Ar kada susimąstėte, kodėl dangus mums atrodo mėlynas, o mėnulis naktį – toks ryškus? Mus supantis pasaulis pilnas paslapčių, ir net kasdieniai reiškiniai slepia gilius gamtos dėsnius, kurie dažnai lieka nepastebėti. Kauno technologijos universiteto (KTU) mokslininkas Benas Gabrielis Urbonavičius atskleidžia 12 įdomių gamtos paslapčių, kurias kasdien patiriame, tačiau retai susimąstome apie jų mokslinį paaiškinimą.
**1. Kodėl dangus mėlynas?**
Dangaus mėlynumas yra susijęs su Reilėjaus sklaida – reiškiniu, kai šviesa sklinda per aplinką, kurioje yra dalelių, mažesnių už šviesos bangos ilgį. Oro molekulės, sudarančios atmosferą, yra būtent tokios dalelės. Trumpesnės šviesos bangos, tokios kaip mėlyna ir violetinė, yra išsklaidomos daug stipriau nei ilgesnės. Būtent dėl šios priežasties mes matome dangų mėlyną.
Saulei leidžiantis, šviesa turi keliauti ilgesnį atstumą per atmosferą, kol pasiekia mūsų akis. Ilgesniame kelyje mėlyna šviesa dar labiau išsisklaido, palikdama daugiau vietos geltonai, oranžinei ir raudonai šviesai. Todėl saulėlydžiai dažnai būna tokie spalvingi.
**2. Ar Mėnulis iš tikrųjų šviečia?**
Nors mes įpratę kalbėti apie „Mėnulio šviesą”, iš tiesų Mėnulis pats nekuria šviesos. Jis tik atspindi Saulės šviesą. Mėnulio fazės, kurias matome iš Žemės, priklauso nuo to, kiek Saulės apšviesto Mėnulio paviršiaus matome. Keičiantis Mėnulio padėčiai orbitoje, keičiasi ir jo apšviestumas, todėl stebime skirtingas fazes – nuo jauno Mėnulio iki pilnaties.
Įdomu tai, kad Mėnulio fazės yra vienodos visoje Žemėje, tačiau jų išvaizda skiriasi priklausomai nuo stebėtojo vietos. Šiaurės pusrutulyje Mėnulis dyla ir pilnėja iš dešinės į kairę, o Pietų pusrutulyje – atvirkščiai. Pusiaujo gyventojai Mėnulio fazių pokyčius mato vertikaliai. Dėl sinchroninio Mėnulio judėjimo aplink Žemę, mes visada matome tik vieną jo pusę.
**3. Kaip drabužiai mus sušildo?**
Drabužiai patys negeneruoja šilumos, bet padeda ją išlaikyti. Jie veikia kaip izoliatorius, sulaikantis kūno skleidžiamą šilumą. Dėvint kelis drabužių sluoksnius, tarp jų susidaro oro tarpai, kurie veikia kaip papildoma izoliacija. Oras yra prastas šilumos laidininkas, todėl šiluma sunkiau pasiekia aplinką.
Svarbu, kad drabužiai būtų laidūs orui, bet nepraleistų drėgmės ir sugertų prakaitą. Sausa oda vėsta lėčiau nei drėgna. Drabužių šiluminė varža matuojama TOG vienetais. 1 TOG atitinka maždaug 1°C temperatūros skirtumą tarp drabužio vidaus ir išorės.
**4. Kodėl žaibas visada aplenkia griaustinį?**
Šis reiškinys susijęs su skirtingu šviesos ir garso greičiu. Šviesa sklinda nepaprastai greitai (apie 300 000 000 m/s), o garsas – daug lėčiau (apie 330 m/s). Todėl mes pirmiausia pamatome žaibo blyksnį, o tik po to išgirstame griaustinį.
Šį skirtumą galima panaudoti atstumui iki žaibo apskaičiuoti. Skaičiuokite sekundes nuo žaibo blyksnio iki griaustinio. Padalinkite gautą skaičių iš 3, ir gausite apytikslį atstumą kilometrais.
**5. Kodėl sniegas girgžda po kojomis?**
Sniegas girgžda dėl lūžinėjančių ledo kristaliukų. Šis garsas ypač girdimas šaltu ir sausu oru, kai ledo kristalai yra trapūs ir standūs. Drėgnu oru kristalai susispaudžia vienas prie kito ir nelūžta, todėl girgždėjimo negirdime.
**6. Kodėl ledas plūduriuoja vandenyje?**
Daugumos medžiagų tankis didėja mažėjant temperatūrai, tačiau vanduo yra išimtis. Didžiausią tankį vanduo pasiekia esant 4 °C temperatūrai. Ši anomalija susijusi su vandeniliniais ryšiais tarp vandens molekulių, kurie sudaro kristalines struktūras. Dėl šios priežasties nėra dviejų vienodų snaigių.
Ledo tankis yra mažesnis nei skysto vandens, todėl jis plūduriuoja. Ši savybė yra gyvybiškai svarbi vandens ekosistemoms. Ledas, susidarantis vandens telkinių paviršiuje, apsaugo žemiau esantį vandenį nuo užšalimo, leidžiant išlikti gyvybei net šaltuose klimatuose. Be to, ledas atspindi Saulės spindulius, reguliuodamas planetos temperatūrą. Jei ledo nebūtų, Žemės temperatūra smarkiai pakiltų.
**7. Kodėl karštas oras kyla aukštyn?**
Tai konvekcijos procesas. Šiltesnės dujos ar skysčiai yra mažiau tankūs nei šaltesni, todėl kyla į viršų. Tai galime stebėti verdant vandenį puode arba stebint liepsną, kur įkaitęs oras kyla aukštyn.
Konvekcijai reikalinga gravitacija. Tarptautinėje kosminėje stotyje, kur gravitacija beveik nejuntama, natūrali konvekcija nevyksta. Vietoj to naudojama priverstinė oro cirkuliacija.
**8. Kodėl muilo burbulai spalvoti?**
Muilo burbulų spalvos atsiranda dėl interferencijos plonose plėvelėse. Burbulo sienelė susideda iš plono vandens sluoksnio, apsupto muilo molekulių. Šviesa, atsispindinti nuo išorinio ir vidinio sluoksnių, interferuoja – bangos sustiprina arba panaikina viena kitą. Kadangi Saulės šviesa sudaryta iš įvairių spalvų, interferencija sukuria spalvingus raštus. Spalvos priklauso nuo vandens sluoksnio storio, kuris nuolat keičiasi.
**9. Kodėl po lietaus matome vaivorykštę?**
Vaivorykštė susidaro dėl šviesos lūžio, atspindžio ir dispersijos lietaus lašeliuose. Kad ją pamatytume, turime būti tarp Saulės ir lietaus, su Saule už nugaros.
Šviesa patenka į lietaus lašelį, kur įvyksta lūžis ir dispersija – spalvos išsiskiria. Tada šviesa atsispindi nuo lašelio vidinės sienelės ir grįžta atgal, dar kartą lūždama. Vaivorykštė matoma, kai tarp Saulės, vandens lašelio ir stebėtojo susidaro apie 40° kampas. Dėl šios priežasties vaivorykštės pradžios pasiekti neįmanoma.
**10. Kodėl augalai yra žali?**
Augalai gamina maistą fotosintezės būdu. Chlorofilas, pigmentas, esantis augaluose, sugeria didžiąją dalį šviesos spektro, išskyrus žalią spalvą, kuri atsispindi. Todėl augalai atrodo žali. Augalų auginimo lempos nenaudoja žalios šviesos, nes ji nereikalinga fotosintezei.
**11. Kaip lietaus lašeliai išlaiko apvalią formą krisdami?**
Tai lemia paviršiaus įtempimas. Vandens molekulės stengiasi užimti tokią būseną, kur jų energija būtų mažiausia. Sfera yra forma, turinti mažiausią paviršiaus plotą tam pačiam tūriui, todėl lašeliai įgauna apvalią formą.
**12. Kas sveria daugiau – kilogramas vinių ar kilogramas pūkų?**
Tai klasikinis klausimas su kabliuku. Svoris ir masė nėra tas pats. Svoris yra jėga, o masė yra medžiagos kiekis. Modernios svarstyklės matuoja svorį ir perskaičiuoja jį į masę.
Kilogramas vinių ir kilogramas pūkų turi vienodą masę, tačiau skirtingą tūrį. Dėl Archimedo jėgos, kuri veikia visus kūnus ore, pūkai, turintys didesnį tūrį, patiria didesnę Archimedo jėgą. Todėl svarstyklės rodys didesnę vinių masę nei pūkų. Norint tai patikrinti, reikėtų pasverti abu objektus vakuume ir ore.
