Viață și știință - săptămânal științific

Sâmbătă, 02 ianuarie 2021, Ziua lui Abel

Articole recente
Stiinte Sociale
Știința vieții
Știința neînsuflețită
Astronomie
Concurență

Soarta balonului

O mulțime de lucruri mici merg mult

Mulțimea sărbătorită era încântată. Toată lumea ține în mână un șir ornamentat, la celălalt capăt al căruia un balon plin de heliu se întinde spre cer. Unii au, de asemenea, o etichetă de dorință atârnată, pe care căutătorul onest o poate returna ulterior la adresa furnizată. Apoi, la comandă, toate baloanele zboară în același timp, iar mulțimea nu poate vedea decât cavalada colorată care se îndreaptă în depărtare, uimită, doar câteva minute. Acum vă prezentăm cealaltă față a monedei: bucuria de moment are un preț serios.

Baloanele umplute cu heliu pot zbura sute de mile

(ÎNREGISTRARE DE IMRE POTYÓ)

Am putea fi la o absolvire, un festival, un eveniment sportiv, o nuntă, o petrecere de ziua de naștere sau doar o paradă. Dezghețarea baloanelor umplute cu heliu este o practică obișnuită la astfel de evenimente, dar în alte țări se amintește uneori chiar să pierzi o persoană dragă la aniversarea morții sale. Nu este de mirare că lansarea de baloane este recomandată de multe companii de evenimente și site-uri ale comunității, făcând din această procedură, fără îndoială, memorabilă, un mare moft. La nunți, chiar și cărțile poștale norocoase pre-ștampilate adresate numelor tânărului cuplu sunt legate de baloane, pe care oaspeții pot scrie mesaje personale și ofrande amuzante. Dacă unul dintre baloane se întoarce la proaspăt căsătoriți, acesta poate fi răscumpărat la ofertant.

Există, de asemenea, o piață variată de baloane pentru cei care îl doresc: dacă versiunea din latex natural nu este suficient de spectaculoasă, puteți alege și dintre piesele din folie de Mylar strălucitoare. În plus, există deja baloane iluminate și chiar intermitente cu o mică sursă de lumină LED alimentată de o celulă butonată. O ghirlandă de astfel de baloane strălucitoare a provocat, de asemenea, o alarmă recentă după ce s-a eliberat de Festivalul Sziget. Și poate merită menționat și prețurile: o bucată dintr-un balon de o singură culoare umplut cu heliu, plutind timp de 14-16 ore, are 390 de forinți, iar modelul este de 420 de forinți. Toate acestea pot fi comandate cu conservarea gelului (plus HUF 30) și iluminare (plus HUF 200) care măresc timpul de plutire la 5-7 zile. O sticlă de heliu de 50 de litri, suficientă pentru 1000-1300 de baloane, costă aprox. 90.000 HUF; și dacă am umfla baloanele individual în casa noastră, heliul îmbuteliat de unică folosință necesar pentru 50 de baloane ar fi de aprox. Costă 15 mii de forinți. Dar după impunătorul hacazar, ne întrebăm care este soarta ulterioară a baloanelor?

Cine știe unde să se oprească

Acum cinci ani, Stephan Irwin, doctorand la Universitatea Clemson, a explorat această problemă în detaliu. El a fost curios, de exemplu, despre ce se va întâmpla cu cele 15.000 de baloane pe care spectatorii de pe stadionul de fotbal al universității le-ar lansa în timpul fiecărui meci, potrivit anunțului organizatorilor. Se estimează că acest lucru va pune o încărcătură de 50 de kilograme pe meci pe mediu, ținând cont de caracteristicile unui balon mediu de 28 de centimetri și 3,3 grame.

Traseele baloanelor dezghețate la absolvirile din Mogyoród au fost urmate de propriul nostru calcul pe baza datelor meteorologice actuale: după o oră, baloanele se aflau în zona Monor (36 km) și Heves (76 km).

Stephan Irwin a urmat calea a 5.600 de baloane în timpul investigațiilor sale. Deși doar patruzeci dintre acestea au dezvăluit exact locul în care au căzut înapoi, unele dintre datele obținute sunt încă grăitoare: în timp ce distanța medie pe care au parcurs-o era de aproximativ 70 km, trei dintre ele erau extraordinar de departe: 270, 341 și 451 km. Dacă aceleași baloane ar fi fost eliberate la Budapesta, presupunând condiții meteorologice similare, cea mai îndepărtată piesă ar fi zburat la Praga. Irwin a mai descoperit că abia 12% din baloane explodează în bucăți mici, 81% revenind aproape în totalitate la suprafață.

Creșterea balonului se datorează flotabilității hidrostatice - același fenomen care menține bărcile pe linia de plutire. Condiția pentru creștere este că densitatea gazului din balon este mai mică decât cea a aerului, pentru care hidrogenul și heliul sunt adecvate. Mergând în sus în aerul din ce în ce mai rar, balonul se extinde într-o asemenea măsură încât masa de aer pe care o deplasează rămâne constantă pe tot parcursul. Astfel, chiar dacă presiunea aerului scade, flotabilitatea este menținută pe tot parcursul și creșterea este limitată doar de puterea latexului. De-a lungul micii denivelări din materialul tensionat, în cele din urmă se formează o fisură, care se extinde exploziv de-a lungul întregului balon. Datorită densității reduse a heliului, acesta scapă în atmosfera ridicată și chiar o parte din el în spațiu, iar baloanele rupte cad înapoi la suprafață în cădere liberă.

Această seceră a fost găsită cu baloane înfășurate în jurul gâtului

Rata de creștere depinde de cât de mult heliu este încărcat în balon. Un balon cu puțin heliu crește încet, dar crește, deoarece se extinde doar la un volum critic mai târziu. Dacă umflăm același balon complet, acesta va crește mai repede, dar va exploda deja mai jos. Locația căderii depinde și de viteza și altitudinea ascensiunii.

Vântul se schimbă rapid în atmosferă pe măsură ce se mișcă în sus, ceea ce afectează foarte mult traseul balonului. În timp ce un vânt de 40 km/h este deja puternic aici, vânturile de 200 km/h sunt adesea furioase la o altitudine de 10 km. Direcția vântului, chiar și la 1-2 km deasupra suprafeței, poate fi destul de diferită de ceea ce experimentăm. Un program dezvoltat de cercetătorii de la Universitatea Cambridge (http://predict.habhub.org) este capabil să calculeze calea balonului pe baza datelor prognozate pe vreme. Și dacă urmărim poziția balonului folosind semnale radio sau GPS, putem deduce din acesta condițiile de vânt ale atmosferei înalte. Această metodă a fost o parte importantă a observațiilor meteorologice de zeci de ani.

Cordele de sufocare

Deși efectele nocive ale materialelor plastice consumate de diferite specii de animale marine și terestre au fost descrise în multe cazuri, baloanele din latex natural care se descompun într-un mediu de coastă de peste 4 ani au fost rareori luate în considerare în aceste studii. Umplând parțial acest gol, Irwin a examinat, de asemenea, modul în care corpurile prepelițelor japoneze, broaștelor țestoase bijuterii cu urechi roșii și ale somnului pătat răspund la consumul de bucăți de latex de două ori pe săptămână. La sfârșitul perioadei experimentale, doar 21% dintre broaște țestoase aveau fragmente de baloane în sistemul lor digestiv, nu prepelițe și somn. Un interes deosebit este faptul că greutățile corporale ale indivizilor studiați s-au schimbat invers: în timp ce prepelițele și somnul erau „obezi”, broaștele țestoase nu.

Pescarul pescuit este destinat cuibăririi baloanelor găsite pe plajă

Familia de broaște țestoase marine este astfel puternic afectată, dar s-a constatat că o broască țestoasă goală din California, originară dintr-un mediu deșertic, a murit din cauza baloanelor și panglicilor consumate. Indivizii adulți și puii albatrosului Laysan și a păsării furtunilor cu coadă preferă, de asemenea, să consume plastic, ceea ce poate duce la o creștere mai lentă sau, în cele din urmă, la dispariția indivizilor lor. Peștii, păsările terestre și limuzele sunt, de asemenea, pe cale de dispariție, dintre care un exemplu deprimant este o barză albă care a murit din cauza obstrucției intestinului cauzată de consumul unei benzi de cauciuc. Dar aceste materiale plastice și alte materii nedigerabile au fost prezentate și în intestinele vulturilor condor din California, iar cel mai recent în Marea Britanie, un mânz de trei ani a fost sugrumat de un șnur de balon care a căzut la pământ. Gravitatea situației este demonstrată și de faptul că voluntarii Marine Conservation Society au găsit cu 53% mai multe rămășițe de balon de-a lungul coastei britanice în 2016 decât cu un an mai devreme. Din păcate, doar o mână de baloane sunt cunoscute despre aceste efecte asupra mediului, dar cazierul judiciar al baloanelor nu s-a încheiat încă.

Gaz nobil indispensabil

Deși heliul din baloane este al doilea element cel mai frecvent în univers, rezervele terestre sunt destul de rare și, potrivit fizicianului premiat cu Nobel Robert Robertson, care explorează proprietățile superfluide ale izotopului heliu-3, aceste stocuri ar putea epuiza în 25 până la 30 de ani. Totuși, astăzi, acest gaz nert inert a devenit un ingredient de neînlocuit în nenumărate tehnologii moderne, ceea ce înseamnă că nu este bine doar să-l umpleți cu baloane sau să creați un ton amuzant cu el pentru câteva momente, cu un adulmec adânc. Folosim 167 milioane de metri cubi de heliu pe an în nenumărate aplicații, dintre care 8% sunt irosite cu suflarea balonului, potrivit HeliumOne.

Această lumină era încă eliberată în timp de baloanele înfășurate în jurul picioarelor sale

În timp ce înainte de sfârșitul celui de-al doilea război mondial, acest gaz nobil era utilizat în principal numai în dirijabile, brevetul SUA nr. Potrivit Studiului Geologic, în Statele Unite în 2015, 26 la sută din total a fost utilizat pentru răcirea magneților supraconductori și a altor dispozitive pentru dispozitive RMN utilizate pentru diagnosticarea bolilor, 17 la sută în timpul sudării, 4 la sută pentru verificarea scurgerilor în sistemele de vid și rezervoare foarte izolate și 2 la sută pentru scufundări în ape adânci și utilizate pentru fabricarea aparatelor respiratorii pentru asistență medicală. Indisponibilitatea heliului este bine ilustrată de faptul că tehnologia necesită temperaturi sub 256 ° C pentru a funcționa, nu există deloc un substitut - de exemplu, CERN elvețian folosește singur 130 de tone de heliu pentru a menține magneții Large Hadron Collider la -271 ° C Și acolo unde este nevoie de un material mai ușor decât aerul, hidrogenul poate fi utilizat doar în cazurile în care inflamabilitatea acestuia nu ar trebui să fie o problemă.

Cu toate acestea, există și baloane utile: baloanele meteorologice pot ajunge la o altitudine de aproximativ 30 de kilometri în 75-80 de minute, timp în care pot transmite date la stația meteorologică de primire, în timp ce se pot umfla până la 12 metri. Un astfel de balon este eliberat la fiecare 12 ore în observatoarele din Budapesta și Szeged ale Serviciului Național de Meteorologie. Fără datele sondelor meteorologice, prognozele meteo ar fi de neconceput, dar ele sunt, de asemenea, instrumente importante pentru stratul de ozon și cercetarea la altitudine mare.

Aproape de foc

Baloane răsucite în colțuri

Instabilitatea pieței de heliu a fost, de asemenea, exacerbată de blocada Qatarului, al doilea producător ca mărime, de la începutul lunii iunie, deoarece proviziile vor stagna din cauza situației geopolitice tensionate. Laboratoarele de cercetare, care reprezintă doar 6% din piața heliului, au cea mai mare teamă în acest sens, întrucât în caz de lipsă de stocuri, consumatorii care sunt mult mai mari decât aceștia ar putea avea prioritate. După cum s-a citit în mai multe articole din iulie în prestigioasa revistă Nature, situația din Qatar ar putea obliga unii cercetători să își reprogrameze sau să întrerupă activitatea.

Deși echipamentul necesar pentru acest lucru este foarte scump, reciclarea heliului ar putea fi o soluție parțială la problemă, întrucât 95 la sută din gazul nobil folosit nu s-ar pierde în spațiul întunecat pentru totdeauna. În același timp, legislația care interzice balonarea, care a redus atât efectele dăunătoare asupra vieții sălbatice, cât și risipa de heliu, a fost adoptată în Florida, Texas, California, Virginia, Queensland, Australia și cincizeci de orașe din Regatul Unit, printre altele. La cel mai apropiat eveniment, noi, maghiarii, ar trebui să căutăm o altă alternativă: să plantăm copaci memoriali, să suflăm bule sau să modelăm un lanț de viață.