Hur man vet att man är sambo med en ingenjör

Man vet att man är sambo med en ingenjör när 1) ens hem inte har en fungerande våg och 2) man kommer hem och hittar en hemgjord våg tillverkad ett teleskopskaft till en mopp, en hantel och lite lina (han skulle väga ett par resväskor). Eftersom jag är en annan typ av ingenjör hade jag nog bara helt enkelt höftat ihop vad alla saker vägde på ett ungefär… men visst är det här en roligare lösning, speciellt bruksanvisningen 🙂


Norrsken!

Den här julen, som jag har tillbringat i Kiruna, hade jag bestämt mig för att bevaka himlen väldigt noga. Jag hade nämligen aldrig sett norrsken och tyckte att det började vara på tiden. Trots att jag har varit i Kiruna flera gånger tidigare har jag aldrig lyckats med att få se norrsken – det har alltid varit en massa moln i närheten. Tittar man på statistiken ska det i princip vara 50% chans att få se norrsken i Kiruna utan att det är moln ivägen. (Och runt jultid är det dessutom mörkt lång tid av dygnet eftersom solen inte ens går över horisonten, mycket praktiskt för norrskensobservation eftersom norrskenet är mycket svagare än solljus).

Hur som helst envisades det med att vara molnigt en hel vecka, ända tills annandagens kväll då det bara var halvtäckande moln och det faktiskt kom några ljusstråk på himlen. Tyvärr inte så spektakulära, så jag tänkte trösta mig med att skriva lite om norrsken istället. Det är ju iallafall mycket roligare att skriva om norrsken om man sett det själv. Och det är roligare – tycker jag iallafall – att titta på norrsken om man vet vad man ser. Norrsken är vacker fysik!

Var finns norrsken?
Norrsken kan lika gärna kallas för polarsken – det finns nämligen också sydsken som uppkommer på precis samma sätt. Det hade man dock sannolikt inte en aning om när man namngav norrskenet. Det traditionella vetenskapliga namnet, “Aurora Borealis” (norr-gryning), fick det för att norrsken längre söderut oftast syns som ett rött sken vid horisonten – som en gryning fast i norr.

Norrsken uppkommer runt jordens magnetiska poler (som ligger nära, men inte på, de geometriska polerna – bild här) och uppträder som ljusbågar på himlen. Färgen är oftast grönaktig, ibland röd. Hur ofta norrsken uppträder beror på avståndet till de magnetiska polerna – i Stockholm är det sällsynt men i nordligare trakter som Kiruna och Fairbanks (Alaska) är det vanligt.

Hur uppstår norrsken?
Norrsken uppkommer när snabba laddade partiklar krockar med atomer och molekyler i jordens atmosfär. Vid krockarna uppstår ljus som syns som norrsken. För att förstå hur norrsken uppkommer behöver man veta lite om jorden, laddningar och atomens uppbyggnad.

Jordens atmosfär består av flera olika lager (som namnges på olika sätt beroende på vad man diskuterar). Den yttre delen av jordens atmosfär, jonosfären, innehåller laddade partiklar (joner) och börjar ca 80 km över jordens yta. Partiklarna ger norrsken när de rör sig från jonosfären mot jorden, styrda av jordens magnetfält.

Jordens magnetfältsform påverkas av solvinden, en ström av fria elektroner och positivt laddade joner från solen. Nära jorden ser fältet ut som ett dipolfält (som fältet från en vanlig stavmagnet), men längre bort från jorden är fältet utdraget. Sammantaget får solvinden jordens magnetfält att forma en avlång “bubbla”, som tvingar solvinden att vika av och strömma förbi jorden istället för att träffa den rakt på. På så sätt skyddar jordens magnetfält oss från en stor del av partiklarna från solen. Solvinden och dess rörelse gör att formen på jordens magnetfält varierar över tiden och är förhållandevis komplex: en snygg animation finns här. Det område runt jorden som påverkas av jordens magnetfält brukar kallas magnetosfären.

Partiklarna som skapar norrsken följer magnetfältlinjerna till jordens magnetiska poler och krockar, när de kommer in i atmosfären, med de atomer som finns där. Vid krockarna överförs energi från partiklarna till atomerna. Atomerna hamnar då i ett instabilt tillstånd och behöver göra sig av med “överskottsenergin” som de avger i form av ljus. Partiklarna fortsätter att krocka med nya atomer tills de har saktat in totalt, vid ca 100 km från jordens yta. Området där norrsken uppstår formar en oval kring den magnetiska polen. Vid starka fluktuationer i magnetfältet kan också ovalerna växa, och då kan man se norrsken ovanligt långt söderut (animation här).

Norrskenets färger och former
Färgen på norrskenet bestäms av vilka atomer de högenergetiska partiklarna krockar med. Oftast är det syre och kväve (i form av syreatomer och kvävemolekyler). När atomer exciteras (går till ett högre, instabilt energitillstånd) kommer de sedan sända ut ljus av vissa bestämda färger när de går tillbaka – främst grönt och rött för syre, och blått violett och rött för kväve. Vilket ljus som sänds ut beror på vilket energitillstånd atomen går tillbaka från. Långt ner i “norrskensområdet” i atmosfären dominerar kväve, högre upp dominerar syre. Färgen på det norrsken man ser för tillfället beror alltså både på höjden det befinner sig på i atmosfären (hur mycket syre det är relativt kväve) och energin på partiklarna som tränger ned just dit.

Norrskenet brukar bilda bågar som rör sig över himlavalvet. Raka bågar kan vecka ihop sig till spiraler eller utvecklas till “draperier” av strålar som visar riktningen på jordens magnetfält. Står man rakt under ett norrsken i magnetfältets riktning ser det ut som som strålarna pekar åt alla håll. Denna form kallas korona. Norrsken ändrar över huud taget form och intensitet väldigt snabbt. De mest spektakulära norrskenen brukar uppstå i samband med magnetiska substormar och då kan hela himlen fyllas av färgsprakande sken.

Bilder
Norrskenet gör sig naturligtvis rätt bra på bild, även om det blir suddiga bilder när skenet rör sig snabbt och är svagt (vilket gör att det krävs lång exponeringstid). Det finns gott om bilder tillgängliga på nätet, till exempel:

Eller så kan man titta på natthimlen i Kiruna eller Abisko i “direktsändning” (via IRF, uppdateras varje minut).

Det finns också en bra populärvetenskaplig bok på svenska “NORRSKEN – budbärare från rymden” av Ingrid Sandahl, som beskriver norrsken och nutida norrskensforskning. Den gavs ut 1998. (Jag känner Ingrid, men boken är bra oavsett det 🙂 Vill ni ha en andra åsikt kan ni läsa UFO-Revyns recension från 1998 )

Länkar
Institutet för Rymdfysiks populärvetenskapliga sidor (IRF, i Kiruna)
Nordlys (informationssidor från norska Nordlyssenteret, på engelska)
Engelska Wikipedia om norrsken
Information om fysiken bakom norrsken, med animationer! (University Corporation for Atmospheric Research, USA)

Civilisationen har ändrat våra gener

Under de senaste 50000 åren har en försvarlig del av människans gener undergått naturligt urval. Sannolikt beror detta till stor del på att civilisationen – jordbruk, ökad befolkningstäthet, kulturella krav – har ändrat våra levnadsomständigheter.

Studie finner 1800 nyligen evolverade gener
De senaste årens kraftigt ökade tillgång på gensekvensdata för människan är rena guldruvan för de som studerar människans historia och utveckling. Ett exempel på det är en studie som publicerats för ett par dagar sedan i PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences). Studien handlar om gener som evolverats fram relativ nyligen och använder data från en privat (Perlegen) och en öppen databas (HapMap Phase 1 Freeze). Dessa data kommer från 3 respektive 4 olika befolkningsgrupper*. Totalt visar ca 1800 gener spår av att ha utsatts för evolution, i de flesta fallen under de senaste 10000-40000 åren, och 112 av dessa gener finns i alla populationer. Dessa 112 gener ser i de flesta fall ut att ha funnits längst i befolkningsgruppen med afrikanskt ursprung, vilket stöder slutsatsen att de kommer från denna population från början.

Sex kategorier av gener
De evolverade generna finns i sex olika kategorier. Gener som underlättar proteinmetabolism (nedbrytning av proteiner) och gener som ger ökat skydd mot infektionssjukdomar formar ett par av kategorierna. Båda dessa kategorier av gener var sannolikt fördelaktiga för den som bosatte sig i ett jordbrukssamhälle istället för att leva ett jägar-samlar-liv – dels för att flytten innebar en annan kost och dels för att samhällen ökar spridningen av infektioner.

De övriga kategorierna är gener som rör fortplantning, gener som styr nervfunktion, cellcykel-gener och DNA-metabolism (bland annat transkriptionsfaktorer, som styr hur och när gener är aktiva).

Måttet på utveckling
Måttet som används i studien är nyframtaget av forskargruppen och kallas Linkage Disequilibrium Decay (förkortat LDD). Det innebär att man studerar enstaka muterade aminosyror i DNA, så kallade SNPs (Single Nucleotide Polymorphism – ibland kallade “snippar”), och hur ofta de förekommer tillsammans. Urval innebär att en viss genvariant med vissa SNPs kommer förekomma mycket oftare än vad slumpen skulle medföra. En snabb ökning i förekomst av en viss gen lämnar på så vis efter sig ett mönster av “linkage disequilibrium” – ett mönster av SNPs som förekommer tillsammans oftare än slumpmässigt, eftersom de ännu inte har kopplats loss från omkringliggande “neutrala” gener. Ju längre sedan genen utsattes för urval, desto lägre LD eftersom rekombination av genomet skyfflar om och kopplar loss utvalda gener från neutrala gener. En genvariant med ett LD som fortfarande står still eller ökar är således en gen som befunnit sig under urval nyligen. Metoden testades på simulerade data, och enligt testresultaten verkar den vara bra på att skilja ut evolution från andra orsaker till hög LD, som populationsflaskhalsar och inversioner av DNA. Att metoden ger så likt resultat på två olika databaser med olika genom talar också till dess fördel.

Studien publicerades som en open accesss-artikel (online 21/12) och är således tillgänglig även för de som inte prenumererar på PNAS. Bland andra New Scientist, Science Now och antropologen John Hawks skriver också läsvärt om detta (länkar nedan). Se även Vetenskapsnytt 10/9: Hjärnan evolveras fortfarande.

*Data från Perlegen genererades genom sekvensering av 71 personer från 3 olika populationer: 24 “europeiska amerikaner”, 23 “afrikanska amerikaner” och 24 Han-kineser – alla boende i Los Angeles. Dessa data innehåller ca 1.6 miljoner SNPs, ca 25386 (1.6%) av dessa visar tecken på selektion enligt analysen. Totalt innebär det att 1799 gener i datat undergått naturligt urval. Data från HapMap Phase 1 Freeze täcker en bredare population: 90 personer av europeiskt ursprung, 90 personer av afrikanskt ursprung, 45 Han-kineser och 45 japaner och innehåller runt 1 miljon SNPs. En liknande andel av dessa, 20786 st (2.1%) visar tecken på selektion – och de finns i totalt ungefär 1800 gener.

Länkar
Artikelns sammanfattning (PNAS)
Artikeln (pdf)
New Scientist
Science Now
John Hawks (21/12)

Renar i norr har ingen vidare dygnsrytm

De som har oroat sig för att tomtens renar ska må dåligt av att jobba hela natten, när de flesta bara vill sova, kan slappna av. Norska forskare har nämligen kommit fram till att renar i de nordliga polartrakterna inte har någon dygnsrytm att tala om. När de sover eller är vakna bestäms istället främst av vad de för tillfället har i magen.

Alla levande varelser har en dygnsrytm, som hjälper dem att förbereda sig för (och anpassa sig till) soluppgång och solnedgång. Även i frånvaro av naturligt ljus brukar de flesta därför anpassa sig till ett ungefär 24 timmar långt “dygn”. Beväpnad med den kunskapen kan man undra hur djuren i polartrakterna egentligen har det ställt – oändliga dagar på sommaren och oändliga nätter på vintern borde ju kunna vända upp och ned på den mest stabila dyngsrytm i världen.

En norsk forskargrupp försedde 12 renar med radiosändare och samlade data om hur de rörde sig – i tiominutersintervall, under ett helt år. Sex av renarna befann sig på Svalbard (78° N) och de andra sex i norra Norge (70° N). Deras rörelser jämfördes sedan med tiderna för dagsljuset. Slutsatsen är att renar i de nordligaste polartrakterna (Svalbard) inte har någon vidare dygnsrytm – på våren och hösten visar de en svag tendens till dygnsrytm, men under sommaren och vintern har dagsljuset (eller bristen på det) väldigt lite att göra med när de är vakna. Renarna i norra Norge (som är längre söderut än Svalbard och således har mer dagsljus på vintern) hade en viss dygnsrytm under höst, vinter och vår men inte under sommaren. Deras rörelser – vakenhet eller sömn – bestäms sannolikt främst av deras matsmältning.

Forskarna gissar att en svag dygnsrytm kan vara en fördel för polarlevande varelser, genom att göra det lättare för dem att anpassa sig till de växlande ljusförhållandena. De föreslår därför att säsongsvis frånvaro av dygnsrytm är ett gemensamt drag för polarlevande djur.

Forskningsresultaten publiceras i dagens nummer av Nature.

Länkar
New Scientist
Artikeln (Nature, pren. krävs)

Bildkompression gör mammogram mer lättolkade

Informationsförluster vid bildkompression är inte alltid en nackdel. I en studie på mammografibilder blev bilderna faktiskt mer lättolkade efter kompression.

Mammografi – screening efter misstänkta bröstcancertumörer – kräver en tränad specialist för att tolka bilder. Antalet specialister är tämligen litet, och det skulle ju vara smidigt om man helt enkelt kunde skicka bilder till dem. Bilderna – det krävs fyra stycken – är däremot stora och kräver en snabb uppkoppling om man ska skicka dem. Helst skulle man vilja skicka dem via modem, men det tar omöjligt lång tid med tanke på storleken. Detta var utgångspunkten för ett forskningsprojekt vid Purdue University.

När man letar efter tecken på tumörer behöver man titta på flera olika storleksskalor och olika typer av detaljer – millimeterstora kalciumavlagringar, typen av kant (jämn eller ojämn) på cystor och mönster (i större skala) i kroppsvävnaden. Alla dessa karaktärsdrag måste bevaras när man komprimerar bilden. Bradley J. Lucier, som ingår i forskningsgruppen, började experimentera med olika kompressionsalgoritmer och hittade en (waveletbaserad) som gick att anpassa till problemet. De komprimerade bilderna innehåller bara 2% av “informationen” i de ursprungliga bilderna – men de fungerar minst lika bra: enligt sju av nio olika mätmetoder för diagnos-noggrannhet klassificerar experterna de komprimerade bilderna bättre än de okomprimerade.

Resultaten kommer publiceras i tidskriften Radiology senare idag (20/12).

Länk
Science Daily
Abstract (via Purdue University, längst ned på sidan)

BOINC gör det enklare att donera datorkraft till forskning


SETI@home, det välkända “skärmsläckarprojektet”, stängdes ner den 15:e december. Projektet lever dock kvar som en del i BOINC, eller Berkely Open Infrastructure for Network Computing, som utgör ett gemensamt ramverk för distribuerade projekt.

SETI@home, projektet som använder hemdatorers överflödiga beräkningskraft för att analysera “rymddata” och leta efter utomjordisk intelligens, lanserades 1999. Programvaran som behövdes kördes som en skärmsläckare när datorn inte användes, och alla användares datorer bildade tillsammans ett slags superdator med gigantisk beräkningskraft. Det är sannolikt ett av de mest välkända forskningsprojekten någonsin – åtminstone bland ungdomar. Projektet stängdes nyligen ner för att istället ingå som en del av BOINC, Berkely Open Infrastructure for Network Computing.

Surfande på vågen av SETI@home:s popularitet kom ett antal andra forskningsprojekt som också byggde på distribuerad dataanalys: klimatmodellering, proteinstruktur… (i rättvisans namn ska det nämnas att SETI@home inte var först med distribuerad analys, men det blev definitivt mest känt). Nackdelen med projektfloran var förstås att man i princip blev tvungen att välja ett projekt att gynna, och när projektet hade en mindre aktiv period gick en massa datorkraft outnyttjad. Och ju fler projekt, desto mindre översikt för den som är intresserad av att delta. Dessutom är det inte helt enkelt att ta fram programvara och infrastruktur för ett distribuerat projekt.

Därför startades BOINC, ett gemensamt ramverk för distribuerade projekt. Med en och samma mjukvaruinstallation kan man stödja ett eller flera projekt genom att ange hur många procent av ens tillgängliga kapacitet som ska läggas på de projekt man intresserar sig för – oavsett om det är primtalsfaktorisering, proteinvikning eller gravitationssignaler från pulsarer. Vill man bidra på annat sätt kan man också ladda ner källkoden och leta efter eller rätta buggar.

Har man inget bättre för sig är det rätt intressant att gräva ner sig lite i hur systemet fungerar rent tekniskt. Fast det rekommenderas nog bara om man är riktigt datorintresserad… 🙂

Länk
Nature News (om BOINC och SETI@home)
BOINC

Självdisciplin, inte IQ, viktigast för studieframgångar

Studenter som (i likhet med mig) sliter med tentor, prov och annan studieexamination såhär års kan hämta tröst i nya forskningsresultat: det är självdisciplin, inte IQ, som är den viktigasta faktorn för studieframgång.

En undersökning som publiceras i decembernumret av Psychological Science visar att självdisciplin är den starkast förutsägande faktorn för akademisk framgång (IQ är således mindre viktigt, men inte betydelselöst). Studien utfördes på amerikanska åttondeklassare (motsvarar svenska sjundeklassare) och förutom självdisciplin ingick bland annat IQ-tester, undersökning av studievanor och beteende. Självdisciplin som den mättes under hösten visade sig vara den bästa förutsägande faktorn för studieframgång under nästföljande vår (mätt i betyg). Självdisciplin men inte IQ förutsade också vilka studenter som skulle komma att förbättra sina betyg under året.

Självdisciplin verkade inte heller vara korrelerat med (hänga ihop med) IQ. Således: envishet och en hög utträkningströskel kan man komma långt med…

Är man dessutom väldigt stressad när man tentar kan det kanske vara en idé att plocka med sig lite extra läsk och godis. Tester på möss visar nämligen att stressade möss som får sockersötat vatten blir mindre stressade (jämfört med stressade möss som får sötningsmedelssötat vatten).

Länkar
Artikeln om studieframgång (Psychological Science, pren. krävs)
Nyhetsrelease om socker mot stress (ScienceDaily)

Här finns de utrotningshotade djurarterna


I dagens PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences) presenteras en studie av de områden där flest djur riskerar att dö ut inom den närmaste tiden. I studien ingår 794 arter fördelade på 595 områden. En stor del av dessa områden ligger i utvecklingsländer och de flesta utsätts för ett hårt tryck från människan.

Studien täcker “kritiska områden” – platser där den överväldigande majoriteten av en liten och hotad population existerar. Den har genomförts av forskare från de 52 medlemsorganisationerna i The Alliance for Zero Extinction (ungefär “Nollutrotningsalliansen”). Om inget görs kommer en stor del av dessa arter vara utdöda inom en nära framtid.

Amfibier (groddjur) dominerar med 408 av 794 arter, därefter kommer fåglar (271 arter) och däggdjur (131 arter). De flesta kritiska områdena finns i vad författarna kallar tropisk fuktig skog (jag är inte säker på vad som skiljer definitionen från regnskog), men tropiska barrskogar har störst täthet av hotade arter.

Tillsammans med studien publiceras en karta över områdena (och arterna) samt en lista på de åtgärder som krävs för att rädda varje art. Hela databasen, med sökmöjligheter, finns tillgänglig på http://www.zeroextinction.org (inkluderar en mycket illustrativ och lättanvänd klickbar karta).

Bild från The Zero Extinction Alliance:s hemsida (under “Charts and statistics”)

Länk
Nyhetsrelease (ScienceDaily)
Artikeln (PNAS, prenumeration krävs)
The Alliance for Zero Extinction (webbsida)

“Tankekontroll” kan hjälpa mot smärta

Ett forskningsprojekt på kroniska smärtpatienter har visat att man kan lära sig att minska upplevd smärta genom att kontrollera hur man tänker. Att det verkligen fungerar verifierades med hjärnavbildning. Metoden hjälper dock inte lika bra för alla.

Åtta patienter med kronisk smärta ingick i studien. Deras hjärnaktivitet i området rostral anterior cingulate cortex, rACC (som är inblandat i smärtkontroll), avbildades med fMRI. De fick se bilden samtidigt som de ombads att minska aktiviteten i området genom att antingen fokusera på smärtan eller distrahera sig från den. Efter några träningssessioner kunde de flesta reducera sin rACC-aktivitet på kommando – dessa patienter uppgav att smärtan minskade ungefär med hälften. Metoden fungerade även på kontrollgruppen, fullt friska försökspersoner som fick smärtstimuli och ombads kontrollera smärtan.

En av deltagarna intervjuas av Nature News och berättar att hon till viss del kan kontrollera sin smärta på samma sätt när hon är hemma, men att det kräver stor koncentration. Det kan således vara värt att hålla i minnet att detta är ingen mirakelkur: att minska sin smärta på detta sätt fungerade inte lika bra för alla patienter, och forskarna säger att det är mycket kvar att göra innan metoden kan användas i terapi. (Metoden borde däremot, för dem det kan hjälpa, kunna innebära betydligt lägre risk för biverkningar än vad värktabletter gör)

Studien kommer att publiceras i Proceedings of the National Academy of Sciences i veckan.

Länk
Nature News

"Tankekontroll" kan hjälpa mot smärta

Ett forskningsprojekt på kroniska smärtpatienter har visat att man kan lära sig att minska upplevd smärta genom att kontrollera hur man tänker. Att det verkligen fungerar verifierades med hjärnavbildning. Metoden hjälper dock inte lika bra för alla.

Åtta patienter med kronisk smärta ingick i studien. Deras hjärnaktivitet i området rostral anterior cingulate cortex, rACC (som är inblandat i smärtkontroll), avbildades med fMRI. De fick se bilden samtidigt som de ombads att minska aktiviteten i området genom att antingen fokusera på smärtan eller distrahera sig från den. Efter några träningssessioner kunde de flesta reducera sin rACC-aktivitet på kommando – dessa patienter uppgav att smärtan minskade ungefär med hälften. Metoden fungerade även på kontrollgruppen, fullt friska försökspersoner som fick smärtstimuli och ombads kontrollera smärtan.

En av deltagarna intervjuas av Nature News och berättar att hon till viss del kan kontrollera sin smärta på samma sätt när hon är hemma, men att det kräver stor koncentration. Det kan således vara värt att hålla i minnet att detta är ingen mirakelkur: att minska sin smärta på detta sätt fungerade inte lika bra för alla patienter, och forskarna säger att det är mycket kvar att göra innan metoden kan användas i terapi. (Metoden borde däremot, för dem det kan hjälpa, kunna innebära betydligt lägre risk för biverkningar än vad värktabletter gör)

Studien kommer att publiceras i Proceedings of the National Academy of Sciences i veckan.

Länk
Nature News