لماذا تبدو السماء حمراء اللون عند شروق الشمس وغروبها؟
تتسبب ظاهرة تسمى تشتت رايلي Rayleigh scattering في ارتداد الضوء القادم من الشمس عن جزيئات ضئيلة في الغلاف الجوي وتشتته في اتجاهات مختلفة. يتكون ضوء الشمس من العديد من الألوان المختلفة، من الأحمر، وله أطول طول موجي في كل الضوء المرئي، مروراً بالبنفسجي عند الطرف الأزرق من الطيف، والذي له أقصر طول موجي. بسبب هذا الطول الموجي القصير، يتشتت الضوء الأزرق بشكل أكثر فاعلية من الألوان الأخرى، ولهذا السبب تظهر السماء عادة باللون الأزرق بالنسبة لنا.
لكن عند شروق الشمس أو غروبها، عندما تكون الشمس منخفضة في الأفق، يجب أن تمر أشعة الضوء عبر المزيد من الغلاف الجوي- ومن ثمَّ ترتد عن جزيئات أكثر- مقارنة بأوقات أخرى من اليوم. يعني هذا أن المزيد من الضوء الأزرق يتشتت بعيداً قبل أن يصل الضوء إلى عينيك. لذلك يمكن أن تستمر الألوان الأخرى- مثل الأحمر والبرتقالي والأصفر- في المرور عبر الغلاف الجوي دون أن تتأثر، مما يخلق ألواناً جميلة في بداية ونهاية اليوم.
هيلدا ديكسون
لماذا تبدو عجلات السيارة وكأنها تدور إلى الخلف عند الانطلاق بسرعات عالية؟
يرجع هذا إلى تأثير يُعرف بـ”التعرج“ ،Aliasing والذي يظهر غالباً على التلفزيون. تعمل كاميرات الفيديو عن طريق التقاط الكثير من الصور الثابتة في فترة زمنية قصيرة جداً. فمثلاً، تلتقط كاميرات التلفزيون نحو 50 إطاراً في الثانية. هذا كافٍ تماماً لخداع أعيننا ودماغنا للاعتقاد بأننا نرى صورة متحركة مستمرة. تخيل الآن عجلة وأسلاكها الشعاعية (برامقها) ،Spokes وركز على البرمق الموجود في موضع الساعة 12. إذا، بحلول الوقت الذي يلتقط فيه الإطار التالي صورة، يكون هذا البرمق قد تحرك في اتجاه عقارب الساعة بقدر دورة كاملة تقريباً إلى الساعة ،11 سيفسر دماغك البرمق على أنه يتحرك عكس اتجاه عقارب الساعة، مما يجعل العجلة تبدو كما لو كانت تدور للخلف. يمكن أيضاً رؤية هذا التأثير تحت الضوء الوامض، حيث يقوم المصباح الستروبي (الوماض) Strobe بالشيء نفسه مثل الكاميرا، فيزودك بكثير من اللقطات للصورة. في ظل ظروف معينة، يمكن أن تُبرز مصابيح الشوارع هذا التأثير لأنها تومض وتنطفئ باستمرار بمعدل 50 مرة في الثانية تقريباً بسبب التيار المتردد.
سام بيترز
لماذا الظلال سوداء؟
تظهر الظلال عندما يحجب الجسم الضوء الساقط عليه بحيث لا يصل الضوء إلى السطح الموجود على الجانب الآخر من الجسم. غالباً ما تظهر الظلال باللون الأسود لأن الضوء المرئي لا يمكنه أن يشق طريقه بعد العائق، فإذا لم يكن هناك ضوء يسقط على الجسم فسيكون لونه أسود حيث لا يوجد ضوء ليعكسه. نادراً ما تكون الظلال سوداء تماماً لأن الانعكاسات عن الأسطح ومصادر الضوء الأخرى غالباً ما تشق طريقها إلى المنطقة المظلمة. أما السبب في كون اللون الأسود هو غياب الضوء، فهو كذلك تماماً، وعلينا قبول ذلك. يمكننا الخوض في غمار الفلسفة والتساؤل ”هل يبدو اللون الأسود بالنسبة لي هو نفسه كما يبدو لك؟“. ولكن نظراً لعدم وجود طريقة لمعرفة الأشياء وتجربتها فعلياً من المنظور المباشر للأشخاص الآخرين، فلن نصل إلى حل قاطع لهذه المسألة. يمكن أن تتشكل ظلال ملونة في وجود العديد من مصادر الضوء الملونة أو إذا مر الضوء عبر أجسام شفافة معينة، مثل النوافذ ذات الزجاج الملون، حيث يحجب بعض الضوء فقط.
لوسيندا كيدني
كيف تعمل الشموع المغيّرة للون؟
تحتاج المصابيح الملونة إلى مصدر للطاقة، عادة على شكل بطارية ليثيوم في أسفل الشمعة، والتي تُفصل عن الشمعة حتى لا تحترق البطارية. تتصل هذه البطارية بداخل الشمعة بمصابيح ”ليد“ ،LEDs غالباً ،3 والتي تعطي الألوان الأساسية الثلاثة للضوء- الأحمر والأزرق والأخضر. تتسبب التوليفات المختلفة للسطوع في مصابيح ”ليد“ هذه في امتزاج الضوء، مما ينتج عنه العديد من الألوان المختلفة.
إذن، كيف تعمل مصابيح ”ليد“ الملونة عند إشعال اللهب؟ يعمل مجس بصري من أعلى إلى أسفل فتيل الشمعة، والمتصل بمصابيح ”ليد“ والبطارية في الأسفل. بمجرد أن يضيء الفتيل، يكتشف المجس البصري الضوء المنبعث من اللهب، فتفعّل الدائرة.
جيمس ديزموند
ما أغنى وجبة بالسعرات الحرارية يمكنك تناولها؟
تعد السعرات الحرارية Calories في الأساس مقياساً للطاقة التي تغذي أجسادنا- فنحن جميعاً بحاجة إليها للعمل. تحتوي الدهون على معظم السعرات الحرارية، حيث تبلغ نحو 9 سعرات حرارية لكل غرام. من الأمثلة على الأطعمة التي تحتوي على أعلى نسبة من الدهون: الزيوت، والزبدة، والجبن، والمخيض ،Batter والشوكولاتة الداكنة، والمكسرات، والبذور، واللحوم المصنعة. بالنسبة لأغنى وجبة بالسعرات الحرارية يمكنك تناولها، يختلف ذلك اعتماداً على الفرد حيث يختلف التمثيل الغذائي لدى كل منا، ومن ثمَّ فإن تحويل الدهون إلى طاقة قد يستغرق وقتاً أطول لدى بعض الأشخاص مقارنة بغيرهم. توجد في أجزاء من أمريكا وجبة خفيفة أو وجبة شهيرة تتضمن كرات الزبدة المقلية والجبن- وهي ليست بالتحديد الوجبة الخفيفة المفضلة للمهتمين بالصحة!
جين كيربي
لماذا يمكن للأسماك المفلطحة تغيير لونها لتتكيف مع وضعها، ما لم تكن عمياء؟
يحدث التمويه التكيفي Adaptive camouflaging مع البيئة المحيطة على نطاق واسع في المملكة الحيوانية، مع وجود العديد من الأمثلة في العالم البحري، بما في ذلك الرأسقدميات -Cephalopods الأخطبوط، والحبّار ،Cuttlefish والحبار- والأسماك المفلطحة ،Flatfish مثل بعض أنواع المفلطحات Flounders وخاصة في جنسي باراليكتيس Paralichthys وأنكيلوبسيتا .Ancylopsettaتستخدم هذه الحيوانات جميعاً مجموعات من الخلايا المصطبغة في الجلد تسمى ”حاملات اللون“ Chromatophoresلتغيير لونها ومحاكاة محيطها. في الأسماك المفلطحة، تكون هذه الخلايا إما سوداء (حاملات الصباغ Melanophores) أو ظلال صفراء (حاملات الأصفرXanthophores ). بالاقتران مع مجموعات أخرى من الخلايا تسمى ”الخلايا القزحية“ ،Iridocytes والتي تعكس الضوء لإنتاج مظهر أبيض، يمكن للأسماك أن تتخذ لون الخلفية المحيطة. لإحداث هذه التغيرات بداخل خلايا الجلد، تُستلم المنبهات الضوئية عبر العين في الشبكية وتمرر عبر الأعصاب إلى خلايا جلدية متخصصة. يمثل التلون استجابة لنسبة الضوء المنعكس إلى الضوء الساقط الموجه إلى الشبكية، وهو عموماً مزيج من المدخلات من كلتا العينين. في حين أن سمكة المفلطح ذات العين الواحدة تظل قادرة على تغيير لونها بشكل فعال، لا يمكن لسمكة المفلطح العمياء تماماً محاكاة الخلفية من حيث الظلال أو اللون أو النمط.
جينا وجيف غيلارد
علام يحتوي الغراء الذي يغلق المظاريف؟
سأفترض أنك تتحدث عن الغراء الذي يحتاج إلى رطوبة لإغلاق المظروف. يصنع هذا النوع من الغراء من الصمغ العربي ،Gum arabicوهو منتج من النسغ المتصلب لنوعين مختلفين من أشجار السنط Acacia tree ، والتي توجد في غرب إفريقيا وشمال غرب الهند. هذا الصمغ صالح للأكل للبشر ويحمل رقم .E414 إضافة إلى كونه مفيداً لإغلاق المظاريف، فهو أيضاً عنصر أساسي في بعض الحلويات مثل M&M والمارشملو Marshmallowsوقطيرات العلكة .Gumdropsتشمل التطبيقات غير الصالحة للأكل أيضاً تجليد رسوم الألوان المائية، وهو مكون مهم في ورنيش الأحذية، ومن ثمَّ فهو مادة مفيدة جداً.
روجر بيلغريم
عندما يكون الجو قارس البرودة في الخارج، لماذا لا تموت الحيوانات البرية؟
الكائنات البرية في المملكة المتحدة مهيأةٌ جيداً لظروف الشتاء، وقد تكيفت بطرق مبتكرة متنوعة للتعامل مع البرد. اختار بعضها، مثل القنفذ Hedgehogوالزغبية Dormouse ، تخطي فصل الشتاء تماماً عن طريق البيات الشتوي. ويتوقع آخرون، مثل السناجب Squirrelsوطيور القيق ،Jaysنقص الإمدادات الغذائية عن طريق تخزين الطعام لمساعدتها على البقاء. تساعد معاطف الفرو السميكة وطبقات الدهون والريش العازلة على حماية حيوانات القاقوم Stoats والفقمات Seals والبجع Swansمن البرد القارس بكفاءة أكبر بكثير مما يمكن أن تفعله الملابس على الإطلاق، وتحول طيور مثل الدجّ Thrushطعامها إلى التوت الغني بالسكر لتوليد الدفء الضروري لها.
كاتي ويليس
لماذا يواجه نبات دوار الشمس دائماً الشمس؟
يعتبر دوار الشمس Sunflowers من بين العديد من أنواع النباتات- وخاصة النباتات الصحراوية- التي لديها القدرة إما على النمو أو التحرك استجابة للمحفزات الواردة من ضوء الشمس لتعظيم كمية الإشعاع الشمسي المباشر الذي تتلقاه لعملية التمثيل الضوئي والنمو. يمكن للظاهرة المعروفة باسم الانتحاء الشمسي ،Heliotropism إما أن تجعل النبات يتحرك لمواجهة الشمس (الانتحاء الشمسي النهاري Diaheliotropism) أو بعيداً عن ضوء الشمس (الانتحاء الشمسي الموازي .(Paraheliotropismالمكافئ النباتي للعضلة هي الوسادة Pulvinus، وهي عضو متخصص يوجد في قاعدة الورقة. تتكون الوسادة من خلايا باسطة Extensor cells (للتمدد) وخلايا مثنية Flexor cells (للانحناء)، والتي تنتفخ أو تنكمش استجابة للتغيرات في الامتلاء Turgor (الضغط) الذي تحدده كمية الماء في الخلية. مع انتفاخ الخلايا الباسطة وانكماش الخلايا المثنية، تتحرك الورقة اتباعاً لرحلة الشمس عبر السماء، من شروق الشمس إلى غروبها.
جو هارمان
