Ar kinta Žemės masė?

Yra toks pusiau anekdotas, pusiau suktas klausimas apie Didžiąją kinų sieną. Žinot, ji ten yra tūkstančių kilometrų ilgio, keleto metrų aukščio ir pločio, pagaminta iš akmens. O jeigu ją išardytume, tai kiek palengvėtų Žemė? Atsakymas, žinoma, yra „nė kiek“, nes išardžius sieną, ją sudarę luitai niekur nedingtų, o voliotųsi čia pat, trypiami puolančių mongolų žirgų kanopomis. Tuo klausimu ir jo atsakymu norima parodyti, kad Žemės masė kaip ir nekinta, nesvarbu, kas joje vyksta.

Bet ar tikrai nekinta? Ar per visus puspenkto milijardo metų, kiek tęsiasi Žemės gyvenimas, jos masė tikrai buvo tokia pati, kokia dabar? O jei kito, tai kiek? Labai tiksliai į šį klausimą atsakyti neišeina, bet šį bei tą sugalvoti įmanoma.

Pradėsiu nuo to, kaip Žemės masė didėja. Iš esmės ją augina iš dangaus krentančios dulkės ir akmenukai – visokie mikrometeoritai, kuriuos matome kaip krentančias žvaigždes. Kartais nukrenta ir koks nors didesnis objektas – pradedant Čeliabinsko meteoritu pernai, baigiant tokiais, kaip dinozaurus sunaikinęs ir Čikskulubo (Chixculub) kraterį pagaminęs kosminis akmuo. Nustatyti, kiek masės Žemė gauna iš šių meteoritų yra sudėtinga, ypač dėl to, kad didžioji taip gaunamos masės dalis ateina iš dulkių, išgaruojančių aukštai atmosferoje, kur jų niekas neaptinka. Įvairiais vertinimais, per metus Žemės masė dėl meteoritų gali paaugti apie 50 tūkstančių tonų. Dideli objektai į Žemę nukrenta taip retai, kad šito įverčio praktiškai nepakeičia.

Tiesa, žiloje senovėje, prieš keletą milijardų metų, skaičius buvo didesnis. Kai Saulės sistema dar buvo jauna, tarp neseniai susiformavusių planetų lakstė daug šio proceso liekanų – asteroidų, kometų ir panašiai. Kurį laiką jos lakiojo panašiomis orbitomis, kaip ir planetos, bet praėjus maždaug pusei milijardo metų po planetų susiformavimo (t.y. prieš 4 milijardus metų) iš Saulės sistemos pakraščių kometų ir asteroidų pažiro gerokai daugiau, nei įprastai. Šis periodas vadinamas Vėlyvuoju smarkiuoju bombardavimu; vėlyvuoju todėl, kad įvyko sistemos formavimosi epochos pabaigoje. Jį greičiausiai sukėlė perturbacijos, įvykusios dėl Jupiterio ir Saturno orbitų susirakinimo į rezonansą (vieneri Saturno metai kurį laiką atitiko dvejus Jupiterio metus; šiuo metu rezonansas išnykęs). Tuo metu į Žemę asteroidai krito gerokai sparčiau, nei dabar; pagal Vikipedijoje rastus duomenis apskaičiuoju, kad anais laikais į Žemę kosminės dulkės ir akmenys krito apie 50 kartų sparčiau, nei dabar, taigi per metus masė padidėdavo 2,5 milijono tonų.

Dar anksčiau, kai Žemė tik formavosi, jos masė augo dar sparčiau. Pavyzdžiui, manoma, jog nemaža dalis Žemėje esančio vandens atkeliavo su kometomis. Žemės vandens masė yra 1,35*10^21 kg, arba 0,02% Žemės masės, o Žemėje jis atsidūrė per pirmuosius ~100 milijonų metų nuo planetos susiformavimo. Tai reiškia, kad tuo metu kasmet Žemėje atsirasdavo vidutiniškai 13 milijardų tonų vandens. Net jei laikytume, kad kometos atnešė tik dešimtadalį vandens ir tą padarė per gerokai ilgesnį laiko tarpą (200 milijonų metų), masės didėjimas išlieka panašus. Taip pat nepamirškime, kad Žemę ne tik vandeniu (tiksliau, ledu) bombardavo, bet ir uolienomis ir panašiais dalykais.

Kai kuriose kometose aptinkama vandens, kurio izotopinė sudėtis (skirtingų vandens rūšių, paprasto ir sunkiojo, santykis) visiškai atitinka žemiškąjį. Tai leidžia spręsti, jog vanduo į Žemę taip pat atneštas kometų. © NASA/JPL-Caltech/R. Hurt

Bet dabar grįžkime prie šių dienų. Jau žinome, kiek masės Žemė įgyja, tad dabar pažiūrėkime, kiek praranda. Ką gi mes galime prarasti, neskaitant iš Žemės traukos lauko išsiunčiamų zondų? Ogi atmosferą. Viršutiniai Žemės atmosferos sluoksniai po truputį garuoja į atvirą kosmosą. Išgaravimui reikia, kad atmoferoje esančios dalelės greitis taptų didesnis už pabėgimo iš Žemės traukos greitį. Pastarasis lygus ~11 km/s; formaliai jis mažėja, kylant aukštyn, bet per šimtą-kitą kilometrų nuo paviršiaus, kur sutelkta praktiškai visa atmosfera, pokytis yra labai menkas. Vien greičio pabėgimui neužtenka. Jei dujų dalelė staiga įgyja 11 km/s ar didesnį greitį (beje, dujų greitis proporcingas kvadratinei šakniai iš temperatūros; jei visos dujos įgytų pabėgimui reikalingą greitį, jų temperatūra pakiltų iki maždaug 12 tūkstančių laipsnių), pabėgs ji tik tada, jeigu lėkdama į kosmosą nesusidurs su jokia kita dalele. Jūros lygyje vidutinis atstumas, kurį nulekia oro dalelė tarp susidūrimų, yra apie 70 nanometrų; viena karšta dalelė daug toliau tikrai nenulėks. Bet kylant aukštyn, atmosferos slėgis ir tankis mažėja, o atstumas tarp susidūrimų – didėja. Pakilus pusšešto kilometro, slėgis/tankis sumažėja dvigubai. Pakilus du šimtus kilometrų virš jūros lygio, atstumai tarp dalelių tampa panašaus dydžio (t.y. šimtų kilometrų eilės). Va ten įkaitintos dalelės jau gali pabėgti iš Žemės.

Žemės atmosferos sandara. Tankis ir slėgis sparčiai krinta kylant aukštyn, o temperatūra (ir nuo jos priklausantis garso greitis) kinta gerokai mažiau. Iliustracija iš Vikipedijos.

Bet tam, kad pabėgtų net ir iš taip aukštai, dalelės turi įkaisti. Jas įkaitinti gali Saulės spinduliuotė ir Saulės vėjas. Nuo pastarojo mus apsaugo magnetosfera, nustumianti Saulės vėjo daleles. Manoma, kad būtent dėl magnetosferos nebuvimo atmosferos nėra tokiose planetose, kaip Marsas. Taip pat atmosferą sudarančių dalelių greičiai nėra vienodi. Nors garso greitis atmosferoje siekia tik apie pusę kilometro per sekundę, skirtingų cheminių elementų atomai ar molekulės juda skirtingais greičiais. Vandenilis – lengviausios dujos – juda greičiausiai, o štai deguonis, kurio masė 16 kartų didesnė, – keturis kartus lėčiau (tipinis greitis yra atvirkščiai proporcingas kvadratinei šakniai iš masės). Be to, net ir to paties elemento atskiros dalelės juda nevienodu greičiu; garso greitis atitinka tik vidutinį dalelių greitį, bet yra ir judančių lėčiau, ir judančių greičiau (moksliškai dujų greičių aibė vadinama Maksvelo-Bolcmano skirstiniu). Taigi kai kurios dalelės – labai nedidelis, bet ne nulinis jų kiekis – pasiekia greičius, viršijančius pabėgimo greitį. Vandenilio dalelės tokį greitį pasiekia dažniau, nei deguonies, o pastarojo – dažniau, nei anglies dvideginio. Tiksliai apskaičiuoti, kaip dažnai tokie greičiai pasiekiami ir kaip sparčiai atmosfera garuoja, yra sudėtinga, bet radau įvertinimų, jog vandenilis iš Žemės atmosferos garuoja maždaug 3 kg per sekundę sparta. Tai atitinka maždaug 100 tūkstančių tonų per metus; pridėjus kitus elementus, gauname dar šiek tiek, bet turbūt ne daugiau nei 200 tūkstančių tonų.

Trumpas lyrinis nukrypimas: skirtingų cheminių elementų įgyjami skirtingi greičiai paaiškina planetų atmosferų skirtumus. Dažniausiai Visatoje sutinkamas cheminis elementas yra vandenilis; jo labai daug buvo ir besiformuojančiose planetose. Jupiteris ir Saturnas vandenilį išlaiko savo atmosferose, nes yra gerokai masyvesni už Žemę, taigi ir pabėgimo greitis gerokai didesnis. Tuo tarpu iš Žemės vandenilis jau seniausiai pabėgo. Venera, kuri yra šiek tiek mažesnė už Žemę, negali išlaikyti ir deguonies bei azoto, todėl jos atmoferą sudaro sunkesni cheminiai junginiai – anglies dvideginis, sulfidai ir panašūs. Tuo tarpu pabėgimo greitis iš Mėnulio yra toks mažas, kad visa jo atmosfera tiesiog išgaravo.

Dar apie atmosferos garavimą galite pasižiūrėti Minute Physics filmuką:

[tentblogger-youtube e7ZqMTBwFVs]

O dabar atėjo metas apibendrinimui. Taigi, didėja Žemės masė, ar mažėja? Iš aukščiau pateiktų skaičių atrodo, kad po truputį mažėja. 50-150 tūkstančių tonų per metus – daug tai ar mažai? Bendra atmosferos masė yra 5*10^15 tonų, taigi visiškam išgaravimui prireiktų 50 milijardų metų – daugiau, nei dabartinis Visatos amžius. Tiesa, jei žiūrėtume vien į vandenilį, tai jis išgaruoti turėtų per 30 tūkstančių metų, tačiau įvairūs cheminiai procesai išskiria vandenilį į atmosferą, taip papildydami jo atsargas. Taigi bijoti nereikia – Saulė mus sudegins greičiau, nei uždusime nuo atmosferos trūkumo.

Laiqualasse

43 komentarai

    1. Aha, įdomus palyginimas :) Bet šiaip tai tas reiškia, kad vidutiniškai per dieną kiekvienas lietuvis (skaičiuoju ~2 mln., t.y. atmesdamas vaikus) išmeta apie 800 gramų maisto. Daug tai ar mažai? Maždaug viena ar pusantros valgio porcijos. Ir įdomu, kiek to maisto yra tikrai sugedusio, o kiek – dar tinkamo naudoti, tik ne kokios išvaizdos. Taip pat, kiek šito išmetimo tenka privatiems asmenims, o kiek – maisto pramonei (dar atskirai gamybos ir aptarnavimo sritims)? Šiaip nesidomėjau šita statistika, bet įtariu, kad ji ant plakatų dedama, siekiant išgąsdinti, o realios problemos neatspindi ir sprendimo būdų iš savęs nesiūlo.

  1. Jei masė kildinama iš energijos, tai Saulės energija patenkanti į Žemę turėtų prisidėti prie jos masės didėjimo…

    1. Taip, tačiau Žemė tiek pat energijos, kiek gauna, išspinduliuoja į kosmosą. Kitaip užkaistų ir išvirtų gana greitai.

      1. Vienu metu sakote, jog energija virsta mase („taip“).
        Ir vienu metu sakote , jog energija nevirsta mase („Žemė tiek pat energijos, kiek gauna, išspinduliuoja į kosmosą. Kitaip užkaistų ir išvirtų gana greitai.“).
        Jei virsta mase, tai Žemė vėlgi neužvirtų – energijos tvermės/virsmų dėsnis visgi dar lyg ir galioja.

        1. Energija ir masė yra ekvivalentūs dalykai. Žemė per metus gauna ~60 tūkst. tonų masės Saulės fotonų pavidalu. Taip pat Žemė per metus ~60 tūkst. tonų masės praranda infraraudonųjų ir panašių fotonų, kuriuos pati spinduliuoja, pavidalu. Dabar aiškiau?

          1. Na, tai ir pirmais buvo aišku :)
            Šios tonos neturi (turi mažai) tiesioginių sąsajų tarpusavyje (pvz. kaip neturi dirbtinių palydovų iškėlimas tiesioginių sąsajų su Saulės spinduliuote). Daug Saulės energijos virsta mechanine (ne šilumine) energija (vėjai, vandens srovės etc.) etc., tad anksčiau apie virimus per daug užlenkėte.

            Manau, negalima suprimityvinti reiškinių – juos būtina tik supaprastintai pateikti.

            Tad, taip (suprimityvindami) tiesiog kartais dezinformuojat mokinius, jei tokie čia užsuka (mes gi čia nesunkiai prieitumėme prie esminių konsensusų).

            1. Ar tikrai turi mažai tiesioginių sąsajų? Aš ne fizikas, bet manau, kad žemės gaunama energija ir išspinduliuojama energija labai susijusios. Taip pat manau, kad neturėtumėte lyginti dirbtinių palydovų iškėlimo su žemės išspinduliuojama energija, nes tai, kažin, ar labai jau adekvatūs ir palyginami dalykai.

            2. Energija vis tiek lieka energija. Fotonas akmenuku nepavirsta, į Žemę nukritęs, bet jo atnešta energija-masė nepranyksta. O visa energija galų gale vis tiek pavirsta šilumine, nors ir praeina tarpines mechanines ar kokias kitas fazes.

              Šiaip grubiai įvertinau, kad jei visa iš Saulės ateinanti energija būtų sugeriama vandenynuose (jų energijos talpa gerokai didesnė, nei atmosferos), tai per metus temperatūra pakiltų vienu laipsniu. Jau vien tai parodo, kad didžioji ateinančios energijos dalis tikrai negali pasilikti Žemėje.

              1. „visa energija galų gale vis tiek pavirsta šilumine“
                Sakyčiau tai jau akibrokštas. Sunkiai įsivaizduoju kaip energija sunaudota atlikti darbui gali dar į kažką reinkarnuotis. Sunkiai įsivaizduoju, kad energija sunaudota vandens bangavimui, ar žolės, miškų siūbavimui nėra negrįžtamai prarasta energija kaip ir negrįžtamai yra prarastas praėjęs laikas.

                „praeina tarpines mechanines ar kokias kitas fazes“
                Taip, tos tarpinės fazės gali trukti ir milijonus metų (nafta susidarė kažkada, o deginama tik dabar). Net ir todėl negalima taip suprimityvintai rašyti – „tačiau Žemė tiek pat energijos, kiek gauna, išspinduliuoja į kosmosą“. Taigi čia pradžiamokslaujantis moksleivis tiesiogiai ir pagalvos, jog Saulės energija nuo Žemės atšoka taip pat kaip teniso kamuoliukas atšoka nuo asfalto.

                „Šiaip grubiai įvertinau, kad jei visa iš Saulės ateinanti energija būtų sugeriama vandenynuose (jų energijos talpa gerokai didesnė, nei atmosferos), tai per metus temperatūra pakiltų vienu laipsniu. Jau vien tai parodo, kad didžioji ateinančios energijos dalis tikrai negali pasilikti Žemėje.“
                Čia vėlgi užsiklynijote ant tiesioginio virsmo į šiluminę energiją. O kiek yra kitų virsmų, pvz. kiek Saulės energijos sunaudoja organika (fotosintezei, vegetavimui, judėjimui), o kiek energijos negrįžtamai sunaudojama neorganikos judinimui ir pan.
                Ir t.t.

                Spėju, jog neorganiškos ir organikos judinimui per metus sunaudojama daug kartų daugiau energijos, nei būtų sunaudota vandenynų temperatūrą pakelti vienu laipsniu…

                ……………

                1. Kaip suprasti negrįžtamai sunaudojama judėjimui? Judėjimas pats iš savęs energijos nesunaudoja. Potencinę pavertei kinetine, nuvažiavai ten, kur reikia ir kinetinė vėl sugrįžta į potencinę. Bet būtent judėjimo metu visokios trintys disipuoja arba išskaido dalį nešamos energijos į temperatūrą ir dėl to energiją būni „suvartojęs“.

                  1. Vytautai,

                    -Fizikos pradžiamoksliuose (ir ne) galima rasti formules kam yra lygus darbas, bet ten niekur nėra parašyta, jog fizinį darbą galima atlikti nenaudojant energijos.
                    -Iš kitos pusės nesu tikras, jog kiekvienas atliktas darbas teturi tik nulinį naudingumo koeficientą!
                    Nes pagal jus teoriškai darbas neegzistuoja, egzistuoja tik energijų virsmai.
                    Galbūt. Bet kodėl tada fizikoje yra tiek šaršalo apie darbą…
                    -Formaliai tai galima susieti ir su laiku, darbas paprastai vyksta laiko dimensijoje. O jei konkretaus proceso laikas užsinulino (negrįžtamai praėjo), tai „daugybos ir dalybos“ kontekste užsinulino ir visas atliktas darbas, jo suvartota energija etc.
                    Turbūt čia „grynas“ darbas yra kažkiek tapatus „greitajai entropijai“.
                    -Na, pabandykit antrą kartą suvalgyti tą ką jau suvirškinote, arba užvedę automobilį jo duslintuvą sujunkite su oro paėmimo žarna – gal turėsite amžinąjį variklį. Kad tokius procesus padaryti grįžtamus, Žemės mastu, turbūt reiktų tiek energijos, kad čia jau pasidarytų juodoji skylė siurbianti energiją.

                    1. Darbas – taip pat energijos virsmas. O antrą kartą to paties maisto suvalgyti neįmanoma, nes pirmą kartą suvalgius, jame buvusi cheminio ryšio energija pavirto šilumine.

                    2. Kažkokius kostmosus šnekat ir ad absurdum konstruojat iš nuosavų argumentų.

                      Dar Galilėjus paaiškino apie inerciją. Pradinio postūmio metu suteikiame kūnui energijos. Jinai vadinama kinetinė, nes kūnas juda. Nesant trinties, kinetinė energija dėl inercijos tame kūne ir išsilaiko. Esant trinčiai, ta energija šilumos pavidalu persiduoda į aplinką. Taip mažėja kūno greitis ir jis nusėda.

                      Fizikoje šaršalas apie darbą yra tol, kol mokykloj reikia kažką apskaičiuoti, kad galėtum pažymiu įvertinti moksleivį, o ne į dėsnių esmę gilintis. Po darbo sąvoka pakišami energijos nuostoliai bendra forma, nepaisant jų mechanizmo. Taip ir turi būti, nes jeigu gilinsies į visus mechanizmus, tai nebus laiko kam nors apskaičiuoti.
                      Universitete darbas tik termodinamikoje.

                2. „Sunkiai įsivaizduoju, kad energija sunaudota vandens bangavimui, ar žolės, miškų siūbavimui nėra negrįžtamai prarasta energija“

                  Sunku įsivaizduoti energijos tvermės dėsnį? Taip, Visata daug keistenybių pateikia, bet ši nėra tokia jau išskirtinė ;)

                  Kas dėl Žemės energijos biudžeto: iš tų ~1370 vatų, kuriuos gauna vienas kvadratinis metras Žemės skerspjūvio ploto, apie 30% yra atspindima, o kitkas – šiaip išspinduliuojama. T.y. Žemėje, visoje ekosistemoje, apsisuka 70% iš Saulės ateinančios energijos, bet ji Žemę vis tiek palieka. Žr. Vikipediją: http://en.wikipedia.org/wiki/Earth's_energy_budget . Ten yra ir žemėlapis, kuriame parodyta pačios Žemės spinduliuotės galia, vidutiniškai apie 200-250 W/m^2. Padauginame iš keturių (paviršiaus plotas keturis kartus didesnis už skerspjūvio plotą) yra gauname tuos 800-1000 W/m^2, arba 70% nuo 1370 (959 W/m^2).

                  Dar kitaip tariant: nesvarbu, kur ta iš Saulės ateinanti energija nukeliauja – į vandenynus, atmosferą, biosferą, litosferą, ji visa yra išspinduliuojama atgal į kosmosą. Taip, kažkuri nedidelė tos energijos dalis užsilieka ilgam, kaip energija, sukaupta anglyje ar naftoje. Bet bendrai Žemėje esantys anglies ištekliai savyje turi tiek energijos, kiek Žemė iš Saulės gauna per mažiau nei dvi paras; naftoje sukaupta energija – dar mažesnė. Šiuo metu nerandu, kiek energijos sukaupta vėjuje, bet ta energija žymiai greičiau virsta kitomis formomis (vėlgi, dažnai šiluma), nei nafta ar anglis.

                  1. “Sunku įsivaizduoti energijos tvermės dėsnį? Taip, Visata daug keistenybių pateikia, bet ši nėra tokia jau išskirtinė ;)“

                    Ale tikrai :)
                    Ir kam tada Gamta sukūrė valgantį žmogų. Ir kodėl jo kūnas nežino energijos tvermės dėsnio :)

                    1. Aha, tai tamstai žmogaus kūnas energijos tvermės dėsnio nežino? Manau, šitoje vietoje diskusiją galima ir baigti, jums pačiam reikėtų grįžti į mokyklą, į kurią kitus taip drąsiai siunčiate.

                    2. Jei pradedat atsakinėti į klausimą „kam?“ arba „kodėl?“ tai čia tikrai diskusija gali baigtis. Realybės nervažomi filosofai diskutuoja toje plotmėje. Fizika atsakinėja į klausimą „kaip?“.

  2. Turbūt visai nesupratote ironijos.
    Esant ne uždarai (o atvirai) sistemai visai varganas reikalas yra šnekėti apie jos energijos tvermės dėsnį, tam per akis užtenka energijų virsmo iš vienų į kitas.
    Matomai, niekada neatsisakykit sau prisiimtų klišių.
    Vėlgi kiek su ironija į situaciją:
    „apie 30% yra atspindima, o kitkas – šiaip išspinduliuojama. T.y. Žemėje, visoje ekosistemoje, apsisuka 70% iš Saulės ateinančios energijos, bet ji Žemę vis tiek palieka“
    Retoriškai: kaip suprantu Saulė žmogui (ir organikai) reikalinga tik dėl estetinių sumetimų, nes juk viskas kas iš jos į Žemę pakliūna vis tiek iškeliauja (iki gramo, ar fotono).
    + juk energijos tvermės dėsnis jokiais būdais neleidžia sukurti jokios „pridėtinės vertės“ tų 70% apsisukimo metu.

    Argi jūs nematote tokioje pozicijoje komizmo ir tragizmo…

    1. Tai reikia suprasti, kad tamsta nesuprantate, jog vienokia energija gali virsti kitokia energija, bet tai nepažeidžia energijos tvermės dėsnio? Energijos kiekis Žemėje nedidėja, bent jau ne apčiuopiamais mastais. Nes jei didėtų, tai per tuos 4,5 mlrd. metų mes būtume labai smagiai iškepę.

    2. O pavyzdžiui mašinai benzinas kam reikalingas? Juk ne estetikai, ar ne? Ar gal pasakysite, kad iš benzino išsiskyrusi energija lieka kažkur mašinoje pasislėpusi? :)

    3. Fizikos dėsnių mokėjimas nėra „prisiimtos klišės“. Tiesiog pripažinkite, kad mėgstate filosofuoti apie dalykus, kurių dorai nesuvokiate ir nesistengiate suprasti, nors visi faktai jums prieš akis.

  3. Galu gale aiškiai supratau kas jums mokslo paradigmoje (arčiau termodinamikos) iš esmės yra visiškai svetima.
    -Jums svetima, jog energijos tvermės dėsnis apibrėžia tik FUNKCIJOS savybes (kiek sunaudojau jėgos, tiek ir pastūmiau plytą), o entropija apibrėžia UŽDAROS SISTEMOS savybes.
    -Jums svetima, jog uždaroje sistemoje energijos tvermės dėsnis (kaip funkcija) NEVEIKIA (kitaip uždara sistema būtų absoliutus amžinasis variklis).
    Kokius galingus akumuliatorius beturėtų UŽDARA SISTEMA vis tiek jo resursai išsibaigs, kažkada suirs ir patys akumuliatoriai ir visa kita iki tokio lygio, kad ta uždara sistema taps visiškai vienoda bet kuriame jos pakampyje. Kol galų gale tą uždarą sistemą ištiktų ir šiluminė mirtis (visiškai analogiškai kaip ir su Visata, ji kažkada irgi pataps visiškai vienoda bet kuriame jos taške ir su šiluminės mirties išeiga).
    O tokie neigimai, per jūsų svetimybes, visiškai sugriauna (suvelia į neišpainiojamą jovalą) visų termodinamikos dėsnių visas sąveikas…

    1. Atrodo, jau iš vienos pusės užčiuopiate kažką panašaus į fiziką (entropijos didėjimas uždaroje sistemoje), bet visai šalia pateikiate tokių nesąmonių (energijos tvermės dėsnio negaliojimas uždaroje sistemoje), kad baisu darosi. Eikit atgal į mokyklos suolą, pasimokykit truputį fizikos, o ne gaudykit po kruopelę nesistemingos informacijos, ir tada gal ir jums kažkas paaiškės.

      1. „visai šalia pateikiate tokių nesąmonių (energijos tvermės dėsnio negaliojimas uždaroje sistemoje), kad baisu darosi“

        Nejaugi :)
        Jums tai turėtų būti malonu, juk tada (žiūrint priešingai) Visata kaip uždara sistema yra amžina (ir veikia amžinojo variklio/-energija išsitveria amžinai/ pagrindu), tada ji negali turėti jokios entropijos ir jos niekada neištiks šiluminė mirtis.
        Bet žinoma apsisukę, ir iš konteksto tai išėmę, galėsite jau entuziastingai šaukti, jog amžinasis variklis neįmanomas, entropija yra, bet jos niekas nesupranta, entropiniai procesai gal kažkur ir vyksta, bet tikrai ne Žemėje, ne čia ir ne dabar, ir ne vakar…:)

        Na, tai pateikite savo versiją kaip mokslas/termodinamika sprendžia šią energijos tvermės dėsnio ir entropijos koliziją.

        p.s.
        dar pridėsiu vieną siaubą :):
        Kiekvienas procesas visada savyje turi entropijos “mizanscenų” (t.y.kai naudojami kokio nors dėmens vidiniai resursai – pvz. cheminis (atominės-molekulinės jungtys) lygmuo asimiliuojasi į dalelių-bangų lygmenį ir to pasekoje išsiskiria energija, kuri sunaudojama IR proceso darbinei funkcijai atlikti.
        Šiaip, net ir arkliui, aišku, jog Visatos entropija vyksta ir čia, ir dabar, ir visur, ir visada – o ne ten kažkur, o tik ne čia ir ne šiuo momentu.

        1. Energija uždaroje sistemoje nekinta, o entropija – didėja. Jei jums šitas dalykas atrodo paradoksalus, tai padėti jau nelabai galiu.

          1. „Energija uždaroje sistemoje nekinta, o entropija – didėja“

            -Na, tai išduokite paslaptį kokia (ekvivalentine suma dabar esamai) energija Visatoje dominuos kai ją ištiks šiluminė mirtis – žvaigždinė, molekulinė :)?!
            -Taip išeina, jog įkišus birbiantį automobilį į sandarų maišą, jis veiktų amžinai
            -Gal norėjote pasakyti „energijos kiekis uždaroje sistemoje nekinta“
            -Jūsų teiginio pirma pusė būtų visiškai teisinga tik tuo atveju, jei ta uždara sistema būtų absoliučiai statinė. Kitaip tai prieštarauja visoms fizikinėms darbo formulėms (visiems darbams atlikti reikalingos sąnaudos).
            Bet antroji teiginio dalis teigia būtinybę būti judesiui, procesui etc.

            1. Taip, turėjau omeny energijos kiekį.

              Kai Visatą ištiks šiluminė mirtis, visa joje esanti energija bus šiluminė, o energijos tankis visur vienodas – būtent todėl nebus įmanoma atlikti darbo.

              Ne, automobilis sandariame maiše amžinai nedirbtų, nes sistemoje nusistovėtų maksimalios entropijos būsena (didesnė temperatūra, neveikiantis variklis).

              O jūs vis dar nesuprantate energijos tvermės dėsnio. Duosiu užuominą – jame sakoma ne tik tai, kad „energija iš niekur neatsiranda ir niekur nedingsta“ (nors atrodo, kad ir šita dalis jums sunkiai suprantama).

        2. p.p.s. ir o siaube entropijos „mizanscenoje“ vėlgi neveikia energijos tvermės dėsnis :)

  4. Skaitau šitą diskusiją ir nuotaika gerėja. Ačiū. :D
    O šiaip Laiqua, kodėl užsiimi mažvaikiams fiziką aiškinti? Aš labai gerai suprantu tavo norą, kad visi žmogai plius minus protingi būtų (nuostabi svajonė). Bet čia jau absurdiškas atvejis – geriau pataupyk savo brangų laiką. ;)

    1. Dabar aš jau linksminuosi, jeigu norėčiau aiškinti, tai kitaip elgčiausi :)

  5. „Kai Visatą ištiks šiluminė mirtis, visa joje esanti energija bus šiluminė“
    A, tai yra tik Visatos šiluminė fazė, ne šiluminė mirtis. Ir kiek ta šiluminė energija tada toliau egzistuos – bilijonus metų, ar amžinuosis amžinai amžinuoju varikliu.

    „energijos tankis visur vienodas – būtent todėl nebus įmanoma atlikti darbo“
    Na, taip ir čia įdomi situacija – energijos yra, o darbo atlikti negalima :)
    O gal duotoje situacijoje būtų atvirkščiai – gal tada neitų rasti jokio subjekto, kuris belenkiek skirtųsi nuo šiluminės energijos.

    „energija iš niekur neatsiranda ir niekur nedingsta“
    Na, va ir vėl dogmatizuosim (juk ir čia viskas iki panagių purvo detalių yra jums aiškiau negu aišku).
    Tai gal galit priminti iš kokių energijų virsmo ir kaip atsirado visa Visata su savo visa energija :)
    Niekur neneigiau energijos tvermės dėsnio kaip funkcijos.

    Vėlgi nematau realių argumentų: kurie neigtų, jog darbas (ypač mechaninis) sunaudoja energiją. Sakyčiau, sunaudoti ir „į niekur pradanginti“ turi gan skirtingas reikšmes.
    O dėl „energija iš niekur neatsiranda“ vėlgi nemanau, jog jums nors kiek teigiamų emocijų sukeltų tas „keiksmažodis jums“ superadityvumas.

    ………..

    1. Gerai, užteks. Nusibodo. Kol neparodysit supratimo apie fizikos dėsnius (realius, o ne savo išsigalvotus), diskusijų su jumis nebetęsiu.

  6. „Gerai, užteks. Nusibodo. Kol neparodysit supratimo apie fizikos dėsnius (realius, o ne savo išsigalvotus), diskusijų su jumis nebetęsiu.“

    Niekaip neprisiimu, nei energijos tvermės dėsnio autorystės, nei jo ženklaus neatitikimo tiek Visatos atsiradimo modeliui (vėlgi ne mano autorystė), tiek Visatos egzistavimo pabaigos modeliui (vėlgi ne mano autorystė).
    Jei manote, jog to bėdų suvertimas mano asmeniui yra išeitis tų fundamentalių problemų harmonizavime – tai manau klystate.
    Kaip sarginis šuo (atsiprašau) saugote tą sau įsivaizduojamą galutinių ir jau niekada nebepakisiančių žinių šventovę. Ir nė milimetro į šoną nuo copypaste žinių masyvo. Nors šiaip mokslo žmogus tiek savyje, tiek kituose turėtų skleisti mokslinį kūrybiškumą (kodėl taip, o ne kitaip, kur nesueitų galai, jei būtų taip ir t.t.), o ne veršišką (atsiprašau) nuolankumą sausai copypaste kultūrai.

    Be abejo yra beviltiškas reikalas, jei žiūrite į energijos tvermės dėsnį visiškai sausai ir trafaretiškai, kuriame tėra tik vienų energijos rūšių virtimas kitomis. O jei energija virsta į masę, tai pastaroji jau yra absoliutus energijos sinonimas, jei energija virsta mechaniniu darbu tai vėl jau yra absoliutus energijos sinonimas. Ir t.t.
    Be abejo jums energijų virsmai ir darbo/proceso sąnaudos yra absoliučiai vienas ir tas pats.
    Be abejo jums teiginys „visuma yra daugiau už jos detalių sumą“ yra absoliučiai neteisingas, ir tėra vienas absoliutus ir teisingas teiginys „visuma yra lygi jos detalių sumai“ – juk to reikalauja stabas „energija iš niekur neatsiranda ir niekur nedingsta“.
    Juk absoliučiai neįmanoma, jog ta „energija iš niekur neatsiranda ir niekur nedingsta“ leidžia absoliučiai viską kas neatidanginama ir nepradanginama į niekur. Juk absoliučiai neįmanoma, jog darbo sąnaudos gali sumuotis su energijų virsmais.

    Juk iki žagsėjimo absoliučiai neįmanoma, jog suminis/susumuotas Visatos procesas atrodytų taip:
    Energijų virsmai (gristi energijos tvermės dėsniu) + prieauglis iš „visuma yra daugiau, nei jos dalių suma“ – (minus) sąnaudos procesų vyksmams.

    Tai ir aš čia diskutuoju ne iš malonumo, o tik iš smalsaus noro betarpiškai suprasti, o kaip visgi veikia tas, veik aklas įtikėjimo ir besąlygiškas pusamžių tradicijų gynimo mechanizmas žmogaus prote.
    Čia jau galima daryti tiek bendras, tiek detalesnes išvadas.
    Bendroje pozicijoje mąstymo primityvizme galutiniu argumentu paprastai tampa oponento durninimas, siuntimas mokytis ir pan.
    Na, būna ir taip kai apiemokslinę veiklą į priekį stumia derinys, kuriame dera narcisizmas su aistra copypaste’ui.

    1. Gerb. svety, jūs truputį klaidžiojate kontekstuose, todėl ir pikta pasidaro kam nors su fizikiniu backgroundu su jumis diskutuoti. Dažnai bandot pasakyti „bet juk taip gali būti“ vietose, kuriose fizikos vadovėlyje viskas aišku. Apeliuojat į sustabarėjimą ir atsisakot pasigilinti į esamus paaiškinimus.

      Pagrindinis dalykas, kurį reikėtų išmokti mokyklose, tai gebėti šuoliuoti abstrakcijos laiptais aukštyn ir žemyn. Bendraujant viename lygmenyje, kai kuriems dalykams, tiesiog suteikiamas vardas ir nesigilinama į po jais esantį procesą. Kitame lygmenyje, kai gilinamasi į patį po vardu slypintį procesą – jo vardas nebetenka prasmės. Būtent čia ir yra fizikos, kaip mokslo, pažinojimo esmė – žinoti, kuriuose kontekstuose, kurie vardai naudojami. Tuo tarpu jūs jais švaistotės į kairę ir į dešinę, be jokios struktūros. O tada aiškinate, kad čia gamtos dėsniai neturi struktūros ir statot nelygybes tarp objektų ir jų sumos. Kaip anglai sako, rule of thumb būtų tokia: jei visuma gavosi nelygi objektų sumai, tai reiškia, kad kažko neįskaičiavote.

  7. O sako, kad pilnatis neveikia… :-) Atsipalaiduokite, svety, pats is saves, taip sakoma. Taskytis narsicizmais nera cia ko, kai elementari logika nekanalina. Viskas OK, ir su mokiniais, kurie cia uzsuka viskas gerai. O jei kazkas siulo pasiskaityti, tai pasiskaitykite, nepasikuklinkite, o po to kelkite erezijas pusamziu tradiciju lauzytojau svetimose galvose. Kur ten proto tyrimai jums, jei dar energijos tvermes desnio neperprantate. Pradekite nuo vikipedijos, na dar Feynmano knygas pastudijuokite. Ne siaip ten su prisokimais per menulio pilnati, o pora metu sedimaja prie suolo prispaudes. O jei jau taip idomu, kaip zmogus gina savo isitikinimus, labai saunu, sugalvokite eksperimentu ir publikuokite, pradziai i vixra, o po to i modern psychiatry. Sekmes jums stengiantis suprasti save :-)

  8. Man skaitant straipsnį tik vienas klausimas kilo: Ar žemė naudodama iškastinį kurą nepraranda savo masės(anglis, nafta ir pan.)? (atsiprašau, jie klausimas „nesamoningas“)

    1. Iš principo šiek tiek praranda, bet labai nedaug.

      Kai iškasame anglį ar naftą, Žemės masė nepakinta. Kai ją sudeginame, Žemės masė taip pat nepakinta, nes degimo produktai yra nuosėdos arba dujos, o pastarosios išsisklaido atmosferoje. Taip pat degimo išsiskiria energija, kuri turi tam tikrą masę. Štai ši masė kažkada yra išspinduliuojama į atvirą kosmosą. Tačiau, kaip minėjau viename iš komentarų, visa Žemėje esančioje anglyje ir naftoje sukaupta energija atitinka tai, ką Saulė Žemei duoda per maždaug dvi paras, taigi masės pokytis dėl energijos išspinduliavimo yra gerokai mažesnis, nei kiti, aprašyti straipsnyje. Be to, smarkiai deginant naftą ir anglis, Žemė šyla (pereina į aukštesnės temperatūros šiluminį balansą), taigi ir sukaupta energija truputį didėja.

  9. „Pradinio postūmio metu suteikiame kūnui energijos. Jinai vadinama kinetinė, nes kūnas juda. Nesant trinties, kinetinė energija dėl inercijos tame kūne ir išsilaiko. Esant trinčiai, ta energija šilumos pavidalu persiduoda į aplinką. Taip mažėja kūno greitis ir jis nusėda.
    Po darbo sąvoka pakišami energijos nuostoliai bendra forma, nepaisant jų mechanizmo. Taip ir turi būti, nes jeigu gilinsies į visus mechanizmus, tai nebus laiko kam nors apskaičiuoti.“

    Vytautai,
    Tai čia lyg ir išeina taip, jog „energija yra visa Visata“ (a), o ne “energija yra tik Visatos dalis“ (b).

    (a) atveju
    Energijos tvermės dėsnis čia teigtų, jog energija (ir jos kiekis) yra absoliučiai amžina. Visata gali kiek nori kartų „užsilenkti“ ir „atsilenkti“, tos Visatos gali belenkiek daug ar mažai spurdėti, energija gali tapti visiškai vienalyte, entropuota, kolapasuota į tašką ir t.t. – ir visai tai tebūtų tik mažos detalės energijos amžinajame gyvavime.
    (b) atveju
    Čia energiją galim įsivaizduoti kaip skystį pilstomą iš vieno indo į kitą (ir čia bendra skysčio suma visada bus pastovi/konstanta/ – energijos tvermės dėsnis).
    Gal šalia energijos (kas nedega-nevirsta energija) Visatoje yra dar laikas, erdvė, vakuumas, gravitacija?, tamsi energija?, tamsi materija? ir t.t. Ir kurie yra tie indui su kuriais „pilstoma energija“, ir kurių kilnojimui reikalingos negrįžtamos sąnaudos (nes energija tai induose, o ne už jų ribų).
    ………………

    Tai kodėl duotu atveju negalima irgi slysti tik bazinių reikšmių paviršiumi ir „nesigilinti į visus mechanizmus, kuriems visiems apskaičiuoti nebebūtų laiko“.

    1. Durnių yra dvi rūšys – mažaraščiai ir, atvirkščiai, durniai iš didelio rašto. Pats akivaizdžiai priklausai antrajai kategorijai.

      Mažaraštį dar įmanoma apšviesti, paaiškinti jam tai, ko jis nežino ir t.t. Deja, durnius iš didelio rašto jau turi prisikimšęs galvą savo „teorijų“ ir nuomonių apie viską pasaulyje, ir užuot ieškojęs žinių bando mokyti kitus, išmanančius. Tad toks durnius yra kur kas blogesnis už mažaraštį.

  10. Jei pradedat atsakinėti į klausimą „kam?“ arba „kodėl?“ tai čia tikrai diskusija gali baigtis. Realybės nervažomi filosofai diskutuoja toje plotmėje. Fizika atsakinėja į klausimą „kaip?“.
    Galbūt, neturiu tokios patirties.
    Na, aš nesu vienas iš jūsų*.
    *„Jūs“ – tie kuriems įdomu kaip yra moksle, man įdomu kaip moksle bus. „Jūs“ atstovams įdomu tik kas yra šioje peer review pusėje (toliau gali ir žolė neaugti – maždaug), man nesvetima ir ši, ir ana pusė. Taigi čia jau yra įprogramuotas konstrukcinis konfliktas tarp „jūsų“ ir manęs – ir maloniau kai jis baigiasi principiniame kontekste, o ne apsižodžiavimuose.
    Man tas „kaip?“ asocijuojasi – eina aklas žmogus ir atsitrenkęs į staktą sako: čia kaip?
    Geriau gulėti aukštielninkam pievoj ir pasvarstyti „kodėl dangus mėlynas?“ (o į tą kiek įnykus iškils ir visi likę linksniai – niekur jie nesidės).

    „Kitame lygmenyje, kai gilinamasi į patį po vardu slypintį procesą – jo vardas nebetenka prasmės.“
    Iki šiol manau, jog gamtos moksle svarbiausia yra geri apibendrinimai… penktokų-devintokų vadovėliai turėtų būti tobulybė, deja…

    „anglai sako, rule of thumb būtų tokia: jei visuma gavosi nelygi objektų sumai, tai reiškia, kad kažko neįskaičiavote.“
    -Čia vėl iškyla klausimas ar tvermės dėsnis yra funkcija (abstrakcija) ar yra NEuždara fizinė sistema. Turbūt neteigsite, jog vienintelei galimai uždarai fizinei sistemai Visatai atsirado konkurentas, tikrai uždara fizinė tvermės dėsnio sistema?
    -Taigi, o ar tas praktinis negalėjimas įvairiose situacijoje atsekti „iki paskutinio lašelio“ visus energijų virsmus neiššaukia to faktinio nusistatymo/iliuzijos, jog tvermės dėsnis yra fizinė sistema ir dar uždara.
    -Šiaip be adityvumo (visuma lygi objektų sumai) yra dar ir subadityvumas, ir superadityvumas.
    – dar dėl „kažko neįskaičiavote“
    O tvermės dėsnyje įskaičiuota procedūra kaip ta energija atsirado? Juk ji visa turi kažkaip (palaipsniui, iškarto…) atsirasti pirmą kartą, o tvermės dėsnis to visiškai neleidžia. Tie 14 mlrd. metų Visatos egzistavimo juk yra visiškai nykus skaičius prieš amžiną energijos buvimą (ir) atgal laike.
    – Ar yra tas amžinas tvermingumas kaip nors empiriškai pagristas? Ar yra kokių nors fizinių pastebėjimų, jog energija turi bilijoninę senatvę etc.?
    -Ar yra kur nors tiksliai, moksliškai apibrėžtos ribos tų „iš niekur“ ir „į niekur“ (gal visgi yra landų, kur…)?
    …………

    „jūs truputį klaidžiojate kontekstuose”
    Žinoma, visko būna, tai tik diskusija, juodraštinė ir nėra čia ilgėliau brandintų minčių…

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas.