Fysikk og Fascinasjon

en blogg om ny og gammel forskning, og om den fantastiske naturen


3 kommentarer

Snø, is og alt for mye grus

De siste dagene har jeg gått og irritert meg over grus.

Når det er åtte minus og snø, så er det jo ikke glatt. Det burde være supre forhold for å dra unger på akebrett, eller å gå på ski til barnehagen. Eller hva med spark, den brukte jeg jo ofte til skolen da jeg var liten?

Men nei, da. Perfekte akebrettforhold er visst også perfekte forhold for traktor med gruseutstyr. Plutselig ser alle fortau og gangveier sånn ut, og ski og akebrett må pent ta til takke med brøytekantene:

- Fortere, mamma! - Nei det går ikke. Alt for mye grus.

– Fortere, mamma!
– Nei det går ikke. Alt for mye grus.

Jeg prøver å se stort på det og tenke at dette sikkert er fint for dem som er gamle og dårlige til beins, for når mildværet en gang kommer så ligger grusen klar og ingen vil gli.

I dag var det mildt – og glatt. Hva skjedde med grusen?

Hvor er egentlig grusen?

Hvor er egentlig grusen?

Jeg ser masse grus, men den har ingen effekt. Grusen har flyttet seg ned i isen. Fordi de små steinene er mørke, blir de ekstra varme når sola skinner på dem. De blir så varme at de smelter hvert sitt lille hull i isen og forsvinner nedover. Til slutt stikker ingenting opp over isflaten, så bena mine sklir like godt som uten grus.

På ettermiddagen ligger hvert lille gruskorn og bader i et selvlaget badekar i isen. Når natten kommer fryser vannet igjen, så alt som gjenstår er en sammenhengende isflate med dekorative gruskorn inni. De kommer fram igjen når det begynner å bli bart, så vi kan kose oss med å koste sammen hauger så barna får brukt syklene sine uten å skli på grusen (for da må vi bruke den fine vårdagen inne på legevakten for at de kan fjerne grus fra skrubbsår med tannbørste).

Jeg vil faktisk gå så langt som å påstå (ja nå er jeg helt vill) at fortauet blir GLATTERE når det er strødd på forhånd enn ikke, fordi den mørke grusen hjelper til med å smelte snøen og gjøre den om til is.

Kanskje vi skal tenke litt på klima, med det samme? De små gruskornene som smelter seg nedover er et godt bilde på hva som skjer når de snødekte arealene på jordkloden blir mindre. Mens snøen reflekterer solstrålene tilbake til verdensrommet, vil mørk jord og stein omdanne sollyset til langbølget varmestråling som fanges inne i atmosfæredrivhuset vårt. Global oppvarming fører til snøsmelting, som fører til mer oppvarming, som fører til mer snøsmelting, og så videre.

I 2005 var jeg med på en feltekspedisjon til Svalbard. Der var det blant annet en mikrobiolog som tok prøver av smeltevannet i små groper på isbreen, dannet av småstein og grus. Hun mente at dette var en veldig spesiell biotop og den blir vel vanligere nå som det er mye smelting på gang. Under er et bilde jeg tok av en av disse gropene. De var veldig fine, og på isbreen kan det godt være grus for min del.

Grus-detalj fra isbre på Svalbard.

Grus-detalj fra isbre på Svalbard.


Legg igjen en kommentar

Luftspeilinger

En god kollega hadde vært på langtur med bil i ferien, og han hadde flere ganger sett luftspeilinger på asfalten når de kjørte lange rette strekninger. Det er sikkert mange som har sett himmelen speile seg i motorveien på varme dager. Hvordan blir den varme asfalten plutselig til et speil?

Luftspeiling på motorveien. Bilde: "A Highway Mirage", Michael Gil/FLickr/CC license.

Luftspeiling på motorveien. Bilde: «A Highway Mirage«, Michael Gil/FLickr/CC license.


Selv forbinder jeg luftspeilinger aller mest med Donald. Donald går i ørkenen og er fryktelig tørst. Han ser et basseng og kaster seg ned i det for å drikke. Men så viser det seg at det bare er sand. Jeg mener at det finnes flere varianter, blant annet en der han ser en bod som selger kald drikke.

Denne siden fra et Micky Mouse-blad fra 1951 har jeg kopiert fra denne bloggen.

Denne siden fra et Micky Mouse-blad fra 1951 har jeg kopiert fra denne bloggen.


Lys og luft
Vanligvis går lyset rett frem gjennom lufta, og når lyset fra en ting treffer øynene våre, forstår hjernen vår at denne tingen befinner seg i den retningen lyset kom fra.

Men luft er ikke alltid bare luft. Når lufta varmes opp, blir det lengre mellom hvert luftmolekyl. Lufta tar mer plass, den blir lettere og den stiger oppover. Og siden det er færre molekyler å snakke med, går lyset fortere i varm luft enn den gjør når lufta er kald.

Hvordan sand blir til speil
Som man merker når man går barbeint, kan asfalt (og ørkensand) bli svært varm når sola skinner på den. Dette fører til at lufta inntil asfalten også varmes opp. Den varme lufta stiger opp og avkjøles. Altså blir det liggende et lag med veldig varm luft helt nederst mot bakken, med en gradvis overgang til den kjøligere lufta over.

Tenk deg en lysstråle fra himmelen, som kommer på skrått inn mot den varme veien. Når lyset kommer inn i varmere luft, vil det gå litt fortere. Siden den nederste delen av lysstrålen treffer den varme lufta først, vil den gå fortest, og det får hele lysstrålen til å bøye seg inn langs bakken.

Dersom temperaturforskjellen er tilstrekkelig stor over et lite område, vil lysstrålen svinge så mye at den plutselig er på vei oppover igjen. Uten at den noen gang har truffet bakken. Det er litt som om lyset har truffet et speil, bortsett fra at det svinger gradvis i steden for å sprette ut som en sprettball.

Du kan se at himmelen speiler seg i veien om du befinner deg omtrent i samme høyde som der temperaturforandringen skjer. Inne i en bil på veien, for eksempel. Om du har flaks.

Hjernen gjør så godt den kan
Om du ser på bakken langt foran deg, og ser et speilbilde av himmelen, så kan ikke hjernen forstå annet enn at det må ligge noe blankt akkurat der som har laget det speilbilde. I ørkenen blir det nødt til å være en speilblank vannoverflate.

Men du vil aldri nå helt frem til den – om du ikke er Donald.

Luftspeiling i Egypt. Bilde: "Mirage in the Desert", Michael Gwyther-Jones//Flickr/CC lisence.

Luftspeiling i Egypt. Bilde: «Mirage in the Desert«, Michael Gwyther-Jones/Flickr/CC license.


Legg igjen en kommentar

Klem et tre i varmen

Jeg har tidligere skrevet om de helt spesielle lydorganene til koalaene. I dag bringer selveste Science hotte koalanyheter: Det er nå vitenskapelig bevist at koalaer klamrer seg til trestammer for å kjøle seg ned i varmen.

Forskere hadde lagt merke til at koalaene ofte satt i akasietrær på varme dager, selv om det eneste de spiser er bladene fra eukalyptustrærne. Det virket merkelig at koalaene skulle bruke energi på å flytte seg over i et helt uinteressant tre når det var så varmt ute. Forskerne begynte å lure på om koalaene kunne gjøre dette for å kjøle seg ned i skyggen. Derfor satte de opp termometere flere steder på mange forskjellige trær. De brukte også et termisk kamera til å måle temperaturen på overflaten av trærne.

Det viser seg at de fleste trestammer er kaldere enn lufta rundt, når det er veldig varmt, men at stammene på akasietrærne er flere grader kaldere enn eukalyptusstammene. Når det er for varmt, tusler koalaen ned fra mat-treet sitt, for å klamre seg fast til det kjøligste den kan finne. Akasiestammen. Dette gjør at koalaen ikke blir like fort dehydrert som den ellers kunne ha blitt.

Hvorfor er disse stammene kjøligere, mon tro? Det skulle jeg gjerne ha likt å vite, men det fortalte artikkelen ingenting om. Gir bladene mer skygge på trestammen? Har det noe å gjøre med tykkelsen på barken, eller kanskje fargen? Eller har det noe med strømningen av vann inne i treet å gjøre?

Om sommerværet fortsetter, er det vel bare å gjøre som koalaen. Klem et tre.

Jeg tror dessverre ikke at jeg har lov til å kopiere det fine termiske koalabildet fra Science over til min egen blogg, så jeg får nøye meg med mitt eget koalablinkskudd igjen.

Jeg tror dessverre ikke at jeg har lov til å kopiere det fine termiske koalabildet fra Science over til min egen blogg, så jeg får nøye meg med mitt eget koalablinkskudd igjen. Han her er nok ikke så veldig varm, men han lagde skikkelig skumle lyder om natta.


Legg igjen en kommentar

Luesesong

Bilde tatt med varmekamera. Dette kameraet viser hvor mye varmestråling som blir sendt ut fra forskjellige deler av bildet, og man kan tolke det slik at mye varmestråling betyr høy temperatur. Hvit er varmest, rød er ganske  varm, blå er kaldest. Baby har ikke hår på hodet men tjukke kinn. Hestehaler er ikke særlig varme.  Jeg mister mest varme fra panna og halsen.

Bilde tatt med varmekamera. Dette kameraet viser hvor mye varmestråling som blir sendt ut fra forskjellige deler av bildet, og man kan tolke det slik at mye varmestråling betyr høy temperatur. Hvit er varmest, rød er ganske varm, blå er kaldest. Baby har ikke hår på hodet men tjukke kinn. Hestehaler er ikke særlig varme. Jeg mister mest varme fra panna og halsen.

Når det er kaldt ute er det viktig å bruke lue. Man mister nemlig mest varme gjennom hodet.

Dette fikk jeg høre da jeg var liten. Jeg liker å bruke lue, så det er greit. Men stemmer det egentlig at man mister mest varme gjennom hodet?

Som jeg skrev om forrige gang, så forsvinner varmen ut av kroppen på forskjellige måter: Varmestråling (du stråler ut varme, og de kalde omgivelsene stråler litt mindre tilbake til deg), varmeledning (når du berører noe kaldt) og konveksjon (når lufta blåser forbi deg og tar med seg varme fra huden din).

Felles for alle disse er at det er overflatetemperaturen som avgjør hvor raskt varmen forsvinner.

Altså: har du på deg boblejakke, kan den være så kald utenpå at snøen ikke smelter. Du er fortsatt varm og god inni. Siden utsiden av boblejakka er omtrent like kald som omgivelsene, mister du ingen varme den veien. Grunnen til at boblejakka kan være varm inni og kald utenpå er at den isolerer godt, og det betyr at det beveger seg lite varme gjennom den selv om det er stor forskjell på temperaturen på den ene og den andre siden.

Hud isolerer ikke særlig godt. De beste isolasjonsmaterialene kroppen har å by på er hår (fordi det fanger et lag med stillestående luft nær huden) og fett som ligger under huden. Om du står naken ute i snøen, er huden din mye varmere enn omgivelsene (om huden er så kald at snøen ikke smelter, tror jeg du har et alvorlig problem). Da taper du mengder av varme i form av stråling, konveksjon når lufta beveger seg omkring deg og varmeledning ned i snøen under føttene dine. Ikke nok med det, men noe av kroppsvarmen din blir også brukt på å smelte snøen som lander på huden. Smeltevannet som sildrer nedover frakter varmen din videre ned på bakken. En dårlig idé, med andre ord.

Nå skulle det være rimelig klart at det er lurt å kle på seg om vinteren. Spesielt om du er slank og ikke så hårete. Men hva med lua?

Står du helt naken ute om vinteren, vil det lønne seg å starte med boblejakka, eller aller helst en kåpe eller dress. På den måten dekker du til mest mulig hud på kortest mulig tid.

Om du har klær på hele kroppen bortsett fra hodet, mister du mest varme gjennom hodet. Og stort sett har du vel klær på hele kroppen når du er ute om vinteren. Derfor er det et godt råd å ta på seg lue.


3 kommentarer

Hvorfor man må ha mer klær på seg inne om vinteren

Om sommeren kan jeg gå barbeint og i t-skjorte når det er 20 grader inne. Om vinteren hutrer jeg i tøfler og ullgenser når termometeret viser det samme. Hvorfor er det sånn?

Dette spørsmålet forsøkte jeg å svare på i Abels tårn på fredag. Jeg har ganske fornøyd med svaret mitt, men jeg fikk noen kommentarer på e-post som fikk meg til å innse at jeg hadde hoppet over noen av de viktigste momentene. Derfor prøver jeg å komme med hele svaret her. Kunnskapsrike bygningsingeniører og andre som fortsatt ikke synes sannheten er godt nok dekket er velkomne til å gi innspill i kommentarfeltet.

Opplevelsen av temperatur

Hva er det egentlig som gjør at man føler seg varm eller kald?

Kort fortalt: Kroppen produserer varme hele tiden. Så lenge vi ikke har feber er vi 37 grader varme på innsiden. Varme vil hele tiden flytte seg fra høy til lav temperatur, slik at så lenge det er under 37 grader på utsiden, vil vi miste varme til omgivelsene. Vi har forresten muligheten til å miste varme om lufttemperaturen er over 37 grader også, ved å svette. Da brukes noe av kroppsvarmen vår til å få svetten til å fordampe.

Så lenge vi produserer like mye varme som vi mister, har vi det behagelig. Om vi mister mer varme enn vi produserer føler vi oss kalde, og i motsatt tilfelle har vi det for varmt.

Hvordan varme flytter seg

Tenk deg at du står midt i stua. Lufttemperaturen er på 20 grader. Hvordan flytter varmen seg fra kroppen din og ut i omgivelsene?

TIl lufta: Luft som er kaldere enn huden din vil bli varmet opp av deg, slik at varmen går fra din kropp til lufta. Om lufta er omtrent stillestående vil du få et lag med oppvarmet luft inntil huden slik at varmetapet går saktere, men dersom lufta er i bevegelse (trekk, for eksempel) vil du hele tiden få tilførsel av ny, kald luft slik at du mister mer varme.

20131103-221238.jpg

Til gulvet: Varme flytter seg relativt raskt gjennom faste stoffer. Der føttene dine er i kontakt med gulvet strømmer det varme fra deg og ned i gulvet. Tykke sokker, tøfler, eller gulvtepper gjør at varmen ledes saktere, slik at du mister mindre varme og føler deg mindre kald på bena. Steingulv føles kaldere enn tregulv fordi stein leder varme bedre enn det tre gjør. Om du setter deg i sofaen, eller lener deg inntil veggen, mister du varme også her.

Tll overflater du ikke berører: Alle ting stråler ut varme, hele tiden. Det er overflatetemperaturen som bestemmer hvor mye varme som blir strålt ut, og det er sånn at om du bare endrer denne temperaturen littegrann, så endrer du mengden av varmestråling ganske mye. I stua sender du ut varmestråling, og veggene, taket og vinduene stråler tilbake på deg. Jo kaldere veggene er, jo mindre varmestråling får du tilbake fra dem, slik at du totalt sett mister mer varme om veggene er kalde.

Forskjellen på sommer og vinter

Selv om lufttemperaturen i stua er den samme en vinterdag og en sommerdag, kan den opplevde temperaturen i rommet være ganske forskjellig.

Ytterveggen i stua vil ganske sikkert være kaldere om vinteren, og ikke minst er vinduene kaldere. Dette er simpelten fordi det er kaldere på utsiden, og varme strømmer ut fra stua gjennom veggen.

De andre overflatene i stua er sannsynligvis også varmere om sommeren, kanskje med unntak av taket. Om det er over 20 grader ute, flytter det seg ingen varme fra huset til utsiden. Sola har kanskje også skint inn gjennom vinduet i løpet av dagen, og varmet opp gulv, vegger og møbler. Disse overflatene har igjen varmet opp lufta. Når kvelden kommer er solvarmen lagret i de faste stoffene som finnes inne i stua, og gulvet, bordet, sofaen og veggene oppfører seg som varmeovner som holder lufttemperaturen oppe.

Om vinteren varmer du kanskje opp lufta med panelovner, radiatorer eller vedovn. Den varme lufta stiger opp mot taket, mens luft som kommer i kontakt med vinduene kjøles ned og synker mot gulvet. Det er altså vanskelig å få varmet opp gulvet skikkelig, selv om lufta er varm og god.

Du føler deg kaldere om vinteren fordi overflatene inne er kaldere. Dette skyldes både at du mottar mindre varmestråling fra dem enn om de hadde vært varmere, og fordi du mister mer varme til de overflatene du kommer i kontakt med, som for eksempel når du tråkker på gulvet.