دانش و فناوری
2 دقیقه پیش | گرفتن ویزای انگلیس در ایراناز زمانی که اخذ وقت سفارت انگلیس در تهران ممکن شد، بسیاری از مشکلات متقاضیان این ویزا نیز به فراموشی سپرده شد. اگر چه هنوز هم بعضی از متقاضیان این ویزا، به جهت تسریع مراحل ... |
2 دقیقه پیش | دوره مدیریت پروژه و کنترل پروژه با MSPپروژه چیست؟ پروژه به مجموعه ای از فعالیتها اطلاق می شود که برای رسیدن به هدف خاصی مانند ساختن یک برج، تاسیس یک بزرگراه، تولید یک نرم افزار و … انجام می شود. در همه پروژه ... |
آب، اسرارآمیزترین ماده موجود بر روی زمین
آب دومین ماده از لحاظ فراوانی در جهان هستی است. بیش از هر حلال دیگری مواد را در خود حل میکند. مقدار زیادی انرژی در خود ذخیره میکند. زندگی و حیات بدون آن ناممکن خواهد بود.
آب مادهای است که اطلاعات زیادی در مورد آن داریم؛ چرا که ۷۵ درصد بدن ما را تشکیل میدهد. هر روز آن را مینوشیم، با آن حمام کرده و بسیاری لوازم خانه را با آن میشوییم. با این حال و با وجود داشتن اطلاعات فراوان، همچنان دانشمندان موفق به درک کامل آن نشدهاند.
چه عاملی باعث بینظیر بودن آب میشود؟
در طول تاریخ آب به عنوان یکی از چهار عنصر اساسی در کنار هوا، خاک و آتش در زندگی انسانها شناخته شده است. در قرن ۱۸ میلادی بوده که آنتوان لاوازیه با گذراندن جریان الکتریسیته از درون آب متوجه شد که این ماده از دو عنصر هیدروژن و اکسیژن تشکیل شده است.
فرمول آب H2O است. یکی از ویژگیهای بینظیر آب را میتوان در پیوند هیدروژنی آن یافت جایی که پیوندها به طور پیوسته بین اتم اکسیژن دارای بار منفی کم و اتمهای هیدروژن دارای بار مثبت کم، بوجود آمده و تغییر مکان میدهد. به این دلیل است که مولکولهای آب بسیار بیشتر از دیگر مولکولها یکدیگر را جذب میکنند.
این پیوندهای هیدروژنی باعث بالا رفتن گرمای ویژه آب میشود و این گرمای ویژه بالا نیز باعث میشود تا انرژی زیادی برای گرم کردن آب مورد نیاز باشد. به علاوه این پیوند عامل بالا بودن نقطهی جوش آب در مقایسه با سایر مواد مانند هیدروژن سولفید است که ساختار پیوندی مشابه با آب دارند. این ویژگی به علاوه باعث میشود تا انسانها مقدار زیادی گرما را با تعریق تحمل کنند.
اثر دیگر پیوند هیدروژنی عملکرد مویینگی آب است که موضوع اولین مقالهی اینیشتین نیز بوده است. این عامل باعث بالا رفتن خود به خود آب در بین دو سطح که فاصله کمی از یکدیگر دارند میشود. در این حالت مولکولهای آب به قدری یکدیگر را جذب میکنند که بر نیروی جاذبه زمین غلبه می کنند. مورد دیگری که مویینگی خود را در آن نشان میدهد در درختان است. اگر آبی از برگ درختان تبخیر شود، مولکولهای دیگر توسط نیروی بین مولکولهای آب از ریشه به سمت بالا کشیده میشوند.
اثر دیگر پیوند هیدروژنی آب کشش سطحی بالای آن است. این عامل باعث ایجاد قطرات آب شده و به برخی حشرات اجازه میدهد تا بر روی آب حرکت کنند. این نیرو به قدری زیاد است که اطفالی که کمبود Surfactant (مادهی کاهش دهندهی کشش سطحی آب) دارند را حتی هنگام تنفس نیز دچار خستگی میکند. خوشبختانه Surfactant حالا به عنوان یک دارو در دسترس بیماران قرار گرفته است.
این حقیقت که آب دارای دو قطب با بار اندک مثبت و منفی است باعث میشود تا یک حلال جهانی باشد و به عنوان یک حلال بینقص برای نمک، شکر، اسید، آلکالیل و حتی گازهایی مانند دیاکسید کربن عمل کند. این مواد به عنوان مواد آب دوست شناخته میشوند؛ چرا که به راحتی در آب حل میشوند.
در نقطهی مقابل چربیها و روغن به عنوان مواد آب گریز شناخته میشوند؛ چرا که در قسمتهای انتهایی ساختار مولکولی خود دارای بار مثبت یا منفی نیستند و در نتیجه این مواد بیشتر جذب یکدیگر میشوند تا جذب مولکول آب. به این دلیل است که در تمیز کردن لباسهای چرب نیاز به صابون داریم. صابون دارای دو سر آب دوست و آب گریز است و از طرفی چربی را از لباس جدا کرده و از سمتی دیگر به آب جذب شده و توسط آن دفع میشود.
از حالتی به حالت دیگر
ویژگی بینظیر دیگر آب این است که درحین تبدیل شدن از مایع به جامد افزایش حجم پیدا میکند. تقریبا تمامی مواد زمانی که منجمد میشوند کاهش حجم پیدا میکنند، اما این ویژگی عجیب آب باعث میشود تا یخ بر روی نوشیدنیهای ما غوطهور بماند. مهمتر این که این ویژگی باعث میشود تا آب از سطح خود یخ بزند. این اتفاق برای موجودات زنده آبزی بسیار حیاتی است و باعث میشود تا آنها در مناطق سردسیر یا در فصول سرد سال از بین نروند.
چگالی کم یخ به این دلیل است که مولکولهای آب برای حفظ ساختار تصادفی خود نیاز به انرژی گرمایی دارند. با کاهش دما مولکولهای آب شروع به نظم گرفتن میکنند. برای ایجاد این نظم، باید فاصلهی بین مولکولها افزایش یابد. این افزایش فاصله باعث افزایش حجم شده و در نتیجه عامل کم بودن ۹ درصدی چگالی یخ نسبت به آب میشود.
این ادعا که هیچ دو دانهی برفی تا به امروز شبیه یکدیگر نبودهاند نیز از این رفتار آب نشات میگیرد. الگویی که مولکولهای آب توسط آن یخ زده و کنار یکدیگر قرار میگیرند وابستگی زیادی به دما و رطوبت دارد. اگر بدانید که هر دانهی برف بیش از ۱۰ کوئینتیلیون ( ۱۰ با ۱۸ صفر در جلوی آن) مولکول آب را در خود جا داده متوجه میشوید که چگونه وجود این مقدار الگوی مختلف امکانپذیر است.
چرخهای پیوسته
آب به شدت پویا است و به طور مداوم در طی زمین در حال حرکت است و در چرخهای بخار شده، کندانس نیز میشود و از طریق بارش به رودخانهها و دریاها بازمیگردد. این نکته در بین موجودات زنده نیز صادق است؛ چرا که مولکولهای آب در طی فرآیندهای تنفس و فتوسنتز مدام در حال تشکیل و از بین رفتن هستند.
و در حالی که ادامهی حیات ما بدون آب غیرممکن است ذکر این نکته ضروری است که ما خود نیز عامل تولید آب هستیم. هر باری که ما مولکول گلوکز را میشکنیم، شش مولکول آب را بوجود میآوریم. این فرآیند در طول روز بیش از ۶ میلیون بار در بدن یک انسان عادی صورت میپذیرد. با این حال این مقدار آب برای رفع نیازهای ما کافی نبوده و باقی را از طریق نوشیدن آن کسب میکنیم.
هر چند در حال حاضر نیز آب مشکلی اساسی در کشورهای خشک است، اما این مشکل در دهههای آینده بیشتر از پیش خود را نشان خواهد داد. برای درک بهتر این موضوع باید بدانید که تنها ۳ درصد آب موجود بر روی زمین آب نوشیدنی است و ۹۷ درصد بقیه در اقیانوسها قرار گرفتهاند. اما ۷۰ درصد از این ۳ درصد آب نوشیدنی نیز در یخهای قطبی ذخیره شدهاند.
همان طور که میبینید آب نوشیدنی بسیار کمیاب است و دانشمندان نیز پیشبینی میکنند اگر روند کنونی ادامه یاید در برههای از قرن ۲۱ آب مادهای با ارزشتر از نفت خواهد شد.
آب در اطراف ما بسیار فراوان بوده و در عین حالی عاملی حیاتی برای زندگی انسانها است و از طرفی به قدری شگفتانگیز است که دانشمندان آن را یک معجزه میدانند.
ویدیو مرتبط :
آب را بجوشانید و بخورید/ املاح موجود در آب موجب سکته می شود
خواندن این مطلب را به شما پیشنهاد میکنیم :
دنباله دارها «سرمنشاء آب موجود در زمین نبوده اند»
نتایج بررسی ها با ماموریت اروپایی روزتا، که با فرود آوردن یک روبات بر دنباله دار ۶۷پی در ماه نوامبر تاریخ ساز شد، نشان می دهد که آب این جرم یخی با آب موجود در زمین تفاوت دارد. بی بی سی - ربکا مورل: دانشمندان ضربه ای جدی به این نظریه که بیشتر آب موجود در زمین از دنباله دارها نشات می گیرد زده اند.
نتایج بررسی ها با ماموریت اروپایی روزتا، که با فرود آوردن یک روبات بر دنباله دار ۶۷پی در ماه نوامبر تاریخ ساز شد، نشان می دهد که آب این جرم یخی با آب موجود در زمین تفاوت دارد.
نتایج این مطالعه در نشریه ساینس چاپ شده است.
نویسندگان مطالعه نتیجه گیری کرده اند که آب از سیارک ها به زمین آمده است، اما سایر دانشمندان می گویند داده های بیشتری پیش از رد دنباله دارها به عنوان منشاء آب زمین لازم است.
از ماه اوت تاکنون روزتا مشغول گشتن در مدار دنباله دار ۶۷پی/چوریومف-جراسیمنکو بوده و روز ۱۲ نوامبر کاوشگری به نام فیله را روی سطح آن فرود آورد. این اولین فرود یک کاوشگر بر یک دنباله دار بود.
هرچند باتری های فیله مدت کوتاهی پس از فرود خالی شدند و از کار افتاد، اما این کاوشگر داده های علمی زیادی جمع آوری کرد و فضاپیمای مادر، روزتا، همچنان مشغول بررسی این کوه یخی سرگردان در فضاست.
امکان بررسی نزدیک و بی سابقه یک دنباله دار به دانشمندان کمک می کند به این سوال بنیادی پاسخ دهند که آیا باریدن این اجرام اولیه بر زمین - که میلیاردها سال قبل اتفاق افتاد - باعث انتقال آب به زمین شد یا نه.
تازه ترین نتیجه گیری با کمک ابزاری در روزتا به نام روزینا انجام شده. این ابزار حاوی دو طیف سنج است که گازهای متصاعد شده از سطح دنباله دار ۶۷پی را به اصطلاح "بو" می کنند.
آبی که در زمین هست خصوصیات بارزی دارد. درحالی که نزدیک به صد در صد آب مایع از اتم های هیدروژن و اکسیژن تشکیل شده، در موارد خیلی نادر یک اتم هیدروژن جایش را به یک اتم دوتریوم می دهد.
در زمین، در هر ده هزار ملکول آب، سه اتم دوتریوم پیدا می شود. این آب همان خواص H2O را دارد اما جرمش بیشتر است.
پروفسور کاترین التوگ از دانشگاه برن سوئیس که محقق اصلی روزیناست گفت: "این نسبت میان آب سنگین و سبک یک مشخصه خیلی بارز است. به راحتی نمی شود آن را تغییر داد و برای مدت ها در همین حالت می ماند."
"اگر آب موجود در دنباله دارها را با آب موجود در زمین مقایسه کنیم، می توانیم با قاطعیت بگوییم که آیا آب زمین و آب دنباله دارها شباهت دارد یا نه."
این تیم دریافت که آب سنگین خیلی بیشتری در دنباله دار ۶۷ پی در مقایسه با زمین وجود دارد.
او همچنین به برنامه دانش کانال چهار رادیو بی بی سی گفت: "این سنگین ترین آبی است که تاکنون در منظومه شمسی مشاهده شده است."
"سنگینی آن سه بار بیشتر از آب زمین است که بدان معنی است که این نوع دنباله دار نمی تواند سرمنشاء آب زمین بوده باشد."
این یافته موید مطالعاتی است که طی آنها آب موجود در انواع مختلف دنباله دارها تحلیل شده است.
خانم التوگ فکر می کند که سیارک ها - اجرامی فشرده و سنگی که در جایی نزدیک تر از دنباله دارها به خورشید شکل گرفتند - سرمنشاء پیدایش اقیانوس های ما باشند.
او گفت: "ما از قبل با مطالعه شهاب ها که از سیارک ها می آیند چیزهایی در باره مشخصه های سیارک ها می دانیم و مشخصه های سیارک ها خیلی شبیه به آب زمین است."
"آنها همچنین به زمین خیلی نزدیک ترند، بنابراین احتمال برخورد آنها به زمین بیشتر از شانس برخورد دنباله دارهای دوردست به زمین است که مدار آنها تا ورای نپتون می رود."
با این حال برخی کارشناسان می گویند که هنوز زود است نظریه ارتباط آب زمین با دنباله دارها را رد کنیم.
به گفته آنها آنچه اکنون لازم است بررسی سیارک ها و دنباله دارهای میان مریخ و مشتری از فاصله خیلی نزدیک است.