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

Бот для связи с автором: @physics_callback_free_bot
Download Telegram
Ну и по традиции небольшая задачка на размять мозг)))
👍19😱8
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.
👍588😱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.
👍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.
👍105🔥13
#простыевопросы: почему звёзды мерцают, а планеты светят ровным светом?

Начнём с ответа на первый вопрос. Звёзды мерцают потому, что для того, чтобы попасть нам в глаз, им надо преодолеть толстый слой земной атмосферы, в котором свет претерпевает преломление, рассеяние и поглощение (рефракцию). При этом атмосфера неспокойна: в ней есть различие воздушные течения, восходящие, нисходящие и турбулентные потоки, попросту флуктуации плотности. Поэтому в каждое мгновение от одной и той же звезды до нас доходит немножко разное количество света (а из-за дисперсии, т.е. склонности атмосферы по разному преломлять световые волны различных длин, иногда может меняться и сам свет звезды).

Следует отметить, что эти отклонения носят случайный характер: иногда атмосфера рассеивает и поглощает свет чуть слабее, иногда - чуть сильнее, чем "в среднем по больнице".

Свет планет тоже претерпевает ослабление атмосферой. Однако планеты, хотя и гораздо меньше звёзд, всё-таки куда ближе к нам. Из-за этого планеты хоть и видятся нам очень маленькими, их видимый угловой размер достаточно велик для того, чтобы наш глаз уже не считал их точечным источником света (звёзды видятся точками даже в самые мощные телескопы). Это означает, что наш глаз в каждый момент времени видит свет, испущенный разными частями планетного диска и, соответственно, пришедший к нам по различному пути через атмосферу. И если из-за атмосферной рефракции часть этих лучей рассеивается сильнее среднего значения, то другая в то же самое время чисто статистически рассеивается слабее, и общее количество света, приходящее нам в глаз, остаётся примерно одинаковым - мерцания не наблюдается.

Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍89🔥6🤩1
Какие элементы являются самыми распространёнными во Вселенной?

Вещество Вселенной на 77 % состоит из водорода. Причины этого понятны: водород - самый простой из возможных атомов, ядро его состоит из одного-единственного протона. Именно в таком виде образовалась большая часть материи непосредственно после Большого Взрыва (т.н. первичный нуклеосинтез). Именно в такой форме большая её часть существует и до сих пор.

Вторым по распространённости является второй элемент таблицы Менделеева - гелий: он же является вторым по простоте, хотя уже куда сложнее водорода: у него два протона, кроме того, в его ядре имеются два протона. Тем не менее, большая часть имеющегося во Вселенной гелия, а это примерно 20 % её вещества по массе, также образовалась в ходе Большого взрыва. Впрочем, некоторое количество этого гелия, видимо, было произведено в недрах звёзд, как это происходит внутри нашего Солнца в результате слияния ядер атомов водорода. Стоит добавить, что синтез гелия из водорода является главным источником энергии для подавляющего (порядка 80 %) числа звёзд на протяжении большей (около 90 %) части их жизни.

Другие, более поздние элементы, видимо, в ходе первичного нуклеосинтеза практически не образовывались и "выплавляются" в основном в термоядерных топках звёзд. Например, когда в нашем Солнце закончится водород, оно "переключится" на гелий: два ядра атома гелия "склеиваются" с образованием атома бериллия, который в большинстве случаев присоединяет ещё одно ядро гелия, образуя углерод. Углерод, в свою очередь, с высокой долей вероятности поглощает ещё один атом гелия, превратившись в кислород. Кроме того, к ядру углерода может присоединиться и атом водорода, в результате чего получится азот.

Именно эти три элемента - углерод, азот, кислород - по распространённости идут сразу после водорода и гелия: на них приходится примерно 0,3, 0,8 и 0,1 процент массы химических элементов Вселенной, соответственно.

Соответственно, химические вещества, которые можно составить из водорода, углерода, кислорода и азота являются самыми распространёнными химическими соединениями в космосе: это такие вещества, как вода, углекислый газ, метан (CH4), аммиак (NH3). В космосе встречаются также и соединения, на Земле не встречающиеся, такие как, к примеру, диуглерод С2, который может существовать лишь в космосе - при низких давлениях и под действием жёсткого излучения. В земных условиях диуглерод существует лишь краткие мгновения – например, в пламени электросварочной дуги.

Химические элементы, лежащие между гелием и углеродом (литий, бериллий, бор) во Вселенной довольно редки: синтез химических элементов в звёздах практически обходит их стороной. Единственный источник их образования – облучение тех же атомов углерода, кислорода и азота высокоэнергетическим космическим излучением, которое как бы «откалывает» от них кусочки, превращая в более лёгкие элементы.

Следующим по распространённости элементом во Вселенной после троицы углерод-кислород-азот является железо: его в ней содержится около 0,1 %. Причина в том, что железо является «конечным пунктом» цепочки термоядерных превращений в звёздных недрах: при «склеивании» ядер атомов железа между собой (или при присоединении к ним других ядер) энергия уже не выделяется, а поглощается. Дальше «железного предела» реакции термоядерного синтеза сами по себе просто не идут.

Далее по распространённости идут элементы, лежащие в цепочке звёздных ядерных превращений между кислородом и железом. В порядке убывания это неон, кремний, магний, сера, аргон, кальций, натрий, хром и марганец. Все эти элементы также образуются в ходе различных ядерных превращений в недрах звёзд на различных этапах их излучения.

Наконец, элементы тяжелее железа встречаются ещё реже: они образуются в результате процессов, характеризующихся бурным выделением энергии, таких как взрывы сверхновых звёзд и тому подобного.

На картинке - сравнение распространённости химических элементов во Вселенной.

Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍99🔥4
#простыевопросы: как образуются сосульки?

Сосульки - наледь, образующаяся чаще всего на краю крыш в результате последовательного таяния и замерзания воды.

Лучшие условия для образования сосулек - ясный солнечный день после сильного снегопада при температуре воздуха немного ниже нуля.

Снег, лежащий на скатах крыш, нагревается солнцем и тает. Образовавшаяся талая вода пытается стекать с крыши. Причём стекает она не абы как, а по своеобразным "руслам", которые прокладывает в снежной массе.

Покидая нагретую солнцем зону, вода снова оказывается в условиях минусовых температур и частично замерзает, образуя корку наледи. Но ведь на основной крыше вода продолжает таять и стекать вниз! Новые порции воды текут уже по наледи и, замерзая, наращивают её - причём не равномерно, а по продолжениям линий "русел" стока воды - так и образуются сосульки.

Иногда сосульки могут указывать и на плохую теплоизоляцию крыши: она может быть существенно теплее окружающего воздуха ещё и потому, что нагревается от тёплого воздуха внутри помещения.

Предотвратить образование сосулек можно, предусмотрев систему подогрева краёв крыши: тогда вода будет беспрепятственно стекать с неё, а замерзать будет уже на земле.
👍66
Какая температура на Луне?

Луна может быть одновременно и очень жарким, и весьма прохладным местом. Всё дело в том, плотность атмосферы Луны примерно в миллиард раз меньше, чем у земной атмосферы на уровне моря. Такая тонкая атмосфера почти никак не сдерживает солнечное излучение, поэтому когда Солнце находится над горизонтом Луны, её поверхность быстро прогревается, а когда оно заходит - так же быстро охлаждается.

Кстати, лунные сутки длятся почти 27 земных дней, так что дневной нагрев и ночное охлаждение заходят достаточно далеко: днём температура на Луне может достигать +127 градусов по Цельсию, ночью же она падает до -173.

Да, кстати, атмосфера Луны состоит преимущественно из водорода с небольшой примесью гелия, неона и аргона - инернтных газов, которые не смогли связаться в некие твёрдые соединения.

Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍95🔥111
Красивая голубая туманность Sh-308 известна как "Голова Дельфина". Туманность представляет из себя облако ионизированного водорода, ранее бывшего частью звезды EZ Большого Пса, видной в центре туманности. EZ Большого Пса расположена в 6000 световых лет от нас переживает финальный этап своего развития: термоядерные реакции в её недрах набрали такую мощность, что гравитация звезды уже не может удерживать её внешние слои от выдувания в окружающее пространство. Именно этот покинувший "кипящую" звезду газ и образовал "Голову дельфина".

Кстати, в самое ближайшее время EZ Большого Пса, вероятно, погибнет во вспышке сверхновой, которая уничтожит и туманность Sh-308. Так что ловите момент: полюбоваться "Головой дельфина" мы сможем ещё всего лишь каких-то 1-2 миллиона лет.

Звезда на краю туманности (Омикрон Большого Пса) на самом деле куда меньше и тусклее EZ Большого Пса, а более яркой выглядит потому, что расположена существенно ближе - до неё около 1300 световых лет.

Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут
👍723🔥1🤩1
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
Большое спасибо всем, кто поддерживает наш канал (сделать это можно здесь) либо же подписавшись на Patreon автора канала тут.

Ну а если у вас есть "Вконтакте", то вы возможно захотите подписаться на нашу группу в этой соцсети.

Ещё раз спасибо, что остаётесь с нами, и в благодарность - небольшой лайфхак: как открыть бутылку вина без штопора, но с помощью знаний физики и утюжка для волос)))
👍72🔥15🤩53
#простые_вопросы: как образуется радуга?

По сути, радуга – это отражение Солнца в каплях дождя: оно возникает, когда Солнце, наблюдатель и дождевая завеса (или, вообще говоря, любое облако дождевых капель) оказываются на одной линии.

Будь вместо дождевой пелены плоский цельный экран, мы бы наблюдали просто светлое пятнышко. А характерная радужная дуга формируется из-за того, что солнечный свет не просто отражается от дождевых капель, а претерпевает серию актов преломления и отражения, из-за которых его лучи существенно отклоняются от изначального направления.

Сначала световой луч, падающий на каплю, преломляется на поверхности воздух-капля, затем отражается от противоположной стенки капли, а затем претерпевает ещё одно преломление на границе капля-воздух. В результате луч выходит из капли под некоторым углом к изначальному направлению своего распространения. И хотя этот угол меняется в зависимости от того, как именно луч падает на каждую конкретную каплю, большая часть солнечных лучей отклоняется от изначального направления на угол в 42 градуса.

Соответственно, свет, который отражается от капель, находящихся непосредственно на линии Солнце-наблюдатель-водяная пелена в глаз наблюдателя не попадает. Зато для него становится виден свет, преломляемый и отражаемый дождевыми каплями в стороне от этой линии – а точнее, на угловом расстоянии в 42 градуса дуги. А точнее, от всех точек дождевой пелены, расположенных на расстоянии в 42 градуса дуги от линии солнце-наблюдатель-водяные капли.

Поэтому на самом деле радуга – это не дуга, а круг. Просто часть этого круга в большинстве случаев оказывается под землёй. А вот если наблюдатель находится на высокой горе или на борту самолёта, то можно видеть и полную кольцевую радугу (именно она показана на иллюстрации к посту)

Что же касается, собственно, радужного эффекта, то это классический пример разложения солнечного света в спектр, который объясняется тем, что угол преломления света на границе воздух-вода и вода-воздух меняется в зависимости от длины волны: сине-фиолетовые части спектра преломляются слабее (и поэтому в радуге они расположены ближе к центру дуги), а красно-оранжевые – сильнее, и поэтому они располагаются снаружи.

Кстати, бывает и двойная радуга: её образуют световые лучи, отразившиеся внутри дождевой капли не один, а два раза. Такие радуги обычно менее яркие, и увидеть их можно реже, чем обычные одинарные. Угловой размер второй радуги составляет в среднем 53 градуса.

Радугу следует отличать от похожих по природе явлений, таких как гало, венцы и тому подобное: радуга возникает именно в отражённом солнечном свете (т.е. когда Солнце находится у вас за спиной) и именно в водяных каплях (т.е. когда на улице относительно тепло). Тогда как те же гало обычно возникают в прямом свете (Солнце находится с той же стороны небосвода, что и явление) и в морозную погоду, так как тут «работают» не водяные капли, а кристаллики льда.

Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут
👍77🔥2
Стандартные кристаллы льда имеют форму шестигранной призмы: именно поэтому снежинки имеют в своей основе шестиугольную форму.

Всего же учёные знают 21 вид кристаллических решёток льда, образующихся в различных условиях.

Привычный нам лёд - это т.н. лёд-1г (г - от слова "гексагональный"). Вторым по распространённости является лёд-1к (вторая картинка) имеющий кристаллы кубической формы: такой лёд возникает при температурах порядка -130 градусах Цельсия и встречается, например, в верхних слоях атмосферы.

Другие виды льда на земле не встречаются, но их получают в лабораториях, также они могут существовать в космосе и на других планетах. Например, на втором рисунке изображён лёд-6 с тетрагональными кристаллами; для его образования нужны температуры порядка 3 градусов мороза, но огромные давления (порядка 10 000 атмосфер). А четвёртый рисунок - это лёд-16, возникающий при температурах порядка -130 градусов и при практически нулевом давлении (такой, вероятно, можно найти, к примеру, на Луне).

Помочь проекту
👍95🔥4
#простыевопросы: что такое огонь и почему он светится?

Пламя - это, по большому счёту, смесь газов (обычного воздуха, а также газообразных продуктов горения, включая водяные пары, углекислый и угарный газы), нагретая до высоких температур за счёт энергии, высвобождающейся при химических реакциях, чаще всего - окислении.

Температура - это проявление на макроскопическим уровне такого явления, как тепловое движение молекул и атомов вещества: чем быстрее движутся атомы и молекулы, тем более горячим кажется нам вещество, которое из них состоит.

В пламени молекулы движутся столь быстро, что при соударениях друг с другом раскалываются на составные части - ионы. На это тратится часть кинетической энергии их движения. Впоследствии "осколки" молекул соединяются (этот процесс называют рекомбинацией), и такая же энергия, которая была затрачена при их раскалывании, выделяется в окружающую среду - в том числе в виде электромагнитного излучения. Поэтому пламя светится.

Кстати, часть электромагнитного излучения выделяется в невидимой нашему глазу инфракрасной области. Мы не можем его наблюдать, но ощущаем, так как оно переносит тепловую энергию. Именно поэтому мы ощущаем тепло, сидя, к примеру, у костра.

Кстати о кострах. Механика их свечения сильно отличается от изложенной выше. Дело в том, что пламя костра (или, скажем, свечи) не является чистым. Оно сильно загрязнено твёрдыми частицами - частичками пепла, сажи и тому подобного. Эти частички тоже нагреваются до высоких температур и начинают светиться благодаря т.н. тепловому излучению. Красновато-оранжевый и жёлтый цвет пламени костра или свечи определяется в основном именно этим процессом.

Кстати, красноватое или жёлтое пламя газовой плиты обычно возникает тогда, когда газовая магистраль загрязнена посторонними частицами - пылью и т.п. Ток газа увлекает эти частицы и приносит их в конфорку, а оттуда - и в видимое нами пламя.

На картинке - цвета горения "чистого" пламени при сжигании различных веществ.

Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍77👏1
#простыевопросы: что такое магнитные бури и как их прогнозируют?

2 и 3 февраля Землю ожидают магнитные бури, и это отличный повод поговорить о том, что это такое и как они получаются.

Как следует из названия, магнитные бури - это возмущения магнитного поля Земли, но эта фраза не слишком понятна и требует пояснений.

Каждую секунду Землю обдувает т.н. солнечным ветром - мощным потоком заряженных частиц, излучаемых нашим Солнцем. К счастью, у Земли имеется магнитное поле, которое взаимодействует с этими частицами и отклоняет их от первоначального направления движения. Этот магнитный щит эффективно защищает Землю от солнечной радиации, и во многом благодаря нему на Земле смогла возникнуть и развиться жизнь.

Но солнечный ветер "дует" не всегда одинаково: иногда на Солнце происходят мощные вспышки, в ходе которых в окружающее пространство извергаются куда большие объёмы вещества, чем обычно. Когда (и если!) эти космические вихри долетают до Земли, магнитному полю приходится "напрячься", чтобы их отразить.

Слышали когда-нибудь, как "стонет" не очень прочный дом под порывами сильного ветра? Во время магнитной бури происходит то же самое, но только не со звуковыми, а с электромагнитными колебаниям.

Если "грохот" магнитной бури будет достаточно силён, то он будет способен заглушить радиосвязь, создавать помехи работе электронных устройств и сетей и делать прочие плохие вещи. Так, в 1859 году сверхсильная магнитная буря вывела из строя тогда ещё телеграфную связь по всей Европе и Америке. К счастью, по оценкам учёных, бури такой силы происходят лишь примерно раз в 500 лет.

Как же предсказывают магнитные бури и смогут ли учёные предупредить нас, если нам будет грозить что-то в этом смысле по-настоящему разрушительное? Смогут; но не очень заблаговременно.

Предсказывать солнечные вспышки с приемлемой точностью мы, к сожалению, пока не умеем - мы способны их только наблюдать и фиксировать, а также предсказывать, ударит ли та или иная вспышка по Земле или пройдёт мимо. От момента регистрации вспышки до момента, когда выброшенное вещество долетит до Земли, проходит около двух суток. Вот в этих пределах мы можем предсказывать магнитные бури с достаточно большой точностью. Но - не более того.

На иллюстрации к посту - та самая вспышка на Солнце в ночь с 31 января на 1 февраля.

Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍93🔥83😱2
Серебристые облака - одно из самых красивых атмосферных явлений: лёгкая мерцающая серебристая дымка, которая часто бывает видна в средних широтах в конце весны и начале лета до восхода и после заката солнца.

Серебристые облака - рассеянные в воздухе кристаллики водяного льда, а их свечение объясняется тем, что их подсвечивает находящееся за горизонтом солнце: с высоты наземного наблюдателя его не видно, но вот серебристые облака, располагающиеся на высоте порядка 80 километров над Землёй, его "видят": улавливают и рассеивают его свет.

На этой высоте царят температуры порядка -150 градусов Цельсия и ниже, так что вполне понятно, почему водяной пар там превращается в лёд. Однако как именно этот самый водяной пар туда попадает, учёным не вполне ясно: обычные облака, образующиеся в результате конвекции, не встречаются выше 15 км.

К сожалению, изучать серебристые облака не просто: метеорологические зонды на такую высоту не залетают, а метеорологические спутники туда не опускаются. Поэтому пока что учёным остаётся лишь обсуждать разные гипотезы о природе попадания воды на столь большие высоты. Изначально возникновение серебристых облаков связывали с вулканической деятельностью: дескать, извержения способны "забрасывать" водяной пар достаточно высоко, после чего он замерзает и переносится мощными (100-300 метров в секунду) ветрами стратосферы на значительные расстояния. Однако позже учёные установили, что прямой связи между извержениями и появлением серебристых облаков нет.

Другие гипотезы связывают появление серебристых облаков с мощными восходящими потоками в верхних слоях атмосферы на границе т.н. полярной климатической ячейки и климатической ячейки средних широт (т.н. ячейки Ферреля), но и их ряд исследователей считает неудовлетворительными: они утверждают, что эти потоки недостаточно мощны, чтобы забросить влажные воздушные массы настолько высоко.

Ряд гипотез придаёт серебристым облакам космическое происхождение: по одной из них, лёд и/или водяной пар попадает в атмосферу с кометами или метеоритами, включая микроскопические, невидимые с поверхности земли в обычных условиях.

А французский учёный де Турвиль в конце 60-х высказал предположение, что вода, необходимая для образования серебристых облаков, образуется прямо "на месте": в результате слияния водорода солнечного ветра с кислородом земной атмосферы.

В общем, мы пока не знаем точно, как оно работает, но можно точно сказать, что это очень красиво!

Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍887🔥6
Африка разваливается на части!

В 2018 году на шоссе Найроби-Нарак в Кении образовалась огромная трещина, которая с тех пор стала только больше. Прогнозы учёных неутешительны: со временем трещина будет только расти, пока не отколет от африканского континента значительный кусок, включающий территорию Сомали, а также части территории Кении, Эфиопии, Танзании и Мозамбика.

По прогнозам учёных, случится это примерно через 300 миллионов лет. Нечто подобное, кстати, в своё время привело к образованию острова Мадагаскар, а ранее по схожему сценарию разошлись Африка и Южная Америка.

Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍98🔥8🤔8🤩3👎1
Специальная теория относительности Эйнштейна – это, на самом деле, жутко простая штука.

По сути, эта теория является переосмыслением обычной классической механики с учётом постулата об инвариантности скорости света, т.е. того факта, что скорость света, испущенного источником, никак не зависит от скорости этого источника относительно наблюдателя.

На самом деле это довольно странно.

Мы привыкли, что когда мы, к примеру, бросаем камень из едущего авто, скорости камня и автомобиля с точки зрения неподвижного наблюдателя складываются: если мы бросаем камень по ходу авто, камень будет лететь быстрее, если против – медленнее. Можно даже подобрать скорости так, что камень с точки зрения неподвижного наблюдателя тоже будет неподвижен.

Но со светом это не так. Если мы будем светить фонариком из того же автомобиля (или, скажем, с борта летящего с огромной скоростью космического корабля), скорость испущенного этим фонариком света никак не будет зависеть от нашей собственной скорости и всегда будет одинаковой (примерно 300 тысяч километров в секунду).

Наблюдения, указывающие на этот факт, известны с XIX века. Действительно, астрономам к тому моменту уже были достаточно хорошо известны такие объекты, как двойные звёздные системы, представлявшие собой звёзды, вращающиеся друг вокруг друга, или вокруг некоего общего центра масс.

Если бы преобразования Галилея работали для скорости света, то получалось бы, что эта скорость должна была бы быть различной в зависимости от того, движется ли данная звезда в своём вращении в сторону наблюдателя или в противоположную. То есть, в один момент свет, испущенный звездой, должен был бы двигаться в сторону наблюдателя ощутимо быстрее, а в другой – значительно медленнее. И была бы вполне возможна ситуация, когда «быстрый» свет, испущенный в более ранний момент времени, догнал или даже перегнал бы более «медленный» свет, испущенный позже.

В этом случае двойные звёзды с Земли выглядели бы достаточно странно: например, в некоторых условиях мы могли бы наблюдать два изображения такой звезды одновременно (созданные «более ранним и быстрым» и «более поздним и медленным» светом). Но на практике мы ни с чем таким не сталкиваемся.

Впоследствии факт постоянства скорости света в вакууме был проверен множеством прямых и косвенных экспериментов и в настоящее время считается неоспоримо доказанным.

Точнее, на самом деле речь идёт о не совсем о скорости света, пусть даже и в вакууме. По сути в теории относительности речь идёт о некоей максимально возможной скорости движения любых тел, которая достижима в нашей Вселенной. Свет перемещается именно с такой скоростью: так как его частицы, фотоны, не имеют массы, двигаться медленнее они просто не могут. А так как и быстрее они двигаться тоже не могут (ибо максимально возможная скорость же достигнута), то получается, что скорость фотонов, таки да, никак не зависит от системы отсчёта: она может быть такой и только такой.

Однако приняв (под давлением доказательств) факт инвариантности скорости света, физики столкнулись с рядом необъяснимых проблем и парадоксов. И Специальная теория относительности и была построена для того, чтобы создать непротиворечивую физику при условии постоянства скорости света. Что это были за парадоксы и как именно Эйнштейн предложил их разрешать – в следующих материалах.

Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.
👍98🔥11🤯6🥰1