Transcript Ellervik_Kemivarlden_10_2013 - Kemivärlden Biotech med Kemisk

lättjans kemi
Detta är sjunde och sista artikeln i serien om de sju dödssyndernas kemi: Högmod
(nr 3/2013), vällust (nr 4), avund (nr 5), girighet (nr 6), frosseri (nr 7/8), vrede (nr 9)
och lättja (nr 10). Skribenten Ulf Ellervik tar avstamp i sin nyutkomna bok
om njutningens kemi. En recension finns på sidan 36.
Lugnets blåa färg
[Av Ulf Ellervik, professor i bioorganisk kemi, Lunds universitet]
I slutet av 1800-talet växte det nämligen
fram en märklig teori om att universum
skulle vara fyllt av en osynlig, okänd materia som benämndes etern.
Teorin uppkom för att förklara hur ljuset
kunde färdas i vakuum. Om ljuset var en
vågrörelse ansåg man att det krävdes ett
medium som vågen kunde ta sig fram i.
Många av 1800-talets stora vetenskapsmän
bestämde sig för att undersöka eterns existens. Någon eter hittade man inte men
väl en förklaring till varför himlen är blå.
I kvävgas som utgör nästan
fyra femtedelar av atmosfären sprids blått ljus omkring
fyra gånger kraftigare än
rött ljus.
John William Strutt var den tredje baronen
I ett annat test var det istället frågan om
kreativitet och nu var resultatet omvänt.
Uppenbarligen påverkar färgen oss och om
vi vill stimulera till koncentration är röda
väggar att föredra medan en konstnärstudio, där kreativitet är viktigare, hellre ska
ha blå bakgrund eller varför inte fri utsikt
mot den klarblåa himlen. Låt oss utforska
himlens kemi.
av Rayleigh, och utan tvekan den mest kände. Han föddes 1842 i Essex i England. Han
var sjuklig som barn men kompenserade
det med sin briljans. Lord Rayleigh publicerade långt över 400 vetenskapliga artiklar i de flesta grenar av fysiken.
Han är dock mest känd för sitt arbete om
hur små partiklar sprider ljus. Vad Lord
Rayleigh upptäckte var att när ljus träffar
partiklar kommer ljuset att spridas i alla
upptänkliga riktningar, under förutsättning att partiklarna är mycket mindre än
ljusets våglängd
Eterkupolen. Percy Bysshe Shelleys fantas-
Synligt ljus har våglängder mellan 390 och
Färgpåverkan. För att försöka förstå hur
tiska dikt Molnet skrevs omkring 1820. När
Edvard Fredin, troligen någon gång under
1880-talet, överförde dikten till svenska
blev the blue dome of air till eterkupolen.
770 nanometer, miljarddels meter, medan
molekylerna i gaser som syrgas och kvävgas
är omkring 1 000 gånger mindre och de
fungerar därför utmärkt för att sprida ljus.
vårt undermedvetna påverkas av färger undersökte en grupp forskare i Kanada hur
människor löste problem i en färgglad miljö.
Experimenten var mycket enkla och försökspersonerna skulle lösa uppgifter på en dator
vars bakgrund var antingen röd, blå eller vit.
Medan rött är en signalfärg som skärper
uppmärksamheten, teoretiserade forskarna
att blått istället skulle verka lugnande och
ge bättre resultat i uppgifter som krävde
kreativt tänkande. Mycket riktigt, när orden
presenterades mot en röd bakgrund kunde
deltagarna i snitt komma ihåg nästan 16 ord
medan de som istället fått en blå bakgrund
bara kom ihåg lite drygt 12 ord – den röda
färgen skärpte uppmärksamheten.
När Percy Bysshe Shelleys fantastiska
dikt Molnet överfördes till svenska blev
the blue dome of air till eterkupolen.
John William Strutt är mest känd för sitt
arbete om hur små partiklar sprider ljus.
V
isst är det underbart att ligga
på en sommaräng och titta upp
på molnen som byter form mot
den ljusblåa bakgrunden. Det
är lätt att tänka stora tankar en sådan dag
– men varför? Blått är en färg som genomgående uppskattas av de flesta människor.
Visst kan det vara kul att klä sig färgglatt
ibland, men blått är och förblir en mänsklig favorit. Det är en färg som förknippas
med lugn och kanske är det den ljusblåa
himlen som någonstans i vårt omedvetna
skvallrar om att allt är bra.
26
Kemivärlden Biotech med Kemisk Tidskrift. Nr 10 oktober 2013
När solen går ner är
ljusets väg genom
atmosfären upp
till trettio gånger
längre
Ljusspridningen är beroende dels på
vilken molekyl ljuset träffar men också
på ljusets våglängd – fast upphöjt till fyra.
Ljus av olika våglängd, och därmed färg,
sprids därför olika mycket.
I kvävgas, som trots allt står för nästan
fyra femtedelar av atmosfären sprids till
exempel blått ljus omkring fyra gånger
kraftigare än rött ljus. För varje meter som
ljuset passerar genom atmosfären kommer omkring en tiotusendel att spridas,
vilket praktiskt sett betyder att nästan 25
procent av solljuset sprids ut åt olika håll.
Effekten blir att himlen ser jämnt ljusblå ut, åtminstone så länge solen står tillräckligt högt över horisonten.
Polarisering. Samtidigt som ljuset sprids
kommer det också att polariseras. Polarisering betyder att ljuset inte längre svänger
i alla riktningar utan bara i ett plan. Effekten är som störst i 90° vinkel till solen.
När ljuset träffar reflekterande objekt, till
exempel en stilla vattenyta eller ett blankpolerat cafébord kommer det att ge blänk,
som kan uppfattas som störande. Polariserande solglasögon är egentligen filter som
bara släpper igenom ljus med ett visst polarisationsplan. Eftersom blänket från vattnet är horisontellt brukar solglasögon ha
ett vertikalt filter som reducerar blänket.
Många djur har en förmåga att läsa av
polarisationsriktning och använder det för
att navigera. För oss människor krävs dock
mer eller mindre avancerade hjälpmedel.
Islandsspat är ett ganska vanligt mineral,
egentligen en ovanligt klar form av kalcit
som har en udda egenskap, det nämligen
bryter ljus så att objekt dubbleras. När man
lägger en bit islandsspat på ett papper med
text på kommer man se texten dubbelt.
Om kristallen vrids runt kommer den ena
texten att vara stilla medan den andra vrids
runt. Effekten uppkommer av att ljus med olika polarisationsriktning får olika brytningsindex i kristallen och därför olika hastighet.
Det spekuleras i om islandsspat är den
solsten som vikingarna använde för att navigera under gråmulna dagar i norra Atlanten
och moderna försök visar på att det kan ha
varit möjligt – om än en smula komplicerat.
Helt klart är att man hittade en bit islandspat i vraket av ett engelskt fartyg som
sjönk 1592 utanför Alderney, en av Kanalöarna i Engelska kanalen.
Islandsspat är ett ganska vanligt mineral,
egentligen en ovanligt klar form av kalcit
som har en udda egenskap, det bryter ljus
så att objekt dubbleras
Rayleighspridning ger många andra effek-
mjölk i glaset kan strålen fås att bilda en
ter. Solens ljus är egentligen vitt, det vill liten kula av ljus. Moln och dimma får ocksäga en blandning av alla våglängder, men så sin vita färg genom att ljus sprids ut i
eftersom det blåa ljuset sprids ser solen alla riktningar av de små vattendropparna.
gulaktig ut. På månen, där det inte finns
Det är dock viktigt att dropparna är lanågon atmosfär att tala om, kommer solen gom stora. I ett åskmoln, som kallas för
att se helt vit ut mot en kolsvart bakgrund. cumulonimbus på meteorologspråk, bilNär solen går ner är ljusets väg genom das stora droppar och iskristaller och ljuset
atmosfären upp till trettio gånger längre, absorberas i stället och molnet blir mörkt
jämfört med när den står i zenit, och näs- och snart är ovädret över oss.
tan allt blått ljus sprids ut.
Det röda ljuset sprids inte lika
Lata dagar under en ljusblå himmel
mycket och vi får njuta av en
När rymden är blå, och ljusa stå
vacker solnedgång i röda och
himlens murar mot solen,
brandgula färger. Egentligen
och när smekande sus och strålande ljus
skulle även en månklar natt
vidga eterkupolen,
förstulet jag ler . . . Jag grafven ju ser,
kunna uppfattas som mörksom de ämna mig . . . Men ur skurar
blå på grund av månljus, som
uppstånden
jag går och nederslår,
ju inte är något annat än rede
stolta,
skinande murar!
flekterat solljus.
Utdrag ur Molnet av Percy Bysshe Shelley
Under svaga ljusförhållanden är dock vårt färgseende så
pass dåligt att vi ser det mesta i gråa nyanser. Percy Bysshe Shelley gifte sig 1816 med
Natthimlen upplevs därför som svart. Det- Mary Wollstonecraft Godwin. Mary blev
ta gäller givetvis inte för en kamera och på senare känd som författaren till klassikern
många nattfotografier syns tydligt att him- Frankensteins monster – ibland räknad
len är mörkt blå och inte svart.
som den första science-fictionromanen.
Shelleys dikt slutar dock i moll och trots
Miespridning. Även större partiklar, som
att dikten egentligen handlar om ett molns
har ungefär samma storlek som ljusets öde är det en smula ironiskt att Shelley
våglängd, sprider ljus men då kallas det drunknade under en plötslig storm på Medför Miespridning, efter den tyske fysikern elhavet. Han kremerades på stranden. KB
Gustav Mie. Mjölk har
lagom stora partiklar
Prins Eugen, Det gamla slottet, olja på duk, 1893. ”Det
för att effektivt sprida
som intresserar mig nu är moln, sådana där väldiga moln
ljus.
som vitgula simma omkring och pösa i den blå luften."
Prova själv genom att
lysa genom ett glas vatten med en laserpekare. Strålen brukar synas
ganska tydligt genom
vattnet. Häll sedan i
en liten mängd mjölk
i glaset så ser du hur
ljuset från laserpekaren
sprids ut i alla riktningar. Med lagom mängd
Kemivärlden Biotech med Kemisk Tidskrift. Nr 10 oktober 2013
»
27