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Le 10 cose strane e fatti sull'acqua
L'acqua può sembrare placida, ma la sua capacità di estraneità sembra illimitata. Unico tra i liquidi della Terra, l'acqua ha stranezze che rendono gli scienziati e gli agenti atmosferici adorano il loro lavoro.
Ispira soggezione con tempeste massicce e bizzarre, turbinii, nuvole e anche strane molecole e segreti quantici. Dall'acqua più antica mai trovata al mistero di dove H2O proviene originariamente, questo liquido vitale può essere spaventoso e magnifico abbastanza da appartenere al regno della fantasia.
10 nuvole di fuoco
Fiamme e acqua non si mescolano, ma un raro tipo di nubi si forma su eventi infuocati come incendi. Più di recente, queste cosiddette nubi di pirocumulo sono apparse durante lo sfogo del vulcano Kilauea alle Hawaii nel 2018.
Sono tagliati dallo stesso tessuto della maggior parte degli altri sistemi meteorologici dinamici. L'aria calda sale per condensare nelle nuvole. Ma la scarsità di nubi di pirocumulo li rende difficili da studiare.
Il lotto di Kilauea era ancora più strano. Mentre conservavano il loro aspetto normale di tuono, le nuvole preferivano manifestarsi sopra le fessure. Di solito, le nuvole di fuoco si aggirano solo intorno all'eruzione reale o in prossimità di un incendio infuocato. Appeso intorno alle prese d'aria vulcaniche aggiunge un pungiglione che di solito le nuvole di pirocumulo non hanno.
L'anidride solforosa proveniente dalle fessure può causare la pioggia acida che danneggia la delicata vita vegetale. Per le persone, c'è il problema del "vog" o dello smog vulcanico. La presenza delle nuvole alle prese d'aria potrebbe aumentare i livelli di questa foschia e causare problemi di salute, tra cui la pelle e gli occhi irritati.
9 L'effetto Mpemba
L'effetto Mpemba ha soffiato le menti educate nel corso della storia, tra cui Aristotele e Francis Bacon. Osservarono quello che sembrava uno scherzo della natura: l'acqua calda si ghiacciava più velocemente.
Questo fenomeno prende il nome da Erasto Mpemba, uno studente della scuola superiore della Tanzania, i cui studi confermarono le antiche osservazioni dei pensatori nel 1963. Mostrò che l'effetto si verificava quando le ciotole calde e fredde venivano lasciate in identiche temperature sotto zero e l'acqua calda si trasformava in ghiaccio prima .
Ci sono diverse teorie per spiegare questa follia. Negli anni '80, i fisici polacchi tentarono (e fallirono) di dimostrare che l'acqua più calda avrebbe potuto avere meno gas che trattengono il calore. Una ragione più probabile potrebbe essere che quando l'acqua calda emette vapore, l'evaporazione riduce la massa che deve essere raffreddata.
Un altro fattore potrebbe essere il punto più fresco dell'acqua calda. In un contenitore, il liquido freddo scende sul fondo e spinge lo strato più caldo verso la superficie. Questo crea una corrente che accelera il congelamento. Tuttavia, il processo preciso che consente all'acqua calda di raffreddarsi più rapidamente rispetto al suo cugino più freddo rimane un mistero.
8 L'acqua è nativa ed extraterrestre
Uno di H2I più grandi enigmi di O riguardano le sue origini. Nessuno sapeva davvero da dove provenissero tutti i mari e i laghi. Una teoria popolare suggeriva che l'acqua fosse seminata sul nostro mondo quando comete e asteroidi schizzarono in superficie. Quanto a quando, presumibilmente iniziò dopo The Giant Impact, la collisione con un altro pianeta che quasi distrusse la Terra ma formò la Luna.
Questo spettacolo dell'orrore celeste è accaduto 4,5 miliardi di anni fa. Ma uno studio del 2018 ha dimostrato che probabilmente l'acqua era già presente prima della catastrofe. Quando le rocce terrestri e lunari sono state confrontate, la loro firma di ossigeno era quasi identica.
Non sembra molto, ma potrebbe provare che la Terra aveva la sua acqua molto prima dell'evento. L'acqua altera gli isotopi dell'ossigeno di una roccia, e poiché la Luna si è formata fuori dalla Terra, ha senso che abbiano lo stesso "segno d'acqua".
Gli stessi ricercatori hanno anche scoperto che gli impatti hanno portato più acqua in seguito, rappresentando il 5-30% dell'acqua della Terra.
7 Tempeste di impulsi
Il 17 luglio 2016, Rick Geiss si è rilassato vicino ad una spiaggia dell'Alabama quando ha notato una bizzarra nuvola. Fece una foto del cono gonfio ma lo condivise solo due anni dopo. Quando il violento e imponente temporale ha colpito i social media, sembrava così irreale che alcuni hanno definito la foto un falso.
Sembrava strano: un triangolo bianco che versava pioggia scura solo da un piccolo punto centrale. Ma l'occhio acuto degli esperti del tempo conosceva un'autentica tempesta di impulsi quando ne vedevano uno. Citato come uno dei migliori esempi mai visti, il cloud stesso è chiamato cumulus congestus, o "cloud accumulato".
Le tempeste di impulsi si formano in modo diverso rispetto alle piogge più grandi. Di solito un temporale è innescato da un fronte freddo. Ma in questo caso, è necessario solo il calore. Una rapida corrente estrae enormi quantità di vapore acqueo nell'aria e la forma del marchio. Entro 20 minuti, la pioggia cade.
Piove solo da un punto perché l'acqua si tuffa di nuovo fuori dal tubo di updraft. La nuvola si uccide mentre il downdraft annulla l'ascensione e l'intera tempesta collassa in mezz'ora.
6 Snowball Earth
Una teoria spaventosa afferma che il periodo criogeniano (710-635 milioni di anni fa) bloccò completamente il mondo. Il ghiaccio copriva tutto. La terra e anche gli oceani erano sotto l'acqua ghiacciata per millenni. Questo evento è stato soprannominato "Snowball Earth".
Qualcosa di simile è possibile. Se i ghiacciai coprono abbastanza terreno, più calore del Sole sarà riflesso nello spazio. Le temperature diminuiscono, si formano più ghiacci e più calore viene bloccato. È un circolo vizioso che provoca l'opposto del riscaldamento globale: il raffreddamento incontrollato.
Tra le prove più evidenti che il ghiaccio della Terra è diventato folle è che i ghiacciai hanno raggiunto l'equatore. Nonostante questo segno di un mondo estremamente freddo, gli esperti sono apertamente divisi.
La fazione anti-palla di neve concorda sul fatto che la Terra abbia affrontato la sua peggiore glaciazione durante il criogeniano. Ammettono persino che ogni continente ha visto la sua parte di queste montagne ghiacciate.
Tuttavia, hanno trovato rocce con agenti atmosferici indotti dall'acqua, dimostrando che il criogeniano ha sperimentato tempi più caldi con acque superficiali liquide. Ciò significava che il pianeta non diventava mai completamente un ghiacciolo. Se gli anti-Snowballer sono corretti, lascia un enigma mistificante. Di fronte al suo più grande congelamento, cosa ha impedito alla Terra di andare fuori controllo?
5 I primi modelli
Enormi idromassaggi oceanici non sono qualcosa che accade solo nei film fantasy dei pirati. Sono reali e possono attraversare un diametro spaventoso di centinaia di miglia. Un altro fatto divertente per il marinaio nervoso: questi mulinelli sono comuni.
Per decenni, gli scienziati hanno teorizzato i mulinelli che viaggiano in coppia. Chiamati modoni, sono stati visti per la prima volta nel 2017. I due turbini appena scoperti sono rimasti amici per sei mesi e hanno attraversato l'intero Mar di Tasman insieme.
Rappresentavano bizzarre dinamiche fluide. I singoli mulinelli di solito vanno verso ovest. Ma quando questi mastodontici vortici si sono uniti, roteando in direzioni opposte, sono andati ad est a velocità 10 volte superiori alla normale.
La coppia Tasman è stata scoperta tramite la fotografia satellitare. Incredibilmente, quando i ricercatori hanno passato in rassegna le vecchie immagini, hanno trovato altri nove modelli dal 1993. Per qualche ragione, otto hanno avuto origine in Australia.
Non si sa come si uniscano i modoni, ma le loro code si fondono in un unico imbuto simile ad U che consente al fenomeno di rimanere attivo per mesi. Insieme alla loro estrema velocità, i modoni potrebbero anche comportarsi come metropolitane acquatiche, trasportare nutrienti e vita oceanica in posti nuovi.
4 L'acqua non può decidere la densità
Un esperimento del 2017 ha aggiunto un altro fatto bizzarro ai quasi 70 modi in cui l'acqua è diversa da qualsiasi altro fluido. L'ispirazione per il test è venuto dal ghiaccio. Più specificamente, la sua capacità di esistere in due forme mentre solido, dove le molecole sono casuali o in un modello pulito.
La versione casuale è il tipo di ghiaccio più abbondante al mondo e può spostarsi tra stati di alta e bassa densità. Gli scienziati si sono chiesti se l'acqua liquida conservasse questa capacità in qualche modo.
Usando i raggi X, H2Le molecole O sono state tracciate per mappare i loro progressi da uno stato ghiacciato a temperatura ambiente. L'acqua si è trasformata da una condizione congelata in un liquido denso. Quasi istantaneamente, si è poi spostato su un altro liquido a bassa densità.
Il risultato finale è stato affascinante. Apparentemente, a temperatura ambiente, l'acqua non può depositarsi come un liquido ad alta o bassa densità e fluttua dentro e fuori da entrambi. Tecnicamente, questo rende l'acqua due liquidi invece di uno.
3 A Quantum Double Liquid
Nel 2018, gli scienziati hanno scoperto una cosa davvero insolita. A livello quantico, l'acqua è anche un doppio liquido. Quando una persona prende un sorso, lui o lei sta effettivamente bevendo due tipi. Hanno un sapore e sembrano uguali. Ma a livello chimico, c'è una chiara differenza.
H2O descrive la struttura molecolare dell'acqua: due atomi di idrogeno attaccati ad un atomo di ossigeno. La dualità inizia nella direzione in cui le particelle quantiche degli atomi di idrogeno ruotano. Quando volteggiano nella stessa direzione, nasce qualcosa chiamato "orto-acqua". "Para-water" risulta quando ogni atomo di idrogeno ruota nella sua stessa direzione.
Durante un primo esperimento, un campo elettrico ha separato le due acque prima di esporle a molecole di diazilolio super raffreddate. Il para-acqua ha reagito circa il 25 percento più velocemente per formare H3O (acqua con un protone extra). Questo ha dimostrato che i due tipi non erano solo separati, ma si comportavano in modo diverso.
2 L'acqua più antica nell'universo
Quando la più antica piscina si trovava nel 2011, non era sulla Terra. Il vapore aleggiava a 12 miliardi di anni luce di distanza e aveva 12 miliardi di anni. Inoltre, la più grande massa di H2O mai rilevato era enormemente ingombrante. Se tutti gli oceani sulla Terra fossero moltiplicati per 140 trilioni, solo allora sarebbero uguali alla singola nube spaziale.
Anche la Via Lattea è arrivata seconda. La vasta distesa è stata calcolata per contenere 4.000 volte meno vapore acqueo di questa cosa. Tuttavia, la dimensione non era la sua unica sorpresa. L'era della nuvola è la prova che l'acqua esiste per quasi quanto l'universo stesso.
Ma non è tutto. Il vapore circonda un buco nero degno della sua presenza. L'APM 08279 + 5255 è un quasar supermassiccio, uno degli oggetti più potenti e luminosi nello spazio. L'APM 08279 + 5255 potrebbe ingoiare 20 miliardi del nostro Sole in una volta e irradia più energia di un quadrilione di soli.
La nuvola rivelò anche che c'era abbastanza gas presente per gonfiare il buco nero in un vero mostro, circa sei volte più grande della sua dimensione attuale.
1 Comportamento dell'acqua risolto
Nessun liquido batte l'acqua quando si tratta di stranezze. Mentre altri fluidi diventano più densi mentre solidificano, l'acqua diventa più leggera. È la ragione per cui gli iceberg galleggiano e i laghi non congelano fino in fondo. L'acqua ha una tensione superficiale insolitamente dura e un alto punto di ebollizione. Rispetto alla maggior parte dei liquidi, un numero sorprendente di sostanze chimiche si dissolve in acqua.
Nel 2018, gli scienziati hanno scoperto la risposta elusiva a ciò che rende l'acqua diversa da qualsiasi altro liquido. Le molecole d'acqua amano attaccarsi l'una all'altra in modo tale da assomigliare a una piramide. Occorrono cinque molecole per creare un ammasso piramidale, che può attaccarsi agli altri per formare piramidi più grandi.
In mezzo al festival in Egitto c'è una disposizione caotica di altre molecole. Stranamente, è la duplice natura del modello e del caos che consente all'acqua di avere le sue proprietà uniche.
I ricercatori hanno dimostrato questo quando hanno regolato le molecole e fatto il ghiaccio. Giocare con le piramidi cancellava anche le altre proprietà speciali dell'acqua. Tuttavia, l'acqua "normale" è mortale per la vita. Senza le sue proprietà bizzarre, il sangue non può scorrere e i nutrienti non possono essere assorbiti.