Új Szó - Vasárnapi kiadás, 1987. július-december (20. évfolyam, 26-51. szám)
1987-12-18 / 50. szám
TUDOMÁNY TECHNIKA R ecseg-ropog, néha kocsonyaként rezeg a Föld szilárd kérge a talpunk alatt. Évente megközelítően 300 ezer földrengés pattan ki. Ebből „alig" 20-25 a rettenetes károkat okozó, pusztító erejű. A kisebb károkat, inkább az emberek rémületét kiváltó rezgések száma már öt-hatezer, a többit szerencsére csak a műszerek jelzik. Ehhez a sok-sok rezgéshez társulnak a „mesterséges“ földrengések. Az emberiség Hirosimában ismerte meg a mesterséges földrengést. Az első atombomba robbanása a Richter-skála szerinti 6-os fokozatú földrengést idézett elő. És azóta nincs megállás, felszínen és a föld mélyén, mesterséges üregekben és természetes barlangokban, tengeri korallzátonyok leple alatt és sivatagok rejtekén robbannak a ki- sebb-nagyobb „kísérleti“ bombák. Az emtjeriség a felhalmozott atomfegyverek fenyegető árnyéka ellenére is békében szeretne élni. A nukleáris nagyhatalmak politikusai hajlanának a megegyezésre, ha nem kellene örökké attól rettegniük, hogy a másik titokban mégis tökéletesíti fegyvereit és fölébe kerekedik. Az atomcsendegyezmény kulcsa az ellenőrizhetőség. A már műholdak műszereivel is segített „szemünk“ és „fülünk“ becsapható. Valami megbízható eljárás kellene, amellyel az ellenőrzés egyértelművé válna. Munkához láttak a geológosuk. Keresni kezdték a biztos módszert, amellyel tévedhetetlen biztonsággal kiválaszthatják a több százezer rengéshullám közül azt, amelyet eltitkolt robbantás okozott. A geológusokra és a geofizikusokra háruló feladat és felelősség óriási. Hiszen, ha az eddig összegyűjtött adatokból, mint nyitott könyvből kiolvasható lenne a biztos módszer, akkor már előre jelezhetnék legalább a pusztító földrengések bekövetkezését. Ettől pedig a fel-felröppenö hírek ellenére is távol állnak még a szeizmológusok. A földrengéssel és a robbantások hasonlóságainak és különbségeinek feltérképezésével indult a munka. A földkéreg számtalan törési síkkal szabdalt táblából áll. Ezek találkozásánál vannak a „hibahelyek“, a törési vonalak, amelyek mentén a legnagyobb feszültségek felhalmozódnak. Egy ideig a kőzetek rugalmasan reagálnak a lemezeket toló-nyomó erőkre, de végül is, mint a túlfeszített rugók eltörnek és kipattan a földrengés. A kőzetek relatív elmozdulása elég nagy lehet. A kaliforniai Szent András törésvonal mentén, az 1906-os hatalmas földrengéskor elérte a hat métert is. Az a pont a földrengés fészke, ahol a törés a mélyben elkezdődött. A sokszor hallott epicentrum közvetlen fölötte a felszínen jelöli ki a fészek helyét. ( A fészek helyének vizsgálata alapul szolgálhat a különbségtételre. A 15 kilométernél mélyebb fészkű rengés csak földrengés lehet, hiszen ilyen mély fúrólyukak még nincsenek. Néhány földrajzi terület (például nagyvárosok körzete) is eleve kiszűri a robbantásokat. De ezeken kívül még számos kétséges rengés marad. A földrengésekkel felszabaduló energia különböző rengéshullámok alakjában terjed és érkezik a műszerekhez. Az először érkező rengés- hullámok - az elsődleges vagy angol nevük kezdőbetűje nyomán P-hullámok - hasonlóak a levegőben vagy vízben terjedő hanghullámokhoz: a kőzet egyes pontjai a hullámfront terjedési irányában ide-oda rezegnek. Ezt az összenyomódó-tá- guló rezgést longitudinális, vagy nyomáshullámnak is nevezik. Később érkeznek a másodlagos hullámok (angol nevük után röviden S-hullámok), amelyekben a kőzetek, mint a húr rezegnek, az egyes pontok föl-le mozdulnak el a hullámfront terjedési irányában. Ezért gyakran transzverzális vagy nyíróhullámoknak is nevezik az S-hullámokat. A két típusú rezgés eltérő sebességgel terjed ugyanabban a kőzetben, mert a sűrűségen kívül az egyiket az összenyomással szembeni ellenállás, a másikat a nyírással szembeni ellenállás befolyásolja. Az elsődleges hullámok 1,7-szer gyorsabbak, mint a másodlagosak: a külső rétegekben 5-8, a belső rétegekben 13 kilométert tesznek meg másodpercenként. Ez a két hullám térhullám, mert nemcsak a kéregben, hanem mélyen a földköpenyben is halad. Ezeknek a hullámoknak a visszaverődései keltik a felületi hullámokat, amelyek csak a földkéregben észlelhetők. A nyomáshullámok sugárzási ábrája kiváló alapot szolgáltat a földrengések és robbantások elkülönítésére. Robbantáskor a kezdeti sugárzási energia minden irányban egyenletesen terjed tovább. A földrengéseké viszont nem ilyen gömbszimmetrikus. A bizonyos irányokban felvett szeizmogramokon a talaj első kimozdulása a fészek felé, más irányokban pedig vele ellentétesen megy végbe, attól függően, hogy az észlelési pont a földrengés fészkéhez képest hol helyezkedik el. Robbantáskor - bármely észlelőhelyen - az első mindig kifelé irányuló elmozdulás lesz. A földrengés és robbantás elkülönítésére ez már biztató eltérés, de nem egyértelmű, hiszen a földrengésjelző-állomások telepítési helye és sűrűsége kijátsz- hatóvá teszi. A két típusú térhullám mennyisége között is észlelhető különbség. A robbantások sugárirányban szétterjedő energiájában kevesebb az S-hullám, míg a földrengések általában nagy transzverzális hullámokat keltenek. Éppen emiatt a következő lépésnek a felületi és térhullámok összehasonlítása kínálkozott. A robbantásokkal társuló kisebb mennyiségű S-hullám következtében az egyik típusú (Love-hullám) felületi hullámok mennyisége kisebb. Ray- leigh-hullám típusú felületi hullámok is kevésbé keletkeznek robbantáskor, mint a sekélyfészkű földrengéseknél. (gy nem kell mást tenni, mint az észlelt felületi hullám magnitúdókat a térhullámokéval összehasonlítani. Ebből máris sikeresen eldönthető, hogy az adott rengéshullámokat természetes vagy mesterséges eredetű földmozgások keltet- ték-e. Megállni azonban itt sem állhatták meg a geológusok, mert az összefüggés alapvetően statisztikai jellegű, és inkább csak a kisebb energiájú rengések esetében megbízható. Az újabb bizonyítási lehetőséget a földrengések és a robbantások P-hul- lámainak több mint száz esetben elvégzett frekvenciaelemzése szolgáltatta. Ebből kiderült, hogy a földrengések lassúak, nehézkes moz- gásúak, a P-hullámaik gyorsan elhalnak a nagyobb frekvenciák felé, az impulzusszerűen gyors robbantások pedig sok nagyfrekvenciás rezgést keltenek. Ez már valóban félreérthetetlen eredményekkel kecsegteti a geológusokat. Különösen az erősen letompított robbantások esetében lehet gyümölcsöző a felhasználásuk. A legtöbb robbantás esetében ugyanis általában arra törekszenek, hogy robbantástechnikai, környezetvédelmi vagy titkolózási okokból minél jobban elnyomják a robbantás hatását. Erre a célra nagyon alkalmasak az üregek, barlangok, só-dómok, a száraz homokos, kavicsos területek. Ilyen geológiai viszonyok között a kemény kőzetekben nagy amplitúdójú rengés- hullámokat gerjesztő föld alatti robbantások is alig észlelhetők. Annyira lecsökkenhet a hatás, hogy a rengéshullámok szinte belevesznek a szeizmikus háttérzajba, a járművek, a szél, a városok okozta rezgészajba. Talán éppen a nagyfrekvenciás rezgés lesz az árulójuk. A nagyfrekvenciás vizsgálati módszert nagyon körültekintően kell majd kidolgozni. A több millió kis- frekvenciájú mérési adattal szemben a száz nagyfrekvenciás megfigyelés valójában csak biztató kezdetnek számíthat. Sok ismeretet kell még összegyűjteni az egyes geológiai anyagok és robbantások nagyfrekvenciás jeleinek bonyolult összefüggéseiről. Számolni kell a kőzetek „szűrő“ hatásával is: minél hosz- szabb utat tesz meg a rengés a földkéregben, annál inkább kiszűrődnek belőle a nagyfrekvenciás jelek. Ennek elkerülésére a mérőállomások sűrűbb telepítését kívánják elérni a geológusok. A nagyfrekvenciás vizsgálati módszer használhatóságának ellenőrzésére megfigyelési tömböt telepítettek 1984-ben Norvégiában. Oslótól száz kilométerre északra négy koncentrikus kör menetén helyezték el az észlelőállomásokat. A műszerek sokkal érzékenyebbek a korábbiaknál, így sokkal több jelet, rengésképet dolgozhatnak fel, jóllehet az ugyancsak meg emelkedő zajszintből a kiszűrésük is nehezebb lesz. Az első eredmények szerint jó nyomon járnak a földrengésszakértők. Talán soha nem várt még az emberiség ennyire reménykedve és bizakodva tudományos eredményre. (D) Árulkodó rengéshullámok llllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllll! Folyadékmembránok alkalmazása Egy idő óta megváltozott az emberi környezettel kapcsolatos szemlélet. A szennyező anyagokkal kapcsolatos biztonságot szolgálja a speciális folyadékáteresztő membránok alkalmazása. Az ilyen membránokkal lehetséges az ipari vizek káros és értékes anyagoktól való megszabadítása 2 . .. 3000 ppm koncentrációtartományban. A folyadékmembrán alatt olyan folyadék-határfelületet értünk, amelyen szelektív anyagtranszport jön létre. A membrán egy folyamatban összekapcsolja a káros, illetve értékes szennyezőanyagok extrakcióját és reextrakcióját. Hosszú idő óta ismert, hogy a folyadékmembránon keresztüli anyagátadás jól funkcionál fémionok elválasztására. Egy grazi intézetben ezt a módszert dr. Marr professzor és munkatársai laboratóriumi méretekről üzemi méretekre adaptálták, és egy műszaki iroda elkészítette a megfelelő üzemi méretű készüléket. A folyadékmembránon keresztül anyagátadás és folyadék-folyadék- extrakció közötti összehasonlítás az első módszer előnyeire mutat rá. Ezek között szerepel, hogy lényegesen kisebb berendezés kell hozzá. A folyadékmembrános módszer további előnye, hogy lehetővé teszi a nagyon kis koncentrációjú oldatok feldolgozását is. A módszer lényegében négy eljárási lépést foglal magában. Az első lépésben (emulgeálisi lépcső) egy emulzió képződik. Ehhez egy vizes fázist (I. fázis) egy szerves fázisba (II. fázis) csepegtetnek és nagy fordulatszámú keverővei (víz az olajban) emulziót állítanak elő. A II. fázis az extrakciós anyagon kívül tartalmazza a kivonandó értékes, illetve káros anyag szelektív oldószerét és felületaktív adalékot (tenzidet), amely az emulzió stabilizálására szolgál. A második lépésben az emulzió összekeveredik a szennyvízzel (III. fázis). Az első lépésben előállított emulzió a vizes III. fázisban diszpergá- lódik. Ez kis cseppek formájában való szétoszlást jelent. Többfázisú emulzió keletkezik, amelynek a fázissorrendje víz(olaj) víz. Ebben a lépcsőben történik az anyagtranszport. Az értékes, illetve káros anyag a szennyvízből az olajfázisba (II. fázis) extrahálódik, és egyidejűleg ebből az olajfázisból a belső vizes fázisba (I. fázis) transzportálódik. A I. fázis térfogata lényegesen kisebb, mint a III. fázisé, ezért az I. fázisban az értékes, illetve káros anyag koncentrációja sokkal nagyobb (az elérhető arány 1:3000). A harmadik lépcsőben az emulzió szétválik. Az emulziónak két alkotórészre (I. és II. fázis) kell szétválni, ahol az I. fázisban az értékes, illetve káros anyag feldúsult, és szükség esetén ez a koncentrált oldat a gyártófolyamatba visszavezethető. Ha az értékes anyag egy fém, akkor ez pl. galvanikus úton kiválasztható. Az olajos fázis az első lépcsőbe visszavezethető, így a körfolyamat bezárul. Az emulzió szétválasztása elektrosztatikusán vagy termikusán oldható meg. Jelenleg üzemel egy 150 m3/h teljesítményű berendezés cink eltávolítására, amelynek beruházási költsége a visszanyert anyag árából maximálisan három év alatt megtérül. A további alkalmazási lehetőségek között megemlíthetjük a nyomtatott áramkörök maratófürdőjének regenerálását, az elektronikus építőelemek gyártása során a nehézfémek és á nemesfémek visszanyerését, ammónia és fenol visszanyerését, a galvanizálás, a kerámia-, az ólomüveg-, a pigment- és a fémgyártás szennyvizeinek kezelését. íTechnikat Miért törpék a pigmeusok? Az átlagosnál alacsonyabb termetű sötét bőrű népcsoportok, a pigmeusok (a Kongó menti őserdőkben élő bambutik, a Kalahári sivatagban élő busmanok) azért törpék, mert pubertásuk idején hiányzik szervezetükből a növekedés serkentője. Amerikai kutatók kimutatták, hogy magasságukat tekintve a pigmeusok gyermekkorban a 38 etnikai csoport 18. helyét foglalják el, felnőttként azonban az utolsó helyre esnek vissza. Az ok: a növekedési faktor (IGF I) rendkívül alacsony szintje szervezetükben. A kutatók alacsony termetű törzseket hasonlítottak össze (az átlagos amerikaikkal tíz centiméterrel alacsonyabb bantukat, a 25 centiméterrel alacsonyabb pápuákat és a 32 centiméterrel alacsonyabb pigmeusokat), és megállapították, hogy a test- magasság a növekedési faktor vérszintjétől függ. A pigmeus gyerekek 1 milliméternyi vérében 89 nano- gramm IGR I van, az amerikai gyerekekében 108 a nanogramm. A pubertás idején háromszoros lesz a különbség. A pigmeusok vérében 154 ng/ml, az amerikaiakéban 435 ng/ml a növekedési faktor mennyisége. 10 és 16 éves életkoruk között a bantuk testmagassága csupán 32 centiméterrel, a pigmeusoké kereken 20 centiméterrel nő. Vizuális robotérzékelö Az automatizált gyártásban a munkafolyamatok ellenőrzése igen fontos; egy szerelőrobotnál a vizuális érzékelő a munkadarabok elhelyezkedését és esetleges hibájukat is jelezni tudja. Ipari felhasználásra alkalmas a Sirotec VPS érzékelő, mely a képek szürkeségi fokának feldolgozásában nyújt segítséget. A felhasználó a SIVIPS (Siemens Vision Programmier System) segítségével tetszőlegesen programozhatja, így nincs kötve a standard alkalmazásokhoz. A hagyományos feladatok (így az alkatrészek felismerése és helyzetük meghatározása) mellett az érzékelőkkel ellátott robotok a munkadarabok éleinek és nyílásainak felismerésére is képesek. TfS/SSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSS/SSSSSSSS/SSSSSSSSSS/SSS/S/SSSSSSSSSSSSfSSSSSSSSS/SSfSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSfSSSSSfSSS/SSS/SSSSS/SSSSSSSSSSSSSSSSS/SSSSSSSSSSSySSS/S/SSSSSSSSSSSSSSSSSS, tjszá 87. XII. 18. SZEMÜVEG HELYETT MŰLENCSE A rövidlátók valószínűleg már néhány év múltán mentesülhetnek a vastag szemüveg vagy a kontakt- lencse viselésétől. Helyette műanyag lencsét ültetnek majd be szaruhártyájuk alá. Az új eljárást jelenleg egy Hannover környéki szemklinikán próbálják ki a Német Szövetségi Köztársaságban. A járóbetegként is elvégezhető beavatkozás során úgy helyeznek egy homorú lencsét a szaruhártya alá, hogy közvetlenül a szem természetes lencséje elé kerüljön. Két kicsiny, ollószerű tartóval rögzítik az implantátumot a szivárványhártyához. Egyelőre még nem tudják, hogy hosszú távon milyen kockázatot jelent a beavatkozás, ezért elsősorban olyanokon végeznek lencsebeültetést, akik foglalkozásuk miatt nem viselhetnek szemüveget és szemük nem viseli el a kontaktlencsét sem. ROTOROK SZUPRAVEZETŐ TEKERCCSEL Az Elektroszila leningrádi vállalat megkezdte egy 300 ezer kW egységteljesítményű, szupravezető tekercselésű turbógenerá- tor-rotor gyártását. A krio-turbó- generátor méretei és súlya, feleharmada lesz az ugyanilyen teljesítményű, de hagyományos generátorokénak, hatásfoka pedig rekord nagyságú - 99,5 százalék. A korszerű villamos gépek teljesítményét gyakorlatilag már nem lehet tovább növelni. Műszaki szempontból a gigantikus méretek és a gerjesztőtekercsekben fellépő hatalmas energiaveszteségek jelentik a határt. Ezeket a határokat a szupravezetés fel- használásával lehet átlépni, amikor az abszolút nulla fokhoz közeli hőmérsékleten számos fém és ötvözet ellenállás nélkül vezeti az áramot. Az új típusú rotor tulajdonképpen egy kriosztát (nagy hőmérsékletet, vagy hideget megtartó berendezés), amelyben mínusz 269 Celzius fokos hőmérsékletű folyékony héliumban helyezkednek el a tekercsek. A tekercsekben áram folyik. A gép szinte veszteség nélkül működik a rendkívül erős mágneses térben. A NAGY VONZÓERŐ Az a legújabb felfedezés, hogy a mi térrészünkben levő valamennyi galaxis az égbolt azonos pontja felé száguld, alaposan meghökkentette a csillagászokat. Az ilyen erős, helyi áramok eddig egészen váratlanok voltak a kozmosz tengerében. A legújabb elemzés arra vall, hogy a galaxisok rendkívüli koncentrációja vonzza őket - és ez a tízezer Tejútrendszerrel egyenértékű tömeg 150-300 millió fényévnyire van tőlünk. Ez az eddig ismert legnagyobb szerkezet az univerzumban - állítja Alan Dressier amerikai csillagász, „Nagy Vonzóerőnek“ elnevezve a most felfedezett galaxiscsoportosulást. A Centaurus halmaz mögött elhelyezkedő gigantikus konglome- ráció a déli égbolt jelentős részét elfoglalja. Főként spirálgalaxisokból áll, valamiként ellapult, legalább 200 millió fényév széles és fele ilyen vastag. Legalább tizezerbillió Nap tömegével egyenértékű a tömege - 30-szor több, mint a helyi galaxisszuperhalmazé. Sajnos, a Tejútrendszer porsávja elfedi előlünk, Így nincs mód színképelemzéses vizsgálatra. Most megpróbálják feltérképezni, hogy miként befolyásolja más szuperhalmazok és galaxishalmazok mozgását. Ezek a kutatások hozzásegíthetnek az univerzum anyagsűrűségének új felbecsléséhez, és hozzásegíthetnek annak a kérdésnek a megválaszolásához, hogy nyitott vagy zárt-e az univerzum.
