O que são vórtices ciclônicos?

Vórtice ciclônico é um sistema atmosférico de baixa pressão, com ventos associados que giram no sentido horário no hemisfério Sul e anti-horário no hemisfério Norte. Há vários tipos de ciclone, entre eles o extratropical (associado a uma frente fria, atua com frequência na região Sul do Brasil), o tropical (que se forma no Atlântico norte e no Pacífico, também conhecido como furacão e tufão) e o vórtice ciclônico em altos níveis (VCAN). Este último – diferente dos dois anteriores, que se formam perto da superfície terrestre, estendendo-se para níveis mais altos quando se intensificam – forma-se próximo à tropopausa (interface entre a troposfera e a estratosfera) e propaga-se para níveis mais baixos à medida que se intensifica. No Brasil os VCANs atuam na região Nordeste, principalmente de setembro a abril, e na região Sul durante o ano inteiro. Cabe destacar ainda as baixas polares, que são vórtices ciclônicos formados em latitudes mais altas, com extensão horizontal menor que a dos tipos citados anteriormente. Quando são muito intensos, podem adquirir características de ciclone tropical.

A quantidade de ciclones e as regiões onde são mais frequentes variam de acordo com a época do ano. Os ciclones extratropicais tendem a se formar na costa leste dos continentes; nos oceanos, formam-se em regiões com forte gradiente de temperatura na superfície ou onde há ventos muito fortes (conhecidos como corrente de jato). Sua frequência é máxima no inverno e na primavera, na região da Nova Zelândia e do Pacífico sul (latitude de 40°S). Quanto aos VCANs, o sistema – observado ao longo do ano inteiro, principalmente no verão e outono – é mais frequente no extremo leste do Pacífico, próximo à costa oeste da América do Sul. Alguns VCANs se dissipam na região dos Andes; os que conseguem cruzá-lo podem contribuir para a formação de ciclones extratropicais intensos na costa da região Sul do Brasil.

Manoel Alonso Gan
Centro de Previsão do Tempo e Estudos Climáticos, Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais
 
Ciência Hoje, Junho de 2011

Quais são as aplicações da sequência de Fibonacci?

1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144... A sequência de Fibonacci é uma sucessão de números em que cada algarismo, a partir do terceiro, é obtido pela soma dos seus dois anteriores. O matemático italiano Leonardo Pisano, também conhecido como Fibonacci, descobriu esse padrão, no século 13, quando o obteve como a resposta a um problema de demografia baseado no crescimento de uma população de coelhos. O problema classificava coelhas em duas faixas etárias, jovens e férteis, e supunha que as jovens levavam um mês para se tornar férteis. Supunha também que, a cada mês, cada coelha fértil tivesse um casal de filhotes. A pergunta era inevitável: um casal jovem dá origem a quantos casais depois de certo número de meses? Os números da famosa sequência descrevem justamente o número de casais a cada mês: no primeiro mês um, no segundo um, no terceiro dois, e assim por diante.

No entanto, os números de Fibonacci não se limitam aos coelhos. As aplicações dessa descoberta são muitas e nas mais diferentes áreas. Em matemática de populações, por exemplo, as chamadas matrizes de Leslie são descendentes diretas do modelo de Fibonacci. Com elas, podemos dividir a população em mais faixas etárias e incluir taxas de fertilidade e mortalidade para cada faixa.
A famosa sequência também tem aplicações no mercado financeiro e em algoritmos usados em computação. Mas, talvez, o mais intrigante seja a presença dos números de Fibonacci na natureza, onde podem ser percebidos em estruturas biológicas. Esses números aparecem no padrão de crescimento dos galhos de certas plantas e no arranjo das sementes de algumas flores, como o girassol. Existem várias hipóteses que tentam explicar por que seres vivos gostam tanto dessa sequência, mas isso ainda não é bem entendido.

 
Carlos Tomei
Departamento de Matemática, Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-RIO)

 

Ciência Hoje, Maio de 2011.

Como os animais das regiões abissais conseguem sobreviver em profundidades tão grandes?

Quem acha que vive sob pressão precisa conhecer o Anoplogaster cornuta. Ele mora no oceano a uma profundidade de 5 000 metros. A pressão que a água faz sobre seu corpo é 500 vezes maior do que aquela que o ar faz sobre nós aqui na superfície. Mas não rola nenhum estresse. Os animais que nadam abaixo dos 300 metros de profundidade têm adaptações no corpo que os tornam imunes às condições adversas desses lugares.

Alguns dos ajustes são invisíveis. O aperto produzido pela água, que seria capaz de esmagar as proteínas e comprometer suas funções em seres que habitam a crosta, não causam mal nenhum. “Isso porque, para protegê-las, boa parte desses animais conta, nas células, com uma substância chamada óxido de trimetilamina”, diz o biólogo Paulo de Tarso, do Aquário de Santos, em São Paulo. O óxido funciona como uma parede que absorve o aperto. A escuridão, que também poderia atrapalhar suas caçadas e paqueras, é driblada com a fosforescência (veja no infográfico). “Se pudessem se comunicar conosco, esses bichos também se perguntariam como podemos ficar fora da água e com uma pressão tão baixa”, brinca o biólogo marinho Edward Seidel, do Aquário da Baía de Monterey, nos Estados Unidos.

Super, Junho de 1999.

A acreção de matéria a uma estrela libera de 15 a 60 vezes mais energia que a fusão do hidrogênio? Por que isso ocorre?

A acreção de matéria – deposição de matéria ao redor de um astro por efeito da gravitação – pode liberar grandes quantidades de energia em algumas situações. Uma delas é quando consideramos que a matéria está em acreção a um objeto compacto muito massivo.

Um exemplo é a situação que acontece no estágio final do colapso de uma pré-supernova. A matéria das camadas mais externas se deposita sobre um pulsar em formação na sua região central. O pulsar, que também pode ser chamado de estrela de nêutron, é o resto de estrelas que explodiram, as supernovas. A atração gravitacional do pulsar acelera a matéria, transferindo lhe enormes quantidades de energia de movimento. Isso também pode acontecer na transferência de matéria em um sistema estelar binário, envolvendo uma estrela normal e uma estrela de nêutron.

Em ambos os casos, a acreção de matéria sobre o objeto compacto pode transferir energia cinética ainda maior que aquela apontada pelo leitor. O ponto relevante é que temos um campo gravitacional extremamente intenso na vizinhança do objeto compacto massivo, com uma massa maior que a massa do Sol, concentrada em uma região do tamanho da Terra. O campo gravitacional na superfície desses objetos é mais que um milhão de vezes maior que aquele na superfície da Terra. Assim, a gravitação transfere mais energia, por grama da matéria em queda, que aquela produzida na reação de fusão de hidrogênio.

Sérgio Duarte

Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas

 Revista Ciência Hoje, Março de 2007

Por que os cientistas acreditam que a existência de água é fundamental para haver vida?

Primeiramente, é necessário responder a uma questão ainda mais fundamental: o que é vida? Em artigo recente (CH nº 191), delineamos algumas respostas possíveis no âmbito científico, mas aqui privilegiaremos o conceito de autopoiesis (autocriação), proposto pelos neurobiólogos chilenos Humberto Maturana (1928) e Francisco Varela (1947-2001). Para esses autores a vida se manifesta como uma unidade autopoiética, formada por uma rede de interações moleculares concatenadas que produz, continuamente, os próprios componentes que participam das interações e transformações internas da unidade e, além disso, a fronteira física que lhe dá forma. As unidades autopoiéticas são fechadas em sua organização autoprodutora e auto mantenedora, mas são abertas às trocas de matéria e energia com o meio. Essas trocas dependem de uma mobilidade molecular, facilitada pelo meio líquido.

De acordo com essas definições, todos os sistemas que apresentam uma organização autopoiética – não importando a forma, a composição molecular da unidade o meio onde tal organização possa ser efetivada – seriam considerados sistemas vivos. Visto que a água participou do processo pelo qual a vida se configurou na Terra há pelo menos 3,8 bilhões de anos, ela se tornou essencial à vida como a conhecemos. Isso explica a crença da maioria dos cientistas (mas não de todos) de que a água é essencial à vida, não importando o lugar do universo em que se investiga. Assim, a busca de água é uma boa pista, mas não deveria ser a única.

Luiz Antônio Botelho Andrade

Departamento de Imunobiologia, Universidade Federal Fluminense

 Revista Ciência Hoje, Setembro de 2004.

Como se faz uma implosão?

Com dinamite e método. Basta explodir todos os pilares do térreo que o prédio cai, pois está apoiado neles. O problema é saber onde ele vai cair. “Dependendo do lado onde queremos que ele desabe”, diz o engenheiro de minas Ivar Kohmann, “escolhemos quais pilares destruir e em sequência.”

Quando o edifício fica em uma área urbana, é preciso que ele simplesmente caia para baixo, sem tombar para nenhum lado nem ameaçar os vizinhos. Para isso, os especialistas explodem os pilares do centro do térreo e, depois de menos de 1 segundo, os próximos às paredes. Assim, os que caem antes puxam o resto do edifício e ele desaba para o meio, e não para os lados.

Outro cuidado importante é derrubar, a marretadas, a escadaria, os poços de elevador e algumas paredes, antes da detonação. Senão, essas estruturas podem resistir aos explosivos e segurar um dos lados do edifício, fazendo com que ele caia para o outro lado. Em prédios muito altos, os especialistas detonam os pilares de mais de um andar, para diminuir o risco de uma falha que possa fazer o prédio tombar para o lado. Depois, é só proteger da poeira e dos estilhaços, que, por maior que seja o cuidado, são inevitáveis.

Super, Outubro de 1998.

Por que o óleo diesel é mais poluente que a gasolina e o álcool?

O óleo diesel polui mais que o álcool e a gasolina porque sua combustão emite uma grande quantidade de óxidos de nitrogênio e dióxido de enxofre. O lançamento dessas partículas microscópicas na atmosfera já está sendo considerado como a causa principal do aumento do número de casos de bronquite, asma, tosse, irritações nos olhos e nas vias respiratórias e, mais recentemente, de vários tipos de câncer e problemas cardíacos nas populações das grandes cidades.

Entretanto, o óleo diesel não deve ser desconsiderado como combustível, basta melhorar sua qualidade. As vantagens de sua utilização em relação aos outros combustíveis são o baixo custo e o lançamento na atmosfera de 20% menos de dióxido de carbono, um dos gases responsáveis pelo efeito estufa. Atualmente, na França, a cada dois carros novos, um funciona a diesel. Lá, existe uma legislação que limita o teor de enxofre lançado na atmosfera, exigindo o uso de catalisadores nos veículos.

Eder Gassola Molina

Professor do Departamento de Geofísica da Universidade de São Paulo

Globo Ciência, Setembro de 1997.