Jeg er mamma og jeg blogger, så i dag tar jeg for meg et skikkelig mammabloggtema. Hva er det egentlig som foregår der inne i vaskemaskinen?
To typer møkk
Sånn kort fortalt, så finnes det to typer møkk.
Den ene typen elsker å være sammen med vann, og er derfor ikke noe å bry seg om. Hold plagget under springen og skyll bort.
Den andre typen møkk er den som hater vann. Den er verre. Den vil klamre seg fast til klesfibrene når vannet kommer i nærheten.
Stoffer som hater vann er glade i olje. Derfor er olje et godt middel for å løse opp møkk. Dette kan være fint for sarte barnerumper, men ikke fullt så bra for klærne dine ettersom du ikke får bort olja fra klærne etterpå. Det du trenger er noe som kan lokke møkka vekk fra klesfibrene og holde den i vannet slik at den kan skylles bort og vekk.
Kravstore rumpetroll
Hovedingrediensen i de fleste vaskemidler er en type molekyler som heter surfaktanter. Surfaktantene ligner litt på treåringer: De har veldig sterke og selvmotsigende krav. Surfaktantene er bygget opp som små rumpetroll, med et hode som elsker å være i vann, og en hale som lider av alvorlig vannskrekk. Når surfaktantene blandes ut i vann, legger mange molekyler seg kinn mot kinn med halene pekende inn mot midten av en kule. På denne måtene får hodene bade mens halene holdes tørre. Disse små vannelskende klumpene sprer seg villig utover i vannet.
Redde rusk får god hjelp
For å få klærne rene må møkka først løsnes fra underlaget. Dette gjør vi ved å varme opp vannet (olje blir for eksempel mer flytende når den er varm) og ved å bevege på klærne i vannet, så møkka ristes løs.
Når små biter av møkk så er løsnet, har de det helt fryktelig der ute i vannet. Det er her såpa kommer inn i bildet. Små rumpetroll som befinner seg i nærheten fester seg med den vannhatende halen på overflaten av den lille møkkebiten, mens det vannelskende hodet stikker ut. Kinn mot kinn danner rumpetrollende et vannelskende skall rundt rusket, som kan flyte avgårde uten å måtte befatte seg med noen av de ekle vannmolekylene.
Enkelt og greit, dette er hovedprinsippet bak de aller fleste vaskemidler.
I den tynne filmen som blir til veggen i såpebobla er et tynt vann lag stengt inne mellom to lag surfaktant-rumpetroll som stikker halene ut i lufta. Kjempesåpebobler trenger i tillegg noen molekyler med glyserol som kan legge seg mellom surfaktanthodene og passe på at ingen av de små vannmolekylene unnslipper.
Hydrogen brenner jo, og man trenger oksygen for å brenne noe. Så hvorfor kan man ikke brenne vann?
Sosiale atomer
For de aller fleste atomer er det fullstendig uutholdelig å være helt alene.
Derfor binder de seg sammen og danner forskjellige stoffer. Vann, for eksempel, består av molekyler der to hydrogenatomer og ett oksygenatom har klumpet seg sammen. Flesteparten av molekylene i lufta vi puster er dannet av to nitrogenatomer eller to oksygenatomer.
Atomene er altså nødt til å være sammen med noen, og ofte må de nøye seg med første og beste mulighet. Men om de kunne få velge, så liker de noen grupperinger fremfor andre.
Hydrogengass består av molekyler med to hydrogenatomer i hver, på samme måte som oksygengass. Om vi blander sammen disse to gassene, får vi en gass med to forskjellige typer gassmolekyler. Alle atomene her har det greit nok, men de kunne hatt det mye bedre. Hadde de bare greid å rive seg fra hverandre ett lite øyeblikk, sånn at to hydrogenatomer kunne ha grepet fatt i ett oksygenatom og dannet vann, så hadde de fått slappet mye mer av.
Dørstokkmila
Tenk deg at du er et søvnig hydrogenatom. Da vil tilværelsen som hydrogenmolekyl være sofaen, og vannmolekylet være senga. Problemet er at det er så vanskelig å komme seg opp fra sofaen.
Det er her vi trenger en fyrstikk. Brenner jeg deg på tåa så skal jeg tenke meg du kommer deg opp fra sofaen. På samme måte er vi nødt til å tilføre litt ekstra energi for å få slitt i stykker gassmolekylene og danne vann.
Når atomene omsider har kommet seg over i den behagelige vanntilstanden, kan de slenge fra seg det ekstra ubehaget de hadde som gassmolekyler. Denne irritasjonsenergien er stor nok til å rive fra hverandre flere gassmolekyler. På denne måten blir mer og mer oksygengass og hydrogengass omgjort til vann. Noe av energien som blir frigjort kan vi også kjenne som varme.
Hva som skjer når noe brenner
Det jeg har beskrevet over, er i korte trekk hva som foregår når noe brenner: Ett stoff reagerer med et annet stoff, stort sett oksygen, og danner et tredje stoff mens det frigjøres energi.
Så hvorfor brenner ikke vann?
Vannet har allerede brent. Vannet er asken etter en hydrogenbrann. Atomene i vannmolekylene har det så hyggelig at de kan nesten ikke få det bedre. Det er ingenting å hente på å la dem bli til noe annet.
Jeg prøver å forstå hvor små atomer og molekyler egentlig er.
Hell en desiliter vann oppi et glass. Da har du flyttet på 3×1024, eller
3000 000 000 000 000 000 000 000
vannmolekyler.
Om du tar dette tallet og deler det på to hundre, så får du antall glass du trenger for å få plass til alt vannet som finnes på jorda. Både ferskvann og saltvann.
Legg all sanda fra som finnes på alle verdens strender i en stor haug. Så finner du nok sand til å lage fire tusen hauger til. Da har du like mange sandkorn som det er molekyler i vannglasset.
Ingen vet helt hvor mange stjerner som finnes i universet. De beste anslagene ligger et sted mellom 1022 og 1024 stjerner. Det er altså omtrent like mange vannmolekyler i et glass vann som det finnes stjerner i hele universet.
Tenk litt på det, du.
Kanskje universet vårt bare er et glass med vann, i en helt annen virkelighet?
Du har en flaske brus og du vil at den skal være kald. Om du overlater den til seg selv, vil varme fra kjøkkenet flytte seg inn i den kalde flaska, på samme måte som vann alltid vil renne nedover. Du trenger en måte å få varmen til å renne oppoverbakke, altså fra der det er kaldt til der det er varmt. Hva gjør du?
1. Dytt varmen inn i et rør
Du trenger et stoff som er nær kokepunktet. Det betyr at stoffet er flytende, men molekylene begynner å bli lei av å henge inntil hverandre. Ved å tilføre litt ekstra varme, kan molekylene få det siste dyttet de trenger for å ta spranget over i gassform. Du kan altså dytte massevis av varme inn i et rør ved å få væska inne i røret til å fordampe.
2. Få varmen ut igjen
På samme måte som gass blir kald når den utvider seg, blir den varm når du klemmer den hardt sammen. Prøv selv å kjenne etter om sykkelpumpa blir varmet opp når du bruker den! Når gassen har fått høyere temperatur enn det stedet der du vil legge fra deg varmen, vil varmen renne fra gassen og ut i omgivelsene. Etterhvert som molekylene kvitter seg med varme, slapper de mer og mer av helt til de faller i armene på hverandre og blir til væske igjen. Da slenger de fra seg den varmen som de fikk da de ble revet fra hverandre.
Om du har en måte å rive molekylene fra hverandre ett sted, og dytte dem sammen igjen et annet sted, kan du altså måke varme fra ett sted til et annet.
Hva som skjer i kjøleskapet
I bakveggen av kjøleskapet ditt går det rør fram og tilbake. Inni dette røret er det en væske som når kokepunktet omtrent ved den temperaturen du vil ha inne i kjøleskapet. Væska er i utgangspunktet litt kaldere enn kjøleskapet, slik at varmen strømmer fra brusen og alle de andre tingene i kjøleskapet og over i væska. Denne varmen brukes til å gjøre væska inne i røret om til gass.
Gassen strømmer videre gjennom røret sitt til en dings som sitter på utsiden av kjøleskapet. Dingsen, som heter kompressor, brukes til å klemme gassen sammen så den blir varm. Den varme gassen får nå gå på kryss og tvers gjennom et rør på utsiden av kjøleskapet, og varmen, som opprinnelig kom fra brusen din, triller nedover fra det varme røret til det kaldere kjøkkenet. Siden molekylene nå er dyttet så tett sammen, er de glade for å bli til en væske igjen når de bare får kvittet seg med litt varme.
Når alle molekylene har roet seg og blitt en del av væska igjen, slippes væska gjennom en ventil. Mens molekylene først var stuet veldig tett sammen, har de nå litt bedre plass til å bevege seg. De mest eventyrlystne av dem stjeler litt varme fra resten av væska for å kunne sprette over i gassfasen igjen. Da blir væska kaldere enn kjøleskapet, og varmen fra brusen kan igjen renne nedover og inn i det kalde røret for å flyttes ut i kjøkkenet.
Sånn fortsetter det så lenge kompressoren får strøm og kan gjøre jobben sin.
Litt om varmepumpa til slutt
Med det samme vi er i gang kan vi ta for oss varmepumpa. Den gjør nemlig akkurat det samme, bortsett fra at den ikke henter varme fra brusen din, men fra utsiden av huset. I en panelovn blir all den elektriske strømmen som brukes gjort om til varme. I en varmepumpe bruker du bare strøm til å dytte den varmen som tross alt finnes ute i kulda, inn i huset ditt. På den måten kan du klare deg med å bruke mindre elektrisk strøm.
Denne helgen har jeg altså brukt til å legge heller i hagen. Jeg foreslo egentlig at vi skulle ha de hellene fordi jeg trodde det bare var å dra jord utover, slenge ut noen heller og strø gressfrø over det hele. Nå forstår jeg at det innebærer spaing av flere tonn sand og løfting av inmari tung stein. Men fint blir det, og jeg har innsett at sand er ganske fascinerende greier.
Innerst ved husveggen hadde vi en ganske stor grøft fylt med leca. Det er visst noe man gjør for å unngå vann i kjelleren. Hulrommene mellom lecaekulene er nemlig så store at vannet ikke greier å holde seg fast i dem, men renner rett ned og bort til naboen (jeg tror det er planen). Vi måtte ta bort trappa inn til huset, så for å komme ut i hagen måtte man ta et stort skritt ned og rett i denne lecagrøfta. Når du tråkker på leca så sklir kulene mot hverandre og ut til siden så du synker ned. Omtrent som å hoppe i ballrommet på IKEA men du blir mye mer møkkete og irritert.
Så var altså spørsmålet hvordan vi skulle legge heller, til å gå på, oppå all denne lecaen. Vi bestemte oss for å dekke kulene med en fiberduk. Oppå der la vi et lag med sand som vi tråkket til.
Her er den fascinerende biten: En halv meter bred grøft med kuler som ikke kan holde noe som helst oppå, en tynn duk og en tommelfingerbredde med hardpakket fuktig sand – det blir forbausende stabilt! Plutselig kunne vi spasere omkring oppå grøfta og det føltes som et fast gulv. Er ikke det egentlig veldig rart?
Alle har lekt i sandkassa som barn, men en del av erfaringene er vel gått i glemmeboka. For å oppsummere: Tørr sand går det ikke an å bygge med, det renner bare ned. Klissvåt sand går det heller ikke an å bygge med, det blir bare som våt rennete gjørme. Fuktig sand, derimot, kan du bygge de mest fantastiske byggverk med.
Når sanda er fuktig er det både vann og luft mellom sandkornene. Sandkorn har overflater som er veldig glade i vann. Som jeg har snakket om før, så kan vann like veldig godt å klamre seg til for eksempel glass (som jo er laget av sand), men vannet er veldig lite glad i å ha en overflate rett ut mot lufta.
Når to sandkorn er veldig nær hverandre, får vannet muligheten til å lage en liten dråpe mellom disse to kornene. Dråpen har veldig mye overflate mot sand, og bare litt mot luft, og er derfor fornøyd med tilværelsen. Vannet lager det man kaller en kapillærbru mellom de to sandkornene. Om du prøver å dra disse kornene fra hverandre, strekkes vanndråpen og den får mer og mer overflate mot luft. Det vil den ikke! Derfor vil vanndråpen prøve å dra sandkornene tilbake mot hverandre. Vanndråpen virker omtrent som en liten strikk som er limt fast mellom de to sandkornene. Om man drar hardt nok, ryker strikken (dråpen) og kornene kan bevege seg fritt i forhold til hverandre igjen. I fuktig sand sitter de fleste av sandkornene fast i flere andre med slike vanndråpestrikker. Det er derfor man kan bygge sandslott med overheng og det hele uten at det raser sammen. Dersom jeg skulle ha greid å bøye fiberduken og det tynne sandlaget ned i lecagrøfta da jeg tråkket på den, måtte jeg ha dratt mange sandkorn fra hverandre. Kraften fra alle de bittesmå vanndråpene gjorde at det ikke skjedde.
Når sanda er veldig tørr er det nesten ingen kapillærbruer til å holde fast sandkornene, slik at de er frie til å bevege seg i forhold til hverandre. På mange måter oppfører tørr sand seg omtrent som vann, der man kan tenke seg at sandkornene spiller rollen til vannmolekylene. Den vil for eksempel stort sett renne nedover. En forskjell på tørr sand og vann er at siden sandkornene ikke er spesielt gode venner, de bryr seg altså ikke om de er ved siden av et annet sandkorn eller ikke, så blir ikke de kornene som sitter i utkanten ulykkelige. Derfor er det ikke sånn at sanda gjør det den kan for å unngå å få for stor overflate, slik som vann gjør det.
En annen forskjell er den at det er friksjon mellom sandkornene. Når sanda renner ned så får man ikke en helt rett overflate, men det dannes en haug. Desto mer kantete sandkornene er, desto lettere det er for dem å huke seg fast i hverandre, og desto brattere kan denne haugen bli. Det blir også en del luft imellom kornene i haugen. Om man dunker, tramper eller rister på sanda, får sandkornene hjelp til å rive seg løs fra naboene og hoppe videre nedover til de til slutt ligger så tett som de kan komme, med en plan overflate. Da har de på en måte nådd sitt nullpunkt og vil ikke flytte seg noe mer uten at noen kommer og løfter dem opp. Da vi skulle legge stein, var det viktig at sanda under fikk finne sitt nullpunkt før steinen ble lagt ut. Ellers ville den med tid og stunder greie å komme seg dit og så ville steindekket vårt blitt ugjevnt. Derfor leide vi en såkalt hoppetusse (fint navn), en tung sak med plate under og motor oppå som får den til å hoppe rundt omkring på sanda. Det bråkte og førte forhåpentligvis til at steinene våre ligger der de ligger i mange år.
I kliss våt sand er det heller ingen kapillærbruer, for her er det jo vann over alt og ingen plagsomme overflater mellom vann og luft. Derfor er våt sand like håpløs som tørr sand når det gjelder sandslottbygging.
Lecakuler, sand (strengt tatt heter det subbus når den har så store korn i seg) og betongheller av typen Herregård.
Etter den ekstreme tornadoen som herjet i Oklahoma forrige uke fikk jeg lyst til å skrive om hvordan tornadoer blir til, men så ble jeg altså så fascinert av dette med adiabatisk nedkjøling at jeg ble nødt til å skrive om kakao først. Her kommer altså tornadohistorien.
Jeg har dessverre (?) ingen tornadobilder jeg har tatt selv, så dette bildet er fra Wikipedias side om tornadoer.
Hvordan har det seg egentlig at så mye faenskap kan klumpe seg sammen på en plass i lufta, og fyke rundt og gjøre skade?
Vanligvis er det jo sånn at ting har en tendens til å spre seg utover. Rot, for eksempel. Det er veldig lett å få et gjevnt lag med lego i hele stua, men det krever mer innsats å få den tilbake i kassa. Vind pleier å ha den samme effekten: Har du raket sammen en svær haug med løv og overlater den til seg selv, vil den etterhvert være spredt (for alle vinder!). Vinden kommer ikke og samler sammen løvet for deg. Men når en tornado oppstår er det akkurat som om vinden samler seg på et sted, ikke for å rydde i hagen, men for å gjøre mest mulig ugagn.
Det er egentlig sånne prosesser som gjør planeten vår til det spennende stedet den faktisk er. Hadde alt bare spredt seg utover, hadde jorda vært flat og grå. Noen ganger fungerer heldigvis naturen sånn at en ting på ett sted fører til mer av den samme tingen på det samme stedet. Dette kalles for en selvforsterkende prosess, eller en ustabilitet. Rennende vann er et typisk eksempel. Når vannet har fått begynne å grave ett sted, gjør det at det blir lettere for mer vann å renne akkurat der, så får du gravd bort mer, du får mer vann, og vips har du fått ett nytt elveleie.
For å danne en tornado er vi nødt til å ha en eller flere selvforsterkende prosesser. Vi må også ha en kilde til energi. Hus kan ikke bli ødelagte helt av seg selv.
På jordoverflaten er det nesten alltid sola som står for energien. Når flomvann gjør ødeleggelser har sola først brukt energi på å flytte vann fra havet og høyt opp på land. Det er denne energien vannet kan bruke til å flytte hus når det renner nedover mot havet igjen. Energien som skal brukes i tornadoen ligger lagret i varm, fuktig luft ved bakken. Da lufta lå over Mexicogulfen, brukte sola energi på å rive vannmolekyler løs havoverflaten og sende dem opp i lufta. Dette er energi som kan bli frigjort om vannmolekylene setter seg sammen og blir til flytende vann igjen. Sola har også brukt energi på å varme opp lufta, både da den lå over havet og etter at den flyttet seg nordover og ble liggende over prærien i Oklahoma.
I Oklahoma møtes ofte denne varme, fuktige lufta sørfra med tørr, kjølig luft fra nord. Kald luft er tyngre enn varm luft, så når den kalde lufta flytter seg sørover, sklir den langs bakken og dytter den varme lufta opp.
Når den varme lufta stiger oppover, kommer den etterhvert opp i luft som har mindre trykk enn den selv. Og akkurat som når lufta du blåser med munnen blir kald fordi den utvider seg, bruker denne lufta en del av den varmeenergien den har fått fra sola til å utvide seg og dytte vekk lufta rundt seg, og den blir kaldere. Kald luft har ikke plass til like mye vanndamp i seg som det varm luft har. Når lufta blir avkjølt, begynner vannmolekylene å klumpe seg sammen på ørsmå partikler og bli til vanndråper. Da frigjøres energien som ble brukt til å fordampe vannet over havet, og den energien gjør at lufta blir varmere, igjen. Når den blir varmere, blir den igjen lettere enn lufta rundt seg – og den stiger videre oppover. Den kan selvfølgelig ikke bare stige opp og etterlate seg et tomrom, så lufta lenger ned blir trukket oppover. Dette er altså en selvforsterkende mekanisme. Luft stiger, vanndråper dannes, lufta stiger mer, trekker med seg mer luft, som igjen utvider seg og lager vann og vil stige, og trekker mer, og så videre.
Når vanndråpene som dannes blir store nok vil de begynne å dette ned som regn. Dette vil etterhvert avkjøle lufta og bakken under slik at mekanismen som løfter luft oppover stoppes. Men, om det er litt vind høyt oppe som dytter regnet vekk fra den stigende lufta, vil du få en sirkulasjon der luft stiger opp ett sted, og regn detter ned et annet sted. Er det i tillegg sånn at vinden blåser litt fortere på den ene siden enn den andre, kan dette systemet begynne å rotere. Da blir det omtrent som en snurrebass – har du først fått noe til å begynne å snurre, er det ikke så lett å stoppe det. Og nå kan situasjonen bli virkelig farlig. Luft suges inn fra sidene og oppover, kald luft og regn faller ned på sidene, det hele roterer og flytter seg og kan suge med seg hus, biler, kuer og trær når det farer forbi. Jo mer varm og fuktig luft som er tilgjengelig langs bakken, og jo tørrere og kaldere lufta rundt er, jo lengre kan tornadoen holde på.
Det som gjør tornadoen synlig er vanndråpene som er kondensert i den kalde lufta, akkurat som i en sky. Nederst ser man selvfølgelig også støv som blir virvlet opp.
En ekstra fin kopp med kakao. Den varmer seg selv ved at du lar kalsiumoksid blande seg med vann i et rom i bunnen av koppen. Da dannes det såkalt lesket kalk i en prosess som frigjør masse varme. Se hotbooster.com
Jeg trodde at jeg hadde et greit svar på dette. Men i dag, da jeg prøvde å finne forklaringen på hvordan tornadoer blir til (sammenhengen mellom tornadoer og kakao får vi spare til en annen gang) fant jeg et nytt svar! Kult! Jeg tar det nye svaret først:
DU KAN BLÅSE BÅDE VARM OG KALD LUFT MED MUNNEN.
Prøv selv! Om du har munnen helt åpen er lufta du blåser ut varm. Lager du en bitteliten åpning og blåser lufta gjennom, blir den kald!
Når lufta kommer ut gjennom det lille hullet du har laget, har den høyere trykk enn lufta utenfor. Den kan selvfølgelig ikke fortsette å ha høyere trykk når den kommer ut i det fri. Når det er mindre som dytter på den, vil den ha mere plass. Lufta utvider seg. Når den gjør det, må den dytte bort lufta som står i veien for den. For å dytte noe er du nødt til å bruke litt energi, og denne lufta som utvider seg, gjør det så fort at den ikke rekker å hente noe energi fra omgivelsene. Derfor bruker den av energilageret sitt, nemlig varmen sin. Om den startet med veldig høyt trykk, vil den utvide seg masse, og den ender opp med å bli veldig kald. Du kan prøve selv med å blåse på hånda di mens du gradvis spisser munnen mer og mer. Du vil kjenne at lufta du blåser ut blir kaldere og kaldere. Ganske kult, eller hva? Effekten er enda tydeligere om du prøver med en boks med komprimert luft, eller kanskje en sykkelpumpe.
På denne måten kan vi altså bruke lufta som kommer fra den varme kroppen vår til å få kakao til å bli en god del kaldere enn innsiden av munnen.
Den opprinnelige forklaringen min, som sikkert er en god del av sannheten, var som følger:
Rett over den varme kakaoen, nedi koppen, blir lufta varmet opp. Når lufta ligger stille oppi der, er den ganske dårlig til å flytte varmen videre oppover og bort fra kakaoen. Om vi blåser på koppen, flytter vi den varme lufta vekk og det kommer ny kald luft ned som kan ta med seg mere varme bort. Sånn blir kakaoen kald fortere.
For den som skulle være ekstra interessert, kalles den første mekanismen for adiabatisk avkjøling og den andre for konveksjon.
Problemene med vann oppstår når det blir mye av det, og spesielt når det renner fort. Jo fortere vannet renner, jo vanskeligere er det å stoppe det eller få det til å svinge unna. Når det kommer en mengde vann rennende mot en parkert bil, så kan vannet velge å svinge rundt bilen, eller det kan fortsette rett fram og ta bilen med seg. Om hastigheten til vannet er stor nok, koster det mer energi å svinge unna enn det gjør å ta bilen med seg. Siden naturen er gjerrig velges den billigste løsningen, og bilen får seg en tur nedover elva.
Når det er flom finner ofte vannet nye veier å renne. Kanskje har elva i alle år vært nødt til å svinge rundt en voll. Plutselig er vannstanden blitt høyere, og noe vann finner en vei å renne over toppen av vollen. Det rennende vannet graver med seg litt jord og sand. Da blir det lettere å renne der, og mer vann kommer til. Mer vann, høyere hastighet, og så blir vannet i stand til å ta med seg grusen under i tillegg. Dette forsterker seg til hele elva kommer rennende ned gjennom sentrum og tar med seg alt som står i dens vei.
Elva renner gjennom Kvam sentrum. Foto: Dag W. Grundseth, Aftenposten
Egentlig så pleier ikke vannet å begynne med å grave seg gjennom en demning fra toppen. Tenk deg en demning som består av jord, grus og stein, som holder en mengde med vann bak seg. Trykket er høyest nederst i vannet, og trykket her blir større når vannstanden blir høyere. Det er vanskelig å presse vannet gjennom demningen, men det er ikke umulig. Noen små sprekker og hull går det an å finne veien gjennom. Når trykket bak demningen blir høyt nok, begynner noe vann å piple gjennom nederst i demningen. På utsiden, der vannet kommer ut i det fri, greier det å grave løs litt jord eller sand. Da blir veien for vannet som kommer bak litt kortere, det er altså litt lettere for vannet å komme gjennom, og det gjør at hastigheten kan øke litt. Så graver vannet ut litt til, og gravingen fortsetter, i raskere og raskere tempo. Det som først så ut som uskyldig pipling på utsiden av demningen blir til et hull som utvider seg, fra utsiden, helt til det bryter gjennom og hele demningen kollapser.
Dette er gjerne mekanismen som får veier til å kollapse. Vannet vil fra den ene siden av veien til den andre, og enten hadde det ikke noe rør å renne gjennom, eller så var røret blitt for lite. Da begynner det først å sildre gjennom, og grave med seg mer og mer grovkornet fyllmasse fra den andre siden av veien, helt til det ikke er noe igjen til å holde asfalten oppe og den knekker og faller ned i hullet. Yr.no har lagt ut en fantastisk film som viser hvordan riksveg 3 ved Atna kollapser. Røret som gikk under veien var blitt for lite, og vannet har gravd ut alt så asfalten henger i løse lufta. En sprekk oppstår i asfaltdekket, og den vokser raskere og raskere – og så raser hele veien ned. (mannen med gravemaskin og mobiltelefon ser forbløffende rolig ut.)
For den tid tilbake fikk jeg en oppgave der jeg ble nødt til å lære meg en del om tidevann, noe jeg aldri har hatt noe særlig forhold til. Da lærte jeg mye spennende. Hør bare:
Vi har alle lært at tidevannet skyldes at månen trekker på havene. Månen bruker litt over et døgn på en runde rundt jorda. Men hvor mange ganger har vi høyvann i løpet av et døgn? To! Det er høyvann både på den siden av jorda som vender mot månen, og den som er lengst bort fra månen.
Gravitasjonskraften, som er den kraften som månen trekker på oss med, er mye kraftigere når ting er nære hverandre enn når de er langt fra hverandre. Når månen står et bestemt sted i forhold til jorda, trekker den
mest på vannet på den siden av jorda som vender mot den
litt mindre på selve jorda
og minst på vannet på den siden av jorda som vender bort fra månen.
Dette resulterer i at vannet buler ut mot månen, fordi det blir trukket mot den, men også at det buler vekk fra månen, fordi jorda blir trukket vekk fra vannet. Disse bulene danner to topper i en bølge med bølgelengde som er så stor som halve jordas omkrets, og de beveger seg rundt jorda i takt med månen. Når jorda, sola og månen står på linje gjør effekten fra sola i tillegg til månen at vi får ekstra høyt tidevann, springflo.
Tidevannsforskjell i Bay of Fundy. bilde: Shortlake’s Hobby (flickr)
Den store tidevannsforskjellen i Bay of Fundy har gitt opphav til spesielle fiskemetoder. (Bilde fra Macmillans «Tides», 1966)
Noen steder på jorda, som i Oslofjorden, eller i Middelhavet, er tidevannet ganske kjedelig. Det er nesten ingen forskjell på høyvann og lavvann. Andre steder er forskjellen dramatisk. Det stedet på jorda som har størst forskjell på flo og fjære er Bay of Fundy, på østkysten av Canada. Her er spennet på hele 14,5 meter.
Som sagt er det nesten ikke tidevannsforskjell i Middelhavet. I Atlanterhavet har vi to omtrent like høyvann i døgnet, mens i Stillehavet har man en høy flo etterfulgt av en lavere flo. Vi kan forstå dette ved å tenke på verdenshavene som bøtter av forskjellig størrelse. Når du bærer en bøtte full av vann, gjelder det å unngå at det begynner å skvalpe. Svinger du på bøtta i akkurat feil takt, vil bølgen i bøtta forsterkes og vannet skvalper ut over sidene. Da har du truffet bøttas egenfrekvens. Tilfeldigvis er det sånn at Stillehavet har en egenfrekvens på omtrent et døgn, slik at annenhver flo forsterkes. Atlanterhavet er halvparten så stort, og liker bedre svingninger på et halvt døgn. Derfor blir begge tidevannene like store. Egenfrekvensen til Middelhavet passer ikke med tidevannet i det hele tatt, så ingenting forsterkes og vannet holder seg ganske flatt. (Dette ble en ulempe for romerne da de kom med galeiene sine og skulle innta de britiske øyer. Innbyggerne der kunne dra nytte av den store tidevannsforskjellen som romerne ikke hadde noen erfaring med.)
Kartet under er lånt herfra.
Det viser flere fascinerende ting:
– Hvor tidevannsforskjellen er stor (røde farger) og hvor den er lav (blå farger)
– De hvite linjene er områder som alltid har høyvann på samme tid. Man kan tenke seg at den hvite linja viser hvor toppen av tidevannbølgen befinner seg på ett bestemt tidspunkt. Tidsforskjellen mellom hver linje er en time.
– På grunn av jordrotasjonen beveger tidevannsbølgen seg rundt noe som kalles amfidromiske punkter. Det er punktene der de hvite linjene møtes. I disse punktene er det konstant høyvann.
Jeg er heldig som jobber sammen med geologer, for de har lært meg mye som gjør hverdagen mer interessant. Det er jo alltids stein å se på. Se på denne, for eksempel:
Fantastisk! Alle stripene i steinen har blitt helt krøllete! Små bølger og store bølger og forskjellige retninger. Også stein som er så hardt. Her må det ha hendt noe stort.
Det er godt jeg har forskere noen kontorer bortenfor som jobber hardt med å forstå hvordan folding av stein foregår.
Hovedprinsippet bak foldingen er ganske greit å forstå. Jordskorpa består av forskjellige plater som beveger seg i ulike retninger. Noen ganger kolliderer to kontinenter med hverandre. Om to biler frontkolliderer i stor hastighet, vil stålplatene i bilen krølle seg sammen. Kontinenter beveger seg ikke fort, men til gjengjeld er de fryktelig store og tunge. Derfor vil de folde seg når de støter sammen, slik som bilene.
Fjellene i Himalaya er svimlende høye fordi India kræsjer med Eurasia. Akkurat nå. De norske fjellene var kanskje enda høyere en gang, da Grønland og Norge kolliderte. Nå har vi bare restene igjen.
På kjøkkenet har jeg en svamp til å vaske med. Den er stripete. Om jeg klemmer sammen svampen i lengderetningen, vil den bøye seg – og alle stripene bøyer seg sammen. De svinger seg ved siden av hverandre som kjørefeltene på en amerikansk motorvei.
Før Grønland kom og dultet til Norge, lå nok de hvite og svarte lagene i denne steinen pent og rett over hverandre. Nå er de krøllet hit og dit. Den stripete steinen har altså ikke bøyd seg på samme måte som svampen min. Hvordan skjedde dette?
Geologer er vant til å tenke på ting som skjer over veldig, veldig lang tid, og om du bare har god nok tid, så er stein flytende. Det er jo flere andre ting som trenger litt tid på seg til å flyte. Honning kan trenge alt for lang tid til å dryppe av skjea og ned i teen. Vann, derimot, renner som bare det. Matolje ligger et sted i mellom.
Tenk deg at du har et lag med noe som er veldig treigtflytende inne i en blokk av noe annet som flyter lettere, og klemmer hele blokken sammen. Det treige laget i midten får kanskje ikke tid til å flyte, slik at det bøyer seg som en plate, mens stoffet som omgir det flyter unna for å gi plass. Det er dette som har skjedd i steinen. De fine mønstrene blir til fordi de forskjellige lagene har litt forskjellige egenskaper.
Siden stein er så treigtflytende at det kan ta tusener av år å få den til å gjøre noe som helst, er det ikke så lett å vite hvor treigtflytende den faktisk er, eller å gjøre eksperimenter for å se hva slags foldemønstre man kan få av forskjellig typer stein. Derfor lager geologkollegene mine liksomsteiner på datamaskinene sine, og ser på hva slags mønstre man kan få ut i fra forskjellige sammensetninger og dyttehastigheter. Målet er å kunne forstå litt mer av hva de fine steinene har å fortelle oss om jordas historie.
(Om du vil stirre mer på den fine steinen på bildet, finner du den i en mur på Kronprinsesse Märthas plass like ved Rådhuset i Oslo.)
*****************************
Rettelse: Jeg vet ikke om steinen på bildet var involvert i kollisjonen mellom Norge og Grønland! Jeg hadde egentlig en annen stein i tankene (fra Jotunheimen), men byttet bilde i siste liten fordi jeg ikke var så fornøyd med kvaliteten på det jeg hadde. Så endte jeg opp med denne bygningssteinen som kan være fra hvor som helst. Fryktelig uvitenskapelig, selvfølgelig!
Jeg er mamma og jeg blogger, så i dag tar jeg for meg et skikkelig mammabloggtema. Hva er det egentlig som foregår der inne i vaskemaskinen?
Anja Røyne 
