Category Archives: Mokslas ir technika

Straipsniai apie mokslą ir techniką

Kas yra škvalas

Taigi pasikapsčiau, pasiskaičiau ir išsiaiškinau truputį apie tuos škvalus. Pasirodo, išties tai ir yra dalykas, daug kuo primenantis viesulus, tik tiek, kad sūkūrių sukimosi ašis – ne vertikali, o horizontali. Ir dėl škvalų kalti yra visiškai nekaltai atrodantys kamuoliniai debesys.

Vyksta maždaug taip: Saulė smarkiai įkaitina žemę, o dėl to atsiranda labai greitai kylančio karšto oro srautai. Kartu Saulė kaitina ir pačius kamuolinius debesis, tad aplink kiekvieną tokį debesį susidaro sūkūrinis oro srautas – toje pusėje, į kurią Saulė šviečia, oras kyla, o priešingoje, šešėlinėje – oras leidžiasi. Gaunasi toksai sūkūrys. Šitas sūkūrys pasigauna kylantį nuo žemės karšto oro srautą ir ima stiprėti – karštoje debesies pusėje oras kyla dar greičiau, o šešėlinėje – jis vėl šaldomas, tiktai dar smarkiau (temperatūrų skirtumas gaunasi didesnis). Taip kelių kilometrų aukštyje susidaro daugybė labai greitų sūkūrių.

Būtent šitie greiti oro sūkūriai ir formuoja tą tipišką kamuolinių debesų formą – apvalainus rutulius. Viskas atrodo labai gražiai, kol tie rutuliai-kamuoliai su savo sūkūriais skrenda aukštai. Tačiau kai oras karštas, o pats debesis – šaltas, gaunasi taip, kad tie debesėliai su visais tais sūkūriais ima ir nusileidžia ant žemės – juk šaltesni jie, ir tankis jų didesnis.

Tai vat tų žemėn nusileidusių sūkūrių-debesėlių sukimosi greitis ir gaunasi kartais 100 km/h (~30 m/s), kartais 200 km/h (~60 m/s), o kartais – ir dar daugiau. Savaime aišku, su jais duoda ir lietus ar kruša, būna nemažai žaibavimo, tik pastarasis dažnai keistokas – labai intensyvus ir dažnai paties debesies viduje, nes potencialų skirtumai susidaro ne tiek tarp debesies ir žemės, kiek tarp skirtingų gretimų debesų.

Kas dar neįprasčiau – pilnavertis škvalas būna labai trumpas, kartais – vos kelios minutės. Ir prieš škvalą, ir po jo neretai būna visiškai bevėjis oras – tiesiog vėjo greitis pakyla per kelias minutes iki griaunančio dydžio, o paskui, sūkuriui išsikvėpus, nurimsta. Taip ir susidaro visai atsitiktinės niokojamai išlaužytos teritorijos – kur koks sūkūrys užtaikė.
Lietuvoje didžiausias fiksuotas škvalinio vėjo greitis – apie 40 m/s, tačiau visi tokie duomenys – gan atsitiktiniai. Tikrų duomenų gauti labai sunku, nes, kaip jau minėjau, vėjas eina sūkūriais, o tų sūkūrių – daugybė. Vienas nusileido, praėjo žeme, išgriovė kažkiek namų ir nusilpo, o už kilometro ėmė ir nusileido kitas sūkūrys. Tarp tų sugriovimo vietų vėjo greitis gali būti keletą kartų mažesnis nei ten, kur nusileido pats sūkūrys. Taigi, tikimybė, kad meteorologinės stoties vėjo greičio matuoklis paklius į patį sūkūrį – gan menka netgi tuo atveju, jei per vietovę, kur ta stotis yra, praeis niokojantis škvalinio vėjo srautas.

Vėlgi, medžius išversti gali ir daug lėtesnis vėjas – 10 m/s irgi gali pridaryti daug žalos. Vėlgi, viesulo viduje vėjo greitis kartais gali siekti ir daugiau, kaip 100 m/s.

Košmaras Varėnos rajone arba vėjas nuo jūros užpuolė Dzūkiją

Kokios 15 minučių vėtros ar škvalo (nežinau, kaip ten meteorologai klasifikuoja) nusiaubė gabalą Lietuvos taip, kaip jokia gamtinė katastrofa nebuvo nusiaubusi nežinia, kiek metų. Kai kurie šį trumputį vėjo protrūkį lygina su visokiais Anatolijais ar kitomis iki ne taip seniai buvusiomis baisybėmis, tačiau bijau, kad šie žmonės elementariai nematė to, ką matė kiekvienas, bandęs iš Vilniaus važiuoti link Druskininkų.

Vėtros nusiaubtas miškelis
Čia – kiek didesnis išguldytas miškelis, keliolika kilometrų nuo nuniokoto Sarapyniškių kaimo, tačiau panašių vaizdų – pilna, vienur didesnis plotas, kitur mažesnis… Paspauskite nuotrauką – vargais negalais pavyko padaryti panoramą, pamatysit truputį bendresnio vaizdo (paveiksliukas didelis, apie 8000px pločio).

Prisimenu, kaip dar sovietmečiu, kokiais 1985 ar pan. metais irgi buvo kažkokia vėtra, nepaisant įprastų tiems laikams cenzūrų, rodyta per TV. Vaizdai tada buvo gan panašūs, tačiau atrodo, tik kažkokioje vienoje vietoje – plotas miško išlaužytas į šipulius. Tuo tarpu šį kartą vėjas siautė kokiu 100 kilometrų viena nuo kitos nutolusiose vietovėse, lyg pasipramogaudamas – hektarą miško, lyg kokią žolę išguldydamas tai šen, tai ten, tai dar kažkur.

Stambesnių plotų su išverstais ar tiesiog perpus išlaužytais medžiais – šimtai, o gal ir tūkstančiai. Mažų plotelių, kur tik keli išvirtėliai – tūkstančiai, o gal ir dar daugiau – man atrodo, niekas to net nebandys suskaičiuoti. Vien važiuojant iš Vilniaus į Druskininkus galima suskaičiuoti kelias dešimtis stambesnių plotų, kur medžiai tiesiog ištraiškyti. Ir tai – vien pakelėje. Palei plentą – krūvos supjaustytų medžių, kurie nutempti nuo asfalto į šalikelę, kad būtų įmanoma pravažiuoti. Dešimtys krūvų. Į daugumą miško keliukų važiuoti – vis dar neįmanoma: užversta nukritusiais medžiais. Ir itin į akis krenta tai, kad vietose, kur visad palei kelią stovėdavo žmonės, parduodantys grybus ir uogas (pvz., palei Valkininkus ar Pirčiupius) – tuščia. Gal tiesiog niekas jau net nebando eiti į staiga nepraeinamais virtusius išvartų brūzgynus, o gal tiesiog taiso sugriuvusius savo ir kaimynų namus.

Aš tikėjausi, kad bus baisu – naujienos buvo baisios, o dar baisiau pasakojo pažįstami, tai matę, bet aš netikėjau, kad bus šitaip baisu. Jokios nuotraukos neperduoda to įspūdžio, kurį susidarai, kai pamatai ištisus plotus drūtų, keliasdešimt centimetrų storio medžių, išlaužytų taip, lyg kokie degtukai. Kokioms 15 minučių pakilęs vėjas buvo toks, kad prieš jį blanksta visos gamtos katastrofos, kokias tik teko matyti Lietuvoje.

Dar nuotraukų iš įvairių vietų…

Kuo geri karščiai

vapsvosŽinoma, vienas iš geriausių dalykų yra tai, ko mes nematome – nemalonumai, kurie dingsta. Vapsvos ir širšės – vieni iš šlykščiausių vasaros padarų, gadinančių nervus, trukdančių pasėdėti kokioje nors lauko kavinėje, lendančių pro langus, o dar kartais ir geliančių. Šlykštynės.

Kartą mačiau, kaip lauko kavinėje vapsva įgėlė moteriai tiesiai į lūpą – kai moteris kažką valgė, ta bjaurybė nutūpė ant šakutės. Moters lūpos per kelias minutes pasidarė panašios į du ant veido uždėtus raudonus agurkus. Neįtikėtinas vaizdas – vien tokį pamatęs, gali pabėgti. Šlykštūs padarai.

Bet šitos bjaurybės karščiams atsparios daug mažiau už žmones. 45 laipsnių temperatūroje vapsvos ir širšės dvesia. Tiesą sakant, dvesia netgi nuo kiek mažesnio karščio. O per šiuos karščius, manau, kad vietomis oras aplink vapsvų lizdus (dažniausiai – visokiose palėpėse, plyšiuose ir pan.) įkaista ir iki 50 ar 60. Gal todėl šiemet vapsvos kankina mažiau. Pernai liepos viduryje jos jau užknisdavo, skraidydamos tikrais tuntais. Bet šiuo metu, tfu tfu tfu, vapsvų matau nedaug. Tikiuosi, kad jos visos išdvėsė. Ir tikiuosi, kad karščiai pas mus bus dar didesni. Kad išvis visos tos padlos išnyktų.
Nebūtų tų popierinių vapsvų ir širšių – ir gamtai, ir žmonėms būtų geriau. Jos neneša jokios naudos niekam. Jos tiktai parazituoja.

Dezodorantai, balionėliai

Viena iš smagiausių vaikystės pramogų buvo sprogdinimai. Bandydavom sprogdinti viską, kas papuola, bet geriausiai sprogdavo seni balionėliai – dezodorantai, dichlofosai ir panašūs daiktai. Beje, kažkodėl tais laikais į balionėlius dažniausiai įdėdavo vieną ar kelis šratus – tam, kad galima būtų geriau išplakti turinį, prieš purškiant. Vėlesniais laikais tų šratų jau nebūdavo. Kaskart, sprogdindami visokius dezodorantus, mes labai tikėdavomės, kad rasim po sprogimo tų šratų, tačiau pavyko gal tik vieną ar du kartus – paprastai jie kažkur dingdavo.

Sovietiniai dezodorantų ir panašių daiktų balionėliai būdavo klaikiai nekokybiški, kaip, beje, ir dauguma kitų prekių. Pilnai išnaudotų beveik nepasitaikydavo. Balionėliams paprastai sugesdavo vožtuvas ir dezodorantas, dichlofosas ar dar kas nors, kas ten būdavo – neveikdavo, nors viduje ir būdavo likę nemažai medžiagų. Kokioje nors atokesnėje vietoje, dažniausiai – statybvietėje, mes sukurdavom lauželį ir primesdavom dezodorantų tiek, kiek pavykdavo rasti. Pora iš tų balionėlių įstrigo atmintyje labai gerai.

Pirmasis buvo kažkoks ypatingai didelis lenkiškas daiktas – nežinau, kas tame balionėlyje buvo, bet jis buvo keleriopai didesnis už įprastinius. Mažiausiai pusės litro talpos. Ir jis buvo puspilnis. Akivaizdu, kad irgi sugedo vožtuvas, todėl buvo išmestas. Tačiau, sprendžiant iš to, kaip jis sprogo, dar ir jo korpusas buvo stipresnis, nei įprasta. Lauželyje jis gulėjo ilgai, netgi nusprendėme, kad jau nesprogs, tad išsivaikščiojom ieškoti kuro. Išsivaikščiojom visi, nors paprastai laukdavome, kol sprogs – paprastai už kokių 5-10 metrų. Tačiau šį sykį tiesiog išsivaikščiojome – lyg kažkoks instinktas būtų liepęs dingti. Štai tada jis ir bumptelėjo – kaip tikra bomba.

Kai kurie, iki tol matę dezodorantų sprogimus, net nepatikėjo, kad tai tik balionėlis, tegul ir labai didelis. Lauželis buvo tiesiog nušluotas, skeveldros lėkė gerą pusšimtį metrų, krito net ant arčiau stovėjusių pastatų stogų. Užkokių 3 metrų stovėjusios transformatorinės tinkas buvo tiesiog suvarpytas. Vienas iš mūsiškių, visas perbalęs, pasakojo, kad viena skeveldra įsmigo į medinį rąstigalį, šalia kurio jis buvo. Rąstigalyje, už kokių 30 metrų nuo lauželio, išties atradom giliai įsmigusį metalo gabalą. Kol rinkom naują kurą ir vėl bandėm užkurti savo laužą, prisistatė pora milicininkų. Labai greitai iš kažkur atsirado ir pora kostiumuotųjų, kurie, skirtingai nuo milicininkų, buvo įkyrūs ir labai lindo klausinėti. Ėmėm aiškinti, kad sprogo buteliai. Kažkokie vyresni vaikai įdėjo. Milicininkai tuo tarpu dingo.

Kostiumuotieji buvo įkyrūs – kokie čia vaikai buvo, ar nebuvo suaugusiųjų, kas konkrečiai įdėjo ir ką? Pas visus kiemo draugus stebėtinai gerai suveikė instinktai: pasakojom apie tai, kad nematėm, kažkokie buteliai sprogo (į laužą išties buvo įmesta pora butelių, kurių sudaužytos liekanos matėsi), buvo atėjusių vyresnių vaikų, kurių nepažįstam, jie tuos butelius ir įdėjo… Kostiumuotieji kalboms apie butelius nepasidavė, netoliese atrado kažkokio mažesnio dezodoranto liekanas, pabandė klausinėti, ar nedeginom balionėlių, bet galų gale, nusprendę, kad buki vaikai net nesupranta, jog buteliai negali sprogti, atsikniso. Liepė daugiau čia nieko nedegint, o jei vėl ateis kokie suaugę ar vyresni vaikai ir bandys ką nors įmesti – pranešti jiems. Tiesa, taip ir nepaaiškino, kokiu būdu turėtume tai padaryti.

Antras įstrigęs atvejis buvo mokykloje, buvau gerokai vyresnis, gal kokių 10 metų. Žiemos vidury deginom didelį laužą – tam, kad nuo medinių dalių apvalytume mokyklines kėdes. Juk sudėtinga nukaldinėti kniedes, paprasčiau visą fanerą nudeginti, įmetus kėdę į laužą, o jau paskui, viską, kas liks, galima ir į metalo laužą priduoti. O tuo pačiu galima ir visokias šiukšles sudeginti. Mokyklos kiemo pakrašty suradau puikų, tiesiog nuostabų daiktą – balioną, skirtą dujiniams žiebtuvėliams užpildyti. Jau kiek vėliau pasirodė tokie maži plastikiniai balionėliai, bet šis buvo įprasto dydžio, kaip koks "dichlofosas", tačiau su žiebtuvėlių dujomis. Ir jis buvo visiškai pilnas. Matyt, vėl sugedęs vožtuvas. Žinoma, kad aš jį įmečiau į laužą. Mes rinkome šiukšles iš mokyklos teritorijos, visokias šakas, išvis bet ką, kas tik dega, krovėm į laužą, o balionėlis kaito. Sprogo kaip tyčia tada, kai aš priėjau prie laužo, o kiti klasiokai stovėjo gerokai atokiau.

Ugnis buvo visur, ji atsirado staiga, iš niekur, tačiau visose pusėse. Ant žemės buvo ugnis, priekyje, kairėje, dešinėje – irgi ugnies kamuoliai, susiliejantys į ištisinį ugnies debesį, kurio viduje buvau aš. Pabandžiau apsisukti – ugnis buvo ir už nugaros. Ir virš manęs. Po sekundės-dviejų ji išsisklaidė, tik didžiausi liepsnų kamuoliai nulėkė į viršų. Klasiokai vėliau pasakojo, kad ugninis grybas iškilo gerokai virš mokyklos stogo, o vienas, matyt itin sukrėstas klasiokas, lygino tą bumptelėjimą su atominiu sprogimu. Tuo tarpu man nieko neatsitiko – tik nežymiai nusvilino plaukus. Kažkokia keista turbulencija nukreipė ugnį nuo manęs, todėl ir nevirtau gyvu fakelu, nors nuo sprogimo užsidegė pora metrų toliau buvusi pernykštė žolė bei į laužą paruoštų mesti šiukšlių krūva.

Nežinau, ar tą kartą atvažiavo milicija ar dar kas nors – jei ir buvo, tai bendravo su mokytojais. O šių į sprogimo vietą susirinko didžiulis būrys – atrodo, kad nebuvo nei vieno, kuris nebūtų atėjęs. Be abejo, niekas iš mokinių niekaip negalėjo pasakyti, kas čia ir kaip. Man užteko proto niekam per daug neaiškint, o kiti turėjo proto niekam per daug nepasakot.

Kažkodėl abi šias istorijas prisimenu, kaip savo sėkmę. Tai buvo gryna sėkmė, pačiam pridirbus nesąmonių. Visiškai atsitiktinė sėkmė.

Keisčiausias matavimo vienetas

Ko gero pats keisčiausias matavimo vienetas, su kokiu esu susidūręs – tai sekundės. Juo matuojamas reaktyvinių variklių efektyvumas, kitaip tariant, sąlyginė trauka. Taip, aišku, reaktyvinių variklių trauką galima matuoti niutonais (kaip vadovėliuose) ar kilogramais (kaip praktikoje), o tai jau lyginti su kuro suvartojimu kilogramui traukos, etc., bet kažkodėl naudojama sekundė. O ar sugalvotumėt, kodėl?

Paaiškinimas paprastas: norint įvertinti, koks yra variklio efektyvumas, reikia pažiūrėti, kiek kuro jis suvartoja tam tikrai traukai gauti. T.y., kokią trauką tam tikram laikui išvysto iš tam tikro kiekio kuro. Niutonai čia, žinoma, nepatogūs, nieko nesakantys, todėl traukai apibrėžti naudojami kilogramai – taip galime paprastai palyginti išvystomą galią su sunaudojamo kuro kiekiu (mase).

Formulė gaunasi paprasta: Trauka*Laikas/Kuras. Kitaip tariant, kg*s/kg. Suprastinam formulę ir gaunasi tiesiog sekundės. Štai tos sekundės ir žymi, kiek kilogramų traukos per vieną sekundę išvysto iš vieno kilogramo per tą pačią sekundę suvartoto kuro konkretus reaktyvinis variklis.

Lėktuvams ir jų varikliams šis matavimo vienetas gal ir nėra toks aktualus, tačiau raketoms ir raketiniams varikliams jis tiesiog įprastas. Dar, beje, turintis ir dar vieną privalumą: nesvarbu, ar kurą bei trauką matuosim svarais (kas buvo populiaru JAV), ar kilogramais, sekundės visvien gausis tos pačios.

Oro reaktyviniai varikliai turi kokius 5-20 kartų didesnę specifinę trauką, nes naudoja ir oksidatorių, ir darbinį kūną iš aplinkos. Daugumos turbininių reakyvinių variklių su dirbančia forkamera sąlyginė trauka siekia apie 1500-3000 sekundžių ar daugiau. Įprasti aukšto dvikontūriškumo turboventiliatoriai siekia virš 6000 sekundžių, o tobuliausi – net virš 12000 sekundžių. Klaikiai neefektyviais laikomi tiesiasroviai varikliai – apie 1000-2000 sekundžių, esant viršgarsiniams greičiams.

Akivaizdu, kad jei oro reaktyviniams varikliams didžiausia priklausomybė yra nuo variklio konstrukcijos, tai raketiniams varikliams didžiausia priklausomybė yra nuo kuro, visi kiti faktoriai tampa iš esmės antraeiliais. Įprastų kietojo kuro raketinių variklių sąlyginė trauka – apie 150-250 sekundžių, skystojo kuro raketinių variklių – apie 300-450 sekundžių. Tobuliausias raketinis kuras – trikomponentinis litis/vandenilis/fluoras (realiai – litis-fluoras, su vandeniliu, kaip darbiniu kūnu) duoda 542 sekundes. Deja, tai daugiau teorinis, nei praktinis kuras: naudojant tokį variklį, litis turi būti paduodamas išlydytas (>180C), o vandenilis – suskystintas (-252C)

Skystas vandenilis su skystu deguonimi duoda apie 455 sekundes. Sovietų taip mėgti mišiniai iš serijos azoto tetroksidas su hidrazinais – apie 290-320 sekundžių, priklausomai nuo konkrečios mišinio sudėties. Vokiečių Fau-2 raketose naudotas skystas deguonis su žibalu – 352 sekundes. Tobuliausi mišiniai amonio perchlorato pagrindu (kietas raketinis kuras) – 265 sekundes. Boranai, apie kuriuos neseniai rašiau – gali duoti apie 360 ar daugiau, vienas tobuliausių raketinių mišinių jų pagrindu – deguonies difluoridas su pentaboranu – 362 sekundes. Pastarasis atvejis iš principo įgyvendinamas, tad boranus galime laikyti išties tobuliausiu raketiniu kuru bent jau iš tų, kur nereikalingos kriogeninės technologijos.

Beje, nors gali atrodyti, kad 322 sekundės iš azoto tetroksido su asimetriniu dimetilhidrazinu yra tik truputį mažiau už deguonies difluoridą su pentaboranu (362 sekundės), nes iš tam pačiam sekundžių kiekiui reikia vos 12% mažiau kuro, išties skirtumas kardinalus: Lietuvoje buvusios rusiškos raketos Dvina (SS-4), sverdavo 42 tonas ir 2000km atstumu nešdavo vieną 1600kg svorio branduolinį užtaisą, kurio galia siekė apie 2,3 megatonos (apie 100 kartų daugiau, nei bombos, numestos ant Hirosimos ar Nagasakio). Kuro masė šioje raketoje, kaip ir kitose, sudaro netoli 90%, tad galim grubiai primesti, kad tiesiog pakeitus kurą, vietoj vienos branduolinės galvutės tuos pačius 2000km ji būtų galėjusi nešti ištisas tris, o gal net ir keturias.