10 perguntas científicas que você deve saber responder

O governo dos EUA gasta cerca de US$ 60 bilhões por ano subsidiando pesquisas científicas, e os programas de pós-graduação em ciências e engenharia nas universidades americanas são tão bons que atraem muitos dos melhores e mais brilhantes alunos do resto do mundo [fonte: National Science Foundation ]. Cercados por maravilhas tecnológicas, de caixas eletrônicos falantes e satélites de telecomunicações a tomates de supermercado geneticamente modificados para manter seu sabor, os americanos devem ser muito espertos quando se trata de ciência, hein?

Bem, adivinhe novamente. A verdade inquietante é que os adultos americanos tendem a ser embaraçosamente ignorantes quando se trata de conhecimento científico básico. Uma pesquisa da Harris Interactive de 2009 descobriu que apenas 53 por cento sabiam que a Terra demorava um ano para girar em torno do Sol, e apenas 59 por cento sabiam que os primeiros humanos e dinossauros não existiam ao mesmo tempo, do jeito que existiam em "The Flinstones." E apenas 47 por cento afirmaram corretamente - dentro de uma margem de erro de 10 por cento - que cerca de 70 por cento da superfície da Terra é coberta por água. Apenas um em cada cinco adultos dos EUA poderia responder a todas as três perguntas corretamente [fonte: ScienceDaily]. Um estudo de 2011 da Universidade de Michigan descobriu que apenas 28% dos adultos americanos tinham conhecimento científico suficiente para poder ler a seção de ciência do The New York Times na terça-feira e entendê-la. É certo que isso é uma melhoria em relação a um estudo de 1988, quando apenas 10% dos adultos conseguiam entender os artigos científicos do Times [fonte: ScienceDaily ].

Então, obviamente, temos um longo caminho a percorrer para alcançar qualquer coisa que se assemelhe à alfabetização científica universal. Mas para aqueles de vocês que sentem o desejo desesperado de mudar de assunto quando alguém menciona o bóson de Higgs, supercomputação massivamente paralela ou o crescente debate sobre se os dinossauros tinham penas, não tema. Vamos começar fácil, com as respostas para 10 perguntas científicas realmente básicas que todos deveriam saber como responder.

1. Por que o céu é azul?
2. Quantos anos tem a Terra?
3. Como funciona a seleção natural?
4. Será que o sol vai parar de brilhar?
5. Como funcionam os ímãs?
6. O que causa um arco-íris?
7. O que é a teoria da relatividade?
8. Por que as bolhas são redondas?
9. Do que são feitas as nuvens?
10. Por que a água evapora à temperatura ambiente?

"Eu vejo céus azuis e nuvens brancas", cantou Louis Armstrong em sua canção de 1968 "What a Wonderful World". E provavelmente sim, já que sua música é uma ode ao otimismo. Pesquisadores europeus descobriram que a luz da parte azul do espectro influencia as emoções de forma positiva, tornando-nos mais responsivos aos estímulos emocionais e mais adaptáveis ​​aos desafios emocionais [fonte: Opfocus ].

Mas nós divagamos. A razão pela qual o céu parece azul é por causa de um efeito chamado espalhamento . A luz do sol tem que passar pela atmosfera da Terra, que está cheia de gases e partículas que agem como os pára-choques de uma máquina de pinball, refletindo a luz do sol por todo o lugar. Mas se você já segurou um prisma em suas mãos, você sabe que a luz solar na verdade é composta de um monte de cores diferentes, todas com diferentes comprimentos de onda. A luz azul tem um comprimento de onda relativamente curto, por isso passa pelo filtro mais facilmente do que as cores com comprimentos de onda mais longos e, como resultado, são espalhadas mais amplamente à medida que passam pela atmosfera. É por isso que o céu parece azul durante as partes do dia em que o solparece estar no alto do céu (embora na verdade seja o ponto do planeta onde você está que está se movendo, em relação ao sol).

Ao nascer e ao pôr do sol, porém, os raios do sol precisam percorrer uma distância maior para chegar à sua posição. Isso anula a vantagem do comprimento de onda da luz azul e nos permite ver melhor as outras cores, e é por isso que o pôr do sol geralmente aparece vermelho, laranja ou amarelo [fontes: NASA , ScienceDaily ].

A idade da Terra é algo sobre o qual as pessoas discutem, às vezes amargamente, há muito, muito tempo. Em 1654, um estudioso chamado John Lightfoot, cujos cálculos foram baseados no Livro do Gênesis da Bíblia, proclamou que a Terra havia sido criada precisamente às 9h, horário da Mesopotâmia, em 26 de outubro de 4004 AEC No final dos anos 1700, um cientista chamado O conde de Buffon aqueceu uma pequena réplica do planeta que ele havia criado e mediu a taxa de resfriamento e, com base nesses dados, estimou que a Terra tinha cerca de 75.000 anos. No século 19, o físico Lord Kelvin usou diferentes equações para definir a idade da Terra em 20 a 40 milhões de anos [fonte: Badash ].

Mas tudo isso foi superado no final de 1800 e início de 1900 pela descoberta da radioatividade , que logo foi seguida pelo cálculo das taxas de decaimento de várias substâncias radioativas [fonte: Badash ]. Os cientistas da Terra usaram esse conhecimento para determinar a idade das rochas da Terra, bem como amostras de meteoritos e rochas trazidas da lua por astronautas . Por exemplo, eles observaram o estado de decaimento dos isótopos de chumbo das rochas e compararam isso com uma escala baseada em cálculos de como os isótopos de chumbo mudariam ao longo do tempo. A partir disso, eles conseguiram determinar que a Terra se formou há aproximadamente 4,54 bilhões de anos com uma incerteza de menos de 1% [fonte:US Geological Survey ].

Assim como a idade da Terra, a teoria da evolução - desenvolvida pela primeira vez pelo biólogo Charles Darwin em meados de 1800 - é outro assunto com o qual as pessoas tendem a se preocupar. Se você já viu o filme clássico "Herdar o Vento", provavelmente já conhece o infame Julgamento do Macaco Scopes de 1925. O famoso advogado Clarence Darrow argumentou sem sucesso em nome de um professor de biologia do ensino médio chamado John Scopes, que foi acusado de violando um estatuto do Tennessee que proibia qualquer pessoa de ensinar que os humanos descendiam de "uma ordem inferior de animais" e decretava que a história bíblica da criação era a única explicação aceitável [fonte: Linder]. Nos últimos anos, foram os antievolucionistas que lutaram nos tribunais e nas legislaturas para exigir que as crianças aprendam "ciência da criação" na escola, além da teoria evolucionária [fonte: Raffaele ].

E se há uma ideia que incomoda particularmente os antievolucionistas, é o conceito central de Darwin, que se chama seleção natural . Realmente não é uma ideia difícil de entender. Na natureza, mutações – isto é, uma mudança permanente no projeto genético dos organismos, que pode fazer com que eles desenvolvam características diferentes de seus ancestrais – ocorrem aleatoriamente. Mas a evolução, o processo de longo prazo pelo qual animais e plantas mudam ao longo de várias gerações, não é por acaso. Em vez disso, as mudanças nos organismos tendem a se tornar mais comuns ao longo do tempo se a mudança ajudar o organismo a sobreviver e se reproduzir melhor.

Por exemplo, imagine que alguns besouros são verdes, mas uma mutação faz com que alguns besouros sejam marrons. Os besouros marrons se misturam melhor ao ambiente do que os besouros verdes, então muitos deles não são comidos pelos pássaros. Em vez disso, mais deles sobreviverão e se reproduzirão, e podem transmitir a mudança genética que tornará seus descendentes marrons. Com o tempo, a população de besouros mudará gradualmente para a cor marrom. Essa, é claro, é a versão simples. Na prática, a seleção natural é baseada em médias, não em indivíduos específicos, e não é um processo tão suave e ordenado [fonte: UC Berkeley ].

Essa pergunta nos lembra outra música pop, o single de 1962 de Skeeter Davis, "The End of the World", no qual a cantora se pergunta por que o sol continua brilhando depois que seu namorado aparentemente a largou. O conceito da letra é que a realidade ao nosso redor - seja o sol brilhando ou os pássaros cantando nas árvores - é mais durável do que nossos pequenos e frágeis sentimentos. Na verdade, porém, nossa jovem apaixonada teve a infelicidade de nascer cedo demais - cerca de 5,5 bilhões de anos, mais ou menos. Esse é o ponto em que o sol, que como qualquer outra estrela é um gigantesco reator de fusão, ficará sem hidrogênio em seu núcleo que ele queima como combustível para criar a luz do sol e começará a queimar o hidrogênio em suas camadas circundantes.

Esse será o início da espiral da morte do sol, na qual seu núcleo encolherá e suas camadas externas se expandirão maciçamente, transformando-o em uma gigante vermelha. Em uma explosão final, o sol vai queimar o sistema solar com uma explosão de calor que temporariamente transformará até mesmo a geralmente frígida vizinhança de Plutão e do Cinturão de Kuiper (além de Netuno) em uma sauna celestial. É provável que os planetas internos, incluindo a Terra, sejam sugados pelo gigante moribundo ou transformados em cinzas [fonte: Overbye ].

No lado positivo, a menos que os humanos consigam colonizar os sistemas solares de outras estrelas, ninguém estará por perto para experimentar este inferno final. O sol, que está na metade de sua expectativa de vida, já está aquecendo gradualmente e, daqui a um bilhão de anos, espera-se que seja cerca de 10% mais brilhante do que agora. Esse aumento na radiação solar será suficiente para ferver os oceanos do nosso planeta, deixando-nos sem a água da qual nossa espécie depende para sobreviver [fonte: Overbye ].

"[Bleeping] ímãs: Como eles funcionam?" Essa é a pergunta que os rappers Insane Clown Posse fizeram em seu single "Miracles" alguns anos atrás, o que levou aqueles snarkmeisters do "Saturday Night Live" a ridicularizá-los impiedosamente. E isso foi lamentável, porque é um Uma coisa perfeitamente razoável a se ponderar. Um ímã é qualquer objeto ou material que tenha um campo magnético - isto é, um monte de elétrons fluindo ao redor dele na mesma direção. Agora, elétrons - como rappers de Detroit que usam máscaras de palhaço, xingar muito e beber Faygo Cola -- gosto de ficar em pares, e o ferro tem muitos elétrons desemparelhados que estão todos ansiosos para entrar em ação. Então, objetos que são de ferro sólido ou têm muito ferro eles - pregos, por exemplo - serão puxados em direção a um ímã suficientemente poderoso.As substâncias e objetos atraídos por ímãs são chamados de substâncias ferromagnéticas [fonte:Universidade de Illinois ].

Os humanos sabem sobre o fenômeno do magnetismo há muito, muito tempo. Existem ímãs naturais, como a magnetita, mas os viajantes medievais descobriram como esfregar agulhas de bússola de aço contra essas pedras para que elas pegassem elétrons e ficassem magnetizadas, o que significa que eles desenvolveram seus próprios campos magnéticos. Esses ímãs não eram particularmente duráveis, mas no século 20, os pesquisadores desenvolveram novos materiais e dispositivos de carregamento que lhes permitiram fazer ímãs permanentes mais poderosos [fonte: Stupak ]. Você pode realmente criar um tipo de ímã, chamado eletroímã, a partir de um pedaço de ferro enrolando um fio elétrico em torno dele e, em seguida, conectando as extremidades aos pólos de uma daquelas grandes baterias com os clipes em cima [fonte:Universidade de Illinois ].

Há algo sobre esse fenômeno atmosférico que inspira admiração nas pessoas desde os tempos antigos. No livro de Gênesis, Deus colocou um arco- íris no céu após o Grande Dilúvio e disse a Noé que era um sinal de "um sinal da aliança entre mim e a Terra" [fonte: Biblos ]. Os antigos gregos foram mais longe e decidiram que o arco-íris era na verdade uma deusa, a quem deram o nome de Iris. Mas eles fizeram dela uma figura sinistra – a portadora das notícias dos deuses do Olimpo sobre guerra e retribuição [fonte: Lee e Fraser , pg viii]. E, ao longo dos séculos, grandes mentes, de Aristóteles a René Descartes, procuraram descobrir qual processo criou a impressionante variedade de cores do arco-íris [fonte: Broughton and Carriero ].

Desde então, porém, os cientistas acertaram muito bem. Basicamente, os arco-íris são causados ​​pelas gotículas de água que permanecem suspensas na atmosfera após uma tempestade. As gotículas têm uma densidade diferente do ar circundante, então quando a luz do sol as atinge, as gotículas agem como pequenos prismas, dobrando a luz para quebrá-la em seus comprimentos de onda componentes e depois refletindo-as de volta para nós. Isso, por sua vez, cria o arco com faixas de cores do espectro visível que vemos. Como as gotículas precisam refletir a luz para nós, para ver um arco-íris, temos que estar de costas para o sol. Também precisamos olhar do chão em um ângulo de aproximadamente 40 graus, que é o ângulo de desvio do arco-íris -- ou seja, o ângulo em que ele desvia a luz do sol. Curiosamente, se vocêAula de Física ].

Quando alguém se refere à "teoria da relatividade", o que eles realmente querem dizer são duas teorias, a relatividade especial e a relatividade geral, que foram criadas pelo físico teórico Albert Einstein no início dos anos 1900 [fonte: nobelprize.org ]. Mas não importa como você chama o corpo de trabalho de Einstein, é sem dúvida desconcertante para a maioria dos não cientistas. Einstein pensou em uma maneira inteligente de explicar isso: "Quando um homem se senta com uma garota bonita por uma hora, parece um minuto. Mas deixe-o sentar em um fogão quente por um minuto e é mais do que qualquer hora. Isso é relatividade. " [fonte: Mirsky ].

And that actually sums it up pretty well, though the details are a bit more complex. Before Einstein, everybody pretty much believed that space and time were fixed qualities, which didn't ever change, because that's the way they look to us from our vantage point on Earth. But Einstein used mathematics to show that absolute view of things was an illusion. Instead, he explained, space and time both can undergo alterations -- space can contract, expand or curve, and the rate at which time passes can shift, as well, if an object is subjected to a strong gravitational field or is moving very quickly.

Moreover, how space and time appear can depend upon the vantage point of a person observing them. Imagine, for example, that you are looking at an old-fashioned ticking alarm clock with hands to tell the time. Now, imagine putting that clock in orbit around Earth, so that it is moving really fast, compared to your position on the surface. If you could still see the clock hands, they would look smaller to you than they would on Earth, and the ticks of the clock would be slower [source: Cornell University].

The clock moves more slowly because of a phenomenon called "time dilation." Space and time are actually a single thing, called space-time, which can be distorted by gravity and acceleration. So if an object is moving very fast, or has really powerful gravity acting upon it, time for that object will slow down, compared to an object that is not being subjected to the same forces. It's possible, by using mathematical calculations, to predict just how much time will slow down for a fast-moving object.

That probably sounds pretty weird. But we know that it actually is true. GPS, the satellites of which depend upon precise measurement of time to provide map positions on Earth, is proof. The satellites are whizzing around the planet at about 8,700 miles (14,000 kilometers) per hour, and if engineers didn't adjust their clocks to compensate for relativity, within a day, Google maps on our smartphones would be giving us positions that were 6 miles (9.86 kilometers) off [source: OSU Astronomy].

Well, actually, bubbles are not always perfectly round all the time, as you probably have noticed if you've ever used one of those toy thingies to blow soap bubbles. But bubbles want to be spherical, and if you blow one that's more cigar-shaped initially, it struggles to reshape itself. That's because bubbles basically are thin layers of liquid whose molecules stick together because they are attracted to one another, a phenomenon called cohesion [source: USGS]. This creates what we think of as surface tension -- that is, a barrier that resists objects trying to move through it [source: USGS]. Inside the layer, air molecules that are trapped can't get out, even though they're pushing against the water. But that's not the only force acting on that layer. On the outside, more air is pushing inward at them. The most efficient way for the liquid layer to resist those forces is to assume the most compact shape, which happens to be a sphere, in terms of ratio of volume to surface area [source: Popular Science].

Interestingly, scientists have figured out ways to make bubbles that aren't round, so they can study the geometry of the surfaces. They're able to create bubbles that are cubical and even rectangular, by suspending a thin layer of liquid on a wire frame that that is molded into the desired shape [source: NEWTON].

Espero que isso não decepcione muito os fãs de Joni Mitchell, mas as nuvens não são na verdade arcos de cabelo de anjo e castelos de sorvete no ar. Uma nuvem é uma massa visível de gotículas de água ou cristais de gelo, ou uma mistura de ambos, suspensa acima da superfície da Terra. As nuvens são formadas quando o ar úmido e quente sobe. À medida que sobe mais alto e atinge um espaço mais frio, o ar úmido e quente também esfria, e o vapor de água se condensa de volta em minúsculas gotículas de água e/ou cristais de gelo, dependendo de quão frio eles ficam. Essas gotículas e cristais permanecem juntos devido ao princípio de coesão, que discutimos anteriormente. O resultado é uma nuvem [fonte: Britannica]. Algumas nuvens são mais espessas do que outras porque têm uma densidade mais alta de gotículas de água.

As nuvens são uma parte fundamental do ciclo hidrológico do nosso planeta, no qual a água se move continuamente entre a superfície e a atmosfera e muda de estado de líquido para vapor, para líquido e, às vezes, também para sólido. Se não fosse por esse ciclo, provavelmente não haveria vida em nosso planeta [fonte: NASA ].

Em 1803, um meteorologista chamado Luke Howard apresentou quatro classificações principais de nuvens, cujos nomes eram baseados em palavras latinas. Cumulus , que é a palavra latina para "pilha", descreve aquelas nuvens amontoadas e irregulares que muitas vezes vemos no céu. Cirrus , que significa "cabelo", é o termo para nuvens de alto nível que parecem finas, como mechas de cabelo. Nuvens de aparência plana e sem características que formam folhas são chamadas de stratus , que é a palavra latina para "camada". Finalmente, há nuvens nimbus (o nome na verdade é latim para "nuvem precipitante") são nuvens de chuva baixa e cinzenta [fonte: NASA ].!

Nós, humanos, gostamos de pensar na realidade como um lugar agradável e estável, onde várias coisas permanecem no mesmo lugar, a menos que queiramos que vá para outro lugar. Mas continue sonhando. Na realidade, se você olhar para a água no nível molecular, ela age como um bando de cachorrinhos amontoados em uma cama de cachorro, com moléculas colidindo umas com as outras e lutando por uma posição. Quando há muito vapor de água no ar, as moléculas se chocam contra uma superfície e grudam nela, e é por isso que a condensação se forma do lado de fora de uma bebida gelada em um dia úmido.

Por outro lado, quando o ar está mais seco, as moléculas de água em seu copo de água podem ser esbarradas no ar e grudar em outras moléculas que estão flutuando. Esse processo é chamado de evaporação. Se o ar estiver seco o suficiente, mais moléculas saltarão do seu copo para o ar do que do ar para a água. Com o tempo, a água continuará a perder moléculas para o ar e, eventualmente, você acabará com um copo vazio [fonte: NEWTON ].

A capacidade das moléculas de um líquido de serem empurradas para o ar e aderirem a ele é chamada de pressão de vapor, porque as moléculas saltitantes exercem uma força, assim como um gás ou um sólido que está pressionando contra algo. Diferentes líquidos têm diferentes pressões de vapor. Um líquido como a acetona – removedor de esmalte – tem uma pressão de vapor muito alta, o que significa que evapora facilmente e vai para o ar. O azeite, por outro lado, tem uma pressão de vapor muito baixa, então não é provável que evapore muito à temperatura ambiente [fonte: NEWTON ].

Nota do autor: 10 perguntas científicas que você realmente deve saber como responder

Sou fascinado por ciência e tecnologia desde os 8 anos de idade, quando comecei a ler uma série chamada How and Why Wonder Books, que tratava de assuntos que iam da física nuclear aos dinossauros. Eu até tentei replicar os experimentos descritos nos livros e grampeei meus pais para me fornecerem baterias, fios, papel alumínio e outras coisas que eu precisava. Eu poderia até ter seguido uma carreira em algum campo científico, exceto que percebi no ensino médio que não gostava de matemática e que era melhor em explicar experimentos e estudos para outras pessoas do que em fazer o trabalho sozinho. Hoje, além de escrever para , também sou blogueira do site Science Channel.

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