PDF Elektřina přímo z tepla

Transkript

WWW.TRETIPOL.CZ
TŘÍPÓL | Červen 2010
Třetí elektronický ročník | Časopis pro studenty | Zdarma
MAGAZÍN PLNÝ POZITIVNÍ ENERGIE
VÝZKUMY
PŘENOSNÁ ČERNÁ DÍRA
ELEKŘINA Z TEPLA
ELEKTŘINA Z POUŠTĚ
POMERANČOVÝ OHŇOSTROJ
TÉMA ČÍSLA
třípól | www.tretipol.cz
OBSAH
2Tajemství CO2 – film ve vaší škole
Každý výzkumníkem
3Robotomie
3Přenosná černá díra
4Život se sopkou
6Sláma pod kotel, ale i do nádrže auta
8Elektřina z pouště
9Tichý a spolehlivý
10Elektřina přímo z tepla
12Sluneční družice SDO najíždí na plný
výkon
14Oosterschelde
16Logaritmické pravítko neboli
logáro
18ITER jako živý
19Island, Island, Island…
20Pomerančový ohňostroj
Robot žere slimáky!
Tajemství CO 2
film ve vaší škole
Je CO2 přítel nebo nepřítel? Umíte si vyrobit
Každý výzkumníkem
Zkoumání světa kolem nás je lidskou přirozenos‑
A druhým jsou archivní zápisy z našeho zámku.
tí, provází nás od narození a ani nemusíme být
V předminulém století tam co dva roky najdeme zá‑
profesionálními vědci. Já teď například zkoumám
pis: „Řeka se rozvodnila a zaplavila obec. Vrchnost
klimatické změny. Říkáte si, že to je móda
věnovala peníze postiženým občanům, aby si mohli
posledních let? Není, jen se o tom teď víc píše
postavit nové domy." Po několika stejných zápisech
a mluví. Ke svému výzkumu používám dva nástro‑
tam pak jednoho roku najdeme změnu: „Řeka se
je: mozek, resp. vzpomínky: jaké byly zimy, když
rozvodnila a zaplavila obec. Vrchnost odmítla dát
jsem byla malá? Jak často pršelo v květnu? Jak se
peníze těm, kteří si chtěli postavit dům na stejném
střídala období (vždy několikaletá), kdy bylo víc
místě a věnovala je jen těm, kteří slíbili, že si nový
teplo nebo víc zima po většinu roku? Kolik jsem
dům postaví na kopci." Vyzkoumáno.
zažila povodní?
Marie Dufková
SOUTĚŽ
Výherce soutěžní otázky
z posledního 3pólu!
CO2 doma v kuchyni? Víte, které plyny způsobují
A nová otázka?
Je Slunce na obloze tam,
kde ho vidíme?
skleníkový efekt? Co bude po zapálení explodo‑
Gratulujeme vítězi, panu Aleši Jílkovi z Brna,
vat bouřlivěji – balonek naplněný vodíkem nebo
který jako první správně zodpověděl otázku z po‑
Své odpovědi formulujte jako odborné zdůvodně‑
kyslíkem? Myslíte, že je možné snížit výskyt
sledního vydání 3pólu, a to proč voda hasí oheň.
ní, nikoli jako odpověď typu ano‑ne. Na nejrych‑
lejšího odesilatele správné odpovědi čeká dárek
uhlíku na Zemi?
Na cestu za tajemstvím CO2 vás zve Michael
Správná odpověď zní: Vzniklá vodní pára se
od Skupiny ČEZ!
Londesborough, známý popularizátor vědy
rozpíná a vytlačuje z prostoru hoření vzduch,
Odpovědi posílejte na: [email protected]
a techniky. Film dlouhý 35 minut se hodí nejen
bez kyslíku pak hoření ustává. Voda navíc sni‑
do hodin chemie, ale i angličtiny, výchovy k ob‑
žuje teplotu. Pan Aleš přidal ještě vlastní postřeh
čanství a do projektového vyučování.
ze svého pracoviště: „Hasicí zařízení na našem
Film vznikl ve spolupráci British Council a Ob‑
sále se servery je založeno na mlze z deminerali‑
čanského sdružení ADETO za sponzorské podpory
zované vody, která by v případě požáru byla hnána
ČEZ, programu MŽP Zelená úsporám a dalších
přímo na postižený server. Zajímavé a čisté řešení,
partnerů. Do škol jej na přelomu března a dubna
které nezaneřádí okolní elektroniku.“
2010 začal zdarma zasílat British Council.
Gratulujeme a posíláme dárek.
Bližší informace: [email protected]
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.: 257 327 239, fax: 257 327 239
e‑mail: [email protected] | web: www.tretipol.cz | kopírování a šíření pro účely vzdělávání dovoleno | za správnost příspěvků ručí autoři
2
Březen 2010
Robotomie
Chcete vědět, kolik IBM superser‑
verů 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?
jímavých 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 simulá‑
toru 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 ro‑
botů. Robotická laboratoř Akademie věd ČR připraví
organizovaným skupinám z pražských středních škol
dozvědí řadu zajímavých informací o robotech, ale
společný projekt MFF UK, Akademie věd a ne‑
budou si je moci i sami naprogramovat.
vládní organizace Generation Europe. Projekt je
financován z prostředků Evropského sociálního
3(autor
3
Helena Dufková, [email protected])
půldenní program, ve kterém se studenti nejenom
Toto a ještě mnohem víc vám nabízí Robotomie,
Neváhejte a napište na [email protected]
a objednejte si robotomii ještě dnes!
fondu a rozpočtu hl. m. Prahy v rámci Operační‑
Edita Bromová
ho 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 za‑
,WWW
www.robotomie.cz
www.robotomie.cz/?q=trenink
Přenosná černá díra
Čínští vědci Qiang Chen a Tie Jun Cui
z Jihovýchodní univerzity v Nanjingu
vytvořili černou díru, která beze zbyt‑
ku pohlcuje světlo a přitom se vejde
do kapsy.
Vesmírní obři
Kosmické černé díry jsou tělesa o hmotnosti až
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 tvo‑
řena 20 kruhy jiných typů rezonátorů, které přemění
elektromagnetické záření na teplo, takže paprsek,
který dopadl na černou díru, už nikdy nevyjde ven.
milionů Sluncí, která svou ohromnou gravitací
Černé díry do každé rodiny!
zakřivují časoprostor kolem sebe. Vše, co se k nim
Zařízení zatím funguje pouze pro mikrovlny, ale vědci
neopatrně přiblíží, je odsouzeno do černé díry
doufají, že již brzy vytvoří malou černou díru pohl‑
spadnout. Dokonce ani světlo není dostatečně
cující i viditelné světlo. To je podstatně náročnější,
rychlé, aby dokázalo z gravitační pasti uniknout
protože viditelné světlo má kratší vlnovou délku
a je beze zbytku pohlceno.
a komponenty metamateriálu tedy budou muset být
Metamateriály
úměrně menší. V případě úspěchu by se ale mohlo
jednat o zajímavý způsob, jak těžit ze slunečního
Umělá černá díra ze všech těchto vlastností napo‑
záření energii. Kapesní černé díry by fungovaly jako
dobuje pouze pohlcování světla. Jedná se o kotou‑
čočky, které by světlo koncentrovaly a rovnou měnily
ček o průměru pouhých 22 cm, takže ji lze opravdu
na teplo, případně by ho soustředily na solární
nosit v kapse, a její gravitace není větší než gravi‑
článek. Pro tepelné solární elektrárny je zatím třeba
tace vaší peněženky. Zvláštní vlastnosti přenosné
budovat obří parabolická zrcadla, která záření koncen‑
černé díry způsobují tzv. metamateriály, ze kterých
trují. Plocha pokrytá černými děrami by je dokázala
je vyrobena. Jedná se o drobné prvky uspořádané
efektivně nahradit. Zařízení by se mohlo uplatnit
do určitého vzoru, které svým společným vlivem
i v místech, kde je intenzita slunečního svitu slabá.
na elektromagnetickou vlnu způsobují, že světelný
3Jak
3 padá světlo do umělé černé díry
Edita Bromová
paprsek cestuje metamateriálem po zvláštní dráze.
Metamateriály mohou tvořit „neviditelný plášť“,
,WWW
protože světlo objekt v tomto plášti zabalený obe‑
www.newscientist.com/article/dn17980‑first‑
jde, nebo naopak velmi tenkou čočku, která bude
black‑hole‑for‑light‑created‑on‑earth.html
soustřeďovat paprsky do jednoho bodu.
3Umělá
3
černá díra fungující pro mikrovlnné záření
3
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 2010. Přitom
neudělala nic jiného, než
akci pro všechny sopky
charakteristickou. Vybuchla.
Jak vypadá Eyjafjallajökull
vyletěl až do výšky 11 kilometrů. S proměnlivou
prostředí mění na tekuté sklo, které povléká kom‑
Stratovulkán Eyjafjallajökull leží pod stejnojmen‑
intenzitou pokračují erupce sopky i nadále.
ponenty motoru a může je poškodit. Tvrdý popel
ným ledovcem na jihu Islandu. Má nadmořskou výš‑
Co je zač sopečný popel
Již od poslední doby ledové je poměrně aktivní,
Zatímco láva a záplavy z tajícího ledovce působí
její erupce mají většinou explozivní charakter a na‑
problémy jen Islanďanům, popel obtěžuje polovinu
Sopečný popel je nerozpustný ve vodě a po na‑
posledy si pořádně zasoptila v letech 1821‑1823.
zeměkoule. Veškerý materiál, který vyvrhuje sopka
močení vytváří jemné bahno, které se po zaschnutí
částečky se dostanou přes běžné filtry do letadla
a ohrožují ventilaci i elektronické systémy.
do vzduchu, se obecně nazývá tefra. Jedná se o ob‑
mění v hmotu podobnou betonu. Střetnutí s vlhkým
zlomu. Díky tomu je jedním z nejaktivnějších
jekty nejrůznější velikosti – od kusů magmatu zva‑
popelem je tedy pro letadlo velmi riskantní.
sopečných míst na Zemi – hostí kolem 30 činných
ných sopečné pumy až po stále jemnější a jemnější
sopek. Po celé Zemi dochází každoročně k několika
popel. Vybuchne‑li sopka pod ledovcem, dochází
Do sopečného popela nelétejte
sopečným výbuchům, ale většinou nepředstavují
k prudkému ochlazení malých kousků lávy a vzniká
Roku 1982 vlétl Boeing 747 do mraku sopečného
žádné globálnější ohrožení. Ovšem když se letos
velké množství drobounkých a velmi ostrohranných
popela vyvrženého indonéskou sopkou Galunggung
probudila k životu Eyjafjallajökull, zasáhla do živo‑
skleněných částeček. Průměr částic vyvrhova‑
a následně mu zhasly všechny čtyři motory. Letadlo
ta obyvatel mnoha států, a to nejen v Evropě.
ných Eyjafjallajökull se pohybuje v desítkách až
se z výšky 11 kilometrů začalo snášet k mořské
stovkách μm. Dále se do vzduchu dostává velké
hladině. Naštěstí v necelých 4 kilometrech proud
množství sloučenin fluoru (fluorovodík, fluorid
vzduchu vymetl část popela z motorů a ty znovu
V prosinci 2009 zaznamenali seismologové sérii
křemičitý – v květnu bylo v přepočtu 850 mg fluoru
naskočily, takže Boeing mohl nakonec bezpečně
drobných zemětřesení v okolí sopky a v hloubce
v 1 kg vzduchu) a oxidů síry. Když se popel dostane
nouzově přistát. Od počátku 80. let bylo zazname‑
pod vulkánem, která měla většinou intenzitu 1. až
do troposféry, částečky tam vydrží maximálně ně‑
náno asi sto podobných incidentů, přičemž jen díky
2. stupně Richterovy škály. Otřesy neustávaly a byly
kolik dní, pak je déšť vymyje. Ve stratosféře vydrží
velké náhodě nikdy nedošlo ke ztrátám na životech.
stále četnější a silnější. Od 3. do 5. března 2010
pár měsíců a během té doby je mohou větry roznést
naměřili přes 3000 drobných otřesů. V únoru 2010
po celé Zemi.
Ostrov Island se nachází na konci atlantického
Výbuch v roce 2010
se navíc začala zdvihat zemská kůra, což byl jasný
Popel vyvrhovaný Eyjafjallajökull je pro letadla
obzvláště nebezpečný. Jakmile se dostal nad
Evropu, byl uzavřen letový prostor a byly zrušeny
důkaz, že se nahoru tlačí magma a sopka se chystá
Hrozba pro živočichy i letadla
vybuchnout. Eyjafjallajökull tak učinila 20. března.
Sopečný popel může představovat hned několik
K fontánovitému výronu lávy došlo 8 km od hlav‑
způsobů ohrožení. Vysoká koncentrace fluoridů
ního kráteru v oblasti, kde se nenachází ledovec.
vede k fluoridové otravě (fluoróze), kterou mohou
Sopečná ekonomická krize
Erupce byla slabší, než geologové očekávali a po ní
trpět lidé i zvířata. Projevuje se hlavně deforma‑
Drobné částečky popela mohou citlivým lidem
se sopka částečně zklidnila, aby pak 14. dubna
cemi kostry.
způsobit dýchací obtíže a popel v atmosféře vytváří
vybuchla v hlavním kráteru s dvacetkrát větší
4
může dále poškrábat trup i okna kokpitu, jemné
ku 1666 metrů a kráter o průměru 3 až 4 kilometry.
Popel a aerosoly kyseliny sírové v atmosféře před‑
tisíce letů. Bylo to vůbec poprvé, co byla takovým
způsobem letecká doprava omezena.
hezké západy Slunce. To však není jediný způsob,
silou. Erupce roztavila část ledovce, který zakrývá
stavují vážné nebezpečí pro letadla. Popel se skládá
jakým sopka ovlivňuje naše životy. Uzavření letec‑
kráter, a způsobila prudké záplavy, pro které mají
hlavně z křemičitanů, které tají při asi 1100 stup‑
kého prostoru způsobilo vážné ekonomické problé‑
Islanďané označení jökulhlaup. Kromě toho vyvrhla
ních, ovšem v leteckém motoru je při normálním
my. Pro Českou republiku se ztráty jen za duben
do vzduchu značné množství popela, jehož oblak
tahu teplota cca 1400 stupňů. Popel se v takovém
vyšplhaly na 700 milionů Kč, přičemž tratili hlavně
Červen 2010
3 Foto: Olivier Vandeginste
3 Foto: Olivier Vandeginste
Rejkjavík
Eyjafjallajőkull
hoteliéři, letecké společnosti a cestovní kanceláře.
Výbuch Eyjafjallajökull je zatím malý a měřitelný
Po celém světě se denní ztráty leteckých společ‑
vliv na počasí by mít neměl. Naposledy ovšem sop‑
ností odhadují na 250 milionů USD. Kromě lidí se
ka soptila tři roky, takže charakter výbuchů se může
zpožďují i dodávky materiálu, byla zničena i řada
změnit a vývoj situace zatím nikdo neumí předvídat
zásilek zboží podléhajícího rychlé zkáze a to způ‑
ani na den dopředu.
sobilo ztráty obchodníkům po celém světě. Pokud
by uzavření letového prostoru nad Evropou trvalo
Katla
déle, mělo by velmi nepříznivý dopad na ekonomiku
Dvacet pět kilometrů od Eyjafjallajökull se pod
a prohloubilo by již existující hospodářskou krizi.
ledovcovým příkrovem nachází podstatně větší
Je zde navíc nenulové riziko, že by se k životu
vulkán Katla. Vyznačuje se velkým magmatic‑
mohla probudit podstatně větší sopka Katla. Taková
kým krbem a kráterem o průměru 10 kilometrů.
erupce by již mohla mít vliv na klima a následně
K její erupci dochází běžně vždy za 40 až 80 let,
na zemědělství a tím na hospodářský růst celé Evro‑
přičemž naposledy soptila v roce 1918. Od roku
py. Jediným, kdo by na celé situaci pravděpodobně
1999 jeví Katla jisté známky neklidu a od erupce
vydělal, by zřejmě byli prodejci pohonných hmot
Eyjafjallajökull je pod bedlivým dohledem, i když
a majitelé jiné než letecké dopravy.
zatím nic nenasvědčuje tomu, že by se chystala
Bude Eyjafjallajökull platit
emisní povolenky?
3 Foto: Marco Fulle
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
Erupce sopky vypustí do stratosféry kromě popela
i celosvětové klima. K obavám jsou vážné důvody –
a CO2 velké množství oxidu sírového, který se zde
pokaždé, když vybuchla Eyjafjallajökull, následovala
mění na aerosoly kyseliny sírové a v této formě
krátce poté i erupce Katly.
může ve stratosféře vydržet několik let. Aerosoly
Edita Bromová
pohlcují teplo vyzařované Zemí a rozptylují sluneční
3Podzemí
3
sopek Eyjafjallajökull a Katla
záření. Když roku 1991 vybuchla sopka Pinatubo
a uvolnila přes 20 milionů tun oxidu síry, měla mě‑
řitelný 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 výraz‑
né ochlazení v Evropě i Americe a sucho v Africe.
Navíc byla část Evropy zasažena chemicky agresiv‑
ními dešti. Historikové se domnívají, že výsledná
neúroda a hladomor byly jedním z faktorů, které
podnítily vznik Velké francouzské revoluce.
,WWW
Islandský meteorologický institut
en.vedur.is
Správa evropského letového provozu
www.eurocontrol.int
Všechno, co jste chtěli vědět
o Eyjafjallajökull
www.evropusamvinna.is/page/ies_
Eyjafjallajokull_eruption
3Částečka
3
sopečného popela
5
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.
S
láma obilnin nebo olejnin má pro energetické
využití řadu předpokladů. Vzniká jako „vedlej‑
ší produkt“ při pěstování obilí pro potravinář‑
6
Navíc ne všichni slámu dále efektivně využívají, ze‑
už u nás není příliš často vidět zapalování slámy
jména pokud neprovozují živočišnou výrobu a sláma
po sklizni přímo na poli.
pak není základem statkových hnojiv.
Z hlediska energetického využití slámy jsou
Ze slámy se dají vyrábět i topné brikety s něko‑
likacentimetrovým průměrem, což však není ten
vyvinuta zařízení pro efektivní a emisně šetrné
nejefektivnější způsob jejího energetického využití.
spalování s vysokou účinností – od „farmář‑
I po náročném lisování mají brikety ze slámy menší
ských“ zařízení s výkonem od desítek kW až
soudržnost, než například peletky (granule) z pilin.
po kombinované jednotky pro výrobu elektrické
Brikety ze slámy více reagují na změny vzdušné
energie a tepla v řádech desítek MW, která jsou
vlhkosti a nesvědčí jim manipulace a doprava. Ener‑
schopna i několikadenního zcela automatického
getická hodnota slámy je porovnatelná s energetic‑
bezobslužného provozu. Ideální je využívat slámu
kou hodnotou průměrného hnědého uhlí, přičemž
co možná nejblíže místu původu a užití – tedy
je při jejím spalováním uvolňován jen „aktuální“
na farmách, v obcích nebo v lokálních komunálních
kysličník uhličitý s rychlým koloběhem z atmosféry
výtopnách, popř. i v kombinovaných jednotkách se
do rostlinné produkce a zpět, zatímco spalováním
současnou produkcí tepla i elektrické energie.
fosilních paliv jsou uvolňovány miliony tun CO2
Z pole přímo pod kotel
dosud bezpečně deponované v klasických palivech.
Sláma má i nižší obsah nespalitelného zbytku
ské i krmné využití, nebo při produkci olejnatých se‑
Pokud není sláma současně se sklizní obilniny či
(popela), což představuje koncentrát minerálů, které
men (u nás především řepky) pro lisování a extrakci
řepky přídavným zařízením na sklízecí mlátičce
lze vrátit jako hnojivo zpět na pole.
olejů. Sláma nezabírá další mimořádnou plochu
(kombajnu) drcena a rozmetána na plochu, následu‑
a neomezuje tím nijak potravinářskou produkci.
je její lisování do hranatých nebo válcových balíků
Tolik teorie. Jaká je praxe?
Její sklizeň probíhá současně se sklizní hlavního
různých rozměrů, její odvoz z pole a uskladnění
U nás jsou malé faremní kotelny, jaké využívají
produktu a potřebnou techniku mají k dispozici jak
do stohů; ty občas podlehnou přírodním procesům
farmáři především v Dánsku, Švédsku nebo v Ně‑
pěstitelé, tak provozovatelé sklizňových služeb.
nebo i z příčin ne vždy definovaných shoří. Naštěstí
mecku, takřka neznámé. Bývají instalovány pod
Červen 2010
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 dohoře‑
ní a utlumení ventilace se otevře čelo spalovacího
prostoru a po vsunutí dalšího balíku a uzavření to‑
peniště se znovu vhání vzduch. Obsluhu už někteří
výrobci zjednodušili dálkovým ovládáním čelních
dveří spalovacího prostoru a ventilace přímo z kabi‑
ny traktoru.
Teplo i elektřina pro obce
a města
3Bioenergetické
3
centrum Roštín – přísun slámy
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 energetic‑
kých systémech. V České republice má nejvýkonněj‑
ší 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 energe‑
tický výkon zařízení, které bylo uvedeno do provozu
roku 2001 v areálu teplárny a elektrárny na před‑
městí dánského hlavního města Kodaň. Samostatný
kotel na spalování obřích balíků slámy (1,2 ×
1,2 × 2 m) dodává za hodinu 144 tun páry s nad‑
kritickými parametry (tlak 310 bar, teplota 583 OC),
na výstupu z turbín a generátorů pak 50 MJ/s tepla
a 35 MW elektrického výkonu. Kotel je největší své‑
ho druhu na světě, je vysoký 25 metrů a spálí 26,5
tun slámy za hodinu. Roční spotřebu 150–160 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 teo‑
3kotel
3
na malé balíky slámy
rie a laboratorní poloprovozy jako první v Evropě
až Dánové.
V listopadu 2009 byla v Kalundborgu, přístavním
E‑85 pro auta. Proces efektivní přeměny ligninu
používalo začátkem prosince 2009 celkem 40 li‑
městě asi 100 km západně od Kodaně, zprovozněna
obsaženého ve slámě na bioethanol je umožněn
muzin Volvo V70 a S80 při kodaňském klimatickém
dánská linka na výrobu 5,4 milionů litrů bioethano‑
novým enzymem, který je produktem další dánské
summitu. Tankovaly nedaleko kodaňského kon‑
lu ročně, která k tomu spotřebuje 30 tis. tun obilné
biotechnologické firmy Novozymes. Linka v Ka‑
gresového centra, kde nebylo možné přehlédnout
slámy. Linka navíc vyrobí 13 tisíc tun topných
lundborgu s hodnotou investice 80 milionů USD je
výstižný billboard znázorňující „tankování“ dánské
pelet s výhřevností uhlí a 11 tisíc tun melasy jako
výsledkem pilotního projektu. Průmyslové linky by
slámy do nádrže osobního automobilu.
doplňku krmiv pro skot. Bioethanol bude sloužit
pak mohly být až desetkrát výkonnější.
v 85% zastoupení ve směsi s benzinem jako palivo
Palivo s 85 % bioethanolu pocházejícího ze slámy
Břetislav Koč
Foto: Autor
7
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?
ným rozpočtem 400 miliard eur (1013 Kč)
A
na Sahaře, již funguje v Kalifornii a ve Španělsku.
zdroj elektřiny. Zcela jistě také projekt prospěje
chce postavit síť tepelných slunečních
Španělská elektrárna Andasol má instalovaný výkon
firmám, které se budou výstavbou elektráren zabý‑
elektráren v zemích Severní Afriky a Arabského po‑
50 MW a celá elektrárna zabírá plochu 200 hektarů.
vat. Jestli se podaří dosáhnout mírového soužití
loostrova. Vzniklou energií budou zásobovány nejen
Teplo, které nashromáždí přes den, je uchovává‑
všech národů, zajištění bezpečnosti dodávek
zmíněné země, ale i velká část Evropy. Projekt před‑
no pomocí roztavených solí, takže elektrárna je
z politicky ne zcela stabilních zemí do Evropy
pokládá, že do roku 2050 bude ze Slunce vyrábět
schopna dodávat elektřinu až 7,5 hodiny po západu
a společného využívání čisté sluneční energie,
100 GW, čímž pokryje 15 % spotřeby Evropské unie.
Slunce. Její výstavba přišla na 310 milionů Eur
zatím není zcela jasné.
Rozpočet zahrnuje i výstavbu nového vedení, kte‑
(8.10 9 Kč) a roční produkce elektřiny činí kolem
rým se elektřina do Evropy dovede. Dvacet kabelů,
179 GWh. Pro srovnání, česká jaderná elektrárna
mbiciózní projekt Desertec s předpokláda‑
Typ, který hodlá projekt Desertec vystavět
každý o přenosovém výkonu 5 GW, bude stát celkem
Temelín stála cca 4 miliardy eur (10 11 Kč), ale
45 miliard eur (1012 Kč).
zato má výkon 2000 MW a ročně vyprodukuje
Tepelné solární elektrárny
12 000 GWh elektřiny.
Tepelná sluneční elektrárna za pomoci zrcadel
Přenosové ztráty
soustřeďuje záření na kolektor, ve kterém zahřívá
Jedním z důvodů, proč zatím nebyla sluneční
topné médium. To dále ohřívá vodu, která se mění
energie z pouští masivně využívána, je prostý fakt,
na páru, která roztáčí turbínu a ta generátor, který
že na Sahaře bydlí jen velmi málo odběratelů a při
vyrábí elektřinu. Zrcadla mohou být snadno vyrábě‑
přenosu na velké vzdálenosti dochází k masivním
na i nahrazována, technická část s turbínou se ale
přenosovým ztrátám. Při vedení střídavého proudu
neobejde bez péče vyškolených techniků a inženýrů
nelze ztrátám zabránit a proto bývá výhodnější
a bez vodního hospodářství.
stavět elektrárnu co nejblíže spotřebiteli. Aby se
sluneční elektrárny postaví, neboť tak získají další
Edita Bromová
,,WWW
»» www.desertec.org
»» www.desertec.org/fileadmin/downloads/
DESERTEC_RedPaper_2nd_en.pdf
»» www.desertec.org/fileadmin/downloads/
DESERTEC‑WhiteBook_en_small.pdf
»» www.abb.com/hvdc
»» ludb.clui.org/ex/i/CA9679
»» solarpaces.org/Tasks/Task1/andasol.htm
elektrárny v poušti vyplatily, je třeba spojit je s Ev‑
ropou novým typem vedení, které má ztráty pod‑
statně nižší. Jedná se o vedení se stejnosměrným
proudem (High Voltage Direct Current, HVDC), které
má ztráty kolem 5 % na 1 500 km. Tento typ vedení
potřebuje speciální převaděče mezi střídavým
a stejnosměrným proudem, proto se finančně vypla‑
tí jen při přenosech na větší vzdálenosti. V Evropě
je takto spojeno například Norsko s Nizozemskem,
vedení délky 580 km stálo 600 milionů eur.
3Solární
3
tepelná elektrárna Andasol ve Španělsku
Evropa závislá na Africe?
Projekt Desertec je velká a smělá myšlenka.
Nepochybně z ní budou těžit země, ve kterých se
8
3Mapa
3
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.
Červen 2010
Tichý
3Dobový
3
nákres Lenoirova plynového motoru
a spolehlivý
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.
stále na paměti, že šlo o motory stabilní, ideální
dal jej zabudovat do nového člunu a s ním se pak
pro použití v řemeslnických dílnách, ale bez pevné‑
proháněl po Seině.
ho přívodu plynu „mrtvé“.
Ta skutečně geniální myšlenka napadla Lenoira
A ještě...
v roce 1862, kdy svůj původní patent rozšířil o
Před 110 lety zemřel i další průkopník posléze vel‑
dodatek „aby plyn mohl býti nahrazen parami
mi rozvinutého oboru a vlastně pouhý amatér. Ame‑
vodíku, petroleje a jiných paliv“. Přidal k motoru
rický duchovní Hannibal Williston Goodwin (1822 –
Lenoir se vyučil emailérem a údajně si přivydělával
jednoduchý karburátor, umístil jej do vozu a v roce
1900) si v roce 1887 dal patentovat metodu výroby
i jako číšník. Svým založením však byl vynálezcem,
1863 se první automobil s výbušným motorem (s
svitkového filmu – vrstvu želatiny s bromidem
tím klasickým a všestranným, jací v 19. století
petrolejem jako palivem) vydal na cestu z Paříže do
stříbrným na celuloidovém pásu. Obrovský rozmach
přetvářeli svými objevy svět. Už v roce 1847 objevil
Joinville-le-Pont a zpět. Celkem tříhodinová jízda
fotografie „předdigitální“ éry mohl nastat.
novou metodu pro upevnění emailu na hodinkách či
dopadla úspěšně, ale Lenoir v dalších pokusech
jiných ozdobných předmětech, pak jej však zaujala
nepokračoval – budoucnost svého motoru viděl
železnice, pro kterou roku 1855 zkonstruoval
spíše na člunech a lodích než v těžkých vozech
elektrickou brzdu a rok na to elektrický signální
na špatných silnicích. Řadu lodí pak také svým
systém. To byl ovšem teprve začátek. Abychom
motorem vybavil.
Tichý a spolehlivý
ukázali jeho všestrannost, přeskočme něco přes dvě
V roce 1883 zkonstruoval Lenoir jednoválcový
desítky let, v nichž Lenoir získal mj. za své zásluhy
čtyřdobý výbušný motor, který měl mj. i mnohem
ve válce prusko-francouzské (1870/1871) francouz‑
příznivější spotřebu. Přestože byl vlastně velmi
ské občanství, a připomeňme si, že roku 1881 byl
plodným a úspěšným vynálezcem, nezbohatl,
vyznamenán řádem čestné legie – za svůj vynález
naopak od chudoby jej zachránila jen malá renta,
z oboru telegrafie.
kterou mu vyplácela Compagnie Parisienne du Gaz.
Plynový motor
V roce 1859 získal Lenoir patent na výbušný motor
poháněný svítiplynem a spoluzaložil obchodní
Pavel Augusta
3nákres
3
Lenoirova dvoutaktního motoru
Objevitel, který stál na začátku éry nejrozšířeněj‑
šího dopravního prostředku lidské historie, zemřel
nakonec v ústraní a takřka zapomenut.
společnost Société des Moteurs Lenoir, která jeho
Vskutku spolehlivý
motory začala vyrábět. Následujícího roku doplnil
O kvalitách Lenoirova motoru svědčí i následující
patent o elektrické zapalování. Netrvalo dlouho a
příběh. Na námořní výstavě v Le Havru roku 1887
objevil se vážný konkurent, německý obchodník
byl jednou z atrakcí člun Lenoir, vybavený vyná‑
Nikolaus August Otto (1832–1891) s podobným
lezcovým lodním motorem. Po výstavě člun zmizel,
motorem, který měl navíc podstatně nižší spotřebu
až ho náhodou vylovil bagr čistící přístav. Trosky
plynu. Tuto nevýhodu vyrovnávaly Lenoirovy motory
poslali do loděnice v Paříži, kde si jich všiml syn
mnohem tišším chodem a spolehlivostí. Je však mít
majitele loděnic, student techniky. Motor vyčistil,
9
Elektřina
přímo z tepla
3Autor
3
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 v teplotním gradientu (obr. 2). Peltierův jev spo‑
zatímco na druhém se pohlcuje. Chlazení jednoho
Je známo, že elektrický proud I procházející
čívá v teplotních a tepelných změnách na spojích
spoje a zahřívání druhého je způsobeno rozdílem
vodičem o odporu R v něm vytváří teplo s vý‑
dvou různých vodivých materiálů. Pokud smyčkou
středních energií volných nosičů proudu v materiá‑
konem W = RI2, tzv. Joulovo teplo. To nás však
zobrazenou na obr. 3 teče proud (např. když ji při‑
lech tvořících spoj. Peltierův jev může tedy vznikat
dále zajímat nebude. Zde si všimneme dalších,
pojíme k baterii), na jednom spoji se vyvíjí teplo,
pouze na spoji (kontaktu) těchto druhů materiálů. tzv. termoelektrických (TE) jevů. Jsou známé tři:
Thomsonův, Seebeckův a Peltierův. Poslední dva se
Aplikace uplatňují v praxi. TE jevy a materiály mají širokou možnost uplatně‑
ní: Peltierův jev se užívá ke chlazení, např. v elek‑
Jestliže prochází proud I homogenním vodičem,
který je uprostřed zahříván, pak – podle orien‑
tronice pro součástky citlivé na teplo (procesory,
tace proudu – se na jeho koncích uvolňuje nebo
laserové diody, …), v lékařské technice pro nádoby
pohlcuje Thomsonovo teplo. Seebeckův jev spočívá
na přenos krevní plasmy a sér, v běžném životě pro
ve vzniku napětí v obvodě podle obr. 1, sestáva‑
přenosné chladničky pro autocamping. Seebeckův jev se užívá k měření teploty (ter‑
jícího ze dvou různých vodivých materiálů, a to
močlánky) a ke generaci elektrické energie (např.
mají‑li místa styku těchto vodičů různé teploty (T1
T2). Seebeckův jev samotný však vzniká v každém
druhu vodivého materiálu díky driftu nosičů náboje
3obr.
3
2
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:
3obr.
3
1
10
3obr.
3
3
1.Průchodem proudu se jedna strana chladí, druhá
ohřívá (Peltierův jev).
Červen 2010
2.Vyvoláním teplotního spádu na stranách článku
vzniká na jeho svorkách napětí (Seebeckův jev). Krystaly A2VB3VI Krystaly A2VB3VI, kde A=Bi, Sb a B=Se, Te (mimo
Schématické vysvětlení Peltierova a Seebeckova
Sb2Se3), patřící do skupiny úzkopásových polo‑
jevu v Peltierově článku je možné vidět na obr. 5
vodičů, tj. s malou šířkou zakázaného pásu (Eg ~
a na obr. 6. 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 krystalogra‑
fické ose (c). Prvky A, B obsazují pět atomových
rovin střídavě podle schématu: …B1AB2AB1… B1AB2AB1… B1AB2AB1…, kde tečky
nahrazují slabou Van der Waalsovu vazbu. Elemen‑
tární buňka krystalu Bi2Te3 je na obr. 8. 3obr.
3
4
Moje práce Připravil jsem monokrystalické (obr. 9) a poly‑
krystalické (obr. 10) vzorky p‑typu BixSb2‑xTe3‑ySey,
kde x=0,5 a y=0,1 a n‑typu Bi2+xTe3‑x‑y‑zSeyIz, kde
3obr.
3
8
x=0,002, y=0,091 a z=0,007, a dále změřil některé
jejich transportní vlastnosti a ověřil jejich použitel‑
nost. Sledovány byly Seebeckův koeficient α, měrná
elektrická vodivost δ, tepelná vodivost k a Hallova
3obr.
3
5
konstanta RH. Z fitovaných experimentálních dat jsem vy‑
početl ZT‑parametr a ze všech těchto dat jsem
u Bi2,002Te2,9Se0,091I0,007 n‑typu navrhl další postup,
3obr.
3
9
tj. optimalizaci koncentrace volných nositelů prou‑
du (VNP), jež vede k posunutí maxima TE účinnosti
těchto materiálů, do oblasti pokojových teplot. 3obr.
3
6
Termoelektrické materiály Dále jsem pak z těchto (polykrystalických) ma‑
teriálů sestavil vlastní, funkční Peltierův článek
a využil jsem ho demonstračně jako chladič i jako
TE generátor. Prvořadým cílem mého výzkumu je nalézt materiály
Podle výsledků měření jsem připravil další poly‑
s co nejvyšší účinností z hlediska TE aplikací. Každý
krystalické vzorky, a to zejména se sníženou dotací
TE materiál dosahuje maximální účinnosti v určitém
jodu, který do hostitelské struktury Bi2Te3 přináší
rozsahu teplot. Je tedy třeba tyto materiály najít
další volné elektrony. Jelikož jod má ve valenční
a pak optimalizovat, aby v požadované oblasti
sféře o jeden elektron navíc, můžeme při zvýšení
teplot dosahovaly co nejvyšší účinnosti. Kritériem
jeho koncentrace očekávat též zvýšení koncentrace
pro výběr těchto materiálů je parametr TE účinnosti,
VNP, čímž se mj. posune Fermiho hladina k vyšším
tzv. ZT‑parametr:
hodnotám. Tím se sníží velikost a posune maximum
ZT = δα2T/k Seebeckova koeficientu a do oblasti vyšších teplot. kde δ je elektrická vodivost (Ω‑1.m‑1), α je
Zde uvádím speciálně výsledky měření Seebec‑
Seebeckův koeficient (V.K‑1), T je termodynamická
kova koeficientu α (obr. 11) a měrné elektrické
teplota (K) a k je tepelná vodivost (W.m‑1.K‑1). vodivosti δ (obr. 12) systému Bi2+xTe3‑x‑y‑zSeyIz, kde
Přehled teplotní závislosti Z‑ a ZT‑parametru
některých perspektivních materiálů je na obr. 7 3obr.
3
10
3obr.
3
11
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 Bi2,002Te2,9Se0,091I0,007 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
3obr.
3
12
pokusím sestavit Peltierův článek, který by mohl
3obr.
3
7
být první svého druhu na světě.
(RED)
Cílem výzkumu je tedy u daného materiálu nalézt
vhodné příměsi pro zabudování do krystalu, určit
jejich koncentraci a vyvinout technologický postup
pro jejich zabudování.
,,WWW
Plný text článku najdete na www.tretipol.cz
11
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.
J
ak už vyplývá z anglického názvu, Solar
její rozměr dokonce přesáhne 6 m. Zanedbatelná
zkoumat také sluneční plazmu, zejména pak v ob‑
Dynamic Observatory je družicí zaměřenou
není ani její hmotnost, která se pohybuje okolo tří
lasti extrémně horké sluneční koróny, v níž teplota
na sledování a výzkum dynamických jevů
tun. Z toho připadá 300 kg na vědecké vybavení,
dosahuje až tří milionů stupňů Celsia.
na Slunci. Za celým projektem stojí americký Národ‑
1 300 kg na sondu samotnou a 1 400 kg váží palivo
ní úřad pro letectví a kosmonautiku (NASA), který
nutné k manévrování v prostoru. Družice se bude
družici sestrojil jako první počin v rámci programu
pohybovat po geosynchronní dráze ve vzdálenosti
Kosmické počasí – od Slunce to
fouká
Living with a Star (Život s hvězdou). Cílem tohoto
36 000 km od Země a sklon dráhy vůči rovníku bude
Získaná data by měla vědcům umožnit lépe pocho‑
programu není jen přímé studium sluneční činnosti,
činit 28,5°.
pit fungování tzv. kosmického počasí, pod kterým si
ale zejména snaha porozumět tomu, jaký vliv má
aktivita našeho Slunce na planetu Zemi. Materiály
hned několika vědeckými přístroji současně. Zásadní
zveřejněné v nedávné době na internetu nasvědčují
je zejména snímkování Slunce v různých oborech
tomu, že se máme skutečně na co těšit!
spektra, chybět ale samozřejmě nemůže ani výzkum
Zadání pro třítunového
drobečka
12
Studium Slunce bude probíhat nepřetržitě a to
můžeme představit vliv sluneční aktivity na ostatní
tělesa Sluneční soustavy, zejména pak na Zemi.
slunečního magnetického pole, neboť právě s ním
je činnost Zemi nejbližší hvězdy úzce svázána.
I když již existují poměrně ucelené teorie popisující
Podívejme se však na družici SDO i její výzkumný
jeho vznik a strukturu, řada otázek zůstává nezod‑
program poněkud blíže. Družici vynesla do ves‑
povězena. Družice SDO by tak mohla přispět třeba
míru raketa Atlas V z mysu Canaveral na Floridě
k lepšímu pochopení procesů, kterými se energie
11. února 2010. Samotná sonda má výšku 4,5 m
magnetického pole transformuje do jiných projevů
a průměr 2,3 m. S roztaženými slunečními panely
sluneční aktivity. V neposlední řadě bude sonda
3Zařízení EVE (Extreme Ultraviolet Variability
Experiment)
ČERVEN 2010
Většina planet má podobně jako Země vlastní
od MDI na SOHO bude HMI pořizovat data s vý‑
magnetické pole, které je samozřejmě v neustálé
razně větším rozlišením. Výstupem však nebudou
interakci s magnetickým polem Slunce. Sluneční
pouze tzv. dopplerogramy (mapy zobrazující
soustavou navíc putují nabité částice ze Slunce,
s jakou rychlostí se pohybuje sluneční povrch),
tzv. sluneční vítr, které se střetávají s planetárními
ale také mapy ilustrující rozložení magnetického
magnetosférami a následně i atmosférami. O tom,
pole ve sluneční fotosféře či fotografie fotosféry
že nás kosmické počasí utvářené Sluncem výrazně
v odlišných vlnových délkách.
ovlivňuje, není pochyb. V poměrně nedávné historii
AIA (Atmospheric Imaging Assembly) – Apa‑
jsme mohli být několikrát svědky toho, jak neče‑
ratura bude pořizovat s periodou deseti vteřin fo‑
kané sluneční erupce zásadně ovlivnily život lidí
tografie sluneční koróny v deseti různých vlnových
na Zemi. Oblaka nabitých částic, které v takových
délkách. Jejím cílem je odhalit vazby mezi ději
případech dorazily k Zemi, totiž nezpůsobila pouze
probíhajícími na povrchu a v nitru Slunce.
překrásné polární záře, ale také rozsáhlé magnetic‑
EVE (Extreme Ultraviolet Variability Experi‑
ké bouře, výpadky rozvodných sítí, nebo poruchy
ment) – Přístroj, který je určen pro velice přesná
umělých družic. Možnost předvídat chování sluneční
měření extrémního ultrafialového záření o krátkých
aktivity je tedy velice důležitá.
vlnových délkách. Vyniká vysokým spektrálním roz‑
lišením a schopností vykonávat měření v krátkých
Výbava Solar Dynamic
Observatory
časových intervalech.
Na palubě sondy se nachází trojice přístrojů,
které lze považovat za základ vědeckého vybavení.
Budou měřit intenzitu extrémního ultrafialového
Nové informace rozšíří náŠ
obzor jako nikdy předtím
Jelikož bude většina měření probíhat v podstatě
záření, oscilace slunečního povrchu nebo rozložení
kontinuálně, bude tok dat skutečně obrovský. Každý
a intenzitu magnetického pole. Speciální kamery
den sonda pořídí přibližně 1 TB informací, které
budou snímkovat nejen chromosféru, ale i vnitřní
bude okamžitě odesílat na Zemi rychlostí 130 Mb/s!
část koróny. To vše v různých vlnových délkách.
Všechny informace se budou samozřejmě využívat
Mezi nejvýznamnější přístroje patří:
komplexně, takže lze očekávat, že se naše povědo‑
HMI (Helioseismic and Magnetic Imager) –
mí o fungování Slunce značně rozšíří.
Navazuje na činnost obdobného zařízení, které je
Nárůst kvality oproti předchozím slunečním son‑
v současné době stále v chodu na sluneční družici
dám, jako jsou například SOHO či STEREO (Solar TEr‑
SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) pod
restrial RElations Observatory), je evidentní. Snímky
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
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.
3Zařízení 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 dispo‑
zici 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 exis‑
tuje naděje, že by sonda mohla sloužit několik
dalších let navíc. Pokud tomu tak bude, získají
astronomové poměrně dlouhou řadu velice po‑
drobných 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
Jan Píšala
SDO najdete na: www.youtube.com/
watch?v=eWrm‑dADE8w. Erupce byla nasní‑
mána 30. března 2010 kamerou, jež je součás‑
tí aparatury AIA. Expozice probíhala na vlnové
délce 30,4 nm, což odpovídá extrémnímu
krátkovlnnému ultrafialovému záření o teplotě
kolem 50 000 °C.
,WWW
»» sdo.gsfc.nasa.gov/
»» www.youtube.com/SDOmission2009
»» science.nasa.gov/science-news/science-atnasa/2010/21apr_firstlight/
3Credit: SDO/AIA
13
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 1953.
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
Projekt byl přepracován na mobilní protipovodňo‑
(pilířů je přitom na Oosterschelde celkem šedesát
Ohroženou oblastí, která měla být chráněna, je
vá vrata, která by se uzavírala jen při nebezpečí
pět). Výrobek byl pozvolna navinut na obří špulku,
rozsáhlá delta řek Rýn, Mása a Šelda. Kompliko‑
a jinak by výkyvům mořské hladiny nijak nebránila.
kterou nesla pro tento účel zbudovaná loď Cardium,
vaný systém hrází deltu postupně zcela oddělil
Stavba vyšla na 2,5 miliard eur.
nejdražší z celé flotily. Když byla matrace hotova,
od oceánu, aby i při největších bouřích a nejvyšších
14
loď odplula na určené místo a obří rohožku postup‑
přílivech zůstalo Holandsko před přívalem vod
Kamenná matrace
ochráněno. Najdeme zde pevné hráze, mobilní
Stavba hráze dlouhé tři kilometry začala pečlivou
doprovodných lodí a kontrolních ponorek umístila
bariéry, které se zavírají jen občas, i přehrady, které
inspekcí mořského dna. Písek, který tvoří dno
každou rohož s přesností na několik centimetrů,
vlastně vůbec k oddělování Holandska od moře
zálivu, byl shledán málo nosným a pevným. K jeho
přičemž na celý úkon měla jen krátký čas mezi
neslouží. I ty ale měly a stále mají svůj účel. Při
zhutnění byly použity vysokofrekvenční vibrace,
přílivem a odlivem.
výstavbě byla postupně uzavírána jednotlivá místa
které do podloží přenášela prostřednictvím obřích
delty a pomocné hráze pomáhaly regulovat průtok
vibračních jehel loď Mytilus, jedno z mnoha
Nejhlubší holandský polder
vod tak, aby v jiném místě silné proudy nezačaly
plavidel zkonstruovaných speciálně pro stavbu
Současně s tvorbou a pokládáním kamenné
komplikovat výstavbu. Přehrazené oblasti se brzy
mořské bariéry. Vysokofrekvenční vibrace způsobily,
matrace byla zahájena výstavba pilířů. Probí‑
přeměnily ve sladkovodní jezera, která se stala zá‑
že se zrnka písku do sebe vzájemně zaklesla a tím
hala rovněž na ostrově Neeltje Jans, pro změnu
sobárnou pitné vody a vylepšila vodní hospodářství
se písek zpevnil. Na písek bylo dále třeba položit
v obrovské jámě, kde se všech šedesát pět pilířů,
této části Holandska zvané Zeeland. Stejný osud
„deku“, jakousi prošívanou matraci plněnou kame‑
včetně jednoho náhradního, stavělo zároveň.
měl potkat i oblast Ooster Schelde, jenže to by zna‑
ním. Na uměle vytvořeném „pracovním“ ostrově
Železobetonové bloky s vysokou hustotou výztuže
menalo zánik unikátního slanomilného ekosystému.
Neeltje Jans vznikla továrna široká jako budoucí
vyrobené z kvalitního betonu by měly vydržet
Proti výstavbě pevné hráze se zvedla vlna protestů
matrace, tedy přes čtyřicet dva metrů. Pod každý
minimálně dalších dvě stě let. Jeden pilíř váží
a nakonec roku 1976 slavili ekologové úspěch.
pilíř bylo třeba umístit dvě stě metrů matrace
osmnáct tisíc tun a je vysoký přes třicet metrů.
ně rozvinula a položila na mořské dno. Za pomoci
ČERVEN 2010
Na jeho konstrukci bylo třeba sedm tisíc metrů
Za normální situace jsou vrata vytažena nad hladi‑
Na bývalém pracovním ostrově Neeltje Jans vznikl
krychlových betonu. Takový objem materiálu
nu a hydraulické písty, na kterých se pohybují, ční
částečně vzdělávací, částečně zábavní park. Kromě
není možné přepravovat vzduchem, ve vodě si
vysoko nad přehradu. Z jejich výšky si návštěvník
jiného obsahuje velmi podrobnou expozici o vý‑
však lze vypomoci starým dobrým Archimedovým
může udělat představu o hloubce moře pod hladi‑
stavbě přehrady a umožňuje navštívit i vnitřek sa‑
zákonem. Po skončení stavby byla proto jáma
nou. Na nejhlubším místě čekají dvacetimetrová
motné bariéry. V okolí přehrady se rozkládá národní
zvaná „nejhlubší holandský polder“ zaplavena.
vrata vážící čtyři sta osmdesát tun.
Ke každému pilíři postupně připlula pontonová loď
park Oosterschelde o rozloze 370 km2. V unikátních
slaných mokřadech zde nachází útočiště mnoho
Ostrea ve tvaru U, nasunula se na železobetonový
Uzavřete moře!
sloup a chytila ho na naviják. Se zavěšeným pi‑
Největší nebezpečí hrozí Holandsku při takzvaném
prostředí. V příbřežních oblastech se vyskytují
lířem pak odplula na místo určení a pilíř spustila
skočném přílivu, kdy mořskou hladinu zdvihá spo‑
tuleni, sviňuchy a samozřejmě škeble. Je to ideální
na mořské dno. Poslední, náhradní pilíř využit
lečné působení gravitačních slapových sil Slunce
místo na výlety.
nebyl a v současnosti je možné ho vidět nedaleko
a Měsíce. Pokud se v tomto okamžiku přidá vítr,
bariéry. Byl postaven na vyvýšený podklad, aby si
vystoupá moře až příliš vysoko. Jestliže předpověď
Oosterschelde ukazuje, že s vynaložením dostateč‑
ho návštěvníci mohli dobře prohlédnout. Slouží
ukazuje, že taková situace nastane, Oosterschel‑
ného množství energie je možné skloubit požadav‑
také jako cvičná horolezecká stěna.
de svá vrata uzavře. Každý díl pohání dvojice
ky lidí i nedotčené přírody. Nyní jsou spokojeni
dieselagregátů, umístěná přímo v pilíři. Kompletní
jak Holanďané, kterým už nehrozí záplavy, tak
uzavření vrat trvá jednu hodinu. Přehrada se kvůli
škeble, které si svá periodická zaplavení naopak
Po upevnění základů pilířů pěti miliony tun kamenů
bouřím uzavírá v průměru dvakrát do roka. Bylo
velmi užívají.
následovala montáž dílů spojujících jednotlivé
i období, kdy se po několik let neuzavřela vůbec.
pilíře, osazení vozovky a protizáplavových vrat.
Nyní se však očekává, že díky globálnímu oteplení
Každý díl byl vyroben na pevnině nebo na ostrově
a vzestupu mořské hladiny bude Oosterschelde
a na místo dopraven zvláštní lodí. Vrata jsou oce‑
uzavíráno stále častěji. Kromě toho se funkčnost
lová, ale do budoucna se uvažuje o jejich náhradě
celého systému několikrát ročně testuje a provádí
betonovými. Protože je mořské dno různě hluboké,
se pravidelné kontroly všech jeho komponent.
Vrata
je i každý dílec vrat jinak velký, tak aby v případě
potřeby spodní část vrat dosedla na dno a vrchní
Spokojené škeble i lidé
spolehlivě ochránila zemi před velkou vodou.
Bariéra Oosterschelde byla dokončena roku 1986.
druhů ptactva a rostlin adaptovaných na slané
Technicky nesmírně náročná konstrukce bariéry
Edita Bromová
,WWW
»» www.npoosterschelde.nl
»» www.neeltjejans.nl
»» www.deltawerken.com
3Loď
3 Ostrea umisťuje pilíř
3„Špulka“
3
s matrací
15
Logaritmické
pravítko neboli
logáro
3Obr.
3
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?
16
páskem (Běžec), a přes to celé lze posouvat
(Není to sice nutné, ale pravítko je zpravidla
průhledný Jezdec s jednou hlavní ryskou, a občas
umolousané od tuhy z rysů, mívá od pádu nalomený
s několika vedlejšími. Na styčných hranách Základu
roh a jezdec bývá poškrábaný z kapsy pláště od klí‑
a Běžce jsou vyneseny stejné stupnice – dole 1 až
čů – kdo by ho pořád strkal do pouzdra, že.)
10 (x), nahoře 1 – 10 – 100 (x2). Uprostřed Běžce
bývá červená stupnice 10 – 1 (1/x) obrácená
Jak se s ním pracuje?
vůči dolní, na Základu bývají ještě úplně nahoře
Ať posunete Běžec vůči Základu jakkoli daleko
stupnice 1 – 10 – 100 – 1000 (x3), úplně dole zcela
doleva či doprava, vždy jsou poměry hodnot čísel
rovnoměrná stupnice 0 – 1 (lg x). Běžec někdy má
na stupnici Běžce i Základu stejné: na pravítku
z druhé strany stupnice sin x a tan x, takže tušíte,
z obrázku 1 vidíte z dolní stupnice, že
že je toho na pravítku k vidění dost. A ještě navíc
1 : 1,5 = 1,2 : 1,8 = 1,5 : 2,25 = 1,6 : 2,4 = 1,7 : bývá někde centimetrová stupnice (pro měření na
2,55 = … = 3 : 4 = 4 : 6 = 5 : 7,5 = … = 6,67 :
tom zmíněném rýsovacím prkně).
10 = …
A když ještě najdete na stupnici často se vy‑
skytující konstanty jako π a 1/π anebo na Jezdci
To platí i na horní stupnici, která vůči dolním
hodnotám x udává x2:
dvě rysky pro automatické určení obsahu Q kruhu
0,8 : 1,8 = 0,9 : 2 = 0,9 : 2,02 = 1 : 2,25 = (horní stupnice) při známém průměru d (dolní
1,2 : 2,7 = …
stupnice), tedy Q = πd2/4 ≈ 0,7854 d2, ba někdy
Toto všecko platí o všem s přesností, s jakou
Pravítko sestává z pevné části (nazývejme ji Základ)
i rysky na převod kilowattů na koňské síly apod.,
dokážete číst intervaly mezi proměnnými dílky stup‑
dlouhé u stolních pravítek asi 28 cm, u kapesních
tak pochopíte, proč byla pravítka svého času
nic: zprvu po 1, pak po 2, pak po 5. Odhad je ovšem
10 cm až 15 cm, v níž lze posouvat stejně dlouhým
v takové oblibě.
otázkou cviku, ale naučíte se to překvapivě rychle.
Červen 2010
Takže: 15 × 20 =? Začátek Běžce (b) nastavím
oproti 1,5 na Základu a naproti 2,0 (c) vidím 3,0.
Stejně je tomu při porovnání hodnot na stup‑
nici Základu a Běžce v libovolné poloze: to, co
Teď ještě určit řád: dvakrát jsem posunul desetin‑
je u centimetrů stálý rozdíl hodnot na Základu
nou čárku doleva (15 na 1,5 a 20 na 2,0), tak to
a Běžci, dává u exponenciálních hodnot stálý
musím napravit: výsledek bude tedy 300.
poměr těchto hodnot.
K výsledku 3 vidím současně, že lg 3 = 0,476
A proč je to pravítko logaritmické a ne exponen‑
(nejdolejší stupnice), 32 = 9 horní stupnice (jak
ciální? Protože inverzní funkce k exponenciále je
vidíte, pravítko jsem nenastavil moc přesně)
logaritmus. Hledáte‑li na stupnici číslo x, bude
a 33 = 26,5 (tady se mi má ledabylost vymstila:‑()
ve vzdálenosti logaritmu x od čísla 1 na stupnici;
Jakmile jsem však nastavil (b) na 1,5, vidím sou‑
časně všechny násobky tohoto čísla: 2 × 1,5 = 3,
připomeňme, že logn 1 = 0 pro libovolný základ n.
dem celou řadu trojčlenek; to stojí za to, ne? Dále
Je úhlopříčka okna opravdu
1,414 213 562 373 095 048 801 688 724 209 7… m?
můžeme posuvem vpravo či vlevo násobit či dělit,
Analogový přístup je jednoduchý; přesnost má tak
při přechodu mezi stupnicemi i umocňovat na dru‑
2 – 3 číslice. To v praxi velmi často stačí. Nevěřte,
hou a odmocňovat, na dalších stupnicích pak najít
že úhlopříčka v metrovém okně je dlouhá přesně
ale i 4,4 × 1,5 = 6,6 atd. V každé vzájemné poloze
Běžce vůči Základu rozřešíme tedy pouhým pohle‑
převrácenou hodnotu, sinus, tangens …
1,414 213 562 373 095 048 801 688 724 209 7… m
Jezdec slouží jen k přesnějšímu nastavení polohy
podle kalkulačky z WINDOWS. Sám pojem délky
rysky na stupnicích, a abychom jednou vyhledanou
hrany okna není zdaleka tak přesně definován,
polohu neztratili z očí. Bývají na něm také pomoc‑
a už desetinu milimetru můžete na dřevě s klidem
né rysky umožňující rychlé vynásobení několika
oželet. A když víme, že rozměry 10 –10 m mají
konstantami blízkými jedné, případně s umocněním
atomy, 10 –15 m atomová jádra … tak těch 32 cifer
na druhou (přechodem na druhou stupnici).
je opravdu nesmyslně mnoho.
Jak to, že to funguje?
je však přehlednost a současný náhled na více vý‑
Uděláte‑li si sami něco podobného ze dvou měřítek
sledků. Pouhým pohledem, bez vyklepávání dalších
(na jednom musíte obrátit pořadí čísel), zjistíte
číslic, vidíte na spodní stupnici Základu všechny
snadno, že tentokrát nemají čísla proti sobě stejný
násobky čísla 1,5. A protože na horních stupnicích
poměr, ale rozdíl. Podívejte se na obrázek 2
Běžce i Základu je vynesena druhá mocnina, vidíte
Bohatou náhradou za malou přesnost na pravítku
s dvěma obyčejnými pravítky (s centimetrovou
i násobky čísla 1,52 = 2,25 pro určování ploch
stupnicí). Posuneme‑li horní stupnici o 4 (centime‑
s rozměrem 1,5krát větším.
try), můžeme tak snadno přičítat čtyřku k číslům
stupnice Běžce a dostávat čísla na Základu. Stejně
Ani dnes nepatří do koše
snadno můžeme ovšem odečítat, když Běžec
I dnes se může výborně hodit. Vidíte na něm
posuneme doleva.
totiž jediným pohledem více poměrů zároveň.
Můžete pro svého sourozence z první třídy takto
Nejen tedy např. že 1:1,5 = 2:3, ale že je to také
udělat „bezlogaritmické sčítací pravítko“ s jedinou
1,6:2,4 = 2,2:3,2 = 2,6:3,9 = …Je to k nezaplace‑
dvojicí stupnic ze dvou papírových pravítek!
ní, když např. hledáte přiblížení poměrem malých
A v tomto dobře pochopitelném sčítání či
odčítání je nikoli ještě celý vtip, ale už první
celých čísel.
Další aplikací jsou speciální „pravítka“, třeba kru‑
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 technologic‑
hové. Tam jednak odpadá problém s Běžcem mimo
kými konstantami. Inu: vhodná kalkulačka může
pevnou část, jednak automaticky zahrnete vhodnou
nyní mít v paměti o hodně víc konstant (případně
čátku stupnice Základu (a) do začátku stupnice
periodicitu, třeba roku. Na hospodářském „kru‑
i nastavitelných), než je únosné mít rysek na Běž‑
Běžce (b) a přičte ji k vzdálenosti na Běžci, kam
hovém pravítku“ je tedy kolem dokola 1 rok, a vy
ci – ale dokud nebyla rozvinutá fyzika pevných
se díváte nebo kam si ukazujete Jezdcem (c). Jak
k datu na vnějším obvodu přičtete dobu uvažované
látek, a s ní integrované obvody, tak to jinak nešlo.
každý vidí, na délku platí ab + bc = ac, ale není to
činnosti vyznačenou na vnitřní otočné části – a vi‑
celé. Druhá půlka vtipu je v tom, že na stupnicích
díte ihned nové datum (v přestupném roce musíte
není vyneseno číslo – délka ab, ale jeho exponen‑
ovšem občas změnit o jeden den).
půlka vtipu.
Logaritmické pravítko také vezme délku od za‑
ciální hodnota eab. A protože exponenciála součtu
Tato pomůcka není ani logaritmická (nenásobíme,
argumentů je rovna součinu exponenciál, tedy
stačí nám přičítání a odčítání), ani pravítko (je
eac = e(ab + bc) = eab × e bc, čteme na stupnici součin
kruhové).
Doc. Jan Obdržálek,
autor a recenzent učebnic,
člen
Jednoty
českých matematiků a fyziků
3Obr.
3
2
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) – pře‑
sunete Běžec na druhou stranu, a víte, že výsledek
bude desetkrát větší.
17
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!
P
očetí: Ačkoliv se to může zdát divné, rodiči
Srdcem tokamaku je magnetické pole. Není to ale
nového tokamaku vlastně nejsou vědci, ale
hmotný sval, je to neviditelné elektromagnetické pole
vakuových pump. Kryogenní pumpy nebudou
politici. V roce 1985 se spojili M. Gorbačov a
Plíce ITER jsou bezesporu dva typy výkonných
vytvářené elektromagnety. Supravodivé magnety ITER,
zásobovat ITER kyslíkem jako nás naše plíce, ale
R. Reagan, aby odsouhlasili postavení energetic‑
to jsou kilometry a tuny drátů. Supravodivá vlákna
naopak vakuem představujícím cca milióntinu at‑
kého zdroje, který by odpověděl na otázku, zda je
vyrábí Čepecký strojírenský závod v Plazově v Rusku.
mosférického tlaku. Helium a vodík se budou čerpat
možné civilní využití termojaderné energie. Riziko‑
Játra v tokamaku supluje divertor, který plazma
adsorpcí, tedy zachycením molekul čerpaného plynu
vé těhotenství však hrozilo potratem. V roce 1998
čistí. Je to dolní část výbojové komory přizpů‑
na vymražené dřevěné uhlí vyrobené z kokosových
vzdaly účast USA. Výběr porodnice trval tři roky!
sobená k odvádění nežádoucích částic, které by
ořechů (Indonésie, ročník 2002).
Místem, kde bude ITER vyrůstat, se nakonec stalo
zhasínaly fúzní reakci.
Nemoci – to jsou v tokamaku nestability
francouzské Cadarache, kde letos vysypou cisterny
Kostrou tokamaku je vakuová komora s obje‑
(plazmatu). Nebezpečné jsou ELMs (Edge Localized
první kubíky betonu do lože velkého 42 hektarů. O
mem 1400 m3 a hmotností 8 000 t, na které jsou
Modes) a disrupce. Protože nejúčinnější léčbou je
otcovství se nyní ucházejí: Evropská unie, Rusko,
upevněny ostatní části. Neutronové stínění komory
prevence, tak jak ELMs, tak disrupce se budí říze‑
Japonsko, Čína, Indie, Jižní Korea a opět USA!
z austenitické oceli – ocelové desky dotované borem
ným způsobem, čímž se předchází jejich spontánní‑
- se testují v Rakousku. Vakuově těsná komora je vy‑
mu neřízenému vzniku – stejně jako při očkování.
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
stavena teplotnímu gradientu 150 miliónů K/≈3 m.
ITER se poprvé nadechne kolem roku 2018. Pokud
Kůže tokamaku, to je dutinový kryostat naplněný
bude vitální, cesta k civilnímu využití fúzní energie
heliem zajišťující tepelnou „pohodu“ zařízení. Póry
bude volná!
jsou průchody v kryostatu.
3Průřez supravodivým kabelem: supravodivá vlákna z
Nb3Sn a Cu jsou rozdělena do
šesti žil kolem šroubovice
protékané tekutým heliem.
Kabel je chráněn nerezovým
pláštěm.
Mozek ITER bude počítačový program fungující
panely z feriticko-martensitické nerez oceli pokryté
v prostředí CODAC přijímající řadu parametrů, které mu
mědí a pak beryliem. Na konstrukci této cévní stěny
dodá 55 diagnostik. Bude schopen vyhodnotit vstupní
se podílí Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská
data a během desítek mikrosekund zadat příslušné
Praha a Ústav jaderného výzkumu Řež, a. s.
řídicí povely zdrojům vytvářejícím a hlídajícím plazma.
Milan Řípa
,Magnetické pole
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. Nepřepra‑
vovatelné cívky č. 2 až 6 (Ø až 24 m) se budou
navíjet v Cadarache, v budově s půdorysem
253 × 46 m a výškou 19 m. Osmnáct korekč‑
ních cívek kompenzuje chyby výroby/instalace
hlavních cívek. Jako supravodivé materiály
slouží slitiny Nb3Sn a NbTi. Celkem 48 cívek
tokamaku ITER, to je 9800 tun, spotřebuje
187 km supravodiče. Magnetické pole toka‑
maku ITER velikosti 10 Tesla je 200 tisíckrát
větší než pole Země. Energii 51 GJ magnetic‑
kého pole má letadlová loď Charles de Gaulle
o hmotnosti 38 000 t plující 50 km/hod.
,Zdroj
www.iter.org
18
Červen 2010
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.
J
už byl obsazený opačným efektem. Ledové léto
Mikronézany a Holanďany, ale ostatní národy to
tak nějak nesedělo ke klimatu, které bylo tímto
braly jen jako mírný problém.
efektem nastartováno, až se nakonec ujal nápad
Naštěstí ledové krystalky rychle sublimovaly
jednoho novináře, zoufale se snažícího být origi‑
a po pouhých čtyřech letech se zcela ztratily.
nální, a tak jsme měli na celé Zemi icewarming –
A protože v roce 2062 skončilo období klimatic‑
ledoteplení. Dřívější mírné pásmo získalo výhodu
ké nestability, počasí se vrátilo tam, kde bylo
dvou sklizní, spotřeba plynu na vytápění klesla
před více než osmdesáti lety. Desao je dnes
na polovinu, což téměř přivedlo ke státnímu
už jen vzpomínkou v učebnicích vulkanologie
bankrotu Rusko, zato výrobci klimatizací si
stejně jako ve dvacátém století byla Krakatoa už
mnuli ruce. K velkému překvapení hladiny oceánů
jen legendou.
stouply jen o půl metru, což sice znervóznělo
Pagi
enže 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 vulkanic‑
kého 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. Šedesátistupňo‑
vý 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 – pro‑
pouštěly 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 vyzařované‑
ho zemským povrchem.
Lingvisté si lámali hlavy, jak tenhle klimatický
oříšek pojmenovat, když název „sopečné léto“
%
,WWW
»» www.tretipol.cz/779-inercialnielektrostaticke-udrzeni
»» www.tretipol.cz/624-wwwatomicarchivecom
»» www.tretipol.cz/492-ekologicka-dalnicea-biomasa
»» www.tretipol.cz/420-compass-d-novy-smervyzkumu-fuze-v-cesku
»» www.tretipol.cz/385-iter
3Finalisté hry se 4500 účastníky s cílem „prodat“
tokamak
342
3 ha v Cadarache je připraveno na stavbu tokamaku ITER
»» www.tretipol.cz/284-termojaderna-fuzepro-kazdeho
19
3Obr.
3
1
Při ohybu slupky se
některé komůrky stlačí a
tlak uvnitř se zvýší
3Hlavně
3
se nespálit!
Pomerančový
ohňostroj
3Obr.
3
2
Některé prasknou a
vytvoří se jemná velmi
hořlavá mlha
Proč mají pomeranče hořlavinu
ve slupce?
Pomerančový plod je stvořen tak, aby přilákal větší
zvířata. Ta poté, co ho snědí, odnesou a vytrousí
Asi znáte pomeranče jen jako dobré ovoce. Objevte jejich další
vzrušující vlastnosti a udělejte si pomerančový ohňostroj!
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
Jak na to?
Co se stalo?
Zapalte svíčku a ujistěte se, že nemáte ruku, vlasy
Poté, co „pomerančový spray“ dosáhne plamene,
chráněna proti vodě a pro plíseň je tak obtížné pro‑
ani nic hořlavého nad a za plamenem svíčky!
vytvoří se poměrně působivá ohnivá koule. V pome‑
niknout dovnitř. Oleje jsou také jedovaté a odpudi‑
Teprve pak šikmo zespoda přibližte k plameni
rančové slupce jsou totiž malé komůrky obsahující
vé pro hmyz (proto se extrakty z citrusů používají i
pomerančovou slupku. Držte ji vnější stranou ke
olejovitou látku. Když slupku ohnete a stisknete,
jako repelenty). Zároveň jsou velmi hořlavé.
svíčce a ohněte, až z ní vystříkne oranžová mastná
komůrky se stlačí. Mnohé z nich prasknou a pod
kapalina. Nasměrujte tento výtrysk do plamene –
tlakem se jejich obsah dostane nad plamen svíčky
budete překvapeni výsledkem.
jako drobné kapky.
Buďte opatrní! Průběh pokusu může být mnohem
bouřlivější, než jste očekávali!
podlehl plísni nebo hmyzu. Obsahem olejů je slupka
Podle Dave Ansella,
Olejovitá mlha je tvořena hořlavými uhlovodíky,
,WWW
které se při vystříknutí dobře promísí se vzduchem.
Vzdušný kyslík má přístup k olejovým kapičkám ze
všech stran, takže směs velmi rychle vzplane.
Robot žere
slimáky!
www.thenakedscientist.com
»» www.ias.uwe.ac.uk/People%20Pages/ikelly/tta.htm
Noční můra
možná jeden z důvodů byl), ale že jsou dostatečně
Každý zahrádkář jistě zná tu noční můru – hla‑
pomalí, takže robot s jejich odchycením nebude mít
dové plže, které není možné rozumně vyhubit
žádné potíže. Mohli bychom vytvořit robota, který
ani od návštěvy záhonů odradit. Lze je lákat
loví třeba zebry, ale začali jsme skromněji s plži, říka‑
na otrávené návnady, nasazovat na ně cizopasné
jí vědci. Jejich výtvor zvaný slugbot (slug je anglicky
Je temná letní noc. Srpek měsíce občas vykoukne
hlístice anebo přikročit k účinné, ale namáhavé
slimák) se náhodně pohybuje terénem a na cestu
skrze mraky a odhalí stín skrčené postavy.
metodě. Za šera s baterkou slimáky sbírat a poté
si svítí červeným světlem. Pokud narazí na slimáka,
Neznámý se tiše plíží odlehlým koutem zahrady.
(podle útlocitnosti zahrádkáře) hubit či odnášet
pozná ho snadno podle specifického odrazu záření.
Mezi jeho prsty náhle probleskne ostrý paprsek
do dalekých lesů.
Následně robot svou oběť uchopí do kleštiček
baterky a osvítí řádky kapusty. Světlo pozvolna
Žijeme ve světě vědeckotechnického pokroku, a tak
na dlouhém ramenu a vhodí do přihrádky na svém
klouže z jedné zelené hlavy na druhou, když tu…
se skupina vědců z bristolské univerzity rozhodla
trupu. Když je přihrádka plná, robot se vrátí ke své
Ano, jsou tu! Lačně se zakusují do křehkých zele‑
sběr slimáků zautomatizovat. Sestrojili robota, který
dobíjecí jednotce a slimáky do ní vhodí. Ti uhynou
ných lístků a z jejich boků zvolna stéká sliz. Tady!
dělá víc, než jen sbírá plže. Měl by se stát plnohod‑
a postupně se rozloží na metan, který poslouží k vý‑
A ještě jeden a ještě! Celá invaze! Slimáci!!!
notným autonomním predátorem, který by takřka bez
robě elektrické energie a k dobíjení robota.
zásahu člověka střežil klid našich zahrad.
Pokud se podaří projekt dotáhnout do finále,
3Detail
3
ramene pro sběr slimáků
Slugbot
Slimáci byli vybráni ne snad proto, že by autorům
robota dlouhodobě plundrovali pozemky (i když i to
budete si již brzy moci koupit prvního autonomního
robotího predátora, a ještě navíc ochránit úrodu
na své zahrádce!
Edita Dufková
3Slimáci
3
osvícení bílým světlem (vlevo) a světlem červeným

PDF Elektřina přímo z tepla

Komentáře

Transkript

Podobné dokumenty