Viagens ao Centro da Terra

O campo magnético do núcleo da Terra nos protege de um cosmos hostil. Como isso funciona?  Na península remota de Kola no noroeste da Rússia, no meio das ruínas enferrujadas de uma estação de pesquisa científica abandonada, encontra-se o buraco mais profundo do mundo. Agora coberto e fechado com uma placa de metal soldada, o Poço Superprofundo de Kola, como é chamado, é um remanescente de uma Guerra Fria, em grande parte esquecido que não visa as estrelas, mas o interior da Terra. Uma equipe de cientistas soviéticos começou a perfuração em Kola, na primavera de 1970, com o objetivo de penetrar na crosta terrestre com sua tecnologia permitiria. Quatro anos antes de os russos começarem a perfurar a crosta Kola, os Estados Unidos haviam desistido de seu próprio programa de perfuração profunda: Projeto Mohole, uma tentativa de abertura por várias milhas através do fundo do mar do Pacífico e recuperar uma amostra do manto subjacente. Mohole ficou muito aquém do seu objectivo, tendo atingido uma profundidade de apenas 183,18 metros (601 pés) depois de cinco anos de perfuração sob mais de 11.000 pés de água. Os soviéticos estavam mais persistentes. Seu trabalho em Kola continuou por 24 anos - o projeto sobreviveu a própria União Soviética. Antes da perfuração terminasse em 1994, a equipe bateu uma camada de rocha de 2,7 bilhões de anos de idade, quase um bilhão de anos mais velho que o xisto Vishnu na base do Grand Canyon. As temperaturas no fundo do buraco Kola ultrapassou 300 graus centígrados; as pedras eram tão plásticas que o buraco começou a fechar sempre que a broca era retirada. Enquanto os pesquisadores do Kola pacientemente entediados caminham para baixo, o seu homólogo na corrida espacial enviou dezenas de aeronaves para o céu: Tanto quanto a Lua, Marte e além. No início da década de 1990, quando o esforço do Kola começou a falhar, a nave espacial Voyager já tinha passado para além da órbita de Plutão. E a profundidade do furo de Kola após 24 anos de perfuração? Cerca de (12,23 km), 7,6 milhas - mais profundos do que uma invertida Monte Everest e cerca de meio caminho para o manto, mas ainda a uma distância ínfima, considerando o diâmetro da Terra como (12.743 km), 7.918 milhas. Se a Terra fosse do tamanho de uma maçã, o buraco Kola nem sequer romperia a pele. Todas as minas na Terra, todos os túneis, cavernas e abismos, todos os mares e toda vida existe dentro ou em cima da casca fina da crosta rochosa do nosso planeta, que é muito mais fina, comparativamente, do que uma casca de ovo. Imenso no interior profundo da Terra - o manto e o núcleo - nunca foram diretamente explorados, e provavelmente nunca será. Tudo o que sabemos sobre o manto, que começa cerca de (24,14 km), 15 milhas abaixo da superfície, e próximo ao núcleo da Terra, (2829,82 km), 1.800 milhas abaixo de nós, foi recolhido remotamente. Enquanto a nossa compreensão do resto do universo cresce quase que diariamente, o conhecimento do funcionamento interno de nosso próprio mundo avança muito mais lentamente. "Indo para o espaço é apenas muito mais fácil do que ir para baixo por uma distância equivalente", diz David Stevenson, um geofísico do Instituto de Tecnologia da Califórnia. "Descendo a partir de 5 km à 10 km é muito mais difícil do que ir de zero a 5 km." O que os cientistas sabem é que a vida na superfície da Terra é profundamente afetada pelo que acontece em profundidades inacessíveis. O calor do núcleo interno da terra, o qual é tão quente como a superfície do sol, contornado por um núcleo externo de ferro fundido e de níquel, gerando um campo magnético, que desvia a radiação cósmica e solar letal para longe do planeta. Para um vislumbre do que a Terra poderia ser como sem seu escudo magnético protetor, só temos de olhar para as superfícies inanimadas de mundos com campos magnéticos anêmicos, como Marte e Vênus. A arquitetura planetária que proporciona um campo abrigando a Terra tem sido amplamente entendida por várias décadas: um núcleo interno de ferro sólido aproximadamente do tamanho da Lua, cercado por um núcleo externo de (2225,08 km), 1.400 milhas de espessura de ferro líquido e níquel, com (2829,82 km), 1.800 milhas de manto sólido acima, coberto por uma crosta de  placas tectônicas lentamente à deriva. Mas quando se trata do centro do planeta, este modelo é extremamente incompleta. "Neste exato momento, há um problema com a nossa compreensão do núcleo da Terra", diz Stevenson, e é algo que surgiu apenas no último ano ou dois. O problema é grave. Nós não entendemos como o campo magnético da Terra durou bilhões de anos. Sabemos que a Terra teve um campo magnético na maior parte de sua história. Nós não sabemos como a Terra fez isso. ... “Temos menos de um entendimento agora do que pensávamos que tínhamos uma década atrás de como o núcleo da Terra tem operado ao longo da história”. Uma proposta modesta - Em uma manhã quente de verão, me encontrei com Stevenson em seu escritório em Caltech, Pasadena. Ele estava vestido para o clima, vestindo shorts, sandálias e uma camisa de manga curta. Nós conversamos um pouco sobre como as superfícies de Marte e outros planetas, apesar de está a dezenas ou centenas de milhões de distância, são muito mais acessíveis do que o núcleo da Terra. "É claro, o universo acima da Terra está mais transparente! Então você tem a maravilhosa oportunidade de usar fótons para informá-lo sobre o resto do universo”, diz ele. "Mas você não pode fazer isso no interior da Terra. Assim, os métodos que temos para ver no interior da Terra, se você vai, na verdade são bastante limitados.” Onze anos atrás, Stevenson publicou um artigo na revista  Nature  descrevendo um esquema selvagem para contornar algumas dessas limitações. Seu artigo, "Missão ao núcleo da Terra - uma proposta modesta" descrevendo uma forma de enviar uma pequena sonda diretamente para o centro da Terra.  O primeiro passo na jornada de Stevenson ao centro da Terra: detonar uma arma termonuclear para explodir uma rachadura várias centenas de metros de profundidade na superfície da Terra. Em seguida, despejar 110.000 toneladas de ferro fundido para o crack. (Stevenson me disse agora pensa que 110.000 toneladas é uma subestimativa. No lado positivo, uma explosão nuclear pode não ser necessária -. Um milhão de toneladas de explosivos convencionais pode ser suficiente.) Ferro fundido, sendo cerca de duas vezes tão denso quanto o manto circundante, iria propagar o crack para baixo, todo o caminho para o núcleo. A rachadura atrás da bolha descendente de ferro rapidamente selar-se-ia sob a pressão da rocha circundante, de modo que não haveria risco de o crack se espalhar catastroficamente e dividir o planeta, abrindo-o. Realizada juntamente com o ferro afundando seria uma sonda resistente ao calor sobre o tamanho de uma bola de futebol. Stevenson estimou que o ferro derretido e sonda moveriam-se a uma taxa de cerca de 10 mph e chegaria ao núcleo em uma semana.  A sonda iria gravar dados sobre a temperatura, pressão e composição da rocha atravessada. Desde que ondas de rádio não podem penetrar a rocha sólida, a sonda iria vibrar, transmitindo dados em uma série de ondas sísmicas minúsculas. Um sismógrafo extremamente sensível na superfície da Terra iria receber os sinais. Está dentro do alcance da tecnologia atual para construir uma sonda capaz de sobreviver a imersão em ferro fundido e coletar seus dados, mas que sobre o resto do plano? Poderia alguma versão da ideia de Stevenson possivelmente funcionar? "O esquema especial que propus é provavelmente impraticável", ele me disse, principalmente por causa das enormes quantidades de ferro fundido que seriam necessários. "Mas não era fisicamente ridículo. A engenharia pode ter sido ridícula, mas em termos de princípios físicos, eu não estava a violar nenhuma lei da física. Eu estava mostrando que em um mundo sem restrições por preocupações sobre a quantidade de dinheiro que você gastaria você poderia contemplar fazendo o que eu descrevi". Propor uma missão realista não era o ponto principal, diz Stevenson. Ele queria destacar os limites do que pode ser conhecido através da construção de teorias sobre o interior da Terra, do nosso poleiro na superfície do planeta. "Eu queria lembrar as pessoas que a história da exploração planetária nos contou a importância de ir lá. Vez após vezes, nós aprendemos coisas quando chegamos a um planeta que não havíamos suspeitado por olhar aquele planeta de longe. Eu acredito muito fortemente neste aspecto da ciência. "Existe o perigo de que vamos compartimentalizar a nossa compreensão de um aspecto do universo dizendo para nós mesmos: 'OK, nós sabemos que não podemos ir lá, então vamos construir essa história elaborada do que está lá baseado em observações de controle remoto.  E isso é o que fazemos à Terra", Stevenson continua. "Nós nem sequer sabemos se o material imediatamente adjacente ao núcleo é totalmente sólido ou em parte sólida. Nós não sabemos o caráter da fronteira manto-núcleo. Há um monte de perguntas que só seriam respondidas com precisão, indo lá." Buscando o centro - Na falta de acesso direto a qualquer coisa além de algumas milhas abaixo da superfície da Terra, Stevenson e outros geofísicos são forçados a confiar em métodos indiretos, pelo menos por agora. Educada adivinhação - e conjecturas não tão educadas - tem uma longa história em geologia. Enquanto Kepler, Galileu e outros estavam estabelecendo as bases da astronomia moderna no século 17, os estudos da própria Terra manteve-se uma ciência medieval, atolada em mito e imaginações fantásticas. Um terremoto poderoso o suficiente para ser sentido ocorre em algum lugar do planeta Terra uma vez a cada 30 minutos. Cada um libera uma variedade de ondas sísmicas. Além das ondas que distorcem a superfície da Terra e causam tanta destruição, os  terremotos desovam dois outros tipos de energia sísmica que ricocheteiam através do corpo de todo o planeta. Ondas primárias ou ondas P, comprimem as camadas de rocha ou líquido por onde passam. Elas se movem em mais de (25749,5 km), 16.000 pés por segundo através do granito. Ondas secundárias ou ondas-S, puxam para além rochas quando elas ondulam através do planeta, criando o que os cientistas chamam de forças de cisalhamento. Viajando a cerca de metade da velocidade das ondas P, que são o segundo tipo de onda para alcançar sismógrafos, daí o seu nome. Ondas secundárias movem-se apenas através de sólidos; forças de cisalhamento não existem em líquidos (uma vez que os líquidos não podem ser dilacerados). As velocidades e caminhos de ambos os tipos de ondas variam de acordo com a densidade e elasticidade dos materiais que elas encontram. Sempre que as ondas alcançam uma fronteira entre as regiões que diferem em densidade ou outras propriedades, que são deflectidas a partir de suas trajetórias. Ao analisar esses tipos de dados de ondas sísmicas, os cientistas podem identificar as rochas e metais que compõem o manto e o núcleo da Terra. Ao entrar no século 20, a maioria dos cientistas acreditava que a Terra tinha um núcleo de ferro líquido. A evidência parecia óbvia: mapas sísmicos do interior da Terra revelaram uma ausência de ondas S no centro da Terra, presumivelmente porque as ondas batem uma zona de líquido através do qual elas não poderiam viajar. Estudos sísmicos também revelou que todos os terremotos criou uma onda P "zona de sombra" na superfície da Terra onde as ondas primárias não chegam a algumas estações sísmicas; a localização da zona de sombra da onda P variou com o ponto de origem do sismo. Para explicar a zona de sombra, os cientistas argumentaram que o núcleo líquido presumido da Terra desvia as ondas P de suas trajetórias previstas, de modo que não seriam registradas em todas as estações sismográficas. O primeiro indício de que a Terra realmente tinha um núcleo de ferro sólido debaixo de uma camada de líquido veio em 1929, após um terremoto de magnitude 7,8 que sacudiu a Nova Zelândia. Tais grandes tremores fornecem uma riqueza de dados e pesquisadores ao redor do mundo se debruçaram sobre gravações sismográficas no rescaldo do terremoto. Mas apenas um cientista notou nada de anormal. Inge Lehmann fez anotações minuciosas sobre a atividade sísmica, incluindo o tempo de chegada de ondas P, em várias estações sismográficas. (Lehmann manteve suas notas em cartões armazenados em caixas de aveia vazias.) Encontrou as ondas P no que deveria ter sido zonas de sombra de ondas. Se o núcleo da Terra fosse completamente líquido, ondas P deveriam ter sido desviadas para longe das zonas de sombra. Em um artigo publicado em 1936, argumentou que as ondas P anômalas devem ter sido desviadas de alguma estrutura mais densa dentro do núcleo líquido, enviando-as em trajetórias para as zonas de sombra. Lehmann concluiu que a Terra deve ter um núcleo interno sólido. Não foi até 1970 que os instrumentos se tornaram sensível o suficiente para provar além de qualquer dúvida que Lehmann tinha razão. Lehmann, que publicou seu último artigo científico quando tinha 98, morreu em 1993 com a idade de 104. A queima da Terra, agitando o motor - Com a descoberta da natureza do núcleo interior, os componentes básicos da composição da Terra - e até a evolução do planeta desde as suas origens foram esclarecidos.  Ou assim parecia até recentemente. Nova pesquisa descobriu uma falha na nossa compreensão do núcleo - especificamente, sobre a maneira pela qual os fluxos de energia térmica a partir do núcleo e através do manto sobrejacente. O problema levanta questões importantes sobre a idade do núcleo interno, e sobre como a Terra gera seu campo magnético, um fenômeno crucial para a existência de vida. Com base na datação radioativa de rochas antigas, os cientistas estimam que a Terra se formou cerca de 4,5 bilhões de anos atrás. Quando a fundida proto-Terra esfriou, sua camada mais externa havia endurecida em uma crosta fina. O manto da Terra também solidificou-se com o tempo, embora até agora a temperatura no manto inferior é de cerca de (2204,44°C), 4.000 F. O núcleo interno, uma vez que inteiramente líquido, está lentamente solidificando-se de dentro para fora, aumentando seu diâmetro por cerca de meio milímetro por ano, de acordo com algumas estimativas. O ponto de fusão do ferro é maior em maior pressão, e como o planeta esfriou as pressões extremas no centro da Terra, eventualmente, impediu o ferro encontrado lá de continuar a existir como um líquido. Apesar das temperaturas semelhantes ao Sol, o núcleo interno começou a se solidificar, e ele está vindo a crescer desde então. Sob um pouco menos de pressão, o núcleo exterior - a (2253,08 km), 1.400 milhas de profundidade, de (4426,67°C), 8.000 graus no oceano de ferro e níquel - ainda está quente o suficiente para ser fluido. "Seria como fluir água através de suas mãos", diz Bruce Buffett, um geofísico da Universidade da Califórnia, Berkeley. Todas as camadas da terra, a partir do núcleo à crosta, estão em constante movimento, causadas pelo fluxo de calor. Movimentos de calor através do interior da Terra distinguem-se em duas maneiras fundamentalmente diferentes: convecção e condução. A convecção ocorre quando o calor cria movimento nas camadas acima – o material aquecido sobe, depois desce novamente enquanto esfria, apenas para ser aquecido mais uma vez. A convecção assemelha-se a uma panela de sopa fervente. Nas profundezas da Terra, a convecção em câmara lenta de minerais rochosos no manto e perda de calor do arrefecimento do núcleo interno sólido provoca convecção no núcleo externo líquido. O calor também faz o seu caminho através da terra por condução - a transferência de energia térmica por moléculas dentro de um material de áreas mais quentes para os mais frios - sem causar qualquer movimento. Para continuar com o exemplo da sopa, o calor é conduzido através do fundo da panela de metal. O metal no pote não se move; ele simplesmente transmite ou conduz o calor para o conteúdo do pote. O mesmo é verdade no interior da Terra: Além de correntes de convecção que deslocam material aquecido através do núcleo do exterior e do manto, o calor é conduzido através de líquidos e sólidos sem agitá-los. Os pesquisadores sabem há muitas décadas que a lenta chapinha convectiva de ferro líquido no núcleo externo, ajudada pela rotação da Terra, gera o campo magnético do planeta. Como os fluxos de ferro derretido, ele cria correntes elétricas que geram campos magnéticos locais. Esses campos por sua vez, dão origem a mais correntes eléctricas, um efeito que resulta num ciclo de auto-sustentação chamado um geodínamo. Evidências de antigas rochas revela que o geodínamo da Terra tem sido instalado e funcionando por pelo menos 3,5 bilhões de anos. (Quando as rochas se formam, seus minerais magnéticos se alinham com o campo da Terra, e que a orientação é preservada quando as rochas se solidificam, proporcionando geofísicos com um registro, escrito em pedra, do passado magnético do planeta.) Mas aqui está o problema fundamental com a nossa compreensão do geodínamo: Ele não pode trabalhar da forma que os geofísicos têm acreditado por muito tempo. Dois anos atrás, uma equipe de cientistas de duas universidades britânicas descobriu que o ferro líquido, nas temperaturas e pressões encontradas no núcleo externo, libera muito mais calor para o manto do que ninguém tinha pensado isso fosse possível. "Estimativas anteriores eram muito baixas", diz Dario Alfe, geofísico da University College London, que participou na nova pesquisa. "A condutividade é duas ou três vezes maior do que o que as pessoas costumavam pensar." A descoberta é vexatória: Se o ferro líquido conduz o calor no manto em uma taxa tão alta, não haveria calor suficiente no núcleo externo para agitar o seu oceano de ferro líquido. Em outras palavras, não haveria convecção accionada termicamente no núcleo externo. Se uma panela de sopa conduzisse calor para o ar circundante isso de forma eficaz, a convecção nunca iria começar, e a sopa nunca iria ferver. "Este é um grande problema", Alfe diz, "porque a convecção é o que impulsiona o geodínamo. Nós não teriamos um geodínamo sem convecção.” Alfe e seus colegas usaram supercomputadores para realizar um cálculo dos "primeiros princípios" de fluxo de calor em ferro líquido no núcleo da Terra. Por primeiros princípios, eles querem dizer que eles resolveram um conjunto de equações complexas que governam os estados atômicos do ferro. Eles não foram estimar ou extrapolar a partir de experimentos de laboratório - eles estavam aplicando as leis da mecânica quântica fundamentais para derivar propriedades do ferro a pressões e temperaturas extremas. Os pesquisadores britânicos passaram vários anos desenvolvendo as técnicas matemáticas utilizadas nas equações; só nos últimos anos os computadores tornam-se poderosos o suficiente para resolver este impasse.  "Foi emocionante e assustador, porque encontramos valores que eram muito diferentes do que as pessoas têm usado", diz Alfe sobre a descoberta. "A primeira coisa que você pensa é:" Eu não quero estar errado com isso." Sem impactos, nenhum campo magnético, nenhuma vida? - A obra ganhou ampla aceitação desde sua publicação em  Nature,  há dois anos, especialmente desde que seus cálculos de primeiros princípios têm agora algum apoio experimental. Uma equipa de investigadores japoneses descobriram recentemente que as pequenas amostras de ferro, quando submetidas a altas pressões no laboratório, apresentavam as mesmas propriedades de transferência de calor que AlFe e seus colegas previram. Stevenson, geofísico do Caltech, diz que os novos valores para a condutividade do ferro líquido provavelmente vai resistir ao teste do tempo. "É possível que os números podem descer um pouco, mas eu ficaria surpreso de vê-los todo no caminho para o valor convencional", diz ele. Então, como podem as novas descobertas ser conciliadas com a inegável existência do campo magnético do planeta? Stevenson e outros pesquisadores já haviam proposto um segundo mecanismo para além do fluxo de calor que poderiam produzir a convecção necessária no núcleo externo. O núcleo interno, embora composto quase inteiramente de ferro puro, é pensado conter traços de elementos mais leves, principalmente oxigênio e silício. À medida que o ferro no núcleo interior arrefece e se solidificam, os investigadores supõem, alguns desses elementos leves iriam ser a maneira de alimentar o geodínamo. Mas a convecção composicional iria trabalhar apenas uma vez que um núcleo interno já havia formado. Em um núcleo puramente líquido, os elementos leves seriam distribuídos uniformemente por todo o líquido, de modo que não haveria convecção composicional. Com base em como tão rápido é o esfriamento e solidificação do núcleo da Terrao núcleo rápido da Terra agora, é provável que o núcleo interno formou-se há relativamente pouco tempo, talvez nos últimos bilhões de anos. Como o geodínamo consegue funcionar por pelo menos um par de bilhões de anos antes da existência do núcleo interno? "O problema é, na verdade, no passado da Terra", não no presente, diz Alfe. "Este é o lugar onde novas hipóteses estão chegando. Algumas pessoas estão dizendo que talvez a Terra fosse muito mais quente no passado." Se a jovem Terra continha mais calor do que as teorias atuais argumentam, pode ter havido sobra suficiente para alimentar a convecção necessária, mesmo tendo em conta as novas descobertas sobre maior condutividade do ferro líquido. O que poderia ter fornecido o calor extra?  Colisões primordiais entre a jovem Terra e outros protoplanetas haviam forçado material do manto para o núcleo, proporcionando o calor que deu o pontapé inicial ao geodínamo da Terra. A ideia de que um corpo do tamanho de Marte colidiu com a Terra há cerca de 4,5 bilhões de anos foi proposto pela primeira vez na década de 1970, em um esforço para explicar a estranha semelhança de rochas lunares às terrestres. Rochas lunares são exclusivas a esse respeito. Os meteoritos, por exemplo, têm perfis químicos e elementares que os marcam como distintamente sobrenaturais. "Mas as rochas da Lua e da Terra parecem idênticas", diz Buffett. Stevenson, Buffett e outros pesquisadores suspeitam que a teoria de nascimento ardente da Lua pode também resolver o problema de como a Terra manteve o seu geodínamo em execução antes de o núcleo interno haver se formado: Grande parte da energia de impacto de colisões primordiais, como o que pode ter causado a formação da  Lua, teria sido convertida em calor, liquefacção do interior da Terra. Alguns dos restos de um desses impactos, eventualmente, fundiram-se para formar a Lua. A própria Terra foi deixada tão quente que teria brilhado como uma estrela pequena por mil anos. "A maioria das pessoas pensam que esses impactos, provavelmente, definem as condições térmicas iniciais do planeta", diz Buffett. "E o núcleo foi tocando o calor ao longo do tempo geológico."  Se não fosse por esse armazenamento do excesso de calor, o geodínamo da Terra nunca poderia ter começado. E sem um campo magnético protetor em torno do planeta, a radiação solar teria despojado a atmosfera da Terra e bombardeado a superfície, o que aparentemente foi o destino de Marte. Pode ser que vários fenômenos aparentemente díspares foram essenciais para tornar a Terra um mundo habitável: a formação da Lua, o campo magnético planetário, as placas tectônicas e presença de água. Sem a colisão que criou a lua, não teria sido suficiente para a convecção de calor ter-se iniciado no núcleo da Terra e do poder do campo magnético. Sem água, a crosta terrestre poderia ter permanecido dura demais para ser dividida em placas tectônicas; e sem uma crosta tectonicamente fraturada, muito calor teria ficado preso dentro da Terra. Sem a Terra ser capaz de arrefecer, não teria havido nenhuma convecção e condução. "Estas coisas estão conectadas, ou são apenas coincidências felizes?", Pergunta Buffett. "Nós não sabemos com certeza. Estas correspondências são intrigantes. Você pode olhar para Venus: não há placas tectônicas, sem água, sem campo magnético. Quanto mais você olha para isso e pensar disso, mais você acha que não pode ser uma coincidência. O pensamento de que essas coisas podem estarem conectadas é uma espécie de maravilhoso."  Então, a Terra é única? A vida exige mais do que o oxigênio, água e temperaturas adequadas? São uma colisão primordial fortuita e uma Lua também necessária, juntamente com um núcleo líquido agitando? Quanto repetível podem ser as circunstâncias que deram origem ao nosso mundo, com sua crosta filmada com a vida, protegida de um cosmos hostil por um motor interno de 3,5 bilhões de anos de idade, de calor e de ferro? "Ainda não está claro o quão incomum nosso sistema solar é", diz Stevenson. "É muito óbio que os planetas são extremamente comuns - não há absolutamente nenhuma dúvida sobre isso. Mas a formação de planetas é um processo não determinístico. É um processo caótico que tem uma variedade de resultados. Em nosso sistema solar sozinho, há diferenças marcantes entre a Terra e Vênus. Eu acho que é uma questão de sorte, como os dados foram jogados.” As respostas podem vir como nós aprendemos mais sobre os tipos de mundos que orbitam outras estrelas, diz Stevenson. Talvez um punhado desses mundos seja semelhante ao nosso ou talvez milhares. E talvez um tenha habitantes que moram em uma crosta fina mutável, buscando entender o que está abaixo deles, e se perguntando se o seu mundo é milagroso ou mundano. Editor Paulo Gomes de Araújo Pereira. 

Pressão e temperatura no interior da Terra

Não é nenhuma surpresa que os túneis mais profundos requerem apoios mais fortes: o aumento da pressão para baixo a partir do peso das rochas sobrepostas com a profundidade, simplesmente porque a massa da camada de rocha aumenta com a profundidade. Em rocha sólida, a pressão a uma profundidade de 1 km é cerca de 300 atm. No centro da Terra, a pressão provavelmente atinge cerca de 3,6 milhões atm. A temperatura também aumenta com a profundidade na Terra. Mineiros em veios de ouro expostos em túneis com 3,5 km abaixo da superfície submeteram-se à temperatura cerca de 53°C (127°F). Referimo-nos à taxa de variação da temperatura com a profundidade como o gradiente de energia geotérmica. Na parte superior da crosta, as médias de gradientes térmicos ficam entre 20°C e 30°C por km. A maiores profundidades, a taxa diminui para 10°C por km ou menos. Assim, 35 km abaixo da superfície de um continente, a temperatura atinge 400°C a 700°C, e no encontro manto-núcleo é de cerca de  3.500°C. Ninguém mediu diretamente a temperatura no centro da Terra, mas os cálculos sugerem que ela pode ser superior a 4.700°C, próxima da temperatura da superfície do Sol de 5500°C. Editor PauloGAPereira. 

Anatomia da visão humana

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AS ÓRBITAS - Como a maioria das estruturas no corpo, as órbitas do crânio fazer mais de um emprego. As órbitas, ou órbitas como elas são mais comumente conhecidas, dão forma para a testa e as sobrancelhas. Elas também protegem os olhos. As órbitas são feitas do frontal, maxilar, lacrimal, zigomático, palatina, esfenoidal e ossos etmoidais. Dentro das cavidades tecido gorduroso ajuda a manter o movimento dos olhos agradável e suave. Os olhos são compostos de materiais delicados, mas são relativamente fortes Uma vez que apenas uma pequena porção do olho é exposto ao mundo, as órbitas agem para proteger e abrigar o resto. MÚSCULOS EXTRAS - Você sabia que seus olhos se movem mais de 100.000 vezes por dia? Os músculos extra-oculares são os mais movimentados músculos esqueléticos em seu corpo. Os músculos extra-oculares são um subgrupo dos músculos da região da cabeça que atuam para mover os olhos. São eles: o reto superior, reto inferior, reto medial, reto lateral, oblíquo superior e oblíquo inferior.  Reto Superior – Aduta, deprime e gira o olho internamente. Reto Inferior – Deprime, extorque e adulta o olho. Reto Medial – Adulta e move o olho medial. Reto Lateral – Rapta e move o olho lateralmente. Obliquo Superior – Gira o olho medialmente (intorsão). Obliquo Inferior – Gira o olho lateralmente (extorsão).  Os músculos extra-oculares, com a excepção do recto lateral e oblíquo superior, são inervados pelo nervo oculomotor (NC III). O reto lateral é inervado pelas abducens (NC VI) e do oblíquo superior pelo nervo troclear (NC IV). A realidade deles é um pouco menos romântico. O olho não é uma única estrutura, mas composto de muitas partes, incluindo a retina, córnea e esclera. A retina é uma camada de tecido nervoso, no interior do olho, continuando no crânio, como nervo óptico. O branco do olho é a esclera, e a parte transparente do olho é a córnea. A íris é a porção pigmentada ( que determina a cor dos olhos), e atrás da íris situa-se uma lente que foca a luz, para formar uma imagem sobre a retina (lembrando: a imagem sobre a retina é invertida!). Entre a córnea e a íris situa-se uma câmara cheia com fluido denominado humor aquoso, e entre a íris e retina situa-se uma câmara cheia com fluido denominado humor vítreo. NERVO ÓPTICO E QUIASMA ÓPTICA - Passando pela parte posterior do globo ocular e para o cérebro temos o nervo óptico (NC II), um nervo sensorial que se prolonga ate o quiasma. Quando você visualizar o mundo, os dois hemisférios do cérebro recebem entrada diferente: o lado direito do cérebro recebe informações visuais a partir do lado esquerdo do nosso espaço visual (e refiro-me ao lado direito de ambos os olhos direito e esquerdo), e o lado esquerdo do cérebro recebe informações do lado direito do nosso espaço visual. Entradas vem em ambos os lados separados, e depois atravessa quando ela atinge o quiasma óptico. O quiasma é uma estrutura em forma de X, em que as fibras do nervo óptico atravessam, e a informação viaja a partir daqui até o córtex visual (lobo occipital). LOBO OCCIPITAL - A etapa final da viagem visual, por assim dizer, termina no lado completamente oposto de onde ela começou. O lobo occipital é o lobo mais posterior do cérebro, e dentro dele situa-se o córtex visual. O centro de processamento visual primário está localizado no lado medial do lobo occipital. É responsável pelo processamento de percepções visuais de posição, orientação, cor, profundidade, brilho, direção e velocidade. Combinados, esses aspectos formam a percepção visual completa. Editor PauloGomesDeAraújoPereira. 

O Elemento Químico Sódio

É mais visível na iluminação pública. Lâmpadas de vapor de sódio são boas para iluminação noturna devido à sua alta eficiência e porque a luz que produzem penetra névoa e nevoeiro particularmente bem. Quando a lâmpada aquece, o vapor de sódio torna-se animado, emitindo uma luz amarela característica do comprimento de onda 589 nm.Hoje, no entanto, a iluminação de rua por LED é cada vez mais popular por causa dos longos tempos de vida associados com as lâmpadas. Pode não ser muito antes de o familiar brilho amarelo e quente da iluminação pública por vapor de sódio tornar-se uma coisa do passado. Você é o que você come - Apesar da má publicidade nos últimos anos (ingestão excessiva de sódio aumenta a pressão arterial) o sal (NaCl) é vital para a vida. Você tem em torno de 100 gramas em seu corpo agora. Cerca de 3 gramas é perdido a cada dia na urina e suor, que é por isso que é uma parte vital da nossa dieta. No corpo, o sódio funciona em conjunto com o potássio. À medida que os íons se movem dentro e fora dos axônios do nervo gerando ondas de impulsos elétricos que viajam através do sistema nervoso. Mas há muito mais sódio do que estas ocorrências familiares. O sal é um recurso importante da indústria química. Felizmente, há uma abundância dele: a crosta da Terra tem 2,3% de sódio, em peso, o sexto elemento mais abundante. A maioria ainda é extraído como halita (sal-gema) ou extraído como salmoura, mas uma quantidade crescente é produzido a partir de água do mar, que em média tem cerca de 35 gramas de sal por litro. No Dampier, na costa noroeste da Austrália, há vastas lagoas de evaporação que produzem 5 milhões de toneladas de sal por ano. Isso representa apenas uma pequena percentagem da produção mundial anual, o que ultrapassa 250 milhões de toneladas. Destes, 60% vai para fazer cloro e hidróxido de sódio, ambos os quais são utilizados na indústria. O sal é uma bênção em alguns países em desenvolvimento, onde ele salva vidas. A diarreia e desidratação matam milhões de bebês e crianças a cada ano, mas uma bebida de glicose e sal ajuda, e a Unicef ​​distribui milhões de sachês para a fabricação de tais soluções. Cada um contém 20 gramas de glucose, 2 gramas de sal, 3 gramas de citrato de sódio e 1,5 grama de cloreto de potássio para ser dissolvido em um litro de água fervida. A troca de ânions - Mudar o ânion a partir de cloreto de sódio dá outro composto importante: carbonato de sódio, também conhecido como soda. Pode ser produzido industrialmente ou extraído e é usado na produção de vidro, tratamento de água e bebidas gasosas, onde aumenta a solubilidade do dióxido de carbono. E sobre o metal puro? Ele é altamente reativo e não ocorre naturalmente, mas pode ser produzido por eletrólise, o método desenvolvido por Humphrey Davy em 1807. Ele utilizou hidróxido de sódio húmido, ao passo que hoje é produzido a partir de cloreto de sódio fundido, misturado com cloretos de cálcio e bário, numa célula Downs. O metal sódio líquido é utilizado como refrigerante na troca de calor em alguns reatores nucleares. O metal também é necessário para o fabrico de vários produtos químicos para a extração de outros metais - berílio, tório, titânio, zircônio, - que se faz quando é aquecido com os seus sais de haleto. Outros produtos químicos são produzidos a partir dele, tais como: hidreto de sódio (NaBH_4), usado para o branqueamento de pasta de papel; A azida de sódio (NaN 3), o explosivo em airbags de automóveis; sodamida (NaNH 2), usado na fabricação de corantes; e metóxido de sódio (NaOCH 3), usado para a fabricação de biodiesel a partir de óleos vegetais. Finalmente, um composto de coordenação invulgar com um único eletron como um anion - chamado um eletrodo - pode ser formado por dissolução de sódio em amoníaco líquido. Isto dá uma solução azul profundo que se torna visível gradualmente metálico quando a quantidade de sódio aumenta. O sódio, verdadeiramente, é um metal versátil. Dados sobre o sódio - Número atômico 11, peso atômico 22,99, ponto de fusão 98°C, ponto de ebulição 883°C, densidade de 0,97 g cm3. O Sódio oxida-se rapidamente quando cortado e tem que ser armazenado sob parafina.Quando se queima no ar, o óxido principal que se forma é o peróxido de sódio, Na 2O2. É um membro do grupo 1 da tabela periódica. Editor Paulo G. A. Pereira. 

Os Maiores Componentes Do Aparelho Digestivo

Borborigmos são os sons que o estômago faz (aliás, o estômago ronca); geralmente acontece quando o 
estômago envia sinais para o cérebro, dizendo a seu corpo para comer alguma coisa. Isso é apenas uma das muitas ações que o sistema digestivo se engaja para obter nutrientes em seu corpo e eliminá-los em um percurso de 9 metros.  Parada 1. CAVIDADE ORAL - A sua boca fica sempre "regada" quando você olha para algo gostoso? Seu corpo produz saliva extra na preparação para comer. Você tem três conjuntos de glândulas salivares: as parótidas, localizadas pelos ramos da mandíbula; as glândulas sublinguais, na base da cavidade oral; e as submandibulares, a meio caminho ao longo do corpo da mandíbula. Sempre que você coloca um pedaço de comida em sua boca e mastiga estas glândulas enviam saliva na cavidade oral para ajudar a quebrar a comida. A saliva é 99% de água e 1% eletrólitos, enzimas e unidades antibacterianas.  Quando você come, o alimento é mastigado em uma massa que é primordial para engolir, chamado de bolo – massa de comida mastigada. Tente engolir. Observe como sua língua pressiona contra o céu de sua boca? Essa ação move um bolo com a parte posterior da cavidade oral. Cada bolo precisa ser orientado para a traqueia e entrar no esôfago. É aí que a epiglote chega. Parada 2. ESÔFAGO - A epiglote (estrutura destacada em forma de folha) age como um alçapão. Cada vez que você engolir ela abaixa, impedindo o acesso à traqueia (destaque) e orientando, assim, um bolo para o esôfago (estrutura tubular rosa atrás da traqueia). Ela leva cerca de 8 segundos para um bolo se deslocar de sua boca para o esôfago longo, muscular. Sempre que o esôfago encontra o estômago temos o esfíncter gastroesofágico. Quando um bolo atinge o esfíncter, este anel de fibras musculares relaxa, permitindo que o bolo alimentar possa entrar no estômago. Parada 3. ESTÔMAGO - Se você pudesse ver através da parede do estômago e no interior do estômago, você veria as três camadas musculares que compõem a parede do estômago e do interior forrado pela mucosa. Contrações musculares involuntárias chamadas peristaltismo vêm em ondas que movem a parede muscular (a cada 8 segundos) e ajudam a quebrar a comida. O bolo que entra no seu estômago é dividido em um líquido chamado QUIMO – pasta a que se reduzem os alimentos pela digestão estomacal. O aparelho digestivo tem uma série de estruturas em forma de esfíncteres - anel formado por fibras musculares. Estes esfíncteres funcionam como válvulas de sentido único que direcionam a comida e resíduos através do trato digestivo. O quimo passa do estômago, através do esfincter pilórico, e para o intestino delgado.   Parada 4. INTESTINO DELGADO - O intestino delgado tem 7 metros de via tubular; suas paredes são revestidas com serosa – membrana em forma de saco, muscular, e mucosa, que maximizam a absorção da área de superfície. Enquanto o quimo se move através do intestino delgado, a maioria dos nutrientes a partir de qualquer coisa que comeu é absorvida.  Parada 5. ÓRGÃOS ACESSÓRIOS - Os seus órgãos acessórios secretam substâncias que ajudam na digestão. Estes entram no intestino delgado através de condutos conjuntivos. O FÍGADO (estrutura grande, acastanhada na imagem) produz bile, um líquido que ajuda na digestão de lipídios, e auxilia no metabolismo e na desintoxicação. A bile é armazenada na vesícula biliar (estrutura bulbosa debaixo do fígado, realçado na imagem). O PÂNCREAS (estrutura amarelada) produz suco pancreático, um líquido digestivo importante feito de enzimas, água e eletrólitos (você está vendo um padrão para os componentes de fluidos digestivos?). Parada 6. INTESTINO GROSSO - Alguma absorção de nutrientes também acontece no intestino grosso, e existem diferentes tipos de bactérias que decompõem o que o corpo não pode fazer, mas para a maior parte, os restos do que você comeu percorrem todo o caminho do grande intestino e vão ser compactados em resíduos sólidos. CATASTALSIS é exatamente como o peristaltismo, mas ocorre no intestino, e trabalha para levar a água para fora dos resíduos e compacta-os em fezes. Última parada. RETO - Nós viemos para a última parada em nossa jornada: O reto. É aqui que reúne os resíduos sólidos e é expelido a partir do corpo. Os esfíncteres externos e internos voluntários controlam a passagem de resíduos para fora do corpo. Editor Paulo Gomes de Araújo Pereira.

Glândulas Salivares e Saliva

Seu corpo coloca um monte de órgãos para fazer a sua saliva, independentemente do que você está usando para isso (comer, mantendo sua garganta seca, babando em seu travesseiro, etc.).  1. VOCÊ TEM SEIS GLÂNDULAS SALIVARES -  Seis glândulas em sua cabeça que produzem cerca de dois litros de saliva por dia.Sua sublingual, submandibular e glândulas parótidas trabalham juntas para manter sua boca e garganta umedecidas.  2. A SALIVA É 99% ÁGUA - Na verdade, a saliva tem cerca de 99,5% de água, e é por isso que é tão importante para você manter-se hidratado. Além de água, enzimas e "tampões" (coisas para mantêm um nível de pH equilibrado) ajuda a manter o status quo na cavidade oral.  3. SEM SALIVA, VOCÊ NÃO PODERIA PROVAR - Se você já teve um caso de boca seca, você teria notado que você não foi capaz de provar as coisas muito bem. A língua seca, na verdade, não pode provar nada. Produtos químicos nos alimentos precisam ser dissolvidos na saliva para o paladar em sua língua detectá-los, e a saliva mantém os receptores agradáveis e molhados constantemente.  4. A SALIVA AGE COMO UM AVISO ANTES DE VOMITAR -  Já percebeu que sua boca se enche de saliva antes que você está prestes a vomitar? Isso acontece porque seu corpo está tentando digerir tudo o que está afligindo-lo, e uma vez que a digestão começa na boca, a salivação é acelerada.  Aqui está um truque útil: se você nunca teve esse sentimento  e sua boca começa a encher, não engolir a saliva que realmente provoca vômito. Cuspí-la e, as chances são que você não vai precisar de um balde. 5. A SALIVA TEM PROPRIEDADES DE CURA TÃO LONGA COMO PODER SER CURADO EM SUA BOCA -  Quando um cão se machuca, qual é a primeira coisa que ele faz? Ele lambe sua ferida. Até certo ponto, a mesma coisa acontece com os seres humanos. Já notou que uma ferida em sua boca cura exponencialmente mais rápido do que uma ferida em qualquer outro lugar no corpo e nunca deixa para trás uma cicatriz? Isso ocorre porque a saliva contém células do sistema imunológico, proteínas antimicrobianas e antifúngicas, e fatores de crescimento que promovem a cicatrização de feridas. No entanto, isso só é válido para feridas na boca. Além de todos esses fatores de cura, sua saliva também é cheia de bactérias, que podem infectar uma ferida em sua pele. Editor Paulo Gomes de Araújo Pereira.

O que é MASSA?

Quando se trata de elétrons, bósons de Higgs ou fótons, eles não têm muita coisa a dizer.. Eles possuem rotação, carga, massa e ... o que é  isso. Às vezes, eles só transportam uma quantidade de fuga de alguns desses recursos. Assim, a massa de uma partícula é uma propriedade importante para compreender, porque vai para a raiz da partícula física fundamental. O que é, em seguida, a massa, no sentido do seu significado físico? Por que algumas partículas têm massa e outros não? E você não pode pensar que isso seria importante, mas a grande questão é: por que as partículas têm massa? Para responder a essas perguntas, e ir muito além do que Albert Einstein sabia sobre massa, vamos mergulhar em física de partículas e relatividade geral. A MEDIDA DA MESMA - Um professor me disse uma vez que a melhor definição de uma propriedade física é o seu modo de medição. Seguindo essa definição, vamos ver como podemos medir a massa. Quando você pisa em uma balança, ela registra o seu peso.Isso ocorre porque a Terra o atrai com a força gravitacional. A força entre você e a Terra existe porque você e a Terra têm massa. Se você pisasse na mesma balança na Lua, ela iria registrar uma fração de seu peso na Terra. Cerca de um sexto, para ser mais preciso. (Nunca houve um plano de dieta mais eficaz: perder 83 por cento do seu peso corporal apenas ao voar para a Lua.) Seu peso na Lua é menor porque a massa da Lua é menor do que a massa da Terra, e a força gravitacional entre a Lua e você é proporcional à massa da Lua(M) e sua massa (m). Esta é dada pela fórmula F = GMm / (R²) onde R é o raio da Lua e G é chamada constante gravitacional de Newton. Massa é a carga da interação gravitacional e sem ela não existe força gravitacional. Os físicos se referem a esta manifestação de massa como massa gravitacional. Quando você abre uma porta, você tem que empurrá-la com força, caso contrário, a porta não se moverá. Isso ocorre porque a porta se manifestou como massa de inércia, ou seja, ela neutraliza-lhe de alterar o estado de seu movimento. A Segunda Lei de Newton diz que a força que você precisa para mudar o estado de movimento de um objeto é proporcional à sua massa inercial (F = ma). É mais fácil empurrar uma porta de alumínio do que uma de madeira com a mesma aceleração. MASSA UNIFICADA -Einstein havia conectado massa gravitacional e inercial através de seu princípio de equivalência gravitacional. O princípio da equivalência simplesmente diz que massa gravitacional e inercial é uma e a mesma coisa. Esta simples afirmação, no entanto, juntamente com a ideia matemática que as equações da física não devem depender do quadro de referência, leva a muito longe. As principais consequências do princípio da equivalência são as equações gravitacionais de Einstein. Essas equações especificam que o espaço é curvado com a massa e deforma o tempo. O significado de equações gravitacionais de Einstein é simples: massa distorce o espaço-tempo e move a massa ao redor do espaço-tempo curvo. Se você já viu uma moeda descer em espiral em uma forma de funil, você sabe o que eu estou falando. De acordo com a figura geométrica da gravidade de Einstein, a Terra orbita em torno do sol, porque o último cria uma forma de funil gravitacional bem no tecido do espaço-tempo e o planeta Terra gira como a moeda gira no poço gravitacional. Se o sol não tivesse massa, o poço gravitacional em torno dele não existiria e a Terra iria imediatamente vagar livremente pelo espaço sideral. Se a Terra não tivesse massa, ela não sentiria a curvatura e se deslocaria em uma linha reta. Isso é Relatividade Geral em uma forma de funil. Einstein sabia de tudo isso e muito mais. Afinal, ele escreveu os livros sobre relatividade - tanto a Especial como a Geral. Ele descobriu como a massa está ligada à gravidade e a energia. A primeira relação é o encapsulamento por suas equações de campo gravitacional, e a segunda é a amplamente conhecida equação E = mc². Infelizmente, ele nunca teve a chance de aprender sobre a propriedade de massa. HÁ MAIS MASSA -A Física de partículas fundamentais moderna nos deu a resposta em 2012, quando o bóson de Higgs foi finalmente descoberto. A questão é bastante importante, porque, como vimos anteriormente, sem massa não há nenhuma gravidade. Ou há? Bem, na verdade, não existe. Tome um fóton, por exemplo. Um fóton é a quintessência do peso (masslessness). De acordo com a nossa compreensão atual, uma das mais profundas leis fundamentais da física de partículas, chamada medidor de simetria, impede as partículas transportadoras de força, incluindo fótons, de adquirir até mesmo a mais ínfima massa. No entanto, um fóton é atraído pelo sol. As observações mostram claramente que a luz de uma galáxia longínqua, muito longe, posicionada exatamente por trás do sol, pode ser observada em ambos os lados do sol. O fato de que o campo gravitacional do sol curvou a luz da galáxia longínqua foi usado para provar que a Relatividade Geral estava correta em 1919. A luz interage com campos gravitacionais porque E = mc². Esta equação nos diz que, a partir da perspectiva gravitacional, energia e massa são equivalentes. Um fóton carrega um pouco de energia, por isso é um pouco atraído pelo sol. O fato de que a energia gravitacional é importante, isto porque a maior parte da massa que nos rodeia é, de fato, energia. Todas as partes visíveis de galáxias e estrelas são conhecidas serem compostas principalmente de hidrogênio, que é constituído apenas de prótons e elétrons. O planeta Terra é feita de muitos átomos diferentes, mas apenas aqueles que são feitos de núcleons (prótons e nêutrons) e elétrons. Os elétrons são 2.000 vezes mais leves que núcleos, então eles trazem muito menos para a mesa em termos de massa. E notavelmente, a maior parte da massa de prótons e neutros é energia armazenada na ligação. Glue [ou glúons (cola), em termos científicos)] é o material que mantém prótons e nêutrons juntos. Ele é o portador da força forte. A energia de ligação armazenada nos glúons compõe a maior parte da massa de prótons, nêutrons e qualquer átomo de hidrogênio. O PAPEL DO BÓSON DE HIGGS - Poderíamos parar por aqui, porque temos entendido a origem da maior parte da massa visível no universo. Einstein não sabia de onde a massa de objetos macroscópicos veio, mas a física de partículas revelou isto tardiamente, no século 20. Não é, no entanto, mais uma torção na história. Talvez mais surpreendente. Se Einstein soubesse disso, ele certamente teria adorado. O papel fundamental do bóson de Higgs é gerar massa. O bóson de Higgs, que é a excitação do campo de Higgs, é o que fornece massa no nível fundamental: ele empresta massa às partículas elementares. A história das Higgs começou com um problema sério em física de partículas. No final do século 20, eram evidentes que simetrias de calibre, mencionados anteriormente, são leis fundamentais e que proíbem qualquer massa de transportar força. No entanto, em 1983, descobriu-se que força maciça eram carregadas pelos bósons W e Z,  descoberto pelo Large Electron Positron-(LEP) (o antecessor do Large Hadron Collider (LHC)). Este foi um dilema grave: uma das leis mais fundamentais da natureza, invariância do calibre estava em jogo. Desistir da invariância do calibre teria significado a partir da física de partículas do zero. Por incrível que pareça, os teóricos inteligentes descobriram uma maneira de ter seu bolo e comê-lo também! Eles introduziram o mecanismo de Higgs, que nos permite preservar simetrias de calibre no nível fundamental, mas poder quebrá-los de tal forma que em nosso universo particular maciças partículas W e Z são ainda possíveis. Este truque incrível fez com que Sheldon Glashow, Abdus Salam e Steven Weinberg ganhassem o  Prêmio Nobel de Física de 1979. Além de mediadores de forças, o mecanismo de Higgs também empresta massa de partículas de matéria fundamentais, explicando por que elétrons, neutrinos ou quarks têm massa. A contribuição das partículas fundamentais como elétron, quark ou massa do neutrino, no entanto, é insignificante em comparação com a massa gerada pela cola – Glúons - que nos rodeia. Então, isso significa que as partículas de Higgs é negligenciável a nível atômico? A resposta é não! Sem o bóson de Higgs, elétrons não têm massa e todos os átomos iriam desmoronar. Nêutrons não iriam decair, por isso mesmo núcleos atômicos seriam muito diferentes. Ao todo, o universo seria um lugar muito, muito diferente, na falta de galáxias, estrelas e planetas. E ENTÃO VEIO O MATERIAL ESCURO - Então, agora sabemos tudo sobre a massa, certo? Infelizmente não. Apenas 5 por cento da massa em todo o universo vem da matéria comum (a massa de que é compreendido). Quase 70 por cento da massa do universo vem da energia escura e cerca de 25 por cento de matéria escura. Não só não tem a menor idéia sobre que tipo de massa que é, não sabe mesmo o que o setor escuro é composto por. Portanto, fique atento, pois a história de massa continua, bem no milênio. Editor PauloGomesDeAraújoPereira.

Como funcionam as lâmpadas fluorescentes

O que é a luz? - Luz é uma forma de energia que pode ser liberada por um átomo. Ela é composta de milhares de pequenos pacotes parecidos com partículas que possuem energia e força (momento), mas não possuem massa. Estas partículas, chamadas de fótons de luz, são as unidades mais básicas da luz. Os átomos liberam os fótons de luz quando seus elétrons são excitados. Os elétrons são partículas carregadas negativamente que se movem em volta do núcleo do átomo (que tem carga positiva). Os elétrons de um átomo possuem diferentes quantidades de energia, dependendo de vários fatores, incluindo a velocidade e a distância do núcleo. Os elétrons de diferentes níveis de energia ocupam orbitais diferentes. De maneira geral, os elétrons com maior nível de energia se movem em orbitais mais distantes do núcleo. Quando um átomo ganha ou perde energia, a mudança reflete-se no movimento dos elétrons. Quando alguma coisa como o calor, por exemplo, passa energia para o átomo, um elétron pode ser temporariamente impulsionado para uma órbita mais alta, ou seja, mais distante do núcleo. O elétron fica nesta posição por uma pequena fração de segundo e, quase que imediatamente, é atraído pelo núcleo, para a sua órbita original. Como ele retorna para a sua órbita original, o elétron libera a energia extra na forma de um fóton, em alguns casos um fóton de luz.  O comprimento de onda da luz emitida depende da quantidade de energia liberada, que depende de uma posição particular do elétron. Conseqüentemente, diferentes tipos de átomos irão liberar diferentes tipos de fótons de luz. Em outras palavras, a cor de uma luz é determinada pelo tipo de átomo excitado. Este é o mecanismo básico de quase todas as fontes de luz. A principal diferença entre estas fontes é o processo de excitação dos átomos. Em uma fonte de luz incandescente, como uma lâmpada elétrica comum ou uma lâmpada a gás (um lampião), os átomos são excitados pelo calor; em um bastão de luz, os átomos são excitados por uma reação química. As lâmpadas fluorescentes têm um dos sistemas mais elaborados para excitar os átomos, como veremos a seguir. Dentro dos tubos - O elemento principal de uma lâmpada fluorescente é o tubo selado de vidro. Este tubo contém uma pequena porção de mercúrio e um gás inerte, tipicamente o argônio, mantidos sob pressão muito baixa. O tubo também contém um revestimento de pó de fósforo na parte interna do vidro e dois eletrodos, um em cada extremidade, conectados a um circuito elétrico. O circuito elétrico, que examinaremos mais tarde, é ligado a uma alimentação de corrente alternada (CA). Quando você acende a lâmpada, a corrente flui pelo circuito elétrico até os eletrodos. Existe uma voltagem considerável através dos eletrodos, então os elétrons migram através do gás de uma extremidade para a outra. Esta energia modifica parte do mercúrio dentro do tubo, de líquido para gás. Como os elétrons e os átomos carregados se movem dentro do tubo, alguns deles irão colidir com os átomos dos gases de mercúrio. Estas colisões excitam os átomos, jogando-os para níveis de energia mais altos. Quando os elétrons retornam para seus níveis de energia originais, eles liberam fótons de luz. Como vimos na última seção, o comprimento da onda de um fóton é determinado pelo arranjo específico do elétron no átomo. Os elétrons nos átomos de mercúrio estão dispostos de tal maneira que liberam fótons de luz na faixa de comprimento de onda do ultravioleta. Nossos olhos não registram os fótons ultravioletas, então este tipo de luz precisa ser convertido em luz visível para iluminar a lâmpada. É aqui que o revestimento de pó de fósforo do tubo entra em ação. Os fosforosos são substâncias que emitem luz quando expostas à luz. Quando um fóton atinge um átomo de fósforo, um dos elétrons do fósforo pula para um nível mais alto de energia e o átomo se aquece. Quando o elétron volta para o seu nível normal de energia, ele libera energia na forma de outro fóton. Este fóton tem menos energia do que o original porque parte desta energia foi perdida na forma de calor. Em uma lâmpada fluorescente, a luz emitida está no espectro visível, o fósforo emite luz branca que podemos enxergar. Os fabricantes podem variar a cor da luz usando combinações de fosforos diferentes. As lâmpadas incandescentes convencionais também emitem uma boa quantidade de luz ultravioleta, mas elas não convertem nenhuma parte em luz visível. Conseqüentemente, muito da energia usada para iluminar uma lâmpada incandescente é desperdiçada. Uma lâmpada fluorescente coloca esta luz invisível para funcionar, por isso ela é mais eficiente. As lâmpadas incandescentes perdem mais energia através da emissão de calor do que as lâmpadas fluorescentes. Geralmente, uma lâmpada fluorescente comum é de quatro até seis vezes mais eficientes do que uma lâmpada incandescente. As pessoas geralmente usam as lâmpadas incandescentes em casa porque elas emitem uma luz mais "quente", mais vermelha e menos azul. Como vimos, o sistema de lâmpada fluorescente depende de uma corrente elétrica fluindo através do gás no tubo de vidro. Na próxima seção, veremos do que a lâmpada fluorescente precisa para estabelecer esta corrente. Fontes de luz - As lâmpadas fluorescentes são uma aplicação de iluminação de um tubo de descarga no gás. A luz negra é essencialmente uma lâmpada fluorescente sem revestimento de fósforo. Ela emite luz ultravioleta que faz os fosforosos de fora da lâmpada emitir luz visível. Na seção anterior, vimos que os átomos de mercúrio no tubo de vidro da lâmpada fluorescente são excitados por elétrons que fluem por uma corrente elétrica. Esta corrente elétrica é parecida com a corrente de um fio elétrico comum, mas ela passa por um gás ao invés de passar por um sólido. Os condutores gasosos diferem dos condutores sólidos em vários aspectos. Em um condutor sólido, a corrente elétrica é carregada por elétrons livres pulando de átomo para átomo, de uma área carregada negativamente para uma área carregada positivamente. Como vimos os elétrons sempre têm uma carga negativa, o que significa que eles sempre são atraídos na direção de uma carga positiva. Em um gás, a carga elétrica é carregada por elétrons livres movendo-se independentemente dos átomos. A corrente também é carregada por íons (átomos que têm uma carga elétrica porque perderam ou ganharam um elétron). Como os elétrons e os íons são atraídos para áreas com cargas opostas às deles. Para enviar uma corrente através do gás em um tubo, a lâmpada fluorescente precisa ter duas coisas: Elétrons livres e íons. Uma diferença na carga entre as duas extremidades do tubo (uma voltagem). Geralmente, existem poucos íons e elétrons livres em um gás, porque todos os átomos mantêm uma carga neutra. Conseqüentemente, é difícil de conduzir uma corrente elétrica através da maioria dos gases. Quando você liga uma lâmpada fluorescente, a primeira coisa que ela precisa fazer é introduzir muitos elétrons livres novos nos dois eletrodos. Existem várias maneiras diferentes de fazer isto, como veremos nas próximas seções. Editor Paulo Gomes de Araújo Pereira.