أحد صفحات التقدم العلمي للنشر
Advertisement
س&ج

إلى أي ارتفاع يمكن أن تطير الحشرات؟

هناك ثلاثة عوامل رئيسة تحد من الارتفاع الذي يمكن أن تصل إليه الحشرات المجنحة: كثافة الهواء ودرجة الحرارة وتوافر الأكسجين. ترتبط العوامل الثلاثة جميعاً بحقيقة مُفادها أن قوة الجاذبية الأرضية تضعف كلما ارتفعنا عن مستوى سطح البحر، مما يسمح لجزيئات الهواء بالانتشار. كلما قل عدد الجزيئات التي يحتوي عليها حجم معين من الهواء، صار الهواء “أرقَّ”، أو أقل كثافة.

تزداد صعوبة الطيران مع انخفاض كثافة الهواء، نظراً إلى وجود عدد أقل من الجزيئات التي يمكن أن تدفعها أجنحة الحشرات لتتقدم. تحتاج الحشرات إلى الأكسجين للبقاء على قيد الحياة مثلنا تماماً، ولكن على ارتفاع 6 كم تنخفض مستويات الأكسجين إلى أقل من %50 من قيم مستوى سطح البحر، مما يجعل من الصعب مواصلة رفرفة الجناحين. أخيراً وجود عدد أقل من الجزيئات يعني انخفاض الحرارة الناتجة عن اصطدام الجزيئات بعضها ببعض. تختلف درجة الحرارة بطرق معقدة مع الارتفاع، وتكون بعض طبقات الغلاف الجوي أكثر دفئاً من غيرها، ولكن بين الأرض ونحو 10 كم، تنخفض درجة الحرارة بنحو مطرد إلى أقل من -50˚س.

على الرغم من هذه العقبات، كيَّفت بعض الحشرات استراتيجيات تسمح لها بالتحليق على ارتفاعات عالية. في العام 2014، وجد العلماء أن نحل جبال الألب الذي يعيش على ارتفاع 3.25 كم فوق مستوى سطح البحر يستخدم آليات طيران مختلفة على ارتفاعات أعلى، إذ يحرك أجنحته في حركة قوس أوسع للبقاء عائماً في الهواء الرقيق. في المختبر يمكن للنحل أن يطير في غرف تحاكي كثافة الهواء ومستويات الأكسجين على ارتفاع 9 كم – وهذا أعلى من قمة جبل إيفرست! في الواقع ستؤدي درجات الحرارة في مثل هذه الارتفاعات إلى تعطل وظيفة عضلات الطيران لدى النحل. CP


علم الفلك للمبتدئين

عودة نجوم سداسي سماء الشتاء من جديد

أفضل وقت للرصد: أول المساء يناير- فبراير

مع عودة سماء الشتاء للشروق في أول المساء ستلاحظ نجوم الشتاء اللامعة مختلفة الألوان، تعتبر الألوان في هواية رصد النجوم العلامة الفارقة لمعرفة عمر النجوم «بشكل عام” حيث تكون النجوم كبيرة السن مائلة للون الأحمر بينما النجوم الشابة تكون مائلة للون الأزرق، تعبر هذه الألوان عن الحرارة السطحية للنجوم وبالتالي عمر النجمة.

سداسي الشتاء Winter hexagon يتكون من ستة نجوم وهي العيوق Capella، الدبران Aldebaran،رجل الجبار Rigel، الشعرى اليمانية Sirius، الشعرى الشامية Procyon، رأس التوأم المقدم Castor، رأس التوأم المؤخر Pollux، لا يتطلب رصد سداسي الشتاء الا النظر إلى الاتجاه الصحيح.


إذا سافرتُ بسرعة الضوء، فهل ستختفي الأجرام البعيدة؟

على الأرض ما زالت في إمكاننا رؤية أجرام الفضاء العميق التي لم تعد موجودة لأن ضوءها يستغرق وقتاً محدداً للوصول إلينا. إذا بدأنا في التحرك نحو مثل هذا الجرم، فسنستمر في رؤية ضوئه، لكننا سنرى زواله في وقت أبكر مما لو بقينا ساكنين، وذلك

طير الحشرات
كيف سيظهر سديم السرطان إذا اقتربنا منه بسرعة الضوء؟ – كريس ستراسي، بول Chris Stracey, Poole

ببساطة لأننا نقلل المسافة التي يجب أن يقطعها الضوء. وبالمثل إذا بدأنا في الابتعاد عن الجرم، فسنكون قادرين على رؤيته فترة أطول مما لو بقينا ساكنين، لأننا نزيد تلك المسافة. لذا ستختفي بعض الأجرام بالفعل عن أعيننا لأننا نتحرك، وهذا صحيح مهما كانت السرعة التي نسافر بها، لكن التأثير يزداد بنحو واضح كلما زادت السرعة.

ومع ذلك هناك عوامل أخرى تؤدي دوراً عند السفر بسرعة قريبة من سرعة الضوء. أولاً، يعني تأثير دوبلر أن الأجرام الموجودة خلفنا ستصير أكثر احمراراً، في حين أن الأجرام التي أمامنا ستصير أكثر زرقة. وبسرعة كبيرة بما فيه الكفاية، ستختفي الأجرام عن الأنظار لأن ضوءها ينزاح خارج الجزء المرئي من الطيف. أيضاً، مع زيادة سرعتك، يصير مجال رؤيتك أضيق وأكثر إشراقاً في اتجاه الحركة وتظهر الأجرام أصغر وأبعد. في النهاية حتى الأجرام التي خلفك ستدور وتظهر أمامك. عند سرعة الضوء لن ترى أمامك سوى بقعة متناهية الصغر ومشرقة بلا حدود، وظلام في كل مكان آخر! لذا إذا كنت مسافراً بسرعة قريبة من سرعة الضوء، فلن تتمكن من تمييز الأجرام الفردية وملاحظة ما إذا كانت قد اختفت أو لا! AGu


لماذا تُشفى القرنية ويتآكل الغضروف، في حين لا يتلقى أي منهما إمدادات دموية؟

طير الحشرات
مارك آر سلاك، عبْر البريد الإلكتروني Mark R. Slack, via email

تسمى الطبقة الخارجية للقرنية Cornea الطلائية Epithelium. وهي تتكون من خلايا تتقلب باستمرار، حيث يُلقى بالخلايا الخارجية

في غشاء الدموع. عادة ما تؤثر سحجات القرنية على هذه الطبقة. تتجدد الطلائية بالكامل في نحو 7-10 أيام، وتتسارع هذه العملية في أثناء التئام الجروح.

تاريخياً، كان يُعتقَد أن الغضروف “يتآكل ويبلى” مع تقدُّمنا في العمر، مما يؤدي إلى التهاب المفاصل التنكسي Osteoarthritis. لكننا نعلم حالياً أنه مرض يصيب المفصل بكامله، بما في ذلك العظم والغضاريف والأربطة والدهون والأنسجة المبطنة للمفصل. بخلاف البلى البسيط، يمكن أن يسبب التهاب المفاصل تدهور الغضروف وتغيير شكل العظام وحدوث التهاب، وهي كلها يصعب إعادتها إلى ما كانت عليه. NM


لماذا تحب الكلاب العِصِيَّ كثيراً؟

طير الحشرات
سارة هارتلي، ديفون Sarah Hartley, Devon

ما الشيء البني واللزج؟ إنها العصي. اللعبة التي يحبها الكلاب وتوفرها الطبيعة. إنها ليست مجانية فحسب، بل هي متاحة أيضاً بسهولة وقابلة للتحلل البيولوجي وممتعة لحيواناتنا الأليفة ذات الأربع والتي ترغب في جلبها وقضمها واستعراضها. قد تنبع جاذبية العصا بالنسبة إلى بعض الكلاب من قوامها، فهي تشعرها بارتياح عندما تقضمها محدثة صوتاً عالياً، ولكن لا يوصى بذلك لأن شظاياها قد تؤذيها. وقد تتعلق بالنسبة إلى كلاب أخرى بفصيلتها. على سبيل المثال تُربى كلاب الكوكر الإسبانية واللبرادور لاسترداد الأشياء وحملها. لكن الأمر مجرد وسيلة للتسلية بالنسبة إلى كثير من الكلاب. فبمجرد أن تتعلم أن العصا تعني وقتاً للعب مع مالكها، ستبذل عديد من الكلاب قصارى جهدها لجلب عصا جيدة. ضعْ في الاعتبار أن رمي العصا للكلب لجلبها يمكن أن يؤدي إلى إصابات، لذلك ينصح الأطباء البيطريون ببدائل أكثر أماناً مثل عصا مطاطية أو طبق فريسبي. HP


أغرب حيوانات الطبيعة…

سمك الكولاكانث

على مدى سنوات اعتقد العلماء أن سمكة الكولاكانث Coelacanths انقرضت مع الديناصورات. كانت أسماك الكولاكانث الوحيدة المعروفة هي عبارة عن أحافير. ثم في العام 1938، وجد أمين متحف من جنوب إفريقيا سمكة منها نافقة في شباك أحد الصيادين. أثبت صيد بعض الأسماك الحية لاحقاً أن هذه السمكة الغريبة لم تنقرض.

تعيش هذه السمكة الضخمة التي لا تشبه أي سمكة أخرى حية في أعماق المياه المحيطة بجزر القمر الإفريقية وسولاويزي الإندونيسية. وما يجعلها غريبة 1: أن لها ثماني زعانف، بما في ذلك زوجان يبرزان من الجسم مثل الأرجل. لكنها لا تستخدمها للمشي. إنها تشبه إلى حد كبير المثبتات التي تضاف إلى دراجات الأطفال. 2: بدلاً من العمود الفقري العظمي، يوجد لدى أسماك الكولاكانث أنبوب مجوف ممتلئ بالزيت يسمى الحبل الظهري 3 Notochord: أنها غبية. يشغل الدماغ %1.5 فقط من جمجمتها والباقي ممتلئ بالدهون. كما أن حراشفها سميكة، ولها مفصل فك فريد، وفتحة فم ضخمة، وعضو في الأنف للاستقبال الكهربائي. من خلال رصد المجالات الكهروستاتيكية يمكنها استخدام هذه المعلومات لتجنب العقبات واكتشاف فرائسها. HP


كيف تؤثر الثورات البركانية في تغيُّر المناخ؟

ديفيد سكوت، ميناء سانت ماري، جزيرة مان David Scott, Port St Mary, Isle of Man

يمكن أن تسبب الانفجارات الكبيرة تبريد درجات حرارة سطح الأرض بقدر كبير، ويستمر ذلك لما بين سنة و10 سنوات. لقد خبِرنا هذا التبريد خلال عدة قرون، إذ غالباً ما تُظهر سجلات درجات الحرارة انخفاضاً واضحاً بعد الانفجارات الكبرى. ومن أوضح الأمثلة على ذلك ثوَران بركان جبل تامبورا Mount Tambora في العام 1815، وهو حدث متفجر سبب انخفاضَ درجة حرارة الأرض بمقدار درجة سيليزية واحدة. كان الثوران نشيطاً جداً إلى درجة أن الغازات البركانية بلغت طبقة الستراتوسفير، وهي طبقة الغلاف الجوي التي تقع على ارتفاع 10 إلى 50 كم فوق سطح الأرض. سبب هذا حجب ضوء الشمس الوارد، ما يعني أنه لم يصل إلى سطح الأرض منه سوى قدر ضئيل.

في حين أن البراكين المتفجرة تميل إلى أن تسبب مزيداً من البرودة العالمية، فإن الأمر ليس كذلك دائماً. يعتمد ذلك على الغازات المقذوفة التي تصل إلى طبقة الستراتوسفير وعلى أنظمة الرياح. جبل سانت هيلين Mount St Helens، الذي شهد إحدى أعنف الثورات البركانية في العصر الحديث، بالكاد أثر في درجات الحرارة العالمية، وذلك لأن غازاته لم تدم فترة كافية في طبقة الستراتوسفير.

هل يمكن للانفجارات البركانية أن تخفف من درجات الحرارة المتزايدة الناجمة عن تغير المناخ؟ للأسف لا. حدثت الانفجارات البركانية عبر التاريخ وهي مكون طبيعي من غلافنا الجوي. كما أن تأثيرها قصير الأجل، إذ يستمر تبريد السطح الناتج عن الانفجارات عدداً من السنوات، في حين يستمر الاحترار السطحي الناتج عن انبعاثات ثاني أكسيد الكربون المفرطة آلافَ السنين. DM


لو كان القمر أكبر حجماً، فعند أي نقطة يمكن اعتباره كوكباً واعتبار الأرض و“القمر” نظاماً “كوكبياً ثنائياً”؟

طير الحشرات
ديريك مورتون، بويل، ديفون Derryck Morton, Poughill, Devon

لا توجد للأسف معايير محددة تميز بين “الكوكب الثنائي” Binary planet (أو “الكوكب المزدوج”) و“نظام الكوكب والقمر” (أو “نظام الكوكب وتابعه”). المعيار الواضح هو نسبة كتلتي الجسمين. تشير القيمة القريبة من 1 إلى أن الجرمين متشابهان جداً في الكتلة، ولكن ما مدى قرب النسبة من 1 حتى يكون النظام كوكبياً ثنائياً وليس نظام كوكب وقمر؟ تبلغ النسبة في نظام الأرض والقمر 0.01230 فقط، في حين تبلغ نسبة نظام بلوتو-شارون 0.122 ليست أي منهما قريبة من 1 ومن ثمّ لا يُعتبر أي منهما نظاماً كوكبياً ثنائياً.

اقتُرحت معايير أخرى، مثل موضع “المرجح” Barycentre الذي يدور حوله الجرمان، أو قوة جاذبية النجم الأم على الزوج، أو كيف تشكل الجسمان في المقام الأول. يمكن وصف نظام بلوتو-شارون على أنه كوكب مزدوج لأن الجسمين كليهما يدوران حول نقطة فوق سطحهما. هذا ليس صحيحاً بالنسبة إلى نظام الأرض والقمر، إذ يقع المركز المرجح على عمق نحو 1,700 كم تحت سطح الأرض. لكن هذا التعريف، وغيره من التعريفات، ليست كافية تماماً، ولم يُعتمد أي منها بنمط كامل من قِبل علماء الفلك. AGu


هل تحسِّن النباتات المنزلية فعلياً نوعية الهواء؟

سام نيكولز، عبْر البريد الإلكتروني Sam Nicholls, via email

قضى معظمنا كثيراً من الوقت في المنزل خلال العامين الماضيين – مما دفعنا إلى طرح أسئلة حول جودة الهواء الداخلي الذي نتنفسه. تُظهر تقارير ما قبل كوفيد أن البريطانيين يقضون أكثر من %90 من وقتهم في الداخل، حيث يمكن أن تصل مستويات بعض السموم إلى خمسة أضعاف ما هي عليه في الهواء الطلق. الإنترنت ممتلئ بالمزاعم التي تفيد بأن النباتات المنزلية يمكن أن تساعد، ويضم كل موقع يتحدث عن الرفاهية تقريباً قائمة بأفضل 10 نباتات تُقدَّم بوصفها محطات لتنقية الهواء. لكن هل هذه المزاعم صحيحة؟

للأسف، ليس كثيراً. تشير معظم المقالات، إذا استشهدتْ بأي أدلة، إلى دراسة أجرتها الوكالة ناسا في العام 1989. في ذلك الوقت، كان العلماء يتقصون قدرة النباتات على إزالة المواد الكيميائية الضارة التي تسمى المركبات العضوية المتطايرة Volatile organic compounds (اختصاراً: المركبات VOCs) من هواء البيئات المغلقة مثل محطات الفضاء. تشمل مصادر المركبات العضوية المتطايرة في منازلنا ومكاتبنا الدهانات والورنيش والأثاث والسجاد والطابعات. وجدت الدراسة أنه على مدار 24 ساعة، يمكن لعديد من أنواع النباتات بالفعل إزالة ما يصل إلى %70 من واحد أو أكثر من المركبات العضوية المتطايرة الثلاثة التي جرى اختبارها.

لكن النتائج ليست كذلك في المنزل أو في مكتب نموذجي، وفقاً لمراجعة أجريت في العام 2019 وأعادت النظر في بيانات الوكالة ناسا، إلى جانب 11 دراسة أخرى أجريت على مدى عقود تلت. في البدء استخدمت التجارب مراوح لنثر المركبات العضوية المتطايرة فوق النباتات وفلاتر الكربون لتجميعها، وهي إعدادات لا يمتلكها معظمنا في منازلنا. والأهم من ذلك أن النباتات وُضعت داخل حجرات صغيرة محكمة الإغلاق. لكن المباني التي نعيش ونعمل فيها قابلة لأن يتسرب منها أي شيء بسهولة. في الواقع يُقدِّر الباحثون أننا سنحتاج إلى أن نحشر ما بين 10 نبتات و1,000 نبتة في كل متر مربع من منزلنا لتقترب من معدلات إزالة المركبات العضوية المتطايرة التي تحدث بالفعل من خلال التبادل الذي يحدث بين الهواء الداخلي والخارجي.

لكن الأبحاث تُظهر أن النباتات المنزلية لديها مجموعة من الفوائد الأخرى. فهي تساعد على تنظيم الرطوبة، ويمكنها تحسين المزاج وزيادة الإنتاجية. وهي فوق ذلك ذات مظهر جميل. ولكن إذا كنتَ ترغب في إنعاش الهواء في منزلك، فإن أفضل ما يمكن أن تفعله هو أن تشتري جهازاً لتنقية الهواء مع فلتر عالي الجودة أو – بحسب المكان الذي تعيش فيه – أن تفتح النافذة. CP


 

خبراؤنا

د. أليستر غون DR. ALASTAIR GUNN

عالم الفلك والفيزياء الفلكية

بيت لورانس PETE LAWRENCE

خبير علم الفلك

سيري بيركنز CERI PERKINS

كاتبة علمية


لويس فيلازون LUIS VILLAZON

كاتب علوم وتكنولوجيا

البروفيسورة أليس غريغوري PROF ALICE GREGORY

خبيرة نوم

د. هيلين بيلتشر HELEN PILCHER

عالمة أحياء، وكاتبة علمية


د. كريستيان جاريت DR. CHRISTIAN JARRETT

عالم نفس وأعصاب

البروفيسور دان ميتشل PROF DANN MITCHELL

خبير علوم المناخ

د. نيش مانك DR. NISH MANEK

طبيب عام وكاتب صحي

 

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى