Forwarded from Юрий Ткачёв
Корпускулярно-волновой дуализм - одна из вещей, которые не всегда верно объясняют в школе.
Неправильно: свет является волной и частицей одновременно.
Правильно: свет не является ни волной, ни частицей. Он является чем-то третьим, что не является ни волной, ни частицей и вообще не имеет описания в привычных нам аналогиях. И вот это третье в одних экспериментах проявляет свойство волны, а в других - свойство частицы, как актёр в одном фильме может играть Карабаса Барабаса с чёрной бородой, а в другом - Деда Мороза с белой. Какая у него борода на самом деле мы не знаем вообще, потому что за кулисы нас не пускают. Может статься, что и никакой.
И да. Это касается не только света, но и всех частиц в принципе.
Радужные переливы воздушного пузыря - результат как раз-таки наличия у света волновых свойств: это интерференция отражённых пучков света на тонкой плёнке его поверхности.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
Неправильно: свет является волной и частицей одновременно.
Правильно: свет не является ни волной, ни частицей. Он является чем-то третьим, что не является ни волной, ни частицей и вообще не имеет описания в привычных нам аналогиях. И вот это третье в одних экспериментах проявляет свойство волны, а в других - свойство частицы, как актёр в одном фильме может играть Карабаса Барабаса с чёрной бородой, а в другом - Деда Мороза с белой. Какая у него борода на самом деле мы не знаем вообще, потому что за кулисы нас не пускают. Может статься, что и никакой.
И да. Это касается не только света, но и всех частиц в принципе.
Радужные переливы воздушного пузыря - результат как раз-таки наличия у света волновых свойств: это интерференция отражённых пучков света на тонкой плёнке его поверхности.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍9🔥1
Какие проявления электрических сил в природе вам известны?
Молнию, полагаю, назовут почти все. Кто-то вспомнит также про электризацию от трения: стоящие дыбом волосы, "прилипающую" к поверхностям пыль и так далее.
Однако на самом деле каждый день и каждую секунду мы сталкиваемся с куда более разнообразными проявлениями электрических сил в повседневной жизни.
Ведь по сути любые межмолекулярные взаимодействия имеют электрическую природу, будучи вызванными взаимодействием различных атомов в составе таких молекул.
Вся химия - по существу наука об электричестве, но далеко не только она. Силы упругости и поверхностного натяжения, испарение, конденсация, плавление и кристаллизация веществ, их растворение - всё это, в конечном итоге, тоже проявление электрических сил.
Даже стул, на котором вы сидите или асфальт, по которому вы идёте удерживают ваш вес благодаря сцеплению молекул. А это сцепление имеет именно электрическую природу.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
Молнию, полагаю, назовут почти все. Кто-то вспомнит также про электризацию от трения: стоящие дыбом волосы, "прилипающую" к поверхностям пыль и так далее.
Однако на самом деле каждый день и каждую секунду мы сталкиваемся с куда более разнообразными проявлениями электрических сил в повседневной жизни.
Ведь по сути любые межмолекулярные взаимодействия имеют электрическую природу, будучи вызванными взаимодействием различных атомов в составе таких молекул.
Вся химия - по существу наука об электричестве, но далеко не только она. Силы упругости и поверхностного натяжения, испарение, конденсация, плавление и кристаллизация веществ, их растворение - всё это, в конечном итоге, тоже проявление электрических сил.
Даже стул, на котором вы сидите или асфальт, по которому вы идёте удерживают ваш вес благодаря сцеплению молекул. А это сцепление имеет именно электрическую природу.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍5
Чистый "оружейный" плутоний-238 настолько радиоактивен, что просто за счёт энергии, выделяющейся в результате произвольного распада атомов, самостоятельно раскаляется докрасна.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍4🤔1
Лабиринт Ночи - одна из уникальных "достопримечательностей" Марса: это запутанная сеть глубоких каньонов, избороздивших поверхность планеты.
Лабиринт Ночи является частью комплекса т.н. долин Маринера - самой обширной системы каньонов в Солнечной системе. Их совокупная длина составляет 4500 км, что составляет четверть длины окружности Марса. Ширина каньонов до 600 км, глубина - до 11 км.
В отличие от Большого Каньона Земли, долины Маринер вообще и Лабиринт Ночи в частности образовались не в результате эрозии пород под действием воды и ветра: их на Марсе почти нет. Вероятно, причиной их формирования стало растрескивание поверхности в результате серии расширений и сжатий в ходе вулканической активности: по соседству находится плато Фарсида с группой спящих вулканов, среди которых - крупнейший в Солнечной системе вулкан Олимп.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
Лабиринт Ночи является частью комплекса т.н. долин Маринера - самой обширной системы каньонов в Солнечной системе. Их совокупная длина составляет 4500 км, что составляет четверть длины окружности Марса. Ширина каньонов до 600 км, глубина - до 11 км.
В отличие от Большого Каньона Земли, долины Маринер вообще и Лабиринт Ночи в частности образовались не в результате эрозии пород под действием воды и ветра: их на Марсе почти нет. Вероятно, причиной их формирования стало растрескивание поверхности в результате серии расширений и сжатий в ходе вулканической активности: по соседству находится плато Фарсида с группой спящих вулканов, среди которых - крупнейший в Солнечной системе вулкан Олимп.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍2
#Юпитер принято называть газовым гигантом. Технически это не совсем верно.
Собственно слой газообразного водорода с примесью гелия и других газов уходит на глубину примерно до 20-25 тысяч километров от поверхности Юпитера.
Далее следует слой жидкого водорода глубиной порядка 5 тысяч километров: хотя на Земле водород закипает уже при -235 Цельсия, на Юпитере из-за колоссальных давлений он может оставаться в жидком состоянии даже при царящих там температурах порядка 6000 градусов. Учёные предполагают, что чёткой границы между газовой атмосферой и «водородным океаном» нет: газ постепенно переходит в жидкость, а приграничный слой пребывает в постоянном состоянии кипения с одновременным испарением и конденсацией водорода.
Ещё глубже давления внутри Юпитера таковы, что водород переходит в твёрдое состояние – т.н. металлического водорода.
Дело в том, что с химической точки зрения водород является щелочным металлом (1 свободный электрон на внешней орбитали; он у атома водорода, собственно, вообще один), но для того, чтобы он начал проявлять свои металлические свойства, требуются давления в несколько (3-4 миллиона) атмосфер. Предположительно такие давления на Юпитере реализуются начиная с глубины примерно в 25-30 тысяч километров (при радиусе Юпитера примерно в 70 тысяч километров). Всё, что находится глубже этой границы, по свойствам скорее похоже на твёрдое тело, чем на жидкость или газ.
А ещё глубже, вероятно, находится ядро Юпитера, представляющее собой каменистое тело с радиусом около 10 тысяч километров и массой около 14-18 земных. По одной из версий, именно это ядро стало центром притяжения, вокруг которого сформировался газовый гигант. По другой – каменистое «сердце» Юпитера сформировалось в ходе его эволюции по мере оседания в глубину более тяжёлых элементов, содержащихся в веществе планеты.
Ядро Юпитера по расчётам пребывает под давлением примерно в 30-100 миллионов атмосфер, что заставляет его сохранять свойства твёрдого тела даже при температурах в десятки тысяч градусов. Там даже может существовать водяной и метановый лёд – при температурах, на порядки превосходящих температуры кипения данных веществ!
Таким образом, из 70 тысяч километров радиуса Юпитера 15 % приходится на каменное ядро, около 60 % - на твёрдый слой металлического водорода, около 5 % - на «водородный океан» и порядка 20 % - на, собственно, газ. При этом с точки зрения массы газообразное вещество составляет, вероятно, не более 5 % от общей массы планеты-гиганта.
Так что называть Юпитер газовым корректно разве что в сравнении с обычными планетами вроде Земли, масса газовой оболочки которых составляет порядка миллионной доли от их общей массы, а толщина – менее 0,2 % от их радиуса.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
Собственно слой газообразного водорода с примесью гелия и других газов уходит на глубину примерно до 20-25 тысяч километров от поверхности Юпитера.
Далее следует слой жидкого водорода глубиной порядка 5 тысяч километров: хотя на Земле водород закипает уже при -235 Цельсия, на Юпитере из-за колоссальных давлений он может оставаться в жидком состоянии даже при царящих там температурах порядка 6000 градусов. Учёные предполагают, что чёткой границы между газовой атмосферой и «водородным океаном» нет: газ постепенно переходит в жидкость, а приграничный слой пребывает в постоянном состоянии кипения с одновременным испарением и конденсацией водорода.
Ещё глубже давления внутри Юпитера таковы, что водород переходит в твёрдое состояние – т.н. металлического водорода.
Дело в том, что с химической точки зрения водород является щелочным металлом (1 свободный электрон на внешней орбитали; он у атома водорода, собственно, вообще один), но для того, чтобы он начал проявлять свои металлические свойства, требуются давления в несколько (3-4 миллиона) атмосфер. Предположительно такие давления на Юпитере реализуются начиная с глубины примерно в 25-30 тысяч километров (при радиусе Юпитера примерно в 70 тысяч километров). Всё, что находится глубже этой границы, по свойствам скорее похоже на твёрдое тело, чем на жидкость или газ.
А ещё глубже, вероятно, находится ядро Юпитера, представляющее собой каменистое тело с радиусом около 10 тысяч километров и массой около 14-18 земных. По одной из версий, именно это ядро стало центром притяжения, вокруг которого сформировался газовый гигант. По другой – каменистое «сердце» Юпитера сформировалось в ходе его эволюции по мере оседания в глубину более тяжёлых элементов, содержащихся в веществе планеты.
Ядро Юпитера по расчётам пребывает под давлением примерно в 30-100 миллионов атмосфер, что заставляет его сохранять свойства твёрдого тела даже при температурах в десятки тысяч градусов. Там даже может существовать водяной и метановый лёд – при температурах, на порядки превосходящих температуры кипения данных веществ!
Таким образом, из 70 тысяч километров радиуса Юпитера 15 % приходится на каменное ядро, около 60 % - на твёрдый слой металлического водорода, около 5 % - на «водородный океан» и порядка 20 % - на, собственно, газ. При этом с точки зрения массы газообразное вещество составляет, вероятно, не более 5 % от общей массы планеты-гиганта.
Так что называть Юпитер газовым корректно разве что в сравнении с обычными планетами вроде Земли, масса газовой оболочки которых составляет порядка миллионной доли от их общей массы, а толщина – менее 0,2 % от их радиуса.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍3
Объект ARP-195, также известный как UGC 04653 или LEDA 24981- сразу три галактики, переживающие столкновение и слияние друг с другом.
Выглядит довольно драматично, но самое удивительное в том, что если на планетах звёзд сталкивающихся галактик имеется жизнь, то драматический катаклизм космических масштабов происходит для их обитателей почти незамеченным. Даже весьма масштабные изменения межзвёздной среды практически не влияют на условия на конкретных планетах конкретных звёздных систем.
Единственное возможное следствие: звёзды, ранее находившиеся в "спокойных" областях своих галактик (вроде нашего Солнца) в результате перераспределения плотности газа могут оказаться в кипящей жизнью области звездообразования, а значит рисковать оказаться по соседству со сверхновой или чем похуже.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
Выглядит довольно драматично, но самое удивительное в том, что если на планетах звёзд сталкивающихся галактик имеется жизнь, то драматический катаклизм космических масштабов происходит для их обитателей почти незамеченным. Даже весьма масштабные изменения межзвёздной среды практически не влияют на условия на конкретных планетах конкретных звёздных систем.
Единственное возможное следствие: звёзды, ранее находившиеся в "спокойных" областях своих галактик (вроде нашего Солнца) в результате перераспределения плотности газа могут оказаться в кипящей жизнью области звездообразования, а значит рисковать оказаться по соседству со сверхновой или чем похуже.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍4
Как "спасти" кота Шредингера?
Парадокс с котом Шредингера, который и жив, и мёртв одновременно, является той вещью, которую чуть ли не чаще всего вспоминают, когда речь идёт о квантовой механике. Самое же удивительное в нём то, что парадокс продолжают обсуждать уже 85 лет, хотя на самом деле… никакого парадокса не существует. Но – обо всём по порядку.
Мысленный (к счастью, только мысленный, в реальности котов никто не обижал) эксперимент Шредингера выглядит так. В ящик помещается кот и атом радиоактивного вещества, который за последующий час может распасться с вероятностью в 50 % (то есть, равновероятно или распадётся, или нет). Также туда помещают счётчик Гейгера, призванный зафиксировать распад атома, и некое устройство, которое умертвит кота в случае, если распад будет зафиксирован.
Далее необходимо некое объяснение. Одной из «фишек» квантовой физики является то, что в ней принципиально невозможно сделать какие-то выводы о том, в каком состоянии находится та или иная система до того, как мы это состояние пронаблюдали. Это, в свою очередь, связано с тем, что любое наблюдение микроскопической (атом) системы с помощью макроскопических средств будет неизбежно приводить к изменению состояния этой системы. В промежутке между двумя наблюдениями квантовый объект считается находящимся в неопределённом состоянии – а точнее, одновременно во всех возможных (разрешённых) по результатам предыдущего наблюдения состояниях. Физики говорят, что имеет место суперпозиция состояний. И только в момент следующего наблюдения с определённой вероятностью объект перейдёт в то или иное конкретное состояние из возможных, то есть, говоря научным языком, произойдёт коллапс суперпозиции.
До момента наблюдения радиоактивный атом в ящике с котом находится в суперпозиции двух состояний «распался/не распался». А так как, гласит парадокс, судьба кота зависит от этого распада, то и кот оказывается как бы в суперпозиции состояний (мёртв/жив). В тот момент, когда коробку откроют и увидят, жив кот или нет, случится акт наблюдения, и система «выберет» одно из двух состояний. А до этого, цитируя Шредингера, «живая и мёртвая кошка (с позволения сказать) смешаны или размазаны в одинаковых пропорциях». Что, конечно, звучит абсурдно.
На самом деле, как мы уже говорили выше, с точки зрения современных представлений о квантовой механике, никакого абсурда не возникает – как и не возникает «частично живого и частично мёртвого кота».
Всё дело в том, что именно следует считать актом наблюдения, который «заставляет» систему принять то или иное состояние. У Шредингера таким актом было открытие коробки. Но в современном понимании это не совсем верно. Наиболее популярная сегодня копенгагенская интерпретация квантовой физики гласит, что наблюдением является любое событие, в результате которого состояние микроскопической системы оказывается зафиксированным на макроскопическом уровне – например, в виде цифр на экране измерительного прибора. Проще говоря, в тот самый момент, когда (если) счётчик Гейгера (макроскопический объект!) зафиксирует акт распада ядра (микроскопического объекта), происходит коллапс суперпозиции состояний, и система (вся, включая счётчик, ящик и кота!) примет вполне определённое и конкретное состояние без каких-либо «одновременностей». По факту «наблюдателем» в нашем эксперименте является не человек, который открывает коробку, а… счётчик Гейгера!
Соответственно, никакой «суперпозиции живого и мёртвого кота» нет. До того, как «наблюдатель», т.е. счётчик, зафиксирует распад, кот точно жив. После этого кот точно мёртв.
Собственно, что же до Шредингера, то он придумал свой знаменитый парадокс как раз для того, чтобы показать неприемлемость попыток применить квантовомеханические подходы к описанию поведения макроскопических систем – в ответ на критику вышеизложенной интерпретации квантовой механики Эйнштейном. К слову, Эйнштейн в этих спорах «породил» собственный физико-биологический парадокс, известный как мышь Эйнштейна. Но об этом зверьке мы поговорим в следующий раз.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
Парадокс с котом Шредингера, который и жив, и мёртв одновременно, является той вещью, которую чуть ли не чаще всего вспоминают, когда речь идёт о квантовой механике. Самое же удивительное в нём то, что парадокс продолжают обсуждать уже 85 лет, хотя на самом деле… никакого парадокса не существует. Но – обо всём по порядку.
Мысленный (к счастью, только мысленный, в реальности котов никто не обижал) эксперимент Шредингера выглядит так. В ящик помещается кот и атом радиоактивного вещества, который за последующий час может распасться с вероятностью в 50 % (то есть, равновероятно или распадётся, или нет). Также туда помещают счётчик Гейгера, призванный зафиксировать распад атома, и некое устройство, которое умертвит кота в случае, если распад будет зафиксирован.
Далее необходимо некое объяснение. Одной из «фишек» квантовой физики является то, что в ней принципиально невозможно сделать какие-то выводы о том, в каком состоянии находится та или иная система до того, как мы это состояние пронаблюдали. Это, в свою очередь, связано с тем, что любое наблюдение микроскопической (атом) системы с помощью макроскопических средств будет неизбежно приводить к изменению состояния этой системы. В промежутке между двумя наблюдениями квантовый объект считается находящимся в неопределённом состоянии – а точнее, одновременно во всех возможных (разрешённых) по результатам предыдущего наблюдения состояниях. Физики говорят, что имеет место суперпозиция состояний. И только в момент следующего наблюдения с определённой вероятностью объект перейдёт в то или иное конкретное состояние из возможных, то есть, говоря научным языком, произойдёт коллапс суперпозиции.
До момента наблюдения радиоактивный атом в ящике с котом находится в суперпозиции двух состояний «распался/не распался». А так как, гласит парадокс, судьба кота зависит от этого распада, то и кот оказывается как бы в суперпозиции состояний (мёртв/жив). В тот момент, когда коробку откроют и увидят, жив кот или нет, случится акт наблюдения, и система «выберет» одно из двух состояний. А до этого, цитируя Шредингера, «живая и мёртвая кошка (с позволения сказать) смешаны или размазаны в одинаковых пропорциях». Что, конечно, звучит абсурдно.
На самом деле, как мы уже говорили выше, с точки зрения современных представлений о квантовой механике, никакого абсурда не возникает – как и не возникает «частично живого и частично мёртвого кота».
Всё дело в том, что именно следует считать актом наблюдения, который «заставляет» систему принять то или иное состояние. У Шредингера таким актом было открытие коробки. Но в современном понимании это не совсем верно. Наиболее популярная сегодня копенгагенская интерпретация квантовой физики гласит, что наблюдением является любое событие, в результате которого состояние микроскопической системы оказывается зафиксированным на макроскопическом уровне – например, в виде цифр на экране измерительного прибора. Проще говоря, в тот самый момент, когда (если) счётчик Гейгера (макроскопический объект!) зафиксирует акт распада ядра (микроскопического объекта), происходит коллапс суперпозиции состояний, и система (вся, включая счётчик, ящик и кота!) примет вполне определённое и конкретное состояние без каких-либо «одновременностей». По факту «наблюдателем» в нашем эксперименте является не человек, который открывает коробку, а… счётчик Гейгера!
Соответственно, никакой «суперпозиции живого и мёртвого кота» нет. До того, как «наблюдатель», т.е. счётчик, зафиксирует распад, кот точно жив. После этого кот точно мёртв.
Собственно, что же до Шредингера, то он придумал свой знаменитый парадокс как раз для того, чтобы показать неприемлемость попыток применить квантовомеханические подходы к описанию поведения макроскопических систем – в ответ на критику вышеизложенной интерпретации квантовой механики Эйнштейном. К слову, Эйнштейн в этих спорах «породил» собственный физико-биологический парадокс, известный как мышь Эйнштейна. Но об этом зверьке мы поговорим в следующий раз.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍4
Помните присловье "не видать, как своих ушей без зеркала"? Вот в точно такой же ситуации находятся астрономы, изучающие нашу галактику Млечный путь.
Только зеркала у нас нет. А чтобы взглянуть на Млечный Путь анфас, нам надо пролететь по крайней мере 5-6 тысяч световых лет от Земли.
Именно поэтому даже сегодня астрономам оказывается непросто получать информацию о размерах, форме и устройстве нашей галактики: к примеру, мы до сих пор точно не знаем, сколько именно спиральных рукавов у Млечного Пути.
Точнее, сопоставляя данные о расстоянии до видимых звёзд, мы можем говорить о наличии по крайней мере пяти таких рукавов (рукав Лебедя, рукав Ориона, рукав Персея, рукав Стрельца и рукав Центавра), но их может быть и больше - например, в удалённой от нас области галактики, закрытой от наблюдения центральной частью Млечного Пути.
На картинках - примерная "карта" нашей галактики, а также вид на Млечный Путь с Земли.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
Только зеркала у нас нет. А чтобы взглянуть на Млечный Путь анфас, нам надо пролететь по крайней мере 5-6 тысяч световых лет от Земли.
Именно поэтому даже сегодня астрономам оказывается непросто получать информацию о размерах, форме и устройстве нашей галактики: к примеру, мы до сих пор точно не знаем, сколько именно спиральных рукавов у Млечного Пути.
Точнее, сопоставляя данные о расстоянии до видимых звёзд, мы можем говорить о наличии по крайней мере пяти таких рукавов (рукав Лебедя, рукав Ориона, рукав Персея, рукав Стрельца и рукав Центавра), но их может быть и больше - например, в удалённой от нас области галактики, закрытой от наблюдения центральной частью Млечного Пути.
На картинках - примерная "карта" нашей галактики, а также вид на Млечный Путь с Земли.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍4
Победители премии 2021 года за лучшее астрономическое фото от Гринвичской королевской обсерватории в Англии.
По порядочку (каждое фото - победитель в своей номинации):
солнечное затмение 21 июня 2020 года в Тибете, фотограф Шучан Донг из Китая; фото получило главный приз конкурса;
туманность NGC 1499, также известная как Калифорния за свои очертания, напоминающие очертания данного штата, фотограф Тэрри Хенкок;
фото "падающей звезды" (метеора из потока квадрантиды), фотограф Франк Кушай;
"Луна Дюны" Джеффри Лавлейса;
Траектории суточного вращения звёзд по небу Дипала Ратнаяки;
Полярное сияние Дмитрия Рыбалки;
Закат Венеры на Луне Николя Лефодо;
Собранная в кольцо мозаика из фото фрагментов Млечного Пути от Чжуна Ву
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
По порядочку (каждое фото - победитель в своей номинации):
солнечное затмение 21 июня 2020 года в Тибете, фотограф Шучан Донг из Китая; фото получило главный приз конкурса;
туманность NGC 1499, также известная как Калифорния за свои очертания, напоминающие очертания данного штата, фотограф Тэрри Хенкок;
фото "падающей звезды" (метеора из потока квадрантиды), фотограф Франк Кушай;
"Луна Дюны" Джеффри Лавлейса;
Траектории суточного вращения звёзд по небу Дипала Ратнаяки;
Полярное сияние Дмитрия Рыбалки;
Закат Венеры на Луне Николя Лефодо;
Собранная в кольцо мозаика из фото фрагментов Млечного Пути от Чжуна Ву
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍5
Вот так выглядит карта основных океанических течений на Земле (первая картинка). На формирование течений ключевое влияние оказывают господствующие ветра (которые, в свою очередь, образуются под действием вращения и нагрева Земли), однако схема течений выглядит более сложной из-за того, что на течения сильно влияют очертания береговой линии, стоки крупных рек (сбрасывающие в океан большое количество пресной воды низкой плотности), глубины (от которых зависит прогрев водных масс) и другие факторы.
Более ли менее следуют карте ветров течения лишь в Тихом океане (вторая картинка), где влияние суши слабее из-за его величины.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
Более ли менее следуют карте ветров течения лишь в Тихом океане (вторая картинка), где влияние суши слабее из-за его величины.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍2
Кое-что о загадке ртутно-алюминиевых башен
Вы, возможно, уже видели это видео: на свежеошкуренную поверхность алюминия капают капельку ртути, и на этом месте начинает расти причудливая башня из странных белесых волокон.
Что же тут происходит?
Дело в том, что вообще алюминий - довольно химически активный металл. Однако в реальной жизни от химических реакций его защищает плёнка оксида, быстро покрывающая его поверхность при контакте с воздухом.
Ртуть изолирует очищенное от оксидной плёнки место от контакта с кислородом и предотвращает новое окисление. Вместо этого ртуть сама вступает с алюминием в "реакцию" - начинает как бы "растворять" его, образуя алюминиевую амальгаму - жидкий сплав ртути с алюминием (с физической точки зрения процесс не особо похож на растворение, скажем, сахара или других веществ в воде, так что применяют термин "амальгамация").
Алюминий существенно легче ртути, так что его частички всплывают на поверхность ртутной капли, где вступают-таки в реакцию с кислородом воздуха, образуя оксид алюминия. С другой стороны, с нижней стороны капли в процесс втягиваются всё новые и новые порции "растворяемого" ртутью алюминия. Процесс зацикливается, причём расходования ртути не происходит: она лишь медленно растекается по поверхности металла, увеличивая площадь участка, подвергаемого амальгамации - т.е. площадь основания "башни" растёт.
Кстати, именно поэтому ртуть нельзя провозить в самолётах: некоторые авиакомпании запрещают брать на борт даже обычные ртутные термометры. Теперь мы знаем, почему: даже маленькая капелька ртути способна превратить в оксидные волокна значительное количество алюминия, и мы точно не хотим, чтобы то же самое случилось с алюминием самолёта в полёте!
Аналогичным образом ртуть способна разрушать многие металлы, но далеко не все. К примеру, железо ртуть растворить не способна: это связано с высокой энергией связи атомов железа в кристаллической решётке - именно поэтому железо существенно прочнее алюминия, у которого эта энергия связи мала, или других легко амальгамирующихся металлов, таких как серебро или золото. Именно поэтому ртуть можно безопасно перевозить в железной таре, а вот в алюминиевой этого, конечно, делать не стоит.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
Вы, возможно, уже видели это видео: на свежеошкуренную поверхность алюминия капают капельку ртути, и на этом месте начинает расти причудливая башня из странных белесых волокон.
Что же тут происходит?
Дело в том, что вообще алюминий - довольно химически активный металл. Однако в реальной жизни от химических реакций его защищает плёнка оксида, быстро покрывающая его поверхность при контакте с воздухом.
Ртуть изолирует очищенное от оксидной плёнки место от контакта с кислородом и предотвращает новое окисление. Вместо этого ртуть сама вступает с алюминием в "реакцию" - начинает как бы "растворять" его, образуя алюминиевую амальгаму - жидкий сплав ртути с алюминием (с физической точки зрения процесс не особо похож на растворение, скажем, сахара или других веществ в воде, так что применяют термин "амальгамация").
Алюминий существенно легче ртути, так что его частички всплывают на поверхность ртутной капли, где вступают-таки в реакцию с кислородом воздуха, образуя оксид алюминия. С другой стороны, с нижней стороны капли в процесс втягиваются всё новые и новые порции "растворяемого" ртутью алюминия. Процесс зацикливается, причём расходования ртути не происходит: она лишь медленно растекается по поверхности металла, увеличивая площадь участка, подвергаемого амальгамации - т.е. площадь основания "башни" растёт.
Кстати, именно поэтому ртуть нельзя провозить в самолётах: некоторые авиакомпании запрещают брать на борт даже обычные ртутные термометры. Теперь мы знаем, почему: даже маленькая капелька ртути способна превратить в оксидные волокна значительное количество алюминия, и мы точно не хотим, чтобы то же самое случилось с алюминием самолёта в полёте!
Аналогичным образом ртуть способна разрушать многие металлы, но далеко не все. К примеру, железо ртуть растворить не способна: это связано с высокой энергией связи атомов железа в кристаллической решётке - именно поэтому железо существенно прочнее алюминия, у которого эта энергия связи мала, или других легко амальгамирующихся металлов, таких как серебро или золото. Именно поэтому ртуть можно безопасно перевозить в железной таре, а вот в алюминиевой этого, конечно, делать не стоит.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍4
Дедушка современной космонавтики, русский учёный Константин Циолковский, писал, что ракеты вряд ли смогут стать средством для массовых путешествий в космос из-за сложности и дороговизны. В качестве альтернативы Циолковский предлагал иной способ выбраться из гравитационного колодца Земли: космический лифт.
Лифт состоит из трёх базовых элементов.
Первый - противовес, некое массивное тело, помещённое на орбиту Земли, причём орбиту выбираем геостационарную, то есть такую, при которой скорость вращения тела вокруг Земли по орбита равна скорости вращения самой Земли вокруг своей оси. Проще говоря, противовес всегда будет находиться напротив одной и той же точки земной поверхности. Такая орбита называется геостационарной, её высота составляет 36 тысяч километров (для сравнения, МКС летает вокруг Земли по орбите в 410 километров)
Второй - трос, один конец которого закрепляется на противовесе, а другой закрепляется на соответствующей точке земной поверхности прямо под ней.
Наконец, третий элемент - это собственно лифт, т.е. капсула, перевозящая людей и грузы. В отличие от классического лифта, капсула классического лифта должна двигаться самостоятельно, используя трос в качестве опоры: сматывать и разматывать трос длиной в 35 тысяч километров не получится.
В теории космический лифт станет простым и экономичным способов выводить грузы на околоземную орбиту: по мере подъёма лифта по тросу, до требуемой первой космической скорости его будет раскручивать вращение Земли.
На практике же реализация проекта сопряжена с определёнными трудностями.
Так, нам предстоит создать трос, который был бы достаточно прочным, чтобы выдерживать как минимум собственный вес - уж не говоря о весе лифта с грузом. При длине троса в 35 тысяч километров (а это без малого длина окружности Земли) это нетривиальная задача. Вероятнее всего, трос будет иметь переменный диаметр: самым тонким он будет у поверхности Земли, а по мере подъёма он должен утолщаться. Так вот: стальной трос длиной в 35 тысяч километров при толщине в 1 миллиметр на поверхности Земли у противовеса будет иметь диаметр в несколько сотен километров. Помимо очевидной непрактичности такой конструкции, создать её попросту невозможно: не факт, что на всей земле найдётся достаточное количество железа.
В теории могут подойти углеродные нанотрубки или другие подобные материалы: их прочности по идее должно хватить. Беда в том, что мы пока не умеем выращивать нанотрубки такой длины (хотя теоретически это и возможно).
Не всё так просто и с капсулой лифта. Как мы уже сказали, она должна быть самодвижущейся; но каким будет источник энергии для её движения? Если мы будем использовать сгораемое топливо, то столкнёмся с той же проблемой, с которой уже столкнулись в обычных ракетах: значительную часть топлива придётся потратить на подъём на высоту топлива, которое будет сожжено там. В результате КПД такого лифта будет ничтожным. Точно то же самое касается и ядерных реакторов: они не требуют сжигания больших масс топлива, но сами весят более чем прилично.
Возможным способом решения проблемы может стать использование электродвигателя на солнечных батареях, также существуют варианты дистанционной передачи энергии с помощью лазеров или радиоволн.
И это лишь малая часть проблем. К примеру, как обеспечить целостность несущего троса лифта, уберечь его от негативного влияния погоды на атмосферном участке и атак микрометеоритов в космосе?
В общем, вопросов пока больше, чем ответов. Но тема, безусловно, интересная!
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
Лифт состоит из трёх базовых элементов.
Первый - противовес, некое массивное тело, помещённое на орбиту Земли, причём орбиту выбираем геостационарную, то есть такую, при которой скорость вращения тела вокруг Земли по орбита равна скорости вращения самой Земли вокруг своей оси. Проще говоря, противовес всегда будет находиться напротив одной и той же точки земной поверхности. Такая орбита называется геостационарной, её высота составляет 36 тысяч километров (для сравнения, МКС летает вокруг Земли по орбите в 410 километров)
Второй - трос, один конец которого закрепляется на противовесе, а другой закрепляется на соответствующей точке земной поверхности прямо под ней.
Наконец, третий элемент - это собственно лифт, т.е. капсула, перевозящая людей и грузы. В отличие от классического лифта, капсула классического лифта должна двигаться самостоятельно, используя трос в качестве опоры: сматывать и разматывать трос длиной в 35 тысяч километров не получится.
В теории космический лифт станет простым и экономичным способов выводить грузы на околоземную орбиту: по мере подъёма лифта по тросу, до требуемой первой космической скорости его будет раскручивать вращение Земли.
На практике же реализация проекта сопряжена с определёнными трудностями.
Так, нам предстоит создать трос, который был бы достаточно прочным, чтобы выдерживать как минимум собственный вес - уж не говоря о весе лифта с грузом. При длине троса в 35 тысяч километров (а это без малого длина окружности Земли) это нетривиальная задача. Вероятнее всего, трос будет иметь переменный диаметр: самым тонким он будет у поверхности Земли, а по мере подъёма он должен утолщаться. Так вот: стальной трос длиной в 35 тысяч километров при толщине в 1 миллиметр на поверхности Земли у противовеса будет иметь диаметр в несколько сотен километров. Помимо очевидной непрактичности такой конструкции, создать её попросту невозможно: не факт, что на всей земле найдётся достаточное количество железа.
В теории могут подойти углеродные нанотрубки или другие подобные материалы: их прочности по идее должно хватить. Беда в том, что мы пока не умеем выращивать нанотрубки такой длины (хотя теоретически это и возможно).
Не всё так просто и с капсулой лифта. Как мы уже сказали, она должна быть самодвижущейся; но каким будет источник энергии для её движения? Если мы будем использовать сгораемое топливо, то столкнёмся с той же проблемой, с которой уже столкнулись в обычных ракетах: значительную часть топлива придётся потратить на подъём на высоту топлива, которое будет сожжено там. В результате КПД такого лифта будет ничтожным. Точно то же самое касается и ядерных реакторов: они не требуют сжигания больших масс топлива, но сами весят более чем прилично.
Возможным способом решения проблемы может стать использование электродвигателя на солнечных батареях, также существуют варианты дистанционной передачи энергии с помощью лазеров или радиоволн.
И это лишь малая часть проблем. К примеру, как обеспечить целостность несущего троса лифта, уберечь его от негативного влияния погоды на атмосферном участке и атак микрометеоритов в космосе?
В общем, вопросов пока больше, чем ответов. Но тема, безусловно, интересная!
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍6