Камера, стабилизированная относительно Млечного Пути, демонстрирует вращение нашей планеты и передаёт привет плоскоземельщикам

Кое-что об одной популярной анимации.

Кстати, там ещё и масштаб скоростей выдержан неверно: например, линейная скорость движения Земли по орбите вокруг Солнца в 7 раз ниже, чем скорость движения Солнца по Галактике. Так шаг спиралей должен быть существенно больше. Про расстояния между планетами вообще молчу, но это такое: корректный масштаб тут вообще соблюсти сложно, иначе картинка в экран не влезет.

​Самое плотное вещество во Вселенной
В повседневной жизни мы обычно имеем дело с веществами, плотность которых составляет порядка плотности воды (1 грамм на кубический сантиметр). К примеру, плотность пробки составляет 0,4 грамма на кубический сантиметр, плотность кирпича – 1,8 грамма. Средняя плотность Земли составляет 5 граммов на сантиметр.
Наиболее плотными веществами, с которыми мы имеем дело, являются металлы: плотность железа – 7,8 грамма на сантиметр, меди – 8,9 грамма, ртути – 13,5 грамма. Самым плотным металлом считается осмий (22,6 грамма) – и это, похоже, самое плотное вещество, с которым мы способны повстречаться на Земле.
За более плотными веществами придётся слетать в космос. К примеру, плотность вещества в ядре Солнца достигает 150 граммов на кубический сантиметр: до такой степени сплющивает солнечное вещество чудовищная гравитация нашего светила. Стоит отметить, что плотность солнечного вещества быстро падает по мере движения от центра к поверхности, где она и вовсе в 1000 раз меньше плотности воздуха! За счёт этого средняя плотность Солнца вовсе не велика – всего в 1,4 раза больше плотности воды.
Теоретически гравитация Солнца способна спрессовать вещество ещё сильнее. Однако этому препятствует внутреннее давление – в частности, давление излучения, порождаемого термоядерными реакциями в ядре. Но однажды Солнце исчерпает всё термоядерное топливо, реакции прекратятся. Тогда-то гравитация покажет всё, на что способна, сжав вещество Солнца до миллионов и даже миллиардов (10 в 6 – 10 в 9 степени) граммов на сантиметр в процессе превращения нашего светила в белый карлик.
Вещество белых карликов – по-видимому, самое плотное состояние классического вещества, состоящего из протонов, нейтронов и электронов. Сжиматься ещё сильнее такое вещество неспособно из-за того, что в нём «закончилось» свободное место для электронов: говорят о так называемо вырожденном электронном газе. Почему так происходит – отдельный сложный вопрос, ответ на который лежит в области квантовой механики.
Но это не значит, что материю нельзя упаковать ещё плотнее. Правда, для этого нужны специфические условия, образующиеся в недрах наиболее массивных и горячих звёзд. Чудовищные температуры и давления там приводят к тому, что электроны начинают массово поглощаться протонами с превращением последних в нейтроны. Этот процесс называется нейтронизацией: превращению классического вещества в нейтронный газ. Частицы такого газа можно упаковать куда плотнее, чем в белых карликах: до плотностей порядка 10 в 17 степени грамм на сантиметр. Это примерно в миллиард миллиардов раз больше плотности воды: если бы Земля состояла из такого вещества, то её объём составил бы порядка 1 кубического метра!
Именно из такого вещества состоят внутренние области нейтронных звёзд.
Является это пределом плотности? Видимо, нет. При ещё более высоких температурах (порядка триллионов градусов) нейтроны, похоже, тоже способны разрушаться на составляющие их кварки. И вещество переходит в состояние т.н. кварк-глюонной плазмы.
Мы очень мало знаем об этом состоянии материи. Расчёты показывают, что плотность кварк-глюонной плазмы должна на 1-2 порядка (в 10-100 раз) превосходить плотность нейтронной матери. Вероятно, ядра тех же нейтронных звёзд состоят именно кварк-глюонной плазмы. Возможно, существуют даже целые звёзды, состоящие из такого вещества: «подозревается» в этом, например, пульсар XTE J1739−285, расположенный на расстоянии 39 тысяч световых лет от Земли.
Ещё большие плотности, возможно, реализуются в веществе, слишком горячем даже для существования кварков: его называют глазмой, впервые оно было получено в 10-х годах XXI века, и пока мы не знаем практически ничего ни о нём, и о ещё более плотных состояниях, реализуемых, к примеру, в чёрных дырах.

Не знаю, на сколько меня хватит в таком темпе, но вот вам ещё одно видео))))

Это - "самый круглый объект на земле", сфера из кремния-28 диаметром около 9,4 сантиметра.

Эта сфера настолько гладкая, что, если бы её увеличили до размеров Земли, то разница по высоте между самой высокой горой и самой глубокой впадиной составляла бы не более 2,5 метра (для сравнения, разница между Марианской впадиной и горой Эверест - почти 19 километров).

Создавать столь идеальный объект, к тому же из редкого в природе кремния-28 (для его получения пришлось использовать российские технологии получения сверхчистых изотопов) придумали для того, чтобы создать новый эталон килограмма. Старый эталон, цилиндр диаметром и высотой 39,17 мм из платино-иридиевого сплава, был признан неудачным: его масса менялась с течением времени, и с 1998 года эталон килограмма похудел на 50 микрограмм.

Кремниевая сфера должна была стать более надёжным эталоном. Однако в итоге решили всё-таки пойти стандартным путём и выразить килограмм через универсальную константу - постоянную Планка.

​Звёзды: список самых-самых

Самая яркая звезда земного ночного неба – Сириус. Это белая звезда спектрального класса А, имеющая размеры в 1,7 радиуса Солнца, массу примерно в 2 солнечных и температуру поверхности около 10 тысяч градусов против 5,7 у Солнца. Рекордная видимая яркость Сириуса обусловлена в первую очередь тем, что он удалён от нас всего на 9 световых лет.

Самая массивная звезда, известная на сегодняшний день - объект R136a1, расположенный на расстоянии 165 тысяч световых лет в Большом Магеллановом облаке. Он превосходит Солнце по массе в 315 раз, а по размеру – в 35 раз. R136a1 является голубой звездой спектрального класса О, температура её поверхности составляет почти 55 тысяч градусов.
Звёзды такого размера обладают скромным сроком жизни: R136a1 проживёт лишь сотни, а то и десятки миллионов лет, тогда как нашему Солнцу отведено порядка 10 миллиардов.

Самая большая звезда - Стивенсон 2-18 в 20 тысячах световых лет от Земли. По массе она уступает названной выше R136a1 примерно вдвое, но зато в 60 раз больше в диаметре. А Солнце Стивенсон 2-18 превосходит в размерах в 2150 раз: если бы она располагалась в центре Солнечной системы, то её внешний край был бы в районе орбиты Сатурна.
Стивенсон 2-18 так велика потому, что, использовав весь свой водород, она перешла к «питанию» от синтеза из более сложных элементов вроде гелия, в процессе сильно увеличившись в размерах. Такие звёзды называют красными гигантами, и они обычно существенно больше водородных звёзд (т.н. звёзд главной последовательности) той же массы.

Самая холодная звезда
Самой холодной известной звездой считается коричневый карлик WISE 1828+2650: температура его поверхности всего 25 градусов Цельсия. Он расположен в 47 световых годах от Солнца, а его масса составляет менее 1 % от массы нашего светила.
Впрочем, не все астрономы считают коричневые карлики настоящими звёздами, ведь они слишком малы и холодны для поддержания термоядерных реакций. С учётом этого звание самой холодной «настоящей» звезды следует присвоить красному карлику TRAPPIST-1 с массой около 9 % массы Солнца и температурой поверхности около 2,5 тысяч градусов.

Самая маленькая звезда - объект PSR J0348+0432, диаметр которого составляет всего около 15 километров. PSR J0348+0432 является нейтронной звездой, образовавшейся в результате гравитационного коллапса массивного светила, исчерпавшего своё термоядерное топливо. Несмотря на сверхмалый размер, PSR J0348+0432 весьма массивна: по массе она вдвое превосходит Солнце и примерно равна массе Сириуса.
А самой маленькой из «настоящих» звёзд, поддерживающих термоядерные реакции, считается EBLM J0555-57 С – крошечный красный карлик, масса которого составляет 8 % от массы Солнца, а радиус в 10 раз меньше радиуса нашего светила.

Самая старая звезда
За звание самой старой известной звезды борются два светила: SMSS J031300.36-670839.3 на расстоянии 6 тысяч световых лет от Земли и HE 1523-0901 на расстоянии 7500 световых лет. Обе эти звезды уже перешли в стадию красных гигантов, а «в молодости», по всей видимости, являлись оранжевыми карликами с массами порядка 0,8 масс Солнца. Возраст SMSS J031300.36-670839.3 оценивается в 13,7, а возраст HE 1523-0901 – между 13,2 и 13,9 миллиарда лет, что делает их практически ровесниками нашей галактики.

Самая близкая звезда - Альфа Центавра С, которую ещё называют Проксима Центавра (proxima на латыни — ближайшая). Это красный карлик с массой в 12 % массы Солнца, удалённый от нас всего на 4,24 световых года.
Всего в система Альфа Центавра три звезды: первая, Альфа Центавра А, является жёлтым карликом, как и наше Солнце; вторая Альфа Центавра Б, является красным карликом. Компоненты А и Б находятся близко друг к другу и удалены от Солнца на 4,4 световых года; они хорошо видны с Земли как единый объект – третья по яркости звезда ночного неба. Проксима Центавра (Альфа Центавра С) с Земли не видна.

Астероид 1I/Оумуамуа (A/2017 U1) - первый обнаруженный астрономами объект, прилетевший в нашу Солнечную систему из внешнего космоса. Вероятно, он "родился на свет" в системе другой звезды, но затем был выброшен оттуда неизвестным катаклизмом. Такие выводы учёные сделали, проанализировав орбиту и скорость объекта: они оказались невозможными для тела, которое состояло в гравитационной связи с Солнцем.

Оумуамуа прилетел в Солнечную систему откуда-то со стороны Веги (25 световых лет от Земли), но вряд ли его "родиной" стала система именно этой звезды.

Оумуамуа максимально сблизился с Солнцем 9 сентября 2017 года, 14 октября 2017 пролетел в 0,16 астрономических единицах от Земли. В мае 2018 года года он пересёк орбиту Юпитера, в январе 2019 - орбиту Сатурна. К 2024 году он должен пересечь орбиту Плутона, а затем и вовсе покинет Солнечную систему, чтобы никогда не вернуться.

А в 2019 году крымский астроном Геннадий Борисов открыл второй межзвёздный объект: комету, в его честь названную 2I/Borisov.

👆В дополнение к предыдущиему посту, анимация пролёта 1I/Оумуамуа через Солнечную систему.

​Есть народная примета: красный закат - к непогоде. И в основе этой приметы лежат вполне реальные физические и метеорологические явления.

Почему вообще закат красный? Физика этого явления известна: свет Солнца на закате проходит через более толстый слой атмосферного воздуха, на котором рассеивается. Причём интенсивность рассеяния обратно пропорциональна длине волны: более короткие ("голубые") части спектра рассеиваются сильнее, и поэтому в дошедшем до нас свете их остаётся меньше, длинноволновый же свет рассеивается слабее, и доходит до нас лучше. Именно поэтому в результате исходно белый (для наших глаз) солнечный свет краснеет.

Однако здесь следует уточнить: рассеяние происходит не просто в слое воздуха, а на возмущениях (флуктуациях плотности) этого самого воздуха. И чем больше таких возмущений, чем сильнее рассеивание, а значит, тем краснее закат.

Иными словами, аномально красный закат прямо указывает нам: прежде чем попасть в наш глаз, солнечный свет прошёл через область атмосферы, более возмущённую, нежели обычно. Сильный ветер, кроме того, склонен поднимать в воздух пыль и прочие взвешенные частички, которые также усиливают рассеяние и делают закат ещё более красным.

То есть, глядя на красный закат, мы знаем: к западу от нас (ведь Солнце заходит на западе) атмосфера находится в возмущённом состоянии, и вполне возможно, что там сейчас ненастно.

А в средних широтах атмосферные фронты движутся преимущественно с запада на восток (т.н. западные ветра умеренного пояса), и очень возможно, что за ночь ненастье дойдёт до того места, где находится наблюдатель.

Начинаем серию публикаций о физических процессах в атмосферах планет. Для того, чтобы они были более понятны, надо пояснить насчёт такой важной штуки, как сила Кориолиса. Сделал это в коротком видео.

Добавлю, что сила Кориолиса пропорциональная массе тела и векторному произведению угловой скорости вращения системы и линейной скорости движения тела в этой системе. Направлена сила Кориолиса всегда перпендикулярно плоскости, в которой лежат ось вращения и скорость движения, а то, в какую сторону она направлена, определяют по "правилу правой руки".

Чем отличается горение свечи и дров в печи, и оба они – от горения в невесомости?

При нагревании газы расширяются: то есть, то же количество вещества занимает больший объем. А значит, плотность горячего газа уменьшается, он оказывается легче окружающего воздуха и под действием силы Архимеда начинает подниматься вверх. Этот процесс называется конвекцией.

То, что мы воспринимаем как пламя свечи – это как раз очень сильно нагретый газ, состоящий из обычного воздуха, паров парафина (горят в свече именно они!), а также продуктов горения (углекислого газа, сажи и так далее). И именно конвекция этого нагретого газа обусловливает вытянутую вверх форму свечи.

Кстати, этот процесс способствует росту интенсивности горения. Ведь образовавшаяся в результате горения воздушно-газовая смесь бедна кислородом, зато обогащена веществами, препятствующими горению (тот же углекислый газ). Когда эта смесь поднимается вверх, образуется пустота, в которую втягивается чистый холодный воздух из окружающего пространства.

А вот в невесомости конвекция не работает (так как само понятие «легче» там не имеет места, и сила Архимеда не действует). Пламя там не имеет характерной вытянутой формы: вместо этого оно имеет форму, близкую к шарообразной, так как никакие силы на пламя не действуют. Да и происходит это горение как бы неохотно из-за того, что движения воздуха почти нет, и значит, пламя испытывает «кислородное голодание».
С другой стороны, усилив конвекцию, горение можно сделать более интенсивным. Именно этим «занимается» обычный дымоход в любой печи.

Действительно, горячая воздушно-газовая смесь, образующаяся при горении свечи, поднимаясь вверх, достаточно быстро остывает, соприкасаясь с окружающим её холодным воздухом. Кроме того, в процессе она нагревает и сам воздух, в результате разница температур, а значит, и веса воздуха сглаживается.

Дымоход предотвращает теплообмен продуктов горения с окружающей средой: с окружающим воздухом они сталкиваются уже на выходе из дымовой трубы. Из-за этого конвекция идёт боле интенсивно, газовая смесь отводится из зоны горения более активно – а значит, более активно втягивается в эту зону свежий воздух, и огню в печи гореть проще. Это называется «тяга».

Именно поэтому в печи огонь развести проще, чем, скажем, в обычном костре: там легко загораются даже сырые дрова, которые иначе надо было бы долго «раскочегаривать», раздувая костёр (то есть, собственно, выполняя «за» конвекцию работу по подаче свежего воздуха в зону горения).

На видео: горение «спички» в невесомости.👇

Вот так происходит горение в невесомости, без всяких языков пламени. А почему - читайте выше! 👆

Такие разные драгоценные камни, как рубины и сапфиры, на самом деле являются одним и тем же химическим веществом - оксидом алюминия Al2O3. Кстати, чаще всего это вещество встречается в виде невзрачного порошка под названием глинозем, но иногда обретает кристаллическую форму - такой оксид алюминия называют корундом.

Ну а рубины и сапфиры образуются, если корунд окрашивается примесями. Так, красный цвет рубину придаёт примесь хрома, синий цвет сапфиру - титан и железо.

Про кольца Сатурна знают многие. Куда меньше людей знают, что кольца имеются также у Юпитера, Урана и Нептуна. Согласно современным представлениям, подобные структуры формируются у всех газовых гигантов и многих других планет; и не только планет: по последним данным, кольца могут быть также у карликовых планет (Хаумея), спутников "настоящих" планет (Рея) и даже астероидов (Харикло, Хирон).

Просто если кольца Сатурна прекрасно видны и доступны для наблюдения даже в простой телескоп, то заметить, к примеру, кольца Юпитера куда сложнее: они состоят преимущественно из пыли и отражают лишь около 1 миллионой доли проходящего через них света. Для того, чтобы пронаблюдать их, приходится идти на ухищрения: например, на фото ниже кольца Юпитера сфотографированы в инфракрасном диапазоне.

Старт ракеты-носителя среднего класса «Союз-2.1а» с грузовым кораблем «Прогресс МС-16». Конечная остановка - Международная космическая станция.

...и зачётное фото дюз стартующей ракеты от Роскосмоса.

Обратите внимание на светлые пятнышки в струях пламени. Это те самые диски Маха, о которых мы с вами говорили тут.

И вот это как по мне прямо пять

Знаешь ли ты, как получаются «кручёные» удары, используемые в футболе, теннисе и ряде других видов спорта, когда мяч летит не по прямой, как ему положено, а по дуге?

Всё дело в эффекте Магнуса, который возникает при движении вращающегося тела через газ или жидкость.

С одной стороны мяча направление потока воздуха совпадает с направлением вращения. Вращаясь, мяч дополнительно разгоняет набегающий поток воздуха. С противоположной стороны вращение и скорость потока направлены в разные стороны, и поток тормозится. Получается, что с одной стороны мяча воздух движется быстрее, чем с другой.

По закону Бернулли чем больше скорость движения потока газа, обтекающего тело, тем меньшее давление этот газ оказывает на это тело в поперечном направлении. То есть, выходит, что воздух давит на вращающийся и летящий мяч с одной стороны сильнее, чем с другой.

Вот эта-то разность давлений и толкает мяч, придавая ему ускорение в направлении, перпендикулярном его движению.

​Одна из ярчайших звёзд ночного неба, Вега (α Лиры) имеет огромное значение в астрономии.

Во-первых, именно Вега является "эталоном" яркости звёзд: в так называемой шкале звёздных величин Вега выбрана за нулевую отметку; более яркие (при наблюдении с Земли) звёзды имеют отрицательную звёздную величину, более тусклые - положительную. Причём зависимость логарифмическая: звёздная величина 1 означает, что звезда в 5 раз тусклее Веги (например, Антарес). А вот Венера, которая в максимуме светит примерно в 100 раз ярче Веги, имеет звёздную величину -4,7.

Самые тусклые объекты, в идеальных условиях видимые невооружённым глазом, имеют звёздную величину около 5. А звёздной величине в 31,5 соответствуют самые слабые объекты (удалённые на миллиарды световых лет галактики), которые способен разглядеть космический телескоп "Хаббл".

Во-вторых, Вега стала первой звездой (не считая Солнца), расстояние до которой было верно определено человеком. В 1837 году Василий Струве сумел измерить, как изменяется положение Веги на небе в результате годового движения Земли по её орбите вокруг Солнца (т.н. годичный параллакс). Угол смещения составил 0,125 угловой секунды (0,00003 градуса), что дало расстояние в 8 парсеков, или 26 световых лет. Для сравнения, рассчитанное современными методами расстояние до Веги составляет 25 световых лет.

Сама по себе Вега - белая звезда спектрального класса А массой около 2 масс Солнца. Это весьма молодая звезда, возраст которой составляет порядка 455 миллиона лет (возраст Солнца - 4,5 миллиарда лет). В целом же Веге отведено около 1,2 миллиарда лет (Солнцу - около 10): чем ярче и крупнее звёзды, тем меньше времени им отведено природой. Наводит на философские размышления, не так ли?

А ещё у Веги, вероятно, есть как минимум одна планета – скорее всего, она является газовым гигантом вроде Юпитера.

​Почему мелкие капли, например, осевшие на стекле в результате конденсации из окружающего воздуха, склонны сливаться в более крупные - со временем или под действием внешних факторов? А вот "раздробить" уже слившиеся капли на более мелкие оказывается трудновато, даже если специально задаться такой целью?

Причина - фундаментальный физический принцип, известный как принцип минимума потенциальной энергии: любая система стремится прийти в состояние, при котором сумма потенциальной энергии её частей будет минимальной.

Любая капля обладает потенциальной энергией поверхностного натяжения, пропорциональной площади её поверхности. Совокупная площадь поверхности двух или более маленьких капель больше, чем площадь поверхности большой капли, составленной из них. А значит, большая капля будет являться состоянием с меньшим значением потенциальной энергии - то есть, состоянием, более энергетически выгодным и предпочтительным с точки зрения принципа минимума потенциальной энергии.

То есть, при любой малейшей возможности капли соединятся и будут оставаться в таком состоянии. А вот на то, чтобы их разделить, понадобится потратить энергию - вообще говоря, равную разности энергии большой капли и суммарной энергии маленьких.

По тому же принципу сливаются мелкие кружочки жира на поверхности бульона. И более того: такая, казалось бы, никак не связанная с вышеизложенным тема, как термоядерные реакции, в конечном итоге, тоже обусловлена существованием того же фундаментального принципа.

Но об этом - как-нибудь в другой раз.