(c) Graphicstock

Světlo prý může vypařovat vodu i mechanismem bez přenosu tepla

Vědci možná objevili opravdu nečekaný fyzikální mechanismus – s dopadem i na klimatologii.

Proč sluneční záření přispívá k vypařování vody? Odpověď je zdánlivě jasná: protože voda i vzduch absorbují sluneční záření (různé části spektra různě atd.), o tuto energii se ohřívají, při vyšší teplotě je posunuta rovnováha kapalina-pára atd. Nová studie vědců z MITu ale překvapivě přichází s ještě dalším mechanismem, který měl dosud zůstat nepovšimnut: Světlo, které dopadá na povrch vody v místě, kde se stýká vzduch a voda, může také vyrážet molekuly vody z kapaliny a vynášet je do vzduchu, což způsobuje odpařování bez jakéhokoli zahřívání.
Tento překvapivý objev může mít podle autorů celou řadu významných důsledků. Mohl by pomoci vysvětlit poněkud záhadná dlouholetá měření, jak sluneční světlo ovlivňuje mraky, a tím ovlivnit simulace vlivu klimatických změn na oblačnost a srážky (mraky jsou podle průvodní tiskové zprávy přitom nejnejistějším aspektem klimatických modelů). Objev by mohl by také vést k novým typům průmyslových procesů, jako je odsolování vody nebo sušení materiálů slunečním světlem. Podle autorů studie by se nově objevený efekt měl projevovat v přírodě ve velkém rozsahu – od mraků přes mlhu až po povrch oceánů, půdy a rostlin.
Protože byl tento efekt tak nečekaný, snažil se tým prokázat jeho existenci pomocí co nejvíce různých metod a důkazů. V nové studii výzkumníci uvádějí 14 různých druhů testů a měření, které provedli, aby zjistili, že voda se skutečně může vypařovat pouze vlivem světla, nikoli tepla,
Jedním z klíčových faktorů, který se shodně projevil ve čtyřech různých druzích experimentů za různých podmínek, bylo, že jakmile se voda začala odpařovat z testovací nádoby pod viditelným světlem, teplota vzduchu měřená nad povrchem vody se ochladila a poté vyrovnala, což ukazuje, že tepelná energie nebyla hnací silou tohoto efektu. Mezi další klíčové faktory patřil způsob, jakým se odpařovací efekt měnil v závislosti na úhlu dopadu světla, přesné barvě světla a jeho polarizaci. K žádné z těchto proměnlivých charakteristik by při pouhém přenosu tepla nemělo docházet, protože při těchto vlnových délkách voda světlo téměř vůbec neabsorbuje – a přesto tyto závislosti vědci pozorovali. Efekt je nejsilnější, když světlo dopadá na vodní hladinu pod úhlem 45 stupňů. Je také nejsilnější při určitém typu polarizace, tzv. příčné magnetické polarizaci. A dále v zeleném světle – což je paradoxně barva, pro kterou je voda nejprůhlednější, a tudíž dochází k nejmenší absorpci/přenosu energie.
Spoluautor studie Gang Chen z MITu navrhl fyzikální mechanismus, který vysvětluje závislost tohoto jevu na úhlu a polarizaci a ukazuje, že fotony světla mohou na molekuly vody na povrchu vody působit „čistě mechanickou silou“, která je dostatečná k jejich uvolnění z vodní hladiny. Zatím však nedokážou vysvětlit závislost jevu na barvě světla.
Tento jev nazvali jeho objevitelé fotomolekulární, analogicky k fotoelektrickému jevu, který objevil Heinrich Hertz v roce 1887 a vysvětlil Albert Einstein v roce 1905.
Objev údajně může vyřešit 80 let starou záhadu v klimatologii. Měření toho, jak mraky pohlcují sluneční světlo, často ukazovala, že pohlcují více slunečního světla, než je podle konvenční fyziky možné. Dodatečné vypařování způsobené tímto fotomolekulárním jevem by mohlo vysvětlit tento dlouholetý rozpor.

Guangxin Lv et al, Photomolecular effect: Visible light interaction with air–water interface, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.2320844121

Zdroj: Massachusetts Institute of Technology / MIT News / Phys.org, přeloženo / zkráceno

Psům v důsledku domestikace ztmavly oči, lidem přijdou přátelštější

Etologové z japonských univerzit Teikyo University of Science a Showa University došli k závěru, že …

10 comments

  1. S tou polarizaci svetla je to nejake zmatene. Svetlo je vzdy polarizovane pricne. Neni tim mysleno, ze je polarizovane kolmo na hladinu?

  2. Pavel Houser

    nevim :-(. urcite chyba se nejak v procesu dostat mohla. at tak ci tak (nejspis moje, jasne). ono to cele je takove divne, imho, jiste zajimave, ale co si o tom myslet…?

  3. a nefunguje nahodou bez prenosu tepla i nebulizer?
    takove ty domaci fontanky ze kterych jde para i bez zahrivani.
    piezokrystal rozechviva povrch tekutiny a ty vytrhuji z povrchu kapky, ktere se tak dostanou
    mimo kapalnou fazi, tak nejak ne?

  4. Počkat, počkat… to jako vědci objevili Comptonův jev a říkají tomu novinka?

  5. Comptonuv jev je rozptyl fotonu na elektronech a co na nem bylo noveho nebylo to, ze se svetlo na elektronech rozptyluje, ale ze pri tom meni frekvenci – to zadna tehdy exitujici teorie neumela vysvetlit.

    Takze toto nema s Comptonovym jevem vubec nis spolecneho.

  6. Dobrý ‚výzkum‘. Něco ten vědátor publikovat musel, jinak by mu nepřiklepli další grant.

  7. Tomáš Kalisz

    Odpověď Pavlovi, 28. 5. 2024 at 09:38,

    https://sciencemag.cz/svetlo-pry-muze-vyparovat-vodu-i-mechanismem-bez-prenosu-tepla/#comment-26752

    Dobrý den,

    Světlo ze zdrojů jako jsou žárovky, zářivky, LED nebo třeba Slunce typicky polarizované není.

    Příčné kmity elektromagnetického pole, postupující jako vlnění prostorem, se tak dějí ve všech možných rovinách.

    Speciálními postupy lze získat světelné vlnění kmitající jen v jedné rovině (rovinně polarizované světlo), anebo takové, kde vektor elektrického pole prostorem postupuje po šroubovici (kruhově polarizované světlo).

    To poslední prosím berte s větší rezervou, nerad bych ručil vlastní hlavou za to, zda jsem to pochopil správně.

    Zdravím
    Tomáš Kalisz

  8. Tomas Kalisz:

    To samozrejme vim. Jenze se rozlisuji dva zakladni typy polarizaced – pricna a podelna. Svetlo je vzdy polarizovane pricne, nikdy podelne.

    A u pricne polarizace pak se muze rozlisovat polarizace rovinna (svisla nebo vodorovna) a kruhova (kladna nebo zaporna), pripadne elipticka, ktera je kombinaci tech dvou.

    A i svetlo zarovky je polarizovane, ale jen na malou chvilicku, takze se to bezne nezmeri. Ale teto chvilkove polarizace svetla i z zarovky se treba vyuziva u reflexnich hologramu, ktere je mozne pozorovat i v nepolarizovanem svetle.

  9. 16. června bude u vody vidět spoustu rybářů s polarizačními brýlemi na nose (začíná lov na třpytku), protože světlo odražené od vodní hladiny je polarizované a v těchto brýlích hladina ztmavne a je vidět ryby pod vodou. To by mohlo napovídat, že se popisovaného efektu vytrhávání molekul vody neúčastní nevhodně polarizované světlo, které se od hladiny neodráží.

  10. Tomáš Kalisz

    To Pavel2, 3. 6. 2024 at 21:54,

    https://sciencemag.cz/svetlo-pry-muze-vyparovat-vodu-i-mechanismem-bez-prenosu-tepla/#comment-26864

    Dobrý den,

    To možná lze vyčíst z toho citovaného článku. Umím si představit, že to světlo, které se odráží, nechává molekuly na hladině na pokoji, kdežto pohlcené fotony zmizí, protože svou energii přemění v kinetickou energii molekul vytvořené vodní páry.

    Zdravím
    T

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close