Fizyka LO Turek
Start
Nauczyciele
Nauczanie
Konkursy
Ciekawostki
Aktualności
Astronomia
Struktura materii
Doświadczenia domowe
Testy z fizyki
Spis treści i wyszukiwarka
Hosted by:
W kręgu fizyki LO Turek
« Poprzednia  Następna »
Zagadki 
Piorun kulisty - tajemnicze zjawisko
piorun kulisty
Pojawia się nagle, zwykle podczas lub tuż po burzy. Ma kształt płonącej kuli, mieni się jasnym, choć nie oślepiającym światłem barwy czerwonej, pomarańczowej, żółtej lub białej. Rzadziej jest zielony lub błękitny.
Jest najczęściej wielkości brzoskwini lub piłki do koszykówki, choć obserwowano też takie o średnicy centymetra oraz kilku metrów. Rozpada się po kilku lub kilkudziesięciu sekundach. Czasem przy tym głośno grzmi, jak zwykły piorun, a czasem nic się nie dzieje - znika bez śladu.
Najdziwniejszy jest sposób, w jaki się porusza. Piorun kulisty najczęściej leci poziomo nad powierzchnią Ziemi, kilka metrów na sekundę. Lubi nagle i przypadkowo zmieniać kierunki, a zdarza się, że zastyga na krótki czas w miejscu.
burza
Relacje świadków

Piorun kulisty pojawił się pół metra nad powierzchnią wody, przefrunął nad głową człowieka, zatrzymał się na około 30 sekund, pomknął do lasu, poodbijał się od drzew jak bilardowa kula i zniknął z pola widzenia.
Kula wleciała do samolotu pasażerskiego, przeleciała bezgłośnie nad głowami przerażonych pasażerów, podzieliła się na dwie mniejsze kulki, które się zaraz na powrót połączyły, i nie czyniąc szkód wyleciała z drugiej strony samolotu.
Kula wielkości piłki do koszykówki wpadła do samolotu i zaczęła gonić za stewardessą tam i z powrotem w przejściu między siedzeniami. Piorun zniknął, zanim zdążył w nią trafić.
piorun kulisty Mieszkaniec Malanowa Franciszek Bartczak opowiadał, że w młodości też był świadkiem tego zjawiska. Piorun w postaci świecącej kuli wleciał do domu krążył po mieszkaniu ze świstem i przeleciał w odległości 1 metra od pana Bartczaka. Po tym wydarzeniu wszyscy byli ogłuszeni a na ścianach pozostały wypalone ślady. Piorun nie wzniecił pożaru, ani nie wyrządził innych szkód.
Często zetknięcie z piorunem kończyło się krótkotrwałym paraliżem. W roku 1936, kiedy do wnętrza pokoju przeniknęła kula ognia o średnicy ludzkiej głowy, świadek odważnie zniszczył kulę kilkoma uderzeniami deski. Nie poniósł szwanku, a po kuli pozostał tylko ostry zapach siarki.
Wiele było jednak wypadków śmiertelnych. Według świadków pioruny kuliste wydają się być przyciągane przez ludzi i zwierzęta. Przenikają przez niektóre ściany i przeszkody, przeciskają się przez dziurki od kluczy i szpary pod drzwiami.

Próby wyjaśnienia
burza
To tajemnicze zjawisko próbowano wytłumaczyć na różne sposoby od niemal 150 lat. Do rozwikłania zagadki zaprzęgano między innymi reakcje jądrowe, antymaterię, promieniowanie mikrofalowe. Niektórzy do dziś utrzymują, że to tylko optyczne złudzenie, a zdaniem innych maczają w tym palce kosmici.
Poniżej wymieniamy niektóre z teorii wyjaśnienia pioruna kulistego.
Jest to kula stopionego krzemu i innych składników gleby, które wyparowały po uderzeniu pioruna.
To proces chemioluminescencyjny, a może chmura cząsteczek metalu lub związków organicznych, odparowana uderzeniem zwykłego pioruna.
Piorun kulisty to kula plazmy, antymaterii (następuje wtedy anihilacja), mikrofal czy jakiejś płonącej substancji.
Może to po prostu kula bardzo gorącego (o temperaturze ponad 30000°C) zjonizowanego powietrza. Tak ostatnio zaproponowali Antonio F. Ranada wraz z Jose L. Trueba z madryckiego Universidad Complutense.
Największym problemem ich teorii było zrozumienie, jak powietrze może bez zmian pozostawać tak długo bardzo gorące. Gorąca kula powietrza powinna rozprężyć się gwałtownie, natychmiast ochłodzić i przestać świecić. Poza tym powinna unieść się w górę, a nie sunąć poziomo.
fraktal
Biała kropka z lewej strony to obraz pioruna kulistego, z prawej kolorowe widmo otrzymane ze spektrografu.
Zjawisko ta nadal czeka na wyjaśnienie.

Pierwszy film pioruna kulistego

W styczniu 2014 roku pojawiła się informacja o pierwszej rejestracji filmowej pioruna kulistego. W lipcu 2012 roku chińscy naukowcy badając zwykłą burzę za pomocą spektrometru czyli przyrządu do badania widm światła nagrali króciutki film (trwał on zaledwie 1,3 sekundy) ukazujący najprawdopodobniej piorun kulisty. Badacze zauważyli i sfilmowali błyskawicę oraz pojawiającą się w odległości około 900 m od swoich aparatów ognitą kulę, zmieniającą barwę z białej na czerwoną. Blask miał średnicę około 5 metrów ale rzeczywista wielkość obiektu była dużo mniejsza. Najpierw uderzył zwykły piorun i tuż potem znad ziemi uniosła się świetlista kula, która przeleciała w poziomie kilkanaście metrów i znikła.
Dzięki użyciu spektrografów po analizie linii widmowych, badacze zdołali ustalić, że w kuli znajdowały się pierwiastki z miejscowej gleby: krzem, żelazo i wapń. To odkrycie zdaje się potwierdzać jedną z teorii, która powstawanie piorunów kulistych tłumaczy właśnie reakcjami, jakie zachodzą w glebie po uderzeniu zwykłego pioruna.
Opracowano na podstawie internetowych informacji zamieszczonych w serwisie naukowym Gazety Wyborczej
Informacje o odkryciu można znaleźć na stronie http://physics.aps.org/articles/v7/5


Fraktale - abstrakcja matematyczna czy opis przyrody?
fraktak
Fraktal to krzywa lub powierzchnia powstająca w procesie kolejnego dzielenia figury. Dokładne zrozumienie mechanizmu powstawania fraktali wymaga znajomości liczb zespolonych. Generalnie fraktale to interpretacja graficzna pewnych abstrakcyjnych równań lub raczej ciągów i nie mające żadnych odniesień do rzeczywistości. Ich tworzenie polega na powtarzaniu w nieskończoność określonych czynności, na liczeniu kolejnych elementów pewnych ciągów i dobieraniu koloru rysowanego punktu w zależności od wyniku.
fraktal Po raz pierwszy otrzymał je w 1980 roku Benoit Mandelbrot, który badał numerycznie pewne wielomiany zespolone i otrzymał interesujące wykresy. Patrząc na nie, wysnuł przypuszczenie, że geometria euklidesowa nie nadaje się do opisu przyrody - góry nie są stożkami, a linia brzegowa nie jest odcinkiem. Są to raczej, "bezkształtne" formy, które Mandelbrot nazwał fraktalami - od łacińskiego słowa fractus co znaczy "podzielony", "ułamkowy". Nazwa ta jest adekwatna - dobrze oddaje strukturę fraktali. Charakteryzuje je bowiem wysokie samopodobieństwo - każdy fragment przypomina całość.
Jaka jest faktyczna struktura przyrody? Na obrazkach dzieci jawi się ona często jako kombinacje prostych brył geometrycznych (dom - kwadrat, słońce - kółko, pies - prostokąt, chmura - elipsa itd.). Proszę spróbować narysować wodę albo chmurę z całą jej skomplikowaną strukturą. Nie jest to takie łatwe, prawda? Czy można powiedzieć, że chmura jest elipsoidą albo prostopadłościanem? A drzewo? Czy można jednoznacznie powiedzieć, że pień to stożek, liście to trójkąty, a gałęzie to odcinki? Jak nazwać kształt płomienia albo błyskawicy?
fraktal To właśnie są przykłady występujących w przyrodzie obiektów fraktalnych. Chmura stanowi niewątpliwie jedną całość, ale jest "dziurawa" jak gąbka, ponieważ składa się z nieprzebranej ilości mikroskopijnych kropelek wody i pary wodnej. Jest więc odrębną całością, ale złożoną z wielu mniejszych całości, także odrębnych. Jeżeli "wytniemy" mały kawałek chmury, to otrzymamy coś bardzo do niej podobnego. Podobnie fraktale: nie można jednoznacznie nazwać ich kształtów, a przy tym charakteryzują się one dużym samopodobieństwem - fragment przypomina całość, również przy fraktalach różnych rodzajów.
fraktal
Obraz wygenerowanego za pomocą programu komputerowego fraktalu podobnego do drzewa
Podobieństwo to bierze się stąd, że fraktale mają charakterystyczny, chaotyczny "kształt", który znacznie lepiej oddaje strukturę przyrody niż tradycyjne pojęcia geometrii. Jednak najdziwniejsze, i jak na razie najbardziej tajemnicze, jest źródło tych podobieństw. Cóż, jest to zagadnienie z dziedziny metafizyki... Może kiedyś będziemy umieli je rozwiązać. Do niedawna w nauce panował deterministyczny pogląd, że wszystko można przewidzieć i obliczyć. Pogląd ten ostatnio zaczął się poważnie chwiać, a jednocześnie nadzieje pokładane w komputerach i ich mocy obliczeniowej okazały się przesadne.

Zastosowania fraktali

Przekształceń fraktalnych można używać do kodowania obrazów, a co za tym idzie do ich kompresji, czyli zmniejszania rozmiarów opisujących je plików komputerowych.
Algorytmy fraktalne wykorzystuje się do nadawania realistycznych tekstur tworzonym na komputerze obiektom. Ma to z kolei szerokie zastosowanie w technikach przetwarzania obrazu wideo.
Generowania fraktali wykorzystuje się do sztucznego generowania krajobrazów. Są programy komputerowe, za pomocą których można generować pseudozdjęcia, a nawet całe animacje. Jest to bardzo przydatne w różnego rodzaju technikach wideo (np. triki filmowe), gdzie na przykład bardziej opłaca się "zburzyć" sztuczną, istniejącą tylko w pamięci komputera górę lub zasymulować zejście z takiej góry sztucznej lawiny, niż robić to w rzeczywistości.
Za pomocą fraktali można sztucznie generować na komputerze wirtualne światy, do złudzenia przypominające rzeczywiste krajobrazy górskie, morze, słońce itp. Niektóre z nich dają efekty zdumiewające.
Strukturę fraktalną posiada wiele obiektów w przyrodzie np. liście płatki śniegu, wzory na pancerzach zwierząt. Wysunięto hipotezę, że Wszechświat też ma fraktalną naturę. W strukturach fraktalnych odnajdujemy piękno przypadkowych kompozycji, a jednocześnie wysokie samopodobieństwo i symetrię. Być może cała przyroda ma strukturę fraktalną, a twory czysto geometryczne w ogóle nie istnieją, są jedynie stworzonymi przez ludzi uproszczeniami. Coraz częściej w biologii i fizyce stosujemy więc opis fraktalny.
Inne obrazy fraktali można znaleźć w dziale "Nauczanie".
« Poprzednia  Następna »
Zagadki