Odpověď: Paprsky slunečního světla procházejícího atmosférou se na molekulách vzduchu částečně rozptylují do různých směrů, a to tím intenzivněji, čím kratší je jejich vlnová délka (tzv. Rayleighův zákon). Modrá a fialová barva se proto rozptyluje v atmosféře z viditelného světla nejvíce. Jelikož jsou však naše oči citlivější na modrou než na fialovou barvu, jeví se nám obloha zbarvená modře.
Ano, má. Uveďme si dva příklady, na nichž je to vidět. Gravitační pole hvězdy či celé galaxie působí na světelné paprsky (tedy na elektromagneticé vlnění) a ovlivňuje tak nepatrně směr jejich šíření. Tento jev je známý jako tzv. gravitační čočka (gravitational lensing) a je pozorován v astronomii (např. Einstienův kříž). Druhým příkladem působení gravitace na elektromagnetické vlnění jsou černé díry, z pod jejichž "povrchu" (přesněji z pod tzv. horizontu událostí) nedokáže ani elektromagnetické vlnění uniknout a je strháváno zpět.
Dotaz: Probírali jsme blesk. Studenti se ptali, jestli blesk, který uhodí do rybníka,
zahubí kapry.Nevím si rady. Děkuji (Iva Bímová)
Odpověď: Ač nejsem ani odborník na blesky, ani na ryby, pokusím se odhadnout podstatné
rysy situace, kdy blesk uhodí do hladiny vody. Voda je relativně dobrý vodič a
je prakticky homogenní, takže se dá očekávat, že se proud výboje blesku rozdělí
do všech směrů od místa úderu blesku. Při zběžném pátrání po webu jsem objevil
údaje o proudech ve výboji s maximem řádu desítek kA, které přenášejí celkový
náboj desítek coulombů. Proud může mít docela komplikovaný průběh. Rybou nebo
plavcem bude ve vodě protékat asi srovnatelný proud, jako okolní vodou. Tedy v
blízkosti výboje značný, ve větší vzdálenosti menší. Pokud nejsme v moři, ale na
vodních plochách v Česku, pak bude určitě hrát roli i omezená hloubka nádrže a
vlastnosti podloží. Jednoduchý odhad však ukazuje, že když by se proud např. 10
kA rozložil na polosféru o poloměru 10 m, tak by ploškou 5 dm2 (to je tak průřez
těla) tekl proud 0,8 A. Sice jen kraťounkou dobu několika milisekund, ale mohlo
by to stačit. Bohužel nevím přesně, kolik snese člověk a kolik kapr. Takže bych
očekával, že kolem místa úderu blesku do rybníka bude kruh, ve kterém budou
kapři mrtví, dále možná omráčení. Nevím, jaký bude poloměr těchto kruhů. Jako
plavec bych za bouřky z vody rychle utekl. Podobné úvahy najdete na webu,
dáte-li do hledače hesla lightning, water, fish.
195) Konzistence Machova principu a obecné teorie relativity
22. 04. 2004
Dotaz: Při budování obecné teorie relativity se údajně nechal Einstein inspirovat
Machovým principem (podle kterého setrvačné síly jsou důsledkem relativního
zrychleného pohybu soustavy vzhledem k vesmíru). Je tedy v souladu Machův
princip s obecnou relativitou? (František Kříž)
Odpověď: Machův princip vychází z kritiky Newtonova absolutního prostoru, jakožto daného, statického jeviště, na kterém se odehrávají fyzikální procesy a nahrazuje jej představou dynamického uskupení těles, jejichž globální uspořádání má vliv na lokální zákony. V jeho původní podobě jej lze formulovat následovně: "Setrvačnost tělesa je určena jeho interakcí se všemi objekty ve vesmíru". Myšlenky, které jsou v Machově principu zahrnuty, sehrály významnou úlohu pro Einsteina při vytváření jeho obecné relativity. Sám Einstein byl zpočátku dokonce přesvědčen, že Machův princip je v jeho teorii plně obsažen. Poukazoval při tom na některé aspekty obecné teorie relativity odpovídající Machovu principu. Mezi ně především patří tzv. strhávání ("dragging") inerciálních systémů v okolí urychlených objektů. Klasickým příkladem je rotující dutá koule, jejíž rotace má z hlediska obecné teorie relativity, a tedy v souladu s Machovým principem, vliv na pohyb testovací částice uvnitř koule, což je jev, který v rámci newtonovské teorie nenastává.
Navzdory těmto argumentům, nikdo dnes nepochybuje o tom, že Machův princip -- v tomto původním znění, obsažen v obecné relativitě není. Nekonsistenci obou teorií lze nahlédnout na hypotetickém příkladu testovací částice v jinak prázdném prostoru. Z Machova principu totiž přímo vyplývá, že setrvačná hmotnost takové částice je rovna nule (nemá s čím interagovat), zatímco z relativistického hlediska se takový případ redukuje na plochý, Minkowského prostoročas, v němž bude částice charakterizována svojí klidovou, obecně nenulovou hmotností jako ve speciální relativitě.
Můžeme shrnout, že obecná teorie relativity má zcela jasně "machovské" rysy, diskuse o souvislostech mezi Machovým principem a Einsteinovou teorií relativity je ale stále živá. Někteří odsuzují Machův princip jako prostě chybný, jiní hledají jeho slabší formulace, které by v konsistenci s relativitou být mohly. Kromě toho se našli i takoví zastánci Machova principu, kteří naopak modifikovali obecnou relativitu k obrazu Machova principu. Některé z těchto teorií (Bransova-Dickeho teorie) vzbuzují stále velkou pozornost, ačkoli současná pozorování spíše upřednostňují obecnou relativitu.
Dotaz: Dobrý den, mám dotaz je pravda že podle kvantové teorie může hmota existovat jak
v částicích tak ve vlnách? A je pravda, že kdybychom u nějakého objektu na
subatomární úrovni posunuli vlny o 180 stupňů, stal by se pro nás neviditelný?
(Tomáš Macejka)
Odpověď: Já bych spíše řekl, že v kvantové teorii se stírá rozdíl mezi částicemi a
vlnami, což jsou pojmy, které do mikrosvěta plného zajímavých a neobyčejných
jevů přinášíme z našeho makrosvěta. Například na rentgenové záření se někdy hodí
dívat jako na vlny (když studujeme jeho difrakci na krystalech) a někdy jako na
proud částic - fotonů (když nás bude zajímat, co třeba způsobí v polovodičovém
detektoru). Cesta k poznání není v meditacích, jak je to možné, ale v seznámení
se s ději mikrosvěta a jejich popisem. Když k vlnění přidáte další posunuté ve
fázi o 180° a se stejnou amplitudou a když zařídíte interferenci obou těchto
vlnění, tak se obě vlnění navzájem vyruší. Ale strefit se do fáze i amplitudy
není vůbec snadné, prakticky se takový efekt využívá při aktivní protihlukové
ochraně.
