Космический мусор на орбите Земли

Думаю, вы видели десятки видео и гифок, посвящённых чудесам "неньютоновских жидкостей". Одно из самых известных - "хождение по воде", в роли которой обычно используется смесь воды и кукурузного крахмала. На самом деле это свойство называется дилатантность - зависимость вязкости от скорости деформации. Работает это очень просто. Дилатантные жидкости - на самом деле не жидкости, а суспензии, то есть жидкости со взвешенными в них твёрдыми частицами, причём таких частиц довольно много, а жидкости - относительно мало. Если скорость деформации невелика, то среда ведёт себя как жидкость благодаря тому, что твёрдые частички окружены этой самой жидкостью (как в хорошо промоченном песке). Но при быстрой деформации жидкость как бы выдавливается из промежутка между частичками, и среда начинает больше походить на твёрдое дело. Дилатантность - далеко не единственное парадоксальное свойство таких смесей, о других их свойствах мы расскажем в следующих публикациях.

Примерно так (в представлении художников) может выглядеть одно из самых экзотических объектов во Вселенной - так называемый объект Ландау-Торна-Житков: это красный гигант, в ядре которого находится нейтронная звезда. Дело в том, что плотность красных гигантов иногда сравнима с плотностью воздуха, тогда как нейтронные звёзды, напротив, в несколько раз плотнее самых плотных веществ. В результате при столкновении двух таких звёзд нейтронная звезда "пробьёт" поверхность красного гиганта, подобно пуле. После этого её скорость будет быстро падать в результате трения о вещество красного гиганта, и нейтронная звезда будет медленно двигаться внутри него по спирали, пока не остановится в центре. Предполагается, что после этого она притянет к себе вещество красного гиганта, и система взорвётся как сверхновая типа II с образованием либо нейтронной звезды большей массы, либо чёрной дыры. Первый объект Торна-Житков был обнаружен в 2014-м: это звезда HV 2112 в созвездии Тукана на расстоянии 200 тысяч световых лет от Земли.

В природе смерчей/торнадо до сих пор много неясного для физиков. Известно, что для образования этого грозного явления нужно несколько условий: это наличие слоя тёплого очень влажного воздуха под слоем холодного и сухого, достаточно сильный ветер в верхнем слое этого воздуха при относительно спокойной атмосфере внизу и ряд других факторов. Тёплый влажный воздух начинает подниматься вверх в результате конвекции, немного охлаждается, водяной пар начинает конденсироваться, выделяя тепло. Конвекция ещё больше усиливается, приобретая взрывной характер: тёплый воздух быстро поднимается вверх, формируя зону пониженного давления. В то же время, из-за сильного ветра на большой высоте охладившийся воздух, поднятый конвекцией ранее, опускается вниз иногда достаточно далеко от канала восходящего потока, и для заполнения разреженного участка в процесс вовлекаются всё новые порции воздуха снизу. В результате осадки проливаются в стороне от места, где, собственно, закручивается торнадо.

От читателей поступила просьба рассказать про шаровую молнию. Увы, это явление до сих пор остаётся загадкой для физиков. Достаточно сказать, что до 2012 года огромное число учёных вообще не было уверено в реальности этого явления. Например, была довольно популярной теория о том, что случаи наблюдения шаровых молний являются результатом воздействия на нервную систему людей возникающих про грозе электромагнитных полей, то есть, такие молнии являются лишь наведёнными галлюцинациями. Лишь в 2012 году шаровая молния попала в поле зрения спектрометров на Тибетском плато Китая. Оказалось, что химический состав шаровой молнии весьма похож на состав почвы в данной местности. В настоящее время существует множество теорий шаровой молнии: её объясняют плазменными вихрями, стоячей электромагнитной волной между землёй и тучей и массой других явлений. Увы, ни одна из теорий не является бесспорной, и что самое главное - в настоящее время ни одна из них не позволила получить искусственную шаровую молнию в лаборатории...

А вот эта невзрачная на вид каменюка - большая луна Марса, Фобос. Фобос примерно в 160 раз меньше нашей Луны, а большая полуось его орбиты составляет всего 9 тысяч километров, т.е. Фобос вращается вокруг Марса по куда более близкой орбите, чем Луна - вокруг Земли. Причём учёные отмечают, что радиус орбиты постепенно уменьшается, то есть, Фобос падает на Марс. Интересный факт: английский писатель Свифт (автор Гулливера) предсказал существование именно двух спутников у Марса ещё за 150 лет до их фактического открытия.

Это брайниклы - ледяные трубки, растущие из толщи морского льда. Дело в том, что лёд не может быть солёным: ионы растворённых веществ не находят себе места в ледяной кристаллической решётке. Поэтому при замерзании вода как бы вытесняет соли из замерзающих участков. Поэтому в толщу льда как бы вморожены капельки пересоленной воды - слишком солёной для того, чтобы замёрзнуть при данной температуре. Под собственным весом и под давлением окружающих ледяных пластов, эти капельки выдавливаются из ледяной толщи. По пути они пробивают в ледяном слое каналы, по которым и вытекают в океан. При этом температура этой воды может быть существенно ниже чем та, которая находится в подлёдной воде в целом. контактируя с этим переохлаждённым рассолом, морская вода замерзает, формируя такие вот трубки. Сам рассол, смешиваясь с остальной водой, постепенно рассеивается, нагреваясь и понижая солёность. Но в месте первого контакта с обычной водой образуется слой льда, который постепенно растёт.

На различных частях высоковольтных линий электропередач можно наблюдать слабое фиолетовое свечение. Оно является родственником знаменитых огней святого Эльма. "Исторические" огни возникали перед грозой, когда в облаках накапливался уже достаточно большой заряд и электромагнитное поле достигало внушительных значений, но было ещё недостаточно велико для возникновения "сквозного" пробоя от туч к земле. Однако известно, на концах острых предметов (игл, шпилей или, скажем, на верхушках мачт или концах рей) напряжённость поля может на порядки превосходить ту, которая наблюдается во всём объёме воздуха в целом. Под действием этого поля в узкой области создаются условия, в которых имеющиеся в воздухе свободные электроны (а они там есть всегда) ускоряются достаточно для того, чтобы ионизировать другие молекулы. Это же происходит и при ударе молнии, но в тут процесс идёт в ограниченном объёме - вблизи острия. Ну а на ЛЭП "огни святого Эльма" горят и без всякой грозы, благодаря текущему по проводам электричеству.

Это видео обрушения Такомского моста в США в 1940 году часто приводят для иллюстрирования явления резонанса, однако это не вполне корректно. Резонанс возникает, когда объект, обладающий собственной частотой колебаний, подвергается ПЕРИОДИЧЕСКОМУ воздействию, частота которого совпадает с этой частотой. В данном же случае разрушение моста произошло под действием ветра - в результате эффекта, известного как аэроупругий флаттер. Грубо говоря, дующий ветер смещает полотно моста от положения равновесия на некоторый угол, после чего силы упругости возвращают его в прежнее положение, но затем ветер снова деформирует мост. Возникают так называемые автоколебания. Другой их пример - колебания струн скрипки, по которым ведут смычком. В данном случае причиной разрушения моста стал не резонанс, а неправильный расчёт элементов жёсткости системы. Но выглядит всё равно впечатляюще, согласитесь!

Венера - третье по наблюдаемой с Земли яркости небесное тело после Солнца и Луны. Во-первых, Венера является ближайшей к Земле планетой (минимальное расстояние до Венеры - всего 38 миллионов километров, тогда как до Марса, например, 56 миллионов километров). Во-вторых, Венера обладает наивысшим среди планет Солнечной системы альбедо (способностью отражать свет) из-за слоя облаков, которым покрыта планета: очень грубо говоря, Венера отражает примерно 65% падающих на неё солнечных лучей, тогда как Марс - лишь 15, а Луна - всего 12. Кстати, состоят венерианские облака не из воды, как на Земле, а из капелек серной кислоты - гостеприимное местечко эта Венера, не так ли? Именно поэтому Венера такая яркая - настолько яркая, что её можно видеть даже на восходе (или закате) Солнца, за что Венера получила своё старославянское название "Денница". Прямо сейчас (17:42 12 января по Киевскому времени) Венеру можно наблюдать на юго-западе неба.

Солнечные протуберанцы - гигантские потоки вещества (в основном - раскалённой водородной плазмы), извергающиеся с поверхности Солнца. И - нет, мы не знаем, почему они образуются. Ясно лишь, что "в теме" какое-то сочетание гравитации, электромагнетизма и термодинамических процессов. Но какое именно?

🌟 СКОЛЬКО ЖИВУТ ЗВЁЗДЫ?

В астрофизике сроком жизни звезды принято считать время, в течение которого внутри неё идут ядерные реакции. Для Солнца, к примеру, это время по расчётам составит порядка 10 миллиардов лет, около 4,5 из которых уже прошли. Более крупные звёзды живут меньше: голубых гигантов срок жизни может составлять порядка 1 миллиарда лет, а самые массивные звёзды могут жить и того меньше - иногда по паре миллионов лет. Менее массивные звёзды в конце жизни превратятся в нейтронные звёзды и чёрные дыры: процесс этот также будет сопровождаться мощным выбросом энергии, известным как взрыв сверхновой. С Солнцем ничего подобного не произойдёт: ему для этого не хватит массы. Истратив всё своё топливо, Солнце просто сожмётся в крохотный (по космическим меркам) огарок, известный как белый карлик.
А вот более лёгким звёздам отведены десятки миллиардов лет жизни. Теоретически, такие звёзды, зажёгшись в самом начале процесса звездообразования во Вселенной, светят до сих пор, не исчерпав запаса своего топлива

Планетарная туманность NGC 7293 «Улитка» сформировалась на месте звезды, подобной Солнцу: исчерпав своё топливо, эта звезда рассеяла свои внешние слои по окружающему космосу. В центре туманности находится почти невидимый белый карлик - крохотный "огарок" звезды. Вероятно, через 5-6 миллиардов лет нечто подобное сформируется и на месте нашей Солнечной системы.

Это волокна льна под микроскопом, и эта картинка прекрасно поясняет, почему льняная ткань впитывает воду лучше, чем шерстяная, и более того, даже как будто всасывает её. Дело в том, что волокна льна представляют собой полые трубочки. И такими они созданы природой специально - для того, чтобы вытягивать воду и питательные вещества из земли благодаря капиллярному эффекту. Соответственно, становясь частью льняной ткани, льняные волокна продолжают выполнять ту же функцию. А вот волокна шерсти (и к примеру шёлка, а также ряда синтетических тканей) представляют собой цельные нити. Капиллярный эффект для них не работает. А в одной из следующих публикаций мы расскажем о том, что такое капиллярный эффект и откуда он берётся.

Сравнительные размеры некоторых известных галактик. IC 1101 смотрится... впечатляюще, не так ли? К сожалению, с Земли её невооружённым глазом не видно: она расположена на расстоянии примерно 1 миллиарда световых лет.

Если около 6 утра (UTC) 19 марта 2008 года некто смотрел бы на звёздное небо в районе созвездия Волопаса, то у него была бы уникальная возможность увидеть самый удалённый объект, который можно было наблюдать невооружённым глазом за всё известное нам время. Это был гамма-всплеск GRB050904B, источник которого располагался примерно в 7,5 миллиардах световых лет от Земли (для сравнения, возраст Вселенной составляет порядка 14 миллиардов лет). Правда, смотреть надо было быстро: длилось шоу лишь 30 секунд. Считается, что такие гамма-всплески сопровождаются гибелью наиболее массивных звёзд: коллапсирующее под действием собственной гравитации светило выбрасывает со своих полюсов два мощных пучка гамма-излучения. Само гамма-излучение не видно, но по пути гамма-лучи ионизируют межзвёздный газ, и он начинает светиться. Этот-то свет и дошёл до Земли через космическую пропасть, масштабы которой даже трудно себе представить.

Галактика GN-z11 удалена от Земли примерно на 13,4 миллиарда световых лет. Как сумели измерить такое грандиозное расстояние? Читайте тут.

Это видео - один из лучших псевдофизических трюков, который мне доводилось видеть. У любого, кто его посмотрит, возникает шок: как это может работать? Ответ прост: никак. На самом деле данное видео сделано в одном из видеоредакторов: шарики в оригинале прозрачные, а затем просто раскрашены в нужные цвета в зависимости от того, в какой сегмент какой шарик упадёт. А жаль, что всё так банально, не так ли?

Примерно так могла выглядеть Земля около 850 миллионов лет назад - во время так называемого криогена. Даже на экваторе в это время царили арктические температуры!

Это пожалуй лучшая (хотя, конечно, стёбная) иллюстрация того, как возникает излучение Хокинга - излучение, которое распространяют чёрные дыры. Иллюстрация, повторюсь, отличная - в тех пределах, в которых можно простым языком (а не математикой) описать сложные квантовые явления. Не будем забывать, что в реальности квантовой физики мы не можем говорить о «фактическом» положении частицы и её скорости: частицы как бы «размазаны» по пространству, да ещё и перепутаны друг с другом. На самом деле под воздействием мощного гравитационного поля чёрной дыры само пространство изменяется так, что процесс рождения частиц начинает превалировать над процессом уничтожения. В результате смещения равновесия и возникают «нескомпенсированные» частицы, за создание которых чёрная дыра расплачивается своей массой. Звучит немного коряво, но это потому, что наш язык несовершенен. На универсальном языке математики это выглядит куда красивее.

Мы привыкли, что следы на снегу выглядят как вмятины. Но так это далеко не всегда. В морозных местностях, где к тому же дуют сильные ветры, следы, напротив, могут выглядеть как столбики-возвышения. Причина проста: "холодный" мелкий и лёгкий снег под весом человека (или животного) спрессовывается, становясь более плотным. В результате ветер сдувает окружающий снег, а спрессованный "столбик" остаётся.