Nauka To Lubię

Oficjalna strona Tomasza Rożka

Tag: chmury

A co gdyby Mars zzieleniał?

Wiadomo, Ziemia jest niebieska a Mars czerwony. Tak przynajmniej te planety wyglądają z kosmosu. Ale czy tak było zawsze? Mars mógł być kiedyś zielony. W końcu wiemy ponad wszelką wątpliwość, że była tam i wciąż jest płynna woda. Jak wyglądałbym Mars, gdyby były na nim rzeki, jeziora, morza i oceany?

Kilkanaście dni temu świat obiegła wiadomość, że na Marsie znaleziono ciekłą wodę. O tym, że na Czerwonej Planecie jest woda – wiedzieliśmy od dawna. Widzieliśmy ją zamarzniętą na biegunach planety. Podejrzewaliśmy, że jest także pod powierzchnią w formie wiecznej zmarzliny. Co więcej, podejrzewaliśmy, że czasami ta woda wypływa małymi strumyczkami z oświetlonych promieniami Słońca zboczy gór i kraterów. Podejrzenia jednak to nie to samo co fakty i niezbite dowody. Dzisiaj wiemy jednak, że – przynajmniej tym razem – podejrzenia były słuszne. Tam rzeczywiście nie tylko była, ale wciąż jest całkiem sporo wody.

Mars jest czerwony, bo pokrywający planetę pył jest bogaty w rdzawego koloru tlenki żelaza. Jeżeli planeta boga wojny kiedykolwiek była zielona to nie z powodu odbijających zielone światło minerałów, tylko z powodu życia. O ile było ono takie samo jak to ziemskie. Życie potrzebuje płynnej wody. Z tym akurat – jak się okazuje – w przypadku Marsa nie ma problemu i najpewniej nigdy nie było. Skąd przypuszczenie, że wody na Marsie kiedyś było znacznie, znacznie więcej niż tej, która znajduje się tam dzisiaj? Wystarczy sprawnym (naukowym) okiem rzucić na powierzchnię Czerwonej Planety. Pełno tam struktur do złudzenia przypominających wyschnięte koryta rzek, wąwozy, strumyki a nawet wodospady. Sam amerykański łazik Curiosity, wylądował w dawnym korycie rzeki, w którym głębokość wody sięgała dwóch metrów. Są też ogromne przestrzenie położone znacznie poniżej średniego poziomu gruntu planety. Te do złudzenia przypominają wyschnięte morza i oceany. Te mniejsze zagłębienia to wypisz wymaluj puste jeziora. A teraz zamknijmy oczy i pofantazjujmy. Jak wyglądałby Mars, gdyby, tak jak na Ziemi, płynnej wody było na nim pod dostatkiem?

mars-kevin-gill-01Wygląda jak Ziemia

Na pewno nie byłby czerwony. Może byłby niebieski, może zielony. Spróbujmy wyobrazić sobie Marsa sprzed miliardów lat. Kevin Gill, amerykański informatyk i entuzjasta astronomii wykorzystując zaawansowaną technologię cyfrową, trójwymiarowe zdjęcia Marsa oraz dokładne pomiary jego topografii stworzył obrazy planety z czasów, gdy – tak jak Ziemia – był ona planetą pełną płynnej wody. Gill poszedł w swoim fantazjowaniu o krok dalej. W swoim komputerowym modelu założył, że na Marsie – gdy była na nim woda – rosła bujna roślinność. I znowu z pomocą przyszła mu technologia cyfrowa. Posiłkując się danymi z Ziemi, marsjańskie drzewa i rośliny „posadził” tam, gdzie dostęp do wody i światła był najłatwiejszy. Autor symulacji wziął nawet pod uwagę wysokość nad poziomem marsjańskiego morza (w wysokich partiach gór roślin nie ma) oraz fakt, że najwyższa średnioroczna temperatura panuje na równiku, a najniższa na biegunach. Także od tego zależy wegetacja. Jeżeli jest woda, jeżeli jest atmosfera, muszą być także chmury. I one zostały naniesione na obraz Marsa z przeszłości. Jak więc wyglądał Mars kiedyś? Jak mógł wyglądać? Prawdę mówiąc prawie tak samo jak Ziemia. Trzeba się mocno przyglądać wirtualnemu obrazowi Marsa by zorientować się, że nie patrzy się na zrobione z orbity zdjęcie Ziemi. Wyżyny i niziny na Marsie występują w podobnych proporcjach co na Ziemi. Na stworzonych w komputerze obrazach widać wyraźnie najdłuższą dolinę w układzie słonecznym – Vallis Marineris – oraz szczyty ogromnych wulkanów Olympus Mons, Pavonis Mons, Ascraeusa Mons i Arsia Mons.

mars-water-2A może go dostosować?

Praca Gill’a nie może być uznana za w pełni naukową. Ale nie ma wątpliwości, że bardzo porusza wyobraźnię. Mars rzeczywiście mógł kiedyś wyglądać tak, jak „zaprojektował” go Kevin Gill. Jego praca w pewnym sensie pokazuje jednak nie tylko przeszłość (przy spełnieniu kilku warunków), ale może pokazywać także przyszłość. Być może w przyszłości ludzie skolonizują Czerwoną Planetę. Jej zaludnienie będzie niemożliwe jeżeli wcześniej planetę odpowiednio dostosujemy. Oczywiście można sobie wyobrazić budowę systemu szklarni w których ludzie, zwierzęta i rośliny będą żyły w równowadze podobnej do tej jaka panuje na Ziemi, ale jednak łatwiej chyba będzie taką równowagę stworzyć nie pod szklanym sufitem, tylko na powierzchni całej planety. Sprawa nie jest prosta i jest całkowicie poza zasięgiem naszych dzisiejszych możliwości, ale może warto zastanowić się nad czymś co niektórzy nazywają terraformowaniem obcych globów. Chodzi o takie ich „przerobienie” czy dostosowanie, by człowiek mógł na nich funkcjonować bez urządzeń technicznych takich jak sztuczna atmosfera w zamkniętej przestrzeni, kombinezony i maski. Jak Marsa przekształcić w Ziemię? Przede wszystkim trzeba na nim stworzyć atmosferę. To – przynajmniej teoretycznie – mogłyby zrobić żyjące na powierzchni gruntu bakterie. Trzeba je więc tam wysłać. Gdyby po setkach tysięcy lat atmosfera rzeczywiście na Marsie powstała, trzeba byłoby ją ogrzać. Wprowadzić do niej gazy cieplarniane tak, by energia słoneczna była na Czerwonej Planecie zatrzymywana. To spowodowałoby wzrost temperatury i „wypłynięcie” spod gruntu lub spłynięcie z biegunów ciekłej wody. Teraz pozostaje obsadzenie planety roślinami i gotowe. Proste prawda? 😉

PS. Woda, która dzisiaj płynie na Marsie jest słona. Prawdę mówiąc, znaleziono ją właśnie po śladach soli. Czy byłaby ona zdatna do picia? Gdyby ją oczyścić, jak najbardziej. Gdyby tego nie zrobić, gdyby spróbować wypić ją taką jaka wypływa ze zboczy, skończyłoby się… jeszcze większym pragnieniem. Spróbuj wypić szklankę mocno posolonej wody.

Zapraszam na profil FB.com/NaukaToLubie (kliknij TUTAJ). To miejsce w którym staram się na bieżąco informować o nowościach i ciekawostkach ze świata nauki i technologii.

 

 

1 komentarz do A co gdyby Mars zzieleniał?

Jak fotografować Krwawy Księżyc?

Tegoroczne całkowite zaćmienie Księżyca (28.09 nad ranem) jest niezwykłe, bo połączone z zbliżeniem Srebrnego Globu do Ziemi. Kolejna szansa na sfotografowanie go dopiero za kilkanaście lat. Jak zrobić zdjęcie Krwawemu Księżycowi?

Tegoroczne całkowite zaćmienie Księżyca (28.09 nad ranem) jest niezwykłe, bo połączone z zbliżeniem Srebrnego Globu do Ziemi. Kolejna szansa na sfotografowanie go dopiero za kilkanaście lat. Jak zrobić zdjęcie Krwawemu Księżycowi?

Na początku zdanie wyjaśnienia. Fotografowania Księżyca nie jest trudne. Szczególnie Księżyc w pełni jest obiektem tak dużym i jasnym, że nie będzie problemu ani z jego znalezieniem na nocnym niebie, ani z ustawieniem na nim ostrości. Z tym poradzi sobie każdy aparat. W zasadzie jedynym sprzętem o jaki warto się zatroszczyć, jest statyw. Zachęcam do ustawienia aparatu w tryb manualny. W trybie automatycznym wszystkie zdjęcia będą bardzo do siebie podobne. Na „manualu” możesz poeksperymentować. Zanim przeczytasz dalej, rzuć okiem na mój poprzedni wpis, może Ci się przydać.   KLIKNIJ TUTAJ

No to do rzeczy:

Ostrość. Jeżeli mamy aparat w trybie manualnym, ostrość trzeba ustawić na nieskończoność. W trybie manualnym powinna się ustawić automatycznie (autofocus).

Czułość. Jeżeli aparat umożliwia ustawianie czułości (ISO), tym parametrem można się nieco pobawić, uzyskując czasami bardzo ciekawe efekty. Czym niższa czułość tym wyraźniejsze będzie zdjęcie (niższy poziom szumów). Niestety czym niższa czułość, tym dłuższy musi być czas naświetlania, a to może być problemem np. gdy nie mamy statywu albo gdy w kadrze są szybko poruszające się obiekty. Ich rozmazanie może być dodatkowy atutem zdjęcia. No ale to już kwestia gustu fotografa. Jeżeli chcemy by czas otwarcia migawki był jak najkrótszy, trzeba ustawić wysoką czułość. W takim wypadku na zdjęciu pojawiają się szumy („ziarno”). Może ono dodać artyzmu, ale znowu, to kwestia gustu. Dobra rada: zjawisko zaćmienia Księżyca trwa na tyle długo, że bez problemu można zrobić więcej niż jedno zdjęcie. Poeksperymentuj, ustawiaj różne wartości czułości.

Czas naświetlania. Bardzo trudno zrobić zdjęcie „z ręki” gdy czas otwarcia migawki wynosi mniej niż 1/30 s. Tym bardziej że mówimy o fotografowaniu bardzo odległego obiektu. Stąd jeszcze raz sugestia, by zaopatrzyć się w statyw, nawet gdyby miał być najprostszy. Jeżeli nie masz, obserwuj zaćmienie z miejsca w którym możesz oprzeć aparat o drzewo, krzesło czy chociażby słup od ogrodzenia.

Podobnie jak w przypadku ustawiania czułości, warto poeksperymentować ustawiając różne wartości czasów otwarcia migawki. Zdziwisz się jak różne mogą być zdjęcia tego samego obiektu. Czym krótszy czas migawki, tym bardziej otwarta musi być przysłona aparatu, gdy czas jest długi, przysłona musi być „domknięta”. I tylko z pozoru nie robi to różnicy. Gdy Księżyc będzie nisko nad horyzontem, gdy w kadrze będzie nie tylko jego tarcza ale także np. drzewa albo budynki, domknięta przysłona (wartości od 11 w górę) umożliwi zrobienie zdjęcia na którym ostre będą wszystkie obiekty. Otwarta przysłona (o wartości do 4,5) spowoduje że ostre będą tylko te obiekty na które ustawiona zostanie ostrość. Reszta będzie rozmazana. Jeżeli nie czujesz się na siłach operować przysłoną, ustaw jej automatykę i operuj czasem migawki. Zdziwisz się jak różne zdjęcia uzyskasz.

Ogniskowa. Wszystko zależy od kompozycji zdjęcia, a wiec od tego co chcesz na nim mieć. Jeżeli tylko tarczę Księżyca, ustaw jak najdłuższą ogniskową (jak najbardziej przyzoomuj). Unikaj zoomu cyfrowego, zdjęcie zawsze możesz skadrować na komputerze.

Napisałem to już tutaj kilka razy, ale napisze jeszcze raz. EKSPERYMENTUJ. Masz sporo czasu, zjawisko całkowitego zaćmienia Księżyca trwa kilka godzin. Nie ma sensu robienie kilkunastu czy kilkudziesięciu zdjęć przy takich samych parametrach. Baw się ustawieniami czasu, baw przysłoną i czułością. Jeżeli masz zmienne obiektywy, korzystaj z tego. Ponadto:

– Robiąc zdjęcie korzystaj z samowyzwalacza albo ze zdalnie uruchamianej migawki. W ten sposób nie poruszysz aparatu w czasie robienia zdjęcia.

– Spróbuj zrobić kilka zdjęć przy tych samych parametrach po to by potem nałożyć je na siebie. Zobaczysz, że uzyskasz ciekawy efekt.

– Spróbuj zrobić kilka tak samo skadrowanych zdjęć na różnych etapach zaćmienia. Nakładając je na siebie udokumentujesz na jednym zdjęciu przebieg całego zjawiska.
A jak już zrobisz dobre zdjęcie, pochwal się nim na FB.com/NaukaToLubie

Powodzenia !!!

 

2 komentarze do Jak fotografować Krwawy Księżyc?

Kiedy, gdzie i jak obserwować Krwawy Księżyc?

Gdzie zwrócić wzrok, o której godzinie rozpocznie się najciekawsze i czy trzeba do obserwacji krwawego Księżyca mieć z sobą jakikolwiek sprzęt?

Kiedy?

W najbliższy poniedziałek, od godziny 2 w nocy. Choć najciekawsze będzie się działo dopiero dwie godziny później. Kilka minut po godzinie 3 nad ranem tarcza Księżyca w całości będzie znajdowała się w tzw. strefie półcienia”. Ale na prawdę widowiskowo zacznie być dopiero o 4:11. Wtedy cały Księżyc będzie w cieniu Ziemi. Nie zniknie jednak tylko będzie się stawał coraz bardziej czerwony (z domieszką brązu). Do 4:47 tarcza Księżyca będzie stawała się coraz ciemniejsza, a od tego momentu z każdą chwilą będzie się rozjaśniała. O 5:23 nastąpi koniec fazy całkowitego zaćmienia. Strefę pełnego cienia, Księżyc opuści o 6:27.  W skrócie mówiąc to co najciekawsze wydarzy się pomiędzy 4:11 a 5:23 i potrwa 72 minuty.

Gdzie?

lunar_201509Krwawy Księżyc będzie w Polsce widoczny wszędzie. Zresztą nie tylko w Polsce, ale także w całej Ameryce Południowej, w prawie całej Ameryce Północnej i Afryce. Księżyc, a szczególnie Księżyc w pełni to bardzo duży i jasny obiekt, stąd będzie widoczny także w miejscach „zanieczyszczonych” sztucznym światłem, a więc np. w centrach miast. Oczywiście obserwacje będą lepsze, gdy będą prowadzone z dala od sztucznych świateł.

Całkowite zaćmienie Księżyca nastąpi w chwili gdy Srebrny Glob będzie nisko nad horyzontem. Oznacza to, że niczego nie zobaczymy np. górskich dolinach, albo w mieście, w otoczeniu wysokich budynków. Do obserwacji trzeba więc wybrać miejsce, w którym nie będzie przeszkód patrząc w kierunku zachodnim i południowo-zachodnim i zachodnim. Optymalnie, gdyby takie miejsce było na wzniesieniu.

To, że Księżyc będzie nisko nad horyzontem spowoduje, że obserwacje będą ciekawsze. Oczywiście pod warunkiem, że niebo nie będzie przysłonięte chmurami.

Jak?

Księżyc jest tak dużym i jasnym obiektem, że bez problemu można do obserwować gołym okiem. Zwykłą lornetka, nie mówiąc o nawet najprostszym teleskopie będzie można zjawisko „zacieniania” Księżyca zobaczyć bardzo dokładnie. Tak samo jak będzie można z dużymi detalami oglądać obiekty na powierzchni Księżyca.

Dobrym pomysłem jest fotografowanie i filmowanie zjawiska. Podobnie jak z obserwacją, nie potrzeba do tego żadnego specjalistycznego sprzętu. Wystarczy zwykły aparat fotograficzny (nawet kompaktowy automat). Jedyne o co warto się zatroszczyć to statyw. Z reki obraz będzie nieatrakcyjny.

Zainteresowanym obserwacją i fotografowaniem Krwawego Księżyca polecam mój kolejny wpis. KLIKNIJ TUTAJ !!!

5 komentarzy do Kiedy, gdzie i jak obserwować Krwawy Księżyc?

Bajkał – zimne morze

Nad Bajkałem byłem w zimie. Śnieg mienił się jak diamenty, termometr wskazywał prawie minus 30 st C, a woda parowała tak, jak gdyby była gorąca.

Nad Bajkałem byłem w zimie. Śnieg mienił się jak diamenty, termometr wskazywał prawie minus 30 st C, a woda parowała tak, jak gdyby była gorąca.

W zasadzie była gorąca. Była o około 40 st. C cieplejsza niż otoczenie. Gorące lata na Syberii nagrzewają ogrom wody w Bajkale. Gdy przyjdzie zima, trzeba miesięcy, by jezioro tę energię oddało. Mimo kilkudziesięciostopniowego mrozu Bajkał zwykle zamarza dopiero na przełomie stycznia i lutego. Ale nawet gdy taflę pokryje czasami wielometrowa warstwa lodu, Bajkał nie przestaje czarować. Powolne zamarzanie wody powoduje, że zdążą z niej „uciec” wszystkie bąbelki powietrza. W efekcie lód staje się idealnie przezroczysty. W przeciwieństwie do lodu, który powstaje, gdy woda zamarza szybko. Ten ostatni jest matowy, jak gdyby mleczny. Wystarczy zobaczyć kostki lodu w zamrażalniku.

P1020173

 

 

 

 

 

 

Z pary odrywającej się od powierzchni wody, tworzą się nisko zawieszone chmury. Wznoszą się coraz wyżej, aż w końcu znikają gdzieś za horyzontem. Parująca woda osiada także na wszystkim co znajduje się w pobliżu brzegu jeziora.

Dziedzictwo przyrody

Nie ma przesady w stwierdzeniu, że Bajkał odkryli Polacy. Odkryli dla nauki. Mowa tutaj o polskich zesłańcach, głównie po powstaniu styczniowym. Oni jako pierwsi przeprowadzili profesjonalne i obiektywne badania samego jeziora i jego otoczenia, flory i fauny, a także pierwsze badania klimatyczne rejonu Bajkału. I tak, dzięki pracom Benedykta Dybowskiego, lekarza i przyrodnika, wiemy dzisiaj, że w jeziorze i jego najbliższym sąsiedztwie żyje 1500 gatunków zwierząt i około 1000 gatunków roślin. Prawie 80 procent z nich to endemity, czyli gatunki niewystępujące nigdzie indziej na świecie.

Tylko tutaj żyje nerpa, czyli słodkowodna foka, i omul – jedyna na świecie słodkowodna ryba z rodziny łososiowatych. Przykłady można długo mnożyć. Inny Polak, Aleksander Czekanowski, geolog i meteorolog, odkrył ogromne pokłady węgla i sporządził pierwsze profesjonalne archiwum danych pogodowych, z kolei Jan Czerski, geolog i paleontolog, jako pierwszy dokładnie opisał pasma górskie, znajdujące się wokół Bajkału. Ostatni z wielkich polskich badaczy, Wiktor Godlewski, jako pierwszy sporządził mapę dna jeziora. Do dzisiaj okazuje się, że zrobione 150 lat temu badania są potwierdzane pomiarami nowoczesnymi.

Bajkał zajmuje powierzchnię 31 500 kilometrów kwadratowych i wywiera ogromny wpływ na klimat dużego obszaru Syberii. Zimą podnosi temperaturę, latem ją obniża. Podnosi wilgotność atmosfery, a to ma ogromny wpływ na ilość opadów. To dzięki temu wokół jeziora występuje bardzo bogate i różnorodne życie. Samych roślin wodnych na brzegach jeziora żyje kilkaset gatunków. O bogactwie przyrody można pisać bez końca. Może wystarczy wspomnieć, że w 1996 roku Bajkał wraz z przyległymi obszarami został wpisany na listę światowego dziedzictwa przyrodniczego UNESCO.

Nieodrobiona lekcja

Ogromne bogactwo przyrody i krystalicznie czysta woda nie są oczywiście dane na zawsze. W 2013 roku zamknięto ogromny kombinat papierniczy, który regularnie wylewał do Bajkału ścieki. Nadal pracuje jednak wiele innych zakładów, także produkujących nawozy sztuczne. Do jeziora, pośrednio przez wpływające do niego rzeki, albo bezpośrednio, swoje ścieki wylewają miasta z dużego obszaru. Kilka lat temu istniało ogromne ryzyko wycieku do wód Bajkału ropy z rurociągu Syberia–Pacyfik. Ostatecznie jego trasę zmieniono, tak by rura przechodziła w pewnym oddaleniu od akwenu.

Zagrożeniem – bardziej dla terenów przybrzeżnych niż samego jeziora – jest turystyka. Bajkał każdego roku odwiedza kilkaset tysięcy ludzi. Widok ludzi myjących samochody w płytkich wodach jeziora, wycinających drzewa, po to, by założyć dziki kamping, czy urządzających sobie rajdy samochodowe po obszarach porośniętych zagrożonymi gatunkami roślin, nie jest niczym szczególnym. W oczy rzucają się także góry pozostawionych przez turystów śmieci. Ostatnio do tych zagrożeń doszło jeszcze jedno. Od wielu lat w Bajkale jest coraz mniej wody. Tegorocznej zimy jej poziom jest tak niski, że władze na Syberii ogłosiły stan wyjątkowy. W ciągu roku poziom wody spadł o 40 centymetrów. Ostatni raz taka okoliczność miała miejsce ponad 60 lat temu. Sytuacja jest dość trudna, ale wszyscy czekają do kwietnia. To wtedy powoli zaczynają topnieć śniegi w otaczających jezioro górach, a we wpływających do Bajkału rzekach przybywa wody. W kwietniu okaże się więc, czy niski poziom był tylko anomalią, czy jest trwałym trendem. Gdyby chodziło o ten drugi przypadek, trudno sobie wyobrazić zmiany – te krótkoterminowe i długoterminowe – jakie mogą czekać Syberię.

Nie do końca wiadomo, co jest powodem ubytku wody. Jak zawsze w takich sytuacjach czynników jest zapewne kilka. Ostatnie lato na Syberii było suche, ale tym nie da się wytłumaczyć aż tak dużego ubytku. Wiadomo też, że brzegi jeziora oddalają się od siebie, co w dłuższej perspektywie czasu musi mieć wpływ na poziom wody. Eksperci wskazują także na rabunkową gospodarkę wodną dużych zakładów przemysłowych i miast. Na rzekach, które doprowadzają wodę do jeziora, funkcjonują elektrownie wodne, a po to, by nieprzerwanie działały, trzeba budować zbiorniki retencyjne. Te mają wpływ na ilość wody w jeziorze. Niski poziom wody w Bajkale przyczynia się nie tylko do rozchwiania równowagi ekologicznej dużego obszaru, ale także może mieć wpływ na dostawy ciepła i prądu do miast, które wybudowane są wzdłuż brzegów rzeki Angara, w tym do sześciusettysięcznego Irkucka. Choć porównanie Bajkału do występującego dzisiaj w szczątkowej formie Jeziora Aralskiego jest mocno przesadzone, może warto by wyciągnąć wnioski z tego, co zdarzyło się na terenach dzisiejszego Kazachstanu i Uzbekistanu. Działalność człowieka w zaledwie kilkadziesiąt lat spowodowała praktycznie zniknięcie olbrzymiego jeziora, a także dewastację, a właściwie zamianę w pustynię ogromnych obszarów lądu.

P1020180
O Bajkale słów kilka

Bajkał może być jednym z najstarszych zbiorników wodnych na naszej planecie. Powstał kilkadziesiąt milionów lat temu w wyniku trzęsienia ziemi. To wtedy pomiędzy płytą amurską i płytą euroazjatycką powstało ogromne zagłębienie (ryft bajkalski), które zaczęło wypełniać się wodą. I nadal się wypełnia. Ten proces nie jest zauważalny gołym okiem, no chyba że… Pod koniec XIX wieku w rejonie Bajkału wystąpiło silne trzęsienie ziemi. W jego wyniku jezioro w jednej chwili powiększyło się. Powstała głęboka na 11 metrów zatoka Prował. Takie sytuacje to jednak rzadkość. Brzegi jeziora oddalają się od siebie, tak jak gdyby ciężar wody je rozsuwał. Płyty amurska i euroazjatycka odsuwają się. Każdego roku jezioro jest szersze o kilka centymetrów. Dzisiaj Bajkał ma objętość 23 400 kilometrów sześciennych (23,4 biliona metrów sześciennych wody). Powierzchnia jeziora stanowi 10 proc. powierzchni całej Polski, a jego długość (636 km) jest zbliżona do odległości pomiędzy Trójmiastem a Bieszczadami w linii prostej. Bajkał jest najgłębszym jeziorem świata, miejscami dno znajduje się około 1700 metrów poniżej tafli wody. Dla porównania, Bałtyk w najgłębszym miejscu ma 459 metrów. W Bajkale znajduje się około 20 proc. słodkiej wody całej planety.

Brak komentarzy do Bajkał – zimne morze

Ład czy chaos?

Chaos i ład – choć wydają się przeciwstawne, w naturze pięknie się przenikają. Ład wynika z chaosu, a chaos kroczy przed harmonią. Wystarczy spojrzeć na piaskową wydmę, płatek śniegu czy którykolwiek układ planetarny.

Co było pierwsze: ład czy chaos? W życiu codziennym chaos powstaje z ładu, ale we wszechświecie w różnych skalach kolejność może być odwrotna. Gwiazdy i układy planetarne powstają z chaotycznej chmury drobinek, ta zaś z eksplozji gwiazdy. Tylko czy taka chmura jest rzeczywiście chaotyczna? Nie da się przewidzieć ruchu każdego z jej atomów, ale to nie znaczy, że nie działają w niej prawa fizyki. Z czasem to one wprowadzają porządek. Z tego porządku rodzą się nowe światy. Ale czy w nich panuje ład i porządek?

Góra piasku

Z naszego punktu widzenia niekoniecznie. Na przykład ruch planet, księżyców i wszystkich innych obiektów w Układzie Słonecznym wydaje się uporządkowany i przewidywalny. Ale gdyby tak było, jak należałoby tłumaczyć, skąd wzięły się kratery, które świadczą o kolizjach, do jakich dochodziło w przeszłości i wciąż dochodzi? Skąd pojawiające się co jakiś czas „alarmy”, że do Ziemi zbliża się groźna asteroida albo planetoida? Czy to wszystko rzeczywiście działa jak w szwajcarskim zegarku? Tak, ale złożoności tego mechanizmu nie jesteśmy (jeszcze?) w stanie pojąć. Zdarzenia w kosmosie, a wśród nich zderzenia między kosmicznymi obiektami, są elementem porządku, którego my nie dostrzegamy. Ta swego rodzaju ślepota to problem nie tylko kosmicznych skal. Mamy kłopot z ogarnianiem świata w każdej skali. Z tych ograniczeń wynika to, że dość często mylimy chaos z porządkiem. Jak to możliwe?

Wyobraźmy sobie niewielki fragment pustyni i wietrzny dzień. Pojedyncze ziarenka piasku są unoszone i opadają. Jedne blisko siebie, inne dalej. Jedne w powietrzu przebywają chwilę, inne przez długi czas. Nie ma najmniejszych szans, by przewidzieć ruch wspomnianych ziarenek. On zależy od tak wielu czynników, że największe komputery na Ziemi nie poradziłyby sobie z takim wyzwaniem. Gdy patrzy się na ten obraz, aż ciśnie się na usta słowo „chaos”. Czy ruch ziarenek piasku podrywanych przez wiatr jest przypadkowy? Na pewno jest (dla nas) nieprzewidywalny, ale nie chaotyczny. Jest w nim porządek i rządzą nim prawa fizyki. Nie trzeba wierzyć na słowo, wystarczy poczekać, aż wiatr ustanie, a wtedy naszym oczom ukaże się wydma. Ta potrzebuje swego rodzaju nieporządku. Wydma nigdy nie powstanie na idealnie płaskiej powierzchni. Potrzebna jest przeszkoda. Lokalne zaburzenie porządku. Po co? By wyhamować wiatr. Tylko wtedy niesiony przez niego piasek opadnie. Jedno ziarenko, później drugie, kolejne…

(Nie)porządek na zimno

Wystarczy rzut oka na wydmę, by zobaczyć porządek. Wydmy zawsze mają jedno zbocze łagodne, a drugie strome. Łagodnym odwrócone są w kierunku wiejącego wiatru. Rozpoznajemy wydmy poprzeczne, seify, barchany czy wydmy gwiaździste. Ich kształt zależy od wielu czynników. Wśród nich są ukształtowanie terenu, siła i kierunek wiatru oraz rodzaj (właściwości) piasku. Zależności między tymi czynnikami są tak skomplikowane, że nawet największe komputery nie są w stanie tego ogarnąć. Ale o żadnym chaosie nie ma tu mowy. Tak samo jak nie ma mowy o chaosie w procesie tworzenia się kryształów. Chyba najlepszą ilustracją jest powstawanie płatków śniegu. Nie mogłyby się pojawić w idealnie czystym powietrzu, w którym nie byłoby chociażby najmniejszego pyłku. Woda w pewnej temperaturze zamarza – to jasne – ale może przechodzić w stan stały na dwa sposoby. Lód to cząsteczki wody, które zamarzły w nieuporządkowaniu. Śnieg to kryształy wody, a więc cząsteczki, które zamarzając, zdążyły się uporządkować, znaleźć się na swoich miejscach. Płatek śniegu to nieprzewidywalny porządek. Nie ma dwóch takich samych śnieżynek, ale to nie zmienia faktu, że wszystkie są stworzone według konkretnego wzoru. Każdy płatek śniegu ma kształt sześciokąta foremnego, figury, która ma sześć kątów (wierzchołków) i której wszystkie boki są równej długości. Dlaczego? Bo cząsteczki wody w krysztale łączą się ze sobą szóstkami. Połączenie „na płasko” sześciu cząsteczek wody musi utworzyć sześciokąt, w którym w wierzchołkach są atomy tlenu. I choć płatki śniegu są sześcioramiennymi gwiazdkami, każda jest nieco inna, bo każdy płatek ma inną historię, przechodzi inną drogę w chmurze. Nie da się jej przewidzieć ani odtworzyć. Rządzi nią zbyt wiele zmiennych, ale czy można powiedzieć, że w chmurze śniegowej panuje chaos? Idealnie regularne, symetryczne i uporządkowane płatki śniegu świadczą o czymś zupełnie innym. Tak samo jak idealnie „dostrojone” do siebie planety w systemach planetarnych, które powstały z chmury materii. Czy istnieją dwie takie same gwiazdy? Czy istnieją dwa takie same układy planetarne? Nie. Każdy jest inny, mimo że wszystkie powstały na podstawie tych samych zasad fizyki.
Za mało wiemy

Co ciekawe, nie do przewidzenia czy nie do opisania jest nie tylko proces, w którym coś powstaje (układ planetarny, wydma, kryształ…), ale także sam moment, w którym to powstawanie się zaczyna. Zainicjowanie wielu procesów wiąże się z nieprzewidywalną sytuacją. W przypadku płatka śniegu musi być pyłek, jakieś zanieczyszczenie. Podobnie sprawa się ma ze wszystkimi kryształami. Woda w garnku nie zacznie się gotować, o ile na ściankach garnka nie znajdzie się jakaś mała rysa. W idealnie gładkim garnku idealnie czysta woda może być w stanie ciekłym nawet wtedy, gdy jej temperatura dawno przekroczyła 100 st. C. Lawina rozpoczyna się od niewielkiego zaburzenia. Podobnie jak burza. Pioruny uderzają w sposób nieprzewidywalny, ale na pewno nie przypadkowy. Choć kształt błyskawic zdaje się na to nie wskazywać, w rzeczywistości ładunki elektryczne obierają drogę, która gwarantuje najmniejszy opór elektryczny. Skąd ładunki wiedzą, w którą stronę się przemieszczać? Przed właściwym wyładowaniem z chmury wylatuje niewielka „paczka” ładunków, która sprawdza drogę o najmniejszym oporze. Ładunki z błyskawicy, którą widzimy, są prowadzone niemalże jak po sznurku. Wszystko w idealnym porządku, według ściśle określonych reguł. Choć z zewnątrz wygląda to na chaos i przypadek.

Układ Słoneczny potrzebuje 250 mln lat, by zrobić pełny obrót wokół centrum galaktyki Drogi Mlecznej. Ten ruch ma oczywiście swoje konsekwencje. Zmieniające się kosmiczne otoczenie powoduje, że naruszana jest subtelna równowaga między Słońcem a pozostałymi obiektami w naszym układzie planetarnym. Tego oczywiście nie da się przewidzieć, ale zdarza się, że to naruszenie równowagi skutkuje wzmożoną aktywnością komet. Te częściej niż zwykle wylatują w kierunku Słońca. Zwiększa się przez to szansa na kolizję z Ziemią. Co oznaczałoby takie zderzenie? Chaos? To chyba nie jest dobre słowo. Dzięki takim kolizjom w przeszłości dzisiaj na Ziemi jest woda. Patrząc na przepiękny krajobraz z wodą, piaskiem i palmami w tle, warto sobie zdać sprawę, że tę wodę przyniosły komety, piasek to skruszone skały, a palma czy jakikolwiek inny żywy organizm na tej planecie są zbudowane z cząsteczek chemicznych, których ruch wciąż jest dla nas chaotyczny i nieprzewidywalny. Z chaosu w pewnym sensie wynika porządek. Widząc ten porządek, harmonię, warto sobie zdać sprawę z tego, że w naszym świecie tak naprawdę nic nie jest chaotyczne. Wszystko jest podporządkowane prawom natury. Wszystko jest uregulowane i przewidywalne. Kłopot w tym, że my tego porządku często nie dostrzegamy.

 

Tekst ukazał się w Tygodniku Gość Niedzielny

 

1 komentarz do Ład czy chaos?

Kryształ Wikingów działa !

W każdej legendzie jest trochę prawdy. Od lat naukowcy (i żeglarze) zastanawiali się jak Wikingom udawało się tak skutecznie nawigować w czasie rejsów po morzach północnych, po Atlantyku czy Morzu Śródziemnym. Nie mieli kompasu, mgły często zasłaniały niebo, a w miejscu w którym mieszkali, przez pół roku nie było nocy (więc nie mogli nawigować obserwując gwiazdy).
Legendom o słonecznym kamieniu, którym miał się posługiwać m. in. król Olaf nie dawano wiary. Kamień do nawigacji? Dajcie spokój.

Wikingowie byli w swoim czasie (od roku 900 do roku 1200) panami mórz i oceanów. Byli najdoskonalszymi żeglarzami na Ziemi. W średniowieczu swobodnie pływali nie tylko po morzach północy, ale także po Oceanie Atlantyckim czy po Morzu Śródziemnym. Setki lat przed Kolumbem dotarli też do Ameryki. Od lat naukowcy (i żeglarze) zastanawiali się jak Wikingom udawało się tak skutecznie nawigować w czasach, w których nie znali igły magnetycznej (kompasu). Legendom o słonecznym kamieniu, którym miał się posługiwać m. in. król Olaf nie dawano wiary. Kamień do nawigacji? Dajcie spokój.

Przepuszczą, albo nie

Zrozumienie zasad nawigacji ludów północy było tym trudniejsze, że Wikingowie – z racji miejsca w którym mieszkali, a więc Islandii czy wybrzeży dzisiejszej Szwecji i Norwegii – pływali głównie po morzach północy. To obszary o bardzo dużym zachmurzeniu, a to uniemożliwia astronawigację. Na dalekiej północy, przez pół roku nocy w ogóle nie ma. Często występują też mgły, a linia brzegowa, z powodu lodowców i gór lodowych często się zmienia. I jak w takich warunkach nawigować? Jak wyruszyć tak daleko i – co ważniejsze – wrócić do domu?

Pierwszą osobą, która legendy próbowała zweryfikować legendy był duński archeolog Thorkild Ramskou. Był rok 1967, a Ramskou twierdził, że „sólarsteinn”, czyli tzw. słoneczny kamień istniał naprawdę i był nim szpat islandzki (odmiana kalcytu), występujący powszechnie na Islandii (zajmowanej przez Wikingów). Co to takiego? Fale elekto-magnetyne, w tym światło, mogą być uporządkowane, albo chaotyczne. Źródłem światła uporządkowanego jest np. laser. Za to już zwykła żarówka daje światło, które składa się z fal nieuporządkowanych. Choć nasze oko nie wykrywa polaryzacji, nie widzi czy fala która w nie wpada jest spolaryzowana czy nie, oczy niektórych zwierząt są na to wrażliwe. Np. niektórych owadów. Ponadto w przyrodzie są materiały, które działają jak filtry, i falę „ustawioną” w jednym kierunku przepuszczają, a w innych kierunkach nie.

Jak to sobie wyobrazić?

Gdyby przywiązanym do drzewa (płotu,… czegokolwiek) sznurkiem machać w kierunku góra – dół, powstałaby na nim fala.  Można też sznurkiem machać lewo – prawo. Też mielibyśmy falę. W końcu, sznurkiem można machać raz góra – dół, a raz lewo – prawo. A teraz na drodze sznurka ustawmy w pionie dwie deseczki. Tak, żeby sznurek swobodnie przechodził pomiędzy nim. Deseczki zadziałają jak każdy materiał polaryzujący. Jeżeli są ustawione w pionie, „przepuszczą” tylko falę, która powstanie na sznurze w czasie machania góra – dół. Nie przepuszczą fali lewa – prawa. Identycznie działają niektóre kryształy gdy przepuścić przez nie światło. Przepuszczą tylko te fale, które są zgodne z polaryzacją danego kryształu. Może się też zdarzyć tak, że kryształ nie przepuści światła w ogóle. To bardzo widowiskowe, bo w zależności od położenia kryształu, raz jest on przezroczysty, a za chwilę czarny jak węgiel. Zdaniem – wracając do Wikingów – duńskiego archeologa, Thorkilda Ramskou, takich kryształów używali właśnie Wikingowie do nawigacji. Ciekawa koncepcja, ale gdy powstała, była rozważaniem czysto teoretycznym, nikt jej nie sprawdził.

To działa!

Zresztą kryształów które polaryzują światło jest więcej. Niektóre z nich, (m. in. turmaliny i kordieryty) występują w Skandynawii. Obracanie nimi pozwala stwierdzić z jakiego kierunku padają promienie słoneczne, czyli gdzie jest Słońce, nawet wtedy, gdy zasłania je chmura, albo gdy panuje gęsta mgła.

W 2005 roku naukowcy z Węgier i Szwecji (Gábor Horváth z Uniwersytetu Eötvös w Budapeszcie i Susanne Ĺkesson Lund University) wybrali się z polaryzującym kryształem w rejs lodołamaczem po Oceanie Arktycznym. Rejs trwał kilka dni, w czasie których wielokrotnie panowała pogoda uniemożliwiająca astronawigację. Badacze udowodnili, że niezależnie od pogody, dzięki kryształowi można wyznaczyć strony świata. A to wystarczy by skutecznie pływać po morzach i oceanach (trafiając zawsze tak gdzie chce się trafić). Cztery lata później w czasopiśmie Science opublikowano artykuł napisany przez uczonych z francuskiego Universite de Rennes 1, którzy skonstruowali pełny przyrząd którym mogli posługiwać się Wikingowie. Jego sercem jest właśnie kamień słoneczny czyli „sólarsteinn”. Z pomiarów (a nie szacunków!) jakich dokonali Francuzi wynika, że wyznaczona dzięki kryształom dokładność położenia Słońca może wynieść około 1 proc. Nawet wtedy, gdy Słońce znajduje się już za horyzontem (o ile nie jest jeszcze kompletnie ciemno).

Brak komentarzy do Kryształ Wikingów działa !

Skąd dwa słońca?

Nad Lublinem zaświeciły dwa słońca. Tak to przynajmniej wyglądało. Skąd się wzięły?

Wydawałoby się, że nic szczególnego. Kryształki lodu, krople wody czy pyłki zawieszone w atmosferze. Przy odrobinie szczęścia i czasami wytrwałości mogą być jednak źródłem niezapomnianych wrażeń. Podwójne słońca, pierścienie, słupy, miraże, zielone zachody i glorie. Dzisiaj kilka słów o dwóch słońcach, które pojawiły się na niebie w okolicach Lublina.

Ze wszystkich zjawisk optycznych najciekawsze, najbardziej spektakularne, ale też najtrudniejsze do zaobserwowania są te, które występują w wyższych partiach atmosfery. Tam, gdzie promienie Słońca są załamywane, rozpraszane lub odbijane nie na kropelkach wody, tylko na kryształkach lodu. Wszystkie krople wody mają podobny kształt i takie samo ułożenie w przestrzeni w czasie drogi z chmury na ziemię. W przypadku kryształów podobna sytuacja nie występuje, bo kryształ kryształowi nierówny.

W zależności od temperatury i wilgothalo - słońceności otoczenia w chmurze mogą na przykład przeważać kryształki w kształcie graniastosłupów sześciokątnych o długości znacznie przewyższającej szerokość – przypominające małe ołówki. Przy odrobinie szczęścia można wówczas zaobserwować tzw. 22-stopniowe halo. Co to takiego?  To obwódka (pierścień) wokół Słońca, o zawsze tych samych rozmiarach kątowych. Dlaczego akurat 22 stopnie? Bo dla kryształu lodu o podstawie sześciokąta właśnie 22 stopnie są najmniejszym kątem odchylenia promieni. Wystarczy jednak, że lodowe kryształki nie będą przypominały długich ołówków, a raczej płaski, sześciokątny kafelek – i możliwość zaobserwowania 22-stopniowego halo przepadnie. Wtedy jednak być może uda się zobaczyć tzw. słońce poboczne (czyli inaczej parhelium). To właśnie to zjawisko zaszło na niebie w okolicy Lublina. Płaskie kryształki lodu nie opadają na ziemię w przypadkowych orientacjach, jak miało to miejsce w przypadku kryształków-ołówków. W rezultacie halo nie powstaje wokół słońca, tylko po jednej z jego stron. Słońce i jego rozproszona nieco kopia są oddalone od siebie nadal o 22 stopnie, bo dla bryły o podstawie sześciokąta 22 stopnie to dalej minimalny kąt załamania.

Kryształki lodu są także powodem powstawania tzw. słupów świetlnych. Ale to temat na zupełnie inną notatkę. No chyba, że przyślecie zdjęcia takiego zjawiska, chętnie je wtedy opiszę.

Zdjęcia pochodzą z serwisu kontakt24.pl

 

 

Brak komentarzy do Skąd dwa słońca?

Jak zbudować kuchenkę słoneczną?

Kuchenka słoneczna może działać cały rok. Co prawda zimą czy jesienią gotowanie w niej potraw zajmie nieco więcej czasu, ale wciąż jest możliwe. W takim urządzeniu gotuje bowiem nie wysoka temperatura otoczenia, tylko promienie słoneczne. Warunkiem działania kuchenki jest więc bezchmurne niebo, a nie upał.

Słońce dostarcza na powierzchnię Ziemi ogromną ilość energii. Co prawda tylko jej część przedziera się przez atmosferę, ale to i tak bardzo dużo. Gdyby wydobyć wszystkie paliwa kopalne (węgiel, ropę i gaz), zmagazynowana w nich energia równałaby się energii dostarczanej Ziemi przez Słońce zaledwie przez 50 dni.

Energię słoneczną wykorzystują rośliny w procesie fotosyntezy. My budujemy elektrownie słoneczne, ale w ten sposób na prąd czy ciepło przerabiamy zaledwie tysięczne części energii jaka dociera do powierzchni Ziemi. Jednym ze sposobów jej wykorzystania jest wybudowanie kuchenki słonecznej. Urządzenia, które wykorzystuje energię niesioną przez promienie Słońca do podnoszenia temperatury w garnku czy na patelni.

1. Umieść jeden karton w drugim, a pomiędzy ścianki włóż pogniecione gazety. Będą służyły jako izolator.

1

2. Wewnętrzny karton wyłóż czarnym matowym papierem lub folią. Następnie wytnij z kartonu cztery kwadraty, których bok będzie tej samej długości co bok większego kartonu. Przyklej do jednej z powierzchni kwadratów aluminiową srebrną folię. Staraj się aby folia była gładka, by nie miała żadnych nierówności. Ma być jak lustro.

2

3. Przyklej kartonowe kwadraty do brzegów większego kartonu tak, by były skierowane folią do góry…

3

4. … a następnie umieść je pod kątem 45 st. do pionu (albo podłoża). Boki kuchenki można podtrzymać na drewnianych nóżkach, albo na sznurkach, łączących je ze sobą. Kąt 45 st. gwarantuje, że największa ilość promieni słonecznych będzie kierowana do środka kuchenki, a to oznacza najwyższą temperaturę w jej środku.

4

5. Kuchenka gotowa. Możesz do niej włożyć garnek z daniem, które ma być ugotowane.

5

Co ważne, kuchenka może działać nie tylko latem. Co prawda zimą czy jesienią gotowanie w niej potraw zajmie więcej czasu, ale wciąż jest możliwe. W solarnej kuchence gotuje bowiem nie wysoka temperatura otoczenia, tylko promienie słoneczne. Warunkiem działania kuchenki jest więc bezchmurne niebo, a nie upał.

Rysunki w artykule pochodzą z serwisu wikiHow.com

3 komentarze do Jak zbudować kuchenkę słoneczną?

Dlaczego nam gorąco?

Lato powoli się kończy i zaczynamy tęsknić za upałami. Tymi samymi upałami, które były jeszcze kilkanaście dni temu takie uciążliwe. Dlaczego letnie temperatury są dla nas tak kłopotliwe, skoro jako gatunek wyewoluowaliśmy w Afryce, w klimacie nieporównywalnie gorętszym niż nawet najcieplejsze nasze polskie lato?

Nasze ciało ma temperaturę niecałych 37 st. C. Jesteśmy stałocieplni, a więc ta temperatura jest w miarę możliwości przez organizm utrzymywana. Gdy staje się to niemożliwe, zaczynamy wpadać w kłopoty. Zarówno wtedy, gdy temperatura ciała zaczyna spadać, jak i wtedy, gdy zaczyna rosnąć. Ale o tym za chwilę. To co może dziwić to fakt, że skoro nasze ciało ma ponad 36 st. C. dlaczego przy temperaturze np. 32 st. już czujemy dyskomfortowy gorąc. Na logikę, powinno nam być zimno, przecież „na zewnątrz” jest wciąż o 4 st C zimniej niż „w środku”.

Zaczęło się w Afryce

Nasze ciała, to jak wyglądają i jak funkcjonują, ukształtowały warunki jakie panują w Afryce. Domem naszych przodków była afrykańska sawanna. Żar lał się z nieba, było sucho, a cień był luksusem. Tak żyliśmy przez kilka milionów lat. I do takich warunków jesteśmy fizjologicznie  przystosowani. Człowiek z Afryki wyszedł zupełnie niedawno, nie więcej niż 150 tys. lat temu. W tak krótkim czasie ewolucja nie była w stanie przystosować np. Eskimosów do innych warunków środowiskowych. Gdyby rozebrać Eskimosa, w swoim środowisku, przeżyłby zaledwie kilka minut. Komfort cieplny, bez ubrań, odczuwamy w temperaturze około 25 st. C. W Polsce średnia roczna temperatura wynosi tymczasem około 8 st. C. W lecie nie więcej niż 18 st C. A to znaczy, że żyjemy w miejscu, do którego nie jesteśmy fizjologicznie przystosowani. Choć niektórych może pocieszać to, że niektórzy mają znacznie gorzej.

Do jakich temperatur nasz organizm jest zatem stworzony? Przyjmuje się, że zakres temperatur w jakim możemy funkcjonować to kilkanaście stopni „od dołu” do około 50 st. C „od góry”. Tak wysokie temperatury nie są dla organizmu człowieka problemem, o ile ma pod dostatkiem wody i o ile powietrze wokoło jest suche. Woda i suche otoczenie (powietrze) gwarantuje, że prawidłowo działa system chłodzenia, czyli pocenie. Odwodniony organizm nie ma czym się pocić. Gdy powietrze jest wilgotne, woda z powierzchni skóry nie chce parować. I tutaj właśnie tkwi odpowiedź, na zadane wyżej pytanie. W 30 st. C czujemy się źle, bo w naszej części świata jest zbyt wilgotno. Ta sama temperatura w klimacie suchym nie stanowiłaby problemu. Owszem, pot ściekałby nam po plecach, ale wraz z jego parowaniem, temperatura skóry obniżałaby się. System chłodzenia, zapewniałby komfort.

Chłodząca woda

Woda obniża temperaturę powierzchni z której paruje, bo do wyparowania potrzebuje energii. Gdy wyjdziemy mokrzy spod prysznica, albo z kąpieli w jeziorze, mimo wysokiej temperatury powietrza, może nam być chłodno. Takie uczucie będzie nam towarzyszyło dopóki nie wyschniemy. Człowiek potrafi wypacać aż litr wody na godzinę! Integralną częścią tego sprawnego systemu jest kilka milionów gruczołów potowych na ciele każdego z nas. Te nie działałyby tak skutecznie, gdyby były przykryte włosami. Dlatego, z drobnymi wyjątkami, nasze ciało jest nagie. To, że najwięcej włosów mamy na głowie, nie jest przypadkiem. W wyprostowanej pozycji, to na głowę właśnie świeci Słońce. Natura zadbała o to, by ją jak najlepiej izolować. Gdyby ludzie chodzili na czworakach, promienie słoneczne padałyby na ponad 20 proc. powierzchni ciała. W pozycji pionowej ogrzewają najwyżej kilka procent. Innymi słowy, wyprostowana, dwunożna postawa to kolejny dowód na przystosowanie do upałów a nie chłodów.

Ale wracając do gorącego lata. Gdy w wysokich temperaturach system chłodzenia nie nadąża, pozostaje schładzanie się z zewnątrz (zimna kąpiel), albo izolacja (cień, nakrycie ciała). Co jeżeli i to nie pomoże? Najkrócej mówiąc, czeka nas śmierć. Temperaturą krytyczną dla mózgu jest 40,5 st. C. Przy 41,5 st. C umieramy, bo w naszych komórkach ścina się białko. Ścina (fachowo mówiąc dochodzi do procesu denaturacji), znaczy, że zmienia swoją strukturę. Biorąc pod uwagę fakt, że białka to podstawowy budulec naszego ciała, w praktyce oznacza to, że organizm przestaje funkcjonować. I to równocześnie na wielu poziomach, od poziomu pojedynczych komórek rozpoczynając.

A co z organizmem człowieka dzieje się, gdy jest za zimno? Próbuje sam się ogrzać, przez szybkie drgania niektórych mięśni. To dreszcze. Mięśnie pracując, podnoszą swoją temperaturę. Gdy jest jednak za zimno, nawet, gdybyśmy się trzęśli jak osiki, nasze mięśnie nie są w stanie naprodukować wystarczającej ilości ciepła. I wtedy pozostaje odizolowanie się od niskiej temperatury (ubranie), albo znalezienie źródła ciepła. Jeżeli nie uda się tego zrobić, podobnie jak w przypadku przegrzania, czeka nas śmierć. Choć nie tak szybka jak w przypadku zbyt wysokiej temperatury.

Za ciepło, za zimno

I ostatnia sprawa. Dlaczego czujemy że nam gorąco nawet wtedy, gdy temperatura powietrza jest niższa, niż temperatura ciała? W pewnym sensie organizm człowieka jest maszyną, która przez to że działa, sama siebie ogrzewa. To nie tak, że są w nas specjalne „urządzenia”, których celem jest tylko i wyłącznie produkcja ciepła, które ma podtrzymywać stałą temperaturę. To raczej dzieje się przy okazji i na wielu poziomach. Wnętrze komórki, to jedna wielka fabryka. Każdy narząd ludzkiego (i nie tylko) ciała, ma konkretne zadanie do spełnienia. Serce pompuje krew, nerki ją oczyszczają, płuca są odpowiedzialne za dostarczenie tlenu krwi, a wątroba jest połączeniem magazynu, zakładu przetwórczego i fabryki odpowiedzialnej za wytwarzanie wielu niezbędnych do funkcjonowania ciała substancji. W każdym skrawku naszego ciała mają miejsce nieustanne reakcje chemiczne, których skutkiem najczęściej są reakcje fizyczne. Jesteśmy w ciągłym ruchu. Wszystko jest w ciągłym ruchu. Ten ruch – z kolei – powoduje wzrost temperatury. W największym skrócie można więc powiedzieć, że nasze ciało ogrzewa się samo poprzez reakcje, które do tego funkcjonowania są niezbędne. Ilość energii cieplnej jaką produkujemy jest całkowicie wystarczająca, by zapewnić coś w rodzaju równowagi, gdy temperatura powietrza wynosi około 25 st. C. Gdy temperatura jest wyższa, organizm musi włączyć chłodzenie. To wtedy powstaje wrażenie upału. Najpierw lekki, ale rosnący wraz ze wzrostem temperatury dyskomfort powoduje, że szukamy cienia, chłodnego otoczenia czy miejsca w którym jest ruch powietrza. W ten sposób wspomagamy naturalny system regulowania temperatury.

Poniżej 20 st C, potrzebne jest dodatkowe ogrzewanie. I znowu, moment w którym „system grzewczy” jest włączany, mózg sygnalizuje nam poprzez odczuwanie chłodu. Przy 20 st C nie jest to odczucie dokuczliwe, ale już w temperaturze 15 st C zaczyna nam być zimno. Chodzi o to samo, o co chodziło w przypadku zbyt wysokich temperatur, czyli o znalezienia cieplejszego miejsca, zakrycie odsłoniętych części ciała czy przejście do miejsca, w którym nie ma ruchu powietrza.

Człowiek rodził się w suchym i słonecznym klimacie. Po to by migrować w rejony w których temperatura jest zbyt niska, musiał się nauczyć korzystać z energii słonecznej zmagazynowanej w roślinach, a pośrednio także w zwierzętach (np. spalać drewno, a później paliwa kopalne). Musiał się także nauczyć wytwarzać ubrania. Bez nich, pomarlibyśmy z zimna. Nie udałoby się to, gdyby nie inteligencja „żyjąca” w mózgu. Ciekawe, bo to właśnie mózg trzeba szczególnie chronić przed przegrzaniem.

6 komentarzy do Dlaczego nam gorąco?

Lanie wody

Dlaczego wylana na rozgrzaną blachę woda nie paruje? I dlaczego gorąca woda szybciej zamraża się niż zimna?
Czy o wodzie można napisać coś interesującego? Przeczytaj, a dowiesz się rzeczy, o których nie miałeś zielonego pojęcia.

Co się stanie, gdy wylejemy powiedzmy szklankę wody na mocno rozgrzaną metalową blachę? Np. taką w tradycyjnym piecu. Usłyszymy głośny syk i gwałtowne parowanie. To logiczne i oczekiwane. A teraz proszę na tą samą rozgrzaną blachę wylać wodę w małych ilościach. Np. strzepnąć wodę z mokrej dłoni, albo wypuścić wąski strumień wody ze strzykawki. Można by oczekiwać, że mała ilość wody na gorącej blasze wyparuje szybciej niż duża ilość. A tu niespodzianka. Woda w małych ilościach na gorącej powierzchni nie paruje. Wodne kulki po blasze poruszają się jak pszczoły na łące, bez zauważalnego ładu, to w te, to wewte. Czasami nawet podskakują.

Pułapka na parę

Co się więc dzieje?  Spadająca kropelka wody przy zetknięciu z gorąca blachą zaczyna parować, ale tylko nieznacznie. Paruje dolna część kropli, bo to ona bezpośrednio styka się z gorącą powierzchnią. W ten sposób powstała para tworzy pomiędzy blachą a kroplą coś w rodzaju poduszki. Woda nie styka się już bezpośrednio z blachą, tylko leży na izolującej parowej poduszce. To powoduje, że energia (temperatura) gorącej powierzchni nie jest przekazywana kropli. To niesamowite, bo grubość „parowej poduszki” wynosi znacznie mniej niż milimetr (od 0,1 do 0,2 mm). Jak to się dzieje, że tak cieniutka izolacja wystarczy, że tak mała ilość pary nie dopuści do „przedostania” się energii z gorącej blachy do małej kropelki wody? Gaz (a para wodna jest gazem) jest kiepskim przewodnikiem energii (temperatury). Przekaz energii z blachy przez poduszkę pary do kropli wody następuje, ale bardzo wolno. W końcu wrzucona na rozgrzaną blachę kropla wyparuje (zmniejszając się coraz bardziej, w którymś momencie zniknie) ale nastąpić to może dopiero po kilkudziesięciu sekundach, a nie jak można by się spodziewać – natychmiast. Co więcej, im powierzchnia blachy cieplejsza, tym dłużej trwa taki „kroplowy taniec”. Pozostaje jeszcze wyjaśnienie trzech kwestii. Dlaczego para spod kropli nie ucieknie na boki, dlaczego poduszka parowa nie tworzy się pod dużą ilością chluśniętej na blachę wody i dlaczego kropla na gorącej blasze tak gwałtownie się porusza. Para nie ucieknie bo kropla od spodu nie jest płaska, tylko wklęsła. Więcej pary mieści się w środku, niż na brzegach kropli. Gazowa poduszka powoduje, że pomiędzy rozgrzaną powierzchnią a kroplą nie ma tarcia. Gwałtowne ruchy kropli spowodowane są tym, że dolne warstwy kropli parują nie w sposób ciągły, tylko gwałtowny i nierównomierny ze wszystkich stron. I ostatnia sprawa, chluśnięta na blachę woda wyparuje, ale poduszka parowa wytworzy się tylko pod kropelkami, właśnie dlatego, że one od dołu nie są płaskie i tworzą coś w rodzaju pułapki na parę. Wszystko co dzieje się z kroplą wody na rozgrzanej blasze wyjaśnił w 1756 roku niemiecki lekarz i fizyk Johann Leidenfrost (stąd zjawisko Leidenfrosta).

Raz ciepło, raz zimno

Izolująca warstwa gazu wytwarza się nie tylko pomiędzy rozgrzaną powierzchnią a kroplą wody, tylko pomiędzy obiektami o sporej różnicy temperatur. Przykłady? Wylanie ciekłego azotu czy ciekłego tlenu na powierzchnię stołu w temperaturze pokojowej spowoduje, że te dwie ciecze nie wyparują od razu, tylko „skulkują się” i będą zachowywały się tak jak woda w niewielkich ilościach wylana na gorącą blachę. Ciekły azot ma temperaturę około minus 200 st. C. Teoretycznie włożona do niego dłoń (o temperaturze około + 37 st. C) powinna natychmiast ulec poważnemu odmrożeniu. Tymczasem, o ile rękę w azot wsadzi się na krótko, odmrożeń nie będzie. Dlaczego? Bo pomiędzy skórą a ciekłym azotem wytworzy się cienka warstwa gazowego azotu, który jest swego rodzaju izolacją. Ta izolacja nie jest doskonała, więc dłuższe przytrzymanie dłoni w ciekłym azocie może być niebezpieczne. W Internecie można znaleźć też filmiki na których eksperymentator wkłada palec do naczynia z ciekłym ołowiem. Temperatura tego metalu  w stanie ciekłym wynosi przynajmniej 327 st. C. A temperatura palca około 37 stopni. O ile palec jest mokry, jego włożenie w ołów na krótką chwilę nie będzie groźne. Skóra będzie chroniona przez cieniutką warstwę pary wodnej. To ostatnie doświadczenie nie należy chyba do najbezpieczniejszych, więc lepiej na własną – nomen omen rękę – go nie przeprowadzać.

Lody zawstydziły fizykę

Woda może naprawdę zaskakiwać. Nie tylko nas, ludzi nie zajmujących się nauką, ale nawet naukowców.

Erasto Mpemba, mieszkający w Tanzanii 13latek uwielbiał lody. Podgrzewał mleko, dosypywał cukru, dolewał sok owocowy, wszystko mieszał ze sobą i zamrażał.  By nie zepsuć zamrażarki, najpierw swoją miksturę schładzał w lodówce. Pewnego razu gorące mleko wsadził jednak, bez schładzania, od razu do zamrażarki. Gdy po jakimś czasie otworzył zamrażalnik, okazało się, że lody są już dawno zrobione. „Tak szybko?” – zdziwił się. Zrobił prosty eksperyment. Do dwóch takich samych pojemników wlał gorącą i zimną wodę i obydwa wstawił do zamrażarki. Woda gorąca zamroziła się szybciej. Był rok 1963. Gdy Erasto Mpemba zapytał dlaczego tak się dzieje swojego nauczyciela fizyki, ten go wyśmiał. Ta sama reakcja spotkała go rok później, już jako ucznia liceum. Pewnego dnia do szkoły Erasto przyjechał profesor Denis G. Osborne, fizyk z pobliskiego uniwersytetu. Po jego wykładzie (który dotyczył zupełnie innych zagadnień) Mpemba opowiedział o swoich dobrze już udokumentowanych obserwacjach. Koledzy z klasy zaczęli się śmiać, ale profesor Osborne obiecał sprawę zbadać (choć jak później przyznał nie wierzył licealiście).  Osborne przeprowadził kilka eksperymentów i… potwierdził obserwacje Erasta. W 1969 roku ukazała się profesjonalna praca obydwu panów (ucznia i nauczyciela) opisująca tzw. efekt Mpemby. Woda gorąca rzeczywiście szybciej się zamraża niż woda zimna. Nie pierwszy raz intuicja może wyprowadzić na manowce. Przecież ciepła ciecz, zanim się zamrozi powinna najpierw się schłodzić, podczas gdy ta która jest chłodna tego nie potrzebuje. Jak całą sprawę wytłumaczyć? W przeciwieństwie do opisanego wyżej zjawiska Leidenfrosta, tutaj naprawdę trudno o jednoznaczne wyjaśnienie. Od ukazania się publikacji powstało kilka teorii, ale żadna do końca nie jest satysfakcjonująca. Wiadomo że woda, która się gotowała jest mniej nasycona gazami. Ciecz z mniejszą ilością rozpuszczonych w niej gazów (a więc ta ciepła), zamarza szybciej. W czasie podgrzewania wody wytrącają się też sole mineralne (stąd osad na grzałce czajnika). A te obniżają temperaturę zamarzania. Dlatego zimą posypuje się chodniki i ulice solą. Innymi słowy, chłodna woda zamarza w niższej temperaturze niż ta, która była przegotowana. Do tego wszystkiego niektórzy wyliczają to, że na ściankach naczynia z ciepłą wodą osadza się szron (na ściankach zimnego tylko w śladowych ilościach), a to powoduje, że chłodzenie jest bardziej efektywne. Ciepła woda zacznie więc zamarzać od ścianek (i dna) naczynia, podczas gdy zimna od powierzchni. Ten pierwszy sposób jest znacznie bardziej efektywny. Poza tym ciepła woda paruje, a to w skrócie oznacza szybkie ochładzanie. Dlaczego? Do parowania potrzebna jest energia. Wychodząc z jeziora, wanny czy prysznica odczuwamy zimno tak długo aż nasza skóra się nie wysuszy. Dzieje się tak, bo parująca woda ochładza naszą skórę pobierając z niej energię. No i ostatnia sprawa. W „ciepłym naczyniu” wody do zamarznięcia jest mniej, bo część wyparowała. Woda zimna też paruje, ale bardzo, bardzo wolno.

Wiele pomysłów, ale żaden do końca nie tłumaczy efekt Mpemby. A może każde z tych wytłumaczeń jest w części prawdziwe? Tak czy inaczej nawet w czymś tak powszechnym jak woda, jest jeszcze sporo do odkrycia. I może kiedyś uda się zrozumieć, dlaczego na mrozie rury z ciepłą wodą pękają częściej niż rury z zimną. Dlaczego lodowisko lepiej się robi z ciepłej wody i dlaczego w czasie mrozu mycie samochodu ciepłą wodą szybko prowadzi do popękania lakieru na karoserii.

2 komentarze do Lanie wody

Woda jest wszędzie

Po raz kolejny potwierdzono, że wody we wszechświecie jest bardzo dużo. Właśnie odkryto największy z dotychczas znanych jej zbiorników.

Po raz kolejny potwierdzono, że wody we wszechświecie jest bardzo dużo. Właśnie odkryto największy z dotychczas znanych jej zbiorników.

Odkrycie dotyczy ogromnego obłoku pary wodnej, jaki naukowcy z California Institute of Technology, USA odkryli wokół oddalonego od Ziemi o 12 miliardów lat świetlnych kwazaru. Kwazar to rodzaj galaktyki, która otacza obszar czarnej dziury.
Dokładne obliczenia wskazują, że gdyby całą tą parę wodną skroplić, byłoby jej 140 bilionów (tysięcy miliardów) razy więcej niż wody we wszystkich ziemskich oceanach. Masa odkrytego wśród gwiazd „zbiornika wody” wynosi 100 tysięcy razy więcej niż masa Słońca. – To kolejny dowód, że woda jest wszechobecna we wszechświecie – powiedział Matt Bradfort, naukowiec z NASA

lunasyssolar_europa01_02Popękany lód na powierzchni Europy – jednego z księżyców Jowisza.

Do wyboru: lód, woda i para

Naukowców nie dziwi sam fakt znalezienia wody, ale jej ilość. Cząsteczka wody (dwa atomy wodoru i jeden atom tlenu) jest stosunkowo prosta i występuje we Wszechświecie powszechnie. Bardzo często łączy się ją z obecnością życia. To spore uproszczenie. Faktem jest, że życie jakie znamy jest uzależnione od obecności wody. Ale sam fakt istnienia gdzieś wody nie oznacza istnienia tam życia. Po to by życie zakwitło, musi być spełnionych wiele różnych warunków.

Woda, którą znajdują badacze dalekiego kosmosu jest w stanie gazowym, a woda niezbędna do życia musi być w stanie ciekłym. Nawet jednak ciekła woda to nie gwarancja sukcesu (w poszukiwaniu życia), a jedynie wskazówka. Takich miejsc którym badacze się przyglądają, jest dzisiaj w Układzie Słonecznym przynajmniej kilka. Woda w Układzie Słonecznym może występować – tak jak na Ziemi – w trzech postaciach. Gazowej, ciekłej i stałej. I właściwie we wszystkich trzech, wszędzie jej pełno. Cząsteczki pary wodnej badacze odnajdują w atmosferach przynajmniej trzech planet Układu Słonecznego. Także w przestrzeni międzygwiezdnej.

Woda w stanie ciekłym występuje na pewno na Ziemi. Czasami na Marsie, najprawdopodobniej na księżycach Jowisza, ale także – jak wykazały ostatnie badania – na księżycach Saturna. A na jednym z nich – Enceladusie – z całą pewnością. Gdy kilka lat temu amerykańska sonda kosmiczna Cassini – Huygens przelatywała blisko tego księżyca, zrobiła serię zdjęć, na których było wyraźnie widać buchające na wysokość kilku kilometrów gejzery. Zdjęcia tego zjawiska były tak dokładne, że badacze z NASA zauważyli w buchających w przestrzeń pióropuszach nie tylko strugi wody, ale także kłęby pary i… kawałki lodu. Skąd lód ? Wydaje się, że powierzchnia Enceladusa, tak samo zresztą jak jowiszowego księżyca Europy, pokryta jest bardzo grubą (czasami na kilka kilometrów) warstwą lodu. Tam nie ma lądów czy wysp. Tam jest tylko zamarznięty ocean. Cały glob pokryty jest wodą.

Nie tylko u nas

Skoro cała powierzchnia księżyców Jowisza i Saturna pokryta jest bardzo grubym lodem, skąd energia gejzerów ? Skąd płynna woda pod lodem ? Niektóre globy żyją, są aktywne. Ich wnętrze jest potężnym reaktorem, potężnym źródłem ciepła. Tak właśnie jest w przypadku zarówno Europy, jak i Enceladusa. Swoją drogą ciekawe co musi się dziać pod kilkukilometrowym lodem, skoro woda, która wydrążyła sobie w nim lukę, wystrzeliwuje na wiele kilometrów w przestrzeń ?

Może nie morza, jeziora czy chociażby bajora, ale lekka rosa. Wodę znajduje się także na powierzchni naszego Księżyca. Zaskakujące odkrycie to działo indyjskiej sondy Chandrayaan-1, potwierdzone przez dwie amerykańskie misje (Deep Impact i Cassini). Płynnej wody być na Księżycu nie może, bo brak tam atmosfery.
Niejedna praca naukowa powstała tez na temat wody na Czerwonej Planecie. Wiadomo że jest na marsjańskich biegunach. Nie brakuje jednak danych, że woda, nawet w stanie ciekłym, pojawia się czasowo w różnych innych miejscach planety. Zdjęcia zrobione przez sondę Mars Global Surveyer ukazały na ścianach jednego z kraterów na południowej półkuli Marsa dwie podłużne rysy powstałe w ciągu siedmiu lat, prawdopodobnie w wyniku „erozyjnej działalności cieków wodnych”.

Z badań amerykańskiej sondy Messenger, która od 2004 roku bada Merkurego wynika, że woda jest także w atmosferze pierwszej od Słońca, gorącej planety. Co z innymi planetami z poza Układu Słonecznego ? Na nich też pewnie jest mnóstwo wody. Tylko jeszcze o tym nie wiemy.
Czasopisma naukowe coraz częściej informują też o obecności wody na planetach, które znajdują się poza Układem Słonecznym. Pierwszą egzoplanetą na jakiej znaleziono wodę (w roku 2008) była HD 189733b, która znajduje się 63 lata świetlne od nas. Ta planeta to tzw. gazowy gigant. Ogromna kula gorących i gęstych gazów z płynnym wnętrzem. Gdzie tutaj miałaby znajdować się woda ? Wszędzie – twierdzą badacze. Dzięki aparaturze wybudowanej w California Institute of Technology, USA udało się odkryć, że mająca prawie 1000 st. C atmosfera zawiera duże ilości pary wodnej.

Tomasz Rożek

 

A skąd woda wzięła się na Ziemi? Odpowiedź może się wydawać zaskakująca. Najpewniej przyleciała do nas z kometami.

 

Tekst ukazał się w tygodniku Gość Niedzielny

2 komentarze do Woda jest wszędzie

Type on the field below and hit Enter/Return to search