Młody Technik 2004/03
Zacznijmy od „spirytystycznego” posmaczku. Na początku lat 30. dwóch dziennikarzy gazety „Times” zainteresowało się pewną „Madame Y”, która organizowała seanse spirytystyczne, odgrywając w nich rolę medium. Podczas takich seansów, odbywających się w szczególnie tajemniczej atmosferze zaciemnionego pokoju, pojawiały się mgliste aureole nad głowami naiwnych osób, wierzących, że dzięki Madame będą mogli skontaktować się z duchami swoich zmarłych bliskich.
Sceptyczni dziennikarze „Timesa” przyszli jak zwyczajni klienci z zamiarem zbadania całej historii. W trakcie seansu bez trudu zauważyli mgliste aureole, opadające majestatycznie z zakamuflowanych otworów na suficie wprost nad głowami osób siedzących wokół stołu. W rogu pokoju na grzejniku stała misa nasycająca pomieszczenie wilgotnym ziołowym aromatem, co potęgowało tajemniczą atmosferę. „Detektywi” stwierdzili też, że opadające „mistyczne” kręgi były chłodne jak powietrze z otwartej lodówki. I rozszyfrowali sekret.
Do wypuszczania mglistych kręgów najprawdopodobniej wykorzystywano proste urządzenie, składające się z puszki mającej okrągły otwór w swoim denku i zamkniętej od góry elastyczną membraną. Puszka była zapewne częściowo wypełniona pokruszonym „suchym lodem” (tak nazywa się zestalony dwutlenek węgla o temperaturze – 8,9°C, używany np. przy transporcie zamrożonych produktów). Puknięcie w membranę powodowało wyrzucenie z puszki chłodnego pierścienia gazu, który natrafiając na wilgotne powietrze w pokoju, powodował powstanie mglistego kółka. Dziennikarze sprawdzili swoją teorię eksperymentalnie, odtwarzając z powodzeniem „spirytystyczny” spektakl.
Bardzo łatwo można zrobić prosty generator takich „mistycznych kółek”: wystarczy do tego celu użyć plastikowego pojemnika, wyciąć w jego denku okrągły otwór, a na otwarty górny rant nałożyć gumową membranę (np. z balonika). Potem nadmuchać do środka trochę papierosowego dymu i pukać w gumową membranę − podziwiając wylatujące z otworu dymowe kółka.
Pierścień z dymu − kształtem przypominający „pączek z dziurką” − nazywany jest „wirem toroidalnym”. Przy puknięciu w membranę zadymione powietrze ze środka pojemnika zostaje wypchnięte przez otwór na zewnątrz. Na krawędzi otworu przepływ powietrza ulega spowolnieniu, co powoduje powstanie zawirowania o toroidalnym kształcie. Taki toroidalny wir utrzymuje w sobie dym, a w efekcie widzimy mglisty pierścień.
Do wytwarzania efektownych dymnych pierścieni służą działające na tej samej zasadzie zabawki: miotacze Zero Launcher i Zero Blaster, które można zakupić w Internecie za kilkanaście dolarów. Za ich pomocą można wytwarzać niegroźne pierścienie o średnicy od 5 cm do 15 cm, szybujące na odległość dochodzącą do 5 metrów. Zamiast papierosów czy suchego lodu do wytwarzania dymu używana jest w nich ciecz podobna do tej, jaką stosuje się w generatorach mgły podczas imprez estradowych albo zdjęć filmowych w Hollywood. W składzie cieczy jest woda, gliceryna i glikol propylenowy. Ciecz ta ma taką właściwość, że przy podgrzaniu intensywnie dymi. Przy uruchamianiu miotacza ciecz zostaje podgrzana miniaturową grzałką, zasilaną z wbudowanych baterii. Zapas cieczy wystarczy na wystrzelenie 25000 toroidalnych „pocisków”.
Inną, „mocniejszą” zabawką jest Airzooka, która wprawdzie nie służy do generowania pierścieni dymu, ale wytwarza silne impulsy powietrza, zdolne zwichrzyć włosy na głowach osób stojących w odległości paru metrów dalej. Poruszający się szybko wir powietrzny może nawet zgasić palącą się świeczkę.
Buduje się jeszcze większe generatory dymowych pierścieni na potrzeby badań naukowych i… reklamy. W swoim czasie słynna na całym świecie była reklama papierosów Camel, pokazująca palacza wydmuchującego dymowe kółka. Wymyślił ją Douglas Leigh − człowiek o którym mówiono, że „zapalił Broadway”. Przez 26 lat ta atrakcja w 22 amerykańskich miastach zachęcała palaczy do cameli.
Jeszcze większe pierścienie dymu wytwarza sama natura. Wulkanolodzy byli niejednokrotnie świadkami ogromnych pierścieni dymu i gazów, które wyrzucane były z kraterów potężnej Etny na Sycylii w rejonie Bocca Nuova. Etna jest w Europie wulkanem najwyższym i wykazującym największą aktywność. Zaobserwowane ostatnio niezwykle efektowne kręgi przepływały majestatycznie, zasłaniając słońce, które nabierało pomarańczowego zabarwienia pod wpływem aerozoli zawartych w dymie. Naukowcom trudno było dokładnie określić wielkość tych parowych kręgów, dryfujących na tle błękitnego nieba, pozbawionego szczególnych punktów odniesienia. Szacuje się, że kółka miały średnicę wynoszącą około 200 metrów i wznosiły się na wysokość dochodzącą do 1000 m. Niektóre z tych kręgów były widoczne nawet przez 10 minut. Nie jest znany dokładny mechanizm ich powstawania i − być może − analiza zarejestrowanych zdjęć okaże się pomocna przy rozwiązywaniu tej tajemnicy. Informacje o zachowaniu się Etny można znaleźć w Internecie na stronie www.stromboli.net.
Słońce również wytwarza toroidalne wiry. Pod koniec stycznia 2000 roku stacja kosmiczna SOHO (Solar and Heliosphere Observatory), monitorująca nieprzerwanie zachowanie się Słońca, zarejestrowała cały szereg ogromnych wybuchów CME (Coronal Mass Ejection) z pierścieniami o rozmiarach 30−krotnie większych od Ziemi.
Gigantyczne pierścienie wysyłane w przestrzeń kosmiczną przez Słońce nie są bynajmniej największymi pierścieniami zaobserwowanymi przez uczonych. Rekord należy przypisać pewnej gwieździe, która wybuchła, tworząc toroidalny wir o średnicy wielu miliardów kilometrów.
Najbardziej zabawnym przykładem toroidalnych wirów są te, które potrafią wytwarzać delfiny, żyjące w morskim środowisku. Te sympatyczne ssaki, mogące bardzo długo pozostawać pod wodą, nauczyły się wydmuchiwać powietrzne pierścienie i bawić się nimi. Średnica takich srebrzystych pierścieni dochodzi niekiedy nawet do 60 cm! Ulubioną zabawą są gonitwy za bąbelkowymi pierścieniami, kończące się „kąśnięciem” pierścienia, skutkiem czego rozpada się on na mnóstwo drobnych pęcherzyków powietrza, szybko unoszących się ku powierzchni wody. Po czym zabawa zaczyna się od nowa. Sprytniejsze delfiny potrafią swoimi ogonami i płetwami przeszkadzać pierścieniowym bańkom wypływać na powierzchnię. Naukowcy badający zachowanie się delfinów sądzą, że zabawy ze srebrzystymi kręgami świadczą o wysokiej inteligencji tych ssaków. Obserwując ich pomysłowość, można odnieść wrażenie, że rozumieją co tworzą i w jakim celu.
Nie zdziwi nas zatem to, że człowiek wynalazł (i opatentował) RingMachine, specjalne urządzenie, które wytwarza toroidalne bąbelki powietrza. W basenie kąpielowym wyglądają one bardzo efektownie, a w akwarium dodatkowo skutecznie nasycają wodę tlenem.
Jerzy Chmielewski
Opublikowano w „Młody Technik” 2004/03