psihofizika (grč.), naziv za istraživanja graničnih područja psihologije i fizike (dijelom i fiziologije), a cilj im je utvrditi pravilnosti u odnosima između fiz. fenomena kao podražaja i psih. doživljaja kao reakcija na te podražaje. Ugl. je usmjerena na osjetne doživljaje. Prvi tragovi p. mogu se nazreti u nekim fotometrijskim istraživanjima P. Bouguera (1698–1758). Njegov nastavljač E. H. Weber (1795–1878) utvrđuje 1834. na području težinskih osjeta zakon o pravilnom odnosu između rasta intenziteta osjeta i podražaja (Weberov zakon). Osnivačem p. drži se G. Th. Fechner (1801–1887), koji je u istraživanju raznih područja osjeta donio poznati Fechnerov zakon: aritmetičkoj progresiji intenziteta osjeta odgovara geometrijska progresija jačine podražaja.
psihofizika (grč.), naziv za istraživanja graničnih područja psihologije i fizike (dijelom i fiziologije), a cilj im je utvrditi pravilnosti u odnosima između fiz. fenomena kao podražaja i psih. doživljaja kao reakcija na te podražaje. Ugl. je usmjerena na osjetne doživljaje. Prvi tragovi p. mogu se nazreti u nekim fotometrijskim istraživanjima P. Bouguera (1698–1758). Njegov nastavljač E. H. Weber (1795–1878) utvrđuje 1834. na području težinskih osjeta zakon o pravilnom odnosu između rasta intenziteta osjeta i podražaja (Weberov zakon). Osnivačem p. drži se G. Th. Fechner (1801–1887), koji je u istraživanju raznih područja osjeta donio poznati Fechnerov zakon: aritmetičkoj progresiji intenziteta osjeta odgovara geometrijska progresija jačine podražaja.
Snijeg je oborina u čvrstom stanju. Nastaje sublimacijom vodene pare u obliku razgranjenih heksagonalnih kristala i zvjezdica, koji su često pomiješani s jednostavnim ledenim kristalima. Kod temperature više od -10°C kristali su obično slijepljeni u pahuljice tankom prevlakom tekuće vode. Oblici kristala su različiti te se mogu pojavljivati u vidu heksagonalnih pločica, trokuta, prizmi, ili kao razgranati kristali. U meteorologiji se smatra snježnim onaj dan kad je bar polovica vidljivog tla pokrivena snježnim pokrovom. Snježni je pokrov loš vodič topline; između pojedinih kristala snijega ima zraka, koji štiti tlo od prejakog ohlađivanja, a zimske usjeve od smrzavanja.
Kristali
Tijekom padanja iz oblaka prema tlu, kristalići se međusobno sudaraju, spajaju, razbijaju, djelomično tope ili spajaju s kišnim kapima pa to sve utječe na konačan oblik snježne pahuljice. Iz tog razloga je snijeg koji pada najčešće nepravilnog oblika. Između kristala i pahuljica nalaze se praznine ispunjene zrakom. Kad snijeg padne na tlo, zrak ostaje zarobljen između kristala, pa se zato čuje zvuk kad gazimo po netaknutom snijegu. Zvuk ovisi o temperaturi, ali i o strukturi snijega. Tada dolazi do loma ledenih kristala kroz koje onda izlazi zrak.
Snježni krajolik
Veličina snježnih pahuljica
Većina pahuljica ima promjer oko 2 cm. No, pod određenim okolnostima mogu nastati i pahulje veće od 5 cm u promjeru. Za to su potrebne temperature zraka oko nule, lagani vjetar i nestabilna atmosfera uz usmjereno strujanje tekućina i plinova.
Vidljiva sunčeva svjetlost je bijele boje. Većina stvari u prirodi upijaju dio sunčeve svjetlosti koja im daje njihovu boju. Snijeg, međutim, odbija (reflektira) većinu sunčevog svjetla. S obzirom na to da snijeg ima puno malih kristala, sunčeva svjetlost se uspješno odbija, poput malih zrcalčića.
Uvjeti za snijeg
Kristali snijega pod elektronskim mikroskopom.
Istraživanja pokazuju da nikad nije prehladno za padanje snijega. Može sniježiti i na iznimno niskim temperaturama zraka ako postoji vlaga i dizanje ili hlađenje zraka. Točno je da snijeg najčešće pada na temperaturi zraka oko 0°C jer topliji zrak može sadržavati više vlage. Svježe napadali snijeg sadrži i do 95% zarobljenog zraka.
Čisti snijeg je zasigurno jestiv. U gradskim područjima snijeg može biti zagađen pa se ne bi trebao jesti, no ni tada vjerojatno ne bi imao većih posljedica za zdravlje onih koji ga jedu. Ponekad snijeg može sadržavati alge koje mu daju crvenkastu boju. Taj snijeg je jestiv, a oni koji su ga probali čak kažu da ima dobar okus.
Iako se grmljavina zimi pojavljuje puno rjeđe nego ljeti, moguće je da pada snijeg i grmi istovremeno. U prosjeku jedan dan godišnje pada snijeg i grmi. Kad pada snijeg, češće grmi u obalnom području nego u unutrašnjosti.
Pahulja je kristal leda, oblik čvrstog agregatnog stanja vode. Ako pahulje nastaju iz otopine proces se naziva flokulacija. Ako kondenziraju riječ je o zgrušavanju.
U 17. stoljeću, filozof i znanstvenik René Descartes, napisao je traktat o pahuljama kao i Johannes Kepler. Oba su utvrdili, da kristali leda imaju približan oblik šesterokuta. Međutim, nisu savršeno simetrične.
Američki znanstvenik Wilson Bentley utvrdio je, da je svaka pahulja jedinstvena i ima svoj poseban oblik , koji ovisi o temperaturi na kojoj je nastala. Na primjer, pahulje pri temperaturi od -2 °C imaju neobičan trokutasti oblik. Najljepše oblike imaju kada kristali leda brzo izrastu, npr. pri prolasku vodenih kapljica kroz olujni oblak.
Najveća izmjerena pahulja pala je 1887. godine u Montani (SAD), bila je široka 38 cm.
Galerija
Izbor iz fotografija, koje je uslikao Wilson Bentley (1865. – 1931.):
Izvori
Moore, Leonard: Dječja enciklopedija prirode, Stvarnost Zagreb 1985.
Klesius, Michael (2007), “The Mystery of Snowflakes”, National Geographic 211 (1): 20, ISSN 0027-9358
Sve češća nevremena kao jedna od posljedica globalnog zatopljenja
Klimatske promjene su dugotrajne promjene u statističkoj raspodjeli klimatskih faktora, u vremenskom periodu od desetaka do milijuna godina. To može biti promjena u prosječnim klimatskim elementima ili promjena raspodjele klimatskih događaja s obzirom na prosječne vrijednosti, ili pojava sve više krajnjih vremenskih događaja. Klimatske promjene se mogu odnositi na određene posebne regije ili se može odnositi na cijelu Zemlju.
U zadnje vrijeme, posebno u vezi sa zaštitom prirodnog okoliša, klimatske promjene se obično odnose na današnje promjene klime. Posebno se to odnosi na sve veći ljudski utjecaj na klimatske promjene, koji je povezan s današnjim globalnim zatopljenjem.
Nazivi
Uglavnom se klimatske promjene odnose na promjene statističkih podataka klimatskog sistema, razmatrajući vrijeme od više desetaka godina i duže, s obzirom na njen uzrok. Kolebanja klime koja su kraća od nekoliko desetaka godina, kao što je pojava El Niña, se ne smatraju kao klimatske promjene.
Sam pojam klimatskih promjena se sve više odnosi na ljudski utjecaj na klimu, posebno na Zemljinu atmosferu i zato su klimatske promjene sve više vezane uz pojam globalnog zatopljenja.
Uzroci
Povećanje atmosferskog nivoa CO2
Faktori koji utječu na oblikovanje klime se nazivaju prisilna djelovanja. To uključuje takve pojave kao promjene u Sunčevom toplinskom zračenju, odstupanju od Zemljine planetarne putanje ili orbite, promjenjiva tektonika ploča i pomicanje kontinenata, te promjene u koncentraciji stakleničkih plinova. Postoji čitav niz povratnih veza klimatskih faktora, koje mogu biti pojačane ili oslabljene. Neki dijelovi klimatskog sistema, kao što su oceani i slojevi leda, odgovaraju slabije na klimatske promjene, zbog svojih ogromnih masa, tako da im treba duže vremena na odgovor, ponekad stoljeće ili duže.
Ljudski utjecaj
Međuvladin panel o klimatskim promjenama, grupa naučnika i stručnjaka za klimatske promjene tvrdi da: “Klima se mijenja i te klimatske promjene su uglavnom nastale zbog ljudskog djelovanja”. Zbog toga, sve više se raspravlja kako smanjiti ljudski utjecaj na klimu i kako se prilagoditi promjenama koje se već javljaju, te kako možemo predvidjeti buduće klimatske promjene. [3]
Najveća zabrinutost zbog ljudskog djelovanja na klimu se odnosi na povećanu koncetraciju ugljičnog dioksida (CO2) u atmosferi, zbog potrošnje fosilnih goriva i sve većom količinom krutih čestica u zraku. Osim toga, sve više smo zabrinuti zbog ozonskih rupa, sve većeg iskrčivanja šuma i povećanja obradivih površina, što isto utječe na klimatske faktore.
Tektonika ploča
Promjene u Sunčevom ciklusu za vrijeme nekoliko zadnjih stoljeća, na osnovu promatranja Sunčevih pjega i izotopa berilija-10
Milijunima godina, kretanje tektonskih ploča mijenja izgled kontinenata i oceana, što isto utječe na promjene klime i strujanja u oceanima i atmosferi. Položaj kontinenata određuje i oblik i smjer oceanskih struja, a time i prijenos topline i vlage duž cijele Zemlje. Noviji primjer je stvaranja Panamske prevlake, koja je nastala prije otprilike 5 milijuna godina, zatvorivši miješanje Atlanskog oceana i Tihog oceana u tom području. To je ujedno i promijenilo granične oceanske struje i utjecalo na stvaranje današnjeg oblika Golfske struje i vjerojatno je dovelo do stvaranje ledenog pokrivača na Sjevernoj polutci. Za vrijeme karbona, prije otprilike 300 do 360 milijuna godina, tektonika ploča je potakla taloženje velike količine ugljika i povećala zaleđeno područje. Geološki dokazi iz vremena postojanja superkontinenta Pangee govore na postojanje velikih i snažnih monsuna u to doba ili megamonsuna.
Sunčevo toplinsko zračenje
Sunce je glavni izvor energije na Zemlji. I dugotrajne i kratkotrajne promjenje u jačini Sunčevog toplinskog zračenja utječe na klimatske promjene. Prije 3 do 4 milijuna godina, Sunce je zračilo samo 70 % današnje snage. Ipak, u vrijeme hadija (prije 3,8 – 4,6 milijuna godina) i arhaika (prije 2,5 – 3,8 milijarde godina) je postojala voda, prema nađenim dokazima, pa ipak je došlo do “proturječja slabosti mladog Sunca”. Prema toj teoriji Zemljina atmosfera je bila potpuno drukšija, prije svega bez kisika, pa su staklenički plinovi postojali u puno većoj koncentraciji. S vremenom snaga Sunčevog zračenja se pojačala, a prije 2,4 milijarde godina se pojavio naglo kisik u atmosferi i klima je bila puno sličnija današnjoj.
Snaga Sunčevog toplinskog zračenja se mijenja isto svakih 11 godina, uslijed Sunčevog ciklusa. Postoje i promjene u nešto dužem vremenskom razmaku, pa je tako bilo i Malo ledeno doba, od 14. do 19. stoljeća. Ta priroda periodičkog ponašanja Sunca joč nije sasvim razumljiva. Dok podaci govore da je od 1750. došlo do laganog zahlađenja, u novije vrijeme sve više je podataka da dolazi do globalnog zatopljenja.
Promjena nagiba Zemljine osi između 22.1° i 24.5°.
Promjene u planetarnoj putanji
Male promjene u Zemljinoj planetarnoj putanji ili orbiti dovode do promjena snage Sunčevog zračenja kod promjena godišnjih doba, pa zato se i klima mijenja u različitim godišnjim dobima. Tri su vrste promjena Zemljine orbite: promjena ekscentričnosti, nagiba osi i precesije Zemljinih osi. Kad se mijenjaju zajedno, stvaraju Milankovićeve cikluse, koji imaju znatan utjecaj na klimu i pojavu ledenih i međuledenih doba, što se može pronaći u statigrafskim slojevima stijena ili u širenju i smanjivanju pustinja kao što je Sahara.
Vulkani
Vulkani provode materijal iz Zemljine kore i plašta do površine Zemlje. Vulkanske erupcije, gejziri i termalni izvori su primjeri vulkanskih procesa kojim se oslobađaju plinovi i krupne čestice u atmosferu.
Vulkani su dovoljno veliki da utječu na promjenu svjetske klime nekoliko puta u stoljeću, uzrokovati hlađenje (djelomičnim smanjivanjem prijenosa Sunčevog zračenja na Zemljinu površinu) i po nekoliko godina. Erupcija vulkana na planini Pinatubo 1991. na Filipinima, bila je druga erupcija po snazi u 20. stoljeću (nakon erupcije vulkana Novarupta na Aljaski 1912.) i značajno je utjecala na klimu.[16] Erupcija vulkana Tambora 1815. u Indoneziji, uzrokovala je “godinu bez ljeta”. [17]Još veće erupcije, takozvanih megavulkana, se javljaju nekoliko puta na 100 milijuna godina, uzrokuju globalno zahlađenje i masovno izumiranje nekih životinja. [18]
Vulkani su isto dio proširenog ugljikovog ciklusa. U jako dugim geološkim ciklusima, oslobađanje ugljika iz Zemljine kore i plašta se nalazi u ravnoteži s taloženjem ugljika u sedimentnim stijenama i ostalim odvodima iz ugljikovog ciklusa. Ali prema istraživanju Američkog geološkog nadzora (engl. US Geological Survey), procjenjuje se da ljudske aktivnosti stvaraju 100 – 300 puta veću količinu ugljičnog dioksida od vulkana.
Termohalinska cirkulacija: dubinski tok tamna, a površinski svijetla traka. Nije prikazana Antarktička cirkumpolarna struja
Promjenjivosti oceana
Oceani su sastavni dijelovi klimatskog sistema. Kratkotrajna kolebanja (nekoliko godina do nekoliko desetljeća) kao što je El Nino južna kolebanja, desetljetna kolebanja u Tihom oceanu, kolebanja u sjevernom Atlantiku i kolebanja u Arktiku prestavljaju više klimatska kolebanja nego klimatske promjene. Na duže vrijeme, promjene u procesima kao što je termohalinska pokretna traka igraju vrlo važnu ulogu u raspodjeli topline, noseći veoma sporo i jako duboko kretanje morske vode, i dugotrajnu raspodjelu topline po svjetskim oceanima.
Fizički dokazi klimatskih promjena
Dokazi za klimatske promjene se uzimaju iz različitih izvora, da bi se saznalo o klimi u prošlosti. Sređeno praćenje svjetskih površinskih temperatura započinje od polovine 19. stoljeća. Prije toga, većina dokaza o klimatskim promjenama se otkriva indirektno, preko raznih pokazatelja prošle klime, kao što su vegetacija (pelud), jezgre leda, datiranje preko godova debla na stablima, prošlih promjena nivoa mora i glaciologije.
Povijesni i arheološki dokazi
Klimatske promjene u prošlosti se mogu otkriti preko raznih promjena prebivališta i uzgoja raznog bilja. Arheološki dokazi, usmena predaja i povijesni dokumenti mogu isto dati uvid u klimu prošlih vremena. Klimatske promjene su bile ponekad u vezi s propašću nekih civilizacija.
Pad prosječne debljine ledenjaka širom svijeta
Ledenjaci
Ledenjaci se smatraju među najosjetljivijim pokazateljima klimatskih promjena. Njihova veličina se određuje ravnotežom masa između ulaza snijega i izlaza otopljenog leda. Kako se temperature povećavaju, tako se ledenjaci povlače, sve dok padaline snijega ne zamijene otopljeni led. Ledenjaci rastu i smanjuju zbog više razloga, tako da se njihovo pravo stanje mora pratiti i desetljećima. Popis svjetskih ledenjaka je napravljen do 1970-tih, u početku avionski snimani i kartografirani, a danas se to radi uz pomoć satelita. Taj popis obuhvaća više od 100 000 ledenjaka, koji zauzimaju više od 240 000 km2, a preostali ledeni pokrivač se procjenjuje oko 445 000 km2. Svjetska služba za praćenje ledenjaka (engl. World Glacier Monitoring Service) skuplja godišnje podatke o ravnoteži masa i o povlačenju ledenjaka. Iz tih podataka se vidi da se svjetski ledenjaci značajno povlače i smanjuju, s jakim povlačenjem 1940-tih, stabilnim i rastućim periodom 1920-tih i 1970-tih, i ponovno povlačenje koje počinje od sredine 1980-tih.
Najznačajniji klimatski procesi od sredine zadnjeg pliocena (prije oko 3 milijuna godina), su ledena i međuledena doba. Današnje međuledeno doba ili holocen, traje već oko 11 700 godina. Zbog malih promjena u planetarnoj putanji ili Milankovićevih ciklusa, dolazi do promjena u ledenom pokrivaču i razini mora. Ostale promjene kao Heinrich događaj, Dansgaard-Oeschger događaj i Mlađe ledeno doba pokazuju da do promjena količine leda može doći i bez promjene planetarne orbite.
Ledenjaci ostavljaju iza sebe morena (krhotine stijena koje ledenjaci prenose svojim kretanjem), veliku količinu materijala, ukljućujući organske tvari, kvarc i kalij, koji mogu biti datirani, da bi im se odredila starost.
analiza godova debla na stablima, da se utvrde klimatske promjene u prošlosti
Vegetacija
Promjena vrste, raspodjele i količne vegetacije, mogu dati isto podatke o klimi u prošlosti. Blaga klima je povezana s povećanim padalinama i toplijim razdobljima, što pridonosi boljem rastu biljaka i preuzimanju veće količine ugljičnog dioksida (CO2) iz zraka. Veće i oštrije promjene, izazivaju manje vegetacije i širenje pustinje.
Jezgre leda
Analiza jezgri leda, izbušenih u ledenom pokrivaču, mogu se iskoristiti da se vidi veza između temperatura i promjena nivoa mora. Zrak uhvaćen u mjehurićima iz leda, mogu isto pokazati promjene količine ugljičnog dioksida (CO2) u atmosferi, u prošlosti. Ta istraživanja promjena (CO2) u atmosferi zadnjih par tisuća godina, mogu pokazati razliku u atmosferi danas i u prošlosti.
Dendroklimatologija
Dendroklimatologija je analiza godova debla na stablima, da se utvrde klimatske promjene u prošlosti. Široke i debele linije pokazuju plodne i kišne godine, dok tanke i sužene linije pokazuju lošije godine.
Analiza peluda
Prednja krila kornjaša su hitinizirana, a stražnja opnasta.
Palinologija proučava današnje i fosilne palinomorfe (čestice između 5 i 500 μm), koji se mogu naći u slojevima stijena, ukljućujući i pelud. Na osnovu peluda, može se odrediti i vegetacija u prošlosti, kao i klima. Pelud može izdržati dugo vremena, a možemo ga naći i u slojevima jezera, močvara i delta rijeka. Prema peludu možemo istraživati zadnjih 2,5 milijuna godina.
Insekti
Ostaci kornjaša su uobičajeni za slatku vodu i sedimentne stijene. Različite vrste kornjaša se mogu naći ovisno o različitim klimatskim uvjetima. Kornjaši se nisu puno mijenjali kroz povijest.
Porast razine mora
Svjetski nivo mora, zadnjih stotinjak godina, se mjerio pomoću mjerača morskih mjena. Danas se koristi visinomjer, posebno sa satelita, koji je povećao točnost mjerenja. Prije mjerenja, nivo mora se može odrediti datiranjem i određivanjem starosti koraljnih grebena, obalnih sedimenata, morskih terasa, malih oblutaka, vapnenca i arheoloških ostataka uz obalu. Glavne metode određivanja starosti su datiranje ugljikom-14 i uranovim izotopima.
Poveznice
Izvori
“Glossary – Climate Change” Education Center – Arctic Climatology and Meteorology,
Appendix I – Glossary Houghton, John Theodore: “Climate change”, 2001
The National Academies Press “”Advancing the Science of Climate Change”, 2010,
Panama: Isthmus that Changed the World, 2008., NASA
“How the Isthmus of Panama Put Ice in the Arctic”, Gerald H., 2004.
“Isotope stratigraphy of the European Carboniferous: proxy signals for ocean chemistry, climate and tectonics” , Chemical Geology|date, 1999., Peter Bruckschen, Susanne Oesmanna, Ján Veizer
Judith T. Parrish: “Climate of the Supercontinent Pangea” 1993.,
“Water in the Early Earth”, 2006., Marty, B.
“Zircon thermometer reveals minimum melting conditions on earliest Earth.” Eb Watson, Harrison
“Surface-water influx in shallow-level Archean lode-gold deposits in Western, Australia” 1994. Hagemann, Steffen G.
Sagan C., G. Mullen: “Earth and Mars: Evolution of Atmospheres and Surface Temperatures” 1972.
“The Early Faint Sun Paradox: Organic Shielding of Ultraviolet-Labile Greenhouse Gases” 1997. Sagan, C.
Willson Richard [Secular total solar irradiance trend during solar cycles 21–23]
“Milankovitch Cycles and Glaciation”
“A Milankovitch scale for Cenomanian time” 1989., Gale, Andrew S.
“The Cataclysmic 1991 Eruption of Mount Pinatubo, Philippines” Diggles Michael, 2005.
“Climatic, environmental and human consequences of the largest known historic eruption: Tambora volcano (Indonesia) 1815” 2003., Oppenheimer Clive
“Large igneous provinces and mass extinctions” 2001., Wignall P.
“Volcanic Gases and Their Effects” 2006.
Petit J. R.:”Climate and atmospheric history of the past 420,000 years from the Vostok ice core, Antarctica” Gómez-Brenes RA, Humberto Ruiloba M., Bressani R.
Seiz G., N. Foppa “The activities of the World Glacier Monitoring Service (WGMS)” 2007.,
Zemp M., I.Roer, A.Kääb, M.Hoelzle, F.Paul, W. Haeberli: “United Nations Environment Programme – Global Glacier Changes: facts and figures” 2008.
Bachelet D.: “Climate Change Effects on Vegetation Distribution and Carbon Budget in the United States” 2001. R.Neilson,J.M.Lenihan,R.J.Drapek
Langdon PG.: “Reconstructing climate and environmental change in northern England through chironomid and pollen analyses: evidence from Talkin Tarn, Cumbria” Barber KE.,Lomas-Clarke SH.
Birks HH.: “The importance of plant macrofossils in the reconstruction of Lateglacial vegetation and climate: examples from Scotland, western Norway, and Minnesota, USA” 2003.,
Miyoshi N.: “Palynology of a 250-m core from Lake Biwa: a 430,000-year record of glacial–interglacial vegetation change in Japan” 1999.
Colin Prentice, Bartlein, Patrick J., Webb, Thompson: Vegetation and Climate Change in Eastern North America Since the Last Glacial Maximum” 1991.
Coope G.R.: “Temperature gradients in northern Europe during the last glacial—Holocene transition” 1999. | doi = 10.1002/(SICI)1099-1417(1998090)13:5<419::AID-JQS410>3.0.CO;2-D Lemdahl, G.; Lowe, J.J.; Walkling, A.
Bez obzira na napredak nauke u proteklih par stoljeća, još uvijek ima mnogo onih koji su skeptični o svemu, pa ne vjeruju ništa osim ono šta vide, a mnogi jedino što vide je da Zemlja u njihovom obližnjem horizontu izgleda RAVNA.
Sad kad neko jednom fizičaru spomene ideju ravne Zemlje, i svoje uvjerenje u to, fizičaru se zavrti u glavi jer shvati kakvih sve ljudi postoji na svijetu, ljudi koji ne znaju ili ne razumiju ni osnove osnova fizike, a posebno geofizike.
Biti sumnjičav i skeptičan je dobro, ali pretjerivati u tome nigdje ne vodi. Jednostavno moramo se pouzdati u nešto ili nekog da govori istinu. U današnje vrijeme da biste se uvjerili da je Zemlja okrugla možete letjeti avionom, proučavati fiziku i koristiti za promjenu zdrav razum. Predlažem da se pouzdate u mišljenje onog koji ima veće obrazovanje od vas u datoj oblasti, a ne da lupate naokolo bez ikakvog kredibiliteta i autoriteta. Ako ništa ne znate o nećemu, onda vaše mišljenje o tome nije baš ni bitno.
S druge strane, bez obzira koliko je posebno fizičarima jasno da je Zemlja OKRUGLA ili elipsoid, ne mora nužno biti lagano to nekom dokazati. Šta vi mislite o ovoj temi? Kako bi ste vi nekom dokazali da je Zemlja okrugla?
Dodatno razmišnjanje na ovu temu možete pogledati na sljedećem predavanju:
To da je temperatura tako velika ne znači da ćes se istopiti gore jer je mala gustoća čestica. Nema puno čestica, ali su jako brze, a budući da je temperatura proporcionalna srednjoj brzini kretanja čestica, onda može biti efektivno velika, ali da se osjeća kao mala. Na to kako temperatura djeluje utjeće i broj čestica, a ne samo njihova brzina (individualna temperatura). Npr. ruku ne možeš ni par sekundi držati u vodi temperature 80 celzijusa, a dugo vremena možeš provesti u sauni iste te temperature jer je vodena para manje gustoće od vode.
Dodatna stvar je da ako na satelitu imaš materijal koji dobro reflektuje energiju, onda slabo išta ostane da se absorbuje i zagrije ili sprži satelit. Npr. sigurno ste se svi susretali sa vatrostalnim staklom ili drugim materijalima koji se bez obzira na temperaturu ne kvare ili ste možda pekli nešto koristeći neku od ovih ili sličnih folija.
Oprema za hladnu fuziju u Centru za svemirska istraživanja i pomorske vojne sustave u San Diegu (2005.)
“Trostruke trake” u detektoru neutrona se smatraju dokazom nastajanja neutrona iz paladijevih elektroda obogaćenih deuterijem.
Hladna fuzija i priča o njoj započela je na konferenciji za tisak u ožujku 1989. Stanley Pons i Martin Fleischmann, obojica elektrokemičari, tada na sveučilištu u Utahu u Salt Lake Cityju, izvijestili su da su otkrili nuklearnu fuziju pomoću akumulatora spojenog na elektrode od paladija, uronjene u vodenu kupelj, u kojoj je vodik bio zamijenjen njegovim izotopom deuterijem. Uz tu tvrdnju došlo se do pretpostavke da se fuzijom na stolu može proizvoditi, više ili manje ograničena, jeftina, čista energija.
Imajući u vidu tradicionalno gledanje fizičara na nuklearnu fuziju, a to je spajanje jezgara deuterija, što zahtijeva temperature od više desetaka milijuna stupnjeva Celzija, tvrdnja da se to može učiniti pri sobnoj temperaturi s parom elektroda spojenih na akumulator, izazvala je nevjericu. Iako su neki znanstvenici izvijestili da su uspjeli ponoviti taj rezultat i to mjestimično, mnogi drugi izvijestili su o negativnim rezultatima, pa je hladna fuzija označena vrlo negativno u znanstvenim krugovima.
Uređaj Fleischmanna i Ponsa je uređaj je za elektrolizu vode, no ne obične, nego teške (D2O). Na anodi se oslobađa kisik, a na katodi od paladija, kemijskog srodnika platine, teški vodik ili deuterij. No dio elektrolizom oslobođenog deuterija ostaje zarobljen u paladiju. Tko zna bi li Fleischmann i Pons išta otkrili da elektrolizu nisu radili u kalorimetru pa su otkrili da se temperatura vode u mjernom uređaju (toplinski izoliranoj posudi) ponekad podigne s 30 na 50 °C. Kako energija i toplina ne mogu nastati ni iz čega, u kalorimetru je moralo doći do procesa kojim se oslobađa energija.
Ako platina ima moć da atom vodika približi atomu kisika (i atomima drugih molekula), na čemu se temelji njezino katalitičko djelovanje, možda paladij ima jaču moć da dva iona deuterija D+ (gole atomske jezgre) približi na tako malu udaljenost da se spoje u jezgru helija? Ako platina može katalizirati kemijske reakcije koje se bez nje odvijaju pri temperaturi od 1000 °C, može li paladij katalizirati nuklearne reakcije koje se zbivaju pri 10 000 000 °C.
Istraživanja
U tajnosti, znanstvenici u mnogim zemljama, posebice u SAD-u, Japanu i Italiji, radili su tiho više od jednog desetljeća da bi spoznali znanstveno što stoji iza hladne fuzije. Danas oni to nazivaju nuklearnim reakcijama slabe energije ili, ponekad, kemijski potpomognutim nuklearnim reakcijama. Prvi znak da se odnos prema hladnoj fuziji možda mijenja stigla je u veljači 2002., kada je ratna mornarica SAD-a otkrila da su njezini znanstvenici u tajnosti istraživali hladnu fuziju, više ili manje neprekidno, sve otkako je započeo njezin slom. Većina tih radova obavljena je u Centru za svemirska istraživanja i pomorske vojne sustave u San Diegu, gdje se ideja stvaranja energije iz morske vode – dobrim izvorom teške vode – činila privlačnijom nego u drugim laboratorijima. Mnogi su znanstvenici u Centru radili s Fleischmannom, uvaženim elektrokemičarom, da bi ustanovili da je imao potpuno krivo, što je bilo teško povjerovati.
U San Diegu i drugim istraživačkim centrima znanstvenici su nagomilali mnoštvo dokaza da se događa nešto neobično kada se pusti struja kroz elektrode od paladija, koje su u teškoj vodi. U kolovozu 2003., u hotelu u blizini Instituta za tehnologiju u Cambridgeu (Massachusetts), sastalo se oko 150 inženjera i znanstvenika na 10. međunarodnoj konferenciji o hladnoj fuziji. Promatrači na konferenciji bili su zapanjeni pažljivim načinom kojim se odnosilo prema različitim prijašnjim kritikama upućenim na račun istraživanja.
Tijekom godina, brojne su skupine širom svijeta reproducirale izvorni Pons-Fleischmannov učinak prekomjerne topline, dobivajući ponekad čak 250% od uložene energije. Dakako, prekomjerna energija sama po sebi nije dovoljna da bi se utvrdilo da dolazi do nuklearne fuzije. Kao dodatak energiji, kritičari će odmah naglasiti da bi fuzija jezgri deuterija trebala proizvesti i druge nusproizvode, kao što su helij i izotop vodika tricij. Dokazi o ovim nusproizvodima bili su oskudni iako su Antonella de Ninno i njezini suradnici iz talijanske Nacionalne agencije za nove tehnologije, energiju i okoliš u Rimu pronašli čvrste dokaze stvaranja helija kada se proizvodi prekomjerna toplina, a inače ne. Ostali znanstvenici napokon počinju objašnjavati zašto je teško ponoviti Pons-Fleischmannov pokus.
Mike McKubre sa SRI International u Menlo Parku, Kalifornija, uvaženi istraživač, vrlo utjecajan među onima koji se bave hladnom fuzijom, kaže da se spomenuti učinak može pouzdano ostvariti samo tada kada se elektrode paladija “omotaju” deuterijem uz omjer 100 % – jedan atom deuterija za svaki atom paladija. Njegov rad pokazuje da ako se omjer snizi za samo 10 %, na 90 %, proizvedena toplina će biti samo 1/6 od one kod omjera 100 %. Znanstvenici počinju sve bolje shvaćati kako točno dolazi do spomenutog učinka. Stanislaw Szpak sa suradnicima pri Zapovjedništvu za svemirska istraživanja i pomorske vojne sustave snimio je infracrvenim zrakama elektrode od paladija kako proizvode prekomjernu energiju. Ispada da se toplina ne proizvodi neprekidno po cijeloj elektrodi nego samo u vrućim točkama koje erumpiraju i zatim nestaju s površine elektrode. Ista je ekipa došla do dokaza o neobičnim minieksplozijama na površini elektrode.
Znanstvenici Lahey, Taleyarkhan i Nigmatulin tvrde da na taj način mogu izazvati fuziju u običnoj cijevi od Pyrex stakla koristeći deuterizirani aceton. Pomoću generatora neutrona izazivaju nastanak mjehurića u tekućini, te ih pomoću zvučnih valova implodiraju. Emisiju neutrona, koji su produkt fuzije, prate pomoću detektora neutrona. Mnogi znanstvenici su kritizirali Taleyarkhana da skriva načine na koje je izazvao sonofuziju, te nacrte aparature, zbog toga što gotovo nitko nije uspješno ponovio njegove eksperimente. On se, pak, brani da je uvijek iznosio sve potrebno da bi se pokusi uspješno obavili, te je raznim metodama pokušavao dokazati uspješnost svojih eksperimenata, no i dalje je cijelo to područje obavijeno velom tajne i intrige.
Hladna fuzija u Bologni
Dva znanstvenika sa Sveučilišta u Bologni, fizičar Sergio Focardi i inženjer Andrea Rossi, su 14. siječnja 2011. izveli pokus s hladnom fuzijom i time održali praktični prikaz rada ovog sustava pred odabranom publikom novinara, istraživača i profesora. Energetski katalizator je veličine stola. Iznos proizvedene energije je izračunat na temelju mjerenja količine vode koja isparava u jednoj sekundi. Po završetku eksperimenta, Rossi zaključuje da je potrošeno je 600 kWh, a proizvedeno 12 000 kWh.
Izvori
“Hladna fuzija”, Daniel Posavec, 2011.
“Prica s hladnom fuzijom”, Scificentar forum, 2011.
“Hladna fuzija”, dr. sc. Nenad Raos, Zagreb, 2011.
Žarulja sa žarnom niti u svjetlost pretvara samo oko 5% dovedene električne energije, dok ostatak odlazi u okolinu kao toplinska energija.
Stupanj iskorištenja ili stupanj djelovanja (oznaka η) je fizikalna veličina koja opisuje djelotvornost stroja ili postrojenja, omjer izlazne snage Piz i ulazne snage Pul, to jest:
Već prema području primjene, stupanj djelovanja može se nazvati efektivni stupanj djelovanja (kada opisuje mogućnosti motora da primljenu energiju goriva pretvori u mehanički rad), mehanički stupanj djelovanja (kada opisuje mehaničke gubitke u motoru), hidraulički stupanj djelovanja turbine (kada opisuje gubitke koji nastaju zbog trenja i promjene brzine vode) i drugo.
Kod višestrukih procesa, ukupan stupanj djelovanja umnožak je pojedinih stupnjeva djelovanja, primjerice stupanj djelovanja η motora s unutarnjim izgaranjem umnožak je termičkoga stupnja djelovanja (iskoristivosti) goriva ηt i mehaničkoga stupnja djelovanja ηm (gubitci zbog trenja, otpora i slično):
Stupanj termičkog iskorištenja
Stupanj termičkog iskorištenja u termodinamici je bezdimenzionalna vrijednost koja nam govori kolika je iskoristivost nekog toplinskog stroja, kao što su kotlovi, turbine, motori s unutarnjim izgaranjem,…
Ulazna veličina, Qul, koja se nalazi u nazivniku razlomka je energija koju smo unijeli u proces, npr. toplina koju može osloboditi gorivo u radnom procesu motora.
Izlazna veličina koja se nalazi u brojniku biti će mehanički rad Wizl, i/ili izlazna toplina Qizl. Kako sva uložena ili potrošena energija ima svoju cijenu, možemo omjer postaviti na sljedeći način:
Također možemo postaviti i omjer koji će nam još točnije odrediti stupanj iskorištenja:
Kako je dobivena energija ili rad uvijek manji od uloženog, tada vrijedi:
Ovu vrijednost se često izražava u postotcima, koji se naravno kreću od 0 do 100%.
Zbog raznih gubitaka topline, trenja, itd. stvarna vrijednost stupnja iskorištenja je mnogo manja od 100%. Kako pri svakom pretvaranju energije iz jednog oblika u drugi postoji određen gubitak, prava usporedba stupnja iskorištenja može se izvršiti samo ako se uzmu u obzir svi gubici od primarnog oblika energije pa do potrošača. Općenito možemo tvrditi da je stupanj iskorištenja manji što je više posrednika u sustavu. Njegova veličina je oko 25% za benzinske automobilske motore, 35% za termoelektrane, a najiskoristiviji uređaj danas su veliki brodski motori koji su probili granicu ukupnog stupnja iskorištenja preko 50%.
Toplinski strojevi
Kada pretvaramo toplinsku energiju u mehaničku, stupanj iskorištenja toplinskog stroja je broj koji nam govori koliki dio topline Qul koju unesemo u proces se pretvara u mehanički rad Wizl. Shodno tome stupanj toplinskog iskorištenja se definira kao:
Carnot-ov proces
Drugi zakon termodinamike odredio je osnovne granice stupnja iskorištenja toplinskih strojeva. čak i za idealan stroj, u idealnim uvjetima, bez trenja i bez toplinskih gubitaka, dobiveni rad nikada neće i ne može biti jednak uloženoj toplini, čak ni blizu toga. Ograničavajući čimbenici su temperatura s kojom toplina ulazi u toplinski stroj i temperatura okoline u koju stroj ispušta svoju otpadnu toplinu .
Ove temperature se mjere u stupnjevima Kelvina ili stupnjevima Rankina.
Iz Carnot-ova zakona za svaki stroj koji radi između tih temperatura vrijedi:
ili prikazano u drugačijem obliku:
Ove ograničavajuće vrijednosti zovu se vrijednosti Carnot-ova ciklusa, a njen stupanj iskorištenja je nedostižan, idealan. Niti jedan stroj današnjice, bez obzira na namjenu, izvedbu i sve ostalo ne može dostići ovaj stupanj iskorištenja.
U praksi stvarni toplinski strojevi zaostaju znatno za ovim stupnjem iskorištenja. Kako se ovaj teorem primjenjuje samo na toplinske strojeve koji pretvaraju toplinsku energiju goriva uz izgaranje istog, neki strojevi koji ne vrše izgaranje imaju stupanj toplinskog djelovanja veći od Carnot-ovog. Tu je primjer gorivih ćelija koje imaju veći toplinski stupanj djelovanja od Carnot-ovog, međutim to je primjenjivo samo na pretvorbi emergije iz gorive ćelije u rad.
Prema službenom stavu klasične fizike i energetike, projekti i inovacije kojima se navodno dobiva više energije od uložene ili koji rade “bez utroška energije” zovu se perpetuum mobile i neostvarivi su.
Danas je međutim sve glasnija zajednica zagovaratelja tzv. “slobodne energije” (Gibbs Free Energy) ili “energije nulte točke” (Zero point energy), tj. energije sadržane u materiji ohlađenoj do apsolutne nule (-273°C), prema kojima je moguća uporaba neiscrpnih količina enegrije uzete iz okoline postupcima poput hladne fuzije (Cold fusion), ekstraktiranja energije uz pomoć permanentnih magneta i dr. Mnogi od pripadnika ove zajednice, ozbiljni su znanstvenici, a zajednica smatra da današnju uporabu takve besplatne ili vrlo jeftine energije sprječavaju interesne grupe vezane uz naftnu industriju (Free energy suppression).
Izvori
stupanj djelovanja, “Hrvatska enciklopedija”, Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2016.
Snaga je izvršeni rad u jedinici vremena ili promjena energije u jednici vremena. Oznaka u fizici za snagu je P (od riječi Power). Ako uzmemo A kao oznaku za rad, t oznaku za vrijeme, a ΔE kao oznaku za promjenu energije imamo slijedeću formulu za izračunavanje snage:
Iz ove formule možemo naći jedinicu za snagu:
Jedinica za snagu vat dobila je ime po engleskom fizičaru Jamesu Wattu. Jedan vat jednak je količniku jednog džula (J), jedinice za rad i energiju, i sekunde (s), jedinice za vrijeme.
Primjer
Zamislimo dva čovjeka koji trebaju prenijeti 10 vreća pijeska iz mjesta A na mjesto B. Uz pomoć svoje sile, na putu od tačke A od tačke B ta dva ćovjeka izvrše rad i izgube određenu energiju. Ako prvi čovjek nosi po dvije vreće od jednom koristeći veću silu, dok drugi koristeći manju silu prenosi po jednu vreću, tada će prvi čovjek duplo brže prenijeti vreće od drugog čovjeka, te možemo reći da prvi čovjek ima duplo veću snagu.
U drugom primjeru bismo mogli uzeti usporedbu dvaju automobila. Uzmimo da oba auta imaju masu od 700 kg. Ako prvom autu treba 8 s da ubrza do 100 km/h, a drugom 12 s, tada je snaga motora prvog auta 50% veća od snage motora drugog, iako je i ovdje do zadane brzine izvršen isti rad (s obzirom na to da je pretpostavljena ista masa).
