Kunnskap gjør solnedgangen enda vakrere

Solen er sakte på vei ned over Oslofjorden og Nesoddtangen. Sol, fusjon, refraksjon, refleksjon, krystaller, aerosoler og elektriske signaler. Kan det bli mer mystisk?

Jeg stirrer slitent ut av det kjølige togvinduet. Forbi farer lagerbygninger, hus, trær og en og annen tagging. Verden virker grå og trist, horisonten er aldri mer enn fem meter foran meg. Så, med ett, forsvinner alle hindre og jeg får se et større bilde. Bildet til venstre. For en forandring!  Lys, vann, luft og skyer. Kjernefysikk, partikkelfysikk, refleksjon, refraksjon, elektromagnetisme, aerosoler, fargelære, kondensasjon, stabilitet, fargelære, … Alt dette og mer til trengs, bare for å skape nettopp denne solnedgangen over Nesodden. Kan man få en mer slående påminnelse om hvor fantastisk naturen er?

Noen hevder at forskere gjør naturen mindre vakker ved å «prøve å forstå alt mulig», «redusere alt til tall og ligninger» eller «ta bort mysteriene fra verden». Jeg kunne ikke vært mer uenig.

Synes du bildet er pent? Fint. Les videre, så skal vi se…

Solen

En gang for kanskje femti tusen år siden, 150 millioner kilometer unna, smeltet bittesmå partikler sammen til en større. Samtidig ble et glimt av energi sluppet ut – en gammastråle, eller en liten pakke med lys. I årene siden den gang har denne lyspakken, eller fotonet som det kalles av partikkelfysikere, sloss for å komme seg ut av egget det ble skapt i – solen vår. Det har blitt tatt opp av atomer, sendt ut igjen, delt opp og smeltet sammen så mange ganger at det ikke gir mening å snakke om «et foton» lenger, men energien har på denne måten sakte men sikkert blitt transportert fra midten av stjernen og til overflaten.

Så, åtte minutter før jeg tok dette bildet, kom litt av energien seg endelig fri fra solen. Den fløy av gårde mot jorden som et foton, med lysets hastighet – tre hundre tusen kilometer i sekundet. Sammen med en hel sverm av andre fotoner nådde den frem til jordens atmosfære akkurat i det toget jeg satt på kjørte ut fra mellom husene.

Lyset

Fotonene fra solen har ulik energi – noen mye og noen lite. Når en hel sverm av forskjellige fotonenergier kommer samtidig registrerer øynene våre det som hvitt lys. Solen ser egentlig hvit ut for oss, hvis vi ser den fra verdensrommet. Merk at dette betyr at «lys» er en menneskegreie – det er sånn hjernen vår oppfatter det når øynene, som er trenet til å føle den elektromagnetiske kraften, sier fra at de tar imot energi. Øynene er måleinstrumenter for en av de fire naturkreftene.

Et sted foran meg treffer fotonene jordens atmosfære. Der er det tett i tett med molekyler, støvpartikler og vanndråper, og plutselig kan ikke energien fly så fritt som den gjorde i verdensrommet lenger. Det første som skjer er såkalt Rayleigh-spredning. Tenk deg at du kaster en neve med grus mot et gjerde av hønsenetting. Litt grus kommer gjennom, men mye av den spres i alle retninger. Atmosfæren er sånn at den er best på å spre det blå lyset, fotonene med mest energi. Disse spres ut til siden, treffer andre molekyler, og spres delvis tilbake i retning meg. Første resultat: Himmelen ser blå ut. Andre resultat: Solen ser mindre blå og mer gul ut.

Atmosfæren

Akkurat når jeg tar bildet står solen lavt på himmelen. Da må lyset gå gjennom mer av den laveste delen av atmosfæren enn hvis solen hadde stått rett over meg. Da treffer lyset større partikler i luften også – aerosoler, som er klumper som støv, sot og store molekylforbindelser som sulfater og nitrater, og enda større ting som vanndråper og små iskrystaller. Disse større partiklene sprer vekk det grønne og gule lyset fra solen også, og gir lyset som blir igjen det karakteristiske – og vakre – rødskjæret vi ser når solen er på vei opp eller ned. På bildet kan vi se denne effekten rundt den nedre halvparten av solen, mens den øvre delen er mindre rød.

I vannoverflaten speiler solen seg. Selve solen ser ut som den er mye større enn den er. Alt dette kommer av en blanding av refraksjon, diffraksjon og refleksjon – egenskaper som viser at fotonene oppfører seg både som bølger og som partikler samtidig. Dette har forvirret forskere opp gjennom hele fysikkens historie, men egentlig er det ikke så rart. Vi er bare ikke vant til det, siden vi er så store og fotonene så små. Naturen må få lov å være som den er, vi kan bare prøve å forstå den som best vi kan.

Hjernen

Slik treffer lyset meg. Fra kjernefysisk reaksjon i midten av solen til en pakke av fotoner med ulike energier som gir meg informasjon om verden der ute har det alt gjennomgått mye. Men det kanskje mest fantastiske, for meg ihvertfall, skjer nå helt til slutt. Øynene mine fanger opp energien slik jobben deres er, og elektriske signaler sendes langs synsnerven til hjernen min. Her slutter kunnskapen til en fysiker – vi kommer inn i hjerneforskernes, biologenes og medisinernes domene. Det eneste jeg kan si er at bildet jeg nå har malt av lys og dets energier som ensbetydende med farger er en grov forenkling, og at fargesyn er et helt fagfelt i seg selv.

Vi kunne nevnt mer i fleng. Hva med alle de energiene som ikke er såkalt «synlig lys»? Noen av dem slipper gjennom atmosfæren, de fleste ikke. Hvorfor det? Jeg satt bak et vindu da jeg tok bildet. Hvorfor slipper glass gjennom lys når togveggen ellers ikke gjør det? Hadde vi sett nøye på grenene i bildet ville vi sett at lyset faktisk bøyer seg rundt dem og danner flotte diffraksjonsmønstre. Og jeg har ikke engang begynt på atmosfærefysikken, meteorologien, kondensasjonsfysikken, vinden, trykk- og temperaturforskjellene som også bidrar sitt…

Se nå på bildet en gang til:

Mindre vakkert når man vet litt om lys? Ikke i min verden.

Muligens har du lært litt om lys av å lese denne teksten, muligens visste du alt fra før og har bare blitt minnet på det. Si meg så: Blir solnedgangen mindre vakker av at vi har funnet ut litt om alt det fantastiske som skal til for at det blir akkurat som den blir?

Ikke i min verden.

Gi meg kunnskap om hvordan verden virker – det gjør meg enda bedre i stand til å verdsette for fantastisk, dyp og mystisk den er. Verden kunne i prinsippet godt ha stått på ryggen til en skilpadde. Hva skulle så skilpadden stått på, sier du? Enkelt, det er skilpadder hele veien ned. Slik er det ikke i virkeligheten, men analogien er brukbar for det:

Forståelsen vår av verden står alltid på ryggen til et mysterium. Og hva står mysteriet på? Jeg vedder på at det er mysterier hele veien ned!

3 comments

  1. Dr. Borg · februar 13, 2012

    Jeg vedder ikke imot 🙂

  2. Tilbaketråkk: Verden sett fra vinduskarmen #3 | Ursinikum
  3. Halfdan · februar 22, 2013

    Å ikke vite noe som helst om verden er en ting, slik at man ikke tror at jorda hviler på en skilpadde eller er toppen av en uendelig land søyle, men jeg vil påstå at det er fullt mulig å nyte en solnedgang minst like mye selv om man ikke aner noe som helst om fysikk, nevrologi og astronomi. Det å tvinge hjernen til å forstå tidsangivelser, det skrevne ord, tall og formler, forandrer den trolig på mer enn en måte. Jeg er i dag langt dyktigere til logisk tankegang og annen «intellektuell» aktivitet enn jeg var før, men jeg føler at dette har gått sterkt på bekostning av den emosjonelle måten å betrakte verden på. I alle fall for min del.

Legg igjen en kommentar

Fyll inn i feltene under, eller klikk på et ikon for å logge inn:

WordPress.com-logo

Du kommenterer med bruk av din WordPress.com konto. Logg ut / Endre )

Twitter-bilde

Du kommenterer med bruk av din Twitter konto. Logg ut / Endre )

Facebookbilde

Du kommenterer med bruk av din Facebook konto. Logg ut / Endre )

Google+-bilde

Du kommenterer med bruk av din Google+ konto. Logg ut / Endre )

Kobler til %s