home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Space & Astronomy / Space and Astronomy (October 1993).iso / pc / text / spacedig / v10_4 / v10_421.txt < prev    next >
Internet Message Format  |  1991-07-08  |  22KB

  1. Return-path: <ota+space.mail-errors@andrew.cmu.edu>
  2. X-Andrew-Authenticated-as: 7997;andrew.cmu.edu;Ted Anderson
  3. Received: from beak.andrew.cmu.edu via trymail for +dist+/afs/andrew.cmu.edu/usr11/tm2b/space/space.dl@andrew.cmu.edu (->+dist+/afs/andrew.cmu.edu/usr11/tm2b/space/space.dl) (->ota+space.digests)
  4.           ID </afs/andrew.cmu.edu/usr1/ota/Mailbox/8ZfgnuC00VcJA:4U4P>;
  5.           Sat, 13 Jan 90 01:38:51 -0500 (EST)
  6. Message-ID: <sZfgnV600VcJ8-2k4m@andrew.cmu.edu>
  7. Reply-To: space+@Andrew.CMU.EDU
  8. From: space-request+@Andrew.CMU.EDU
  9. To: space+@Andrew.CMU.EDU
  10. Date: Sat, 13 Jan 90 01:38:25 -0500 (EST)
  11. Subject: SPACE Digest V10 #421
  12.  
  13. SPACE Digest                                     Volume 10 : Issue 421
  14.  
  15. Today's Topics:
  16.          Re: Red Shifts through Random Media
  17.             Re: Nuclear Reactors in Space
  18.             Re: Greenhouse Effect
  19.            Plans for a solar eclipse viewer (long)
  20. ----------------------------------------------------------------------
  21.  
  22. Date: 12 Jan 90 21:42:11 GMT
  23. From: zaphod.mps.ohio-state.edu!uwm.edu!csd4.csd.uwm.edu!msmorris@tut.cis.ohio-state.edu  (michael morris)
  24. Subject: Re: Red Shifts through Random Media
  25.  
  26. In article <1976@syma.sussex.ac.uk> marksm@syma.susx.ac.uk (Mark S Madsen) writes:
  27. >
  28. >This shows the danger of careless terminology. What you are talking
  29. >about (and Wolf, too) is REDDENING. The original discussion was
  30. >talking about REDSHIFTING. The former is when the intensity peak is
  31. >shifted towards the red, the latter is when the *individual* spectral
  32. >lines are all shifted towards the red.
  33. >
  34. >Astronomers have known about the reddening caused by the interstellar
  35. >medium since last century, and there are well-known and highly
  36. >developed methods for correcting for reddening.
  37.  
  38. Dear Mark,
  39.  
  40.     I'm not sure that I understand the distinction between
  41. redshift and reddening in practice (or mainly what Wolf is talking
  42. about). That is, it seems to me that a spectral
  43. line can also appear to shift because of interference between
  44. coherent sources.
  45. The point is that any line has a finite width stretching over
  46. a band of frequencies. If we shine the line
  47. through a double slit, say, then different spectral components
  48. will give different interference patterns on an observer's screen
  49. distantly placed. So, in particular, if one's telescope were placed
  50. in the center of the screen, one would see a different lineshape
  51. than that of the source. The interference at the centre
  52. of the screen would spread the
  53. red end of the lineshape (and lower its contribution
  54. to the intensity) more than the blue end, yielding in this case
  55. an apparent blueshift (I think), although different locations along
  56. the screen would see different shifts and (once again, I think) there
  57. would tend to be redshifting for observers at locations away
  58. from the centre of the screen.
  59.     Once upon a time a friend of mine (working in quantum optics) thought that
  60. he understood Wolf's effect
  61. in terms of this sort of interference redshift. He wrote to
  62. Wolf about it and Wolf said that no, that wasn't what was going on,
  63. although my friend remained convinced that that was in fact what was
  64. going on. I would be interested in learning if this effect has anything
  65. to do with Wolf's and whether one should call it reddening or something
  66. like an interferometric redshift.
  67.                               For what it's worth,
  68.                       Mike
  69.  
  70. ----------------------------------------------------------------
  71.  Michael S. Morris                             ``What I tell you
  72.  1900 E. Kenwood Blvd.                              three times
  73.  Department of Physics                               is true.''
  74.  University of Wisconsin-Milwaukee
  75.  Milwaukee, WI 53201             (msmorris@csd4.csd.uwm.edu)
  76. -----------------------------------------------------------------
  77.  
  78. ------------------------------
  79.  
  80. Date: 12 Jan 90 23:15:24 GMT
  81. From: zaphod.mps.ohio-state.edu!swrinde!cs.utexas.edu!jarvis.csri.toronto.edu!helios.physics.utoronto.ca!physics.utoronto.ca!neufeld@tut.cis.ohio-state.edu  (Christopher Neufeld)
  82. Subject: Re: Nuclear Reactors in Space
  83.  
  84. Sorry to take so long, my newsposter failed.
  85.  
  86. In article <9638@hoptoad.uucp> tim@hoptoad.UUCP (Tim Maroney) writes:
  87. >In article <1990Jan8.151837.6831@utzoo.uucp> kcarroll@utzoo.uucp
  88. >(Kieran A. Carroll) writes:
  89. >>Tim, your statements here assume that such high specific-energy-
  90. >>capacity batteries are physically possible to produce. If there's a
  91. >>physical principle waiting to be exploited that could result in such
  92. >>a thing, then billions of dollars of research would likely be 
  93. >>justified. If there's >no< such principle, however, then no amount
  94. >>of research spending will result in such batteries. Right?
  95. >
  96. >Right.  And I freely admit that this is an issue of basic research,
  97. >and not of mere technical fiddling.
  98. >
  99. >>Now, have you any reason to believe that it is possible to produce
  100. >>batteries with much higher specific energy capacity (i.e. energy
  101. >>capacity divided by mass) than those currently available? Say, two
  102. >>orders of magnitude better than NiCd batteries? I know that a >lot<
  103. >>of money has been spent on battery research in the last decade (by
  104. >>NASA, by spacecraft battery manufacturers, by the DOE, by electric-
  105. >>car proponents; even some by the electric utility companies, who
  106. >>would love to have cheaper load-leveling devices), and as far as I
  107. >>have heard that research has not turned up any physical principles
  108. >>that could be exploited to produce the sort of improvements that you
  109. >>suggest.
  110. >
  111. >That research may have not.  
  112. >
  113.    Well, let's look to the military research for an answer. Despite all the
  114. ulterior motives you may assign to people funding the research, the
  115. military really would like a big non-nuclear explosive. Tacticians are
  116. worried about what would follow even a small nuclear explosion in combat
  117. against a nuclear-capable opponent. There are no chemical explosives which
  118. come close to the energy per unit mass which can be delivered by a nuclear
  119. explosive for the same reason that there is no chemical battery which can
  120. come within orders of magnitude of a nuclear battery such as an RTG. The
  121. military spends a lot of money on chemical explosives, and they've not come
  122. up with a yield of more than hundreds of eV per atom. Nuclear processes
  123. release up to millions of eV per atom.
  124.  
  125. >However, superconductivity research has
  126. >pointed in that direction.  If the "giant flux creep" problems can be
  127. >solved in the new higher temperature superconductors, then such
  128. >batteries may be feasible.  Or may not.  The point is, a large-scale
  129. >basic research program of the magnitude of fusion research would have
  130. >followed up these leads and many others, and I believe would probably
  131. >have delivered some very useful results by now after several decades.
  132. >
  133.    Now we're on my territory. Let's assume that we can manufacture an
  134. energy storage device with high-Tc superconductors which can equal the
  135. storage of conventional superconductors. For some of the conventional
  136. superconductors the limitation on magnetic field produced in a coil is not
  137. the critical current (or critical field) but the magnetic pressure on the
  138. walls of the vessel. Any coil of wire carrying a current has a tendency to
  139. explode which has to be countered by the strength of the wire. High-Tc
  140. superconductors are not going to display superior ductility to conventional
  141. superconductors in the foreseeable future, since they are brittle ceramics.
  142. But, we'll assume for the moment that we can do as well as modern small
  143. scale SMES.
  144.    Now, let's say an interplanetary probe spends four years operating at
  145. 0.1kW and then two months at 1kW. This amounts to some 15GJ of energy. This
  146. is the energy equivalent of 3.25 tons of tnt. Now, let's look at some real
  147. numbers. In 1967, Brookhaven National Laboratories built a magnet for the
  148. bubble chamber there. It is described in detail in J.Appl.Physics 39, 2518
  149. (1968). Briefly, the magnet without crogenic support had the following
  150. characteristics:
  151.    Volume 12.86 m^3 cylinder
  152.    Central field 2.5T
  153.    Energy in the field 45MJ
  154.    Maximum current 4500A
  155.    Weight of conductors 12 tons
  156.    Cost of conductors $178000 in 1968 US dollars
  157.    Reason for maximum energy: coil deformation and conductor breaking for 
  158.       currents in excess of 4600A.
  159. Conventional superconductor magnets were a mature field, and you couldn't
  160. expect to do much better now, twenty years later. If this magnet were used
  161. to store energy for the hypothetical space probe we would need 330 of them,
  162. occupying over 8000m^3 of volume (you can't close pack these) and weighing
  163. some 4000 tons. I don't know (it wasn't clear to me from the article)
  164. whether the 12 ton figure includes mechanical support against the magnetic
  165. pressure (over 1000 atmospheres in this magnet), but if it doesn't then
  166. I've severely underestimated the weight of this space probe's power
  167. supply. You can see that even if you could do a hundred times better, the
  168. resulting probe would be far too heavy and too bulky to be practical. High
  169. temperature superconductors aren't anywhere near this, and won't be for
  170. quite some time. Being ceramics they are more susceptible to the magnetic
  171. explosive force in the coil, and would be able to hold a correspondingly
  172. lower energy.
  173.    Compare all this to putting two 25kg cannisters on the space probe.
  174.  
  175. >-- 
  176. >Tim Maroney, Mac Software Consultant, sun!hoptoad!tim, tim@toad.com
  177.  
  178. -- 
  179.  Christopher Neufeld....Just a graduate student  | 
  180.  neufeld@helios.physics.utoronto.ca              | The meek can have the
  181.  cneufeld@pro-generic.cts.com                    | earth, I want the stars.
  182.  "Don't edit reality for the sake of simplicity" |
  183.  
  184. ------------------------------
  185.  
  186. Date:         Fri, 12 Jan 90 21:01:33 EST
  187. From: Paul Klinkman <PKLINKMN%BROWNVM.BITNET@vma.cc.cmu.edu>
  188. Subject:      Re: Greenhouse Effect
  189.  
  190.  
  191. >>The Washington Post reports that scientists have scaled back
  192. >>predictions of a significant sea level rise in the next 100 years
  193. >>because of global warming.  The latest prediction is based on a
  194. >>noticeable accumulation of snow and ice in Greenland and
  195. >>Antarctica.  Data from Greenland was gathered by scientists at
  196. >>NASA's Goddard Space Flight Center using satellites.  A
  197. >>University of Wisconsin polar research center study indicated
  198. >>similar snow and ice accumulation in Antarctica.
  199.  
  200. >Ha! I knew it! Everybody's worried about the greenhouse effect, and we
  201. >could be heading for another ice age! Here in Maryland, our last two
  202. >summers were significantly cooler than usual (though nobody but the
  203. >meteorologists believe it), and this past December was the coldest on record.
  204.  
  205. Humans simultaneously put more smoke particles and more CO2
  206. into the atmosphere.  The CO2 causes the tropics to retain heat.  Not
  207. much sunlight reaches the poles, so heat retention isn't as big an issue
  208. at the poles.  Smoke particles in the stratosphere screen out a bit of
  209. solar radiation.  At the poles the solar radiation goes through the
  210. atmosphere at a low angle.  The light has to pass through much more
  211. smoke.  Imagine the dimness of the sun at sunset through smog.
  212.  
  213. In theory the tropics get hotter and the poles
  214. get colder.  One might think that everything balances out, but it
  215. doesn't.  Hotter tropics and colder poles can mean bigger storms and
  216. more tornados.  The average wave height in the Atlantic has been rising,
  217. a sign of greater average wind speed.
  218.  
  219. One cold month is no ice age, nor is a set of two cool summers.  Decem-
  220. ber was nothing compared to 1814, when Krakatoa smoked up the earth's
  221. atmosphere.  Still, twice a year the reporters get an itch to announce
  222. that the greenhouse effect or ice age may already be arriving.  Sure!
  223.  
  224. --Paul Klinkman                   Boy was it wet on New Year's Eve!  I
  225.                                   took two pairs of socks to First Night
  226.                                   and every hour it was "Wring out the
  227.                                   old, wring in the new."
  228.  
  229. ------------------------------
  230.  
  231. Date: Fri, 12 Jan 90 01:52:20 EST
  232. From: John Roberts <roberts@cmr.ncsl.nist.gov>
  233. Disclaimer: Opinions expressed are those of the sender
  234.     and do not reflect NIST policy or agreement.
  235. Subject: Plans for a solar eclipse viewer (long)
  236.  
  237.  
  238. >From: mephisto!eedsp!chara!don@rutgers.edu  (Donald J. Barry)
  239. >Subject: Electronic Journal of the ASA, Vol. I, No. VI
  240.  
  241. >                        THE ELECTRONIC JOURNAL OF 
  242. >                THE ASTRONOMICAL SOCIETY OF THE ATLANTIC
  243. >                    Volume 1, Number 6 - January 1990
  244. >...
  245. >                     EXPLAINING SOLAR AND LUNAR ECLIPSES
  246. >                               by Brent Studer
  247. >...
  248. >        An important note about eclipse observing:  Observing a solar
  249. >    eclipse can be dangerous to your eyes - NEVER look directly at the
  250. >    Sun, particularly through unfiltered telescopes or binoculars.  One
  251. >    alternate method for observing a solar eclipse is to project the image
  252. >    of the Sun onto a piece of white cardboard, either through a telescope
  253. >    or through a small hole cut into another piece of cardboard, but it is
  254. >    highly suggested that even this viewing method should be done with
  255. >    caution and experience.  Lunar eclipses, by comparison, are quite safe
  256. >    to observe directly, either with the unaided eye or through optical
  257. >    instruments. 
  258.  
  259. >                         Copyright (c) 1990 - ASA
  260.  
  261. *****************************************************************************
  262.  
  263. This is the "camera obscura" technique, which is the principle behind the
  264. earliest (lensless) photographic cameras. I have developed and used a
  265. refined approach, which I hereby offer freely for general use (unless
  266. by some chance it's covered by a previous patent):
  267.  
  268. Select a good-sized cardboard box with the top flaps intact, which is not
  269. too heavy to hold comfortably, and a cardboard tube. (The wider the tube is,
  270. the easier it will be to aim the device.) The box will be upside-down in use,
  271. so what was the bottom will be referred to as the top. Near the top of one
  272. end, centered horizontally, cut a round hole the same size as the outside
  273. diameter of the tube. Insert the tube a short distance, and attach it (tape,
  274. glue, support struts, etc.) so that it is rigidly attached to the box and
  275. is perpendicular to the face of the box. Over the other (far) end of the
  276. tube, fasten a piece of opaque cardboard, with a very small round hole of
  277. a carefully-selected diameter centered in the end of the tube. (You can try
  278. various sizes - a sixteenth of an inch might be good as a first approximation.)
  279. This hole is called the aperture of the viewer.
  280.  
  281. Turn the box over, and attach a piece of white paper to the inside of the side
  282. opposite the tube, to serve as a viewing screen. Now close up the flaps of
  283. the box and tape them shut, then cut a hole through the flaps near the
  284. tube end, large enough to stick your head through with room to spare.
  285.  
  286. Here is a side view of the assembly:
  287.  
  288.      +------------------------------+
  289.      ||                             |
  290.      ||white                        +-----------------------------+
  291.      ||paper                                                      |aperture
  292.      ||(screen)                     +-----------------------------+
  293.      ||                             |
  294.      |                              |
  295.      |                              |
  296.      |                     hole     |
  297.      +-------------------  for   ---+
  298.                            head
  299.  
  300. Use:
  301. The first step is to align the tube with the sun. (Do *not* look through
  302. the tube at the sun. You'll injure your eye.) Either prop the box up,
  303. or get an assistant to help you. Point the tube approximately at the sun,
  304. then move the assembly around until the shadow of the tube exactly covers
  305. the base. The tube is now pointed at the sun. Next, stick your head in
  306. the hole and look at the screen. What you should see is an image of the
  307. sun, far superior to what can be produced using the "two pieces of cardboard"
  308. trick. Make sure you have sufficient ventilation to breathe. With a little
  309. practice, you can keep the tube aligned with the sun, and watch an eclipse for
  310. several minutes.
  311.  
  312. Theory:
  313. In a "camera obscura", the rays of light from different parts of the sun pass
  314. through the tiny aperture (at the far end of the tube), and since they come
  315. in at different angles, they hit the screen at different spots. In this way
  316. an image is formed on the screen. Since the light from the highest part of
  317. the sun is projected onto the lowest part of the image and vice-versa, the
  318. image will be inverted (upside-down). The purpose of the box is to make the
  319. area around the screen dark, so you can see a much dimmer image than would
  320. be possible in broad daylight. The purpose of the tube is to increase the
  321. length of the path from the aperture to the screen to produce a larger image,
  322. without adding much to the weight of the box. (If you want, you can use
  323. just the box and the aperture without the tube, but good long boxes are
  324. hard to find and difficult to hold for long periods.)
  325.  
  326. If you do not see an image, there are three possibilities:
  327.  - The aperture is too small, so the image is too dim (try a larger aperture).
  328.  - The tube is not pointed directly at the sun (realign the tube).
  329.  - You stuck your head in too far, and the image is projected on the back of
  330.    your head (pull your head a little further out, or use a higher box).
  331.  
  332. Design principles:
  333.  - The diameter of the aperture determines the smallest "pixel size", and
  334.    therefore the resolution of the image, as well as the brightness. A small
  335.    aperture gives a very detailed, but dim image. A large aperture gives a
  336.    bright but fuzzy image. A very large aperture gives a bright fuzzy blob,
  337.    and you could possibly hurt your eyes looking at it in the dim light (it's
  338.    no brighter than the outside sunlight, but your eyes are dark-adapted).
  339.  
  340.  - A round aperture gives the best image, since it has the highest "area
  341.    to maximum dimension" ratio. Any other shape blurs the image more than
  342.    necessary in the direction of elongation of the aperture.
  343.  
  344.  - The length of the path from the aperture to the screen affects image size,
  345.    resolution, and brightness. A short path gives a small, bright, fuzzy
  346.    image (which is what you would get using two pieces of cardboard - just
  347.    enough to see the crescent shape of the sun). A long path gives a bigger,
  348.    more detailed, but dimmer image. With a longer path length, you can use
  349.    a larger aperture to get a bigger image with the same brightness and
  350.    resolution, which makes it easier to see details. I've been able to
  351.    see brightly-lit clouds near the sun. I suppose in principle the device
  352.    could could be improved to show sunspots. Some solar observatories do this.
  353.  
  354.  - If you use a fairly wide tube, alignment is easier, since it does not have
  355.    to be exact. A longer tube gives a bigger image, but is harder to align.
  356.  
  357.  - It is possible to get a bigger/brighter image by replacing the aperture
  358.    with an arrangement of lenses. I've never tried this. It is also possible
  359.    when trying this to get a very small, bright image that will hurt your eyes
  360.    and burn a hole through the screen. If you try this, be careful!
  361.  
  362.  - A further refinement in the design is possible, which will make alignment
  363.    easier. Make a tiny hole in the side of the box (just large enough to
  364.    cast a spot of light that you can see) on the side of the box where the
  365.    tube is attached, somewhere to the side of the tube. Get an assistant to 
  366.    line the tube up with the sun, stick your head in the box, and observe where
  367.    the new spot of light hits the side of the box where the screen is attached.
  368.    Mark this spot in a clearly visible manner (you may have to temporarily
  369.    open the flaps of the box to do this). Now you can align the device
  370.    yourself, by sticking your head in the box and moving the assembly around
  371.    until the new spot of light strikes the mark you made. If you make the
  372.    sighting hole too large, the spot of light it produces (which is itself
  373.    an image of the sun) will wash out the larger image you're trying to
  374.    view from the tube. If you make the sighting hole too small, its
  375.    image will be too dim, making it hard to align the tube.
  376.    Here is a view from the tube end of the box:
  377.  
  378.                  +---------------------------+
  379.                  |    o       ___            |
  380.                  | sighting  /   \ tube      |
  381.                  | hole      \___/           |
  382.                  |                           |
  383.                  |                           |
  384.                  |                           |
  385.                  |           . . .  your     |
  386.                  |          .     . head     |
  387.                  |          .     . (in box) |
  388.                  +---------------------------+
  389.  
  390.  - Another possible refinement is to install some sort of viewer in the
  391.    back of the box, pointed at the screen inside, with covers to shield
  392.    your eyes from the daylight. If this is done, the large hole in the
  393.    bottom of the box can be eliminated.
  394.  
  395. I like this design, because it can be easily, quickly, and cheaply built
  396. from readily-available materials, and it actually works very well. You
  397. can use it to view solar eclipses, or any time to look at brightly-lit
  398. distant objects, and you can throw it away when you get tired of it.
  399. Just make sure to tell your neighbors what you're doing (or better yet
  400. write "Solar Eclipse Viewer" on the side), so they won't have you hauled
  401. off to the asylum. :-) During the last partial eclipse, I had about twenty
  402. people looking through my viewer. Most of them were favorably impressed.
  403.  
  404. Disclaimer: Never look at the sun. Also, never perform any solar observation
  405. unless you know what you're doing. Make sure you're in a comfortable position,
  406. and that you have plenty of air. It's probably safest to sit down while using
  407. this viewer. Don't blame me if you get a crick in your neck or hurt your eyes
  408. or suffocate or trip over the dog. Also don't blame me if you paint the inside
  409. of the box (except the screen) black and the paint rubs off on your head or
  410. you breathe the fumes and get sick. Also don't do anything dangerous. I built
  411. the viewer as described, and it worked very nicely, with no harmful effects.
  412.  
  413. (my part) Copyright (C) 1990 by John Roberts. Unlimited distribution 
  414. permitted provided my name is included.    January 12, 1990
  415.  
  416. ------------------------------
  417.  
  418. End of SPACE Digest V10 #421
  419. *******************
  420.