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Radiotelescópio Parkes, Parkes, Austrália32º 59’ 59.8” S, 148º 15’ 44.3” E

A Antena ParabólicaCaso se encontre na Austrália (ou for sortudo o suficiente para viver lá), então há um marco que você não pode perder, porque é a estrela de um filme todo sobre ciência. O filme é The Dish (A Antena) e sua estrela é o Radiotelescópio Parkes (Figura 1-1).

Figura 1-1. A Antena; cortesia de Alex Cheal (alexcheal)

Na metade do caminho entre Melbourne e Brisbane, e 20 km ao norte da pequena cidade de Parkes, está a antena graciosamente curva que desde 1961 tem escutado as radiotransmissões de rádio do céu austral.

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Pulsares (Os Pequenos Homens Verdes Originais)

Em julho de 1967, uma equipe da Universidade de Cambridge estava trabal-hando em um radiotelescópio para ouvir os sinais de quasares (fontes de rá-dio vindas de algum lugar do céu). Mas eles descobriram algo estranho – um sinal de rádio pulsante dos céus que durava 40 milissegundos e se repetia regularmente a cada 1,337 segundos. Primeiramente eles pensaram que isso deveria ser o barulho de alguma fonte terrena, mas logo perceberam que não era e a chamaram de fonte LGM-1 (Little Green Men-1/Pequenos Homens Verdes -1). O que eles haviam descoberto era um pulsar (ou estrela pulsante); mas, jamais tendo ouvido uma fonte de rádio com tamanha regularidade vindo do céu, eles especularam que ela pudesse ser uma mensagem de uma civilização dis-tante, ou um radiofarol de navegação para algum ser desconhecido viajando pelo universo.

Hoje em dia, o LGM-1 é conhecido como o pulsar CP1919, e é apenas um dentre os mais de mil pulsares conhecidos. E têm-se descoberto pulsares que emitem mais que apenas ondas de rádio – eles também ejetam explosões regulares de raios-X e raios gama.

Pulsares são criados por estrelas de nêutrons de rotação rápida. Uma estrela de nêutron é criada quando a estrela submete-se a uma supernova, ficando sem energia e repentinamente entrando em colapso sobre si mesma por causa de sua própria gravidade. Isso resulta em um incrivelmente denso e compacto cadáver de uma estrela: uma estrela de nêutron.

Estrelas de nêutron têm normalmente menos de 20km de diâmetro (a distância da cidade de Parkes ao telescópio), mas contêm mais massa do que o Sol. O interior de uma estrela de nêutron é feito de nêutrons, porque a incrível pressão dentro da estrela forçou os prótons e elétrons a se unirem, eliminando qualquer carga. Nas profundezas da estrela de nêutron, a pressão é tão grande que pro-vavelmente há uma sopa de partículas ainda mais fundamentais como quarks.

Estrelas de nêutrons são impedidas de entrar totalmente em colapso pelo Princípio de Exclusão de Pauli, que diz que dois nêutrons (na verdade, dois férmions idênticos: veja a página 118) não podem ocupar o mesmo lugar ao mesmo tempo.

Acredita-se que, à medida que a estrela de nêutron roda, seu campo magné-tico interage com as partículas carregadas, deixando a sua superfície gerar radiação eletromagnética. A radiação pode estar no espectro do rádio ou na forma de raios gama ou raios X. Isso faz com que a estrela emane raios de luz continuamente dos polos norte e sul magnéticos da estrela. Isso é ilustrado na Figura 1-2.

Radiotelescópio Parkes, Parkes, Austrália | 3

Figura 1-2. Um pulsar com o seu campo magnético e raios de radiação

Como os polos de rotação e os polos magnéticos da estrela são deslocados, a radiação não está continuamente apontada para a Terra, e apenas passa pela Terra (aparentando ser um pulso para nós) uma vez a cada rotação.

Na verdade, muito sobre pulsares ainda não é compreendido, mesmo os tendo escutado por 40 anos. Talvez a designação LGM-1 dada pela da Universidade de Cambridge estivesse correta, afinal de contas, e Parkes tem perdido as “boas” extraterrestres desde que foi aberta em 1961.

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Foi o papel do Radiotelescópio Parkes receber as transmissões da aterrissagem na lua da Apolo 11 que fez dele uma estrela. Quando Neil Armstrong e Buzz Aldrin aterrissaram na lua no dia 20 de julho de 1969, sua transmissão de te-lemetria e imagem de televisão foi inicialmente enviada para o observatório de Goldstone no Deserto de Mojave, na Califórnia. Mas aconteceram problemas e a NASA passou a obter os sinais do receptor de Honeysuckle Creek perto de Canberra, na Austrália. Pouco depois, eles mudaram para Parkes e acharam que o seu sinal era tão bom que ficaram com a Antena pelo resto da transmissão.

A Antena esteve envolvida em várias outras missões espaciais, incluindo a Voy-ager 2 (quando ela passou perto de Urano e Netuno e enviou imagens dos planetas); a sonda Giotto que voou perto do Cometa Halley em 1986; e a sonda Galileu, que fotografou Júpiter em 1997.

A Antena tem um pequeno centro de visitações e dois pequenos cinemas exibindo filmes que explicam a radioastronomia e o sistema solar. O centro de visitações é de graça, mas há uma pequena taxa de entrada para os cinemas. Dado que a Antena fica localizada longe da civilização, há um café servindo bebidas e refeições, e também instalações para piquenique e equipamento para churrasco.

Infelizmente para os visitantes, a Antena propriamente dita está em uso constante e não é aberta para visitas. Mas o observatório ocasionalmente oferece dias abertos, quando o público geral pode subir no aparato giratório e depois assistir a uma palestra dada por um dos cientistas do telescópio. No passado, os dias abertos eram complementados por uma projeção de The Dish sob o céu estrelado.

Ao aproximar-se da Antena, desligue qualquer coisa que tenha um rádio (como um telefone celular) – a Antena está ouvindo sinais de rádio muito tênues vin-dos do outro lado do cosmos, portanto não precisa ouvi-lo matraqueando. Posto que Parkes é um tanto remota, considere fazer a viagem coincidir com algum evento maior: o Parkes Elvis Festival (que acontece anualmente na se-gunda semana de janeiro) não deve ser perdido.

Mas o principal trabalho da Antena de 64 metros de diâmetro é a radioastrono-mia, com uma ênfase especial em pulsares (veja a barra lateral). Ao longo dos anos, a Antena vem sendo atualizada para tornar-se mais e mais sensível aos incrivelmente tênues sinais que chegam à superfície da Terra.

Informações PráticasInformações sobre o Radiotelescópio Parkes e outros observatórios australia-nos estão disponíveis em http://outreach.atnf.csiro.au/.

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Cemitério CentralViena, Áustria48° 8′ 58″ N, 16° 26′ 28″ E

Um Cientista entre CompositoresSe você precisar de uma desculpa para visitar a bela capital austríaca, então use o Zentralfriedhof (Cemitério Central) como seu motivo. Apesar de o cemitério talvez não ser uma das atrações mais famosas da Áustria, é o lugar de descanso final de muitos celebrados austríacos (e outros), inclusive Beethoven, Brahms, Schubert, quatro Strausses e vários outros artistas e políticos. Mas o túmulo que está esperando por visitantes científicos é aquele no qual se lê uma equação fundamental da termodinâmica.

O túmulo pertence a Ludwig Boltzmann, o físico austríaco que criou a mecâni-ca estatística (que ajuda a explicar como as propriedades fundamentais dos átomos, como a massa ou a carga, determinam as propriedades da matéria) e mostrou que as leis da mecânica em um nível atômico poderiam explicar a segunda lei da termodinâmica (grosseiramente, que o calor não pode fluir de um corpo frio para um corpo mais quente) através da Equação de Boltzmann (veja Equação 2-1).

Equação 2-1. Equação de Boltzmann

Boltzmann viveu durante o século XIX (ele morreu logo após a virada do século XX) e acreditava plenamente que a matéria era composta de átomos e moléculas. Apesar do fato de Dalton (veja o Capítulo 55) ter descrito o peso do átomo em 1808, ainda se debatia sobre a existência dos átomos. Mas Boltzmann usava o que outros consideravam ser uma teoria não comprovada para aplicar, basica-mente, a teoria da probabilidade ao mundo físico através da mecânica estatística.

Juntamente com James Clerk Maxwell (veja o Capítulo 35) e Josiah Willard Gibbs, Boltzmann foi um dos físicos mais importantes do século XIX. Seu túmu-lo (Figura 2-1) é um testamento à sua importância, com a sua famosa equação gravada na pedra e com um imponente busto do cientista. Ele está enterrado junto com membros de sua família.

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Figura 2-1. O túmulo de Boltzmann; cortesia de Martin Röll (martinroell)

O cemitério em si é enorme – 2,4 quilômetros quadrados de tamanho com cerca de três milhões de pessoas enterradas, o que o torna um dos maiores cemitérios da Europa. Uma área contém as tumbas de notáveis, dos quais Boltz-mann é o único cientista.

Enquanto você estiver em Viena, também há um pequeno museu na antiga casa de Freud que vale a pena ser visitado.

Informações PráticasO bonde número 71 faz várias paradas no Zentralfriedhof. O túmulo de Boltzmann fica na seção 14C do cemitério, que fica mais perto da parada Zentralfriedhof Tor 2.

Cemitério Central Vienna, Áustria | 7

Mecânica Estatística e EntropiaA relação entre os macroestados (como volume, temperatura e pressão) e os microestados (a localização, massa e velocidade de átomos individuais) de um material é fundamental para a mecânica estatística, e Boltzmann lançou suas fundações. Os macroestados são facilmente medidos; os mi-croestados, não.Externamente, uma garrafa cheia de ar pode ser descrita por um peque-no número de macroestados – seu volume exato, sua temperatura e sua pressão poderiam ser medidos, por exemplo. Mas, dentro do ar, as moléculas estão se movendo e se chocando umas contra as outras, e para qualquer macroestado fixo os microestados estão constantemente mu-dando. Entretanto, há uma relação entre o micro e o macro.A entropia de Boltzmann pode ser pensada como uma medida do grau de caos dentro da garrafa, ou uma medida do número de diferentes manei-ras que as moléculas de ar podem se organizar para conseguir o mesmo volume, pressão e temperatura.Imagine um baralho de 52 cartas esparramado no chão. Você pode pensar nelas como tendo um macroestado: o número de cartas que estão com a face virada para cima. O macroestado, como o volume, a temperatura e a pressão, podem ser facilmente medidos. Mas, para qualquer número específico de cartas voltadas para cima, há muitas diferentes combinações de cartas individuais voltadas para cima: ou seja, para cada macroestado há muitos microestados possíveis (cada carta tem o seu próprio microestado especificando se ela está voltada para cima ou para baixo).Se todas as cartas estão voltadas para cima, então há um pequeno caos: o microestado de cada carta é conhecido. O mesmo se aplica se todas as cartas estão voltadas para baixo. O maior caos ocorre no ponto interme-diário entre estes dois extremos: quando 26 cartas estão voltadas para cima e 26 cartas estão voltadas para baixo. Então há 495.918.532.948.104 possíveis microestados.A famosa equação de Boltzmann (como interpretada por Max Planck) usa o número de possíveis microestados, W, para qualquer dado conjunto de macroestados. A constante k é conhecida como constante de Boltzmann. O valor resultante , S, a entropia, é na verdade um macroestado como volume, temperatura ou pressão e pode ser calculado para um gás ideal (para mais sobre gases ideais, veja a página 211).Para qualquer dado volume, temperatura e pressão, a entropia, S, é uma medida de como estamos incertos sobre o estado interno do gás.A equação de Boltzmann está gravada na sua tumba porque é a conexão fundamental entre o mundo microscópico de átomos que se movem e colidem uns com os outros e o mundo macroscópico de temperaturas, pressões e volumes.

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Atomium, Bruxelas, Bélgica 50° 53′ 41″ N, 4° 20′ 28″ E

Um Cristal de FerroO edifício Atomium em Bruxelas foi construído para a Exposição Internacional, em 1958. Ele representa a estrutura de cristal do ferro (na verdade apenas um dos alótropos do ferro; veja o quadro) e é construído de ferro com uma cober-tura externa de alumínio. Como a Torre Eiffel antes dele, o Atomium pretendia ser uma estrutura temporária, mas sobreviveu por causa da sua popularidade.

O Atomium consiste de 9 esferas representando átomos de ferro, conectados por 20 tubos representando as ligações entre os átomos de ferro, formando um cubo com átomos de ferro nos vértices e um único átomo de ferro no centro. A estrutura cúbica está equilibrada em um vértice por razões estéticas, e é supor-tada por pilares extras conectados às esferas perto do chão. A estrutura inteira tem mais de 100 metros de altura.

Entre 2004 e 2006, o Atomium foi extensivamente renovado. O alumínio cor-roído foi removido e substituído por aço inoxidável (que é feito de um alótropo de ferro diferente do alótropo representado pelo próprio Atomium).

Há muita coisa acontecendo dentro do Atomium. Na esfera da base, há uma exibição abordando os anos 1950 e a Exposição Internacional de 1958. Uma das outras esferas contêm um espaço de exposição que abriga exibições tem-porárias. A esfera mais alta oferece um restaurante e uma vista panorâmica so-bre Bruxelas. Há até mesmo uma esfera usada exclusivamente para excursões escolares – as crianças podem dormir no seu interior.

Se você está especulando por que não há nenhuma fotografia do Atomium aqui para lhe mostrar como ele é bacana, é porque não se pode fotografá-lo e nem publicar a foto. Através da lei de direitos autorais Belga, o Atomium insiste ser dono dos direitos sobre todas as suas fotografias, mesmo que elas tenham sido feitas por terceiros, e que uma grande quantia deve ser paga por qualquer reprodução. Felizmente, temos a web. Para ver esta incrível estrutura, procure a sua imagem no Goolge sob “Atomium”.

Atomium, Bruxelas, Bélgica | 9

Alótropos de FerroO cristal de ferro representado pelo Atomium é na verdade apenas uma das três possíveis estruturas (ou alótropos) do ferro: alfa, beta e delta. A alotropia (formar diferentes estruturas a partir de um único elemento) não é limitada ao ferro; outros elementos (como o carbono e o oxigênio) também têm alótropos.

Quando o ferro fundido começa a derreter, ele primeiro forma o alótropo delta, que tem um átomo de ferro em cada vértice de um cubo e um único átomo de ferro no meio do cubo. Cada átomo se conecta a quatro outros átomos (seus vizinhos adjacentes ao longo dos lados do cubo e do átomo central). Essa es-trutura é chamada cúbico de corpo centrado, e é a estrutura representada pelo Atomium (veja a Figura 3-1).

Figura 3-1. Cúbico de corpo centrado

O Alótropo Delta do FerroAo esfriar um pouco mais (abaixo de 1394ºC), o ferro então forma o alótropo gama, que tem uma estrutura diferente. O ferro gama é um cúbico de face centrada (veja a Figura 3-2); ele tem uma estrutura cúbica com átomos nos vértices, mas também tem um único átomo no centro de cada uma das faces do cubo. O ferro gama é usado na produção do aço inoxidável, onde é ligado com o cromo. (O cromo forma uma camada invisível de óxido por fora do aço inoxidável, que o protege da corrosão.)

Figura 3-2. Cúbico de face centrada

Quando abaixo de 912ºC, o ferro forma o seu alótropo final, a forma alfa. Essa forma tem a mesma estrutura do alótropo delta, mas com a importante propriedade de que, uma vez caindo para abaixo de 770ºC, ele se torna fer-romagnético (770º é o chamado ponto de Curie, acima do qual um material ferromagnético perde o seu magnetismo). O alótropo alfa é usado no ferro fundido e na fabricação do aço.

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Alótropos do CarbonoProvavelmente os mais interessantes alótropos sejam aqueles feitos de carbono. O carbono tem muitos alótropos diferentes, incluindo diamantes, grafite e nanotubos de carbono.Diamantes formam uma estrutura complexa que consiste de tetraedros de quatro átomos de carbono unidos para que se encaixem dentro de um cubo. Essa estrutura é conhecida por cúbica diamante (veja a Figura 3-3).

Figura 3-3. Cúbica diamante

Se você não tiver diamantes em casa, provavelmente terá outro alótropo do carbono: o grafite, que é encontrado nas pontas de lápis. O grafite é quase o oposto polar dos diamantes – é macio, preto e opaco. O carbono no grafite consiste de unidades hexagonais que se unem em folhas achatadas (Figura 3-4). As folhas se sobrepõem umas sobre as outras e em contato com o ar elas podem deslizar, tornando o grafite um lubrificante útil.

Figura 3-4. Estrutura do grafite

Outro alótropo do carbono, ainda, forma tubos (conhecidos como nanotu-bos). Um nanotubo consiste de uma folha de átomos de carbono na estru-tura hexagonal vista no grafite, mas que foi enrolada na forma de um tubo (Figura 3-5).

Figura 3-5. Nanotubo de carbono

Os nanotubos são extremamente fortes e rígidos, são muito bons condutores de calor, e podem formar tanto supercondutores quanto bons condutores. Mas eles são uma descoberta relativamente recente, e só recentemente se tornaram disponíveis comercialmente. Eles provavelmente serão tão impor-tantes no século XXI quanto o ferro foi no século XIX.

Atomium, Bruxelas, Bélgica | 11

Apesar de o interior do Atomium ser interessante, não há nenhuma ciência real a ser encontrada lá, portanto você pode facilmente evitar pagar a entrada e ver a estrutura do lado de fora. Afinal de contas, os direitos autorais sobre a imagem não se aplicam às imagens da retina.

Informações PráticasInformações sobre o Atomium e detalhes sobre como visitá-lo estão disponíveis em http://www.atomium.be (clique em “En” para ler em inglês).

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Baddeck, Nova Escócia, Canadá46° 6′ 0″ N, 60° 45′ 15″ W

Residência de Verão de Alexander Graham BellSeguir os passos de Alexander Graham Bell não é fácil: ele se mudava fre-quentemente e trabalhava em uma grande variedade de invenções. Ele nasceu em 1847 no número 16 da South Charlotte Street, em Edimburgo, Escócia, e estudou em casa até o ginasial. Ele se mudou para a Inglaterra ainda jovem e ajudou seu pai a ensinar pessoas surdas a falar. Ele emigrou para o Canadá com a sua família em 1870. Ele passou anos nos Estados Unidos, a maior parte deles na área de Boston, e se tornou um cidadão norte-americano; seus pais continuaram no Canadá em Brandtford, Ontário, e Bell os visitava com frequência e tinha um estúdio lá.

Mas o melhor lugar para entender a vida e o trabalho de Bell é na Nova Escócia, onde Bell viveu de 1889 até a sua morte em 1922.

Bell é conhecido, é claro, como o inventor do telefone, mas ele começou tentando inventar um método de enviar sinais múltiplos de telégrafo pelo mesmo fio. Ele trabalhou no seu telégrafo harmônico, que podia enviar sinais múltiplos – cada um tendo o seu próprio tom – pelo mesmo fio e ao mesmo tempo, enquanto continuava a ensinar a estudantes surdos em Boston.

Em segredo, porque ele temia que as pessoas poderiam roubar as suas ideias, Bell e seu assistente Thomas Watson também estavam trabalhando no envio da fala através do fio. No dia 10 de março de 1876, Bell desenhou um diagrama de um telefone em funcionamento no seu livro de notas (Figura 4-1).

Parte do texto se lê:

O Senhor Watson estava posicionado em uma sala com o Instrumento Receptor. Ele pressionou uma orelha contra S e fechou a sua outra orelha com a mão. O Instrumento Transmissor foi colocado em outra sala e as portas de ambas as salas foram fechadas.

Eu então gritei em M a seguinte frase: “Senhor Watson – venha aqui – eu quero vê-lo.” Para o meu deleite ele veio e declarou que havia escutado e entendido o que eu havia falado.

Baddeck, Nova Escócia, Canadá | 13

Figura 4-1. O telefone de Bell: 10 de Março de 1876

Eles trocaram de lugar, com Watson gritando no microfone. As notas de Bell continuam:

e finalmente a frase “Senhor Bell, você entende o que estou dizendo? VOCÊ-EN-TENDE-O-QUE-ESTOU-DIZENDO “ saiu bastante claro e inteligível.

Bell rapidamente patenteou o telefone e estabeleceu a Companhia de Telefone Bell. Com o dinheiro da sua invenção, Bell conseguiu continuar pesquisando outras ideias. Ele se casou e construiu uma grande casa na Ilha Cape Breton. A casa, perto da aldeia de Baddeck, ainda pertence à família Bell.

Perto dali, o Sítio Histórico nacional Alexander Graham Bell exibe um museu da vida e trabalho de Bell que mostra as suas aulas para os surdos, a sua invenção do telefone, e, entre seus muitos interesses, sua fascinação por aerobarcos. Em 1919, seu aerobarco HD-4 alcançou a velocidade recorde de quase 71 mph, pairando sobre a água. Uma reconstrução do HD-4 está à mostra no museu.

Bell também ajudou a gerenciar a Associação de Experimentos Aéreos de Baddeck. A AEA foi fundada em 1907 com a ajuda do especialista em motores Glenn Curtiss (veja o Capítulo 112 para informações sobre o Museu Glenn H. Curtiss). Uma das aeronaves da AEA, o June Bug, ganhou o primeiro prêmio aeronáutico por um voo de 1 quilômetro..

Informações PráticasO site Parks Canada possui informações para visitas ao Sítio Histórico-Nacional de Alexander Graham Bell. Acesse o site http://www.pc.gc.ca/lhn-nhs/ns/graham-bell/index_e.asp.

14 | O Atlas Geek

O Fotofone

Bell não considerava o telefone a sua maior invenção. Ele reservava essa honra para o fotofone, um telefone que usava a luz para transmitir a voz (o desenho do aparelho de Bell é mostrado na Figura 4-2). O design do fotofone pressupõe o uso da luz (na forma de lasers e cabos de fibra óptica) para a comunicação telefônica, e o uso de refletores parabólicos como receptores (veja o Capítulo 48).

Figura 4-2. O fotofone

Bell havia estabelecido o laboratório Volta (que mais tarde se tornaria o famoso Bell Labs) em Washington, DC. Lá, no dia 3 de junho de 1880, Bell transmitiu voz para o outro lado da rua usando o seu fotofone. Ele tinha tanta certeza de que o fotofone era a sua maior invenção que até mesmo de-positou um exemplar do aparelho lacrado em latas no Instituto Smithsonian para assegurar que ele seria reconhecido como seu inventor. As caixas foram finalmente abertas em 1937.

O fotofone funcionava focalizando a luz do sol em um espelho. O espelho vibrava com a voz do orador e refletia luz em um espelho parabólico no receptor. Posicionado no foco do espelho parabólico estava uma célula de selênio. A resistência do selênio muda com a quantidade de luz que recai sobre ele, portanto Bell usou a mudança na resistência para reproduzir o som transmitido pela luz

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Museu de Genética de Mendel, Brno, República Tcheca49° 11′ 27.46″ N, 16° 35′ 34.85″ E

Dez Anos Observando ErvilhasEm 1865, um sacerdote austríaco que vivia em Brno, onde atualmente é a Repúbli-ca Tcheca, escreveu e publicou um ensaio que hoje é reconhecido como a base da genética moderna. No seu ensaio, Experiências com Hibridização de Plantas, Gregor Mendel resumia o resultado de mais de uma década de experimentação com 30 mil plantas da espécie Pisum sativum (conhecida também como a humilde ervilha de jardim).

Mendel descreveu como sete traços-chave foram passados de geração a geração de plantas. Ele cuidadosamente observou o formato e a cor das sementes, a cor das flores, o formato e as cores das vagens e o tamanho e formato do caule das plantas.

Através de cuidadosa experimentação do cruzamento de diferentes cepas de ervilhas, ele descobriu que alguns traços pareciam ser dominantes e outros eram recessivos. Ele postulou que cada planta continha duas cópias de cada traço, e que certas formas de um traço individual poderia sobrepor-se (ou dominar) outras. Ele demonstrou que flores de cor violeta dominavam sobre flores de cor branca, por exemplo, e seguiu adiante identificando as formas dominantes de cada um dos sete traços estudados. Apenas se ambas as cópias do traço fossem a versão recessiva, aquela versão seria de fato expressada (resultando, digamos, em uma flor branca).

Isso o fez desenvolver duas leis de hereditariedade (veja quadro), que vigoraram durante muito tempo. Com o nosso conhecimento moderno sobre cromossomas e DNA, o mecanismo subjacente à hereditariedade mendeliana é hoje entendido. Mas Mendel não sabia nada disso; ele simplesmente teorizou a partir dos dados que tinha à sua frente. A chave para o sucesso de Mendel foi que ele documentou cuidadosamente o que via, e certificou-se de começar o trabalho com plantas que produziam exatamente um dos traços que ele estava observando (por exemplo, plantas que apenas produziam a mesma cor de flor) de forma que ele soubesse que estava partindo de um ponto puro e conhecido.

Ao mesmo tempo em que Darwin (veja o Capítulo 6) estava descrevendo o pro-cesso de evolução, Mendel estava destravando o mecanismo que fez com que a evolução funcionasse.

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As Leis de Mendel

As duas leis de Mendel são conhecidas como a Lei da Segregação e a Lei da Segregação Independente, e entre as duas elas descrevem as regras da hereditariedade.

A Lei da Segregação de Mendel diz que, ao passar traços para a prole, apenas um gene de cada progenitor é selecionado (hoje nós sabemos que isso acon-tece porque apenas uma metade do DNA de cada progenitor é usada para se criar o filho). A Lei da Segregação Independente diz que os traços são pas-sados adiante independentemente (por exemplo, não há nenhuma conexão entre a cor da flor e o formato das sementes).

Mendel propôs que cada traço na planta de ervilha (como a cor da flor) fosse na verdade ditado por duas unidades características (que ele chamou de fatores). Hoje em dia, esses fatores são chamados de genes. Através de ex-perimentação, Mendel descobriu que alguns genes são dominantes e outros recessivos. Nas plantas de ervilhas, o gene para flores violetas é dominante e o gene para flores brancas é recessivo.

Rotulando o gene violeta como V e o gene branco como b, uma planta de ervilha poderia conter qualquer combinação dos dois (VV, Vb, bV ou bb), mas se em uma das combinações houvesse o V as flores apareceriam violetas. (A combinação de genes é chamada de o genótipo, e a expressão física dos genes é chamada de o fenótipo.) Porque o gene V é dominante, apenas plan-tas com o genótipo bb teriam o fenótipo para flores brancas.

Nos seus experimentos, Mendel partiu de dois grupos de plantas de ervilha que produziam descendência homogênea para um traço específico (como descendência com flores somente brancas, ou descendência com apenas flores violetas). Isso garantia que ambos os genes para aquele traço fossem idênticos nas plantas progenitoras. Ou seja, suas plantas de flores brancas tinham o genótipo bb, e as plantas de flores violeta tinham o genótipo VV.

Ele então cruzou os dois grupos. Ao observar duas gerações de plantas (representadas na Figura 5-1) destes progenitores puros, ele percebeu uma razão de 1:3 (para cada descendente de flores brancas, havia três descen-dentes de flores violeta), com o seu conhecimento de análise combinatória, ele pôde deduzir a proporção entre dominante/recessivo.

Museu de Genética de Mendel, Brno, República Tcheca | 17

Figura 5-1. Hereditariedade da cor das flores

Ele também misturou traços para ver se algum estava conectado, e ele tam-bém foi capaz de determinar a falta de conexões simplesmente observando as proporções. Ele fez tudo isso baseando-se nas suas próprias observações, sem qualquer conhecimento do mecanismo subjacente. Ainda assim, ele estava certo (pelo menos para os tipos de traço que observou).

Traços que seguem as Leis de Mendel são conhecidos hoje em dia como traços mendelianos, e o processo descrito acima é a hereditariedade mendeliana. Nos humanos, coisas como o tipo sanguíneo, o tipo de cera de ouvido e se você tem furinho no queixo são todos traços que seguem as Leis de Mendel.

Alguns traços não têm um único gene controlando-os – os genes individuais seguem as Leis de Mendel, mas não as suas expressões. Nos humanos, a cor dos olhos é determinada por pelo menos dois genes (um controlando mar-rons versus azuis, e outro verdes versus castanhos).

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Hoje, o Museu de Genética de Mendel pode ser encontrado na Abadia de St. Thomas, o mosteiro augustiniano onde Mendel viveu e trabalhou. O museu aborda tudo, desde os experimentos de Mendel para desvendar os segredos do DNA aos dias de hoje. No piso que dá acesso ao museu há uma trilha de letras do DNA.

Do lado de fora estão as fundações das estufas que Mendel usou, e um jardim restaurado cheio de plantas de ervilha ilustrando o fato de que violeta é a cor dominante nas flores. Também há uma coleção de colmeias; Mendel se ocupa-va de muitos projetos: ele mantinha abelhas, registrava padrões meteorológi-cos, estudava matemática, e ensinava em uma escola local. Finalmente, ele se tornou Abade do mosteiro.

O mosteiro fica na pitoresca antiga Brno, perto do centro da cidade. É possível visitar o mosteiro e o resto da cidade em um dia. Viena, Praga e Bratislava ficam todas a uma viagem de carro de duas horas de distância.

Se você estiver em Brno (ou em outro lugar), é essencial provar a cerveja tcheca. Perto do mosteiro está a cervejaria Starobrno, que tem fabricado cerveja desde os tempos de Mendel. Mas não beba demais, o museu oferece palestras regulares sobre genética ministradas por acadêmicos de todo o mundo (cheque o calendário no seu website), pois precisará ter a mente limpa para acompanhá-las.

Informações PráticasInformações turísticas sobre o Museu Mendel estão disponíveis em inglês em http://www.mendelmuseum.muni.cz/en/. Há informações em inglês em todo o museu, e visitas guiadas em inglês também são possíveis..

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Ilhas Galápagos, Equador0° 40′ 0″ S, 90° 33′ 0″ W

A Segunda Viagem do Beagle As Ilhas Galápagos constituem um arquipélago de ilhas vulcânicas localizadas a cerca de mil quilômetros da costa do Equador, no Oceano Pacífico. Elas foram visi-tadas em 1835 pelo navio de pesquisa Britânico HMS Beagle, que viajou de 1831 a 1836 ao redor da América do Sul e depois seguiu para a Austrália antes de retornar à Grã-Bretanha, reunindo informações pelo caminho sobre lugares seguros para a aportagem e sobre rios navegáveis. O passageiro mais famoso a bordo era o jovem de 22 anos Charles Darwin.

Darwin passou a maior parte da viagem em terra firme, estudando a geologia da terra e coletando espécimes da fauna e flora locais e fósseis. No que progredia a viagem, ele escreveu um diário, e cópias do seu diário e suas espécimes foram enviadas para a Grã-Bretanha. Quando Darwin voltou para casa, ele era uma ce-lebridade científica de caráter secundário.

Sem o conhecimento dos seus colegas de navio, as ideias que se tornariam sua famosa teoria estavam se formando na mente de Darwin durante a viagem. Um ano após o seu retorno, Darwin esboçou o seu diagrama da “árvore da vida” em um bloco de notas, e continuou a trabalhar na sua teoria da seleção natural.

Durante a viagem, Darwin passou um mês coletando dados nas Ilhas Galápagos. Devido ao fato de que as ilhas ficam longe do continente, e por haver tantas delas, elas eram uma localização ideal para observar diferentes variedades da mesma es-pécie. Darwin percebeu que tartarugas, sabiás e pintassilgos estavam presentes nas diferentes ilhas, mas diferiam de ilha para ilha.

Os pintassilgos eram uma pista-chave para a teoria da seleção natural, apesar de Darwin ter pensado que os pássaros que ele havia coletado nas diferentes ilhas não eram relacionados uns com os outros. Foi somente depois do seu retorno a Londres que ficou claro que essas eram 12 espécies de pintassilgos diferentes dos outros pintassilgos do mundo. Ele concluiu que os pintassilgos haviam desenvolvido ta-manhos e formatos específicos de bico por causa das diferentes fontes de alimenta-ção oferecidas nas várias ilhas, escrevendo: :

Ao ver esta graduação e diversidade de estrutura em um pequeno e intimamente relacionado grupo de pássaros, pode-se realmente imaginar que, a partir de uma original escassez de pássaros neste arquipélago, uma espécie foi tomada e modi-ficada para diferentes fins.

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Especiação ArtificialO isolamento geográfico é um dos principais meios no qual uma única espé-cie pode se dividir em duas. Se uma espécie, como os pintassilgos de Darwin, se separa em dois grupos isolados devido a algum acidente geográfico (como montanhas ou oceanos), é possível que ocorra a especiação alopátrica – os dois grupos se desenvolvem de maneiras diferentes, de acordo com o seu ambiente.Indo além da evidência das espécies existentes, foram feitos experimentos para se testar a teoria da especiação alopátrica, deliberadamente dividindo-se uma população em duas e expondo os dois grupos a diferentes ambien-tes. Depois de algumas gerações, a evolução dos dois grupos frequentemen-te divergia o suficiente para que eles não estivessem mais interessados em se acasalar entre si. Os cientistas frequentemente usam moscas de frutas para experimentos de especiação artificial.As moscas de fruta são a ferramenta favorita dos biólogos porque elas têm tempo de vida curto, são facilmente criadas em laboratórios e podem ser encontradas em todo lugar. O Prêmio Nobel de Medicina de 1933 foi conce-dido ao cientista americano Thomas Hunt Morgan pela descoberta de que cromossomas (longas peças únicas de DNA) carregavam os genes responsá-veis pela hereditariedade dos traços. Ele usou a mosca de fruta Drosophila melanogaster, e suas muitas mutações, para confirmar a sua teoria.

Figura 6-1. Experimento de especiação artificial de Dodd

Ilhas Galápagos, Equador | 21

Em 1989, Diane Dodd (do Departamento de Biologia da Universidade de Yale) relatou um experimento usando a Drosophila pseudoobscura (uma es-pécie de mosca de fruta). Esse experimento envolvia dividir uma população de moscas de fruta em dois grupos isolados (veja a Figura 6-1). Um grupo foi alimentado à base de maltose; o outro foi alimentado à base de amido. O ex-perimento foi repetido com três outras populações, cada uma delas dividida nos mesmos dois grupos com a mesma dieta de maltose ou amido.

Os grupos separados estavam livres para se alimentar, reproduzir e morrer por cerca de um ano. As moscas foram então criadas por uma única geração, todas se alimentando da mesma mistura de farinha de milho, melaço e ágar. Foi dada a elas, então, a oportunidade de se acasalarem entre si em uma série de testes que misturavam machos originalmente alimentados com maltose e machos originalmente alimentados com amido com exemplares de fêmeas originalmente alimentadas com maltose ou fêmeas originalmente alimentadas com amido.

O experimento mostrou que as duas populações tinham se tornado com-portamentalmente isoladas – elas se acasalariam apenas com moscas que tinham vindo de uma população alimentada como o mesmo tipo de comida. Portanto, o isolamento causado pela geografia, que poderia levar a um fornecimento de diferentes fontes de alimento à disposição, poderia resultar em populações que não se acasalariam mais entre si.

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Hoje em dia, quase todas as Ilhas Galápagos constituem um parque nacional, e a área circundante é um santuário marinho.

De longe, a melhor maneira de ver as ilhas é contratando um passeio de barco que para de ilha em ilha (especialmente importante para se ter uma ideia dos diferentes habitats que ajudaram a criar as diferentes espécies) e que tenha acomodações para dormir a bordo. Há hotéis nas ilhas, mas hospedar-se em um deles derrota o propósito da visita – é essencial sair para ver o que Darwin viu. As ilhas também são um ótimo lugar para praticar o mergulho e nadar com snorkel.

O maior povoado fica na Ilha de Santa Cruz; aqui você pode visitar a Estação de Pesquisa Charles Darwin, onde muitas das espécies de tartaruga são cui-dadas e estudadas. Acredita-se que uma tartaruga, de apelido Leonesome George (veja a Figura 6-2), tenha aproximadamente 90 anos de idade. Infe-lizmente ela é a última tartaruga Pinta gigante conhecida (ela pesa 88 kg e tem um metro de comprimento) e não conseguiu acasalar-se com suas com-panheiras fêmeas mais jovens de espécie similar. Também na Ilha de Santa Cruz está a Reserva El Chato Tortoise, onde é possível ver muitas tartarugas gigantes em um só lugar.

Figura 6-2. Lonesome George; cortesia de Oliver Lee (no local)

Qualquer tour pelas Ilhas Galápagos deve incluir uma visita à Ilha Fernandina, por sua colônia de iguanas marinhos, a Ilha Bartolomé, por sua paisagem árida, e a escalada ao vulcão atualmente adormecido, e a Ilha Española, pela varie-dade de vida selvagem (incluindo uma grande colônia de leões-marinhos.)

Informações PráticasInformações gerais sobre o Parque Nacional Galápagos estão disponíveis em http://www.galapagospark.org/. Muitas agências de viagem oferecem passeios ao redor das ilhas. A Ecoaventura (http://www.ecoaventura.com/) oferece pas-seios “carbono neutro” em inglês que duram sete noites e incluem todas as principais atrações e também mergulho com snorkel.

Informações sobre a Estação de Pesquisa Charles Darwin podem ser encon-tradas em http://www.darwinfoundation.org/.

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007

Airbus, Toulouse, França 43° 39′ 14.32″ N, 1° 21′ 45.11″ E

O A380 Os passageiros que chegam de avião ao pequeno aeroporto de Toulouse fre-quentemente se surpreendem com o grande número de aeronaves a jato esta-cionadas perto da pista principal.

Isso inclui muitos Airbuses A380 pintados com a tinta verde anticorrosão, e os peculiares A300-600ST (mais conhecidos como os Beluga e um dos mais volu-mosos aviões do mundo).

Nenhuma dessas aeronaves leva passageiros de Toulouse; elas estão esperan-do por uma pintura final, testes finais, ou pela sua entrega a uma companhia aérea. Toulouse é a sede da Airbus, e sua pista é onde novos jatos alçam voo pela primeira vez. Foi da pista de Toulouse que o Concorde alçou voo pela primeira vez em 1969, e o Airbus A380 de dois andares fez o seu primeiro teste de voo em 2005.

Perto do aeroporto de Toulouse estão as fábricas do Airbus nas quais os A380 passam pela montagem final juntamente com quase todos os outros aviões que a Airbus fábrica. (As pequenas aeronaves Airbus A318, A319 e A321 são montadas na Alemanha.)

Uma maneira de ver essas aeronaves é visitando o aeroporto de Toulouse e sentar-se no andar de cima na área de observação com vista para a pista. Espere o suficiente e você certamente verá uma aeronave recém-construída fazendo um voo de teste, ou o enorme transportador Beluga chegando com partes vindas de outra área da Airbus. O Beluga (Figura 7-1) é grande o suficiente para carregar segmentos da Estação Espacial Internacional ou helicópteros inteiros, e é usado pela Airbus para transportar a fuselagem inteira de outras aeronaves da Airbus de um lugar para outro .

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Figura 7-1. Um Airbus Beluga no aeroporto de Toulouse; cortesia de DigitalAirlines.com

Para uma visão mais clara, você também pode marcar uma visita, que começa com uma apresentação de vídeo da primeira decolagem de um A380. A Air-bus colocou câmeras de vídeo por toda a aeronave na ocasião, e observar as expressões dos rostos dos pilotos não tem preço. Quem fala francês provavel-mente entenderá a linguagem colorida dos pilotos quando as coisas não acon-tecem exatamente como pretendiam!O passeio continua com uma viagem de ônibus ao redor da área da Airbus para ver as várias fábricas e seus centros de entrega onde as aeronaves são pesadas antes de serem aceitas pelos clientes. O destaque é entrar na fábrica do A380, onde a montagem dos A380 pode ser observada de uma área especificamente construída para isso.Para completar a viagem, é possível visitar dois Concordes. Se você reservar com antecedência, poderá subir a bordo da primeira produção do Concorde, que voou de 1973 a 1985 (e era o avião oficial do presidente francês.) Você também pode entrar a bordo do Concorde mais recente, que voou com a Air France até 2003.Os passeios terminam na loja para visitantes da Airbus, que tem uma seleção surpreendentemente boa de souvenirs e maquetes de aviões.

Informações PráticasAs visitas as às instalações da Airbus são organizadas por uma outra companhia; para detalhes, veja http://www.taxiway.fr/ (clique na bandeira britânica para ver as informações em inglês). É absolutamente essencial reservar esses passeios com bastante antecedência, pois as vagas são preenchidas rapidamente.

Airbus, Toulouse, França | 25

Materiais Compostos

Um dos recursos-chave da nova aeronave A380 é o seu uso de materiais compostos no lugar de metais a fim de reduzir o peso da aeronave; 25% da estrutura do avião são feitos de materiais compostos, economizando um total de 1,5 toneladas. Além disso, 22% do A380 são construídos de carbono, vidro, ou plástico reforçado com fibras de quartzo; os restantes 3% são GLARE (glass-fiber aluminium laminate / laminado de metal e fibra de vidro).

Os materiais estruturais recaem em quatro categorias importantes: metais, polímeros, cerâmicas e compostos. Os metais são os materiais mais óbvios e cobrem tudo, desde o bronze e o ferro, passando pelos aços, metais exóticos como o titânio e o zircônio, e as ligas de dois ou mais metais.

Os polímeros cobrem tudo, desde madeira e fibras a colas, borracha, Bake-lite, nylon, acrílico e todos os plásticos. As cerâmicas incluem pedra, vidro, cimento, tijolos e louza.

Os materiais compostos têm uma história tão longa quanto todos os outros, começando com misturas de palha e lama para fazer tijolos primitivos até laminados de diferentes madeiras (como compensado de madeira). Sua história na fabricação de aviões também é longa; até mesmo o enorme Spruce Goose usou madeira laminada na sua cobertura (veja o Capítulo 117).

Desde os anos 1960, mais compostos exóticos têm sido inventados. Eles são comumente usados em cascos de navio, skis, raquetes de tênis, e mais re-centemente em grandes partes de aeronaves, inclusive no A380. Os materiais compostos usados em aeronaves consistem em um material fibroso feito de carbono, vidro e quartzo (conhecido como o reforço) e um segundo material que segura as fibras no lugar (chamado de matriz).

Por exemplo, o plástico reforçado de fibras de carbono é feito de folhas de fibras de carbono que são unidas usando uma matriz de epóxi. As folhas de fibra de carbono podem ser colocadas em um molde para criar o formato desejado, e o epóxi é adicionado para criar o composto final.

O GLARE é feito de folhas muito finas de alumínio unidas como em um sanduíche com folhas de plástico reforçado de fibra de vidro. Todo o feixe é unido pela mesma matriz (normalmente um epóxi) usado para fazer as folhas de fibra de vidro.