Пређи на главни садржај

Боја мора


Тема овог записа је објашњење визуелног утиска боје мора, а инспирација је дошла након питања упућеног од стране моје супруге. 
Ако морску воду захватимо длановима, уочавамо да је провидна - што значи да је појава у вези са дубином воде. На појединим веб презентацијама може се прочитати да је појава у вези са огледањем неба на површини воде, што представља погрешно тумачење, јер би у том случају и бара или вода у плитком базену били плаве боје. С друге стране, вода у дубоким базенима је плавкаста па закључујемо да појава није у вези са присуством натријум-хлорида. Боја морске воде није увек иста, а зависи од присуства фитопланктона, биљног света и разних придодатака. Занимљиво је да „тешка вода”, коју сачињавају атоми кисеоника и деутеријума (изотоп водоника који у атомском језгру садржи протон и неутрон), не даје утисак плаве боје. Да би разумели због чега је боја морске воде плава, морамо да се позабавимо неким својствима молекула воде.
Атоми водоника поседују један електрон, а атоми кисеоника 8. Из разлога што су две орбитале кисеоника делимично попуњене електронима, стварају се услови да се кисеоник веже са два атома водоника. Атоми су повезани такозваном водоничном везом. Молекули се крећу, повезују се у облике који подсећају на гроздове, али учестало прелазе са једног „грозда” на други. Унутар молекула је исто тако присутно кретање честица које сачињавају атоме (електрони и нуклеони). На пример, присутне су осцилације атома и ту појаву приказује следећа анимација:
Приказао сам три основна начина осциловања унутар молекула, али постоје још неколико - назовимо их више осцилације. Основне осцилације могу да апсорбују енергију од Сунца, и то инфрацрвено зрачење, и да постану више осцилације. Овде је ситуација слична оној када тонове емитују музичка виљушка и жица на гитари: виљушка емитује једино основни тон, а жица основни тон и више тонове. Проистиче да основне и више осцилације, заједно, могу да изврше апсорпцију и у делу видљивог спектра који потиче од Сунца - на месту где је црвена боја. Морска вода апсорбује и друге боје, али у много мањој мери, а вода Медитеранског мора најмање апсорбује плаву боју. Међутим, на великим дубинама чак је и плава боја прилично апсорбована.
„Гроздови” молекула нису равномерно распоређени, односно вода није хомогена. Исто тако у води су присутни различити придодаци и биолошке врсте. Део видљивог спектра који није апсорбован ступа у другу врсту дејства са морском водом - расејава се. Под тим се подразумева да молекули (односно наелектрисане честице унутар молекула) воде, придодатака и слично прво апсорбују па реемитују светлост. Обзиром да честице које реемитују светлост нису униформно распоређене, светлост се простире у свим правцима. Дакле, плава или плаво-зелена боја је та расејана светлост.

Коментари

Популарни чланци

Карноов циклус

На почетку индустријске револуције постојала је потреба да се унапреди рад парне машине и ефикасност. Сади Карно, физичар и официр у француској војсци, размишљао је о томе који гас/пару је потребно употребити и на какав начин да би се остварио највећи степен искоришћења. Из тог делања је проистекао други закон термодинамике, мада установљен од стране других физичара. Треба запазити да је Карно све време писао о калорику као радној супстанци парне машине - флуиду који садржи топлотну енергију и струји између објеката на различитој температури. Није први пут да се у физици стиже до нових открића помоћу погрешних претпоставки. Графички приказ машине, такозвани Карноов циклус, је уведен у физику много година касније. Приказ представља Карноову топлотну машину, на начин како је он замислио рад уређаја са највећим степеном искоришћења калорика:

Централни део записа сачињава цилиндар са радним телом. Карно није прецизно назначио о каквом флуиду се ради. Са леве стране је грејач, извор топло…

Једначина континуитета

Условљеност брзине протицања флуида површином попречног пресека струјне цеви први је уочио Леонардо да Винчи. Он, наравно, није изучавао струјне цеви већ је појаву уочио осматрајући протицање воде при различитим условима. Галерија Уфици у Фиренци садржи импозантну збирку његових нацрта и модела, али се Леонардово име ипак ретко помиње у контексту открића у физици - јер не постоје. Узрок томе сигурно није слабо познавање математике, јер би у том случају и Мајкл Фарадеј проживео живот као непознати књиговезац. Према томе, математичка формулација једначине није његово дело.

Запис је могуће употребити као пратећи садржај наставе физике у гимназији. Струјна цев садржи три струјне линије, а свакако их може бити много више, и то што се не секу је последица ламинарног протицања флуида. Ламинарност представља неопходан услов за формулисање једначине континуитета, у облику који се наводи у гимназији. Исто тако флуид поседује сталну густину упркос промени притиска, а ни вискозност није присутна…

Микроталасна пећница

Приметила сам два се две шоље од истог материјала, а различите боје, неједнако загревају у миктоталасној. Зашто? Микроталаси су електромагнетне природе, а молекули воде поседују просторно раздвојене центре позитивног и негативног наелектрисања - што је својтвено електричним диполима - тако да електрично поље таласа утиче на кретање молекула воде у храни. Због дејстава молекула воде са суседним молекулима воде, појачано кретање молекула у посуди са спољне стране се преноси према молекулима у унутрашњости. Такво преношење енергије између молекула је кључно за кување у миктоталасној, јер јачина миктоталаса слаби при продирању кроз храну па би средиште намирнице остало сирово да није те појаве.
Не видим разлог због чега би различите боје посуде утицала на брзину загревања, јер микроталаси у пећници дејствују једино са молекулима воде. Постоји могућност да у некој шољи постоји дефект испуњен водом па то утиче на брзину загревања.

Боров модел атома

Не дешава се често да физичар изнад улазних врата своје куће држи потковицу, а то је Нилс Бор чинио. Посао професора није баш обављао са великим ентузијазмом, али је волео да дискутује са студентима не устручавајући се да покаже да нешто не зна, а понекад би са њима решавао укрштене речи или играо стони тенис, што га је чинило популарним међу младим људима. Током Другог светског рата је био принуђен да побегне из Данске у САД, где се придружује пројекту „Менхетн“, односно тиму физичара који се бавио израдом прве нуклеарне бомбе. Након катастрофе у Јапану преобразио се у предводника оних који су се залагали за забрану коришћења нуклеарне енергије у војне сврхе.  Радерфордов ђак је учинио исто што и његов професор - надмашио је учитеља. Боров модел атома данас има једино историјски значај, али му посвећујем страницу јер представља непроцењив помак у развоју физике. У чланку о Радерфордовом моделу атома поменуо сам да је поседовао једну велику ману: такав атом би могао да постоји кратко…