة : نشر باحثون في عام 2014 ملاحظتهم الاولى عن الكوارك الساحر وهو يتفكك إلى جسيمات مضادة مما عزز نظرة العلماء حول سلوك المادة.فباعتقادنا جميعا ان الجسيمات المضادة والجسيمات يجب ان تتلاشى ويفني بعضها بعضاً. لكن الجسيمات ومضاداتها لا زالت موجودة مما يقودنا الى لغز تكوين الكون من المادة وليس مضاداتها.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
7. الكواركات قد تحدد مصير الكون : لايزال العلماء يحاولون تحديد كتلة الكوارك القمة، ويعتقد الكثيرون أن هذه النتيجة ستحدد مصير الكون. فإذا كانت كتلة كوارك القمة أكثر مما هو متوقع فإن هذا يعني ان الكون سينكمش وينهار خلال  10مليارات سنة؛ وهذا بسبب ان نواقل الطاقة عبر الفراغ ستنكمش وتختفي وتنهار. بينما إن كانت كتلته أقل مما هو متوقع فإن هذا يعني ان سيناريو جديد - لم يتحدث عنه النموذج الكواركي - سينبثق : قد تتكتل مجموعات من الذرات بصورة منظمة في الكون منتجة مواد جديدة، وربما - ربما - مخلوقات جديدة من اللامكان!.

لماذا تظهر النار بألوان مختلفة؟

لماذا تتلون شعلة النار بألوان مختلفة؟

بالتأكيد شاهدت ناراً مشتعلة؛ في ضوء شمعة، أو لهيب الفرن في مطبخكم، أو حتى حفل شواء في ليلة صيف. هل تساءلت يوماً لماذا تختلف الوان ألسنة اللهب؟ تارةً تراها حمراء، برتقالية او بيضاء، بل وربما زرقاء.. لكن، ما الذي يجعلها تتلون هكذا؟ وما دلالة هذه الألوان؟

يعرّف العلماء الاحتراق بأنه ناتج تفاعل الوقود - مل الغاز الطبيعي، اوالنفط أوالخشب - مع مركب مؤكسِد، مثل الاوكسجين. وينتج عن الاحتراق حرارة وضوء وغاز.

في البداية سنتحدث عن أثرالحرارة في تلوين اللهب.

وجد العلماء أن اختلاف درجة حرارة الجسم يؤثر في لونه، وهذا مشابه لما يحدث في النجوم؛ حيث تظهر النجوم بألوان مختلفة نتيجة لاختلاف درجة حرارة سطحها.

تميل الأجسام للظهور باللون الاحمر عندما تترواح درجة حرارتها بين 527°س إلى 982°س. بينما تتحول إلى اللون البرتقالي عندما ترتفع درجة حرارتها إلى 1093°س وحتى 1200°س، وتظهر باللون الأبيض في معدل درجات يتراوح ما بين 1316°س إلى 1482°س.

يستطيع أي منا ملاحظة الألوان المختلفة بمراقبة شمعة تحترق أو قطعة خشب تشتعل. يظهر اللهب القريب من خيط الشمعة أبيض لأنه الاقرب وبالتالي فإن درجة حرارته أعلى. وكلما ابتعدنا قلت درجة الحرارة مما يسبب اختلاف اللون.

في بعض حالات الاحتراق يظهر اللهب باللون الأزرق. في موقد المطبخ مثلاً حيث نستعمل الغاز الطبيعي، او عند احتراق الشمعة حيث يكون اللون في المركز أزرق مشوباً بالبياض. يدل اللون الأزرق على درجة حرارة اعلى من درجة حرارة اللون الابيض، حيث تصل الحرارة إلى 1650°س.

يؤثر التركيب الكيميائي للوقود أيضاً على اللون الناتج من الاحتراق. فعلى سبيل المثال يتميز الوقود الاحفوري - مثل الغاز الطبيعي والنفط - بتركيبه الهيدروكربوني مما يجعل الضوء الناتج عنه ضمن الأطوال الموجية للون الازرق.

وإذا وجدت مركبات أخرى فإن هذا ينتج ألواناً أخرى مميزة. الليثيوم على سبيل المثال ينتج ضوءاً وردياً عند احتراقه بينما يعطي التنجستون المحترق اللون الأخضر.

دوامات النار.. ما هي وكيف تتشكل؟

دوامات النار.. ما هي وكيف تتشكل؟

يقول الخبراء أن دوامات النار، أو شياطين النار Fire Devils كما يسميها البعض، أو أعاصير النار Fire Tornado or Firenado هي ليست ظاهرة نادرة، لكن قليلون هم من سجلها أو من أخبر عنها.

في حرائق استراليا الهائلة الأخيرة، حيث احترق ما يقارب 57 كم2 من الأشجار نتيجة للحرارة المرتفعة والرياح الجافة، هُجر الآلاف واجبروا على ترك منازلهم ناهيك عن الخسائر المادية وخسائر الأرواح.

اعاصير النار هي ليست اعاصير على الاطلاق. حتى يتكون الاعصار لابد من توفر ثلاثة عوامل معاً : هواء رطب ودافئ قريب من الأرض، وحالة من عدم الاستقرار الجوي ( وهو المسؤول عن حركة الهواء باتجاه عمودي )، والتقاء جبهات هوائية دافئة معاً مما يسبب رفع الهواء الرطب إلى الاعلى.

أعاصير النار لا تتكون باجتماع الشروط السابقة، وإنما تتكون عن طريق هواء ساخن وجاف يرتفع سريعاً من الأرض باتجاه الاعلى. ومن هنا فإن اعاصير النار تشبه طريقة تكوّن الدوامات او شياطين الغبار Dust Devils والتي تتكون عادة في الايام الحارة والمشمسة عندما تسخّن الأرض الهواء الذي يقع فوقها.

عندما يرتفع الهواء الساخن من الأرض فإنه يشكل أعمدة، أو " مداخن "، ويواصل الارتفاع حتى تنخفض كثافته ويبرد ثم يتبدد في الطبقات الاعلى. وكلما انسحب هواء ساخن أكثر إلى الاعلى فإنه يبدأ بالدوران على شكل دوامة كما يحصل في الدوامات المائية.

تنشأ هذه الدوامات بفعل الزخم الزاوي للموائع ( السوائل والغازات مثل الهواء ). ويحدث الزخم الزاوي عندما يقترب الجسم من مركز الدوران، فتزداد سرعته.

في شياطين الغبار، عندما يتحرك الهواء في دوامات عمودية فإنه يسحب معه الرمال والأوساخ والاوراق ومختلف الاشياء عن الأرض. أما في دوامات النار فإن الدوامة تسحب معها الجمار المشتعلة، والغازات الساخنة المشتعلة والحطام الملتهب مما يخلق برجاً مريعاً من اللهب قد يمتد لمئات الأقدام في الهواء.

معظم الدوامات النارية لا تستمر سوى لدقائق قليلة، وهذا من الأسباب التي جعلت عملية تسجيلها نادرة. وعلى الرغم من هذا فإنها من الممكن أن تكون خطيرة جداً؛ فقد تصل الحرارة إلى 1093 درجة مئوية في دوامات النار، ولأنها تتحرك بسرعة هائلة فإنه من الممكن أن تقطع مسافات كبيرة محدثة تدميراً غير متوقع في مساحات عريضة.

كيف تتكوّن كرة البرق Lightning Ball ؟

كيف تتكوّن كرة البرق Lightning Ball ؟

كرة البرق هي ظاهرة نادرة للغاية ولم يكتمل تفسيرها تماماً. يُطلق هذا المصطلح على أجسام كروية لامعة مختلفة الحجم، تضيء مثل مصباح بقدرة 100 واط، وقد تكون بيضاء ، أو صفراء، حمراء او حتى زرقاء، وغالباً ما تتكون بعد العواصف الرعدية. ولا يطول بقاؤها، بعض التقارير القديمة تزعم أن الكرة تنفجر، وآخرون يقولون أن رائحة كبريت تملؤ الجو وراءها.

أين الحقيقة والخيال في كل هذا؟

كرات البرق هي ظاهرة نادرة، لكنها حقيقية تماماً. هناك بعض المبالغات لكنها تبقى حقيقية. خرجت الكثير من التفسيرات في محاولة للتوصل إلى كيفية ظهور كرة لامعة كالبرق تطفو في الهواء - او تدخل من النافذة كما ادعى البعض. أحد هذه التفسيرات هو ان طاقة البرق قد حولت جزءاً من الهواء إلى بلازما متوهجة طافية، وهذا يشبه ظاهرة نيران القديس إلمـــــو.

لكن التفسير الحقيقي والحديث بعيدٌ تماماً عن هذا…

من نيوزيلاندا، ومن جامعة كانتربري، اقترح جون ابراهامسون أن كرة البرق هي نتاج تفاعل كيميائي لجزيئات السيليكون في الهواء.

عندما يضرب البرق التربة، فإن السيليكون الموجود فيها يتحد مع الأكسجين والكربون الموجودين في الهواء منتجاً بخار سيليكون نقي. عندما يبرد هذا البخار فإن السيليكون يتحول إلى غبار ناعم للغاية. هذه الجسيمات الغبارية ترتبط ببعضها عن طريق شحنات كهربائية نشأت بفعل البرق، مما يجعلها تتخذ شكل الكرة.

تظهر كرة البرق لامعة وساخنة للغاية بفعل الحرارة الناتجة عن التفاعل الكيميائي بين السيليكون والأكسجين في الهواء. وعندما يحترق كل السيليكون فإن الكرة تتلاشى.

تقترح الفرضية أيضاً عناصر أخرى غير السيليكون، مثل الألمنيوم والحديد. وقد حاول العلماء اختبار الفرضية مخبرياً. في البرازيل سلّط العلماء فرق جهد كهربائي عالٍ على السيليكون، مما حوله إلى بخار متخذاً - أحياناً - شكل كرة بحجم كرة الجولف.

وفي جامعة تل أبيب في فلسطين نجح ( جيربي وديختيار ) مصادفة في صنع كرة برق باستخدام مثقاب الميكروويف؛ وهو أداة بقدرة 600 واط ورأسها بقوة فرن الميكروويف المنزلي. حيث تم تسليط الرأس على تربة تحوي العناصر السابقة مما أنشأ نقطة ساخنة في التربة نشأ منها كرة مشابهة لكرة البرق.

لماذا يغلي الماء أسرع في الجبال والمرتفعات؟

لماذا يغلي الماء أسرع في المرتفعات والجبال؟لماذا يغلي أسرع في الضغط الجوي المنخفض؟

هل هناك أسهل من ان نغلي الماء؟ لا بالطبع، كل ما تحتاجه هو وعاء به بعض الماء، ومصدر حراري للتسخين. كل ما علينا هو انتظار فقاعات البخار حتى تبدأ بالتكوّن، وما نعرفه جميعاً ان الفقاعات هذه تبدأ عند درجة حرارة 100° مئوية.

ما تصّر كتب العلوم على ذكره هو أن الماء يغلي عند درجة حرارة 100°س عند مستوى سطح البحر. وهذا يعني ضمناً ان الارتفاع والانخفاض له تأثير على درجة غليان الماء.

كما نعرف فإن الضغط الجوي هو وزن عمود الهواء المقام فوق نقطة ما حتى نهاية الغلاف الجوي، ولأن المناطق المنخفضة تعني عموداً أطول فإن هذا يعني أن الضغط الجوي في الوديان أعلى منه في الجبال.

هل سمعت يوماً أن طعم الشاي في الجبال يختلف عن طعمه المعتاد؟

ما علاقة غليان الماء بالمكان؟ وما علاقة هذا بالضغط الجوي؟

لو حاولت يوماً ان تغلي الماء في واد، وغليته ثانية في قمم احد الجبال، لوجدت الماء يغلي عند الاولى في درجة تفوق المئة، بينما يغلي في درجة دونها في الجبال. وهذا يعني ان الطبخ سيستغرق وقتاً اطول ايضاً.

لكن، ما علاقة هذا بذاك؟

من العوامل المؤثرة في تحديد نقطة الغليان الارتفاع. عندما يزيد الارتفاع عن مستوى سطح الحر يقل الضغط الجوي. حتى نغلي الماء فإننا نسخنه، وهذا يعني ان نمد جزيئات الماء بالطاقة الحرارية، وعندما تمتص جزيئات الماء ما يكفي من الطاقة فإنها تبدأ بتكسير وتحطيم الروابط فيما بينها. يتحول الماء من حالته السائلة الى حالته الغازية عندما يتساوى ضغط البخار الداخلي مع الضغط الجوي الخارجي، وعندما يحدث هذا فإن الفقاعات تبدأ بالتكوّن ويغلي الماء.

في المرتفعات يكون الضغط الجوي منخفضاً، وهذا يعني ان الماء سيأخذ طاقة اقل حتى يصل الى نقطة الغليان ( تقطة تساوي الضغطين الداخلي والخارجي ) مما يجعله يغلي عند نقطة اقل من المعتاد.

يعتقد البعض ان غليان الماء عند نقطة اقل من مئة يعني أن الطعام سيُطهى اسرع. لكن العكس هو الصحيح؛ فالطعام يحتاج إلى كمية معينة من الطاقة حتى ينضج ويصل الى حد الاستواء، وهذا يعني ان الطعام سيحتاج إلى زمن اطول ليمتص الطاقة الحرارية التي يحتاجها حتى ينضج.