Физика в картинках
17.6K subscribers
979 photos
147 videos
4 files
1.18K links
Просто картинки. Просто про физику.

Бот для связи с автором: @physics_callback_free_bot
Download Telegram
Больше фото северных сияний. Как и следовало ожидать, преобладают зелёный, реже встречаются красный и фиолетовый цвета.
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
Очень крутое видео, превосходная работа!

Аж жалко, что это фейк)

Конечно, нет никакой причины для того, чтобы вода закручивалась подобным образом после контакта с батарейкой. Штука в том, что нам показали видео в обращённом времени: на самом деле воду в стакане сначала раскрутили (например, с помощью магнитной мешалки), затем подождали, пока она успокоится, а затем опустили в неё батарейку. Но демонстрация этого в обратном порядке создаёт ощущение, что воду раскрутила именно батарейка.

Единственная маленькая недоработка - чуть-чуть недостаточно подождали, в момент опускания батарейки видно, что вода всё ещё слегка вращается))

Отличный пример того, как с помощью простейших средств можно создавать отличнейшие майндфаки!
👍3
Зыбучие пески - зловещее природное явление, весьма занятное с физической точки зрения. Они возникают там, где вполне обычный песок по тем или иным причинам оказывается насыщен газом или жидкостью (обычно водой). В результате образуется суспензия (взвесь) обладающая свойствами, отличными от свойств каждого из веществ по отдельности. Точнее, она становится неньютоновской жидкостью: её вязкость и другие свойства зависят прикладываемого к ним давления, скорости и т.п., тогда как у классической (ньютоновской) жидкости эти свойства постоянны и не зависят от внешних воздействий.

В результате песок, который кажется твёрдым и даже ведёт себя как твёрдый, если на нём, скажем, просто стоять, начинает проваливаться под ногами идущего, если нагрузка на него начинает динамически меняться, как это бывает при ходьбе.

В "мокрых" зыбучих песках, возникающих, скажем, на берегах водоёмов или на болотах, утонуть совсем, вообще говоря, нельзя: плотность такого песка существенно выше плотности человеческого тела и, погрузившись в него на определённую глубину, вы будете просто "плавать" в такой неньютоновской жидкости. В обычных случаях в зыбучий песок погружаются поколено, если вам сильно не повезёт, вас засосёт по талию или по грудь.

Но и выбраться из неё без посторонней помощи вам будет сложно: чем больше усилий вы будете прилагать, тем, вообще говоря, более текучим будет становиться песок, и тем в меньшей степени он сможет служить точкой опоры. Большинство жертв зыбучих песков гибнут, к примеру, от того, что не могут покинуть зону прилива или, скажем, умирают от голода и жажды без посторонней помощи.

А вот в газовых зыбучих песках ("сухих трясинах"), где в качестве разжижающего вещества выступает воздух (такие могут встречаться, скажем, в пустыне) теоретически можно утонуть совсем. Такое случается, к слову, не только с песком, но и с другими сыпучими средами, например, зерном в элеваторах и т.п.

На видео - зыбучие пески на озере Мичиган. Как видно, их плотность довольно велика (воды мало, песка много), так что они не слишком опасны, и для того, чтобы оказаться засосанным в них, приходится приложить усилия
👍1
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
В продолжение темы зыбучих песков - отличный опыт, который я нашёл вот тут. Песок, через который пропускают воздух, а точнее, грубодисперсная смесь песка и воздуха (взвесь песка в воздухе) обретает свойства жидкости, такие как текучесть и даже... архимедова сила: в нём можно топить лёгкий шарик, а он всё равно всплывает, как если бы это происходило в обычной жидкости.

Это не совсем зыбучий песок, так как речь идёт о среде под воздействием постоянного потока воздуха, и после его выключения песок возвращается в естественное состояние. В зыбучем песке же речь идёт о стационарном состоянии песка, который, будучи единожды пропитанным воздухом, образует новый вид упаковки песчинок, поддерживающийся и без наличия постоянного воздушного потока.

Но явления, конечно, родственные.
Международная космическая станция вращается вокруг Земли по орбите высотой 408 километров. Для того, чтобы полностью облететь Землю, ей необходимо всего 1,5 часа, а за сутки станция совершает полный оборот вокруг Земли 16 раз.
Позади быстро летящего самолёта (или другого тела) иногда можно наблюдать своеобразную туманную "юбку", которую многие считают признаком того, что самолёт, мол, проходит (или уже прошёл) звуковой барьер. На самом деле это не так, или, по крайней мере, не совсем так. "Юбка" является следствием так называемого эффекта Прандтля-Глоерта - спонтанной конденсации водяных паров из атмосферы позади тела, движущегося с околозвуковыми, но не обязательно сверхзвуковыми скоростями.

Дело в том, что при таких скоростях воздух как упругая среда не успевает "отводить" возмущения, создаваемые движущимся сквозь него телом. В результате впереди летательного аппарата возникает область повышенной плотности - аппарат захватывает часть окружающего воздуха и гонит его перед собой вроде того, как ковш грейдера-снегоочистителя толкает собранный снег. При этом скорость его такова, что "подушка" спрессованного воздуха не успевает рассеяться из-за упругих свойств воздуха.

Но если перед самолётом оказывается "слишком много" воздуха, то позади него его становится "слишком мало" - также, как позади грейдера снега, вообще говоря, нет. Но воздух в отличие от снега является упругой средой, и на "освободившееся" место устремляются потоки воздуха из соседних областей. В процессе они расширяются, а значит (неизменный закон термодинамики!) охлаждаются. Если разности температур и давлений достигает определённых величин, а влажность воздуха достаточно высока, то водяной пар в воздухе проходит точку росы, и начинается его спонтанная и "взрывоподобная" конденсация - образуется та самая туманная "юбка" из мелких капелек воды.

В целом эффект Прандтля-Глоерта действительно чаще всего наблюдается на сверхзвуковых скоростях. Но в достаточно влажном воздухе он может возникать и при существенно дозвуковом движении. Так что определять, движется ли самолёт быстрее скорости звука, по одному лишь наличию прандтль-глоертовской "юбки" неправильно.
Думаю, вы знаете, что год - это период, за который Земля совершает полный круг вокруг Солнца. Также вам, вероятно, известно, что продолжительность года составляет не точно 365 суток, а 365 + 1/4, из-за чего каждый четвёртый год является високосным (он на 1 день длиннее).

Но проблема заключается в том, что различные способы определения точной длины промежутка, за который Земля совершает оборот вокруг Солнца дают различный результат. Причина этого - отличия земной орбиты от идеальной, вызванные прецессией, возмущением, вносимым в движение Земли другими планетами и прочими причинами.

Наиболее общепринятым определением года является промежуток времени между двумя весенними равноденствиями - это так называемый тропический год. В настоящее время длина тропического года равна 365 дней 5 часов 48 минут 45,19 секунды.

Другой способ измерить продолжительность года - определить изменение его положения относительно неподвижных звёзд. Определённый таким образом звёздный год оказывается на 20 минут и 4 секунды длиннее тропического.

Третий способ - так называемый аномалистический год, т.е. промежуток времени, проходящий между моментами максимального сближения или удаления Земли от Солнца. В настоящее время его продолжительность составляет 365 суток, 6 часов, 13 минут 52,6 секунды.

Так что ничего особо мистического с точки зрения объективной физики в полночь 31 декабря не происходит: всё это лишь условности, принятые людьми для создания удобной хронологической системы отсчёта.

Однако пусть это вас не смущает: в конечном счёте, из подобных условностей, ещё именуемых традициями, и состоит наша жизнь! Так давайте радоваться, когда нам представляется такая возможность!
Это Европа - шестой спутник Юпитера, и одна из наиболее перспективных в Солнечной системе планет с точки зрения шансов обнаружить там внеземную жизнь.

Дело в том, что Европа, похоже, является единственной (помимо Земли) планеты нашей системы, где присутствует вода в жидком состоянии. Под корой ледяного льда толщиной от 10 километров, судя по всему, находится настоящий океан из жидкой воды: именно его наличие порождает характерные полосы на поверхности Европы, которые являются по сути трещинами на поверхности всепланетного ледника. Об этом же свидетельствуют гейзеры, пробивающиеся через толщу ледников: они состоят именно из водяного пара. Кроме того, о существовании жидкой солёной воды свидетельствует специфическое магнитное поле спутника.

Откуда взяться жидкой воде на планете, температура на поверхности которой редко поднимается выше -150 по Цельсию? Вероятно, дело в гравитационном влиянии Юпитера, который создаёт масштабные течения в водном слое; тепло, выделяющееся в процессе трения слоёв приводимой в движение жидкости, и не даёт океану замёрзнуть.

Так вот, в этом подлёдном океане в теории вполне может существовать жизнь! Правда, ожидать встречи там с нашими братьями по разуму не приходится: скорее всего, обитатели Европы похожи на жителей глубин земных океанов - это простейшие организмы, преимущественно одноклеточные вроде анаэробных хемосинтезирующих бактерий, получающих энергию за счёт окисления сульфитов, сульфидов, нитритов и нитратов, возможно, водорода. Хотя возможно, что на этой базе жизнь смогла эволюционировать и до более сложных форм, вроде моллюсков, ракообразных и т.п.

Стоит добавить, что учёные допускают существование подлёдных океанов также на других спутниках Юпитера, таких как Ганимед и Каллисто.
Мы уже затрагивали тему оптических эффектов, возникающих при прохождение света через облака, состоящие из крошечных льдинок (например, тут и тут), но теперь рассмотрим эту тему более подробно. И начнём с одного из самых красочных, но в то же время самых простых с физической точки зрения эффектов - т.н. световых столбов.

Такие столбы обычно наблюдают при резком снижении температуры воздуха, когда содержащаяся в нём вода вымораживается в виде крошечных плоских шестигранных призм, высота которых много меньше диагонали сечения.

При прохождении через облако таких льдинок света от низко расположенного источника (садящееся илои восходящее Солнце, луна или даже просто яркие фонари), эти лучи отражаются от нижних граней льдинок, причём часть этого отражённого света попадает в глаз наблюдателю. Этот свет, идущий "сверху" относительно положения источника, и воспринимается как светящийся объект выше источника света, а множество таких изображений формирует световой столб.

Особенно эффектно световые столбы смотрятся тогда, когда породивший их источник света наблюдателю не виден.

Впрочем, иногда бывают и "обратные" световые столбы, как бы "подпирающие" источник.

Стоит отметить, что при таком прохождении света нелинейные эффекты, связанные с дисперсией, рефракцией или тому подобным, незначительны, и световой столб имеет тот же цвет, что и его источник. В других, более сложных случаях, это далеко не всегда так.

Ниже приложу иллюстрацию формирования эффекта светящегося столба, а также больше того, как этот эффект выглядит в реальности.
👍8
Больше световых столбов от Солнца и искусственных источников освещения, а также схематическая иллюстрация формирования эффекта. Обратите внимание на фото из Апатитов, где световые столбы соседствуют на небе с северным сиянием
👍41
Продолжаем тему оптических эффектов в ледяных облаках, и сегодня обсудим возникновение гало - световых колец, часто имеющих радужную окраску, образующихся вокруг Солнца или (реже) Луны в морозную погоду.

Как и световые столбы, о которых мы говорили вчера, гало возникают при взаимодействии света с атмосферными ледяными кристаллами в форме шестигранных призм. Но если в случае световых столбов высота этих кристаллов много меньше ширины, то гало образуется в кристаллах-"столбиках", в которых высота много больше радиуса сечения. Соответственно, свет для образования гало проходит через одну из граней шестигранной призмы, а выходит - через другую. В процессе преломления в такой призме свет отклоняется от первоначального направления примерно на 22 градуса. Эти отклонённые лучи наш глаз и воспринимает как гало.

Возможны и гало второго порядка угловым диаметром в 46 градусов: они возникают в результате выхода из кристалла лучей, претерпевших в нём двойное отражение.

Радужное чередование цветов в гало возникает из-за дисперсии - зависимости показателя преломления света в веществе от длины его волны. Из-за него более красные составляющие солнечного света преломляются слабее и видимы под меньшим углом.

То, что гало получает форму кольца, объясняется тем, что кристаллы льда в облаке ориентированы случайным образом, и свет отклоняется от изначального направления во все стороны. Однако это не всегда бывает так: иногда, например, кристаллы имеют преимущественную ориентацию, например, горизонтальную или вертикальную (такое чаще наблюдается в безветренную погоду), и тогда вместо кольца мы видим освещённые точки по бокам от Солнца и (реже) сверху и снизу от него. Особенно эффектно это выглядит на восходе, когда кажется, что вместо одного Солнца восходят сразу три. Это явление называют паргелий - "ложное Солнце".

В ряде случаев прохождение света через ледяные кристаллы вызывает и другие явления: описанные нами выше световые столбы, касательные (по отношению к основному гало) дуги, зенитные и околозенитные дуги, проходящие через солнечный диск круги, параллельные горизонту, световые пятна на противоположной от Солнца части неба и т.п.

Также гало не следует путать с т.н. венцами - световыми пятнами вокруг Солнца и Луны, возникающими из-за волновой дифракции света на мелких ледяных кристаллах. Их легко отличить друг от друга по тому, что венцы имеют меньший угловой размер, более или менее равномерно окрашены (т.е. представляют собой не кольцо, а именно круг), а также по тому, что красные части "радуги" в них находятся снаружи, а синие - внутри.

Ниже по традиции добавлю больше фото гало различных видов, а также схему образования явления.
1
Солнечные и лунные гало, схема их формирования, а также паргелии. Предпоследнее фото - "сложное" гало из нескольких элементов (гало первого и второго порядка паргелии и паргелический круг), последнее (для сравнения) венец вокруг Луны.
👍2