muuntuu nojatuoliski, viilettää järven yli ja kohoaa taivaalle.



Julkaistu Tiede-lehdessä 4/2007



Joakim Uimosen pyörä muuttaa muotoaan tarpeen mukaan. Ajolenkin aikana nivelikkään menopelin voi laskea nojapyöräksi, jota poljetaan lähes makuuasennossa kuin sohvalla lepäillen. Voi valita myös väliasentoja miellyttävää risteilemistä, cruisailua, varten.

Kun matkan varrelta löytyy sopiva levähdyspaikka, nojapyörä muuntuu nojatuoliksi, josta on mukava ihailla maisemia. Ajon päätyttyä pieneen tilaan taittuvan laitteen voi helposti varastoida sisätiloihin.

Uimonen on pyörämies henkeen ja vereen. Päivätyökseen, Tunturi-polkupyörien tuotekehityspäällikkönä, hän parantaa kaupallisia ajokkeja. Vapaa-aikanaan hän on jo vuosia kehittänyt utopiamaista pysty- ja nojapyörän yhdistelmäänsä.





Polkupyörä luontoakin parempi


Koneenrakennuksen professori ja polkupyöräfani David Wilson Massachusettsin teknisestä korkeakoulusta Yhdysvalloista ja pyöräilyspesialisti Heikki Kuva Suomesta ovat esitelleet energian kulutuslukuja eri tavoin liikuttaessa.

Esimerkiksi kuudentoista kilometrin tuntivauhdissa juoksija kuluttaa kilometrin matkalla noin 4 kilojoulea jokaista kehon kilogrammaa kohti. Hevonen kuluttaa vain 1,6 ja pyöräilijä hevostakin vähemmän eli 0,9 kilojoulea kiloa ja kilometriä kohti.

Polkupyörän hyötysuhde on hyvä, koska liikkeet ovat pääosin pyöriviä. Pyöräilijä myös hyödyntää tehokkaasti isoja lihaksiaan. Kävelijä tai juoksija joutuu kiihdyttämään ja hidastamaan edestakaisin liikkuvia lihasmassoja koko ajan.


Yhdistelmässä kahden edut

Tavallisella pystypyörällä ja nojapyörällä on kummallakin omat etunsa. Pystypyörä on kätevä kaupungissa, koska pyöräilijä näkee ja hänet nähdään. Myös pitkää ylämäkeä noustessa pysty ajoasento helpottaa, kun polkimia pääsee pumppaamaan koko painollaan.

Matka-ajossa tasaisella tiellä taas nojapyörä on kätevin. Ilmanvastus on 10-30 prosenttia pienempi kuin pystypyörän.

Muotoaan muuttava pyörä yhdistää eri tyyppien hyvät puolet.

Kauppoihin uutta pyörää saa vielä odottaa. Teollisuus omaksuu radikaaleja ideoita hitaasti. Niinpä Uimosen työnantaja, Tunturi Oy:n omistaja Accell Group, on toistaiseksi tyytynyt katselemaan sivusta.


Vauhdissa noja-asentoon

Uimonen alkoi kehittää uutta pyörää vuonna 1998. Ensimmäisen prototyypin hän rakensi Taideteollisen korkeakoulun lopputyönä vuonna 2004.

Seuraavana vuonna kansainvälinen joukko tekniikan ja muotoilun opiskelijoita Teknillisestä ja Taideteollisesta korkeakoulusta paransi pyörää ja etenkin haki keinoja muuttaa ajoasentoa. Keksittiin tapa laskeutua alaspäin ajon aikana.

Pystyasentoon siirtymiseksi sen sijaan täytyy edelleen pysähtyä ja nousta pyörän päältä. Uimosen mukaan on vaikea kehittää pyörää, joka pystyisi järkevällä voimankulutuksella nostamaan päällä istuvaa pyöräilijää. Mutta paljon auttaa jo sekin, että ajettaessa keskustasta pois voi pysähtymättä muuttaa kulkuneuvon nojapyöräksi.

Toinen, viime vuonna alkanut TKK:n ja TaiKin yhteishanke jatkuu edelleen. Parhaillaan kaksi muotoilualan opiskelijaa ja yhdeksän insinööriopiskelijaa tutkii, miten parantaa runkoa, niveliä ja lukituksia.

Pyörällä vesille ja veden alle





Pyöräilyputkia ja automaattivuokrausta


Itse menopelin ohella kehitetään innokkaasti pyöräily-ympäristöä ja pyöränläyttötapoja.

Kelpaisikö pyöräilytunneli, jossa on aina pouta ja tuuli puhaltaa aina oikeasta suunnasta? Bicycle Transportation Systems, joka toimii Coloradossa, tarjoaa tällaista kauppanimellä TransGlide 2000. Tunneli on kevyt putki, jotka rakennetaan pylväiden päälle muun liikenteen yläpuolelle. Pyöräilijä saa keinotekoisen tuulen selkäpuolelleen, kun putkeen puhalletaan ilmaa.

Putkia odotellessa voi nauttia moderneista tavoista vuokrata polkupyöriä.

Esimerkiksi Saksan rautatieyhtiö Deutsche Bahn ylläpitää kesäisin Berliinissä ja Stuttgartissa palvelua nimeltä "soita polkupyörään" (Call a bike). Pyörä vuokrataan ja käyttö maksetaan automaattisesti soittamalla kännykällä numeroon, joka on merkitty itse pyörään. Vastaava palvelu toimii myös Lontoossa.

Lyonin kaupunki Ranskassa on kehittänyt oman muunnoksensa automaattivuokrauksesta. Pyörissä on mikrosiru, joka tunnistaa pyörätelineen ja pyörän tilaajan sekä kirjaa vuokraukset ja palautukset. Matka maksetaan luottokortilla. Pariisi suunnittelee samanlaisen palvelun käynnistämistä.










Vain sporttikunnolla ilmaan

Lentäviä polkupyöriä on rakennettu 1960-luvulta asti. MIT:n Daedalus lensi vuonna 1988 Aigeianmerellä 120 kilometrin matkan.

Nykyisin lentopyöräharrastuksen voidaan katsoa jo vakiintuneen extreme-lajina. Esimerkiksi Japanissa, Biwajärvellä Kioton seudulla, pidetään joka vuosi "lintumiesralli" (Birdman rally), jossa lihasvoimalla lentävät laitteet ottavat mittaa toisistaan.

Ilmaan päästään, mutta monilukuisilla lentopyörillä on yhteinen vika. Vain hyväkuntoiset aktiiviurheilijat jaksavat ajaa ilmassa.


Lentopyörä kenelle tahansa?

Kanadalainen Richard P. Synergy, jota voi luonnehtia vapaaksi tutkijaksi ilman akateemisia oppiarvoja, on ottanut kunnianhimoiseksi tavoitteekseen kehittää koko kansan lentopolkupyörän. Hän on vuodesta 2003 vetänyt Flycycle-hanketta, jossa opiskelijat rakentavat Ontariossa Tobermoryn lentokentän konehallissa uutta lentopyörää. Työtä tukee joukko yrityksiä, kuten 3M Adhesives ja GE Plastics.

Suurin ongelma hankkeessa on, että yhä on vaikea päästä keskivertolihaksilla lentoon. Fysiikan lait sanelevat kovia vaatimuksia ihmiselle, joka on lentomoottoriksi tehoton kuin höyrykone.

Siksi ensin tulee uusia maapolkupyöriä ja vesipyöriä. Jälkimmäisillä on yhtenä etuna se, että vesillä riittää tilaa. Ehkä näemme pian pyöriä, joilla huristellaan jokia pitkin ja järvenselkien yli.



Kalevi Rantanen on teknistä luovuutta tutkiva diplomi-insinööri, tietokirjoittaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.

Kätevä sana on valunut moneen käyttöön.

Makea vesi kuuluu elämän perusedellytyksiin. Siksi tuntuu itsestään selvältä, että vesi-sana kuuluu suomen kielen vanhimpiin sanastokerroksiin.

Se ei kuitenkaan ole alun perin oma sana, vaan hyvin vanha laina indoeurooppalaisista kielistä, samaa juurta kuin saksan Wasser ja englannin water.

Suomensukuisissa kielissä on toinenkin vettä merkitsevä sana, jota edustaa esimerkiksi saamen čáhci, mutta sen vastine ei syystä tai toisesta ole säilynyt suomessa. Ehkäpä indoeurooppalainen tuontivesi on tuntunut muodikkaammalta ja käyttökelpoisemmalta.

Tarkemmin ajatellen vesi-sana on monimerkityksinen. Luonnon tavallisimman nesteen lisäksi se voi tarkoittaa muunkinlaisia nesteitä, kuten yhdyssanoissa hajuvesi, hiusvesi tai menovesi.

Vesiä voi erotella käsittelyn tai käyttötarkoituksen mukaan, vaikka Suomen oloissa juomavesi, kasteluvesi ja sammutusvesi ovatkin usein samaa tavaraa. Sade- ja sulamisvesistä tulee varsinkin asutuskeskuksissa viemäröitävää hulevettä. Murteissa hulevesi tarkoittaa tulvaa tai muuta väljää vettä, esimerkiksi sellaista, jota nousee sopivilla säillä jään päälle.

Luonnon osana vesi voi viitata erilaisiin vedenkokoumiin, etenkin järviin. Suomen peruskartasta löytyy satoja vesi-loppuisia paikannimiä, joista useimmat ovat vesistönnimiä, kuten Haukivesi, Hiidenvesi tai Puulavesi.

Useat vesien rannalla olevat asutuskeskukset ovat saaneet nimensä vesistön mukaan. Vesi-sana ei enää suoranaisesti viittaa veteen, kun puhutaan vaikkapa Petäjäveden kirkosta tai Ruoveden pappilasta.

Vesi-sanasta on aikojen kuluessa muodostettu valtava määrä johdoksia ja yhdyssanoja. Näistä suuri osa on vanhoja kansanomaisia murresanoja, kuten vetelä, vetinen, vetistää ja vettyä.

Vesikosta on muistona enää nimi, sillä tämä vesien äärellä ja vedessä viihtyvä näätäeläin on hävinnyt Suomesta 1900-luvun kuluessa. Myyttisiä veden asukkaita ovat olleet vetehinen ja vesu eli vesikyy, jotka mainitaan myös Kalevalassa.

Antiikista 1700-luvun loppupuolelle asti uskottiin veden olevan yksi maailman alkuaineista. Sitten selvisi, että se onkin vedyn ja hapen yhdiste. Oppitekoinen uudissana vety tuli suomen kielessä tarpeelliseksi kuitenkin vasta 1800-luvun puolimaissa, kun luonnontieteistä alettiin puhua ja kirjoittaa suomeksi.

Kaisa Häkkinen on suomen kielen emeritaprofessori Turun yliopistossa.

Julkaistu Tiede-lehden numerossa 11/2018

Hirmun anatomia on selvinnyt sääsatelliittien mikroaaltoluotaimilla. Ne näkevät pilvien läpi myrskyn ytimeen ja paljastavat ukkospatsaat, joista myrsky saa vauhtinsa. Kuva: Nasa/Trimm

Pyörivät tuulet imevät energiansa veden lämmöstä.

Trooppiset rajuilmat tappoivat vuosina 1995–2016 lähes 244 000 ihmistä, koettelivat muuten 750 miljoonaa ihmistä ja tuhosivat omaisuutta runsaan 1 000 miljardin dollarin arvosta, enemmän kuin mitkään muut mullistukset, esimerkiksi tulvat tai maanjäristykset.

Näin arvioi maailman luonnonkatastrofeja tilastoiva belgialainen Cred-tutkimuslaitos raporteissaan, joissa se laskee katastrofien pitkän aikavälin inhimillistä hintaa.

Myrskytuhot ovat panneet myrskytutkijat ahtaalle. Kaikki tahtovat tietää, mistä näitä rajuilmoja tulee. Lietsooko niitä ilmastonmuutos?

Lämpö alkaa tuntua

Näihin asti tutkijapiireissä on ollut vallalla käsitys, jonka mukaan hirmuista ei voi syyttää ilmastonmuutosta vielä kotvaan. Se alkaa voimistaa myrskyjä vasta pitkällä aikajänteellä.

Nyt hurjimpia myrskyjä on kuitenkin alettu kytkeä ilmaston lämpenemiseen. Esimerkiksi alkusyksystä 2017 Maailman ilmatieteen järjestö WMO arvioi, että lämpeneminen todennäköisesti rankensi elokuussa Houstonin hukuttaneen Harvey-myrskyn sateita.

Jotkut tutkijat ovat puhuneet kytköksistä jo vuosia.

Esimerkiksi Kerry Emanuel, Massachusettsin teknisen yliopiston myrskyspesialisti, laski 2005, Katrinan runnottua New Orleansia, että Atlantin ja Tyynenmeren myrskyt ovat nykyään 60 prosenttia voimakkaampia kuin 1970-luvulla.

Keväällä 2013 Nils Bohr -instituutin Aslak Grinsted raportoi, että lämpenemiskehitys vaikuttaa myrskyissä syntyviin tulva-aaltoihin.

Kun maapallon keskilämpötila nousee 0,4 astetta, myrskytulvien määrä tuplaantuu. Tämä rajapyykki on jo ohitettu. Kun lämpötila nousee kaksi astetta, tulvat kymmenkertaistuvat. Silloin superrajuja myrskyjä hyökyy Atlantilta joka toinen vuosi. Tähän asti niitä on nähty kerran 20 vuodessa.

Meri lämpenee otollisesti

Tärkein myrskyjä ruokkiva muutosvoima löytyy sieltä, mistä myrskyt ammentavat energiansa ja mihin ilmastonmuutoksen nähdään vaikuttavan: meriveden lämpötilasta. Se kehittyy myrskyille otolliseen suuntaan.

Esimerkiksi Meksikonlahdella, hurrikaanien voimanpesässä, on mitattu jopa pari astetta tavallista korkeampia meriveden lämpötiloja.

Kun Haiyan, yksi kaikkien aikojen kovimmista taifuuneista, marraskuussa 2013 jätti kaksi miljoonaa filippiiniläistä kodittomiksi, meri oli myrskyn syntyalueella vielä sadan metrin syvyydessä kolme astetta normaalia lämpimämpi.

Meressä tapahtuu muutakin epäedullista: pinta nousee. Se kasvattaa myrskyjen nostattamia tulva-aaltoja, jotka usein saavat aikaan pahinta tuhoa.

 

Näin hirmumyrsky kehittyy

Hirmun syntymekanismi on sama kaikkialla, vaikka nimitykset vaihtelevat. Atlantilla ja Amerikan puoleisella Tyynellämerellä puhutaan hurrikaaneista, Aasian puolella taifuuneista ja Intian valtamerellä ja Oseaniassa sykloneista. Grafiikka: Mikko Väyrynen

 

Trooppisia hirmumyrskyjä syntyy päiväntasaajan molemmin puolin 5. ja 25. leveyspiirin välillä. Päiväntasaajalla niitä ei muodostu, sillä sieltä puuttuu coriolisvoima, jota myrsky tarvitsee pyörimiseensä

Kehittyäkseen myrsky vaatii tietynlaiset olot. Suursäätilan pitää olla laajalla alueella epävakaa ja ukkossateinen ja meriveden vähintään 26 asteista 50 metrin syvyydeltä. Lisäksi tuulien pitää puhaltaa heikosti 12 kilometrin korkeuteen asti. Voimakkaissa virtauksissa myrskynpoikanen hajoaa.

1. Merestä nousee lämmintä, kosteaa ilmaa. Se kohoaa nopeas­ti ja tiivistyy ukkospilviksi, jotka kohoavat 10–15 kilometrin korkeuteen. Samalla vapautuu lämpöä, mikä ruokkii matalapainetta.

2. Fysiikan säilymislakien mukaan ylös kohoavan ilman tilalle virtaa ympäriltä korvausilmaa, jolloin ilmanpaine alueella laskee.

3. Lämpöä kohoaa ylös yhä laajemmalti, ukkospilvien jono venyy, ja ilman virtausliikkeet voimistuvat. Ilmanpaine laskee lisää, ja alueelle syntyy liikkuva matalapaineen keskus.

4. Paine-ero tuottaa voiman, joka alkaa pyörittää tuulia kiihtyvää vauhtia. Maan pyörimisliikkeestä aiheutuva coriolisvoima kiertää niitä spiraalin lailla vastapäivään kohti matalan keskusta. Kun tuulen sekuntinopeus nousee yli 33 metrin, on syntynyt trooppinen hirmumyrsky.

Hurjimmissa myrskyissä tuulen nopeus nousee 70–90 metriin sekunnissa. Pyörteen halkaisija vaihtelee puolestaan 400 kilometristä 1 000 kilometriin.

5. Myrskyn voimistuessa sen ylle muodostuu korkeapaine, joka pyörii tuulia vastaan. Laskeva ilmavirtaus kuivattaa ja lämmittää keskusta, ja se seestyy myrskynsilmäksi.

6. Silmää kiertävät tuulet sekoittavat tehokkaasti meren pintaa 50–100 metrin syvyydeltä. Kun lämmintä vettä painuu syvyyksiin ja viileää kohoaa pintaan, ”lämpövoimala” jäähtyy ja hitaasti liikkuva myrsky voi heikentyä. Nopeaan myrskyyn jarru ei ehdi vaikuttaa, ja silloin kumpuava vesi voi loppumatkasta muuttua vaaralliseksi.

7. Kun ranta lähestyy ja meri madaltuu, tuulet pakkaavat vettä myrskyn tielle tulva-aalloksi, joka syöksyy myrskyn mukana maalle tuhoisin seurauksin.

Maalle saavuttuaan myrsky laantuu, kun se ei enää saa käyttövoimaa meren lämmöstä.

 

Tuula Kinnarinen on Tiede-lehden toimitussihteeri.

Julkaistu Tiede-lehdessä 1/2014. Päivitetty 12.9.2018.