இயற்பியலால் விளக்கப்படும் இயற்கை நிகழ்வுகள்

இயற்பியலால் விளக்கப்படும் இயற்கை நிகழ்வுகள்

இயற்பியல் என்பது சூத்திரங்களும் கணக்கீடுகளும் நிறைந்த ஒரு பாடமாகவே பெரும்பாலும் கருதப்படுகிறது, ஆனால் உண்மையில், அது அன்றாட வாழ்க்கைக்கு மிகவும் நெருக்கமானது. மழை பொழிவது, வானவில் உருவாவது, வானம் ஏன் நீலமாகத் தோன்றுகிறது என்பது வரை நாம் காணும் ஏறக்குறைய ஒவ்வொரு இயற்கை நிகழ்வையும் இயற்பியல் கருத்துகளின் மூலம் புரிந்துகொள்ள முடியும். இயற்பியலைப் படிப்பதன் மூலம், நாம் கோட்பாடுகளை மனப்பாடம் செய்வதோடு மட்டுமல்லாமல், இயற்கை நாம் காணும் விதத்தில் ஏன் செயல்படுகிறது என்பதை விளக்குவதற்கான சிந்தனை முறைகளையும் வளர்த்துக் கொள்கிறோம். இந்தக் கட்டுரை, பல பிரபலமான இயற்கை நிகழ்வுகளையும் அவற்றின் சுருக்கமான, தெளிவான இயற்பியல் விளக்கங்களையும் விவாதிக்கிறது.

1. வானம் ஏன் நீலமாக இருக்கிறது?

வானம் நீல நிறத்தில் தோன்றுவதற்கு முக்கியக் காரணம் ரேலே சிதறல் எனப்படும் ஒரு நிகழ்வாகும். சூரிய ஒளி பல்வேறு அலைநீளங்களைக் (நிறங்களைக்) கொண்டுள்ளது. அந்த ஒளி பூமியின் வளிமண்டலத்திற்குள் நுழையும்போது, ​​அது நைட்ரஜன் மற்றும் ஆக்ஸிஜன் போன்ற காற்று மூலக்கூறுகளை எதிர்கொள்கிறது. இந்தச் சிறிய மூலக்கூறுகள், சிவப்பு போன்ற நீண்ட அலைநீள ஒளியை விட, நீலம் மற்றும் ஊதா போன்ற குறுகிய அலைநீள ஒளியைச் சிதறடிப்பதில் அதிகத் திறன் கொண்டவையாக இருக்கின்றன.

ஊதா நிறமும் கணிசமான அளவிற்குச் சிதறடிக்கப்பட்டாலும், மனிதக் கண் நீல நிறத்திற்கே அதிக உணர்திறன் கொண்டது, மேலும் சிறிதளவு ஊதா ஒளியும் வளிமண்டலத்தில் உறிஞ்சப்படுகிறது. எனவே, பல்வேறு திசைகளிலிருந்து நாம் அதிகமாகச் சிதறடிக்கப்பட்ட நீல ஒளியைப் பெறுகிறோம், இதனால் வானம் நீல நிறத்தில் தோன்றுகிறது. சூரிய உதயம் அல்லது அஸ்தமனத்தின் போது, ​​ஒளி அடர்த்தியான வளிமண்டலத்தின் வழியே செல்வதால், அதிக நீல ஒளி பார்வைப் புலத்திலிருந்து சிதறடிக்கப்பட்டு வெளியேறுகிறது, இதனால் சிவப்பு-ஆரஞ்சு நிறமே மேலோங்கி நிற்கிறது.

2. வானவில்: வானில் உள்ள வண்ணங்களின் நிறமாலை

உதாரணமாக, மழைக்குப் பிறகு, காற்றில் உள்ள நீர்த்துளிகளுடன் சூரிய ஒளி வினைபுரியும்போது வானவில் உருவாகிறது. இந்த நிகழ்வில் ஒளிவிலகல், அகப் பிரதிபலிப்பு மற்றும் சிதறல் ஆகிய மூன்று முக்கிய செயல்முறைகள் அடங்கியுள்ளன.

ஒளி ஒரு நீர்த்துளிக்குள் நுழையும்போது, ​​அது ஒளிவிலகல் அடைந்து, பின்னர் அத்துளிக்குள்ளேயே பிரதிபலித்து, இறுதியாக இரண்டாவது ஒளிவிலகல் மூலம் மீண்டும் வெளியேறுகிறது. ஒவ்வொரு நிறத்திற்கும் சற்றே மாறுபட்ட ஒளிவிலகல் குறியீடு இருப்பதால், வெள்ளை ஒளியானது வண்ணங்களின் நிறமாலையாகப் பிரிகிறது. இதன் விளைவாக, சிவப்பு, ஆரஞ்சு, மஞ்சள், பச்சை, நீலம், கருநீலம் மற்றும் ஊதா ஆகிய நமக்கு நன்கு தெரிந்த வரிசையில் ஒரு வண்ண வளைவு உருவாகிறது. வானவில்லின் அமைவிடம், சூரியன், காண்பவர் மற்றும் நீர்த்துளி ஆகியவற்றுக்கு இடையேயான கோணத்தைப் பொறுத்தது. அதனால்தான், சூரியன் காண்பவருக்குப் பின்னாலும், மழைத்துளிகள் முன்னாலும் இருக்கும்போது பொதுவாக வானவில் காணப்படுகிறது.

3. மின்னல் மற்றும் இடி: மின்சாரம் மற்றும் ஒலி அலைகள்

மின்னல் என்பது வளிமண்டலத்தில் ஏற்படும் ஒரு மாபெரும் மின் வெளியேற்றம் ஆகும். புயல் மேகங்களுக்குள், பனிக்கட்டித் துகள்கள், நீர்த்துளிகள் மற்றும் காற்று நீரோட்டங்கள் மோதுவதால், மின்னூட்டங்கள் பிரிக்கப்படுகின்றன: சில பகுதிகள் அதிக நேர்மறை மின்னூட்டம் பெறுகின்றன, மற்றவை அதிக எதிர்மறை மின்னூட்டம் பெறுகின்றன. மின்னழுத்த வேறுபாடு மிக அதிகமாகும்போது, ​​பொதுவாக மின்காப்பானாக இருக்கும் காற்று, 'சிதைந்து' ஒரு மின்கடத்தியாக மாறக்கூடும். இந்தச் சமயத்தில்தான் நாம் பொதுவாகக் காணும் மின்னல் ஏற்படுகிறது.

இடி என்பது மின்னலால் உருவாக்கப்படும் ஒலியாகும். ஒரு மின்னல் வெட்டு, சுற்றியுள்ள காற்றை மிக விரைவாக வெப்பப்படுத்துகிறது. இதனால் காற்று வேகமாக விரிவடைந்து, அதிர்ச்சி அலைகளை உருவாக்குகிறது. இந்த அலைகளைத்தான் நாம் இடியாகக் கேட்கிறோம். ஒளி ஒலியை விட மிக வேகமாகப் பயணிப்பதால், இடியைக் கேட்பதற்கு முன்பே நாம் பெரும்பாலும் மின்னலைக் காண்கிறோம். மின்னல் வெட்டிற்கும் ஒலிக்கும் இடையிலான நேரத்தை அளவிடுவதன் மூலம், ஒரு புயலின் தூரத்தை நம்மால் மதிப்பிட முடியும்.

4. அலைகள் மற்றும் கடல் ஓதங்கள்

கடலின் மேற்பரப்பில் உள்ள அலைகள் பொதுவாக, காற்று நீருக்கு ஆற்றலை மாற்றுவதால் உருவாகின்றன. காற்றின் வேகம் அதிகமாகவும், அது வீசும் நேரம் அதிகமாகவும், அதன் தாக்கப் பகுதி பரந்ததாகவும் இருந்தால், அலைகள் பொதுவாக அவ்வளவு பெரியதாக இருக்கும். இயற்பியல் கண்ணோட்டத்தில், அலைகள் என்பவை ஒரு இயந்திர அலைக்கு எடுத்துக்காட்டாகும்: ஆற்றல் ஊடகத்தின் (நீர்) வழியே பரவுகிறது, அதே சமயம் நீர்த் துகள்கள் பொதுவாகக் கற்பனை செய்யப்படுவது போல் அதிக தூரம் பயணிக்காமல், வெறுமனே மேலும் கீழும் நகர்கின்றன அல்லது லேசாகச் சுழல்கின்றன.

அலைகள் கரையை நெருங்கும்போது, ​​நீரின் ஆழம் குறைவதால், அலையின் அடிப்பகுதி கடலடியால் 'இழுக்கப்படுகிறது'. இதன் விளைவாக, அலையின் வேகம் குறைந்து, அதன் அலைநீளம் சுருங்கி, அதன் முகடு உயர்ந்து, இறுதியில் உடைந்து சிதறுகிறது. கடலோர அலைகளை விட ஆழ்கடல் அலைகள் ஏன் வித்தியாசமாக நடந்துகொள்கின்றன என்பதை இந்த நிகழ்வு விளக்குகிறது.

5. ஓதங்கள்: சந்திரன் மற்றும் சூரியனின் ஈர்ப்பு விசை

ஓதங்கள் என்பவை காலமுறை நிகழ்வுகளாகும். இவை முதன்மையாக சந்திரனின் ஈர்ப்பு விசையாலும், அதனைத் தொடர்ந்து சூரியனின் ஈர்ப்பு விசையாலும் பாதிக்கப்படுகின்றன. சந்திரன், தன்னை நோக்கிய பூமியின் பக்கத்தில் உள்ள நீர்த்திரளை இழுப்பதால், கடல் நீரில் ஒரு "புடைப்பு" ஏற்படுகிறது. சுவாரஸ்யமாக, புவி-சந்திர அமைப்பின் ஈர்ப்பு விசை மற்றும் நிலைம விளைவுகளின் கூட்டு விளைவால், எதிர் பக்கத்திலும் ஒரு புடைப்பு ஏற்படுகிறது. பூமி சுழல்வதால், சில கடலோரப் பகுதிகளில் காலமுறை உயர் ஓதங்களும் தாழ் ஓதங்களும் ஏற்படுகின்றன.

சூரியனும் ஒரு பங்கு வகிக்கிறது. சந்திரனும் சூரியனும் ஒரே நேர்கோட்டில் அமையும்போது (அமாவாசை அல்லது பௌர்ணமி நாட்களில்), ஓதங்கள் அதிகமாகவும், தாழ் ஓதங்கள் குறைவாகவும் இருக்கும் — இவை பெருஓதங்கள் என அழைக்கப்படுகின்றன. இரண்டும் 90 டிகிரி கோணத்தை உருவாக்கும்போது (முதல்/மூன்றாம் காலாண்டில்), மிதமான சிற்றோதயம் ஏற்படுகிறது.

6. அரோரா: துருவ வானில் தோன்றும் ஒளித்திரை

துருவப் பகுதிகளில் அடிக்கடி தோன்றும் அழகான ஒளிகளே அரோராக்கள் ஆகும். இவை வட துருவ அரோரா மற்றும் தென் துருவ அரோரா என அழைக்கப்படுகின்றன. சூரியனிலிருந்து வரும் மின்னூட்டம் பெற்ற துகள்கள் (சூரியக் காற்று) பூமியை அடைந்து, பூமியின் காந்தப்புலத்துடன் இடைவினை புரியும்போது இந்த நிகழ்வு ஏற்படுகிறது. காந்தப்புலம் அத்துகள்களைத் துருவப் பகுதிகளை நோக்கி வழிநடத்துகிறது, அங்கு காந்த விசைக்கோடுகள் வளிமண்டலத்திற்குள் நுழைகின்றன.

இந்தத் துகள்கள் வளிமண்டலத்தில் உள்ள அணுக்கள் மற்றும் மூலக்கூறுகளுடன் மோதும்போது, ​​அவை ஆற்றலைப் பரிமாற்றம் செய்கின்றன. இவ்வாறு கிளர்வுற்ற அணுக்கள் அல்லது மூலக்கூறுகள், அந்த ஆற்றலை ஒளியின் வடிவில் வெளியிடுகின்றன. துருவ ஒளியின் நிறம், வாயுவின் வகை மற்றும் உயரத்தைப் பொறுத்து அமைகிறது: ஆக்சிஜன் பச்சை அல்லது சிவப்பு நிறத்தையும், நைட்ரஜன் பெரும்பாலும் நீலம் அல்லது ஊதா நிறத்தையும் உருவாக்குகின்றன.

7. பொருள்கள் ஏன் கீழே விழுகின்றன?

மரத்திலிருந்து ஆப்பிள் விழுவது போன்ற எளிய நிகழ்வுகள் புவியீர்ப்பு விசையால் விளக்கப்படுகின்றன. நியூட்டனின் கூற்றுப்படி, அனைத்து நிறைகளும் ஒன்றையொன்று ஈர்க்கின்றன. பூமி, அதன் மகத்தான நிறை காரணமாக, அருகிலுள்ள பொருட்களை ஈர்த்து, அவற்றை பூமியின் மையத்தை நோக்கி நகரச் செய்கிறது. பூமியின் மேற்பரப்பில் புவியீர்ப்பு முடுக்கம் சராசரியாக சுமார் 9,8 மீ/வி² ஆகும், இருப்பினும் இது இடத்தைப் பொறுத்து சற்று மாறுபடலாம்.

பரந்த அளவில், கோள்கள் ஏன் சூரியனைச் சுற்றி வருகின்றன, சந்திரன் ஏன் பூமியைச் சுற்றி வருகிறது, மற்றும் விண்மீன் திரள்கள் ஏன் உருவாகின்றன என்பதை ஈர்ப்பு விசை விளக்குகிறது. இன்னும் நவீன மட்டத்தில், ஐன்ஸ்டீன் ஈர்ப்பு விசையை வெளி-காலத்தின் வளைவு என்று விளக்கினார், ஆனால் பல அன்றாடச் சூழ்நிலைகளுக்கு நியூட்டனின் அணுகுமுறையே போதுமானது.

8. மழை மற்றும் மேகங்கள்: நிலை மாற்றங்கள் மற்றும் வெப்ப இயக்கவியல்

ஆவி சுருங்குதல் செயல்முறையின் மூலம் மேகங்கள் உருவாகின்றன. பூமியின் மேற்பரப்பில் உள்ள நீர் ஆவியாகி, வெப்பக் காற்றுடன் மேலேறி, பின்னர் உயரமான இடங்களில் குளிர்வடைகிறது. வெப்பக் காற்றைப் போல குளிர்ந்த காற்றால் அதிக நீராவியைத் தக்கவைத்துக் கொள்ள முடியாது, எனவே அது மிகச்சிறிய நீர்த்துளிகளாகவோ அல்லது பனிக்கட்டிகளாகவோ சுருங்குகிறது. இந்த நீர்த்துளிகளின் தொகுப்புகளே மேகங்களாகக் காட்சியளிக்கின்றன.

மேகங்களில் உள்ள நீர்த்துளிகள், ஒன்றுடன் ஒன்று மோதி ஒன்றிணைவதால், அதாவது பனிக்கட்டி நீராக மாறும் நிலை மாற்றத்தால், பெரிதாகி, காற்றின் எதிர்ப்பை மீறி விழும் அளவுக்குக் கனமாகும் வரை பெருகும்போது மழை பெய்கிறது. இந்தச் செயல்முறையானது வளிமண்டல இயக்கவியல், வெப்பநிலை, அழுத்தம் மற்றும் ஈரப்பதம் ஆகியவற்றால் பாதிக்கப்படுகிறது. இவை அனைத்தும் இயற்பியலின், குறிப்பாக வெப்ப இயக்கவியல் மற்றும் பாய்ம இயக்கவியலின் எல்லைக்குள் வருகின்றன.

மூடுகிறது

வியப்பூட்டுவதாகத் தோன்றும் இயற்கை நிகழ்வுகளை, இயற்பியலின் மூலம் பெரும்பாலும் பகுத்தறிவு ரீதியாக விளக்க முடியும். ஒளியின் சிதறல் வானத்தை நீலமாக்குகிறது; ஒளிக்கும் நீர்த்துளிகளுக்கும் இடையிலான இடைவினை வானவில்லை உருவாக்குகிறது; மேகங்களில் உள்ள மின்னூட்டங்கள் மின்னலைத் தூண்டுகின்றன; புவியீர்ப்பு விசை ஓதங்களை உருவாக்கிப் பொருட்களை விழச் செய்கிறது; அதே சமயம், சூரியக் காற்றுக்கும் காந்தப்புலங்களுக்கும் இடையிலான இடைவினை துருவ ஒளிகளை உருவாக்குகிறது. இவை அனைத்திற்கும் பின்னணியில் உள்ள இயற்பியலைப் புரிந்துகொள்வது, இயற்கையை வெறும் ஒரு நிலப்பரப்பாக மட்டும் பார்க்காமல், குறிப்பிட்ட விதிகளின்படி தொடர்ந்து இயங்கும் ஒரு மாபெரும் "ஆய்வகமாக"ப் பார்க்க நமக்கு உதவுகிறது. எனவே, இயற்பியல் என்பது வகுப்பறையில் உள்ள ஒரு கோட்பாடு மட்டுமல்ல, அது உலகத்தைப் பற்றிய ஆழமான புரிதலுக்கான ஒரு சாளரமாகும்.