Kas yra fazė? Mėnulio, metų laikų ir svyravimų aiškinimas

Fazė – tai viena ciklo ar kitokio pasikartojančio pokyčio, vykstančio ratu, dalis. Paprasčiausia mintis: fazė parodo, kuriame ciklo etape esame. Daiktų ar reiškinių, turinčių fazes, pavyzdžių yra daug — nuo Mėnulio ir metų laikų iki svyruojančių mechanizmų ar elektros srovių.

Kas lemia Mėnulio fazes?

Pavyzdžiui, Mėnulis turi fazes.
Mėnulio fazės atsiranda dėl to, kaip Mėnulis, Žemė ir Saulė yra išsidėstę tarpusavyje. Kai Mėnulis yra tarp Žemės ir Saulės, mes matome jaunatį (mažai apšviesto disko), o kai Mėnulis yra už Žemės pusėje, matome pilnatį (visiškai apšviestą diską). Tarp šių būsenų yra pirmasis ketvirtis, paskutinysis ketvirtis ir įvairios dyzelės fazės.

Metų laikai kaip fazės

Metų laikai – pavasaris, vasara, ruduo ir žiema – taip pat yra fazės Žemės orbitiniame cikle aplink Saulę. Juos lemia Žemės ašies pasvirimas ir orbitos padėtis: kai šiaurinė pusrutulio dalis nukreipta link Saulės, ten būna vasara, o priešingoje pusėje – žiema.

Veneros fazės ir astronomijos istorija

Planeta Venera, kaip ir Mėnulis, turi fazes: ją stebėjęs Galilėjus parodė, kad Veneros fazės reiškia, jog Venera suktis turi aplink Saulę, o ne aplink Žemę. Tai buvo svarbus argumentas pereinant nuo geocentrinio prie heliocentrinio Visatos modelio.

Grafikai, svyravimai ir fazės

Grafikus galima sudaryti tiems dalykams, kurie turi fazes. Daiktai, kurie turi fazes, laikas nuo laiko kinta tam tikru dėsningu būdu. Pavyzdžiui, laikrodžio švytuoklė juda iš tam tikros padėties (vadinamos jos „poslinkiu“) į kairę (algebros žymima −x), į apačią ir tada į tam tikrą padėtį į dešinę (algebros žymima +x). Dviejų švytuoklių ilgis gali būti vienodas, bet jei jos nepradės svyruoti tuo pačiu metu ir toje pačioje vietoje, jos nejudės kartu. Viena iš jų gali svyruoti į kairę, o kita – į dešinę. Kai atsitinka kažkas panašaus, abu virpesiai „nėra fazėje“.

Ką reiškia „būti fazėje“ arba „nebūti fazėje“?

Jei du periodiniai judesiai vyksta tuo pačiu metu ir pasiekia tas pačias padėtis tuo pačiu metu, sakome, kad jie yra fazėje (angl. in phase). Jei vienas judesys pasiekia priešingą padėtį tuo metu, kai kitas yra ties pradiniu tašku, sakome, kad jie yra priešingoje fazėje (antiphase). Matematiniu požiūriu fazė dažnai išreiškiama kampu (laipsniais arba radianais) arba laiko poslinkiu; paprastas funkcijos pavyzdys yra sinuso banga:

x(t) = A·sin(ωt + φ), kur A yra amplitudė, ω – kampinis dažnis, o φ – fazės kampas. Skirtumas Δφ tarp dviejų bangų nusako jų fazinį poslinkį.

Fazės poveikis ir pavyzdžiai kasdieniame gyvenime

• Takos srovės ir elektros grandinės: kintamoji srovė ir įtampa gali turėti fazinį skirtumą, o tai lemia galios perdavimą ir „galios faktorių“.
• Takos bangos: kai dvi bangos sutampa, jų fazės santykis lemia konstruktyvų (suderinantį) arba destruktyvų (gendantį) interferencijos efektą.
• Pajūrio potvyniai: mėnulio ir saulės fazės įtaka sukuria pavasarines (didžiausi potvyniai – per jaunatį ir pilnatį) ir neap- (mažesni potvyniai) potvynius.
• Biologiniai ritmai: daugelis gyvūnų ir augalų laikosi paros arba sezoninių ritmų – ir tuose cikluose taip pat galime kalbėti apie fazes.

Matavimas ir pritaikymas

Fazę galima išmatuoti laiko vienetais (pvz., kiek laiko praeina iki atitinkamo ciklo taško) arba kampu (0–360° arba 0–2π radianų). Technikos srityse fazės valdymas leidžia sinchronizuoti signalus, mažinti trukdžius arba, priešingai, jas derinti, kad sustiprintume norimą efektą (pvz., antenų masyvai, garso sistemos, medicininė įranga).

Apibendrinant: fazė – tai vieta cikle, kur yra tam tikras reiškinys. Supratimas, kas yra fazė ir kaip ją matuoti, padeda paaiškinti ir nuspėti daug natūralių bei techninių procesų.

Klausimai ir atsakymai

K: Kas yra fazė?

K: Ar galite pateikti pavyzdį, kas turi fazes?

K: Kaip Galilėjus panaudojo Veneros fazes, kad įrodytų kažką apie jos orbitą?

K: Ką galima naudoti fazėms vaizduoti?

K: Kaip laikui bėgant keičiasi daiktai, turintys fazes?

K: Ar dvi švytuoklės gali judėti kartu, jei jų ilgis yra skirtingas?

Paieška pagal raidę