Fisikak azaldutako fenomeno naturalak
Fisika formula eta kalkuluz betetako gaitzat hartzen da askotan, baina, egia esan, eguneroko bizitzarekin oso lotuta dago. Behatzen ditugun ia fenomeno natural guztiak —euria erortzen denetik hasi eta ortzadarraren sorrerara arte, zerua urdin agertzen den arrazoiraino— kontzeptu fisikoen bidez uler daitezke. Fisika aztertuz, ez ditugu teoriak memorizatzen bakarrik, baita pentsatzeko moduak ere garatzen ditugu naturak guk behatzen dugun moduan zergatik funtzionatzen duen azaltzeko. Artikulu honek hainbat fenomeno natural ezagun eta haien azalpen fisiko zehatz baina argiak aztertzen ditu.
1. Zergatik da zerua urdina?
Zerua urdin agertzen da batez ere Rayleigh sakabanaketa izeneko fenomeno baten ondorioz. Eguzki-argia uhin-luzera (kolore) desberdinez osatuta dago. Argi hori Lurraren atmosferara sartzen denean, nitrogeno eta oxigeno bezalako aire-molekulak aurkitzen ditu. Molekula txiki hauek eraginkorragoak dira uhin-luzera laburreko argia, hala nola urdina eta bioleta, sakabanatzeko uhin-luzera luzeko argia, hala nola gorria, baino.
Bioleta ere neurri handi batean sakabanatzen den arren, giza begia sentikorragoa da urdinarekiko, eta bioleta-argiaren zati bat ere xurgatzen da atmosferan. Hori dela eta, hainbat norabidetatik, argi urdin sakabanatu gehiago jasotzen dugu, zerua urdin agerraraziz. Egunsentian edo ilunabarrean, argia atmosfera lodiago batetik igarotzen da, beraz, argi urdin gehiago sakabanatzen da ikus-eremutik kanpo, gorri-laranja kolore nagusia utziz.
2. Ortzadarra: Zeruko koloreen espektroa
Ostadarrak eguzki-argia aireko ur-tantekin elkarreragiten duenean sortzen dira, adibidez, euriaren ondoren. Fenomeno honek hiru prozesu nagusi ditu: errefrakzioa, barne-islapena eta sakabanaketa.
Argia ur tanta batera sartzen denean, errefraktatu egiten da, gero tanta barruan islatu, eta azkenik berriro irteten da bigarren errefrakzio baten bidez. Kolore bakoitzak errefrakzio-indize apur bat desberdina duenez, argi zuria kolore-espektro batean banatzen da. Emaitza kolore-arku bat da, ordena ezagunean: gorria, laranja, horia, berdea, urdina, indigoa eta bioleta. Ortzadarraren posizioa Eguzkiaren, behatzailearen eta ur tantaren arteko angeluaren araberakoa da. Horregatik, ortzadarrak normalean ikusten dira Eguzkia behatzailearen atzean eta euri-tantak aurrean daudenean.
3. Tximista eta trumoia: elektrizitatea eta soinu-uhinak
Tximista atmosferan gertatzen den deskarga elektriko izugarria da. Ekaitz-hodeien barruan, izotz-partikulak, ur-tantak eta aire-korronteak talka egiten dute, kargen bereizketa eraginez: zati batzuk positiboagoak bihurtzen dira, beste batzuk negatiboagoak. Potentzial elektrikoaren aldea handiegia denean, normalean isolatzailea den airea "deskonposatu" eta eroale bihur daiteke. Orduan gertatzen dira normalean ikusten ditugun tximistak.
Trumoia tximistak sortutako soinua da. Tximista batek inguruko airea oso azkar berotzen du, azkar hedatuz eta talka-uhinak sortuz. Uhin hauek dira trumoi gisa entzuten ditugunak. Askotan tximista trumoia entzun aurretik ikusten dugu, argia soinua baino askoz azkarrago bidaiatzen baitu. Tximistaren eta soinuaren arteko denbora neurtuz, ekaitz baten distantzia kalkula dezakegu.
4. Olatuak eta itsasoko mareak
Ozeanoaren gainazaleko olatuak, oro har, haizeak uretara energia transferitzean sortzen dira. Zenbat eta indartsuagoa izan haizea, orduan eta luzeago jotzen du, eta zenbat eta zabalagoa izan inpaktu-eremua, orduan eta handiagoak izango dira olatuak normalean. Ikuspegi fisiko batetik, olatuak uhin mekanikoen adibide bat dira: energia ingurunean (uretan) hedatzen da, eta ur partikulak gora eta behera mugitzen dira edo apur bat biratzen dira, askotan imajinatzen den bezain urrun joan gabe.
Olatuak kostaldera hurbiltzen diren heinean, uraren sakonera gutxitzen da, eta horrek olatuaren beheko aldea itsas hondoak "arrastaka" eramaten du. Ondorioz, olatua moteldu egiten da, bere uhin-luzera gutxitu egiten da eta bere gandorra igotzen da azkenean hautsi arte. Fenomeno honek azaltzen du zergatik itsasertzeko olatuak kostaldeko olatuak baino desberdin jokatzen duten.
5. Mareak: Ilargiaren eta Eguzkiaren grabitazio-erakarpena
Mareak fenomeno periodikoak dira, batez ere Ilargiaren grabitazio-indarraren eraginpean, eta ondoren Eguzkiarenak. Ilargiak Lurraren Ilargiari begira dagoen aldean dagoen ur-masa erakartzen du, ozeanoko uraren "hanka" bat sortuz. Interesgarria da, hanka bat kontrako aldean ere gertatzen dela grabitatearen eta Lurraren-Ilargi sistemaren inertzia-efektuen konbinazioaren ondorioz. Lurra biratzen denez, kostaldeko eremu batzuek itsasgora eta itsasbehera periodikoak izaten dituzte.
Eguzkiak ere badu bere zeregina. Ilargia eta Eguzkia lerrokatuta daudenean (ilberri edo ilbetean), itsasaldiak altuagoak izan daitezke eta itsasbeherak baxuagoak, hau da, udaberriko itsasbeherak. Bi itsasoek 90 graduko angelua osatzen dutenean (lehen/hirugarren laurdena), itsasbehera moderatuagoa gertatzen da.
6. Aurora: Argi-gortina zeru polarretan
Aurorak eskualde polarretan agertzen diren argi ederrak dira, aurora boreal (iparraldekoa) eta aurora australiar (hegoaldekoa) bezala ezagutzen direnak. Fenomeno hau Eguzkitik datozen partikula kargatuak (eguzki-haizea) Lurrera iristen direnean eta Lurraren eremu magnetikoarekin elkarreragiten dutenean gertatzen da. Eremu magnetikoak partikulak eskualde polarretarantz gidatzen ditu, non indar-lerro magnetikoak atmosferara "sartzen" diren.
Partikula hauek atmosferako atomo eta molekulekin talka egiten dutenean, energia transferitzen dute. Atomo edo molekula kitzikatuek energia hori argi moduan askatzen dute. Auroraren kolorea gas motaren eta altitudearen araberakoa da: oxigenoak berdea edo gorria sor dezake, eta nitrogenoak, berriz, askotan urdina edo morea.
7. Zergatik erortzen dira objektuak behera?
Zuhaitz batetik erortzen den sagar bat bezalako fenomeno sinpleak grabitatearen indarrak azaltzen ditu. Newtonen arabera, masa guztiek elkar erakartzen dute. Lurrak, bere masa izugarriagatik, gertuko objektuak erakartzen ditu, Lurraren erdigunerantz mugiaraziz. Lurraren gainazalean grabitatearen azelerazioa batez beste 9,8 m/s² ingurukoa da, nahiz eta kokapenaren arabera apur bat alda daitekeen.
Eskala handiagoan, grabitateak azaltzen du zergatik orbitatzen duten planetak Eguzkiaren inguruan, zergatik orbitatzen duen Ilargiak Lurraren inguruan eta zergatik sortzen diren galaxiak. Maila modernoago batean, Einsteinek grabitatea espazio-denboraren kurbadura gisa azaldu zuen, baina eguneroko egoera askotan, Newtonen ikuspegia nahikoa da.
8. Euria eta hodeiak: fase aldaketak eta termodinamika
Hodeiak kondentsazio prozesuaren bidez sortzen dira. Lurraren gainazaleko ura lurrundu egiten da, aire beroarekin igotzen da eta gero altitude handiagoetan hozten da. Aire hotzagoek ezin dute aire beroak adina ur-lurrun eduki, beraz, ur tanta txikietan edo izotz kristaletan kondentsatzen da. Tanta multzo hauek dira hodei gisa agertzen direnak.
Euria hodeietako ur tantak talkak eta koaleszentzia direla eta, edo izotzetik uretara fase aldaketa direla eta, handitzen direnean gertatzen da, erortzeko eta airearen erresistentzia gainditzeko bezain astunak bihurtu arte. Prozesu honetan atmosferaren dinamikak, tenperaturak, presioak eta hezetasunak eragiten dute, eta horiek guztiak fisikaren esparruan sartzen dira, zehazki termodinamikaren eta fluidoen mekanikaren barruan.
Itxiera
Harrigarriak diruditen fenomeno naturalak askotan fisikaren bidez azaldu daitezke arrazionalki. Argiaren sakabanaketak zerua urdin bihurtzen du, argiaren eta ur tanten arteko elkarrekintzak ortzadarrak sortzen ditu, hodeietako karga elektrikoek tximistak eragiten dituzte, grabitateak mareak sortzen ditu eta objektuak erortzen ditu, eta eguzki-haizearen eta eremu magnetikoen elkarrekintzak aurorak sortzen ditu. Hori guztiaren atzean dagoen fisika ulertzeak natura paisaia gisa ez ezik, lege jakin batzuen arabera etengabe funtzionatzen duen "laborategi" erraldoi gisa ikusteko aukera ematen digu. Horrela, fisika ez da ikasgelako teoria bat soilik, munduaren ulermen sakonago baterako leiho bat baizik.
