piątek, 26 lipca 2013

Początki pisma

Trudno wyobrazić sobie funkcjonowanie we współczesnym świecie bez umiejętności czytania i pisania. W Europie jednak 3% ludzi jej nie posiada, a w innych częściach świata analfabetyzm jest nadal bardzo powszechny – dotyczy połowy ludności Afryki, jednej trzeciej Azji i 15% Ameryki Południowej. Zmiany jednak następują, o czym świadczy wzrost popularności telefonów komórkowych i coraz większa dostępność internetu, które to wymagają znajomości pisma. My zadamy sobie pytanie, jak to się wszystko zaczęło? Dlaczego zaczęliśmy korzystać z pisma i jakie były jego początki?

Znaczące obrazy

Zanim pojawiło się pismo, nasi przodkowie malowali na ścianach jaskiń wizerunki ludzi i zwierząt. Miejsca, gdzie były one umieszczane, pełniły prawdopodobnie funkcje obrzędowe (czyli związane z wierzeniami), podobnie jak dzisiejsze świątynie. W półmroku jaskiń, oświetlanych ogniem, rysunki musiały robić wielkie wrażenie na ówczesnych ludziach. Nie inaczej jest dzisiaj, na przykład w najstarszej galerii naskalnej Europy – liczącej 31 tysięcy lat Jaskini Chauveta. Znajdują się tam wyobrażenia ówcześnie żyjących na terenie dzisiejszej Francji zwierząt – nosorożców, mamutów, lwów czy reniferów. Są tam też liczne odciski ludzkich dłoni, prawdopodobnie będące pozostałością ważnych dla ich autorów rytuałów (być może pozostawiły je dłonie szamanów). 

Wizerunek nosorożca w Jaskini Chauveta

Naskalny rysunek koni z Jaskini Chauveta

Oprócz malarstwa naskalnego odnajdywanego w wielu miejscach na świecie nasi przodkowie wykonywali także naskalne ryty, czyli petroglify. One również wyobrażały zazwyczaj zwierzęta, w wielu z nich jednak dostrzec można (podobnie jak w malarstwie) uproszczone symbole. Z czasem ewoluowały one w bliższą pismu formę – piktogramy.

Ryty naskalne przedstawiające zwierzęta. Zdjęcie: Greg Willis

Tajemnicze hieroglify

Hieroglifami określamy starożytne pismo obrazkowe, czyli piktogramy. Ich nazwa pochodzi z greki i oznacza „święte inskrypcje”. Najlepiej zbadanymi hieroglifami są te stworzone przez starożytnych Egipcjan, dla których był to pierwszy rodzaj używanego pisma. Zapomniane przez wieki zostały ponownie odczytane przez Jeana-François Champolliona w 1822 roku. Studiował on inskrypcje wyryte na słynnym Kamieniu z Rosetty, na którym znajdował się obok hieroglifów także tekst grecki, odczytany znacznie wcześniej. Porównanie obu tekstów oraz znajomość koptyjskiego, najpóźniejszej formy języka Egipcjan, pozwoliły Champollionowi odczytać starożytne znaki.

Kamień z Rosetty

Pismo hieroglificzne zawierało trzy rodzaje znaków – fonetyczne, ideograficzne i determinatywy. Te ostatnie określały znaczenie następujących po nich znaków, na przykład wskazując, że określają one bóstwo. Znaki fonetyczne służyły odczytaniu brzmieniu. Ideogramy oznaczały za pomocą symboli konkretne rzeczy i zjawiska. Pismo hieroglificzne było na tyle skomplikowane, że umiejętność posługiwania się nim należała jedynie do bardzo nielicznej grupy zawodowych pisarzy i kapłanów. Z czasem hieroglify ewoluowały w stronę bardziej abstrakcyjnego pisma demotycznego i hieratycznego, którym można było posługiwać się znacznie szybciej.

Hieroglify egipskie

Nie tylko starożytni Egipcjanie posługiwali się piktogramami, które nazywamy hieroglifami. Używali ich także Majowie, Aztekowie, starożytni Hetyci czy Chińczycy. Pismo tych ostatnich oparte było na ideogramach na równi ze znakami fonetycznymi. Co ciekawe i dzisiaj powstają w nim nowe znaki. Współczesne pismo chińskie zawiera jednak niewiele, bo około 5% ideogramów.
Pismo chińskie z czasów dynastii Song (960-1279)

Pismo Majów przez lata pozostawało nierozszyfrowane aż do XIX wieku. Pierwotny zapis hieroglificzny, który często pełnił funkcje ozdobne, z czasem ewoluował w stronę zapisu głoskowego. Ten naturalny proces rozwoju służył najpewniej uproszczeniu czynności pisania, podobnie jak miało to miejsce w Egipcie. Pismo Azteków, które wywodziło się od pisma Majów, było od niego mniej wyrafinowane i opierało się głównie na piktogramach.

Pismo Majów

Z czasem, wraz ze wzrostem liczby pojęć i potrzebą szybkiego oraz bardziej powszechnego posługiwania się pismem, najbardziej popularnym jego rodzajem stał się używany przez nas alfabet. W nim jeden znak odpowiada jednej głosce języka. Dlatego też znaków jest znacznie mniej, można ich używać do określania dowolnej liczby słów. Alfabet został wynaleziony przez ludy semickie zamieszkujące Syrię i Palestynę. Z czasem, za sprawą greki, alfabetu łacińskiego i łacińskiego stał się on najpowszechniejszym sposobem zapisywania ludzkich myśli.

wtorek, 23 lipca 2013

Jak odkrywaliśmy Ziemię - czas wielkich odkryć geograficznych

Ludzkość opanowała większość Ziemi znacznie wcześniej, niż stworzono dokładne mapy naszej planety. To, co nazywamy odkrywaniem nowych lądów najczęściej było odkryciem ich dla Europejczyków, gdyż ludzie... już tam byli. Mimo to czas Wielkich Odkryć Geograficznych, który miał miejsce na przełomie XV i XVI wieku, był dla nauki niezwykle istotny. Wtedy tworzył się nasz obraz świata jako całości.

Mapa świata z 1587 roku autorstwa Rumolda Mercatora

Portugalska droga do Indii

Europejczyków do odkryć pchała nie tylko ciekawość, lecz przede wszystkim względy ekonomiczne. Poszukiwali na wschodzie (do którego drogę zastępowała Turcja, narzucając astronomiczne ceny importowanych towarów) dostępu do przypraw i metali szlachetnych, przede wszystkim złota. Taka była też motywacja portugalskiego żeglarza Bartolomeo Diaza, który w 1487 roku odkrył i opłynął Przylądek Dobrej Nadziei, otwierając drogę morską do Indii. Był to wielki sukces wieloletnich starań Portugalii, która za rządów Henryka Żeglarza aktywnie wspierała konstruktorów, astronomów, kartografów, uczonych i samych żeglarzy. Efektem ich działań było między innymi skonstruowanie szybkiego i bezpiecznego okrętu, doskonałego do dalszych podróży morskich – karaweli. Był on ładowny, stabilny i wyposażony w tak zwane żagle łacińskie. Dzięki nim mógł żeglować przy wykorzystaniu bocznych wiatrów, które podczas podróży oceanicznych zdarzały się często.

Karawela
Odkrycie Bartolomeo Diaza wykorzystane zostało w ekspedycji kolejnego wielkiego żeglarza – Vasco da Gamy. Po opłynięciu Przylądka Dobrej Nadziei w 1497 roku skierował się on na północ, wzdłuż wschodniego wybrzeża Afryki. Następnie przepłynął Ocean Indyjski i dotarł do portu Kalikat. Mimo, iż dla Portugalii odkrycie nowego szlaku handlowego było niezwykle ważne, początkowo handel z Indiami nie przebiegał bez przeszkód, także wobec konkurencji ze strony Muzułmanów. Skłoniło to Vasco da Gamę do przygotowania kolejnej, już zbrojnej wyprawy do Indii, podczas której zniszczył flotę Kalikatu i prowadził działalność piracką wymierzoną w statki arabskie. W tak krwawy sposób, charakterystyczny zresztą dla europejskiego kolonializmu, udało się Portugalii zapanować nad drogą na wschód.

Hiszpania i Nowy Świat

Hiszpania podjęła wyzwanie, jakie rzuciła jej Portugalia – zdobycia dostępu do bogactw Indii. Postanowiła jednak wyznaczyć własną drogę na Wschód, podążając w przeciwnym kierunku. Podróż morska przez niezmierzony Ocean Atlantycki nie była pomysłem, aż tak szalonym, jak mogłoby się wydawać. Ówcześnie panowało już przekonanie o kulistości Ziemi, a Kolumb dysponował obliczeniami, według których zachodnia droga do Indii powinna być znacznie krótsza od wschodniej. Nie znano wtedy jeszcze obwodu naszej planety i nie przypuszczano, że na drodze do krajów orientu stoi nieznany kontynent.

Astrolabium - przyrząd wynaleziony przez arabskich astronomów, którym posługiwał się Kolumb, by obliczyć szerokość geograficzną na jakiej znajduje się jego flota. Zdjęcie: Ragesoss

Kolumb uzyskawszy poparcie dla swojej wyprawy od króla Hiszpanii, wyruszył w 1492 roku w swoją podróż trzema statkami nazwanymi Nina, Pinta i Santa Maria. Po drodze niemalże doszło do buntu podążających w nieznane marynarzy, a i sam Kolumb był zaniepokojony przedłużającym się rejsem. Wreszcie natrafił na wyspy należące do Karaibów, gdzie poznał pierwszych Indian, jak nazwał mieszkańców nowo odkrytego lądu. Kolumb był przekonany, że dotarł do Azji i zaskoczyło go, że nie może znaleźć jej słynnych przypraw ani kruszców. W czasie czterech wypraw, kiedy dotarł aż do Ameryki Środkowej, Zatoki Honduraskiej i Przesmyku Panamskiego, nie zdobył dla Hiszpanii bogactw, o których marzył. Zrobili to natomiast, nie licząc się z niczym i nikim, jego następcy – konkwistadorzy, odpowiedzialni za upadek państwa Azteków i imperium Inków.

Pierwsza podróż dookoła świata

Gdy odkryto, że po drugiej stronie Przesmyku Panamskiego znajduje się Ocean Spokojny, pozostało podjąć się jego eksploracji. Zdecydował się na to, ze wsparciem króla Hiszpanii Ferdynand Magellan. W 1519 roku stanął na czele floty pięciu statków, które wyruszyły ku Ameryce Południowej, aby opłynąć ją od strony południowej. Cieśnina, którą odkryli (dzisiaj zwana Cieśniną Magellana) znajdowała się pomiędzy Ziemią Ognistą i Patagonią będąc wyczekiwaną drogą na Zachód. Dla ekspedycji zaczął się wtedy jednak najtrudniejszy etap podróży – sześciomiesięczna żegluga przez Ocean Spokojny. Załoga musiała zmagać się z brakiem żywności i szkorbutem, chorobą wywoływaną brakiem witamin. Dopiero dotarłszy do Filipin, żeglarze mogli uzupełnić zapasy. Niestety był to koniec podróży dla samego Magellana, który zginął w wyniku konfliktu z miejscową ludnością. Jego misję opłynięcia Ziemi zakończył po trzech latach od rozpoczęcia podróży tylko jeden z pięciu statków, ale i tak została ona uznana za wielki sukces. Kulistość naszej planety nie budziła już wątpliwości.

piątek, 19 lipca 2013

Wielkie bum - początek Wszechświata

Jakie były początki Wszechświata? Naukowcy nie mają wątpliwości, że wszystko zaczęło się od Wielkiego Wybuchu. Dzięki temu niezwykłemu wydarzeniu powstały galaktyki, gwiazdy, planety i wreszcie my – ludzie.


Wszechświat mniejszy od atomu

Za twórcę teorii Wielkiego Wybuchu uważa się Georgesa Lemaitre'a, który odkrył, że Wszechświat się rozszerza (zjawisko to określa się jako ucieczkę galaktyk). To spostrzeżenie doprowadziło go do wniosku, że kiedyś musiało istnieć jedno, pierwotne źródło całej kosmicznej materii, która w wyniku eksplozji rozsiała się tworząc znany nam Wszechświat. Lemaitre stworzył teorię „pierwotnego atomu”. Jak się później okazało, Wszechświat był jednak jeszcze mniejszy niż atom.

Teoria Wielkiego Wybuchu, nazywana przez jej przeciwników ironicznie „Big Bang” potrzebowała jednak uprawdopodobniających ją dowodów. Udało się je zdobyć w 1965 roku, kiedy zarejestrowano szum radiowy, dochodzący ze wszystkich stron Wszechświata. Został on uznany za pozostałość po pierwotnej eksplozji. Nazwany promieniowaniem reliktowym, stał się jednym z najsilniejszych argumentów potwierdzających teorię Big Bang.

Przed wielkim wybuchem cała materia Wszechświata skoncentrowana była w tworze o olbrzymiej gęstości, temperaturze i ciśnieniu. Jego rozmiar był równy jednej wielkości Plancka, czyli najmniejszej znanej fizyce długości. Oznacza to, że cała czasoprzestrzeń była wielkości jednego metra do -35 potęgi, czyli w jednym milimetrze mogłoby zmieścić się biliony bilionów Wszechświatów. 

Co zadziwiające u początków czasu i przestrzeni, które wcześniej nie istniały, liczyły się dosłownie ułamki sekund. Najpierw pojawiła się grawitacja, która stała się jednym z podstawowych kosmicznych oddziaływań. Wtedy Wszechświat miał już rozmiary piłki tenisowej w wyniku procesu nazywanego inflacją. Wraz z wyzwalającą się olbrzymią energią tworzyły się nowe cząstki – kwarki i leptony. Istniały też już fotony, które możemy obserwować jako promieniowanie tła. Po sekundzie od wybuchu pojawiły się neutrina, a po stu sekundach pierwsze jądra atomów helu i wodoru, oraz w śladowych ilościach innych pierwiastków. Atomy powstały dopiero po 300 000 lat, a po miliardzie pierwsze galaktyki. Wszechświat bliższy temu, jakim znamy go dzisiaj, ustabilizował się piętnaście miliardów lat po Wielkim Wybuchu.

Początek z końca

Astrofizycy zadawali sobie oczywiście wielokrotnie pytanie, jak w ogóle doszło do Wielkiego Wybuchu. Jedna z rozpatrywanych możliwości związana jest z teorią Wielkiego Kolapsu, która opisuje możliwy koniec naszego Wszechświata. Według teorii Wszechświat nie będzie rozszerzał się w nieskończoność – w pewnym momencie grawitacja odwróci ten proces. Galaktyki a po nich gwiazdy i planety zaczną zbliżać się do siebie i scalać. To samo spotka atomy, aż rozpadną się na kwarki. W ten sposób powstanie ponownie twór o olbrzymiej energii, który może eksplodować w kolejnym Wielkim Wybuchu.

Trzeba zaznaczyć, że jest to tylko jedna z teorii dotyczącej dalszych losów naszego Wszechświata. Wszystko zależne jest od siły grawitacji, która z kolei zależy od ilości materii we Wszechświecie. Jeśli grawitacja przeciwdziałająca jego ekspansji będzie wystarczająco silna, to teoria Wielkiego Kolapsu może rzeczywiście się sprawdzić. Możliwe jednak, że Wszechświat zatrzyma się w pewnym momencie, ani nie rozszerzając się, ani nie kurcząc. Zdarzyć się też może, że jego ekspansja będzie trwała w nieskończoność, doprowadzając do ostatecznego, kosmicznego ochłodzenia, „śmierci cieplnej”. Obecnie jednak nie brakuje dowodów na ciągłe dynamiczne rozszerzanie się Wszechświata, będące skutkiem najbardziej doniosłego wydarzenia w historii – Wielkiego Wybuchu.

wtorek, 16 lipca 2013

Dżungla - cenna ostoja życia

Słusznie nazywana jest zielonymi płucami Ziemi. Dżungla – tropikalny las deszczowy, to miejsce, gdzie żyją nieprzebrane ilości gatunków zwierząt i roślin. Ochrona tego fascynującego świata jest dla ludzkości obowiązkiem i wyzwaniem.


Czym jest dżungla

Dżungla to las występujący w klimacie równikowym, tam gdzie jest równocześnie bardzo ciepło i wilgotno. Temperatura w tych stabilnych przez cały rok warunkach wynosi około 25°C, a ulewne deszcze zdarzają się prawie codziennie. Pozwala to na występowanie niezwykle bujnej i bogatej w rozliczne formy roślinności. Jeden hektar dżungli może porastać aż sto gatunków wysokich drzew, pod którymi znajdują się liczne rośliny cieniolubne (do dna dżungli dociera stosunkowo niewiele światła) i paprocie. Za bogactwem roślinności idzie olbrzymia różnorodność fauny. Oprócz tej, którą widać i słychać w dusznym i głośnym ekosystemie lasu deszczowego, dżungla skrywa tysiące gatunków bezkręgowców.

Tuż przy ziemi

Dno dżungli to strefa, gdzie występuje wielka ilość grzybów i pleśni, które sprawiają, że proces rozkładu liści drzew jest nawet dziesięciokrotnie szybszy niż w lasach naszego klimatu. Ta żyzna gleba jest jednak szybko wypłukiwana przez częste opady, przez co korzenie drzew zmuszone są do sprawnego pozyskiwania substancji odżywczych, układając się w swego rodzaju „podskórną” siatkę.


Dżungla, fot. Nomo michael hoefner / zwo5.de

Do dna dżungli dociera bardzo niewiele światła, co wpływa na specyfikę występującej tam roślinności. O ile w znanych nam lasach możemy zobaczyć na przykład kwiaty, w lesie tropikalnym są one nieliczne. Potrafią za to wyrastać z pni drzew, które są dla nich lepszym gospodarzem niż stosunkowo jałowa gleba. Krajobraz dna dżungli obfituje za to w opadłe liście i gałęzie oraz wspomniane już rośliny cieniolubne czy paprocie, które również dobrze znoszą małą ilość światła. W tym środowisku dobrze czują się też grzyby, porastające zalegające na ziemi liście.

Cieniolubna fittonia albivenis, fot. H. Zell

Gnijące drewno stanowi doskonały pokarm dla różnych gatunków chrząszczy, takich jak termity, które stanowią ważny element łańcucha pokarmowego, będąc pożywieniem mrówek, ptaków, płazów czy, z większych zwierząt, mrówkojada czteropalczastego. W niskiej strefie lasu deszczowego żyją też liczne gatunki innych bezkręgowców, na które poluje na przykład mieszkający w norkach w ziemi lub dziuplach, ptasznik potocznie zwany tarantulą. Z większych zwierząt stąpających po ziemi w dżungli czasem można spotkać słonia, nosorożca czy tapira. Ze względu na niewielką ilość opadłych liści stanowiących ich pokarm występują jednak rzadko. Częściej spotkać można natomiast żywiące się bulwami, korzeniami czy leżącymi na ziemi owocami i orzechami takie zwierzęta jak (w zależności od obszaru występowania) antylopa karłowata, kanczyl indyjski czy aguti.


Antylopa karłowata, fot. Mirko Raner

Ponad ziemią i w koronach drzew

Im dalej od ziemi tym więcej światła. Oczywiście wysokie drzewa mają do niego nieograniczony dostęp, inne rośliny muszą zadać sobie sporo trudu, by zdobyć dostęp do słońca. Zakorzenione w glebie dżungli pnącza, wśród nich zdrewniałe liany, potrafią wspinać się po gałęziach drzew aż do ich wierzchołków. Gdy docierają już tak wysoko, wypuszczają liście i kwiaty. Niezwykłym przykładem szkodliwego dla swojego gospodarza pnącza, które ostatecznie samo staje się pustym w środku drzewem jest figowiec. Oplata on drzewo-podporę, często niszcząc je przez odcięcie dopływu światłą. Figowiec występuje w formie tak zwanego epifitu, czyli rośliny uzyskującej dostęp do światła sadowiąc się na drzewie. Większość takich roślin, obficie porastających wysokie drzewa nie prowadzi pasożytniczego trybu życia, lecz jedynie walczy o dostęp do światła.

Epifity, fot. Gérard Vigo

Wysoko w koronach drzew i w środkowej partii lasu deszczowego występuje wiele różnych zwierząt. Z gałęzi na gałąź w poszukiwaniu owoców skaczą małpy, takie jak gibony. Pojedyncze drzewa zasiedlają orangutany, a liści poszukują wyjce czy leniwce. Bytują tu też drapieżniki, takie jak azjatycka pantera mglista, która z łatwością przeskakuje z drzewa na drzewo. Oczywiście nie brakuje także ptaków – w Ameryce południowej spotkać można arę błękitną i tukana, a w Azji dzioborożca.


Pantera mglista, fot. Cathleena Beams

Królami sklepienia dżungli są orły. Największy z nich, harpia z Ameryki Południowej, potrafi upolować i przenieść do gniazda małpę. Inne, jak azjatycki małpożer czy afrykański wojownik wspaniały są równie skutecznymi drapieżnikami doskonałymi w manewrach wśród korony lasu deszczowego.


Harpia, fot. Michael Schamis

Dżungla jest niezwykłym ekosystemem, który niestety jest zagrożony. Winny jest człowiek i jego ekspansywność. Wyrąb lasu deszczowego i wyniszczanie całych gatunków zwierząt czynią z nas najbardziej skutecznego, niestety, drapieżnika i szkodnika w przyrodzie. Dlatego naszym obowiązkiem są starania o zachowanie niezwykłego świata dżungli.

piątek, 12 lipca 2013

Zanim zapanowały dinozaury - pradawne morza

Prehistoryczne życie większości z nas kojarzy się z panowaniem gigantycznych gadów – dinozaurów. To ich kopalne szczątki robią największe wrażenie, pobudzając wyobraźnię. Zanim jednak zapanowały dinozaury, na Ziemi żyły nie mniej fascynujące zwierzęta.

Pierwotna zupa i bakteryjni kosmici

Życie na naszej planecie rozpoczęło się w morzach od prostych form bakteryjnych. Najprawdopodobniej powstały one w wyniku reakcji chemicznych pierwiastków znajdujących się w morskiej „pierwotnej zupie”, wodzie nasyconej metanem, amoniakiem i wodorem. Pod wpływem wyładowań elektrycznych w ziemskiej atmosferze powstawały najprawdopodobniej pierwsze aminokwasy, które dały początek życiu.

Możliwe jednak, że historia tętniącej życiem Ziemi zaczęła się inaczej. Zwolennicy tak zwanej teorii panspermii twierdzą, że proste formy bakteryjne dotarły do nas z kosmosu przyniesione przez meteoroidy lub komety. Wiele dotychczas przeprowadzonych eksperymentów dowodzi, że bakterie potrafią przetrwać nawet podróż kosmiczną. O ich żywotności mogą też wiele powiedzieć badacze ekstremofilów, czyli organizmów umiejących żyć w warunkach, które przez lata uważaliśmy za całkowicie jałowe. Teoria panspermii, chociaż wiarygodna, nie znalazła jednak jeszcze potwierdzenia w dowodach.

Najstarsze skamieliny

Niezależnie od tego, jak życie na Ziemi się zaczęło, wiemy na pewno, że istniało już ponad 3 miliardy lat temu. Taki wiek ma najstarsza znaleziona skamielina bakterii. Z tego okresu pochodzą też skamieliny, do których obserwacji niepotrzebny jest mikroskop. To stromality, czyli szczątki kolonii sinic. Podobne tym pierwszym śladom życia na ziemi formacje można obserwować też dzisiaj.

Współczesne stromality. Autor: Paul Harrison

Morskie życie z czasem ewoluowało w bardziej skomplikowane formy. Komórki prokariontów nie zawierały jeszcze jądra, ale zdolne były do rozmnażania i wytwarzania pożywienia z energii słonecznej, co było początkiem fotosyntezy. Prokarionty i dzisiaj są niezwykle powszechne, będąc zarówno pożyteczne, jak i szkodliwe dla ludzi (niektóre z nich wywołują choroby).

Należący do prokariontów Streptomyces

Kolejnym etapem rozwoju życia było powstanie eukariontów, czyli organizmów posiadających jądro z chromosomami. W uproszczeniu można powiedzieć, że całe życie na Ziemi, z wyjątkiem bakterii i prokariontów to właśnie eukarionty – w tej grupie zawiera się przebogaty świat roślin i zwierząt. Dzięki rewolucji polegającej na powstaniu jądra komórkowego także my ludzie, mogliśmy zaistnieć.

Bezkręgowce i pierwsze ryby

Eukarionty, będące początkowo prostymi, jednokomórkowymi organizmami stopniowo zaczęły ewoluować w bardziej złożone formy. W okresie kambru, czyli między 590 a 505 milionami lat temu powstały bezkręgowce. Są to zwierzęta nieposiadające szkieletu wewnętrznego, czyli kręgosłupa i czaszki. W dawnych morzach można było spotkać różne formy stawonogów, gąbek, ukwiałów czy mięsożernych ramienionogów. Istniały również tysiące gatunków roślinożernych trylobitów.

Skamielina trylobitu. Autor: Tomleetaiwan

Pierwsze ryby (czy raczej ich protoplaści) pojawiły się około 500 milionów lat temu. Poprzedzające je lancetniki, posiadające strunę grzbietową, wyznaczyły kierunek dla rozwoju kręgowców, do których należą także ludzie. Pośród rozwijających się dynamicznie ryb powstały już gatunki mięsożerne, jak ryby pancerne – plakodermy, które mogły mierzyć nawet 9 metrów długości.

Ryba pancerna. Autor: Apokryltaros

Groźnymi drapieżcami były też mięsożerne wielkoraki. Kształtem przypominające skorpiony potrafiły dorastać do dwóch metrów. Wyposażone w groźne szczypce potrafiły też szybko pływać.

Wielkorak. Autor: Nobu Tamura

Morze stanowiło idealne środowisko dla bardzo licznych organizmów. Życie jednak cechuje ciągła chęć do rozprzestrzeniania się. Musiał wreszcie przyjść czas wyjścia na ląd, o czym napiszemy niedługo.

wtorek, 9 lipca 2013

O promieniach X

Gdyby nie promienie X, czyli promienie rentgenowskie, medycyna byłaby pozbawiona jednego z podstawowych narzędzi diagnostycznych. Dzięki nim lekarz może bez dokonywania operacji zobaczyć, co kryje się we wnętrzu pacjenta i podjąć właściwe leczenie. Jak działają tajemnicze promienie i w jaki sposób zostały wynalezione?

autor: Tomáš Vendiš

U początków tego wielkiego odkrycia leżą eksperymenty z lampą próżniową (a właściwie napełnioną gazem o bardzo niskim ciśnieniu), które przeprowadzał William Crookes. Fizykowi zależało na zbadaniu wpływu elektryczności na badany gaz, dlatego w szklanej tubie lampy znajdowały się elektrody. Przepływ prądu o wysokim napięciu wewnątrz lampy pozwolił na uzyskanie tak zwanego promieniowania katodowego, będącego strumieniem elektronów o dużej energii. Okazało się ono niezwykle ciekawym obiektem do badań. Przypadkiem okazało się, że potrafi ono przenikać przez drewnianą kasetę, w której znajdowały się gotowe do naświetlenia klisze fotograficzne, powodując powstawanie na ich powierzchni cieni. Sam Crookes nie powiązał tego zjawiska z działaniem promieniowania katodowego, uznając je za skazę samych klisz.

Po licznych eksperymentach innych uczonych, między innymi Thomasa Edisona i Nikola Tesli (którego rezultaty badań były bardzo obiecujące) ostatecznie prace nad lampą Crookesa podjął Wilhelm Röntgen. Podczas prób mających sprawdzić, czy promieniowanie katodowe przenika przez szkło lampy odkrył zaskakujące zjawisko. Był to nowy rodzaj promieniowania, który potrafił przenikać przez różne materiały, między innymi drewniane pudełko, z którym eksperymentował. Jednocześnie dla promieni, które nazwał promieniami X inne materiały pozostawały nieprzenikalne.

W trakcie badań okazało się, że po umieszczeniu ręki przed lampą Crookesa możliwe się staje uwidocznienie na kliszy fotograficznej obrazu kości. Pierwszym słynnym efektem tego eksperymentu było zdjęcie ręki żony Röntgena, które obiegło świat stając się prawdziwą rewelacją. Już wtedy odkrywca wiedział, że jest to rewolucyjne odkrycie dla medycyny, umożliwiające na przykład diagnozowania złamań kości.

Zdjęcie ręki żony Wilhelma Röntgena. Na palcu widoczny pierścionek.

Od tego czasu promienie X szybko zyskały popularność, tym bardziej że lampa Crookesa była standardowym wyposażeniem wielu laboratoriów. Nowe promieniowanie było powszechnie wykorzystywane do diagnozowania złamań czy obecności w ciele ciał obcych. Rewolucja, której jednym z głównych autorów był Röntgen, przyczyniła się do otrzymania przez niego nagrody Nobla z fizyki w 1901 roku.

Niedługo okazało się, że możliwe jest obrazowanie rentgenowskie także tkanek miękkich dzięki podaniu pacjentowi tak zwanego kontrastu. Są to nieprzeniknione dla promieni X sole baru lub związki jodu. Dzięki tej metodzie można obserwować żołądek, jelita, pęcherz moczowy czy nerki.

Kolejnym rewolucyjnym zastosowaniem promieni rentgenowskich stała się tomografia. Podstawą jej działania jest obrót lampy rentgenowskiej umożliwiający dokładniejsze obrazowanie obiektu. Powstała w 1972 roku nowoczesna tomografia komputerowa pozwala na jeszcze więcej – wykonując szereg zdjęć rentgenowskich, umożliwia tworzenie nawet zdjęć 3D. Dane uzyskiwane na podstawie uzyskanych obrazów analizowane są przez komputer, dostarczając lekarzom pełnego obrazu interesującego ich fragmentu ciała pacjenta. Metoda ta wykorzystywana jest między innymi podczas obrazowania mózgu, pozwalając na wykrywanie wielu groźnych chorób.


Istnieje jeszcze jedno zastosowanie naszej wiedzy związanej z promieniami X . Dzięki niej możemy badać promieniowanie rentgenowskie pochodzącego z kosmosu. Jest ono pochłaniane przez ziemską atmosferę, wobec czego do jego rejestracji używa się satelitów. Dlaczego kosmiczne promienie X tak nas interesują? Dzięki nim możemy obserwować emitujące promieniowanie rentgenowskie czarne dziury, gwiazdy neutronowe lub białe karły. Promieniowanie rentgenowskie emituje silnie rozgrzany gaz opadający w wyniku siły grawitacji na te ciała.

Galaktyka M-31 w promieniach rentgena

Najczęściej jednak z promieniowaniem rentgenowskim spotkamy się podczas wizyty u radiologa, czyli lekarza specjalizującego się w obrazowaniu ciała człowieka z użyciem promieni X. Warto wtedy zastanowić się nad tym, jak doniosłe było odkrycie Wilhelma Röntgena.

piątek, 5 lipca 2013

Co na niebie - rodzaje chmur

Na naszym niebie oprócz przepływających „baranków” można zobaczyć także wiele innych rodzajów chmur. Zwiastują one różne zjawiska pogodowe i także dlatego warto je poznać.

Chmury kłębiaste (cumulus)

Wspomniane „baranki” to altocumulus występujące na wysokości od 2000 do 6000 metrów i nie przyniosą nam deszczu. Należą do chmur kłębiastych (cumulus) podobnie jak cirrocumulus – występujących powyżej sześciu kilometrów chmur lodowych ułożonych w regularne szeregi. Chmury kłębiaste to także stratocumulusy, występujące nisko, na wysokości poniżej 2000 metrów i charakteryzujące się szarawą barwą.



"Baranki" altocumulus. Autor: Rubinstein Felix

Chmury kłębiaste często zwiastują pojawienie się burzy, szczególnie gdy mają bardziej rozbudowaną strukturę z postrzępioną górną częścią. Inaczej jest jednak w przypadku letnich cumulusów pojawiających się i znikających przed południem, które są potwierdzeniem pięknej pogody.

Cumulusy mają budowę pionową i powstają, gdy ciepłe powietrze gwałtownie unosi się ku górze. Charakteryzuje je jasna barwa u góry, kopule chmury i ciemna u jej podstawy.

Chmury pierzaste (cirrus)

Ten rodzaj chmur robi wrażenie delikatnych nici, białego, półprzeźroczystego materiału gdzieś wysoko na niebie. Występują w wysokich warstwach atmosfery, od sześciu do nawet dziesięciu kilometrów. Składają się z kryształków lodu i mają temperaturę -40°C. Na ich podstawie można określić, jakie są ruchy powietrza w wyższych warstwach atmosfery.

Cirrus. Autor: Rasbak

Znaczenie cirrusów dla pogody wiąże się z występowaniem w ich towarzystwie innych chmur. Gdy pojawiają się gwałtownie z cumulusami, oznacza to nadciąganie chłodnego powietrza z północy lub północnego zachodu. Można wtedy się liczyć z opadami i powstawaniem frontów burzowych. Jeśli natomiast cirrusy przeobrażają się gwałtownie chmury warstwowe (o których za chwilę) oznacza to również opady, ale wraz z ciepłym frontem atmosferycznym.

Chmury warstwowe (stratus)

Do chmur warstwowych możemy zaliczyć chmury nimbostratus, zwane też po prostu jako stratus, które ciągnę przez niebo, jak gęsta zasłona, przynosząc śnieg lub deszcz. Występują one nisko – na wysokości 2000 metrów lub mniejszej za dnia ograniczając w znacznym stopniu dostęp światła słonecznego. Obserwować możemy też stratusy w wyższych warstwach atmosferycznych – szare lub niebieskawe altostratusy albo białe cirrostratusy, występujące najwyżej, powyżej 6000 metrów.

Niskie chmury warstwowe

W tych ostatnich występuje niezwykłe zjawisko halo, charakterystyczne także dla innych rodzajów chmur obecnych w wysokich warstwach atmosfery. Są to świecące pierścienie wokół Słońca lub Księżyca o kolorze czerwonofioletowym. Wynika z załamywania się światła w kryształkach lodu, z których zbudowane są występujące wysoko chmury. Zjawisko halo może występować w różnorodnych formach – od małego pierścienia, przez tzw. Słońce pozorne aż po duże pierścienie i smugi świetlne.

Pierścień halo
  
Przyziemna mgła

Mówimy o mgle, gdy mamy do czynienia nisko unoszącymi się nad ziemią oparami, które sprawiają, że widoczność spada poniżej tysiąca metrów (każdy z nas na pewno doświadczył mgły, podczas której była ona jeszcze niższa, nawet na kilka metrów). Ta najniżej położona chmura powstaje, gdy ciepłe i wilgotne powietrze miesza się z zimniejszym lub gdy zalega ono nad zimniejszym gruntem. Dochodzi wtedy do kondensacji pary wodnej, czyli jej skraplaniu, niepowodującego jednak opadów. Zimą mgła prowadzi do niebezpiecznej dla kierowców (pieszych zresztą też) gołoledzi. Ta przygruntowa chmura jest stosunkowo nietrwała i znika pod wpływem energii słonecznej.

Autor: böhringer friedrich