​​Известно, что одним из признаков начала грозы является резкая смена направления ветра. Как вариант, ветер на какое-то время вообще стихает, а затем начинает дуть в противоположном направлении. Почему так происходит?

Когда гроза далеко от нас, но приближается, ветер обычно дует оттуда, где находится грозовой фронт: именно с этим воздушным потоком "путешествует" гроза. Т.е. когда мы смотрим в сторону приближающейся грозы, ветер дует нам в лицо.

Однако когда грозовой фронт приближается, вступают в силу более локальные факторы, связанные с внутренней структурой самого грозового фронта.

Напомним, что гроза формируется вокруг так называемой конвективной ячейки - области, в которой нагретый приземный воздух быстро поднимается вверх, как бы "всплывая" в слое находящегося над ним более холодного (и тяжёлого) воздуха. На его место из прилегающих областей втягиваются новые воздушные массы: возникает ветер, дующий на уровне земли в сторону эпицентра грозы, т.е. когда мы смотрим на грозу, ветер дует нам в спину.

Факт резкой смены направления ветра указывает на то, что к нам приближается мощная грозовая ячейка, внутри которой происходит бурная конвекция, что чревато дождём, грозой и прочими неприятностями.

В случае особо мощных грозовых облаков (т.н. суперъячеек) возможно возникновение т.н. мезоциклона на расстоянии в несколько километров от эпицентра грозы. В таких мезоциклонах ветер дует не в сторону грозы или от неё, а по кругу (в северном полушарии - против часовой стрелки, в южном - по ней).

По ссылке можно поддержать канал и его автора, а ещё вы можете сделать это, подписавшись на закрытый платный канал "Физика для друзей"

Одним из основных методов поиска планет, вращающихся вокруг других звёзд, является т.н. транзитный, принцип которого поясняется на иллюстрации.

Проходя между звездой и земным наблюдателем, планета частично заслоняет её, из-за чего видимая яркость звезды немного уменьшается.

Важно понимать, что этот процесс носит строго периодический характер, что позволяет отличить уменьшение яркости из-за прохождения планет по звёздному диску от изменения яркости вследствие других причин.

Стоит добавить, что измерения требуют большой точности, ведь планеты малы по сравнению со звёздами (радиус Солнца, к примеру, в 109 раз больше радиуса Земли), и изменения яркости из-за прохождения планет обычно не слишком значительны.

Поддержать проект и его автора можно здесь. Кроме того, вы можете подписаться на платный канал "Физика для друзей".

​​Как умирают звёзды?

Источником энергии звёзд является реакция термоядерного синтеза, в ходе которой в звёздных ядрах более лёгкие элементы превращаются в более тяжёлые (водород в гелий, гелий в углерод, углерод в кислород и так далее). Рано или поздно топливо для этих реакций заканчивается, и звезда прекращает своё существование в качестве космического термоядерного реактора.

С прекращением термоядерных реакций внутренняя энергия звезды, а значит, и её давление падают, и звезда начинает сжиматься под действием собственной гравитации. Вопрос в том, где остановится этот процесс, и зависит это от массы звезды "при жизни".

Звёзды с массой порядка 10 солнечных и ниже (включая и само Солнце) станут белыми карликами: горячими, маленькими и очень плотными каплями вещества. Солнце, к примеру, на этапе превращения в белый карлик сожмётся примерно до размеров Земли и разогреется до 15-20 тысяч градусов (сейчас на поверхности Солнца составляет порядка 6 тысяч градусов). Благодаря этому белые карлики светят достаточно ярким белым и бело-голубым светом. Но так как размеры их крайне малы, испускаемый ими световой поток весьма невелик.

Больше ничего особо интересного с белыми карликами не происходит: они продолжают медленно излучать в пространство накопленную за время жизни энергию, медленно остывая, чтобы однажды остыть совсем, превратившись в чёрный карлик - погасший уголёк звезды. Процесс этот для звезды с размерами порядка размеров Солнца займёт порядка 10 триллионов лет. Так как Вселенная существует лишь около 14 миллиардов лет, пока что чёрных карликов в ней, вероятнее всего, нет.

Звёздам, обладающим массами в 10-30 солнечных суждено сжаться ещё сильнее, став нейтронными звёздами. Характерный размер нейтронной звезды составляет 10-20 километров - размеры города! Масса чайной ложки вещества, из которого состоит нейтронная звезда, составляет порядка 1 миллиарда тонн. Температура поверхности нейтронной звезды составляет порядка миллиона градусов - это в 166 раз горячее Солнца!

Из-за столь высоких температур нейтронные звёзды почти не излучают видимый свет - впрочем, благодаря более чем скромным размерам, они и так излучали бы его немного. Короче, нейтронную звезду невооружённым глазом не разглядеть в принципе.

Ещё более массивные звёзды, масса которых превышает 30 солнечных, коллапсируют в нечто ещё более необычное. Мы пока не знаем, во что именно, но знаем, что это что-то достаточно плотно для того, чтобы формировать гравитационное поле достаточно сильное, чтобы ловить и удерживать даже свет. Образуется чёрная дыра.

Стоит добавить, что превращение в нейтронные звёзды и чёрные дыры сопровождается бурным выделением энергии, которое мы наблюдаем как вспышки сверхновых.

А ещё более массивные (порядка 130-150 масс Солнца) звёзды, вероятно, даже не доживают до исчерпания запасов своего термоядерного топлива: судя по расчётам, они гибнут раньше, превращаясь в т.н. парно-нестабильные сверхновые, без остатка рассеиваясь по окружающему космосу.

Поддержать проект и его автора можно здесь. Кроме того, вы можете подписаться на платный канал "Физика для друзей".

Отличная задачка из знаменитого сборника "Знаете ли вы физику?" от не менее знаменитого Якова Перельмана: какая из двух лодок, изображённых на картинке, будет двигаться быстрее?

Итак, ответ на задачку выше 👆. Как видно, большая часть людей ответили правильно, сказав, что быстрее будет плыть первая лодка, приводимая в движение лишь реактивной струей из мехов.

Действительно, на обеих лодках источником движения является мускульная сила человека, преобразуемая в поток воздуха, создающий реактивную струю и передающей лодке определённую энергию и импульс. Причём (если мы полагаем мускульную силу обоих "гребцов" равной) эти энергия и импульс равны и направлены в разные стороны. Т.е. если бы на второй лодке вообще не было никаких приспособлений, то она плыла бы с той же скоростью, что и первая, но кормой вперёд.

При этом во второй лодке часть энергии, сообщаемой "гребцом" реактивной струе из мехов, потом преобразуется энергию вращательного движения винта и возникает тяга, толкающая лодку вперёд. В идеальном случае, когда потерями можно пренебречь, винту передаётся вся энергия струи, т.е. опосредованно вся мощность мышц "гребца". Однако даже в этом случае этой энергии хватит лишь на то, чтобы уравновесить энергию и импульс, который лодке придаёт реактивная струя, и лодка просто останется на месте.

Кстати, отличный научный канал GetAClass, разбирая эту задачу, усомнился в этом выводе вот в этом видео, где авторы утверждают, что такие рассуждения не вполне корректны из-за наличия винта и трансмиссии, которые делают систему незамкнутой. Вынужден не согласиться: система незамкнута априори из-за контакта лодки с поверхностью водоёма. Да и сам по себе факт незамкнутости тут ни на что не влияет, рассуждения можно ограничить законами сохранения энергии/импульса. По существу для того, чтобы лодка всё-таки двигалась вперёд, винт должен передавать ей большую энергию, чем реактивная струя. Но взять эту энергию винту попросту неоткуда: именно энергия струи является для него единственным их источником.

Пепельный свет - явление, когда во время неполной Луны даже неосвещённая прямыми солнечными лучами часть лунного диска всё равно испускает слабое свечение и может быть видна.

Источником света является всё тот же свет Солнца (других источников света в Солнечной системе вообще немного): его лучи достигают Земли, отражаются от земной атмосферы, освещают Луну, отражаются от её поверхности и возвращаются на Землю. Земля вообще отражает солнечный свет гораздо (втрое) лучше Луны, и поэтому выглядит с Луны гораздо ярче, чем Луна с Земли.

Яркость пепельного света зависит от состояния земной атмосферы: например, мощная сезонная циклоническая деятельность в Атлантике и Тихом океане увеличивает "отражательную способность" Земли, и делают пепельный свет ярче.

Поддержать проект и его автора можно здесь. Кроме того, вы можете подписаться на платный канал "Физика для друзей".

Друзья! У телеграмного сервиса сбора донатов какой-то технический сбой: после списания платежа за подписку на закрытый платный канал часть людей почему-то автоматом отписывает и просит подписаться заново (т.е. ещё за один евро, нечестно как-то).

Написал в поддержку, признали наличие проблемы, предлагают "пострадавшим" обращаться к ним за её решением напрямую.

Надеюсь, они починят, а то как-то некрасиво получается)

Дымовые кольца - завораживающее зрелище: если обычная дымная струя в воздухе распространяется на сравнительно небольшое расстояние, то дымный вихрь способен путешествовать весьма далеко, и даже сохранять свою форму, огибая препятствия.

Если точнее, дым тут не причём: он просто позволяет визуализировать движение воздушного потока. Кольцевые вихри могут существовать (и существуют!) и в чистом воздухе, просто нам они не видны.

Для образования кольца смешанный с дымом воздух необходимо порционно выталкивать из некоего объёма (ёмкости). Важно, чтобы дым выходил именно отдельными "пакетами", а не сплошной струёй, и при этом делал это с определённой скоростью.

Воздух с дымом обладает большей скоростью, чем чистый воздух, а значит, обладает меньшим давлением (закон Бернулли). Из-за этого позади движущего кольца создаётся область пониженного давления, куда втягивается воздух из окружающей среды: за счёт этого осуществляется "подпитка" кольца наружным воздухом.

С другой стороны, на границе чистого и задымленного воздуха вязкое трение закручивает задымленный воздух в вихри (по механизму т.н. неустойчивости Кельвина-Гельмгольца). Внутри вихря скорость движения воздуха ещё выше, чем снаружи (на оси кольца), а значит, давление ещё меньше. В результате воздух, находящийся на оси кольца, склонен втягиваться внутрь вихря.

Кроме того, из-за того, что давление воздуха снаружи кольца выше, чем внутри, окружающий воздух склонен "обжимать" кольцо, помогая ему поддерживать форму.

Поддержать проект и его автора можно здесь. Кроме того, вы можете подписаться на платный канал "Физика для друзей".

Медузы - не единственные животные, активно использующие законы физики для экономии энергии. Думаю, вы часто видели, как птицы подолгу парят низко-низко над поверхностью воды, но вряд ли задумывались, зачем они так делают.

Логично предположить, что они поступают так, чтобы высматривать рыбу, и это отчасти правда, но только отчасти. На самом деле лететь так низко для этого не обязательно, но полёт на такой высоте позволяет птицам существенно экономить силы за счёт использования т.н. экранного эффекта.

Мы о нём уже говорили: под крылом низко летящего летательного аппарата или птицы формируется как бы воздушная подушка "спрессованного" воздуха с повышенным давлением, что обеспечивает крылу большую подъёмную силу при той же скорости - или такую же подъёмную силу, но при меньших скоростях.

Таким образом, летя на низкой высоте, можно экономить затраты энергии - будь то мощность двигателя или мускульные усилия птицы. Уже давно обсуждается идея создания специальных летательных аппаратов - полусамолётов-полукораблей, которые будут парить над самой поверхностью воды. Правда, пока что мы так и не создали использующие экранный эффект аппараты, применяемые на практике.

А вот живая природа пользуется эффектом экрана уже по крайней мере миллионы лет! В том числе и благодаря экранному эффекту морские птицы, например, те же альбатросы, способны проводить в воздухе неимоверно долгое время и даже спать в полёте!

Да-да, альбатрос на картинке знает физику и использует её; будь как альбатрос!)))

Поддержать проект и его автора можно здесь. Кроме того, вы можете подписаться на платный канал "Физика для друзей".

Тут мне справедливо указывают, что мысль в предыдущем посте сформулирована не вполне верно: экранопланы, использующие эффект увеличения подъёмной силы крыла при полёте над поверхностью воды, создавались и создаются. Самым впечатляющим проектом такого рода был, пожалуй, советский "Каспийский монстр" - экраноплан "Лунь" (на картинке)

Однако ни один спроектированный и даже созданный "в железе" экраноплан не пошёл в серию и не получил практического использования по причинам, изложенным здесь.

Материя и энергия, частицы и волны, вещество и поле - в современной физике между всеми этими понятиями отсутствует строгая граница.

Во-первых, по знаменитой эйнштейновской формуле Е=mc² каждое тело обладает энергией просто вследствие того, что у него есть масса. И более того: энергия и масса в принципе являются в некотором смысле двумя сторонами одной медали и способны достаточно легко переходить в друг друга. Так, в сильных полях (электромагнитном, гравитационном) активно идёт процесс спонтанного рождения пар частица-античастица, в ходе которого энергия поля превращается в массу. И наоборот: при аннигиляции пары материя переходит в энергию. Да и не только при ней: многие элементарные частицы склонны распадаться на другие частицы с уменьшением совокупной массы системы и переходом её в энергию.

Что же касается полей и частиц, то здесь тоже не всё так однозначно: так, в квантовой физике любое взаимодействие частицы с полем происходит последством обмена другими частицами - квантами этого самого поля. Так, квантом электромагнитного поля является фотон, т.е. электромагнитное взаимодействие осуществляется путём испускания и поглощения фотонов участвующими в нём частицами. С другой стороны, источником этого самого поля тоже являются частицы, имеющие соответствующий заряд.

Да и вообще понятия "частица" и "волна" в квантовой физике трактуются не так буквально, как мы к тому привыкли: принцип корпускулярно-волнового дуализма часто трактуют как утверждение, что тот же фотон или, скажем, электрон являются и волной, и частицей одновременно. Мы уже писали, что на самом деле ни частиц, ни волн как таковых нет, а есть нечто третье, чему у нас нет названия. И вот это третье иногда проявляет себя как волна, а иногда как частица.

Всё это кажется сложным, парадоксальным и запутанным, но физиков эти вещи на самом деле не волнуют: у них есть универсальный язык - математика, и там никакой путаницы не возникает.

Поддержать проект и его автора можно здесь. Кроме того, вы можете подписаться на платный канал "Физика для друзей".

#простыевопросы: почему ветер кажется нам холодным?

Температура ветрового потока, вообще говоря, равна температуре окружающего воздуха. Тем не менее, когда дует ветер, мы ощущаем, что нам заметно прохладнее, чем когда ветра нет. Почему так происходит?

Всё дело в том, что наше тело, как правило, теплее окружающей среды. В безветренную погоду оно несколько прогревает прилегающий к нему слой воздуха, который в дальнейшем выступает своего рода теплоизолятором (воздух проводит тепло довольно плохо) и несколько защищает нас от дальнейшего охлаждения как эдакий невидимый плащ.

Но ветер сдувает этот воздушный плащ, и мы оказываемся наедине с воздухом обычной температуры.

Стоит добавить, что пот с нашей кожи также испаряется именно в прилегающий к телу воздушный слой, который таким образом оказывается насыщен влагой сильнее, чем воздух вообще. Это затрудняет испарение с тела новых порций пота и, соответственно, усложняет охлаждение организма таким образом. Ветер, сдувающий "пропотевший" слой воздуха, восстанавливает нормальное испарение и способствует охлаждению.

По этой причине "ветровое замерзание" - особенность лишь теплокровных организмов. Существа, имеющие ту же температуру, что и окружающая среда (насекомые, земноводные и пресмыкающиеся, моллюски) ощущают ту же температуру и в жару, и в холод.

Поддержать проект и его автора можно здесь. Кроме того, вы можете подписаться на платный канал "Физика для друзей".