Elektrosztatika megint

 Már foglalkoztunk a villámlással, de az elektromos erőtér vizsgálatánál a Faraday kalitka elve igencsak fontos. A Van de Graaf generátorral megmutathatjuk a kísérletet - ez a videó a legaranyosabb szemléltető eszköz szerintem :

de azért lássuk be, hogy van aki pénzt csinál a fizika órán megtanultak segítségével, és sokkal látványosabban mutatja be a jelenséget:

vagy még látványosabban:

133 éves évforduló

161 év alatt nagyon sokat változott a technika. Ez sok mindenben tetten lehet érni, én most mégis a villámok megörökítését választottam.
1839. augusztus 19-ét, tekinthetjük a fényképészet megszületésének, amikor Louis Daguerre a francia Tudományos és Képzőművészeti Akadémia együttes ülésén hihetetlen nemzetközi érdeklődés közepette a vegyi eljárást részletezve ismertette a - leginkább  Nicéphore Niépce által kidolgozott - dagerrotípia készítését. Néhány évvel később Thomas Easterly 1847. június 18-án este 9-kor készített dagerrotípiáját mondják az elsőnek, ami villámot ábrázol. Állítólag véletlenül sikerült a villámot elkapni. Sajnos a fémlemez megsemmisült, és csak egy fénykép maradt fent róla. 

Így hivatalosan William Nicholson Jenningst (1860-1946) tartják az első fotósnak, akinek sikerült villámot fényképeznie 1882 szeptember 2-án, 133 évvel ezelőtt Annyira megtetszett ez a dolog neki, hogy ezután még nagyon sok fotót készített. Persze itt a "nagyon sok" fél tucat fennmaradt fotót jelent. Mi ez ahhoz képest, ami a mai technikával készül, egy kattintással több százezer képet kapunk. Jenningst érdekelte, hogy valóban cikkcakkban megy a villám, mint ahogy ábrázoljuk, vagy csak megcsal a szemünk?

Bár a CCD-t már 1969-ben feltalálták, a digitális forradalom még váratott magára. A gyorskamerák legalább 250 felvételt készítenek másodpercenként. Van olyan kamera, amelyik 1000 felvételt is tud. Egy ilyen videón már jól látszik az, hogy először egy elővillám ionizálja a levegőt, mintegy csatornát készítve a későbbi, nagy villám számára. A villám ekkor már 40 000 A erősségű, 180 km/h sebességű és mintegy 3000 K hőmérsékletű. Utóbbi miatt van a dörgés: a hirtelen felmelegített levegő indította lökéshullámot halljuk dörgésnek. 

Don Pettit és a LEGO

Don Pettit amióta fent van a nemzetközi Űrállomáson, időről időre mindig jelentkezik. Rettentő szimpatikus nekem, hogy a fenti élményeit közkinccsé teszi, hogy egy kicsit általa mi is elszakadunk a Földtől.
Most éppen LEGO-ból kis Van der Graaf generátort készített. És egy alap kis elektrosztatika órát rittyentett a fenti tárgyak/emberek segítségével.

Ritka légköri jelenség

Vörös színűek, változatos alakban fordulhatnak elő, horizontális kiterjedésük elérheti az 50 km-t, magasságuk akár 70 km is lehet. Élettartamuk mindössze néhány ezredmásodperc. Egy zivatarban kialakuló, nagy energiájú lecsapó villám által elindított impulzus hatására, mintegy 40-50 km-es magasságban, a mezoszférában keletkeznek. A mezoszférában a légkör sűrűsége már igen ritka, a földi légkör össztömegének mindössze 1%-a található meg itt. Egy átlagosnál nagyobb energiájú felhő-föld lecsapó villám a mezoszféra ritka légrétegében un. ködfénykisülést idézhet elő. E jelenség a vörös lidérc.

A jelenséget először 1989-ben írták le, azóta kutatják meteorológusok és légkörfizikusok. Mára a lidérc mellett több hasonló jelenséget is ismerünk, amelyeket gyűjtőnéven rövid életű felvillanásoknak nevezünk. A lidércek mellett kis szerencsével megfigyelhetjük a közvetlenül a felhő felett felvillanó kék nyalábokat, vagy az ionoszféra határán megjelenő gyűrűlidérceket.

Magyarországon nem újdonság a jelenség megfigyelése és kutatása, sőt hazánk élen jár a lidércvadászatban. Az MTA soproni Geodéziai és Geofizikai Kutatóintézete (GGKI) 2003-ban kapcsolódott be a vörös lidércek kutatásába. Közel tíz év alatt speciális műszerekkel és nagy érzékenységű kamerákkal sok száz vörös lidércet sikerül észlelni, megfigyelni. A GGKI leginkább a vörös lidérceket keltő villámok tulajdonságainak meghatározásával járult hozzá a jelenségcsoportra vonatkozó ismeretek bővítéséhez.

Június 23-án egy hidegfront vonult át hazánk felett, előterében zivatarok, helyenként heves zivatarok keletkeztek. Sötétedés után a Balatonnál egy nagyobb zivatarcsoport tartózkodott, ekkor sikerült Bajáról, mintegy 100 km távolságból megfigyelni és lencsevégre kapni a jelenségeket.

A június 23-án készült fotókat Goda Zoltán készítette, és először a metnet.hu meteorológiai portál tette őket közzé. A cikk is Goda Zoltán tollából fakad.

Vulkanikus villámok

A Santiagótól 870 km-re délre lévő Puyehue vulkán közel ötven évig aludt. Azonban most kitört. Erről az Indexen rengeteg kép van. A képek közül természetesen az tetszett a legjobban, ahol a gázfelhőben kialakuló vulkanikus villámokat sikerült lefényképezni.
Hogy mi is van pontosan ebben a gázfelhőben, azt megtudhatjuk a Wikipedián lévő (nagyon jó) tűzhányókról szóló cikkből, amiből az egyszerűség kedvéért a lényeges részt idézném:
"A vulkáni kitörés pillanatában felszínre kerülő gázok pontos összetételét meglehetősen nehéz mérni, de a kitörés előtti és utáni gázszivárgásokat vizsgálva megállapították, hogy a vízgőz mellett a leggyakrabban szén-dioxid, szén-monoxid,  nitrogén,  metán,  ammónia, fluor,  hidrogén,  klór,  kénhidrogén,  kén-dioxid és fémkarbid-gőzök kerülnek a felszínre. A hidrogén és metán egyaránt könnyen begyullad, és lángba boríthatja a vulkán környékét (mint a Mount Pelée 1902. évi kitörésénél). A gázok hőmérséklete ritkán emelkedik 1000 °C fok fölé.

A felszínre kerülő gázok vegyi összetétele főként a láva összetételétől és hőmérsékletétől függ. Az izzó lávából elsősorban klór, sósav,szén-dioxid, kén-dioxid és nátrium-karbonát válik ki, míg a 650-200 °C hőmérsékleti tartományt gyakran a sósav, ammóniumkarbonát, vasklorid jellemzi. Az alacsonyabb (200-100 °C) hőmérsékletű lávából főként kénhidrogén válik ki, míg a 100 °C alatti lávából már szinte csak a szén-dioxid szabadul fel."

Atom-tologatás

Az IBM kutatói egy kobaltatomot mozdítottak meg egy miniatűr, hangvillaszerű szerszámmal. A mozgatáshoz szükséges erőt a villa rezgésének frekvenciája alapján tudták pontosan meghatározni. Azt is megfigyelték, hogy ahogy az atomot ért erőhatás eléri a 17 pikonewtont (17*10^-12 N), az átugrik a következő pozícióra.
"Olyan gyors a mozgás, hogy a műszereink képtelenek érzékelni" - mondta a New York Timesnak Markus Ternes, a kutatást végző egyik tudós.
És hogy miért tologatnak egyetlen atomot a kísérletező elvetemültek? Mert az így nyert eredményeket fel tudják -vélhetően- használni arra, hogy majd az atomi méretekben működő logikai áramköröket, vagy adattárolókat tudjanak létrehozni.

Erről a "kedvenc" kísérletem jut eszembe. A Millikan kísérlet. Olajat fröcskölünk egy mikroszkóp tárgylencséjére, ami egy kondenzátor között van. Bekapcsoljuk az egyenáramot, így a töltött részecskék elindulnak az egyik irányba, majd polaritást váltunk és a másik irányba indulnak el. Amerre a nehézségi erő mutat, arra gyorsabban mozognak. Mi meg kiguvadt szemmel nézzünk egy szimpatikus olajcseppet, és mérjük az időt, ahogyan egy mikroszkopikus pályát be fut egyszer az egyik-majd a másik irányban. Hopp! Kifutott a látómezőből? Sebaj nézzünk egy újabbat, kezdjük elölről! Majd lassan azon kapod magadat, hogy csillagokat látsz, és méred, mennyi idő alatt futnak ki a szemed elől....
Szerintem a fenti kísérlet is lesz dem.laboron úgy 50 év múlva. Részvétem a jövő generációnak.

Aurora australis azaz déli sarki- fény

Szinte mindenki ismeri az Északi fény, azaz aurora borealis néven ismeretes jelenséget. A fenti képen azonban aurora australist láthatunk, azaz déli sarki-fényt. Ez kevésbé ismert, mert ritkábban fordul elő. A fényképet egy kutatóállomás felett az Ausztrál Antarktiszi Territóriumon fényképezték. ( fotó: AFP, AUSTRALIAN ANTARCTIC DIVISION Hosung Chung)

A borealis jelentése északi, az australis pedig déli, az aurora pedig a római hajnalistennő Aurora nevéből alkották.

Hogyan is alakul ki ez a szép jelenség?

Általános tévhit, hogy a szép fényjelenséget a Napból érkező, és a légkörben elégő részecskék okozzák. Valóban a Napból érkező, leginkább protonok és neutronok keltik a jelenséget, de nem égnek el. A részecskék a napszél-lel érkeznek, és kis részben a Naprendszerünkön kívülről érkezett részecskékből állnak.

A töltött, mozgó részecskéket a földi magnetoszféra nagyrészt eltéríti. Hat rájuk a Lorenz erő (12-es fizika anyag). A Föld mágneses pó­lusai körüli tartományokban azonban bejutnak a légkörbe. Ekkor a részecskék üt­köznek a légkör atomjaival, (például oxigénnel, nitrogénnel), ionizálják és gerjesztik az atomokat. A gerjesztett állapot viszont nem kényelmes az atomoknak, és visszapottyannak az alapállapotukba. Az energia megmaradás miatt, a felesleges energiát pedig fény formájában kibocsátják.

A színkép látható tartományában elsősorban az oxigén zöld és vörös, valamint a nitrogénmole­kulák kékesibolya vonalai jelentkeznek, a sarki fény az ultraibolya tarto­mányban is erős. A jelenség 80–1000 km magasságban fordul elő, leggyakrab­ban 100 km magasságban figyelhető meg. (forrás és lásd még : Wikipedia)

<!--Az Index cikke »-->