Úvod
Tento blog je prvým z trojice blogov venovaný jednému z najväčších podvodov, ktoré sa v poslednej dobe rozšírili medzi ľudí. Tento podvod sa týka kopca v oblasti Stožky pri Markušovciach, ktorý sa stal známym pod vymysleným názvom “Kóta ZULU 664”. Autorom pomenovania je istý Jiří Matějka z Českej republiky. Ústrednú úlohu v prípehu hrá jedna nešťastná stará prieskumná štôlňa, ktorou boli overované zásoby vápenca. Matějka tvrdí, že v nej meria extrémne vysoké koncentrácie záporných iónov vo vzduchu, ktoré ako správny šarlatán považuje za všeliek a neváhal si na tom postaviť svoj biznis. V dobách najväčšej slávy sa v štôlni striedali stovky ľudí dňom i nocou. Matějka to nazýva “fenomén”, ja tomu hovorím podvod.
Téma je rozsiahla aj vďaka tomu, že za približne dva roky sa domovská stránka, ktorá živí tieto bludy, rozšírila na približne 200 strán (text + grafika). Na stránke je obrovské množstvo výmyslov a neprávd, ktoré analyzujem v poslednom z trojice blogov. Predtým, ako tento posledný blog uverejním, je potrebné oprieť sa o konkrétne fakty a práve tie sú základom prvých dvoch blogov. V tomto prvom blogu opíšem, čo Jiří Matějka nazýva “Kóta ZULU 664” a “Iónový tunel”, s mojimi prvými výhradami. Následne sa budem venovať samotným iónom po fyzikálnej stránke, keďže tie hrajú v tomto príbehu najväčšiu rolu. Druhý veľmi rozsiahly blog bude venovaný geológii a geologickému prieskumu v tejto lokalite.
Nemyslím si, že to bude jednoduché čítanie, no dúfam, že sa dostanem dostatočne hlboko, až na koreň veci. Autora výmyslov nemienim šetriť, pretože jeho schopnosť vymýšľať si ničím nepodložené historky, fakty a vlastne celú alternatívnu realitu, je extrémne výnimočná.
Poznámka: Po viacerých pokusoch prinútiť textový editor blogu zobrazovať správne horný a dolný exponent som toto úsilie vzdal. Preto vopred upozorňujem, že niektoré dolné exponenty v tomto článku sú horné exponenty (ako napr. desať na n-tú a exponenty udávajúce polaritu). Pri chemických vzorcoch molekúl spodné číselné exponenty udávajú počet atómov prvku v danej molekule.
Ako som sa dostal ku “Kóte ZULU 664”
Pred nejakým časom mi jeden priateľ poslal odkaz: “kotazulu664.sk”, s otázkou, čo si o tom myslím. Počas skúmania stránky som dospel k názoru, že stránka a celý “projekt” je nie len neuveriteľná absurdita, ale aj potenciálne nebezpečná vec. Autor “projektu” Jiří Matějka na stránke podrobne opisuje svoje “expedície” do oblasti južne od Markušoviec, kde sa nachádza séria vápencových vŕškov atypického tvaru. V 70-tych rokoch bol v oblasti vykonaný geologický prieskum pomocou troch hlbinných banských diel (štôlní), vrtov a výkopov, zameraný na zistenie kvality vápenca a jeho zásob v prieskumnom území, zahŕňajúcom tri pahorky. Práve tieto štôlne “objavil” Matějka, a tam vykonal svoje podivné merania. K meraniam sa vyjadrím neskôr, ale práve táto skutočnosť ma donútila napísať tento blog, v ktorom sa budem snažiť vyvrátiť celé bludárstvo “Kóty ZULU 664”.
Aktuálne je prístup do štôlne zamedzený pre verejnosť. Podľa zákona je vstup do banských diel prísne zakázaný (trestom môže byť udelenie vysokej pokuty) a banské spoločnosti majú vykonať všetky opatrenia na zamedzenie vstupu nepovolaným osobám do podzemných banských diel. Preto som o povolenie na vstup požiadal vlastníka dobývacieho priestoru VSK Mineral s.r.o. Okrem povolenia mi poskytli aj časti záverečnej správy z geologického prieskumu z archívu ŠGUDŠ, týkajúce sa predmetnej štôlne s názvom RŠT-2. Týmto ďakujem VSK Mineral s.r.o. za veľmi korektný a ústretový prístup.
Konštrukt “Kóty ZULU 664” a “Iónového tunela”
Celý príbeh začal e-mailom od záhadného “horala”, ktorý dostal Jiří Matějka 7.8.2012. Zverejnený text emailu nie je pravdepodobne kompletný, ale text opisuje miestnu poveru, ktorá v stručnosti hovorí o tom, že na tomto kopci pripominajúcom pyramídu sa dejú nadprirodzené javy. Zo značiek v e-maile je pravdepodobné, že e-mail bol aspoň dvakrát preposlaný. Z toho usudzujem, že Matějka nepozná meno odosielateľa (napriek tomu, že sa na neho často odvoláva), pretože ho z e-mailu niekto vymazal a preposlal mu len citovaný text. Detaily “objavovania” oblasti Stožky Matějka popísal celkom podrobne. Jeho návštevy začali až v roku 2015, kedy sa odohrala dosť bizarná “expedícia”. Okrem toho, že “nadšenci” neporušenej prírody celú lokalitu prevalcovali terénnym autom, to, čo sa odohralo na vrchole, je pre mňa trochu bizár sám o sebe.
Stezka pod vrcholem kóty 664 končila ve vysoké trávě, dál nebylo možné autem pokračovat. V tichém úžasu jsme stáli na rozlehlé plošině, všude bylo ticho. Každý z nás vnímal podivný pocit klidu. Před pár hodinami jsme byli součástí rušné moderní civilizace. Nyní zde stojíme v tichosti, vnitřně vyrovnaní, bez zbytečných slov si tiskneme ruce. Pak se odehrálo něco podivného.
Každý z nás, jen tak, bez cíle, kráčel sem a tam. Mávali jsme rukama, smáli se, hlasitě vykřikovali a sdělovali světu své dojmy. To je úžasné…vidíš to tady…to je neskutečné…co to má znamenat?
A pak se to stalo. Nevím proč, něco mě táhlo do hustého porostu. Utíkal jsem přes spadlé stromy a kameny do strmého svahu. Najednou vegetace zmizela. Stál jsem na malé mýtině s plochými kameny ve vysoké trávě, stál jsem na vrcholu kóty 664.
(První průzkum kóty 664 v roce 2015, 2.9.2017)
Intenzívnejšie sa tejto lokalite začal venovať asi až v druhom polroku 2017. Vtedy sa pravdepodobne dozvedel o existencii štôlne RŠT-2. Je zarážajúce, s akou istotou vedel, že práve v štôlni RŠT-2 bude vysoká koncentrácia záporných iónov. Ešte v roku 2017 tam prišiel s prístrojom na meranie atmosférickej ionizácie. Okamžite v nej začal merať extrémne koncentrácie iónov, v dôsledku čoho túto štôlňu nazval “Iónový tunel”.
Skúmanie lokality nespočívalo len v meraní atmosférickej ionizácie, ale aj v zbieraní rôznych nepodložených historiek z okolia, v “lekárskych” testoch a analyzovaní vody. Bez súhlasu vlastníka dobývacích práv a pozemkov si začal vytvárať legendu okolo štôlne, pozývať do nej ľudí a organizovať stretnutia. Matějka rozšíril legendu založenú na meraniach záporných iónov vo vzduchu v štôlni RŠT-2 a ich potenciálne prospešnom vplyve na ľudský organizmus. Matějka nahral aj promo video, v ktorom rozpráva o legende, že štôlňa RŠT-2 bola vyrazená, pretože baníci hľadali veľkú kavernu, kde chceli odkladať odpad z neďalekej úpravne rúd, alebo veľké podzemné jazero či obrí kryštál v pyramíde (tak ktoré z toho?). Hovorí, že zdrojom nameraných záporných iónov je práve obrovské podzemné jazero. Pravda je však taká, že tu bol urobený ložiskový prieskum v etape vyhľadávacieho prieskumu a overenie zásob cementárskych surovín (Kusák et al., 1976).
Samotný kopec považuje Matějka za pyramídu postavenú mimozemšťanmi (?), obrami (?) alebo “našimi predkami”. Pri svojom bádaní o pôvode štôlne RŠT-2 úplne odignoroval existenciu archívu starých banských diel na portáli ŠGUDŠ, kde by sa bol určite dozvedel viac o tomto banskom diele. Jediné, čím sa vytasil, aj to až po rozšírení informácie, že za zápornými iónmi môže stáť radón, bola mapa radónového nebezpečenstva v mierke 1:500 000, ktorú podľa mňa zámerne zmenšil, aby nebolo možné identifikovať predmetnú oblasť. Nedal si ani tú námahu, aby dohľadal reálny názov samotného kopca s kótou 664 m n. m (pričom by stačilo zakúpiť si namiesto sudo-vedeckého WM Magazínu za 4,90 eur obyčajnú topografickú mapu v mierke 1:10 000 za 3 eurá). Lepšie bolo vymyslieť si názov “Kóta ZULU 664”, pretože takýto názov je lepší pre biznis. A “Iónový tunel” sa tiež hodí do portfólia.
Matějka od samého začiatku tvrdí, že pod kopcom sú tečúce rieky (tak jazero alebo rieka?) a železná ruda. Najviac ma na týchto tvrdeniach zaráža, ako na to prišiel. Kopec je z vápenca, a ako vieme, vo vápenci vznikajú jaskyne, ktoré sú často vytvorené podzemnými tokmi. Neďaleko sú staré rudné bane. Ako stavebný inžinier Matějka tvrdí, že tečúca voda nad železnými rudami vytvára negatívnu energiu. No záhadne sa mení na pozitívnu energiu na vrchole, lebo pyramída. Ak by to aj bola pravda, tak v “iónovom tuneli”, ktorý je niekde na polceste medzi podložím a vrcholom, by malo byť viac negatívnej energie (a teda žiadne záporné ióny) ako na vrchole. Približne 25 rokov sa snažím dopátrať k tomu, čo všetci títo šarlatáni považujú za “energiu”. Toto je základná (a zásadná) otázka. Zakaždým dostanem vyhýbavú alebo nekonzistentnú odpoveď, lebo ani jeden z nich netuší, o čom hovorí. Často je to podľa nich elektromagnetické žiarenie, no v tomto prípade našli lepšiu obeť - atmosférickú ionizáciu. Šarlatáni nevedia o čom hovoria, pretože o podstate veci vedia, ako hovorí klasik #@~.
Podstatnú úlohu v úspechu šarlatánov zohráva kombinácia niekoľkých psychologických efektov na strane šarlatánov, ale aj na strane ľudí, ktorí im uveria. Myslím si, že u šarlatánov, ako napríklad u Jiřího Matějku, sa prejavuje Dunning-Krugerov effekt. V stručnosti sa jedná o psychologický efekt preceňovania svojich vlastných schopností (kompetentnosť) voči svojím reálnym vedomostiam. Človek, u ktorého sa tento efekt prejavuje, podceňuje schopnosti ostatných a nie je možné ho presvedčiť, že to tak nie je. Jeho sebavedomie prevyšuje jeho realne kognitívne schopnosti.
Obr.1: Graf Dunning-Krugerov effektu
Nechcem sa dotknúť nikoho, kto Matějkovi uveril, ale myslím si, že jeho poslucháčom chýba predovšetkým kritické myslenie. Preto stavebný inžinier Matějka môže byť odborníkom od fyziky, geológie, cez archeológiu až po medicínu. Ale mne sa zdá skôr, že je dobrý klamár a manipulátor, ktorý svojim výmyslom aj verí. Byť inžinierom možno pridáva človeku na postavení, ale titul nie je vždy zárukou toho, že človek bude kritický nielen voči svojim vedomostiam, ale aj voči sebe samému. Ked si začnete vytvárať paralelnú realitu na svojej nekompetentnosti, padnete do nej, tak hlboko, že sa z nej už nikdy nevynoríte.
Ióny a ionizácia
Ionizácia vo všeobecnosti nie je komplikovaný jav, ale deje a javy, ktoré sa k nej viažu, vytvárajú veľmi komplikovaný a neprehľadný svet elektricky nabitých častíc. Principiálne takmer všetka fyzická hmota vo vesmíre je zložená z elektricky nabitých elementárnych častíc (veľmi generalizujem, pretože vo svete častíc existujú aj iné fundamentálne sily ako len elektromagnetická). Atóm ako zástupca základnej stavebnej jednotky látok obsahuje rovnaký počet kladne aj záporne nabitých častíc. Stavba atómu nedovoľuje jednoduchou cestou zmeniť počet kladne nabitých častíc v jadre atómu - protónov. Počet protónov v jadre dokáže zmeniť jedine rádioaktívny rozpad (alfa a beta) alebo neutrónová aktivácia (pri bombardovaní jadra atómu neutrónmi). Atómový obal, na rozdiel od atómového jadra, obsahuje len záporne nabité častice, nazývané elektróny.
Obr.2: Porovnanie pokojovej energie/hmotnosti protónu 938,272 MeV (p+) a elektrónu 0,511 MeV (e-), zobrazené ako veľkosť častice.
Niektoré elektróny sú viazané v atómovom obale pomerne slabo, preto je možné s nimi ľahko manipulovať. Atóm ako celok je veľmi malý, preto sa už pre susedné atómy javí buď ako neutrálny (počet elektrónov sa zhoduje s počtom protónov), kladne nabitý (v obale chýba aspoň jeden elektrón) alebo záporne nabitý (v obale je viac elektrónov, ako by malo byť). Elektróny môžu existovať aj bez toho, aby boli viazané v atómovom obale. Takýmto elektrónom sa hovorí voľné. Voľné elektróny si však netreba zamieňať s beta žiarením. Beta častica je síce elektrón, ale letiaci takmer rýchlosťou svetla a má svoj pôvod v rádioaktívnom rozpade jadra atómu.
Niektoré látky, konkrétne kovy, majú tak malú väzobnú energiu niektorých elektrónov, že postačuje, aby na ich povrch dopadlo svetlo a okamžite sa na ňom objavia elektróny, ktoré kvôli fotoelektrickému javu (Nobelovu cenu za vysvetlenie tohto javu dostal A. Einstein) opustili materské atómy na povrchu.
Obr. 3: Vznik oblaku voľných elektrónov na kovových povrchoch fotoelektrickým javom.
Atómy v zlúčeninách si navzájom požičiavajú, alebo skôr kradnú elektróny. Tie atómy, ktoré majú vyššie väzobné energie elektrónov (zlodej), sú schopné ukradnúť elektróny tým slabším. Keďže slabší atóm (otrok) sa svojho elektrónu nechce vzdať (došlo by k nerovnováhe náboja v obale a jadre), drží sa čo najbližšie zlodejského atómu. Takto vznikajú veľmi silné zväzky atómov - kovalentná väzba.
Obr. 4: Vznik kovalentnej väzby medzi atómami Na a F (Zdroj Wikipedia).
Druhý aspekt tohto zväzku je ten, že vzniknutá molekula je polárna. Teda pre svojich molekulárnych susedov nie je z každej strany rovnaká - neutrálna. Polárne molekuly nie sú všetky molekuly; aby molekula bola polárna, musí spĺňať viacero podmienok (hlavne geometria molekuly), ktoré sú predpokladom vzniku dipólu (rozdelenia náboja na rôzne strany molekuly).
Obr. 5: Model dipólu molekuly vody.
Jav, pri ktorom dôjde k zmene počtu elektrónov v atómovom obale, čo spôsobí nerovnováhu kladného a záporného náboja v atóme, sa nazýva ionizácia, a takýto atóm sa nazýva ión. Ak sa jedná o kladný ión (nedostatok elektrónov), nazývame ho katión, ak je to záporný ión, ide o anión. Elektrón sa tiež dá považovať za anión, aj keď jeden elektrón nie je sám o sebe atómom. Na úrovni atómov a častíc by sme mohli rozlíšiť anióny (záporne nabité atómy) a ľahké záporne nabité častice (elektróny). Pri katiónoch takéto rozdelenie neexistuje, pretože ekvivalent ku elektrónu je pozitrón, čo je veľmi exotická antičastica, ktorá nemôže existovať v prostredí plnom častíc (po strete s akýmkoľvek elektrónom anihiluje).
Ióny na úrovni atómov môžu dlhodobo existovať len za špeciálnych podmienok. Látke, ktorá obsahuje len ionizované atómy a voľné elektróny, sa hovorí plazma. Takýto stav hmoty vzniká napríklad v plameni pri horení. Plameň (napríklad sviečky) vyprodukuje v podstate dvakrát viac iónov, ako je konečný počet molekúl v splodinách po horení. Ióny v plameni sa rekombinujú prakticky okamžite po tom, ako dostatočne poklesne ich teplota. O tom, že pri horení dochádza naozaj k ionizácii a spätnej rekombinácii molekúl v splodinách, svedčí svetlo vychádzajúce z plameňa.
Ióny existujú len v prostrediach, ktoré sú v plynnom alebo kvapalnom skupenstve (neplatí to absolútne, ale prípady, kedy to tak nemusí byť, sú veľmi špecifické). Ióny rozptýlené v takýchto prostrediach predstavujú voľný rozptýlený náboj. Tekutina, v ktorej dokáže vzniknúť a zároveň sa udržať náboj, sa nazýva aj elektrolyt, čo je hlavne technický názov pre takéto tekutiny. Ide o kombináciu polárneho rozpúšťadla a zlúčeniny s kovalentnou väzbou, ktorá v rozpúšťadle existuje v podobe oddelených iónov. Príkladom je kuchynská soľ NaCl rozpustená vo vode.
Obr. 6: Rozdelenie katiónu sodíka Na+ a aniónu chlóru Cl- vo vode.
Špeciálnym prípadom je obsah voľných protónov v roztoku. Túto vetu som trochu nadsadil. Rozpustné látky, ktoré v roztoku sa rozdelia na katión vodíka H+ (v princípe osamotený protón, pretože prišiel o svoj jediný elektrón) a aniónový zvyšok molekuly, majú špecifickú vlastnosť. Katióny vodíka, rozpustené (a teda aj rozptýlené) v rozpúšťadle (takmer vždy vo vode), spôsobujú zmenu pH (kyslosti). Čím vyššia koncentrácia katiónov H+, tým nižšie pH. Zásadité látky rozpustené v rozpúšťadle obsahujú anión OH−, ktorého prítomnosť znižuje početnosť H+ katiónov, pretože sa s nimi kombinuje, a tak vzniká H2O - voda. Čistá demineralizovaná voda má neutrálne pH = 7. Kyslý roztok má pH menšie ako 7, zásaditý roztok väčšie ako 7.
Katióny H+ sú detekované receptormi chuti na jazyku a interpretované ako kyslá chuť. Kovová chuť je komplexná chuť vznikajúca galvanickými procesmi pri styku povrchu kovu so slinami (voda, lipidy).
V pevných látkach sa náboj propaguje na povrch telesa, kde sa kumuluje, nazýva sa aj elektrostatický náboj. Z povrchu telesa sa náboj môže prenášať na iné telesá alebo do tekutín a plynov v podobe voľných iónov. Voľné ióny sa pohybujú kvapalným alebo plynným prostredím, kým nezasiahnu nejaký povrch. Povrchy pevných objektov nie sú nikdy neutrálne. Elektrostatický náboj na povrchu telies (elektrický potenciál) vytvára okolo seba elektrostatické silové pole, pôsobiace na nabité častice. Rovnaké náboje (kladný-kladný alebo záporný-záporný) sa odpudzujú, opačné náboje sa priťahujú. Preto voľné ióny v tekutinách alebo plynoch vyhľadávajú plochy opačného náboja, kde sa po styku neutralizujú - dôjde k rekombinácii náboja. Ak ióny narazia na povrch kovov, dôjde k ich rekombinácii takisto, pretože, ako som už uviedol, na povrchu kovov sa samovoľne vytvára náboj (nielen vplyvom svetla). Náboj sa však nestratí, ale postupuje na inú časť kovového telesa, kde sa buď zhromažďuje alebo rekombinuje. Presne na tomto princípe fungujú všetky elektrochemické batérie. Aj nevodivé materiály dokážu na svojom povrchu ukladať a uchovať náboj. Dokonca nevodivé materiály samovoľne generujú omnoho vyšší elektrostatický potenciál ako kovy. Elektrostatický náboj sa v praktických ukážkach generuje trením nevodiča o iný materiál. Konštrukcia niektorých zariadení (Van de Graaffov generátor) využíva trenie vodiča o dielektrikum. Vodivé materiály sa používajú aj na dopravu náboja na určité miesto (elektrické vodiče), ale ako samotné sú pre generovanie elektrostatického náboja v praxi nepoužiteľné.
V plynoch, ako napríklad vo vzduchu, voľné ióny nevznikajú samovoľne. Plyny totiž nemajú dostatočnú hustotu a zväčša neobsahujú polárne molekuly, čo sťažuje vznik a udržanie voľných iónov. V plynoch je pohyblivosť molekúl podstatne vyššia ako v kvapalinách, preto je životnosť iónov krátka. V plynoch existujú len ionizované molekuly (malé ióny) a mikročastice (prach a aerosól; veľké alebo ťažké ióny). Vznik iónov v plynoch je vždy spojený s externým zdrojom energie, prírodným alebo umelým. Elementárne prírodné zdroje ionizácie sú trenie, odparovanie a rádioaktivita. Všetky ostatné zdroje sú len dôsledkom týchto javov (Lenardov efekt - selektívna separácia iónov viažucich sa na mikrokvapky kvapalín).
Ióny sa okrem hmotnosti líšia aj celkovým nábojom. Vzhľadom na to, že elektrický náboj je nedeliteľný, množstvo nápoja sa meria v elementárnom kvante náboja “e”. Jedná sa o extrémne malú hodnotu náboja, e = 1.602177.10-19 C (C je jednotka náboja Coulomb), ktorú vlastní ako elektrón, tak protón. Ak chceme pochopiť, o akú malú hodnotu ide, musíme trochu nazrieť do časti fyziky s názvom Elektrina. Elektrický prúd (I) tečúci vodičom je sústredený prúd elektrónov z miesta s vyšším elektrickým potenciálom (prebytok záporného náboja) do miesta s nižším potenciálom (nedostatok alebo úplná absencia záporného náboja). Rozdiel potenciálov udáva hodnotu elektrického napätia. V tomto príklade nás ale hodnota elektrického napätia nezaujíma, berme len, že existuje, inak by sa elektróny nikam nepohli. Elektrický prúd má jednotku Ampér (A), ktorá kvantifikuje množstvo náboja tečúceho cez vodič za jednotku času (sekundu). Nabíjačka na mobil nabíja prúdom okolo jedného ampéra (1 A; novšie aj viac, ale to je nepodstatné). Ak vodičom tečie prúd 1 A, tak za jednu sekundu je vodičom premiestnený náboj 1 C alebo inak 6 241 507 648 655 548 045 elektrónov (∿6,245.1018). Je to enormné číslo, ktoré je porovnateľné s množstvom molekúl v jednom centimetri kubickom vzduchu, teda cca 2,7.1019 molekúl (pri tlaku 1023 hPa a teplote 20 °C; poznámka: atómov je vo vzduchu približne dvojnásobok, keďže väčšina plynov tvorí dvojatómové molekuly). Letálna dávka elektrického prúdu pre ľudský organizmus je už od 0,1 A, čo vyzerá veľmi málo, ale tu hrá veľkú rolu napätie a elektrický odpor tkanív.
Počet iónov vo vzduchu sa za normálnych okolností pohybuje v stovkách. Prírodné zdroje ionizácie dokážu zvýšiť toto číslo na hodnotu v jednotkách stoviek tisíc iónov na centimeter kubický. Silné ionizačné žiarenie (rádioaktivita) alebo korónové ionizátory sú schopné dotovať vzduch iónmi rádove v miliónoch. Ióny v koncentrácii niekoľkých miliónov na centimeter kubický vzduchu sú len nepatrným zlomkom z počtu molekúl v tom istom priestore. Ich celkový náboj je nepatrný - rádove v desiatkách fC (femto Coulomba = 10-14C). Pre predstavu: je to asi jedna kvapka vo väčšom záhradnom bazéne.
Ióny molekúl majú najčastejšie náboj +/- 1 e alebo 2 e. Molekuly s nábojom vyšším ako +/- 2 e sú vzácnejšie. Ióny s vyšším záporným nábojom majú väčšiu pravdepodobnosť, že o časť náboja prídu ešte počas svojho života. Veľké ióny, ktoré sú tvorené čiastočkami prachu a aerosólu, majú celkový náboj podstatne vyšší ako samostatne ionizované molekuly. Povrch prachových častíc je obľúbenou destináciou hlavne pre kladné ióny (elektrostatické sily sú v mikrosvete prachových častíc a molekúl dominantné), ktoré sa na ich povrchu zachytávajú. Povrch týchto mikroskopických častíc je dostatočne veľký na to, aby zachytené ióny na seba navzájom nepôsobili nimi generovaným elektrickým poľom. Mikročastice vo vzduchu môžu niesť náboj rádove vyšší ako ionizované molekuly (10 - 100x). Z toho vyplýva, že prostredie s vyšším zastúpením kladných iónov je najpravdepodobnejšie prašné prostredie.
Žiaden prírodný zdroj nemá schopnosť generovať veľmi vysoké množstvá iónov, pretože kvôli krátkej životnosti a dostupnosti iónov si ich generovanie vyžaduje obrovské množstvo energie, kým efektivita procesu klesá. Vo fyzikálnych procesoch sú ióny len vedľajší produkt alebo prechodné štádium. Hmota vo fyzikálnych procesoch končí vždy v stave s čo najmenšou potenciálnou energiou a ionizované častice sa v takomto stave nenachádzajú. Akékoľvek extrémne hodnoty iónov poukazujú buď na umelý zdroj ionizácie alebo na prírodné procesy, ktoré nie sú zdraviu prospešné (rádioaktivita).
Trenie ako najpopulárnejší zdroj ionizácie prebieha v akomkoľvek plyne, kde sa stretávajú prúdenia rôznych smerov. Energia, ktorá viaže v atóme valenčné elektróny nie je veľká, preto postačuje relatívne malá rýchlosť prúdenia, aby si zrážajúce sa molekuly navzájom vyrážali elektróny. Vyššia efektívnosť tohto javu vzniká, ak sa jedná o zrážajúce sa mikrokvapky vody alebo pevné častice (ľad, prach alebo aerosól). V zemskej atmosfére takto vznikajú blesky v búrkových oblakoch alebo v oblakoch prachu vyvrhnutých pri explozívnych erupciách stratovulkánov, prípadne v prachových búrkach. Blesky spôsobujú sekundárnu ionizáciu v okolí plazmatického kanála, ktorý si blesk vytvorí, a ktorý slúži ako vodič. Silné elektrické pole výboja negeneruje len ióny, ale spôsobuje aj chemické reakcie v plyne medzi molekulami. Pri elektrických výbojoch vo vzduchu vznikajú často nebezpečné zlúčeniny ako O3(ozón) a NO2(oxid dusičitý), ktoré sú súčasťou aj ľuďmi vytvoreného smogu. Energia potrebná na chemické reakcie, ktoré produkujú tieto nebezpečné zlúčeniny, je pomerne vysoká, preto je ich tvorba v spodných vrstvách zemskej atmosféry viazaná výhradne na výboje. Umelé ionizátory vzduchu produkujú vo veľkom množstve hlavne ozón. Existencia ozónu v ionizovanom prostredí (vzduchu) poukazuje takmer výhradne na ionizáciu spôsobenú výbojom/korónou (blesky alebo umelé ionizátory vzduchu).Elektrické prúdy tečúce v tekutinách alebo v pevných látkach neprodukujú žiadne ionizované plyny (za predpokladu, že nedochádza k elektrolýze). V energetike poznáme “korónové straty” vysokonapäťových diaľkových vzdušných vedení, čo je umelý zdroj ionizácie v okolí vedení vysokého napätia. Vzniká za istých poveternostných podmienok a prejavuje sa aj akusticky - sršaním.
Zotrvávať v rádioaktívnom prostredí, dýchať smog alebo zdržiavať pod vedením vysokého napätia nepovažujem za zdraviu prospešné aktivity, aj keby záporné ióny vo vzduchu mali pre človeka nejaký dokázaný úžitok.
Odparovanie tekutín môže za istých okolností produkovať ióny odparených molekúl tekutiny. Odparovanie je proces, kedy dochádza k úniku povrchových molekúl z hladiny tekutiny do plynného prostredia. Pri opúšťaní povrchu si molekuly môžu za pomoci iných zlúčenín rozpustených v tekutine strhnúť so sebou aj ich časti, ktoré sa v tekutine nachádzajú ako ióny. Ak hovoríme o vode, tak sa v nej nachádza rozpustený oxid uhličitý, kyslík a iné plyny. Tie vďaka polárnosti vodných molekúl vytvárajú nestabilné chemické komplexy a tak za určitých okolností môže dôjsť k odtrhnutiu časti komplexu spolu s molekulou vody alebo oxidu uhličitého. Do plynného skupenstva sa pri tomto jave dostávajú prevažne záporné ióny. Ak molekula opúšťajúca hladinu tekutiny nedostane dostatočnú kinetickú energiu, silové pôsobenie v komplexe stiahne molekulu naspäť na hladinu. Je len veľmi malá pravdepodobnosť, že molekula opúšťajúca povrch oželie elektróny, ktoré sú príčinou príťažlivých síl. Na to potrebuje ďalšiu energiu. Omnoho pravdepodobnejšie je, že molekula dosiahne takú energiu (hovorím vždy o kinetickej energii), kedy dokáže so sebou zobrať aj časť komplexu, ktorý sa pretrhne v tom najslabšom mieste. Molekula a časť komplexu si so sebou nesie aj prebytočné elektróny. Celý proces je však omnoho komplikovanejší a nemusí sa odohrávať presne podľa tohto scenára.
Posledný jav, generujúci v plynoch voľné ióny, je rádioaktivita. Častice rádioaktívneho žiarenia (alfa a beta) letia skrz akýkoľvek materiál obrovskými rýchlosťami a narážajú do elektrónového obalu atómov stojacich im v ceste. Kinetická energia častíc rádioaktívneho žiarenia je ohromná a postačuje na to, aby sa v trajektórii ich letu vygenerovali desiatky tisíc párov iónov. Samotné častice sú elektricky nabité, ale na výslednú hodnotu ionizácie nemajú takmer žiadny vplyv, pretože ich náboj je buď -1 e alebo +2 e. Významnú rolu hrajú až pri extrémne vysokej aktivite zdroja.
Obr. 7: Schematické porovnanie ionizácie vzduchu spôsobené v trase beta (vľavo) a alfa (vpravo) častice. Znázornené sú molekuly vzduchu: plynného dusíka (zelené), kyslíka (červené), argónu (žlté), CO2 (červená-sivá-červená), H2O (červená-dve modré) - bežné zloženie vzduchu. Z molekúl vzduchu sú po kolízii s ťažkou alfa časticou vyrazené elektróny (tmavomodré), molekuly však po kolízii majú dostatočnú kinetickú energiu na to, aby vyrazili ďalšie elektróny z iných molekúl. Beta častice nemajú dostatočnú kinetickú energiu a preto ionizačná stopa, ktorá po nich ostáva, nie je tak výrazná.
Obr. 8: Reálne porovnanie ionizačných stôp rôznych častíc z hmlovej komory.
Ionizačné elektromagnetické žiarenie je štvrtým zdrojom iónov, avšak patrí do rádioaktívneho žiarenia (gama). Efektívna ionizácia elektromagnetickým žiarením začína už od UV žiarenia, ktoré má dostatočnú energiu, aby rozkladalo niektoré molekuly plynov na ich ióny. Nasleduje RTG a gama žiarenie, ktoré už nesú vysokú energiu postačujúcu na generovanie vyššieho množstva iónov.
Absolútne zásadná otázka pri ionizácii vzduchu je, prečo sa v ňom nachádza viac záporných iónov ako kladných, napriek tomu, že ionizácia vždy generuje rovnaký počet kladných aj záporných iónov. Jeden z dôvodov je, že zemský povrch má záporný elektrický potenciál. Katióny sú zemským povrchom a všetkými na ňom umiestnenými objektami priťahované a neutralizované. Naopak, záporné ióny su odpudzované, preto ich koncentrácia je vyššia vo väčšej vzdialenosti od povrchu. Je potrebné si uvedomiť, že ióny poletujúce vo vzduchu okamžite po kontakte s pevným povrchom odovzdávajú svoj náboj a tým sa neutralizujú. Uzavreté priestory s malým objemom nemajú schopnosť udržať voľné ióny vo vzduchu príliš dlho. Preto ak neexistuje zdroj, ktorý by ich dopĺňal, ich úroveň sa drží na minime.
Životnosť iónov sa líši v štúdii od štúdie. Životnosť iónov je do 60 sekúnd v uzavretých priestoroch. Na voľnom priestranstve katióny dokážu prežiť až 30 minút, pretože sú omnoho väčšie ako anióny (niekoľko minút) a tým pádom majú nižšiu mobilitu. Veľmi však záleží na tom, kde sa nachádza zdroj ionizácie. Nerovnováha množstva iónov v plyne je spôsobená spôsobom ionizácie. Prevažná väčšina ionizačných procesov generuje výhradne anióny, pretože katióny sú viazané na zdrojový povrch, kde sú automaticky neutralizované inými procesmi. Prachové častice a vlhkosť redukujú množstvo voľného náboja vo vzduchu. Ióny nedokážu prežiť prechod cez prekážky, pretože do nich narážajú, čím dôjde ku kontaktu s povrchom. Preto nie je možné dopravovať akékoľvek ióny rozptýlené v plynnom médiu (všeobecne plyne) v potrubí alebo puklinách v horninovom masíve. Doprava sypkého materiálu potrubím za pomoci stlačeného plynu navyše generuje v médiu náboj, ktorý môže spôsobiť výboj a následne vznietenie prenášaného materiálu. Častice materiálu sa pri vysokých rýchlostiach trú o steny potrubia a medzi sebou navzájom, čo spôsobuje ich ionizáciu. Trenie generuje viac náboja, ako sa stihne rekombinovať.
Zdroj ionizácie musí byť vždy in-situ, v tomto neexistujú výnimky.
Meranie iónov je veľmi chúlostivá záležitosť, pretože ióny rozptýlené vo vzduchu sa nesmú dostať do kontaktu so žiadnym povrchom až dovtedy, kým sa nedostanú do detektora. Spôsobov, ako merať ionizáciu vo vzduchu, je viacero, a líšia sa hlavne presnosťou. Rovnako existujú nepriame metódy, ktoré odvodzujú počet iónov od koncentrácie jednotlivých zložiek vzduchu. Veľmi orientačné meranie je uskutočniteľné pomocou polovodičov (nanoFET tranzistorov). Táto metóda je veľmi lacná a jednoduchá, no stále v začiatkoch. Najpresnejšia metóda, schopná dokonca rozlišovať malé a veľké ióny, využíva Gerdienov kondenzátor.
Obr. 9: Zjednodušená schéma Gerdienovho kondenzátora.
Detektor je tvorený trubicou, na ktorú je privedené napätie, spôsobujúce odpudzovanie iónov od jej povrchu. Ióny su nasávané cez ústie trubice ventilátorom na opačnom konci. Ióny putujúce trubicou sú zatláčané do stredu trubice, kde sa nachádza druhá tyčová elektróda (detekčná). Po dotyku iónov s detekčnou elektródou je náboj iónu detekovaný pomocou femto-zosilňovača (počítadlo elektrónov), signál je zosilnený až na úroveň, kedy je možné s ním ďalej pracovať (previesť na digitálny údaj a podobne). Tieto zariadenia sú veľmi drahé, práve kvôli citlivosti. Znížením citlivosti zariadenia sa dosahuje úspora, ale klesá tým aj presnosť. Príkladom takéhoto lacného prístroja je aj AlphaLab Inc. Air Ion Counter, stále sa jedná o pomerne presný prístroj. Prístroj od tohto výrobcu používa aj pán Matějka. Výrobca tohto prístroja ponúka na svojej stránke aj velmi podrobný, aj keď nie úplne presný článok o atmosférických iónoch (About Air Ions) a o využití tohto meracieho prístroja pri determinácii zdroja ionizácie. Vzhľadom na citlivosť prístroja je potrebné, aby bol prístroj pravidelne kalibrovaný, preto má výrobca v ponuke aj kalibračný servis.
Účinky atmosférickej ionizácie na ľudský organizmus sú diskutabilné. Veľmi podrobne sa týmito vplyvmi zaoberá YouTube kanál Veritasium vo videu Are Negative Ions Good For You? Nie som odborník na biológiu, preto nedokážem posúdiť vplyv rôznych iónov na bunku. V každom prípade bunky využívajú ióny pri doprave molekúl cez bunkovú membránu a pri množstve iných procesov. Bez toho by náš mozog a svaly nepracovali. Najčastejšie sa do týchto procesov zapájajú ióny sodíka, draslíka, chlóru a vápnika. Tieto procesy však prebiehajú v enormných kvantách na molekulárnej úrovni, v tekutom prostredí buniek a medzibunkového priestoru (vo vode). Preto ako najväčší problém pri iónoch rozptýlených vo vzduchu vidím to, že ich cesta do ľudského tela sa skončí skôr, ako by mohla spôsobiť akékoľvek fyzikálno-chemické účinky. Okrem toho, drvivá väčšina vzdušných iónov sú ióny, ktoré telo vôbec nepoužíva. Pri dýchaní sa vzdušné ióny spolu so vzduchom musia dopraviť vlhkými dýchacími cestami do pľúc a, ako som už spomenul, neexistuje žiadny spôsob ako prepraviť voľne poletujúce ióny cez úzke potrubie bez ich neutralizácie. Okrem toho je ľudské telo takmer neustále uzemnené - vodivo spojené so zemským povrchom - takže akýkoľvek náboj, ktorý sa dotkne ľudského tela, je neutralizovaný. Vzhľadom na to, že do pľúc sa dostane len veľmi málo iónov, ktoré prežijú cestu dýchacími cestami (a to bez ohľadu na ich koncentráciu v okolitom vzduchu), nebudú mať vzhľadom na celkové množstvo neutrálnych molekúl, zapájajúcich sa do difúzneho procesu v pľúcach, signifikantný význam.
S najväčšou pravdepodobnosťou sa ióny zapájajú do senzorických procesov čuchu a chuti, kde ióny ako také hrajú veľkú rolu. V Černobyle kvôli extrémnej beta radiácii ľudia cítili chuť kovu (pri vysokých dávkach beta a gama žiarenie interagujú s lipidmi na povrchu jazyka) a zápach ozónu (sladkastý zápach). Niekedy sa uvádza aj zápach kovu, ktorý spôsobuje molekula 1-oktén-3-ón, ktorá vzniká pri kontakte katiónov kovu s pokožkou (degratívnou redukciou peroxidov lipidov), avšak tu sú katióny kovu nahradené ionizujúcim žiarením. Tieto senzorické vnemy upozorňovali na obrovské nebezpečenstvo, ktoré číhalo na ľudí v okolí havarovanej jadrovej elektrárne. Hovorí sa, že radiácia je tichý zabijak, nie je ju cítiť a nemá chuť. Chuť kovu by nám mala hovoriť “vypadni odtiaľto čo najrýchlejšie”, ale väčšina ľudí to vníma inak. Kovy v ľudskom živote väčšinou nepredstavujú žiadne riziko (napríklad jeme kovovým príborom) a ich chuť na nás pôsobí skôr upokojujúco, preto si ju v havarijných prípadoch bežný človek nespojí s nebezpečenstvom.
Jemná kovová chuť a vôňa sa objavuje za istých podmienok aj počas hmly, ak sa kvapôčky vody vytvorili na elektricky nabitých kondenzačných jadrách. Umelé korónové ionizátory vzduchu (priemyselné aj domáce) produkujú milióny iónov na kubický centimeter do relatívne veľkej vzdialenosti. Pri ich funkcii sa tiež za istých okolností objavuje kyslá a kovová chuť. Konštrukčne sa jedná o veľmi jednoduché zariadenia. Pri ich funkcii vzniká aj veľmi veľké množstvo ozónu, pre ktorý je typický sladkastý zápach a je jedovatý pre všetko živé (preto sa používa v zariadeniach zabraňujúcich skaze potravín). Ozón je možné generovať aj pomocou UV-A žiarenia (pásmo UV-A má najkratšiu vlnovú dĺžku zo všetkých troch typov UV žiarenia). Táto metóda sa používa pri sterilizácii vody v bazénoch a v zdravotníckych zariadeniach. Príliš veľké množstvo ozónu môže po istom čase vyvolať skôr negatívne pocity, pretože pri dlhej expozícii začne byť zápach ozónu skôr obťažujúci. Ozón je jeden z typických voľných radikálov, je vysoko reaktívny a je neoddeliteľnou súčasťou priemyselného a automobilového smogu. Pri dlhodobejšej expozícii (dýchaním) spôsobuje vážne zdravotné problémy.
Niektoré štúdie síce dokazujú istý pozitívny vplyv záporných iónov na ľudský organizmus, avšak všetky pozorované účinky sa týkajú oblasti duševného zdravia. Ani jedna poctivo urobená štúdia nepreukázala, že by sa študovaným objektom zlepšilo aj fyzické zdravie. Veľká časť týchto štúdií má veľké množstvo nedostatkov. Všetko nasvedčuje tomu, že atmosférické záporné ióny majú na ľudský organizmus len aromaticko-terapeutický vplyv a ich účinnosť je veľmi subjektívna.
Expozícia vysokým dávkam, aj keď len atmosférických iónov, nie je najlepší nápad, ako si vylepšiť zdravotný stav. Hlavne keď nie je známe, o aký typ iónov ide a čo je zdrojom tak enormného množstva. Pri koncentrácii nad stotisíc iónov na centimeter kubický by mal každý súdny človek spozornieť, pretože táto koncentrácia vyžaduje enormné množstvo ionizačnej energie, ktorá sa nemôže objaviť len tak sama od seba. Sú len dve príčiny, na ktoré upozorňuje aj samotný výrobca AlphaLab Inc.: umelý zdroj alebo rádioaktivita (radón). Pri rádioaktivite si nemôžeme byť istí ani meraním pomocou dozimetra. Všetky bežne dostupné dozimetre sa zameriavajú na radiáciu, ktorá pochádza z produktov jadrového štiepenia, ktoré produkujú výhradne beta- a tvrdé gama-žiarenie, ale prírodná rádioaktivita produkuje hlavne alfa-žiarenie, na ktoré nie sú bežné dozimetre citlivé.
Zhrnutie
Ako sme si ukázali, ióny nie sú žiadny zázračný všeliek. Magické účinky, ktoré iónom pripisuje Matějka, sú len fikcia. Ionizácia ako fyzikálny proces je neoddeliteľná súčasť nášho sveta, bez ktorej by takmer nič nefungovalo. Vo všetkom živom aj neživom prebiehajú neustále procesy, ktoré vedú k vzniku a opätovnému zániku miliónov iónov v každom kubickom centimetri hmoty. Nie je to žiaden zázrak, nie je to nič nadprirodzené a nie je to ani nič neobvyklé. Hmotu, ktorá tvorí náš vesmír, tvoria elektrický nabité častice, ktoré sú k sebe pripútané fyzikálnymi silami - žiadna mágia. Preto ani vznik iónov a ich vplyv nemôže mať žiadny magický účinok na ľudské telo a myslím si, že ani nemá.
V nasledujúcom blogu sa dozviete viac o geológii oblasti medzi obcou Markušovce a Rudňany, ktorú si Matějka takisto vysvetľuje po svojom.
Viac o iónoch vo vzduchu si môžete dohľadať na nasledujúcich stránkach:
https://www.n-ion.com/e/theory.html - Theory of Air Ion
https://www.youtube.com/watch?v=qBl4TJDhE7g - Testing GMM Technoworld USB Ionizer Air Purifier using AlphaLab Inc Air Ion Counter - Negative Ion Tester
https://books.google.sk/books?id=RJxGDwAAQBAJ&lpg=PA63&ots=rnCNkibpNo&dq=air%20ions&hl=sk&pg=PR1#v=onepage&q=air%20ions&f=false - Air Ions: Physical and Biological Aspects
https://en.wikipedia.org/wiki/Corona_discharge
http://www.whitworthnearspace.org/wiki/Measurement_of_atmospheric_ion_concentrations
https://www.youtube.com/watch?v=ZQ--scjcAZ4&t=4s - Youtube kanál Veritasium - Are Negative Ions Good For You
