Zaujal vás nějaký fyzikální jev? Nevíte si rady s jeho vysvětlením? Neváhejte a napište nám svůj dotaz!
nalezeno 8 dotazů obsahujících »chladnutí«
7) Pohyb pólů
24. 07. 2002
Dotaz: Dokáže súčasná veda vysvetliť ako vzniká posuv pólov, precesný pohyb a prepólovanie?
(jaroslav)
Odpověď: To je několik otázek dohromady, ale s každou z nich si
dovedeme celkem uspokojivě poradit, až na jistý drobeček,
který zmíním nakonec. 1) Posuvem pólů zřejmě myslíte posuv
magnetických pólů vůči zemské ose (= ose, kolem Země
rotuje). Tady je hlavní problém, že nevíme jednoznačně,
jakým mechanismem vzniká magnetické pole Země. 1a) Má se
zato, že hlavní přínos mají proudící žhavé (tekuté a
vodivé) části uvnitř Země. V magnetohydrodynamice se
odvozují okolnosti, za kterých se počáteční magnetické
pole ve vodivé kapalině "strhává" s ní, jako by v
ní zamrzlo. Ovšem o tom, jak a proč v hloubce pod námi
proudí ty žhavé masy, je nesnadné něco přímo zjistit. 1b)
Ví se, že sice je jádro Země železné (a niklové), ale že
toto není příčinou zemského magnetismu. Železo je totiž v
jádře při teplotách mnohem vyšších než Curieova teplota,
čili nemůže být feromagnetické. 1c) Svůj podíl na
magnetickém poli Země mají i v podstatě stálé elektrické
toky v ovzduší způsobované bouřkami.
Na druhou stranu dovedeme velice přesně sledovat magnetické
pole Země v její minulosti zkoumáním vyvřelých hornin, ve
kterých "zatuhlo" pole během chladnutí přes
Curieovu teplotu. Víme tedy o tom, že se Země v historii
přemagnetovává, a to celkem hbitě - v průměru za 1 milion
let (tj. někdy za 100 000, někdy za 10 000 000). To ovšem
neznamená, že by magnetické pole přitom vymizelo, ani že by
např. severní pól (v našem pojetí) putoval z jednoho
zeměpisného pólu po poledníku přes rovník na druhý
zeměpisný pól. On totiž sice vymizí (přechodně) dipólový
magnetický moment, ale vyšší (kvadrupólové, oktupólové)
mohou zůstat, a to i dosti veliké. Navenek se to jeví tedy
tak, jako by na Zemi bylo víc severních (i jižních) pólů na
různých místech. Zemskému magnetismu se věnují samostatné
publikace, ale je dost hezky diskutována i ilustrována v
učebnici FYZIKA (Halliday, Resenick, Walker; vydal Prometheus
2001) v kap. 29.2 (str. 747) a zejména 32.3 - Zemský
magnetismus (str. 835-6) 2) Precesní pohyb nesouvisí s magnetismem, ale
s tím, že Země je setrvačník, který se pohybuje v
gravitačním poli Slunce. Toto lze spočítat velice přesně na
hodně dlouhá období. 3) O "přepólování" jsem se zmínil
už výše.
A ten bonbónek - ani povrch Země není tuhé těleso, ale tak
trochu stydnoucí hustá kaše, která se svraskává (takhle
vznikaly Alpy anebo tak se rozpadal původní prakontinent -
Pangeia - a jeho části se později naopak vklíňovaly do
sebe). Na tomhle pohybujícím se a měnícím se povrchu žijeme
a popisujeme tyto změny - vůči čemu? no právě vůči tomu
měnícímu se povrchu samotnému. Takže můžeme popsat, jak se
dva kontinenty od sebe vzdalují (teď už to umíme i přesně
měřit lasery), ale není vlastně vůbec tak jednoduché popsat
současně všecko.
Dotaz: Poraďte mi, prosím, jak vysvětlit žákům osmé třídy skutečnost, že ve vyšších vrstvách atmosféry je teplota pod bodem mrazu, přestože teplý vzduch stoupá vzhůru. A je-li to pro děti alespoň trohu pochopitelné, poraďte, jak vysvětlit rozložení teploty atmosféry v závislosti na výšce. (Tomáš Špaček)
Odpověď: Milý kolego, doporučoval bych žákům připomenout, že v
atmosféře se směrem vzhůru zmenšuje tlak a hustota, díky
tomu balón naplněný vodíkem nebo héliem, které mají při
stejné teplotě menší hustotu než vzduch, může stoupat.
Místo hélia nebo vodíku ale stačí balón naplnit teplým
vzduchem, který má také menší hustotu než okolní
studenější vzduch a balón opět může vzlétnout. Jestliže
však tenhle teplý vzduch (v balónu nebo bez něj) stoupá do
oblasti nižšího tlaku, pak se rozpíná, tím pracuje a pokud
mu nepřivádíme teplo (např. tím, že bychom vzduch v balónu
ohřívali hořáky, jak se to normálně dělá), chladne
(pracuje na úkor své vnitřní energie). Tak sice teplý vzduch
stoupá vzhůru, ale přitom chladne. Nejnižší vrstva
atmosféry se ohřívá především od zemského povrchu
ohřívaného slunečním zářením, je většinou
promíchávána, taky v ní koluje vlhkost, co dělá mraky a
prší. Proto je skutečná závislot teploty na výšce trochu
složitější, než by odpovídalo zmíněnému chladnutí
bubliny vzduchu při výstupu. Podívejte se se žáky na
aktuální data na stránce http://www.chmi.cz/meteo/oap/graf_ptu.html
Další zajímavé jevy nastanou ve stratosféře (nad
tropopausou, která je na dnešním výstupu asi ve 13,5 km a kde
je teplota minimální) - tam je podstatná absorbce
krátkovlnného záření (UV) ozónem, což nakonec způsobí
ohřev, takže teplota do výšky kolem 50 km zase roste. Výše
už teplota opět klesá, atmosféra je ale už tak řídká, že
teplota spíš říká, jaká je střední rychlost molekul
vzduchu než jakou teplotu bychom cítili, kdybychom tam na
chvíli vylezli z rakety... Graf závislosti teploty na výšce
