“5-1-Kuscer-enajsta” — 2010/3/30 — 8:28 — page 1 — #1
List za mlade matematike, fizike, astronome in računalnikarje
ISSN 0351-6652
Letnik 5 (1977/1978)
Številka 1
Strani 58–64, II, III
Ivan Kuščer:
ENAJSTA ŠOLA IZ FIZIKE. GIBANJE VODE IN
ZRAKA
Ključne besede: fizika.
Elektronska verzija: http://www.presek.si/5/5-1-Kuscer.pdf
c© 1977 Društvo matematikov, fizikov in astronomov Slovenije
c© 2010 DMFA – založništvo
Vse pravice pridržane. Razmnoževanje ali reproduciranje celote ali
posameznih delov brez poprejšnjega dovoljenja založnika ni dovo-
ljeno.
ENAJSTAšOLA IZ FIZIKE*
Kmalu pa se m~ J e r a z š ir i l o obzorje od me -
sar j evi h k l ad do en a j ste šole pod mo s t om; za
dobr ih sto korakov . Ob vročih poletnih dneh ,
ko Močilnik usahne, ko je temno Re tov j e sko -
r aj prazno in ko mila zelena Ljubija sanja
svoje tihe sanje globoko pod v r bami , upade
Ljubl janica z a 4el se'enj i n ošab na Vrhničan ­
ka je samo š e potok . Ve s le v i del str uge je
s am b e l prod , od son c a spal j e n . Takrat s e
pri čne ena jsta šola pod mostom ter se ne ha ob
prvih jesenskih nalivih . Mnogokaj sem študi -
r al v svojem 'ivljenju , ali tako bogate in
koristne učenosti, kakor jo daje s v oj i m učen­
cem e na j sta šola pod mostom, nisem z ad ob i l
nikjer i n niko l i. Kak š na čuda'prečudna hr an i
t a g o l i , po s ušeni prod ! Očem, ki jih iščejo,
s rcem, ki v eru j e j o vanje , se ka'ejo čuda ob
vsakem pogledu, ob vsakem ko raku .
Iva n Can kar : Mo j e ž i vl je nje
l. GIBANJE VODE IN ZRAKA
Vsa k č l o v ek doživi s voj o e na jsto š ol o in s e j e ka s nej e rad
sp om ni . Moja se j e začel a na t r avnik u pod šmarj et na goro, kj er
je po de Žju i z krtavih lu kenj izv i ral a voda . Za bos onoge fan t iče
ni bilo lep š e igr a če, kot z il ov i c o maš i t i lu knje i n čak a ti, kje
bo voda spet privrela na dan. Ceprav s e na m ni sa njalo o kak i h
zakonih za gibanje vode po ceveh in č e p r a v za fiz i ko s pl oh š e
slišali nismo , se nam je ve ndarle zde l o , da pojav razum em o .
Ka ki h de set le t ka s ne j e s e j e ig ra ponovil a v v e č jem mer ilu.
S pr i j a tel j i s em s e ut aboril na morju, i n si c er na s r e č o r av no
tam, kje r pr ih aj ata pod ze mel js ka Li ka i n Gack a na da n v veli kem
štev il u i zvi rov (Sl . 1 ) * ~ Neka j j i h je na sami obal i , ne ka j pa
tudi na dnu morj a . Ob su ši so skora j vsi i zv iri ve č ali ma nj
s la ni , tudi tisti, ki izvirajo po ve č de cimetrov a li š e v iš e nad
* Predavanj e za mlade fiz ike, , 5 . ma ja 1977
**
Slika glej
58
Sl. 1 . Reki L' k .dia ln G.om~evni Pod z~Ck~ te r njun
1zv 1 ro v pr i J ~ I J sk i to k du r j evu , o
SI. 3 . S istem vr u l' .oba 1i . Zg ~ e Ini zv i ra na
vre studenČ~ iob ~e l ik i vodi
prt in . Sp . : ca IZ obeh od-
vrulja sp re _ob suši se
požiralnik .v~ze.v mo rs k i
daje tedaj's ;ZVl r na obal ianas to vodo .
59
mo rsko g la d ino . V č a s i h vs ebu j e tak izvir celo v e č ko t 50% morske
vode .
St var nam ni da la miru in smo z ač e l i izvire na vs e n a či n e
preiskova t i . I z ka za l o se j e , da se njihova slanost sp reminj a s
p1imo i n oseko, še bo lj pa , ko ob d eževju naraste jo ali ob suši
usihajo. Posebno so na s m i ~ a1e vru1je - to so i zv i ri na d nu mor-
ja , ki se na gladini vi d i j o kot ne ka kš na kolesa ( 51 . 2 ) . Skupino
moč nih vru 1j v za l i vu pri Jurjevu, s kater o smo se najv eč ukva r -
ja li, imenuj ejo doma či ni Kola , medtem ko pra vijo zalivu Na Ko1i-
ma (= " pr i kol es i h" ) .
S prepr os to potaplj aško opremo smo s i og leda li , kako vr e voda
i z l uke nj na dnu morja. če prav je voda č is ta, s e zd i ne pr ozorn a ,
kot kak mige ta joč di m. To je za to, ker se svet loba pri pre hod u
s kozi vr tinc e sladke in s lane vode neenakomerno l om i , tako da s e
ža r ki zver iž i j o .
Preseneče nj še ni bil o konec. Le pega dne so Kol a br e z sledu
izgini la . Gla d ina j e bi l a mirn a , kot da vr u1j ni koli ni bi l o t am.
Pod mor j em smo ugot ov il i , da so se dovčerajšn je vru 1je sp revrg le
v morske požira lnike . Pol metra široko žre lo, ki je še pr ejš nji
dqn . bruha10 steber mrzle studenč nice , je zdaj poži ra 10 po kak
hekto li ter morja na seku ndo.
I zvi r i na dru gi st ra ni za liv a so š e i s ti da n izda l i skr ivnost
te vode : čez noč so pos t ali bolj s la ni . Zadn j i dvom pa smo pre-
gnali z barvanjem. Bar vi lo, ki smo ga dobi li od jamarskega druš-
tva , smo spustili v mo rsk i požiralni k i n potem čakali na drugi
strani . Res se je č ez 4 ure bar va pokaza la v obalni h iz virih, ki
so bi l i potem ze len i še do nas le dnjega j utra .
Po vs em te m ni bil o v e č t ež ko ugotovit i , ka ko vs e skupa j de-
l uj e. Nekje globoko pod hribom se vod na ži1a, ki pe l j e k iz virom
na obali, odcepi od ti st e , ki napaja vru1je (5 1.3). Ob povodnji
j e v žila h toli kšen tl a k , da vre i z vs eh l ukenj čista st u d en č ni­
ca . Ko se ob suš i voda sk oraj us ta vi, pa ni ravnovesja . Tež j a
morska voda vde r e s koz i ž i lo vr u1je in i zpod ri ne l ažj o stud en č­
nico prav do razvodja obe h žil . Tam se pot lej meša mor j e s stu -
denčnic o .
Več p) le t i j smo vne t o opazova l i te i zv i r e. Ne vem, a li j e bil a
to geo10 g ija al i ze mljepis a li fi zi ka ; vsa ke ga neka j s mo s e na-
u čili . Všeč nam je bil o , da s mo razvoz la l i uganko jurje vski h
vru 1j, čeprav je še ma r5 i ka j os ta lo nerazrešenega . Saj je ob j u-
60
r
goslovanski obali na tisoče izvirov in najbrž na stotine morskih
požiralnikov. Kdo ve, kako so med seboj povezani? Nihče tudi ne
ve, kam zgi neva voda, ki občasno teče v skalno razpoko pri Iči­
tih blizu Op a t i j e , čeprav je bil ta morski požiralnih v litera-
turi opisan že pred sto leti.
Drobn ih problemov je š e in še. Inženir me je nekoč vprašal,
koliko vode menim, da ' i zv i r a iz posamezne vrulje. Ali se ne bi
dalo to oceniti iz velikosti kolesa na gladini in iz globine dna?
Nisem mu znal odgovoriti in še danes ne znam. študent fizike, ki
začenja z diplomskim delom, pa pravi, da bo to poskusil izraču­
nati. Nemara mu bo uspelo, čeprav naloga ni lahka.
Tudi kadar se voda ne skriva pod zemljo , je njeno gibanje do-
stikrat zamotan o in težko razumljivo. Rad postojim na mostu in
se čudim vrtincem v reki, kako se vedno znova poraJaJo, se zaga -
njajo sem in tja in zginevajo. Povsod srečuje človek takšno zvr-
tinčeno gibanje. Bral sem pa, da pojava nihče do konca ne razume ,
čeprav verjamemo, da je povsem določen z na videz preprostim
Newtonovim zakonom F = ma.
Dim, ki se vije iz tovarniškega dimnika, in raznovrstne obli-
ke oblakov nas prepričujejo, da tudi gibanje zraka ni nič manj
zamotano . Včasih se razločno vidijo posamezni vrtinci , te vzdigu-
JeJo sneg v hribih ali mivko v pu ščavi (Sliki 4).
Kdor je že hodil po Križni jami, se je gotovo ustavil ob s t e -
nah, ki jih je zlizala voda. Taka stena ni povsem gladka, ampak
je polna plitvih vdolbin, s premerom po nekaj centimetrov. V pla-
ninah najdemo poleti na ostankih s nežni h plazov čisto podobne
vdolbine, le da so deset do dvajsetkrat ve čje (Slike 5) . Značilno
je , da se črna nesnaga iz zraka najr aje nabira na robovih vdol-
bin, česar pa ne znam pojasniti .
Polovičarska razlaga za nastanek vdolbin je hitro pri roki.
Obakrat imamo opravka s sledovi vrtincev ali pravzaprav z vzajem-
nim učinkovanjem. Vrtin ci ližejo vdolbine in le-te pospe šujejo
nastanek vrtincev. Ne znamo pa povedati, zakaj so vdolbine ·na
plazu večje kot v jami . Dokler tega ne znamo, se zdi razlaga š e
na trhlih nogah.
Vodi in zraku se pri klesanju teh vdolbin godi nemara podobno
kot kamionu na c e s t i . Ker se kamion trese , koplje s kole si luk-
nje v tla, tako da sčasoma zapi še v cesto podobo s voj e ga nihanja.
Luknjasta cesta pa le še bolj vzbuj a tresenje . Gotovo se ces t ni
6 1
Sl. 5. Vdolbine, ki jih naredijo vodni vrtinci na steni v jami (foto Marjan
Richter). zračni vrtinci na ostanku snežnega plazu in avtomobili na
cesti.
inženlrji s problemom resno ukvarjajo in znajo o njem kaj več
povedati. V sodelovanju s fizikom se bo nemara dala hkrati s ce-
s t ar skim problemom razrešiti še skrivnost vdolbin na snežnem
plazu in v Križni jami. V tem je fizika, da pre poznaš podobnost
pojavov, ki so na videz čisto različni.
Ni treba dolgo iskati, da najdemo še kak soroden pojav. Pomi-
slimo, kako vrtinci vetra vzdigujejo valove na morju! Saj valovi
90tovo pomagajo vzbujati vrtince . Dosti učenih razprav in lepih
diferencialnih enačb so o tem ljudje že zapisali. V Sovjetski
zvezi so celo zgradili velik laboratorij, v katerem spihalniki
burkajo vodo.
Kar naredita voda v Križni jami z raztapljanjem apnenca in
zrak s topljenjem plazu, opravita lahko tudi s premikanjem pešče­
nih zrnc al i snežink. Kdor hodi pod morje, je gotovo že videl v
mivki na plitvem dnu nekakšne kodraste valove. Dogaja se, da se
takšni kodrčki sčasoma strdijo in da jih pokrijejo druge plasti,
62
tako da so v ve se lje geo logom, ki jih č e z mil ij on l e t odkrijejo
v sk ladih peščen jaka (5 1 . 6 ) .
Pr a v pod obn e kodre obli kuje vete r v pu š č av s ki miv ki i n v s ve-
žem sn e gu. Pol eg dr obnih kodro v pa na jd em o tu tudi ve čj e obl ike,
n a m r e č v sneg u za mete in 'v p u š č avi sip ine . Zamet s e r ad nared i
ob kak i oviri, kjer zrak zastaja, ta ko da s e s ne žin ke seseda j o .
Nasta li zamet s i sam naredi zavetrje i n si s tem omogoča nadalj -
njo rast in počasno napredo vanje . Vprašanje j e l e , kako se sp oč­
nej o zameti al i sipine na ravnem, kjer ni ovir . Res ne j š e razis-
kovan j e teh pojavov se je še le z ač e lo.
Ne navad no sku pino peščen i h s ip in na jd em o v do l in i reke Ri o
Grande v ZDA. Ravno dno š iroke do li ne je čez in čez puščavsko,
vendar ga pokriva le tanka plast mivke. Samo v kotu pod hr i bi s e
je mivka nagrmadi 1a visoko kot Šmarna gora i n več ki lome trov na
š i r oko (51 .7) . Z vetrom s e te sipine le č isto malo selijo sem in
tja, ne da bi se miv ka r a zgub il a po širni doli ni . Ali je t emu
krivo bl iž nje s edlo med hr i bi ?
Snež ni zamet i n pušč a v ska si pina v s voj i no tran jost i nist a
povsem e nakomerna . Ko vihar obr us i že sprijeti zamet, se v njem
pokaže jo pl asti. Plasti nis o ena komerno debele, tak o da se vidi-
jo valovite č rte, kot če bi jih začrta l ot rok, ki še ne zna ri-
SI . 8 . P e š č enj a k , k i je nastal iz
puščavskih si p in .
Sl . 10 . Ja mi ce v apn eneu ob morsk i
oba l i.
Sl . 13 . Podobne oblike kot v s negu
na r ed ive te r tud i i z posu -
šene bla tn e nap l avine v pu-
ščav i.
63
sa t i vz por edni c. Ravno ta kš ne č r te na jdemo v pos eb nem peščenjak u,
za kate r ega t rd i j o geol ogi , da je na stal i z strjen i h p uščavsk i h
sip i n ( Sl . 8) .
Ko se pogo va r ja mo o med s e boj nem u či n k o v a n j u vode ali zraka
in t rd ne pod la ge, moramo pomisliti še na erozijo, to je na poja -
ve razjeda nja z emelj s ke površ ine . Na vsa kem plan inskem izletu se
lahko čudimo obl ikam, ki ji h je v kamen i z kl e s al a voda. šk rape ,
ki j ih z l iž e dež ev nica v apnenec, so vsa komur znane (S1.9) . Ke -
mik bi najb r ž zna l pove dat i, kako hitr o se ap ne nec top i i n od
česa je to odvi s no. Zaka j voda ne l i že en ako mer no in od česa j e
odv is na š ir i na š kr a p, pa s t em š e ni poj a snj eno .
še bol j nenavadn e so obl ike a pne nčev i h ska l ob mors ki oba li.
V č a sih j e s ka l a s koraj gl ad ka , v č a sih pa hudo na z ob č an a . Pon e kod
s ta de ž a l i mo rj e izd olbla l i čn e ja mic e , kot da bi kap lje veno-
me r zade va l e na ist a mes t a (S l. lO).
Tudi vete r griz e, ne sa mo voda. Zi mski vih arji v gor ah obr u-
s ijo s t r je n sneg v pr e čudne obl ike (S1.11 ,1 2) . Podobn e um e tnij e
del a vet er v puščavi . Zl as t i uspe šen j e . s posu š en im bl at om, ki
j e kje preo stalo od zadnj ega deževja ( S1.1 3) .
(Nada ljevanje pr ih od n ji č )
I van Ku ščer
SLIK E NA 2. IN 3. STRANI OVITKA
S1. 2. Vrulj a (podmorsk i i zvir ) v zalivu Na Kolima pri Ju rjevu. (Foto Marjan
Rich t er) .
SI. 4a Zračn i vr t inec vzd igu je meglo v hrib ih (Foto Ci ril Vel kovr h) .
Sl . 4b Z račni vrt inec vzdig uje mivko v p u ščavi .
Sl. 6 . Plas t peš čenj aka kaže nakodr ano površ i no, ki se j e v dav ni h čas i h ob-
l i koval a v mivk i na d nu plitvega mo r ja.
SI. 7 . Veli ke pe š čene s ip ine (Grea t Sand Du ne s ) na ju gu dr ža ve Col or ado (ZDA).
SI. 9 . Škrape ob poti na Krn .
SI. 11. Od vetra izkl esa ni zamet i v go ra h.
SI. 12. Na gorskem sed lu j e ve te r odnese l vrhn jo plast snega , r azen kj er j e
b i l poprej pohoj en.
64
48 6
9 ·12
; '