Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 1493 dotazů
1039) Hubblova konstanta
22. 04. 2003
Dotaz: Hubblova konstanta nám říká, že čím jsou dvě tělesa od sebe dále, tím se
od sebe pohybují rychleji. Einsteinovy zákony nám pak říkají, že nejvyšší
rychlost je rychlost světla.
Teď si představme, že dvě tělesa jsou od sebe tak daleko, že rychlost
jednoho vůči druhému dosáhne rychlosti světla (nebo rychlosti velmi blízké).
To, že rychlost se již nemůže zvyšovat, musí způsobit to, že se nemůže
zvyšovat ani vzdálenost mezi těmito předměty.
Je to tak, nebo jsem něco přehlédl?
A pokud se již nemohou od sebe oddalovat, dostal jsem se na konec vesmíru? (Miroslav Drozen)
Odpověď: Dotaz je to velmi pěkný a hloubavý. Pokusím se na něj co nejpřesněji a
přitom co nejstručněji odpovědět:
Podle Einsteinovy speciální teorie relativity je rychlost světla
univerzální, maximální a pro žádný hmotný objekt nepřekročitelná.
Konkrétně to například znamená, že žádná dvě tělesa se NEMOHOU MÍJET
nadsvětelnou rychlostí. Toto tvrzení je absolutní a neporušitelné v
každém tzv. inerciálním systému.
Váš dotaz navozuje "paradox", totiž že velmi vzdálené galaxie se od sebe
vzdalují nadsvětelnou rychlostí. Opravdu platí Hubbleův vztah
v=H.d, kde d je vzdálenost mezi dvěma galaxiemi, v je rychlost jejich
vzdalování a H je Hubbleův parametr. Rovněž je pravda, že bude-li d
velmi velké, může být v>c, tedy rychlost vzdalování překročí rychlost
světla.
Řešení "paradoxu" je následující: galaxie se od sebe sice vzdalují
nadsvětelnou rychlostí, ale NEMÍJEJÍ se nadsvětelou rychlostí. (Vždyť
jsou ve vesmíru od sebe právě velmi vzdálené...). Proto není porušen
výše uvedený postulát speciální relativity. Jde totiž o to, že v
rozpínajícím se vesmíru hraje hlavní roli gravitace (tedy NEinerciální
systémy), a tak ve vesmíru platí tento postulát POUZE LOKÁLNĚ. Žádný
neřešitelný rozpor nevzniká, neboť této nadsvětelné rychlosti vzdalování
galaxií nelze použít k nadsvětelnému předávání informace MEZI NIMI a
tedy nenastává porušení běžné kauzality.
Naopak, právě místa od nás vzdálená tak, že odpovídající v=c, vymezují
pro nás tzv. HORIZONT UDÁLOSTÍ. To je nejzazší mez vesmíru, odkud k nám
DOSUD doletělo světlo, které se po celou dobu šířilo maximální možnou
rychlostí. Není to tedy hranice vesmíru, ale hranice našeho "obzoru",
který se stále zvětšuje. "Nadsvětelné" galaxie, které v principu mohou
existovat, proto nemůžeme spatřit. To, zda je spatříme někdy později,
nebo vůbec nikdy, záleží na konkrétním modelu vesmíru, přesněji na
funkci expanze R(t). Ta také určuje konkrétní hodnotu Hubbleova
parametru v daném okamžiku, což není konstanta, ale funkce závisející na
čase. Konkétně platí: H = (derivace R podle t)/ R.
Tím se další diskuse ovšem samozřejmě komplikuje, neboť musíme uvažovat
možné vývojové efekty.
Dotaz: Chcel by som vedieť, aký je pomer vodik/kyslik
pri ktorom je zmes traskavina, horí, nehorí. Pri elektrolýze vzniká
pomer 2:1. Aký je rozdiel pri 2HO a H2,O2 - myslím v plynnom stave
nie peroxid. (Mikulas)
Odpověď: 1) Toto je otázka chemické kinetiky. Hoření anebo výbuch vypadají takhle:
molekula O2 je stabilní, molekula H2 taky, takže vydrží vedle sebe dost
dlouho a nesloučí se. Ale dostanou-li "šťouchnutí", můžou překonat
počáteční ostych. Úplně na začátku se roztrhnou se vazby H-H a O=O, úplně
nakonec se "přeorientují" na vazby O-H ve vodě. Při tomto sloučení se
vybaví tolik energie, že to případně stačí "rozehřát ke slučování"
(=natrhat) i další molekuly. Je-li těch nových, které se roztrhaly, víc než
těch, které se sloučily a tím jim dodaly energii, nastává klasická řetězová
reakce, tedy výbuch. Je-li jich míň, tak slučování zanikne, utichne. Je-li
tedy např. příliš málo O2 v množství H2, pak se sice rozehřeje O2, ale nemá
vedle sebe H2, se kterým by se sloučil a tím uvolnil energii pro
"rozehřátí" dalších párů O2 a H2, a vcelku se řetězová reakce nekoná. Jak
vysoká je potřebná koncentrace H2 v O2 anebo naopak O2 v H2 - to je otázka
spíše z praktické chemie.
Toto bylo jen velmi hrubé přiblížení. Děj probíhá s mnoha
mezistupněmi, kdy se např. molekula dostane do excitovaného stavu (s vyšší
vnitřní energií, ale případně i bez roztržení vazby), nebo se vazba O=O
natrhne na -O-O-, nebo se změní nalepením vodíku na radikály typu H-O-O-,
které se vzápětí nalepí na další molekuly H2, aby je to potrhalo a dalo
vznik dalším radikálům atd.atd. Každá z těchto dílčích reakcí má svou
energiovou bilanci a je vázána na předchozí reakce (vedoucí ke vzniku
výchozích složek pro uvažovanou reakci). Je to tedy nikokli přímočará
reakce, ale celá složitá struktura možných přeměn. I proto mj. ve výsledné
směsi ani v ideálních podmínkách není jen H2O, ale i stopy H2O2, O3 apod. v
závislosti na reakčních podmínkách.
Konkrétní minimální koncentrace vám sdělí buď
chemici-experimentátoři, nebo specialisté z chemické kinetiky na tuto
reakci - anebo bezpečnostní technici, stanovující maximální bezpečné
koncentrace hořlavých plynů.
2) Při elektrolýze H2O vznikají samozřejmě H i O ve stechiometrickém poměru
(a slučují se na H2 a O2). Ovšem pozor, rozpustnost obou plynů není stejná,
takže opravdové bublinky po smíchání nemají poměr 2:1, jak by plynulo ze
stechiometrie.
3) I v plynném stavu může být H2O2, O3, radikály apod., ovšem s
pravděpodobností exponenciálně klesající s nadbytečnou energií, kterou
mají.
Dotaz: Můžete mi zdůvodnit, proč na ptáky nepůsobi tak velká gravitační síla
jako na lidi? (Ewa Rylko)
Odpověď: Ona je ta gravitační síla na Zemi jednoduše konstanta x hmotnost a anžto
ptáci nejsou obvykle tak tlustí jako lidé (tj. obsahují menší množství
materiálu, mají menší hmotnost), tak na ně působí menší gravitační síla.
Dotaz: Zajímalo by mě, jak fungovaly vodní fontány a kašny v dobách, kdy lidé
neměli k dispozici elektrický proud a čerpadla. Nedokážu si představit,
jak mohli dostat vodu do koleběhu tak, že tryskala i do výšky 2-3 metry. (Marek)
Odpověď: Voda do kašny nebo fontány může přitékat samospádem, když nejste v horském
městečku, uděláte nádrž někde ve věži, když nenajdete jiné technické
řešení, můžete tam nosit vodu kýblem. Poučte se o historii vodárenství,
do té oblasti to patří.
Dotaz: Zajímalo by mě, kde se bere energie. V knihách píšou, že energie už v
dané hmotě je, ale já nechápu, jak se tam dostala! (zuzka)
Odpověď: Pokusím se o jednoduchou odpověď. Kdysi se svět snad ve Velkém třesku
narodil a do vínku dostal energii resp. hmotu, neb je to jedno. Jak se
vyvíjel, tak hmota i energie "vykrystalizovaly" do současné podoby, kdy
některé formy energie umíme využívat relativně snadno (např. energii
ukrytou v ropě), jiné zase moc ne (například klidovou energii všech částic
kolem nás). Bohužel pochopení toho, co to znamená, vyžaduje delší čas s
fyzikou a technikou ...
