Tajemnice diamentów

Piękne, oszlifowane diamenty - brylanty.

Diamenty to najbardziej kasowa produkcja natury. Od wielu stuleci są przedmiotem ludzkiego pożądania, zaś w ostatnim czasie na stałe utrwaliły się w ludzkiej świadomości jako symbol bogactwa i przepychu. W swoim uwielbieniu dla tych niewielkich odłamków, zaczęliśmy nadawać im imiona. Któż z nas nie słyszał bowiem o słynnym koh-i-noor, jednym z największych skarbów korony brytyjskiej? Niewielu z Was zastanawiało się jednak zapewne, w jaki sposób powstają diamenty.

Zacznijmy od przedstawienia naszego głównego bohatera. Od środka. W przeciwieństwie do wielu innych minerałów, których wzory chemiczne nie mieszczą się w jednym wersie specjalistycznej publikacji, diament zbudowany jest tylko z jednego pierwiastka - węgla. Nie jest to jednak taki sam węgiel, jak ten, którym opalamy nasze domostwa. Węgiel kamienny zawiera bowiem również inne pierwiastki, w tym tlen, wodór, czy azot. Diament jest zaś węglem w jego czystej postaci. Od innych odmian alotropowych węgla (czyli form jego występowania, do których zaliczamy też grafit czy grafen), odróżnia się między innymi odmiennymi połączeniami pomiędzy poszczególnymi atomami.

Aby węgiel w warunkach naturalnych przybrał postać diamentu, spełnić należy dwa warunki. Po pierwsze, ciśnienie musi wynosić od 4,5 do 6 gigapaskali. To wartość nadzwyczaj wysoka jak na ludzkie standardy, zważywszy na fakt, że pod gołym niebem doświadczamy zazwyczaj nacisku znajdującego się nad nami powietrza w wysokości tysiąca hektopaskali, czyli mniej więcej 0,000001 gigapaskala. Ponadto, by stworzyć diament musimy podnieść temperaturę do zawrotnych 900 stopni Celsjusza, pamiętając przy tym by nie przekroczyć 1300 stopni Celsjusza. Wyżej opisane warunki występują w bardzo niewielu miejscach.

Jednym z nich są niektóre obszary we wnętrzu Ziemi, położone na głębokościach od 140 do 190 metrów, a więc w płaszczu górnym naszej planety. Tam występuje bowiem odpowiednie ciśnienie. Należy jednak zaznaczyć, że diamenty nie powstają we wszystkich miejscach tej warstwy geologicznej - jedynie tam, gdzie korzystne ciśnienie wystąpi wraz z odpowiednią temperaturą. W ten sposób wykrystalizowane diamenty przemieszczają się w kierunku powierzchni Ziemi w jedyny możliwy sposób - przy pomocy wulkanów. Po zakończonej erupcji pozostają w kominach wulkanicznych wypełnionych materiałem, który nie zdążył go opuścić.

Nim człowiek zacznie prowadzić eksploatację musi jednak minąć jeszcze bardzo dużo czasu. Najpierw wulkan musi zakończyć swoją działalność. Gdy już przypnie się mu łatkę wygasłego, w ruch idą różnego rodzaju procesy geologiczne, wiatr i woda, powodując naturalne obniżanie się stożka i przekopując się do głębiej położonych warstw. Dopiero później - po odpowiednim przekopaniu terenu - człowiek natrafić może na diamenty. Nim jednak pospieszycie w kierunku wygasłych wulkanów Dolnego Śląska, muszę Was uprzedzić, że nie każdy wulkan niesie ze sobą diamenty. Jeśli chcecie na nie trafić, musicie pojechać nie na drugi koniec Polski, a raczej na drugi koniec świata. Najlepiej do Afryki. ;)

Kopalnia diamentów w Mirze, w Rosji.

Nieoszlifowany diament.

 Nie jest to jednak jedyny sposób na powstanie diamentów. Te mogą bowiem się wytworzyć również w wyniku katastrof kosmicznych. Gdy duża asteroida zderzy się z powierzchnią Ziemi, również mogą zaistnieć warunki idealne do powstania diamentu. W miejscu kolizji zarówno ciśnienie, jak i temperatury osiągają nadzwyczaj wysokie wartości. Inną opcją jest także przyniesienie diamentów z przestrzeni kosmicznej przez spadające na Ziemię meteoryty. Zjawiska te są niezwykle rzadkie, więc i złóż diamentów powstałych w ten sposób nie mamy zbyt wiele. Niemniej, nie chcielibyśmy raczej tego zmieniać, prawda? Bądź co bądź, wpuszczanie wielkich asteroid do naszego domu to nadzwyczaj ryzykowna metoda wzbogacenia się.

Diamenty, które przybyły do nas z kosmosu mają postać karbonado. Znajdujemy takie w Brazylii
i Republice Środkowoafrykańskiej.

Jako że technika poszła tak daleko, jak poszła, to oczywiście jesteśmy w stanie wyprodukować diamenty syntetyczne. Nigdy nie osiągną one takich wartości, jak te znalezione w ziemi, lecz mogą się przydać zarówno w jubilerstwie, jak i przemyśle - na przykład do ostrzenia wyjątkowo twardych narzędzi. Aby otrzymać taki diament musimy zaopatrzyć się w odrobinę grafitu, który ma taki sam skład chemiczny jak diament, bo tak jak on jest odmianą alotropową węgla. Później wystarczy już tylko poddać surowiec wspomnianym wyżej ciśnieniu i temperaturze. Jest to więc jedno z tych działań, którego pod żadnym pozorem nie powinniście - i zapewne też nie możecie - próbować w domu. ;)

Jak więc widzicie, znalezienie diamentu nie jest wcale takie proste. Po części jest to też powodem jego nadzwyczaj wysokiej wartości. Jeśli jednak kiedykolwiek wejdziecie w kontakt z jakimś diamentem, będziecie mieli przynajmniej świadomość, że widzicie jedno z największych dzieł wnętrza Ziemi :).

Gdy stoper nie wystarcza. Jak się liczy punkty w wielobojach?

Takie konkurencje sportowe, jak siedmiobój, czy dziesięciobój są wyjątkowo ekscytujące, gdyż o ostatecznym wyniku decyduje postawa na wielu różnych arenach. Te bogactwo przekłada się jednak na zaistnienie problemu z ustaleniem ostatecznego wyniku. Aby rezultaty po zakończeniu ostatniej konkurencji były możliwie jak najbardziej sprawiedliwe, stosuje się różnego rodzaju przeliczniki punktowe. Niestety, kosztem zrozumienia rywalizacji przez kibica. Trudno bowiem wyobrazić sobie, że ktoś siedzi na trybunach lub przed telewizorem z plikiem kartek i ołówkiem, prowadząc zaawansowane obliczenia matematyczne by zobaczyć jak trzyma się jego faworyt. Warto jednak dowiedzieć się, w jaki sposób takie obliczenia można przeprowadzić, by lepiej zrozumieć wielobojową rywalizację.

Bieg na 100 metrów przez płotki, czyli siedmiobój czas zacząć. Londyn 2012.

Od 1985 roku stosuje się w wielobojach lekkoatletycznych specjalny system opracowany w latach 50. przez dr Karla Ulbricha. Każdej konkurencji składającej się na pięcio-, siedmio- lub dziesięciobój przypisał on trzy wartości. Na potrzeby tego artykułu nazwijmy je wartością a, b i c. Wartość a stanowi zawsze ułamek dziesiętny, wartość b - liczba całkowita (w niektórych przypadkach z "połówką"), wartość c - ułamek dziesiętny wyższy od 1, ale niższy od 2. Na przykład skok wzwyż rozgrywany w ramach kobiecego siedmioboju otrzymał wartości 1,84523; 75,0 i 1,348. Ta sama konkurencja w męskim dziesięcioboju została opatrzona liczbami 0,8465; 75,0 i 1,42. Pełny wykaz wartości widoczny jest w poniższej tabelce.

Z samą przypadkową - jakby się wydawało - zbieraniną liczb nic jednak nie ugramy. By obliczyć wynik każdego zawodnika należy wstawić wszystkie te wartości w odpowiedni wzór. W przypadku konkurencji rozgrywanych na bieżni przedstawia się on następująco: P = a*(b-T)^c (rezultat punktowy równa się a razy w nawiasie b minus osiągnięty czas do potęgi c). W przypadku rzutów i skoków wzór wygląda natomiast tak: P = a*(M-b)^c (rezultat punktowy równa się a razy w nawiasie osiągnięty wynik minus b do potęgi c).

Stosowanie tak zaawansowanych obliczeń może się wydawać dziwne, lecz przynosi zamierzone efekty. System ten jest skonstruowany w ten sposób, by istniała jakaś możliwa do odmierzenia wartość, za którą zawodnik otrzyma pełne 1000 punktów. W biegu na 100 metrów kobiet będzie to czas 13,85s, zaś w skoku w dal mężczyzn - 7,76m. Jeżeli zawodnik pokona dystans w krótszym czasie lub skoczy dalej, otrzyma więcej punktów, zaś jeśli jego rezultat okaże się gorszy zgarnie odpowiednio mniejszą zdobycz punktową.

Nietrudno się domyślić, że w tym systemie nie da się osiągnąć wartości maksymalnej. Rekordy mogą być szlifowane teoretycznie rzecz biorąc w nieskończoność. W praktyce muszą jednak istnieć pewne bariery. Obecnie rekord świata w kobiecym siedmioboju wynosi 7291 punktów i został ustanowiony w 1988 roku przez Amerykankę Jackie Joyner-Kersee. W męskim dziesięcioboju rekord należy zaś do Ashtona Eatona, został ustanowiony w 2015 roku i wynosi 9045 punktów. Inaczej sprawa przedstawia się, gdy uznamy, że wszyscy wieloboiści, do których należą rekordy świata w poszczególnych wielobojowych konkurencjach, są jedną osobą. Wówczas wyżej wymienione rezultaty wzrosną do 7982 punktów u kobiet i 10 540 punktów u mężczyzn. Jeśli pod uwagę weźmiemy natomiast rekordy świata we wszystkich konkurencjach, które składają się na wielobój, to otrzymamy 9106 punktów u kobiet i aż 12 568 punktów u mężczyzn. Nie oszukujmy się jednak, bardzo mało prawdopodobne jest by kiedykolwiek w przyszłości jakikolwiek sportowiec wyśrubował taki wynik.

Siedmiobój czas zakończyć, czyli bieg na 1500 metrów. Rio 2016.

Skoro znacie już zasady punktacji w wielobojach to może spróbujecie swoich sił w tej koronnej, lekkoatletycznej konkurencji? :D

Jak powstały wąwozy?

W Sandomierzu na niewielkim wzgórzu wznosi się piękny kościół pod wezwaniem Nawrócenia św. Pawła Apostoła. Ze względu na swoje walory architektoniczne i historyczne, świątynia ta sama w sobie mogłaby stanowić warty odwiedzenia zabytek. Na swoje nieszczęście, tuż obok niej znajduje się coś znacznie bardziej atrakcyjnego z punktu widzenia przeciętnego turysty. Któż z nas, będąc w Sandomierzu, nie odwiedziłby bowiem najpiękniejszego polskiego wąwozu, Wąwozu Królowej Jadwigi? A każda wizyta w miejscu takim, jak to, powinna skłaniać do poszukiwania odpowiedzi na pytanie - jak powstało to magiczne, zaciszne, oderwane od życia miasta miejsce?

Wąwóz Królowej Jadwigi w Sandomierzu.

Powstanie tak okazałych wąwozów wymaga istnienia specyficznego rodzaju podłoża. Skały budujące dany obszar nie mogą być pod żadnym pozorem nazbyt twarde, odporne na działanie wody. Jak na warunki polskie właściwościami takimi mogą pochwalić się występujące przede wszystkim na wschodzie kraju lessy. Skały te powstały z nanoszonych przez wiatr pyłów i są na tyle kruche i luźne, że bylibyśmy w stanie własnoręcznie odłupać sobie ich fragmenty. Nic więc dziwnego, że również i woda stanowi dla nich trudnego przeciwnika.

Za każdym razem, gdy zaczyna padać deszcz, a na obszarze lessowym występują jakiekolwiek pochyłości terenu, woda zaczyna rzeźbić skałę, po której spływa. Im bardziej obfite są opady, tym intensywniejsza jest erozja. Na samym początku tego procesu tworzą się w podłożu płytkie i wąskie rynienki. Z czasem przekształcają się one w coraz większe formy, aż osiągają rozmiary okazałego wąwozu. Im zaś wąwóz jest szerszy, tym więcej wody z okolicznych obszarów jest on w stanie zebrać i tym szybciej przebiegać będzie jego powiększanie.

Krajobraz lessowy w Chinach. W Polsce co prawda less nie objawia się w tak spektakularny
sposób, nie oznacza to jednak, że podłoży lessowych u nas nie obserwujemy ;).

Bardzo często zdarza się jednak, że ilość i intensywność opadów, a także ukształtowanie podłoża nie pozwalają na szybkie wykształcenie się wąwozów. W takich sytuacjach z pomocą wodzie przyszedł człowiek. Obszary lessowe są bowiem jednymi z najżyźniejszych na świecie. Nic więc dziwnego, że ludzie już kilkaset lat temu zagospodarowali je na swoje pola. Z każdym wyciętym drzewem, które rosło na lessach, podłoże stawało się jednak mniej wytrzymałe na działanie wody. Pozbawione gęstej roślinności leśnej, zatrzymujących wodę mchów i usztywniających korzeni, przestało opierać się kolejnym atakom wartko płynącej deszczówki.

Nie koniec jednak na tym. Wykorzystując rolniczo dany obszar człowiek popełniał na przestrzeni wielu dziesięcioleci poważny błąd. Swoją ziemię uprawiał i dzielił prostopadle do stoku. Było to bardzo nieodpowiedzialne, gdyż w ten sposób własnoręcznie tworzył niewielkie rynienki i kanaliki, którymi woda mogła spływać w dół stoku. Wprawdzie w intencji rolnika nie miały się one przerodzić w formy, które za jakiś czas uniemożliwią mu zbieranie plonów, ale nie wszystko zawsze idzie po naszej myśli, czyż nie?

Pola tworzone prostopadle do stoków należą do częstych widoków w polskim krajobrazie.

Dochodzimy w ten sposób do trzeciego kardynalnego błędu człowieka. A jest nim tworzenie nieutwardzonych dróg na obszarach lessowych. O ile na polach rośnie jeszcze trochę zbóż, trawy albo ziemniaków, to na tego typu drogach nie ma absolutnie nic. Można powiedzieć, że podaliśmy deszczówce na tacy idealny obszar, na którym w pełni może rozwinąć swe niszczycielskie zdolności. Efekt jest aż nazbyt dostrzegalny. Gdy następnym razem będziecie podążać drogą otoczoną z obu stron wysokimi skarpami, zwróćcie uwagę na fakt, iż to nie ten szlak został wytyczony po dnie wąwozu. To wąwóz utworzył się na linii wcześniej wytyczonego szlaku. I wyobraźcie sobie, że jeszcze kilkadziesiąt lat wcześniej droga, po której idziecie, znajdowała się kilka metrów nad Waszymi głowami.

Jakkolwiek człowiek znacząco wmieszał się w powstanie wąwozów, to tą jego formę działalności nie musimy uznać za jednoznacznie negatywną. Bądź co bądź, dzięki temu mamy do czynienia z naprawdę pięknymi formami rzeźby terenu, zaś same wąwozy nie niosą większych strat okolicznej przyrodzie czy mieszkańcom obszaru, na którym występują. Jedynymi, którym powstanie wąwozu może wyrządzić szkodę, są rolnicy. Ale muszą oni pamiętać, że gdyby prowadzili odpowiedzialny zarząd nad własnymi polami, wąwóz mógłby nigdy nie powstać. ;)