יום שבת, 26 במרץ 2011

קסם הוויסקי והמים

בהמשך לרשימת הסרטונים המזויפים האהובים עלי, הנה עוד משהו נחמד. בסרטון הבא מוזגים וויסקי לכוסית אחת ומים לכוסית השנייה וגורמים לנוזלים להחליף מקום. הרעיון הוא שהמים צפופים יותר מוויסקי, שהוא בעיקרו תערובת של אלכוהול (אתנול) ומים, ובהתאם לעקרון הציפה של ארכימדס המים יורדים מטה לכוס התחתונה ואילו הוויסקי עולה לכוס העליונה.


במבט ראשון הסרטון נראה לי מזויף משום שאתנול ומים מסוגלים להתערבב, ולא נראה הגיוני שהם יחליפו מקום בצורה כזו מושלמת. חשבתי שאולי מדובר בנוזלים אחרים. ניסיתי לשחזר את הניסוי עם מים ושמן, אבל זה לא עבד כל כך טוב. מתח הפנים הגבוה של המים מנע מהם לרדת דרך החריץ הצר בין הכוס למחיצה. הוספתי למים קצת אתנול במטרה להקטין את מתח הפנים ואכן הצלחתי לגרום לנוזלים להחליף מקום. אבל עדיין משהו הפריע לי, כי הזרימה של השמן לא הייתה כל כך חלקה כמו בסרטון.

אחרי כמה שעות של ניסיונות החלטתי לבדוק את מה שהייתי צריך לעשות מראש - לנסות לשחזר את הניסוי עם מים ועם וויסקי. הניסוי היה נהדר. ראשית, הזרם העדין של המים בוויסקי וזרם הוויסקי במים היו יפהפיים. ושנית, התוצאות הסופיות הפתיעו אותי - מידת הערבוב בין המים לוויסקי הייתה קטנה ממה שצפיתי, וכשטעמתי את המים אחרי הניסוי היה להם טעם חלש מאוד של ויסקי והצבע שלהם נשאר שקוף.

הגעתי למסקנה שהחריץ הצר גורם להיווצרותם של זרמי מים וויסקי די קבועים ומונע ערבוב מהיר בין המים לוויסקי. אחרי 10 דקות הניסוי כמעט הושלם כשרוב המים אכן ירדו לכוס התחתונה ורוב הוויסקי עלה מעלה. אבל רק כמעט - בחלק העליון של הכוס התחתונה נשאר וויסקי מעורבב עם מים ובחלק התחתון של הכוס העליונה נשארו מים מעורבבים עם וויסקי. ההפרדה לא הייתה מושלמת כמו בסרטון. חזרתי למחשב.

צפייה מדוקדקת יותר בסרטון מגלה את הטריק. הם אכן השתמשו במים ובוויסקי והגיעו למצב שאותו תיארתי, ואז עברו לזווית צילום אחרת שבה לא רואים את הוויסקי שנשאר בכוס התחתונה ואת המים שנשארו בכוס העליונה. השוט האחרון של הסרטון אינו המשך ישיר של הניסוי. למענו מזגו מחדש מים לכוסית הירוקה וויסקי לכוסית השקופה. 

לסרטון התפרסמו עד היום 18,293 תגובות. ברפרוף מהיר לא מצאתי תגובה שמתארת את מה שגיליתי, אז פרסמתי את ההשערה שלי כתגובה מספר 18,294...

לסיום, שלוש תמונות מהניסוי שלי. הראשונה מראה את שתי הכוסיות כמה שניות אחרי תחילת הניסוי כשרוב המים עדיין בכוסית העליונה, בתמונה השנייה כחצי מהמים החליפו מקום עם הוויסקי והשלישית צולמה לאחר הניסוי. בתמונה השלישית רואים שרוב המים ירדו לכוסית התחתונה (השמאלית בתמונה) ורוב הוויסקי עלה לכוסית העליונה, ובכל זאת מעט וויסקי נותר בכוסית התחתונה בניגוד למה שמראים יוצרי הסרטון.



יום שבת, 19 במרץ 2011

זיהום רדיואקטיבי

רצף הפיצוצים בכור הגרעיני בפוקושימה שנפגע בעקבות רעידת האדמה החזקה שאירעה ביפן ב-11 במרץ 2011 מעורר דאגה ביפן ובמדינות נוספות. אני רוצה לעסוק באספקט אחד של הנושא ולספר על החומרים המסוכנים שאולי כבר דלפו מהכור ושעלולים לגרום לזיהום ארוך שנים באזורים נרחבים הסמוכים לכור.

 הכור הגרעיני בפוקושימה בימים טובים יותר

חומר בקיע, דוגמת אורניום-235 (אורניום בעל 235 פרוטונים ונייטרונים בגרעין), משמש בכור גרעיני לקיום תגובת שרשרת גרעינית. כשנייטרון פוגע בגרעין של חומר בקיע, אותו חומר עובר ביקוע גרעיני, כלומר מתפצל לשני יסודות קלים יותר ופולט קרינה רדיואקטיבית. תוך כדי כך הוא משחרר נייטרונים נוספים שבתורם פוגעים בגרעינים נוספים של החומר הבקיע וממשיכים את תגובת השרשרת. החומרים שנוצרים בתהליך הביקוע הגרעיני ממשיכים לדעוך ותוך כדי כך משתחררת קרינה רדיואקטיבית נוספת.

כל עוד התהליך מתרחש בתוך הכור הגרעיני, הקרינה כמעט שלא יוצאת מתחום הכור ואינה מסוכנת עבור התושבים. אבל בעת תאונה גרעינית, הדלק הגרעיני ותוצרי הביקוע עלולים להיפלט החוצה ולהוות סיכון מיידי לכל מי שנחשף לחומרים הרדיואקטיביים וסיכון ארוך טווח לכל היצורים החיים שנמצאים באזור הזיהום, שמגיעים אליו אחר כך או שצורכים מזון שמקורו באזור המזוהם.

הכור הגרעיני בפוקושימה לאחר סדרת הפיצוצים שאירעה בו

הסכנה בריכוז גבוה של חומרים רדיואקטיביים שחודרים לגוף או שנמצאים בסביבתנו היא אותה קרינה רדיואקטיבית הנפלטת מהם. האנרגיה של הקרינה הזו מספיק גבוהה על מנת ליינן אטומים, כלומר לשחרר מהם אלקטרונים ולהפוך אותם ליונים, ועל כן היא מסווגת בתור קרינה מייננת. קרינה מייננת עלולה לפגוע באטומים שונים בגוף האדם, ובפרט קרינה מייננת מסוגלת לפגוע באופן ישיר במולקולות דנ"א או ליצור רדיקלים חופשיים שאף הם מהווים סיכון גבוה לחומר הגנטי בגוף האדם. פגיעה בדנ"א באחד משני אופנים אלו עלולה להביא ליצירת כמות רבה של מוטציות בחומר הגנטי. המוטציות גורמות לייצור לא תקין של חלבונים ובמקרים מסוימים להתפתחות צורות שונות של סרטן או אפילו למוות מיידי אם מדובר בחשיפה לכמות גדולה של חומר רדיואקטיבי.

בעקבות תאונות גרעיניות בעולם, ובמיוחד לאחר האסון הנורא בצ'רנוביל, נאסף מידע רב על החומרים הרדיואקטיביים המסוכנים אשר משתחררים בעת דליפה רדיואקטיבית מכור גרעיני. הפרמטר החשוב ביותר הקובע את אופי הסכנה הוא זמן מחצית החיים של החומר, כלומר משך הזמן שבו מחצית מהאטומים הרדיואקטיביים יתפרקו. זמן מחצית החיים מגדיר את קצב ההתפרקות: זמן מחצית חיים קצר, משמעו שהחומר ידעך בקצב גבוה במשך זמן קצר; ואילו זמן מחצית חיים ארוך, משמעו שהחומר ידעך בקצב נמוך במשך זמן רב.

הגורמים העיקריים הנוספים שבעזרתם ניתן להעריך את מידת הסכנה מהחומר הם הכמות היחסית שלו כתוצר דעיכה של החומר הבקיע בכור (fission product yield) והאנרגיה של הקרינה הרדיואקטיבית המשתחררת ממנו. מידת ההשפעה של החומר הרדיואקטיבי על בני אדם תלויה באופי החומר: גז יכול לסכן אותנו רק אם אנו נושמים אותו, חומר נדיף עוזב את הכור ויכול להתפזר על פני הקרקע בקרבת הכור או לנדוד לאורך מרחקים ארוכים, ואילו חומר לא-נדיף יישאר בכור ההרוס ולא יהווה סכנה מחוצה לו. החומרים הנדיפים נבדלים זה מזה ביכולת ההתמוססות שלהם - חומרים שמתמוססים היטב במים יזהמו מקווי מים ואילו חומרים שכושר ההתמוססות שלהם נמוך יישארו בקרקע. גורם חשוב לא פחות הוא יכולת הספיגה של החומרים השונים בצמחים ובגופם של בעלי חיים.

בין האיזוטופים הרדיואקטיביים קצרי החיים, המסוכן ביותר הוא כנראה יוד-131. זהו חומר נדיף, בעל זמן מחצית חיים של 8 ימים, אשר נוצר בכור גרעיני בכמויות גדולות. יוד נספג בגוף ויש לו תפקיד חשוב בתפקוד בלוטת התריס. מכאן נובעת הסכנה העיקרית בחשיפה ליוד רדיואקטיבי - הוא עלול לגרום להתפתחות סרטן בלוטת התריס. האמצעי הטוב ביותר להקטין את מידת הספיגה של יוד רדיואקטיבי בגוף הוא שימוש בטבליות אשלגן יודי המכילות יוד-127 שהוא איזוטופ יציב ולא רדיואקטיבי. כשיש בבלוטת התריס כמות רבה של יוד יציב, היא תספוג פחות מהיוד הרדיואקטיבי שחודר לגוף. כאמור, זמן מחצית החיים הקצר של יוד-131 מצביע על כך שהחומר מהווה סכנה לאנשים שהיו קרובים לכור בעת התאונה, אך הוא כבר לא מהווה סכנה למי שמגיע לאזור מספר שבועות אחר האירוע.

חומרים בעלי זמן מחצית חיים של אלפי שנים ומעלה אינם מהווים בדרך כלל גורם סכנה משמעותי בטווח השנים של חיי אדם. חומרים בעלי זמן מחצית חיים של שנים בודדות עד עשרות שנים הם הסכנה הראשית עבורנו, וביניהם יש שניים שנחשבים למסוכנים במיוחד: סטרונטיום-90 וצסיום-137. שניהם חומרים נדיפים, בעלי זמן מחצית חיים של כ-30 שנה, נוצרים בכמויות גדולות בכורים גרעיניים, פולטים קרינה אנרגטית בעת הדעיכה שלהם ומסוגלים להיספג בקלות יחסית בגופם של יצורים חיים. סטרונטיום דומה במבנה הכימי שלו לסידן, ולכן הוא עלול להחליף את הסידן בגוף, וצסיום דומה לאשלגן.

מקרב שני החומרים הללו, צסיום מסוכן יותר בדליפות שמקורן בכורים גרעיניים - הוא נדיף יותר ומתפזר בטווח מרחקים גדול יותר. הוא היווה את הסכנה העיקרית לתושבי אוקראינה לאחר אסון צ'רנוביל, והוא אף הגיע לשטחים נרחבים באירופה יחד עם ענני החומרים הרדיואקטיביים שהשתחררו באירוע. עד היום הקרקע במרחק של עשרות קילומטרים מהכור בצ'רנוביל מזוהמת בצסיום-137 והחומר ממשיך להוות סכנה.

 נשורת רדיואקטיבית של צסיום-137 אחרי אסון צ'רנוביל

צסיום שנמצא בקרקע נספג בצמחים ובפטריות ובסופו של דבר עלול להגיע לגופנו לאחר כמה שלבים של שרשרת המזון. לחיות משק באזור צ'רנוביל סופק פיגמנט בשם כחול פרוסי שיכול להיקשר לצסיום במעיים ולשאת אותו אל מחוץ לגוף. זו שיטה יעילה גם בטיפול באנשים שבלעו כמות גדולה יחסית של צסיום. כחול פרוסי ואמצעים נוספים יכולים להקטין את כמות מקרי הסרטן המתפתחים באזור האסון, אולם טיפול יסודי בזיהום המסיבי וארוך הטווח הנוצר בעקבות דליפה גרעינית עדיין לא פותח.



לקריאה נוספת:
Introduction to Radiation Health Effects and Radiation Status at Fukushima

מקור למפה: http://www6.ufrgs.br/favet/imunovet/molecular_immunology/physicalcauses.htm

יום שלישי, 15 במרץ 2011

הסרטונים המזויפים האהובים עלי

הסרטון הראשון קשור להליום. קבוצה של נערים צרפתים שואפים הליום, מנפחים בעזרתו מסטיק וממריאים לאוויר.



הם עושים את זה ממש בסטייל, אבל חישוב פשוט מראה שהסרטון מזויף.

הבסיס ליכולת הציפה של בלוני הליום נובע מכך שאוויר מורכב בעיקר מחנקן ומחמצן והליום פחות צפוף ממנו. לפי עקרון הציפה של ארכימדס בלון מלא בהליום יצוף באוויר כל עוד המשקל שמחובר אליו אינו גדול מדי. מבחינה זו אין הבדל בין ציפה בסביבה גזית ובין ציפה בסביבה נוזלית. מה שקובע זה רק הצפיפות של העצם יחסית לצפיפות התווך שבו הוא נמצא.

עקרון ארכימדס אומר שכוח הציפה הפועל על הבלון כלפי מעלה שווה לתאוצת הכובד כפול נפח הבלון כפול צפיפות התווך, שהוא האוויר במקרה זה. כלפי מטה פועל משקל ההליום והוא שווה לתאוצת הכובד כפול נפח הבלון כפול צפיפות ההליום. צפיפות ההליום היא כ-0.2 גרם לליטר, וצפיפות האוויר עומדת על כ-1.2 גרם לליטר. לכן, ליטר של הליום יכול להרים בערך גרם אחד נוסף על משקלו העצמי. על מנת להרים אדם במשקל 60 ק"ג צריך להשתמש ב-60,000 ליטר של הליום.

אז איך הם עשו את זה? הנה הפתרון:



ובאותו עניין, מילת אזהרה: שאיפת הליום לא פוגעת בבריאות ולא פוגעת במיתרי הקול, אבל עלולה לגרום לחנק אם לא מגיע חמצן לריאות לאורך זמן. לכן, מי שרוצה ליצור קולות מצחיקים, מספיק שייקח שאיפה קטנה מבלון גומי מלא בהליום. מומלץ מאוד להמתין כמה דקות בין שאיפה לשאיפה, ולעולם לא לשאוף הליום ישירות מבלון המתכת שבו ההליום נמצא בלחץ גבוה (אלא אם כן מחובר לבלון וסת שמוריד את הלחץ של הגז). בסרטון נראה שהם שואפים הליום ישירות מבלון מתכת ללא וסת. לדעתי הם עושים את זה בכאילו, כלומר לא שואפים הליום בכלל.


הסרטון השני מראה איך אפשר להכין פופקורן בעזרת טלפונים ניידים.



זו אחת המתיחות הקשורות לטלפונים ניידים. טלפון נייד אכן עובד בתחום התדרים של קרינת המיקרוגל, אבל יחסית לתנור מיקרוגל ההספק שלו נמוך מאוד. הבדל נוסף בעוצמת הקרינה המגיעה לגרעיני התירס נובע מכך שתנור המיקרוגל בנוי כתא תהודה שמגביר את עוצמת הקרינה.
בסרטון הזה הם השתמשו בעריכה דיגיטלית - ברגע שבו כביכול התפוצץ גרעין תירס, הם מחקו אותו מהתמונה והקרינו אחורה סדרת פריימים שבהם צולם פופקורן שנזרק אל השולחן.




הסרטון הבא נעשה גם כן לצרכי פרסום, הפעם בתחום משקפי השמש.



זיקית כידוע מחליפה צבעים, אבל לא בצורה כל כך מהירה והיא בכלל לא תחליף צבע בתגובה לחפץ קטן. אני יכול לומר בביטחון שהצבעים הוספו בעזרת תוכנה.


ולסיום עוד מתיחה אחת, מרשימה במיוחד.



רוב הסרטונים מהסוג הזה משתמשים בזוויות צילום מסוימות שמהן האשליה האופטית נראית אמיתית. הנה סרטון אנימציה בהשראת תמונת "מפל המים" המקורית של הצייר אשר:

ברור שיש חשיבות לזווית הצילום, ובכל זאת המים בסרטון עם הדגם של מפל המים משלימים מעגל, כלומר יש כאן עוד מרכיב, אולי משאבת מים. היוצר מבטיח לגלות בקרוב. שווה לחכות.