Nauka To Lubię

Oficjalna strona Tomasza Rożka

Tag: Ziemia

Po co zmieniamy czas?

Zmiana czasu na którą godzimy się dwa razy w roku nie ma żadnego sensu. Miała sens może dwieście lat temu. Dzisiaj powoduje straty, zamieszanie i uszczerbek na zdrowiu.

Podobno na zmianę czasu z zimowego na letni wpadł autor konstytucji USA Benjamin Franklin. Gdy była ambasadorem w Paryżu zauważył, że z powodu niedostosowanej do pory dnia godziny, ludzie śpią choć słońce było wysoko, wieczorem zaś pracują oświetlając pomieszczenia świecami. Franklin był nie tylko politykiem i dyplomatą, ale także naukowcem i wynalazcą. Choć nie do końca wiadomo jak, obliczył, że gdyby przesuwać czas na wiosnę „do przodu” a jesienią „do tyłu” można by w samym tylko Paryżu zaoszczędzić 30 mln kilogramów wosku rocznie. Wosku z którego robiono świecie. Pomysł Franklina był jak najbardziej – na tamte czasy – logiczny. Ludzie używali świec, bo funkcjonowali, pracowali, bawili się czy uczyli po zachodzie słońca. Gdyby więc przesunąć godziny wstawania, a co się z tym wiąże także zasypiania, świece nie byłyby w takich ilościach potrzebne.

Raz jest, a raz go nie ma

Pomysł Franklina nie od razu został podchwycony. Pierwsi którzy go zrealizowali byli Niemcy. To były trudne czasy, I Wojna Światowa, kryzys i braki w energii, która była potrzebna do produkcji broni i amunicji. W 1916 roku po raz pierwszy w Niemczech przesunięto czas. Obywatele ogarniętego wojną kraju mieli wcześniej chodzić spać, po to by nie oświetlać swoich mieszkań po zmroku. Chwile później zmianę czasu wprowadziły inne kraje europejskie. Argumenty o oszczędnościach nie przekonały wszystkich. Mówiono o zamieszaniu w rozkładach jazdy i o tym, że jest całkiem spora grupa zawodów które wykonywać trzeba niezależnie od umownie ustalonej godziny. Tarcia pomiędzy przeciwnikami i zwolennikami zmiany czasu były tak duże, ze w wielu krajach czasowo rezygnowano z regulacji zegarków, po to by po kilku latach do pomysłu wrócić. Tak było także w Polsce. U nas po raz pierwszy przestawiono czas w okresie międzywojennym. Później ze sprawy zrezygnowano. Czas zimowy i czas letni przywrócono pod koniec lat 40tych, a później znowu z niego zrezygnowano (na prawie 10 lat). W 1957 roku zmianę czasu wprowadzono, ale w 1965 roku znowu zarzucono. Na stałe Polska jest krajem „dwuczasowym” od 1976 roku.

Danych o oszczędnościach jakie mają wynikać ze zmiany czasu, praktycznie nie ma. Są niepewne oszacowania, które na dodatek nie są wcale jednoznaczne. Oszczędność energii da się policzyć (choć nie jest to takie proste, bo w zimie i w lecie są przecież inne warunki i nie da się tych dwóch okresów bezkrytycznie przyrównać), ale jak oszacować zamieszanie związane z przestawianiem wskazówek? Pomińmy na razie to ostatnie. A pozostańmy na samych oszczędnościach energii. Jeden z nielicznych raportów na ten temat wydał ponad 30 lat temu Amerykański Departament Energii (ADE). Z jego obliczeń wynika, że zmiana czasu rzeczywiście oznacza mniejszą konsumpcję prądu. O cały 1 proc i to na dodatek tylko przez dwa miesiące, marzec i kwiecień. Później dzień jest tak długi, że dodatkowa godzina nie wpływa na mniejsze zużycie prądu. Wyniki raportu ADE podważały poważne instytucje naukowe. Uważały, ze rachunki były błędne, a o żadnych oszczędnościach nie ma mowy. Argumentowano, że każdego roku rośnie zapotrzebowanie na energię elektryczną, a tego ADE nie wziął pod uwagę w obliczeniach. To był rok 1976. Jeżeli już wtedy wyniki analiz nie były jednoznaczne, co dopiero teraz.

Oszczędności brak

Od czasów Franklina, od czasów I Wojny Światowej, ba nawet od czasów kiedy opublikowano raport Amerykańskiego Departamentu Energii, bardzo dużo się zmieniło. I tutaj dochodzimy do sedna problemu. Zmiany godziny mogą wpłynąć na oszczędność energii, ale tylko tej którą zużywa się na oświetlenie pomieszczeń. I to pomieszczeń prywatnych. Toster, czajnik bezprzewodowy czy bojler, niezależnie od godziny zużywają przecież tyle samo energii. A żelazka, pralki, komputery? Można kręcić wskazówkami do oporu, a ilość zużywanej przez te sprzęty energii i tak nie ulegnie zmianie. To samo dotyczy zresztą oświetlenia ulic (a to pobiera znacznie więcej prądu niż oświetlenie mieszkań prywatnych), które działa od zmierzchu do świtu, niezależnie od tego o której godzinie zaczyna się świt. Dzisiaj oświetlenie pomieszczeń „pożera” mniej niż 1 proc prądu który produkują elektrownie. Co więcej, choć prądu w ogóle zużywamy coraz więcej, na oświetlenie mieszkań i domów potrzebujemy go coraz mniej. Głównie dlatego, że coraz częściej korzystamy z energooszczędnych źródeł światła. A wiec co konsumuje coraz więcej? Podnosimy swój standard życia. Coraz częściej kupujemy klimatyzatory, większe lodówki, elektryczne systemu grzewcze czy sprzęty kuchenne. Nowoczesne telewizory (wielkości okna) konsumują więcej energii niż starsze ich typy. To wszystko zużywa znacznie więcej energii niż oświetlenie, a równocześnie korzystamy z tego niezależnie od wskazywanej przez zegarki godziny. Najwięcej prądu potrzebują fabryki (przemysł), transport czy kopalnie. Przestawianie wskazówek nic tutaj nie zmieni.

Rolnicy liczą straty

Jedną z najdłużej opierających się zmianie czasu grup zawodowych byli rolnicy. Dla nich ważny jest jasny poranek a nie długi wieczór. Zwierzęta nie przestawiają przecież zegarków. W USA, gdzie rząd w Waszyngtonie nie ingeruje zbyt mocno w życie obywateli, w stanach rolniczych (m.in. Arizona i Indiana) wciąż są hrabstwa, które czasu nie przestawiają. Choć powoduje to gigantyczne zamieszanie, wola obywateli jest tam świętością. W 2006 roku kilka hrabstw w Indianie zdecydowało się jednak dostosować. Dla naukowców to była idealna okazja by sprawdzić jak to z tymi oszczędnościami energii elektrycznej jest. Obszar na którym zdecydowano się po raz pierwszy zmienić czas na letni nie był duży, więc badacze z Uniwersytetu Kalifornijskiego mogli sobie pozwolić na prześledzenie rachunków za energię elektryczną każdego domostwa. I co się okazało? Nie było żadnego zysku, tylko gigantyczna strata. W sumie na stosunkowo niewielkim terenie rachunki za prąd wzrosły o prawie 9 mln dolarów. Skonsumowano do 4 proc więcej energii niż przed zmianą czasu. To nielogiczne ! Skąd się wzięły te procenty? Naukowcy zauważyli, że istotnie nieco spadła ilość energii używanej do oświetlenia domów. Równocześnie znacznie zwiększyła się ilość energii zużywanej przez klimatyzatory i ogrzewanie. To ostanie włączano, bo wcześniejszym rankiem niektórym w mieszkaniach było za zimno. Gdy wieczorem trzeba było się wcześniej kłaść spać, okazywało się, że niektóre mieszkania są zbyt nagrzane po ciepłym dniu i do komfortowego snu, trzeba je nieco schłodzić.

Dzisiaj jedynym bezdyskusyjnym zyskiem z przesuwania czasu jest bezpieczeństwo na drogach. Dzięki temu, że po południu, w czasie powrotów z pracy jest wciąż jasno, zdarza się mniej wypadków. Szczególnie tych z udziałem pieszych. Zresztą ten argument (a nie oszczędność prądu) przekonał brytyjskich parlamentarzystów na początku XX wieku do zgody na zmianę czasu. Bezpieczniej na drogach jest jednak nie przez cały okres obowiązywania czasu letniego, ale tylko w pierwszych jego miesiącach.

Policzyć da się wszystko. Ciekawe, że na razie nikt nie zrobił jednak rachunku zysków i strat związanych ze zmianą czasu. I nie chodzi tylko o pobór energii elektrycznej, ale także bezpieczeństwo na drogach, zamieszanie w transporcie lotniczym czy kolejowym oraz niedogodności zdrowotne. Z czasem coraz więcej prądu zużywać będą urządzenia ułatwiające (umilające) nam życie. Z czasem oszczędności na oświetleniu (o ile jakiekolwiek są), będą więc wraz ze zmianą czasu coraz mniejsze. A o tym, ze bez zmiany czasu da się żyć mogą zaświadczyć najliczniejsze narody Azji. W Chinach, Japonii i Indiach nikt przestawianiem zegarka nie zaprząta sobie głowy.

W Unii Europejskiej (dyrektywa UE 2000/84/EC) czas zmienia się z zimowego na letni w ostatnią niedzielę marca, a letniego na zimowy w ostatnią niedzielę października. W marcu tracimy godzinę, a w październiku zyskujemy.

 

Tekst ukazał się w tygodniku Gość Niedzielny

Brak komentarzy do Po co zmieniamy czas?

Papier czy plastik ?

Używanie której torby na zakupy ma mniejszy wpływ na środowisko – co byś odpowiedział? Pewnie, że papierowej. Ja bym taki całkiem pewny tego nie był.

Jedno jest pewne. Reklamówki czy ogólnie tworzywa sztuczne mogą być dla środowiska sporym wyzwaniem. Nie rozkładają się, w niektórych warunkach mogą być trujące. Np. wtedy gdy zostają spalone. Polska, na tle krajów europejskich, jest rekordzistą pod względem ilości zużywanych torebek foliowych. Tak jak średnia unijna wynosi niecałe 200 reklamówek na mieszkańca na rok, tak w Polsce zużywamy ich 466. Na drugim – niechlubnym miejscu – są Węgrzy z 425 torebkami na mieszkańca w ciągu roku. Ale np. nasi zachodni sąsiedzi, Niemcy, statystycznie zużywają tylko 71 foliówek. W takich krajach jak Dania czy Finlandia, jednorazówki praktycznie w ogóle nie są znane. Gdyby na sprawę spojrzeć w kontekście całej Unii, okazuje się, że Europejczycy rocznie wyrzucają około 8 miliardów torebek plastikowych. Samo wyrzucanie nie jest jednak problemem, o ile miejscem do którego reklamówki trafiają jest kosz na odpady z tworzyw sztucznych. Kłopot zaczyna się wtedy, gdy torby foliowe trafiają do lasu, pieca albo na wysypisko śmieci.

Polska na czele

Unia Europejska chce by do 2019 roku o 80 proc spadło zużycie torebek foliowych. Do 2017 r. zużycie reklamówek ma spaść o 50 proc. Chodzi o torebki jednorazowe, te z najcieńszego materiału. Łatwo powiedzieć, ale jak zrobić? No po brukselsku – chciałoby się rzec. Po prostu zakazać. Tyle tylko, że to nic nie da, a może nawet sytuację pogorszyć. Mowa bowiem cały czas o torebkach bardzo cienkich. Tych z grubszego tworzywa Unia nie chce zakazywać. Jeżeli w sklepie nie będzie jednorazówek, większość klientów zechce kupić torbę plastikową (teoretycznie) wielokrotnego użytku. Przy kolejnych zakupach torba zapewne zostanie jednak w domu, a przy kasie zostanie kupiona kolejna. Negatywny wpływ reklamówek z grubszego tworzywa na środowisko jest większy. I nawet gdyby za reklamówki wielokrotnego użytku trzeba było płacić… Czy kwota kilku czy kilkunastu groszy jest na tyle wysoka, by nauczyć klientów chodzenia na zakupy z własną torbą? To raczej mało prawdopodobne.

Alternatywą dla plastiku są torby materiałowe albo papierowe. Te pierwsze są bardzo trwałe. Nasze babcie i mamy często same robiły takie torby np. na szydełku, czy szyły je z niepotrzebnych już skrawków materiału. To było racjonalne zarówno ekologicznie jak i ekonomicznie. Tyle tylko, że dzisiaj tego nikt nie robi. Co z papierem? To mit, że torba papierowa jest dla środowiska neutralna. Prawdę mówiąc pod wieloma względami może być bardziej obciążająca niż plastikowa. Produkcja torby papierowej powoduje o 70 proc. większe zanieczyszczenie powietrza (1) oraz o 80 proc. większą emisję gazów cieplarnianych (2) niż produkcja torby plastikowej. Papier w trakcie produkcji o 50 proc. bardziej (3) zanieczyszcza wodę niż plastik. Produkcja torby papierowej pochłania cztery razy więcej energii (4) i trzy razy więcej wody (5) niż produkcja torby plastikowej. Proces recyklingu papieru zwykle kosztuje więcej energii niż produkcja nowej torby (6). Potrzeba ponad 90 proc. więcej energii (7) by przetworzyć kilogram papieru niż kilogram plastiku.

Babcie miały rację

Coś, co jest często wymieniane jako zaleta papierowych toreb czy opakowań, może być równocześnie ich wadą. Papier jest nietrwały. Innymi słowy, wytworzenie papierowej torby kosztuje energię i wodę, oznacza także korzystanie z wielu środków chemicznych. I to wszystko po to, by torba była wykorzystana tylko jeden raz! To prawda, że torby papierowe szybko się rozkładają. Ale ten rozkład w pewnym sensie oznacza marnotrawstwo. Pod tym względem dużo lepiej korzystać z toreb plastikowych. Jest tylko jeden warunek. Gdy taka torba ulegnie  zniszczeniu, powinna zostać przetworzona. W środowisku naturalnym będzie bowiem zalegać przez dziesiątki a nawet setki lat. To nie produkt jest problemem, tylko sposób w jaki z niego korzystamy.

Plastikowe śmieci stanowią około 20 proc. odpadów na wysypiskach śmieci. Torby foliowe około 1 proc. Są lekkie i dlatego są rozwiewane przez wiatr. Drażnią oko w lesie czy na drzewach. Drażnią nos, gdy są spalane. Ale ich użycie i wykorzystanie to nie ślepa uliczka konsumpcjonizmu. Opakowania plastikowe nie mają sobie równych! To dzięki nim produkty żywnościowe zachowują dłużej świeżość. Samochody zrobione z blachy i drewna byłyby drogie i niebezpieczne. W szpitalach bez tworzyw sztucznych nie dałoby się zachować sterylności. Są trwałe i to w pewnym sensie przysparza im wrogów. Bo w świecie w którym żyjemy to nie trwałość się liczy, tylko częsta zamiana. I tu pojawia się problem. Bo za chęcią zmiany nie idzie w parze świadomość segregowania śmieci. I świadomość tego, że tworzywa sztuczne są cennym surowcem wtórnym. Można je wykorzystać jako paliwo lub przerobić na granulat i używać do produkcji worków na śmieci, ubrań a nawet płyt chodnikowych. Wyrzucanie plastików na wysypiska czy do lasu jest nie tylko karygodne z ekologicznego punktu widzenia, ale przede wszystkim ekonomicznego. Tworzywa sztuczne, także te z których wykonane są woreczki foliowe, są magazynem energii i surowców. W końcu tworzy się je z węgla i ropy naftowej.

Podsumowując (8): Zakazywanie produkcji czy wydawania w sklepach plastikowych torebek nie ulży środowisku, a może pogorszyć jego stan. Bo choć cieniutkich torebek będzie mniej, ich miejsce zajmą torby papierowe albo plastikowe zrobione z grubej folii. A negatywny wpływ na środowisko naturalne tych ostatnich jest dużo większy niż foliówek (9). Jakie jest zatem wyjście? Edukacja i segregacja. No i powrót do czasów naszych babć, które na zakupy zawsze chodziły ze swoją siatką.

12 komentarzy do Papier czy plastik ?

Bombardowanie z kosmosu

Małe asteroidy o średnicy około 1 metra wpadają w naszą atmosferę zadziwiająco często. NASA właśnie opublikowała raport dotyczący „bombardowania Ziemi” w latach 1994 – 2013.

Jednometrowe obiekty wpadają w atmosferę średnio co dwa tygodnie! Mniejszych obiektów nawet nie sposób policzyć. Miejsca w których dochodzi do kolizji są rozrzucone mniej więcej równomiernie po całej planecie. Z trwających 20 lat badań wynika, że w tym czasie zarejestrowano przynajmniej 556 przypadków bolidów, czyli dużych obiektów kosmicznych w atmosferze. Ich energia wynosi czasami setki miliardów dżuli. Jednym z nielicznych – w ostatnich latach – takich przypadków o którym mamy świadomość był meteor czelabiński, który w połowie lutego 2013 roku wywołał panikę nie tylko w Czelabińsku na Syberii. Jego energia wynosiła mniej więcej tyle ile energia pół miliona ton trotylu.

Meteor czelabiński zanim wszedł w ziemską atmosferę miał wielkość około 20 metrów. Rosnąca gęstość gazowej powłoczki Ziemi spowodowała jednak, że obiekt rozpadł się na mniejsze. To samo dzieje się z większością obiektów o średnicy około metra. Choć ich resztki nie „spalają” się w atmosferze całkowicie, zwykle nie są groźne dla ludzi. A wracając do wydarzenia z Czelabińska. Nawet eksperci uważali wtedy, że częstotliwość takich zdarzeń jest niewielka. Tymczasem okazuje się, że jest inaczej. Z danych NASA wynika, że obiekt podobny do czelabińskiego wchodzi w naszą atmosferę co kilka (a nie kilka tysięcy) lat. Obiekt wielkości boiska sportowego wchodzi w atmosferę średnio raz na 5000 lat. Obiekty wielkości samochodu osobowego „nawiedzają nas” średnio raz w roku. Obiekty mniejsze, o średnicy rzędu jednego metra wpadają średnio co dwa tygodnie. Te mniejsze, jeszcze częściej. Na powierzchnię Ziemi każdej doby spada ponad 100 ton kosmicznej materii. To, że mniejsze obiekty nie docierają do powierzchni planety to jasne. Ziemska atmosfera działa jak mechanizm hamujący. Ogromna energia kosmicznego obiektu jest „wytracana” ale nie znika, tylko zamieniana jest na ciepło, na ogrzewanie obiektu, a ten albo rozpada się na drobny maczek, albo po prostu topi się i wyparowuje. To dotyczy także obiektów dużych, tych metrowych. Przeważająca większość z nich rozpada się w górnych warstwach atmosfery pod wpływem dużej zmiany ciśnienia przy wchodzeniu atmosfery. Mniejsze obiekty albo topią się, albo spadają jako niegroźnie małe. Poza tym, 2/3 powierzchni planety pokryta jest oceanami, a całkiem spora pustyniami i lasami, w skrócie tereny niezamieszkałe stanowią dużą większość  obszarów Ziemi. Jakiekolwiek uderzenie pozostaje tam niezauważone.

Obiekty wielkości ziarenka piasku, o ile wejdą w ziemską atmosferę w nocy, są łatwo zauważalne nawet gołym okiem. Większe to tzw. bolidy, świecą jaśniej niż Wenus. Co ciekawe, to świecenie nie wynika z tarcia obiektu kosmicznego o cząsteczki gazów w atmosferze, tylko z silnego sprężenia powietrza przed czołem bolidu. Ogromny wzrost ciśnienia powoduje podniesienie temperatury nie tylko obiektu, ale także gazu. I to świecący gaz, a nie meteor jest tym co widać w nocy. Bolid czy meteor nagrzewa się do temperatury kilku tysięcy stopni Celsjusza. Szybkiej zmianie ciśnienia często towarzyszy także grom dźwiękowy.

NASA od wielu już lat obserwuje obiekty, które potencjalnie mogą zagrozić Ziemi (to tzw. NEO – Near Earth Object). Jako takie definiuje się te, które znajdują się w odległości mniejszej niż 50 milionów kilometrów od orbity Ziemi.Dla porównania średnia odległość Ziemia – Słońce wynosi około 150 mln kilometrów, a średnia odległość Ziemia Księżyc około 350 tys. kilometrów.

W obszarze szczególnego zainteresowania obserwatorów z NASA, tylko obiektów o średnicy 1km lub większej znajduje się około tysiąca. Ponad 950 z nich jest przez agencję (w ramach programu NEO) obserwowana. W najbliższym sąsiedztwie Ziemi ilość obiektów, których średnica wynosi 150 metrów i więcej, szacuje się na około 25 tysięcy, z czego ponad 22 tys. jest pod obserwacją.

 

Lista potencjalnie groźnych obiektów:

http://neo.jpl.nasa.gov/risks/

Więcej informacji:

http://science.nasa.gov/planetary-science/near-earth-objects/

 

 

Brak komentarzy do Bombardowanie z kosmosu

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?

Ukryty świat

Patrząc na zdjęcia satelitarne najzimniejszego z ziemskich kontynentów, czyli Antarktydy, trudno się powstrzymać od stwierdzenia „lodowa pustynia”. Tymczasem gruba warstwa lodu skrywa nieznany świat. Ostatnio pod lodem odkryto nawet wulkan.

Wyobraźcie sobie zupełnie nieznany świat. Świat taki sam jak nasz, tak samo różnorodny. Na powierzchni porównywalnej z powierzchnią Europy są góry i jeziora. Są równiny i doliny. Są wąwozy, rwące rzeki, zatoczki i fiordy. Pod grubą na kilometr warstwą lodu znajduje się nawet aktywny wulkan. Tak przynajmniej twierdzą autorzy jednego z artykułów opublikowanych w „Nature Geoscience”. Ostatni raz eksplodował kilka tysięcy lat temu, ale sejsmolodzy nie mają wątpliwości, że mógłby wybuchnąć nawet jutro. Co by się wtedy stało? Trudno powiedzieć.

Ogień pod lodem

Wszystko zależy od wielkości wulkanu i siły eksplozji. Z badań prowadzonych z powierzchni samolotu wynika, że wokół wulkanu, w głębokim lodzie, znajdują się pozostałości po poprzedniej erupcji. Chodzi głównie o warstwę popiołów. Czy siła wybuchu mogłaby przetopić kilometrowej grubości warstwę lodu? Bez problemu. W mniej pesymistycznym scenariuszu lawa wylałaby się pod lód i zaczęłaby go topić od spodu. We wspomnianym już Nature Geoscience, kilka lat temu została wydrukowana praca dotycząca erupcji innego podlodowego wulkanu. Zdaniem badaczy miał on eksplodować około 2200 lat temu, a skutkiem tego wydarzenia było wyrwanie w grubej pokrywie lodowej dziury. Na zewnątrz, na wysokość ponad 10 kilometrów buchały kłęby pary, wylatywał popiół i kawałki skalne. Także w tym przypadku część badań prowadzono z pokładu samolotu na którym zainstalowany był radar. To na nich widać podlodowy obszar zalany lawą. Potężną eksplozję potwierdziły także analizy rdzeni lodowych.

A wracając do dopiero co odkrytego wulkanu. W czasie prowadzonych w 2010 r. i 2011 r. badań w północnej części Antarktydy uczeni zarejestrowali powtarzające się wstrząsy. Ich siła była niewielka, a częstotliwość drgań na tyle mała, że od razu wykluczono, że ich źródłem jest ruch płyt tektonicznych czy pęknięcia warstwy lodu. Badacze wydedukowali, że wstrząsy muszą być efektem ruchu magmy pod ziemską skorupą. Tym bardziej, że źródło wstrząsów (a właściwie drgnięć) znajduje się na głębokości około 30 kilometrów.

Stożek wulkaniczny, którego szczyt znajduje się kilometr pod powierzchnią lodu, nie jest jedyną strukturą geologiczną, którą ukrywają lody Antarktydy. Gdyby móc pod nie zajrzeć, gdyby pewnego dnia całkowicie zniknęły (pomijając fakt, że znacząco podniosłoby to poziom światowego oceanu), naszym oczom ukazałby się niezwykle różnorodny krajobraz.

bbc_gamburtsevsJeziora i rzeki

Na wschodnim krańcu Antarktydy znajduje się potężne pasmo Gór Gamburtsewa. Rozciąga się na długości ponad 1200 km, a najwyższy jego szczyt ma wysokość 3400 metrów. Przy założeniu, że nie pokrywa jej lód. Żaden z wierzchołków pasma nie wystaje ponad powierzchnię lodu. Ich najwyższy wierzchołek znajduje się 600 metrów pod lodem. Wiele wskazuje na to, że to właśnie na zboczach Gór Gamburtsewa, 30 milionów lat temu, zaczął powstawać lodowiec, który dzisiaj skuwa cały kontynent. Pod tym lodowcem znajduje się np. podlodowe jezioro Wostok. W zeszłym roku dowierciła się do niego ekipa rosyjskich naukowców. Wostok jest jednym z prawie 400 jezior, które znajdują się pod lodami Bieguna Południowego. Te jeziora zawierają płynną wodę. Jezioro Wostok znajduje się około 4 km pod pokrywą lodu. Długość jeziora wynosi 250 kilometrów, a szerokość około 50 km. Ten słodkowodny akwen ma głębokość kilkuset metrów. Co ciekawe, wody jeziora były odizolowane od świata zewnętrznego od przynajmniej 500 000 lat! Dlaczego podlodowe jeziora nie zamarzają? Bo grube warstwy lodu powodują spory wzrost ciśnienia. Wraz ze wzrostem ciśnienia, spada temperatura zamarzania woda. Od dołu woda często jest także podgrzewana przez ciepło geotermalne. W efekcie woda w jeziorach ma temperaturę kilku stopni poniżej zera. Co ciekawe kilka lat temu okazało się, że na Jeziorze Wostok występują niewielkie przypływy. Acha, i jeszcze jedno. Bardzo często podlodowe jeziora są zasilane wodami lodlodowych rzek. Na Antarktydzie jest ich zała sieć. Niektóre pojawiają się okresowo, inne płyną cały czas.

NASA-Goddard-IceBridge-BedMap-BedMap2-Antartcia-Visual-topography-map1W którą stronę zjedzie lód?

Kilka lat temu, na spotkaniu Amerykańskiej Unii Geofizycznej, grupa naukowców z Uniwersytetu Stanowego Ohio, USA ogłosiła, że opracowuje dokładną mapę Grenlandii. Szef tej grupy prof. Ken Jezek powiedział, że chciałby zobaczyć jak wygląda Grenlandia bez śniegu i lodu. Dzisiaj już mniej więcej wiadomo. Wyspa jest krainą górzystą, tak jak sąsiadujące z nią północno – wschodnie terytoria Kanady. Czy kiedykolwiek po tych górach będzie można spacerować? Kiedyś może tak. Badania podlodowego krajobrazu właśnie w kontekście zmian klimatu, mogą mieć całkiem praktyczne znaczenie. Inaczej będą się zachowywały ogromne bloki zamarzniętej wody, gdy leżą na płaskim terenie, a inaczej gdy są osadzone na stromym wzniesieniu. W tym drugim przypadku, można się spodziewać, że z powodu podwyższającej się wokół temperatury, w pewnym momencie ześlizgną się ze skał na których są osadzone. Tym bardziej, że część wody z topiących się lodów spływa szczelinami w dół i podcieka pomiędzy stały ląd i lodowe bloki. Badając topografię i struktura gruntu pod lodem, naukowcy mogą próbować przewidzieć, jak będą się w przyszłości zachowywały duże masy lodu.

Tekst ukazał się w tygodniku Gość Niedzielny

Brak komentarzy do Ukryty świat

Ta opowieść dotyczy wszechświata…

Ta opowieść dotyczy wszechświata. Ta książka dotyczy wszechświata. Opisuję w niej to, co jest większe od człowieka. Począwszy od całego kosmosu, przez galaktyki, gwiazdy i planety, a na biologicznym życiu kończąc. Książka pt. KOSMOS, którą chcę Państwu przedstawić jest pełna moich fascynacji.

Ta opowieść dotyczy wszechświata. Ta książka dotyczy wszechświata. Opisuję w niej to, co jest większe od człowieka. Począwszy od całego kosmosu, przez galaktyki, gwiazdy i planety, a na biologicznym życiu kończąc.

wszechswiat_1

Książka KOSMOS, to pierwsza część trylogii. Drugą części, którą mam nadzieję zakończyć za kilka miesięcy, poświęcę człowiekowi, a w trzeciej, opiszę świat rzeczy małych. Bardzo małych, takich jak cząsteczki chemiczne, atomy i cząstki elementarne.

galaktyki_2

Te trzy książki będą dotyczyły wszechświata. Ale absolutnie nie będą jego kompletnym obrazem. Najwyżej wycinkiem tego co wiemy. A to co wiemy, jest wycinkiem tego co jest. Jak to wszystko pojąć? Jak to wszystko zrozumieć? Jak to sobie wyobrazić? Nie wiem czy to w ogóle możliwe. Otaczają nas rzeczy duże i małe. Niektóre są tak małe, że z trudem budujemy urządzenia, które umożliwiają nam ich podglądanie. Niektóre z tych urządzeń bardziej przypominają stację kosmiczną, niż mikroskop.

gwiazdy_3
Z kolei rzeczy duże, są tak duże, że stojąc na powierzchni Ziemi nie jesteśmy w stanie objąć ich ani wzrokiem, ani nawet wyobraźnią. A jednak istnieją. I co do tego nie ma wątpliwości. Zarówno światem w skali mikro, nano czy atto, jak i tym w skali mega, giga i tera rządzą te same zasady, działają tam dokładnie te same prawa fizyki. I te same siły. Te same, ale nie tak samo. I to kolejna fascynacja.

planety_4

Ta książka pełna jest moich fascynacji. Pełna intrygujących i zaskakujących opisów. Dla kogo przeznaczonych? Nie, nie tylko dla fizyków czy matematyków. Ale na pewno dla ludzi ciekawych świata. Niezależnie od wieku i wykształcenia. Dla tych którzy szczególnie interesują się tematem, dla tych, których udało mi się nim zainteresować, stworzyłem dodatkowe opisy na marginesach. Mniejszym drukiem podaję jeszcze więcej szczegółów i analogii. Dialogi, których w książce jest kilkadziesiąt to chyba najbardziej intuicyjny sposób na przekazywanie informacji. No i ramki. Tam zawarłem podsumowania, doświadczenia i dygresje. Najwięcej chyba czasu zajęło jednak dobranie interesujących zdjęć. Jeden obraz mówi więcej niż 1000 słów. Co ja mówię, niż 10 000 słów.

Ziemia_5

Rzeczy małe i duże powstały nie z przypadku, tylko z jakiegoś planu, jakiegoś projektu. Bez którejkolwiek z nich, konstrukcja całego wszechświata zawaliłaby się. Są jak zębatki zegara, który kiedyś został nakręcony i tyka do dzisiaj. Ten doskonale naoliwiony mechanizm jest dla nas wielką tajemnicą. Rozumiemy go w zaledwie małym wycinku. Czy kiedykolwiek poznamy w całości? Nie wiem, ale jestem pewien, że nigdy nie ustaniemy w próbach by to zrobić. A paliwem, które nas do tego napędza jest ciekawość. Coś, co powinniśmy pielęgnować u siebie ale przede wszystkim u dzieci. Bez ciekawości, zamienimy się w bezduszne istoty, którym bliżej będzie do robotów niż do ludzi.

Życie_6

>>> Zapraszam do lektury książki KOSMOS, wydanej przez wydawnictwo W.A.B. Książka jest do kupienia w księgarniach na terenie całego kraju. Można ją też kupić w wielu księgarniach internetowych. Na stronie www.NaukaToLubie.pl na bieżąco są zamieszczane informacje o terminach i miejscach spotkań autorskich.

Tomasz Rożek

 

6 komentarzy do Ta opowieść dotyczy wszechświata…

Konkurs o energii

W badanie i wdrażanie którego rodzaju energii powinniśmy w Polsce inwestować najwięcej środków i wysiłku. Uzasadnijcie proszę Waszą odpowiedź.

W odcinku  „Ekstremalna energia”, który w serii Megaodkrycia, National Geographic Channel pokaże o godzinie 22.00 w niedzielę 6 grudnia, naukowcy z kilku wiodących światowych ośrodków naukowych opowiedzą, gdzie szukają realnej alternatywy dla pozyskiwania energii z węgla, ropy i gazu. Będzie o ujarzmianiu huraganów, promieni Słońca, o geotermii, fuzji wodorowej i kilku innych pomysłach na „czystą” energię.

A teraz pytanie:

>>> Napiszcie w badanie i wdrażanie którego rodzaju energii powinniśmy w Polsce inwestować najwięcej środków i wysiłku. Uzasadnijcie proszę Waszą odpowiedź.  

Odpowiedzi wpisujcie proszę w komentarzach pod tym tekstem. Trzy najlepsze odpowiedzi zostaną nagrodzone moją najnowszą książką „Człowiek” (no chyba, że ktoś woli poprzednią „Kosmos”). Jeżeli takie będzie życzenie wygranego, chętnie napiszę imienną dedykację. 

Człowiek okłądki_II

 Regulamin konkursu:  http://naukatolubie.pl/regulamin-konkursu/

15 komentarzy do Konkurs o energii

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