- Tham gia
- 21/6/2013
- Bài viết
- 205
Trong môi trường không trọng lực, ngọn lửa sẽ thành quả cầu lửa, bề mặt chất lỏng trở nên bền chặt hơn...
Những hiện tượng vật lý thường ngày như lửa cháy, âm thanh… có thể thay đổi tính chất và trở nên khác lạ dưới tác động của môi trường không trọng lực. Dưới đây là một số thí nghiệm do các nhà khoa học thực hiện giúp chúng ta hiểu hơn về hiện tượng này.
1. Ngọn lửa trở thành cầu lửa
Thuật ngữ “ngọn lửa” sở dĩ có tên như vậy là bởi vì nó có “ngọn”. Lửa cháy nhờ oxy, sản phẩm tạo thành là khí CO2 và hơi nước. CO2 và hơi nước bay lên, thay thế bằng Oxy tinh khiết nhằm duy trì sự cháy, tạo nên một ngọn lửa có hình dạng như chúng ta vẫn thấy. Nhưng trong môi trường vô trọng lực, ngọn lửa không còn “ngọn” nữa, mà trở thành một quả cầu lửa.
Khi không có lực hấp dẫn, những hiện tượng vật lý thông thường như sự đối lưu của khí là không tồn tại. Vậy nên khi đốt một que diêm, khí CO2 thay vì bay lên sẽ tập hợp xung quanh ngọn lửa, tạo thành màng chắn. Ngọn lửa vẫn cháy nhờ Oxy, cho đến khi oxy bên trong lớp màng chắn cạn kiệt.
Hình dạng ngọn lửa hàng ngày chúng ta thấy là do không khí được đốt nóng bay hướng lên trên. Nhưng khi không có trọng lực, ngọn lửa sẽ tỏa ra các hướng, đốt cháy bất kì phân tử Oxy nào bắt được. Nên có thể nói ngọn lửa trong môi trường này có nhiệt độ và độ sáng thấp hơn. Và nếu đốt xăng, chúng ta sẽ thực sự có một quả cầu lửa trôi trong không gian.
Còn với hiện tượng nước đun sôi thì sao nhỉ?
Hình ảnh nước đun sôi khi ở trong môi trường có trọng lực (trái) và không có trọng lực (phải).
Tương tự với việc đun sôi nước. Trong điều kiện thông thường, nước sôi sẽ cho ra các bọt khí nổi lên trên. Nhưng trong không gian, các bong bóng khí thay vì nổi lên trên, lại tập trung chính giữa lòng chất lỏng, cho đến khi tạo thành một bong bóng cực lớn.
2. Bề mặt chất lỏng trở nên bền hơn
Một thí nghiệm nhỏ được tiến hành như sau: Thử lấy một chiếc vòng nối với một chiếc que làm tay cầm rồi nhúng vào nước. Khi nhấc ra theo phương ngang, bạn sẽ có cảm giác bề mặt nước được giữ lại bên trong lòng chiếc vòng, nhưng sau đó sẽ vỡ ra. Điều này được hiểu đơn giản là do tác động của trọng lực, nhưng khi trọng lực bằng 0 thì điều gì sẽ xảy ra?
Câu trả lời là trong môi trường vô trọng lực, chiếc vòng của bạn khi nhấc ra sẽ có một lớp màng nước, và nó rất bền, giống như đã chuyển thành chất dẻo vậy. Các nhà khoa học lý giải, do trong điều kiện bình thường, dưới tác động của trọng lực, sức căng bề mặt bị lực hướng xuống khiến lớp màng nước tan vỡ.
Còn trong môi trường vô trọng lực, không còn lực hướng xuống, nước chỉ còn nhiệm vụ duy trì liên kết. Liên kết này khá bền, dù lắc mạnh cũng không thể phá vỡ, trừ khi có một vật khác tác động vào nó.
3. Dao động âm thanh biến đổi không ngừng
Khi trọng lực được bỏ qua, những nhà khoa học có thể nghiên cứu các lực tác động khác lên vật thể một cách rõ ràng hơn, và một trong số đó là dao động âm thanh.
Nhà khoa học kiêm phi hành gia của NASA - Donald Pettit đã thực hiện thí nghiệm nghiên cứu về tác động của sóng âm lên một giọt nước khi trọng lực gần như bằng không. Và kết quả thật đáng kinh ngạc. Bề mặt nước lúc này rất bền đã giúp thể hiện rất rõ tác động của âm thanh. Việc tăng giảm tần số âm có thể khiến nước từ gợn sóng đến nổ tung.
4. Sự tĩnh điện trong môi trường vô trọng lực
Hiện tượng tĩnh điện vốn đã vô cùng kỳ lạ và khi đặt một hiện tượng này vào trong môi trường vô trọng lực, kết quả sẽ khiến bạn ngạc nhiên hơn nữa.
Nhà khoa học của NASA - Donald Pettit lần này tiến hành thí nghiệm về sự tác động của tĩnh điện trong môi trường vô trọng lực. Ông lấy một kim đan, tĩnh điện cho nó, rồi thả một giọt nước.
Giọt nước lúc này sẽ xoay xung quanh que đan. Với việc trọng lực không còn, lực tĩnh điện lúc này có tính chất gần giống với trọng lực. Lúc này, chiếc kim đan đóng vai trò là một vật phát ra lực hấp dẫn tương tự như Trái đất.
Ngoài ra, ông còn thực hiện một thí nghiệm khác gồm muối đựng trong túi nhựa trong và được lắc lên trong môi trường không hề có lực hấp dẫn. Một thời gian sau, các hạt muối tự động gắn vào nhau. Với kết quả này, nhiều thí nghiệm khác đã được thực hiện.
Sau cùng, các nhà khoa học đưa ra kết luận: trong môi trường vô trọng lực, các hạt nhỏ sau nhiều lần va phải nhau sẽ tạo ra lực tĩnh điện và liên kết lại. Điều này mở ra một hướng nghiên cứu mới về việc hình thành các hành tinh trong vũ trụ.
5. Siêu sinh vật phát triển
Hầu hết mọi sinh vật sống trên Trái đất chúng ta đang thấy có hình dạng, thói quen như vậy là nhờ vào trọng lực. Khi không còn lực hấp dẫn, hầu hết mọi thứ đều trở nên mất kiểm soát. Cá bơi lòng vòng, mèo và chim bồ câu mất thăng bằng, thậm chí các tế bào cũng chịu ảnh hưởng.
Rêu sẽ có hình dạng như thế này trong môi trường không trọng lực.
Rêu cũng giống các loài thực vật khác, đều phát triển theo hướng ngược với trọng lực, vươn lên khỏi mặt đất và hướng về phía Mặt trời. Nhưng mất đi lực hấp dẫn, rêu mất đi phương hướng và phát triển theo cách… kì quặc - hình xoắn ốc.
Tuy nhiên, không phải tất cả sinh vật đều phát triển giống như thế. Rêu là loài thực vật duy nhất phát triển trong môi trường vô trọng lực theo một hình nhất định, trong khi tất cả các loài thực vật khác khi mất đi phương hướng đều phát triển theo hướng ngẫu nhiên với tốc độ giảm đi đáng kể. Các nhà khoa học hiện vẫn đang cố gắng nghiên cứu để lý giải được hiện tượng này.
Vi khuẩn sẽ phát triển với tốc độ nhanh chóng mặt trong không gian.
Các nhà khoa học đã thử đưa khuẩn salmonella - vi khuẩn gây ngộ độc thức ăn vào trong không gian và khi trở về, mức độ nguy hiểm của nó tăng gấp 3 lần. Tương tự đối với các loại vi khuẩn khác, tốc độ tăng trưởng của nó tăng đến mức đáng kinh ngạc.
Và một loài sinh vật khác cũng được hỗ trợ trong môi trường vô trọng lực: gián. Điều này có lẽ cũng không gây ngạc nhiên, vì gián là một loài có sức thích nghi khủng khiếp, bằng chứng là việc từ khi xuất hiện, trải qua hàng trăm triệu năm, hình dạng của chúng gần như không thay đổi. Nhưng khi đưa ra ngoài không gian, chúng còn trở thành… siêu gián - nhanh hơn, dẻo dai, bền bỉ hơn và tốc độ phát triển cũng tăng đáng kể.
Còn loài người, rất tiếc chúng ta sẽ không trở thành siêu nhân. Hầu hết cơ chế hoạt động của cơ thể người phụ thuộc vào trọng lực, vậy nên khi bước vào không gian, các chất lỏng lưu thông trong cơ thể sẽ tập trung tại một vùng, thường là mặt. Vậy nên những nhà du hành vũ trụ khi trở về có khuôn mặt phình to so với bình thường.
Những hiện tượng vật lý thường ngày như lửa cháy, âm thanh… có thể thay đổi tính chất và trở nên khác lạ dưới tác động của môi trường không trọng lực. Dưới đây là một số thí nghiệm do các nhà khoa học thực hiện giúp chúng ta hiểu hơn về hiện tượng này.
1. Ngọn lửa trở thành cầu lửa
Thuật ngữ “ngọn lửa” sở dĩ có tên như vậy là bởi vì nó có “ngọn”. Lửa cháy nhờ oxy, sản phẩm tạo thành là khí CO2 và hơi nước. CO2 và hơi nước bay lên, thay thế bằng Oxy tinh khiết nhằm duy trì sự cháy, tạo nên một ngọn lửa có hình dạng như chúng ta vẫn thấy. Nhưng trong môi trường vô trọng lực, ngọn lửa không còn “ngọn” nữa, mà trở thành một quả cầu lửa.
Hình dạng ngọn lửa hàng ngày chúng ta thấy là do không khí được đốt nóng bay hướng lên trên. Nhưng khi không có trọng lực, ngọn lửa sẽ tỏa ra các hướng, đốt cháy bất kì phân tử Oxy nào bắt được. Nên có thể nói ngọn lửa trong môi trường này có nhiệt độ và độ sáng thấp hơn. Và nếu đốt xăng, chúng ta sẽ thực sự có một quả cầu lửa trôi trong không gian.
Còn với hiện tượng nước đun sôi thì sao nhỉ?
Hình ảnh nước đun sôi khi ở trong môi trường có trọng lực (trái) và không có trọng lực (phải).
Tương tự với việc đun sôi nước. Trong điều kiện thông thường, nước sôi sẽ cho ra các bọt khí nổi lên trên. Nhưng trong không gian, các bong bóng khí thay vì nổi lên trên, lại tập trung chính giữa lòng chất lỏng, cho đến khi tạo thành một bong bóng cực lớn.
2. Bề mặt chất lỏng trở nên bền hơn
Một thí nghiệm nhỏ được tiến hành như sau: Thử lấy một chiếc vòng nối với một chiếc que làm tay cầm rồi nhúng vào nước. Khi nhấc ra theo phương ngang, bạn sẽ có cảm giác bề mặt nước được giữ lại bên trong lòng chiếc vòng, nhưng sau đó sẽ vỡ ra. Điều này được hiểu đơn giản là do tác động của trọng lực, nhưng khi trọng lực bằng 0 thì điều gì sẽ xảy ra?
Câu trả lời là trong môi trường vô trọng lực, chiếc vòng của bạn khi nhấc ra sẽ có một lớp màng nước, và nó rất bền, giống như đã chuyển thành chất dẻo vậy. Các nhà khoa học lý giải, do trong điều kiện bình thường, dưới tác động của trọng lực, sức căng bề mặt bị lực hướng xuống khiến lớp màng nước tan vỡ.
Còn trong môi trường vô trọng lực, không còn lực hướng xuống, nước chỉ còn nhiệm vụ duy trì liên kết. Liên kết này khá bền, dù lắc mạnh cũng không thể phá vỡ, trừ khi có một vật khác tác động vào nó.
3. Dao động âm thanh biến đổi không ngừng
Khi trọng lực được bỏ qua, những nhà khoa học có thể nghiên cứu các lực tác động khác lên vật thể một cách rõ ràng hơn, và một trong số đó là dao động âm thanh.
Nhà khoa học kiêm phi hành gia của NASA - Donald Pettit đã thực hiện thí nghiệm nghiên cứu về tác động của sóng âm lên một giọt nước khi trọng lực gần như bằng không. Và kết quả thật đáng kinh ngạc. Bề mặt nước lúc này rất bền đã giúp thể hiện rất rõ tác động của âm thanh. Việc tăng giảm tần số âm có thể khiến nước từ gợn sóng đến nổ tung.
4. Sự tĩnh điện trong môi trường vô trọng lực
Hiện tượng tĩnh điện vốn đã vô cùng kỳ lạ và khi đặt một hiện tượng này vào trong môi trường vô trọng lực, kết quả sẽ khiến bạn ngạc nhiên hơn nữa.
Nhà khoa học của NASA - Donald Pettit lần này tiến hành thí nghiệm về sự tác động của tĩnh điện trong môi trường vô trọng lực. Ông lấy một kim đan, tĩnh điện cho nó, rồi thả một giọt nước.
Ngoài ra, ông còn thực hiện một thí nghiệm khác gồm muối đựng trong túi nhựa trong và được lắc lên trong môi trường không hề có lực hấp dẫn. Một thời gian sau, các hạt muối tự động gắn vào nhau. Với kết quả này, nhiều thí nghiệm khác đã được thực hiện.
Sau cùng, các nhà khoa học đưa ra kết luận: trong môi trường vô trọng lực, các hạt nhỏ sau nhiều lần va phải nhau sẽ tạo ra lực tĩnh điện và liên kết lại. Điều này mở ra một hướng nghiên cứu mới về việc hình thành các hành tinh trong vũ trụ.
5. Siêu sinh vật phát triển
Hầu hết mọi sinh vật sống trên Trái đất chúng ta đang thấy có hình dạng, thói quen như vậy là nhờ vào trọng lực. Khi không còn lực hấp dẫn, hầu hết mọi thứ đều trở nên mất kiểm soát. Cá bơi lòng vòng, mèo và chim bồ câu mất thăng bằng, thậm chí các tế bào cũng chịu ảnh hưởng.
Rêu sẽ có hình dạng như thế này trong môi trường không trọng lực.
Rêu cũng giống các loài thực vật khác, đều phát triển theo hướng ngược với trọng lực, vươn lên khỏi mặt đất và hướng về phía Mặt trời. Nhưng mất đi lực hấp dẫn, rêu mất đi phương hướng và phát triển theo cách… kì quặc - hình xoắn ốc.
Tuy nhiên, không phải tất cả sinh vật đều phát triển giống như thế. Rêu là loài thực vật duy nhất phát triển trong môi trường vô trọng lực theo một hình nhất định, trong khi tất cả các loài thực vật khác khi mất đi phương hướng đều phát triển theo hướng ngẫu nhiên với tốc độ giảm đi đáng kể. Các nhà khoa học hiện vẫn đang cố gắng nghiên cứu để lý giải được hiện tượng này.
Vi khuẩn sẽ phát triển với tốc độ nhanh chóng mặt trong không gian.
Các nhà khoa học đã thử đưa khuẩn salmonella - vi khuẩn gây ngộ độc thức ăn vào trong không gian và khi trở về, mức độ nguy hiểm của nó tăng gấp 3 lần. Tương tự đối với các loại vi khuẩn khác, tốc độ tăng trưởng của nó tăng đến mức đáng kinh ngạc.
Và một loài sinh vật khác cũng được hỗ trợ trong môi trường vô trọng lực: gián. Điều này có lẽ cũng không gây ngạc nhiên, vì gián là một loài có sức thích nghi khủng khiếp, bằng chứng là việc từ khi xuất hiện, trải qua hàng trăm triệu năm, hình dạng của chúng gần như không thay đổi. Nhưng khi đưa ra ngoài không gian, chúng còn trở thành… siêu gián - nhanh hơn, dẻo dai, bền bỉ hơn và tốc độ phát triển cũng tăng đáng kể.
Còn loài người, rất tiếc chúng ta sẽ không trở thành siêu nhân. Hầu hết cơ chế hoạt động của cơ thể người phụ thuộc vào trọng lực, vậy nên khi bước vào không gian, các chất lỏng lưu thông trong cơ thể sẽ tập trung tại một vùng, thường là mặt. Vậy nên những nhà du hành vũ trụ khi trở về có khuôn mặt phình to so với bình thường.
* Bài viết có sử dụng tư liệu tham khảo từ các nguồn: Cracked, Universetoday, Wikipedia...
Hiệu chỉnh bởi quản lý:
