Четыре силы Вселенной
Современные физики считают, что все процессы во Вселенной сводятся к разным проявлениям четырёх фундаментальных сил, или, если говорить корректнее, фундаментальных взаимодействий.
Два из них нам хорошо знакомы по повседневной жизни: это гравитация и электромагнетизм. Причём доминирует именно последнее: все химические процессы, прочность и упругость твёрдых тел материалов, вязкость и поверхностное натяжение жидкостей, давление газов – следствие именно электромагнитных явлений.
Оба эти взаимодействия известны с глубокой древности. Два других были открыты лишь в XX веке.
Первое из них – сильное, которое, например, связывает между собой протоны и нейтроны внутри атомных ядер, а также частицы внутри самих протонов и нейтронов. Сильное взаимодействие действительно превосходит по силе и электрическое, и гравитационное: классическим примером высвобождения энергии сильного взаимодействия является ядерный взрыв. Стоит добавить, что в ходе него высвобождается лишь малая часть энергии сильного взаимодействия, «запечатанной» внутри атомных ядер. Может высвобождаться часть этой энергии и входе слияния простых атомов с образованием более сложных: этот процесс называется термоядерным синтезом, и тоже является проявлением сильного взаимодействия.
Но хотя сильное взаимодействие и сильно, оно проявляется лишь на очень небольших расстояниях – порядка размеров атомных ядер. И поэтому в нашей повседневной жизни мы с его проявлениями встречаемся редко.
Четвёртый вид взаимодействия – слабое, и с ним всё довольно сложно. Называется оно так реально неспроста. Во-первых, оно проявляется на ещё меньших расстояниях, чем сильное – порядка размера протона. Во-вторых, оно реально куда менее интенсивно, чем и сильное, и электромагнитное. Но есть ещё и «в-третьих».
Все три предыдущие взаимодействия проявляют себя как сила, т.е. участвующие в них частицы или притягиваются, или отталкиваются. Со слабым взаимодействием всё сложнее: в его результате частицы… превращаются одна в другую.
Например, протон поглощает электрон и превращается в нейтрон с испусканием нейтрино – это электронный захват, одно из проявлений слабого взаимодействия.
С точки зрения квантовой физики ничего странного в этом, впрочем, нет: любое взаимодействие там рассматривается как взаимные превращения частиц. Просто в результате электромагнитного взаимодействия электрона и атомного ядра, к примеру, электрон превращается в… другой электрон с другими параметрами (например, атомной орбиталью). А тут в ходе превращений меняется не только параметры частиц, но и их номенклатура. А уж если вспомнить, что в квантовой физике и частиц-то нет, а есть лишь определённые состояния особых полей… Но это уже немного другая история.
Одним из немногих общеочевидных проявлений слабого взаимодействия является тот же свет Солнца. Хотя выше мы объясняли его сильным взаимодействием, но без слабого тут тоже не обошлось. Как мы уже говорили вот тут, синтез гелия из водорода в недрах Солнца происходит в несколько этапов, среди которых есть процесс превращения протона в нейтрон с испусканием электрона и антинейтрино – это т.н. бета-распад, реакция, обратная электронному захвату и тоже проявление слабого взаимодействия.
Повторюсь: по господствующей в физике теории, известной как Стандартная модель, все процессы во Вселенной сводятся четырём фундаментальным взаимодействиям. Однако учёные, с одной стороны, полагают, что все эти четыре взаимодействия являются разными аспектами некоего единого взаимодействия, по-разному проявляющему себя в разных условиях. С другой стороны, множатся подозрения по поводу того, что существуют и иные взаимодействия, пока нам неизвестные и нами не описанные.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
Современные физики считают, что все процессы во Вселенной сводятся к разным проявлениям четырёх фундаментальных сил, или, если говорить корректнее, фундаментальных взаимодействий.
Два из них нам хорошо знакомы по повседневной жизни: это гравитация и электромагнетизм. Причём доминирует именно последнее: все химические процессы, прочность и упругость твёрдых тел материалов, вязкость и поверхностное натяжение жидкостей, давление газов – следствие именно электромагнитных явлений.
Оба эти взаимодействия известны с глубокой древности. Два других были открыты лишь в XX веке.
Первое из них – сильное, которое, например, связывает между собой протоны и нейтроны внутри атомных ядер, а также частицы внутри самих протонов и нейтронов. Сильное взаимодействие действительно превосходит по силе и электрическое, и гравитационное: классическим примером высвобождения энергии сильного взаимодействия является ядерный взрыв. Стоит добавить, что в ходе него высвобождается лишь малая часть энергии сильного взаимодействия, «запечатанной» внутри атомных ядер. Может высвобождаться часть этой энергии и входе слияния простых атомов с образованием более сложных: этот процесс называется термоядерным синтезом, и тоже является проявлением сильного взаимодействия.
Но хотя сильное взаимодействие и сильно, оно проявляется лишь на очень небольших расстояниях – порядка размеров атомных ядер. И поэтому в нашей повседневной жизни мы с его проявлениями встречаемся редко.
Четвёртый вид взаимодействия – слабое, и с ним всё довольно сложно. Называется оно так реально неспроста. Во-первых, оно проявляется на ещё меньших расстояниях, чем сильное – порядка размера протона. Во-вторых, оно реально куда менее интенсивно, чем и сильное, и электромагнитное. Но есть ещё и «в-третьих».
Все три предыдущие взаимодействия проявляют себя как сила, т.е. участвующие в них частицы или притягиваются, или отталкиваются. Со слабым взаимодействием всё сложнее: в его результате частицы… превращаются одна в другую.
Например, протон поглощает электрон и превращается в нейтрон с испусканием нейтрино – это электронный захват, одно из проявлений слабого взаимодействия.
С точки зрения квантовой физики ничего странного в этом, впрочем, нет: любое взаимодействие там рассматривается как взаимные превращения частиц. Просто в результате электромагнитного взаимодействия электрона и атомного ядра, к примеру, электрон превращается в… другой электрон с другими параметрами (например, атомной орбиталью). А тут в ходе превращений меняется не только параметры частиц, но и их номенклатура. А уж если вспомнить, что в квантовой физике и частиц-то нет, а есть лишь определённые состояния особых полей… Но это уже немного другая история.
Одним из немногих общеочевидных проявлений слабого взаимодействия является тот же свет Солнца. Хотя выше мы объясняли его сильным взаимодействием, но без слабого тут тоже не обошлось. Как мы уже говорили вот тут, синтез гелия из водорода в недрах Солнца происходит в несколько этапов, среди которых есть процесс превращения протона в нейтрон с испусканием электрона и антинейтрино – это т.н. бета-распад, реакция, обратная электронному захвату и тоже проявление слабого взаимодействия.
Повторюсь: по господствующей в физике теории, известной как Стандартная модель, все процессы во Вселенной сводятся четырём фундаментальным взаимодействиям. Однако учёные, с одной стороны, полагают, что все эти четыре взаимодействия являются разными аспектами некоего единого взаимодействия, по-разному проявляющему себя в разных условиях. С другой стороны, множатся подозрения по поводу того, что существуют и иные взаимодействия, пока нам неизвестные и нами не описанные.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍106😱1
Кротовые норы, они же червоточины – любимая мечта писателей-фантастов (из последних примеров можно вспомнить «Интерстеллар»): способ практически мгновенно перенестись из точки А в точку Б, даже если эти точки разделяют миллионы световых лет!
Самое удивительное, что в фантастические романы червоточины перекочевали со страниц работ вполне серьёзных учёных. Дело в том, что когда физики занимались решениями уравнений, описывающих чёрные дыры (в которые материя всасывается и никогда не выходит обратно), они получили в качестве их решения и ещё один объект с обратными свойствами – белые дыры, из которых материя выбрасывается и никогда не возвращается. И так как последний объект представить себе было достаточно сложно, родилась гипотеза, согласно которой чёрные и белые дыры существуют парами и представляют собой вход и выход некоего подпространственного тоннеля, соединяющего две разные области пространства – т.е. той самой червоточины (wormhole).
Название появилось благодаря аналогии с червяком, который вместо того, чтобы ползти из точки А в точку Б по поверхности яблока существенно сокращает себе путь, прогрызая себе путь через само это яблоко, существенно уменьшая дистанцию, которую ему следовало бы преодолеть.
В настоящее время всё, что знаем о червоточинах, это то, что их существование возможно. Существуют ли они на самом деле, мы пока понятия не имеем. Чёрные дыры, которые могут быть «входами» червоточин, нам известны во множестве, но как насчёт выходов, т.е. белых дыр? Пока что мы ничего такого не наблюдали, а ведь подобный объект должен выглядеть достаточно специфично.
Правда, по ряду наиболее общепризнанных теорий червоточины, если и будут возникать, то смогут существовать лишь очень небольшое количество времени, быстро схлопываясь сразу после возникновения. И тогда белые дыры, к примеру, должны выглядеть как некие яркие вспышки энергии с выбросами вещества и материи – вроде мощных взрывов сверхновых с аномальными спектрами излучения. Ряд таких объектов учёные уже наблюдали, но признавать их белыми дырами готовы немногие.
Открытие таких мгновенно схлопывающихся червоточин было бы интересным научным результатом, но было бы практически бесполезно с практической точки зрения, ведь путешествовать с их помощью было бы невозможно: недаром такие червоточины называют непроходимыми. Правда, существует и теория т.н. проходимых червоточин, устойчивость которых обеспечивается наличием в их «горловине» т.н. экзотической материи, для которой характерна отрицательная плотность энергии. Правда, пока не вполне понятно, возможна ли такая экзотическая материя и существует ли она на практике.
Впрочем, даже если проходимые червоточины и существуют, для писателей-фантастов есть очень-очень плохая новость: создавать их по своему усмотрению для мгновенного путешествия из точки А в точку Б мы, вероятно, не сможем. По крайней мере, если, как считается сегодня, пространство-время нашей Вселенной обладает т.н. свойством глобальной гиперболичности (грубо говоря, для любой точки пространства-времени любая другая его точка будет располагаться либо в прошлом, либо в будущем). Если предположение о гиперболичности пространства-времени верно, то создание червоточин искусственно невозможно - это математически доказанный факт.
В целом же проблема математического описания червоточин напрямую упирается в проблему несовместимости теории относительности и квантовой механики, благодаря чему мы пока не можем создать пристойную квантовую теорию гравитации. Но это уже совсем другая история…
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
Самое удивительное, что в фантастические романы червоточины перекочевали со страниц работ вполне серьёзных учёных. Дело в том, что когда физики занимались решениями уравнений, описывающих чёрные дыры (в которые материя всасывается и никогда не выходит обратно), они получили в качестве их решения и ещё один объект с обратными свойствами – белые дыры, из которых материя выбрасывается и никогда не возвращается. И так как последний объект представить себе было достаточно сложно, родилась гипотеза, согласно которой чёрные и белые дыры существуют парами и представляют собой вход и выход некоего подпространственного тоннеля, соединяющего две разные области пространства – т.е. той самой червоточины (wormhole).
Название появилось благодаря аналогии с червяком, который вместо того, чтобы ползти из точки А в точку Б по поверхности яблока существенно сокращает себе путь, прогрызая себе путь через само это яблоко, существенно уменьшая дистанцию, которую ему следовало бы преодолеть.
В настоящее время всё, что знаем о червоточинах, это то, что их существование возможно. Существуют ли они на самом деле, мы пока понятия не имеем. Чёрные дыры, которые могут быть «входами» червоточин, нам известны во множестве, но как насчёт выходов, т.е. белых дыр? Пока что мы ничего такого не наблюдали, а ведь подобный объект должен выглядеть достаточно специфично.
Правда, по ряду наиболее общепризнанных теорий червоточины, если и будут возникать, то смогут существовать лишь очень небольшое количество времени, быстро схлопываясь сразу после возникновения. И тогда белые дыры, к примеру, должны выглядеть как некие яркие вспышки энергии с выбросами вещества и материи – вроде мощных взрывов сверхновых с аномальными спектрами излучения. Ряд таких объектов учёные уже наблюдали, но признавать их белыми дырами готовы немногие.
Открытие таких мгновенно схлопывающихся червоточин было бы интересным научным результатом, но было бы практически бесполезно с практической точки зрения, ведь путешествовать с их помощью было бы невозможно: недаром такие червоточины называют непроходимыми. Правда, существует и теория т.н. проходимых червоточин, устойчивость которых обеспечивается наличием в их «горловине» т.н. экзотической материи, для которой характерна отрицательная плотность энергии. Правда, пока не вполне понятно, возможна ли такая экзотическая материя и существует ли она на практике.
Впрочем, даже если проходимые червоточины и существуют, для писателей-фантастов есть очень-очень плохая новость: создавать их по своему усмотрению для мгновенного путешествия из точки А в точку Б мы, вероятно, не сможем. По крайней мере, если, как считается сегодня, пространство-время нашей Вселенной обладает т.н. свойством глобальной гиперболичности (грубо говоря, для любой точки пространства-времени любая другая его точка будет располагаться либо в прошлом, либо в будущем). Если предположение о гиперболичности пространства-времени верно, то создание червоточин искусственно невозможно - это математически доказанный факт.
В целом же проблема математического описания червоточин напрямую упирается в проблему несовместимости теории относительности и квантовой механики, благодаря чему мы пока не можем создать пристойную квантовую теорию гравитации. Но это уже совсем другая история…
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍74🎉5🤩4🔥3
Forwarded from Физика в картинках
Похожие на «грибы» ядерных взрывов облака-наковальни не только выглядят пугающе, но и на самом деле не сулят наблюдающим их ничего хорошего, грозя мощными ливнями с сильным ветром, а иногда и образованием наиболее грозного из всех атмосферных явлений – торнадо.
Обычные дождевые облака образуются, когда нагретый у поверхности земли влажный воздух начинает подниматься вверх и перемешивается с расположенным на высоте более холодным воздухом. Чем ниже температура воздуха, чем меньше водяных паров он может удержать: лишняя влага конденсируется в виде водяных капель, которые мы и наблюдаем как привычные нам кучевые облака.
Но если воздух очень влажный, а перепад температур между ним и лежащими выше воздушными слоями очень велик, то происходит кое-что интересное. При конденсации водяных паров всегда выделяется тепловая энергия (так же, как при обратном процессе, испарении, она затрачивается). Если воды конденсируется много и быстро, то тепла выделяется много, и это тепло интенсивно нагревает окружающий воздух, подпитывая энергией конвекцию.
В результате она идёт существенно более интенсивно: если верхняя граница обычных кучевых облаков обычно находится на высоте 5-6 километров, то в этом случае воздушные потоки могут достигать высоты в 10-12 километров, достигая высоты тропопаузы – участка атмосферы, где температура воздуха перестаёт уменьшаться с высотой и начинает увеличиваться.
Из-за этого выше границы тропопаузы воздух благодаря конвекции распространиться уже не может: его вертикальное движение останавливается. А так как снизу его подпирают новые порции поднимающегося воздуха, то и происходит как бы растекание воздуха вдоль нижней границы тропопаузы (также, как растекается струя воды, сталкивающаяся с плоским препятствием): именно так и образуется «шляпка гриба» - поверхность облачной наковальни.
С другой стороны, на уровне земли наблюдается обратный процесс: на место увлечённых конвекционным потоком втягиваются новые массы тёплого и влажного воздуха, что приводит к конденсации новых масс водяных паров и выделению ещё большего количества тепла. Возникает самоподдерживающийся процесс, который метеорологи называют суперъячейкой (чтобы отличить от «обычных» дождевых ячеек, где события развиваются не столь драматично).
Таким образом, формирование облаков-наковален указывает на весьма интенсивные атмосферные процессы: мощные восходящие конвекционные потоки, «взрывную конденсацию» больших масс водяного пара, что чревато сильными дождями или даже градом из-за замерзания воды в верхних слоях облака, а также сильные воздушные потоки – вплоть до образования тех самых торнадо.
К слову, точного механизма образования последних мы не знаем, и предсказать, какая суперъячейка разродится торнадо, а какая – нет, не можем.
Впрочем, в любом случае облако-наковальня может указывать на опасность приближения весьма сильной бури.
На фото – облако-наковальня в небе над Киевом.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
Обычные дождевые облака образуются, когда нагретый у поверхности земли влажный воздух начинает подниматься вверх и перемешивается с расположенным на высоте более холодным воздухом. Чем ниже температура воздуха, чем меньше водяных паров он может удержать: лишняя влага конденсируется в виде водяных капель, которые мы и наблюдаем как привычные нам кучевые облака.
Но если воздух очень влажный, а перепад температур между ним и лежащими выше воздушными слоями очень велик, то происходит кое-что интересное. При конденсации водяных паров всегда выделяется тепловая энергия (так же, как при обратном процессе, испарении, она затрачивается). Если воды конденсируется много и быстро, то тепла выделяется много, и это тепло интенсивно нагревает окружающий воздух, подпитывая энергией конвекцию.
В результате она идёт существенно более интенсивно: если верхняя граница обычных кучевых облаков обычно находится на высоте 5-6 километров, то в этом случае воздушные потоки могут достигать высоты в 10-12 километров, достигая высоты тропопаузы – участка атмосферы, где температура воздуха перестаёт уменьшаться с высотой и начинает увеличиваться.
Из-за этого выше границы тропопаузы воздух благодаря конвекции распространиться уже не может: его вертикальное движение останавливается. А так как снизу его подпирают новые порции поднимающегося воздуха, то и происходит как бы растекание воздуха вдоль нижней границы тропопаузы (также, как растекается струя воды, сталкивающаяся с плоским препятствием): именно так и образуется «шляпка гриба» - поверхность облачной наковальни.
С другой стороны, на уровне земли наблюдается обратный процесс: на место увлечённых конвекционным потоком втягиваются новые массы тёплого и влажного воздуха, что приводит к конденсации новых масс водяных паров и выделению ещё большего количества тепла. Возникает самоподдерживающийся процесс, который метеорологи называют суперъячейкой (чтобы отличить от «обычных» дождевых ячеек, где события развиваются не столь драматично).
Таким образом, формирование облаков-наковален указывает на весьма интенсивные атмосферные процессы: мощные восходящие конвекционные потоки, «взрывную конденсацию» больших масс водяного пара, что чревато сильными дождями или даже градом из-за замерзания воды в верхних слоях облака, а также сильные воздушные потоки – вплоть до образования тех самых торнадо.
К слову, точного механизма образования последних мы не знаем, и предсказать, какая суперъячейка разродится торнадо, а какая – нет, не можем.
Впрочем, в любом случае облако-наковальня может указывать на опасность приближения весьма сильной бури.
На фото – облако-наковальня в небе над Киевом.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍83🔥3🆒1
Вводим новую рубрику #простыевопросы: вещи, которые многим (включая авторов канала) кажутся очевидными и общеизвестными, но которые, как выясняется, для многих остаются загадкой.
Например, почему нам становится холодно, когда мы выходим из воды после купания?
Разгадка предельно проста: после купания на поверхности нашего тела остаётся вода. Эта вода испаряется. На испарение тратится тепловая энергия, которую вода "забирает" у нашего тела, отчего мы и мёрзнем.
Возможно, у вас у самих есть примеры явлений, часто встречающихся в быту, которые вы не знаете как пояснить? Пишите в комментариях, будем разбираться!
Например, почему нам становится холодно, когда мы выходим из воды после купания?
Разгадка предельно проста: после купания на поверхности нашего тела остаётся вода. Эта вода испаряется. На испарение тратится тепловая энергия, которую вода "забирает" у нашего тела, отчего мы и мёрзнем.
Возможно, у вас у самих есть примеры явлений, часто встречающихся в быту, которые вы не знаете как пояснить? Пишите в комментариях, будем разбираться!
👍112👎1🤩1
Реликтовое излучение – эхо большого взрыва
Реликтовое излучение – своеобразное «море» радиоволн, как бы наполняющее всю Вселенную и омывающее, в том числе, и нашу с вами Землю. Реликтовое излучение поступает со всех точек небесного свода, и было бы непросто понять, что оно такое, если бы его существование не предсказали теоретически задолго до его обнаружения.
По сути, реликтовое излучение является эхом Большого взрыва, которое лишь сейчас долетело до нас с вами. А дело было так.
В период времени начиная с примерно 20 минут после Большого взрыва и на протяжении последующих примерно 70 тысяч лет Вселенная представляла собой пузырь, заполненный сверхогрячим и сверхплотным веществом – преимущественно атомами водорода и небольшим добавлением гелия и совсем уж крошечными вкраплениями более сложных веществ. По сути это было то же вещество, из которого состоит сегодняшняя межзвёздная среда, просто за минувшие с тех пор 13 с лишним миллиардов лет Вселенная изрядно увеличилась в объёме, а плотность и температура вещества, соответственно, сильно упала.
По своим свойствам материя «20-минутной» Вселенной больше всего была похожа на вещество, из которого состоят недра современных звёзд. В частности, привычные нам атомы тогда не существовали, а точнее, существовали в виде «голых» атомных ядер, плавающих в море свободных электронов – т.н. электронном газе. Подобное состояние вещества физики называют плазмой, и одним из свойств его является то, что оно непрозрачно для фотонов, т.е. не пропускает электромагнитное излучение. В результате фотоны, в том числе и рождённые непосредственно в момент Большого Взрыва вместе с остальными частицами, не могут свободно перемещаться в такой среде: они находятся как бы в ловушке ионизированной материи, постоянно поглощаясь и излучаясь обратно.
Раскалённый пузырь, который тогда представляла собой Вселенная, расширялся, постепенно остывая и снижая свою плотность. Причём в ту далёкую эпоху он расширялся существенно быстрее, чем расширяется Вселенная сегодня – в некоторые моменты скорость его расширения, видимо, на порядки превышала скорость света.
И вот наступил момент (спустя примерно 100 тысяч лет с момента Большого Взрыва и за 13,8 миллиарда лет до настоящего времени), когда Вселенная расширилась и остыла настолько, что её вещество потеряло свойства звёздной плазмы и «запечатанные» в нём с момента Большого Взрыва фотоны смогли вырваться на свободу.
Причём произошло это одновременно во всех точках юной Вселенной, и из каждой этой точки во все стороны полетели фотоны электромагнитного излучения.
Так вот: реликтовое излучение – это те самые фотоны, вырвавшиеся из «ловушки материи», которые лишь сейчас долетели до Земли из тех областей Вселенной, в которых они были испущены.
До этого мы получали реликтовое излучение, испущенное в более близких к нам областях Вселенной. В будущем до нас будет доходить реликтовое излучение с более удалённых её областей.
Стоит подчеркнуть, что существование реликтового излучения сначала (в 1948 году) предсказали теоретики, построившие теорию Большого взрыва, и лишь в 1965 году «радиошум» Вселенной обнаружили экспериментаторы. Что, помимо прочего, стало одним из доказательств самого факта того, что Большой взрыв как таковой имел место (что на тот момент считалось ещё спорным). Причём интересно, что Нобелевскую премию за это открытие дали не предсказавшему его существование Георгию Гамову, а подтвердившим его теорию американцам-экспериментаторам Пензиасу и Уильсону.
Будучи самым древним объектом, который мы в принципе можем наблюдать, реликтовое излучение и сегодня является предметом пристального наблюдения со стороны учёных, интересующихся тем, какой была юная Вселенная. И изучение его иногда задаёт им загадки, ответы на которые нам только предстоит найти. Но об этом – в следующих материалах.
На картинке к посту – карта реликтового излучения, каким оно видится с Земли. Чем краснее пятно, чем более высокоэнергетическое (высокочастотное) излучение поступает с этого направления.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
Реликтовое излучение – своеобразное «море» радиоволн, как бы наполняющее всю Вселенную и омывающее, в том числе, и нашу с вами Землю. Реликтовое излучение поступает со всех точек небесного свода, и было бы непросто понять, что оно такое, если бы его существование не предсказали теоретически задолго до его обнаружения.
По сути, реликтовое излучение является эхом Большого взрыва, которое лишь сейчас долетело до нас с вами. А дело было так.
В период времени начиная с примерно 20 минут после Большого взрыва и на протяжении последующих примерно 70 тысяч лет Вселенная представляла собой пузырь, заполненный сверхогрячим и сверхплотным веществом – преимущественно атомами водорода и небольшим добавлением гелия и совсем уж крошечными вкраплениями более сложных веществ. По сути это было то же вещество, из которого состоит сегодняшняя межзвёздная среда, просто за минувшие с тех пор 13 с лишним миллиардов лет Вселенная изрядно увеличилась в объёме, а плотность и температура вещества, соответственно, сильно упала.
По своим свойствам материя «20-минутной» Вселенной больше всего была похожа на вещество, из которого состоят недра современных звёзд. В частности, привычные нам атомы тогда не существовали, а точнее, существовали в виде «голых» атомных ядер, плавающих в море свободных электронов – т.н. электронном газе. Подобное состояние вещества физики называют плазмой, и одним из свойств его является то, что оно непрозрачно для фотонов, т.е. не пропускает электромагнитное излучение. В результате фотоны, в том числе и рождённые непосредственно в момент Большого Взрыва вместе с остальными частицами, не могут свободно перемещаться в такой среде: они находятся как бы в ловушке ионизированной материи, постоянно поглощаясь и излучаясь обратно.
Раскалённый пузырь, который тогда представляла собой Вселенная, расширялся, постепенно остывая и снижая свою плотность. Причём в ту далёкую эпоху он расширялся существенно быстрее, чем расширяется Вселенная сегодня – в некоторые моменты скорость его расширения, видимо, на порядки превышала скорость света.
И вот наступил момент (спустя примерно 100 тысяч лет с момента Большого Взрыва и за 13,8 миллиарда лет до настоящего времени), когда Вселенная расширилась и остыла настолько, что её вещество потеряло свойства звёздной плазмы и «запечатанные» в нём с момента Большого Взрыва фотоны смогли вырваться на свободу.
Причём произошло это одновременно во всех точках юной Вселенной, и из каждой этой точки во все стороны полетели фотоны электромагнитного излучения.
Так вот: реликтовое излучение – это те самые фотоны, вырвавшиеся из «ловушки материи», которые лишь сейчас долетели до Земли из тех областей Вселенной, в которых они были испущены.
До этого мы получали реликтовое излучение, испущенное в более близких к нам областях Вселенной. В будущем до нас будет доходить реликтовое излучение с более удалённых её областей.
Стоит подчеркнуть, что существование реликтового излучения сначала (в 1948 году) предсказали теоретики, построившие теорию Большого взрыва, и лишь в 1965 году «радиошум» Вселенной обнаружили экспериментаторы. Что, помимо прочего, стало одним из доказательств самого факта того, что Большой взрыв как таковой имел место (что на тот момент считалось ещё спорным). Причём интересно, что Нобелевскую премию за это открытие дали не предсказавшему его существование Георгию Гамову, а подтвердившим его теорию американцам-экспериментаторам Пензиасу и Уильсону.
Будучи самым древним объектом, который мы в принципе можем наблюдать, реликтовое излучение и сегодня является предметом пристального наблюдения со стороны учёных, интересующихся тем, какой была юная Вселенная. И изучение его иногда задаёт им загадки, ответы на которые нам только предстоит найти. Но об этом – в следующих материалах.
На картинке к посту – карта реликтового излучения, каким оно видится с Земли. Чем краснее пятно, чем более высокоэнергетическое (высокочастотное) излучение поступает с этого направления.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍62
Многие представляют себе космос морем абсолютной пустоты, перемежаемой редкими вкраплениями материи вроде звёзд или планет, но это не так. Значительную часть вещества во Вселенной составляет т.н. межзвёздная среда – весьма разреженный газ и пыль.
Межзвёздная (и межгалактическая!) среда состоит в основном из водорода (90%) с небольшой примесью гелия (около 10 %) и совсем уж ничтожными добавками других элементов, которые в основном «поставляют» звёзды. Самыми распространёнными из этих элементов являются углерод и кислород, но встречаются также неон, кремний и даже более тяжёлые элементы, которые производятся во время вспышек сверхновых.
Межзвёздная среда очень разрежена – в каждом её кубическом сантиметре находится около 1000 атомов и молекул (для сравнения, в одном кубическом сантиметре земного воздуха содержится 10 в 19 степени, или 10 миллиардов миллиардов молекул). Впрочем, речь идёт о средних значениях: в некоторых участках космоса плотность межзвёздной среды может быть (ввиду множества различных причин) в тысячи или даже миллионы раз выше.
Большая часть межзвёздного газа нагрета до значительных (сотни тысяч градусов!) температур излучением звёзд. Правда, обжечься о такой газ нельзя: из-за его низкой плотности интенсивность теплопередачи будет ничтожной, и, оказавшись в облаке такого газа, вы скорее замерзнете насмерть, так как ваше тело будет отдавать тепло в окружающее пространство (посредством теплового излучения) куда быстрее, чем будет получать его от окружающего газа. Собственно, межзвёздный газ и разогрет-то до таких температур благодаря своей крайне низкой теплоёмкости: даже ничтожная энергия, сообщаемая ему излучением далёких звёзд, нагревает его до больших температур. В космических облаках, где концентрации газа выше (хотя и всё равно очень низка!), температура существенно ниже и может достигать десятков градусов Кельвина (то есть порядка 250 градусов ниже нуля по Цельсию).
Большая часть межзвёздного вещества находится в форме отдельных атомов или простейших молекул. Впрочем, под воздействием того же электромагнитного излучения звёзд и других факторов иногда мезвёздное вещество способно образовывать достаточно сложные химические соединения – вроде метилового и этилового спирта. Да-да, в космосе есть целые спиртовые облака!
Частным случаем космических облаков являются туманности: участки межзвёздного пространства, видимые за счёт того, что излучают либо, наоборот, поглощают свет – последние называют тёмными туманностями, видимыми на фоне звёзд или других туманностей. Свечение туманностей может объясняться разными механизмами: они могут просто отражать или преломлять свет соседних звёзд (так становится видимым туман или капли дождя, освещённые, скажем, светом уличного фонаря), либо светиться сами за счёт ионизации газа звёздным излучением. Первые туманности называют отражательными, вторые – эмиссионными. Впрочем, многие туманности сочетают оба типа свечения.
Изучение межзвёздной среды – важное направление исследований в астрофизике, так как позволяет дать ответы на важнейшие вопросы об эволюции звёзд и даже целых галактик. Например, во многом именно изучению межзвёздной среды была посвящена деятельность российского космического телескопа «Радиоастрон».
На картинке – отражательная туманность, освещённая светом ярких голубых звёзд созвездия Ориона.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
Межзвёздная (и межгалактическая!) среда состоит в основном из водорода (90%) с небольшой примесью гелия (около 10 %) и совсем уж ничтожными добавками других элементов, которые в основном «поставляют» звёзды. Самыми распространёнными из этих элементов являются углерод и кислород, но встречаются также неон, кремний и даже более тяжёлые элементы, которые производятся во время вспышек сверхновых.
Межзвёздная среда очень разрежена – в каждом её кубическом сантиметре находится около 1000 атомов и молекул (для сравнения, в одном кубическом сантиметре земного воздуха содержится 10 в 19 степени, или 10 миллиардов миллиардов молекул). Впрочем, речь идёт о средних значениях: в некоторых участках космоса плотность межзвёздной среды может быть (ввиду множества различных причин) в тысячи или даже миллионы раз выше.
Большая часть межзвёздного газа нагрета до значительных (сотни тысяч градусов!) температур излучением звёзд. Правда, обжечься о такой газ нельзя: из-за его низкой плотности интенсивность теплопередачи будет ничтожной, и, оказавшись в облаке такого газа, вы скорее замерзнете насмерть, так как ваше тело будет отдавать тепло в окружающее пространство (посредством теплового излучения) куда быстрее, чем будет получать его от окружающего газа. Собственно, межзвёздный газ и разогрет-то до таких температур благодаря своей крайне низкой теплоёмкости: даже ничтожная энергия, сообщаемая ему излучением далёких звёзд, нагревает его до больших температур. В космических облаках, где концентрации газа выше (хотя и всё равно очень низка!), температура существенно ниже и может достигать десятков градусов Кельвина (то есть порядка 250 градусов ниже нуля по Цельсию).
Большая часть межзвёздного вещества находится в форме отдельных атомов или простейших молекул. Впрочем, под воздействием того же электромагнитного излучения звёзд и других факторов иногда мезвёздное вещество способно образовывать достаточно сложные химические соединения – вроде метилового и этилового спирта. Да-да, в космосе есть целые спиртовые облака!
Частным случаем космических облаков являются туманности: участки межзвёздного пространства, видимые за счёт того, что излучают либо, наоборот, поглощают свет – последние называют тёмными туманностями, видимыми на фоне звёзд или других туманностей. Свечение туманностей может объясняться разными механизмами: они могут просто отражать или преломлять свет соседних звёзд (так становится видимым туман или капли дождя, освещённые, скажем, светом уличного фонаря), либо светиться сами за счёт ионизации газа звёздным излучением. Первые туманности называют отражательными, вторые – эмиссионными. Впрочем, многие туманности сочетают оба типа свечения.
Изучение межзвёздной среды – важное направление исследований в астрофизике, так как позволяет дать ответы на важнейшие вопросы об эволюции звёзд и даже целых галактик. Например, во многом именно изучению межзвёздной среды была посвящена деятельность российского космического телескопа «Радиоастрон».
На картинке – отражательная туманность, освещённая светом ярких голубых звёзд созвездия Ориона.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍108🔥6😁1🤩1
Почему горячая вода на морозе замерзает быстрее холодной?
В 1963 году танганьикский школьник Эрасто Мпемба делал мороженое и заметил, в помещённая в морозилку горячая смесь для него замерзает быстрее, чем если её сначала охладить до комнатной температуре. Мпемба задал вопрос о том, почему так происходит, посетившему школу профессору физики Деннису Осборну. Тот заинтересовался эффектом и решил проверить слова школьника. Строгий научный эксперимент показал: горячая вода действительно иногда замерзает быстрее холодной.
После публикации статьи с описанием эффекта в журнале «Physics Education» учёные принялись искать ответ на этот вопрос. Поиски заняли свыше 40 лет.
К слову, нам, жителям более холодных стран, эффект Мпембы знаком не понаслышке: например, те же катки заливают горячей водой, зная, что она замёрзнет быстрее.
Одним из наиболее очевидных объяснений было предположение, что горячая вода более интенсивно испаряется, и потому к моменту её охлаждения до комнатной температуры в сосуде попросту остаётся меньше воды. Эксперимент показал, что это тут не причём: масса горячей воды в процессе замерзания уменьшалась всего на 3 %, и это не могло дать описываемого эффекта. Предлагались и другие объяснения, но все они были опровергнуты расчётами и экспериментами.
Оказалось, что дело в одном очень важном специфическом свойстве воды – наличии у неё т.н. водородных связей.
Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Атом водорода – самый маленький из всех: его ядро состоит из одного-единственного протона, на орбите которого находится один-единственный электрон. Атом кислорода куда более массивен: в его ядре аж 8 протонов. А потому электрическое поле, которое создаёт ядро атома кислорода, намного превосходит таковое у атома водорода. Из-за этого массивный атом кислорода притягивает к себе электроны маленьких водородных атомов. Получается, что атом кислорода, изначально нейтральный, обретает отрицательный заряд (за счёт «лишних», «чужих» электронов), тогда как атомы водорода оказываются как бы положительно заряженными (потому что делающие их электронейтральными электроны «украл» кислород). В результате молекула воды становится похожей на треугольник, одна вершина которого имеет отрицательный заряд, а две другие – положительный.
Благодаря этому молекулы воды склонны группироваться: положительно заряженные «водородные» вершины одних молекул притягиваются к отрицательно заряженным «кислородным» вершинам других. В воде образуются особые структуры – так называемые водные кластеры. На их создание тратится тепловая энергия: именно поэтому вода обладает более высокой теплоёмкостью чем вещества, не имеющие водородных связей.
Следует понимать, что водородная связь довольно слабая, и в горячей воде водные кластеры практически отсутствуют: их разрушает тепловое движение молекул. А вот в воде комнатной температуры таких кластеров довольно много.
Для того, чтобы вода замёрзла, водные кластеры должны разрушиться: молекулам нужно занять должное положение в кристаллической решётке льда. Разрушение кластеров ведёт к выделению энергии – запасённая в водородных связях энергия высвобождается, как бы «подогревая» воду. Но в горячей воде кластеров нет, разрушаться нечему, и «подогрева» не наблюдается – одно лишь «чистое» охлаждение. При определённых соотношениях температур горячей и холодной воды может получиться, что не имеющая кластеров горячая вода действительно замёрзнет быстрее «структурированной» холодной.
Правда, для проявления эффекта Мпембы температура воздуха снаружи должна быть достаточно низкой, чтобы охлаждение шло быстро и кластеры не успели сформироваться. Именно поэтому в обычных условиях горячая вода будет действительно остывать и замерзать дольше холодной. А вот на сильном морозе или в морозильной камере всё будет происходить наоборот.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
В 1963 году танганьикский школьник Эрасто Мпемба делал мороженое и заметил, в помещённая в морозилку горячая смесь для него замерзает быстрее, чем если её сначала охладить до комнатной температуре. Мпемба задал вопрос о том, почему так происходит, посетившему школу профессору физики Деннису Осборну. Тот заинтересовался эффектом и решил проверить слова школьника. Строгий научный эксперимент показал: горячая вода действительно иногда замерзает быстрее холодной.
После публикации статьи с описанием эффекта в журнале «Physics Education» учёные принялись искать ответ на этот вопрос. Поиски заняли свыше 40 лет.
К слову, нам, жителям более холодных стран, эффект Мпембы знаком не понаслышке: например, те же катки заливают горячей водой, зная, что она замёрзнет быстрее.
Одним из наиболее очевидных объяснений было предположение, что горячая вода более интенсивно испаряется, и потому к моменту её охлаждения до комнатной температуры в сосуде попросту остаётся меньше воды. Эксперимент показал, что это тут не причём: масса горячей воды в процессе замерзания уменьшалась всего на 3 %, и это не могло дать описываемого эффекта. Предлагались и другие объяснения, но все они были опровергнуты расчётами и экспериментами.
Оказалось, что дело в одном очень важном специфическом свойстве воды – наличии у неё т.н. водородных связей.
Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Атом водорода – самый маленький из всех: его ядро состоит из одного-единственного протона, на орбите которого находится один-единственный электрон. Атом кислорода куда более массивен: в его ядре аж 8 протонов. А потому электрическое поле, которое создаёт ядро атома кислорода, намного превосходит таковое у атома водорода. Из-за этого массивный атом кислорода притягивает к себе электроны маленьких водородных атомов. Получается, что атом кислорода, изначально нейтральный, обретает отрицательный заряд (за счёт «лишних», «чужих» электронов), тогда как атомы водорода оказываются как бы положительно заряженными (потому что делающие их электронейтральными электроны «украл» кислород). В результате молекула воды становится похожей на треугольник, одна вершина которого имеет отрицательный заряд, а две другие – положительный.
Благодаря этому молекулы воды склонны группироваться: положительно заряженные «водородные» вершины одних молекул притягиваются к отрицательно заряженным «кислородным» вершинам других. В воде образуются особые структуры – так называемые водные кластеры. На их создание тратится тепловая энергия: именно поэтому вода обладает более высокой теплоёмкостью чем вещества, не имеющие водородных связей.
Следует понимать, что водородная связь довольно слабая, и в горячей воде водные кластеры практически отсутствуют: их разрушает тепловое движение молекул. А вот в воде комнатной температуры таких кластеров довольно много.
Для того, чтобы вода замёрзла, водные кластеры должны разрушиться: молекулам нужно занять должное положение в кристаллической решётке льда. Разрушение кластеров ведёт к выделению энергии – запасённая в водородных связях энергия высвобождается, как бы «подогревая» воду. Но в горячей воде кластеров нет, разрушаться нечему, и «подогрева» не наблюдается – одно лишь «чистое» охлаждение. При определённых соотношениях температур горячей и холодной воды может получиться, что не имеющая кластеров горячая вода действительно замёрзнет быстрее «структурированной» холодной.
Правда, для проявления эффекта Мпембы температура воздуха снаружи должна быть достаточно низкой, чтобы охлаждение шло быстро и кластеры не успели сформироваться. Именно поэтому в обычных условиях горячая вода будет действительно остывать и замерзать дольше холодной. А вот на сильном морозе или в морозильной камере всё будет происходить наоборот.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍65👏1🤔1
#простыевопросы: почему дует ветер?
Главной причиной того, что дует ветер, является разность в атмосферном давлении в различных местах. А эта разность, в свою очередь, возникает из-за неравномерного прогрева разных участков земной поверхности Солнцем.
Например, суша прогревается лучше, чем поверхность воды. Днём нагретый воздух поднимается вверх под действием силы Архимеда, а на его место устремляются более холодные воздушные массы с поверхности моря. В вечернее и ночное время картина обратная: поверхность суши быстрее остывает, тогда как море хранит тепло, и ветер дует с суши на море.
Такие ветры называются бризами, и они хороши тем, что имеют чётко выраженную суточную периодичность. В других случаях детали механизма могут быть иными, но общий принцип тот же. К тому же добавляются вторичные факторы, такие как рельеф и тип ландшафта (степи прогреваются лучше, чем леса, а в горах холоднее чем в низинах), наличие или отсутствие облачности, испарение и конденсация воды больших атмосферных потоков и так далее. А в глобальных масштабах начинают включаться такие факторы, как различный прогрев земной поверхности в разных широтах.
Но общий принцип остаётся тем же: ветер - это перетоки воздуха из соседствующих областей атмосферы с разной температурой прогрева воздуха.
Свои простые вопросы по физике пишите в комментариях, будем разбираться)
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
Главной причиной того, что дует ветер, является разность в атмосферном давлении в различных местах. А эта разность, в свою очередь, возникает из-за неравномерного прогрева разных участков земной поверхности Солнцем.
Например, суша прогревается лучше, чем поверхность воды. Днём нагретый воздух поднимается вверх под действием силы Архимеда, а на его место устремляются более холодные воздушные массы с поверхности моря. В вечернее и ночное время картина обратная: поверхность суши быстрее остывает, тогда как море хранит тепло, и ветер дует с суши на море.
Такие ветры называются бризами, и они хороши тем, что имеют чётко выраженную суточную периодичность. В других случаях детали механизма могут быть иными, но общий принцип тот же. К тому же добавляются вторичные факторы, такие как рельеф и тип ландшафта (степи прогреваются лучше, чем леса, а в горах холоднее чем в низинах), наличие или отсутствие облачности, испарение и конденсация воды больших атмосферных потоков и так далее. А в глобальных масштабах начинают включаться такие факторы, как различный прогрев земной поверхности в разных широтах.
Но общий принцип остаётся тем же: ветер - это перетоки воздуха из соседствующих областей атмосферы с разной температурой прогрева воздуха.
Свои простые вопросы по физике пишите в комментариях, будем разбираться)
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍44❤4👎1
Какого цвета Солнце?
Солнце обычно рисуют жёлтым. При этом на самом деле в спектре солнечного света сильнее всего представлены сине-зелёная часть спектра в диапазоне примерно от 500 до 550 нанометров.
Однако эти длины волн в спектре преобладают некритично: на самом деле все цвета в солнечном излучении представлены примерно поровну, и потому реальный цвет Солнца - белый.
С поверхности Земли же Солнце выглядит слегка желтоватым потому, что голубые и зелёные компоненты сильнее рассеиваются при прохождении солнечного света через атмосферу.
Почему же тогда астрономы называют Солнце жёлтой звездой? А для того, чтобы отличить его от более холодных (красных и оранжевых) с одной стороны и более горячих (жёлто-белых, белых, бело-голубых и так далее).
И да, в видимой части спектра Солнце излучает около 44 % своей энергии. Ещё 48 % приходится на инфракрасное излучение: Солнце светит примерно так же сильно, как и греет. А на ультрафиолетовую и рентгеновскую часть спектра приходится около 8 % излучения Солнца: к счастью, большая его часть задерживается атмосферой.
Солнце обычно рисуют жёлтым. При этом на самом деле в спектре солнечного света сильнее всего представлены сине-зелёная часть спектра в диапазоне примерно от 500 до 550 нанометров.
Однако эти длины волн в спектре преобладают некритично: на самом деле все цвета в солнечном излучении представлены примерно поровну, и потому реальный цвет Солнца - белый.
С поверхности Земли же Солнце выглядит слегка желтоватым потому, что голубые и зелёные компоненты сильнее рассеиваются при прохождении солнечного света через атмосферу.
Почему же тогда астрономы называют Солнце жёлтой звездой? А для того, чтобы отличить его от более холодных (красных и оранжевых) с одной стороны и более горячих (жёлто-белых, белых, бело-голубых и так далее).
И да, в видимой части спектра Солнце излучает около 44 % своей энергии. Ещё 48 % приходится на инфракрасное излучение: Солнце светит примерно так же сильно, как и греет. А на ультрафиолетовую и рентгеновскую часть спектра приходится около 8 % излучения Солнца: к счастью, большая его часть задерживается атмосферой.
🔥39👍23🤩1
Как измерили заряд электрона?
Электрон – крошечная частичка ничтожной массы, которая, тем не менее, играет в нашей жизни колоссальную роль: именно электрон является главным переносчиком электрического заряда, да и химические свойства веществ определяются именно количеством и расположений электронов на орбитах атомов, из которых они состоят.
Поэтому определение параметров электрона играло колоссальное значение для науки. Но как узнать параметры чего-то, что настолько мало?
Одной из первых задач, которые удалось успешно решить, было определение заряда электрона. Его практически в одно и то же время и независимо друг от друга определили русский физик Абрам Иоффе и американец Роберт Милликен. Интересно, что не зная о работах друг друга, оба учёных выбрали почти идентичную схему опыта: крошечные кусочки заряженного вещества помещали в вакуум между двумя проводящими пластинами, между которыми создавалось электрическое поле, напряжённостью которого можно было управлять. Единственной разницей было то, что Иоффе использовал пылинки цинка, а Милликен – крошечные капельки масла.
Под действием силы тяжести частички стремились осесть вниз, и электрическое поле регулировали так, чтобы оно в точности компенсировало действие силы тяжести. Зная величину поля и массу частичек, можно было точно рассчитать их заряд.
Но это пока не ответ на вопрос: в каждой такой пылинке или капельке, какой бы малой она ни была, содержатся миллиарды миллиардов электронов, и сколько именно – нам не известно. Поэтому чтобы определить заряд единичного электрона, нужно было проделать ещё кое-что.
Эффект, при котором ультрафиолетовый свет способен выбивать электроны из вещества, к тому моменту был хорошо известен. Им и решили воспользоваться: пылинки (или, как у Милликена, капельки) облучали ультрафиолетом. Когда тот выбивал из вещества какое-то (неизвестное учёным) количество электронов, заряд пылинки или капельки уменьшался, и она снова начинала падать. Подобрав напряжённость поля между пластинами так, чтобы вернуть её в состояние равновесия, можно было определить, насколько изменился заряд.
Очевидно, что менялся он не абы как, а на значения, кратные величине заряда единичного электрона. Всё, что требовалось от учёных – это определить наименьшее общее кратное изменений заряда в результате множества опытов. Именно это наименьшее общее кратное и было зарядом электрона.
Обоим учёным удалось решить стоящую перед ними задачу. Правда, Нобелевскую премию за её решение получил лишь американец Милликен.
Ну а зная заряд электрона, учёным было уже проще измерить его характеристики, такие как массу и прочее.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
Электрон – крошечная частичка ничтожной массы, которая, тем не менее, играет в нашей жизни колоссальную роль: именно электрон является главным переносчиком электрического заряда, да и химические свойства веществ определяются именно количеством и расположений электронов на орбитах атомов, из которых они состоят.
Поэтому определение параметров электрона играло колоссальное значение для науки. Но как узнать параметры чего-то, что настолько мало?
Одной из первых задач, которые удалось успешно решить, было определение заряда электрона. Его практически в одно и то же время и независимо друг от друга определили русский физик Абрам Иоффе и американец Роберт Милликен. Интересно, что не зная о работах друг друга, оба учёных выбрали почти идентичную схему опыта: крошечные кусочки заряженного вещества помещали в вакуум между двумя проводящими пластинами, между которыми создавалось электрическое поле, напряжённостью которого можно было управлять. Единственной разницей было то, что Иоффе использовал пылинки цинка, а Милликен – крошечные капельки масла.
Под действием силы тяжести частички стремились осесть вниз, и электрическое поле регулировали так, чтобы оно в точности компенсировало действие силы тяжести. Зная величину поля и массу частичек, можно было точно рассчитать их заряд.
Но это пока не ответ на вопрос: в каждой такой пылинке или капельке, какой бы малой она ни была, содержатся миллиарды миллиардов электронов, и сколько именно – нам не известно. Поэтому чтобы определить заряд единичного электрона, нужно было проделать ещё кое-что.
Эффект, при котором ультрафиолетовый свет способен выбивать электроны из вещества, к тому моменту был хорошо известен. Им и решили воспользоваться: пылинки (или, как у Милликена, капельки) облучали ультрафиолетом. Когда тот выбивал из вещества какое-то (неизвестное учёным) количество электронов, заряд пылинки или капельки уменьшался, и она снова начинала падать. Подобрав напряжённость поля между пластинами так, чтобы вернуть её в состояние равновесия, можно было определить, насколько изменился заряд.
Очевидно, что менялся он не абы как, а на значения, кратные величине заряда единичного электрона. Всё, что требовалось от учёных – это определить наименьшее общее кратное изменений заряда в результате множества опытов. Именно это наименьшее общее кратное и было зарядом электрона.
Обоим учёным удалось решить стоящую перед ними задачу. Правда, Нобелевскую премию за её решение получил лишь американец Милликен.
Ну а зная заряд электрона, учёным было уже проще измерить его характеристики, такие как массу и прочее.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍52🔥3🎉2🤩1
На какой высоте начинается космос?
Вопрос о том, где заканчивается земная атмосфера и начинается космическое пространство – более чем дискуссионный. Учёные в зависимости от подхода выделяют несколько определений понятия «верхняя граница земной атмосферы». Например, за эту границу принимают высоту, на которой влияние земной гравитации на атомы и молекулы становится слабее, чем давление солнечного излучения. Происходит это на высоте примерно 10 тысяч километров над поверхностью Земли.
В космонавтике используется другое определение: в космических полётах границей космоса считают высоту, на которой плотность атмосферы уже недостаточна для того, чтобы аэродинамические свойства летательных аппаратов оказывали на их полёт ощутимый эффект. Изначально договорились считать, что эта граница проходит по высоте в 100 километров (т.н. линия Кармана), и именно по этой линии проводят нижнюю границу космического пространства сегодня. Хотя в ходе космических исследований выяснили, что она проходит по высоте 118 километров, а в НАСА, к примеру, её принято проводить по высоте в 122 километра: именно на такой высоте становились бесполезными крылья спейс-шаттлов, и те могли полагаться лишь на маневровые реактивные двигатели.
Следует отметить, что даже на высоте в несколько сотен километров атмосфера всё ещё достаточно плотна, чтобы оказывать влияние на движение космических аппаратов. Например, Международная космическая станция, вращающаяся на высоте в 400 километров, постоянно тормозится её трением, и это замедление скорости необходимо регулярно компенсировать. Если этого не делать, то станция упадёт на Землю через несколько лет. Однако использовать здешнюю атмосферу в качестве среды для полёта или маневрирования уже не получится.
В любом случае, вопрос о том, где начинается космическое пространство, весьма условен, по сути же никакой чёткой и строгой границы нет, и земная атмосфера является просто небольшой частью бесконечной Вселенной.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
Вопрос о том, где заканчивается земная атмосфера и начинается космическое пространство – более чем дискуссионный. Учёные в зависимости от подхода выделяют несколько определений понятия «верхняя граница земной атмосферы». Например, за эту границу принимают высоту, на которой влияние земной гравитации на атомы и молекулы становится слабее, чем давление солнечного излучения. Происходит это на высоте примерно 10 тысяч километров над поверхностью Земли.
В космонавтике используется другое определение: в космических полётах границей космоса считают высоту, на которой плотность атмосферы уже недостаточна для того, чтобы аэродинамические свойства летательных аппаратов оказывали на их полёт ощутимый эффект. Изначально договорились считать, что эта граница проходит по высоте в 100 километров (т.н. линия Кармана), и именно по этой линии проводят нижнюю границу космического пространства сегодня. Хотя в ходе космических исследований выяснили, что она проходит по высоте 118 километров, а в НАСА, к примеру, её принято проводить по высоте в 122 километра: именно на такой высоте становились бесполезными крылья спейс-шаттлов, и те могли полагаться лишь на маневровые реактивные двигатели.
Следует отметить, что даже на высоте в несколько сотен километров атмосфера всё ещё достаточно плотна, чтобы оказывать влияние на движение космических аппаратов. Например, Международная космическая станция, вращающаяся на высоте в 400 километров, постоянно тормозится её трением, и это замедление скорости необходимо регулярно компенсировать. Если этого не делать, то станция упадёт на Землю через несколько лет. Однако использовать здешнюю атмосферу в качестве среды для полёта или маневрирования уже не получится.
В любом случае, вопрос о том, где начинается космическое пространство, весьма условен, по сути же никакой чёткой и строгой границы нет, и земная атмосфера является просто небольшой частью бесконечной Вселенной.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍107❤2
Почему днём Луну иногда видно, а иногда — нет?
Для того, чтобы Луна в принципе была видна днём, необходимо, чтобы соблюдались два условия:
1. Она должна быть над горизонтом
2. Её яркость должна превышать яркость дневного неба.
С первым условием всё понятно, а вот со вторым всё немножно сложнее. Яркость лунного диска составляет около 2500 кандел на метр квадратный, тогда как яркость неба колеблется от 800 до 20 тысяч кандел на метр квадратный. В среднем небо тем ярче, чем выше находится Солнце. Кроме того, яркость неба существенно выше в частях небосвода, расположенных вокруг текущего положения Солнца и снижается по мере удаления от него: на противоположной от Солнца стороне неба оно светится заметно слабее. Поэтому в одних ситуациях Луна ярче неба, и тогда её видно, а в других - нет.
Луну видно чаще утром и вечером, чем в полдень и чаще зимой, чем летом. Так как фазы Луны определяются взаимным положением Луны, Земли и Солнца на небе, чаще всего днём видно Луну в конце первой или начале последней четверти лунного месяца. Впрочем, многое зависит и от таких вещей, как прозрачность воздуха, его температура и так далее.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
Для того, чтобы Луна в принципе была видна днём, необходимо, чтобы соблюдались два условия:
1. Она должна быть над горизонтом
2. Её яркость должна превышать яркость дневного неба.
С первым условием всё понятно, а вот со вторым всё немножно сложнее. Яркость лунного диска составляет около 2500 кандел на метр квадратный, тогда как яркость неба колеблется от 800 до 20 тысяч кандел на метр квадратный. В среднем небо тем ярче, чем выше находится Солнце. Кроме того, яркость неба существенно выше в частях небосвода, расположенных вокруг текущего положения Солнца и снижается по мере удаления от него: на противоположной от Солнца стороне неба оно светится заметно слабее. Поэтому в одних ситуациях Луна ярче неба, и тогда её видно, а в других - нет.
Луну видно чаще утром и вечером, чем в полдень и чаще зимой, чем летом. Так как фазы Луны определяются взаимным положением Луны, Земли и Солнца на небе, чаще всего днём видно Луну в конце первой или начале последней четверти лунного месяца. Впрочем, многое зависит и от таких вещей, как прозрачность воздуха, его температура и так далее.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍78
Песчаные "шахматные фигуры" на берегу озера Мичиган - результат совместной работы ветра и мороза: песок смачивается водяными брызгами, и к мокрым фрагментам примерзают наносимые ветром песчинки. С другой стороны, тот же ветер отрывает от растущего столбика те песчано-ледяные фрагменты, которые держатся наименее прочно.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍74
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
Извержение подводного вулкана Хунга-Тонга-Хунга-Хаапай в Тихом океане, заснятое с околоземной орбиты.
🔥78👍19😱9
Зачем автомобилю ABS, или кое-что о причудах трения
Система предотвращения блокировки колёс авто при торможении реально спасает жизни, а её необходимость объясняется тем физическим фактом, что для большинства тел коэффициент трения покоя выше, чем коэффициент трения скольжения.
Вспомните что бывает, когда вы пытаетесь сдвинуть с места тяжёлый шкаф: вы давите всё сильнее и сильнее, а шкаф не движется. Это происходит потому, что сила трения покоя возрастает по мере роста силы, которая норовит её преодолеть и всё-таки сдвинуть предмет с места.
Но бесконечно она нарастать не может: наступает момент, когда сила трения покоя оказывается не способной противостоять нашим усилиям, и предмет всё-таки сдвигается с места. Для большинства материалов и поверхностей предельное значение силы трения покоя составляет примерно 40-60 % веса предмета, который мы пытаемся сдвинуть.
В этот момент характер происходящего в системе кардинально меняется: силу трения покоя сменяет сила трения скольжения. Она постоянна, не зависит от прикладываемого усилия и составляет в среднем 25-50 % веса предмета: именно поэтому если мы уже сдвинули наш шкаф с места, то дальше его толкать уже ощутимо легче.
Какое всё это имеет отношение к автомобилям? Самое непосредственное.
В идеальных условиях в каждый момент времени движения нижняя точка колеса автомобиля и дорожное полотно неподвижны друг относительно друга. А движется автомобиль за счёт того, что колесо вращается: в каждый следующий момент времени колесо прилегает к дороге другой точкой.
Неподвижность нижней точки колеса обеспечивается как раз трением покоя в системе колесо-дорога – а точнее, происходит это благодаря тому, что трение покоя колесо-дорога существенно выше, чем трение в системе колесо - приводной вал.
Но вот мы резко нажимаем на тормоз. Сила трения в системе колесо-вал резко возрастает и становится больше силы трения колесо-дорога. Автомобиль стремится продолжить двигаться по инерции, а так как колёса при этом уже не вращаются, то сдерживать это движение приходится силе трения покоя в системе колесо-дорога.
Если этой силы хватает, то всё в порядке: автомобиль останавливается. Но если нет, то происходит срыв с занос: автомобиль прекращает катиться и начинает скользить, как скользят по снегу полозья саней (или, к примеру, как ножки шкафа, который вы решили подвинуть). Автомобилисты говорят, что колёса блокируются.
Так вот, из-за того, что сила трения скольжения ниже, чем сила трения покоя, перешедший в режим скольжения автомобиль сбрасывает скорость менее эффективно. Коэффициент трения скольжения по сухому асфальту в полтора раза ниже, чем коэффициент трения покоя, а в случае мокрой брусчатки автомобиль замедляется в три раза хуже, чем до срыва.
«Бонусом» прилагается потеря управляемости: так как автомобиль движется как одно целое, крутить руль уже бессмысленно, от положения колёс направление его движения не изменится. В итоге получается опасный парадокс: хотя инстинкты водителя в критической ситуации требуют нажать на тормоз посильнее, в некоторых ситуациях такие действия могут привести к тому, что тормозить машина будет существенно медленнее.
Особенно опасно это на мокрой брусчатке, коэффициент трения скольжения по которой почти втрое ниже коэффициента трения покоя для неё же.
Именно это явление и предотвращает ABS.
Принцип действия ABS прост: специальные датчики фиксируют скорость колеса и нагрузку на него, предчувствуя момент, когда эта нагрузка превысит верхнюю границу трения покоя и произойдёт срыв. В этот момент они автоматически ослабляют давление в тормозной системе, снижая трение в системе колесо – приводной вал. Колесу снова становится выгоднее проворачиваться, чем скользить, и срыва в скольжение не происходит.
Это длится долю секунды, после чего ABS снова подключает тормозную систему, затем опять отключает её и так далее. Автомобиль как бы балансирует на грани срыва в скольжение, когда сила трения покоя максимальна, но не превышает критическое значение, что обеспечивает максимально эффективный сброс скорости.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
Система предотвращения блокировки колёс авто при торможении реально спасает жизни, а её необходимость объясняется тем физическим фактом, что для большинства тел коэффициент трения покоя выше, чем коэффициент трения скольжения.
Вспомните что бывает, когда вы пытаетесь сдвинуть с места тяжёлый шкаф: вы давите всё сильнее и сильнее, а шкаф не движется. Это происходит потому, что сила трения покоя возрастает по мере роста силы, которая норовит её преодолеть и всё-таки сдвинуть предмет с места.
Но бесконечно она нарастать не может: наступает момент, когда сила трения покоя оказывается не способной противостоять нашим усилиям, и предмет всё-таки сдвигается с места. Для большинства материалов и поверхностей предельное значение силы трения покоя составляет примерно 40-60 % веса предмета, который мы пытаемся сдвинуть.
В этот момент характер происходящего в системе кардинально меняется: силу трения покоя сменяет сила трения скольжения. Она постоянна, не зависит от прикладываемого усилия и составляет в среднем 25-50 % веса предмета: именно поэтому если мы уже сдвинули наш шкаф с места, то дальше его толкать уже ощутимо легче.
Какое всё это имеет отношение к автомобилям? Самое непосредственное.
В идеальных условиях в каждый момент времени движения нижняя точка колеса автомобиля и дорожное полотно неподвижны друг относительно друга. А движется автомобиль за счёт того, что колесо вращается: в каждый следующий момент времени колесо прилегает к дороге другой точкой.
Неподвижность нижней точки колеса обеспечивается как раз трением покоя в системе колесо-дорога – а точнее, происходит это благодаря тому, что трение покоя колесо-дорога существенно выше, чем трение в системе колесо - приводной вал.
Но вот мы резко нажимаем на тормоз. Сила трения в системе колесо-вал резко возрастает и становится больше силы трения колесо-дорога. Автомобиль стремится продолжить двигаться по инерции, а так как колёса при этом уже не вращаются, то сдерживать это движение приходится силе трения покоя в системе колесо-дорога.
Если этой силы хватает, то всё в порядке: автомобиль останавливается. Но если нет, то происходит срыв с занос: автомобиль прекращает катиться и начинает скользить, как скользят по снегу полозья саней (или, к примеру, как ножки шкафа, который вы решили подвинуть). Автомобилисты говорят, что колёса блокируются.
Так вот, из-за того, что сила трения скольжения ниже, чем сила трения покоя, перешедший в режим скольжения автомобиль сбрасывает скорость менее эффективно. Коэффициент трения скольжения по сухому асфальту в полтора раза ниже, чем коэффициент трения покоя, а в случае мокрой брусчатки автомобиль замедляется в три раза хуже, чем до срыва.
«Бонусом» прилагается потеря управляемости: так как автомобиль движется как одно целое, крутить руль уже бессмысленно, от положения колёс направление его движения не изменится. В итоге получается опасный парадокс: хотя инстинкты водителя в критической ситуации требуют нажать на тормоз посильнее, в некоторых ситуациях такие действия могут привести к тому, что тормозить машина будет существенно медленнее.
Особенно опасно это на мокрой брусчатке, коэффициент трения скольжения по которой почти втрое ниже коэффициента трения покоя для неё же.
Именно это явление и предотвращает ABS.
Принцип действия ABS прост: специальные датчики фиксируют скорость колеса и нагрузку на него, предчувствуя момент, когда эта нагрузка превысит верхнюю границу трения покоя и произойдёт срыв. В этот момент они автоматически ослабляют давление в тормозной системе, снижая трение в системе колесо – приводной вал. Колесу снова становится выгоднее проворачиваться, чем скользить, и срыва в скольжение не происходит.
Это длится долю секунды, после чего ABS снова подключает тормозную систему, затем опять отключает её и так далее. Автомобиль как бы балансирует на грани срыва в скольжение, когда сила трения покоя максимальна, но не превышает критическое значение, что обеспечивает максимально эффективный сброс скорости.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍105❤6🔥2😱1🤩1
#простыевопросы: почему светит Солнце?
Простой ответ звучит так: Солнце светит потому, что представляет собой огромный раскалённый газовый шар.
Все нагретые тела светятся. Если вы поместите обычный гвоздь в пламя газовой плиты, то, нагревшись, он начнёт светиться красноватым светом. Точно по этой же причине светится и Солнце, только температура повыше: поверхность Солнца разогрета в среднем до 5800 градусов по Кельвину.
Разогревает же Солнце до этих температур энергия, выделяющаяся в результате реакций слияния ядер водорода, из которого Солнце состоит на 75 %, с образованием ядер гелия.
Кстати, говорят, что Луна не светится, а лишь отражает солнечный свет. Это и так, и не так одновременно. С одной стороны, видимый лунный свет - это, действительно, отражённый его поверхностью свет Солнца. С другой, сама Луна тоже генерирует тепловое излучение, как и то же Солнце. Только температура её поверхности сильно ниже, и поэтому это излучение очень слабое, да к тому же лежит в инфракрасном диапазоне. Ну и да, собственных источников подогрева у Луны нет, нагревает её тот же свет Солнца, так что с третьей стороны Луна, действительно, во всех смыслах всего лишь перенаправляет к нам часть энергии, так или иначе полученной ей от Солнца.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
Простой ответ звучит так: Солнце светит потому, что представляет собой огромный раскалённый газовый шар.
Все нагретые тела светятся. Если вы поместите обычный гвоздь в пламя газовой плиты, то, нагревшись, он начнёт светиться красноватым светом. Точно по этой же причине светится и Солнце, только температура повыше: поверхность Солнца разогрета в среднем до 5800 градусов по Кельвину.
Разогревает же Солнце до этих температур энергия, выделяющаяся в результате реакций слияния ядер водорода, из которого Солнце состоит на 75 %, с образованием ядер гелия.
Кстати, говорят, что Луна не светится, а лишь отражает солнечный свет. Это и так, и не так одновременно. С одной стороны, видимый лунный свет - это, действительно, отражённый его поверхностью свет Солнца. С другой, сама Луна тоже генерирует тепловое излучение, как и то же Солнце. Только температура её поверхности сильно ниже, и поэтому это излучение очень слабое, да к тому же лежит в инфракрасном диапазоне. Ну и да, собственных источников подогрева у Луны нет, нагревает её тот же свет Солнца, так что с третьей стороны Луна, действительно, во всех смыслах всего лишь перенаправляет к нам часть энергии, так или иначе полученной ей от Солнца.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍47🔥12😱1
Ну и ответ на нашу вчерашнюю задачку: кстати, радует, что многие ответили правильно, а многие из тех, кто ошиблись, верно уловили принцип.
Она решается довольно просто, но надо помнить две формулы из школьной тригонометрии:
1. sin(90-x)=сos(x)
2. sin²(x)+cos²(x)=1
Далее надо обратить внимание, что sin(89°)=sin(90-1), т.е. sin(89°)=cos(1°), а значит, сумма первого и предпоследнего членов ряда равна строго 1. То же самое будет для пары 2° и 88°, 3° и 87° и т.п.
Очевидно, что речь идёт о 44 парах чисел, в сумме дающих 1, т.е. 88 членов ряда в сумме дают 44.
Без пары у нас остаётся только два члена ряда: 45° и 90°. К счастью, значения их синусов нам хорошо известны: это, соответственно √2/2, что при возведении в квадрат даёт нам 1/2, и 1, которая при возведении в квадрат остаётся 1. Прибавляем эти числа к 44, получившимся от суммирования остальных членов ряда, получаем 45,5 - именно так звучит правильный ответ на вопрос задачи.
Она решается довольно просто, но надо помнить две формулы из школьной тригонометрии:
1. sin(90-x)=сos(x)
2. sin²(x)+cos²(x)=1
Далее надо обратить внимание, что sin(89°)=sin(90-1), т.е. sin(89°)=cos(1°), а значит, сумма первого и предпоследнего членов ряда равна строго 1. То же самое будет для пары 2° и 88°, 3° и 87° и т.п.
Очевидно, что речь идёт о 44 парах чисел, в сумме дающих 1, т.е. 88 членов ряда в сумме дают 44.
Без пары у нас остаётся только два члена ряда: 45° и 90°. К счастью, значения их синусов нам хорошо известны: это, соответственно √2/2, что при возведении в квадрат даёт нам 1/2, и 1, которая при возведении в квадрат остаётся 1. Прибавляем эти числа к 44, получившимся от суммирования остальных членов ряда, получаем 45,5 - именно так звучит правильный ответ на вопрос задачи.
👍58❤8😱3🤩2
Микрошквал - впечатляющее и грозное явление: на небольшом участке местности, диаметром иногда в сотни метров, вспыхивает настоящий тропический шторм с бурными осадками и сильнейшим ветром.
Мы не до конца понимаем природу микрошквалов, хотя знаем точно, как они происходят: со значительных высот вниз устремляются сильные потоки холодного воздуха. Обрушиваясь на расположенное под ними низкое дождевое облако, они вызывают бурную спонтанную конденсацию воды, что и приводит к сильному, но короткому (воды в облаке немного) дождю. Что же касается ветра, то это тот же самый нисходящий воздушный поток: доходя до поверхности земли, он как бы разбивается о неё, распространяясь в разные стороны подобно тому, как разбивается бьющая в землю с высоты струя воды.
Но откуда берутся эти самые нисходящие потоки и почему они носят столь локальный характер? Вот этого мы точно не знаем.
Есть несколько гипотез. Первая заключается в спонтанном замерзании переохлаждённой воды в верхних слоях облаков: образовавшаяся таким образом масса ледяной крупы обрушивается вниз, в более тёплые воздушные слои, охлаждая их. Другая версия – спонтанное испарение воды из дождевых облаков при их перемешивании со слоем более сухого воздуха (скажем, при движении грозового фронта в горизонтальном направлении под действием ветра): испарение поглощает тепловую энергию, охлаждая окружающий воздух, который как бы проваливается сквозь слои более тёплого.
Как бы там ни было, мы пока недостаточно знаем о микрошквалах, а жаль: эти явления (их ещё называют «небесными цунами» и «водяными бомбами») достаточно интенсивны, чтобы причинять большие беды. Они способы сбивать самолёты и топить корабли, а также разрушать целые населённые пункты. В качестве примера можно привести посёлок Амурский Алтайского края в июле 2013 года или аналогичное явление в Одессе в мае того же года.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
Мы не до конца понимаем природу микрошквалов, хотя знаем точно, как они происходят: со значительных высот вниз устремляются сильные потоки холодного воздуха. Обрушиваясь на расположенное под ними низкое дождевое облако, они вызывают бурную спонтанную конденсацию воды, что и приводит к сильному, но короткому (воды в облаке немного) дождю. Что же касается ветра, то это тот же самый нисходящий воздушный поток: доходя до поверхности земли, он как бы разбивается о неё, распространяясь в разные стороны подобно тому, как разбивается бьющая в землю с высоты струя воды.
Но откуда берутся эти самые нисходящие потоки и почему они носят столь локальный характер? Вот этого мы точно не знаем.
Есть несколько гипотез. Первая заключается в спонтанном замерзании переохлаждённой воды в верхних слоях облаков: образовавшаяся таким образом масса ледяной крупы обрушивается вниз, в более тёплые воздушные слои, охлаждая их. Другая версия – спонтанное испарение воды из дождевых облаков при их перемешивании со слоем более сухого воздуха (скажем, при движении грозового фронта в горизонтальном направлении под действием ветра): испарение поглощает тепловую энергию, охлаждая окружающий воздух, который как бы проваливается сквозь слои более тёплого.
Как бы там ни было, мы пока недостаточно знаем о микрошквалах, а жаль: эти явления (их ещё называют «небесными цунами» и «водяными бомбами») достаточно интенсивны, чтобы причинять большие беды. Они способы сбивать самолёты и топить корабли, а также разрушать целые населённые пункты. В качестве примера можно привести посёлок Амурский Алтайского края в июле 2013 года или аналогичное явление в Одессе в мае того же года.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍70😱2
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
Эти люди не сошли с ума и не притворяются: они действительно тушат вполне реальное пламя, просто... его не видно.
Дело в том, что в 70-80-х годах XX века в качестве топлива для гоночных болидов использовали разное экзотическое топливо - например, в знаменитых гонках IndyCar Series долгое время использовали топливо, состоящее из метанола.
Спирты вообще отличаются не слишком ярким пламенем, а у метанола оно особо блеклое: при дневном свете его практически не видно.
Вообще идея использовать в качестве топлива метанол была продиктована как раз соображениями безопасности: метаноловое пламя существенно менее горячее (потому-то оно и светится слабее) и его легко затушить. Однако невидимость метанолового пламени была проблемой: гонщики и обслуживающий персонал могли не заметить начинающийся пожар вовремя. Поэтому с 1997 года в топливо добавляют специальные присадки, "расцвечивающие" пламя.
А с 2005 году в топливах "индикаров" метанол заметили этанолом.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
Дело в том, что в 70-80-х годах XX века в качестве топлива для гоночных болидов использовали разное экзотическое топливо - например, в знаменитых гонках IndyCar Series долгое время использовали топливо, состоящее из метанола.
Спирты вообще отличаются не слишком ярким пламенем, а у метанола оно особо блеклое: при дневном свете его практически не видно.
Вообще идея использовать в качестве топлива метанол была продиктована как раз соображениями безопасности: метаноловое пламя существенно менее горячее (потому-то оно и светится слабее) и его легко затушить. Однако невидимость метанолового пламени была проблемой: гонщики и обслуживающий персонал могли не заметить начинающийся пожар вовремя. Поэтому с 1997 года в топливо добавляют специальные присадки, "расцвечивающие" пламя.
А с 2005 году в топливах "индикаров" метанол заметили этанолом.
Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍105🔥13