3.1. Dlaczego świeci Słońce ?
Słońce świeci dlatego, że pod wpływem grawitacji jego cząsteczki (wodoru) zostały ściśnięte tak mocno, iż rozpoczęły się w nim reakcje termojądrowej syntezy wodoru w hel. Reakcji tej towarzyszy naturalnie emisja energii, powodująca między innymi to, że Słońce świeci. (Ale przede wszystkim powodująca to, że Słońce się nie zapada dalej - jego drgające cząstki zderzając się ze sobą przeciwdziałają sile grawitacji).
3.2. Dlaczego niebo jest niebieskie ?
Jest to efekt rozpraszania światła słonecznego przez ziemską atmosferę.
Niebieska część widma jest rozpraszana o wiele bardziej niż pozostałe składowe, bo stopień rozpraszania zależy jak lambda4, czyli im mniejsza długość fali, tym większe rozpraszanie na cząsteczkach atmosfery.
Temat, dlaczego niebo jest niebieskie, a niekiedy czerwone, jest opisany w niemal każdym podręczniku fizyki traktującym o falach. Chodzi tu o rozpraszanie Rayleigh'a (efekt Tyndalla) na fluktuacjach cząstek powietrza. Polecamy Wykłady Feynmana, lub 'Fale' Crawforta.
A dlaczego nie zawsze jest czerwone - warunki pogodowe są różne, czynników wpływających na rozpraszanie jest wiele, zanieczyszczenia, gęstość, wilgotność, i wiele innych.
3.3. Jaka jest temperatura próżni kosmicznej ?
Po prostu nie da się porządnie, przy użyciu "normalnej definicji
termodynamicznej", określić temperatury próżni - w sensie: temperatury
przestrzeni międzyplanetarnej/międzygwiezdnej/międzygalaktycznej/...
A nie da się, bo układ nie jest w równowadze. Jak coś absorbuje promieniowanie Słońca, to może się mocno
nagrzać (w sensie: termometr pokaże wysoką temperaturę). A jak
dodamy warunek brzegowy (statek kosmiczny, planetę), to po stronie
dosłonecznej będzie "gorąco", a po odsłonecznej "zimno". A jeszcze
wyobraźmy sobie wysokoenergetyczną cząstkę z "outer space",
która nie ma najmniejszych powodów być w równowadze z tym, przez co
właśnie przelatuje. I tak dalej.
Analogia ziemska: Wyobraźmy sobie, że w jakieś miejsce wdmuchuje się
strumień gazu o (dobrze określonej) wysokiej temperaturze i drugi
strumień o (dobrze określonej) temperaturze niskiej. Otóż miejsce,
w którym się te dwa strumienie zderzają, nie ma określonej
temperatury, co wydaje się być intuicyjnie zrozumiałe. Podkreślamy,
nie mówimy o doświadczeniu kalorymetrycznym, gdy pytamy o temperaturę
po ustaleniu się stanu równowagi, ale o stytuację nierównowagową
właśnie.
Oczywiście w wielu sytuacjach specjalnych można mówić o temperaturze
obiektów kosmicznych. Powiedzmy, mamy chmurę gazu: tam promieniowanie
gwiazd (gwiazdy) jakoś to podgrzewa, cząstki się zderzają i ustala
się równowaga; wpływ pozostałych czynników można zapewne uznać
(przynajmniej w pierwszym przybliżeniu) za zaniedbywalne zaburzenie.
Podobnie jest w naprawdę pustej przestrzeni,
gdzieś pomiędzy galaktykami. Tam w statystycznym metrze sześciennym
znajdzie się tylko fotony promieniowania reliktowego, a wpływ odległych
galaktyk (emitowane przez nie fotony i cząstki) jest zaniedbywalny.
Można więc powiedzieć, że "metr sześcienny takiej przestrzeni"
ma temperaturę promieniowania reliktowego (2,7 K).
|
