పంచుకోండి
వ్యూస్
  • స్థితి: సవరణ కు సిద్ధం

అడగండి చెబుతాం

Some answers given by Prof. A. Ramachandraya

Q) Sir, you told that nails and hair are lifeless and that they are just any other non-living stuff. Then why and why do they grow?

ac1A) Dear Student, the hair and nails are really lifeless and they are like any other non-living stuff. An example of gum sap oozing out from a int or the rubber milk coming out of a rubber or the threading coming out of the or the toddy oozing out of the palm wine tree. All these cases the product comes out continuously from a living system but the products, gum sap, rubber milk, spider web read, toddy, etc are non-living.

Similarly, hair originates from hair follicles through sap of stem cells in a three phase cycle, viz., anagen phase, catagen phase and telogen phase. The sebaceous glands adjusant to the hair follicle provide the lubricating liquid in the smooth rise of the hair bud. The hair is mostly certain protein which is amorphous and hence while in colour. Depending on the genetic heredity and climate the certain protein fibre is added with varied amount of granules of melanin (which is also a non-living pigment). Depending on the amount of melanin granules added the colour of the hair varies from white hair, red hair and black hair. The more is the quantity of melanin the more blackish is the hair.

Nails grow from the nail matrix which is a combination of skin cells. Nail is an anatomical modification of dead skin cells of the epithelium. Frontal to the nail matrix, there is nail bed and the epithelial cells die out to keep extending into the form of nail leaving only the cellular keratin protein. Thus both non-living material making the nails and hair are lifted out materially by living cells at their respective roots. Same is true with the teeth and tusks of elephant.

 

Q) Why do plants grow to certain height only?

A) Animals should grow to certain height to avoid friction of the ground (floor) and attack by crawling parasites and worms. Animals should terminate growth after reaching certain characteristic height to avoid toppling while in locomotion because the higher the centre of gravity of a body from the ground the more unstable is the object.

Plants also should grow to avoid the same things as mentioned above in addition to get a maximum sunlight from photosynthesis. Since plants have roots sunk deep into the ground they mostly grow taller than animals which do not have any roots lest they should loose locomotion. However, the roots cannot extend their height uncontrollably because the soil is not lose downwards infinitely. Further the taller they grow the more strain and difficulty the plants would face in pumping nutrients and water from roots to the terminal tips of the plant branches.

Thus there are always two conflicting force in every object, one encourages one aspect and discourages aspect whereas the other force does. This is called as Dialectical Materialistic Principle in Scientific Philosophy. Here in the case of the plant, the first force encourages the plant to grow taller to get more air, and the sun light whereas the second force encourages stability and conservation of pumping energy by keeping the height low. Thus, the plant is ultimately stabilized at a height where these two counteracting two dialectical forces become equal and become offset to each other.

 

Q) Why do we feel a noise when we keep our hands dorsally over a television screen?

ac2A) This kind of phenomenon is observed mostly with the CRT (Cathode Ray Tube) type television sets rather than with the modern LCD (Liquid Crystal Display), LED (Light Emitting Diode) and Plasma kind of flat screen TV sets.

The Cathode Ray Tube is the main and most obvious part of such box-type TV sets in which from the hind side of the CRT, electron beams are thermally guided by a high voltage electronic circuitry to fall on a dense matrix of phosphor dots (also known as picture elements or shortly as pixels) adherent to the inside wall of the TV screen that we watch. The energy of the electron beam(s) renders each dot of the phosphor matrix emit visible radiation whose colour and intensity are governed by the RBG (Red, Blue, Green, if a colour TV) dots hit in the phosphor and the instantaneous speed of the electron beam hitting the dot. The electron beam(s) kisses every phosphor dot of the matrix with such a horizontal and vertical speed and frequency that our eyes, by optical illusion, ‘see’ the emitted light as a video (motion picture).

As the electron beam(s) hit the inside plane of the TV screen. The electrons are sunk into an adjacent positive electronic instantly. However, there would be always some stray electrons wandering onto the outer wall of the TV screen when the TV is on. This develops a negative static electricity on the TV screen.

When we keep out hands very near to the TV, the static electricity of the TV screen induces an opposite polarity on our hands including the hair. Since opposite charges attract each other (by the so called, Coulombic attraction), the flexible hair on the hand, is drawn towards the TV screen. This is the reason why the hair on our hands stands up when we keep it near the TV screen like goosebumps. When the hair touches the screen, a mild discharge takes place yielding the ‘chur-chur’ noise. Better we avoid doing such actions without proper footware.

 

Q) If we throw a stone upwards in a very fast moving bus why does the stone not fall behind us because the bus is moving forward?

ac3A) All physical bodies with finite mass have, with no exception, an inherent property called, inertia. Resisting change in the current condition of the body is an expression of inertia. This means that a body in stationary state would tend to avoid motion (due to static inertia) and a body in linear motion would continue to be in that line of motion (due to kinetic inertia). It is also difficult to disturb a body engaged in a circular motion so as to tilt the (imaginary) plane of rotation (due to moment of inertia).

Inertia finds its manifestation in many of our day-today experiences. The need to use an engine to move a car and that to apply brakes to stop a moving vehicle are well known examples. The advise to have seat belt put on and to prefer air-bags in vehicles are also connected to the property of inertia. The fact that two-wheelers, like bicycle and motor bikes, while in driving do not fall down, though their centre of gravity frequently misses the contact points of their tires on the road, is linked to ‘moment of inertia’.

Newton’s First Law insists that unless and until a ‘Force’ acts on a body, inertia can never be overcome whether or not the applied force is successful.

When we are travelling in a fast-moving vehicle (like train or bus), we, as passengers. are also moving along the vehicle at the same speed as any other connected part the vehicle. Before we intended to throw any stone or coin upward in that vehicle, the stone or coin have been in our hands, moving at the same speed as we are and hence possess kinetic inertia, inherently. When we threw the stone straight upwards, we gave it only an upward force (against gravity) and there is no component of it in the direction of motion of the vehicle. Its horizontal speed (of motion along the direction of motion of the vehicle) is same as that of ours. Hence, a stone thrown upwards in a very fast-moving vehicle, does have to come straight back to our hands (due to gravity) and not behind us. Even the air inside the vehicle moves along with the vehicle and hence there is hardly any scope for the stone to lag behind us.

The only two ways the stone could go behind us are, (i) throwing it upward with a slight backward inclination and/otherwise (ii) suddenly accelerating the vehicle after the stone left our hands (because it got any unconnected to the frame of the vehicle)

 

Q) How does a Microwave Oven Function? Why does the top portion get more heated than the bottom?

ac4A) Microwave technology was invented and developed during World War Il as part of radar and espionage. It has soon entered the domestic kitchen and it became a ubiquitous appliance in modern and middle class kitchens. We use it mostly to thaw and cook food faster than conventional modes.

A typical microwave oven has an optoelectronic device, called, magnetron. It has a thermionic electron emitter (cathode) and an electron collector (anode). These two electrodes are fitted into an evacuated cylinder under a magnetic field. The ejected and accelerating electrons take a curved path to reach the destination (anode): From Ampere's Screw Law and Maxwell’s Theory, you would understand that whenever a charged body is under acceleration, it! emits electromagnetic radiation. Here the electrons moving in curved path are in centripetal acceleration and hence transmit microwave radiation. It is this radiation that is dispersed into the cooking compartment by appropriate electromechanical design.

Substances, with polar molecules such as water, alcohols, oils, etc, absorb microwave radiation to elevate the rotational movements of their molecules. Non-polar materials such as glasses, ceramics, polycarbonate vessels, etc, do not absorb microwaves and, hence, are microwave - transparent.

When foodstuffs, to be cooked by microwave oven, are kept in this kind of kettle, the majority of the microwave power reaches the water and tends to hasten the molecular rotations. But, owing to the matrix and intermolecular ligaments, water molecules experience restricted rotation and dissipate the absorbed microwave optical energy into heat out of molecular frustrations. It is this heat that causes faster cooking of the food stuffs.

When we heat a cup of water alone in a microwave oven, the water gets all the microwave energy and becomes hot. But the upper part of the water is hotter than the lower part because of the following two main reasons (in case, the water is not heated to boiling)

  1. Though designed to distribute the microwave energy homogeneously (isotropic) into the cooking compartment, the top regions, usually receive a slight excess,
  2. Whether the energy distribution is isotropic or not, the hot water moves upward due to lowered density (by volume expansion). Therefore, as and when water is getting heated, the hot water moves upward due to lower density through convection. On this concept only do solar hot water grids on the terrace heat the water. As the cup of water kept in microwave oven is hardly stirred, the temperature gradient is more obvious,

Is by the combined effect of uneven distribution of microwave energy and differential densities of hot and cold water that the upper part is hotter than the lower part when we heat a cup of water in a microwave oven.

 

Q) Why is it advised not to take reheated cooked food after preserving for long time even in fridges?

ac5A) We take all other essential chemicals, such as carbohydrates, proteins, fats, minerals, vitamins, etc, except oxygen and water, through diet for our survival and growth. The raw materials such as rice, pulses, fats etc are in such chemical architecture that we cannot assimilate directly into our blood. That is why, by cooking process, they are chemically converted into smaller molecules that can further be managed by our digestive system, from mouth to intestines, through a series of enzymatic processes (mostly hydrolysis). Long chain carbohydrates are converted into oligosaccharides, long chain proteins in meat, egg or pulses, etc., into shorter protein chains and oils into micellar globules during cooking

If the cooked food is left out for a while, a host of microorganisms invade the food stuff and work on the molecules in their own physiological ways because the cooked food stuff is now in a bio-manageable molecular status. These microorganisms leave their own chemical signature on the food stuffs over time. If such a type of food is reheated, not only are the useful remains warmed or further hydrolyzed but the microorganisms themselves and the chemicals they have excreted, are also heated and chemically processed. These alien chemical and biological entities are likely to generate poisonous molecules upon reheating. Similarly, food stuffs, left for long, are also likely to be contaminated by the invisible microorganisms along with their excreta during their regime on this food. Thus, a leftover/preserved food is also a source of possible poisonous content.

It is, hence, said that eating reheated cooked food and taking left over/preserved food are not good for health.

 

Question: There are more craters on the Moon meaning more meteorites striking lunar surface. Why does the Earth not receive as many though its area is larger than Moons'?

june22Answer: In the Solar System, between the planets, Mars and Jupiter, there are tens of thousands of tiny objects, known as asteroids. Besides planets and their moons, other bodies and asteroid belt, the Solar System has comets revolving around the Sun in very highly elongated elliptical orbits Whenever the comets come closer to the Sun, the material contents of the comets melt and ooze out particulate pieces that appear as the unique tail of the comets. These particles and those emanating from Occasional collisions of the asteroids are pulled towards various planetary zones including the Earth and the Moon. These debris projectiles are called meteorites. Some meteorites may originate from deeper cosmic sources other than the asteroid belt and comets. Meteorites vary widely in size, shape and composition.

When meteorites are pulled by Earth's gravity, first they enter the Earth's atmosphere that is spread over by about 10000 kilometers from the surface with thinning density, pressure and composition with height from the surface. The enormous inherent native speed of the meteorites accentuated further by the Earth's gravitational acceleration renders the meteorites face tremendous kinetic friction with the Earth's atmosphere resulting in very drastic surface temperatures on the

meteorites. At this temperature, all the meteorites become fireballs and most of them melt, react, pyrolyse, decompose and fizzle out as gases much before they could reach on the Earth's Surface. Hence, very rarely and very few meteorites only (surviving after the pyrolysis) would reach the Earth's Surface and cause any impact.

However, the case of the Moon is different. There is no atmosphere on the Moon. Hence, all those meteorites that are pulled by lunar gravitational acceleration are guaranteed to reach all the way to the dusty lunar surface. The sudden jolt experienced by the meteorites from the impact results in the decimation of the meteorites and the formation of Impact Craters whose size, depth, shape, etc, are decided by the size, mass, shape and native speed the meteorites have had before the impact. Millions of such craters whose diameters range from meters to hundreds of kilometers have been forming on the lunar surface over the times. Craters are taxonomized and many of them are named after. We have one Arya Bhatta there.

In a nutshell, it is the presence of atmosphere on Earth and lack of atmosphere on the Moon that made a large number of meteorites striking the Moon's surface and very few only reaching the Earth's surface.

 

Question: Why do water and other many liquids boil at lower than their normal boiling point on hills?

june23Answer: Matter exists mainly in three phases, viz., solid, liquid and gaseous states. The temperature of change over from solid phase to liquid phase is called the Melting Point and that from liquid to gaseous, the Boiling Point of that material. Both, Melting and Boiling Points, though unique to the given material, vary with the atmospheric pressure. Hence, the normal Melting and Boiling Points of various materials are tabulated as values measured at 1 atmosphere pressure (also known as 760 mm Hg or very close to 14.7 psi).

Every liquid, such as water, gets some of its molecules, evaporated into gaseous state. Thus, the liquid always contributes its own component of pressure, by virtue of its own molecules, to the atmospheric pressure it is under. This contributory component is called as the liquid's vapour pressure at the given temperature. The hotter the liquid is the more is its vapour pressure. When we gradually increase the temperature of the liquid, the vapour pressure of the liquid also increases and would eventually become equal to the atmospheric pressure. The temperature, at which the liquid's vapour pressure becomes equal to the atmospheric pressure, is called the boiling point of the liquid at that pressure.

At planes the normal pressure is about 1 atm and hence the boiling point would also be close to the normal (tabulated) Boiling Point. However, at hilly regions the atmospheric pressure is lower than I atm and, thereby, the temperature demanded to render vapour pressure of a liquid equal to atmospheric pressure would also be low. Hence the boiling point of water and other liquids falls below the normal Boiling Point at hills.

his is also the reason why cooking certain fool stuffs (such as rice, dal, meat, hard vegetables, potato, etc, that need temperature close to and above 100o C) is very difficult because such temperature (normal Boiling Point of water) is never acquired by water because it would continue to be boiling (away) at consicferably less than 100o C.

 

Question: Why are the cells in a honey comb always hexagonal and on both the sides?

june32Answer: Two-dimensional space can be completely covered, through repetition, only by shapes of parallelograms and hexagons with inversion symmetry. The meaning of inversion symmetry is depicted below.

An object is said to possess an inverted symmetry when any two line-segments of equal length originating from a fixed point (necessarily its centre of gravity in the object and separated by 180o have similar physical environment at their terminals. Spheres, Parallelepipeds (including Bravais Lattices), Platonic solids (except tetrahedron), Spheres, Cylinders (with parallel faces), Double Cones, Bicones, Bipyramidals (with even numbered polygonic sections) are examples of 3-D objects that have inversion symmetry. All Polygons with even-numbered but parallel edges are examples of 2-D objects that have inversion symmetry. A straight line invariably has the inversion symmetry. Inversion Symmetry is also defined as a system that any of its point, X, with respect to a point P has another point, X*, such that P is the the line segment with midpoint of end points X and X*. In other words, the vector from X to P is the same as the vector from P to X*. The formula for the inversion in P is X* = 2a - X where a, X and X* are the position vectors of P, X and X* respectively. Inversion symmetric is also called, "Point Reflection",

Two-dimensional space can be completely filled by only parallelograms and hexagons. The best parallelogram is a square and the best hexagon, a regular (equilateral) hexagon. Any other 2-D geometric shape, through repetition, cannot fill 2dimensional space without leaving gaps. It can be proven that a less number of hexagons would be needed to fill a given area than the number of squares with a given arm's length, say, 'a' units for each shape because the area of such hexagon (1.5 x 1.73xa units) is about 2.59 times larger than that of such square (a2 units).

Further, when shapes of such squares cover the area, each square has 8 nearest neighbour squares (4 sharing the 4 arms and another four sharing the 4 corners) whereas a hexagon has only 6 nearest neighbors (each one sharing one arm and two corners) (See Figure).

Thus, it can also be seen in the case of space covered by square shapes, that each arm is contacted by 6 nearest squares (2 at one terminal, 2 at other terminal and another 2 along the arm) whereas, in the case of hexagons, each arm is touched by only 4 nearest hexagons (1 each at each terminal and 2 more along the arm). With the area of a square being 2.59 times less than that of a hexagon, the length of lining per unit area if space is filled by hexagons is, thereby, about 1.73 times less than that if the same space is filled by shapes of squares of similar arm's length. In other words, it needs less material to build walls of similar height and length if a plot is built with hexagonal chambers than square shaped chambers. Also it needs less cement binder if a corridor is to be covered with hexagonal tiles than if it is to be by square shaped tiles of identical arm's (side) length.

In the case of honeycomb, it would need less amount of wax to build hexagonal shaped cells than any other shaped cells. It is also natural that hexagonal prismatic shapes only would arise if a fixed volume of wax has to be equally adjusted among equally deep neighbouring and intimately connected pits because the available walling material is the least required per unit area and unit volume in such case. Since, each cell in a honeycomb is constructed by one worker bee, independently, the cell automatically, gets culminated into a hexagonal shape. Another wonder in honeycomb is that the hive is a back-to-back double layered one with each side stuck in a staggered rhombus shaped trihedral pits with each rhombus leading two walls upwards resulting in the hexagonal shaped cellular chambers. In this kind of arrangement, it becomes that none of the walls of the cells on one side of the honeycomb is coplanar with any wall of the cells on the other side so that the two sides are firm enough to resist peeling off vertical or parallel through the honeycomb during wind currents or other disturbances.

 

Question: Why does graphite conduct electricity but diamond doesn't though both are made of carbon?

aug17Answer: Whether a substance is an electrical conductor or not is not decided by the type of atoms or the kind of element or compound alone but is by the way the atoms of an element or molecules of a compound are joined together to form a condensed matter (liquids and solids). Such a formation should allow passage of electrons from one end to the other, usually, by a relay mechanism when an external electrical source is connected to it

The electrical behavior of condensed matter is now well understood by 'Band Theory' which states that atoms, in the process of becoming condensed matter, get chemically bound by interference-overlapping of their atomic electron orbitals leading to the formation of energy bands and that the electrical attributes to the material as conductor, semi-conductor and insulator, are governed by the degree, direction and means of such orbital overlap. The overlap of the peripheral (valence) electronic orbitals of atoms favouring assemblage of the atoms and that favouring isolation of atoms lead to two bands of energies, called, bonding band and anti-bonding band (and then valence band and conduction band) respectively with valence band having been filled with electrons and conduction band vacant. Stronger degree of overlap of atomic orbitals leads to a huge energy gap between the valence and conduction bands whereas moderate and weak overlap allows these two bands either to interlace into each other at their proximate edges or be energetically not-so-widely separated. Free and random flow of electrons into the conduction band can happen if the valence and conduction hands are interlaced. A mere application of electrical potential across such materials cause orderly electronic flow and hence exhibit electrical conductivity.

In the case of graphite the situation is exactly like this because the carbon atoms of graphite, though linked by very effective atomic orbital overlap on one plane (say, plane), are bound by less effective orbital overlap along the other direction (i.e., z axis). It is by this kind of chemical connectivity of carbon atoms, graphite is soft and a good electrical and thermal conductor. However, in the case of diamond, the atomic orbitals participate in a strong overlap in all the 3-dimensions and result in energetically widely separated valence band and conduction band. Hence, a simple application of electrical potential does not succeed in promoting electrons in the valence band to the conduction band in order to leave room for the relay of electrons of the external electrical source.

The dissimilar electronic orbital overlap of the carbon atoms in the two allotropic forms, graphite and diamond, is the reason why graphite conduct electricity but diamond does not

 

Question: For any electrical device to function one needs two leads (+ve and –ve in DC device cases and Phase and Neutral in AC devices case). But Electrical Locomotive has only onw time on the top. How does the electrical locomotive motor can with only one lead connected?

sep14Answer: After Thomas Devonport in 1834 and Robert Davidson in 1839 had run the first battery-powered locomotive on track, it was the great Thomas Alva Edison who made a refinement to it by using the two rail lines as the current carriers of the electric locomotive in 1880. This procedure is still in vogue with engines of merry-go-round mini trains of amusement parks and exhibitions. We now have tremendously refined and modernized traction railway systems all over the world.

In India, we usually use a 25000 V alternating current (AC, 50 Hz) for the fraction railway lines. Electrical traction offers several benefits over the steam and diesel engine modes; quick acceleration and deceleration, emission-free locomotion, low noise, high speed, etc are some of the major advantages.

As with the case of most of electrical gadgets and machines, electrified rail locomotives also do require a minimum of two electric lines to make a functional circuit closed. In AC circuits, the line carrying the alternating current is called the ‘phase’ (or simply ‘line’) and the other as ‘neutral’ which is finally grounded to earth.

In electric railway traction, the overhead catenary line serves as the phase while the (metallic and conducting) railway track, itself, as the neutral. Since the wheels of the train, undercarriage, chassis and suspension springs are also metallic, the electric engine has its AC motor circuit closed with one terminal connected to the catenary powered line (phase) and the other to the ground through the continuous metallic railway track. One can see, at regular intervals on the track, some stout metallic ribbons bolted to the rails on one end with their other end earthed.

 

Question: Why does it take a long time for a meal to get digested when a banana is taken prior to the meal?

oct13Answer: Banana is one of the most widely consumed fruit varieties all over the world though it is mostly cultivated in Asia and Australia. Wikipedia states that banana cultivation is the fourth in agro-economy after rice, wheat and maize. Botanically, it belongs to the genus. Musa with a range of species. The banana used as a vegetable is usually called plantain.

Banana is rich in carbohydrates, sugars, vitamins and minerals and is very poor in proteins. Out of many known fruits varieties, banana has the highest levels of potassium (about 400 mg per 100 g of banana meal) and the latter renders the banana contents a higher pH (5.00 to 5.50) than many fruit juices.

The stomach is the main part of our digestive system which digests the proteins of the food that we consumed into amino acids by an act called ‘hydrolysis’  wherein the amide (-CO-NH-) link of the protein chain is added with water to break away as carboxylic (-COOH) and amine (-NHH) terminals. As proteins are very stable chemically, the physiology of protein digestion in stomach is catalyzed by an enzyme, Pepsin. This enzyme has its best catalytic (optimal enzymatic) ability at very low pH (1.00 to 2.00) meaning very high acidity. The digestive juice of the stomach (called gastric juice) has hydrochloric acid (HCl) at very high concentrations to serve the purpose of the pepsin. It is this excess acidity that causes gastric ulcers when the protective layer between the gastric ulcers when the stomach’s muscular layers (which are also proteins) gives way due to a variety of causes that include bacterial attack.

According to Thermodynamics and principles of chemical equilibria, whenever two systems with differing pH are admixture, the hydrogen ion (proton) transfers itself (called, deprotonation) from low pH system. Thus, the proton concentration in the common medium, after admixturing, is leveled.

When one or two ripened bananas are consumed into an empty stomach, the high pH of the banana contents and the low pH of the gastric juice undergo this proton transfer causing an increase in the pH of the common medium, gastric juice. With this enhanced pH in the gastric juice, the catalytic (enzymatic) ability of Pepsin is reduced. Hence, it takes a long time for a meal to get digested when a banana is taken prior to the meal.

 

Question: Why do our ears feel air-locked when we travel in flights or when we climb hills and get released when we open our mouth?

dec18Answer: Ears are our auditory sensors and their presence as a pair on the farthest left and right positions on the face enables us recognize the direction of the sources of the audible sound (that usually spreads from 20 Hz to 20 kHz) and enjoy the stereophonic Dolby music

Each of the ears has three major parts, viz, the outer ear (which is the visible part of the ear), middle ear and the inner ear. There is a flexible muscular and slightly cone-shaped septum, called, eardrum, serving like a common border, between the outer and middle ears. The outer ear is exposed to the outside atmosphere whereas the middle ear is connected to the pharyngeal region of the mouth through a cavity, called, Eustachian canal. Thus, the eardrum has two aerial environments on either side, one with the pressure of the outer environment (atmosphere) and the other with the common pressure in the oral cavity and the pulmonary tract if these two pressures are same the eardrum is said to be under Isobaric (similar values of pressure all around) condition.

We have our oral pressure same as the atmospheric pressure as wc, most usually keep our mouth un-shut and nostrils, as usual, engaged in free respiration. Hence, the eardrum, in general, feels isobaric condition. When we are in travel, especially during air travel, there are situations where the internal (oral and pulinopory common pressure) may be different from the external pressure. These situations, generally, emerge due to closed interiors of vehicles, changed atmospheric pressures due to altered elevations in atmosphere, congestion in respiratory tract, etc among others. Under these circumstances the aerial pressure in the middle ear and that in the outer car may not be the same and this eventual pressure gradient pushes the diaphragm layer of the eardrum slightly towards the region of lower pressure. Then, the nerve endings, situated at the eardrum, make us feel as if our ears air-locked. When we open our mouth, the pressure in the middle ear is adjusted to that in the outer car by aerial flow through the Eustachian canal. With the pressures on either side of the eardrum, thus, equilibrated, we feel as if the airlock released and the situation brought to normal.

 

Question: Biscuits kept in room temperature loose  their crispness after some time but not when they are kept in a much cooler fridge. Why?

aug20Answer: Biscuits very crispy and dry because of considerable porosity in them. Since biscuits are chemically mostly of carbohydrate ingredients with many hydroxyl group terminals and hence, have a natural affinity towards water to form hydrogen bonds. If moistures enters on this urge, the biscuits become loose and soft. Further, the porosity of the biscuit texture encourages water to enter the micro porous voids of the biscuits by capillarity phenomenon. This is the reason why it is our regular observation that biscuits coalesce when we dip them in tea or if they accidently come in contact with water.

In an ordinary room temperature, there is always some humidity in the atmosphere and the water molecules slowly enter the biscuit pores while reducing biscuit's crispness. If the weather is chill, there is low humidity in the air. That is why biscuits sustain their crispness longer during winter than in summer.

In the interiors of a fridge, the air is always under circulation and exists at subzero temperatures. Hence, most of the moisture in the aerial currents is deposited as frost over the coolant piping resulting in very dry air i.e., with poor levels of humidity. In such fridge if a pack of crispy biscuits is kept, there is hardly any chance for the biscuits to become soft for want of water molecules in the fridge's air. That is how crisp biscuits retain their crispness even for weeks in a fridge. It is also on this reason why soft chapathis, dosas, sweets, cooked food, etc, become dry and hard as they surrender their moisture to the low-humid aerial currents in the fridge.

 

Question: We are advised to keep the doors and over time. windows closed when an air conditioner is running in the room. How do the oxygen that we need enter and carbon dioxide we exhale exit the room?

Answer: The doors, windows and exhausts are kept closed in an air conditioned room to avoid unwanted thermal exchange and loss of power. In principle, the air inside the room is repeatedly recycled over a cooling grill of the air conditioner. Thermodynamically, the air in the room is an approximation to a closed system.

Air contains about 19% of elemental oxygen and about 79% of nitrogen in addition to other stable gasses like moisture, carbon dioxide, etc. The amount of oxygen really used up in human respiration is about one fourth of the oxygen that we take in into the lungs during the inhalation and carbon dioxide is about 4% of the exhaled gases. So, it is natural to get a doubt whether the carbon dioxide that we exhale piles up and whether the oxygen gets depleted in the air conditioned room, in course of time. The answer to this doubt would be 'YES' if the room is really airtight.

Even though it is not by a plan, no air conditioned room is perfectly air-sealed. There are gaps between the floor and the bottom edges of the doors and a few more narrow gaps are always likely between the window panes and the window frames. The human respiration is physically a lazy process and even if many people are there in a conditioned room, their collective respiration also does not cause any net pressure gradient between the air inside the conditioned room and the air outside. However, there would be relative pressure gradients of oxygen and carbon dioxide between inside and outside air of the room. These relative differences are offset by exchange of carbon dioxide from inside to outside and oxygen the reverse way through the gaps mentioned above by a spontaneous process, called, 'diffusion'. The rates with which oxygen and carbon dioxide are brought into equal concentrations, i.e., equilibrium between the respective inside and outside gases of a conditioned room, by diffusion, are faster than the rates with which human respiration build gradients. Hence, there is no net piling up of carbon dioxide and depletion of oxygen in a conditioned room, usually.

There is, thus, always the diffusive way the carbon dioxide that we exhale in a conditioned room can get out and the same way the oxygen that we used in inhalation can get in.

We keep hearing news that some babies died out of suffocation and breathlessness when they are left in locked cars. It is mainly because the car doors and windows hardly have open spaces to permit diffusion.

 

Question: Should a banana be eaten before meal or after meal?

july14Answer: Banana is one of the most widely consumed fruit varieties all over the world though it is mostly cultivated in Asia and Australia. Wikipedia states that banana cultivation is the fourth in agro-economy after rice, wheat and maize. Botanically, it belongs to the genus, Musa with a range of species. The banana used as a vegetable is usually called plantain.

Banana is rich in carbohydrates, sugars, vitamins and minerals and is very poor in proteins. Out of many known fruit varieties, banana has the highest levels of potassium (about 400 mg per 100 g of banana meat) and the latter renders the banana contents a higher pH (5.00 to 5.50) than many fruit juices.

The stomach is the main part of our digestive system which digests the proteins of the food that we consumed into amino acids by an act called, hydrolysis' wherein the amide (-CO-NH-) link of the protein chain is added with water to break away as a carboxylic (-COOH) and amine (-NHH) terminals. As proteins are very stable chemically, the physiology of protein digestion in stomach is catalyzed by an enzyme, Pepsin. This enzyme has its best catalytic (optimal enzymatic) ability at very low pH (1.00 to 2.00) meaning very high acidity. The digestive juice of the stomach (called gastric juice) has hydrochloric acid (HCl) at very high concentrations to serve the purpose of the Pepsin. It is this excess acidity that causes gastric ulcers when the protective layer between the gastric juice and the stomach's muscular layers (which are also proteins) gives way due to a variety of causes that include bacterial attack.

According to Thermodynamics and principles of Chemical Equilibria, whenever two systems with differing pH are admixtured, the hydrogen ion (proton) transfers itself (called, deprotonation) from low pH system to get bound (called, protonation) to the high pH system. Thus, the proton concentration in the common medium, after admixturing, is leveled.

When one or two ripened bananas are consumed into an empty stomach, the high pH of the banana contents and the low pH of the gastric juice undergo this proton transfer causing an increase in the pH of the common medium, gastric juice. With this enhanced pH in the gastric juice, the catalytic (enzymatic) ability of Pepsin is reduced. Hence, it takes a long time for a meal to get digested when a banana is taken prior to the meal or immediately after meal. Banana is better taken when serving of food is unduly delayed lest the acid secreted in the stomach out of hunger should damage the inner layers of the stomach.

 

Question: Graphite and diamond are two allotropic forms of carbon but graphite only conducts electricity. Why?

july15Answer: It is not alone the kind of element of compound that decides whether a substance is conductor or not. It is mostly by the way the atoms of an element or molecules of a compound are joined together to form a condensed matter (liquids and solids). Such a formation should allow passage of electrons from one end to the other, usually, by a relay mechanism or migration of charged ions if it is an electrolyte.

The electrical behavior of condensed matter is now well understood by ‘Band Theory' which states that several individual atoms, in the process of becoming condensed matter, get chemically bound by interference-overlapping of their atomic wavelike electron orbitals. This is known as linear combination of atomic orbitals (or shortly LCAO) to result in as many molecular orbitals (MOs). Whereas in a molecule a few atoms only are engaged, trillions of atoms participate in forming solids (and liquids) by orbital overlapping. The constructive interference favouring assemblage of atoms and the destructive interference favouring freedom to atoms lead to two bands of MOs called, bonding band and anti-bonding band (and then valence band and conduction band) respectively with valence band having been filled with electrons and conduction band vacant. In the case of good conductors these two bands interlace into each other resulting in free and random flow of electrons into the conduction band as there is hardly any energy gap between the two bands. A mere application of electrical potential across such materials cause orderly electronic flow and hence exhibit electrical conductivity. The situation where the valence and conduction bands are interlaced or differ in energy by a small extent is found in materials where the atomic orbitals are less strongly overlapped.

In graphite the situation is exactly like this because the carbon atoms of graphite, though linked by very effective atomic orbital overlap on one plane (say, xy plane), are bound by less effective orbital along the other direction (i.e., z axis). Therefore, is graphite soft and a good electrical and thermal conductor. However, in the case of diamond, the atomic orbitals participate in a strong overlap in all the 3-dimensions and result in energetically widely separated valence band and conduction band. Hence, a simple application of electrical potential does not succeed in promoting electrons in the valence band to the conduction band in order to leave room for the relay of electrons of the external electrical source.

The dissimilar electronic orbital overlap of the carbon atoms in the two allotropic forms, graphite and diamond, is the reason why graphite conduct electricity but diamond does not.

 

Question: It is easier to remember words of a song than those of a paragraph. Why?

Answer: There is no single cause for this kind of effect. Several issues interplay in varied degree but mostly concurrent.

  1. We read text of a paragraph and grasp the contention of it and do not pay much attention to the structure of the sentences. Hence, we forget words though we retain the meaning of the text in our memory. Song, on the other hand, carries both a meaning as well as a beauty of rhyme and rhythm by prosody. Hence, we get attracted. Knowingly or unknowingly to the arrangement of words besides to its contention.
  2. Words in a song are concise like in a stanza and some routine words are deliberately omitted whereas a sentence usually holds all the necessary parts of speech. Further, a song has pauses between sets of words whereas a sentence may be even a compound one with main and subordinate clauses. For example, if the rhyme, “Jack and Jill went up the hill; To fetch a pail of water; Jack fell down and broke his crown; And Jill came tumbling after" in a 4-line stanza, were to be taught to us in Nurseries, as "Jack and Jill went up the hill to fetch a pail of water; (There) Jack fell down and broke his crown and (then) Jill came tumbling after", we would remember the moral of the story alone that Jack failed to get water and fail to see the rhythm in syllables of ‘Jill', 'Hill', 'Fell’, ‘Water’ and After'.
  3. Song is memorized and pronounced many times because of its artistic content and for performing or for passing time or by aesthetic impulse. Thus, one word in a song leads us to the next and so on. That is how, even without sometimes, knowing their meaning we remember many songs of other languages. Hardly we are keen to remember the words of a sentence after the meaning has been grasped, leave alone text of other language that we are not much used to
  4. Many school children, villagers and low educated people recite National Anthem, Vandemataram, etc flawlessly though they hardly know the meaning each of the words in them. They remember the anthems and many such iconic and signature songs out of passion, emotional attachment and conformity to tradition. They are able to remember each of those words because they keep reciting very frequently and as the occasions demand.
  5. Words in songs are usually simple and subtle whereas those in sentences, the words are likely to be complex and big.
  6. There are many other reasons including linguistics, psychology, etc.

 

Question: Why do some stars have tail? Why do not all stars have tails?

feb3Answer: What you mentioned to have tails are not stars. Even though they are called '$KAM' in Telugu, which may wrongly mean 'tailed star', they are actually to be called “comets'. Now, Comets are not stars they are like planets which revolve around stars, like the Earth revolves around the Sun.

There are many comets known to be revolving around the Sun. According to Wikipedia's databases, there are as many as 5253 comets discovered so far by 2014. They further say that the number is likely to increase as more discoveries would reveal.

No Planet is known to have its revolutionary path (orbit or trajectory) in a perfect circular shape. Almost all planets known to have elliptical orbits with a slight difference between short axis and long axis. You may be aware that the ratio of the long to short axes is known as ellipticity or eccentricity. The eccentricity for the eight planets that we know moving Sun have their eccentricities slightly only above unity. However, comets have extraordinary eccentricities.

One more thing that we know about planetary orbits is the position of the Sun in the orbit. According to Kepler's Laws (which have been greatly proven to be true), the Sun does not lie at the intersection of the long and short axes of the elliptical orbits of the planets. The Sun is situated close to one of the ends of the long axis. This means that a planet during its entire period (planetary year), comes closer to Earth for some time and farther from Sun for some time.

Since comets have very high eccentricity, they go very far away from the Sun for a longer period and come closer to the Sun for a shorter speed. Once they come very close to the Sun, they get exposed to the heat of Sun. The surface of the comet thus gets molten like ice melts like water. Since liquids make trail the comets also leave trails of their molten liquid droplets during their journey when they come closer to the Sun. These droplets shine like ice and look like white smoke. That is why we observe comets with tails. Since planets reflect sunlight like our Moon, comets also appear like stars as with some tails. But they are not stars. Stars are naturally luminescent but planets and satellites just reflect sunlight.

 

Question: What is meant by Law of Chemical Combination?

mar17Answer: Science is full of Laws, Hypotheses, Principles, Equations, Definitions and Functions connecting various parameters. Chemistry is the branch of Science that describes ways to make new materials from available raw materials. Chemistry also deals with the way atoms join together to form a molecule. What are how much each is present in an unknown mixture of materials are also found out by methods of chemistry. Chemical combination means production of new products by the joining of one or many raw chemicals. In this process, the combination obeys certain regulations. These are called Laws of Chemical Combination. There is not one law. There are at least 5 well known Laws of Combination.

  • Law of Conservation of Mass: It means that the mass of all reacting materials is same as that of all produced materials during a chemical process. In other words, mass is conserved during chemical combination. For example in the process of Formation of CaCO­3 (Calcium Carbonate) from the combination of Cao (Calcium Oxide) and CO­2 (Carbon dioxide), the total quantities of CaO and CO­2 combined is equal to the quantity of CaCO­3 formed though their physical and chemical properties may differ.
  • The other laws of Chemical Combination include Law of Constant Proportions, Law of Multiple Proportions, Law of Reciprocal Proportions and the Law of combining Volumes.
  • The Law of Constant Proportions says that irrespective of the source in prepares, the relative masses in which it has the elements in it are the same. For example, HCI (Hydrochloric Acid) can be prepared by either combining Hydrogen gas and Chlorine gas or by adding conc. H­­2SO­4 on salt (NaCl). However, the amounts of Hydrogen element and Chlorine element in the pure HCl formed from both of these sources remains the same as 1:35.5 by mass.

 

Question: What is meant by particle accelerator?

Answer: There are 61 fundamental particles in the whole universe. Many of them are very unstable. They live only for seconds to femto seconds after their production. However, some particles like proton, neutron, electron; Photon, etc are very stable. Though proton and neutron are composite particles made of 3 quarks, they hardly ay into quarks on their own.

It is told to you on several occasions from this feature that there are only electromagnetic and gravitational fields outside the atomic nuclei in the universe. A particle or system of particles or field can be influenced only by other similar field because every particle had one field the other around it. Gravitational field operates on other gravitational field generated by another particle. In other words, all particles with finite mass would be influenced by gravitational field. As much as ‘mg' amount force is operated on every particle that has a mass of ‘n’ where 'g' is the acceleration due to gravity of the field where the particle is placed. If the mass, 'm' is very any the momentum acquired by it even after sufficient acceleration is negligible. In a given gravitational field, up range of space, the 'g' value is almost constant and extent of acceleration is limited.

The purpose of Particle Accelerators is to accelerate the speeds of particles to such an extent that they can be used to bombard certain targets as projectiles to accomplish some changes in the target. With mild accelerating fields like gravitational fields, such purpose cannot be realized.

However, electrical field or magnetic field can be altered suitably and as per requirement. Electrically neutral particle like neutron, photon, etc, cannot be accelerated by homogeneous (constant) Electrical or Magnetic fields but charged particles like electrons, protons, positrons, etc can be.

The force operating on a particle holdings charge, q, by an electrical field of field strength, E. is given by Fel =qE. Thus, even if is less for a particle, thefore, Fel operating on it, can be greatly enhanced by enhanced E. Further, F, as per Newton's Second Law of Motions, F = ma. Therefore the acceleration, ael of a particle of mass, m, and charge, q, can acquire in a field of strength, E, is

Fel =qE=mael orael =qE/m

Thus, even if q and m are very small they get compensated (by cancellation) while the value of E decides the value of a Therefore, by potentially extreme electrical fields, even tiny particles can be accelerated to amazing velocities and their momentum can be sufficient enough after acceleration to penetrate into even atomic nuclei to disintegrate them.

Similarly, a charged particle of mass, m, charge, q, and moving with velocity, y, experiences a force, Fmag. in a magnetic field strength of, H, as given by,

Fmag = Hqv

Similarly, Fmag = mamag

wherea is the acceleration in magnetic field. We can write it as

amag = Hqv/m

Thus, in a magnetic field, the acceleration is linear to its own instantaneous velocity, v which itself is a variable for a fixed field strength H. Thus, in no time, the velocity picks up in leaps and bounds. Particle accelerators use extraordinary magnetic fields generated by super conductors to enhance the velocities of charged particles to devastating speeds, almost approaching the velocity of light.

The LHC (Large Hadron Collider) experiment with CERN (Conseil European pour la Recherche Nucléaire; European Organization for Nuclear Research) present at Geneva, Switzerland, is an example; Cyclotrons, Magatrons and LHC are well known Particle Accelerators.

 

ప్రశ్న:- భూమికి ఇటు నుంచి అటు భూ కేంద్రం గుండా పెద్ద రంధ్రం చేసి అటువైపునకు తొందరగా వెళ్ళగలమా?

జవాబు: భూమికి ఇటు నుంచి అటు సొరంగం చేయడం వీలుకాదు. కేవలం ఊహాత్మకంగానే అలాంటి టన్నెల్ను భావించగలము. భూమి సాంద్రత అన్ని వైపులా ఒకే విధంగా ఉన్నట్టు భావిస్తే, భూమి స్వరూపం సంపూర్ణ గోళాకృతిలో ఉన్నట్లు అన్వయించుకొంటే ఇటు ఉంచి అటు గోయి (లేదా పెద్ద సొరంగం) తీసి అందులోకి మనం దూకితే మనమీద గురుత్వాకర్షణ భూ కేంద్రానికి చేరే కొద్ది రేఖాత్మకంగా అనులోమానుపాతంగా తగ్గిపోతుంది. భూమి ఉపరితలం మీద 'g' విలువ గల త్వరణం ఉంటే భూకేంద్రకం నుంచి సగం దూరంలో ఉంటే సగం g ఉంటుంది. దీనర్ధం ఏమిటంటే భూకేంద్రం దగ్గర మన మీద ఎలాంటి త్వరణం ఉండదు. కానీ మనం పడిపోతున్నపుడు భూ కేంద్రం వరకు ఎంతో కొంత త్వరణం ఉంది కాబట్టి మన వేగం క్రమేపీ పెరుగుతూనే ఉంటుంది. భూకేంద్రం దాటి జడత్వ ప్రభావం వల్ల అటువైపు వెళ్తాము, అటు నుంచి నేల మీదకు వెళ్ళేలోగానే వ్యతిరేక దిశలో త్వరణం భూకేంద్రం వైపు పనిచేయడం వల్ల తిరిగి ఇటువైపు వస్తాము. ఎపుడూ ఉపరితలాన్ని చేరుకోకుండా అటు ఇటూ లోలకంలాగా పైకి కిందకు (అటు ఇటూ) బంతిలాగా డోలనాలు చేస్తూనే ఉంటాము. ఇటు నుంచి అటు వెళ్లే కాలాన్ని అర్ధదోలన కాలం అంటారు. దాని విలువ షుమారు 42 నిమిషాలుగా లెక్కలేస్తే తెలుస్తుంది.

 

ప్రశ్న: బాల్ పెన్ మూతకు పైన రంధ్రం ఎందుకు?

ballpenజవాబు: ఒక్కోసారి నిత్యజీవితంలో మనం గమనించే చిన్న చిన్న విషయాలకు కూడా సైన్సుపరంగా ప్రాధాన్యత ఉంటుంది. కాని మనం అంతగా పట్టించుకోం. జిక్ కంపెనీయే కాకుండా చాలా ఇతర కంపెనీలు తయారుచేసే బాల్ పెన్నుల మూతలు (caps) పైన ఒక రంధ్రం ఉంటుంది. గాలిపీడనాన్ని క్రమబద్దీకరించడానికో, ఇంకు పొడిబారకుండా ఉంచేందుకో లేదా లీకు అవకుండా ఉంచేందుకే మాత్రమే కాకుండా ఇంకో ముఖ్యమైన కారణం కూడా ఉంది. కొంతమంది పిల్లలకి బాల్ పెన్ మూతని నోట్లో పెట్టుకునే అలవాటు ఉంటుంది. ఈ మూత పొరపాటున, మిగింతే అది ఊపిరితిత్తులకు అడ్డుపడి శ్వాస ఆగిపోయి ప్రాణాపాయం సంభవించవచ్చు. ఒక సర్వేప్రకారం అమెరికాలోనే ఏటా సుమారు వందమంది పిల్లలు ఇలా మరణిస్తున్నారని, ఇలాంటి ప్రమాదాలను పెన్నుమూతకున్న రంధ్రం నివారిస్తుందని (Bic) కంపెనీ తెలిపింది. పొరపాటున మూతను మింగినా దానికున్న… రంధ్రం ద్వారా గాలి ప్రవాహం కొనసాగి, శ్వాస ఆడుతుందని కంపెనీ వెబ్ సైట్లో వివరణ ఇచ్చింది.

 

ప్ర: అప్పుడప్పుడూ మేక కడుపులో, పంది కడుపులో మనిషి ఆకారంతో పిల్లలు జన్మించడం జరుగుతుంది కదా! అది ఎలా? దీనిని మహత్యం అనుకోవటం సరైనదేనా చెప్పండి!

జ: పంది, మేక వంటి రకరకాల జంతువుల్లో ఒక్కోసారి వికృత ఆకారాల్లో పిల్లలు పుట్టడం చూస్తుంటాం. అవి మృత శిశువులుగా బయటకు వస్తాయి. అవి మనిషిని లేదా మనిషిని పోలిన శిశువును తలపించెలా ఉండటం కూడా జరుగుతుంది. పంది ఏమిటి మనిషిలా ఉండే శిశువు ఏమిటి? ఇది మహత్యం కాకపోతే మరేమాటి అని మనలో చాలా మంది అనుకుంటాం. ఇక మీడియా చిత్రంగా కథలల్లి మరీ మనల్ను గందరగోళానికి గురిచేస్తుంటాయి. ఇలా మనిషిని పొలిన శిశువులకు ఇతర జంతువులు జన్మనివ్వటం జీవశాస్త్ర పరంగా చూస్తే పెద్ద వింతేమీ కాదు. ఈ రోజు మనం చూసే రకరకాల జీవులు, జంతువులు అన్నీ కూడా ఈ భూమ్మీద పరిణామం చెంది నేడున్న దశకు చేరుకున్నమే. అంటే ఏక కణజీవుల (ఉదా: అమీబా) నుండి బహుకణ జీవులు, మళ్లీ మళ్లీ బహుకణ జీవులు వివిధ అవయవాలతో మరింత పరిణామం చెందటం ఇదంతావందల కోట్ల సం.లు పరిణామ క్రమంలో జరిగింది. వింటుంటే ఒక కథలా ఉంది కదా! కానీ సైన్సుకు నిరూపణ కావాలి. ఋజువులు కావాలి. మానవ పరిణామ క్రమాన్ని, స్థూలంగా జీవ పరిణామాన్ని అర్థం చేసుకోవడానికి శాస్త్రవేత్తలు ఋజువుల కోసం గాలించారు. రకరకాల జీవులు ఒకే మూలం నుండి వచ్చాయని చెప్పడానికి మనకు పిండోత్పత్తి శాస్త్రం ఒక తిరుగులేని ఋజువుగా నిలిచింది.

మీరక్కడ రకరకాలజంతువుల పిండాలను చూశారు. దీనిలో ఏది దేని పిండమెా గుర్తించగలరేమెా ప్రయత్నించండి.

పిండోత్పత్తి శాస్త్రం అంటే అండం పిండంగా ఏర్పడి ఆ పిండం దినదినాభివృద్ధి చెంది పూర్తిగా ఎదిగిన శిశువుగా జన్మించే క్రమంలో పిండంలో జరిగిన మార్పులను ఈ శాస్త్రం మనకు తెలియజేస్తుంది. ఒక్కమాటలో చెప్పాలంటే పిండం అభివృద్ధిని చెప్పే శాస్త్రం ఇది. ఏ జంతువులోనైనా అది కప్ప కావచ్చు, చేప కావచ్చు, పక్షి కావచ్చు, పంది కావచ్చు చివరకు బాగా అభివృద్ధి చెందామనుకునే మనిషే కావచ్చు. ఏ జీవి అయినా పిండ దశలో ఒకే రకంగా ఉంటాయి. కేవలం పిండం ఏర్పడినప్పుడే కాదు. ఆ పిండానికి కొన్ని నెలల వయస్సు వచ్చే వరకు కూడా అన్ని  జంతువుల పిండాలు ఒకే రకంగా ఉంటాయి. ఆ తర్వాతనే పిండం ఆయా జంతువును బట్టి విభేధనం (differentiation) చూపుతుంది. అంటే దీని అర్థం అన్ని జంతువులు పిండంగా పెరిగేటప్పుడు ఒకేలా ఉంటాయని. జంతువుల్లో గర్భస్రావం జరిగినప్పుడు పుట్టిన పిల్లను చూసి మనం దానిని మనిషిలా ఉందని అనుకుంటాం.

మీరు చెప్పిన మేక, పంది రెండూ కూడా పాలిచ్చే జంతువులే. వీటిని క్షీరదాలు అంటారు. మనిషి కూడా క్షీరదాలకు చెందిన జంతువే కదా! వీటి మధ్య పోలికలు ఉండటం అత్యంత సహజం. దీంట్లో వింతా లేదు, మహత్యం అంతకన్నా లేదు.

 

ప్రశ్న: ఐసోటోపులు ఎలా ఏర్పడ్డాయి?

sa2జవాబు: జిగట్యాంగ్ తర్వాత కొన్ని సెకన్లలోనే ప్రాథమిక కణాలు ఏర్పడ్డాయి. ఈ ప్రాథమిక కణాల ఏర్పాటు కన్నా ముందు అత్యంత ప్రాథమిక కణాలు క్వారులు. లేపానులు, బోసానులు ఉండేవి. ఇవే ప్రొటాను, నూట్రాసు తదితర కణాల్ని ఏర్పర్చాయి. కొన్ని లేపానులు బోసానులు అలాగే ఉండిపోయాయి. అందులో ప్రధానమైనవి ఎలక్ట్రాన్లు (లేపాను), కాంతికణమైన ఫోటాను (టోసాను). ప్రొటానును న్యూట్రాసును నిర్మించిన క్వార్కుల మధ్య సంధానంగా హిగ్స్ బోసాను వ్యవహరిస్తుంది. ప్రోటాన్లు, న్యూట్రాన్లు, ఎలక్ట్రాన్లు విడివిడిగా ఉండడం కన్నా సంయుక్తంగా ఓ పద్ధతి ప్రకారం కుటుంబంలాగా ఉంటే ప్రకృతిరీత్యా స్థిరత్యం ఎక్కువ. ఈ కుటుంబం వేరే పరమాణువు ఈ పరమాణువు మధ్యలో ప్రోటాన్లు, న్యూట్రాన్లు కుదిరేలా పరమాణుకేంద్రకం (atomic nucleus), ఆ కేంద్రకం చుట్టూతా పసిగట్టలేనంత వేగంగా కణతరంగ ద్వంద్వ స్వభావం (wave-particle dual nature) తో ఎలక్ట్రాన్లు తిరుగుతున్నాయి. పదార్థాల రసాయనిక ధర్మాలకు ఆధారం ఆ పదార్దంలోని పరమాణువుల తత్వము, వాటి పొందిక మాత్రమేనన్నది ఒకానొక పకృతి సూత్రము. ఆ పరమాణుతత్వం ఆ పరమాణువులో ఉన్న ఎలక్ట్రాన్ల విన్యాసాన్ని (electronic configuration) బట్టి ఉంటుందని ఆవర్తన పట్టిక (Periodic Table) నిర్దేశిస్తోంది. పరమాణువును విద్యుదావేశపరంగా తటస్థం (electrically neutral) చేసేలా పరమాణువులో ఎన్ని ఎలక్ట్రాన్లు ఉన్నాయో అన్నే ప్రోటాన్లు కేంద్రకంలో ఉంటాయి. ఎందుకంటే ధనాత్మకంగా ప్రోటానుకు, ఋణాత్మంగా ఎలక్ట్రానుకు ఉన్న విద్యుదావేశ విలువ రెంటికీ సంఖ్యాపరంగా ఒక్కటే, దాని విలువ 1.6 x 10-19 కూలుంబులు. అయితే కేంద్రకమే పరమాణువులోని ద్రవ్యరాశిలో దాదాపు 99.98 శాతం వరకు ఉంటుంది. ఇలాంటి పరమాణువు స్థిరంగా ఉండాలంటే పరమాణు కేంద్రకం కూడా స్థిరంగా ఉండాలి. ఈ స్థిరత్వం ఆ పరమాణు కేంద్రకంలో ఉన్న న్యూట్రానుల, ప్రొటానుల నిష్పత్తి మీద ఆధారపడుతుంది. దీన్నే n/p నిష్పత్తి అంటారు. ఈ నిష్పత్తి తేలికపాటి మూలకాలు అంటే తక్కువ ప్రొటాను సంఖ్య (లేదా పరమాణు సంబr లేదా Z) ఉన్న మూలకాలకన్నా అధిక ప్రోటాను సంఖ్య ఉన్న మూలకకేంద్రకాలకు ఎక్కువ. అంటే పరమాణు సంఖ్య (atomic number) పెరిగేకొద్ది న్యూట్రాన్ల సంఖ్య పరమాణు సంఖ్య కన్నా ఎక్కువ అవుతూ ఉంటుంది. ఆ విలువ Z నుండి Z ను దాటి పది, ఇరవై వరకు అదనంగా వెళ్తుంది. ఇలా పరమాణు సంఖ్య ఒకే విధంగా ఉన్నా వేర్వేరు కేంద్రకాలలో వేర్వేరు సంఖ్యలో న్యూట్రాన్లు ఉండగలవు. పరమాణువుల సంఖ్య (ప్రోటాన్ల సంఖ్య), న్యూట్రాన్ల సంఖ్యను కలిపి ద్రవ్యసంఖ్య (mass number) అంటారు. దీనిని 'A' అక్షరంతో చూపుతారు. కాబట్టి Z విలువ ఒకటే ఉన్నా 'A' విలువలో తేడాలున్న పరమాణు కేంద్రకాలను సమస్తానీయాలు (Isotopes) అంటాము. పదార్ధ ధర్మాలను బట్టి ఆవర్తన పట్టిక ఉండడంవల్ల, ఆవర్తన పట్టికలోని స్థానాలు పదార్థ ధర్మాలకు కాణాచి అయిన ఎలక్ట్రాను విన్యాసాన్ని బట్టి ఉండడం వల్ల, ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య కేంద్రకంలోని ప్రోటాన్ల సంఖ్యకు సమానం కావడం వల్ల ఆవర్తన పట్టికలోని గడులు (స్థానాలు ఆయా మూలకాల Z విలువ పరంగానే ఉ ంటాయి. అంటే 'A' విలువలు ఎలా ఉన్నా Z విలువ ఒకేవిధంగా ఉన్న కేంద్రకాలన్నీ ఆవర్తన పట్టిక (Periodic Table) లో ఒకే స్థానంలో ఉన్నట్టు అర్థం. అందుకే ఒకే 2 విలువ ఉంటూ వివిధ A విలువలు ఉన్న కేంద్రక పరమాణువుల్ని సమస్థానీయాలు లేదా Isotopes అంటారు. Iso అంటే ఒకే విధమని, 'tope' అంటే స్థలమని అర్థం. ఆ పరమాణువును X గా సూచిస్తారు. ఒక్కటే X ఆ మూలకపు సంకేతం (symbol) ప్రకృతిరీత్యా పరమాణు కేంద్రకాలు ఉత్పత్తిలోనే ఆయా కేంద్రకాల స్థిరత్వం ఆధారంగా వివిధ A విలువలతో కేంద్రదకాలు ఏర్పడ్డాయి. సరియైన n/p నిష్పత్తి ఉన్న కేంద్రకాలు ప్రకృతిలో నిలిచే ఉన్నాయి. సరియైన n/p నిష్పత్తి లేని కేంద్రకాలు సరియైన n/p నిష్పత్తిని సాధించే వరకు సహజంగానో, లేదా కృత్రిమంగానో కేంద్రక చర్యలు (nuclear transformations) చెందుతాయి. రేడియోధార్మికత (radioactivity) కి కారణం కేంద్రక చర్యలే. ఒకే మూలకానికి చెందిన సమస్తానీయ మూలకాలన్నింటికీ ఒకే విధమైన స్థిరత్వం ఉండదు. కాబట్టి వర్తమాన భూమి పై పొరల్లో (crust) ఏయే మూలకపు. ఏయే సమస్తా అధికంగా ఉందో, ఆ సమస్థానీయపు నిలువ అదే మూలకపు మిగిలిన సమస్థానీయముల నిలువతో పోల్చడాన్ని ప్రకృతినిలువ (natural abundance) అంటారు. ఉదాహరణకు X అనే మూలకపు పరమాణుసంఖ్య 2 అయితే దానికున్న ద్రవ్యసంఖ్యలు A1,A2, A3 లు మాత్రమే అయితే అందులో A1 ద్రవ్యసంఖ్య ఉన్న పరమాణువుల ద్రవ్యరాశి ప్రకృతిలో మొత్తం 10 టన్నులు A2 ద్రవ్యసంఖ్యగా ఉన్న పరమాణువులు ప్రకృతిలో మొత్తం 25 టన్నులు, A3 ద్రవ్యసంఖ్య ఉన్న పరమాణువులు- 5 టన్నులు ఉన్నట్లయితే A1ZX ఐసోటోపు ప్రకృతి విలువ 10/(10+25+5) = 10/40 = 0.25 లేదా 25 శాతం అంటారు. A2ZX విలువ అదే సూత్రం ప్రకారం 25/40 = 0.625 లేదా 62.5% శాతం అవుతుంది. అలాగే A3ZX విలువ 5/40 = 0.125 లేదా 12.5 శాతం అవుతుంది. మొత్తం వాటా 25+62.5+12.5 = 100 అయింది కదా!

 

ప్రశ్న: అణువులకున్న ధృవత్వాన్ని ద్విధృవ భ్రామకం (Dipole Moment) అంటారు కదా! దీన్ని డిపై ప్రమాణాల్లో కొలుస్తారని విన్నాను. డిపై ప్రమాణాన్ని వివరించగలరు.

జవాబు: అయస్కాంతత్వం, విద్యుచ్ఛక్తి గురించి మానవాళికి చాలా సంవత్సరాల క్రితమే తెలుసు. రెండు సజాతి విద్యుదావేశాలను (like charges) పరస్పరం దగ్గర చేరిస్తే అవి వికర్షించుకుంటాయని, విజాతి ఆవేశాలను (unlike charges) దగ్గరకు తీసుకువస్తే అవి పరస్పరం ఆకర్షించుకుంటాయని మీరు వినే ఉంటారు.

ఇలా విద్యుదావేశాలు పరస్పరం ఆకర్షించుకునేలా కొంతదూరంలో ఉంచితే అవి దగ్గర కావడానికి ఆకర్షణబలం పని చేసినట్లే , పూర్తిగా ఒకదాని మీదకు మరొకటి చేరుకున్నాక ఆ రెండు విజాతి ఆవేశాలను విడదీయడానికి కూడా బలం అవసరమే కదా. వాటిని ఎంత ఎక్కువ దూరం తీసుకెళ్ళాలంటే

అంత ఎక్కువ శక్తి అవసరమవుతుందన్నమాట. ఇలా ఎంతో కొంత దూరంలో (say ‘l’ distance) ఉన్న రెండు విజాతి ఆవేశాలున్న వ్యవస్థను ద్విధృవం. (Dipole) అంటాము.

ఇలాంటి ద్విధృవాన్ని ఓ విద్యుక్షేత్రంలో కొంత కోణంలో ఉంచితే ఆ ద్విధృవంలో ఋణావేశం త చివరి భాగం క్షేత్రంలో ఉన్న ధనావేశదిశకు, ద్విదువంత ధనావేశపు అంచు, క్షేత్రంలో ఋణావేశ చిహ్నంత వైపు మరలడానికి ప్రయత్నిస్తాయి. అయితే ఆ రెండు ధృవాలు ఒకే సరళరేఖ మీద నిర్దిష్ట ‘l’ దూరంలో నిరిన ఆవేశంతో (charge, say 'q ' charge) ఉండడం వల్ల ఆ ద్విధృవం క్షేత్రానికి సమాంతరంగా ఉండేలా తిరుగుతుంది. ఇలా రెండు చివరలు వేర్వేరు దిశల్లో తిరగడమంటే మొత్తం ద్విధృవం వృత్తాకార మార్గంలో భ్రమణం (spin) చెందినట్లు అర్థం. ఇలా చేయాలంటే భ్రమణక్రమంలో ధృవాల మధ్య బిందువు తప్ప మిగిలిన అన్ని బిందువులు కొంత కోణీయవేగం (angular velocity) తో తిరుగుతాయి. దీనర్థం ఏమిటంటే ద్విధృవపు వ్యవస్థమీద అంచుల్లో బలం పనిచేస్తూ ద్విధృవాన్ని భ్రమణానికి గురిచేసిందని. దీన్నే టార్కు (Torque) అంటారు. అంచునుంచి ద్విధృవాల్లో కదలని భాగమయిన అక్షం (axis) వరకు ఉన్న దూరానికి, బలానికి ఈ టార్కు అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.

అంటే…

టార్కు = బలం x అక్షం నుంచి బలం పనిచేసే బిందువు వరకు ఉన్న దూరం

ఇక్కడ టార్కుకు కారణమైన బలానికి ఆధారం విద్యుదావేశమే కాబట్టి టార్కు విద్యుదావేశానికి కూడా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.

అంటే ఒక ధృవం దగ్గర టార్క్ = q x l/2 అవుతుంది. రెండో దృవం వద్ద కూడా టార్క్ = q x l/2  ఉంటుంది.

ఇక నికర టార్క్ = q x l/2 + q x l/2 = q(l/2 +  l/2) = q x l  అవుతుంది.

ఈ టార్కే ద్విధృవాన్ని భ్రమణానికి గురిచేయడం వల్ల దీనిని ద్విధృవభ్రామకం (Dipole Moment) అంటారు. దీనిని అనే అక్షరముతో సూచిస్తాము

μ = q x l

‘q’ విలువను CGS ప్రమాణాల్లో రకులుంబులలో కొలుస్తారు. స్థిరకులుంబు నిర్వచనాన్ని కులంబు ఆకర్షణ సూత్రం ప్రకారం చెబుతారు.

F = q1q2/r2 అనేది కులుంబు విద్యుదాకర్షక సూత్రం (Coloumbs’ Law of Attraction)

q1 = q2 = q అయినట్లయితే, F = q2/r2 లేదా q2 – F r2 లేదా q = √F r2 లేదా √F.r అవుతుంది.

ఏదేని రెండు సర్వన వనమయిన విద్యుదావేశాలను ఒక సెంటీమీటరు దూరంలో ఉంచితే వాటి మధ్య ఎంత క్రమ వికర్షక బలం వస్తుందో? ఆ ఆవేశాన్ని ఒక స్టారకులుంబు అంటారు. దీనర్ధం ఏమిటంటే ఒక స్థిర కులుంబు = (dyne)1/2 x cm.

ఇలాంటి విద్యుదావేశం ఉన్న రెండు విజాతి ఆవేశాల్ని ఒక సెం.మీ. దూరంలో ఉండేలా ఒక ద్విధృవాన్ని నిర్మిస్తే దానికున్న ద్విధృవ భ్రామకంతో 1 x 10-18 భాగాన్ని ఒక డిటై (Debyc) అంటారు. 'D' తో సూచిస్తారు. దీన్ని Peter JW. Debye (1884 - 1966) అనే శాస్త్రవేత్త పేరు మీదుగా ప్రకటించారు.

ఈయన 1936 సంవత్సరపు రసాయనిక శాస్త్ర నోబెల్ బహుమతి గ్రహీత కూడా!

ఈ నిర్వచనం ప్రకారం HCl అణువుకు 1.05 D; నీటి అణువుకు 1.85 D; KRr  అణువుకు 10.40D; CO2 అణువుకు 0.112 D చొప్పున విద్యుధృవ భ్రామక విలువలున్నాయి.

μ విలువ శూన్యం కాననట్లయితే, ఆ అణువులను “ధృవాణువులు" (Polar Molecules) అంటారు.

 

ప్రశ్న: మానవుడికి తొలి నుంచే తెలివితేటలున్నా ఆది మానవుడి కాలంలోనే ఇప్పుడున్న కంప్యూటర్లు, సెల్ ఫోన్లు, విమానాలు, రాకెట్లు మొదలయిన విషయాలు ఎందుకు తెలియవు?

sep15జవాబు: మూనవుడి తెలివితేటలు పూర్వజన్మ సుకృతం అంటూ కొందరు ప్రస్తావిస్తుంటారు. పూర్వజన్మ అంటూ ఏదీ లేదు. తల్లిదండ్రుల కలయికలో శుక్రకణం, అండం కలుసుకున్న తర్వాత సంయుక్త జీవకణంలో ఏర్పడిన జన్యు సంకేతం ప్రకారమే మనిషి పుడతాడు. అయితే ఆ మనిషికి మరోజన్మ పూర్వమేదో ఉన్నట్లుగా ఊహించుకునేవారు. మనిషి మెదడు ఒక ఫార్మెట్ కాని హార్డ్ డిస్క్ లాంటిది. ఫార్మెట్ కాని హార్డ్ డిస్కును కంప్యూటర్ ఆపరేటింగ్ సిస్టమ్ లో మనం ఫార్మెట్ చేసినట్లే మెదడులో నాడీ సంధానాలనబడే మెమోరీ స్థావరాలను ఫార్మెట్ చేసి సమాచారాన్ని సర్ది నిలిపి ఉంచేది సమాజం. అందుకే పుట్టిన వెంటనే అండవిలో పడేస్తే అనామకుడిగా ఒంటరిగా ఉన్న ఆ మనిషికి భాషరాదు. ఏమి చేయాలో తెలీదు. పరిణామ క్రమంలో భూవాతావరణ పరిస్థితులనుగుణంగా ఆదిమానవుడి కంటే కొంత నాజూగ్గా కనిపించిన నాగరికత, పరిసర పరిజ్ఞానం తదితర అంశాలలో ఆదిమానవుడి కన్నా అతడు ఏ విధంగానూ ఎక్కువ కాదు. మనిషికి విజ్ఞానాన్ని ఇచ్చేది సమాజమే. అందుకే మానవుడు సంఘజీవి. పదిమందితో కలిసి పనిచేస్తున్న క్రమంలో ప్రకృతితో జరిగే ఘర్షణలో బ్రతుకు దెరువు కోసం, రక్షణ కోసం, ఆవసం కోసం, ఆనందం కోసం, అలసట నివారణ కోసం, స్థానచలనం కోసం వివిధ రకాలయిన పరిస్థితుల్ని, పరికరాల్ని గుర్తిస్తూ వాటిలో మెళుకవలు సంతరించుకుంటూ మెరుగు పరుచుకుంటాడు. ఆ విధంగానే మానవుడి పంటలు, పరిశ్రమలు, కట్టడాలు, పరికరాలు, సాధనాలు లభ్యమయ్యాయి. ఒక సాధనాన్ని తయారుచేసి దానిని అమలు పర్చే క్రమంలో అందులో ఉన్న సదుపాయాల్ని అనుభవిస్తూనే అందులో ఉన్న పరిమితుల్ని నివారించేందుకు నూతన పద్ధతుల్ని అన్వేషిస్తారు. ఇతరుల కన్నా మెరుగ్గా తన పరికరాలుండాలన్న తపనతో కూడా లాభాపేక్షకోరేవారు పరిశోధనల్ని ప్రోత్సహిస్తారు. ఇలా ఉత్పత్తుల్ని తయారుచేసే క్రమంలో మానవుల మధ్య ఉత్పత్తి సంబంధాలు ఏర్పడుతాయి. ఆ ఉత్పత్తి సంబంధాల పరిణామ ప్రక్రియల ద్వారానే ఆధునిక పరికరాలయిన ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలు, ఇతర సౌలభ్యాలు లభ్యమయ్యాయి.

 

ప్రశ్న: మంచినీటిని, నిలువచేయడానికి రాగి, ఇత్తడి, స్టీలు, అల్యూమినియం, మట్టికుండ, ప్లాస్టిక్ బిందెలలో దేనికి ప్రాధాన్యత ఇవ్వాలి?

oct12జవాబు: పాత్ర ఏదైనా అందులో మనముంచుకునే (మంచి) నీటిని ప్రతిరోజు మార్చుకోవాలి పాత్రను శుభ్రంగా పడుకోవాలి. ఖాళీ చేసిన బిందెలో మొదట ఓ చెంచాడు మరిగే ఉష్ణోగ్రతతో ఉన్న నీటిని పోసి బిందెడు కుదిపి పారబోయాలి. ఆ తర్వాత త్రాగే నీటిని నింపుకోవాలి. బిందె పైన, పక్కల నుంచి మాత్రమే గాలి దూరేలా మూతపెట్టుకోవాలి. మూతను సీల్ చేసినట్లుగా బిగించకూడదు. తాగేపుడు గ్లాసు లేదా చెంబును డైరెక్ట్ గా బిందెలోని నీటిలో ముంచకూడదు. చేయి బిందెలోని నీటికి తగలకుండా వేరే గ్లాసుతో తాగే గ్లాసులోకి నింపుకోవాలి. వేరే గ్లాసును తాగే గ్లాసులోకి నీరు తీసుకోకునేందుకు మాత్రమే వాడాలి గానీ ఆ గ్లాసులోనే తాగకూడదు. అన్నింటికన్నా ముఖ్యం ఆ బిందెకు కుళాయి అమర్చుకోగలిగితే మరింత క్షేమం. అప్పుడు వేరే ప్రత్యేక గ్లాసు అవసరం ఉండదు. అలాంటపుడు బిందె శుభ్రం చేస్తున్న సమయంలో, అందులో కొంత మరిగే నీటిని పోసి, బాగా గిలకరించి, కొంత కొళాయిగుండా వదిలి పారబోసుకోవాలి. తద్వారా కుళాయి రంధ్రాల్లో దాగున్న మురికి కూడా వదులుతుంది. ఈ మధ్య మార్కెట్లో మినరల్ వాటర్ పేరుతో క్యాన్లలో నీటిని అమ్ముతున్నారు. అమ్మే వాళ్ళున్నారు కాబట్టి కొంటున్నారు. అమ్మేవాళ్ళకు తోడుగా మీడియా ప్రచారం వల్ల కొనేవాళ్ళ సంఖ్య పెరిగింది. ఇంటిలోకి వచ్చే మునిసిపల్ నీళ్ళను తాగడం నామేషిగా భావించే కృత్రిమ సంస్కృతి ఎక్కువైంది. నిడానికి మునిసిపల్ నీళ్ళు క్షేమం. అయితే అక్కడ్నించి ఇంటికి వచ్చేలోగా ఎక్కడో పైపు పగిలి ఏదైనా వ్యాధికారక సూక్ష్మజీవులు వెళ్ళే అవకాశం ఉన్నందున మనక్కావల్సినన్ని మురికినీళ్ళను (మినరల్ వాటర్ అయినా సరే...) శుభ్రమయిన స్టీల్ పాత్రలో పోసి మరిగేంతవరకు వేడి చేయాలి. కనీసం 5 నిమిషాల పాటు సలసల కాగే స్థితిని కొనసాగించాలి. ఆ తర్వాత మూతపెట్టి గోరువెచ్చని స్థితికి చల్లారేంతవరకు ఉంచాలి. సలసలకాగే ఇతర చిన్న గిన్నెలో ఉంచి తీసిన గుడ్డలో నుంచి త్రాగే బిందెలోని వేడిచేసి చల్లార్చిన నీటిని పడపోసుకోవాలి. ఇలా చేసునట్లయితే నీటికి సంబంధించిన రోగాలు ఏమాత్రం రావు. రోజు మరగబెట్టడం అంటే ఇంధనం వృధా అనుకుంటాం గాని, నీటి సంబంధరోగాలు ఎప్పుడోసారి వచ్చినప్పుడు మన వైద్యానికి, ఇంటిపట్టున పనిమానుకొని ఉండడానివల్ల అయ్యే ఖర్చు కన్నా చాలా తక్కువ.

మీరడిగిన అన్ని పాత్రల్లోకెల్లా అత్యంత క్షేమకరమైన పాత్ర స్టీలు పాత్ర (బిందె). ఆ తరువాత ప్లాస్టిక్. చివర్లోనే మట్టి, రాగి, ఇత్తడి పాత్రలు వస్తాయి. రాగిపాత్ర, ఇత్తడి పాత్రల కన్నా స్టీలు, ప్లాస్టిక్ పాత్రలు చవక. అనవసరంగా కొన్ని పత్రికల్లోను, ప్రకటనల్లోను, అశాస్త్రీయ వైద్య పరిభాషల్లోను ప్రచారంలో ఉన్న రాగి, వెండి పాత్రల నీరు ప్రశస్తమని భ్రమపడవద్దు. వాటిలో ఉంచిన నీరు ప్లాస్టిక్ బిందెలలోని నీటికన్నా ప్రశస్తం కాదు. మట్టిపాత్రల్లో పాచిని కడగడం కష్టం.

 

ప్రశ్న: చిన్న పిల్లలు పుట్టగానే నలుపు, తెలుపు రంగుల్ని మాత్రమే చూస్తారనీ మిగిలిన రంగుల్ని గుర్తించలేరనీ విన్నాను. నిజమేనా?

nov24జవాబు: ‘పంచేద్రియానాం నయనం ప్రధానం' అని నానుడి ఉంది. అంటే మనకున్న పంచేద్రియాలయిన చర్మం (స్పర్శ), చేవి (వినికిడి), ముక్కు (వాసన), నాలుక (రుచి), కన్ను (దృష్టి) అవయవాలలో కన్నుదే ప్రథమ ర్యాంకన్న మాట. మనకు ప్రకృతి గురించి కలిగే పరిజ్ఞానంలోను మనం వృత్తి లేదా ప్రవృత్తి ద్వారా కొనసాగించే కార్యకలాపాలలోను ప్రధాన పాత్ర కన్నుదే. కన్ను లేకుంటే మనిషి తన శక్తి సామర్థ్యాలలో దాదాపు 50 శాతం పైగా కోల్పోయినట్లే అర్ధం.

కన్ను ఓ సంకేతానువాది (trasnsducer) ఒక రూపంలో ఉన్న సంకేతాన్ని (signal) మరోరూపంలో సంకేతంగా మార్చే సాధనాన్ని సంకేతానువాదిని అంటారు. కన్ను కాంతి రూవ సంకేతాన్ని విద్యుద్రసాయనిక సంకేతంగా మార్చుతుంది. అంటే కాంతిశక్తిని గ్రహించి దానిని తన రెటీనాలో ఉన్న రాడ్లు, కోన్ లు అనే కణాల కార్యక్రమాల ద్వారా విద్యుద్రసాయనిక (electrochemical) సంకేతంగా మారుస్తుంది. ఈ సంకేతాలు దృష్టినాడి (optical nerve) ద్వారా మెదడుకు చేరడం వల్ల మనకు ఎదురుగా ఉన్న దృశ్యానికి సంబంధించిన పరిజ్ఞానం తెలుస్తుంది.

కాంతి విద్యుదయస్కాంత తరంగాల (electromagnetic waves) రూపంలో ప్రయాణిస్తుందనీ ఫోటాన్లనే కాంతి కణాలతత్వం కూడా వాటికి ఉందనీ మనకు తెలుసు. ఈ విస్తారమైన విద్యుదయస్కాంత తరంగాలలో మనం చూడదగిన కాంతి విస్తారాన్ని దృశ్యకాంతి విస్తారాన్ని దృశ్యకాంతి విస్తారం (visible range) అంటాము. ఇద 400mm నుంచి 800mm లేదా 4000Ùo నుంచి 8000Ùo వరకు మాత్రమే ఉంటుంది. ఇందులోనే మనకు తెలిసిన సప్తవర్ణాలు (seven colours) ఉన్నాయి. రంగుల్ని విడివిడిగా గుర్తించేవి మన రెటీనాలు కోన్లు వివిధ రంగుల్లో ఉండే కాంతి తీవ్రత (Intensity) ని పసిగట్టే కణాల్ని రాడ్లు అంటారు. జీవపరిణామంలో దృష్టి (నేత్ర) పరిజ్ఞానం ఉన్న జంతువులన్నింటిలో కొద్దో గొప్పో రాడ్లు  అంతకన్నా అభివృద్ధి చెందాయి గానీకోన్లు కారు. కోన్లు కేవలం అగ్రస్థాయి జీవులయిన మానవుడు... కొంత క్రింది స్థాయిలో ఉన్న చింపాంజీల్లోనూ ఉంటాయి. అందుకే ఎద్దులు ఎర్రచీరను, నీలం రంగు చీరను, నల్ల చీరను, తెల్ల చీరను ఒకే విధంగా చూస్తాయి. సినిమాల్లో చూపినట్లు ఎర్రరంగు చీర పట్ల ప్రత్యేకంగా ఆకర్షితులవుతాయనుకోవడం పూర్తిగా అశాస్త్రీయం. పుట్టిన పసికందు కంటిలోని రెటీనాలు కూడా రాడ్లు ఎక్కువగాను, కోన్లు చాలా తక్కువ మోతాదులోను అభివృద్ధి చెంది ఉండడం వల్లన, చిన్నపిల్లలు VIBGYOR లోని ఏ రంగుల్ని విడివిడిగా చూడలేరు. అందువల్లే చిన్న పిల్లలు తల్లిదండ్రుల్ని, పరాయి వారిని ఇదమిద్దంగా గుర్తించలేరు. కాబట్టి పిల్లల్ని దొంగతనం చేసే వారికి సులవవుతుంది. కాలక్రమేణా దాదాపు సంవత్సరం వయసు వచ్చాకే పూర్తిస్థాయిలో కోన్లు అభివృద్ధి చెందుతాయి. హ్రస్వదృష్టి (Myopia) నుంచి పిల్లలు రక్షించబడాలంటే వారు బయట బాగా తిరగాలని పరిశోధలనలు ఋజువుచేశాయి.

ప్రశ్న: నెలవంక వచ్చినప్పుడు గర్భిణీ స్త్రీలు కూరగాయలు కోస్తే పుట్టబోయే బిడ్డ కూడా ఏదో ఒక వంకతో గానీ, శరీరంలో ఏదో భాగం తెగిపోయి గానీ పుడుతుంది అంటారు. ఇది ఎంతవరకు నిజము?

oct20జ: సూర్యుని కాంతి చంద్రుడిపై పడ్డ భాగం మనకు చందమామలాగా కనిపిస్తుంది. అయితే భూమి నుంచి మనం చూసే భాగము, చంద్రుడి పై సౌరకాంతి పడ్డ భాగం పూర్తిగా ఒకటే కాదు. ఒక్కోసారి సౌరకాంతి పడ్డ భాగం పూర్తిగా మనకు వ్యతిరేక దిశలో ఉంటుంది. దాన్నే అమావాస్య (New Moon Day) అంటాము. అంటే ఒక విధంగా చెప్పాలంటే అమావాస్య నాడు మనం చంద్రుడి చీకటి భాగాన్ని చూస్తాము. అటు వైపు దాదాపు పౌర్ణమిలాగానే నిండు చంద్రుడుగానే ఉంటాడు.

భూమి చుట్టూ చంద్రుడు దాదాపు నెలకోసారి తిరుగుతూ ఉండడం వల్ల సౌరకాంతి పడే భాగం క్రమేపీ మారుతూ ఉంటుంది. అమావాస్య తర్వాత మనకు కనిపించే భాగంలో కొద్ది మేరకు, కనిపించని అవతలి భాగంలో ఎక్కువ మేరకు సూర్యకాంతి పడుతుంది. చంద్రుడు కూడా గోళాకారంలో ఉంటాడు. మనకు కనిపించే వెలుతురు భాగం చాపాకారంలో (ARC) ఉంటుంది. దీనినే నెలవంక అంటాం. అలా క్రమేపీ పెరుగుతూ (శుక్లపక్షం) దాదాపు 14 రోజుల తర్వాత మనకు కనిపించే భాగం మొత్తం మీద సౌరకాంతి పడడం వల్ల పౌర్ణమి అంటాము. మళ్లీ క్రమేపీ తగ్గుతూ కృష్ణపక్షం పూర్తయి తిరిగి అమావాస్య వస్తుంది. కేవలం చంద్రగ్రహణం సమయంలో తప్ప మిగిలిన అన్ని రోజుల్లో సూర్యకాంతి విధిగా చంద్రుడి ఓ భాగం వైపు పూర్తిగా పడుతుంది. అంటే ఏదో ఒక దిశలో చూస్తే తప్పకుండా పౌర్ణమి ఉంటుంది. ఏదో ఒక దిశలో తప్పకుండా అమావాస్య ఉంటుంది. ప్రతి మనిషికి ఉదరభాగం (దేహానికి ముందు భాగం), పృష్ట భాగం (వీపు భాగం) ఉన్నట్టే ప్రతి క్షణం చంద్రుడికి పౌర్ణమి. భాగం, అమావాస్య భాగం రెండు ఉంటాయి. కేవలం చంద్రగ్రహణం సమయంలోనే తాత్కాలికంగా చంద్రుడి పైన సౌరకాంతి పడని ఘడియలు ఉంటాయి. దీన్ని బట్టి మనకు అర్థమయ్యేది ఏమిటి? శుక్లపక్షం, కృష్ణపక్షం అంటూ ఏమీ చంద్రుడికి లేవు. కేవలం కాంతి పడ్డ భాగాన్ని మనం చూసే కోణం ఆధారంగానే చంద్రకళలు (Phases of Moon) ఉంటున్నాయి. కాబట్టి నెలవంక సమయంలో ఆడవాళ్లు కూరగాయలు కోస్తే ఏమీ కాదు. నెలవంక వల్ల ఎవరికీ ఏ వంకా రాదు. ఏదో వంకతో ప్రజల్లో మూఢ నమ్మకాలను, అశాస్త్రీయ భావనల్ని పెంపొందించేందుకే ఈ విధమైన ఛాందస భావాల వ్యాప్తి జరుగుతోంది.

మీలాంటి మంచి విద్యార్థులు ఖగోళశాస్త్రాన్ని బాగా చదివి చేసి, అర్థం చేసుకొని ఇంట్లోను, మిత్రుల్లోను, ప్రజల్లోనూ ఉన్న నిర్హేతుక భావాల్ని పారద్రోలాలి. జనవిజ్ఞాన వేదిక చేపట్టే కార్యకలాపాల్లో పాల్గొనండి. మూఢ నమ్మకాల్ని అరికట్టండి. కూరగాయలు తరగడానికి, నెలవంక కాంతికి సంబంధం ఏమీ లేదు.

 

ప్రశ్న: చంద్రుని ఒక వైపు ఒక భాగమే మనకు కనిపిస్తుంది. అవతలివైపు భాగం ఎందుకు కనిపించదు?

nov10జవాబు: భూమి గతి (Motion)తో సంబంధం లేకుండా చంద్రుడు ఎల్లప్పుడు భూమి చుట్టూ తిరుగుతాడు. భూమి తన చుట్టూ తాను తిరుగుతూ సూర్యుని చుట్టూ ప్రదక్షిణం చేస్తున్నట్టే చంద్రుడు కూడా తన చుట్టూ తాను ఒకసారి తిరగడానికి, ఒక సారి భూమి చుట్టూ తిరిగి రావడానికి ఒకే కాలం అంటే 29 భూమి దినాలు (సుమారు నెల) పడుతుంది. అందుకే చంద్రునికి తన రోజు, తన సంవత్సరం ఒకటే పరిమాణం. దీనర్థం ఏమిటంటే చంద్రుని మీద ఒక ప్రదేశం భూమి పరంగా చూస్తే మారదు. మరో మాటలో చెప్పాలంటే భూమి వైపున్న చంద్రుని ఒక అర్థం భాగం ఎల్లప్పుడు భూమివైపే ఉంటుంది. భూమికి దూరంగా ఆవలివైపు చంద్రుని మరో అర్థభాగం ఎల్లపుడూ ఆవలివైపే ఉంటుంది. ఆభాగం మనక్కనిపించదు. ఈ విషయాన్నే పటం ద్వారా ఋజువు చేద్దాం. పై పటాన్ని జాగ్రత్తగా పరిశీలిస్తే భూమి మీదున్న P.Q.R.S అనబడే వేర్వేరు ప్రాంతాల మనుషులకు చంద్రుని ఒకవైపు (A భాగమే) కనిపిస్తుంది.

 

ప్రశ్న: మనుషులు చనిపోయిన తరువాత దుర్వాసన వేస్తారు. ఎందుకు?

nov11జవాబు: మనుషులే కాకుండా ఏ జంతువైనా చనిపోయాక వాసన వేస్తుంది. దీన్నే కుళ్ళటం అంటారు. వాతావరణంలోని సూక్ష్మజీవులు, క్రిములు, బ్యాక్టీరియాలు ఆ పనిచేస్తాయి. బ్రతికున్నప్పుడు కూడా ఇవి శరీరాలపై దాడి చేస్తుంటాయి. కానీ బ్రతికున్న రోజుల్లో ఎన్నో రక్షణ వ్యవస్థలుండడం వల్ల శరీరాన్ని అవి ఏమి చేయలేవు తీరా చనిపోయాక శరీరంలో రక్షణ వ్యవస్థ నాశనం అవుతుంది. ఇక అప్పుడు ఈ క్రిములకు పట్టపగ్గాలు ఉండవు. అవి శరీరంలోని జీవకణాల్ని, జీవద్రవాల్ని తింటాయి. ఆ క్రమంలో ఎన్నో దుర్గంధపూరితమైన వాయువులు వెలువడుతాయి. అందువల్లే శరీరం వాసన వేస్తుంది. గాలిపీడనం తగ్గించి అతిశీతల ఉష్ణోగ్రతలో మానవ కళేబరాన్ని ఉంచగలిగితే సూక్ష్మజీవులు ఆ శరీరాన్ని నాశనం చేయలేవు. ఆ పరిస్థితిలో ఆ శవాన్ని ఎన్నో వందల సంవత్సరాలు కూడా కుళ్లిపోకుండా ఉంచవచ్చును. రష్యాలో లెనిన్ శవం అలాగే సుమారు 70 సంవత్సరాల నుంచి ఉంది. దృవప్రాంతాలలో మరణించిన వారి శవాలు కొన్ని సంవత్సరాల పాటు కుళ్లిపోకుండా ఉంటాయి.

జీవం గురించి పూర్తిగా అర్థంగాని రోజుల్లో మరణించిన వారి శవాలు కుళ్ళడం శరీర సహజ లక్షణమని అనుకొనేవారు. శరీరాలు కుళ్ళడానికి కారణం శరీరంలోని ధర్మంగాదనీ, అది సూక్ష్మజీవుల ఘనకార్యమని ఫిషర్ వంటి మహనీయులు తేల్చిచెప్పారు. ఈ కుళ్ళు కార్యక్రమమే ప్రకృతిలో లేకుండినట్లయితే ఎంతో వాతావరణ కాలుష్యము ఏర్పడి ఉండేది. కాబట్టి కుళ్ళడం అనే ప్రక్రియ ఆమోద యోగ్యమూ అత్యవసరమూనూ.

 

ప్రశ్న: చీము ఎందుకు వస్తుంది?

జవాబు: may6ప్రతి మనిషీ, ఆ మాటకొస్తే ప్రతి జీవి వ్యాధుల బారిన పడకుండా వాటిలో ఒక రక్షణ వ్యవస్థ ఉంటుంది. ఏదైనా సూక్ష్మజీవి అది బాక్టీరియా అయినా లేక శిలీంధ్రం అయినా దాడి చేసినప్పుడు మనలో ఉండే వ్యాధి నిరోధక వ్యవస్థ మేల్కొంటుంది. మన రక్తంలో ఉండే తెల్లరక్తకణాలు సిపాయిల్లా మన ఆరోగ్యాన్ని కాపాడుతుంటాయి. ఈ కణాలు న్యూట్రోఫిల్స్ ను (Neutrophils) విడుదల చేస్తాయి. న్యూట్రోఫిల్స్ నుండి విడుదలయ్యే గుళికలు వ్యాధికారక సూక్ష్మ జీవులైన బాక్టీరియాలను లేదా శిలీంద్రాలపై దాడి చేసి నాశనం చేస్తాయి. ఇలా శరీరానికి హాని కలిగించే సూక్ష్మజీవి కణాలను తెల్లరక్తకణాలు విజయవంతంగా తొలగిస్తాయి. ఈ క్రమంలో చనిపోయిన బాక్టీరియా కణాలు గాయం దగ్గర మిగిలిపోతాయి. అవి ఇలాగే జమకావటం మొదలయితే గాయం మానటాన్ని దెబ్బతీస్తాయి. అందుకే వాటిని తక్షణం బయటకు పంపించాలి. చనిపోయిన బాక్టీరియా తాలూకు కణాలు, చనిపోయిన తెల్లరక్తకణాలు, అలాగే గాయం దగ్గర శత్రువుతో పోరాడి చనిపోయిన శరీర కణాలు(కణజాలం) అన్నీ కలిసి ఒక చిక్కని ద్రవపదార్థంలా తయారై బయటికి పోతుంది. అదే చీము.

వ్యాధికారక బాక్టీరియాతో పోరాడేందుకు ల్యూకోసైట్ లను (న్యూట్రోఫిల్స్) మన రక్షణ వ్యవస్థ విడుదల చేస్తే బ్యాక్టీరియాలు వ్యాధి కల్గించడానికి కొన్ని విష పదార్థాలను లేదా టాక్సిన్ లను విడుదల చేస్తాయి. వీటిని ల్యూకోసైడీనులు అంటారు. టాక్సిన్ ల వలన చనిపోయే ల్యూకోసైట్లు, చనిపోయిన బ్యాక్టీరియాలతో కలసి చీము ఏర్పడుతుంది.

చర్మపు ఉపరితలం మీదనే కాకుండా శరీరంలోని వివిధ అవయవాల లోపల కూడా చీము ఏర్పడవచ్చు. ఉదాహరణకు మెదడు, జీర్ణవ్యవస్థ, ఊపిరితిత్తులు, చివరకు ఎముకల్లో సైతం చీము ఏర్పడుతుంది.

చీము ఏర్పడటం శరీరంలో బ్యాక్టీరియా జమకూడటానికి, అవి చేసే వ్యాధి సంక్రమణకు (Infection) చిహ్నం. అంతే కాదు బ్యాక్టీరియా శరీరంలోకి చొరబడి చాలా కాలం అయిందని కూడా తెలుస్తుంది.

చీము అనేది తెల్లగా, పసుపు పచ్చగా లేక ముదురుగోధుమ వర్ణంలో, కొన్నిసార్లు ఆకుపచ్చగా కూడా ఉంటుంది. అన్ని రకాల బ్యాక్టీరియాల వల్ల చీము ఏర్పడినా, చీమును ఉత్పత్తి చేసే బ్యాక్టీరియాల్లో పయోజెనిక్ (Pyogenic) బాక్టీరియా ముఖ్యమైనవి. ఒకోసారి ఈ చీము చెడు వాసనను కూడా ఇస్తుంది. ఆక్సీజన్ లేని వాయు రహిత వాతావరణంలో ఏర్పడిన చీము నుండి దుర్వాసన వస్తుంది. చీముకి ఆకుపచ్చదనం రావటానికి మైలోపెరాక్సిడేజ్ అనే ఆకుపచ్చ బాక్టీరియా నాశనం చేసే ప్రోటీన్ కారణం. దీనిని కొన్ని తెల్లరక్తకణాలు ఉత్పత్తి చేస్తాయి. సూడోమోనాస్ ఏరూజినోసా అనే బాక్టీరియా సంక్రమించినప్పుడు దుర్వాసననిచ్చే ఆకుపచ్చ చీము ఏర్పడుతుంది. ఈ బాక్టీరియాలలో ఉండే పయోసైనిన్ (Pyocyanin) అనే ఆకుపచ్చవర్ణ ద్రవ్యం దీనికి కారణం. కాలేయానికి అమిబా సంక్రమించి ఏర్పడిన చీము ముదురు గోధుమ రంగులో పేస్టు లాగా ఉంటుంది.

చిన్న చిన్న గాయాలైనప్పుడు గాయాన్ని రోజుకు రెండు సార్లు సబ్బు నీళ్లతో కడిగి అక్కడ దుమ్ము, ధూళి తద్వారా బాక్టీరియా రాకుండా జాగ్రత్త పడాలి. బాక్టీరియాను నాశనం చేసే ఆంటి బయాటిక్ ఆయింటుమెంట్లను డాక్టరు సలహాతో వాడి నయం చేసుకోవచ్చు. పెద్దగాయాలు లేక శరీరంలో అంతర్గతంగా సమస్య వస్తే తప్పక వైద్యున్ని చికిత్స కోసం సంప్రదించాలి.

 

ప్రశ్న : పప్పు, పెరుగు తింటే చీము వస్తుందంటారు. నిజమేనా?

జవాబు: నిజం కాదు, చీము ఎందుకు, ఎలా ఏర్పడుతుందో ఇప్పుడే చదివారు కదా! పప్పు, పెరుగు తినటం వలన చీము వస్తుందనటం నిజం కాదు. పైగా పప్పు, పెరుగులో ఏముంటాయి? ప్రోటీన్లు, ప్రోటీన్లు తీసుకుంటే మన రోగనిరోధక శక్తి పెరుగుతుంది. బలాన్నిస్తుంది. వ్యాధికారక సూక్ష్మజీవులతో మన రక్తంలో ఉండే తెల్లరక్తకణాలు, తద్వారా పనిచేసే రక్షణ వ్యవస్థ నిత్యం మన శరీరాన్ని హానికర జీవుల నుండి కాపాడుతుంది. పోతే పెరుగులో కూడా ప్రోటీన్లు మెండుగా ఉంటాయి. ప్రోటీన్లతో పాటు ఆంటిబయాటిక్స్ గా పని చేసే అనేక పదార్థాలు పెరుగులో ఉంటాయని కనుగొన్నారు. కాబట్టి పెరుగు, పప్పు రెండు మనకు ఆరోగ్యాన్నిస్తాయి. అవి తింటే చీము వస్తుందనుకోవటం ఒక అపోహ. ఇది అపోహ, అబద్దం అని తెలిసి కూడా చీము వస్తుందనుకుంటే అది మూఢనమ్మకం.

 

ప్రశ్న: పిడుగు అసలు కరెంటుకు సంబంధించినదా? లేక అగ్నికి సంబంధించినదా? పిడుగువల్ల మనకు ఉపయోగం ఏమైనా ఉందా?

july14జవాబు: పిడుగు విద్యుత్తుకు సంబంధించిన దృగ్విషయం. సాధారణంగా ఏదైనా ఇంధనం (fuel) గాలిలో ఆక్సీజన్ తో కలిసి ఆక్సీకరణం (Oxidation) చెందినపుడు వెలువడే అధికోష్ణం వల్ల పాక్షికంగా మండుతున్న శకలాలు తేజోవంతం కావడాన్నే అగ్ని అంటాము. ఆ కోణంలో చూస్తే పిడుగు (Thunder Bolt) దానికి కారణమైన మెరుపు (Lightening) అగ్ని కావు.

నీటి ఆవిరితో నిండుగర్భిణిలా బరువెక్కిన మేఘాలు భూమ్యాకర్షణ వల్ల క్రిందకు దిగుతూ ఉంటాయి. అదే సమయంలో వేసవి ఎండలకు లేచిన దుమ్ము, ధూళికణాలు, సూర్యకాంతిలోని శక్తివంతమైన కిరణాల వల్ల మేఘాల్లో రుణ లేదా ధన స్థిరవిద్యుత్తు (static electricity) జనిస్తుంది. రెండు లేదా ఎక్కువ మేఘాలు వేర్వేరు విధాలుగా, పరమాణువులుగా స్థిర విద్యుత్తును పోగేసుకొని దగ్గరగా వచ్చినపుడు ఆ రెండు లేదా ఎక్కువ మేఘాల మధ్య విద్యుదుత్సర్గం (electrical discharge) జరగడం వల్లనే మెరుపులు వస్తాయి.

నిజానికి విద్యుదుత్సర్గంలో జనించే వేడివల్ల మేఘాలల్లోని పదార్థాలు వాయువులు ప్లాస్మాస్థితిలోకి వెళ్లి ఉత్తేజం పొంది తిరిగి యథాస్థానానికొచ్చే క్రమంలో విడుదల చేసిన కాంతి కిరణాలే మెరుపులు. ఆ వేడికి గాల్లో సంకోచ వ్యాకోచాలు సంభవించి ఆ సంకోచ వ్యాకోచాలు మానవుని ధ్వని గ్రహణ వ్యవస్థ (human audible frequency range)లో ఉన్నపుడు శబ్దం వస్తుంది.

ఈ వాయు తరంగాల తీవ్రత మరీ ఎక్కువయితే చెవులు దద్దరిల్లేంత శబ్దం వస్తుంది. మెరుపుల సందర్భంగా వచ్చే ధ్వని చాలా తీవ్రమైందే. ఆ ధ్వనులే ఉరుములు. మెరుపుల ఆధారంగానే ఉరుములు వస్తాయి. రెండూ ఒకే సందర్భంగా, ఒకే మౌలిక కారణంగా వెలువడుతాయి. కానీ ధ్వని వేగం కన్నా కాంతి వేగం ఎక్కువ కాబట్టి మెరుపులు ముందుగాను, ఆ తర్వాత ఉరుములు మనకు అవగతం అవుతాయి.

మెరుపుల సందర్భంగా మేఘాలకు మేఘాలకు మధ్య సాధారణంగా విద్యుదుత్సర్గం జరుగుతుంది. కొన్ని సార్లు మేఘాలు చెట్లకు, భవనాలకు, మనుషులకు మధ్య కూడా విద్యుదుత్సర్గం జరుగవచ్చును. ఆ సందర్భంగా విడుదలయిన వేడికి చెట్లు కూలతాయి. భవనాలు బీటలు వారతాయి. మనుషులు చనిపోతారు. ఇలా మేఘాలకు, మేఘాలకు మధ్య కాకుండా మేఘాలకు, నేల మీదున్న వస్తువులకు లేదా మనుషుల మధ్య జరిగే విద్యుదుత్సర్గాలనే పిడుగులు అంటాము.

పిడుగు పడి చాలా పైర్లు, చెట్లు, మనుషులు చనిపోతాయి. కాబట్టి పిడుగుల వల్ల ఉపయోగం కన్నా ప్రమాదాలే ఎక్కువ. కానీ మెరుపులే పిడుగులు. కాబట్టి ఆ మెరుపులు సంబంధించినపుడు వాతావరణంలో నైట్రోజన్, ఆక్సీజన్ కలిసి నీటిలో కరిగే ఆక్సైడులు ఏర్పడతాయి. అవి నీటిలో కలిసి నేలలో నత్రజని లవణాల శాతం పెరిగే అవకాశం ఉంది.

ప్రశ్న: గెలాక్సీలలో ఆకర్షణ శక్తి ఎందుకుండదు?

జవాబు: గెలాక్సీలలో లక్షలాది నక్షత్రాలు ఉంటాయి. మనమున్న గెలాక్సీ పేరు మిల్కీవే (Milky Way) లేదా పాలపుంత అంటారు. గెలాక్సీలలో నక్షత్రాలతోపాటు, అంతరించిన నక్షత్రాల తాలుకు అవశేషాలు (Stellar Remnants), అంతర్నక్షత్ర ధూళి (Interstellar Dust) మొదలయిన పారదర్శిక అంశాలుంటాయి. కొంచెం మధ్యలో ఉబ్బిన పూరీలాగా దూరం నుంచి కనిపించే గెలాక్సీలో మధ్య భాగంలో కృష్ణబిలం (Black Hole) ఉంటుంది. ప్రతి గెలాక్సీ (లేదా నక్షత్ర రాశిలో సగటున లక్షకోట్ల నక్షత్రాలు ఉంటాయి. ఈ నక్షత్రాలన్నీ తమ చుట్టూ తాము తిరుగుతూ గెలాక్సీ మధ్యలో ఉన్న అక్షం చుట్టూ పరిభ్రమణం (Revolution) చేస్తుంటాయి.

నక్షత్రానికి నక్షత్రానికి మధ్య సగటున దూరం 5 కాంతి సంవత్సరాలుంటుంది. కాంతి సంవత్సరం అంటే కాంతి ఒక సంవత్సర కాలంలో శూన్యంలో ప్రయాణించే దూరమన్నమాట, మన పాలపుంత గెలాక్సీలో ఉన్న మన సూర్యుడు పాలపుంత గెలాకీ అక్షం ( axis) లేదా కేంద్రం (Centre) నుండి సుమారు 2500 కాంతి సంవత్సరాల దూరంలో ఉన్నాడు సూర్యుడు పాలపుంత కేంద్రం చుట్టూ ఒక పరిభ్రమణం చేయడానికి సుమారు 35 కోట్ల సంవత్సరాలు పడుతుంది. ఈ విశ్వం మహావిస్ఫోటనం (Big Bang) ద్వారా ఏర్పడి నేటికి సుమారు 1500 కోట్ల సంవత్సరాలయ్యింది. సూర్యుడు ఏర్పడి సుమారు 600 కోట్ల సంవత్సరాలు అయ్యిందంటున్నారు. అంటే తన జీవిత పర్యంతం నేటి వరకు స్యూరుడు కేవలం సుమారు 17 పర్యాయాలు మాత్రమే పరిభ్రమించాడన్నమాట.

పాలపుంత గెలాక్సీ వ్యాసం సుమారు లక్షన్నర కాంతి సంవత్సరాలు ఉంటుంది. ఏ గెలాక్సీ అయినా తన చుట్టూ తాను నిప్పురవ్వలు వెదజల్లే భూచక్రం లాగా తిరుగుతుంటుంది. అలా పాలపుంత తన చుట్టూ తాను తిరగడానికి పట్టే కాలం అన్ని ప్రాంతాల్లో ఒకే విధంగా ఉండదు. అంటే కోణీయ వేగం బంతిచక్రం లాగా అన్ని ప్రాంతాల్లో ఒకే విధంగా ఉండదన్నమాట. ధృవాల దగ్గర ఎక్కువ కోణీయ వేగం (Angular Velocity) ఉంటుంది. ఇలా అంచుల ఆధారంగా గుణిస్తే మన పాలపుంత ఆత్మ ప్రదక్షిణ (లేదా భ్రమణం) (Spin) కాలం సుమారు 30 కోట్ల సంవత్సరాలు. అంతరిక్షంలో అన్ని ఖగోళ వస్తువులు (Cosmic Bodies) దూర దూరంగా జరుగుతూ ఉన్నాయని విని ఉంటారు. దీన్నే విస్తరిస్తున్న విశ్వం (Expanding Universe) అంటారు. ఆ విధంగా చూస్తే అంతరిక్ష శాస్త్రవేత్తలు పేర్కొన్న నక్షత్రరాశి ఆధారాలున్న నిర్థేశిత బిందువు (Extragalactic Force of Reference) నుంచి పాలపుంత గెలాక్సీ సెకనుకు సుమారు 600 కి.మీ. వేగంతో పరుగెత్తుతోందన్నమాట.

ఇదంతా ఎందుకు చెబుతున్నారంటే మీరగిడిన ప్రశ్నకు సమాధానం అంతర్గతంగా ఉందన్నమాట. వర్తులాకార గమనం (Circular motion) ఉందంటే అర్థం అభికేంద్ర బలం (Centripetal Force), అపకేంద్రబలం (Centrifugal force) రెండూ సహజంగా ఉన్నట్టు అర్థం. గెలాక్సీలో ఉన్న నక్షత్రాల మధ్య పరస్పర గురుత్వాకర్షణ బలం (Gravitational Force) ఉంటేనే వర్తులాకార గమనాలు వీలవుతాయి. కాబట్టి గెలాక్సీలో ఆకర్షణ శక్తి (Force of Attraction) లేదని అనుకోకూడదు. గెలాక్సీలలో ఆకర్షణ శక్తిలేకుండా అందులో ఉన్న సౌరమండలంలో ఆకర్షణ శక్తి ఎలా ఉద్భవిస్తుంది? గెలాక్సీలలో లక్షలకోట్ల నక్షత్రాలు ఉన్నాయని తెలుసుకున్నాం. పైగా ప్రతి నక్షత్రం స్వయం ప్రకాశకం (Luminescent) అంటే నక్షత్రం నుండి కాంతి శక్తి వెలువడుతోందన్నమాట. అది కేంద్రక సంలీన చర్య (Nuclear Fusion) వల్ల సిద్దిస్తోంది. అంటే కేంద్రక బలాలు (Nuclear Forces) కూడా ఉన్నట్లు అర్థం. కాంతి కూడా ఉంది కాబట్టి విరుద్దయస్కాంత బలాలు కూడా అంతో ఇంతో ఉన్నట్టు గుర్తించాలి. అంటే విశ్వంలో ఉన్న నాలుగు ప్రధాన బలాలు అన్నీ ప్రతి నక్షత్రరాశి (గెలాక్సీ)లో ఉన్నట్లు అర్థంచేసుకోవాలి. గెలాక్సీ ఆకర్షణ శక్తిలేదనుకోవడం సరికాదు.

 

ప్రశ్న: మధ్యాహ్నం మామూలుగా ఉన్న సూర్యుడు, ఉదయ సాయంత్రాలు పెద్దగా కనిపిస్తాడు. పైగా ఎరుపు వర్ణంలో కనిపిస్తాడు. ఎందుకు? కారణమేమిటి?

may12జవాబు: సూర్యుడు మన భూమికి సుమారు 15 కోట్ల కి.మీ దూరంలో ఉన్నాడు. సూర్యుడి హైడ్రోజన్, హీలియం వాయువులు కలగలిసిన పెద్ద బెలూన్ లాంటివాడు. ఆ వాయువుల మధ్య ఉన్న విపరీతమైన గురుత్వాకర్షణ ఫలితంగా పాదార్థికంగా గోళాకారంలో ఉన్నాడు. వైజ్ఞానిక పరిభాషలో సూర్యుడు ఓ సంపూర్ణ కృష్ణ వస్తువు (Perfect Black body). సంపూర్ణ కృష్ణ వస్తువులో నుంచి శక్తి, కాంతి రూపంలో వెలువరిచే రంగుల్లో కొన్ని రంగులు కనిపించగా మరికొన్ని రంగులు ఉదారం (emission) కావు. అన్ని రంగులు ఆ వాయువుల్లో తేడా గల తీవ్రత (Intensity) తో వెలువడుతాయి. అందుకే | సూర్యబింబం. సాధారణంగా తెలుపు రంగులోనే కనిపిస్తుంది.

మానవ నేత్రం చూడగలిగిన సప్తవర్గాలు (Seven colours) ఒకే సారి తరతమ తీవ్రతలతో మన కంటిని చేరితే ఆ వరాల్ని వెలువరించే కాంతి స్థావరం (Light source) తెలుపు రంగులో గోచరిస్తుంది. VIBGYOR అని సప్తవర్ణాలలో Violet, Indigo, Blue, Green, Yellow, Orange, Redలో ఇదే క్రమంలో కాంతి శక్తి తగ్గుతుంది. అలాగే కాంతి తరంగాల పౌనఃపున్యం (frequency) కూడా తగ్గుతుంది. అయితే ఇదే క్రమంలో తరంగ దైర్యం (wave length) పెరుగుతుంది. Violet (ఊదా) రంగు కాంతి తరంగ దైర్యం సుమారు 350 నుంచి 450 నానో మీటర్లు (ఒక నానో మీటరు = 10 మీటరు) ఉంటుంది. VIBGYOR లో చివరిదైన ఎరుపు (Red) కాంతి తరంగదైర్ఘ్యం సుమారు 700 నుంచి 800 నానో మీటర్లు వరకు ఉంటుంది. ఇలా 800 నుండి 350 నానో మీటర్ల తరంగ దైర్ఘ్యాల పరిధిలో విస్తరించి ఉన్న విద్యుదయస్కాంత కాంతి (electro magnetic radiation) భాగాన్నే దృశ్యకాంతి (Visible light) అంటాము. 800 నానో మీటర్ల కన్నా ఎక్కువ తరంగదైర్యమున్న కాంతులు ఉష్ణ తరంగాలు (Heat Waves), పరారుణ తరంగాలు (Infrared Waves) రేడియో తరంగాలు (Radio Waves), సూక్ష్మతరంగాలు (Micro Waves), మనకు కనిపించవు.

అలాగే ఊదారంగు కన్నా తక్కువ తరంగదైర్ఘ్యమున్న X- కిరణాలు (X-rays), గామా కిరణాలు (gama rays) విశ్వతరంగాలు (Cosmic rays) కూడా మన కంటికి కనిపించవు. ఇలా మన బికి కనిపించని విద్యుదయస్కాంత కాంతి భాగాల్ని దృశ్య కాంతి (Invisible radiation) అంటాము.

సూర్యకాంతిని చంద్రుని (Moon) పై నుంచి చూస్తే సూర్యోదయం అయినా, మధ్యాహ్నం అయినా, సూర్యాస్తమయమవుతున్నా సూర్యుడు తెల్లగానే కనిపిస్తాడు. వాతావరణం ఏమీలేని ఏ గ్రహం మీద నుంచి చూసినా, రోజులో ఎప్పుడైనా సూర్యుడు తెల్లగానే కనిపిస్తాడు. ఎవరెస్టు శిఖరం ఆ దరిదాపుల్లో భూమ్మీద కూడా వాతావరణం చాలా పలుచగా (rari fied) గా ఉంటుంది. అందుకే అక్కడికి వెళ్ళే పర్వతారోహకులు (mountaineers) తమవెంట ఆక్సీజన్ సిలండర్లను వీపుపై మోసుకెళ్తుంటారు. అక్కడ నుంచి చూసిన సూర్యుడు ఉదయం, మధ్యాహ్నం, సాయంత్రం దాదాపు తెల్లగానే కనిపిస్తాడు. కాబట్టి మన ప్రక్కన మైదాన, సాధారణ ప్రాంతాల్లో భూమ్మీద సూర్యుడు ఉదయం సాయంత్రం నారింజ రంగు లేదా ఎరుపు రంగులో కనిపించడానికి, మధ్యాహ్నం మామూలుగా కనిపించడానికి కారణం భూమ్మీద ఉన్న వాతావరణవే (atmosphere). ఈ వాతావరణంలో ఆక్సిజన్, నత్రజని (nitrogen) లతో పాటు తేలికపాటి దుమ్ముధూళి కణాలు (dust particles) కూడా ఉంటాయి. ఇలాంటి దుమ్ముధూళి కణాల మీద సూర్యకాంతి పడినప్పుడు ఆ కాంతి సరాసరి ప్రయాణించకుండా అన్ని వైపులకు ప్రక్షేపణ (Scattering) చెందుతుంది. అయితే ఈ ప్రక్షేపణ ఫలితం తరంగదైర్యం తక్కువ ఉన్న కాంతి విషయంలో ఎక్కువగాను, తరంగదైర్యం ఎక్కువ ఉన్న కాంతి విషయంలో తక్కువగాను సంభవిస్తుంది.

అయితే సూర్యకాంతిలోని ఊదా, నీలం, ఆకుపచ్చ రంగులు ఎక్కువ మోతాదులో ప్రక్షేపణ చెందగా, ఎరుపు, నారింజ రంగులు తక్కువ మోతాదులో ప్రక్షేపణ చెందుతాయన్న మాట. భూమి గుండ్రంగా ఉండటం వలన, భూమ్యాకర్షణ వల్ల భూమిని అంటుకొని ఉన్న పొరలు (atmospheric layers) కూడా గోళాకారంలోనే ఉంటాయి. అంటే సూర్యోదయం, సూర్యాస్తమయం సమయాల్లో కాంతి ఎక్కువ దూరంలో వాతావరణంలో ప్రయాణిస్తుంది. కానీ మధ్యాహ్నం తక్కువ దూరం ప్రయాణిస్తుంది కాబట్టి ఎక్కువ పౌనఃపున్యం, శక్తి, తక్కువ తరంగదైర్యాలున్న ఊదా, నీలం, ఆకుపచ్చ రంగులు ఉదయసాయంత్రాల్లో ఎక్కువ ప్రక్షేపం చెందడంవల్ల మన కంటికి చేరేలోపలే అటు ఇటు చిందరవందర అయ్యాయన్న మాట. కానీ ఈ నష్టం ఎరుపు, నారింజ రంగులకు అంతగా లేక పోవటం వల్ల ఆ రంగులు మన కంటిని చేరతాయి. అందువల్లే ఉదయ సాయంత్రాలు భానుడు అరుణ భాస్కరుడిగా కనిపిస్తాడు. మధ్యాహ్నం పెద్దగా తేడా లేకపోవడం వల్ల అన్ని రంగులు అంతో ఇంతో మన కంటిని చేరతాయి. కాబట్టి మధ్యాహ్నం సూర్యుడి మామూలుగానే తెల్లగా కనిపిస్తాడు.

ఇక సైజు గురించి: నూర్యబింబం ఉదయసాయంత్రాల సమయంలో మధ్యాహ్నం కన్నా పెద్దగా కనిపించడానికి కారణం కేవలం దృష్టిభ్రమ (Optical illusion) అని తేల్చారు. అంటే మానవ నేత్రానికి (Human Eye) కి ఉన్న పరిమితుల (Limitations) వల్లనే అలా కనిపిస్తుంది. ఉదయ సాయంత్రాల సమయంలో క్షితిజంగా ఉన్న పర్వతాలు, భవనాలు, వృక్షాలతో పోల్చుకొని (relative) చూడటం వల్ల సూర్యబింబం పెద్దగా తోస్తుంది. కెమెరాలో సూర్యున్ని ఉదయం, మధ్యాహ్నం సాయంత్రం బంధిస్తే ఈ తేడా కనిపిస్తుంది.

ప్రశ్న: పొటన్షియల్ అంటే ఏమిటి? ఓల్టేజీ అంటే ఏమిటి? తక్కువ విద్యుత్ కరెంటు, ఎక్కువ ఓల్టేజీలో విద్యుత్ ప్రసారం సమర్థవంతం అంటారు ఎందరు?

జవాబు: పొటన్షియల్ అన్నా ఓల్టేజీ అన్నా సాధారణంగా ఒకే అర్థంతో వాడతారు. కానీ శాస్త్రీయంగా చూస్తే రెంటి మధ్య కొంత తేడా ఉంది. అయినా రెండింటిలోను ప్రమాణాలు ఓలలే. పొటన్షియల్ అంటే విద్యుత్ క్షేత్రంలో ఓ బింధువు (Point or position) కు సంబంధించిన రాశి (Parameter). సాధారణంగా ఓల్టేజీ అంటే రెండు బిందువుల మధ్య అదే రాశికి ఉన్న తేడా. దీన్నే పొటన్షియల్ భేదం (Potential difference) లేదా శక్మభేదం అంటున్నారు. మరి ఆ రాశి తత్వం ఏమిటి? దాన్ని తెలుసుకుందాం.

విద్యుత్ ఆవేశం ఉన్న ఓ వస్తువు చుట్టూతా విద్యుత్ క్షేత్రం ఉంటుంది. ఆ క్షేత్రం ఋణ విద్యుదావేశిత వస్తువు వల్ల ఏర్పడినట్లయితే ఆ కేంద్రంలోకి ఓ ధనావేశిత వస్తువును లేదా ధనావేశాన్ని తీసుకురావడం సులభం. ఎందుకంటే ఋణ, ధనావేశాలు పరస్పర వ్యతిరేకం. వ్యతిరేక ఆవేశాలు ఆకర్షించుకొంటాయి. అంటే ఓ ధనావేశాన్ని ఋణవిద్యుత్ క్షేత్రంలోకి తీసుకురావడం మనకు కష్టమేమీ కాదు. పైగా అది చేయడం వల్ల మనకు శక్తి విడుదల అవుతుంది. కానీ ధన విద్యుదావేశిత వస్తువు వల్ల ఏర్పడే విద్యుత్ క్షేత్రంలో ఓ ధనావేశిత వస్తువును గానీ, ధనావేశాన్ని గాని తీసుకురావడం కష్టంతో కూడుకున్న విషయం ఎందుకంటే సజాతి ఆవేశాలు వికర్షించుకొంటాయి (Similarly charged bodies repel ఈచ్ after) అంటే మనం శక్తిని వినియోగం చేయనిదే ఓ ధనావేశాన్ని ఓ ధనావేశిత విద్యుత్ క్షేత్రంలోకి నెట్టలేము విద్యుత్ క్షేత్రం ఎంతవరకు విస్తరించి, ఉంది సైద్ధాంతికంగా మాట్లాడాలంటే ఓ విద్యుదావేశిత వస్తువు వల్ల ఏర్పడే విద్యుత్ క్షేత్రం చాలా దూరం వ్యాపించి ఉంటుంది. కేవలం అనంతదూరం (at infinite distance)లో మాత్రమే దాని ప్రభావం శ్యూన్యం అవుతుంది. కాబట్టి విద్యుత్ క్షేత్రం లో ఓ బిందువు వద్ద విద్యుత్ పొటన్షియల్ ను ఈ విధంగా నిర్వచించారు అనంత దూరం నుండి ఓ ప్రమాణ ధనావేశిత కణాన్ని విద్యుత్ క్షేత్రంలో నిర్దిష్ట బిందువు తీసుకు రావడంలో సంభవించిన శక్తి మార్పిడినే బిందువు దగ్గర ఉన్న విద్యుత్ పొటన్షియల్ అంటారు (The Potential at a given point in an electric field is defined as the energy exchanged when a unit positive charge is brought from infinite distance till that point)

విద్యుదావేశ ప్రమాణాన్ని కులూంబులు, శక్తిని జాళ్లలో కొల్చినట్లయితే పొటన్షియల్ ను ఓల్ట్ లల్లో కోలుస్తాము. ఒక ఓల్ట్ = ఒక బౌలు/ఒక కులూంబు.

ఓల్టేజి అంటే ఏదైన రెండు బిందువుల మధ్య పొటన్షియల్ తేడా. ఉదాహరణకు ఓ క్షేత్రంలో A దగ్గర 14 వోల్టుల పొటన్షియల్, B బిందువు దగ్గర 19 వోల్టుల పొటన్షియల్ ఉందనుకుందాం. అప్పుడు AB బిందువుల మధ్య పొటల్షియల్ భేదం 5 ఓల్టులన్నమాట. దీన్నే AB ల మద్య ఓల్టేజి 5 వోల్టులంటూ ప్రస్తావిస్తారు.

తక్కువ కరెంటు, ఎక్కువ పొటన్షియల్ ఉన్నట్లయితే విద్యుత్ తీగల్లో శక్తి నష్టం తక్కువ. అందుకే విద్యుత్ ఉత్పత్తి క్షేత్రాల నుంచి జనావాసాలు (నగరాలు, పట్టణాలు) పరిశ్రమల వద్దకు 33000 V, 11000 V విధానంలో విద్యుత్ ప్రసారం చేసి, ఇళ్ళకు 230 V విధానంలో పంపుతారు.

Author: Prof. A. Ramachandraya

2.99348534202
మీ సూచనను పోస్ట్ చేయండి

(ఈ పేజీ లో ఉన్న కంటెంట్ పై ఏమైన వ్యాఖ్యలు / సలహాలు ఉంటే, ఇక్కడ పోస్ట్ చేయండి)

Enter the word
నావిగేషన్
పైకి వెళ్ళుటకు