31415RAT

31415RAT

15-ти летний школьник, пишущий про всякую "научную дребедень".
Пикабушник
поставил 97 плюсов и 0 минусов
отредактировал 0 постов
проголосовал за 0 редактирований
9790 рейтинг 393 подписчика 4 подписки 15 постов 9 в горячем

Космические бродяги

Космические бродяги Космос, Астрономия, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Вояджер, Золотая пластинка Вояджера, Научпоп, Длиннопост

Возможно, многие видели фото данной пластины в интернете. На этой позолоченной пластине изображена инструкция для воспроизведения звуков, карта пульсаров с обозначением местонахождения Солнца и атом водорода для вычисления единиц измерения. Существуют две такие пластины, находящиеся на космических зондах «Вояджер» 1 и 2. И хотя многие знают о пластинах, о «Вояджерах» знает гораздо меньше людей. Хотя они проделали огромную работу в исследовании планет-гигантов Солнечной системы: Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна.

Космические бродяги Космос, Астрономия, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Вояджер, Золотая пластинка Вояджера, Научпоп, Длиннопост

Запущены «Вояджеры» были в далеком 1977 году в рамках космической программы «Вояджер». Они оснащены двумя телевизионными камерами, тремя радиоизотопными термоэлектрическими генераторами, двумя спектрометрами и множеством детекторов – все это лишь небольшой список аппаратуры, предназначенной для исследования Юпитера и Сатурна.

Космические бродяги Космос, Астрономия, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Вояджер, Золотая пластинка Вояджера, Научпоп, Длиннопост

Со своей основной задачей они отлично справились, при этом остались в отличном состоянии. В 1979 году «Вояджеры» прислали детальные снимки Юпитера и его спутников: Амальтеи, Ио, Ганимеда, Европы и Каллисто. В 1980 году «Вояджер-1» пролетел рядом с Сатурном и также прислал детальные снимки его, его колец и спутников. Благодаря тому, что у «Вояджера-1» получилось заснять спутник Сатурна Титан, «Вояджер-2» после завершения основной миссии отправили к Урану и Нептуну. Если бы у «Вояджера-1» этого не вышло, то для исследования Титана отправили бы «Вояджер-2». Маршруты Вояджеров были детально продуманы, в ходе расчетов было проверено более 1000 схем полетов. После завершения изучения планет-гигантов «Вояджеры» были направлены к границам солнечной системы для исследования гелиосферы. Гелиосфера – это область на окраине солнечной системы, в которой солнечный ветер движется со сверхзвуковой скоростью.

Космические бродяги Космос, Астрономия, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Вояджер, Золотая пластинка Вояджера, Научпоп, Длиннопост

Сейчас «Вояджер-2» находится на расстоянии 19 миллиардов километров от Земли, а «Вояджер-1» на расстоянии 24 миллиардов километров. С момента запуска они проработали более 46 лет, и по расчетам НАСА, проработают еще несколько.

На этом сегодня всё.

Источники информации:

https://ru.m.wikipedia.org/wiki/Вояджер

https://epizodsspace.airbase.ru/01/2u/solnthe/ams/vo-1/vo-1....

Показать полностью 3
Наука | Научпоп

Ховерборд на сверхпроводниках

Наверное, в современном мире мало людей, которые не смотрели трилогию фильмов «Назад в будущее». В этих фильмах были две очень запоминающиеся вещи: первая – это машина времени, а вторая – летающий скейтборд. И если о машине времени нам ещё мечтать и мечтать, то ховерборд может появиться довольно скоро.

Ховерборд на сверхпроводниках Физика, Магниты, Сверхпроводники, Наука, Назад в будущее (фильм)

Существуют материалы, называемые сверхпроводниками. Сверхпроводники – это материалы, обретающие свойства нулевого электрического сопротивления и выталкивания магнитных полей при достижении определенной температуры. Часть электричества, текущего по обычным проводам, превращается в тепловую энергию и рассеивается. Происходит это из-за того, что электроны рассеиваются на колебаниях кристаллической решетки. Нулевое электрическое сопротивление означает, что если, к примеру, скрутить из сверхпроводника провода, то электричество, текущее по ним, не будет терять энергии. Есть несколько теорий, объясняющих свойства сверхпроводников, но общепринятой ещё нет.

У сверхпроводника есть ещё одно очень примечательное свойство. Я уже написал, что сверхпроводники выталкивают магнитные поля. Благодаря этому свойству можно заставить парить магниты. С помощью сверхпроводников и магнитов можно создать доску и дорожку, над которой она будет парить. Скажу даже больше, в настоящее время некоторые люди уже собирали свои доски, основанные на сверхпроводниках.

Ховерборд на сверхпроводниках Физика, Магниты, Сверхпроводники, Наука, Назад в будущее (фильм)

Но не всё так радужно. Для проявления свойств сверхпроводников, их нужно очень сильно охладить. Самые первые сверхпроводники приходилось охлаждать до практически 0 градусов по Кельвину (-273,15 °C) . Сейчас эта планка стала чуток выше, около 77 градусов по Кельвину (-196,15 °C). Учёные изучают сверхпроводники с целью создания материала, который вступит в состояние сверхпроводимости при комнатной температуре или хотя бы не на такой низкой, какая требуется сейчас. Может оказаться и так, что такой сверхпроводник невозможно создать, но также возможно, что его скоро создадут.

На этом сегодня всё.

Источники информации:

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Superconductivity

https://builtin.com/hardware/superconductor

Показать полностью 1

Звезды основной последовательности, субгиганты, красные гиганты, белые карлики

В прошлых постах я писал о том, что произойдет со звёздами, у которых масса больше солнечной. Но что же произойдет со звездами средней массы? Об этом я и напишу сегодня.

Уже сформировавшаяся звезда находится на этапе главной последовательности. Во время этого этапа в ядре звезды происходит термоядерный синтез гелия за счет водорода, также внешнее и внутреннее давление уравновешивают друг друга. Но рано или поздно водород в ядре звезды заканчивается, и гравитация начинает сжимать звезду, в результате чего она нагревается. Из-за этого нагрева к ядру звезды переносится ещё водорода, образуя водородную оболочку вокруг ядра.

Так как температура повышается в этой оболочке снова начинается термоядерный синтез гелия. Вместе с этим, излучение, образующееся при горении этой оболочки, расширяет слои звезды. Сначала она расширяется переходит в фазу субгиганта, а позже превращается и в красного гиганта:

Звезды основной последовательности, субгиганты, красные гиганты, белые карлики Космос, Звезды, Физика, Наука, Астрономия, Белый карлик, Красный гигант, Длиннопост

Красные гиганты расширяются от 100 до 1000 раз больше, чем Солнце, однако их температура поверхности составляет около 2200-3200°С, что в несколько раз ниже температуры поверхности Солнца (около 6000°С).

Звезды основной последовательности, субгиганты, красные гиганты, белые карлики Космос, Звезды, Физика, Наука, Астрономия, Белый карлик, Красный гигант, Длиннопост

Через примерно 1 миллиард лет водород окончательно иссякает, но так как сжатие ядра (а следовательно и повышение температуры) не прекращается, то начинает гореть уже гелий, образуя углерод. С ним происходят практически те же процессы, что и с водородом. Когда он иссякает в ядре, начинается горение гелиевой оболочки вокруг ядра. Из-за этого горения слои звезды еще больше расширяются, становясь планетарными туманностями, а ядро все также продолжает сжиматься, превращаясь в белого карлика:

Звезды основной последовательности, субгиганты, красные гиганты, белые карлики Космос, Звезды, Физика, Наука, Астрономия, Белый карлик, Красный гигант, Длиннопост
Звезды основной последовательности, субгиганты, красные гиганты, белые карлики Космос, Звезды, Физика, Наука, Астрономия, Белый карлик, Красный гигант, Длиннопост

Температура белого карлика составляет около 179 500°C, а масса белого карлика размером с Землю сравнима с солнечной. По плотности белый карлик уступает лишь нейтронной звезде и черной дыре. Так как в белом карлике уже не идет термоядерная реакция, со временем он остынет и станет черным карликом, но астрономы еще не находили их. Связано это с тем, что они остывают очень медленно, намного дольше чем существует вселенная.

На этом сегодня всё.

Показать полностью 4

Антиматерия

Приветствую всех. Как я уже сказал в прошлый раз, в этом посте я буду рассказывать про антиматерию. Без долгих прелюдий начнем.

Антиматерия Физика, Материя, Антиматерия, Научпоп, Квантовая физика

Антиматерия состоит из античастиц: антипротонов, антиэлектронов (позитронов) и антинейтронов. Главным отличием от обычных частиц является то, что античастицы имеют противоположный заряд: антипротон имеет отрицательный заряд, антиэлектрон – положительный заряд. Что касается нейтрона и антинейтрона, хотя они оба изначально не имеют какого-либо заряда, у них все же есть различие. Антинейтрон имеет магнитный момент, противоположный магнитному моменту нейтрона.

Может показаться, что антиматерия – это такая же гипотетическая материя, как и темная, но это не так. Отдельные античастицы, из которых можно собрать атомы антиматерии, образуются в обычной природе, хотя и в очень малых количествах по сравнению с обычной материей. Согласно предположениям ученых, после большого взрыва должно было образоваться равное количество обеих материй. Однако при столкновении антиматерии с обычной материей происходит аннигиляция с выделением огромного количества чистой энергии. Из-за этого свойства, обе материи должны были аннигилировать и оставить после себя только энергию, так как материи было равное количество. Но на данный момент мы видим преобладание обычной для нас материи над антиматерией. Считается, что какой-то механизм оказал свое влияние, тем самым оставив в преобладании обычную материю.

Изучать антиматерию – довольно трудное и дорогостоящее занятие. Это связано со сложной добычей и хранением антиматерии. Антиматерию производят в ускорителях частиц:

"Для этого пучок высокоэнергетических протонов при помощи мощного ускорителя направляется на мишень, создавая таким образом беспорядочный поток осколков атомов. Мощные магниты выделяют из этого потока антипротоны, которые затем замедляют до очень низких скоростей и подвергаются действию позитронов, которые естественным образом излучает натрий-22. Если позитрон начинает обращаться вокруг антипротона, возникает атом антиводорода, ведь атом водорода состоит из одного протона и одного электрона"

– выдержка из книги «Физика невозможного» Митио Каку.

Производство не является единственной трудностью. Так как при столкновении с обычной материей антиматерия аннигилирует, их необходимо отгородить друг от друга. Этого достигают с помощью хранилища, внутри которого почти идеальный вакуум, а чтобы антиматерия не столкнулась со стенками хранилища, она удерживается магнитным полем, образуемого мощными магнитами, находящимися в состоянии сверхпроводимости.

На этом сегодня все.


Источники информации:

https://science.cern/science/physics/antimatter

https://www.britannica.com/science/antimatter

Показать полностью

Человек предсказавший антиматерию

Приветствую всех моих читателей. Возможно, вы хотя бы раз слышали о антивеществе. Что это и с чем его едят, я распишу в следующий раз. А сегодня расскажу о человеке, который предсказал существование антивещества и как он это сделал. Имя этому человеку – Поль Адриан Морис Дирак (1902-1984 гг):

Человек предсказавший антиматерию Физика, Квантовая физика, Антивещество, Антиматерия, Научпоп, Длиннопост, Поль Дирак

К сожалению, Дирак не так известен широкой публике, несмотря на его достижения. Все знают про Шрёдингера, Эйнштейна, Бора, Ферми и многих других, но про Дирака мало кто слышал. Он был очень тихим и скромным. Он мало говорил, а если и говорил, то только рядовые слова типа «да» и «нет». Даже когда он узнал, что получит Нобелевскую премию, то подумывал отказаться от нее, не желая быть известным. На это ему сказали, что отказавшись от премии, он станет известнее, чем если просто примет ее. Родился Дирак в Англии. Его мать была британкой, а отец швейцарцем. Отец был учителем французского языка в школе, куда ходил Дирак, и строго следил за дисциплиной. Вполне возможно, что из-за отца он вырос настолько тихим, хотя есть предположение, что у него был синдром Аспергера. Кстати, также говорят, что у Ньютона тоже был синдром Аспергера. Люди с таким синдромом замкнуты, не умеют держать себя в обществе и возможно имеют выдающиеся математические способности, которыми Дирак и обладал. Вообще у Дирака с Ньютоном не мало общего, например, они оба сделали свои главные открытия в 20-х годах, оба были профессорами кафедры Лукаса в Кембридже и оба отлично знали математику. За свою жизнь Дирак сделал немало предположений на основе математических расчетов, и некоторые из них подтвердились. Я бы хотел расписать про них, но для этого нужны знания высшей математики, которых у меня нет. Поэтому пожалуй, напишу про волновое уравнение для электрона – самое главное его открытие, благодаря которому он в 1933 году получил Нобелевскую премию по физике. Это уравнение сейчас выбито на камне не далеко от могилы Ньютона:

Человек предсказавший антиматерию Физика, Квантовая физика, Антивещество, Антиматерия, Научпоп, Длиннопост, Поль Дирак

В 1928 году Дирак опубликовал свою версию уравнения Шрёдингера. Он совместил его со специальной теорией относительности Эйнштейна и в процессе своей работы обнаружил, что общепринятая формула E=mc² не совсем правильная, так как в процессе вычислений приходится брать квадратный корень из определенной величины. При выходе из-под корня выражение получает неопределенный знак плюс или минус, а значит правильнее будет писать формулу так: E=+-mc². В этом случае приходилось допускать отрицательную энергию, которую в физике не выносят. Связано это с одной аксиомой, которая говорит, что все стремится к минимальному энергетическому состоянию. Если бы отрицательная энергия существовала, то все электроны рано или поздно провалились в состояние с бесконечно отрицательной энергией. Это означало бы, что теория Дирака нестабильна. Для решения этой проблемы Дирак ввел концепцию «Моря Дирака»(картинка сгенерирована нейросетью):

Человек предсказавший антиматерию Физика, Квантовая физика, Антивещество, Антиматерия, Научпоп, Длиннопост, Поль Дирак

Она предполагала, что состояния с отрицательной энергией уже заняты электронами и, значит, другие электроны не могут провалиться в состояние с отрицательной энергией. Эти электроны в состояние с отрицательной энергией образовывали «Море Дирака», но когда гамма-квант сталкивается с электроном, находящимся в этом море, то выталкивает его в состояние с положительной энергией. И в море среди отрицательных электронов образуется дыра, которая ведет себя как антиэлектрон (позитрон). Через несколько лет Карл Андерсон обнаружил антиэлектрон, тем самым подтвердив предположение Дирака.

На этом сегодня все.

Материала для этого поста я взял из книги «Физика невозможного» Митио Каку, а также с этих сайтов: https://www.britannica.com/biography/Paul-Dirac
https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1933/dirac/biograp...

Показать полностью 3

Звезды Бухдаля и кварковые звёзды

Под прошлым постом один из комментаторов перечислил звезды, не менее интересные, чем нейтронные. Из них я выбрал две звезды, про которые буду рассказывать, а именно кварковую звезду и звезду Бухдаля. Скажу сразу, что эти звезды лишь гипотетические, они возможно существуют, но мы их ещё не засекали. С уточнением покончено, итак, начнем.

Первой пойдет кварковая звезда – это гипотетическая звезда, состоящая из кварковой материи. Кварковая материя, как вы уже, наверное, поняли, состоит из кварков. Но что же такое кварки? Кварками называют фундаментальные частицы, из которых состоят протоны и нейтроны (На самом деле эта тема в разы обширнее, чтобы расписывать её здесь). Для того чтобы протоны и нейтроны распались до кварков, нужна огромная температура и высокое давление. Как мы уже знаем, высокое давление и температура могут образовываться в ядрах звёзд. Нам же нужно рассмотреть нейтронную звезду. Она состоит из нейтронов, которые в свою очередь могут распасться на кварки, тем самым образуя кварковую материю, а вследствие и звезду. По своим характеристикам кварковая звезда не особо отличается от нейтронной:

Звезды Бухдаля и кварковые звёзды Космос, Звезды, Физика, Астрономия, Научпоп

На вид она практически такая же, но имеет чуть большую температуру, яркость и массу. Из-за того, что она со стороны выглядит практически так же, как и нейтронная, её существование ещё официально не подтверждено. Хотя вполне возможно, что среди тех нейтронных звёзд, которые мы знаем, могут быть и кварковые звёзды.

Теперь перейдем к звездам Бухдаля. Для лучшего понимания этих звезд, советую прочесть мой пост про черные дыры. Звезда Бухдаля – это гипотетический объект с самой высокой возможной плотностью, при этом не достигающей плотности черной дыры. Это значит, что звезда Бухдаля имеет практически те же свойства, что и черная дыра, но у нее нет горизонта событий. Предел плотности был вычислен в 1959 году физиком Гансом Адольфом Бухдалем, в честь которого её и назвали. Звезды Бухдаля могут существовать в устойчивом состоянии, вопрос лишь в том, как они должны образовываться. Сейчас я не нашел информации о том, как они могут образовываться. Вполне возможно, что так же как и черные дыры, но в момент достижения предела плотности Бухдаля коллапс звезды по какой-то причине останавливается, не достигнув плотности сингулярности, и звезда не успевает превратиться в черную дыру. (К сожалению, практически все сайты копируют одну и ту же статью, поэтому я не смог найти больше информации о звездах Бухдаля. Если кто-то знает больше, чем я, прошу расписать в комментариях.)

Извините, что пост получился коротким. В следующий раз постараюсь получше.

Показать полностью 1

Второй самый странный объект во вселенной

Если вам кажется, что черная дыра – это самое необычное во вселенной, то погодите с выводами. Ведь существуют нейтронные звёзды. Сегодня я расскажу, о том почему их называют нейтронными, как они образуются и каких типов они бывают.

Начнем пожалуй с того как они образуются. В одном из прошлых постов я упомянул, что звезда в конце своего жизненного цикла коллапсирует и превращается в черную дыру, либо в нейтронную звезду. Во что превратится звезда зависит от её массы. Если масса больше 5-6 солнечных, то она превращается в черную дыру. Если же 2-4 масс, то в нейтронную звезду. Процесс превращения обычной звезды в нейтронную, от части похож, на процесс превращения в черную дыру. В конце жизни звёзды, её внутреннее давление становится ниже внешнего и она падает в себя, но в ядре нейтронной звезды в этот момент все протоны и электроны объединяются превращаясь в нейтроны. Эти нейтроны способны поддерживать внутреннее давление достаточно высоким, что бы звезда не превратилась в черную дыру. К слову, если в процессе своей жизни нейтронная звезда слившись с другой звездой получит дополнительную массу, и суммировавшись масса нейтронной звезды будет больше 5 солнечных, то она превратится в черную дыру. Произойдет это очень быстро, буквально пара-тройка секунд. Такое может произойти в двойных звёздных системах ( Двойными, называют звездные системы, которые состоят из двух звезд. Подобное не редкость во вселенной, даже можно сказать, что наша Солнечная система, в какой то мере, особенная потому, что у нас только одна звезда ).

Как я уже сказал: протоны и электроны в ядре звёзды объединяются превращаясь в нейтроны. В итоге ядро превращается в нейтронное вещество, от которого и произошло название. Возможно вы слышали о нейтронном веществе, как о самом плотном веществе во вселенной(за исключением внутренности черной дыры). Обычно пишут, что чайная ложка этого вещества весит около 1 миллиарда тонн, но такое измерение выглядит глупо по этому лучше напишу плотность в кг/м³: 4,8x10¹⁷. Скорее всего вы не поняли, эту запись поэтому вот: 480000000000000000кг/м³.

Нейтронные звёзды бывают двух типов: пульсары и магнетары. Сначала расскажу про пульсары. Все космические объекты во вселенной - вращаются, звёзды в том числе. Когда звезда превращается в нейтронную, то она уменьшается в размерах, но в то же время ее импульс вращения (угловой момент) сохраняется и скорость её вращения увеличивается, достигая 60 оборотов в секунду. Бывает и такое, что при поглощении массы звезды-партнера в двойных звёздных системах, скорость вращения ещё увеличивается и может достигать 600-700 раз в секунду. Во время вращения, от каждого полюса нейтронной звезды, исходит электромагнитные лучи: радио, видимое, рентгеновское, гамма – излучения. На Землю это излучение приходит импульсами, поэтому этот тип назвали пульсарами

Что же до магнетаров, то тут интереснее, но меньше информации. Магнетарами называют тип нейтронных звезд с очень сильным магнитным полем. Его сила составляет около 1 миллиарда Тс (Тесла), для сравнения: сила магнитного поля Земли составляет в среднем 0.05 мТс (миллиТесла). Из-за настолько сильного магнитного поля, поверхность нейтронной звезды разогревается до 10 миллионов градусов по Цельсию, опять же для сравнения: температура поверхности солнца около 6000 градусов по Цельсию. Все это интересно и не менее интересным было бы узнать как эти звезды получили такое сильное поле, но к сожалению учёные ещё не пришли к чёткому ответу.

На этом сегодня всё.

P.S. Вопрос к читателям: хотели бы вы увидеть картинки или иллюстрации в постах. А то я заметил, что у меня обычно бывает много текста, но нет картинок.

Показать полностью

Продолжение поста «Про то насколько особенна Земля и инопланетную жизнь»

Это продолжение прошлого поста в котором я разбирал причины, по которым на Земле смогла зародиться жизнь.

В прошлом посте я упомянул, что магнитное поле Земли защищает нас от солнечного излучения. В этой ситуации Солнце выглядит как враг для жизни, но это не совсем так. Мало кто знает, но у Солнца тоже есть свое магнитное поле. Оно имеет очень сложную структуру и меняет свою активность в течение 22-х лет. Это поле защищает Землю от излучения других звезд. Также это поле меняет свою силу вместе с периодами активности Солнца, то есть чем на Солнце чаще происходят вспышки, корональные выбросы и излучение радиации, тем сильнее его магнитное поле будет защищать нас от других звёзд. С одной стороны это хорошо, но все же минусов побольше будет.

Теперь, я бы хотел рассказать о том как астероиды и кометы могли повлиять на возникновение жизни. В прошлом посте я разбирал воду, но не упомянул о том как она попала на Землю. Сейчас бОльшая часть поверхности Земли покрыта водой, но когда Земля ещё зарождалась она была похожа скорей на ад:

Продолжение поста «Про то насколько особенна Земля и инопланетную жизнь» Астрономия, Космос, Физика, Наука, Планета Земля, Марс, Юпитер, Ответ на пост

Вся поверхность была разогрета до огромных температур, из-за которых вода не могла храниться на Земле. Учёные объясняют наличие воды на земле ледяными кометами и астероидами, которые принесли с собой воду. Также они принесли с собой полезные ископаемые, а главное углерод, кислород, водород. Углерод, можно сказать, является кирпичиками из которых мы сделаны. Кислородом мы дышим и ещё он в связке с водородом образует воду, в добавок к той, что прилетела в виде льда. К слову есть теория, что простейшую жизнь на землю тоже принесли астероиды или кометы. Хоть она и звучит глуповато, но как по мне у нее есть право на жизнь, пока мы не найдем точной причины.

Астероиды и кометы, также принесли с собой азот. С первого взгляда он не является необходимым для возникновения жизни, но на деле же без него нам никак. Азот – незаменимый компонент в образовании белка и строительный материал для всего живого, в том числе и растений. Он доминирует по содержанию в атмосфере Земли, но к сожалению находится в той форме, которой его не могут потреблять растения. В начале появления жизни, в нужную для потребления форму он переходил благодаря молниям. Из-за своей высокой температуры и давления они превращают азот, содержащийся в атмосфере, в диоксид и вместе с каплями дождя попадает в почву, где и потребляется растения. Позже некоторые виды микроорганизмов научились самостоятельно перерабатывать его.

На этом сегодня всё.

Показать полностью 1
Отличная работа, все прочитано!