Faas — tsükli osa: kuu- ja planeedifaasid, aastaajad ja võnkumised

Avasta faasid: Kuu ja planeetide faasid, aastaajad, võnkumised ja graafikud — selged näited Kuu, Veenuse ja pendlite korrapärasest käitumisest ja mittefaasilistest olukordadest.

Faas on tsükli või muutuse üks osa, mis kulgeb ringikujuliselt. Faas kirjeldab, millisest kohast tsükkel on praegu läbi minemas — näiteks kus on mingi keha oma ringliikumise või võnkumise ajal. Näiteks on Kuu faasid.

Kuu- ja planeedifaasid

Kuu faasid tekivad seetõttu, et me näeme Kuud valgustatuna erinevast küljest, kui ta tiirleb ümber Maa. Põhilised faasid on:

• Noorkuu (noor‑ või uuenemiskuu)
• Kahanev sirp / kasvav sirp (sirpfaasid)
• Esimene veerand (poolkuu)
• Kahanev / kasvav küljefaase ehk „gibbous“
• Täiskuu
• Viimane veerand

Planeetidel, keda me näeme osaliselt valgustatuna, võivad samuti olla faasid. Näiteks on planeedil Veenusel samalaadsed faasid nagu Kuul. Galileo näitas teleskoobi abil, et Veenuse faasid kinnitavad, et ta liigub ümber Päikese, mitte ümber Maa — see oli oluline tõend päikesesüsteemi heliotseentrilise korralduse kasuks.

Aastaajad kui faasid

Aastaajad — kevad, suvi, sügis ja talv — on samuti Maa faaside näide, aga teist tüüpi: need on Maa telje kalle ja ta liikumise ümber Päikese tagajärg. Maa telje kalle põhjustab, et erinevatel aastaaegadel langeb samasse piirkonda erinev päikesevalguse nurk ja päevavalguse pikkus muutub. Selle tulemusena kogeme faasilist muutust aastaringis: soojem ja pikemad päevad suvel, külmemad ja lühemad päevad talvel.

Võnkumised, faas ja graafikud

Asjad, millel on faasid, muutuvad aeg-ajalt korrapäraselt ja neid saab hästi kujutada graafikul (näiteks aja‑ vs väärtuse graafik). Näiteks pendel kellas liigub mingist asendist (mida nimetatakse tema "nihkeks") vasakule (algebra abil tähistatud -x), alla ja seejärel mingisse asendisse paremale (algebra abil tähistatud +x). Kui pendlid või muud võnkujad võrreldes on, räägime nende omavahelisest faasist:

• Samafaasilised (in phase): kaks võnkujat liiguvad samal ajal samas suunas — nende kõverad graafikul langevad kokku ning nende liikumine võib konstruktiivselt kokku lisanduda.
• Vastufaasis ehk anti‑faas (out of phase / 180° nihkega): üks liigub vasakule samal ajal kui teine liigub paremale — nende väljundid võivad tühistada üksteist (destruktiivne interferentsioon).
• Faasinihe: üldisemalt on võimalik mõõta kahe perioodilise signaali vahelist nihket kraadides või radiaanides (näiteks 90°, 180° jms).

Graafikul kujutatakse sagedasti lainekuju (nt siinus), kus näha perioodi (aeg ühe tsükli läbimiseks), amplituudi (maksimaalne kõrvalekalle kesktasandist) ja faasi (kus tsüklis see hetk asub). Sellist lähenemist kasutavad füüsika, inseneriteadus, elektroonika ja paljud teised valdkonnad.

Rohkem rakendusi ja tähendusi

Faas mõistena esineb paljudes distsipliinides:

• Lainefüüsikas ja optikas — valguse ja heli faas mõjutavad interferentsi ja difraktsiooni nähtusi.
• Elektroonikas — AC‑signaalide faas määrab, kuidas pinged ja voolud üksteisega suhestuvad.
• Bioloogias — ööpäevased (tsirkadiaansed) rütmid on organismi faaside list, nt une‑ärkveloleku faasid.
• Ilmateaduses ja astronoomias — ajavahemikud ja faasid kirjeldavad hooajalisi ja orbiidimuutusi.

Lühidalt

Faas on tsükli üks osa või hetk, mida kasutatakse erinevate korduvate protsesside kirjeldamiseks — alates Kuu ja planeetide faasidest kuni aastaajadeni ja mehaaniliste või elektromagnetiliste võngete faasideni. Graafikuid ja matemaatilisi mudelid võimaldavad faase täpselt kujutada ja analüüsida.

Küsimused ja vastused

K: Mis on faasivahetus?

K: Kas te oskate tuua näite millegi kohta, millel on faasid?

K: Kuidas kasutas Galileo Veenuse faase, et tõestada midagi selle orbiidi kohta?

K: Millega saab asju faasidega kujutada?

K: Kuidas muutuvad faasidega asjad aja jooksul?

K: Kas kaks pendlit võivad koos liikuda, kui nad on erineva pikkusega?

Otsing