Thursday, Jan. 12, 2017

Je li scenarij iz filma The Day After Tomorrow moguć?

Autor:

|

10.01.2014

|

Kategorije:

Je li scenarij iz filma The Day After Tomorrow moguć?

Događanja u Sjevernoj Americi posljednjih dana su u javnosti potakla doista vrlo maštovite priče. Jedna od njih je i famozni “polarni vortex” koji se u nekim pričama predstavlja kao nekakav “velik tornado” hladnoće, orkanskog vjetra i snijega. Zanimljivo zar ne? A polarni vortex ili vrtlog nije apsolutno ništa drugo nego normalna cirkulacija u slobodnoj atmosferi iznad polarnih područja u kojoj hladna zračna masa konstantno kruži oko pola u ciklonalnom smjeru i povremeno se zaputi u niže zemljopisne širine tvoreći tako zimska zahlađenja. No, po medijima se povlače i paralele američke hladnoće i scenarija iz znanstveno fantastičnog filma The Day After Tomorrow. Pa probajmo odgovoriti na pitanje, je li scenarij iz tog filma uopće moguć?

Da bi odgovorili na pitanje, moramo se prvo podsjetiti što se u filmu dogodilo. Dakle, uslijed klimatskih promjena u budućnosti, došlo je do naglog spuštanja ekstremno hladnog zraka s visine prema tlu. Ako smo upoznati s vertikalnim profilom temperature u atmosferi, znamo da je temperatura zraka pri vrhu troposfere (na visini nešto iznad 10 kilometara) oko -80 Celzijevih stupnjeva. Na 80-tak kilometara visine, temperatura je obično još malo niža, do oko -100°C. Hladnijeg zraka u našoj atmosferi, nema.

Uzmimo sad scenarij iz filma u kojem dođe do spuštanja zraka s vrha troposfere (temperatura -80°C) do tla i pogledajmo što se fizikalno događa. Recimo da su dva osnovna načina promjene temperature zraka. Jedan način je dovođenje/odvođenje topline nekom volumenu zraka izvana. Npr. zrak uz tlo poprima toplinu izračenu s tla i tako se zagrijava. Drugi način promjene temperature zraka je termodinamičkim putem, njegovim stlačivanjem (kompresijom) ili ekspanzijom (dekompresijom). Uslijed termodinamičkih zakona (zakon idealnog plina – jedan od temeljnih zakona ponašanja atmosfere), pri tlačenju zraka odnosno smanjenju volumena, raste mu temperatura. Pri ekspanziji, opada mu temperatura. Na taj način možemo efikasno hladiti tekućim dušikom; on je u čeličnoj boci pod vrlo velikim tlakom, i kad ga puštamo van on ekspandira (širi se) dok mu se tlak ne izjednači s tlakom okoline. Pri tom procesu njegova se temperatura smanjuje do ekstremno niskih vrijednosti. S druge strane, kad pumpamo automobilsku gumu, crijevo kojim tlačimo zrak postane toplo zbog istog fizikalnog principa.

Gore opisane promjene temperature tlačenjem ili ekspanzijom zovu se adijabatsko zagrijavanje ili adijabatsko hlađenje. Pritom nema razmjene topline iz volumena zraka kojeg promatramo s okolinom, već se promjena temperature događa zbog unutarnjih razloga u tom volumenu zraka (međusobni odnosi tlaka, volumena i temperature). Budući da je zrak na visini vrlo rijedak i ima mali tlak, a zrak pri tlu je najgušći i ima najveći tlak, to znači da će spuštanjem zraka određeni volumen kojeg promatramo doći u područje višeg tlaka. Pritom na njega sa svih strana djeluje povećani pritisak i on se stišće, tj. volumen mu se smanjuje. Što smo zaključili da se još događa pri tom procesu kompresije zraka? Upravo tako, povećava mu se temperatura.

Može se pokazati da spuštanjem zraka u troposferi prema tlu, njegova temperatura raste zbog gore opisanih principa za 9,8 Celzijevih stupnjeva za svaki kilometar smanjenja visine (0,98°C na svakih 100m). Mi tu vrijednost obično zaokružujemo na okrugli broj od 10°C/km ili 1°C/100m i to nazivamo suhoadijabatskom stopom zagrijavanja ili ohlađivanja. Suhoadijabatskom, jer do takve promjene dolazi ako nema procesa pretvorbe vodene pare u tekuće ili kruto stanje, ili obratno. U tom slučaju dolazi do utroška ili oslobađanja topline u volumenu zraka na procesima pretvorbe agregatnog stanja, pa promjena temperature više nije 10°C/km već otprilike dvostruko manja (mokroadijabatski proces). MTHE DAY AFTER TOMORROW ¥ HI RES 7 ¥ TYPE VERSIONS: 1,2&3 ¥ 03/04/04eđutim, spuštanjem zraka vrlo brzo dolazi do isparavanja sve vode ili leda te je proces spuštanja većim dijelom suhoadijabatski.

Uzmimo (nerealno!) nek je u našem primjeru iz filma The Day After Tomorrow, proces u prvoj polovici spuštanja mokroadijabatski a zatim suhoadijabatski. Prosječna stopa promjene temperature bit će tad oko 7,5°C na svakih kilometar promjene visine. Nek je zrak na vrhu troposfere temperature -80°C i nek je to visina od 12 kilometara. Spuštamo li ga do tla, svakim kilometrom temperatura mu dakle poraste u prosjeku za 7,5°C. 12×7,5=90, što znači da će se na tom putu do tla ugrijati za 90°C. Ako mu je početna temperatura bila -80°C, dolaskom do tla temperatura će mu porasti na +10°C!

Treba imati na umu da smo ovdje uzeli znatne aproksimacije i u svakoj smo pomalo favorizirali filmski scenarij. Da smo uzeli realnije brojke (veću temperaturu na vrhu troposfere na zemljopisnim širinama SAD i činjenicu da je nemoguće očekivati da će čak polovicu spusta stopa zagrijavanja biti mokroadijabatska), konačna temperatura pri spustu s vrha troposfere do tla bi bila bliža +30°C. Takav zrak ne može napraviti one scene iz filma, zar ne? Međutim, kad bi takav “atmosferski megaspust” i bio moguć, relativna vlažnost spuštajućeg zraka pri tlu bi se smanjila na ekstremno nisku vrijednost (praktički 0%). Umjesto zaleđivanja gradova i mora, u stvarnoj situaciji spuštanja zraka s vrha troposfere do tla imali bi neke druge probleme – temperaturu oko +30°C, relativnu vlažnost vrlo blizu 0% i vjerojatno jake vjetrove, što bi rezultiralo upravo suprotnom katastrofom od one u filmu – totalnim požarima diljem čitavog zahvaćenog područja.

Komentari

Share This Article

Related News

ANALIZA: Superćelijski oblak pred Splitom (FOTO, VIDEO)
Snažna pijavica pogodila Supetar i načinila veliku materijalnu štetu (FOTO, ANALIZA)
Tople ljetne noći: Fenski učinak bure

O Autoru

Ivan Toman