Zanimljivosti iz svijeta znanosti

Zašto vidimo uvijek istu stranu Mjeseca, kako nastaju plime i oseke, što bi se dogodilo kada bi slon i buha pali s nebodera, može li mlin ići na "Mjesečev pogon", samo su neka od pitanja na koja su znanstvenici davali odgovore.

 Zašto Mjesec okreće Zemlji uvijek istu stranu?
Dr. Veseljko Barić

 Poznato je da sa Zemlje možemo vidjeti samo jednu stranu Mjeseca. Razlog je tome činjenica što se Mjesec okrene oko svoje osi za tačno onoliko vremena koliko mu je potrebno da obiđe čitavu svoju stazu (orbitu) oko Zemlje, tj. za (okruglo) 27 dana (tačno: 27,32). Ako znamo da se Zemlja okrene oko svoje osi za jedan dan i da joj za obilazak oko Sunca treba čitava godina dana, onda je zaista malo neobično da je kod Mjeseca i jedno i drugo vrijeme (rotacije i revolucije) baš potpuno jednako. Naravno, to nije slučajno, jer Zemlja je naprosto - "zaustavila" Mjesečevu rotaciju oko njegove osi.

Naslovnica časopisa Zemlja i svemir

Da bismo jednostavnije objasnili tu neobičnu pojavu napomenut ćemo analogan slučaj: i Mjesec usporuje Zemljinu rotaciju (vrtnju oko osi). Zemlja se nekad vrtjela mnogo brže: po računima geofizičara Jeffreysa prije otprilike 4 milijarde godina zemaljski dan nije trajao 24 sata, nego samo 5 sati. A nakon 50 milijardi godina zemaljski će dan trajati 46 sadanjih dana i tada će Zemlja također Mjesecu uvijek pokazivati istu stranu... To zaustavljanje Zemljine rotacije nastaje uslijed pojave plima, koje, kako znamo, uzrokuje Mjesec svojim privlačenjem: Mjesečeva gravitacija "podigne" plimski val na oceanu, a kako se Zemlja vrti oko svoje osi od zapada na istok - a plimski val stoji stalno "pod Mjesecom" (a isti takav val i na antipodnoj strani Zemlje) - to plimski val udara o istočne obale Zemljinih kontinenata i tako malo po malo usporuje Zemljinu rotaciju.

Kao što Mjesec djeluje na Zemlju, tako i Zemlja djeluje na Mjesec. Ali, budući da je Zemljina masa 81 puta veća od Mjesečeve, pa je, prema tome, i veća sila njene gravitacije - Zemlji je već "uspjelo" učiniti s Mjesecom ono, što Mjesec tek "pokušava" učiniti sa Zemljom, tj. Zemlja je već "zaustavila" Mjesec toliko, da joj on stalno pokazuje jednu te istu stranu. U biti ništa ne mijenja na stvari što na Mjesecu nema vode ni oceana, jer plimatska sila djeluje ne samo na more nego i na kopno, iako, doduše, u znatno manjoj mjeri, ali još uvijek dovoljno da dođe do efekta usporavanja rotacije.

---

Najveće plime i oseke

Dok su plime u Jadranskom moru visoke prosječno pola metra (najviše jedan metar) u nekim svjetskim morima razlika između plime i oseke zna da bude i blizu 20 metara. Najveće su plime u zaljevu Fundy (Istočna Kanada) gdje dosižu maksimalnu visinu od 19,6 metara. Iza toga slijede kao najveće: Port Gallegos u Argentini (18 metara), zaljev Frobisher u Kanadi (17,4 metra), ušće rijeke Severn u Engleskoj (16,8 metara), itd. Najveće su plime za uštapa i mlađa kad su Sunce, Zemlja i Mjesec u istom pravcu pa utjecaj Sunca još pojačava Mjesečevo privlačenje (koje igra glavnu ulogu u postanku plime i oseke). Na visinu plime utječu i lokalni faktori: plime su redovno veće u zaljevima koji se od pučine sužuju prema unutrašnjosti, na istočnim obalama kontinenata i uopće - na "otvorenim" morima (na zatvorenim morima, kao što je Sredozemno i Jadransko) plime su znatno manje.

---

Mlin - na "Mjesečev pogon"!

Da mlinove može da pokreće parni stroj, benzinski motor, vodena snaga rijeke, pa čak i vjetar - to smo znali. Ali da mlin pokreće Mjesec, to je zaista kuriozum. Do nedavna je takav originalan mlin postojao u Dalmaciji na otoku Mljetu: usred tog otoka nalazi se jezero (ustvari, dva omanja jezerca). Jezero, koje je bliže moru, spojeno je uskim potočićem (prolazom) direktno s morem. Za plime more se diže i teče u jezero, a za oseke voda teče iz jezera natrag u more. Neki dosjetljiv ribar napravio je tu vodenicu, a lopatasto vodeničko kolo postavio tako da se može okretati i na jednu i na drugu stranu - pa mljeo čovjek i kad se more dizalo i kad se spuštalo. A sve "na račun" Mjeseca! U novije doba Francuzi su izgradili u Bretanji (na obali Atlantika) hidroelektranu koju pokreće plima sa snagom od preko 200.000 konjskih snaga.

---

Kad bi slon i buha pali s nebodera...
Dr. Gabrijel Divjanović

Jednom je neki šaljivđija htio da u društvu "podvali" prijatelju, fizičaru, pa mu pred svima postavi "lukavo" pitanje: "Odgovori mi, ali sasvim ukratko, zašto bacili lete po zraku, iako nemaju krila i zašto oblaci lebde u atmosferi, iako u sebi nose čitave vagone vode". Fizičar mu još lukavije odgovori: "Zato što površine tjelesa rastu s kvadratom a volumeni s kubusom". Kako je na licu šaljivđije primijetio nedoumicu zbog tako neočekivanog odgovora, fizičar mu "pomogne" da shvati stvar, pa mu dadne "razmišljalku": "Izračunaj mi što će se dogoditi, ako slon i buha zajedno padnu s nebodera, pa ćeš odmah imati odgovor i na pitanje o bacilima i na pitanje o oblacima!"

Ne znam da li je šaljivđija ikad izveo taj "domaći zadatak", ali on je toliko zanimljiv da je vrijedno da ga mi ovdje sami izvedemo: Naravno, za slona bi pad s nebodera bio prava katastrofa, dok bi se buhi jedva što dogodilo. Ali zašto? Onaj koji zna nešto fizike i astronomije (tj. da gravitacija privlači jednako sva tjelesa bez obzira da li su "teška" ili "laka") rekao bi da je tu bitno odlučan otpor zraka. To je tačno, ali, čitava je priča mnogo "lukavija", nego što bi čovjek u prvi mah pomislio... Tu se radi o samoj suštini zakona prirode i svemira. Uzmimo, radi primjera, kocku od teške hrastovine (da bi, radi jednostavnosti, bila teška otprilike kao voda). Neka ta kocka ima dimenzije 1x1x1 metar tj. jedan kubični metar. Njezina težina iznosi tada jednu tonu (1000 kilograma), a njezina se površina sastoji od 6 kvadrata tj. iznosi 6 kvadratnih metara. Razrežimo sad tu kocku u svim pravcima (tj. u sve tri dimenzije) na svakih 10 centimetara: dobit ćemo 1000 kocaka, (svaka s dimenzijama 10x10x10 cm. tj. s volumenom od 1 litre i težinom od 1 kg). Volumen i težina čitave mase drveta ostali su isti (1 kubični metar, odnosno 1 tona).

A površina? Od dobivenih 1000 kocaka, svaka kocka ima površinu od 600 cm² (10x10x6). Dakle, svih 1000 kocaka ima ukupnu površinu od 600.000 cm² a to je 60 kvadratnih metara. Dakle, nakon razrezivanja volumen (a i težina) ostali su isti, ali je površina postala 10 puta veća! Da smo prvotnu kocku (1x1x1 m) razrezali - ne na svakih 10, nego na svaki centimetar, dobili bismo 1,000.000 kockica od 1 cm³ a površina svih tih kockica iznosila bi 6,000.000 cm², odnosno 600 kvadratnih metara, tj. 100 puta više. A volumen i težina čitave mase ostali bi i opet isti. Kad bismo kocku dalje rezali na milimetre, mikrone itd. - dobili bismo 1000 odnosno 1,000.000 puta veću površinu, a ukupni volumen i težina ostali bi uvijek isti.

Drugim riječima - veća tjelesa "zahvataju" više volumena s (relativno) manje površine! Svaka tvornica konzervi to jako dobro zna: kod malih se konzervi potroši (relativno) daleko više lima nego kod velikih, a za iste količine mesa. Svakom je krojaču jasno da će potrošiti manje tkanine za jedno odijelo ljudeskari od 150 kilograma, nego da obuče 10-tero djece od kojih je svako teško po 15 kilograma. To što danas već znaju proizvođači konzervi i krojači, priroda zna (tj. "postupa" po tome) već od pamtivijeka... Naš je fizičar to lijepo i sažeto rekao: "Površine tjelesa rastu s kvadratom a volumeni s kubusom".

Vratimo se sada natrag slonu, buhi i oblacima: "sitna" tjelesa imaju (relativno) veću površinu uz relativno manji volumen (odnosno težinu) nego "krupna" tjelesa. A otpor zraka pri padanju ovisi prije svega o površini tijela. Zato mikroskopskom trunku prašine treba mnogo vremena da padne na zemlju, a kamion natovaren zemljom padne u duboku provaliju snagom lavine. Zato u oblacima lebde vagoni (upravo čitavi vlakovi!) vode u obliku izvanredno sićušnih kapljica, a velika bačva, napunjena vodom, zdrobi kosti neopreznom vinogradaru kad se ona, nesretnim slučajem, skotrlja sa svog podnožja. Gore navedena zakonitost sveopći je zakon prirode i svemira koji se ne odnosi samo na padanje tjelesa nego i na sve slučajeve gdje je važan odnos volumen - površina. To je i odgovor na zanimljivo pitanje zašto "sitno" dijete brže ozebe na zimi ili kad se kupa u moru nego krupan čovjek i zašto malo štene toliko drhće dok veliki pas kraj njega nehajno maše repom. A sve zbog kvadrata i kubusa u prirodi...