100

Боевые нейротоксины на службе первобытных племен. Чем травили врагов за тысячи лет до "Новичка" и Скрипалей? Часть III.

Итак, дорогой читатель, в двух прошлых постах (1), (2) мы познакомились в общей сложности с дюжиной самых популярных ядов, которыми первобытные охотники смазывали свои стрелы, чтобы без труда завалить огромного слонопотама. Удивительно тонкие знания окружающей природы помогали выживать и быть самодостаточными даже самым небольшим группам людей в самых суровых и диких условиях от ледяных пустынь Аляски до тропических джунглей Борнео. В былые времена даже тщедушный паренёк или милая девочка с "игрушечным" луком могли принести мучительную смерть недоброжелателю. Возможно, когда-нибудь и тебе, comrade, пригодится это знание, будь ты одинокий сталкер на развалинах мегаполиса, или отшельник, выживающий после зомби-апокалипсиса в  химкинском лесопарке холодной тайге.

Читай быстрее, пока не удалили из интернета! Ведь именно этим постом может заинтересоваться Роскомнадзор, потому что...

Боевые нейротоксины на службе первобытных племен. Чем травили врагов за тысячи лет до "Новичка" и Скрипалей? Часть III. Наука, Химия, Биология, История, Яд, Познавательно, Выживание, Длиннопост

Ведь речь пойдет одновременно о наиболее опасных и наиболее доступных в нашей стране ядах. Роскомнадзор, обещаю, здесь не будет традиционной рубрики "как готовить", но наоборот, я расскажу как от них спастись. 

Из-за ограниченности размера постов на Пикабу мой прошлый топ 7 прервался на пятом пункте. Данный пост посвящен двум несомненным лидерам, которых вы так долго ждали. Самый смертоносный яд из зоомагазина и "bestseller", пользовавшийся спросом с начала цивилизации по всему миру.


2. Аконит

Регион: почти везде севернее 40-й параллели северной широты

Боевые нейротоксины на службе первобытных племен. Чем травили врагов за тысячи лет до "Новичка" и Скрипалей? Часть III. Наука, Химия, Биология, История, Яд, Познавательно, Выживание, Длиннопост

Борец клобучковый (Aconítum napéllus). Ботаническая иллюстрация из книги Köhler’s Medizinal-Pflanzen, 1887.


Исторический контекст.

Принеси мне одну из разноцветных стрел,
Я держу и опускаю ее в яд,
Пронзенный ею человек будет лежать.

Махабхарата, I тыс. до н.э.

Аконит (в России больше известен как борец) - травянистое многолетнее растение с пурпурно-синими цветками, которое растет до метра в высоту. Его листья и корни чрезвычайно токсичны и использовались древними как яд. Греки называли это растение akoniton (без грязи), потому что он растет на каменистой почве, и lykoktonon (убийца волков), потому что он традиционно применялся при изготовлении отравленных стрел для охоты на волков. Борец стал основой для стрельного яда наиболее распространенного как в географическом, так и в хронологическом смысле. Его использование известно еще с I тыс. до н.э. Аконит был распространен по всей Евразии и в Северной Америке: от Римской империи и Галлии на западе до Китая и Японии на востоке, от Индии на юге до Чукотки и Аляски на севере.

Аконит воистину легендарный яд, воспетый еще в классическую античность. Аконит и отравленные стрелы популярное средство решения проблем у персонажей греческой мифологии (1), (2), (3), (4). Аконит неоднократно упоминается у древнеримского историка Тацита как средство решения династических проблем. Так, в 50 г. до н.э. Агриппина, жена римского императора Клавдия, отравила его аконитом, чтобы привести к власти своего сына, Нерона. В итоге в 117 году император Траян запретил выращивать аконит из-за частых инцидентов с подозрительными смертями от отравлений.


Несколько видов Aconitum, принадлежащих к семейству лютиков, использовались для изготовления яда для стрел. Aconítum napéllus наносили на свои стрелы для охоты на сибирского козерога в Ладакхе (Индия). Айны в Японии применяли разновидность Aconitum для охоты на бурого медведя. Китайцы использовали яды из растений Aconitum как для охоты, так и для военных действий.

Яд бик (Bikh или Bish), был известен на Востоке, в особенности в Индии, как один из самых ужасных. Он добывался не только из Aconitum ferox, как то предполагали прежде, но, согласно новейшим исследованиям, также и из Aconitum palmatum, Aconitum Napellus и Aconitum luviduum. Корни всех названных видов служат в Индии для добывания страшного яда для стрел, употребляемого в особенности индийцами дигароа, которые с этою целью смешивают растертые корни аконита с соком Dillenia speciosa.

Боевые нейротоксины на службе первобытных племен. Чем травили врагов за тысячи лет до "Новичка" и Скрипалей? Часть III. Наука, Химия, Биология, История, Яд, Познавательно, Выживание, Длиннопост

Celtic Warriors by Jeff Chapman. Ну как-то так современные художники представляют кельтских воинов. Не уверен по поводу исторической достоверности, но мне нравится: вероятно, в центре Боудикка, а слева её подружка Картимандуя [Табличка сарказм]. Кельты не редко использовали отравленные аконитом стрелы в военном деле. Мотив отравленных стрел часто встречается и в кельтской мифологии. Так, один из персонажей валлийского цикла «Мабино́гион» Бендигайд Вран был ранен в ногу отравленной стрелой.


Как готовить… не надо

Аконит входит в список ядовитых веществ для целей статьи 234 и других статей Уголовного кодекса Российской Федерации. Незаконный оборот этого вещества является уголовно наказуемым правонарушением. Аконит до сих пор является причиной смертей людей как непреднамеренных (1), (2), (3), (4), так и криминального характера (1), (2), а также самоубийств (1). Поэтому я не буду здесь писать как готовить яд. Лучше я расскажу как его готовить не надо.

Дело в том, что существует один прямой антагонист аконитина (алколоид аконита), который, однако, не разрешен к применению. Что не удивительно, учитывая, что этот антогонист один из героев прошлого поста.

В реальной криминальной драме, разыгравшейся в Японии, супруг решил отравить свою жену аконитином. Для большей надежности он добавил в пищу жене кроме аконитина ядовитую печень рыбы фугу. Для создания алиби он ушел из дома сразу после еды. Однако по возвращении домой он был арестован полицией, так как жена осталась живой. Дело в том, что тетродотоксин, содержащийся в печени рыбы фугу, блокирует натриевые каналы в активном состоянии, являясь фактически прямым антагонистом аконитина. Источник.


Как работает.

Во всех частях аконита содержится нейротоксичный алколоид аконитин. Аконитин связывается с натриевыми каналами клеток проводящей системы сердца, увеличивая время их открытого состояния, что приводит к вхождению значительного количества избыточных ионов натрия в цитозоль клетки. Это сопровождается увеличением входа ионов кальция за счет системы обмена Na+/Ca2+ и кальциевых каналов L-типа. В результате повышается локальная триггерная активность, что приводит к возникновению сердечных аритмий. Возникающие аритмии носят полиморфный характер и включают практически весь спектр нарушений ритма сердца – преждевременные сокращения желудочков, желудочковая тахикардия, пируэт, фибрилляция желудочков. Источник.

Смерть обычно возникает в результате паралича дыхательной системы или остановки сердца. Полулетальная доза LD50 аконитина всего 0,1 мг/кг при внутрибрюшном введении мышам (LD50 цианида калия - 6 мг/кг).

Диагностика и лечение отравлений аконитином и сегодня сохраняют свою актуальность. Дело не только в криминальном использовании этого вещества. В настоящее время аконитин входит в гомеопатические средства и в состав растительных сборов (особенно в традиционной китайской медицине) как анальгетик при мышечных и суставных болях. Будьте осторожны с традиционной медициной и со "всем натуральным".


Вывод.

Аконит выглядит как красивые цветочки, но по сути является реально опасной штукой. Аконит получил заслуженное признание у наших предков как смертоносное орудие убийства.

Боевые нейротоксины на службе первобытных племен. Чем травили врагов за тысячи лет до "Новичка" и Скрипалей? Часть III. Наука, Химия, Биология, История, Яд, Познавательно, Выживание, Длиннопост

Структурная формула аконитина.


1. Палитоксин

Регион: Гавайские острова

Боевые нейротоксины на службе первобытных племен. Чем травили врагов за тысячи лет до "Новичка" и Скрипалей? Часть III. Наука, Химия, Биология, История, Яд, Познавательно, Выживание, Длиннопост

Кораллы зоантарии (Zoantharia). Эти декоративные кораллы, которые обычно называют «полипами пуговицами», «солнечными полипами» или «зоами». Кораллы-зоантарии часто рекомендуют новым владельцам морских аквариумов, поскольку они красивы и их относительно легко содержать. Владельцы этой красоты могут даже не подозревать какую смертельную опасность представляют эти "морские цветочки". Австралийский постер-безопасности для владельцев аквариумов.


Мифологический контекст.

Согласно древней гавайской легенде, на острове Мауи недалеко от гавани Хана была деревня рыбаков, преследуемая проклятием. По возвращении из моря один из рыбаков пропал бы без вести. Однажды, разгневанные очередной потерей, рыбаки напали на горбатого отшельника, который считался виновником несчастий в поселении. Сорвав плащ с отшельника, жители деревни были потрясены, потому что они обнаружили ряды острых треугольных зубов в огромных челюстях. Бог-акула был пойман. Было ясно, что пропавшие жители деревни были съедены богом во время их путешествий к морю. Люди безжалостно разорвали бога акулу на части, сожгли его и бросили в водоем, оставленный приливом возле гавани Ханы. Вскоре после этого на берегах водоёма начал расти густой коричневый «мох». Поражение копьями, смазанными мхом, приводило к мгновенной смерти жертв. Таковым было зло демона. Мох, растущий в водоёме проклятого прилива, стал известен как «limu-make-o-Hana», что буквально означает «водоросли смерти от Ханы». Гавайцы верили, что проклятие обрушится на всех, если кто попытается собрать смертоносные «водоросли».

К 1961 году исследователи Гавайского университета, заинтересованные в местных природных продуктах, обнаружили записи о ядовитом гавайском коралле Limu Make O Hana. Когда биологи собрались взять образцы, группа местных жителей прервала их. Они объявили, что согласно древним преданиям пруд был «капу», и предупредили, что если что-то будет нарушено, зло проклятия будет активировано. Улыбаясь, ученые сказали: «Мы не верим в суеверия» и взяли  образцы. По совпадению, в тот же день бог-акула пожар уничтожил главное лабораторное здание Гавайского института морской биологии на острове Кокос в заливе Канеохе, Оаху. Сайт Гавайского университета дает зуб, что легенда чистая правда.


Образцы мифического «limu-make-o-Hana»  оказались новым видом, который был назван Palythoa toxic. Это кораллы Зоантарии, вырабатывающие палитоксин, который является одним из самых сильных нейротоксинов не белковой природы.

Несмотря на свою экзотичность, палитоксин и его аналоги становятся всё ближе к нам. Летом 2005 года около 200 человек, которые проводили время на пляжах северо-западного побережья Италии в окрестностях города Генуя, обратились за медицинской помощью с такими симптомам, как ринорея, кашель, лихорадка, бронхостеноз с затрудненным дыханием. Из них 20 человек пришлось госпитализировать. В 2010 году в научном журнале Phytochemistry Reviews вышла статья под названием "Палитоксины: все еще преследующее гавайское проклятие". В статье описывалось ранее неизвестное производное палитоксина - ovatoxin-a, производимое в виде морского аэрозоля тропическим динофлагеллятом Ostreopsis ovata.

Боевые нейротоксины на службе первобытных племен. Чем травили врагов за тысячи лет до "Новичка" и Скрипалей? Часть III. Наука, Химия, Биология, История, Яд, Познавательно, Выживание, Длиннопост

Современное фото, сделанное под ретро. Девушка на пляже с леей из плюмерии на шее, танцующая гавайский танец хула. Спустя 100 лет груди местных красавиц были лишены свободы европейскими колонизаторами и закованы в полоски ткани, скрывающие  соблазнительные формы (см. в прошлом посту как выглядели танцовщицы хула 100 лет назад в разделе про тетродотоксин). Девушки в венках из плумерии, танцующие танец хула, стали визитной карточкой гавайских островов и знакомы многим по американским фильмам.


Как применяли.

Токсическое воздействие Palythoa toxic было известно ещё ранним обитателям Гавайев, и кораллы-зоантарии наносились ими на кончики их оружия. Cообщается об использовании гавайцами для смазывания оружия одного из видов коралловых полипов, которого местные полинезийцы называли limu-make-o-Hana. Нанесение limu-make-o-Hana из легендарного водоёма в местечке Хана на наконечники копья гарантировало смерть врагов воинов. На Гавайях в начале XIX века у короля были слуги, hamo-hamo или smearers, задача которых заключалась в том, чтобы нанести на кончики копий этот красноватый «ядовитый мох», чтобы сделать их оружие смертельным. Источники (1), (2).


Как работает.

Палитоксин еще более смертоносен чем тетродотоксин. Измеренный для него LD50 составляет 0.00015 мг/кг (на мышах). LD50 тетродотоксина  - 0,01 мг/кг, цианида калия - 6 мг/кг. По этому показателю палитоксин превосходит лидера нашего прошлого рейтинга батрахотоксин, чей  LD50 составляет 0,002 мг/кг, а также знаменитый яд Новичок, чей LD50 0,0022 мг/кг.

Палитоксин связывается с внешней частью Na+/K+-АТФазы, вырубая натрий-калиевый насос. Натрий-калиевый насос необходим для жизнедеятельности всех клеток организма. Таким образом, палитоксин воздействует на все клетки жертвы. Нарушение ионного градиента приводит к гемолизу красных кровяных тел, усиленному сокращению сердца и других мышц.

Палитоксин может вызвать серьезные отравления даже при контакте с кожей, а также может распространяться в водяном паре и вызывать отравление при вдыхании. Часто жертвами палитоксина становятся любители экзотической аквариумистики.

Симптомами у людей являются горький/металлический привкус, спазмы в животе, тошнота, рвота, диарея, легкая или острая летаргия, покалывание, замедление сердечного ритма, почечная недостаточность, нарушение чувствительности, мышечные спазмы, треморная миалгия, цианоз и респираторный дистресс. В смертельных случаях палитоксин обычно вызывает смерть от остановки сердца из-за повреждения миокарда.

Антидота для палитоксина не существует.


Выводы.

Палитоксин один из самых сильных и опасных ядов. Палитоксин смертоноснее лидера нашего прошлого рейтинга батрахотоксина. Если раньше палитоксин был далекой экзотикой, то сейчас шансы столкнуться с ним сильно увеличились. Палитоксин получает в нашем рейтинге заслуженное первое место и награждается леей из плюмерии.

Боевые нейротоксины на службе первобытных племен. Чем травили врагов за тысячи лет до "Новичка" и Скрипалей? Часть III. Наука, Химия, Биология, История, Яд, Познавательно, Выживание, Длиннопост

Структурная формула палитоксина. Оцените название палитоксина по номенклатуре IUPAC:  (2S,3R,5R,6E,8R,9S)-10-[(2R,3R,4R,5S,6R)-6-[(1S,2R,3S,4S,5R,11S)-11-{[(1R,3S,5S,7R)-5-[(8S)-9-[(2R,3R,4R,5R,6S)-6-[(2S,3S,4E,6S,9R,10R)-10-[(2S,4R,5S,6R)-6-[(2R,3R)-4-[(2R,3S,4R,5R,6S)-6-[(2S,3Z,5E,8R,9S,10R,12Z,17S,18R,19R,20R)-20-{[(2R,3R,4R,5S,6R)-6-[(1Z,3R,4R)-5-[(1S,3R,5R,7R)-7-{2-[(2R,3R,5S)-5-(aminomethyl)-3-hydroxyoxolan-2-yl]ethyl}-2,6-dioxabicyclo[3.2.1]octan-3-yl]-3,4-dihydroxypent-1-en-1-yl]-3,4,5-trihydroxyoxan-2-yl]methyl}-2,8,9,10,17,18,19-heptahydroxy-14-methylidenehenicosa-3,5,12-trien-1-yl]-3,4,5-trihydroxyoxan-2-yl]-2,3-dihydroxybutyl]-4,5-dihydroxyoxan-2-yl]-2,6,9,10-tetrahydroxy-3-methyldec-4-en-1-yl]-3,4,5,6-tetrahydroxyoxan-2-yl]-8-hydroxynonyl]-1,3-dimethyl-6,8-dioxabicyclo[3.2.1]octan-7-yl]methyl}-1,2,3,4,5-pentahydroxydodecyl]-3,4,5-trihydroxyoxan-2-yl]-2,5,8,9-tetrahydroxy-N-[(1E)-2-[(3-hydroxypropyl)-C-hydroxycarbonimidoyl]eth-1-en-1-yl]-3,7-dimethyldec-6-enimidic acid.

Как видим, палитоксин может одним своим названием убить человека, страдающего гиппопотомонстросесквипедалиофобией.


Прошлые посты по стрельным ядам:

Часть I

Часть II


Спасибо, что прочитал до конца, Comrade!

Надеюсь пост будет тебе полезен. Кто знает, какие приключения ждут нас впереди!

Боевые нейротоксины на службе первобытных племен. Чем травили врагов за тысячи лет до "Новичка" и Скрипалей? Часть III. Наука, Химия, Биология, История, Яд, Познавательно, Выживание, Длиннопост

Найдены дубликаты

+3

Прохладная история с отравителем супруги. Обычно это женский способ убийства, а тут еще так кстати решили фугу добавить. Легче поверить, что супруга это провернула, зная, что яды нейтрализуют друг друга, чтобы отправить своего супруга в тюрьму.

раскрыть ветку 3
0

Кто его знает? Но мне трудно представить, что жена каждое утро перебирает последние публикации в области токсикологии, чтобы знать такую неочевидную особенность, а потом очень тонко подбирает соотношения компонентов, рискуя в любом случае, так как масштабных исследований того, как данное сочетание ядов действует млекопитающих нет, а тем более на конкретный её организм.

раскрыть ветку 2
0

У меня вопрос есть. Вот эта статья ваша? Вы в органических ядах хорошо разбираетесь?

раскрыть ветку 1
+2

Не сохранил на не всякий случай :)

+1
Мужик, химик, медик и да... Аккуратнее роскомтян не дрэмлет. Давай дальше, очень интересные факты
+1

Ещё инфы!

0
А бледную поганку почему не включили в список?
+1

А что, Скрипалей отравили? Да еще и  Новичком?

раскрыть ветку 16
+2

Еще и Путин еще и лично.

раскрыть ветку 1
0

Темнейший коварен!

+1

Вот отчёт озхо, подтверждающий выводы британцев о наличии и природе токсина.

https://www.opcw.org/fileadmin/OPCW/S_series/2018/en/s-1612-...


Но я конечно не знаю, насколько заговор рептилоидов охватил планету и можно ли ещё кому то верить кроме Киселева и Захаровой.

раскрыть ветку 1
+3

По вере вашей да воздастся вам (С)

0

Ага, вместе с Клавдием.

-1

Нет. Это заговор рептилоидов. Иначе почему нет никаких доказательств? P.S. Доказательством было, если бы по Первому каналу сказали, что отравили.

раскрыть ветку 10
0

Есть еще более весомые доказательства других преступлений!

Иллюстрация к комментарию
раскрыть ветку 9
Похожие посты
2915

Почему шкала Фаренгейта такая упорот.... странная?

Вообще этот пост родился совсем спонтанно. Делали мы в нашей мастерской фабристо реквизит для научного шоу - предполагалось наглядно показать различные шкалы термометров в сравнении. Но в процессе всплыло так много интересного, что я не могу не поделиться этим с пикабу.

Почему шкала Фаренгейта такая упорот.... странная? Фаренгейт, Термометр, Шкала, История, Галилео Галилей, Познавательно, Длиннопост

Как обычно, чрезвычайно дотошно проверяя материал выясняется, что в интернете написано много ерунды (Кто бы мог подумать!). Погрузимся в историю создания термометров?


Как только умные люди задались вопросом как количественно измерить жару и холод - стали искать решение, вести метеонаблюдения без точной шкалы как то не очень удобно, даже в быту у нас понимание жары и холода разное. И таким первым прибором, позволявшим измерить температуру хоть как то, стал термоскоп. Отсутствие в названии -метр как бы намекает нам, что это прибор без шкалы, позволявший лишь сказать: стало теплее/холоднее, без каких либо единиц.


Этот прибор использовал расширение газов. Воздух в колбе вверху, нагреваясь расширялся и выдавливал столбик жидкости. Если температура падала - газ сжимался и столбик жидкости поднимался. При должной аккуратности изготовления, большой колбе и тонком капилляре прибор мог показывать разницу температур между комнатами. [1] Это был конец 16 века, и руку к его изобретению приложил Галилео Галилей (но это не точно)

Почему шкала Фаренгейта такая упорот.... странная? Фаренгейт, Термометр, Шкала, История, Галилео Галилей, Познавательно, Длиннопост

Добавление шкалы превратило термоскоп в термометр, позволяя не только определять изменение температуры, но и выражать его количественно. Вот первый известный рисунок термометра 1611 год:

Почему шкала Фаренгейта такая упорот.... странная? Фаренгейт, Термометр, Шкала, История, Галилео Галилей, Познавательно, Длиннопост

Но это была тупиковая ветвь развития, высота столбика менялась не только от температуры, но и от атмосферного давления. Когда с этим разобрались - конструкцию изменили. Вместо газа использовали жидкость (что было сложно, так как жидкость с изменением температуры расширяется значительно меньше). А чтобы жидкость не испарялась - просто герметично запаяли конец капилляра. Встречайте - термометры из Флоренции

Почему шкала Фаренгейта такая упорот.... странная? Фаренгейт, Термометр, Шкала, История, Галилео Галилей, Познавательно, Длиннопост

Точная дата изобретения неизвестна, но в 1641 они уже были [2]. Черные и белые бусинки приваренные к трубке - это риски шкалы. Использование жидкости вместо газа давало проблемы. Во-первых тепловое расширение жидкостей значительно меньше такового у газов, поэтому для хорошей чувствительности нужно было делать большую колбу и тонкий капилляр. Во вторых нужна была жидкость, которая бы максимально меняла свой объем с изменением температуры, и оставалась жидкой в широком диапазоне температур. Выбор был невелик - вода не подходит, так как  при замерзании разрывает стекло, ртуть тяжелая и расширяется слабо, а вот спирт оказался в самый раз [2].


Эти термометры калибровались по образцовому (который носил в деревянном чехольчике в кармане Фердинандо II Медичи. Но из википедии вы не узнаете о том, что он любил науки и внес в них весомый вклад) [2]. Тоесть они были вполне точны меж собой (шкала в градусах G в честь Галилея), но совершенно невоспроизводимы в лаборатории. Кстати подкрашивать спирт, для лучшей видимости уже тогда пробовали, но не смогли подобрать правильный краситель, со временем столбик оказывался изнутри грязным.[1] Ртуть тоже пробовали, но забросили, спиртовой столбик был гораздо чувствительнее, спирт расширяется при нагреве в примерно 4 раза сильнее ртути.


Следующей важной вехой в развитии термометров стало понимание, что термометры нужно калибровать, а для этого нужно как минимум две опорные температуры. Нужна была стандартизация. При этом нужен был воспроизводимый  стандарт температуры - чтобы можно было написать письмом точные инструкции своему корешу за океаном, и он в лаборатории что-то с чем то смешал, соединил и получил образцовую температуру.


Как выглядел процесс калибровки термометра тогда (да и сейчас). Стеклодув выдувал емкость и приваривал к ней тонкую трубочку - капилляр. При изготовлении неминуемо есть разброс размеров, нет двух совершенно одинаковых термометров. Пузырек заполнялся жидкостью, которая будет рабочим телом. После заполнения термометр выдерживали при температуре первой опорной точки и делали засечку по уровню жидкости. Затем нагревали до второй опорной температуры и также делали засечку. Расстояние между двух засечек размечали шкалой с заданным количеством делений.


Обратите внимание, длину между первой и второй засечек будущего термометра нужно разделить на некоторое число делений. И если взять первую температуру за 0, а вторую за 10 условных градусов, то будет довольно неудобно, шкалу нужно будет поделить на 2, а потом на 5 равных частей. А вот если присвоить  второй температуре условную величину 16,  то тогда шкалу просто нужно будет делить пополам, потом каждую часть еще пополам и так далее, это легко и точно делается циркулем.


Есть еще один способ калибровки, позволяющий использовать только одну температуру. В качестве второй точки использовали изменение объема. Например, второй точкой будет температура, при которой жидкость расширится на 5/1000 от своего объема. Это менее удобный способ, к тому же весьма требовательный к чистоте жидкости (но об этом позднее).

В 1664 Гюйгенс в письме Роберту Морэю уже предлагал использовать в качестве опорных температур для определения степени холода и тепла температуру когда вода замерзает и температуру, когда вода кипит. [1]


В 1701 Году Ньютон сделал свои предложения. Он использовал льняное масло в качестве рабочей жидкости, в качестве первой точки 0° "температуру воздуха зимой, при которой вода начинает замерзать", а в качестве второй точки, которой он присвоил значение 12° "максимальную температуру, которой достигает термометр от тепла тела". [1] Тут стоит пояснить два момента. Во-первых выбор числа 12 - в то время десятичная система не была столь популярной. В циферблате 12 часов, в часе 60 минут, в футе 12 дюймов и т.д. Выбор же в качестве второй образцовой температуры - температуры тела тоже удобна с точки зрения мастера. Вечером вышел на улицу, засунул все термометры в банку с водой и ждешь, когда начнет замерзать вода - отмечаешь первую точку шкалы. Потом засовываешь все это во внутренний карман к телу, ждешь пока прогреется - делаешь вторую отметку (это все при скудном освещении). А потом тащишь в мастерскую, что бы при ярком дневном свете уже разметить шкалу как следует.


После 1700 года все больше  мест стали проводить регулярные метрологические наблюдения, и потребность в одинаковости термометров становилась все острее. Нужно было всем или закупаться у одного мастера по изготовления термометров, которые он сам как-то калибрует, чтобы они показывали одинаково, или договариваться о единой шкале. Вот как раз в период 1700-1800 творился хаос, чуть ли не у каждого мастера по изготовлению термометров был свой вариант. Вот пример из [1]:

Почему шкала Фаренгейта такая упорот.... странная? Фаренгейт, Термометр, Шкала, История, Галилео Галилей, Познавательно, Длиннопост

Астроном Оле Рёмер тоже изготавливал термометры, и в его записной книжке есть указания по технологии изготовления, и что важно - по калибровке.:


IV. Когда термометр изготовлен, заполнен и запечатан, значение шкалы 7 1/2 соответствует снегу или молотому льду, а 60 - кипящей воде. [1]


Выбор 60 для кипящей воды еще можно понять, Рёмер астроном, работает с углами. Но вот выбор семи с половиной... Одна из догадок - Рёмер пожелал, чтобы при метеонаблюдениях все числа для удобства были положительными, поэтому сместил шкалу так, что 1/8 шкалы была ниже температуры замерзания воды, а 7/8 выше. [1] Причем даже вдову Рёмера спрашивали, почему он сместил шкалу, но она ничего не смогла ответить.


И вот тут и появляется в нашем рассказе Даниэль Габриэль Фаренгейт. Хоть, его и называют ученым, он все-таки больше был бизнесменом - производителем измерительных приборов. Будучи молодым мастером-изготовителем приборов из Гданьска (тогда он назывался Данциг) в 1708 он посещает Рёмера, и конечно расспрашивает почтенного астронома в том числе и о термометрах, обмен опытом так сказать.


Шкала на термометрах Фаренгейта выбрана столь неочевидным образом, что стала почвой для огромного количества мифов в попытках разобраться. Была исписана куча бумаги. Вот например:

- Фаренгейт взял за 0°F температуру смеси льда и соли, а за 600°F температуру кипения ртути [Egen, Ann. der Pys., Vol. II (1827) p.293]

- Фаренгейт взял за 0°F температуру смеси льда и соли, а за величину 1°F  расширение ртути на 1/1000 объема (Действительно, коэффициент линейного расширения ртути 0,001 по шкале Фаренгейта)[5]

- Фаренгейт взял за 0°F температуру смеси льда и соли, а за величину 100°F температуру тела жены, которая в этот момент болела простудой [какой то сайт в интернете]


Мы бы так и мучались в догадках, если бы внезапно в ЛЕНИНГРАДЕ (!) не нашлись письма Фаренгейта к Герману Бургаве в период 1718-1729 [6] Он пишет:

... Я застал его [Рёмера] ранним утром, он поместил термометры в воду со льдом. Позднее он помещал их в воду с температурой тела. После того, как он отметил эти две точки на всех термометрах, он добавил половину расстояния меж точек ниже точки со льдом, и поделил получившийся отрезок на 22 1/2 равные части, начиная от нуля,  7 1/2 на точке со льдом и 22 1/2 на температуре тела. Я использовал эту градуировку вплоть до 1717 с тем лишь отличием, что разделил каждый градус еще на 4 части. <...>

Эта градуировка очень неудобна из-за дробей, поэтому я решил поменять шкалу, и использовать 96 вместо 22 1/2 или 90, с тех пор я использую ее.<...> [1]


Это вносит немного понимания но не отвечает на все вопросы, например откуда взялась вторая калибровочная температура с температурой тела в 22 1/2 (96°F), если у Рёмера вторая точка калибровки - температура кипения воды в 60°?  Точного ответа нет, пока внезапно не найдутся еще документы. Но правдоподобная гипотеза [1] говорит о том, что пользоваться термометром, калиброванным по второй температуре кипящей воды, для метеонаблюдений неудобно - большая часть шкалы никогда не используется. Возможно Рёмер, по калиброванному кипящей водой термометру смекнул, что температура тела стабильна и удобна для калибровки самой востребованной метеорологами части термометра, а Фаренгейт позднее перенял этот "лайфхак".


В публикации для журнала Philosophical Transactions of the Royal Society Фаренгейт пишет, что в его шкале используется три калибровочные точки: температура смеси льда, воды и нашатыря, или даже морской соли (0°F), температура таяния льда (32°F) и температура тела (96°F)


Это базовое описание шкалы от самого Фаренгейта выглядит как попытка мастера рассказать о шкале, но скрыть свои секреты - мы же помним, что он был производителем термометров. Для точки с 0°F он мало того, что не дает пропорций, так температура смеси с хлоридом аммония будет -15°С (+5°F), а в смеси с морской солью -22°С (-8°F)! [6][7]


Позже, после смерти Фаренгейта, шкала Фаренгейта снова поменялась. Присмотревшись, обнаружили , что температура кипения воды примерно 212°F. Таким образом, если температура таяния льда 32°F, а температура кипения воды 212°F, то у нас шкала будет 180 делений - красиво, как раз половина от круга (360/2). Из-за любви к красивым числам и желания избавиться от такой странной, плоховоспроизводимой величины, как температура тела, выбрали эти две калибровочные точки - замерзание и кипение воды. Правда из-за этого нормальная температура тела стала 97,88°F но всем так нравилась шкала в 180 градусов, что на это забили.


Большая заслуга Фаренгейта, помимо шкалы его имени то, что он стал выпускать термометры с ртутью, которыми, в отличии от спиртовых, можно было измерять гораздо более широкий диапазон температур.


Ну а рассказа про шкалу Реамюра, Цельсия, Кельвина, Делиля, Ранкина в этом посту не будет :)


Источники: (особенно рекомендую первый)


1. W.E.Knowles Middleton. A history of the thermometer and its use in meteorology-Johns Hopkins Press (1966)

2. The earliest temperature observations in the world: the Medici Network (1654–1670) Dario Camuffo & Chiara Bertolin. Climatic Change · July 2012 DOI: 10.1007/s10584-011-0142-5

3. A note on the history of thermometer scales. H.E.Landsberg 1964

4. R J Soulen Jr. A brief history of the development of temperature scales: the contributions of Fahrenheit and Kelvin. 1991 Supercond. Sci. Technol.

5. Журнал Nature №1687 vol 65 от 27 февраля 1902, стр 391

6. Журнал Nature от 6 марта 1937, стр 395

7. https://antoine.frostburg.edu/chem/senese/101/measurement/fa...


Хочу сказать огромное спасибо тем, без кого бы этого поста никогда бы не было написано, а именно Sci-hub и Libruary genesis - пиратским ресурсам, благодаря которым я смог получить доступ ко всем необходимым статьям и книгам.

---------------

Для вас работает инженер Павел Серков

Мой сайт: http://serkov.me

Мой инстаграм: https://www.instagram.com/pavel.serkov/

Показать полностью 4
4696

Фосфорный некроз или проклятие спичечных фабрик 19 века

Фосфорный некроз – это типичная профессиональная болезнь только работников спичечных фабрик. Ее узнаваемые признаки – это уродливая деформация нижней челюсти, нагноения, а также устрашающее бледно-зеленое свечение, порой вводившее в ступор окружающих.

Фосфорный некроз или проклятие спичечных фабрик 19 века Спички, Познавательно, История, Медицина, История болезни, Болезнь, Факты, Видео, Длиннопост

Видео-версия:

Первый случай фосфорной челюсти был диагностирован врачом Лоринзером из Вены в 1839 году. Пациентка была венской мастерицей спичек, которая в течение пяти лет подвергалась воздействию паров белого фосфора. Уже в 1844 году Лоринзер сообщил о уже 22 случаях фосфорной челюсти и установил токсическое действие белого фосфора.

Каждую смену рабочие дышали ядовитыми парами в душных цехах. Одни перемешивали нагретые химические растворы, другие макали туда деревянные заготовки спичек, третьи сушили и упаковывали ядовитый продукт. Производство спичек из белого фосфора обходилось дешевле, чем аналогичных, но безопасных из красного. Привлекательная экономика производства давала малые издержки и высокие прибыли, поэтому владельцы фабрик продолжали их использовать.


Работники спичечных фабрик:

Фосфорный некроз или проклятие спичечных фабрик 19 века Спички, Познавательно, История, Медицина, История болезни, Болезнь, Факты, Видео, Длиннопост
Фосфорный некроз или проклятие спичечных фабрик 19 века Спички, Познавательно, История, Медицина, История болезни, Болезнь, Факты, Видео, Длиннопост

Работники спичечных фабрик в Российской Империи:

Фосфорный некроз или проклятие спичечных фабрик 19 века Спички, Познавательно, История, Медицина, История болезни, Болезнь, Факты, Видео, Длиннопост
Фосфорный некроз или проклятие спичечных фабрик 19 века Спички, Познавательно, История, Медицина, История болезни, Болезнь, Факты, Видео, Длиннопост
Фосфорный некроз или проклятие спичечных фабрик 19 века Спички, Познавательно, История, Медицина, История болезни, Болезнь, Факты, Видео, Длиннопост

Первыми проявлениями фосфонекроза были зубная боль и воспаленные десны. С каждым месяцем симптомы становились сильнее, воспаление превращалось в масштабный абсцесс, мог появиться и свищ, пробивающийся сквозь мягкие ткани нижней челюсти. Выпадали зубы. Боль описывали как «неотступную и нарастающую». Нетрудно догадаться, что разбухшая и гноящаяся челюсть издавала неприятный запах.

По разным оценкам, порядка 11% процентов контактировавших с парами получили некроз нижней челюсти. Для пятой части заболевших он был смертельным. К летальному исходу приводила не столько деформация кости, сколько сопутствующие ей менингит и сепсис. Удаление кости было радикальным, но часто неизбежным решением в безвыходной ситуации. В этом случае пациент мог потерять возможность полноценно принимать пищу и без ухода умереть от дистрофии.

Фосфорный некроз или проклятие спичечных фабрик 19 века Спички, Познавательно, История, Медицина, История болезни, Болезнь, Факты, Видео, Длиннопост

Пример последствий фосфорного некроза:

Фосфорный некроз или проклятие спичечных фабрик 19 века Спички, Познавательно, История, Медицина, История болезни, Болезнь, Факты, Видео, Длиннопост

Когда число обратившихся за медицинской помощью работников значительно выросло, началась борьба за запрет белого фосфора для изготовления спичек.

Большее число «фосфорных челюстей» зафиксировано в США и Великобритании. Рабочие спичечных фабрик Российский империи также нередко страдали от почти полного выпадения зубов. Точку в этой истории поставила Бернская конвенция 1906 года, которая юридически запретила использование белого фосфора в спичечном производстве, после чего в мире началась кампания по отказу от белого фосфора, длившийся до середины 1920-х.


Предыдущий пост:

Как появились спички. История создания

Показать полностью 7
733

Выходки придворного шута королей Франции Трибуле

Выходки придворного шута королей Франции Трибуле История, Интересное, Познавательно, Юмор, Франция, Длиннопост

Намедни изволили быть в театре и наслаждались оперой Джузеппе Верди "Риголетто", засим хотелось бы описать кое что о прототипе главного героя.

Выходки придворного шута королей Франции Трибуле История, Интересное, Познавательно, Юмор, Франция, Длиннопост

Кстати, да это оттуда "Сердце красавицы склонно к измене..." Дивная постановка про орду му... чудаков, которые творили всякие гадости, а в результате погибла единственная чистая и невинная душа, а главный злодей остался безнаказанным...


Итак, Риголетто это шут герцога Мантуанского. Но изначально в исходной драме Виктора Гюго "Король забавляется" его так и звали Трибуле, а прототипом герцога был король Франции Франциск I. После первой же премьеры драмы действующий король сделал то, что сделал бы любой правитель на его месте: запретил показ в первый же день, после первого показа и аж на 50 лет. Всё потому, что в драме не было ни единого достоверного факта, кроме существования самих главных героев и их имён. Верди обошёл запрет, переобозвав главных персонажей. Но не будем о театре, главное факты! Почему выбрали Трибуле, именно этого юмориста у трона?

Выходки придворного шута королей Франции Трибуле История, Интересное, Познавательно, Юмор, Франция, Длиннопост

А было за что. Если верить источникам, он имел колоссальное влияние на королей (он зубоскалил при Франциске I и Людовике XII). И ему позволялось то, о чём не мог даже помыслить любой другой приближённый короля.

Сохранились некоторые интересные истории.

Выходки придворного шута королей Франции Трибуле История, Интересное, Познавательно, Юмор, Франция, Длиннопост

Однажды Трибуле обратился к Франциску I с жалобой на дворянина, который угрожал ему смертью. Франциск I успокоил его:

-Не волнуйся, любой кто посмеет тебя убить, будет казнён спустя четверть часа!

-Но, Ваше Величество! А можно сделать так, чтобы он был казнён не спустя, а за четверть часа до моего убийства? Так понадёжнее будет.


В другой раз он обратился к своему "патрону" издалека.

-Государь! Я тут составил интересный "Альманах глупцов". И в нём есть король дурачков.

-И кто же это?

-Карл V, который имеет наглость проехать через всю Францию. И это при том что он держал узником короля этой смой Франции!

-Но если я пропущу его без всякого ущерба для него?

-Тогда мне придётся передать титул другому королю...

-Кому?

-Вам! Ведь в таком случае вы будете ещё глупее!

(кстати, Карл благополучно пересёк Францию...)


Но апофеозом его приколов был случай, когда он шлёпнул короля по заднице. Франциск был в бешенстве и велел казнить шута. Однако что взять с "дурачка", немного остыв, он решил позабавиться и сказал что простит его, если извинение будет оскорбительнее его поступка... А зряяя... Шут сказал:

-Ой, простите Ваше Величество! Я перепутал вас с королевой.


Тем самым он нарушил запрет короля не прикалываться и не шутить над особами женского пола при дворе. Деваться некуда, шута надо было казнить. Франциск великодушно предложил своему любимцу самому выбрать казнь. Но остроумный шут бы не промах, он сказал:

-Государь, ради святой Нитуш и святого Пансара, покровителей безумия, я предпочитаю умереть от старости!

Выходки придворного шута королей Франции Трибуле История, Интересное, Познавательно, Юмор, Франция, Длиннопост

Король рассмеялся и просто изгнал приколиста из королевства.


Подписывайтесь, с нами Вы узнаете много разных интересных и познавательных фактов о мировой истории.

Выходки придворного шута королей Франции Трибуле История, Интересное, Познавательно, Юмор, Франция, Длиннопост
Показать полностью 4
86

Происхождение венгров и Уральский регион. История мадьяр, новые генетические данные

Через Уральский регион проходили многочисленные миграционные маршруты, которые, помимо прочего, повлияли и на историю Европы. Археологические свидетельства этих событий можно наблюдать на раннесредневековых кладбищах Южного Урала. Для этой территории типичны компактные кладбища с несколькими сотнями гробниц, которые впервые за последние 10–15 лет стали источником богатых археологических находок. Согласно археологическим, лингвистическим и историческим данным, корни современных венгров можно проследить до Уральского региона. Судя по лингвистическим свидетельствам венгерский язык, принадлежащий к финно-угорской ветви уральской языковой семьи, возник к востоку от Урала, где-то между 1000 и 500 годами до н. э. Вероятно, после VI века н. э. часть предков венгров переселилась со своей древней родины в Предуралье, т.е. на территории, прилегающие к западному склону Урала. А примерно, в первой трети IX века н. э., часть этого населения Предуралья, под давлением Хазарского каганата пересекла Волгу и заняла Северное Причерноморье, вступив в союз с хазарами.

Происхождение венгров и Уральский регион. История мадьяр, новые генетические данные Наука, История, Популяционная генетика, Длиннопост, Венгры, Южный Урал, ДНК, Видео, Гифка

При этом, конец IX века характеризуется началом упадка хазарского мира, в котором особую, но не единственную, роль сыграли печенеги. Также немаловажным было и формирование Древнерусского государства с выходом из-под контроля хазар части восточнославянских племён. Ранние венгры жили в Восточной Европе (формируя так называемый "субботцевский горизонт" ещё до того, как они вторглись в Паннонию, уже в более разнообразном составе. В X веке, материальные черты Карпатского бассейна быстро менялись после завоевания, с многочисленными археологическими свидетельствами связей с восточноевропейскими регионами, которые прослеживаются до Урала. Однако генетических данных от доисторического периода до средневековых популяций Уральского региона не так много в отличии от средневековых популяций Карпатского бассейна. В более ранних работах авторы предположили, что смешанные популяции степных кочевников (среднеазиатских скифов - саков) и потомков восточноевропейской срубной культуры, помимо других неописанных популяций, могло быть основой генетического состава венгерских завоевателей. Кроме того, предыдущие результаты предполагают генетические связи венгерских завоевателей с гуннами, а также с их предшественниками хунну. В последних статьях, которые касались изменчивости отцовских линий элиты венгров, они описывались как генетически неоднородные, со значительной долей европейского, финно-угорского, кавказского и сибирского или восточноевразийского вклада по отцовской линии.

Из чего следует, что мужские предковые линии венгерских завоевателей были из трёх отдалённых источников, а именно из Внутренней Азии (Байкал — Алтайские горы), Западной Сибири — Южного Урала (финно-угорские народы) и Причерноморья — Северного Кавказа (северокавказские тюрки, Аланы и восточноевропейские популяции того времени).

Оба вышеупомянутых исследования указали на присутствие Y-гаплогруппы N1a1a1a1a2-Z1936, ранее известной как N3a4-Z1936 в составе N-Tat / M46), которая часто встречается среди народов, говорящих на финно-угорских языках.

Происхождение венгров и Уральский регион. История мадьяр, новые генетические данные Наука, История, Популяционная генетика, Длиннопост, Венгры, Южный Урал, ДНК, Видео, Гифка

Эта линия также встречается среди современных венгров с частотой до 4%. В последующих работах исследователи реконструировали детальную филогению Y-гаплогруппы N-Z1936, показав, что определённые её субклады являются общими для некоторых этнических групп, как к примеру, N-Y24365 / B545 встречается у татар, башкир и венгров и связывает современных венгров с людьми, живущими в Волго-Уральском регионе.

Происхождение венгров и Уральский регион. История мадьяр, новые генетические данные Наука, История, Популяционная генетика, Длиннопост, Венгры, Южный Урал, ДНК, Видео, Гифка

Более ранние исследования митохондриальной ДНК современных популяций, говорящих на уральских языках, предполагают, что распространение линий мтДНК Восточной и Западной Евразии определяется географическими расстояниями, а не языковыми барьерами. Например, финно-угорские популяции из Волго-Уральского региона, по мтДНК, кажутся более похожими на своих тюркоязычных соседей, чем на родственные по языку прибалтийско-финские этнические группы. Более свежее исследование (от 2018 года) 15 уралоязычных популяций, также описывает их сходство с соседними популяциями, но помимо этого указывает ещё и на дополнительный компонент, возможно, сибирского происхождения.

Происхождение венгров и Уральский регион. История мадьяр, новые генетические данные Наука, История, Популяционная генетика, Длиннопост, Венгры, Южный Урал, ДНК, Видео, Гифка

Однако несмотря на то, что некоторые митохондриальные линии современных венгров имеют возможное сибирское происхождение, их генофонд отличается от других уралоязычных народов.


ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ


При сборе 36 образцов древней ДНК из Уральского региона, наиболее важным намерением было подобрать профессионально раскопанные и задокументированные захоронения Южного Урала, которые культурно или по времени связаны с предками венгров. При этом наибольшее сходство с археологическими памятниками Карпатской котловины X века продемонстрировал археологический памятник Уелги Южного Зауралья, Кунашакского района Челябинской области. Это кладбище использовалось с позднего периода кушнаренковской культуры в VIII веке и по XI век.

Учитывая различные взгляды на события того времени в регионе, авторы работы стремились охватить широкий спектр раннесредневековых археологических культур, расположенных в среднем течении Камы к западу от Урала.

Учёные связывают прекращение существования неволинской культуры в VIII – IX веках н. э. с миграцией на запад предков венгров, поэтому отбор образцов проводился во всех трёх группах этой культуры: бродовской (III – IV вв.), бартымской (V – VI вв.) и сухоложской (VII – VIII вв. н. э.). Помимо этого, был исследован Бояновский могильник (IX – X вв. н.э.) в Добрянском районе Пермского края. Этот археологический участок представляет собой южный вариант ломоватовской культуры, которая в свою очередь, демонстрирует тесную культурную связь с неволинской культурой из более южных регионов. Также, помимо новых образцов, было повторно проанализировано девять образцов древних венгров из Карпатского бассейна X – XII веков на предмет обнаружения целых митогеномов. Эти образцы были отобраны из предыдущего исследования на основе идентичных гаплотипов мтДНК с некоторыми из исследованных представителей Урала.

Происхождение венгров и Уральский регион. История мадьяр, новые генетические данные Наука, История, Популяционная генетика, Длиннопост, Венгры, Южный Урал, ДНК, Видео, Гифка

А основная цель новой научной работы заключалась в том, чтобы охарактеризовать материнский и отцовский генетический состав популяций Южного Урала с III по XI в и сравнить результаты с доступными древними и современными наборами генетических данных Евразии. Авторы работы также стремились описать возможные генетические связи между изученными уральскими популяциями и популяциями периода завоевания Карпатского бассейна.


ВЫВОДЫ


Уральский регион играл важную роль в этногенезе древних венгров, основываясь на археологических, лингвистических и исторических источниках, хотя результаты этих исследований демонстрируют различия в хронологическом и культурном аспектах. Представленные новые данные о мтДНК, Y-хромосоме и аутосомной последовательности ДНК образцов Южного Урала также подтверждают актуальность региона с точки зрения популяционной генетики. Общий материнский состав исследованных образцов из Уральского региона с филогенетической и филогеографической точек зрения предполагает смешанное западное и восточное происхождение компонентов, хотя отцовские линии более однородны, с Y-гаплогруппами характерными для Волго-Уральского региона. Гаплогруппа Y-хромосомы N-M46 с субкладами составляет 83,3% остальные представлены гаплогруппами G2a (G-L1266), J2 и R1b.

Происхождение венгров и Уральский регион. История мадьяр, новые генетические данные Наука, История, Популяционная генетика, Длиннопост, Венгры, Южный Урал, ДНК, Видео, Гифка

Также стоит отметить, что точно отнести каждый митохондриальный гаплотип Уелги к западному или восточному не представляется возможным, но представители обоих направлений присутствуют. Митохондриальные гаплогруппы европейского происхождения N1a1a1a1a и H40b предполагают, что существовала базовая популяция с характеристиками ближе к западным. С другой стороны, схожие (С4а1а6) или единичные (A, A12a, C4a2a1) восточные гаплотипы, отчётливо заметные в третьем (сухоложском) горизонте, предполагают относительно недавнюю примесь к основной популяции.

Происхождение венгров и Уральский регион. История мадьяр, новые генетические данные Наука, История, Популяционная генетика, Длиннопост, Венгры, Южный Урал, ДНК, Видео, Гифка

Однако очевидному сосуществованию генетического и археологического сдвига, противоречат однородность предковых компонентов и отцовского состава, а также анализ главных компонент и наличие восточного вклада С4а1а6 во всех горизонтах.

Происхождение венгров и Уральский регион. История мадьяр, новые генетические данные Наука, История, Популяционная генетика, Длиннопост, Венгры, Южный Урал, ДНК, Видео, Гифка

Хотя сам факт однородности по отцовским линиям можно объяснить патрилокальностью. Несмотря на то, что генетический вклад популяции, относящейся к сросткинской культуре Северного Алтая и южных районов Западной Сибири исключать нельзя, более вероятно, что большинство восточных компонентов смешалось ещё до начала использования уелгинского могильника. Материнские и отцовские линии древнего населения Уелги сигнализирует о том, что они хронологически и/или географически связаны с возможным генетическим источником венгерских завоевателей. Т.е. не с самими древними венграми, а с их предками. Помимо этого, захороненные на кладбище Уелги, по предварительным аутосомным данным, разделяют свой частотный состав аллелей с современными уральскими и западносибирскими популяциями, которые лингвистически или исторически связаны с венграми, что обеспечивает хорошую почву для будущих исследований.

Что касается материнских линий, то связи древних жителей Уелги с венгерскими завоевателями можно разделить на прямые и косвенные. Косвенные могут исходить от базовой популяции Южного Урала с более европейским генетическим профилем, в то время как прямые связи характерны преимущественно для смешанного восточного компонента. Одним из возможных объяснений этого феномена является то, что древние венгры и жители Уелги в прошлом имели общих предков и у этих предков уже была восточная примесь, которая впоследствии попала к обеим группам. Точное происхождение восточного компонента ещё предстоит описать, однако некоторые косвенные связи указывают на Центральную Азию. На графике анализа главных компонент, древние жители Уелги расположились в районе представителей окуневской культуры бронзового века, а также между уралоязычными группами и тюркоязычными популяциями Центральной степи.

Происхождение венгров и Уральский регион. История мадьяр, новые генетические данные Наука, История, Популяционная генетика, Длиннопост, Венгры, Южный Урал, ДНК, Видео, Гифка
Происхождение венгров и Уральский регион. История мадьяр, новые генетические данные Наука, История, Популяционная генетика, Длиннопост, Венгры, Южный Урал, ДНК, Видео, Гифка

Также филогенетический состав популяций Предуралья ставит под сомнение их генетическую однородность и последовательность. Но чтобы это проверить, нужно больше данных.

В новой работе родственные связи с древними венграми носят единичный характер, однако при этом наблюдается региональная близость, которая более выражена на графиках анализа главных компонент и многомерного шкалирования.

Происхождение венгров и Уральский регион. История мадьяр, новые генетические данные Наука, История, Популяционная генетика, Длиннопост, Венгры, Южный Урал, ДНК, Видео, Гифка

Т.е. люди из этих популяций не являются прямыми родственниками, однако близки к ним. В целом исследование демонстрирует генетическую связь между Зауральем, Предуральем и Карпатским бассейном на разных уровнях. Анализ этого нового набора данных заполняет пробелы в популяционной генетике Евразии, а также дополняет и корректирует выводы, сделанные ранее.

В более ранних работах, основанных на генетическом составе венгерских завоевателей и хунну, о которых также упоминалось в роликах канала, сообщалось о связи древних венгров с различными восточными регионами. Однако в этих исследованиях не участвовали регионы Урала, где присутствие редких восточноевразийских гаплотипов в популяциях позднего железного века и раннего средневековья к западу от Урала (Предуралье), может изменить представление о контактах востока и запада в будущем.

В последующих исследованиях авторы планируют расширить набор генетических данных с высоким охватом и включить образцы из других восточноевропейских кладбищ древних венгров и соседних с ними общин.

Источник:

Csáky, V., Gerber, D., Szeifert, B. et al. Early medieval genetic data from Ural region evaluated in the light of archaeological evidence of ancient Hungarians. Sci Rep 10, 19137 (2020). doi.org/10.1038/s41598-020-75910-z
Показать полностью 10
160

Как работает атомный энергоблок. Часть 2

В прошлый раз я говорил про то, откуда берётся тепловая энергия для генерации электричества. А как эта тепловая энергия преобразуется? Почему коэффициент полезного действия у атомной станции около 33%? Зачем вообще нужен конденсатор? Для ответов на эти вопросы мы должны переместиться в прошлое, и постепенно, слой за слоем, нарастить это знание.


С первой частью можно ознакомиться здесь: Как работает атомный энергоблок. Часть 1.


Все слышали про первый закон термодинамики. По сути, он является конкретизацией закона сохранения энергии для тепловых двигателей. Этот закон гласит, что невозможно создание двигателя, который работал бы без получения энергии от внешнего источника. Также невозможно создание двигателя, который совершал бы больше работы, чем к нему подводилось бы энергии. Для нас это сейчас логично и понятно, и совершенно очевидно, что КПД не может превышать 100%.


Коэффициент полезного действия - это отношение энергии затраченной на совершение работы ко всей использованной энергии.


В случае с тепловыми машинами используется так называемый термический КПД. Его значение -- теоретический предел для конкретного термодинамического цикла, не считая потерь от теплопередачи, трения и т.д.


Когда мы подводим тепло (тепловую энергию), не вся она переходит в работу. Для того, чтобы вернуть рабочее тело -- вещество которое мы нагреваем чтобы раскрутить турбину -- в начальное состояние, надо часть энергии у него забрать, охладить его. Соответственно, часть энергии нагрева уходит на повышение температуры внешней среды.


В виде формулы это будет записано следующим образом:

Как работает атомный энергоблок. Часть 2 АЭС, Энергия, Физика, Тепло, Наука, Атом, Длиннопост, Познавательно

Термический КПД для теплового цикла



Где Q1 это подведённая теплота, Q2 отведённая, соответственно Q1-Q2 это работа, которую совершило рабочее тело.


Но какой максимум мы можем выжать из тепла для совершения работы? Этим вопросом задался не кто иной как Сади Карно.

Как работает атомный энергоблок. Часть 2 АЭС, Энергия, Физика, Тепло, Наука, Атом, Длиннопост, Познавательно

Какой сладкий пирожочек



Вопрос звучал примерно так: «А почему паровоз жрёт так много и производит так мало, может у нас плохой двигатель? Или конструкция не очень?». Резонно, и многие хотели бы иметь такую систему, которую можно греть, а всё затраченное тепло тратить на работу и ехать, рассекая пространство. КПД такого двигателя мог бы достигать 100%! Но, как оказалось, такое в природе невозможно.


Давайте задумаемся вот над чем. Представим, что у нас на столе стоит чашка горячего чая. Постепенно она остывает, и это происходит неизбежно. В чем причина? Дело в том, что тепло произвольно переходит только от более горячего тела к более холодному, и никак иначе. При отсутствии разницы температур тепло рабочего тела не может быть преобразовано в работу, отсутствует поток теплоты. Это было установлено эмпирически на основе опыта. Поскольку в реальной жизни недостижима температура равная абсолютному нулю, то и КПД теплового цикла не может составлять 100%.


Чтобы показать, как это выглядит в жизни, посмотрим на следующую иллюстрацию:

Как работает атомный энергоблок. Часть 2 АЭС, Энергия, Физика, Тепло, Наука, Атом, Длиннопост, Познавательно

Тепловой двигатель и вечный двигатель второго рода



Вечный двигатель второго рода не нарушает первого закона термодинамики, энергия не берется из ниоткуда. Но такой двигатель невозможен, ведь нет стока для теплоты. Невозможность такого цикличного процесса объясняет требование наличия конденсатора в любой тепловой системе. Получается, что для работающего цикла нам нужны минимум 4 составляющие:


1) Источник теплоты

2) Сток, или холодильник

3) Устройство для совершения работы

4) Какой-либо возвратный механизм


С этим разобрались, а теперь давайте вернёмся к КПД. Какова максимальная эффективность цикла? И чем она обусловлена?


На оба этих вопроса и ответил Карно. Максимальная эффективность обусловлена только температурами горячего и холодного источников, не зависит от рабочего тела, не зависит от конструкции двигателя. В итоге, второй закон термодинамики приводит нас к следующему определению максимального КПД цикла (или КПД цикла Карно):

Как работает атомный энергоблок. Часть 2 АЭС, Энергия, Физика, Тепло, Наука, Атом, Длиннопост, Познавательно

КПД цикла Карно. На этом простая математика, увы, заканчивается.



Где T1 – температура источника тепла, T2 – температура холодильника (стока).


Этот КПД является предельным для заданной разницы температур. То есть, можно увеличить его подняв температуру горячего источника, либо снизив температуру холодного. Естественно, что температура не может быть бесконечно большой или бесконечно маленькой. Так что в существующих реалиях мы вынуждены прибегать к температуре окружающей среды в качестве стока, и к допустимым температурам для оборудования в качестве источника. Для каждого циклического процесса наибольшая температура подбирается так, чтобы можно было выжать максимум из топлива, и при этом система справилась бы с отводом теплоты.

Как работает атомный энергоблок. Часть 2 АЭС, Энергия, Физика, Тепло, Наука, Атом, Длиннопост, Познавательно

Закачиваем, нагреваем, в турбине работу совершаем, остужаем, и по-новой



Цикл Карно представляет из себя замкнутую систему из двух адиабатных (1-2, 3-4) и двух изотермических (2-3, 4-1) процессов.


Краткий экскурс в процессы происходящие с рабочим телом


1) Изотермический процесс – при подводе или отводе теплоты меняется давление и объем, причём произведение этих величин остаётся постоянным, температура остаётся неизменной.


2) Изобарный процесс – энергия расходуется на изменение температуры и объема, при этом отношение объёма к температуре остаётся постоянным, то есть оба параметра одновременно либо растут, либо уменьшаются.


3) Изохорный процесс – энергия расходуется на изменение давления и температуры при этом отношение давления к температуре остаётся постоянным, то есть оба параметра одновременно либо растут, либо уменьшаются.


4) Адиабатный процесс – газ совершает работу при изменении своей внутренней энергии, то есть тепло к рабочему телу не подводится и не отводится, изменяются все параметры в зависимости от показателя адиабаты.


Все процессы являются частными случаями политропного процесса. Я нашёл отличную табличку в интернете для пояснения (Физика в таблицах и формулах, Трофимова Т. И., 2002 г., стр. 94)

Как работает атомный энергоблок. Часть 2 АЭС, Энергия, Физика, Тепло, Наука, Атом, Длиннопост, Познавательно

Цикл Карно является идеальным, это модель, в которой отсутствуют такие понятия как трение, потери при расширении рабочего тела, потери давления при движении рабочего тела, и так далее. Рабочих циклов существует великое множество. Это и циклы для двигателей внутреннего сгорания (цикл Дизеля, цикл Отто, например), циклы для двигателей внешнего сгорания (см. двигатель Стирлинга - кстати, такой можно заказать за приемлемую цену на АлиЭкспресс, он даже от чашки чая работать будет).


Первый закон термодинамики говорит о количественной составляющей теплового цикла. Второй говорит о качественной. А вот увидеть на диаграмме давления и объема потери в реальном цикле не так просто. Но этот вопрос решаем.


Внимание! Дальше частичка неизбежного матана!

Как работает атомный энергоблок. Часть 2 АЭС, Энергия, Физика, Тепло, Наука, Атом, Длиннопост, Познавательно

Если мы проанализируем соотношение изменения теплоты при изотермическом расширении, рассмотрев цикл Карно как сумму бесконечно малых циклов, то получим новую величину, которая известна как термодинамическая энтропия.

Как работает атомный энергоблок. Часть 2 АЭС, Энергия, Физика, Тепло, Наука, Атом, Длиннопост, Познавательно
Как работает атомный энергоблок. Часть 2 АЭС, Энергия, Физика, Тепло, Наука, Атом, Длиннопост, Познавательно

Этот замкнутый интеграл ещё называют интегралом Клазиуса

Как работает атомный энергоблок. Часть 2 АЭС, Энергия, Физика, Тепло, Наука, Атом, Длиннопост, Познавательно

Вот так можно очень просто аналитически записать Второй закон термодинамики.


Что это такое? Энтропия (S) — это мера беспорядочности движения частиц вещества. Иными словами, очень приближённо можно назвать энтропию мерой качества процессов. При подводе теплоты энтропия всегда растёт в равной или в большей степени, чем отношение подведённого тепла к температуре. Это означает, что часть тепла всегда рассеивается без совершения работы. Логично, что при идеальном адиабатном процессе энтропия не изменяется. Для цикла, как очевидно, изменение энтропии всегда нулевое, потому что рабочее тело каждый раз перед началом следующего цикла возвращается в исходное состояние, со своим исходным значением энтропии.


Заметка.


Чем выше энтропия – тем ближе система к термодинамическому равновесию. На рисунках циклов выше точки являются координатами различных состояний рабочего тела. Чем больше тепла в системе – тем больше значение энтропии. Чем больше тепла мы отвели - тем меньше энтропия. Вне цикла энтропия достигла бы своего максимального значения и система пришла бы в равновесие.


Каждому состоянию вещества (каждой точке на диаграммах) соответствуют определённые значения термодинамических параметров. По двум из них можно определить все остальные. Энтропия является как раз таким параметром, в дополнение к давлению, температуре и объему. Это то, что нам нужно! Вперёд, строить новые диаграммы!

Как работает атомный энергоблок. Часть 2 АЭС, Энергия, Физика, Тепло, Наука, Атом, Длиннопост, Познавательно

Вот так будет теперь выглядеть цикл Карно на диаграмме T-S, то есть такой, где каждое состояние вещества можно наглядно показать с помощью значений температуры и энтропии:

Как работает атомный энергоблок. Часть 2 АЭС, Энергия, Физика, Тепло, Наука, Атом, Длиннопост, Познавательно

Цикл Карно, в данном представлении - это обычный прямоугольник


Площадь фигуры 1-2-3-4 равна работе, которую совершило рабочее тело, площадь прямоугольника под процессами 2-3 это тепло отданное в конденсаторе. Значит КПД — это отношение площадей этих фигур. В реальном процессе часть энергии уйдет на увеличение энтропии (трение, расширение, процессы быстрые, много причин), и с помощью T-S диаграммы можно наглядно это показать. Затраченная теплота увеличится, работа останется почти на том же уровне, а КПД уменьшится - смотрите на площади фигур. Обратите внимание на точки с индексом r - это реальные точки, с ними мы имеем дело в реальной жизни.

Как работает атомный энергоблок. Часть 2 АЭС, Энергия, Физика, Тепло, Наука, Атом, Длиннопост, Познавательно

Цикл Карно с учетом потерь и рассеяния тепла



Установки в тепловой энергетике бывают паротурбинными (в качестве рабочего тела выступает испаряющаяся жидкость, например - вода) и газотурбинными (в качестве рабочего тела некий газ; см. Цикл Брайтона). Разница будет в наличии фазового перехода. Опуская многие подробности, скажу лишь, что рассматриваются два агрегатных состояния вещества, в них включена также и переходная область между перегретым паром и жидкостью. Вот так это выглядит:

Как работает атомный энергоблок. Часть 2 АЭС, Энергия, Физика, Тепло, Наука, Атом, Длиннопост, Познавательно

Диаграмма состояний реального вещества для двух фаз



Внутренняя часть «купола», изображённого на картинке, это область фазового перехода между жидким и газообразным состоянием. Зелёная линия – это линия кипящей жидкости, фиолетовая – линия сухого насыщенного пара (в паре не остаётся влаги если эту линию переступить). Как можно заметить, при определённом давлении p3 вода не имеет фазового перехода, то есть нет стадии перехода жидкости в газ. При параметрах, превышающих критические давление и температуру, уже отсутствует понятие пара, это закритическая жидкость. Для воды критическое давление и температура это 22.064 МПа и 373.95 °C (в абсолютных единицах 647.1 Кельвин). При фазовом переходе из жидкости в газ температура не изменяется при подведении тепла. Это связано с тем, что энергия, передаваемая рабочему телу, расходуется не на повышение температуры, а на разрыв связей в жидкости.


А давайте теперь посмотрим, как будет выглядеть цикл Карно в случае двухфазной среды:

Как работает атомный энергоблок. Часть 2 АЭС, Энергия, Физика, Тепло, Наука, Атом, Длиннопост, Познавательно

Цикл Карно для реального газа



Замечательно, но точка 3 находится в области влажного пара, а значит, чтобы перекачать весь этот объём на участке 3-4r нам потребуется большой мощный компрессор, потери в котором будут существенными. Для того, чтобы этого избежать, сконденсируем пар до состояния жидкой воды, то есть получим состояние вещества на зелёной линии. Тогда вместо компрессора мы сможем использовать относительно миниатюрный конденсатный насос.

Как работает атомный энергоблок. Часть 2 АЭС, Энергия, Физика, Тепло, Наука, Атом, Длиннопост, Познавательно

Таким образом мы получили классический цикл Ренкина



Вот с этим уже можно работать, правда есть один существенный нюанс:точка 2r находится в области влажного пара, а это не очень хорошо для турбины. Дело в том, что скорость пара в турбине составляет несколько сотен метров в секунду. Во влажном паре содержатся капельки жидкости, которые на большой скорости повреждаютлопатки турбины. Такая турбина долго не проработает, поэтому нам нужно снизить влажность пара, чтобы он не разбомбил вращающиеся лопатки. Один из способов – это перегрев пара, и разделение турбины на часть с высоким давлением и часть с низким. Максимальное содержание влажной фазы обычно не превышает 15%.

Как работает атомный энергоблок. Часть 2 АЭС, Энергия, Физика, Тепло, Наука, Атом, Длиннопост, Познавательно

Цикл Ренкина с перегревом после турбины на высоком давлении



Уже лучше. Таким образом мы и среднюю температуру подняли, что положительно скажется на КПД, и тепло лучше использовали. Но из этого цикла можно выжать ещё больше, если часть тепла возвращать в его более низкотемпературные части. Этот приём называется регенерацией теплоты. То есть, из тех участков, где мы уже выжали из рабочего тела максимум, мы можем частично возвращать тепло в цикл. Это позволит меньше греть воду в парогенераторе и повысить эффективность преобразования тепла в работу.


Помимо этого, между частями высокого и низкого давления можно использовать сепаратор, отделяющий влагу от влажного пара, а также сепарировать пар в ступенях турбины между лопатками. Всё это повышает эффективность работы паротурбинной установки, но эффективность ещё очень далека до КПД цикла Карно. Из-за естественных потерь в турбине и насосах КПД на атомных станциях редко превышает 34%.

Как работает атомный энергоблок. Часть 2 АЭС, Энергия, Физика, Тепло, Наука, Атом, Длиннопост, Познавательно

На десерт. Тут внесены все упомянутые изменения. Сможете разобраться что к чему?



Внимательный читатель спросит,- А почему бы сразу не перегреть пар до входа в турбину? Дело в том, что на водо-водяных реакторах этот приём не будет эффективным. Нужно будет либо снизить давление на входе в турбину, либо ещё повысить параметры воды в первом контуре (исследования на эту тему ведутся, но по последним новостям зашли в тупик). Параметры на современных АЭС выбраны оптимальными с точки зрения безопасности, тепловой экономичности и конструкционных пределов. В реальности с перегретым паром работают только энергоблоки с жидкометаллическим теплоносителем, которые могут позволить себе перегрев пара до входа в турбину.


Заметка 2.


Зачем нужны эти ухищрения и высокая эффективность? Почему ради каких-то десятых долей процента создаются целые проектные институты и собираются огромные команды специалистов? Всё дело в том, что каждая малая доля прироста КПД – это прирост в выработке при тех же затратах тепла. Эти цифры кажутся ничтожными, поэтому давайте пересчитаем это в деньги.


Допустим, есть две реакторные установки, у одной КПД 33%, а у другой 33.1%. То есть имея 3200 МВт тепла первая установка даст 1056 МВт электрической мощности, а вторая 1059.2 МВт. Разница составляет 3.2 МВт. Сколько это в рублях?


Цена отпускаемого кВт-ч для АЭС примерно 2 рубля. Считаем сколько это принесёт станции за год. 3200*365*24*2= 56064000 р. То есть с выигрышем всего на 0.1% КПД вторая станция за год заработает больше на 56 миллионов при том же тепловыделении в реакторе!


Тут я вынужден остановиться и предоставить пытливым читателям возможность самостоятельно ознакомиться со способами дальнейшего увеличения эффективности циклов и глубже погрузиться в мир технической термодинамики. В будущем мы обсудим вопросы передачи теплоты и выясним, почему очень высокая температура - это плохо, даже если материалы могут её выдерживать.


Предыдущие посты по атомной тематике:

Пост для выпускников школ и не только

Полезные и интересные ссылки. Атомная энергетика

Пятничное познавательное. Канада и CANDU

Безопасность на АЭС. Начало


Жду ваших комментариев, вопросов и критики. Если кому-то хочется получить векторные оригиналы картинок в формате .svg для использования в учебных целях и студенческих работ, ищите меня в телеграме под юзернеймом wwnuc. Все векторные изображения выполнены в inkscape. Это же касается и предыдущего поста этой серии.

Показать полностью 17
81

Краткое введение в чебурашкологию

В этом посте мы коротко рассмотрим положение чебурашек в системе животного мира, их эволюцию, а так же значение этих животных в человеческой культуре.


Биологическая систематика


Учёные до сих пор не пришли к единому мнению относительно того, к какому отряду принадлежат чебурашкообразные. Перечислим основные версии:


1) Приматы

Краткое введение в чебурашкологию Чебурашка, Чебурашки, Животные, История, Биология, Длиннопост

С нашей точки зрения, все факты неоспоримо свидетельствуют о том, что чебурашки принадлежат к отряду приматов. На это указывают и крупные глаза и уши, и строение черепа, и конечности, приспособленные для хватания, и высокий уровень интеллекта.


2) Коалы

Краткое введение в чебурашкологию Чебурашка, Чебурашки, Животные, История, Биология, Длиннопост

Довольно популярна версия, что ближайшими родственниками чебурашек являются коалы. Однако, с нашей точки зрения, она совершенно безосновательна. Во-первых, не существует никаких предпосылок считать чебурашек сумчатыми. Во-вторых, коалы питаются исключительно листьями эвкалипта, тогда как про чебурашек доподлинно известно, что они всеядны. И, в-третьих, никаких свидетельств существования собственно чебурашек в Австралии, в отличии от других континентов, пока не обнаружено.


3) Грызуны

Краткое введение в чебурашкологию Чебурашка, Чебурашки, Животные, История, Биология, Длиннопост

Такую гипотезу позволило выдвинуть сходство архаичных чебурашкообразных с грызунами. Несмотря на то, что она нашла поддержку среди некоторых именитых учёных, мы вынуждены отвергнуть и её: основной признак грызунов - характерное строение зубной системы, а именно сильно развитые, постоянно растущие резцы, которые необходимо регулярно стачивать. У чебурашек подобного признака замечено не было.


4) Кошачьи

Краткое введение в чебурашкологию Чебурашка, Чебурашки, Животные, История, Биология, Длиннопост

Ряд признаков, таких, как крупные глаза и некоторые особенности в строении черепа, позволили выдвинуть предположение о близости чебурашек к семейству кошачьих. Однако, мы можем с полной уверенностью отвергнуть это предположение, как ошибочное: все кошачьи являются специализированными хищниками и имеют такие анатомические признаки, которые совершенно не характерны для чебурашек: наличие когтей на фалангах пальцев, приспособленность опорно-двигательного аппарата к передвижению на четырёх лапах.


5) Другие животные

Краткое введение в чебурашкологию Чебурашка, Чебурашки, Животные, История, Биология, Длиннопост

Высказывались предположения, что чебурашки могут быть близки к летучим мышам, а одна из последних гипотез утверждает, что они близки к австралийским летучим кускусам или поссумам. Однако, сторонниками этих версий совершенно игнорируется тот факт, что чебурашки не имеют даже зачаточных способностей ни к полёту, ни к планированию.

Иногда можно услышать мнение, что чебурашки принадлежат к семейству медвежьих, но никакие обоснования этого мнения, за исключением схожего цвета шерсти и формы ушей, нам неизвестны. Кажется, его сторонники просто имеют недостаточное представление о медведях, основанное на картинках и мягких игрушках.

Краткое введение в чебурашкологию Чебурашка, Чебурашки, Животные, История, Биология, Длиннопост

Спекулятивные версии о том, что чебурашки якобы могут быть представителями внеземных цивилизаций, мы не будем рассматривать - всё-таки, здесь все серьёзные люди, поэтому не будем тратить время на всякие псевдонаучные выдумки.


Чебурашкогенез


Итак, у нас есть все основания утверждать, что чебурашкообразные выделились из отряда приматов. Первые приматы возникли в конце мелового периода, около 70-90 млн. лет назад. К 50 млн. лет назад они разделились на лемуров, лори, долгопятов и обезьян. Именно к этому времени можно отнести и возникновение чебурашкообразных.

Краткое введение в чебурашкологию Чебурашка, Чебурашки, Животные, История, Биология, Длиннопост

Лори, долгопяты и игрунки - ближайшие родственники чебурашек


Первые чебурашки существенно отличались от привычного нам образа. Они напоминали грызунов, передвигались на четырёх лапах и имели сравнительно небольшие, торчащие вверх уши. Они населяли тропические леса палеогена, питались, преимущественно, плодами и насекомыми.

Краткое введение в чебурашкологию Чебурашка, Чебурашки, Животные, История, Биология, Длиннопост

Архаичный представитель чебурашкообразных


Дальнейшая их эволюция была направлена в сторону увеличения головного мозга, вследствие чего увеличивается мозговой отдел черепа, и уши с макушки перемещаются на боковые части головы. Хвост атрофируется. Чебурашкообразные переходят к прямохождению. Интересно, что в этот период аналогичные изменения претерпевают и человекообразные - уникальный пример конвергентной эволюции! Однако, в отличие от гоминидов, у чебурашек наблюдается увеличение ушей и глаз - явное свидетельство того, что они были приспособлены к ночному образу жизни.

Эволюционируя, чебурашки разделяются на несколько видов, которые расселяются по планете. Многие из них сосуществуют на одной территории с человеком разумным, в результате чего находят отражение в культурах разных народов.

Краткое введение в чебурашкологию Чебурашка, Чебурашки, Животные, История, Биология, Длиннопост

Африканские маски


Чебурашка был тотемным животным африканского племени боа. Воины этого племени использовали маски чебурашек в военных ритуалах: они верили, что это сделает их непобедимыми.

Краткое введение в чебурашкологию Чебурашка, Чебурашки, Животные, История, Биология, Длиннопост

Миниатюры средневековых манускриптов


Чебурашка был известен и в средневековой Европе. В многочисленных манускриптах он описывался как похожее на человека животное с большими ушами, обитающее в Индии и Эфиопии. Однако, некоторые древние авторы утверждали, что эти животные обитали в Скифии и даже на Британских островах, что, возможно, свидетельствует о том, что некогда ареал чебурашкообразных простирался далеко на север.

Краткое введение в чебурашкологию Чебурашка, Чебурашки, Животные, История, Биология, Длиннопост

Изображение архаичного чебурашки, цивилизация Моче


Но самые многочисленные изображения чебурашек происходят из древней Америки. На них мы видим чебурашек разных видов, как архаичных, так и прогрессивных. Некоторые из них были предметом культа у древних майя и ацтеков.

Краткое введение в чебурашкологию Чебурашка, Чебурашки, Животные, История, Биология, Длиннопост

Хищный чебурашка - божество ацтеков


По-видимому, сугубо эндемичными для Америки являются хищные чебурашки. У нас пока что недостаточно сведений об их происхождении и образе жизни. Хотя первые чебурашкообразные появились на Американском континенте вместе с широконосыми обезьянами - ещё в эпоху олигоцена, мы считаем маловероятным, что впоследствии они развивались автономно и изолированно от остальных популяций. Скорее всего, чебурашки проникали на континент несколько раз. Можно предположить, что первые, архаичные чебурашкообразные Америки по каким-то причинам приспособились к хищническому образу жизни. В эпоху плейстоцена произошло переселение более прогрессивных видов чебурашек с территории Старого света. Мы пока что не знаем точно, откуда именно и когда пришли переселенцы, однако, если считать достоверными свидетельства древних авторов о том, что чебурашки обитали на территории Скифии и Северной Европы, то кажется вполне вероятным, что они могли проникнуть в Америку через Берингов пролив, либо через Атлантический океан. Судя по всему, эти прогрессивные виды оказались способны к скрещиванию с архаичными аборигенными видами, что привело к гибридизации и образованию новых видов, сочетающих как прогрессивные (большой объём мозга, прямохождение), так и хищнические признаки. В любом случае, эта тема ещё ждёт своего исследователя.

Краткое введение в чебурашкологию Чебурашка, Чебурашки, Животные, История, Биология, Длиннопост

Древнеамериканские скульптуры: хищные чебурашки и чебурашка разумный


Таким образом, очевидно, что существовало несколько разных видов чебурашек, различающихся как анатомией, так и образом жизни: архаичные и прогрессивные, хищные и всеядные.


Советский Чебурашка: кто он?


Однако, ещё остаётся нерешённым вопрос: откуда родом хорошо всем нам известный Чебурашка и к какому виду он принадлежит?

Краткое введение в чебурашкологию Чебурашка, Чебурашки, Животные, История, Биология, Длиннопост

Чтобы ответить на этот вопрос, надо вспомнить, что на территорию Советского Союза Чебурашка попал в коробке с апельсинами. В 1960-е годы апельсины в СССР импортировались из Марокко, Израиля и Латинской Америки. Следовательно, возможная родина Чебурашки может быть ограничена этими тремя регионами.

Несмотря на то, что теория израильского происхождения Чебурашки имеет большое число сторонников, мы вынуждены отвергнуть её по одной простой причине: крайняя бедность израильской фауны.

Таким образом, остаётся два возможных варианта: Латинская Америка и Африка. Как известно, в Африке обитали исключительно всеядные чебурашки, тогда как в Америке были распространены хищные. Если принять во внимание внешний вид и особенности поведения советского Чебурашки, не имеющего никаких хищнических признаков, то можно утверждать, что его родиной является именно Африка. Однако, надо учитывать, что он ещё не является взрослой особью. Взрослые чебурашки имеют более высокий рост, пропорционально меньший размер головы и более длинные конечности. А у детёнышей видовые особенности могут быть не выражены. Поэтому нельзя полностью исключать версию об его американском происхождении - а это означает, что, повзрослев, Чебурашка может стать для крокодила Гены и льва Чандра хорошим напарником по охоте.

Показать полностью 14
101

Истории моей фотоколлекции. Часть седьмая - снимаем на Фотокор-1, или как в СССР массово фотоаппараты выпускать начинали

Продолжаю  серию постов о старой фототехнике из моей коллекции. Сегодня у нас в гостях "Фотокор-1" - самый старый за все семь частей аппарат, выпуск которого начался на Выборгской стороне города Ленинграда аж в 1930 году...

Истории моей фотоколлекции. Часть седьмая - снимаем на Фотокор-1, или как в СССР массово фотоаппараты выпускать начинали Фототехника, Фотоаппарат, Фотопленка, СССР, История, Фотокор-1, Интересное, Познавательно, Советская фототехника, Длиннопост

Конкретно этот аппарат будет чуть помладше, выпущен он был примерно в 1934-1935 годах. Да и жизнь потрепала его больше - судя по внешнему виду, прошёл фотик сквозь огонь и воду. Потрёпанный, с отклеивающимся кожзамом на боках, заедающей механикой затвора и мутненьким объективом он был найден в комиссионке за полторы тысячи рублей и куплен, в итоге, за тысячу.

История "Фотокора" началась практически сразу после Гражданской войны. Страна Советов потихоньку отстраивалась, оправлялась, и начинала свой путь в светлое коммунистическое будущее. И это самое будущее было недостижимым без влияния на широкие массы людей.


Благо, набиравший обороты 20-й век предоставил аж три способа нести линию партии в массы - кино, радио, и фотографию. Кино было дорогим (пусть и самым эффектным) и требовало специального оборудования. А на радио ДнепроГЭС или парад не покажешь. Оставалось фото.

Истории моей фотоколлекции. Часть седьмая - снимаем на Фотокор-1, или как в СССР массово фотоаппараты выпускать начинали Фототехника, Фотоаппарат, Фотопленка, СССР, История, Фотокор-1, Интересное, Познавательно, Советская фототехника, Длиннопост

Рекламно-агитационный плакат с героем нашего поста. Аппарат, что характерно, ранних годов выпуска - самая первая версия.

Фотокор-1 не был первым советским фотоаппаратом. В эпоху, когда фототехника была штучной, до него было изготовлено как минимум ещё несколько единично-мелкосерийных экземпляров. Но он стал первым массовым фотоаппаратом. Фотоаппаратом, которым можно было вооружить фотокорреспондента (название фотика как бы намекает) даже относительно захудалой газетёнки, не говоря уж о всяких "знамёнах" да "правдах". Сделано их было не меньше миллиона, но не всё так гладко было в датском королевстве. Затворы - самую важную и дорогую деталь - для первых версий "Фотокора" приходилось покупать за рубежом, за золото и валюту. Только с 1932 года камеры стали комплектоваться отечественны затвором ГОМЗ, разработанным на базе немецкого затвора Vario. Именно на такую, полностью отечественного производства камеру мы и будем фотографировать сейчас.

Но для начала кратенькая (и уже традиционная) историческая справка о состоянии фотографии как таковой на тот момент. Удивительно, но за первые 20 лет XX века фотография не сильно продвинулась по сравнению с веком XIX. Может быть потому, что фотоаппаратом не очень сподручно убивать людей в окопе напротив. Может быть потому, что всё и так устраивало тогдашних фотографов. В среде профессиональной (хотя так такого деления тогда ещё не было) фототехники заправляли фотоаппараты прямого визирования. Они были простыми. Большими. И пластиночными.

Истории моей фотоколлекции. Часть седьмая - снимаем на Фотокор-1, или как в СССР массово фотоаппараты выпускать начинали Фототехника, Фотоаппарат, Фотопленка, СССР, История, Фотокор-1, Интересное, Познавательно, Советская фототехника, Длиннопост

Фотокор-1 рядом с моим основным цифровым фотоаппаратом для масштаба. Да, я не ставил батарейную ручку, но и сам по себе Canon 7d не очень чтобы маленький.

Фотоаппарат, как я уже сказал выше - пластиночный. Светочувствительным материалом здесь является не фотоплёнка на много кадров, а фотопластинка. Покрытый светочувствительной эмульсией кусочек стекла в светонеприницаемом пенальчике. На фото слева собственно сам пенальчик, на фото справа - он открыт и видна пластинка.

Истории моей фотоколлекции. Часть седьмая - снимаем на Фотокор-1, или как в СССР массово фотоаппараты выпускать начинали Фототехника, Фотоаппарат, Фотопленка, СССР, История, Фотокор-1, Интересное, Познавательно, Советская фототехника, Длиннопост

Эту самую пластинку следовало заряжать в пенальчик в полной темноте, иначе она засветится (как например та что на фото) и вместо кадра получится Чёрный Квадрат Малевича. Правда пластинки уже полвека как не выпускают, но это не беда. Я воспользуюсь светочувствительной фотобумагой производства Славича (просто приклею её к картонке и получившееся засуну в пенал) - а кто побогаче может воспользоваться зарубежной листовой фотоплёнкой.

Размеры фотопластинки по современным меркам огромны - 9 на 12 сантиметров. Матрицы цифровых фотокамер редко бывают больше чем 3.5х2.5 сантиметра, плёночный средний формат - 6х6 или 6х9. Впрочем, за всё приходится расплачиваться. Но об этом чуть позже, а пока давайте посмотрим на сам фотоаппарат поподробней.

А он прост до неприличия. Спереди на нём пластина с объективом и затвором. Выдержек (скоростей затвора) всего три - 1/25 секунды, 1/50 и 1/100. Этого откровенно мало, и не в большую сторону, а в меньшую. Чувствительность фотоматериалов XIX-начала XX века редко превышала 10 iso - для сравнения, чувствительность сенсора современного смартфона - от 100 до 6400 iso. Выдержки по полсекунды, секунде, двум были для ранней фотографии нормой - именно поэтому вы не увидите динамики на старых снимках. Шелохнётся человек - и кадр смажется. Передняя пластина вместе с объективом может перемещаться вверх-вниз и вправо-влево при помощи двух винтов. Ответ на вопрос "зачем это надо" будет через пару абзацев, а пока - предлагаю подумать об этом самим.


Переходим назад:

Истории моей фотоколлекции. Часть седьмая - снимаем на Фотокор-1, или как в СССР массово фотоаппараты выпускать начинали Фототехника, Фотоаппарат, Фотопленка, СССР, История, Фотокор-1, Интересное, Познавательно, Советская фототехника, Длиннопост

А сзади у нас... пусто. Только сбоку видны пазы - в эти пазы мы и вставим фотопластинку. Откроется затвор, объектив спроецирует картинку на светочувствительный слой - осталось только проявить. Правда, до открытия затвора надо ещё приготовиться к съёмке. И процесс этот от современного нажимания на кнопку спуска отличается примерно так же, как стрельба из мушкета и АК.

Первым делом - поставим аппарат на штатив. Основная ориентация "Фотокора" - портретная, будем снимать вертикально. Потом - переведём стрелку на диске выбора режимов работы в положение "Д" и нажмём на рычажок открытия затвора (на фото он слева). Щёлк - и затвор открылся.

Истории моей фотоколлекции. Часть седьмая - снимаем на Фотокор-1, или как в СССР массово фотоаппараты выпускать начинали Фототехника, Фотоаппарат, Фотопленка, СССР, История, Фотокор-1, Интересное, Познавательно, Советская фототехника, Длиннопост

Объектив полностью открыт. Теперь берём идущее в комплекте с фотоаппаратом матовое стекло:

Истории моей фотоколлекции. Часть седьмая - снимаем на Фотокор-1, или как в СССР массово фотоаппараты выпускать начинали Фототехника, Фотоаппарат, Фотопленка, СССР, История, Фотокор-1, Интересное, Познавательно, Советская фототехника, Длиннопост

И ставим его в пазы сзади.Теперь, если посмотреть на это самое стекло, можно увидеть проецируемое объективом изображение. Оно будет перевёрнутым и отзеркаленным.

Истории моей фотоколлекции. Часть седьмая - снимаем на Фотокор-1, или как в СССР массово фотоаппараты выпускать начинали Фототехника, Фотоаппарат, Фотопленка, СССР, История, Фотокор-1, Интересное, Познавательно, Советская фототехника, Длиннопост

Правда видно будет ну очень уж плохо, тем более на ярком свету (по той же причине что и в кино при включённом освещении зала). Поэтому берём чёрную ткань и накрываемся ею. Да, прямо как фотограф из картинки в учебнике истории.

Покрутив штатив и направив аппарат куда нам надо, наводим фотоаппарат на резкость. Для этого просто двигаем закреплённый на салазках объектив взад-вперёд до появления на матовом стекле резкой картинки. Для точной настройки есть колёсико сбоку нижней пластины.

Истории моей фотоколлекции. Часть седьмая - снимаем на Фотокор-1, или как в СССР массово фотоаппараты выпускать начинали Фототехника, Фотоаппарат, Фотопленка, СССР, История, Фотокор-1, Интересное, Познавательно, Советская фототехника, Длиннопост

Собственно, чёрные салазки двигаются по алюминиевым рельсам, стоит только отжать две головки на них. Слева на фото - примерная шкала с указанием в какой позиции должен быть объектив для фокусировки на бесконечность, 10 метров, 2 метра...

Добившись резкого изображения, можно поднять объектив (а вместе с ним и кадр) вверх или в сторону теми самыми винтами. Аппарат-то на штативе закреплён, а подвижных головок штативов в 30-х годах то и не было. Окончательно удовлетворённые результатом, снимаем матовое стекло, закрываем затвор. С этого момента аппарат и объект съёмки не должны никуда перемещаться даже на сантиметр! Иначе кадр выйдет далеко не лучшим. Ставим в пазы кассету с фотопластинкой:

Истории моей фотоколлекции. Часть седьмая - снимаем на Фотокор-1, или как в СССР массово фотоаппараты выпускать начинали Фототехника, Фотоаппарат, Фотопленка, СССР, История, Фотокор-1, Интересное, Познавательно, Советская фототехника, Длиннопост

И вытягиваем крышку кассеты вверх. Можно вытянуть её полностью, но я так делать не люблю - через щель сверху можно засветить пластинку.

Истории моей фотоколлекции. Часть седьмая - снимаем на Фотокор-1, или как в СССР массово фотоаппараты выпускать начинали Фототехника, Фотоаппарат, Фотопленка, СССР, История, Фотокор-1, Интересное, Познавательно, Советская фототехника, Длиннопост

Аппарат готов к съёмке. Определяем пару "выдержка-диафрагма" на глазок или по таблице и выставляем их двумя стрелочками ползунками. Диафрагму - снизу, а выдержку - той самой стрелочкой сверху. Выставили? Затвор самовзводный, приводится в действие тем самым рычажком слева. Опционально к нему можно прикрепить тросик. Готовы? Снимаем!

Истории моей фотоколлекции. Часть седьмая - снимаем на Фотокор-1, или как в СССР массово фотоаппараты выпускать начинали Фототехника, Фотоаппарат, Фотопленка, СССР, История, Фотокор-1, Интересное, Познавательно, Советская фототехника, Длиннопост

Такой вот кадр конечно из аппарата сразу не вылезет. Надо закрыть кассету, достать её из аппарата и в тёмной комнате проявить. А для следующего кадра - снова повторить все действия начиная с первого пункта.

Если на улице слишком темно  (например типичный ноябрьский Питер) - снимать придётся с выдержкой в несколько секунд, выставив стрелку в положение "К" и удерживая рычажок нужное время. Нажал-тысячаодна-тысячадве-тысячатри-отпустил.


Все эти несколько секунд портретируемый должен стоять не шелохнувшись. По счастью, у мистера Коня возражений на этот счёт нет.

Истории моей фотоколлекции. Часть седьмая - снимаем на Фотокор-1, или как в СССР массово фотоаппараты выпускать начинали Фототехника, Фотоаппарат, Фотопленка, СССР, История, Фотокор-1, Интересное, Познавательно, Советская фототехника, Длиннопост

А вот люди на заднем плане вышли весьма размытыми за те пару секунд, что был открыт затвор.

Можно ли снимать на "Фотокор" без штатива? Конструкцией предусмотрена такая возможность - для этого есть простейшие глазок и рамка - в них будет видно примерно то, что хочешь снять. Однако крошечная глубина резкости объектива и точность видоискателя "пальцем в небо" намекают, что ничего особо стоящего их этой затеи не выйдет, если конечно не закрывать диафрагму до максимального значения в f/32. Так что Фотокор оставался в основном статичным фотоаппаратом, таким же, как его предки из XIX века. Вскоре, на смену пластиночным камерам придут совершенно новые - о них я писал вот здесь.


Ну а на этом я делаю небольшой перерыв. Погода в Санкт-Петербурге становится такой, что снимать становится особо нечего, солнца нет уже какую неделю. Так что увидимся как распогодится, и да - этот аппарат обязательно поедет на историческую реконструкцию как ситуация лучше станет.


Список всех частей. Читать можно в любом порядке:

Про Зениты

Про Смены

Про Агат-18

Про Ломо-компакт

Про довоенную немецкую карманную "гармошку".

Про ФЭДы и Зоркие

Показать полностью 12
136

Александр Старцев - Изменение видового состава рыб в Азовском море и реке Дон

Какие рыбы живут в Азовском море и бассейне реки Дон? Как они мигрируют? Как изменяется их видовой состав и численность?

Рассказывает Александр Вениаминович Старцев, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник Южного Научного Центра РАН, доцент кафедры Технических Средств Аквакультуры ДГТУ.

209

Как появились спички. История создания

Спички — относительно недавнее изобретение человечества, они пришли на смену огниву около двух веков назад.
История спичек, как средство добывания огня, началась с открытия фосфора в 1669 году химиком Брандтом.

Как появились спички. История создания Спички, Познавательно, Удивительное, История создания, Как это сделано, Изобретения, История, Видео, Длиннопост

Видео-версия:

А уже в 1680 году ирландский физик Роберт Бойль (тот самый, чьим именем назван закон Бойля-Мариотта) покрыл фосфором полоску бумаги и, чиркая по ней деревянной спичкой с серной головкой, получил огонь… но не придал этому никакого значения.

Роберт Бойль собственной персоной:

Как появились спички. История создания Спички, Познавательно, Удивительное, История создания, Как это сделано, Изобретения, История, Видео, Длиннопост

В результате изобретение спичек запоздало более чем на век — до 1805 года, когда французский химик Жан Шансель предложил свою версию спички с головкой из смеси серы, хлорида калия и сахара. В комплекте прилагалась бутылочка с серной кислотой, куда надо было окунать спички, чтобы зажечь их. Неудобство такого вида спичек очевидно: под рукой всегда должна быть серная кислота - небезопасный химикат.

Химические спички Шанселя:

Как появились спички. История создания Спички, Познавательно, Удивительное, История создания, Как это сделано, Изобретения, История, Видео, Длиннопост

Сам Жан Шансель:

Как появились спички. История создания Спички, Познавательно, Удивительное, История создания, Как это сделано, Изобретения, История, Видео, Длиннопост

В 1826 году британский аптекарь Джон Уокер изобрел первые спички, зажигаемые с помощью трения. Спичечную головку он изготавливал из смеси серы, хлората калия, сахара и сульфида сурьмы, а зажигание производил чирканьем по наждачной бумаге. Правда, горели спички Уокера неустойчиво, оставляли по себе скверную память в виде противного сернистого газа, рассыпали вокруг себя при возгорании тучи искр, что часто приводило к пожарам, и поэтому во Франции и Германии их продажу вскоре запретили.

Джон Уокер и его спички:

Как появились спички. История создания Спички, Познавательно, Удивительное, История создания, Как это сделано, Изобретения, История, Видео, Длиннопост
Как появились спички. История создания Спички, Познавательно, Удивительное, История создания, Как это сделано, Изобретения, История, Видео, Длиннопост

А в 1830-м французский химик Шарль Заурия( или Сориа) заменил сульфид сурьмы на белый фосфор.

Горели такие спички отлично, зажигались одним движением головки по любой шершавой поверхности, но… запах горящего и разбрызгивающегося вокруг белого фосфора был ужасен. К тому же белый фосфор оказался очень токсичным — «фосфорный некроз» быстро стал профессиональной болезнью работников спичечных фабрик. В одной упаковке спичек в то время содержалась смертельная доза белого фосфора, и суициды с помощью проглоченных спичечных головок быстро стали распространенным явлением.

Последствия фосфорного некроза у работников спичечных фабрик:

Как появились спички. История создания Спички, Познавательно, Удивительное, История создания, Как это сделано, Изобретения, История, Видео, Длиннопост
Как появились спички. История создания Спички, Познавательно, Удивительное, История создания, Как это сделано, Изобретения, История, Видео, Длиннопост

Замену токсичному и огнеопасному белому фосфору было найти нелегко. Однако это смог сделать только шведский химик Густав Эрик Паш, который в 1844 году понял одну простую вещь: если спичка загорается при механическом контакте серы и фосфора, вовсе не обязательно помещать фосфор в спичечную головку — достаточно нанести его на шершавую поверхность, о которую чиркают! Это решение вместе с подоспевшим как раз вовремя открытием красного фосфора (который, в отличие от белого, не воспламеняется на воздухе и гораздо менее токсичен) и легло в основу первых по настоящему безопасных спичек.

Но уже в 1853 году шведский химик Йохан Лундстрем нанёс красный фосфор на поверхность наждачной бумаги и заменил им же белый фосфор в составе головки спички. Такие спички уже не приносили вреда здоровью, легко зажигались о заранее приготовленную поверхность. Йохан Лундстрем запатентовал первую «шведскую спичку», дошедшую до наших дней почти без изменений. Спички Лундстрёма имели большой успех на Всемирной выставке в Париже в 1855 году, получив серебряную медаль за то, что способ их изготовления не угрожал здоровью рабочих.

Так появились наконец "безопасные", или "шведские", спички, которыми мы пользуемся и сейчас.

Йохан Лундстрем:

Как появились спички. История создания Спички, Познавательно, Удивительное, История создания, Как это сделано, Изобретения, История, Видео, Длиннопост

По материалу спичечной палочки спички можно подразделить:
—на деревянные (изготовленные из мягких пород дерева — осины, липы, тополя и т. д.);

—картонные; 

—восковые (парафиновые — изготовленные из хлопчатобумажного жгута, пропитанного парафином).

По методу зажигания:

— на тёрочные (зажигающиеся при трении о специальную поверхность — тёрку); 

— бестёрочные (зажигающиеся при трении о любую поверхность).

Тёрочные спички различного типа являются основным массовым видом спичек во всём мире.

Бестёрочные спички выпускаются в основном в Англии и США, в ограниченном количестве.

Показать полностью 8
349

Вода. Казалось бы, чего уж проще?

Вода. Казалось бы, чего уж проще? Вода, Познавательно, Наука, Длиннопост, Химия, Большая Советская Энциклопедия
Вода. Казалось бы, чего уж проще? Вода, Познавательно, Наука, Длиннопост, Химия, Большая Советская Энциклопедия

Вода - окисел водорода, содержащий 88.6% кислорода и 11,4% водорода, что отвечает простейшей формуле H²O.
Эта формула знакома всем - даже людям, знающим о химии только понаслышке. Чего уж проще - эта простота уже вошла в поговорку!)
Но так ли проста, вездесущая и всем знакомая вода?
Нет, это далеко не так.
ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДЫ.
Многие физические константы жидкой воды (например, плотность, теплоёмкость) приняты как эталон, образец.
Её температуры плавления и
кипения долгое время служили точками отсчёта cтoградусной шкалы температур по Цельсию(0 °С и100 °С).
Значит ли это, что свойства воды обычны,«образцовы»?
Нет, совсем наоборот!
Трудно найти в природе другое вещество, физические свойства которого были бы так необычны, своеобразны и аномальны.
Давайте забудем всё, что нам известно о воде, и попробуем «открыть» её для себя заново.
Поставим перед собой вопрос: каковы должны быть температуры плавления и кипения воды?
Можно ли ставить такой вопрос?
А почему бы и нет, ведь периодическая
система Менделеева даёт возможность представить себе свойства какого-либо соединения, зная свойства аналогичных соединений элементов той же группы.
Аналоги кислорода - это сера, селен и теллур.
Аналоги Н²0 - это H²S, H²Se и H²Те.
Если построить графики их свойств, идя в периодической системе снизу вверх, то
получится картина, отражающая закономерное изменение температур кипения и плавления гидридов H²Te, H²Se и H²S.
Если продолжить получившиеся линии, то окажется, что при сохранении той же
закономерности - вода должна быть газом, кипеть при —80 °C, вместо +100°С, и замерзать при -100°С вместо 0°С!.
Попробуйте представить себе, что получилось бы, если бы вода вела себя "нормально".

Вода. Казалось бы, чего уж проще? Вода, Познавательно, Наука, Длиннопост, Химия, Большая Советская Энциклопедия

Обратимся к другим аномалиям воды (а их немало).
Так, жидкая вода имеет самую высокую теплоёмкость среди всех жидкостей (1 кал/ (г. град), или по Международной системе единиц СИ 4,19 кДж/(кг - град)].
Аномально и изменение плотности воды.
Плотность других жидкостей, как правило, при понижении температуры постепенно возрастает и становится максимальной при замерзании.
А плотность воды при охлаждении «нормально» возрастает лишь до +4 °С,
достигая 1 г/см³. От +4 °C до 0°C она немного уменьшается.
Плотность же льда
резко, скачком уменьшается до 0,91 г/см3. Теплота плавления льда 332,7 кДж/кг (79,4 кал/г) также аномально высока, она в 13,5 раза выше, чем, например, у свинца.
Как же объяснить необычные свойства воды??
Чтобы ответить на этот вопрос, обратимся к ее молекулярному строению..
Молекула Н²0 нелинейна, угол между связями O-H равен 104,27°. Связи эти ковалентные, но они полярны
(атомы Н несут на себе некоторый положительный заряд,
атомы O - отрицательный).
Поэтому полярна и молекула в целом; она представляет собой диполь.
Дипольные молекулы взаимодействуют сильнее, чем молекулы неполярные.
Но молекулы воды связаны между собой гораздо прочнее, чем можно было бы ожидать, учитывая лишь физическое взаимодействие диполей.
Это объясняется существованием водородных связей.
В водородной связи участвуют атом O одной молекулы и
атом H - другой:

Вода. Казалось бы, чего уж проще? Вода, Познавательно, Наука, Длиннопост, Химия, Большая Советская Энциклопедия

Такие связи гораздо менее прочны, чем ковалентные связи 0-Н внутри молекул, и всё же именно благодаря им взаимодействие молекул в воде гораздо сильнее, чем во многих других жидкостях (например, в жидких H²S, H²Se, H²Te).
В процессе теплового движения молекул водородные связи рвутся, но взамен тут же возникают новые.
Таким образом, в жидкой воде существует
динамическая система межмолекулярных водородных связей.
Иначе говоря, молекулы воды ассоциированы.
Именно повышенная прочность связей между молекулами H²О служит причиной аномально высокой температуры кипения воды.
Сильное межмолекулярное взаимодействие затрудняет переход молекул из жидкости в пар.
В кристаллах льда тоже существуют водородные связи, но здесь система таких связей статична, а следовательно, ещё более прочна, чем в жидкой воде.
Именно в этом причина аномально высокой температуры и теплоты плавления льда.
Рассмотрим теперь структуру льда более
внимательно.
Вероятно, каждого поражали красота и разнообразие форм снежинок.
Но при всём разнообразии снежинок их внутреннее строение ВСЕГДА ОДИНАКОВО.
В кристаллах льда каждая молекула Н²0 соединена водородными связями с четырьмя соседними.
Такая структура ажурна, в ней много «пустот».
Вот почему плотность льда сравнительно низка.
При плавлении льда часть «пустот» заполняется «одиночными», и «сдвоенными» молекулами H²О, уже освободившимися из кристаллической решётки.
Поэтому плотность воды выше, чем у льда.
Такое увеличение плотности продолжается и при нагревании от 0 до
+4 °C.
Но при более высоких температурах начинает преобладать тепловое движение молекул, расстояния между отдельными молекулами H²0 увеличиваются, и изменение плотности становится «нормальным».
Поскольку тепловая энергия при нагревании воды расходуется не только на ускорение движения молекул Н²0, но и на разрыв водородных связей между ними, то и теплоёмкость воды оказывается столь большой.
Кстати, даже в парах воды, при
100 °C эти связи разорваны
ещё не полностью, так что из каждых 200 молекул Н²О примерно 7 попарно связаны между собой.

Вода. Казалось бы, чего уж проще? Вода, Познавательно, Наука, Длиннопост, Химия, Большая Советская Энциклопедия

В виде H²O вода существует и при растворении её в органических растворителях.
Вот как сложна «простая» и обыкновенная вода.
С высокой полярностью молекул Н²О связано большое значение её диэлектрической проницаемости и почти не имеющая себе равных способность растворять другие полярные соединения и вызывать электролитическую диссоциацию кислот, оснований и солей.
И вода и лёд (при их достаточной чистоте) вполне прозрачны и бесцветны. В толстых слоях вода имеет голубоватую окраску, потому что задерживает красную часть спектра световых лучей сильнее, чем синюю (синюю отражает).
Ещё сильнее поглощает вода невидимые инфракрасные (тепловые) лучи это имеет важнейшее значение для температурного режима нашей планеты.
Так как водород имеет 2, а кислород
3 стабильных изотопа, существует 9 различных вариантов соединения их в молекулы воды. (а с учётом радиоактивных изотопов - 36 вариантов).
В природной воде молекулы, состоящие
только из «лёгких» изотопов 1H и 16 O, составляют 99.73 %.

Вода. Казалось бы, чего уж проще? Вода, Познавательно, Наука, Длиннопост, Химия, Большая Советская Энциклопедия

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА.
Молекула Н²О настолько прочна, что разрушить её можно лишь очень энергичным внешним воздействием.
Разложение воды по обратимой реакции:
2H²О=2Н²+О²
становится заметным лишь при нагревании до 2000 °С (термическая диссоциация).
Оно происходит и под действием ультрафиолетовых лучей (фотохимическая диссоциация).
Радиоактивное излучение разлагает воду с образованием водорода, кислорода, перекиси водорода и очень активных свободных радикалов.
Вода — слабый электролит.
При комнатной температуре лишь одна из 10 млрд. молекул диссоциирует.
Так что при 25 °С в чистой воде концентрации Н+ и OH- составляют всего 10-7 г-ионов/л.
Это соответствует водородному
показателю рН=7.
При повышении температуры электролитическая диссоциация воды усиливается.
При 700 °С и давлении 130000 атм концентрация Н+ становится такой же, как при обычных условиях у 10%-ной соляной кислоты.
Ион водорода Н+ в растворах не существует в свободном состоянии, а присоединяется к молекуле Н²О и образует ион гидроксония Н³О+.
Қак и все другие ионы, гидроксоний в водной среде, в свою очередь, гидратирован, то есть окружён несколькими молекулами H²0.

ПОЛУЧЕНИЕ.
Қазалось бы, разговор об этом
не заслуживает особого внимания: ведь вода - самое распространённое вещество на поверхности Земли.
Но всё дело в том, что нас окружает не чистая вода, а растворы различных веществ в воде.
Даже в самой чистой, по житейским понятиям, воде, «что-нибудь да растворено...».
Абсолютно же чистую воду получить очень и очень трудно.
Дистиллированная вода, полученная конденсацией водяного пара и достаточно чистая для большинства целей, не годится для точных химических исследований. Критерием чистоты воды служит постоянство её свойств, в частности, электропроводности.
Лишь после 35—40 повторных дистилляций воды в вакууме, перестают
изменяться её свойства.
Посуда для перегонки должна быть сделана из кварца.
Самую же чистую воду получают взаимодействием тщательно очищенных водорода и кислорода в присутствии платинового катализатора.
Области применения воды — даже
если говорить только о промышленности -
настолько обширны, что практически невозможно назвать какой-либо производственный процесс, в котором не используется вода.

Вода. Казалось бы, чего уж проще? Вода, Познавательно, Наука, Длиннопост, Химия, Большая Советская Энциклопедия
Вода. Казалось бы, чего уж проще? Вода, Познавательно, Наука, Длиннопост, Химия, Большая Советская Энциклопедия
Вода. Казалось бы, чего уж проще? Вода, Познавательно, Наука, Длиннопост, Химия, Большая Советская Энциклопедия

ЖЁСТКОСТЬ ВОДЫ.
Жесткость воды это совокупность свойств, обусловленных содержанием в ней ионов Са2+ и Mg2+.
Если концентрация этих ионов велика, то
воду называют жёсткой, если мала мягкой.
Вы хотите в жёсткой воде помыть голову с мылом? - но пена не образуется.
То же и при стирке белья — жёсткость не только ухудшает качество тканей, но и повышает затраты мыла и стирального порошка.
В обоих случаях мыло (калиевая или натриевая соль
стеариновой кислоты C17H35COOK) расходуется на связывание ионов Са2+ и Mg2+ и осаждается в виде нерастворимых солей.
Пена образуется лишь после полного осаждения этих ионов.
В очень жёсткой воде с трудом развариваются пищевые продукты, а сваренные в ней овощи невкусны;
плохо заваривается чай, теряется его аромат.
При большом содержании ионов
Mg2+ (как в море или океане) вода горьковата на вкус и оказывает послабляющее действие, на кишечник.
Никто из нас не станет пить
такую воду, хотя в санитарно-гигиеническом отношении ионы Са2+ и Mg2+ не вредны.
Непригодна жёсткая вода для использования в паровых котлах.
Растворённые в ней соли при нагревании и испарении воды образуют на стенках котлов слой накипи, который плохо проводит теплоту.
Это ведёт к перерасходу топлива, к преждевременному износу котлов, а иногда из-за перегрева стенок котлов и к аварии.
При кипячении жёсткой воды образуется и накипь в чайниках.
Не годится жёсткая вода и для обогащения полезных ископаемых методом флотации, где применяются олеиновая кислота и другие флотореагенты, образующие малорастворимые соли с Ca и Mg.
Наконец, жёсткая вода вредна для металлических конструкций, трубопроводов, кожухов охлаждаемых машин.
Ионы Са2+ обусловливают кальциевую
жёсткость, а ионы Mg2+ соответственно, магниевую жёсткость.
Общая жесткость воды складывается из
кальциевой и магниевой, то есть из суммарной концентрации ионов Са2+ и Mg2+.
По отношению к процессам умягчения воды различают жёсткость карбонатную и некарбонатную.
Карбонатная жёсткость вызвана присутствием растворённых гидрокарбонатов кальция Са (HCO3), и магния Mg (HCO).
При кипячении гидрокарбонаты разрушаются, образующиеся при этом малорастворимые карбонаты
выпадают в осадок, и общая жёсткость воды уменьшается.
Поэтому карбонатную жёсткость называют также временной.

Вода. Казалось бы, чего уж проще? Вода, Познавательно, Наука, Длиннопост, Химия, Большая Советская Энциклопедия
Вода. Казалось бы, чего уж проще? Вода, Познавательно, Наука, Длиннопост, Химия, Большая Советская Энциклопедия
Вода. Казалось бы, чего уж проще? Вода, Познавательно, Наука, Длиннопост, Химия, Большая Советская Энциклопедия
Вода. Казалось бы, чего уж проще? Вода, Познавательно, Наука, Длиннопост, Химия, Большая Советская Энциклопедия

Водная оболочка Земли гидросфера — составляет около 71% земной поверхности.
В связанном состоянии вода находится и в земно коре — литосфере, причем подсчитано, что запасы такой воды (на секундочку!!) примерно равны массе свободной воды в гидросфере.
Найдено, что 1 км³ гранита при плавлении может выделить 26 млн. тонн воды.
Ещё больше «резервы» В., заключённые в
более глубоких недрах Земли — в мантии.
Считают, что здесь до 13 млрд. км³ воды, то есть, вдесятеро больше, чем в гидросфере.
Но на поверхность вулканы выносят лишь 1 км³ такой воды ежегодно.
Вода играла и играет определяющую роль
в геологической истории Земли, в формировании её теплового режима, климата и погоды.
Сегодня далеко не всё известно об этом интереснейшем, давно знакомом, но во многом загадочном, таком обильном и таком дефицитном веществе, О ПРОСТОЙ ВОДЕ.

Вода. Казалось бы, чего уж проще? Вода, Познавательно, Наука, Длиннопост, Химия, Большая Советская Энциклопедия
Вода. Казалось бы, чего уж проще? Вода, Познавательно, Наука, Длиннопост, Химия, Большая Советская Энциклопедия
Вода. Казалось бы, чего уж проще? Вода, Познавательно, Наука, Длиннопост, Химия, Большая Советская Энциклопедия
Показать полностью 15
60

МКС-64 — шестьдесят четвёртая долговременная экспедиция на Международную космическую станцию

Экипаж МКС-64 — шестьдесят четвёртой долговременной экспедиции на Международную космическую станцию.

1. Командир МКС Сергей Рыжиков (космонавт Роскосмоса) "Союз МС-17"

2. Бортинженер МКС Сергей Кудь-Сверчков (космонавт Роскосмоса) "Союз МС-17"

3. Бортинженер МКС Кэтлин Рубинс (астронавт НАСА) "Союз МС-17"

4. Бортинженер МКС Майкл Хопкинс (астронавт НАСА) SpaceX Crew-1

5. Бортинженер МКС Виктор Гловер (астронавт НАСА) SpaceX Crew-1

6. Бортинженер МКС Шеннон Уокер (астронавт НАСА) SpaceX Crew-1

7. Бортинженер МКС Соити Ногучи (астронавт JAXA) SpaceX Crew-1

269

Галлий атакует алюминий и бьется, как сердце

Галлий – невероятный металл, который разбивается, как стекло, плавится в руке человека, атакует другие металлы, но не токсичен для людей и действует как инопланетная форма жизни при воздействии серной кислоты и раствора дихромата. Звучит слишком удивительно, чтобы быть правдой, но галлий – это абсолютно реальный химический элемент, который содержится в некоторых гаджетах, которые мы используем каждый день.

Но, что, пожалуй, еще интереснее, ученые проводят массу безумных экспериментов с галлием. Благодаря своим странным свойствам и поведению галлий может творить довольно странные вещи в лаборатории. На видео выше показано, что происходит, когда галлий «атакует» алюминий.

Популярный эксперимент с «бьющимся сердцем галлия» показывает, что галлий может действовать как живое существо, будучи погруженным в серную кислоту и раствор дихромата. Изменяя поверхностное натяжение галлия, ученые могут сделать металл похожим на органическое бьющееся сердце, что показано на видео выше.

Жидкая ложка из галлия – это забавная демонстрация, в которой хорошо используется температура плавления галлия 30 градусов по Цельсию. Ложка галлия перемешивает горячую воду и тут же тает в лужу на дне кружки, что вы можете наблюдать на видео ниже.


Источник - 4everScience

Показать полностью 1
410

Природа не раз пыталась развить краба. И для этого есть термин – карцинизация

Природа не раз пыталась развить краба. И для этого есть термин – карцинизация Биология, Эволюция, Наука, Краб, Зоология, Зоопарк, Длиннопост

Изменения частей тела от десятиногих с длинным плеоном до краба. Слева: укорочение панциря, посередине: расширение грудины, справа: сокращение и складывание плеона.


Карцинизация является примером конвергентной эволюции, в которой ракообразное превращается в крабоподобную форму из некрабоподобной формы. Термин был введен в эволюционную биологию Л. А. Боррадейлом, который описал его как «одну из многочисленных попыток природы развить краба». Считается, что крабоподобные формы встречались независимо, по крайней мере, пять раз у десятиногих ракообразных, включая фарфоровых крабов, волосатых каменных крабов и кокосовых крабов.


Конвергентная эволюция – это процесс, посредством которого различные виды независимо развивают аналогичные структуры, потому что они должны адаптироваться к аналогичной среде. Из нашей статьи: "Анатомо-физиологические доказательства эволюции"
Природа не раз пыталась развить краба. И для этого есть термин – карцинизация Биология, Эволюция, Наука, Краб, Зоология, Зоопарк, Длиннопост

Виды 3-х родов крабов: Petrolisthes (6 видов) и родственных родов Allopetrolisthes (3 вида) и Liopetrolisthes (2 вида). (A) Allopetrolisthes spinifrons, (B) Petrolisthes tuberculosus, (C) Allopetrolisthes angulosus, (D) Liopetrolisthes mitra, (E) Liopetrolisthes patagonicus, (F) Petrolisthes granulosus, (G) Petrolisthes desmarestii, (H) Petrolisthes tuberculatus, (I) Petrolisthes laevigatus, (J) Petrolisthes violaceus, (K) Allopetrolisthes punctatus.


Наверное, крабовая форма эффективна, поэтому многие ракообразные пытаются ей соответствовать. Тем не менее, ученые предостерегают в исследовании 2017-го года, что нет никаких оснований предполагать, что «эволюционные тенденции» или любая подобная расплывчатая концепция сыграли свою роль. Они пишут, что в результате карцинизации определенные структурные согласованности привели к определенным внутренним анатомическим паттернам, обнаруживаемым у крабоподобных форм.


Источник: https://4everscience.com/2020/10/15/carcinisation/

Показать полностью 1
696

Изучение курганов эпохи бронзы в Зауралье. Раскопки и дистанционные методы

Полевой археологический сезон подошел к концу (по крайней мере, у нас в Башкирии). Наступает время камеральной обработки полученных материалов, подготовки отчетов, статей и т.д. Сейчас же можно кратко рассказать об итогах наших работ в этом полевом сезоне. Речь пойдет о раскопках на Самарском II курганном могильнике в степях Башкирского Зауралья.

Изучение курганов эпохи бронзы в Зауралье. Раскопки и дистанционные методы Археология, Археологи, Археологические находки, Раскопки, Экспедиция, Наука, История, Древний мир, Урал, Длиннопост

Вступление. Открытие и первые исследования Самарского II курганного могильника


Для начала поясним что это за могильник. Данный некрополь был открыт еще в 1989 г. возле с. Самарское на территории Хайбуллинского района Башкирии. Это степная зона. Курганы расположены на высокой террасе правого берега р. Таналык. На тот момент археологами было зафиксировано пять земляных насыпей диаметром от 20 до 33 м, высотой от 0,3 до 1 м. В ходе первичного археологического обследования памятника отмечалась интенсивная распашка всех курганных насыпей некрополя. В последующем при повторном обследовании памятника в 2010-2011 гг. были обнаружены еще четыре сильно распаханные насыпи. Тогда же отмечалось, что сохранность памятника с 1989 г. ухудшилась. Из-за ежегодной распашки курганы все больше разрушались.

Изучение курганов эпохи бронзы в Зауралье. Раскопки и дистанционные методы Археология, Археологи, Археологические находки, Раскопки, Экспедиция, Наука, История, Древний мир, Урал, Длиннопост

Вид на долину р. Таналык и край террасы, где расположен могильник


В 2011 г. было принято решение провести раскопки и вскрыть один из курганов. Объектом исследования был выбран наиболее подверженный распашке курган №5, расположенный в центре могильника. Надо сказать, что практически с момента открытия предполагалось, что могильник оставлен кочевниками-сарматами, многочисленные курганы которых известны на степных просторах Башкирии. Подтвердить данное предположение могли лишь раскопки.


И оно не подтвердилось. В кургане оказалось два сильно разрушенных погребения (в основном из-за многочисленных нор сурков). По сохранившимся останкам было установлено, что оба костяка принадлежали женщинам в возрасте от 25 до 40 лет. Предметов материальной культуры обнаружено не было, однако по совокупности признаков устройства могильной ямы и кургана вообще было установлено, что курган оставлен носителями ямной археологической культуры эпохи ранней бронзы в 3-м тысячелетии до н.э., то есть значительно раньше раньше сарматов, появившихся в этих степях в середине 1 тысячелетия до н.э.

Изучение курганов эпохи бронзы в Зауралье. Раскопки и дистанционные методы Археология, Археологи, Археологические находки, Раскопки, Экспедиция, Наука, История, Древний мир, Урал, Длиннопост

Центральное погребение кургана № 5. Раскопки 2011 г.


Это было достаточно неожиданно. В Башкирии памятники этой культуры очень малочисленны. Известно всего 3 могильника, включая Самарский. А вот в соседней Оренбургской области их известно куда больше. Ямники расселялись на огромной территории от Урала до Днестра и, по всей видимости, пришли в эти места в поисках медной руды. Чуть подробнее о раскопках 2011 г. можно почитать здесь.

Изучение курганов эпохи бронзы в Зауралье. Раскопки и дистанционные методы Археология, Археологи, Археологические находки, Раскопки, Экспедиция, Наука, История, Древний мир, Урал, Длиннопост

Остатки погребения в могильной яме с глиняным "постаментом". Раскопки 2011 г.


Исследования 2017-2018 гг. Дистанционные методы изучения


В 2017-2018 гг. на памятнике специалистами Научно-производственного центра была проведена аэрофотосъемка при помощи дрона. На основе отснятого материала была построена цифровая модель поверхности (ЦМП), представляющая собой микрорельеф высокой детальности.

Изучение курганов эпохи бронзы в Зауралье. Раскопки и дистанционные методы Археология, Археологи, Археологические находки, Раскопки, Экспедиция, Наука, История, Древний мир, Урал, Длиннопост

Подготовка к аэрофотосъемке


Анализ построенной цифровой модели поверхности выявил ряд устойчивых аномалий в количестве 16 штук. Морфологически аномалии округлые в плане, различные по диаметру и дугообразные в продольном сечении. На общем плане они расходятся от центрального кургана в разных направлениях. Обособленно выделяется восточная группа. Сопоставление их расположения с архивным планом памятника, анализ морфологии неровностей рельефа, позволяет идентифицировать эти аномалии как распаханные насыпи курганов. Комбинированная система координат и высокая точность поверхности в плане, позволяет определить расположение каждой аномалии на местности и зафиксировать объективные границы некрополя.

Изучение курганов эпохи бронзы в Зауралье. Раскопки и дистанционные методы Археология, Археологи, Археологические находки, Раскопки, Экспедиция, Наука, История, Древний мир, Урал, Длиннопост

Цифровая модель поверхности Самарского II курганный могильника. Автор Рамиль Насретдинов


Говоря проще, визуально на памятнике в 2011 г. фиксировалось девять курганов, один из которых был раскопан. В 2017-2018 гг. при помощи дрона были выявлены еще 16 объектов, которые визуально на площадке памятника практически не фиксировались. Получить сведения о них удалось только после построения цифровой модели поверхности. Эти 16 объектов по своей форме и характеру расположения были похожи на курганные насыпи, распаханные за много лет практически полностью. Проверить так ли это на самом деле можно было лишь в ходе раскопок.


Исследования 2020 г.


Итак, в полевом сезоне 2020 года археологами Института этнологических исследований им. Р.Г. Кузеева УФИЦ РАН было решено продолжить раскопки некрополя. Наша экспедиция преследовала несколько целей.


Во-первых, мы рассчитывали, что выбранные нами курганы окажутся связанными с ямной культурой эпохи ранней бронзы, как и курган, раскопанный в 2011 г. Это позволило бы пополнить сведения о немногочисленных памятниках ямников, обитавших на этой территории.


Во-вторых, еще одной целью экспедиции была проверка данных, полученных дистанционными методами нашими друзьями из лаборатории "Цифровой археологии" Научно-производственного центра". То есть мы хотели проверить действительно ли выявленные в 2017-2018 гг. "аномалии" являются курганами и тем самым подтвердить работоспособность этого метода.

Изучение курганов эпохи бронзы в Зауралье. Раскопки и дистанционные методы Археология, Археологи, Археологические находки, Раскопки, Экспедиция, Наука, История, Древний мир, Урал, Длиннопост

Разметка кургана


Для этого мы выбрали "аномалии" № 4 и № 18 диаметром 20 и 14 м. Причем, последняя никак не была выражена в рельефе (даже по результатам нивелировки). По полученным благодаря аэрофотосъемке данным (координаты, размеры насыпи) мы разметили два раскопа.

Изучение курганов эпохи бронзы в Зауралье. Раскопки и дистанционные методы Археология, Археологи, Археологические находки, Раскопки, Экспедиция, Наука, История, Древний мир, Урал, Длиннопост

Начало раскопок. Снятие первого горизонта


Наши ожидания подтвердились частично. "Аномалии" действительно оказались курганами. В обоих оказались погребения. Два (детское и взрослое) в кургане № 18 и одно взрослое в кургане № 4. К сожалению, все три сильно разрушены деятельностью землеройных животных и многолетней распашкой. Тем не менее, нам удалось зафиксировать и проследить элементы погребального обряда, конструкцию мощного деревянного перекрытия в кургане № 4, собрать фрагменты керамики, органики, почвы и т.д.

Изучение курганов эпохи бронзы в Зауралье. Раскопки и дистанционные методы Археология, Археологи, Археологические находки, Раскопки, Экспедиция, Наука, История, Древний мир, Урал, Длиннопост

Могильная яма в центре кургана №4. Кости разбросаны, слева видны норы животных. На дне ямы рухнувшее деревянное перекрытие

Изучение курганов эпохи бронзы в Зауралье. Раскопки и дистанционные методы Археология, Археологи, Археологические находки, Раскопки, Экспедиция, Наука, История, Древний мир, Урал, Длиннопост

Дно могильной ямы кургана № 4. Видна часть деревянного перекрытия. Оно достаточно хорошо сохранилось. Несколько ящиков дерева были отобраны для дальнейшего изучения

Изучение курганов эпохи бронзы в Зауралье. Раскопки и дистанционные методы Археология, Археологи, Археологические находки, Раскопки, Экспедиция, Наука, История, Древний мир, Урал, Длиннопост

Могильная яма с разрушенным костяком взрослого человека в кургане № 18. Часть могилы уходила за пределы раскопа, поэтому пришлось делать прирезку

Изучение курганов эпохи бронзы в Зауралье. Раскопки и дистанционные методы Археология, Археологи, Археологические находки, Раскопки, Экспедиция, Наука, История, Древний мир, Урал, Длиннопост

Расчистка детского погребения кургана № 18

Изучение курганов эпохи бронзы в Зауралье. Раскопки и дистанционные методы Археология, Археологи, Археологические находки, Раскопки, Экспедиция, Наука, История, Древний мир, Урал, Длиннопост

Расчищенное детское погребение кургана № 18


Культурная принадлежность хорошо определяет по находкам керамики. По найденным фрагментам сосудов мы определенно можем сказать, что это именно алакульцы, а не ямники. Кроме того, на это указывает и конструкция могильных ям.

Изучение курганов эпохи бронзы в Зауралье. Раскопки и дистанционные методы Археология, Археологи, Археологические находки, Раскопки, Экспедиция, Наука, История, Древний мир, Урал, Длиннопост

Керамический сосуд из погребения взрослого человека кургана № 18

Изучение курганов эпохи бронзы в Зауралье. Раскопки и дистанционные методы Археология, Археологи, Археологические находки, Раскопки, Экспедиция, Наука, История, Древний мир, Урал, Длиннопост

Фрагмент керамики из погребения кургана № 4


К числу индивидуальных находок можно отнести камень из погребения кургана № 4. На нем нет следов обработки. Зафиксированы лишь небольшие пятна охры. Назначение его нам пока непонятно. Однако можно сказать, что попал он в погребение не случайно.

Изучение курганов эпохи бронзы в Зауралье. Раскопки и дистанционные методы Археология, Археологи, Археологические находки, Раскопки, Экспедиция, Наука, История, Древний мир, Урал, Длиннопост

В конечном итоге выводы специалистов лаборатории "Цифровой археологии" подтвердились. Их метод продемонстрировал свою работоспособность, что, конечно, не может не радовать. Без преувеличения можно сказать, что это значительный шаг вперед в изучении историко-культурного наследия региона. Это значит, что давно известные памятники археологии могут предстать перед нами в ином виде. Кроме того, благодаря дистанционным методам открываются новые возможности по поиску ранее неизвестных объектов. Это, к слову, уже также нашло свое подтверждение в этом полевом сезоне, но подробнее об этом в других постах.

Изучение курганов эпохи бронзы в Зауралье. Раскопки и дистанционные методы Археология, Археологи, Археологические находки, Раскопки, Экспедиция, Наука, История, Древний мир, Урал, Длиннопост

Расчистка погребения кургана № 4

Изучение курганов эпохи бронзы в Зауралье. Раскопки и дистанционные методы Археология, Археологи, Археологические находки, Раскопки, Экспедиция, Наука, История, Древний мир, Урал, Длиннопост

Погребение кургана № 4 после извлечения всех находок


Несмотря на то, что наши ожидания относительно культурной принадлежности курганов не оправдались, полученные данные не становятся от этого менее ценными. Теперь мы знаем, что некрополь разновременный. Он функционировал на протяжении эпохи ранней и поздней бронзы. В то же время в ходе экспедиции нами собрана коллекция керамики на территории могильника. Судя по по ней, он мог функционировать и в эпоху раннего железного века (в 1 тысячелетии до н.э.) и, соответственно, быть связанным и с сарматами. То есть захоронения здесь могли совершаться с 3-го по 1-е тысячелетие до н.э. Но это предположение опять же требует подтверждения раскопками.

Изучение курганов эпохи бронзы в Зауралье. Раскопки и дистанционные методы Археология, Археологи, Археологические находки, Раскопки, Экспедиция, Наука, История, Древний мир, Урал, Длиннопост
Изучение курганов эпохи бронзы в Зауралье. Раскопки и дистанционные методы Археология, Археологи, Археологические находки, Раскопки, Экспедиция, Наука, История, Древний мир, Урал, Длиннопост
Изучение курганов эпохи бронзы в Зауралье. Раскопки и дистанционные методы Археология, Археологи, Археологические находки, Раскопки, Экспедиция, Наука, История, Древний мир, Урал, Длиннопост
Изучение курганов эпохи бронзы в Зауралье. Раскопки и дистанционные методы Археология, Археологи, Археологические находки, Раскопки, Экспедиция, Наука, История, Древний мир, Урал, Длиннопост

Дальнейший этап работ - это обработка камеральная обработка полученных материалов и подготовка отчета.


Раскопки на Самарском могильнике не единственные в этом полевом сезоне, проведенные нами. После него проходили исследования в лесной части Башкирии на городище, где изучались фортификационные сооружения, и на могильнике эпохи раннего средневековья. Об этом в последующих постах. Спасибо, что дочитали!


Источник: АРХЕОСТАН.

Показать полностью 21
28

Познакомьтесь с роботом-химиком, который может проводить собственные эксперименты

Познакомьтесь с роботом-химиком, который может проводить собственные эксперименты Химия, Наука, Роботизация, Автоматизация, Технологии, Искусственный интеллект, Видео

Робот, которого обычно можно найти на конвейере автомобилей, можно модифицировать для работы в химической лаборатории рядом с людьми. Об этом сообщают в статье, опубликованной вчера в журнале Nature. Робот связан с алгоритмами машинного обучения, что позволяет ему выбирать, какие эксперименты проводить при выдвижении гипотез.

Автоматизированные химические установки становятся все более распространенными как в академических, так и в промышленных лабораториях. Они сочетаются с поточным анализом и принятием решений, чтобы обеспечить определенную степень автономии. Однако химические роботы изготавливаются на заказ и требуют специализированных интерфейсов с лабораторным оборудованием и аналитическими приборами или специальными приборами, которые будет использовать только робот.


Эндрю Купер и его коллеги описывают модифицированного робота, который использует те же стандартные аналитические инструменты, что и химик-человек, автоматизируя исследователя, а не инструменты. Робот использует комбинацию лазерного сканирования в сочетании с сенсорной обратной связью для позиционирования, а не систему видения. Следовательно, он может работать в полной темноте, что является преимуществом для проведения светочувствительных фотохимических реакций. Робот имеет человеческие размеры и может работать в обычной неизмененной лаборатории. В отличие от многих автоматизированных систем, которые могут дозировать только жидкости, этот робот дозирует как твердые вещества, так и жидкости с высокой точностью и повторяемостью, расширяя его полезность в исследованиях материалов.

Авторы запрограммировали робота для изучения различных гипотез, чтобы улучшить производительность полимерного фотокатализатора. Он оптимизировал условия реакции в течение двух-трех дней вместо нескольких месяцев, которые требуются человеку. Авторы предполагают, что этот робот может использоваться в обычных лабораториях для решения ряда исследовательских задач, помимо фотокатализа.


Источник - https://4everscience.com/2020/07/09/robot-himik/

Показать полностью 1
197

Улак-1 - поселение аркаимского типа в Башкирии. Результаты исследований памятника

В статье представлены результаты археологических раскопок, геофизических и дистанционных исследований на поселении бронзового века Улак-1 в Башкирском Зауралье, которые проводили мы и наши коллеги. Системное использование неразрушающих методов и раскопки памятника позволили конкретизировать структуру поселения, точно локализовать отдельные элементы, а также уверенно отнести его к синташтинско-аркаимскому кругу памятников и тем самым отодвинуть западную границу ареала традиции сооружения круглоплановых поселений на правобережье р. Урала к предгорьям и межгорным долинам хребта Ирендык в Башкирском Зауралье.


В конце 70-х-90-е годы XX в. на Южном Урале были открыты укрепленные поселения с замкнутой системой обороны, сосредоточенные на достаточно компактной территории. Самым известным из них, пожалуй, является Аркаим. К настоящему времени по результатам дешифрирования аэрофотоснимков открыто более 20 таких поселений, датируемых ранним этапом позднебронзового века Южного Урала.

Улак-1 - поселение аркаимского типа в Башкирии. Результаты исследований памятника Археология, Археологи, Археологические раскопки, Экспедиция, История, Наука, Длиннопост

Археологический комплекс эпохи бронзы Улак. Космоснимок


Такие укрепленные поселения, являющиеся одним из маркеров носителей синташтинско-аркаимской культурной традиции, в восточных предгорьях хребта Урал-тау до определенного момента известны не были. В 1996 г. в Баймакском районе Башкортостана было открыто укрепленное поселение Улак-1. По своим планировочным особенностям Улак-1 аналогичен памятникам синташтинско-аркаимского круга на территории Челябинской и Оренбургской областей и является первым памятником подобного рода в Зауральской Башкирии. Его расположение в предгорной зоне свидетельствует об освоении синташтинским населением правобережья р. Урал до межгорных долин Ирендыка.

Улак-1 - поселение аркаимского типа в Башкирии. Результаты исследований памятника Археология, Археологи, Археологические раскопки, Экспедиция, История, Наука, Длиннопост

Укрепленное поселение Улак-1


В 2002 г. на памятнике проведены электрометрические исследования на площади 2450 кв.м, в ходе которых выявлено около 19 локальных аномалий, предположительно вызванных археологическими объектами, отчетливо фиксирующихся при глубине зондирования 1 м. В 2003 г. в восточной части памятника, за пределами обвалованной площадки, между валом и «канавой» заложена траншея 2×10 м, выявившая части сооружений. В 2015 г. на площадке памятника был заложен раскоп в 108 кв.м.

Улак-1 - поселение аркаимского типа в Башкирии. Результаты исследований памятника Археология, Археологи, Археологические раскопки, Экспедиция, История, Наука, Длиннопост

Археологический комплекс эпохи бронзы Улак. Аэрофотоснимок


Магнитная карта и реконструкция планировки


Для уточнения планировки памятника, локализации фортификационных сооружений и построек в 2015 г. специалистами Института геофизики УрО РАН (рук. В.В. Носкевич) была проведена детальная магнитная съемка на всей территории памятника, окруженной валом.

Улак-1 - поселение аркаимского типа в Башкирии. Результаты исследований памятника Археология, Археологи, Археологические раскопки, Экспедиция, История, Наука, Длиннопост

Геофизические методы исследований. Процесс магнитной съемки памятника


В результате были получена карта аномального магнитного поля модуля полного вектора магнитной индукции поселения. На ней положительными аномалиями хорошо выделяются элементы жилищ внутри поселения, наблюдается линейная аномалия от оплывшей канавы, а также аномалия, вызванная техногенным железом. По магнитной карте уверенно определяется конфигурация внутренних структур (сооружений) южной части поселения, расположенных вдоль вала и вплотную примыкающих к нему короткой стороной.

Улак-1 - поселение аркаимского типа в Башкирии. Результаты исследований памятника Археология, Археологи, Археологические раскопки, Экспедиция, История, Наука, Длиннопост

Геофизические методы исследований. Процесс магнитной съемки памятника


Улак – круглоплановое поселение диаметром 100-110 м. Магнитные аномалии хорошо очерчивают линию фортификации практически на всем ее протяжении, за исключением северной части, размытой разливами ручья в весенне-осенний период, а также болота в западной части поселения. Ширина фортификационной линии достигает 4-5 м. Внешний ров за стеной просматривается плохо, хотя в некоторых местах наблюдается как отрицательная аномалия. Размеры жилищ в южной части поселения колеблются от 10×10 м до 10×20 м.

Улак-1 - поселение аркаимского типа в Башкирии. Результаты исследований памятника Археология, Археологи, Археологические раскопки, Экспедиция, История, Наука, Длиннопост

Поселение Улак-1. а – карта аномального магнитного поля модуля полного вектора магнитной индукции с нанесенными границами раскопа 2015 г.; б – вариант реконструкции внутренней планировки поселения по результатам магнитной съемки


Вероятно, памятник разновременный, на что указывают линейно расположенные овальные структуры в центральной части, выбивающиеся из общей радиальной схемы. Полученная геофизическими методами информация позволила не только восстановить структуру поселения в целом, но и сделать осознанный выбор участка раскопок, которые с одной стороны, подтвердили основные параметры реконструкции, а с другой – обнаружили некоторые несоответствия с визуально фиксируемыми на поверхности жилищными впадинами.


Дистанционные исследования (БПЛА) и геодезические работы


Отсутствие подробного и актуального инструментального плана памятника, необходимость четкой привязки результатов магнитной съемки, раскопа и всех выявленных объектов к серии опорных точек на площади поселения, стало основанием для проведения комплекса топографо-геодезических работ.


С помощью беспилотного летательного аппарата «Supercam s250» на памятнике была проведена съемка с высоты 150 и 200 м. БПЛА выполнял перемещение по зигзагообразному маршруту с перекрытием до 70% предыдущего облета.

Улак-1 - поселение аркаимского типа в Башкирии. Результаты исследований памятника Археология, Археологи, Археологические раскопки, Экспедиция, История, Наука, Длиннопост

Аэрофотосъемка на памятнике весной 2019 г. (На фото, если что, не «Supercam s250», а дрон DJI Phantom 4)


Так было сделано 1676 снимков с разрешением 3,6 см, что позволяет определять на мониторе объекты размерами 3-5 см. Тем самым решена задача по точной фиксации отдельных камней и скоплений, фиксируемых на поверхности памятника, а также других выраженных элементов (раскоп, «канава», вал и пр.). В результате получен ортофотоплан территории памятника высокого разрешения в системе координат WGS-84.


Также была получена цифровая модель рельефа (ЦМР), на основе которой построен топографический план. На основе цифровой модели и фотографий была получена 3D-модель местности с текстурой на основе растрового ортофотоплана.

Улак-1 - поселение аркаимского типа в Башкирии. Результаты исследований памятника Археология, Археологи, Археологические раскопки, Экспедиция, История, Наука, Длиннопост

Ортофотоплан

Улак-1 - поселение аркаимского типа в Башкирии. Результаты исследований памятника Археология, Археологи, Археологические раскопки, Экспедиция, История, Наука, Длиннопост

Цифровая модель рельефа и топографический план памятника

Улак-1 - поселение аркаимского типа в Башкирии. Результаты исследований памятника Археология, Археологи, Археологические раскопки, Экспедиция, История, Наука, Длиннопост

3D-модель площадки памятника


Анализ микрорельефа территории поселения позволил проследить 17 жилищных котлованов, в том числе 6 впадин, практически не выраженных в рельефе. Также хорошо фиксируются вал и «канава».


Далее, для детального выделения жилищных впадин проведена геодезическая съемка памятника, перед началом которой осмотрены и определены на местности очертания визуально фиксируемых жилищных впадин (№ 1-5, № 20-25), а также зафиксированы впадины №№ 26 и 27, не обнаруженные предыдущими исследователями. Для выделения слабо выраженных в рельефе впадин №№ 16, 17, 18 и 19 проведена сплошная съемка.


Совмещение данных аэрофотосъемки, магнитной и геодезической съемок


Результаты совмещения данных магнитной и тахеометрической съемки представили следующую картину. Определенно на магнитной съемке выделяются впадины №№ 1, 5, 6, 9, 14, 15. Менее выражены котлованы №№ 2, 18, 22-25. По данным аэрофотосъемки (АФС) отчетливо «читались» впадины №№ 1, 3, 5-10, 14-15.


Визуально и по данным тахеометрической съемки четко прослеживается конфигурация вала, проявляющаяся полузамкнутой изолинией, шириной от 4 до 12 м. В целом выраженные в рельефе контуры вала подтверждаются данными магнитной съемки, т.е. вал – незамкнутый, прерывается Г-образным выступом у впадин №№ 4-5.

Улак-1 - поселение аркаимского типа в Башкирии. Результаты исследований памятника Археология, Археологи, Археологические раскопки, Экспедиция, История, Наука, Длиннопост

Поселение Улак-1. Совмещенный план памятника (исходные параметры для анализа). A – контуры вала, рва, «канавы» по данным тахеометрической съемки; B – контуры жилищных впадин и вала по данным магнитной съемки; C – контуры жилищных впадин по данным тахеометрической съемки; D – контуры жилищных впадин по данным аэрофотосъемки


В то же время слабо выраженное продолжение вала к северу (в направлении реки), не фиксируемое визуально и на карте магнитных аномалий, прослеживается по данным тахеометрической съемки и АФС. Вероятно, нивелировка насыпи вала с окружающим ландшафтом произошла вследствие подтопления и размыва почвы талыми водами, либо антропогенными факторами.


Сопоставление полученных данных АФС, магнитной и геодезической съемок позволило установить точный состав и структуру поселения, физические размеры и местоположение объектов на общем плане памятника.


Результаты раскопок 2015 г.


Раскоп (108 кв.м) был разбит с таким расчетом, чтобы максимально полно охватить впадину 14, перемычку – «стену», – отделяющую ее от впадины № 15, и площадку внутреннего основания вала, разрез которого произведен по линии З-В. Кроме того, планировалось проверить фиксируемый на магнитной съемке участок смыкания двух выраженных подпрямоугольных структур сопоставимых с выраженными на поверхности жилищными впадинами 14-15.

Улак-1 - поселение аркаимского типа в Башкирии. Результаты исследований памятника Археология, Археологи, Археологические раскопки, Экспедиция, История, Наука, Длиннопост

Процесс раскопок в 2015 г.


Артефактный набор традиционно состоит из фрагментов керамики, остеологического материала, каменных орудий. Основной керамический комплекс достаточно однородный – сосуды синташтинского облика. Кроме того, хорошо вычленяется коллекция керамики раннего и развитого этапов срубной культуры. Алакульский и раннеалакульский компоненты представлены в материалах раскопок единичными фрагментами, хотя алакульский керамический комплекс в целом достаточно выражен на поселениях региона.

Улак-1 - поселение аркаимского типа в Башкирии. Результаты исследований памятника Археология, Археологи, Археологические раскопки, Экспедиция, История, Наука, Длиннопост
Улак-1 - поселение аркаимского типа в Башкирии. Результаты исследований памятника Археология, Археологи, Археологические раскопки, Экспедиция, История, Наука, Длиннопост
Улак-1 - поселение аркаимского типа в Башкирии. Результаты исследований памятника Археология, Археологи, Археологические раскопки, Экспедиция, История, Наука, Длиннопост

На уровне материка, зафиксировано 220 столбовых ям, расположение которых и их основные параметры свидетельствуют о нахождении в пределах исследуемой территории остатков четырех наземных сооружений каркасно-столбового типа.

Улак-1 - поселение аркаимского типа в Башкирии. Результаты исследований памятника Археология, Археологи, Археологические раскопки, Экспедиция, История, Наука, Длиннопост

Поселение Улак-1. План раскопа (2015 г.). Выявленные объекты на уровне материкового грунта


Обращает внимание отсутствие протяженных участков погребенной почвы, указывающее на активную хозяйственную деятельность в пределах исследованной территории поселения. Зафиксированные следы объекта 4 позволяют лишь предполагать возможную вторую радиальную линию хозяйственно-жилищных комплексов. В глаза бросается свободное пространство, разделяющее линию объектов 1-2, 4 и объект 3. Все сооружения небольшие (размером 2,8-3×4,8-6 м).


На уровне материкового грунта расчищено основание южной стенки объекта 1, представленное забутовкой плотным однородным сероземом траншеи протяженностью 4,2-4,5 м, шириной 0,4-0,5 (1,5) м и глубиной 0,1-0,15 м. Кроме того, забутовка возвышается над уровнем материка на 0,12-0,16 м. Таким образом, мощность «фундамента» стены составляет ок. 0,2-0,3 м. Археологический материал в слое уплотненного серозема отсутствует. Судя по его монолитной структуре, рассматриваемый архитектурный элемент сформирован одномоментно. Надежно диагностируемых следов последующих перестроений/разрушений не выявлено.

Улак-1 - поселение аркаимского типа в Башкирии. Результаты исследований памятника Археология, Археологи, Археологические раскопки, Экспедиция, История, Наука, Длиннопост

Соотношение выявленной по результатам магнитной съемки структуры (14) и археологических объектов в раскопе 2015 г.


Зафиксированная архитектурно-строительная традиция не характерна для поселений эпохи бронзы Зауральской Башкирии. Еще одна очевидная особенность выявленного комплекса – полное соответствие расчищенного основания стены с зафиксированной на магнитной карте стенкой-перемычкой между двумя структурами (условными впадинами 14 и 15).

Улак-1 - поселение аркаимского типа в Башкирии. Результаты исследований памятника Археология, Археологи, Археологические раскопки, Экспедиция, История, Наука, Длиннопост

Исследованный участок вала показал, что его ширина в основании – 5,5-6 м, а сохранившаяся высота – 0,4-0,5 м. Литогенная структура – монолитная, плотная, практически стерильная, что позволяет предполагать его сооружение, как, впрочем, и забутовку основания стены объекта 1, в относительно короткий срок. Расположение камней крупных и средних размеров в основании вала свидетельствует о попытках укрепления сооружения для предотвращения расползания. Зафиксированные в раскопе параметры и локализация линии фортификации полностью совпадают с данными магнитной съемки.

Улак-1 - поселение аркаимского типа в Башкирии. Результаты исследований памятника Археология, Археологи, Археологические раскопки, Экспедиция, История, Наука, Длиннопост

Процесс раскопок в 2015 г.


Заключение


Синтез данных, полученных при съемках, позволил уточнить конструктивные особенности памятника, определить физические характеристики каждого элемента. Полученная геофизическими методами информация сделала возможным восстановить структуру поселения в целом и отказаться от «слепого» выбора участка раскопок, которые подтвердили основные параметры реконструкции, а также позволили обнаружить несоответствия в облике магнитных карт и археологических элементов на исследованном участке (объекты 1-4).


Выявленные в раскопе объекты, по вероятно, представляют собой легкие сооружения каркасно-столбового типа, более напоминающие некие детали интерьера, либо отдельные элементы хозяйственно-жилищных комплексов.


В целом, результаты геофизических и археологических исследований показали высокую степень близости. Опробованный на поселении Улак-1 комплекс неразрушающих методов указывает на относительную его универсальность при изучении поселенческих систем на открытых пространствах.

Показать полностью 18
42

Максим Воробьёв, Ярослав Борисов - Электронная микроскопия в научном парке СПБГУ

Как устроен микроскоп? Чем отличаются электронные приборы от своих световых аналогов? Каков процесс и порядок работы с этими аппаратами? Как в работе с такими микроскопами используются тяжёлые металлы? Какие существуют правила пользования данными устройствами?

Рассказывают:

• Ярослав Борисов, сотрудник научного парка СПбГУ, специалист по просвечивающей и сканирующей электронной микроскопии.

• Максим Воробьёв, сотрудник научного парка СПбГУ, специалист по просвечивающей и сканирующей электронной микроскопии.

607

Зачем нужен магнит, для доставки которого в Дубну обесточили полгорода

В прошлую пятницу многие жилые дома подмосковного города Дубны остались без электричества, воды и отопления. Закрылись некоторые магазины, перестал работать сайт местного Объединенного института ядерных исследований. Дубненский «конец света» не стал сюрпризом для тех, кто обратил внимание на листовки, которые появились в городе накануне. Те предупреждали, что с 10 до 12 часов «будет осуществляться перемещение магнита MPD для проекта NICA от причала на реке Дубна до площадки Лаборатории физики высоких энергий ОИЯИ».

Зачем нужен магнит, для доставки которого в Дубну обесточили полгорода Наука, Физика, Исследования, Познавательно, Коллайдер, Интересное, Ученые, Россия, Российские ученые, Гифка, Длиннопост, Дубна, Магнит, Электромагнит, NICA, Детектор, Магнитное поле

Магнит для детектора MPD в путешествии по Дубне.

Дубненский коллайдер


Коллайдер — это один из типов ускорителей, в котором разогнанные заряженные частицы — электроны, протоны, ионы и так далее — сталкиваются с другими такими же частицами. Коллайдеров в мире много: прямо сейчас работает семь, а самый известный из них — Большой адронный коллайдер — использует в качестве снарядов протоны (на нем проводятся и эксперименты с ионами свинца, но это не основная часть его рабочего времени), и предназначен для поиска новых частиц и «новой физики».


Коллайдер NICA, который уже давно строится в Дубне, будет сталкивать тяжелые ионы и изучать экстремальное состояние вещества — кварк-глюонную плазму. Ее температура и плотность настолько высока, что осколки элементарных частиц, кварки, не «склеиваются» в адроны, частицы привычной для нас материи (глюоны, соответственно, это тот самый «клей», калибровочный бозон, который отвечает за сильное взаимодействие кварков друг с другом).


У кварк-глюонной плазмы, как у любого другого вещества, есть фазовая диаграмма. В случае воды эта диаграмма показывает, как на координатной плоскости «температура — давление» проходят границы между тремя агрегатными состояниями — жидкостью, газом (паром) и твердым состоянием (льдом). На этой плоскости есть критические точки, например, тройная точка воды, где все три ее состояния могут существовать одновременно. Ученые рассчитывают с помощью «Ники» выяснить, как выглядит фазовая диаграмма кварк-глюнной плазмы, и где на ней находятся критические точки.

Зачем нужен магнит, для доставки которого в Дубну обесточили полгорода Наука, Физика, Исследования, Познавательно, Коллайдер, Интересное, Ученые, Россия, Российские ученые, Гифка, Длиннопост, Дубна, Магнит, Электромагнит, NICA, Детектор, Магнитное поле

Фазовая диаграмма адронного вещества. По оси x отложена плотность вещества, по оси y — температура. Источник: nica.jinr.ru


Для того, чтобы получить кварк-глюонную плазму и разобраться в том, что в ней происходит, недостаточно просто столкнуть ионы в коллайдере. Нужно еще собрать данные о результатах этого столкновения. Для этого, помимо ускорителя и источника частиц нужны детекторы в точках столкновения пучков ионов.

Зачем нужен магнит?


В сентябре 120-тонный саркофаг ярко желтого цвета погрузили в порту Генуи на корабль, который отправился в Петербург. 28-го октября его пересадили уже на речной транспорт, и неделю спустя баржа встала на рейд строго на границе между Тверской и Московской областью — на реке Дубна. На следующий день к ней подогнали плавучий кран, тот перегрузил итальянскую посылку с баржи на автомобильный тягач, и тот отправился с берега Дубны в Лабораторию физики высоких энергий. Под эту трехкилометровую поездку пришлось обесточить несколько районов города: саркофагу высотой семь метров надо было проехать под линиями электропередач, которые висели слишком низко — поэтому линию отключили а провода приподняли краном, чтобы пропустить под ними грузовик. Поскольку водоснабжение и вышки сотовой связи тоже нуждаются в электричестве, часть жителей города осталась без воды и связи.


Внутри «коробки», проделавшей этот путь — главный элемент детектора MPD (Multi-Purpose Detector). В центре этого детектора, похожего по форме на гигантскую металлическую бочку, и будут сталкиваться пучки тяжелых ионов. Детектор будет определять массу и скорость всех получившихся при столкновении осколков и новых частиц. А физики, анализируя эти данные, будут реконструировать физические процессы, возникающие при столкновениях. Точно так же данные о столкновениях собирают детекторы Большого адронного коллайдера CMS и ATLAS, которые почти десять лет назад засекли следы рождения бозона Хиггса, существование которого было предсказано за полвека до того.


«Если речь идет о столкновениях ядер [атомов] золота с прицельным параметром (максимальным отклонением от центра), скажем, пять фемтометров, то при каждом столкновении будет рождаться около двух тысяч заряженных частиц. Частота таких столкновений при проектной светимости коллайдера будет около 7 тысяч в секунду, то есть 7 килогерц. Детектор должен каждую из таких частиц зафиксировать, то есть определить, что это за частица, измерить ее траекторию», — объясняет Кекелидзе.

Зачем нужен магнит, для доставки которого в Дубну обесточили полгорода Наука, Физика, Исследования, Познавательно, Коллайдер, Интересное, Ученые, Россия, Российские ученые, Гифка, Длиннопост, Дубна, Магнит, Электромагнит, NICA, Детектор, Магнитное поле

Сборка детектора MPD


Роль главного «чувствительного элемента» в MPD играет камера TPC (Time Projection Chamber — «времяпроекционная камера»). Это тоже бочка — диаметром 2,6 метра и длиной 3,4 метра, которую посередине пересекает «перепонка»-катод, подключенная к источнику высокого напряжения. «Дно» и «крышка» бочки — это аноды. Пространство в бочке заполнено инертным газом (90 процентов аргона и 10 процентов метана). Когда заряженная частица пролетает сквозь него, она ионизирует его и получившиеся электроны начинают дрейфовать к анодам, где их встречают позиционные детекторы, которые определяют не только точку прихода этих электронов, но и время их прихода.




Зачем нужен магнит, для доставки которого в Дубну обесточили полгорода Наука, Физика, Исследования, Познавательно, Коллайдер, Интересное, Ученые, Россия, Российские ученые, Гифка, Длиннопост, Дубна, Магнит, Электромагнит, NICA, Детектор, Магнитное поле

Схема TPC-камеры


«Точка определяет позицию X-Y, а время — если знать скорость дрейфа электронов с учетом напряжения — определяется расстоянием вдоль оси этого цилиндра», — говорит Кекелидзе.


Помимо TPC в детекторе есть еще несколько чувствительных элементов: времяпролетная камера (TOF), которая восстанавливает траекторию полета, калориметры, осевые детекторы — все они призваны собрать достаточно данных, чтобы восстановить трехмерную картину разлета «осколков» с помощью дубненского суперкомпьютера «Говорун».


Однако вся эта машинерия будет бесполезной, если не будет выполнено главное условие: в камере детектора должно было постоянное магнитное поле определенной конфигурации. Магнитное поле играет роль той «руководящей и направляющей силы», благодаря которой заряженные частицы летят не в случайных направлениях, а по траекториям, которые определяются их скоростью и массой.

Зачем нужен магнит, для доставки которого в Дубну обесточили полгорода Наука, Физика, Исследования, Познавательно, Коллайдер, Интересное, Ученые, Россия, Российские ученые, Гифка, Длиннопост, Дубна, Магнит, Электромагнит, NICA, Детектор, Магнитное поле

TPC-камера в процессе сборки


В однородном магнитном поле заряженные частицы летят по криволинейной траектории, поворачивая поперек силовых линий. На этом эффекте построен принцип действия масс-спектрометров: чем круче поворачивает частица в магнитном поле, тем меньше ее масса.


«По радиусу траектории и величине магнитного поля можно однозначно определить импульс частицы. Если вы знаете импульс, вы можете измерить ее массу. Если у вас будет время пролета, оно даст вам скорость. Зная скорость и импульс, вы можете посчитать массу и восстановить всю кинематику миллионов рожденных при столкновении частиц», — говорит Кекелидзе.


Чтобы эта восстановленная картина была достаточно точной, нужно, чтобы магнитное поле было очень, очень однородным. «Перед разработчиками магнита была поставлена задача, чтобы во всем объеме TPC-камеры — 2,6 метра на 3,4 метра — поле было идеально, чтобы силовые линии были точно параллельны оси. Мы потребовали такой однородности, которой еще ни в одном эксперименте я не помню», — говорит ученый. Магнитное поле MPD не слишком велико — 0,5 теслы, максимум — 0,65 теслы. Похожий соленоид детектора CMS рассчитан на поле 4 теслы. Однако здесь самое важное не «сила» магнита, а его «точность».

Зачем нужен магнит, для доставки которого в Дубну обесточили полгорода Наука, Физика, Исследования, Познавательно, Коллайдер, Интересное, Ученые, Россия, Российские ученые, Гифка, Длиннопост, Дубна, Магнит, Электромагнит, NICA, Детектор, Магнитное поле

Конфигурация магнитного поля в детекторе MPD


Отношение поперечной составляющей поля к осевой должно быть не более, чем 3*10⁻⁴ Любое отклонение будет означать, что вся установка будет бесполезна для ученых. Если поле будет неоднородным, у вас будет ошибка измерений параметров, а значит научный результат вы получить не сможете.

Как строили магнит


Итальянская компания ASG Superconductors специализируется на производстве мощных сверхпроводящих магнитов, именно здесь делали значительную часть магнитов как для Большого адронного коллайдера и его детекторов CMS и ATLAS, так и для его предшественника — электрон-позитронного коллайдера LEP.


Магнит для детектора MPD устроен примерно так же, как магнит детектора CMS. Это два вложенных друг в друга цилиндра из нержавеющей стали диаметром 5,4 метра и 4,6 метра. Торцы закрыты фланцами. В пространстве между ними — катушка с намотанным на нее сверхпроводящим кабелем общей длиной 27 километров и массой 6,4 тонны, и трубки системы охлаждения. В пространстве между цилиндрами должен поддерживаться вакуум (10−5 торр — примерно одна десятитысячная доля миллиметра ртутного столба).

Несмотря на сходство с магнитами для Большого адронного коллайдера, магнит для MPD — штучное изделие. По словам Кекелидзе, только для того, чтобы создать инструменты и оснастку для постройки, понадобилось два года. Пришлось повозиться и со сверхпроводящим кабелем. Первоначально планировалось заказать его компании из Бразилии, но кабель был забракован, потом из Америки — тоже не пошел. В конце концов японский вариант подошел. Только работа с кабелем заняла полтора года.


Сверхпроводящий кабель сделан из собственно сверхпроводящего провода (сплав ниобия и титана), и матрицы из сверхчистого алюминия, в которую он внедрен. Для того, чтобы намотать получившийся кабель на катушку, потребовалась построить намоточную машину высотой с трехэтажный дом, — сложное инженерное сооружение, с электромоторами, точной подачей, с контролем намотки. После намотки катушку залили густой жидкостью на базе эпоксидной смолы и запекли в специально построенной печи. Нельзя было допустить, чтобы даже один пузырек воздуха остался в этой смоле. Пришлось бы все делать заново.

Соленоид с системой труб системы охлаждения поместили в вакуумный криостат и примерно год испытывали и проверяли. Затем магнит уложили в специально построенный семиметровый саркофаг, оснащенный датчиками ускорений, и 18 сентября отправили морем из Генуи в Петербург. Всего постройка магнита заняла почти пять лет — переговоры российских физиков с подрядчиками начались еще в 2014 году, а формальный контракт подписан в 2016 году.


Что дальше?


Пока саркофаг будет стоять на специальных опорах в экспериментальном зале детектора MPD. Вскроют его только после того, как в Дубну приедут итальянские специалисты. Те должны будут, в частности, проверить датчики ускорений: нужно убедиться, что в процессе перевозки магнит нигде не «приложили». «Надеюсь, что пандемия не задержит их приезд», — говорит Кекелидзе.


После того, как саркофаг будет вскрыт, криостат установят в железное «ярмо» детектора. Оно собрано пока что лишь наполовину и стоит в экспериментальном зале на рельсах, в стороне от линии, по которой в будущем будет лететь поток тяжелых ионов. Когда коллайдер начнет работать, детектор нужно будет просто подкатить к этой линии.

Зачем нужен магнит, для доставки которого в Дубну обесточили полгорода Наука, Физика, Исследования, Познавательно, Коллайдер, Интересное, Ученые, Россия, Российские ученые, Гифка, Длиннопост, Дубна, Магнит, Электромагнит, NICA, Детектор, Магнитное поле

Сборка ярма детектора MPD

Сложность заключается в том, что точность размещения криостата, точность самого ярма должна быть очень высокой. Несмотря на большие размеры и вес, речь идет о «сотках», то есть точность позиционирования составляет 300-400 микрон. От этого зависит качество магнитного поля.

Потом начнется процедура подключения. «Туда надо вести криогенные линии с гелием, с азотом, коммуникации, и все это надо подключить к большой криогенно-компрессорной станции, которая сейчас еще строится. Это крупнейшая в России криогенно-компрессорная станция по сжижению жидкого гелия наработке жидкого азота. Туда подключаются все силовые линии, источники питания, коммуникации. Мы надеемся, что все это будет закончено где-то к весне», — говорит ученый.

Зачем нужен магнит, для доставки которого в Дубну обесточили полгорода Наука, Физика, Исследования, Познавательно, Коллайдер, Интересное, Ученые, Россия, Российские ученые, Гифка, Длиннопост, Дубна, Магнит, Электромагнит, NICA, Детектор, Магнитное поле

Криостат с магнитом после установки в ярмо детектора MPD

Когда все линии будут подключены, специалисты начнут тестировать магнит, чтобы убедиться в устойчивости магнитного поля, что все сооружение в целом выдерживает нагрузки. Начнутся измерения магнитного поля. Для этого в ЦЕРНе специально по заказу ОИЯИ изготовили измеритель магнитного поля. Похожий измеритель на базе датчиков Холла использовался для измерения поля на детекторах Большого адронного коллайдера.

По словам Кекелидзе, специально для измерений в Дубну приедут специалисты ЦЕРНа. «Часть из этих ребят из ЦЕРНа уже вышла на пенсию в этом году, мы должны будем извлечь их из пенсионного отдыха во Франции и Швейцарии. Но они сами переживают за нас и готовы помочь, приехать. Месяц-два будем измерять магнитное поле. Когда магнитное поле будет измерено, только тогда закончится наш контракт с итальянцами, потому что они отвечают за параметры магнитного поля, которые там должны быть достигнуты».

Зачем нужен магнит, для доставки которого в Дубну обесточили полгорода Наука, Физика, Исследования, Познавательно, Коллайдер, Интересное, Ученые, Россия, Российские ученые, Гифка, Длиннопост, Дубна, Магнит, Электромагнит, NICA, Детектор, Магнитное поле

Углепластиковая ферма для детектора MPD, желтым показаны гнезда для калориметров

Только после этого сборка детектора продолжится: внутрь криостата будет установлена углепластиковая ферма, которую создают в подмосковном ЦНИИ специального машиностроения. В эту раму будут помещены электронные калориметры, TPC-камера и другие «чувствительные элементы» детектора.

«Мы надеемся, что сборка закончится в середине 2022 года, — говорит Кекелидзе. — Тогда начнется калибровка и тесты, подключится весь компьютинг и онлайн-системы, все кабели, коммуникации. Начнем испытывать это все на космиках (частицах космических лучей) и проводить калибровки с тем, чтобы к концу 2022 года, когда появятся первые пучки, закатить на место и начать набор данных. Такой план».

Источник: https://nplus1.ru/material/2020/11/09/coldmass

Показать полностью 8
Похожие посты закончились. Возможно, вас заинтересуют другие посты по тегам: