VÝZKUMY TÉMA ČÍSLA PŘENOSNÁ ČERNÁ DÍRA ELEKŘINA Z TEPLA ELEKTŘINA Z POUŠTĚ POMERANČOVÝ OHŇOSTROJ

Transkript

1 W W W. T R E T I P O L. C Z T Ř Í P Ó L Č e r v e n T ř e t í e l e k t r o n i c k ý r o č n í k Č a s o p i s p r o s t u d e n t y Z d a r m a M A G A Z Í N P L N Ý P O Z I T I V N Í E N E R G I E VÝZKUMY TÉMA ČÍSLA PŘENOSNÁ ČERNÁ DÍRA ELEKŘINA Z TEPLA ELEKTŘINA Z POUŠTĚ POMERANČOVÝ OHŇOSTROJ

2 třípól OBSAH 2 Tajemství CO 2 film ve vaší škole Každý výzkumníkem 3 Robotomie 3 Přenosná černá díra 4 Život se sopkou 6 Sláma pod kotel, ale i do nádrže auta 8 Elektřina z pouště 9 Tichý a spolehlivý 10 Elektřina přímo z tepla 12 Sluneční družice SDO najíždí na plný výkon 14 Oosterschelde 16 Logaritmické pravítko neboli logáro 18 ITER jako živý 19 Island, Island, Island 20 Pomerančový ohňostroj Robot žere slimáky! Každý výzkumníkem Zkoumání světa kolem nás je lidskou přirozeností, provází nás od narození a ani nemusíme být profesionálními vědci. Já teď například zkoumám klimatické změny. Říkáte si, že to je móda posledních let? Není, jen se o tom teď víc píše a mluví. Ke svému výzkumu používám dva nástroje: mozek, resp. vzpomínky: jaké byly zimy, když jsem byla malá? Jak často pršelo v květnu? Jak se střídala období (vždy několikaletá), kdy bylo víc teplo nebo víc zima po většinu roku? Kolik jsem zažila povodní? A druhým jsou archivní zápisy z našeho zámku. V předminulém století tam co dva roky najdeme zápis: Řeka se rozvodnila a zaplavila obec. Vrchnost věnovala peníze postiženým občanům, aby si mohli postavit nové domy." Po několika stejných zápisech tam pak jednoho roku najdeme změnu: Řeka se rozvodnila a zaplavila obec. Vrchnost odmítla dát peníze těm, kteří si chtěli postavit dům na stejném místě a věnovala je jen těm, kteří slíbili, že si nový dům postaví na kopci." Vyzkoumáno. Marie Dufková Tajemství CO 2 film ve vaší škole Je CO 2 přítel nebo nepřítel? Umíte si vyrobit CO 2 doma v kuchyni? Víte, které plyny způsobují skleníkový efekt? Co bude po zapálení explodovat bouřlivěji balonek naplněný vodíkem nebo kyslíkem? Myslíte, že je možné snížit výskyt uhlíku na Zemi? Na cestu za tajemstvím CO 2 vás zve Michael Londesborough, známý popularizátor vědy a techniky. Film dlouhý 35 minut se hodí nejen do hodin chemie, ale i angličtiny, výchovy k občanství a do projektového vyučování. Film vznikl ve spolupráci British Council a Občanského sdružení ADETO za sponzorské podpory ČEZ, programu MŽP Zelená úsporám a dalších partnerů. Do škol jej na přelomu března a dubna 2010 začal zdarma zasílat British Council. Bližší informace: marie.dufkova@cez.cz SOUTĚŽ Výherce soutěžní otázky z posledního 3pólu! Gratulujeme vítězi, panu Aleši Jílkovi z Brna, který jako první správně zodpověděl otázku z posledního vydání 3pólu, a to proč voda hasí oheň. Správná odpověď zní: Vzniklá vodní pára se rozpíná a vytlačuje z prostoru hoření vzduch, bez kyslíku pak hoření ustává. Voda navíc snižuje teplotu. Pan Aleš přidal ještě vlastní postřeh ze svého pracoviště: Hasicí zařízení na našem sále se servery je založeno na mlze z demineralizované vody, která by v případě požáru byla hnána přímo na postižený server. Zajímavé a čisté řešení, které nezaneřádí okolní elektroniku. Gratulujeme a posíláme dárek. A nová otázka? Je Slunce na obloze tam, kde ho vidíme? Své odpovědi formulujte jako odborné zdůvodnění, nikoli jako odpověď typu ano ne. Na nejrychlejšího odesilatele správné odpovědi čeká dárek od Skupiny ČEZ! Odpovědi posílejte na: tretipol@volny.cz TŘÍPÓL 2/2010, třetí elektronický ročník časopis pro studenty zdarma součást vzdělávacího programu Svět energie pro ČEZ, a. s., vydává: Cinemax, s. r. o. redakční rada: Tomáš Gráf, Šárka Beránková, Jan Obdržálek, Lukáš Rytíř, Jan Píšala, Edita Bromová šéfredaktor: Michael Pompe odpovědná redaktorka: Ing. Marie Dufková grafická úprava a sazba: CINEMAX, s. r. o. redakce, administrace a inzerce: CINEMAX, s. r. o., Elišky Přemyslovny 433, Praha 5 tel.: , fax: e mail: tretipol@volny.cz web: kopírování a šíření pro účely vzdělávání dovoleno za správnost příspěvků ručí autoři 2 Březen 2010

3 3 Robotomie Chcete vědět, kolik IBM superserverů potřebujete k simulaci krysího mozku? Zajímá vás, nakolik je etické vypnout virtuální holku, když se zrovna šťastně zamilovala? Myslíte si, že by umělá učitelka dokázala zjednat pozornost u vás ve třídě? Rádi byste si naprogramovali robota převážejícího nebezpečný odpad a provedli simulaci, jak rychle se šíří nakažlivý virus? Toto a ještě mnohem víc vám nabízí Robotomie, společný projekt MFF UK, Akademie věd a nevládní organizace Generation Europe. Projekt je financován z prostředků Evropského sociálního fondu a rozpočtu hl. m. Prahy v rámci Operačního programu Praha Adaptabilita a jeho cílem je přenášet aktuální poznatky české a světové vědy do studentských mozků co nejkratší cestou. Nabízí přednášky pravých a nefalšovaných vědců, od kterých se studenti mohou dozvědět mnoho zajímavých informací o učících se robotech a umělých lidech, o ekologii a chemických zbraních nebo třeba o nakládání s oxidem uhličitým. Dále si zde můžete stáhnout nejrůznější počítačové modely v simulátoru NetLogo, na kterých se dá zkoumat globální oteplování, ovce požírající trávu a vlci požírající ovce, šíření chorob v populaci nebo třeba eroze půdy a mnoho dalších věcí. Nechybí ani nabídka robotů. Robotická laboratoř Akademie věd ČR připraví organizovaným skupinám z pražských středních škol půldenní program, ve kterém se studenti nejenom dozvědí řadu zajímavých informací o robotech, ale budou si je moci i sami naprogramovat. Neváhejte a napište na info@generationeurope.cz a objednejte si robotomii ještě dnes!, WWW Edita Bromová 3 (autor Helena Dufková, hadch@centrum.cz) Přenosná černá díra Čínští vědci Qiang Chen a Tie Jun Cui z Jihovýchodní univerzity v Nanjingu vytvořili černou díru, která beze zbytku pohlcuje světlo a přitom se vejde do kapsy. Vesmírní obři Kosmické černé díry jsou tělesa o hmotnosti až milionů Sluncí, která svou ohromnou gravitací zakřivují časoprostor kolem sebe. Vše, co se k nim neopatrně přiblíží, je odsouzeno do černé díry spadnout. Dokonce ani světlo není dostatečně rychlé, aby dokázalo z gravitační pasti uniknout a je beze zbytku pohlceno. Metamateriály Umělá černá díra ze všech těchto vlastností napodobuje pouze pohlcování světla. Jedná se o kotouček o průměru pouhých 22 cm, takže ji lze opravdu nosit v kapse, a její gravitace není větší než gravitace vaší peněženky. Zvláštní vlastnosti přenosné černé díry způsobují tzv. metamateriály, ze kterých je vyrobena. Jedná se o drobné prvky uspořádané do určitého vzoru, které svým společným vlivem na elektromagnetickou vlnu způsobují, že světelný paprsek cestuje metamateriálem po zvláštní dráze. Metamateriály mohou tvořit neviditelný plášť, protože světlo objekt v tomto plášti zabalený obejde, nebo naopak velmi tenkou čočku, která bude soustřeďovat paprsky do jednoho bodu. Kapesní černá díra je tvořena malými rezonátory uspořádanými do 60 soustředných kruhů. Prvky působí na procházející paprsky a zakřivují je směrem do středu kotoučku, k vlastní černé díře. Ta je tvořena 20 kruhy jiných typů rezonátorů, které přemění elektromagnetické záření na teplo, takže paprsek, který dopadl na černou díru, už nikdy nevyjde ven. Černé díry do každé rodiny! Zařízení zatím funguje pouze pro mikrovlny, ale vědci doufají, že již brzy vytvoří malou černou díru pohlcující i viditelné světlo. To je podstatně náročnější, protože viditelné světlo má kratší vlnovou délku a komponenty metamateriálu tedy budou muset být úměrně menší. V případě úspěchu by se ale mohlo jednat o zajímavý způsob, jak těžit ze slunečního záření energii. Kapesní černé díry by fungovaly jako čočky, které by světlo koncentrovaly a rovnou měnily na teplo, případně by ho soustředily na solární článek. Pro tepelné solární elektrárny je zatím třeba budovat obří parabolická zrcadla, která záření koncentrují. Plocha pokrytá černými děrami by je dokázala efektivně nahradit. Zařízení by se mohlo uplatnit i v místech, kde je intenzita slunečního svitu slabá. Edita Bromová, WWW firstblack hole for light created on earth.html 33Jak padá světlo do umělé černé díry 33Umělá černá díra fungující pro mikrovlnné záření 3

4 třípól Život se sopkou 3 Foto: Lucas Jackson / Eyjafjallajökull v noci Mezi islandské vulkány patří Eyjafjallajökull, Hvannadalshnúkur, Grímsvötn, Katla a Snaefelsjökull Ve světě se pro ně užívá označení sopka, sopka, sopka, Katla a sopka. Přestože její jméno dokáže málokdo správně vyslovit, stala se Eyjafjallajökull jednoznačně nejznámějším vulkánem roku Přitom neudělala nic jiného, než akci pro všechny sopky charakteristickou. Vybuchla. Jak vypadá Eyjafjallajökull Stratovulkán Eyjafjallajökull leží pod stejnojmenným ledovcem na jihu Islandu. Má nadmořskou výšku 1666 metrů a kráter o průměru 3 až 4 kilometry. Již od poslední doby ledové je poměrně aktivní, její erupce mají většinou explozivní charakter a naposledy si pořádně zasoptila v letech Ostrov Island se nachází na konci atlantického zlomu. Díky tomu je jedním z nejaktivnějších sopečných míst na Zemi hostí kolem 30 činných sopek. Po celé Zemi dochází každoročně k několika sopečným výbuchům, ale většinou nepředstavují žádné globálnější ohrožení. Ovšem když se letos probudila k životu Eyjafjallajökull, zasáhla do života obyvatel mnoha států, a to nejen v Evropě. Výbuch v roce 2010 V prosinci 2009 zaznamenali seismologové sérii drobných zemětřesení v okolí sopky a v hloubce pod vulkánem, která měla většinou intenzitu 1. až 2. stupně Richterovy škály. Otřesy neustávaly a byly stále četnější a silnější. Od 3. do 5. března 2010 naměřili přes 3000 drobných otřesů. V únoru 2010 se navíc začala zdvihat zemská kůra, což byl jasný důkaz, že se nahoru tlačí magma a sopka se chystá vybuchnout. Eyjafjallajökull tak učinila 20. března. K fontánovitému výronu lávy došlo 8 km od hlavního kráteru v oblasti, kde se nenachází ledovec. Erupce byla slabší, než geologové očekávali a po ní se sopka částečně zklidnila, aby pak 14. dubna vybuchla v hlavním kráteru s dvacetkrát větší silou. Erupce roztavila část ledovce, který zakrývá kráter, a způsobila prudké záplavy, pro které mají Islanďané označení jökulhlaup. Kromě toho vyvrhla do vzduchu značné množství popela, jehož oblak vyletěl až do výšky 11 kilometrů. S proměnlivou intenzitou pokračují erupce sopky i nadále. Co je zač sopečný popel Zatímco láva a záplavy z tajícího ledovce působí problémy jen Islanďanům, popel obtěžuje polovinu zeměkoule. Veškerý materiál, který vyvrhuje sopka do vzduchu, se obecně nazývá tefra. Jedná se o objekty nejrůznější velikosti od kusů magmatu zvaných sopečné pumy až po stále jemnější a jemnější popel. Vybuchne li sopka pod ledovcem, dochází k prudkému ochlazení malých kousků lávy a vzniká velké množství drobounkých a velmi ostrohranných skleněných částeček. Průměr částic vyvrhovaných Eyjafjallajökull se pohybuje v desítkách až stovkách μm. Dále se do vzduchu dostává velké množství sloučenin fluoru (fluorovodík, fluorid křemičitý v květnu bylo v přepočtu 850 mg fluoru v 1 kg vzduchu) a oxidů síry. Když se popel dostane do troposféry, částečky tam vydrží maximálně několik dní, pak je déšť vymyje. Ve stratosféře vydrží pár měsíců a během té doby je mohou větry roznést po celé Zemi. Hrozba pro živočichy i letadla Sopečný popel může představovat hned několik způsobů ohrožení. Vysoká koncentrace fluoridů vede k fluoridové otravě (fluoróze), kterou mohou trpět lidé i zvířata. Projevuje se hlavně deformacemi kostry. Popel a aerosoly kyseliny sírové v atmosféře představují vážné nebezpečí pro letadla. Popel se skládá hlavně z křemičitanů, které tají při asi 1100 stupních, ovšem v leteckém motoru je při normálním tahu teplota cca 1400 stupňů. Popel se v takovém prostředí mění na tekuté sklo, které povléká komponenty motoru a může je poškodit. Tvrdý popel může dále poškrábat trup i okna kokpitu, jemné částečky se dostanou přes běžné filtry do letadla a ohrožují ventilaci i elektronické systémy. Sopečný popel je nerozpustný ve vodě a po namočení vytváří jemné bahno, které se po zaschnutí mění v hmotu podobnou betonu. Střetnutí s vlhkým popelem je tedy pro letadlo velmi riskantní. Do sopečného popela nelétejte Roku 1982 vlétl Boeing 747 do mraku sopečného popela vyvrženého indonéskou sopkou Galunggung a následně mu zhasly všechny čtyři motory. Letadlo se z výšky 11 kilometrů začalo snášet k mořské hladině. Naštěstí v necelých 4 kilometrech proud vzduchu vymetl část popela z motorů a ty znovu naskočily, takže Boeing mohl nakonec bezpečně nouzově přistát. Od počátku 80. let bylo zaznamenáno asi sto podobných incidentů, přičemž jen díky velké náhodě nikdy nedošlo ke ztrátám na životech. Popel vyvrhovaný Eyjafjallajökull je pro letadla obzvláště nebezpečný. Jakmile se dostal nad Evropu, byl uzavřen letový prostor a byly zrušeny tisíce letů. Bylo to vůbec poprvé, co byla takovým způsobem letecká doprava omezena. Sopečná ekonomická krize Drobné částečky popela mohou citlivým lidem způsobit dýchací obtíže a popel v atmosféře vytváří hezké západy Slunce. To však není jediný způsob, jakým sopka ovlivňuje naše životy. Uzavření leteckého prostoru způsobilo vážné ekonomické problémy. Pro Českou republiku se ztráty jen za duben vyšplhaly na 700 milionů Kč, přičemž tratili hlavně 4 Červen 2010

5 3 Foto: Olivier Vandeginste 3 Foto: Olivier Vandeginste Rejkjavík Eyjafjallajőkull hoteliéři, letecké společnosti a cestovní kanceláře. Po celém světě se denní ztráty leteckých společností odhadují na 250 milionů USD. Kromě lidí se zpožďují i dodávky materiálu, byla zničena i řada zásilek zboží podléhajícího rychlé zkáze a to způsobilo ztráty obchodníkům po celém světě. Pokud by uzavření letového prostoru nad Evropou trvalo déle, mělo by velmi nepříznivý dopad na ekonomiku a prohloubilo by již existující hospodářskou krizi. Je zde navíc nenulové riziko, že by se k životu mohla probudit podstatně větší sopka Katla. Taková erupce by již mohla mít vliv na klima a následně na zemědělství a tím na hospodářský růst celé Evropy. Jediným, kdo by na celé situaci pravděpodobně vydělal, by zřejmě byli prodejci pohonných hmot a majitelé jiné než letecké dopravy. Bude Eyjafjallajökull platit emisní povolenky? Erupce sopky vypustí do stratosféry kromě popela a CO 2 velké množství oxidu sírového, který se zde mění na aerosoly kyseliny sírové a v této formě může ve stratosféře vydržet několik let. Aerosoly pohlcují teplo vyzařované Zemí a rozptylují sluneční záření. Když roku 1991 vybuchla sopka Pinatubo a uvolnila přes 20 milionů tun oxidu síry, měla měřitelný vliv na celosvětové klima. Po tři následující roky přinesla celkové ochlazení s teplými zimami. V letech 1783 až 1784 těžce zasáhl Evropu vliv výbuchu islandské sopky Laki, který způsobil výrazné ochlazení v Evropě i Americe a sucho v Africe. Navíc byla část Evropy zasažena chemicky agresivními dešti. Historikové se domnívají, že výsledná neúroda a hladomor byly jedním z faktorů, které podnítily vznik Velké francouzské revoluce. Výbuch Eyjafjallajökull je zatím malý a měřitelný vliv na počasí by mít neměl. Naposledy ovšem sopka soptila tři roky, takže charakter výbuchů se může změnit a vývoj situace zatím nikdo neumí předvídat ani na den dopředu. Katla Dvacet pět kilometrů od Eyjafjallajökull se pod ledovcovým příkrovem nachází podstatně větší vulkán Katla. Vyznačuje se velkým magmatickým krbem a kráterem o průměru 10 kilometrů. K její erupci dochází běžně vždy za 40 až 80 let, přičemž naposledy soptila v roce Od roku 1999 jeví Katla jisté známky neklidu a od erupce Eyjafjallajökull je pod bedlivým dohledem, i když zatím nic nenasvědčuje tomu, že by se chystala k výbuchu. V takovém případě by se dal očekávat podstatně větší a intenzivnější sopečný mrak, který by na dlouho ovlivnil celou Evropu a dost možná i celosvětové klima. K obavám jsou vážné důvody pokaždé, když vybuchla Eyjafjallajökull, následovala krátce poté i erupce Katly., WWW Islandský meteorologický institut en.vedur.is Správa evropského letového provozu Všechno, co jste chtěli vědět o Eyjafjallajökull Eyjafjallajokull_eruption Edita Bromová 33Podzemí sopek Eyjafjallajökull a Katla 33Částečka sopečného popela 3 Foto: Marco Fulle 5

6 třípól Sláma pod kotel, ale i do nádrže auta Efektivitu spalování biomasy podmiňuje několik faktorů: prvotní cena biomasy odrážející hodnotu vstupů pro její vyprodukování a sklizeň, dále energetický obsah v jednotce objemu či hmoty, dostupnost i transportní náklady a konečně i nutnost a způsob úprav hmoty do technologicky manipulovatelné podoby pro transport i vlastní spalovací proces. Sláma obilnin nebo olejnin má pro energetické využití řadu předpokladů. Vzniká jako vedlejší produkt při pěstování obilí pro potravinářské i krmné využití, nebo při produkci olejnatých semen (u nás především řepky) pro lisování a extrakci olejů. Sláma nezabírá další mimořádnou plochu a neomezuje tím nijak potravinářskou produkci. Její sklizeň probíhá současně se sklizní hlavního produktu a potřebnou techniku mají k dispozici jak pěstitelé, tak provozovatelé sklizňových služeb. Navíc ne všichni slámu dále efektivně využívají, zejména pokud neprovozují živočišnou výrobu a sláma pak není základem statkových hnojiv. Z hlediska energetického využití slámy jsou vyvinuta zařízení pro efektivní a emisně šetrné spalování s vysokou účinností od farmářských zařízení s výkonem od desítek kw až po kombinované jednotky pro výrobu elektrické energie a tepla v řádech desítek MW, která jsou schopna i několikadenního zcela automatického bezobslužného provozu. Ideální je využívat slámu co možná nejblíže místu původu a užití tedy na farmách, v obcích nebo v lokálních komunálních výtopnách, popř. i v kombinovaných jednotkách se současnou produkcí tepla i elektrické energie. Z pole přímo pod kotel Pokud není sláma současně se sklizní obilniny či řepky přídavným zařízením na sklízecí mlátičce (kombajnu) drcena a rozmetána na plochu, následuje její lisování do hranatých nebo válcových balíků různých rozměrů, její odvoz z pole a uskladnění do stohů; ty občas podlehnou přírodním procesům nebo i z příčin ne vždy definovaných shoří. Naštěstí už u nás není příliš často vidět zapalování slámy po sklizni přímo na poli. Ze slámy se dají vyrábět i topné brikety s několikacentimetrovým průměrem, což však není ten nejefektivnější způsob jejího energetického využití. I po náročném lisování mají brikety ze slámy menší soudržnost, než například peletky (granule) z pilin. Brikety ze slámy více reagují na změny vzdušné vlhkosti a nesvědčí jim manipulace a doprava. Energetická hodnota slámy je porovnatelná s energetickou hodnotou průměrného hnědého uhlí, přičemž je při jejím spalováním uvolňován jen aktuální kysličník uhličitý s rychlým koloběhem z atmosféry do rostlinné produkce a zpět, zatímco spalováním fosilních paliv jsou uvolňovány miliony tun CO 2 dosud bezpečně deponované v klasických palivech. Sláma má i nižší obsah nespalitelného zbytku (popela), což představuje koncentrát minerálů, které lze vrátit jako hnojivo zpět na pole. Tolik teorie. Jaká je praxe? U nás jsou malé faremní kotelny, jaké využívají farmáři především v Dánsku, Švédsku nebo v Německu, takřka neznámé. Bývají instalovány pod 6 Červen 2010

7 širým nebem nebo vypadají jako malé chatičky se sedlovou střechou. Její přízemí tvoří spalovací prostor pro celé balíky slámy, ať už ve tvaru válce, nebo různě velkého hranolu. V patře je bojler s ohřívanou vodou, která může vytápět farmu, hospodářský objekt nebo i několik sousedních rodinných domků. Palivo přikládá manipulátor nebo čelně nesené zařízení na traktoru. Po dohoření a utlumení ventilace se otevře čelo spalovacího prostoru a po vsunutí dalšího balíku a uzavření topeniště se znovu vhání vzduch. Obsluhu už někteří výrobci zjednodušili dálkovým ovládáním čelních dveří spalovacího prostoru a ventilace přímo z kabiny traktoru. Teplo i elektřina pro obce a města Výkonnější zařízení na spalování celých balíků slámy s výkony ve stovkách kw nebo i několika MW pak mohou sloužit pro obecní kotelny. Ta největší s výkony v desítkách MW i pro společnou výrobu tepla a elektrické energie v městských energetických systémech. V České republice má nejvýkonnější kotelnu spalující pouze slámu od roku 2002 obec Roštín na Kroměřížsku, kde místní Bioenergetické centrum vytápí 4MW kotlem 170 objektů kromě rodinných domků jsou to i obecní objekty (obecní úřad, pošta, škola, školka, sokolovna, kostel a také bazén místního koupaliště). Více než dvacetinásobný je kombinovaný energetický výkon zařízení, které bylo uvedeno do provozu roku 2001 v areálu teplárny a elektrárny na předměstí dánského hlavního města Kodaň. Samostatný kotel na spalování obřích balíků slámy (1,2 1,2 2 m) dodává za hodinu 144 tun páry s nadkritickými parametry (tlak 310 bar, teplota 583 O C), na výstupu z turbín a generátorů pak 50 MJ/s tepla a 35 MW elektrického výkonu. Kotel je největší svého druhu na světě, je vysoký 25 metrů a spálí 26,5 tun slámy za hodinu. Roční spotřebu tis. tun slámy pokrývá kotelna nákupem od farmářů, kteří ji sklidí ze 20 tisíc hektarů obilnin v průměrné vzdálenosti do 30 km. Biopalivo z dánské slámy O tom, že sláma může být svou chemickou podstatou surovinou pro výrobu tekutých biopaliv druhé (nebo třetí?) generace, cvrlikají přísloveční vrabci na stodole již dvě desetiletí. Do reálných provozních podmínek dokázali přeměnit tyto teorie a laboratorní poloprovozy jako první v Evropě až Dánové. V listopadu 2009 byla v Kalundborgu, přístavním městě asi 100 km západně od Kodaně, zprovozněna dánská linka na výrobu 5,4 milionů litrů bioethanolu ročně, která k tomu spotřebuje 30 tis. tun obilné slámy. Linka navíc vyrobí 13 tisíc tun topných pelet s výhřevností uhlí a 11 tisíc tun melasy jako doplňku krmiv pro skot. Bioethanol bude sloužit v 85% zastoupení ve směsi s benzinem jako palivo E 85 pro auta. Proces efektivní přeměny ligninu obsaženého ve slámě na bioethanol je umožněn novým enzymem, který je produktem další dánské biotechnologické firmy Novozymes. Linka v Kalundborgu s hodnotou investice 80 milionů USD je výsledkem pilotního projektu. Průmyslové linky by pak mohly být až desetkrát výkonnější. Palivo s 85 % bioethanolu pocházejícího ze slámy 33Bioenergetické centrum Roštín přísun slámy 33kotel na malé balíky slámy používalo začátkem prosince 2009 celkem 40 limuzin Volvo V70 a S80 při kodaňském klimatickém summitu. Tankovaly nedaleko kodaňského kongresového centra, kde nebylo možné přehlédnout výstižný billboard znázorňující tankování dánské slámy do nádrže osobního automobilu. Břetislav Koč Foto: Autor 7

8 třípól Elektřina z pouště Projekt Desertec plánuje výstavbu obřích solárních elektráren na Sahaře. Na povrch pouští dopadá denně více energie, než kolik lidstvo spotřebuje za celý rok. Zatímco ceny stoupají, zásoby energetických surovin se krátí a hlad po energii roste, sluneční záření dopadající na pouště stále zůstává opomíjeno. Existují dobré důvody, proč solární elektrárny na Sahaře nestavět, nebo je naopak právě teď ta nejlepší doba, kdy se do takového projektu pustit? Ambiciózní projekt Desertec s předpokládaným rozpočtem 400 miliard eur (10 13 Kč) chce postavit síť tepelných slunečních elektráren v zemích Severní Afriky a Arabského poloostrova. Vzniklou energií budou zásobovány nejen zmíněné země, ale i velká část Evropy. Projekt předpokládá, že do roku 2050 bude ze Slunce vyrábět 100 GW, čímž pokryje 15 % spotřeby Evropské unie. Rozpočet zahrnuje i výstavbu nového vedení, kterým se elektřina do Evropy dovede. Dvacet kabelů, každý o přenosovém výkonu 5 GW, bude stát celkem 45 miliard eur (10 12 Kč). Tepelné solární elektrárny Tepelná sluneční elektrárna za pomoci zrcadel soustřeďuje záření na kolektor, ve kterém zahřívá topné médium. To dále ohřívá vodu, která se mění na páru, která roztáčí turbínu a ta generátor, který vyrábí elektřinu. Zrcadla mohou být snadno vyráběna i nahrazována, technická část s turbínou se ale neobejde bez péče vyškolených techniků a inženýrů a bez vodního hospodářství. 33Solární tepelná elektrárna Andasol ve Španělsku Typ, který hodlá projekt Desertec vystavět na Sahaře, již funguje v Kalifornii a ve Španělsku. Španělská elektrárna Andasol má instalovaný výkon 50 MW a celá elektrárna zabírá plochu 200 hektarů. Teplo, které nashromáždí přes den, je uchováváno pomocí roztavených solí, takže elektrárna je schopna dodávat elektřinu až 7,5 hodiny po západu Slunce. Její výstavba přišla na 310 milionů Eur ( Kč) a roční produkce elektřiny činí kolem 179 GWh. Pro srovnání, česká jaderná elektrárna Temelín stála cca 4 miliardy eur (10 11 Kč), ale zato má výkon 2000 MW a ročně vyprodukuje GWh elektřiny. Přenosové ztráty Jedním z důvodů, proč zatím nebyla sluneční energie z pouští masivně využívána, je prostý fakt, že na Sahaře bydlí jen velmi málo odběratelů a při přenosu na velké vzdálenosti dochází k masivním přenosovým ztrátám. Při vedení střídavého proudu nelze ztrátám zabránit a proto bývá výhodnější stavět elektrárnu co nejblíže spotřebiteli. Aby se elektrárny v poušti vyplatily, je třeba spojit je s Evropou novým typem vedení, které má ztráty podstatně nižší. Jedná se o vedení se stejnosměrným proudem (High Voltage Direct Current, HVDC), které má ztráty kolem 5 % na km. Tento typ vedení potřebuje speciální převaděče mezi střídavým a stejnosměrným proudem, proto se finančně vyplatí jen při přenosech na větší vzdálenosti. V Evropě je takto spojeno například Norsko s Nizozemskem, vedení délky 580 km stálo 600 milionů eur. Evropa závislá na Africe? Projekt Desertec je velká a smělá myšlenka. Nepochybně z ní budou těžit země, ve kterých se sluneční elektrárny postaví, neboť tak získají další zdroj elektřiny. Zcela jistě také projekt prospěje firmám, které se budou výstavbou elektráren zabývat. Jestli se podaří dosáhnout mírového soužití všech národů, zajištění bezpečnosti dodávek z politicky ne zcela stabilních zemí do Evropy a společného využívání čisté sluneční energie, zatím není zcela jasné.,, WWW Edita Bromová DESERTEC_RedPaper_2nd_en.pdf DESERTEC WhiteBook_en_small.pdf ludb.clui.org/ex/i/ca9679 solarpaces.org/tasks/task1/andasol.htm 33Mapa solárních elektráren podle projektu Desertec. Velký červený čtverec na Sahaře představuje oblast, která zvládne pokrýt spotřebu elektřiny celého světa, menší čtverečky pak ukazují plochu, která může elektřinou zásobovat celou Evropu, respektive Německo. 8 Červen 2010

9 Tichý a spolehlivý 33Dobový nákres Lenoirova plynového motoru Právě před 110 lety, 4. srpna 1900, zemřel v La Varenne-Saint Hilaire na břehu francouzské řeky Marny muž, který stál na počátku éry spalovacích motorů. Jmenoval se Jean Joseph Étienne Lenoir, narodil se 12. ledna 1822 v belgickém městečku Mussy la Ville, ale od svých 16 let žil ve Francii. Tichý a spolehlivý Lenoir se vyučil érem a údajně si přivydělával i jako číšník. Svým založením však byl vynálezcem, tím klasickým a všestranným, jací v 19. století přetvářeli svými objevy svět. Už v roce 1847 objevil novou metodu pro upevnění u na hodinkách či jiných ozdobných předmětech, pak jej však zaujala železnice, pro kterou roku 1855 zkonstruoval elektrickou brzdu a rok na to elektrický signální systém. To byl ovšem teprve začátek. Abychom ukázali jeho všestrannost, přeskočme něco přes dvě desítky let, v nichž Lenoir získal mj. za své zásluhy ve válce prusko-francouzské (1870/1871) francouzské občanství, a připomeňme si, že roku 1881 byl vyznamenán řádem čestné legie za svůj vynález z oboru telegrafie. Plynový motor V roce 1859 získal Lenoir patent na výbušný motor poháněný svítiplynem a spoluzaložil obchodní společnost Société des Moteurs Lenoir, která jeho motory začala vyrábět. Následujícího roku doplnil patent o elektrické zapalování. Netrvalo dlouho a objevil se vážný konkurent, německý obchodník Nikolaus August Otto ( ) s podobným motorem, který měl navíc podstatně nižší spotřebu plynu. Tuto nevýhodu vyrovnávaly Lenoirovy motory mnohem tišším chodem a spolehlivostí. Je však mít stále na paměti, že šlo o motory stabilní, ideální pro použití v řemeslnických dílnách, ale bez pevného přívodu plynu mrtvé. Ta skutečně geniální myšlenka napadla Lenoira v roce 1862, kdy svůj původní patent rozšířil o dodatek aby plyn mohl býti nahrazen parami vodíku, petroleje a jiných paliv. Přidal k motoru jednoduchý karburátor, umístil jej do vozu a v roce 1863 se první automobil s výbušným motorem (s petrolejem jako palivem) vydal na cestu z Paříže do Joinville-le-Pont a zpět. Celkem tříhodinová jízda dopadla úspěšně, ale Lenoir v dalších pokusech nepokračoval budoucnost svého motoru viděl spíše na člunech a lodích než v těžkých vozech na špatných silnicích. Řadu lodí pak také svým motorem vybavil. V roce 1883 zkonstruoval Lenoir jednoválcový čtyřdobý výbušný motor, který měl mj. i mnohem příznivější spotřebu. Přestože byl vlastně velmi plodným a úspěšným vynálezcem, nezbohatl, naopak od chudoby jej zachránila jen malá renta, kterou mu vyplácela Compagnie Parisienne du Gaz. Objevitel, který stál na začátku éry nejrozšířenějšího dopravního prostředku lidské historie, zemřel nakonec v ústraní a takřka zapomenut. Vskutku spolehlivý O kvalitách Lenoirova motoru svědčí i následující příběh. Na námořní výstavě v Le Havru roku 1887 byl jednou z atrakcí člun Lenoir, vybavený vynálezcovým lodním motorem. Po výstavě člun zmizel, až ho náhodou vylovil bagr čistící přístav. Trosky poslali do loděnice v Paříži, kde si jich všiml syn majitele loděnic, student techniky. Motor vyčistil, dal jej zabudovat do nového člunu a s ním se pak proháněl po Seině. A ještě... Před 110 lety zemřel i další průkopník posléze velmi rozvinutého oboru a vlastně pouhý amatér. Americký duchovní Hannibal Williston Goodwin ( ) si v roce 1887 dal patentovat metodu výroby svitkového filmu vrstvu želatiny s bromidem stříbrným na celuloidovém pásu. Obrovský rozmach fotografie předdigitální éry mohl nastat. 33nákres Lenoirova dvoutaktního motoru Pavel Augusta 9

10 Elektřina přímo z tepla třípól 33Autor článku Patrik Čermák vyhrál soutěž vědeckotechnických projektů Expo Science Amavet 2010 a na celosvětové soutěži středoškoláků v USA skončil třetí! Třípól gratuluje. Již dvakrát uspěl v soutěži středoškolských vědecko technických projektů Expo Science AMAVET v roce 2009 druhý, letos vítěz Patrik Čermák z východočeské Třemošnice. Ústředním tématem jeho projektů jsou termoelektrické materiály. O své práci, kterou připravil ve spolupráci s Ústavem aplikované fyziky a matematiky Univerzity Pardubice, nám ochotně napsal článek. Elektřina a teplo Je známo, že elektrický proud I procházející vodičem o odporu R v něm vytváří teplo s výkonem W = RI 2, tzv. Joulovo teplo. To nás však dále zajímat nebude. Zde si všimneme dalších, tzv. termoelektrických (TE) jevů. Jsou známé tři: Thomsonův, Seebeckův a Peltierův. Poslední dva se uplatňují v praxi. Jestliže prochází proud I homogenním vodičem, který je uprostřed zahříván, pak podle orientace proudu se na jeho koncích uvolňuje nebo pohlcuje Thomsonovo teplo. Seebeckův jev spočívá ve vzniku napětí v obvodě podle obr. 1, sestávajícího ze dvou různých vodivých materiálů, a to mají li místa styku těchto vodičů různé teploty (T 1 T 2 ). Seebeckův jev samotný však vzniká v každém druhu vodivého materiálu díky driftu nosičů náboje 33obr. 1 v teplotním gradientu (obr. 2). Peltierův jev spočívá v teplotních a tepelných změnách na spojích dvou různých vodivých materiálů. Pokud smyčkou zobrazenou na obr. 3 teče proud (např. když ji připojíme k baterii), na jednom spoji se vyvíjí teplo, 33obr. 2 33obr. 3 zatímco na druhém se pohlcuje. Chlazení jednoho spoje a zahřívání druhého je způsobeno rozdílem středních energií volných nosičů proudu v materiálech tvořících spoj. Peltierův jev může tedy vznikat pouze na spoji (kontaktu) těchto druhů materiálů. Aplikace TE jevy a materiály mají širokou možnost uplatnění: Peltierův jev se užívá ke chlazení, např. v elektronice pro součástky citlivé na teplo (procesory, laserové diody, ), v lékařské technice pro nádoby na přenos krevní plasmy a sér, v běžném životě pro přenosné chladničky pro autocamping. Seebeckův jev se užívá k měření teploty (termočlánky) a ke generaci elektrické energie (např. ve vesmírných sondách). Peltierův článek Na obr. 4 můžeme vidět schéma Peltierova článku. Skládá se z TE materiálů elektrické vodivosti n typu a p typu, přičemž na jedné straně článku je vždy rozhraní n p a na druhé rozhraní p n. Je zřejmé, že může mít dvě funkce: 1. Průchodem proudu se jedna strana chladí, druhá ohřívá (Peltierův jev). 10 Červen 2010

11 2. Vyvoláním teplotního spádu na stranách článku vzniká na jeho svorkách napětí (Seebeckův jev). Schématické vysvětlení Peltierova a Seebeckova jevu v Peltierově článku je možné vidět na obr. 5 a na obr obr. 4 33obr. 5 33obr. 6 Termoelektrické materiály Prvořadým cílem mého výzkumu je nalézt materiály s co nejvyšší účinností z hlediska TE aplikací. Každý TE materiál dosahuje maximální účinnosti v určitém rozsahu teplot. Je tedy třeba tyto materiály najít a pak optimalizovat, aby v požadované oblasti teplot dosahovaly co nejvyšší účinnosti. Kritériem pro výběr těchto materiálů je parametr TE účinnosti, tzv. ZT parametr: ZT = δα 2 T/k kde δ je elektrická vodivost (Ω 1.m 1 ), α je Seebeckův koeficient (V.K 1 ), T je termodynamická teplota (K) a k je tepelná vodivost (W.m 1.K 1 ). Přehled teplotní závislosti Z a ZT parametru některých perspektivních materiálů je na obr. 7 33obr. 7 Cílem výzkumu je tedy u daného materiálu nalézt vhodné příměsi pro zabudování do krystalu, určit jejich koncentraci a vyvinout technologický postup pro jejich zabudování. Krystaly A 2V B 3 VI Krystaly A 2V B 3 VI, kde A=Bi, Sb a B=Se, Te (mimo Sb 2 Se 3 ), patřící do skupiny úzkopásových polovodičů, tj. s malou šířkou zakázaného pásu (Eg ~ 0,20 ev), dosahují maxima TE účinnosti v oblasti pokojových teplot (300 K). Jejich romboedrickou mřížku lze popsat také jako hexagonální strukturu, jejíž vrstvy jsou orientovány kolmo ke krystalografické ose (c). Prvky A, B obsazují pět atomových rovin střídavě podle schématu: B 1 AB 2 AB 1 B 1 AB 2 AB 1 B 1 AB 2 AB 1, kde tečky nahrazují slabou Van der Waalsovu vazbu. Elementární buňka krystalu Bi 2 Te 3 je na obr. 8. Moje práce Připravil jsem monokrystalické (obr. 9) a polykrystalické (obr. 10) vzorky p typu Bi x Sb 2 x Te 3 y Se y, kde x=0,5 a y=0,1 a n typu Bi 2+x Te 3 x y z Se y I z, kde x=0,002, y=0,091 a z=0,007, a dále změřil některé jejich transportní vlastnosti a ověřil jejich použitelnost. Sledovány byly Seebeckův koeficient α, měrná elektrická vodivost δ, tepelná vodivost k a Hallova konstanta R H. Z fitovaných experimentálních dat jsem vypočetl ZT parametr a ze všech těchto dat jsem u Bi 2,002 Te 2,9 Se 0,091 I 0,007 n typu navrhl další postup, tj. optimalizaci koncentrace volných nositelů proudu (VNP), jež vede k posunutí maxima TE účinnosti těchto materiálů, do oblasti pokojových teplot. Dále jsem pak z těchto (polykrystalických) materiálů sestavil vlastní, funkční Peltierův článek a využil jsem ho demonstračně jako chladič i jako TE generátor. Podle výsledků měření jsem připravil další polykrystalické vzorky, a to zejména se sníženou dotací jodu, který do hostitelské struktury Bi 2 Te 3 přináší další volné elektrony. Jelikož jod má ve valenční sféře o jeden elektron navíc, můžeme při zvýšení jeho koncentrace očekávat též zvýšení koncentrace VNP, čímž se mj. posune Fermiho hladina k vyšším hodnotám. Tím se sníží velikost a posune maximum Seebeckova koeficientu a do oblasti vyšších teplot. Zde uvádím speciálně výsledky měření Seebeckova koeficientu α (obr. 11) a měrné elektrické vodivosti δ (obr. 12) systému Bi 2+x Te 3 x y z Se y I z, kde x=0,002, y=0,093 a z=0,005. Z publikovaných experimentálních dat je tedy patrné, že substitucí atomů teluru atomy jodu posuneme při vyšších koncentracích jodu maximum ZT parametru do oblasti vyšších teplot (u Bi 2,002 Te 2,9 Se 0,091 I 0,007 do 430 K). Vyhlídky do budoucna Tato práce mi poskytla odrazový můstek pro výzkum nových materiálů, o kterých nebylo ještě mnoho publikováno. Z těchto nových materiálů se pak pokusím sestavit Peltierův článek, který by mohl být první svého druhu na světě. (RED),, WWW Plný text článku najdete na 33obr. 8 33obr. 9 33obr obr obr

12 třípól Sluneční družice SDO najíždí na plný výkon V posledních dnech zaplavily internet a především přírodovědně zaměřené weby fascinující animace sluneční činnosti. To samozřejmě není náhoda a existují hned dvě významné příčiny. Tou první je nárůst sluneční aktivity po netradičně dlouhém období klidu, který doprovází i nápadné sluneční skvrny a výraznější protuberance oblaka plazmatu nad povrchem Slunce. Druhým důvodem je činnost nové družice SDO (Solar Dynamic Observatory), jež se na výzkum sluneční aktivity specializuje. Výsledkem obojího jsou pak ony úchvatné animace vývoje slunečních protuberancí, na které jste mohli narazit třeba na YouTube. Jak už vyplývá z anglického názvu, Solar Dynamic Observatory je družicí zaměřenou na sledování a výzkum dynamických jevů na Slunci. Za celým projektem stojí americký Národní úřad pro letectví a kosmonautiku (NASA), který družici sestrojil jako první počin v rámci programu Living with a Star (Život s hvězdou). Cílem tohoto programu není jen přímé studium sluneční činnosti, ale zejména snaha porozumět tomu, jaký vliv má aktivita našeho Slunce na planetu Zemi. Materiály zveřejněné v nedávné době na internetu nasvědčují tomu, že se máme skutečně na co těšit! Zadání pro třítunového drobečka Podívejme se však na družici SDO i její výzkumný program poněkud blíže. Družici vynesla do vesmíru raketa Atlas V z mysu Canaveral na Floridě 11. února Samotná sonda má výšku 4,5 m a průměr 2,3 m. S roztaženými slunečními panely její rozměr dokonce přesáhne 6 m. Zanedbatelná není ani její hmotnost, která se pohybuje okolo tří tun. Z toho připadá 300 kg na vědecké vybavení, kg na sondu samotnou a kg váží palivo nutné k manévrování v prostoru. Družice se bude pohybovat po geosynchronní dráze ve vzdálenosti km od Země a sklon dráhy vůči rovníku bude činit 28,5. Studium Slunce bude probíhat nepřetržitě a to hned několika vědeckými přístroji současně. Zásadní je zejména snímkování Slunce v různých oborech spektra, chybět ale samozřejmě nemůže ani výzkum slunečního magnetického pole, neboť právě s ním je činnost Zemi nejbližší hvězdy úzce svázána. I když již existují poměrně ucelené teorie popisující jeho vznik a strukturu, řada otázek zůstává nezodpovězena. Družice SDO by tak mohla přispět třeba k lepšímu pochopení procesů, kterými se energie magnetického pole transformuje do jiných projevů sluneční aktivity. V neposlední řadě bude sonda zkoumat také sluneční plazmu, zejména pak v oblasti extrémně horké sluneční koróny, v níž teplota dosahuje až tří milionů stupňů Celsia. Kosmické počasí od Slunce to fouká Získaná data by měla vědcům umožnit lépe pochopit fungování tzv. kosmického počasí, pod kterým si můžeme představit vliv sluneční aktivity na ostatní tělesa Sluneční soustavy, zejména pak na Zemi. 3 Zařízení EVE (Extreme Ultraviolet Variability Experiment) 12 ČERVEN 2010

13 Většina planet má podobně jako Země vlastní magnetické pole, které je samozřejmě v neustálé interakci s magnetickým polem Slunce. Sluneční soustavou navíc putují nabité částice ze Slunce, tzv. sluneční vítr, které se střetávají s planetárními magnetosférami a následně i atmosférami. O tom, že nás kosmické počasí utvářené Sluncem výrazně ovlivňuje, není pochyb. V poměrně nedávné historii jsme mohli být několikrát svědky toho, jak nečekané sluneční erupce zásadně ovlivnily život lidí na Zemi. Oblaka nabitých částic, které v takových případech dorazily k Zemi, totiž nezpůsobila pouze překrásné polární záře, ale také rozsáhlé magnetické bouře, výpadky rozvodných sítí, nebo poruchy umělých družic. Možnost předvídat chování sluneční aktivity je tedy velice důležitá. Výbava Solar Dynamic Observatory Na palubě sondy se nachází trojice přístrojů, které lze považovat za základ vědeckého vybavení. Budou měřit intenzitu extrémního ultrafialového záření, oscilace slunečního povrchu nebo rozložení a intenzitu magnetického pole. Speciální kamery budou snímkovat nejen chromosféru, ale i vnitřní část koróny. To vše v různých vlnových délkách. Mezi nejvýznamnější přístroje patří: HMI (Helioseismic and Magnetic Imager) Navazuje na činnost obdobného zařízení, které je v současné době stále v chodu na sluneční družici SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) pod označením MDI (Michelson Doppler Imager). Jedná se o speciální kameru určenou k helioseismologickým měřením, která sleduje zvukové vlny šířící se uvnitř Slunce a vyvolávající oscilace slunečního nitra a povrchu. Na rozdíl od MDI na SOHO bude HMI pořizovat data s výrazně větším rozlišením. Výstupem však nebudou pouze tzv. dopplerogramy (mapy zobrazující s jakou rychlostí se pohybuje sluneční povrch), ale také mapy ilustrující rozložení magnetického pole ve sluneční fotosféře či fotografie fotosféry v odlišných vlnových délkách. AIA (Atmospheric Imaging Assembly) Aparatura bude pořizovat s periodou deseti vteřin fotografie sluneční koróny v deseti různých vlnových délkách. Jejím cílem je odhalit vazby mezi ději probíhajícími na povrchu a v nitru Slunce. EVE (Extreme Ultraviolet Variability Experiment) Přístroj, který je určen pro velice přesná měření extrémního ultrafialového záření o krátkých vlnových délkách. Vyniká vysokým spektrálním rozlišením a schopností vykonávat měření v krátkých časových intervalech. Nové informace rozšíří náš obzor jako nikdy předtím Jelikož bude většina měření probíhat v podstatě kontinuálně, bude tok dat skutečně obrovský. Každý den sonda pořídí přibližně 1 TB informací, které bude okamžitě odesílat na Zemi rychlostí 130 Mb/s! Všechny informace se budou samozřejmě využívat komplexně, takže lze očekávat, že se naše povědomí o fungování Slunce značně rozšíří. Nárůst kvality oproti předchozím slunečním sondám, jako jsou například SOHO či STEREO (Solar TErrestrial RElations Observatory), je evidentní. Snímky z družice SDO budou mít rozlišení dvakrát větší než fotografie pořízené sondou STEREO a dokonce čtyřikrát větší než snímky ze sondy SOHO. Podobné je to i s frekvencí, s jakou jsou pořizovány jednotlivé fotografie. Zatímco SOHO pořídila jednu fotografii každých dvanáct minut, STEREO exponovala každé tři minuty. Družice DSO je na tom však ještě lépe, Slunce totiž zvěční každou sekundu. Jan Píšala 3 Zařízení HMI (Helioseismic and Magnetic Imager), Animace sluneční erupce Jedním z nejatraktivnějších výstupů sondy pravděpodobně budou animace vytvořené z posloupnosti jednotlivých snímků. Již teď jsou na internetových stránkách mise k dispozici první ochutnávky v podobě dynamicky se vyvíjejících protuberancí. A to je sonda ještě stále ve zkušebním provozu. Konstruktéři odhadují životnost družice SDO nejméně na pět let, což je téměř polovina jedenáctiletého slunečního cyklu. Přitom existuje naděje, že by sonda mohla sloužit několik dalších let navíc. Pokud tomu tak bude, získají astronomové poměrně dlouhou řadu velice podrobných pozorování, jež obsáhne téměř celý sluneční cyklus! Půjde tedy o materiál, který zatím nemá ve sluneční astronomii obdoby. Je jasné, že v takovém případě na sebe nové objevy nenechají dlouho čekat. Animaci sluneční erupce v podání sondy SDO najdete na: watch?v=ewrm dade8w. Erupce byla nasnímána 30. března 2010 kamerou, jež je součástí aparatury AIA. Expozice probíhala na vlnové délce 30,4 nm, což odpovídá extrémnímu krátkovlnnému ultrafialovému záření o teplotě kolem C., WWW sdo.gsfc.nasa.gov/ science.nasa.gov/science-news/science-atnasa/2010/21apr_firstlight/ 3 Credit: SDO/AIA 13

14 třípól Oosterschelde Holandsko je země na mořském břehu. Pro rozvoj námořní velmoci je to velmi výhodná poloha, ne už tak pro obyvatele. Průměrná nadmořská výška Holandska je jen pár metrů a velká část půdy dokonce leží pod úrovní mořské hladiny. Proto se Holanďané po staletí zdokonalovali ve stavbě hrází a odvodňovacích kanálů, vysušovali mořské dno a rozšiřovali území vhodné k životu. Navzdory tomu si moře při velkých bouřích vždy bralo půdu i lidské životy. Poslední velká povodeň, při které zahynulo na 1800 lidí, se odehrála roku Vysoký příliv hnaný bouří vtrhl do vnitrozemí, probořil hráze a napáchal obrovské materiální škody. Krátce poté vznikl projekt Delta, který měl zajistit, že se podobné neštěstí již nikdy nebude opakovat. Uzamčené moře Ohroženou oblastí, která měla být chráněna, je rozsáhlá delta řek Rýn, Mása a Šelda. Komplikovaný systém hrází deltu postupně zcela oddělil od oceánu, aby i při největších bouřích a nejvyšších přílivech zůstalo Holandsko před přívalem vod ochráněno. Najdeme zde pevné hráze, mobilní bariéry, které se zavírají jen občas, i přehrady, které vlastně vůbec k oddělování Holandska od moře neslouží. I ty ale měly a stále mají svůj účel. Při výstavbě byla postupně uzavírána jednotlivá místa delty a pomocné hráze pomáhaly regulovat průtok vod tak, aby v jiném místě silné proudy nezačaly komplikovat výstavbu. Přehrazené oblasti se brzy přeměnily ve sladkovodní jezera, která se stala zásobárnou pitné vody a vylepšila vodní hospodářství této části Holandska zvané Zeeland. Stejný osud měl potkat i oblast Ooster Schelde, jenže to by znamenalo zánik unikátního slanomilného ekosystému. Proti výstavbě pevné hráze se zvedla vlna protestů a nakonec roku 1976 slavili ekologové úspěch. Projekt byl přepracován na mobilní protipovodňová vrata, která by se uzavírala jen při nebezpečí a jinak by výkyvům mořské hladiny nijak nebránila. Stavba vyšla na 2,5 miliard eur. Kamenná matrace Stavba hráze dlouhé tři kilometry začala pečlivou inspekcí mořského dna. Písek, který tvoří dno zálivu, byl shledán málo nosným a pevným. K jeho zhutnění byly použity vysokofrekvenční vibrace, které do podloží přenášela prostřednictvím obřích vibračních jehel loď Mytilus, jedno z mnoha plavidel zkonstruovaných speciálně pro stavbu mořské bariéry. Vysokofrekvenční vibrace způsobily, že se zrnka písku do sebe vzájemně zaklesla a tím se písek zpevnil. Na písek bylo dále třeba položit deku, jakousi prošívanou matraci plněnou kamením. Na uměle vytvořeném pracovním ostrově Neeltje Jans vznikla továrna široká jako budoucí matrace, tedy přes čtyřicet dva metrů. Pod každý pilíř bylo třeba umístit dvě stě metrů matrace (pilířů je přitom na Oosterschelde celkem šedesát pět). Výrobek byl pozvolna navinut na obří špulku, kterou nesla pro tento účel zbudovaná loď Cardium, nejdražší z celé flotily. Když byla matrace hotova, loď odplula na určené místo a obří rohožku postupně rozvinula a položila na mořské dno. Za pomoci doprovodných lodí a kontrolních ponorek umístila každou rohož s přesností na několik centimetrů, přičemž na celý úkon měla jen krátký čas mezi přílivem a odlivem. Nejhlubší holandský polder Současně s tvorbou a pokládáním kamenné matrace byla zahájena výstavba pilířů. Probíhala rovněž na ostrově Neeltje Jans, pro změnu v obrovské jámě, kde se všech šedesát pět pilířů, včetně jednoho náhradního, stavělo zároveň. Železobetonové bloky s vysokou hustotou výztuže vyrobené z kvalitního betonu by měly vydržet minimálně dalších dvě stě let. Jeden pilíř váží osmnáct tisíc tun a je vysoký přes třicet metrů. 14 ČERVEN 2010

15 Na jeho konstrukci bylo třeba sedm tisíc metrů krychlových betonu. Takový objem materiálu není možné přepravovat vzduchem, ve vodě si však lze vypomoci starým dobrým Archimedovým zákonem. Po skončení stavby byla proto jáma zvaná nejhlubší holandský polder zaplavena. Ke každému pilíři postupně připlula pontonová loď Ostrea ve tvaru U, nasunula se na železobetonový sloup a chytila ho na naviják. Se zavěšeným pilířem pak odplula na místo určení a pilíř spustila na mořské dno. Poslední, náhradní pilíř využit nebyl a v současnosti je možné ho vidět nedaleko bariéry. Byl postaven na vyvýšený podklad, aby si ho návštěvníci mohli dobře prohlédnout. Slouží také jako cvičná horolezecká stěna. Vrata Po upevnění základů pilířů pěti miliony tun kamenů následovala montáž dílů spojujících jednotlivé pilíře, osazení vozovky a protizáplavových vrat. Každý díl byl vyroben na pevnině nebo na ostrově a na místo dopraven zvláštní lodí. Vrata jsou ocelová, ale do budoucna se uvažuje o jejich náhradě betonovými. Protože je mořské dno různě hluboké, je i každý dílec vrat jinak velký, tak aby v případě potřeby spodní část vrat dosedla na dno a vrchní spolehlivě ochránila zemi před velkou vodou. Za normální situace jsou vrata vytažena nad hladinu a hydraulické písty, na kterých se pohybují, ční vysoko nad přehradu. Z jejich výšky si návštěvník může udělat představu o hloubce moře pod hladinou. Na nejhlubším místě čekají dvacetimetrová vrata vážící čtyři sta osmdesát tun. Uzavřete moře! Největší nebezpečí hrozí Holandsku při takzvaném skočném přílivu, kdy mořskou hladinu zdvihá společné působení gravitačních slapových sil Slunce a Měsíce. Pokud se v tomto okamžiku přidá vítr, vystoupá moře až příliš vysoko. Jestliže předpověď ukazuje, že taková situace nastane, Oosterschelde svá vrata uzavře. Každý díl pohání dvojice dieselagregátů, umístěná přímo v pilíři. Kompletní uzavření vrat trvá jednu hodinu. Přehrada se kvůli bouřím uzavírá v průměru dvakrát do roka. Bylo i období, kdy se po několik let neuzavřela vůbec. Nyní se však očekává, že díky globálnímu oteplení a vzestupu mořské hladiny bude Oosterschelde uzavíráno stále častěji. Kromě toho se funkčnost celého systému několikrát ročně testuje a provádí se pravidelné kontroly všech jeho komponent. Spokojené škeble i lidé Bariéra Oosterschelde byla dokončena roku Na bývalém pracovním ostrově Neeltje Jans vznikl částečně vzdělávací, částečně zábavní park. Kromě jiného obsahuje velmi podrobnou expozici o výstavbě přehrady a umožňuje navštívit i vnitřek samotné bariéry. V okolí přehrady se rozkládá národní park Oosterschelde o rozloze 370 km 2. V unikátních slaných mokřadech zde nachází útočiště mnoho druhů ptactva a rostlin adaptovaných na slané prostředí. V příbřežních oblastech se vyskytují tuleni, sviňuchy a samozřejmě škeble. Je to ideální místo na výlety. Technicky nesmírně náročná konstrukce bariéry Oosterschelde ukazuje, že s vynaložením dostatečného množství energie je možné skloubit požadavky lidí i nedotčené přírody. Nyní jsou spokojeni jak Holanďané, kterým už nehrozí záplavy, tak škeble, které si svá periodická zaplavení naopak velmi užívají., WWW Edita Bromová 33Loď Ostrea umisťuje pilíř 33 Špulka s matrací 15

16 třípól Logaritmické pravítko neboli logáro 33Obr. 1 Vždyť si to přepočtěte! vyzval nás Cyrus Smith Logaritmické pravítko bývalo spolu s rýsovacím prknem nezbytnou rekvizitou pro inženýra ve starším filmu. Ale co to vlastně je nebo spíš, co to bylo? ptá se mladší generace. Výpočetní technika analogová, odpovídají starší. A vysvětlují: To proto, že převáděla zpracovávané číslo na analogickou fyzikální veličinu, totiž délku, a nepracovala s ním symbolicky, jako tvoje digitální kalkulačka. Jak vypadá logaritmické pravítko? Pravítko sestává z pevné části (nazývejme ji Základ) dlouhé u stolních pravítek asi 28 cm, u kapesních 10 cm až 15 cm, v níž lze posouvat stejně dlouhým páskem (Běžec), a přes to celé lze posouvat průhledný Jezdec s jednou hlavní ryskou, a občas s několika vedlejšími. Na styčných hranách Základu a Běžce jsou vyneseny stejné stupnice dole 1 až 10 (x), nahoře (x 2 ). Uprostřed Běžce bývá červená stupnice 10 1 (1/x) obrácená vůči dolní, na Základu bývají ještě úplně nahoře stupnice (x 3 ), úplně dole zcela rovnoměrná stupnice 0 1 (lg x). Běžec někdy má z druhé strany stupnice sin x a tan x, takže tušíte, že je toho na pravítku k vidění dost. A ještě navíc bývá někde centimetrová stupnice (pro měření na tom zmíněném rýsovacím prkně). A když ještě najdete na stupnici často se vyskytující konstanty jako π a 1/π anebo na Jezdci dvě rysky pro automatické určení obsahu Q kruhu (horní stupnice) při známém průměru d (dolní stupnice), tedy Q = πd 2 /4 0,7854 d 2, ba někdy i rysky na převod kilowattů na koňské síly apod., tak pochopíte, proč byla pravítka svého času v takové oblibě. (Není to sice nutné, ale pravítko je zpravidla umolousané od tuhy z rysů, mívá od pádu nalomený roh a jezdec bývá poškrábaný z kapsy pláště od klíčů kdo by ho pořád strkal do pouzdra, že.) Jak se s ním pracuje? Ať posunete Běžec vůči Základu jakkoli daleko doleva či doprava, vždy jsou poměry hodnot čísel na stupnici Běžce i Základu stejné: na pravítku z obrázku 1 vidíte z dolní stupnice, že 1 : 1,5 = 1,2 : 1,8 = 1,5 : 2,25 = 1,6 : 2,4 = 1,7 : 2,55 = = 3 : 4 = 4 : 6 = 5 : 7,5 = = 6,67 : 10 = To platí i na horní stupnici, která vůči dolním hodnotám x udává x 2 : 0,8 : 1,8 = 0,9 : 2 = 0,9 : 2,02 = 1 : 2,25 = 1,2 : 2,7 = Toto všecko platí o všem s přesností, s jakou dokážete číst intervaly mezi proměnnými dílky stupnic: zprvu po 1, pak po 2, pak po 5. Odhad je ovšem otázkou cviku, ale naučíte se to překvapivě rychle. 16 Červen 2010

17 Takže: =? Začátek Běžce (b) nastavím oproti 1,5 na Základu a naproti 2,0 (c) vidím 3,0. Teď ještě určit řád: dvakrát jsem posunul desetinnou čárku doleva (15 na 1,5 a 20 na 2,0), tak to musím napravit: výsledek bude tedy 300. K výsledku 3 vidím současně, že lg 3 = 0,476 (nejdolejší stupnice), 3 2 = 9 horní stupnice (jak vidíte, pravítko jsem nenastavil moc přesně) a 3 3 = 26,5 (tady se mi má ledabylost vymstila: () Jakmile jsem však nastavil (b) na 1,5, vidím současně všechny násobky tohoto čísla: 2 1,5 = 3, ale i 4,4 1,5 = 6,6 atd. V každé vzájemné poloze Běžce vůči Základu rozřešíme tedy pouhým pohledem celou řadu trojčlenek; to stojí za to, ne? Dále můžeme posuvem vpravo či vlevo násobit či dělit, při přechodu mezi stupnicemi i umocňovat na druhou a odmocňovat, na dalších stupnicích pak najít převrácenou hodnotu, sinus, tangens Jezdec slouží jen k přesnějšímu nastavení polohy rysky na stupnicích, a abychom jednou vyhledanou polohu neztratili z očí. Bývají na něm také pomocné rysky umožňující rychlé vynásobení několika konstantami blízkými jedné, případně s umocněním na druhou (přechodem na druhou stupnici). Jak to, že to funguje? Uděláte li si sami něco podobného ze dvou měřítek (na jednom musíte obrátit pořadí čísel), zjistíte snadno, že tentokrát nemají čísla proti sobě stejný poměr, ale rozdíl. Podívejte se na obrázek 2 s dvěma obyčejnými pravítky (s centimetrovou stupnicí). Posuneme li horní stupnici o 4 (centimetry), můžeme tak snadno přičítat čtyřku k číslům stupnice Běžce a dostávat čísla na Základu. Stejně snadno můžeme ovšem odečítat, když Běžec posuneme doleva. Můžete pro svého sourozence z první třídy takto udělat bezlogaritmické sčítací pravítko s jedinou dvojicí stupnic ze dvou papírových pravítek! A v tomto dobře pochopitelném sčítání či odčítání je nikoli ještě celý vtip, ale už první půlka vtipu. Logaritmické pravítko také vezme délku od začátku stupnice Základu (a) do začátku stupnice Běžce (b) a přičte ji k vzdálenosti na Běžci, kam se díváte nebo kam si ukazujete Jezdcem (c). Jak každý vidí, na délku platí ab + bc = ac, ale není to celé. Druhá půlka vtipu je v tom, že na stupnicích není vyneseno číslo délka ab, ale jeho exponenciální hodnota e ab. A protože exponenciála součtu argumentů je rovna součinu exponenciál, tedy e ac = e (ab + bc) = e ab e bc, čteme na stupnici součin zadaných hodnot a nikoli jejich součet. Kdyby vám snad výsledek měl vyjít mimo pravítko, tak násobitele určíte nikoli tou první, ale tou poslední jedničkou na Běžci (tedy vlastně desítkou) přesunete Běžec na druhou stranu, a víte, že výsledek bude desetkrát větší. Stejně je tomu při porovnání hodnot na stupnici Základu a Běžce v libovolné poloze: to, co je u centimetrů stálý rozdíl hodnot na Základu a Běžci, dává u exponenciálních hodnot stálý poměr těchto hodnot. A proč je to pravítko logaritmické a ne exponenciální? Protože inverzní funkce k exponenciále je logaritmus. Hledáte li na stupnici číslo x, bude ve vzdálenosti logaritmu x od čísla 1 na stupnici; připomeňme, že log n 1 = 0 pro libovolný základ n. Je úhlopříčka okna opravdu 1, m? Analogový přístup je jednoduchý; přesnost má tak 2 3 číslice. To v praxi velmi často stačí. Nevěřte, že úhlopříčka v metrovém okně je dlouhá přesně 1, m podle kalkulačky z WINDOWS. Sám pojem délky hrany okna není zdaleka tak přesně definován, a už desetinu milimetru můžete na dřevě s klidem oželet. A když víme, že rozměry m mají atomy, m atomová jádra tak těch 32 cifer je opravdu nesmyslně mnoho. Bohatou náhradou za malou přesnost na pravítku je však přehlednost a současný náhled na více výsledků. Pouhým pohledem, bez vyklepávání dalších číslic, vidíte na spodní stupnici Základu všechny násobky čísla 1,5. A protože na horních stupnicích Běžce i Základu je vynesena druhá mocnina, vidíte i násobky čísla 1,5 2 = 2,25 pro určování ploch s rozměrem 1,5krát větším. Ani dnes nepatří do koše I dnes se může výborně hodit. Vidíte na něm totiž jediným pohledem více poměrů zároveň. Nejen tedy např. že 1:1,5 = 2:3, ale že je to také 1,6:2,4 = 2,2:3,2 = 2,6:3,9 = Je to k nezaplacení, když např. hledáte přiblížení poměrem malých celých čísel. Další aplikací jsou speciální pravítka, třeba kruhové. Tam jednak odpadá problém s Běžcem mimo pevnou část, jednak automaticky zahrnete vhodnou periodicitu, třeba roku. Na hospodářském kruhovém pravítku je tedy kolem dokola 1 rok, a vy k datu na vnějším obvodu přičtete dobu uvažované činnosti vyznačenou na vnitřní otočné části a vidíte ihned nové datum (v přestupném roce musíte ovšem občas změnit o jeden den). Tato pomůcka není ani logaritmická (nenásobíme, stačí nám přičítání a odčítání), ani pravítko (je kruhové). Jenže slaměný vdovec taky není ani slaměný, ani vdovec, že? Byla i pravítka válcová a šroubovicová, užívaná zejména pro časté převody jednotek a pro násobení často se vyskytujícími technickými či technologickými konstantami. Inu: vhodná kalkulačka může nyní mít v paměti o hodně víc konstant (případně i nastavitelných), než je únosné mít rysek na Běžci ale dokud nebyla rozvinutá fyzika pevných látek, a s ní integrované obvody, tak to jinak nešlo. Doc. Jan Obdržálek, autor a recenzent učebnic, člen Jednoty českých matematiků a fyziků 33Obr. 2 17

18 třípól ITER jako živý Termojaderné palivo hmotnosti poštovní známky je spoutáno 23 tisíci tunami oceli a omotáno 150 tisíci kilometry supravodivých drátů to bude tokamak ITER! Zdá se vám těch tun a kilometrů příliš? Vše lidské je těmto číslům na hony vzdáleno? Pokusím se čtenáře přesvědčit o opaku. ITER se svými tunami a kilometry je vlastně jeden velký živý organismus! Početí: Ačkoliv se to může zdát divné, rodiči nového tokamaku vlastně nejsou vědci, ale politici. V roce 1985 se spojili M. Gorbačov a R. Reagan, aby odsouhlasili postavení energetického zdroje, který by odpověděl na otázku, zda je možné civilní využití termojaderné energie. Rizikové těhotenství však hrozilo potratem. V roce 1998 vzdaly účast USA. Výběr porodnice trval tři roky! Místem, kde bude ITER vyrůstat, se nakonec stalo francouzské Cadarache, kde letos vysypou cisterny první kubíky betonu do lože velkého 42 hektarů. O otcovství se nyní ucházejí: Evropská unie, Rusko, Japonsko, Čína, Indie, Jižní Korea a opět USA! Krev ITER, to je plazma. Ostatně slovo plazma v roce 1928 zvolil Irving Langmuir pro doutnavý výboj podle krevní plazmy. Plazma tokamaku je ionizovaná směs izotopů vodíku deuteria a tritia. Cévou je prstencová výbojová komora toroid v podstatě její vnitřní tzv. první stěna. Tvoří ji panely z feriticko-martensitické nerez oceli pokryté mědí a pak beryliem. Na konstrukci této cévní stěny se podílí Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská Praha a Ústav jaderného výzkumu Řež, a. s. Srdcem tokamaku je magnetické pole. Není to ale hmotný sval, je to neviditelné elektromagnetické pole vytvářené elektromagnety. Supravodivé magnety ITER, to jsou kilometry a tuny drátů. Supravodivá vlákna vyrábí Čepecký strojírenský závod v Plazově v Rusku. Játra v tokamaku supluje divertor, který plazma čistí. Je to dolní část výbojové komory přizpůsobená k odvádění nežádoucích částic, které by zhasínaly fúzní reakci. Kostrou tokamaku je vakuová komora s objemem 1400 m 3 a hmotností t, na které jsou upevněny ostatní části. Neutronové stínění komory z austenitické oceli ocelové desky dotované borem - se testují v Rakousku. Vakuově těsná komora je vystavena teplotnímu gradientu 150 miliónů K/ 3 m. Kůže tokamaku, to je dutinový kryostat naplněný heliem zajišťující tepelnou pohodu zařízení. Póry jsou průchody v kryostatu. Mozek ITER bude počítačový program fungující v prostředí CODAC přijímající řadu parametrů, které mu dodá 55 diagnostik. Bude schopen vyhodnotit vstupní data a během desítek mikrosekund zadat příslušné řídicí povely zdrojům vytvářejícím a hlídajícím plazma. Plíce ITER jsou bezesporu dva typy výkonných vakuových pump. Kryogenní pumpy nebudou zásobovat ITER kyslíkem jako nás naše plíce, ale naopak vakuem představujícím cca milióntinu atmosférického tlaku. Helium a vodík se budou čerpat adsorpcí, tedy zachycením molekul čerpaného plynu na vymražené dřevěné uhlí vyrobené z kokosových ořechů (Indonésie, ročník 2002). Nemoci to jsou v tokamaku nestability (plazmatu). Nebezpečné jsou ELMs (Edge Localized Modes) a disrupce. Protože nejúčinnější léčbou je prevence, tak jak ELMs, tak disrupce se budí řízeným způsobem, čímž se předchází jejich spontánnímu neřízenému vzniku stejně jako při očkování. ITER se poprvé nadechne kolem roku Pokud bude vitální, cesta k civilnímu využití fúzní energie bude volná! Milan Řípa, Magnetické pole 3 Průřez supravodivým kabelem: supravodivá vlákna z Nb 3 Sn a Cu jsou rozdělena do šesti žil kolem šroubovice protékané tekutým heliem. Kabel je chráněn nerezovým pláštěm. Magnetický systém tokamaku ITER tvoří nejméně čtyři soustavy elektromagnetů. Tisícitunový Centrální solenoid je primárním vinutím transformátoru, který v plazmovém sekundáru indukuje proud 17 MA ohřívající plazma. Osmnáct cívek toroidálního pole, po 360 t, spolu s magnetickým polem proudu plazmatu tepelně izoluje plazma. Šest cívek poloidálního pole plazma stabilizuje. Nepřepravovatelné cívky č. 2 až 6 (Ø až 24 m) se budou navíjet v Cadarache, v budově s půdorysem m a výškou 19 m. Osmnáct korekčních cívek kompenzuje chyby výroby/instalace hlavních cívek. Jako supravodivé materiály slouží slitiny Nb 3 Sn a NbTi. Celkem 48 cívek tokamaku ITER, to je 9800 tun, spotřebuje 187 km supravodiče. Magnetické pole tokamaku ITER velikosti 10 Tesla je 200 tisíckrát větší než pole Země. Energii 51 GJ magnetického pole má letadlová loď Charles de Gaulle o hmotnosti t plující 50 km/hod., Zdroj 18 Červen 2010

19 Island, Island, Island Sopka Eyjafjöll ukázala zuby v okamžiku, kdy právě končila první dekáda jedenadvacátého století. Ale to byl teprve začátek její starší a větší sestra Katla splnila předpovědi a vybuchla jen o dva roky později. Málokdo byl ochoten věřit, že nastane sopečné léto, a už vůbec nikdo nevěřil, že tohle sopečné léto bude trvat celých pět let. Teploty v Evropě sotva přesáhly patnáct stupňů Celsia a majitelé solárních elektráren splakali nad výdělky. Jenže to ještě nikdo netušil, že příroda má v rukávě schované ještě něco úplně jiného. Sopky na Novém Zélandu jsou známé, ale jen málokdo ví, že to je jen jižní okraj vulkanického pásu, který končí souostrovím Tonga. Asi tak uprostřed mezi nimi, v téměř dvoukilometrové hloubce, se třiadvacátého dubna 2046 otevřel nový vulkán Desao. Několik kubických kilometrů lávy se vylilo z hlubin a svým teplem proměnilo vody ve svém okolí v jediném okamžiku v páru. Ta vytryskla vzhůru silou několika vodíkových pum a vyrazila do výše rychlostí téměř pěti kilometrů za sekundu. Pára jako šíp prorazila atmosféru a dostala se až do výšky přes deset kilometrů, kde se rozevřela do ohromného hřibu. Šedesátistupňový mráz při tlaku jedné pětiny atmosféry proměnil páru v mikroskopické ledové krystalky, které se díky svým malým rozměrům dokázaly ve výškách vznášet velmi dlouho. Modř oblohy se změnila v pruhy duhových barev a Slunce i Měsíc tak získaly nové odstíny, které nikdo předtím nezažil. Krystalky ledu měly zvláštní schopnost propouštěly sluneční paprsky téměř beze ztrát, jenže směrem k zemi působily jako nepatrné, ale až příliš početné reflektory, které zpět vracely téměř polovinu světla a tepla, odráženého a vyzařovaného zemským povrchem. Lingvisté si lámali hlavy, jak tenhle klimatický oříšek pojmenovat, když název sopečné léto už byl obsazený opačným efektem. Ledové léto tak nějak nesedělo ke klimatu, které bylo tímto efektem nastartováno, až se nakonec ujal nápad jednoho novináře, zoufale se snažícího být originální, a tak jsme měli na celé Zemi icewarming ledoteplení. Dřívější mírné pásmo získalo výhodu dvou sklizní, spotřeba plynu na vytápění klesla na polovinu, což téměř přivedlo ke státnímu bankrotu Rusko, zato výrobci klimatizací si mnuli ruce. K velkému překvapení hladiny oceánů stouply jen o půl metru, což sice znervóznělo Mikronézany a Holanďany, ale ostatní národy to braly jen jako mírný problém. Naštěstí ledové krystalky rychle sublimovaly a po pouhých čtyřech letech se zcela ztratily. A protože v roce 2062 skončilo období klimatické nestability, počasí se vrátilo tam, kde bylo před více než osmdesáti lety. Desao je dnes už jen vzpomínkou v učebnicích vulkanologie stejně jako ve dvacátém století byla Krakatoa už jen legendou. Pagi % 3 Finalisté hry se 4500 účastníky s cílem prodat tokamak 3342 ha v Cadarache je připraveno na stavbu tokamaku ITER, WWW

20 33Hlavně se nespálit! Pomerančový ohňostroj 33Obr. 1 Při ohybu slupky se některé komůrky stlačí a tlak uvnitř se zvýší 33Obr. 2 Některé prasknou a vytvoří se jemná velmi hořlavá mlha Asi znáte pomeranče jen jako dobré ovoce. Objevte jejich další vzrušující vlastnosti a udělejte si pomerančový ohňostroj! Jak na to? Zapalte svíčku a ujistěte se, že nemáte ruku, vlasy ani nic hořlavého nad a za plamenem svíčky! Teprve pak šikmo zespoda přibližte k plameni pomerančovou slupku. Držte ji vnější stranou ke svíčce a ohněte, až z ní vystříkne oranžová mastná kapalina. Nasměrujte tento výtrysk do plamene budete překvapeni výsledkem. Buďte opatrní! Průběh pokusu může být mnohem bouřlivější, než jste očekávali! Co se stalo? Poté, co pomerančový spray dosáhne plamene, vytvoří se poměrně působivá ohnivá koule. V pomerančové slupce jsou totiž malé komůrky obsahující olejovitou látku. Když slupku ohnete a stisknete, komůrky se stlačí. Mnohé z nich prasknou a pod tlakem se jejich obsah dostane nad plamen svíčky jako drobné kapky. Olejovitá mlha je tvořena hořlavými uhlovodíky, které se při vystříknutí dobře promísí se vzduchem. Vzdušný kyslík má přístup k olejovým kapičkám ze všech stran, takže směs velmi rychle vzplane. Proč mají pomeranče hořlavinu ve slupce? Pomerančový plod je stvořen tak, aby přilákal větší zvířata. Ta poté, co ho snědí, odnesou a vytrousí jeho nestravitelná semena (spolu s hromádkou báječného hnojiva) někde daleko od stromu. Zde pak může vyrůst nová generace pomerančovníků. Bylo by tedy nežádoucí, kdyby pomerančový plod podlehl plísni nebo hmyzu. Obsahem olejů je slupka chráněna proti vodě a pro plíseň je tak obtížné proniknout dovnitř. Oleje jsou také jedovaté a odpudivé pro hmyz (proto se extrakty z citrusů používají i jako repelenty). Zároveň jsou velmi hořlavé., WWW Podle Dave Ansella, Robot žere slimáky! Je temná letní noc. Srpek měsíce občas vykoukne skrze mraky a odhalí stín skrčené postavy. Neznámý se tiše plíží odlehlým koutem zahrady. Mezi jeho prsty náhle probleskne ostrý paprsek baterky a osvítí řádky kapusty. Světlo pozvolna klouže z jedné zelené hlavy na druhou, když tu Ano, jsou tu! Lačně se zakusují do křehkých zelených lístků a z jejich boků zvolna stéká sliz. Tady! A ještě jeden a ještě! Celá invaze! Slimáci!!! 33Detail ramene pro sběr slimáků Noční můra Každý zahrádkář jistě zná tu noční můru hladové plže, které není možné rozumně vyhubit ani od návštěvy záhonů odradit. Lze je lákat na otrávené návnady, nasazovat na ně cizopasné hlístice anebo přikročit k účinné, ale namáhavé metodě. Za šera s baterkou slimáky sbírat a poté (podle útlocitnosti zahrádkáře) hubit či odnášet do dalekých lesů. Žijeme ve světě vědeckotechnického pokroku, a tak se skupina vědců z bristolské univerzity rozhodla sběr slimáků zautomatizovat. Sestrojili robota, který dělá víc, než jen sbírá plže. Měl by se stát plnohodnotným autonomním predátorem, který by takřka bez zásahu člověka střežil klid našich zahrad. Slugbot Slimáci byli vybráni ne snad proto, že by autorům robota dlouhodobě plundrovali pozemky (i když i to možná jeden z důvodů byl), ale že jsou dostatečně pomalí, takže robot s jejich odchycením nebude mít žádné potíže. Mohli bychom vytvořit robota, který loví třeba zebry, ale začali jsme skromněji s plži, říkají vědci. Jejich výtvor zvaný slugbot (slug je anglicky slimák) se náhodně pohybuje terénem a na cestu si svítí červeným světlem. Pokud narazí na slimáka, pozná ho snadno podle specifického odrazu záření. Následně robot svou oběť uchopí do kleštiček na dlouhém ramenu a vhodí do přihrádky na svém trupu. Když je přihrádka plná, robot se vrátí ke své dobíjecí jednotce a slimáky do ní vhodí. Ti uhynou a postupně se rozloží na metan, který poslouží k výrobě elektrické energie a k dobíjení robota. Pokud se podaří projekt dotáhnout do finále, budete si již brzy moci koupit prvního autonomního robotího predátora, a ještě navíc ochránit úrodu na své zahrádce! Edita Dufková 33Slimáci osvícení bílým světlem (vlevo) a světlem červeným