פיזיק אין ענווייראָנמענטאַל וויסנשאַפֿט
אומגעבונג וויסנשאפט ווערט אָפט פארשטאנען ווי אַ פעלד וואָס איז ענג פארבונדן מיט ביאָלאָגיע, כעמיע, אדער עפנטלעכע פּאָליטיק. אָבער, איין וויכטיקע יסוד בלייבט אָפט נישט באַמערקט: פיזיק. פיזיק איז נישט פשוט אַ טעאָריע פון כוחות און באַוועגונג, נאָר אַ געצייַג צו פֿאַרשטיין ווי ענערגיע פליסט, ווי מאַטעריע באַוועגט זיך, און ווי נאַטירלעכע סיסטעמען רעאַגירן צו שטערונגען. צי מיר דיסקוטירן קלימאַט ענדערונג, לופט קוואַליטעט, וואַסער פאַרפֿיגבאַרקייט, אדער רינואַבאַל ענערגיע, די געזעצן פון פיזיק אַרבעטן קאָנסיסטענט הינטער זיי. דעריבער, פיזיק איז שליסל צו פֿאַרשטיין, מאָדעלירן און פּלאַנירן לייזונגען צו אומגעבונג פּראָבלעמען.
פיזיק אלס די שפראך פון ענערגיע און ענדערונג
איינע פון פיזיקס גרעסטע ביישטייערונגען צו סביבה וויסנשאפט איז איר מעגלעכקייט צו דערקלערן דעם ענערגיע באלאנס. די ערד באקומט ענערגיע פון דער זון אין דער פארעם פון עלעקטראמאגנעטישע שטראלונג. א טייל פון דער ענערגיע ווערט צוריקגעשפיגלט אין ספעיס, א טייל ווערט אבסארבירט דורך דער אטמאספערע, אקעאנען, און לאנד אייבערפלאכן, און דערנאך ווידער ארויסגעלאזט אלס אינפרארויט שטראלונג. דער באלאנס צווישן אריינקומענדיקער און ארויסגייענדיקער ענערגיע באשטימט די דורכשניטלעכע טעמפעראטור פון דעם פלאנעט. ווען דער באלאנס ווערט געשטערט – למשל, דורך פארגרעסערטע קאנצענטראציעס פון גרין־הויז גאזן – טענדירן גלאבאלע טעמפעראטורן צו שטייגן.
דאָס איז וואו פיזיק קאָנצעפּטן ווי שוואַרצע קערפּער ראַדיאַציע, די כוואַליע ספּעקטרום, און ענערגיע אַבזאָרפּציע ווערן קריטיש. גרין־הויז גאַזן ווי קוילן דייאַקסייד (CO₂), מעטאַן (CH₄), און ניטראַס אָקסייד (N₂O) האָבן די פיייקייט צו אַבזאָרבירן אינפֿראַרויט ראַדיאַציע ביי ספּעציפֿישע כוואַליע לענגקטס. ווי אַ רעזולטאַט, ווערט אַ טייל פֿון דער היץ וואָס וואָלט אַנדערש אַנטלויפֿן אין קאָסמאָס "פֿאַרטראַפּט" אין דער אַטמאָספֿערע. דער גרין־הויז עפֿעקט איז אַ פֿיזישער פּראָצעס וואָס קען דערקלערט ווערן דורך די געזעצן פֿון ראַדיאַציע און מאָלעקולאַרער דינאַמיק, און דאָס פֿאַרשטאַנד פֿאָרמט די באַזע פֿון מאָדערנע קלימאַט מאָדעלן.
טערמאָדינאַמיק און סביבה סיסטעמען
טערמאדינאמיק שטודירט די באַציִונגען צווישן היץ, אַרבעט, ענערגיע און ענטראָפּיע. אין אַן ענווייראָנמענטאַלן קאָנטעקסט, העלפֿט טערמאדינאמיק דערקלערן פאַרוואָס ענערגיע גייט קיינמאָל נישט באמת "פאַרלוירן", נאָר ענדערט פֿאָרעם און טענדירט צו צעשפּרייטן זיך. נאַטירלעכע פּראָצעסן ווי וואַסער פֿאַרדאַמפּונג, וואָלקן פֿאָרמאַציע, היץ אויסטויש צווישן דעם אָקעאַן און דער אַטמאָספֿערע, און די באַוועגונג פֿון לופֿט מאַסן פֿאָלגן אַלע די געזעצן פֿון טערמאדינאמיק.
א פשוטער ביישפּיל איז דער וואַסער ציקל. פארדאַמפּונג פּאַסירט ווען היץ ענערגיע פון דער זון גיט לאַטענט היץ צו וואַסער, און מאַכט עס אין פארע. דער וואַסער פארע קאָנדענסירט זיך דעמאָלט אין דער אַטמאָספער ווען טעמפּעראַטור און דרוק באדינגונגען זענען גינציק, און באַפרייט אַ גרויסע מאָס לאַטענט היץ. די ענערגיע באַפרייַונג ביישטייערט צו דער פאָרמירונג פון וואלקנס, שטורעמס און פאַרשידענע עקסטרעמע וועטער דערשיינונגען. מיט אַנדערע ווערטער, רעגן איז נישט פשוט אַ ענין פון "וואַסער שטייגט און פאלט," נאָר אויך אַ גרויס-מאָסשטאַביגע ענערגיע אַריבערפירן וואָס קען מאָדעלירט ווערן מיט קאָנצעפּטן פון טערמאָדינאַמיק און אַטמאָספערישע פיזיק.
דער באַגריף פֿון ענטראָפּיע איז אויך באַטייַטיק ווען מען דיסקוטירט ענערגיע־עפֿעקטיווקייט און דער השפּעה אויף דער סביבה. למשל, פֿאָסיל־ברענשטאָף־קראַפֿטווערק קענען נישט פֿאַרוואַנדלען די גאַנצע כעמישע ענערגיע פֿונעם ברענשטאָף אין עלעקטריע; אַ טייל גייט פֿאַרלוירן ווי היץ. די אומפּערפֿעקציע איז אַ קאָנסעקווענץ פֿון פֿיזיק, נישט נאָר אַ טעכנאָלאָגישע פּראָבלעם. פֿאַרשטיין טערמאָדינאַמיק טרייבט די אַנטוויקלונג פֿון מער עפֿעקטיווע סיסטעמען מיט נידעריקערע עמיסיע.
פליסיק מעכאניק: לופט, וואַסער און פאַרפּעסטיקונג
פליסיק מעכאניק איז א צווייג פון פיזיק וואס שטודירט דאס אויפפירונג פון פליסיקייטן—פליסיגקייטן און גאזן—אריינגערעכנט שטראָם, טורבולענץ, און די כוחות וואס ווירקן אויף זיי. אומגעבונג וויסנשאפט פארלאזט זיך שטארק אויף פליסיק מעכאניק ווייל די אטמאספערע און אקעאנען זענען צוויי פון די גרעסטע פליסיקייט "מאטארן" אויף דער ערד. ווינט, אקעאן שטראמען, כוואליעס, און גלאבאלע צירקולאציע ווערן אלע באשטימט דורך די געזעצן פון פליסיקייט שטראָם און אונטערשיידן אין דרוק און טעמפעראטור.
אין לופט קוואַליטעט שטודיעס, העלפט פליסיק מעכאניק ענטפֿערן אַ וויכטיקע פֿראַגע: ווי פֿאַרשפּרייטן זיך פֿאַרפּעסטיקונג פֿון זייער מקור? פֿאָרמיטל אויספּוסט, אינדוסטריעלע ימישאַנז, און שטויב פּאַרטיקלען רירן זיך נישט פשוט צופֿעליק; זיי ווערן טראַנספּאָרטירט דורך ווינט, סוספּענדירט און געמישט דורך טורבולענץ, און דערנאָך קענען זיי זיך זעצן צוליב גראַוויטאַציע אָדער ווערן אַוועקגעוואַשן דורך רעגן. פֿאַרפּעסטיקונג פֿאַרשפּרייטונג מאָדעלן נוצן פֿיזישע גלייכונגען צו אָפּשאַצן פֿאַרפּעסטיקונג קאָנצענטראַציעס אין אַ געגעבענער דיסטאַנץ פֿון דער מקור, נעמענדיג אין באַטראַכט ווינט גיכקייט, אַטמאָספֿערישע סטאַביליטעט, און טאָפּאָגראַפֿיע.
דאָס זעלבע גילט פֿאַר וואַסער פֿאַרפּעסטיקונג. אָפּפֿאַל וואָס גייט אַרײַן אין טײַכן אָדער אין ים ווערט געטראָגן דורך שטראָמען, פֿאַרדיןנט, און אינטעראַקטירט מיט סעדימענט. פֿאַרשטיין די קראַנט מוסטערן און מיש פּראָצעסן איז קריטיש פֿאַר באַשטימען זיכערע אָפּפֿאַל באַזײַטיקונג ערטער, קאַרטירן די ריזיקעס פֿון אויל פֿאַרגיסונג, אָדער פּלאַנירן רייניקונג סטראַטעגיעס.
ראַדיאַציע פיזיק און קלימאַט ענדערונג
קלימאט ענדערונג איז די מערסט קאמפליצירטע און ווייטגרייכנדיקע ענווייראמענטאלע פראבלעם. פיזיק שפילט א קריטישע ראלע אין דערקלערן די מעכאניזמען פון גלאבאלע אנווארימונג, קלימאט צוריקקער, און פאראויסזאגן די צוקונפט. אין צוגאב צו דעם גרינהויז עפעקט, נעמט ראדיאציע פיזיק אויך ארום די ראלע פון וואלקנס און עראזאלן. וואלקנס קענען אפקילן די ערד דורך אפשפיגלען זונשייַן (אלבעדא), אבער זיי קענען אויך ווארעמען עס דורך איינפאקן אינפרארויט ראדיאציע. געוויסע עראזאלן אפשפיגלען ליכט און אפקילן די אטמאספערע, בשעת רויך (שווארצע קוילן) אבזארבירט ראדיאציע און ווארעמט די אטמאספערע.
דער באַגריף פֿון אַלבעדאָ—דער פּראָצענט פֿון רעפֿלעקטירטער ראַדיאַציע—איז אַ וויכטיקער פֿאַקטאָר. אייז און שניי האָבן הויכע אַלבעדאָ. ווען אייז שמעלצט זיך צוליב וואָרעמונג, אַבזאָרבירן טונקעלע פֿלאַכן ווי אָקעאַן־וואַסער אָדער נאַקעטער באָדן מער היץ, וואָס באַשנעלערט די וואָרעמונג. דאָס איז אַ בייַשפּיל פֿון אַ פּאָזיטיוון פֿידבעק־שלייף וואָס ווערט דערקלערט מיט פּשוטער פֿיזיק, אָבער עס האָט אַ טיפֿן השפּעה אויף דער קלימאַט־סיסטעם.
רינואַבאַל ענערגיע און ענווייראָנמענטאַלי פרייַנדלעך טעקנאַלאַדזשיז
פיזיק שטעלט זיך נישט אפ ביי פארשטיין פראבלעמען; עס גיט אויך די באזע פאר לייזונגען. רינויעבל ענערגיע פארלאזט זיך אויף געזונטע פיזישע פרינציפן. זונפאנעלן ארבעטן דורך דעם פאטאוואלטאישן עפעקט, וואו פאטאנען פון ליכט באפרייען עלעקטראנען אין האלב-קאנדוקטאר מאטעריאלן, פראדוצירנדיק אן עלעקטרישן שטראם. ווינט טורבינען פארלאזן זיך אויף אעראדינאמיקס און די קאנווערזיע פון דער ווינט'ס קינעטישע ענערגיע אין מעכאנישע ענערגיע און דערנאך עלעקטרישע ענערגיע. הידרא-עלעקטרישע קראפטווערק נוצן די גראוויטאציאנעלע פאטענציעלע ענערגיע פון פאלנדיק וואסער, בשעת געאטערמישע ענערגיע נוצט דעם טראנספער פון היץ פון אינעווייניג פון דער ערד'ס קראסט.
פיזיק איז אויך דער יסוד פון ענערגיע-עפעקטיווקייט טעכנאָלאָגיעס. בויען טערמישע איזאָלאַציע, נאַטירלעכע ווענטילאַציע פּלאַן, LED לייטינג, און אפילו עלעקטרישע וועהיקלעס דאַרפן אַלע אַ פארשטאנד פון היץ אַריבערפירן, עלעקטריע, מאַגנעטיזם, און סיסטעם דינאַמיק. אפילו פּשוטע קאָנצעפּטן ווי רעדוצירן היץ אָנווער (קאַנדאַקשאַן, קאָנוועקשאַן, און ראַדיאַציע) קענען באַדייטנד רעדוצירן ענערגיע קאַנסאַמשאַן און טשאַד ימישאַנז.
ענווייראָנמענטאַלע מעסטונג און אינסטרומענטאַציע
אומגעבונג וויסנשאפט פארלאזט זיך שטארק אויף דאטן: טעמפעראטור, הומידיטי, פארפּעסטיקונג קאנצענטראציעס, ראדיאציע לעוועלס, און אפילו ים שטאפל ענדערונגען. אסאך וויכטיגע מעסטונג אינסטרומענטן שטאמען פון פיזישע פרינציפן. טעמפעראטור סענסארן ניצן ענדערונגען אין קעגנשטאנד אדער וואלטאזש; סאטעליטן מאניטארירן די ערד דורך ווייט סענסינג באזירט אויף דעם עלעקטראמאגנעטישן ספעקטרום; לידאר מאפירט אטמאספערישע פארטיקלען ניצן לייזער רעפלעקציעס; און סייזמאגראפן און געאפיזישע סענסארן העלפן מאניטארירן די ערד'ס טעטיקייט פארבונדן מיט אומגעבונג ריזיקעס.
פארשריט אין פיזישע אינסטרומענטאציע ערמעגליכן שנעלערע און מער גענויע מאָניטאָרינג. למשל, סאַטעליט בילדער קענען דעטעקטירן אנטוואַלדונג, וואַלד פייערן, און אָקעאַן קאָליר ענדערונגען פארבונדן מיט אַלגע בליען. די דאַטן אינפאָרמירן באַשלוס-מאכן, פון ספּיישאַל פּלאַנירונג ביז קאַטאַסטראָפע פאַרוואַלטונג.
פיזיק פון ענווייראָנמענטאַל קאַטאַסטראָפע ריזיקע
פילע סביבה-קאטאסטראפעס האבן שטארקע פיזישע אספעקטן: פלוטן, לאנדסליידס, שטורעמס, היץ-כוואליעס, און אפילו צונאמיס. היץ-כוואליעס זענען פארבונדן מיט אטמאספערישער דינאמיק און די ענערגיע-באלאנס אויף דער ייבערפלאך. פלוטן ווערן באאיינפלוסט דורך רעגן-אינטענסיטעט, דריינאַדזש-קאפאציטעט, טייך-פלוס-ראטעס, און ענדערונגען אין לאנד-נוצן וואס ענדערן אינפילטראציע און אפפלוס. לאנדסליידס באטרעפן די באלאנס פון כוחות אויף די הענג-ליניעס, פארע-וואסער-דרוק, און די מעכאנישע אייגנשאפטן פון מאטעריאלן.
מיט פיזישע מאָדעלן קענען מיר שאַפֿן פריע וואָרענונג סיסטעמען און קאַרטירן שוואַכע געביטן. כאָטש פאָרויסזאָגן זענען נישט שטענדיק פּערפעקט - צוליב דער גרויסער וועריאַביליטי פון נאַטור - צושטעלן פיזישע צוגאַנגען אַ קוואַנטיטאַטיווע ראַם פֿאַר רעדוצירן ריזיקע און פֿאַרבעסערן צוגרייטונג.
מסקנא: פיזיק אלס א יסוד פאר סביבה'דיגע לייזונגען
פיזיק אין סביבה-וויסנשאפט דינט ווי אַ "פֿרэйמווערק" פֿאַר פֿאַרשטיין די וועלט אויף אַ מעסטלעכן אופֿן: פֿון זונ-שטראַלונג וואָס וואַרעמט די ערד, ביז לופֿט-שטראָמען וואָס טראָגן פֿאַרפּעסטיקונג, ביז ענערגיע-קאָנווערזיע אין באַנייבאַרע טעכנאָלאָגיעס. מיט פיזיק קענען סביבה-פּראָבלעמען איבערגעזעצט ווערן אין טעסטאַבלע מאָדעלן, נומערן און פֿאָרויסזאָגן. דאָס איז וויכטיק נישט צו פֿאַרבײַטן ביאָלאָגישע אָדער סאָציאַלע פּערספּעקטיוון, נאָר צו זיי קאָמפּלעמענטירן. סביבה-פּראָבלעמען זענען מולטידיסציפּלינאַר; פיזיק גיט דעם יסוד וואָס דערמעגלעכט אונדז צו זען סיבה-און-ווירקונג באַציִונגען קלאָרער, פּלאַנירן ריינערע טעכנאָלאָגיעס און אַנטוויקלען באַווײַז-באַזירטע פּאָליטיק.
לעסאָף, פֿאַרשטיין די סביבה איז נישט גענוג דורך פשוט "באַאָבאַכטן ענדערונגען" אַרום אונדז. מיר דאַרפֿן פֿאַרשטיין די מעכאַניזמען וואָס טרייבן די ענדערונגען. דאָס איז וווּ פֿיזיק קומט אַרײַן: דערקלערן, פֿאָרויסזאָגן און העלפֿן מענטשן נעמען קלוגערע טריט צו האַלטן די ערד'ס סאַסטיינאַביליטי.
