Tuntuu epäloogiselta, että vaalean aineen ja kirkkaan veden yhdistelmä on synkän tumma. Arvoituksen selittää optiikka.

Kalajoen tai Yyterin hiekkasärkät näyttävät aurinkoisena kesäpäivänä samalta kuin maailman kuuluisimmat, turistien kansoittamat hiekkarannat eli vaalean kellertäviltä, ehkä jopa kullankeltaisilta.

Joillakin vulkaanisilla saarilla rannan hiekka on tummempaakin, jopa mustaa. Sellainen näyttää eksoottiselta mutta myös likaiselta. Mikä pahinta, mieleen saattaa tulla pilvinen, sateinen päivä: märkä hiekka.

Märkä hiekka kun on tummempaa kuin kuiva. Eksaktimmin sanottuna märän hiekan albedo eli heijastavuus on 0,2-0,3, kuivan noin 0,4. Esimerkiksi puhtaan lumen albedo voi olla jopa yli 0,95, kun puuhiilen vastaava luku on alle 0,04.

Mutta miksi vaalea hiekka yhdistyneenä kirkkaaseen veteen tuottaa tummaa?

Rosoinen tummuu kostuessaan

Vaikka intuitiota hieman loukkaakin ajatus, että kirkas vesi tekee pinnoista tummia, olemme tottuneet arvioimaan pintamateriaalien kosteutta juuri sen tummuudesta. Niin asfalttitie, puuvillainen t-paita kuin betonitalokin tummuvat sateessa aivan kuin hiekka.

Näitä kaikkia materiaaleja yhdistää, että ne ovat hieman rosoisia. Sen sijaan esimerkiksi sileä marmori suorastaan kiiltelee märkänä. Miksi?

Vesikalvo sileän pinnan päällä heijastaa osan valosta kimallellen suoraan ilmaan. Valo heijastuu tasaisesta marmorista myös vesikalvon alta aivan kuten kuivana. Palatessaan veden ja ilman rajapinnalle valonsäde hieman taittuu, kuten fysiikan oppikirjoissa on kerrottu. Säde kuitenkin tavoittaa verkkokalvomme.

Jos materiaali on rosoinen, osa valonsäteistä kohtaa vesikalvon alla olevan pinnan niin jyrkässä kulmassa, että säde heijastuu varsin loivasti kohti vesikalvon ja ilman rajapintaa. Jos tämä kulma ylittää niin sanotun kriittisen kulman, tapahtuu kokonaisheijastuminen. Tämäkin ilmiö on tuttu optiikan johdantoteksteistä. Siinä valonsäde heijastuu kokonaan takaisin alaspäin veden ja ilman rajapinnasta, tässä tapauksessa kohti vesikalvon alla olevaa materiaalia eli hiekanjyvää.

Valonsäde kuin flipperissä

Kun valonsäde heijastuu toisesta hiekanjyvästä, se voi taas joko läpäistä vesikalvon tai kokonaisheijastua siitä jälleen kerran takaisin. Kummin käy, riippuu siitä, minkä suuntaiselle hiekanjyvän pinnalle valonsäde sattuu osumaan.

Lopulta valonsäde tulee sopivan suorassa kulmassa rajapinnalle ja pääsee hieman taittuneena ulos ja tarkkailijan verkkokalvolle. Miksi se näkyisi nyt himmeämpänä?

Mitä useamman kerran valonsäde on joutunut tässä flipperissä heijastumaan hiekanjyvästä, sitä enemmän hiekka on imenyt sen energiaa. Jos materiaali on kuivaa tai sileää, heijastuminen tapahtuu vain kerran. Rosoisessa, vesikalvon peittämässä materiaalissa ainakin osa valonsäteistä heijastuu useamman kuin yhden kerran.

Marko Hamilo on tiedetoimittaja.

Julkaistu Tiede-lehdessä 7/2009.

Jos rehkiminen ei huvita, syy voi olla geeneissä.

Monia liikunta palkitsee hyvän olon tunteella, mutta kaikille palkintoa ei tule, kertoo Helsingin Sanomat jutussaan. Olo saattaa olla hikilenkin jälkeen enemmän runneltu kuin rento.

”Osa suomalaisten liikkumattomuudesta saattaa selittyä negatiivisilla tuntemuksilla”, sanoo jutussa liikuntapsykologian professori Taru Lintunen Jyväskylän yliopistosta.

Ihmiseltä saattavat puuttua hyvät kokemukset ja liikunnallisen elämäntavan mallit.

Perimälläkin on sormensa pelissä. Naisilla jopa puolet liikuntanautinnon vaihtelusta selittyy geeneillä, miehillä kolmannes.

Näin osoittaa vuonna 2014 julkaistu suomalainen tutkimus, joka perkasi perintötekijöiden osuutta liikuntamotivaatioon.

Tarkkaa syytä eroihin ei tiedetä. Yksi ehdokkaista on aivojen dopamiinirata. Se palkitsee niin syömisestä, seksistä kuin liikunnasta.

Dopamiinikylpy tuottaa aivoissa huumaavan euforian. Tutkimusten mukaan järjestelmän häiriöt vähentävät koe-eläinten liikkumishaluja.

Viime kädessä geenit ohjaavat mielihyväkoneiston toimintaa. Dopamiinin valmistukseen tarvittavat geenit toimivat toisilla kenties vilkkaammin. Erityisesti naisilla on liikuntamielihyvän kokemisessa geneettistä vaihtelua.

Yksilöiden erot ulottuvat laajemmallekin. Kaikki eivät saa liikunnasta yhtä paljon hyötyä – ainakaan heti.

Sama harjoittelu saattaa vaikuttaa ihmisiin eri tavoin. Yhden kunto kasvaa kohisten, mutta toinen ei saa tuloksia, vaikka kuinka rehkisi. Tutkijat puhuvat yksilöllisestä vasteesta.

Kuitenkin vaikka oma elimistö tuntuisi olevan immuuni liikunnalle, se voi olla vain harhaa. Tutkimuksissa tuijotetaan usein suorituskykyyn ja lihasvoimaan. Ne eivät ehkä hetkahda pienestä rasituksesta, mutta veren rasva- ja sokeriarvot saattavat parantua merkittävästi. Siksi liikuntaa voi suositella kaikille.

Kysely

Onko liikunta tuskien tie?

Tutustu sisältöön ja lue uusi lehti digilehdet.fi:ssä.

 

Tieteessä 2/2018 

 

PÄÄKIRJOITUS

Kun viha vie

Vihapuhuja ratsastaa alkukantaisella reaktiolla.

 

PÄÄUUTISET

Unissa puhutaan rumia

Myöntisen päiväminän takaa kurkkii
kielteinen yöminä – hyvästä syystä.

Alienkivi on yksi miljoonista

Tähtienvälisiä asteroideja syöksyy
aurinkokunnan läpi jatkuvasti.

Nykyihminen seikkaili
ulos Afrikasta useita kertoja

Yhden ulostulon malli ei enää mitenkään
istu Aasian löytöihin.

Korallit kalpenevat kiihtyvää tahtia

Lämpenevät vedet riistävät
polyypilta elintärkeän kumppanin.

 

ARTIKKELIT

Migreeni vyöryy aivorungosta

Kun sähköt sekoavat hermokeskuksessa,
kipuviestit kiihdyttävät aivot hälytystilaan.

Esinisäkkäät
Maailman valtiaat ennen dinosauruksia

Kehitys kohti meitä käynnistyi jo silloin,
kun maapallon mantereet olivat vielä yhtä.

Siittiöt hukassa

Enää hälytyskellot eivät kilise van kumisevat.
Miesten siittiömäärät ovat romahtaneet.

James Bond
Harmaa agentti hurmasi maailman

Vastoin odotuksia huomaamaton vakooja sai
valtavan huomion. Kohu teki fiktiosta faktaa.

Liikenne jättää tiet

Visio on villi muttei utopiaa. Jokainen sopiva
maapala tarvitaan luonnolle ja ruoalle.

Ennen paras mies oli poikamies

Naiset ja seksi eivät ole aina olleet miehen mitta.
Elämän tärkeät asiat löytyivät pitkään toisaalta.

 

TIEDE VASTAA

Voiko pissa jäätyä kaarelle?

Haudataanko vainajat ilmansuuntien mukaan?

Mikä on puujalkavitsi?

Miksi kuusi kestää lumen painon?

Miten norppa löytää takaisin avannolle?

Voiko avaruusaseman palauttaa Maahan?

 

KIRJAT

Oma dna kantaa suvun historiaa

Marja Pirttivaara teki suomalaisille sukututkijoille uudenlaisen kätevän oppaan.

 

KUVA-ARVOITUS

Klassikkopalsta

kutsuu lukijoita tulkitsemaan kuvia lehden Facebook-sivustolle: facebook.com/tiede.fi

 

OMAT SANAT

Valoa kohti

Entisinä aikoina kantasana tarjosi myös lämpöä.

 

Jos olet Sanoman jonkin aikakauslehden tilaaja, voit lukea uusimman numeron jutut Sanoman Digilehdet-palvelussa.

Ellet vielä ole ottanut tilaukseesi kuuluvaa digiominaisuutta käyttöön, tee se osoitteessa https://oma.sanoma.fi/aktivoi/digilehdet. Aktivoinnin jälkeen pääset kirjautumaan suoraan digilehdet.fi-palveluun.