Колко време ще отнеме за велосипед до Луната?


Преди петдесет години, на 20 юли 1969 г. Нийл Армстронг стана първият човек, стъпил на повърхността на луната. Все още намирам това удивително – и приземяването на луната, и факта, че е било преди половин век. В чест на този исторически момент и като се вземе предвид въглеродният отпечатък, който се разработва за връщане, мислех, че ще преценя колко време ще отнеме да стигнем с велосипед.

Какво? Мда. Както каза президентът Кенеди, ние го правим не защото е лесно, а защото е трудно. И това повдига някои големи физични въпроси! Ще ви преведа през основите и ще ви оставя няколко въпроса за домашна работа.

Нека просто да измъкнем някои въпроси от изпълнението. Очевидно е, че трябва да свържем кабел между Земята и Луната. А вие, ако решите да приемете тази мисия, ще имате изискан бял велосипед от НАСА със специални джанти, за да карате по кабела. (Няма да приемем загуба на енергия за триене.) О, и колелата се търкалят само по един начин, така че няма да се сринете, ако спрете да си починете.

Само за да е ясно, тази схема нямаше да измисли време за програмата „Аполо“. Президентът Кенеди се закле да постави човек на Луната преди да изтече десетилетието и НАСА едва успя да го направи. За щастие корабът Аполо 11 отне само четири дни, за да стигне дотам. Осъществяването на пътуването с велосипед щеше да се разнесе през този срок. Но точно колко късно щеше да бъдем?

Излизане от земята

Като начало се нуждаем от някои факти, с които да работим. Първо, колко далеч е Луната? Тъй като орбитата на Луната около Земята не е идеално кръгла, няма нито един отговор. Но да отидем със средно разстояние от 38 000 км – това е числото, за което мисля, когато колата ми остарее. Щом ударих 240,000 на одометъра, знам, че съм стигнал достатъчно далеч, за да стигна до Луната.

Така че може да си помислите, OK, човек може да върти педалите на 15 мили в час; Мога да използвам това за изчисляване на продължителността на пътуването. Не. Може да успеете да го направите на хубав равен път, но в този случай ще карате нагоре – като, направо. О, и за да добавите още едно усложнение, когато се отдалечите и отдалечите от Земята, гравитационното поле постепенно отслабва. В крайна сметка, всъщност, ще бъдете достатъчно близо до Луната, че ще се превърне в спускане по хълма и ще можете да се отбиете.

Така че вместо да оценявам скоростта, ще направя оценка на мощността на човека. Ако бяхте колоездач на Тур дьо Франс, може би ще можете да произвеждате 200 вата за шест часа на ден (проверете на сцената на Бен Кинг на Страва). За сега ще използвам тази стойност; можете да го промените по-късно, ако не сте колоездач на Tour de France.

Сега, колко време щеше да мине за кратко разстояние Δш на вашия специален лунен кабел? Да кажем, че гравитационното поле има сила г (в нютони на килограм). Промяната на гравитационната потенциална енергия (Ug) за това кратко изкачване:

Рет Алън

В този израз, m е масата на човека (в килограми). Тъй като властта (P) промяната на енергията, разделена от промяната във времето, мога да използвам моята оценка на мощността, за да намеря времето (ΔT) е необходимо малко да се покачи:

Рет Алън

Защо използвам кратко разстояние? Скоро ще стане ясно. Първо, нека направим бърза проверка. Да предположим, че човекът има маса от 75 кг (165 lb) и мощност от 200 вата. Колко време ще отнеме да се придвижим нагоре на 1 метър? С тези цифри получавам време от 3,675 секунди.

Дали това изглежда твърде дълго? Е, да и не. Да, вярно е, че може да се движите нагоре с един метър височина на някои стълби за около 1 секунда. Но ще използваш повече от 200 вата мощност. Представете си, че се опитвате да запазите този темп за ШЕСТ ЧАСОВЕ ПРАВИЛНО. Да, така че този израз изглежда добре.

Справяне с променящата се гравитация

Можем ли просто да направим същото за цялото пътуване до Луната? Не. Проблемът е в това г фактор. Може да ви се струва, че гравитацията не се променя, докато се изкачвате по някои стълби, но това е само защото сте се отдръпнали, преди да стигнете до някъде. Гравитационното поле намалява с увеличаването на разстоянието от центъра на Земята. Можем да намерим (векторната) стойност на гравитационното поле със следното уравнение:

Рет Алън

В тази диаграма, ако сте тази сива точка в пространството, можем да изчислим гравитационната сила в тази точка, използвайки уравнението отдясно. G е универсална гравитационна константа, МE е масата на Земята и R е вектор от центъра на Земята за вас.

Но почакай! Земята не е само Земята. Луната също, така че трябва да добавя още един термин към моето уравнение. Да кажем, че Луната има маса mmи разстоянието от Земята до Луната R, Сега мога да изчисля обща сума гравитационно поле:

Рет Алън

Аз съм нещо като измама, като правя компонента на г поради положителното на Земята, но по този начин ще съответства на стойността на повърхността на Земята от предишното ми изчисление. Ето един участък от величината на това гравитационно поле, идващо от Земята до Луната. (Тук е кодът.)

Рет Алън

Така че, започвайки от Земята, гравитационното поле е 9.8 N / kg (това е добро). На повърхността на Луната гравитационното поле е в обратна посока с магнитуд 1.6 N / kg. Това преценява също: гравитационното поле на Луната е около една шеста от тази на Земята.

Но погледнете: за по-голямата част от пътуването ефектите на гравитацията не са нулеви, но са доста малки. Първият старт ще бъде трудната част, докато стигнете до около, о, 10,000 мили, където гравитационното привличане на Земята е само 10% от това, което е на земята. Това може да изглежда далеч, но не забравяйте, че е 240 000 мили до Луната. И след това наистина можете да набирате скорост. И накрая, в самия край, това е лек спускане към лунната повърхност. Може би малко прекалено лесно – повече за това след минута.

Вашият очакван час на пристигане

Сега, когато имам израз за гравитационното поле, мога да повторя изчисленията си за времето на пътуване, основано на човешката мощност – този път преизчисляване г за всяка малка стъпка по пътя. Ето какво получавам за изминатото разстояние като функция на времето. Това не е цялото пътуване, точно до точката, където пътуването се превръща в "спускане". (Тук е кодът.)

Рет Алън

Всъщност съм изненадан: ще отнеме само 267 дни. Това е по-малко, отколкото си помислих! Вземайки разстоянието ни от 240 000 мили, това се равнява на средна скорост от 37 mph. Разбира се, това е 267 дни на педалите 24/7 на значително ниво на усилие. Ако вместо педалите сте в продължение на шест часа на ден, това ще отнеме четири пъти по-дълго, така че това е почти три години и дори не е чак до Луната.

Но какво да кажем за останалата част от пътуването? Една от възможностите е просто да спрете да въртите педалите. Най-често щеше да продължиш със същата скорост, докато не беше много по-близо до Луната, но това все още е доста бързо. Щом стигнете до повърхността на Луната, ще се разбиете. Но колко бързо ще бъде това? Тук е част от скоростта на велосипеда като функция на времето.

Рет Алън

Мда. Това е бърз лунен велосипед – супер бързо. Понякога около ден 258 ще ударите 100 метра в секунда, което е около 220 мили в час. След около седмица наистина ще се забавлявате, до 1000 m / s.

Когато гравитационното поле стане съвсем малко, цялата енергия на мотоциклетиста просто се увеличава. Но наистина, има грешка в моя модел, която би направила още по-бърза (вероятно). Моите изчисления смятат, че цялата енергия на човека, идваща в гравитационната потенциална енергия, увеличава разстоянието. Но когато гравитационното поле е ниско, това наистина не отнема много време, за да се движи "нагоре" – така, че свършваш супер бързо. Този модел не отчита директно промените в кинетичната енергия и предполага, че ездачът започва с нулева скорост в началото на всяка стъпка. Но аз все още мисля, че общото време изчисление изглежда законен.

Предполагам, че е хубаво, че астронавтите на НАСА са използвали ракета вместо велосипед. Сега за домашна работа.

Домашна работа

  • Къде е точката, в която общото гравитационно поле има нулева величина? Това не трябва да бъде твърде трудно.
  • В моето изчисление използвах водач на маса от 75 кг. Това е луд малък, тъй като не включва масата на мотора. Какво ще стане, ако промените общата маса на водача на 100 кг или дори 200 кг? Как това променя времето за пътуване?
  • Не можеш да яздиш толкова дълго, без да ядеш. Колко сандвичи трябва да се консумират, за да стигнат до Луната, използвайки маса от 100 кг.
  • Сега не е като да можеш да се добереш до Дени да ядеш; ще трябва да донесете тези сандвичи със себе си. Колко увеличава общата маса?
  • Защо има кабел от Земята до Луната? Оценете количеството стомана, необходимо за направата на такъв кабел.
  • Системата Земя-Луна не е неподвижна. Вместо това се върти. Как тази ротация ще промени времето, необходимо за да стигнеш до луната на мотор?
  • Измислете план за кацане на Луната. Колко бързо ще пътувате? Кога ще забавите? Колко енергия ще трябва да се разсее (в някаква форма)?

Още страхотни истории

Най-голямото неолитно селище в Израел не е открито. Може да живеят до 3000 души.


Най-голямото неолитно селище в Израел не е открито. Може да живеят до 3000 души.

Археолозите проверяват неолита в Израел.

С уважение към: Yaniv Berman / Израелският орган за антики

Преди да бъде унищожен от новопостроена магистрала, 9 000-годишно неолитно място, точно извън Йерусалим, получава изчерпателни разкопки, според Израелската служба за антики.

Хората, които са живели там по време на неолита (последния период на каменната епоха), са сложна група. Много от тях вероятно са били фермери, които са складирали стотици хиляди семена – включително леща, нахут и боб – в складове. Тези древни хора също държали домашни кози, както се вижда от животински останки, открити на мястото, и търгуваха със съседни региони, каквито са сега Турция, Йордания и районите около Червено море.

Това е първият случай, когато такова мащабно селище от неолита преди 9 000 години [has been] открити в Израел, "Хамуди Халили и Джейкъб Варди, археолози и директори на разкопки на мястото, които работят с Израелската служба за антики, заяви в изявление." [to] 3000 жители са живели тук – порядък, който е съпоставим с днешния град. [See Photos of the Neolithic Excavation]

Археолозите са знаели за това място, наречено „Моца”, от десетилетия. Сега обаче, след като правителството планира да построи нов вход за магистрала и нови кръгови кръстовища там, Израелският орган по антики изпрати екип, който да извърши пълно разкопки на неолитното селище, каза Варди на живо. Това усилие бързо се превърна в най-голямото разкопаване на неолитно място в страната, каза той.

По време на неолита групите ловци-събирачи започват да отглеждат и правят постоянни селища. Така че не е изненада, когато откриват големи сгради със стаи, в които някога са живели неолитни хора, обществени съоръжения и места за ритуали. Между сградите имаше алеи, които показваха, че селището има усъвършенствано разположение. Някои сгради дори имаха гипсови подове.

Екипът също открива човешки погребения под и около къщите. Някои от погребенията също държали погребални стоки, вероятно предложения, които може да са били дадени, за да помогнат на починалите в задгробния живот. Някои от тези гробни стоки идват от далеч – включително обсидиански мъниста от Анадола (съвременна Турция) и морски черупки от Средиземно море и Червено море – което показва, че хората на този сайт са търгували със съседни региони.

Разкопките също разкриха няколко каменни и седефни гривни, които, като се има предвид малкия им размер, вероятно са били носени от деца или юноши, каза Варди. Той добави, че едно погребение показва, че тези гривни са носени на горната част на ръката.

На мястото има и хиляди каменни стрели за лов, секири за дървета, сърп и ножове, както и фигурки, чиито стилове датират от неолита. Радиовъглеродното датиране на семената, открити на мястото, показва, че хората са живели там между 9 000 и 8 800 години, казва Варди. В допълнение към отглеждането на култури и отглеждането на кози, тези хора са държали крави и прасета; те също ловуват дивеч, като газела, елени, вълци и лисици, както е видно от останките от животни, намерени там.

"Въз основа на данните, които имаме и от фауната, имаме доста добра представа, че хората на мястото са земеделски производители и са специалисти в това, което са правили", каза Варди.

След края на неолита хората там продължават да живеят. Ясно е защо това място е толкова желателно, казва Варди, тъй като е близо до голям извор и няколко по-малки извора, които доставят прясна вода. Мястото вече е на 5 км от Йерусалим, на брега на потока Сорек. Целият обект на Motza е около 0,1 квадратни мили (30 до 40 хектара).

Докато разкопките свършват, екипът все още има много неща на табелата си. Изследователите планират да публикуват няколко статии и статии за обществеността на сайта, както и да поставят някои от артефактите в музеите за публично гледане, каза Варди.

Първоначално публикуван на Наука на живо,

Гледайте близо 5 000 модела ракети стартира да празнуват Аполон 11 (и търси световен рекорд) t


Наречете го един гигантски скок за модела на ракетата.

За да отпразнуваме 50-та годишнина от пускането на НАСА в Аполо 11 на Луната във вторник (16 юли), Американският космически и ракетен център в Хънтсвил, Алабама (дом на Космическия лагер) успя да изпрати близо 5 000 моделни ракети в точния момент, когато Аполо 11 излетя преди десетилетия – 8:32 ч. местно време (9:32 am EDT или 1332 GMT) в понеделник (16 юли).

Това може да се окаже рекорден опит, въпреки че в Книгата на световните рекорди на Гинес ще са необходими между 12 и 16 седмици, за да удостовери резултатите, заявиха представители. Междувременно 2500-те души, които присъстваха, казаха, че са развълнувани да гледат фойерверките.

Още покритие:

Снимка 1 от 4

Този видеоклип от Боинг показва почти 5 000 моделни ракети, изстрелвани от американския космически и ракетен център, дом на Космическия лагер, в търсене на Световния рекорд на Гинес на 16 юли 2019 г., по случай 50-та годишнина от стартирането на НАСА.

Този видеоклип от Боинг показва почти 5 000 моделни ракети, изстрелвани от американския космически и ракетен център, дом на Космическия лагер, в търсене на Световния рекорд на Гинес на 16 юли 2019 г., по случай 50-та годишнина от стартирането на НАСА.

(Снимка кредит: Boeing)

Снимка 2 от 4

Джоди Сингър (крайнодесен) директор на Центъра за космически полети на НАСА, празнува като хиляди модели ракети стартират в САЩ космически и ракетния център в Хънтсвил, Алабама на 16 юли, 2019. Също така гледаш на (отляво) инженер Маршал Брукс Мур, пилотът на команден модул "Аполо 15" Ал Уорден и ветеранът от Космическия лагер Лилиан Дюран.

Джоди Сингър (крайнодесен) директор на Центъра за космически полети на НАСА, празнува като хиляди модели ракети стартират в САЩ космически и ракетния център в Хънтсвил, Алабама на 16 юли, 2019. Също така гледаш на (отляво) инженер Маршал Брукс Мур, пилотът на команден модул "Аполо 15" Ал Уорден и ветеранът от Космическия лагер Лилиан Дюран.

(Снимка: NASA / Emmett Given)

Снимка 3 от 4

Участниците в космическия лагер в жълто и близо 2 500 зрители очакват пускането на 5 000 моделни ракети по случай 50-годишнината от старта на мисията на Аполо 11 в американския космически и ракетен център в Хънтсвил, Алабама на 16 юли 2019 г.

Участниците в космическия лагер в жълто и близо 2 500 зрители очакват пускането на 5 000 моделни ракети по случай 50-годишнината от старта на мисията на Аполо 11 в американския космически и ракетен център в Хънтсвил, Алабама на 16 юли 2019 г.

(Снимка: Ernesto Quinteros)

Снимка 4 от 4

Ернесто Кинтерос (вляво) и неговият син Лукас, 11, позират за снимка в Space Camp в американския космически и ракетния център в Хънтсвил, Алабама, където официални представители пуснаха близо 5 000 ракети на 16 юли, за да отпразнуват 50-та годишнина от мисията на Аполо 11 стартира през 1969 г.

Ернесто Кинтерос (вляво) и неговият син Лукас, 11, позират за снимка в Space Camp в американския космически и ракетния център в Хънтсвил, Алабама, където официални представители пуснаха близо 5 000 ракети на 16 юли, за да отпразнуват 50-та годишнина от мисията на Аполо 11 стартира през 1969 г.

(Снимка: Ernesto Quinteros)

"Не знаех какво да очаквам, но видях 5,000 ракети, които се проведоха с 50-годишнината от старта на Аполо 11, беше страхотно", каза 11-годишният участник Лукас Куинтерос от South Orange, Ню Джърси. Тази седмица посещава Space Camp в Space & Rocket Center, точно навреме, за да отпразнува Аполо 11 с НАСА.

"С любов запомням това събитие в детството си, чувството на вълнение и оптимизъм за бъдещето", добавя Ернесто Куинтерос, баща на Лукас и главен директор по дизайна на Johnson & Johnson. "Исках да споделя това с моя син, така че направихме планове миналата година да присъстваме на тази историческа реконструкция в Космическия лагер."

Ернесто Куинтерос (вляво) и неговият син Лукас, 11-годишен, от South Orange, Ню Джърси позират за снимка в Space Camp в американския космически и ракетен център в Хънтсвил, Алабама, където официални представители пуснаха близо 5 000 ракети на 16 юли, за да отпразнуват 50-тата година. годишнина от старта на мисията на Аполо 11 през 1969 година.

(Снимка: Ernesto Quinteros)

Стартът привлече стотици студенти от Космическия лагер в жълти тениски, според AL.com, Също така присъстваха астронавт „Аполо 15“ Ал Уорден, директорът на Центъра за космически полети „Маршал“ на НАСА Джоди Сингър и Маргрит фон Браун (дъщеря на Вернер фон Браун, главен дизайнер на ракетата на Сатурн V.

– Ще бъде развълнуван – каза фон Браун за това, което баща й би си помислил за събитието, AL.com съобщи,

Организаторите съобщиха на AL.com, че 77 от ракетите не са стартирали, което означава, че групата е постигнала успех от 98 процента. 4 923, които прелетяха, надвишиха предишния праг за награда от 4231 модела ракети, стартирани през лятото на 2018 г. в Teylingen College в Холандия.

Ракетите обаче трябва да изпълнят някои изисквания на Гинес, за да проверят рекорда – като се използват търговски налични ракети, изработени по основните указания на производителя, и се проверява, че моделите са изминали над 100 фута (30 метра). На тази височина бяха разположени балони и безпилотни летателни апарати, монтирани на камерата, за да се провери броят на ракетите, преминаващи тази маркировка.

Стартирането на ракетата-модел е само едно от многото тържества в САЩ и по света, за да отбележи мисията на Аполо 11 от астронавтите на НАСА Нийл Армстронг, Бъз Олдрин и Майкъл Колинс. Армстронг и Алдрин се приземиха на Луната на 20 юли 1969 г., когато Колинс остана в орбита на борда на командния модул на Аполо 11. И тримата мъже се върнаха на Земята на 24 юли 1969 година.

Следвайте Елизабет Хауъл в Twitter @howellspace, Последвай ни в Twitter @Spacedotcom и нататък Facebook,

Сега ние знаем как Zombie Ant получава своята захапка


Как започват да разбират удивителната сложност на гъбички, които нахлуват в тялото на мравката, растат по тъканите му, и заповядват на домакина да се изкачи по едно дърво и да се ухапе на клонка, да го убие и да избухне в задната част на главата си, за да утае спорите на повече мравки по-долу? Трябва ли науката просто да остави тази зомби огнище загадка?

Не, не е забавно в това. По време на Penn State, биолозите дразнят тази невероятна манипулация от Ophiocordyceps и днес те са сложили ново парче от пъзела – как гъбата получава мравка да ухапе на клонка. Отговорът е също толкова подло, колкото очаквахте от убийствена гъба.

Мат Симон обхваща канабис, роботи и климатология за WIRED.

Когато Ophiocordyceps Спори се спускат върху екзоскелета на мравка, започва да изяжда пътя си през твърдия материал, като в крайна сметка прониква в лепкавите, питателни вътрешности. Тук тя расте т.нар. Хифни тръби в цялото тяло, образувайки мрежа, която прониква в мускулите на бедния мрав. (Може би това трябва да се чувства е тайна, която никога не бихме искали да решим. Но въпреки че гъбичката манипулира поведението на мрака по непонятни начини, тя никога не прониква в мозъка. Вместо това, той расте около него и в мускулите, които контролират близките мандибули, известни още като бит.

Изследователите от Пен са използвали сканиращ електронен микроскоп, който изобразява малки неща, като ги бомбардират с електрони, за да погледнат тези мандибуларни мускули в умиращи мравки. "Това, което открихме, е, че мускулите изглежда са в състояние на насилствено свиване", казва молекулярният биолог Колин Манголд, водещ автор на нова книга, описваща констатациите в Вестник на експерименталната биология,

Изображение на сканиращ електронен микроскоп на мускулни мускули, покрити с тръбни гъбични клетки. Обърнете внимание на точките на връзка между клетките.

Колин Манголд

Любопитното е, че гъбата унищожи сарколемата, нещо като обвивка около мускулните влакна. Но остави непокътнати невромускулните връзки, където невроните комуникират с мускулите, за да ги движат. "Това, което ни казва, е, че може да има централен сигнал, идващ от мозъка и иницииращ мускулно съкращение, тъй като невромускулните връзки се запазват", казва Манголд. С други думи, гъбичката не просто се разбива в мускулите и я унищожава воля-неволю, прекъсвайки комуникацията с мозъка.

Но най-важното е, че гъбичката принуждава мускулите да се свиват с такава сила, че да опустошава влакната, очевидно ги прави неспособни да се отворят отново. Хипотезата, казва Манголд, е, че след като мравката достигне място и го ухапе, по време на ухапване гъбата секретира нещо синхронно, което причинява свиването на силата на мускулите и след това смъртта. зомбито се превръща във вектор за гъбичния патоген, който продължава да опустошава колонията.

Зомби и мравка в последната смърт. Стеблото, което изригва от задната част на главата си, загрява гъбични спори върху по-големи мравки по-долу, като по този начин запазва паразитната инфекция на колонията.

Ким Флеминг

Защото цялото това изследване разкрива една от най-сложните манипулации в природата, но също повдига нови въпроси. Манголд и колегите й са особено любопитни за това, което те наричат ​​извънклетъчни частици като везикули – малки сфери, прикрепени към гъбичните клетки. „Ние наистина не знаем какви са те“, казва тя. "Не знаем дали са произлезли от гъбичките или гостоприемника, но може би те могат да играят роля в инициирането на свиване на мандибуларния мускул."

Още по-загадъчни, тези частици се появяват в заразени мравки Beauveria bassiana, не-зомбифициращ гъбичен паразит, който също унищожава сарколемата. Унищожаването на обвивката може да помогне на двете гъбички да създадат точки на проникване, така че те да могат да доставят хранителни вещества към техните гъбични съобщества в мускулите. И за Ophiocordycepsизлагането на влакната може да улесни дозирането им с някакъв токсин, необходим за манипулирането.

Тъй като учените разкриват една мистерия на зомбитовия мравка, на негово място се появяват повече мистерии. Но доколкото не мога да разбера какво е, ако една гъбичка нахлуе в мускулните ни влакна, аз съм добър.


Още страхотни истории

Снимки: Най-голямото неолитно разкопки на Израел



<div data-cycle-pager-template = "Древно селище">

Древно селище

Древно селище

С уважение към: Eyal Marco / Израелският орган за антики

Сайтът е на около 9000 години. Вероятно културно-културна общност, която също държи кози и други животни.

<div data-cycle-pager-template = "Голям изкоп">

Голям изкоп

Голям изкоп

С уважение към: Yaniv Berman / Израелският орган за антики

Археолозите Хамуди Халили (вдясно) и Джейкъб Варди (вляво), директори на разкопките в Моца от името на органа за антики, проверяват мястото.