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
Сутки на Сатурне длятся 10 часов 33 минуты и 38 секунд. То есть, несмотря на свои внушительные размеры, планета-гигант вращается вокруг своей оси ощутимо быстрее, чем, к примеру, Земля или Венера: сутки на последней длятся 243 земных дня.
Кстати, установить продолжительность сатурнианских суток долгое время было проблемой, так как планету покрывает плотный облачный покров: астрономы просто не могли найти, за что им "уцепиться", чтобы измерить период оборота вокруг своей оси. Помогли кольца Сатурна: в своём вращении планета создаёт в них периодические возмущения, которые и помогли оценить скорость её вращения.
Кстати, у соседа Сатурна, Юпитера, сутки длятся 9 часов и 56 минут.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
Кстати, установить продолжительность сатурнианских суток долгое время было проблемой, так как планету покрывает плотный облачный покров: астрономы просто не могли найти, за что им "уцепиться", чтобы измерить период оборота вокруг своей оси. Помогли кольца Сатурна: в своём вращении планета создаёт в них периодические возмущения, которые и помогли оценить скорость её вращения.
Кстати, у соседа Сатурна, Юпитера, сутки длятся 9 часов и 56 минут.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍3
Почему золото жёлтое?
Большинство металлов бесцветны, а точнее, имеют характерный серебристый оттенок. Но некоторые из них окрашены - наиболее известным в этом плане является золото, чей тёплый золотистый (уж простите за тавтологию!) цвет ценится с древних времён.
Но почему золото обретает цвет?
Здесь надо понять, что, когда мы говорим о цвете какого-то предмета, речь идёт об отражённом им цвете. В зависимости от своего химического состава вещества реагируют на свет разной длины волны (цвета) по-разному: фотоны одной длины волны (энергии) отражаются, другие поглощаются. Из-за этого падающий белый свет отражается не полностью, и вещество обретает цвет.
Атом золота имеет шесть электронных оболочек, на внешней из которых (6s) обычно "живёт" один электрон. Особенностью золота является то, что расстояние между шестой и пятой электронной оболочкой невелико, и один из электронов пятой оболочки может сравнительно легко перескакивать на шестую, если атому сообщить должную энергию - а точнее, энергию порядка 1,6 электронвольта или выше. Такой энергией обладает электромагнитное излучение (свет) с длиной волны начиная примерно от 500 нанометров.
Фотоны такой длины волны (энергии) поглощаются золотом, а их энергия "уходит" на перевод электронов на более высокую орбиту. Энергии фотонов с большей длиной волны на это не хватает, и золото просто отражает их.
Электромагнитному излучению длиной волны в 500 нанометров соответствует видимый свет сине-зелёного цвета. Проще говоря, золото поглощает падающий на него фиолетовый, синий и сине-зелёный свет сильнее, чем свет других цветов, которые "равнодушно" отражает обратно. Вот этот отражённый свет, обеднённый синими, фиолетовыми и частично зелёными компонентами, мы и воспринимаем как золотистый.
По той же причине имеет красновато-жёлтый цвет медь. Но у неё щель между электронными оболочками ещё шире, так что медь поглощает больше света в средней области спектра и кажется нам красноватой.
А вот у большинства металлов энергия перехода между оболочками выше, так что для того, чтобы перевести электроны на верхние орбиты энергии видимого цвета недостаточно. Эти переходы осуществляются, но под воздействием высокоэнергетического ультрафиолетового электромагнитного излучения, которое мы не видим. Видимый же свет большинство металлов отражает полностью, не искажая его спектра, и потому такие металлы кажутся нам бесцветными.
Другой вопрос: почему именно у золота и меди (а также ряда других металлов, например, цезия) наблюдаются существенно меньшие промежутки между орбиталями? На этот вопрос отвечает наука, которая называется релятивистской квантовой химией: она же, кстати, разъясняет, почему ртуть, к примеру, обладает существенно более высокой температурой кристаллизации, чем другие металлы, отчего является жидкой при комнатной температуре.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
Большинство металлов бесцветны, а точнее, имеют характерный серебристый оттенок. Но некоторые из них окрашены - наиболее известным в этом плане является золото, чей тёплый золотистый (уж простите за тавтологию!) цвет ценится с древних времён.
Но почему золото обретает цвет?
Здесь надо понять, что, когда мы говорим о цвете какого-то предмета, речь идёт об отражённом им цвете. В зависимости от своего химического состава вещества реагируют на свет разной длины волны (цвета) по-разному: фотоны одной длины волны (энергии) отражаются, другие поглощаются. Из-за этого падающий белый свет отражается не полностью, и вещество обретает цвет.
Атом золота имеет шесть электронных оболочек, на внешней из которых (6s) обычно "живёт" один электрон. Особенностью золота является то, что расстояние между шестой и пятой электронной оболочкой невелико, и один из электронов пятой оболочки может сравнительно легко перескакивать на шестую, если атому сообщить должную энергию - а точнее, энергию порядка 1,6 электронвольта или выше. Такой энергией обладает электромагнитное излучение (свет) с длиной волны начиная примерно от 500 нанометров.
Фотоны такой длины волны (энергии) поглощаются золотом, а их энергия "уходит" на перевод электронов на более высокую орбиту. Энергии фотонов с большей длиной волны на это не хватает, и золото просто отражает их.
Электромагнитному излучению длиной волны в 500 нанометров соответствует видимый свет сине-зелёного цвета. Проще говоря, золото поглощает падающий на него фиолетовый, синий и сине-зелёный свет сильнее, чем свет других цветов, которые "равнодушно" отражает обратно. Вот этот отражённый свет, обеднённый синими, фиолетовыми и частично зелёными компонентами, мы и воспринимаем как золотистый.
По той же причине имеет красновато-жёлтый цвет медь. Но у неё щель между электронными оболочками ещё шире, так что медь поглощает больше света в средней области спектра и кажется нам красноватой.
А вот у большинства металлов энергия перехода между оболочками выше, так что для того, чтобы перевести электроны на верхние орбиты энергии видимого цвета недостаточно. Эти переходы осуществляются, но под воздействием высокоэнергетического ультрафиолетового электромагнитного излучения, которое мы не видим. Видимый же свет большинство металлов отражает полностью, не искажая его спектра, и потому такие металлы кажутся нам бесцветными.
Другой вопрос: почему именно у золота и меди (а также ряда других металлов, например, цезия) наблюдаются существенно меньшие промежутки между орбиталями? На этот вопрос отвечает наука, которая называется релятивистской квантовой химией: она же, кстати, разъясняет, почему ртуть, к примеру, обладает существенно более высокой температурой кристаллизации, чем другие металлы, отчего является жидкой при комнатной температуре.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍6
Упс, друзья, всемирный сбой всего и вся добрался и до телеграма, вот от предыдущего поста, к примеру, отвалилась картинка с природными кристаллами золота.
Ждём пока починят, так что новый пост про самые яркие звёзды Вселенной пока отложим.
Пользуясь случаем, хочу ещё раз поблагодарить всех, кто нам помогает!
Ждём пока починят, так что новый пост про самые яркие звёзды Вселенной пока отложим.
Пользуясь случаем, хочу ещё раз поблагодарить всех, кто нам помогает!
👍6
Россия остановила разработку ракеты-носителя сверхтяжёлого класса (РН СТК "Енисей"), запустить которую планировалось в 2029 году.
Как пояснил глава Роскосмоса Дмитрий Рогозин, от проекта решено отказаться в пользу разработки принципиально иного, более прогрессивного решения, которое будет использовать ракетные двигатели на метане (вроде РД-0169, разрабатываемые для новой «Союз-7», она же «Амур-СПГ»). Кроме того, первую ступень ракеты предполагается сделать возвращаемой, т.н. многоразового использования.
По другой версии, озвученной генконструктором РКК "Энергия" Владимиром Соловьевым, причина остановки проекта более банальна: финансовые сложности.
Как бы там ни было, появление у России собственной ракеты сверхтяжёлого класса откладывается на неопределённый срок: даже разработка начнётся, вероятно, не ранее 2026 года, когда будет испытана вышеупомянутая "Амур-СПГ".
В настоящий момент ракеты такого класса имеются лишь у США: это SpaceX Falcon Heavy Илона Маска. На пороге испытательных полётов находятся ещё два американских супертяжа: это SLS НАСА и Starship той же SpaceX. Обе эти американские ракеты разрабатываются с прицелом на покорение Луны, а позже и Марса.
В 2028 году планирует запустить свой супертяж Китай: ракета Чанчжэн-9 также сделана с прицелом на лунную программу; она у России и Китая, напомним, совместная.
Правда, в "Роскосмосе" говорят, что основную работу в рамках лунной программы можно проделать и с помощью более лёгких ракет-носителей, например "полусупертяжа" Ангара-А5В, который планируют запустить в 2026-2027 годах. В теории предполагается, что Ангара-А5В сможет даже осуществить вывод (в два приёма) на орбиту всего необходимого для пилотируемого полёта на Луну.
Впрочем, стоит помнить, что российско-китайский проект лунной базы вообще не предполагает постоянного присутствия человека: основную работу там будут выполнять роботы, а существа из плоти и крови если и будут там появляться, то скорее в качестве гостей. С учётом этого отказ от разработки российского супертяжа может выглядеть разумным.
Хотя для романтиков покорения космоса закрытие проекта "Енисей" без внятно озвученных перспектив реализации альтернативных проектов, безусловно, печальная новость.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
Как пояснил глава Роскосмоса Дмитрий Рогозин, от проекта решено отказаться в пользу разработки принципиально иного, более прогрессивного решения, которое будет использовать ракетные двигатели на метане (вроде РД-0169, разрабатываемые для новой «Союз-7», она же «Амур-СПГ»). Кроме того, первую ступень ракеты предполагается сделать возвращаемой, т.н. многоразового использования.
По другой версии, озвученной генконструктором РКК "Энергия" Владимиром Соловьевым, причина остановки проекта более банальна: финансовые сложности.
Как бы там ни было, появление у России собственной ракеты сверхтяжёлого класса откладывается на неопределённый срок: даже разработка начнётся, вероятно, не ранее 2026 года, когда будет испытана вышеупомянутая "Амур-СПГ".
В настоящий момент ракеты такого класса имеются лишь у США: это SpaceX Falcon Heavy Илона Маска. На пороге испытательных полётов находятся ещё два американских супертяжа: это SLS НАСА и Starship той же SpaceX. Обе эти американские ракеты разрабатываются с прицелом на покорение Луны, а позже и Марса.
В 2028 году планирует запустить свой супертяж Китай: ракета Чанчжэн-9 также сделана с прицелом на лунную программу; она у России и Китая, напомним, совместная.
Правда, в "Роскосмосе" говорят, что основную работу в рамках лунной программы можно проделать и с помощью более лёгких ракет-носителей, например "полусупертяжа" Ангара-А5В, который планируют запустить в 2026-2027 годах. В теории предполагается, что Ангара-А5В сможет даже осуществить вывод (в два приёма) на орбиту всего необходимого для пилотируемого полёта на Луну.
Впрочем, стоит помнить, что российско-китайский проект лунной базы вообще не предполагает постоянного присутствия человека: основную работу там будут выполнять роботы, а существа из плоти и крови если и будут там появляться, то скорее в качестве гостей. С учётом этого отказ от разработки российского супертяжа может выглядеть разумным.
Хотя для романтиков покорения космоса закрытие проекта "Енисей" без внятно озвученных перспектив реализации альтернативных проектов, безусловно, печальная новость.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍2
Чем массивнее звезда - тем она горячее, а чем она горячее, тем большая часть её излучения приходится на коротковолновую (синюю) часть спектра. А потому голубые гиганты и сверхгиганты - самые массивные звёзды из всех. А самыми массивными голубыми звёздами являются так называемые яркие голубые переменные (ЯГП, по-английски Luminous blue variables, LBV).
Классическим примером такой звезды является S Золотой Рыбы, имеющая массу в 45 масс Солнца, но это далеко не предел: один из компонентов двойной звёздной системы Эта Киля, известный как Эта Киля А, имеет массу в 150-200 масс Солнца, а его светимость превосходит солнечную в миллионы раз.
Считается, что Эта Киля А — самая массивная и яркая звезда во всё Млечном Пути.
Эта Киля А имеет температуру поверхности в 37 тысяч градусов (для сравнения, у Солнца - 6000), из-за чего значительную часть энергии излучает в виде ультрафиолетового излучения.
Излучение таких звёзд настолько сильно, что эффективно противостоит гравитации и оказывается способно извергать в пространство колоссальные массы звёздного вещества. Считается, что за время своей жизни Эта Киля А выбросила в космос массу, эквивалентную примерно 30 массам Солнца.
Звёздное вещество, рассеявшееся по окружающему космосу и остывшее, образует окутывающие такие звёзды туманности - в случае Эты Киля это туманность Гомункул. Из-за этих туманностей изучать яркие голубые переменные достаточно сложно, ведь они плохо доступны непосредственному наблюдению.
Самой большой загадкой являются неправильные и непредсказуемые изменения блеска таких звёзд (отчего они, собственно, называются переменными). Так, в середине XIX века Эта Киля А пережила т.н. "Великую вспышку", на несколько десятилетий увеличив свою яркость примерно в 50 раз и став второй по яркости звездой на земном небе. Вспышки ярких голубых переменных настолько впечатляющи, что их иногда путают со сверхновыми. И да, мы пока не знаем точно, почему с ними это происходит.
Ярким голубым переменным, как и другим сверхмассивным звёздам, отведено лишь несколько миллионов лет жизни. Вероятно, сейчас Эта Киля А доживает последние века из отведённого ей срока, после чего взорвётся сверхновой, оставив на месте себя чёрную дыру. В максимуме вспышки Эта Киля А, вероятно, превзойдёт в видимом блеске Венеру, став самым ярким объектом на земном небе после Солнца и Луны.
Стоит добавить, что окружающая Эту Киля газовая туманность, вероятно, существенно увеличит яркость этой сверхновой: разлетающееся после взрыва вещество звезды будет тормозиться о вещество туманности, нагревая его и заставляя светиться. Предположительно, из-за этого наблюдаемая с Земли яркость вспышки вырастет ещё на порядок.
Опасности для Земли, кстати, взрыв Эты Киля А представлять, вероятно, не будет: звездная система удалена от нас на 7500 световых лет, так что в данном случае мы в безопасности.
На картинке - Эта Киля в центре туманности Гомункул.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
Классическим примером такой звезды является S Золотой Рыбы, имеющая массу в 45 масс Солнца, но это далеко не предел: один из компонентов двойной звёздной системы Эта Киля, известный как Эта Киля А, имеет массу в 150-200 масс Солнца, а его светимость превосходит солнечную в миллионы раз.
Считается, что Эта Киля А — самая массивная и яркая звезда во всё Млечном Пути.
Эта Киля А имеет температуру поверхности в 37 тысяч градусов (для сравнения, у Солнца - 6000), из-за чего значительную часть энергии излучает в виде ультрафиолетового излучения.
Излучение таких звёзд настолько сильно, что эффективно противостоит гравитации и оказывается способно извергать в пространство колоссальные массы звёздного вещества. Считается, что за время своей жизни Эта Киля А выбросила в космос массу, эквивалентную примерно 30 массам Солнца.
Звёздное вещество, рассеявшееся по окружающему космосу и остывшее, образует окутывающие такие звёзды туманности - в случае Эты Киля это туманность Гомункул. Из-за этих туманностей изучать яркие голубые переменные достаточно сложно, ведь они плохо доступны непосредственному наблюдению.
Самой большой загадкой являются неправильные и непредсказуемые изменения блеска таких звёзд (отчего они, собственно, называются переменными). Так, в середине XIX века Эта Киля А пережила т.н. "Великую вспышку", на несколько десятилетий увеличив свою яркость примерно в 50 раз и став второй по яркости звездой на земном небе. Вспышки ярких голубых переменных настолько впечатляющи, что их иногда путают со сверхновыми. И да, мы пока не знаем точно, почему с ними это происходит.
Ярким голубым переменным, как и другим сверхмассивным звёздам, отведено лишь несколько миллионов лет жизни. Вероятно, сейчас Эта Киля А доживает последние века из отведённого ей срока, после чего взорвётся сверхновой, оставив на месте себя чёрную дыру. В максимуме вспышки Эта Киля А, вероятно, превзойдёт в видимом блеске Венеру, став самым ярким объектом на земном небе после Солнца и Луны.
Стоит добавить, что окружающая Эту Киля газовая туманность, вероятно, существенно увеличит яркость этой сверхновой: разлетающееся после взрыва вещество звезды будет тормозиться о вещество туманности, нагревая его и заставляя светиться. Предположительно, из-за этого наблюдаемая с Земли яркость вспышки вырастет ещё на порядок.
Опасности для Земли, кстати, взрыв Эты Киля А представлять, вероятно, не будет: звездная система удалена от нас на 7500 световых лет, так что в данном случае мы в безопасности.
На картинке - Эта Киля в центре туманности Гомункул.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍3
Это так называемые видманштеттеновы фигуры, которые можно наблюдать на срезе металлических метеоритов, состоящих преимущественно из железа и никеля.
Видманштеттеновы фигуры - это чередования двух сплавов железа с никелем - камасита (90 % железа, 10 % никеля) и тэнита (25-45 % никеля).
Если железно-никелевый метеорит нагреть до температуры свыше 850 градусов Цельсия, то всё вещество в нём будет тэнитом. Если же затем начать его охлаждать, то часть вещества будет перекристаллизовываться в камасит. При этом растущие кристаллы камасита будут как бы зажаты между слоями тэнита, что и обусловливает их специфическую игольчатую форму.
Это происходит лишь при очень медленном охлаждении вещества - примерно по градусу за 10 тысяч лет. Если охлаждать быстрее, то видманштеттеновы фигуры не образуются. Так что подделать такой узор нельзя - это займёт слишком много времени.
Поэтому видманштеттеновы фигуры являются лучшим доказательством метеоритной природы материала.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
Видманштеттеновы фигуры - это чередования двух сплавов железа с никелем - камасита (90 % железа, 10 % никеля) и тэнита (25-45 % никеля).
Если железно-никелевый метеорит нагреть до температуры свыше 850 градусов Цельсия, то всё вещество в нём будет тэнитом. Если же затем начать его охлаждать, то часть вещества будет перекристаллизовываться в камасит. При этом растущие кристаллы камасита будут как бы зажаты между слоями тэнита, что и обусловливает их специфическую игольчатую форму.
Это происходит лишь при очень медленном охлаждении вещества - примерно по градусу за 10 тысяч лет. Если охлаждать быстрее, то видманштеттеновы фигуры не образуются. Так что подделать такой узор нельзя - это займёт слишком много времени.
Поэтому видманштеттеновы фигуры являются лучшим доказательством метеоритной природы материала.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍4
К данной картинке, изображающей относительные размеры Солнечной системы и сверхмассивной чёрной дыры, имею добавить следующее.
Под радиусом чёрной дыры обычно имеется в виду радиус области, попав внутрь которой ничто и никогда не выберется назад, т.е. радиус т.н. горизонта событий.
При этом технически для падающего в чёрную дыру наблюдателя в момент пересечения горизонта событий ничего существенно важного не произойдёт. Проще говоря, он может вообще не знать, пересёк ли он уже этот горизонт или нет. Так что такие "размеры" чёрной дыры - штука достаточно условная и умозрительная.
Но других у нас нет.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
Под радиусом чёрной дыры обычно имеется в виду радиус области, попав внутрь которой ничто и никогда не выберется назад, т.е. радиус т.н. горизонта событий.
При этом технически для падающего в чёрную дыру наблюдателя в момент пересечения горизонта событий ничего существенно важного не произойдёт. Проще говоря, он может вообще не знать, пересёк ли он уже этот горизонт или нет. Так что такие "размеры" чёрной дыры - штука достаточно условная и умозрительная.
Но других у нас нет.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍2
Сумеречные (первая и вторая картинки) и противосумеречные (третья картинка) лучи - забаный феномен, возникающий на закате Солнца при определённых условиях.
Сумеречные лучи образуются, когда свет заходящего Солнца огибает некий объект, имеющий сложную форму: это может быть облако, вершина горы или что-то подобное. Препятствие при определённых углах падения как бы "вырезает" из сплошного светового потока узкие сегменты, которые мы и воспринимаем как "лучи".
Те же лучи, но в противоположной части неба, воспринимаются как противосумеречные. Почему же нам кажется, что они сходятся в одной точке? А это потому, что наш глаз особым образом воспринимает преспективу: к примеру, удаляющиеся от нас рельсы тоже кажутся сближающимися, хотя на самом деле расстояние остаётся неизменным.
То, что противосумеречные лучи исходят всё от того же Солнца у нас за спиной, доказывается радугой на третьем фото справа, которая, как известно, возникает лишь в отражённом свете.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
Сумеречные лучи образуются, когда свет заходящего Солнца огибает некий объект, имеющий сложную форму: это может быть облако, вершина горы или что-то подобное. Препятствие при определённых углах падения как бы "вырезает" из сплошного светового потока узкие сегменты, которые мы и воспринимаем как "лучи".
Те же лучи, но в противоположной части неба, воспринимаются как противосумеречные. Почему же нам кажется, что они сходятся в одной точке? А это потому, что наш глаз особым образом воспринимает преспективу: к примеру, удаляющиеся от нас рельсы тоже кажутся сближающимися, хотя на самом деле расстояние остаётся неизменным.
То, что противосумеречные лучи исходят всё от того же Солнца у нас за спиной, доказывается радугой на третьем фото справа, которая, как известно, возникает лишь в отражённом свете.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍4
Галактика NGC 6946, она же галактика Фейерверк расположена на расстоянии в 22 миллиона световых лет от нас.
Галактика вдвое меньше Млечного Пути, но отличается сверхвысокой концентрацией пыли и газа. Из-за этого в ней крайне активно идут процессы звездообразования, причём чаще привычного образуются крупные голубые и бело-голубые звёзды. Эти звёзды живут мало (десятки и сотни миллионов лет против миллиардов у звёзд типа нашего Солнца и десятков миллиардов у ещё более мелких звёзд), а в конце жизни показывают впечатляющее файер-шоу в виде вспышек сверхновых.
За минувшее столетие их там зафиксировали аж 10 штук: для сравнения, в Млечном Пути за тот период зафиксировали всего 4 вспышки. Собственно, галактика Фейерверк пока является обладателем рекорда по числу сверхновых за столетие среди всех галактик. Именно отсюда она и получила своё название.
А ещё в галактике Фейерверк недавно случилось кое-что очень-очень странное. Но об этом - в следующей публикации.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
Галактика вдвое меньше Млечного Пути, но отличается сверхвысокой концентрацией пыли и газа. Из-за этого в ней крайне активно идут процессы звездообразования, причём чаще привычного образуются крупные голубые и бело-голубые звёзды. Эти звёзды живут мало (десятки и сотни миллионов лет против миллиардов у звёзд типа нашего Солнца и десятков миллиардов у ещё более мелких звёзд), а в конце жизни показывают впечатляющее файер-шоу в виде вспышек сверхновых.
За минувшее столетие их там зафиксировали аж 10 штук: для сравнения, в Млечном Пути за тот период зафиксировали всего 4 вспышки. Собственно, галактика Фейерверк пока является обладателем рекорда по числу сверхновых за столетие среди всех галактик. Именно отсюда она и получила своё название.
А ещё в галактике Фейерверк недавно случилось кое-что очень-очень странное. Но об этом - в следующей публикации.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍2❤1
...а вот та самая странная история, которая приключилась в галактике Фейерверк несколько лет назад.
Точнее, приключилась-то она 22 миллиона лет назад (именно 22 миллиона световых лет отделяют галактику от нас с вами), но узнали мы о ней только недавно.
В 2007 году астрономы обратили внимание на крупную яркую звезду, которая получила обозначение N6946-BH1. По оценкам, она превосходила массу Солнца в 25 раз и являлась красным гигантом, т.е. пребывала на финальной стадии своей жизни. В 2009 году звезда заставила астрономов присмотреться к себе ещё пристальнее, так как её яркость начала достаточно быстро увеличиваться и вскоре превысила яркость Солнца в миллион раз.
Учёные заподозрили, что наблюдают "возгорание" сверхновой (по расчётам завершить свою вспышку звезда должна была именно так), и решили последить за N6946-BH1 повнимательнее.
Но в 2015 году произошла очень странная вещь: звезда начала быстро уменьшать свою яркость, и в конечном итоге... попросту исчезла!
Этого не должно было произойти. Современные теории звёздной эволюции предполагают, что звёзды такой массы в конце жизни образуют чёрную дыру, а процесс превращения сопровождается вспышкой сверхновой. Но тут ничего такого мы не наблюдали. Правда, было нарастание яркости, но оно всё же было недостаточным для того, чтобы считаться вспышкой сверхновой.
В настояший момент это единственное событие такого рода, известное нам, так что учёные пока затрудняются сказать, что это было. Большинство склоняются к мысли, что звезда всё-таки сформировала чёрную дыру, но по какой-то причине сделала это без вспышки. Почему так получилось, какие причины помешали звезде N6946-BH1 взорваться и чем она отличалась от других звёзд, ведущих себя в таких случаях "как положено" - вопросы, на которые только предстоит дать ответы.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
Точнее, приключилась-то она 22 миллиона лет назад (именно 22 миллиона световых лет отделяют галактику от нас с вами), но узнали мы о ней только недавно.
В 2007 году астрономы обратили внимание на крупную яркую звезду, которая получила обозначение N6946-BH1. По оценкам, она превосходила массу Солнца в 25 раз и являлась красным гигантом, т.е. пребывала на финальной стадии своей жизни. В 2009 году звезда заставила астрономов присмотреться к себе ещё пристальнее, так как её яркость начала достаточно быстро увеличиваться и вскоре превысила яркость Солнца в миллион раз.
Учёные заподозрили, что наблюдают "возгорание" сверхновой (по расчётам завершить свою вспышку звезда должна была именно так), и решили последить за N6946-BH1 повнимательнее.
Но в 2015 году произошла очень странная вещь: звезда начала быстро уменьшать свою яркость, и в конечном итоге... попросту исчезла!
Этого не должно было произойти. Современные теории звёздной эволюции предполагают, что звёзды такой массы в конце жизни образуют чёрную дыру, а процесс превращения сопровождается вспышкой сверхновой. Но тут ничего такого мы не наблюдали. Правда, было нарастание яркости, но оно всё же было недостаточным для того, чтобы считаться вспышкой сверхновой.
В настояший момент это единственное событие такого рода, известное нам, так что учёные пока затрудняются сказать, что это было. Большинство склоняются к мысли, что звезда всё-таки сформировала чёрную дыру, но по какой-то причине сделала это без вспышки. Почему так получилось, какие причины помешали звезде N6946-BH1 взорваться и чем она отличалась от других звёзд, ведущих себя в таких случаях "как положено" - вопросы, на которые только предстоит дать ответы.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍3🔥1
Сфера Дайсона - один из самых впечатляющих научно-технических проектов, когда-либо предложенных футуристами.
Идея заключается в строительстве вокруг звезды (например, Солнца) сравнительно тонкой сферической оболочки с радиусом порядка планетарной орбиты. Внутреннюю поверхность такой сферы предполагается сделать обитаемой. Таким образом построившая сферу Дайсона цивилизация сможет не только получить колоссальное жизненное пространство (порядка 10¹⁷ степени квадратных километров; это примерно миллиард Земель), но и полностью утилизировать энергию, испускаемую светилом, что должно полностью решить энергетические проблемы цивилизации.
Более того, некоторые футуристы полагают строительство сфер Дайсона обязательным этапом развития любой технологической цивилизации, а отсутствие признаков существования таких сфер в наблюдаемом космосе трактуется как свидетельство отсутствия таких цивилизаций в ближайших окрестностях.
Впрочем, по здравом размышлении вывод об "обязательности" строительства сферы Дайсона каждой развитой цивилизацией представляется несколько чрезмерным. Эта крайне сложная технологическая операция (на строительство такой сферы потребуется вещество массой порядка массы юпитера; проще говоря, в Солнечной системе достаточного количества твёрдой материи может вовсе не оказаться), а результат оказывается спорным.
Во-первых, классическая сфера Дайсона, по всей видимости, будет неустойчива. Да, в районе экватора силы гравитации Солнца будут уравновешиваться центробежными силами. Но вот на полюсах такого уравновешивания не будет, так что гравитация Солнца будет стремиться сплюснуть, а то вовсе схлопываться.
Кроме того, сфера Дайсона неизбежно станет идеальной мишенью для множества метеоритов и комет, многие из которых будут обладать достаточной энергией, чтобы проделать в сфере хорошенькую дыру.
Чтобы обойти эти и другие сложности предлагались альтернативные варианты подобных конструкций: например, так называемая раковина Покровского; другие фантасты полагают вместо цельного объекта создать связанную систему отдельных элементов в виде, например, системы гигантских зеркал, которые будут фокусировать солнечный свет на меньшем числе станций-приёмников (т.н. рой Дайсона). Наконец, некоторые полагают, что целой сферы и не нужно: достаточно построить узкое кольцо диаметром с орбиту планеты (кольцо Нивена).
Главным возражением против этой теории является то, что ни сфера Дайсона, ни её подвиды, похоже, попросту не нужны. Даже современная Земля, по всей видимости, может вместить куда больше людей, чем есть сегодня и может появиться в ближайшее время; а терраформирование таких планет, как Марс или Венера, будут куда менее затратными в плане ресурсов, чем строительство даже самых минималистичных вариантов сферы Дайсона.
Что же до полной "утилизации" солнечной энергии, то по расчётам оказывается куда проще спалить в реакторах термоядерного синтеза весь водород какого-нибудь газового гиганта типа Юпитера. Солнце ежесекундно высвобождает энергию порядка 4х10²⁶ джоулей; если получать ту же энергию ежесекундно, сжигая в термоядерной топке Юпитер, то этой планеты нам "хватит" примерно на 300 миллионов лет; планировать на более долгий срок, пожалуй, избыточно.
В общем, несмотря на всю внешнюю красоту идеи со сферой Дайсона, пожить на внутренней поверхности такой нам или даже нашим самым далёким потомкам, пожалуй, не светит - и не потому, что её прямо вот совсем нельзя построить. Просто овчинка не стоит выделки, а игра - свеч.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
Идея заключается в строительстве вокруг звезды (например, Солнца) сравнительно тонкой сферической оболочки с радиусом порядка планетарной орбиты. Внутреннюю поверхность такой сферы предполагается сделать обитаемой. Таким образом построившая сферу Дайсона цивилизация сможет не только получить колоссальное жизненное пространство (порядка 10¹⁷ степени квадратных километров; это примерно миллиард Земель), но и полностью утилизировать энергию, испускаемую светилом, что должно полностью решить энергетические проблемы цивилизации.
Более того, некоторые футуристы полагают строительство сфер Дайсона обязательным этапом развития любой технологической цивилизации, а отсутствие признаков существования таких сфер в наблюдаемом космосе трактуется как свидетельство отсутствия таких цивилизаций в ближайших окрестностях.
Впрочем, по здравом размышлении вывод об "обязательности" строительства сферы Дайсона каждой развитой цивилизацией представляется несколько чрезмерным. Эта крайне сложная технологическая операция (на строительство такой сферы потребуется вещество массой порядка массы юпитера; проще говоря, в Солнечной системе достаточного количества твёрдой материи может вовсе не оказаться), а результат оказывается спорным.
Во-первых, классическая сфера Дайсона, по всей видимости, будет неустойчива. Да, в районе экватора силы гравитации Солнца будут уравновешиваться центробежными силами. Но вот на полюсах такого уравновешивания не будет, так что гравитация Солнца будет стремиться сплюснуть, а то вовсе схлопываться.
Кроме того, сфера Дайсона неизбежно станет идеальной мишенью для множества метеоритов и комет, многие из которых будут обладать достаточной энергией, чтобы проделать в сфере хорошенькую дыру.
Чтобы обойти эти и другие сложности предлагались альтернативные варианты подобных конструкций: например, так называемая раковина Покровского; другие фантасты полагают вместо цельного объекта создать связанную систему отдельных элементов в виде, например, системы гигантских зеркал, которые будут фокусировать солнечный свет на меньшем числе станций-приёмников (т.н. рой Дайсона). Наконец, некоторые полагают, что целой сферы и не нужно: достаточно построить узкое кольцо диаметром с орбиту планеты (кольцо Нивена).
Главным возражением против этой теории является то, что ни сфера Дайсона, ни её подвиды, похоже, попросту не нужны. Даже современная Земля, по всей видимости, может вместить куда больше людей, чем есть сегодня и может появиться в ближайшее время; а терраформирование таких планет, как Марс или Венера, будут куда менее затратными в плане ресурсов, чем строительство даже самых минималистичных вариантов сферы Дайсона.
Что же до полной "утилизации" солнечной энергии, то по расчётам оказывается куда проще спалить в реакторах термоядерного синтеза весь водород какого-нибудь газового гиганта типа Юпитера. Солнце ежесекундно высвобождает энергию порядка 4х10²⁶ джоулей; если получать ту же энергию ежесекундно, сжигая в термоядерной топке Юпитер, то этой планеты нам "хватит" примерно на 300 миллионов лет; планировать на более долгий срок, пожалуй, избыточно.
В общем, несмотря на всю внешнюю красоту идеи со сферой Дайсона, пожить на внутренней поверхности такой нам или даже нашим самым далёким потомкам, пожалуй, не светит - и не потому, что её прямо вот совсем нельзя построить. Просто овчинка не стоит выделки, а игра - свеч.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍18🔥2
Планеты у красных карликов попробуют искать по "эху" их полярных сияний.
Новый способ поиска экзопланет у далёких звёзд предложили учёные, работающие на радиотелескопе LOFAR.
Предпосылкой стало уловленное телескопом слабое, но всё же достаточно чётко определяемое радиоизлучение, которое исходило от нескольких красных карликов в пределах 160 световых лет от Солнечной системы. По расчётам звёзды этих типов не должны ощутимо излучать в радиодиапазоне, но они - излучают!
Наиболее вероятным объяснением является то, что сигнал исходит не от самих звёзд, а от их планет.
Если точнее, радиоизлучение может порождаться взаимодействием магнитных полей планет с магнитным полем самого светила. Примерами такого взаимодействия в Солнечной системе являются полярные сияния, хорошо известные на Земле, Венере, Юпитере и ряде других планет с собственным магнитным полем. Помимо излучения в видимом диапазоне, происходит излучение и на радиочастотах: те самые помехи, мешающие радиосвязи и работе электронных устройств во время мощных солнечных вспышек.
Так вот, идея состоит в том, чтобы научиться сначала улавливать, а затем и "расшифровывать" радиосигналы, идущие от планет других звёзд. Этот метод обещает быть более перспективным, чем многие другие методы определения экзопланет, так как изучает сигналы, идущие в достаточно "тихом" диапазоне электромагнитного излучения.
На картинке - полярное сияние на Юпитере.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
Новый способ поиска экзопланет у далёких звёзд предложили учёные, работающие на радиотелескопе LOFAR.
Предпосылкой стало уловленное телескопом слабое, но всё же достаточно чётко определяемое радиоизлучение, которое исходило от нескольких красных карликов в пределах 160 световых лет от Солнечной системы. По расчётам звёзды этих типов не должны ощутимо излучать в радиодиапазоне, но они - излучают!
Наиболее вероятным объяснением является то, что сигнал исходит не от самих звёзд, а от их планет.
Если точнее, радиоизлучение может порождаться взаимодействием магнитных полей планет с магнитным полем самого светила. Примерами такого взаимодействия в Солнечной системе являются полярные сияния, хорошо известные на Земле, Венере, Юпитере и ряде других планет с собственным магнитным полем. Помимо излучения в видимом диапазоне, происходит излучение и на радиочастотах: те самые помехи, мешающие радиосвязи и работе электронных устройств во время мощных солнечных вспышек.
Так вот, идея состоит в том, чтобы научиться сначала улавливать, а затем и "расшифровывать" радиосигналы, идущие от планет других звёзд. Этот метод обещает быть более перспективным, чем многие другие методы определения экзопланет, так как изучает сигналы, идущие в достаточно "тихом" диапазоне электромагнитного излучения.
На картинке - полярное сияние на Юпитере.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍4
Как узнали, из чего состоят звёзды?
Химический состав Солнца, а вскоре и других звёзд, был успешно определён уже в середине XIX века – за 100 лет до того, что человек впервые вышел в космос. Давайте посмотрим, как это сделали.
Первый шаг к этому был сделан в 1814 году, и сделал его немец Йозеф Фраунгофер. Собственно, физиком он не был, а занимался производством оптических приборов, и по работе изучал оптические свойства тех или иных марок стекла.
И вот в процессе одного из таких исследований он разложил на спектральные составляющие солнечный свет, и обнаружил нечто очень странное. Хотя в целом спектр солнца был непрерывным и цвета плавно переходили один в другой, кое-где «радуга» спектра прерывалась таинственными тёмными полосами, как будто для некоторых длин волн излучение полностью отсутствовало.
Фраунгофер, повторюсь, не был физиком, и он не смог объяснить то, что видит. Однако он мог дотошно описать увиденное, и составил перечень из 570 тёмных линий и соответствующих им длин волн, ныне известных как полосы Фраунгофера.
Для того чтобы объяснить увиденное Фраунгофером, понадобилось почти полвека и гений таких звёзд немецкой науки, как Кирхгоф и Бунзен. Сжигая различные вещества в специальной горелке (получившей название бунзеновской) и разлагая полученный свет с помощью спектроскопа типа собранного Фраунгофером, они установили: при сжигании того или иного химического элемента образуются лучи строго определённой длины волны (цвета).
Особенно узнаваем был натрий, дававший пару близко расположенных линий в жёлтой области спектра (длины волн 588,9 и 589,5 нанометра).
И здесь (в 1859 году) случилось событие, которое часто сопровождает великие открытия: учёный, наблюдая некое явление, говорит себе: «Позвольте, где-то я это уже видел!». Так произошло и в этом случае: Кирхгоф вспомнил, что именно таким длинам волны соответствовала пара чётких тёмных линий Фраунгофера (D1 и D2)!
Кирхгоф делает гениальную догадку: что если свет, проходя через некое вещество, поглощается на тех же длинах волны, на которых он излучается при сжигании этого вещества?
Для того чтобы проверить гипотезу, он пропустил так называемый друммонов свет (излучаемый раскалённым бруском оксида кальция) через пары натрия. Как вы, наверное, можете догадаться, разложив друммонов свет после прохождения через натриевое пламя в спектроскопе, Кирхгоф получил сплошной спектр с чёткими фраунгоферовскими линиями D1 и D2 – по сути, искусственно изготовленную копию части солнечного спектра!
Отсюда стали очевидны две вещи: во-первых, в веществе Солнца есть натрий; во-вторых, идентифицировав другие фраунгоферовские линии и связав их с теми или иными элементами, можно определить химический состав Солнца!
В процессе этого, кстати, совершили достаточно неожиданное открытие: оказалось (в 1868 году), что один из элементов, широко представленный на Солнце, ранее не встречался земным учёным. Его назвали гелием («солнечным») предположив, что в земных условиях он вовсе не встречается. И лишь спустя 20 лет, в 1881-м, гелий обнаружили и на Земле.
В итоге оказалось, что Солнце состоит на 70 % из водорода, на 28 % из гелия, а ещё 2 % приходятся на другие химические элементы, такие как кислород, углерод, кремний, азот, железо и другие.
Кстати, тем же методом – разложением видимого света в спектр и выделения линий поглощения - впоследствии определили химический состав звёзд, который оказался в большинстве случаев очень похож на солнечный. Но об этом – в следующий раз.
На картинке – почтовая марка с изображением видимого спектра Солнца (интенсивность от длины волны) с линиями Фраунгофера на нём.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
Химический состав Солнца, а вскоре и других звёзд, был успешно определён уже в середине XIX века – за 100 лет до того, что человек впервые вышел в космос. Давайте посмотрим, как это сделали.
Первый шаг к этому был сделан в 1814 году, и сделал его немец Йозеф Фраунгофер. Собственно, физиком он не был, а занимался производством оптических приборов, и по работе изучал оптические свойства тех или иных марок стекла.
И вот в процессе одного из таких исследований он разложил на спектральные составляющие солнечный свет, и обнаружил нечто очень странное. Хотя в целом спектр солнца был непрерывным и цвета плавно переходили один в другой, кое-где «радуга» спектра прерывалась таинственными тёмными полосами, как будто для некоторых длин волн излучение полностью отсутствовало.
Фраунгофер, повторюсь, не был физиком, и он не смог объяснить то, что видит. Однако он мог дотошно описать увиденное, и составил перечень из 570 тёмных линий и соответствующих им длин волн, ныне известных как полосы Фраунгофера.
Для того чтобы объяснить увиденное Фраунгофером, понадобилось почти полвека и гений таких звёзд немецкой науки, как Кирхгоф и Бунзен. Сжигая различные вещества в специальной горелке (получившей название бунзеновской) и разлагая полученный свет с помощью спектроскопа типа собранного Фраунгофером, они установили: при сжигании того или иного химического элемента образуются лучи строго определённой длины волны (цвета).
Особенно узнаваем был натрий, дававший пару близко расположенных линий в жёлтой области спектра (длины волн 588,9 и 589,5 нанометра).
И здесь (в 1859 году) случилось событие, которое часто сопровождает великие открытия: учёный, наблюдая некое явление, говорит себе: «Позвольте, где-то я это уже видел!». Так произошло и в этом случае: Кирхгоф вспомнил, что именно таким длинам волны соответствовала пара чётких тёмных линий Фраунгофера (D1 и D2)!
Кирхгоф делает гениальную догадку: что если свет, проходя через некое вещество, поглощается на тех же длинах волны, на которых он излучается при сжигании этого вещества?
Для того чтобы проверить гипотезу, он пропустил так называемый друммонов свет (излучаемый раскалённым бруском оксида кальция) через пары натрия. Как вы, наверное, можете догадаться, разложив друммонов свет после прохождения через натриевое пламя в спектроскопе, Кирхгоф получил сплошной спектр с чёткими фраунгоферовскими линиями D1 и D2 – по сути, искусственно изготовленную копию части солнечного спектра!
Отсюда стали очевидны две вещи: во-первых, в веществе Солнца есть натрий; во-вторых, идентифицировав другие фраунгоферовские линии и связав их с теми или иными элементами, можно определить химический состав Солнца!
В процессе этого, кстати, совершили достаточно неожиданное открытие: оказалось (в 1868 году), что один из элементов, широко представленный на Солнце, ранее не встречался земным учёным. Его назвали гелием («солнечным») предположив, что в земных условиях он вовсе не встречается. И лишь спустя 20 лет, в 1881-м, гелий обнаружили и на Земле.
В итоге оказалось, что Солнце состоит на 70 % из водорода, на 28 % из гелия, а ещё 2 % приходятся на другие химические элементы, такие как кислород, углерод, кремний, азот, железо и другие.
Кстати, тем же методом – разложением видимого света в спектр и выделения линий поглощения - впоследствии определили химический состав звёзд, который оказался в большинстве случаев очень похож на солнечный. Но об этом – в следующий раз.
На картинке – почтовая марка с изображением видимого спектра Солнца (интенсивность от длины волны) с линиями Фраунгофера на нём.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍8
Многие слышали про теорию струн (о ней мы как-нибудь ещё поговорим), но куда меньшее число людей знакомы с не менее популярной среди физиков теории – т.н. теории петличной гравитации. О ней мы и поговорим сегодня.
Теория петличной гравитации, как и теория струн, была разработана в надежде решить одну их ключевых проблем современной физики: «помирить» квантовую теорию и Общую теорию относительности (ОТО), т.е. теорию гравитации Эйнштейна. Обе эти теории прекрасно проверены на практике и их формулы позволяют точно описать поведение тех или иных объектов и их систем (с некоторыми оговорками, но без них в физике никак – у любой теории есть границы применимости). Но вот беда: вместе они работать отказываются. К примеру, согласно квантовой физики, у гравитации, как и любого взаимодействия, должна быть частица-переносчик (как фотон является переносчиком электромагнитного взаимодействия). Этой частице даже придумали название – гравитон, да вот беда: получить её описание «на кончике пера» методами квантовой физики не получается.
И наоборот. С точки зрения Общей теории относительности пространство-время представляется огромной пустотой, в которую кое-где вкраплены массивные объекты, одним своим существованием искажающие кривизну пространства. То есть, собственно никакого «гравитационного взаимодействия» как бы и нет: есть просто движение тел в искажённом самими этими телами пространстве. Однако если рассматривать эту картину с точки зрения квантовой физики, то тоже получается ерунда, потому что никакого «пустого пространства» в ней не существует: даже в самом глубоком вакууме происходит постоянное хаотическое рождение и аннигиляция пар частиц и их античастиц. И более того: чем меньшую область пространства мы рассматриваем, тем (по базовому для квантовой физики соотношению неопределённостей Гейзенберга) большую энергию (массу) могут иметь такие частицы. А значит, и сами они тоже искажают пространство-время, причём чем меньше рассматриваемая область пространства, тем сильнее искажения! Получается, что никакого «гладкого и пустого» пространства ОТО не существует в принципе!
Так вот: свой способ «помирить» ОТО и квантовую физику сторонники петличной гравитации нашли в предположении, что существуют некие «элементарные ячейки» пространства-времени, определённым образом сцепленные между собой. То есть, эта теория как бы «квантует», делит на неделимые порции само пространство! Причём эти порции являются не абстракцией, а реальными физическими объектами, способными взаимодействовать между собой. Очень грубо говоря, «петличное» пространство-время можно представить себе чем-то вроде средневековой кольчуги, состоящей из сцепленных друг с другом маленьких колец.
Что это нам даёт? На самом деле, достаточно многое. С помощью квантовой петличной гравитации удаётся объяснить, почему целый ряд элементарных частиц имеют такие параметры, как мы наблюдаем. Увы, речь идёт далеко не обо всех частницах, да и вообще теорию пока сложно считать законченной, а уж о её экспериментальной проверки в обозримом будущем речь и вовсе не идёт.
А ещё у петличной гравитации есть интересное следствие: согласно ней, Большой Взрыв, породивший нашу Вселенную, мог выглядеть не так, как считалось. Действительно, понятие «сингулярности», т.е. бесконечно малой точки пространства-времени, в которой сосредоточена вся масса Вселенной в момент Большого взрыва, теряет физический смысл, ведь никаких объектов, меньших чем «квант пространства-времени», в этой теории существовать не может. Проще говоря, петличная гравитация в принципе отрицает понятие «начала Вселенной» - нулевого момента, до которого ни пространства, ни времени в современном понимании не существовало. Согласно ней, Вселенная оказывается по-настоящему вечной, а то, что мы знаем как Большой Взрыв – лишь одним из моментов в её эволюции.
Правда, что именно было до Большого Взрыва, теория ответа не даёт.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
Теория петличной гравитации, как и теория струн, была разработана в надежде решить одну их ключевых проблем современной физики: «помирить» квантовую теорию и Общую теорию относительности (ОТО), т.е. теорию гравитации Эйнштейна. Обе эти теории прекрасно проверены на практике и их формулы позволяют точно описать поведение тех или иных объектов и их систем (с некоторыми оговорками, но без них в физике никак – у любой теории есть границы применимости). Но вот беда: вместе они работать отказываются. К примеру, согласно квантовой физики, у гравитации, как и любого взаимодействия, должна быть частица-переносчик (как фотон является переносчиком электромагнитного взаимодействия). Этой частице даже придумали название – гравитон, да вот беда: получить её описание «на кончике пера» методами квантовой физики не получается.
И наоборот. С точки зрения Общей теории относительности пространство-время представляется огромной пустотой, в которую кое-где вкраплены массивные объекты, одним своим существованием искажающие кривизну пространства. То есть, собственно никакого «гравитационного взаимодействия» как бы и нет: есть просто движение тел в искажённом самими этими телами пространстве. Однако если рассматривать эту картину с точки зрения квантовой физики, то тоже получается ерунда, потому что никакого «пустого пространства» в ней не существует: даже в самом глубоком вакууме происходит постоянное хаотическое рождение и аннигиляция пар частиц и их античастиц. И более того: чем меньшую область пространства мы рассматриваем, тем (по базовому для квантовой физики соотношению неопределённостей Гейзенберга) большую энергию (массу) могут иметь такие частицы. А значит, и сами они тоже искажают пространство-время, причём чем меньше рассматриваемая область пространства, тем сильнее искажения! Получается, что никакого «гладкого и пустого» пространства ОТО не существует в принципе!
Так вот: свой способ «помирить» ОТО и квантовую физику сторонники петличной гравитации нашли в предположении, что существуют некие «элементарные ячейки» пространства-времени, определённым образом сцепленные между собой. То есть, эта теория как бы «квантует», делит на неделимые порции само пространство! Причём эти порции являются не абстракцией, а реальными физическими объектами, способными взаимодействовать между собой. Очень грубо говоря, «петличное» пространство-время можно представить себе чем-то вроде средневековой кольчуги, состоящей из сцепленных друг с другом маленьких колец.
Что это нам даёт? На самом деле, достаточно многое. С помощью квантовой петличной гравитации удаётся объяснить, почему целый ряд элементарных частиц имеют такие параметры, как мы наблюдаем. Увы, речь идёт далеко не обо всех частницах, да и вообще теорию пока сложно считать законченной, а уж о её экспериментальной проверки в обозримом будущем речь и вовсе не идёт.
А ещё у петличной гравитации есть интересное следствие: согласно ней, Большой Взрыв, породивший нашу Вселенную, мог выглядеть не так, как считалось. Действительно, понятие «сингулярности», т.е. бесконечно малой точки пространства-времени, в которой сосредоточена вся масса Вселенной в момент Большого взрыва, теряет физический смысл, ведь никаких объектов, меньших чем «квант пространства-времени», в этой теории существовать не может. Проще говоря, петличная гравитация в принципе отрицает понятие «начала Вселенной» - нулевого момента, до которого ни пространства, ни времени в современном понимании не существовало. Согласно ней, Вселенная оказывается по-настоящему вечной, а то, что мы знаем как Большой Взрыв – лишь одним из моментов в её эволюции.
Правда, что именно было до Большого Взрыва, теория ответа не даёт.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍7🤔1
В голливудских фильмах часто можно увидеть героев, буквально убегающих от несущегося за ними потока лавы.
На самом деле данная картина для вулканических извержений нетипична: в большинстве случаев лавовый поток движется со скоростью порядка нескольких метров в час - как на первом видео, снятом во время нынешнего извержения на острове Пальма. Так что убежать от лавовой реки в большинстве случаев может даже улитка.
Впрочем, на крутых горных склонах лавовые потоки могут развивать существенно большие скорости. Особенно "шуструю" лаву дают вулканы на Гаваях: именно здесь, а точнее, в вулкане Килауэа в 1954 году был зафиксирован поток лавы, двигавшийся со скоростью 54 километра в час - действительно, уже вполне автомобильная быстрота! Правда, такой темп движения поток сохранял лишь на наиболее крутом участке склона, а затем она снизилась до 0,3 км/ч.
Собственно, именно лавовый поток в Килауэа мы можем видеть на втором видео. Как говорится, почувствуйте разницу!
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
На самом деле данная картина для вулканических извержений нетипична: в большинстве случаев лавовый поток движется со скоростью порядка нескольких метров в час - как на первом видео, снятом во время нынешнего извержения на острове Пальма. Так что убежать от лавовой реки в большинстве случаев может даже улитка.
Впрочем, на крутых горных склонах лавовые потоки могут развивать существенно большие скорости. Особенно "шуструю" лаву дают вулканы на Гаваях: именно здесь, а точнее, в вулкане Килауэа в 1954 году был зафиксирован поток лавы, двигавшийся со скоростью 54 километра в час - действительно, уже вполне автомобильная быстрота! Правда, такой темп движения поток сохранял лишь на наиболее крутом участке склона, а затем она снизилась до 0,3 км/ч.
Собственно, именно лавовый поток в Килауэа мы можем видеть на втором видео. Как говорится, почувствуйте разницу!
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍6
Ну а раз уж мы уже заговорили про лаву и Голливуд, то нельзя не упомянуть ещё один популярнейший киноштамп: героя, перепрыгивающего лавовый поток, висящего над ним и так далее. Иногда для драматизма герой даже роняет что-то в лаву, где оно и сгорает с эффектной вспышкой.
Увы, и режиссёры, и зрители забыли, что кроме, собственно, теплопроводности, когда тепло передаётся через прямой контакт между более и менее нагретыми телами (или частями одного тела), существуют и другие виды теплопередачи - например, излучение и конвекция.
Именно благодаря излучению вы ощущаете жар, исходящий от горячего костра: для передачи тепла этим способом обменивающимся средам не нужно соприкасаться, им даже не нужен "посредник": таким образом тепло передаётся даже в вакууме, к примеру, от Солнца к Земле (точнее, в вакууме излучение работает лучше всего).
Так что даже стоять рядом с лавовым озером будет не слишком комфортно. А уж оказываться над лавовым потоком и вовсе не рекомендуется, ведь здесь вступает в дело ещё один механизм теплопередачи - конвекция.
Воздух, непосредственно соприкасающийся с лавой, нагревается, расширяется, становится легче более холодного воздуха над ним и начинает "всплывать" в этом воздухе, причём достаточно интенсивно. Именно на потоках горячего воздуха жарится мясо в гриле или на мангале. А ведь температура углей редко превышает 150 градусов Цельсия, тогда как температура лавы может достигать 1200 градусов.
Так что драматически зависший в паре метров над лавовым потоком герой, вероятно, изжарился бы до хрустящей корочки за считанные секунды.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
Увы, и режиссёры, и зрители забыли, что кроме, собственно, теплопроводности, когда тепло передаётся через прямой контакт между более и менее нагретыми телами (или частями одного тела), существуют и другие виды теплопередачи - например, излучение и конвекция.
Именно благодаря излучению вы ощущаете жар, исходящий от горячего костра: для передачи тепла этим способом обменивающимся средам не нужно соприкасаться, им даже не нужен "посредник": таким образом тепло передаётся даже в вакууме, к примеру, от Солнца к Земле (точнее, в вакууме излучение работает лучше всего).
Так что даже стоять рядом с лавовым озером будет не слишком комфортно. А уж оказываться над лавовым потоком и вовсе не рекомендуется, ведь здесь вступает в дело ещё один механизм теплопередачи - конвекция.
Воздух, непосредственно соприкасающийся с лавой, нагревается, расширяется, становится легче более холодного воздуха над ним и начинает "всплывать" в этом воздухе, причём достаточно интенсивно. Именно на потоках горячего воздуха жарится мясо в гриле или на мангале. А ведь температура углей редко превышает 150 градусов Цельсия, тогда как температура лавы может достигать 1200 градусов.
Так что драматически зависший в паре метров над лавовым потоком герой, вероятно, изжарился бы до хрустящей корочки за считанные секунды.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍6
Это видео часто приводят как пример имплозии - "взрыва, направленного внутрь".
Чаще всего имплозия происходит, когда некий объект помещают в среду, давление в которой куда выше, чем давление внутри самого объекта. В данном случае из цистерны откачивают воздух, в результате чего давление внутри неё понижается. Когда разница между внутренним и внешним давлением превосходит некое пороговое значение, атмосферное давление разрушает цистерну.
При нарушении правил эксплуатации тех же цистерн такое может происходить и само по себе: например, если после пропарки цистерны (для удаления из неё паров перевозимых веществ) крышку плотно закрыть, давление внутри неё будет падать по мере остывания смеси воздуха и водяных паров, что также может привести к имплозии.
Риск имплозии существует при работе с вакуумными лампами и другими подобными устройствами.
В других случаях имплозию вызывают специально: например, в термоядерной бомбе условия для возникновения термоядерной реакции (огромные давления и температуры) создают путём "обжима" топлива взрывом "первичных" ядерных боеприпасов.
В некоторых случаях системы могут подвергаться имплозии и без внешнего воздействия - сами по себе. Например, именно гравитационная имплозия является механизмом, запускающим взрывы сверхновых звёзд.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
Чаще всего имплозия происходит, когда некий объект помещают в среду, давление в которой куда выше, чем давление внутри самого объекта. В данном случае из цистерны откачивают воздух, в результате чего давление внутри неё понижается. Когда разница между внутренним и внешним давлением превосходит некое пороговое значение, атмосферное давление разрушает цистерну.
При нарушении правил эксплуатации тех же цистерн такое может происходить и само по себе: например, если после пропарки цистерны (для удаления из неё паров перевозимых веществ) крышку плотно закрыть, давление внутри неё будет падать по мере остывания смеси воздуха и водяных паров, что также может привести к имплозии.
Риск имплозии существует при работе с вакуумными лампами и другими подобными устройствами.
В других случаях имплозию вызывают специально: например, в термоядерной бомбе условия для возникновения термоядерной реакции (огромные давления и температуры) создают путём "обжима" топлива взрывом "первичных" ядерных боеприпасов.
В некоторых случаях системы могут подвергаться имплозии и без внешнего воздействия - сами по себе. Например, именно гравитационная имплозия является механизмом, запускающим взрывы сверхновых звёзд.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍5