لماذا نستخدم الهيدروجين السائل كوقود دافع؟
يستخدم الهيدروجين السائل Liquid hydrogen كوقود صاروخي دافع لأنه يتمتع بأعلى كفاءة نسبة إلى الكمية المستخدمة مقارنة بأي وقود دافع معروف آخر. عند مزجه بعامل مؤكسد مثل الأكسجين السائل، فهو خفيف وقوي جداً، ويحترق عند درجة حرارة تزيد على 3,000°س. عندما طوّر في ستينات القرن العشرين، ظهرت تحديات ومخاطر كبيرة لاستخدام الهيدروجين السائل. يعتبر كل من الهيدروجين السائل والأكسجين السائل من الغازات المبردة Cryogenic gases، مما يعني أنهما لا يتحولان إلى سائل سوى عند درجة حرارة منخفضة جداً. يجب تخزين الهيدروجين السائل في درجة حرارة 252-°س وعزله بعناية عن جميع مصادر الحرارة لمنعه من الغليان والحيلولة دون توسعه وانفجاره في خزان الوقود. وقد يتسرب الهيدروجين السائل أيضاً عبر الشقوق الصغيرة بين اللحامات في الخزان، لذلك يجب استخدام طرق هندسية عالية التقنية لصنع صاروخ يمكنه استخدام هذا النوع من الوقود بأمان.
كيف تُصنع الكرات الزجاجية؟
كان أقدم أنواع الكرات الزجاجية Marbles يصنع يدوياً عن طريق دحرجة الطين أو نحت العاج أو طحن الحجارة. يمكن أيضاً صنع الكرات الزجاجية يدوياً في عملية تشبه تكوّن الصخور الساحلية. يُلف الزجاج الملون المنصهر إلى قضبان ثم يُكدس معاً لتكوين نمط. بعد ذلك يقطع الزجاج بمقص خاص وهو لا يزال طرياً وتُلف الأجزاء إلى كرات. تستخدم الكرات الزجاجية المنتجة بكميات كبيرة فوهات متعددة لدمج تيارات من الزجاج السائل الذي يقطع إلى كتل متساوية الحجم ويمرر بين خيطين لولبيين دوارين متوازيين. مع دوران البراغي، تتحرّك الكرات الزجاجية بطول خط الإنتاج، وتُدحرج باستمرار لتشكل كرات أثناء تبريدها.
هل صحيح أن أفراس النهر خطيرة بشكل مذهل؟
أثناء تقلبها في مياه نهر موحل، تبدو أفراس النهر Hippos وكأنها حيوانات كسولة في السافانا الإفريقية. لكن هذا الإيحاء بالخمول يخفي قدرتها على الشراسة المرعبة. أفراس النهر هي حيوانات إقليمية Territorial في الماء ولا تخشى تخويف المنافسين والمفترسات التي تنتهك مساحة نفوذها. من المعروف أيضاً أنها تهاجم البشر الذين يقتربون منها أكثر من اللازم.
إن أنياب فرس النهر العاجية- وهي في الواقع أنياب Canine teeth ممتدة- تمثل أسلحة هائلة. بفضل فتحة فمه الواسعة وعضلات فكه القوية، يتميز فرس النهر بعضّة مميتة. تعتبر أفراس النهر السابحة خطيرة بشكل خاص لأن قدرتها على الطفو تمكنها من تحريك أجسامها بسرعة مذهلة. يمكن لفرس نهر بالغ أن يقلب قارب بسهولة.
ما عدد الأمم في منطقة الكاريبي، وما أكبرها؟
تعتمد الإجابة عن هذا السؤال على كيفية تعريف مصطلح ”الأمة“. بعض جزر الكاريبي هي دول مستقلة – أكبرها كوبا Cuba بمساحة 42,803 ميل مربع وأصغرها سانت كيتس ونيفيس Saint Kitts and Nevis بمساحة 104 ميل مربع. تتبع المجتمعات الأخرى دولاً أخرى، بما في ذلك أقاليم ما وراء البحار البريطانية وأروبا Aruba، التي تعد جزءاً من مملكة هولندا. كما إن العديد من دول أمريكا اللاتينية وأمريكا الجنوبية لديها سواحل على البحر الكاريبي، بما في ذلك فنزويلا والمكسيك. تضم رابطة الدول الكاريبية Association of Caribbean States بعض المناطق ضمن هذه الفئات، وليس كلها، من بين الدول والبلدان والأقاليم المشاركة البالغ عددها 35 دولة.
ما النمش وكيف يحدث؟
النمش Freckles هو تجمعات من صبغة الميلانين Melanin، التي تنتجها الخلايا الصباغية الموجودة في عمق الجلد، مع تركيزات أكبر تؤدي إلى ظهور لون بشرة داكن، ومن ثمَّ يتحدد العِرق Ethnicity. يحمي الميلانين الجلد من أشعة الشمس فوق البنفسجية الضارة، ولكنه يوجد أيضاً في مناطق أخرى حول الجسم، مثل الدماغ. كثيراً ما يكون النمش موروثاً وراثياً، ولكن ليس دائماً. ويكون أشد وضوحاً أثناء التعرض لأشعة الشمس لأن الخلايا الصباغية تحفّز لزيادة إنتاج الميلانين، مما يؤدي إلى بشرة داكنة. عادة ما تكون بشرة الأشخاص الذين يعانون من النمش شاحبة، وإذا ظلوا في ضوء الشمس لفترة طويلة جداً، فقد يؤدي ذلك إلى تلف الخلايا الجلدية، مما يعرضهم للإصابة بسرطانات الجلد مثل الورم الميلانيني Melanoma.
لماذا يكون للناس شعر مفرود أو مجعد؟
يعود هذا الأمر بالكامل إلى والديك – أو بشكل أكثر تحديداً، إلى الجينات التي ورثتها من والديك. الشعر المجعد Curly hair هو سمة جسمية سائدة Autosomal dominant trait، مما يعني أنه إذا أعطاك أحد والديك جين الشعر المجعد ولكن الآخر أعطاك جين الشعر الأملس، فإن جين الشعر المجعد ”الأقوى“ يسود ويعبر عن سماته. ولكن الأمر لا يكون دائماً واضحاً تماماً، فاعتماداً على نوع وقوة الجينات، قد ينتهي بك الأمر إلى شيء ما بينهما، مثل الشعر المموج. تشمل الأمثلة الأخرى على السمات الجسدية سيادة العيون البنية على الزرقاء، ووجود النمش على غيابه، والشعر الداكن على الأشقر. في وجود نحو 100,000 شعرة على رأس الإنسان، فهي منطقة نشطة للنمو. يبدأ الشعر بالنمو في البصيلات Follicles الموجودة في طبقة الأدمة Dermal layer من الجلد. تؤدي بصيلات الشعر المسطحة إلى ظهور خيوط شعر أرق تتجعد طبيعياً، فيما تسبب بصيلات الشعر المستديرة ظهور خصلات شعر أنبوبية يصعب تجعدها، ومن ثمَّ تنمو بشكل مستقيم. من الطبيعي أن بعض الأشخاص ذوي الشعر الأملس يريدون شعراً مجعداً، والعكس صحيح. يُعد فرد الشعر أو تجعيده طريقة للتغلب على الجينات، لكنها لن تدوم طويلاً حيث سيواصل الشعر النمو بطريقته الطبيعية.
أين نشأ كعك الحظ؟
يشك غالبية مؤرخي الطعام في أن الشكل الحديث لهذه الحلوى المتكهنة لم ينشأ في الصين بل في إحدى مدينتين أمريكيتين. في بداية القرن العشرين، يُقال إن ماكوتو هاجيوارا Makoto Hagiwara، وهو أمريكي من أصل ياباني كان يعتني بحديقة الشاي اليابانية في منتزه غولدن غيت في سان فرانسيسكو، قدم رسائل شكر مضمنة في كعك بعد أن أعاد له عمدة متعاطف معه وظيفته. ربما كان مصدر إلهامه هو الكعك المطوي بالطريقة نفسها والذي كان يُصنع في المخابز اليابانية لأجيال. وبعد نحو عشرين سنة في لوس أنجلوس، يفترض أن المهاجر الصيني ديفيد يونغ David Jung - وهو مؤسس شركة هونغ كونغ للنودلز – وزّع كعكاً يحتوي على رسائل ملهمة لفقراء المدينة. ولكن ليس من الواضح بالضبط كيف صار أي من ابتكاريهما مرتبطاً بالمطبخ الصيني الغربي لاحقاً.
هل صحيح أنك إذا ارتديت معطفاً بالداخل، فلن تشعر بأي فائدة عند خروجك للخارج؟
يكمن الجواب في مزيج من البيولوجيا وتكتيكات البقاء. يحدث انخفاض حرارة الجسم Hypothermia عندما تنخفض درجة حرارة الجسم الأساسية بمقدار درجة أو درجتين مئويتين. سيؤدي الانتظار حتى تخرج قبل ارتداء معطفك إلى فقدان قصير ولكن كبير لحرارة الجسم من خلال الحمل الحراري والتوصيل حتى تتستر. وسيؤدي ترك معطفك طوال الوقت بالداخل إلى توسع الأوعية الدموية، مما قد يزيد أيضاً من فقدان الحرارة ويستغرق وقتاً للعكس عند الخروج. وقد تكون الإجابة بمثابة حل وسط: ارتداء معطفك قبل وقت قصير من موعد خروجك سيسمح باحتجاز طبقة دافئة وواقية من الهواء الساخن حول جسمك دون التسبب في توسع الأوعية الدموية بشكل مفرط.
لماذا تتعرض أشجار الدردار في المملكة المتحدة للتهديد؟
ينجم مرض سقم الدردار Ash dieback disease عن فطر هايمينوسكيفوس فراكسينيوس Hymenoscyphus fraxineus. يبدأ المرض بذبول الأوراق وتحول لونها إلى الأسود ثم ينتشر. مع نمو الفطر بداخل الشجرة، فإنه يسد أوعية الخشب Xylem vessels التي تنقل الماء عبر الجذع والفروع، وتموت الشجرة في النهاية. فقد صار المرض متجذراً في معظم أنحاء أوروبا، لكن وجوده لم يؤكد إلا مؤخراً في المملكة المتحدة. فهناك 80 مليون شجرة دردار في بريطانيا، وقد دمّر بالفعل أكثر من 100,000 شتلة كمحاولة لمكافحة المرض. في آسيا، تتميز أشجار الدردار بالمناعة ضد هذا المرض، لذلك يمكن استخلاص علاج منها.
هل كان بوسع أي شخص أن يكون فارساً في العصور الوسطى؟
بشكل عام، يمكن اعتبار أي جندي في العصور الوسطى مؤهلاً للحصول على لقب فارس بعد إظهار شجاعة استثنائية في المعركة. ولكن أبناء النبلاء كانت لهم فرصة أكبر، بحكم مكانتهم الاجتماعية وعلاقاتهم. في سن الثامنة تقريباً، ينتقل الطفل إلى قلعة ليكون غلاماً لفارس Page. ينفذ الغلام مهمات للسيد أو الفارس، ويتلقى تدريباً قتالياً أساسياً ويقوّى جسده بما يكفي لارتداء الدروع واستخدام سيف ثقيل. في الصف الدراسي، يدرّس الغلام مبادئ الفروسية ويتعلم القراءة والكتابة والتحدث باللغتين الفرنسية واللاتينية. في منتصف سن المراهقة، يرقّى المتميزون منهم إلى رتبة فارس. تتضمن واجباتهم مساعدة السيد على ارتداء ملابسه وانتظاره إضافة إلى الحفاظ على معدات الفارس وحمل درعه. وكذلك كان التدريب البدني للمرافق Squire أشد كثافة لأنه قد يضطر إلى خوض المعركة جنباً إلى جنب مع سيده. إذا قاتل المرافق ببسالة، فمن الممكن أن يرقى إلى مرتبة الفروسية في سن العشرين تقريباً. ويمكنه بعد ذلك أن يقود مرافقيه في المعارك على أمل ألا يضيع كل تدريبه الرفيع على أسنة سيوف الأعداء.
لماذا تنعكس صورة الشمس عن الماء؟
عندما ترتفع الشمس في كبد السماء، تبدو البحار والبحيرات معتمة لأنها في الواقع تمتص ضوء الشمس جيداً. في الحالة الوحيدة لانخفاض الشمس في الأفق أو تموج سطحها، فإن الماء يعكس معظم الضوء الساقط عليه. وذلك لأنه عندما يمر شعاع الضوء من الهواء إلى الماء، فإن اتجاه تحركه يتغير قليلاً عندما يتباطأ. عندما يسقط ضوء الشمس من الأعلى، فإن هذا التغيير في الاتجاه لا يحدث أي فرق، ولكن عندما يلامس الماء بزاوية سطحية، يكون التغيير كافياً لإرجاعه مباشرة إلى السطح.
كيف يهدم المهندسون ناطحة سحاب؟
أولاً، يجرد المبنى من مكوناته بقدر الإمكان، فتزال الأسلاك المصنوعة من النحاس والألومنيوم لإعادة تدويرها، إضافة إلى جميع النوافذ والمواد العازلة لمنع مخاطر الصحة والسلامة الناجمة عن الحطام المتطاير. ثم تُستخدم المتفجرات لتحطيم الهياكل الحاملة في بعض الطوابق. ويُزامن نسف المتفجرات باستخدام سلك تفجير Detonating cord – وهو أنبوب بلاستيكي رفيع مملوء بمادة متفجرة تسمى بنتايرثريتول رباعي النترات Pentaerythritol tetranitrate، التي تحترق بسرعة 4 أميال في الثانية. يتمثل الهدف هنا بأن تسقط الطوابق العليا عمودياً إلى الأسفل بحيث ينهار المبنى بكامله في مكانه ولا تتضرر المباني المحيطة. في فرنسا، كثيراً ما تُستخدم تقنية الهدم بالرافعات Vérinage بدلاً من المتفجرات، وفيها تُستخدم مكابس هيدروليكية لدفع العناصر الحاملة لأحد الطوابق الوسطى جانبياً. عند نقطة معينة تنهار جميعها في الوقت نفسه ويسقط النصف العلوي من المبنى مباشرة على نصفه السفلي. والنتيجة النهائية مشابهة جداً لعملية الهدم بالمتفجرات. طورت شركة كاجيما Kajima اليابانية نظاماً لهدم برج كامل باستخدام الرافعات الهيدروليكية وهدم الطابق الأرضي باستخدام الحفارات والجرافات العادية. بعد ذلك تهدم الرافعات طابقاً من المبنى وتكرر العملية.
لماذا تكون الفقاعات الضخمة متموجة، في حين تمثل الفقاعات الصغيرة كرات تامة الاستدارة؟
ينتج شكل الفقاعة في الأساس من الموازنة بين القوى المؤثرة عليها. يضغط التوتر السطحي والضغط الخارجي إلى الداخل، مما يؤدي إلى تقليص مساحة سطح الفقاعة، في حين يدفع الهواء المحتبس بداخلها إلى الخلف. ولذلك تتخذ الفقاعة شكلاً له أصغر مساحة سطحية لحجم معين: وهو الشكل الكروي. تسبب التغيرات في الضغط الخارجي – مثل هبوب الرياح – تعطّل هذا التوازن ومن ثم ”تتموج“ الفقاعة أثناء تكيفها للحفاظ على توازن القوى. بالنسبة إلى الفقاعة الصغيرة، يكون التوتر السطحي قوياً نسبياً، ومن ثمَّ يمكنها استعادة شكلها بسرعة.
لكن التوتر السطحي لا يزداد قوة مع زيادة حجم الفقاعة – بل العكس تماماً، في الواقع. ونتيجة لذلك، كلما كانت الفقاعة أكبر، أصبحت الضغوط الخارجية أقوى تأثيرا وصارت أكثر عرضة للاضطراب.
هل يمكننا صنع سيف ضوئي في الحياة الواقعية
من المؤكد أن السيوف الضوئية Lightsabers تبدو رائعة- فكّر فقط في مقدار الوقت الذي ستوفره إذا كان بإمكانك تقطيع الخبز وتحميصه في الوقت نفسه – لكنك لا تستطيع في الواقع أن تجعل الضوء يتصرف بهذه الطريقة. بمجرد إطلاق شعاع من الضوء – من مقبض سيف ضوئي، مثلاً – سيواصل سيره في خط مستقيم إلى الأبد ما لم يعترض طريقه شيء ما، لذلك ستحتاج إلى شيء لاحتجاز الضوء بداخله. تعمل السيوف الضوئية المقلدة بهذه الطريقة، فتعكس الضوء داخل ”نصل“ على شكل أنبوب شبه شفاف. يتيح لك هذا أيضاً اللعب أثناء القتال باستخدامها – في الواقع، سيمر شعاعان من الضوء مباشرة عبر بعضهما البعض بدلاً من أن يتصادما. إن أقرب شيء يمكن أن نصل إليه من سيف ضوئي حقيقي هو في الواقع شعاع من البلازما – أي غاز متوهج وساخن جداً ومشحون كهربائياً ومحتبس ضمن مجال مغناطيسي قوي. هذه هي المادة نفسها التي يتألف منها معظم الشمس، لكن إنتاجها على الأرض يتطلب كميات هائلة من الطاقة- أكبر بكثير مما يمكنك تخزينه في سيف ضوئي.
كيف تدير الكهرباء المحرك؟
تستخدم المحركات الكهربائية مغناطيسات لتحويل الكهرباء إلى حركة. تمتلك الإلكترونات خصائص مغناطيسية ضعيفة، لكنها عادة ما تلغي بعضها بعضاً. لكن التيار الكهربائي يجبر الإلكترونات غير المقترنة داخل سلك معدني على الاصطفاف، مما يمكنها من توحيد القوى وإنشاء مجال مغناطيسي متماسك. هذا المجال ضعيف جداً، ولكن عن طريق لف السلك على شكل ملف، تتضاعف قوته- وهذا هو المغناطيس الكهربائي Electromagnet. داخل المحرك الكهربائي، يوضع مغناطيس دائم على حلقة تحيط بملف من الأسلاك. عند تشغيل مفتاح الجهاز، تتدفق الإلكترونات عبر السلك، وتحوله إلى مغناطيس كهربائي. تسبب قوى الجذب والتنافر حول المغناطيس الدائم دوران المغناطيس الكهربائي. وبعدئذ، تستخدم هذه الحركة الدائرية لتشغيل أي شيء بداية من المروحة وحتى السيارة الكهربائية.
لماذا لا يستطيع يوسين بولت أن يهزم فهداً صياداً في سباق 100 متر؟
قد يكون بولت Bolt أسرع إنسان على وجه الأرض، لكن الفهد الصياد Cheetah يمكنه أن يركض مسافة 100 متر خلال فترة أقصر بثلاث ثوان ونصف. تحمل أنثى الفهد الصياد سارة من حديقة حيوان سينسيناتي الرقم القياسي بزمن قدره 5.95 ثانية فقط. الفهود الصيادة أسرع من البشر لأنها أصغر حجما، مما يعني أنها تتطلب قوة أقل للتسارع. لديها أيضاً 4 أرجل، مما يمنحها المزيد من نقاط الاتصال بالأرض لدفع أنفسها للأمام. لكن السبب وراء كون الفهود الصيادة أسرع من أي حيوان آخر رباعي الأرجل هو عمودها الفقري المرن بشكل مذهل. أثناء الركض، ينثني جسدها إلى النقطة التي تتقدم فيها الرجلان الخلفيتان فعلياً على الرجلين الأماميتين. وهذا يمنحها خطوة Stride فعالة تبلغ نحو 7 أمتار.
كيف يؤثر الاحترار العالمي في تيار الخليج؟
إن محيطات كوكبنا في حركة مستمرة مع غوص المياه الكثيفة، مما يوجه منظومة عالمية من التيارات. تؤدي المياه الدافئة لتيار الخليج Gulf Stream إلى ارتفاع درجات الحرارة في شمال أوروبا بعدة درجات، لكن هذه التيارات هي في حد ذاتها عرضة للتغيرات في مناخنا. يتسبب الاحترار العالمي Global warming في ذوبان الجليد البحري في القطب الشمالي، مما يلقي بالمياه العذبة الزائدة في شمال المحيط الأطلسي. يمكن لهذا أن يؤثر بدوره في تيارات المياه الكثيفة التي تنصرف في هذه المنطقة ويبطئ تيار الخليج في السنوات المقبلة. يبدو أن القياسات الأخيرة تدعم هذه النظرية، لكن تعقيد أنظمة المناخ العالمية يجعل من الصعب جداً إثباتها بما لا يدع مجالاً للشك.
