14

Молния.

В природе встречается три вида гигантских электрических разрядов, которые сопровождаются вспышками в атмосфере и громом. Чаще всего мы видим линейную молнию, чуть реже ее подвид — плоскую молнию, которая не бьет в землю, а пробегает по поверхности грозовых облаков. Иногда можно наблюдать четочную молнию, представляющую собой цепочку из ярко светящихся точек. И уж вовсе редко удается встретить пользующуюся дурной славой шаровую молнию. Относительно хорошо изучена только линейная молния. О двух других не известно почти ничего. В лабораторных условиях удалось получить лишь подобия молний — коронные и тлеющие разряды. С настоящими молниями их роднит только то, что они тоже состоят из плазмы.

Молния. Молния, Электричество, Наука, Популярная механика, Длиннопост

Как установили еще в XVIII веке Франклин и Ломоносов, линейная молния — это длинная искра. Точный механизм ее возникновения неизвестен. Одна из молниевых теорий гласит, что перед началом грозы локальные участки земли заряжаются положительно, а нижние края туч — отрицательно. Это происходит потому, что капельки воды, которыми насыщен предгрозовой воздух, под действием электрического поля Земли приобретают отрицательный заряд. Так как в целом наша планета тоже имеет отрицательный заряд, под действием ее поля отрицательно заряженные капельки движутся вверх, к облакам, а положительные — вниз, к земле, где и накапливаются, создавая заряженные области.


Согласно другой теории, атмосферные заряды разделяются в процессе круговорота воды в природе. К аэрозольным частицам испарений «прилипают» положительно и отрицательно заряженные свободные ионы, которых в атмосфере всегда предостаточно из-за естественной радиации и космических лучей. На заряженных аэрозольных частицах, по мере их подъема вверх восходящими потоками воздуха, вырастают водяные капли. Вокруг отрицательно заряженных частиц конденсация воды идет в десятки тысяч раз быстрее, поэтому капельки получаются более тяжелыми и летят медленнее. В результате этого процесса нижние части облаков заряжаются отрицательно, а верхние — положительно. При этом нижняя часть тучи «наводит» на расположенный под ней участок земли положительный заряд.

Молния. Молния, Электричество, Наука, Популярная механика, Длиннопост

Есть и другие теории возникновения предгрозовых условий. Как бы ни было на самом деле, главное, что в итоге из земной поверхности и облака получается нечто вроде чудовищных размеров конденсатора, между обкладками которого вот-вот проскочит разряд. Но даже насыщенный водяными парами воздух является диэлектриком, то есть слабо проводит электричество. Роль гигантских проводов, соединяющих тучи с земной поверхностью, играют плазменные каналы. В какой-то момент от туч в сторону земли со скоростью несколько сотен километров в секунду начинают двигаться почти невидимые, слабо светящиеся скопления ионизированных частиц — лидеры. Пути лидеров, как правило, зигзагообразны. Каждый лидер на своем пути ионизирует молекулы воздуха, создавая канал из плазмы с повышенной проводимостью. Около поверхности от лидера в разные стороны устремляются все новые и новые проводящие ветви — стримеры. Как только лидер достигнет земли, через проложенный им канал пробегает ярко светящийся обратный (он же главный) разряд.


Скорость главного разряда раз в сто больше, чем у лидера. Соответственно, вспышка длится доли секунды. Мы успеваем заметить молнию потому, что разряды повторяются несколько раз. Из-за временных интервалов между ними наблюдателю кажется, что молния мерцает. Диаметр лидера может достигать нескольких метров, а вот толщина разряда не превышает нескольких сантиметров. Приведенная схема линейной молнии объясняет многое, но не все. Если молния является разрядом, то почему он происходит при очень низких (в масштабах планеты) напряженностях электрических полей? Или, например, почему молнии бывают длиной 100 км и более, но никогда не бывают короче сотен метров?

Молния. Молния, Электричество, Наука, Популярная механика, Длиннопост

Поведение четочных молний еще загадочнее. Такие молнии выглядят как обычные, только почему-то распавшиеся на отдельные светящиеся сегменты, разделенные темными перетяжками. Очень похоже на яркие бусы, растянутые по небосводу. Кто и что «пережимает» молнии — неизвестно. На этот счет создано немало теорий, но ни одна из них не позволила получить в лабораторных условиях ничего даже отдаленно подобного четочной молнии. И, наконец, королева бала — зловещая шаровая молния. Поведение шаровых молний, по мнению ряда ученых, порой вообще лежит «за гранью законов науки». Шаровые молнии успешно классифицировали, разделив, как живые существа, на классы, семейства, виды и подвиды, но понять их внутреннюю природу так и не смогли.


Известно, что чаще всего они зарождаются при ударе обычных молний. Но иногда возникают самопроизвольно. Диаметр средней молнии колеблется от 10 до 30 см. Светятся они как 100-ваттные лампочки. Исходя из уровня свечения и размеров учеными сделаны предположения о массе шаровых молний (6−7 г), их энергии (10 000 Дж, что примерно соответствует энергопотреблению 10 бытовых электродуховок) и температуре (300−4500С).

Молния. Молния, Электричество, Наука, Популярная механика, Длиннопост

Увы, эти оценки тоже не приближают нас к разгадке секретов шаровых молний, прозванных молниями-убийцами за склонность «нападать» на людей. Немногие выжившие после встречи с шаровой молнией рассказывают, что на близком расстоянии от нее они не чувствовали исходящего жара. О каких же тогда теоретических 4000C, спрашивается, может идти речь? А иногда случалось, что после взрыва крохотных молний, диаметром 5−6 см, оставались разрушения, какие бывают при выделении энергии более миллиона джоулей. Острое любопытство вызывает манера перемещений шаровых молний. Обычно их скорость составляет несколько сантиметров в секунду — они просто плывут в воздушных потоках. Но иногда они ни с того ни с сего, при полном штиле, вдруг срываются с места как угорелые и «бросаются» в ту или иную сторону. Чаще всего — к людям или животным.


Автор статьи Юрий Грановский

https://www.popmech.ru/science/6818-sekretnoe-oruzhie-bogov-...

(с.)Журнал "Популярная механика"

Найдены возможные дубликаты

+2
Ех побольше б про шаровую...
+1

А я вот чаще плоскую видел, чем обычную. Ещё был свидетелем, как вместе с ударом молнии в провода на столбах, выскочила здоровая искра у изолятора внешней проводки. Изоляция в том месте оплавилась.

0
В лабораторных условиях удалось получить лишь подобия молний — коронные и тлеющие разряды.

лолшта? молния = искровой разряд. искровые разряды присутствуют даже в китайском шокере, не говоря уже об лабораториях.

0
О каких же тогда теоретических 4000C, спрашивается, может идти речь?

А что не так? Мы ощущаем не температуру источника, а нагрев кожных покровов. Если тепловой поток от источника недостаточен для нагрева поверхности тела, то мы никакого тепла не ощутим. Даже если температура источника будет составлять тысячи градусов.
-2

Как-то уж слишком популярно. На уровне "Окружающий мир" для 1 класса.

Похожие посты
93

Кот испытатель

Кота звали Симо̀н. Жил он в просторном испытательном зале, среди гигантских стеллажей, поддерживающих тысячи мощных конденсаторов. В центре зала доминировали два огромных медных шара, меж которыми били молнии.

Кот мог выбрать себе любое из помещений высоковольтной лаборатории, но он любил главный зал, следил там за мышами и общим порядком.

В советское время лаборатория была секретной, а потому располагалась на болоте, соединяясь кривой дорожкой с военным полигоном.

Командовал лабораторией подполковник Ломов. За долгие годы службы, военный победил в нём учёного, научных статей он уж давно не писал, а сочинял инструкции и следил за их соблюдением. И подчинённые, и начальство считали его самодуром. Но уважали. И было за что. За двадцать пять лет после развала Союза из лаборатории не пропало ни куска меди. Не говоря уж о менее дорогих металлах. А времена были суровые. В начале девяностых бандиты-металлисты осаждали Ломова со всех сторон. Поняв, что за деньги с ним не договориться, угрожали силой. Предварительно откоррумпировав ломовское начальство, иначе чем объяснишь, что взвод охраны вывели из подчинения начлаба и отправили охранять неизвестно что.

Ломов переселил полуголодные офицерские семьи в здание лаборатории, чтобы заодно и питались одним котлом, иначе было уже не выжить, и организовал охрану собственными силами. Загородил единственный въезд противотанковыми ежами (велосипедам сотрудников ежи не мешали). По ночам лично обходил периметр с калашом наготове, иногда постреливая в болотную темноту. А днём писал гневные рапорты на самый верх. При всём при этом лаборатория работала, завершая какие-то немыслимые, назначенные ещё в советские времена испытания.

Бандиты отстали, голодные времена ушли, но приехали москвичи. Всех сотрудников, кроме начлаба, перевели на гражданку, а лабораторию решили продать в частные руки. Ломов сопротивлялся как умел ― снова перегородил въезд, стрелял и писал письма.

Унялись и москвичи. Тем временем выяснилось, что испытания всё-таки нужны, а лаборатория в целости и сохранности, да ещё со штатом опытных учёных, осталась только одна. Ломова повысили до подполковника, вернули взвод охраны и начали ставить всем в пример. Сам же Ломов ставил в пример кота Симона, как образцового сотрудника с острой интуицией.

Дело в том, что во время высоковольтных испытаний положено сидеть в экранированной пультовой комнате и смотреть в приборы. Находиться в зале категорически запрещено. Симон и не находился, всё зная заранее. В дни испытаний он выскакивал из зала, как только поутру открывали двери и не возвращался до вечера. В иные дни, когда проводилась подготовка или профилактика, Симон спокойно дрых до полудня, потом выходил ненадолго и возвращался, наблюдать ход работ и любоваться птичками за окном.

Интуиция кота удивляла только лейтенанта Мышкина. Начальство, наконец, выделило объекту второго офицера, озаботясь пенсионным возрастом подполковника. Юный лейтенант был энергичен и любознателен, и в первые дни службы даже пытался силой удержать Симона в зале, за что получил от Ломова нагоняй и приказ оставить кота в покое.

― Симона я знаю, ― сказал подполковник, ― а тебя нет.

Ломов частенько подчёркивал недостатки Мышкина, указывая на отсутствие подобных у кота. Это задевало лейтенанта за живое.

Как-то подполковник Ломов, вернувшись из госпиталя, вошёл в испытательный зал для выяснения обстановки.

― А силовую схему монтировать поручили, как я вижу, лейтенанту Мышкину, ― громко сказал он, задрав голову к потолку. ― Так мы никогда испытания не начнём.

― Но ведь молодому наверху сподручнее, ― объяснил подошедший Аркадий Львович, старейший работник лаборатории.

― У нас всё по плану, товарищ подполковник, здравия желаю, ― отозвался и сам Мышкин, выглянув с верхней полки стеллажей.

― Ваш план особо секретный, полагаю, потому что по плану, доступному мне для обозрения, испытания должны начаться сегодня.

― Так сегодня и начнём, здесь работы на пару часов осталось. Успеем.

― Нет, лейтенант, не успеете.

― Успеем, я отвечаю!

Подполковник Ломов негромко выругался, махнул рукой и вышел из зала.

― Почему он говорит, что не успею? ― спросил Мышкин у Аркадия Львовича. ― Мне же лучше знать, сколько осталось.

― Так вот же почему, ― Аркадий Львович указал на Симона, спокойно лежавшего у подножия огромного изолятора.

― Ну это просто смешно, ― вспылил Мышкин, ― да я за час всё смонтирую.

Лейтенант взялся за дело с утроенной энергией. Как Тарзан летал он по стеллажам, не каждый раз успевая переставлять лестницу, как пропеллеры вертелись в его руках гаечные ключи, с визгом разматывались кабельные катушки. Работа кипела.

― Осторожно, не сломай там чего-нибудь и сам не свались, ― беспокоился Аркадий Львович, подавая лейтенанту запчасти.

Через час взмыленный Мышкин доложил, что всё готово.

― Будете проверять, Аркадий Львович?

― Буду, ― вздохнул тот и полез наверх.

Минут через двадцать Аркадий Львович согласился включить диагностику новой схемы и пошёл в пультовую. Мышкин последовал было за ним, но, открыв дверь, оглянулся на Симона:

― Эй, котяра, давай на выход. Выходи, дурачина.

Но Симон вместо этого запрыгнул на высокий подоконник и, отвернувшись от лейтенанта, уставился в окно.

― Ну как хочешь, ― отозвался Мышкин, а, войдя в пультовую, спросил, ― Аркадий Львович, что случилось?

Сняв крышку командного пульта, Аркадий Львович грустно шевелил контакты, потом нажимал кнопку и снова шевелил.

― Кабель связи порван, ― сообщил он.

― Как порван?

― Не знаю как, но знаю кем.

― Блин, ― сказал лейтенант. ― Лестницей, наверное. Там мешало чего-то, я и дернул. Помню где именно, сейчас найду и починю!

― По инструкции кабель связи ремонту не подлежит. Только перекладывается целиком. Чем мы с тобой и будем заниматься и сегодня и завтра. Ломову сам доложишь?

― Сам, ― мрачно кивнул Мышкин.

Ему захотелось свежего воздуха. Он вышел на улицу, походил по аккуратной дорожке с маленькими ёлочками, оглянулся на испытательный зал и увидел в окне Симона. Кот тоже заметил лейтенанта. Не отрывая взгляда, Симон выразительно почесал за ухом.



2020 г.

Показать полностью
156

Маленькая тучка с настоящими молниями в домашних условиях своими руками

Маленькая тучка с настоящими молниями в домашних условиях своими руками Вата, Тучи, Молния, Самоделки, Наука, Катушка Тесла, Электричество, Reddit

Используя катушку Теслы и проводник, газовые разряды преобразуются в плазму, создавая облако, которое производит электрические разряды.

https://www.reddit.com/r/interestingasfuck/comments/htc0oz/i...

207

Как люди обрели язык: одна из главных в мире загадок

Язык — один из главных признаков, выделяющих человека из животного мира. Нельзя сказать, что животные не умеют общаться друг с другом. Однако столь высокоразвитая, управляемая волей система звуковой коммуникации сформировалась только у Homo sapiens. Как же мы стали обладателями этого уникального дара?


Загадка происхождения языка по праву занимает свое место в ряду главных тайн бытия: рождения Вселенной, возникновения жизни, появления эукариотической клетки, обретения разума. Происхождение языка не было одномоментным и скачкообразным. Ведь у млекопитающих всех детей рожают и растят мамы, и для успешного выращивания потомства матери и детеныши — в каждом поколении — должны достаточно хорошо понимать друг друга. Поэтому такой точки во времени, до которой предки человека не умели говорить, а после которой сразу заговорили, конечно же, не существует.


Мозг, а не кости


Происхождение языка было частью адаптации древних представителей нашей эволюционной линии в том направлении, которое вообще характерно для приматов. А характерно для них не отращивание клыков, когтей или четырехкамерного желудка, а развитие мозга. Очень важно и то, что приматы — животные групповые. Чтобы им успешно воспроизводить свою численность, чтобы их потомство не только рождалось, но и доживало до какого-то приличного возраста и само достигало репродуктивного успеха, нужны усилия всей группы, нужна общность, пронизанная множеством социальных связей. Чем дольше детство, тем больше требований к сплоченности группы — а значит, и к развитию средств коммуникации.


Существует гипотеза, согласно которой разделение общих предков человека и современных человекообразных обезьян шло по средам обитания. Пращуры горилл и шимпанзе остались в тропических джунглях, а наши предки вынуждены были адаптироваться к жизни сначала в редколесье, а потом и в саванне, где весьма велики сезонные различия и всеядному существу имеет смысл ориентироваться в огромном количестве деталей окружающей действительности. В такой ситуации отбор начинает благоприятствовать тем группам, у членов которых возникает потребность не только подмечать, но и комментировать увиденное с помощью тех или иных сигналов. С этой страстью к комментированию люди не расстались и по сей день.


Реагировать звуками на какие-то окружающие явления умеет не только человек: у многих видов животных есть, например, пищевые крики, крики на разные типы опасности. А вот развить такие средства, с помощью которых можно было бы комментировать вообще все что угодно, навешивать словесные «ярлычки» на реальность в бесконечном количестве (в том числе изобретать новые в пределах собственной жизни), — это удалось только людям. Удалось потому, что в выигрыше оказывались группы, у которых эти комментарии были более выраженными и более детальными.


Всхрюкнул от досады


Переход к звуковой коммуникации мог начаться с того времени, когда наши предки стали регулярно изготавливать каменные орудия. Ведь пока человек делает орудия или делает что-то этими орудиями, он не может коммуницировать с помощью жестов, как шимпанзе. У шимпанзе звуки неподконтрольны воле, а жесты подконтрольны, и когда они хотят что-то сообщить, то входят в поле зрения «собеседника» и жестами или иными действиями подают ему сигнал. А что делать, если руки заняты?

Первоначально никто из древних гоминид и не думал, чтобы в этой ситуации что-то «сказать» сородичу. Но даже если у него непроизвольно вырвется какой-нибудь звук, велика вероятность, что сообразительный сородич просто по интонации сможет догадаться, в чем там проблема у ближнего. Точно так же, когда человеку с разными интонациями называют его имя, он уже зачастую прекрасно понимает, с чем к нему обратятся — с упреком, похвалой или просьбой. А ведь ему еще ничего не сообщили. Если эволюционный выигрыш будут получать те группы, члены которых понимают лучше, отбор будет поощрять все более тонкие различия в сигнале — чтобы было что понимать. А подконтрольность воле придет со временем.


Развиваем аппарат


Для того чтобы лучше понимать (а потом и произносить), нужны мозги. Развитие мозга у гоминид видно по так называемым эндокранам (слепкам внутренней поверхности черепа). Мозг становится все больше (а значит, увеличиваются возможности памяти), в частности, растут те его участки, на которых у нас расположены «зоны речи» (зона Брока и зона Вернике), а еще — лобные доли, занятые высшими формами мышления.


У непосредственного предка человека нашего вида — Homo heidelbergensis — был уже весьма приличный комплекс приспособлений к артикулированной звучащей речи. Видимо, они уже могли довольно хорошо управлять своими звуковыми сигналами. Кстати, с гейдельбергским человеком палеоантропологам очень повезло. В Испании, на территории муниципалитета Атапуэрка была обнаружена расщелина, где тела древних гоминид оказались недоступны хищникам, и останки дошли до нас в прекрасной сохранности. Уцелели даже слуховые косточки (молоточек, наковаленка и стремечко), что позволило сделать выводы о слуховых возможностях наших предков. Оказалось, что гейдельбергские люди могли лучше, чем современные шимпанзе, слышать на тех частотах, где работают признаки звуков, которые достигаются артикуляцией.

Игра на диафрагме

Артикулярованная звучащая речь — дело непростое, потому что разные звуки по природе своей разной громкости. То есть если через ротовую полость при разной артикуляции прогонять один и тот же звуковой поток, то звук «а» будет самым громким, а, например, «и» — гораздо тише. Но если с этим смириться, то получится, что громкие звуки типа «а» начнут глушить другие, не столь громкие звуки по соседству. Поэтому наша диафрагма, делая удивительные тонкие движения типа вдоха на выдохе, аккуратно «выправляет» наш звуковой поток, чтобы громкие звуки были не слишком громкими, а тихие не слишком тихими.

Более того, воздух на голосовые связки подается порциями, слогами. И нам не надо между слогами непременно делать вдох. Каждый отдельный слог мы можем совместить с другими слогами, и придать этим слогам различия — как друг относительно друга, так и внутри слога. Все это тоже делает диафрагма, но для того чтобы мозг мог столь виртуозно управлять этим органом, человек получил широкий позвоночный канал: мозгу понадобился, как мы сейчас говорим, широкополосной доступ в виде большего количества нервных связей.

Вообще, с развитием звуковой коммуникации физиологический аппарат речи существенно усовершенствовался. У людей уменьшились челюсти — они теперь не так выступают вперед, а гортань, напротив, опустилась. В результате этих изменений у нас длина ротовой полости примерно равна длине глотки, соответственно, язык получает большую подвижность как по горизонтали, так и по вертикали. Таким образом, можно производить много разнообразных гласных и согласных.


И, разумеется, значительное развитие получил сам мозг. Ведь если мы обладаем развитым языком, то нужно где-то хранить такое большое количество звуковых обликов слов (а когда — значительно позже — появляются языки письменные, то и письменных тоже). Куда-то нужно записать колоссальное количество программ порождения языковых текстов: ведь мы не говорим теми же самыми фразами, что слышали в детстве, а постоянно рождаем новые. Мозг также должен включать в себя аппарат для генерации выводов из полученной информации. Потому что если выдать много информации тому, кто не может делать выводы, то зачем она ему? И за это отвечают лобные доли, в особенности то, что называется префронтальной корой.


Из всего вышесказанного можно заключить, что происхождение языка было эволюционно длительным процессом, начавшимся задолго до появления человека современного вида.


Молчащие глубины времени


Можем ли мы сегодня представить себе, каким был тот первый язык, на котором заговорили наши далекие предки, опираясь на материал живых и оставивших письменные свидетельства мертвых языков? Если учесть, что история языка насчитывает более сотни тысяч лет, а самые древние письменные памятники — около 5000 лет, то ясно, что экскурс к самым корням представляется крайне сложной, почти неразрешимой задачей. Мы до сих пор не знаем, было ли происхождение языка уникальным явлением или разные древние люди изобретали язык несколько раз. И хотя сегодня многие исследователи склонны считать, что все известные нам языки восходят к одному корню, вполне может оказаться, что этот общий предок всех наречий Земли был лишь одним из нескольких, просто остальные оказались менее удачливыми и не оставили дошедшего до наших дней потомства.


От праязыка к прапраязыку


Но вместе с тем движение к истокам в русле сравнительно-исторического языкознания идет. Этот прогресс мы наблюдаем благодаря методам реконструкции языков, от которых не осталось ни единого написанного слова. Сейчас уже ни у кого не вызывает сомнений существование индоевропейской семьи языков, заключающей в себе произошедшие из одного корня славянскую, германскую, романскую, индо-иранскую и некоторые другие живые и вымершие ветви языков. Праиндоевропейский язык существовал примерно 6−7 тысяч лет назад, но лингвистам удалось до определенной степени реконструировать его лексический состав и грамматику. 6000 лет — это время, сопоставимое с существованием цивилизации, но это очень мало в сравнении с историей человеческой речи. Можно ли двигаться дальше? Да, можно, и вполне убедительные попытки воссоздания еще более ранних языков предпринимаются компаративистами разных стран, в особенности России, где существует научная традиция реконструкции так называемого ностратического праязыка.


А что если это случайность?


Остается лишь вопрос верификации получаемых результатов. Не являются ли все эти реконструкции слишком гипотетическими? Ведь речь идет уже о масштабе более десятка тысяч лет, и языки, лежащие в основе макросемей, пытаются изучать не на базе известных языков, а на основе других, также реконструированных. Главным доказательством родства языков являются регулярные звуковые соответствия в области наиболее устойчивой (так называемой базисной) лексики. При взгляде на близкородственный язык типа украинского или польского такие соответствия легко увидит даже неспециалист, и даже не только в базисной лексике. Родство русского и английского, относящихся к ветвям индоевропейского древа, которые разделились около 6000 лет назад, уже неочевидно и требует научных обоснований: те слова, которые звучат похоже, скорее всего, окажутся случайными совпадениями или заимствованиями. Но если посмотреть внимательнее, можно заметить, например, что английскому th в русском всегда соответствует «т»: mother — мать, brother — брат, устаревшее thou — ты…


У русского с японским нет, казалось бы, совсем ничего общего. Кому может прийти в голову, что русский глагол «быть» и японский «иру» («быть» в применении к живому существу) являются родственными словами? Однако в реконструированном праиндоевропейском за смысл «быть» отвечает, в частности, корень «бхуу-" (с долгим «у»), а в праалтайском (предке тюркских, монгольских, тунгусо-манчжурских, а также корейского и японского языков) это же значение отводится корню «буи-". Эти два корня уже очень похожи (особенно если учесть, что праиндоевропейским звонким придыхательным всегда соответствуют алтайские звонкие, а сочетания типа «уи» были в праиндоевропейском невозможны). Таким образом, мы видим, что за тысячелетия раздельного развития слова с одинаковым корнем изменились до неузнаваемости. Поэтому в качестве доказательства возможного родства отдаленно родственных языков компаративисты ищут не буквальные совпадения (они как раз, скорее всего, укажут на заимствование, а не на родство), а устойчиво повторяющиеся звуковые соответствия у корней со схожим значением. Например, если в одном языке звук «т» всегда соответствует звуку «к», а «х» всегда соответствует «с», то это серьезный аргумент в пользу того, что мы имеем дело с родственными языками и что на их основе можно попытаться реконструировать язык-предок. И сопоставлять надо не современные языки, а хорошо реконструированные праязыки — они меньше успели измениться.


Единственное, что можно использовать в качестве контраргумента против гипотезы о родстве данных языков, это предположение о случайном характере выявленных параллелей. Однако для оценки такой вероятности существуют математические методы, и при накоплении достаточного материала гипотезу о случайном появлении параллелей можно легко отвергнуть.


Олег Макаров Светлана Бурлак

Статья «Заговорит ли история речи» опубликована в журнале «Популярная механика» (№12, Декабрь 2012).

https://www.popmech.ru/science/13261-kak-lyudi-obreli-yazyk/
Показать полностью
890

ЛЭП - там, где зависают провода

Привет, Пикабу! Вот я и закончил получать высшее образование «по электроэнергетике», однако впереди еще 2 года магистратуры и студенческой веселой жизни. Сегодня начинаю писать посты в области энергетики. Для себя поставил задачу – доступно, понятно, без суеты и диких формул рассказать об объектах, явлениях, устройствах, которые служат человечеству каждый день и каждую секунду, о тех «штуках», которые непосредственно связанны с электричеством, его передачей и выработкой.

Не буду отдельно рассказывать, что такое ток и напряжение, что есть постоянный и переменный ток. Сегодня начну с того, что все видели, и даже знают, как это называется. Сегодня поговорим про ЛЭП.

ЛЭП - там, где зависают провода ЛЭП, Энергетика, Наука, Электричество, Длиннопост

Да да, Вы прекрасно знаете, что там провода висят, если полезешь, то убьет, а если не убьет, то точно инвалидом останешься. Давайте к смертям потом. Начнем по порядку.


ЛЭП – линия электропередачи. ЛЭП-ки ведут провода от станций/подстанций непосредственно к потребителям. Потребители – это города, деревни, заводы и фабрики. Тут все понятно, давайте дальше!


ЛЭП есть разного класса напряжений, от 220В (как у вас дома в розетке) и до 1150кВ, то есть 1150 000 вольт, что более чем в 5000 раз больше, чем у вас дома, но 1150кВ это уже экзотика.


«Scapman, а что значит класс напряжения?», спросите Вы. По сути, чем выше класс напряжения, тем большая мощность передается по проводам. Например, есть класс напряжения 110кВ, а есть 330кВ, по «сто десятке» я могу запитать микрорайон, а по «триста тридцатке» я могу запитать весь город. ТО ЕСТЬ чем выше напряжение, тем больше энергии «идет по проводам». Утрируя, если пытаться по ЛЭП 110кВ передать энергию, как по 750кВ то провода на ЛЭП 110кВ просто перегорят как нить накала в лампочке.


«Сколько проводов на ЛЭП?» Тут ответ кроется в устройстве генераторов и изобретении Михаила - Осиповича Доливо-Добровольского. На станциях, которые производят электричество, стоят генераторы, и из каждого генератора выходит три проводника – три фазы. Ток из генераторов течет не по одному проводнику, а именно по трем! Зачем это и почему так, я расскажу потом, пока что примите это как есть. И отвечая на вопрос про количество проводов на ЛЭП, скажу следующее – на ЛЭП количество проводов кратно трем (потому что три фазы), то есть 3, 6, 9, 12. НО! Часто на самой макушке опоры ЛЭП есть трос, по нему ток не идет, этот трос защищает линию от ударов молний. Таким образом, если на опоре только три провода – это одноцепная ЛЭП, если 6 проводов – это двуцепная ЛЭП (2 раза по 3 фазы).

ЛЭП - там, где зависают провода ЛЭП, Энергетика, Наука, Электричество, Длиннопост

«А что это за тарелки такие стеклянные?» Это изоляторы. Изоляторы, как ни странно, изолируют напряжение проводов от опоры ЛЭП и держат провода в воздухе. В чем суть? Все просто, на проводе есть напряжение, допустим 220кВ, а опора заземлена. Если опора заземлена, то она имеет напряжение 0 (ноль) вольт, и получается, изоляторы не дают току пойти от 220кВ к 0 вольт через опору прямиком в землю. А ток «работает» там, где надо, заряжает вам телефон или греет воду в бойлере летом. По количеству «тарелок» в гирлянде изоляторов можно понять класс напряжения на ЛЭП, но это только ради собственного интереса или чтобы понтануться перед друзьями или удивить девушку. В среднем 1 тарелка идет на 20кВ. Видишь 6 тарелок в гирлянде изоляторов значит напряжение 110кВ, главное правильно округлить.

Еще на напряжениях 330кВ и выше есть некоторые проблемы. Появляются потери электроэнергии, вызванные коронным разрядом. Корона трещит и светится и эти потери хотелось бы снизить, как бы красиво корона не выглядела. Для уменьшения этих потерь провод одной фазы расщепляют на несколько параллельных проводов. Теперь ток идет не по одному проводу, а сразу по двум, трем, четырем или пяти проводам. И при такой конфигурации корона практически не появляется, и потери уменьшаются.

ГЛАВНОЕ НЕ ПУТАТЬ РАСЩЕПЛЕНИЕ ФАЗЫ С ФАЗАМИ! Всегда есть три фазы, а каждая фаза уже расщепляется еще на несколько проводников!


Собственно расщепленная фаза:

ЛЭП - там, где зависают провода ЛЭП, Энергетика, Наука, Электричество, Длиннопост

И коронирующие провода:

ЛЭП - там, где зависают провода ЛЭП, Энергетика, Наука, Электричество, Длиннопост

Теперь об опасности ЛЭП.


Всем понятно, что напряжение опасно для человека, однако находятся люди, которые забираются на опоры, кидают тросы на провода, рыбачат под линией. Проблема в том, что напряжение не видно. Максимум – слышно треск и жужжание, что не сильно отпугивает людей. Когда вы стоите на земле, то на вас потенциал ноль вольт или вы изолированы от земли из-за обуви. Когда вы специально кидаете трос или случайно воблера на провода ЛЭП, то может произойти трагедия и вы попадете под напряжение и через вас в землю пойдет ток. В лучшем случае трос или леска сгорит где-то наверху, около проводов и вы просто испугаетесь хлопка и яркой вспышки дуги, в худшем вы сами будете поражены разрядом, одежда сгорит прямо на теле, а некоторые части вас испарятся. Тут все серьезно!

ЛЭП - там, где зависают провода ЛЭП, Энергетика, Наука, Электричество, Длиннопост

«Scapman, а почему птички на проводах сидят, и их током не бьет?» Это наверно самый классический вопрос про линии электропередачи! Ответ очень простой, но чтобы понять его, надо иметь представление о токе, напряжении и сопротивлении.

Когда ворона чиллит на проводе, ВАЖНО! На одном проводе, не на двух или трех сразу, а на одном, то она лапками цепляется за провод и «заряжается» до высокого напряжения. То есть на вороне появляется потенциал 500кВ, но напряжение не значит ток! Если нет контура для тока, то и тока нет. Уже сложно, я знаю, но терпим! И так, ворона сидит на проводе, там огромное напряжение, ток должен пойти от 500кВ куда-то, где напряжение меньше, но такой точки нет, и значит ток не появляется и ворона жива. Но если ворона заденет другой провод или опору ЛЭП, то за долю секунды, она вспыхнет дуговым разрядом и пропадет навсегда (.


«А если я заземлюсь посильнее и полезу на провода ЛЭП, заземление ведь есть, все будет ок?» Тут один ответ: «Не ок!» Если ты себя заземлишь, то есть соединишь себя проводом с землей, то на тебе будет напряжение равное нулю вольт. Ты бесстрашно ползешь на опору ЛЭП, которая тоже имеет потенциал ноль вольт. Пока что все круто. Как только ты начинаешь ползти по изолятору или идти по нему, то с каждым шагом ты все ближе к проводу, на проводе, напоминаю, напряжение и очень часто не ноль вольт. Не доходя до провода, когда еще есть шанс повернуть назад и уйти, мгновенно от провода на тебя пробивает дуга, как маленькая молния. Ток идет от провода через тебя, через заземление в землю. Воздух диэлектрик и это классно, но даже он не выдерживает такого напряжения. Так что держитесь от проводов ЛЭП подальше, не лезьте на опоры и не кидайте леску и проволоку с земли на провода. Это очень опасно!!!

ЛЭП - там, где зависают провода ЛЭП, Энергетика, Наука, Электричество, Длиннопост

Теперь прогуливаясь за городом или проезжая мимо опор ЛЭП ты сможешь для себя понять и отметить: «Ага, линия электропередачи, так 6 проводов – двухцепная, грозозащитный трос есть, изоляторов много и фазы расщеплены, ну наверно 330 или даже 500кВ.» И за пару секунд погрузиться в рассуждения об отечественной энергетике, о том что эта линия связывает, и сколько городов она питает.


Спасибо что дочитали до конца,

Ваш Scapman.

Показать полностью 5
709

Не угадал

Вас никогда не смущало, что направление тока от плюса к минусу, а электроны, носители электрического заряда, движутся от минуса к плюсу?


Отдаёт какой-то непродуманностью, но, возможно, имеет какой-то сакральный смысл?
Нарисовал схему для наглядности
Не угадал Электричество, Бенджамин Франклин, Наука, Физика

Меня вот смущало и вышел в интернет с этим вопросом, и вот что нам говорит википедия на этот счёт

Исторически принято, что направление тока совпадает с направлением движения положительных зарядов в проводнике. При этом, если единственными носителями тока являются отрицательно заряженные частицы (например, электроны в металле), то направление тока противоположно направлению движения заряженных частиц.

Так, так, так, "исторически принято", чтобы это значило? На той же вики находим:

В 1729 году Шарль Дюфе установил, что существует два рода зарядов. Один образуется при трении стекла о шёлк, а другой — смолы о шерсть. Поэтому Дюфе назвал заряды «стеклянным» и «смоляным» соответственно. Понятие о положительном и отрицательном заряде ввёл Бенджамин Франклин.
Не угадал Электричество, Бенджамин Франклин, Наука, Физика

Да, тот самый Франклин со 100$ банкноты. Открываем вики про него, читаем и.. всё что есть на тему заряда:

Ввёл общепринятое теперь обозначение электрически заряженных состояний «+» и «−»;

Ну что ж, мимо. Но, мы знаем что Франклин, и знаем, заряды. Я снова вышел в интернет со своими вопросами и нашёл замечательное:

Бенжамин Франклин выдвинул гипотезу, что существует единый электрический флюид и что вид электрического заряда зависит от содержания этого флюида. Если содержание электрического флюида превышает некоторую норму, вещество несёт заряд одного вида, если же этого флюида содержится меньше нормы, вещество несёт заряд другого вида.
Франклин считал, что стекло содержит электрического флюида больше нормы и поэтому несёт положительный заряд. Смола же, по его мнению, несёт отрицательный заряд. Термины, предложенные Франклином, используются до сих пор, хотя в них вкладываются иной смысл, так как в настоящее время представления о причинах происхождения тока противоположны тем, которые приняты во времена Франклина.

В итоге, Франклин абсолютно точно описал механизм возникновения положительного и отрицательного заряда и, вероятно, наобум, выбрал, какой из зарядов будет положительным, а какой отрицательным. Позже, не менее логично, решили, что ток направлен от избытка флюда (заряда) к тому месту, где его не хватает, т.е. от плюса к минусу. А ещё позже, получили забавную ситуацию, когда носитель электрического заряда движется в противоположно к направлению тока. Но ничего исправлять не стали.

В итоге: направление тока и движения электронов противоположно, потому что Франклин не угадал.

Показать полностью
6072

Математик решил загадку числа 42

В течение 65 лет математики по всему миру пытались решить своеобразную головоломку и найти три числа, сумма кубов которых составила бы 42. И, кажется, им наконец удалось.
Задача звучит следующим образом: может ли любое число от 1 до 100 быть выражено как сумма трех кубов?

Математик решил загадку числа 42 Популярная механика, Наука, Математика, Загадка, 42, Статья, Длиннопост, Видео

Если записать формулу 1954 года, то получится следующее: х^3 + y^3 + z^3 = K.

K в данном случае — любое число от 1 до 100. Соответственно, нужно было определить все три неизвестные переменные для каждого числа K в этом промежутке.

В последующие десятилетия были найдены решения для простых чисел. В 2000 году математик Ноам Элкис из Гарвардского университета опубликовал алгоритм, который помог найти более сложные. К 2019 году нерешенными остались только два самых сложных числа: 33 и 42.

Как и многие современные открытия, разгадке поспособствовал Youtube. Математик Эндрю Букер с канала Numberphile опубликовал решение задачи для числа 33, написав собственный алгоритм. Для этого ему понадобился мощный суперкомпьютер в Университете Advanced Computing Research Center, а решение удалось получить всего за три недели.

Итак, у нас осталось самое сложное число: 42. Для его решения Букер заручился поддержкой математика MIT Эндрю Сазерленда, эксперта в области массовых параллельных вычислений. В свою очередь, они прибегли к помощи Charity Engine — инициативы, которая охватывает весь земной шар, используя остаточную вычислительную мощность более 500 000 домашних ПК, в результате получая своего рода «планетарный суперкомпьютер».

Суммарно вычисления заняли свыше миллиона часов, но ответ все-таки был найден:

X = -80538738812075974

Y = 80435758145817515

Z = 12602123297335631

Таким образом, полное уравнение выглядит следующим образом:

(-80538738812075974)^3 + 80435758145817515^3 + 12602123297335631^3 = 42.

«Я чувствую облегчение», заявил Букер в своем блоге. И мы ему верим.

https://www-popmech-ru.cdn.ampproject.org/c/s/www.popmech.ru...

Показать полностью 1
31

Данные с МКС подтверждают: молния невероятна

Данные с МКС подтверждают: молния невероятна Молния, МКС, Исследования, Наука, Новости

Гамма-лучи, электромагнитный импульс и огромный ультрафиолетовый ореол — все за секунду.


Молния — это настолько распространенное явление, что люди часто упускают из виду, насколько она мощная (очевидно, если она вас не бьет). Но за последнее десятилетие исследования постепенно показали, насколько сильна молния. Это повседневное явление достаточно мощное, чтобы производить антивещество и преобразовывать атомы, оставляя после себя радиоактивное облако. Понимание того, как все это происходит, однако, является реальной проблемой, учитывая, насколько быстро происходят множественные события с высокой энергией. Теперь исследователи использовали прибор, прикрепленный к Международной космической станции, для отслеживания физических процессов, вызванных ударом молнии. Прибор отслеживает, как энергия распространяется от места удара молнии в ионосферу через электромагнитный импульс.


Молния из космоса

Работа основана на аппаратном обеспечении, которое называется Монитор атмосферно-космических взаимодействий (ASIM), прибор, созданный ЕКА и прикрепленный к его лабораторному модулю на Международной космической станции. Это впечатляющее аппаратное обеспечение, объединяющее два детектора рентгеновского и гамма-излучения, три детектора ультрафиолетового излучения, два оптических измерителя длины волны и две высокоскоростные камеры.


Такие способности были заложена в инструмент, потому что они необходимы для понимания молнии, когда многое происходит очень быстро, когда вспышка молнии формируется и распространяется. Среда, в которой образуется разряд молнии, обычно имеет несколько незакрепленных электронов, и они быстро ускоряются до релятивистских скоростей из-за сильных электрических полей. Когда эти электроны замедляются или вынуждены двигаться по изогнутым путям, они теряют энергию в форме тормозного излучения. Количество теряемой энергии настолько велико, что часть ее излучается в виде фотонов с самой высокой энергией — гамма-лучей.


Это излучение ответственно за пару упомянутых выше последующих эффектов. Если гамма-лучи попадают в ядро атома, они могут превратить некоторые из субатомных частиц атома в радиоактивный изотоп. Кроме того, если фотоны становятся достаточно концентрированными, они могут спонтанно образовывать пары частица / античастица, поэтому антивещество было обнаружено после вспышек молнии.


Хотя все это происходит, часто бывают вспышки света, которые не связаны напрямую с самой молнией. Называемые спрайтами, джетами и эльфами, эти явления хаотичны и плохо изучены, но мы знаем, что они происходят над облаками, где фактически образуется «удар» молнии.


Чтобы собрать воедино, как все это происходит, нам нужно огромное количество изображений на разных длинах волн и с точным временем. Детали, которые мы можем получить с земли, с уровня облаков и из космоса, должны дать представление о том, где происходят конкретные события. Разные явления происходят на разных длинах волн, поэтому нам нужен широкий спектр датчиков. А отслеживание сроков может помочь нам определить, какие события могут вызвать более поздние явления. Находясь на Международной космической станции, ASIM предоставляет такие возможности.


Полностью в источнике https://portal-13.com/dannye-s-mks-podtverzhdayut-molniya-ne...

Показать полностью
58

Транспорт для Марса и других планет: иная физика.

"Самолеты, вертолеты, аэростаты… Все это прекрасно летает в плотной, насыщенной кислородом атмосфере, но, увы, кажется совершенно непригодным за пределами Земли. В освоении космоса мы долго уповали исключительно на ракетные двигатели и реактивное движение. Ну, может быть, еще на колесо. Но все же инопланетные авиация и воздухоплавание возможны, вот только новые аппараты для полетов в чужих атмосферах придется сделать очень специальными."


Коптер и надувательство


Ни один созданный для земной атмосферы летательный аппарат, оснащенный поршневым или турбореактивным двигателем, на Марсе летать бы не смог. Для поддержания горения в этих моторах требуется большое количество кислорода, а в марсианской атмосфере его меньше одного процента. В основном газовую оболочку Красной планеты составляет углекислый газ (95%) с небольшими добавлениями аргона и азота (4%). Таким образом, если мы хотим, чтобы на Марсе что-то летало, придется остановить свой выбор либо на электромоторе, либо на другом двигателе, которому не требуется кислород из атмосферы. В 1970-х годах NASA испытывало образец беспилотного аппарата Mini-Sniffer, который мог бы работать на Марсе. В качестве топлива в двигателе использовался ядовитый гидразин: под действием катализатора и в отсутствие кислорода он нагревался, разлагался и выдавал расширяющие продукты реакции, что позволяло применять это вещество как топливо и рабочее тело.


Для марсианской авиации есть хорошая новость: сила гравитации на Марсе сильно ниже, и земные 100 кг потянут там всего на 38. А вот новость плохая: атмосфера Марса чрезвычайно разреженна и давление у поверхности планеты составляет около одного процента от давления на поверхности Земли. Это примерно соответствует давлению земной атмосферы на высотах 30 000−35 000 м над уровнем моря. Да, но ведь там самолеты летают! 30 000 м — это практический потолок для высотного перехватчика МиГ-31.

Транспорт для Марса и других планет: иная физика. Космос, Колонизация планет, Физика, Наука, Популярная механика, Длиннопост

Запустить в марсианское небо крылатый аппарат задумали давно, и первой проблемой стало топливо для моторов: двигатели, использующие атмосферный кислород, ни на Марсе, ни на Титане не пригодились бы. На прототипе Mini-Sniffer американцы пытались использовать гидразин — ядовитое топливо, саморазлагающееся при нагреве.


Как известно, подъемная сила крыла прямо пропорциональна его площади, а также скорости набегающего потока воздуха. МиГ-31 не падает с 30 км потому, что он преодолевает там воздушное пространство на сверхзвуковых скоростях. Но на Марсе на таких скоростях придется летать даже у самой поверхности. Обеспечить скорость просто: были проекты марсианских беспилотных самолетов, например ARES, которые должны были входить в атмосферу Красной планеты, затем сбрасывать теплозащитный кожух, тормозить с помощью парашюта, включать свой двигатель и нестись над поверхностью Марса, пока хватит топлива (того же гидразина).


Такой полет мог бы продолжаться до часа. Но практически от всех этих идей отказались ввиду их… бесполезности. В самом деле, сейчас поверхность Марса исследуется с орбитальных модулей, и, несмотря на оснащенность супероптикой, детализация снимков оставляет желать лучшего (30 см на пиксель). Ровер, едущий по поверхности планеты, буквально роется в грунте, но ему не хватает обзора. Картографирование местности, разведка окружающего ландшафта роверу не под силу. Заполнить нишу между двумя типами исследовательских аппаратов как раз мог бы мини-зонд, летающий в атмосфере. Но для обстоятельного наблюдения за местностью требуется не носиться над ней на бешеных скоростях, а совершать плавные круги в небе.

Транспорт для Марса и других планет: иная физика. Космос, Колонизация планет, Физика, Наука, Популярная механика, Длиннопост

1. Лопасти ротора специально адаптированы к неплотной марсианской атмосфере, при этом их вращение остается в комфортной дозвуковой зоне. 2. Обмен с цифровыми данными находящегося на поверхности ровера осуществляется в высокочастотном диапазоне. 3. Благодаря радиолучу радиометрической установки вертолет находится всегда на некотором расстоянии от ровера. 4. Слой аэрогеля и специальный подогреватель позволяют батарее не разряжаться в холодные ночные часы. 5. Гибкие легкие ножки, активное зрение и высотомер обеспечивают безопасную посадку на поверхность. 6. Высокий уровень автономности обеспечивается наличием на борту камеры и целого ряда сенсоров, данные от которых обрабатываются компьютером, умеющим отслеживать ошибки. 7. Цифровая камера дает возможность с высоким разрешением фотографировать местность, находящуюся в радиусе 600 м от ровера. 8. Для подзарядки энергией будут использованы солнечные батареи.


Может быть, летательный аппарат на Марсе смог бы летать медленнее, если недостаток скорости компенсировать большей площадью крыла? Это интересная идея (электросамолет-крыло Helios поднимался в стратосферу Земли), но большое крыло с размахом в несколько метров доставить на планету проблематично. Возможное решение предлагают сотрудники университета штата Аризона Адриан Бускела и Аман Чандра. Их концепт — безмоторный планер (размах крыльев 6 м), который отделяется от спускаемого модуля на высоте 2 км над поверхностью Марса, надувается азотом, а вся конструкция благодаря светоотверждаемому материалу в течение десяти минут получает необходимую жесткость. Идея с надуванием помогает минимизировать объем, который понадобится для размещения планера во время полета. Аппарат, оснащенный 5-мегапиксельной камерой, сможет ловить восходящие тепловые потоки и парить над Марсом на скорости до 360 км/ч.

Транспорт для Марса и других планет: иная физика. Космос, Колонизация планет, Физика, Наука, Популярная механика, Длиннопост

Очень привлекательны для исследования марсианской поверхности аэростаты, которые вполне доказали свою способность летать в стратосфере, где, как мы знаем, условия почти марсианские. Агентство NASA заявляло, что работы над такими аэростатами ведутся, причем рассматриваются два варианта: шар, накачанный гелием, и монгольфьер. Последний будет наполняться обычным марсианским «воздухом», но за счет нагрева солнцем в дневное время газы внутри оболочки расширятся, и аппарат получит положительную плавучесть.


Шустрый винт


Как бы то ни было, но первым аппаратом, который поднимется в марсианское небо, станет все-таки вертолет. Детище Лаборатории реактивного движения — JPL Mars Helicopter Scout — сможет оказаться на Марсе уже в 2021 году на борту новейшего американского ровера Mars 2020. Во многом это, конечно, будет не полноценный научный зонд, а всего лишь демонстратор для грядущих винтокрылых аппаратов.


Весит Scout всего 1,8 кг и не несет на борту никакого научного оборудования кроме камеры. Лопасти его двух соосных винтов будут приводиться в движение электродвигателем, а тот, в свою очередь, станет питаться от батареи, подзаряжаемой от солнечного элемента. Беспилотный вертолет сможет совершать всего один полет в день длительностью 90 с, остальное время уйдет на подзарядку. В полете аппарат способен подниматься на высоту 400 м и улетать на 600 м. Вертолетная схема позволяет уйти от движения с огромными скоростями, которые понадобились бы аппарату с фиксированным крылом, чтобы сохранять подъемную силу. Однако с этой же целью ротору вертолета придется вращаться раз в 10 быстрее (до 2800 об/мин), чем это было бы необходимо на Земле. Учитывая, что длина одной лопасти составляет 1,2 м, а сам аппаратик — это куб с гранью 14 см, легко догадаться, почему «Скауту» не хватает энерговооруженности для полетов дольше полутора минут. Испытания в вакуумной камере, где был создан аналог жиденькой атмосферы Марса, показали, что вертолет успешно отрывается от поверхности. Возможно, через пару лет мы увидим снятые им кадры марсианских ландшафтов.

Транспорт для Марса и других планет: иная физика. Космос, Колонизация планет, Физика, Наука, Популярная механика, Длиннопост

Верхом на звезде


На Венере все наоборот, и летать там придется по‑другому. Атмосфера Утренней звезды схожа с марсианской (то же преобладание углекислого газа), но плотность ее намного выше. Благодаря парниковому эффекту поверхность Венеры нагревается еще сильнее, чем у более близкого к Солнцу Меркурия. Таким образом, на Венере творится сущий ад. Давление на поверхности не стратосферное (как на Марсе), а глубоководное (как в нашем океане на глубине 1 км). Спуск в эту преисподнюю — задача не для самолетов, а для каких-то фантастических жаропрочных батискафов. Советский опыт изучения Венеры показал, что аппаратура совершившего мягкую посадку научного зонда не может работать в этой печке (477 градусов) дольше часа. И уже в те времена стало понятно, что оптимальный вариант — это аэростаты. С помощью аэростатов изучали венерианскую атмосферу советские межпланетные станции «Вега-1» и «Вега-2».

Транспорт для Марса и других планет: иная физика. Космос, Колонизация планет, Физика, Наука, Популярная механика, Длиннопост

Придуманный инженерами Northrop Grumman венерианский летательный аппарат будет являть собой гибрид надувного аэростата и электросамолета типа «летающее крыло», моторы которых станут питаться электричеством от батарей.


В атмосфере Венеры на высоте примерно 50 км находится зона, где и температура, и давление близки к земным. Еще в советских научно-популярных журналах 1970-х годов описывались пилотируемые экспедиции к Венере с созданием плавающих в атмосфере баз-аэростатов, с которых можно было проводить глубинное зондирование атмосферы и поверхности. Идея не умерла и по сей день. В недрах NASA разработана концепция HAVOC, в рамках которой планируется разместить в венерианской атмосфере сначала беспилотный роботизированный дирижабль, а затем и кластер пилотируемых аэростатов. Правда, никаких сроков реализации этих планов NASA не сообщает. Возможно, проект достанется грядущим поколениям. Есть и другие интересные проекты в этом направлении. Например, венерианский самолет VAMP (Venus Atmospheric Maneuverable Platform), разработанный инженерами Northrop Grumman. По сути, это дирижабль аэродинамической формы (типа «летающее крыло»), оснащенный парой пропеллеров, приводимых в движение электромоторами). Летать он должен все на той же благословенной высоте 50−55 км, но долго, возможно годами, получая энергию от солнца.

Транспорт для Марса и других планет: иная физика. Космос, Колонизация планет, Физика, Наука, Популярная механика, Длиннопост

Летать на Титане — одно удовольствие: давление, ненамного превышающее земное и крошечная сила тяжести. Весящий почти полтонны ровер-октокоптер DragonFly сможет совершать длительные полеты в небесах спутника Сатурна, картографируя местность с близкого расстояния.


«Стрекоза» на Титане


Спутник Сатурна Титан просто рай для аэродинамических полетов. Атмосфера Титана (кстати, прекрасно защищающая от радиации) в четыре раза плотнее земной, зато сила тяжести в 7 раз меньше, из-за чего давление на поверхности лишь в 1,45 раз выше земного. Говорят, там маленький самолет типа Cessna можно поднимать в небо с помощью педального привода, а Дедал и Икар вполне могли бы летать, размахивая крыльями.


На Титане, конечно, очень холодно, зато полет в атмосфере требует минимум энергии. DragonFly («Стрекоза») — это наиболее продвинутый на сегодняшний день проект летающего ровера для исследования спутника Сатурна. Проект разработан Университетом Джонса Хопкинса и включен NASA в программу «Новыe горизонты». Запуск корабля с ровером на борту должен состояться в 2026 году. Это не крошечный двухкилограммовый марсианский винтокрыл — DragonFly будет иметь массу порядка 490 кг. В воздух его поднимут четыре пары соосных винтов с электрическим приводом. Энергией батарею снабдит радиоизотопный термоэлектрический генератор. На аппарат установят массу оборудования, в том числе камеры, буры для забора грунта, спектрометры и разнообразные сенсоры. Благодаря длительным полетам аппарат сможет обследовать огромные территории, что недоступно колесным роверам. К слову, у DragonFly был менее удачливый, но более зрелищный конкурент. Это проект AVIATR — концепция беспилотного самолета, который, будучи оснащенным радиоизотопным генератором Стирлинга, мог бы беспрерывно около года летать над поверхностью Титана, а в конце полета попробовал бы осуществить мягкую посадку. К сожалению, работы над AVIATR так и не получили достаточного финансирования.


Автор Олег Макаров

Статья «Полет над красной пустыней» опубликована в журнале «Популярная механика» (№10, Октябрь 2019).

https://www.popmech.ru/technologies/513042-transport-dlya-ma...

(с.) Журнал «Популярная механика»

Показать полностью 6
1773

Экзоскелет вернул парализованному возможность ходить

Французские учёные сообщили о первом успешном опыте управления экзоскелетом с помощью мозговой активности.

Экзоскелет вернул парализованному возможность ходить Наука, Популярная механика, Экзоскелет, Реабилитация, Видео, Длиннопост

28-летний француз Тибо оказался парализован после того, как упал с балкона. Травма позвоночника в области шеи, вызванная падением с 12-метровой высоты, лишила Тибо возможности действовать руками и ногами. При этом француз согласился стать участником эксперимента биотехнологического центра Clinatec и университетской больницы Гренобля. Результаты работы были описаны в статье для журнала The Lancet.

Экзоскелет вернул парализованному возможность ходить Наука, Популярная механика, Экзоскелет, Реабилитация, Видео, Длиннопост

Схема имплантации датчиков в мозг


Специалисты имплантировали пациенту в сенсомоторные области мозга датчики, состоящие из 64 электродов каждый. Двигательные команды от них специальный алгоритм трансформировал в управляющие команды для экзоскелета. На то, чтобы отточить управление экзоскелетом, у Тибо ушло более 2 лет — всё это время он тренировался в управлении конечностями в игре.

Экзоскелет вернул парализованному возможность ходить Наука, Популярная механика, Экзоскелет, Реабилитация, Видео, Длиннопост

Участник эксперимента Тибо


За время работы ему удалось достичь реализации 60−70% всех отправляемых мозгом команд и в реальной жизни с помощью экзоскелета француз смог пройти в больнице суммарно около 145 метров.

Учёные подчеркнули, что пока рано говорить об успешном завершении эксперимента и готовности методике к использованию на других пациентах. Работа над системой управления экзоскелетом с помощью мозговой активности будет продолжена.


https://www.popmech.ru/science/news-511072-ekzoskelet-vernul...

Показать полностью 1 1
2610

10 технологий, которые люди «украли» у природы

1. Горбатые киты и ветряные турбины

10 технологий, которые люди «украли» у природы Наука, Технологии, Популярная механика, Длиннопост

Горбатые киты — одни из самых массивных животных на планете, но двигаются они легко и непринужденно — не в последнюю очередь благодаря аэродинамической форме плавников. Специалисты компании WhalePower обнаружили, что бугорки на поверхности китовых плавников дают 8% увеличение подъемной силы и на 32% уменьшают колебание в нежелательных направлениях по сравнению с гладкой поверхностью такой же формы. Они повторили форму бугорков в дизайне лопастей ветряных турбин.


2. Репейник, собачья шерсть и застежки-липучки

10 технологий, которые люди «украли» у природы Наука, Технологии, Популярная механика, Длиннопост

Изобретатель застежки-липучки Velcro Джордж де Местраль позаимствовал идею у репейника. Он заметил, что цветки прилипают к шерсти его охотничьей собаки благодаря множеству крючков, и повторил природный дизайн, использовав нейлон и хлопок. Так появились застежки-липучки, которые в неизменном виде используются по сей день.


3. Бабочки и защита от подделок

10 технологий, которые люди «украли» у природы Наука, Технологии, Популярная механика, Длиннопост

Инженеры из канадского Института Саймона Фрезера изобрели новый способ защиты банкнот с помощью приема, «подсмотреного» у голубых бабочек из Коста-Рики. Ученые использовали наноразмерные частицы, преломляющие свет; подделать их гораздо сложнее, чем голограмму. Наночастицами можно защитить от подделки не только банкноты, но и другие объекты.


4. Слоновьи хоботы и бионические руки

10 технологий, которые люди «украли» у природы Наука, Технологии, Популярная механика, Длиннопост

В хоботе слона 40 тысяч мышц и ни одной косточки. Немецкие ученые из робоинженерной компании Festo повтроили элементы строения хобота в дизайне бионической руки, которую могут использовать люди с атрофированными или частично парализованными мышцами рук или рабочие, поднимающие тяжелые вещи.


5. Паутина и птицезащитные стекла

10 технологий, которые люди «украли» у природы Наука, Технологии, Популярная механика, Длиннопост

Людям часто случается, проходя по лесу, проходить сквозь паутину: наш глаз не замечает ее тонкие нити. А вот птицы не рвут паутину, облетая ее. И наоборот: мы видим оконные стекла, а птицы иногда врезаются в них, травмируя себя, а иногда и разбивая стекло. Ученые из Института биомимикрии Biomimicry 3.8 обнаружили, что птицы обнаруживают паутину благодаря ее способности отражать в ультрафиолете (по крайней мере в случае с пауками-кругопрядами, использующими в нити частицы, отражающие ультрафиолет). Это исследование легло в основу безопасного для птиц стекла марки ORNILUX® Bird Protection Glass с UV-покрытием, повторяющем паттерны пауков-кругопрядов.


6. Альбатросы и дроны

10 технологий, которые люди «украли» у природы Наука, Технологии, Популярная механика, Длиннопост

Альбатросы — настоящие короли воздуха: они подчиняют себе воздушные течения и целыми днями планируют, почти не взмахивая своими огромными крыльями. Инженеры из MIT работают над дронами-планировщиками, которые бы так же, как альбатросы, могли летать над морем почти без затрат энергии. Такие дроны могут стать «глазами» спасателей, диспетчеров и других наблюдательных дронов.


7. Акулы и корабельная обшивка

10 технологий, которые люди «украли» у природы Наука, Технологии, Популярная механика, Длиннопост

Акулья кожа покрыты крошечными острыми чешуйками в форме буквы V, которые помогают акулам держать на расстоянии паразитические микроорганизмы и более крупных вредителей — например, усоногих рачков, которые губят других морских животных, облепляя их толстым слоем. Микробы и рачки угрожают и корпусам судов — они провоцируют коррозию металла, меняют геометрию корпуса, снижают его обтекаемость и увеличивают расход топлива. В обшивке кораблей американских ВВС для защиты от вредителей используется материал Sharklet, повторяющий микроструктуру акульей кожи


8. Цикады и антибактериальные покрытия

10 технологий, которые люди «украли» у природы Наука, Технологии, Популярная механика, Длиннопост

Оказывается, крылья некоторых цикад — это настоящее биологическое оружие. Бактерии гибнут, едва попав на крылья цикад вида Psaltoda claripennis. Насекомые не вырабатывают антибактериальных субстанций, все дело — в структуре наноразмерных волосков, которыми усеяны их крылышки. Бактерии застревают между волосками и медленно погибают от голода. Крылья P. claripennis — первый известный биоматериал с антибактериальными свойствами, обусловленными физической структурой. Ученые рассчитывают создать искусственные материалы с такими же свойствами; из них можно было бы делать оборудование и предметы интерьера для операционных и других помещений, где бактерии — нежеланные гости.


9. Термиты и вентиляция

10 технологий, которые люди «украли» у природы Наука, Технологии, Популярная механика, Длиннопост

Термиты, живущие очень близко к экватору, строят термитники с на удивление эффективной системой кондиционирования: внутри их гигантских глиняных домиков всегда прохладно. Поэтому архитекторы с удовольствием заимствуют у термитов идеи конструкции вентиляционной системы. Исследователи выяснили, что в центре термитника всегда сооружается хорошо изолированная большая труба, к которой ведет много труб поменьше. Маленькие трубы нагреваются за день, и по ним теплый воздух отходит от термитника; прохладный же воздух остается внутри. Архитектурное бюро Arup из Зимбабве использует подобную технологию, и она позволяет тратить на кондиционирование помещений на 10% меньше электроэнергии.


10. Глаза гекконов и объективы камер

10 технологий, которые люди «украли» у природы Наука, Технологии, Популярная механика, Длиннопост

Гекконы — одни из немногих животных, способных различать цвета при плохом освещении. Их зрение в 350 раз острее человеческого, поэтому ученые из Лундского университета в Швеции мечтают повторить устройство глаз этих ящериц в конструкции фотоаппарата или видеокамеры. Исследователи выяснили, что на сетчатке гекконов больше колбочек, чем у большинства животных, и разнообразие этих клеток у гекконов больше, чем у большинства животных, что делает глаза гекконов чувствительными к большему диапазону световых волн.


Редакция ПМ

https://www.popmech.ru/technologies/507762-10-tehnologiy-kot...

(с.) Журнал "Популярная механика"

Показать полностью 8
1874

Как услышать звуки 150-летней давности?

Как услышать звуки 150-летней давности? Наука, Изобретения, Звукозапись, Познавательно, Длиннопост, Звук, Популярная механика

Существует легенда, будто под конец жизни нобелевский лауреат Гульельмо Маркони увлекся странной идеей. Он считал, что звуковые колебания не затухают полностью, а продолжают блуждать в виде волн за порогом слышимости. И тогда любой звук, когда-либо изданный, можно восстановить, если иметь достаточно чувствительный приемник. Изобретатель радио мечтал о временах, когда можно будет услышать реальный голос Иисуса, произносящего Нагорную проповедь. Конечно, Маркони заблуждался — звуки растворяются в атмосфере навсегда, и извлечь их оттуда невозможно. Но от такой красивой мечты не стоит отказываться совсем. Есть шанс, что звучание прошлых эпох не потеряно для нас окончательно.


Побочный продукт

Однажды физик Карл Хабер услышал по радио интервью барабанщика группы Grateful Dead, который сетовал на постепенное разрушение уникальных аудиоархивов — записей экзотических языков и музыки, сделанных этнографами на рубеже XIX и XX веков на восковые цилиндры. Но теперь они слишком хрупки — прикосновение звукоснимателя разрушит их прежде, чем удастся извлечь хоть какое-то содержание.


Дэвид Джоунс, «Изобретения Дедала», «У стен есть уши» (New Scientist, 1965): «Нет ли такого естественного процесса, который бы запечатлел звуки древних языков и донес их до нашего времени? Находясь под впечатлением вокальных упражнений маляров, ремонтировавших его квартиру, Дедал высказал догадку, что возможность раскрыть эти тайны нам предоставляет нехитрое штукатурное ремесло. Дедал отмечает, что под действием звука мастерок, как любая плоская пластина, вибрирует — соответственно, когда поющий работник ведет мастерком по сырой штукатурке, на ней остается фонографическая запись его песни. После высыхания поверхности запись можно проиграть, проведя звукоснимателем в том же направлении».

У Хабера, который в Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли разрабатывал кремниевые детекторы для ЦЕРН, родилась идея использовать не механическое, а оптическое сканирование поверхности цилиндра — такое же, как для проверки детекторов. Получив детальную компьютерную модель звуковой дорожки, можно запрограммировать движение по ней виртуального звукоснимателя и специальными алгоритмами преобразовать его в реальный звук.


В 2010 году с помощью этого метода удалось восстановить речь изобретателя телефона, которая была записана в 1885-м: «Это мой голос… Александр Грэхэм Белл». Спустя два года в лаборатории Хабера извлекли звук из записи, сделанной Томасом Эдисоном в 1878 году на оловянной фольге, фрагмент которой в довольно потрепанном виде сохранился до наших дней.


....Звуковая дорожка представляет собой неровную борозду на поверхности. Метод 2D-сканирования последовательно измеряет ширину дорожки, что сходно с функцией реального звукоснимателя, в любой момент времени контактирующего с дорожкой в двух точках. Однако 3D-сканирование позволяет измерить также и глубину и тем самым реконструировать полную форму борозды. Это существенно увеличивает объем информации, которую можно извлечь, что особенно важно при работе со старыми, изношенными носителями. Конфокальная микроскопия позволяет регистрировать свет, отраженный лишь от точки, непосредственно находящейся в фокусе объектива. Свет от точек, находящихся выше и ниже, отсекается диафрагмой с малым отверстием и не влияет на построение изображения. За счет этого можно последовательно просканировать образец и из точек, находящихся в разных плоскостях, создать трехмерную реконструкцию поверхности звуковой дорожки с высоким разрешением.....



А самой ранней аудиозаписью человеческого голоса, дошедшей до нас, считается несколько секунд песенки Au Clair de la Lune. Ее напел 9 апреля 1860 года французский изобретатель фоноавтографа Эдуард-Леон Скотт де Мартивилль. Интересно, что он создавал свой аппарат с целью получить лишь визуальное отображение звука по типу сейсмографа и опции проигрывания в устройство не закладывал. Тем не менее Хаберу с коллегами удалось проанализировать следы на закопченной бумаге (!) и восстановить звучание.


Аудиоархеология

Технология Хабера не требует прямого контакта с носителем, но она позволяет услышать даже те звуки, которые никто не планировал воспроизводить. По сути, речь идет о расшифровке следов акустических волн, оставленных тем или иным образом на твердых поверхностях. А таких следов может сохраниться немало. Эта идея впервые в явном виде была высказана Дэвидом Джоунсом в его «Колонке Ариадны», рубрике безумных изобретений, которую в 1960-х он вел в журнале New Scientist (позднее они легли в основу книги «Изобретения Дедала»).


С тех пор идея охоты за звуками прошлого завладела умами многих впечатлительных энтузиастов. Некоторые археологи всерьез увлеклись «палеофонографией» и ищут виброакустический сигнал на поверхности древних гончарных изделий. Эта тема обыгрывалась в сериале «Секретные материалы», а «Разрушители мифов» посвятили ей отдельный эпизод. Однако до недавнего времени рассчитывать приходилось лишь на традиционные звукосниматели. А с их помощью извлечь скрытый аудиосигнал практически нереально. Разработанная Хабером технология вооружила нас гораздо более эффективным инструментом. Она позволяет уловить даже самые слабые колебания, застывшие в глине, краске или любом другом сохранившемся покрытии. И тогда… кто знает, на каких языках заговорят стены?


Статья «Затерянные звуки» опубликована в журнале «Популярная механика» (№10, Октябрь 2014).

Как услышать звуки 150-летней давности? Наука, Изобретения, Звукозапись, Познавательно, Длиннопост, Звук, Популярная механика
Как услышать звуки 150-летней давности? Наука, Изобретения, Звукозапись, Познавательно, Длиннопост, Звук, Популярная механика
Как услышать звуки 150-летней давности? Наука, Изобретения, Звукозапись, Познавательно, Длиннопост, Звук, Популярная механика
Показать полностью 3
7051

Российские громовержцы

Российские громовержцы Молния, Наука, Техника, Россия, Фотография, Облака, Длиннопост

Когда-то давно в СССР была построена уникальная установка для изучения природы молний и проверки молниезащиты.

Она и сейчас остается самой "сильной" в мире.

То что она до сих пор работает "как часы" - это полностью заслуга мужиков, которые сохранили и поддерживали ее в самое "безденежное время".

Слава богу сейчас у них появилась возможность не только сохранять, но и продолжать на ней работать и двигать науку. 


Установка развивает до 6 млн. вольт.

Для понимания, на этом фото "всего лишь" 2,5 млн. вольт. И длина разряда 7 метров.

Тут испытывали большинство современных видов молниезащиты

Вблизи это выглядит примерно так

Российские громовержцы Молния, Наука, Техника, Россия, Фотография, Облака, Длиннопост

При разряде вся башня вспыхивает неярким светом, а для того чтобы снять сам разряд нужен нейтральный фильтр ослабляющий свет примерно в 1000 раз. На этом фото разряд пересвечен примерно в 1000 раз

А так как выглядит разряд в башне или как говорят местные ученые "Генератор Маркса".

Российские громовержцы Молния, Наука, Техника, Россия, Фотография, Облака, Длиннопост

Нужно быть благодарными тем настоящим фанатам, которые не только сохранили все это, но и продолжают двигать вперед науку и технику в Стране.

Показать полностью 2
1252

Создана суперлегкая броня из пористого металла невероятной прочности

Ученые создали легкую разновидность пенопласта из полых металлических сфер,который может противостоять даже выстрелам из тяжелых пулеметов и снайперских винтовок.

Создана суперлегкая броня из пористого металла невероятной прочности Наука, Броня, Вооружение, Копипаста, Популярная механика, Видео, Длиннопост

Создана суперлегкая броня из пористого металла невероятной прочности
При весе всего в два раза меньше обычной стальной брони, новый материал — так называемая композитная металлическая пена (CMF) — так же эффективно защищает от смертоносных снарядов, даже во время испытаний бронебойной баллистики. «Броня CMF весит в два раза меньше, чем аналогичная однородная стальная броня, необходимая для достижения того же уровня защиты», уверяет инженер и материаловед Афсанех Рабей из Университета Северной Каролины.

CMF изготавливается из металлов, включая алюминий и сталь, пронизанных полыми воздушными карманами точно так же, как и привычная нам строительная пена. В предыдущих испытаниях команда Рабея продемонстрировала, что этот материал обладает рядом уникальных свойств. Он способен буквально уничтожить попавшую в него пулю среднего калибра, предохранять цель от попадания кумулятивных и взрывчатых патронов, а кроме того превосходно выдерживает тепловое воздействие и блокирует некоторые виды излучения.

На видео можно увидеть, как новая пористая броня выдерживает попадание калибра .50 — самых крупных патронов, используемых в пулеметах и дальнобойных винтовках. Во время испытаний скорость выпущенной пули варьировалась от 500 до 885 метров в секунду. CMF выступала в качестве основного компонента брони, покрытой керамической лицевой панелью спереди и тонким слоем алюминия сзади.
В результате выяснилось, что CMF может поглощать 72−75% кинетической энергии обычных и 68−78% энергии бронебойных снарядов и выдерживает попадание при скорости снаряда 819 метров в секунду. Исследователи говорят, что материал все еще можно сделать еще более прочным и легким, но даже сейчас массовое применение этого материала может в корне изменить подход к бронированию как военной техники, так и боевых подразделений.

Показать полностью 1
728

Сделано в СССР: наши прорывы в области композитов

Сегодня композиционные, или композитные материалы — одна из основ промышленности. На слуху постоянно то углепластиковые кокпиты «Формулы-1», то мембраны Gore-Tex, то гипсокартонные стены. И мы задали себе вопрос — а какие прорывы в области композитов сделали в СССР? Ведь у нас были и есть крупные институты, занимающиеся разработкой композитных материалов — это и Уральский НИИ композиционных материалов, и НИАТ «Композит», и ЦНИИ специального машиностроения, и ВНИИ авиационных материалов. Давайте посмотрим!

Сделано в СССР: наши прорывы в области композитов Популярная механика, СССР, История, Композиты, ДСП, Дельта-Древесина, Наука, Техника, Длиннопост

Сперва небольшой ликбез. Многие путают композитные материалы с полимерами, хотя это кардинально разные понятия. Полимер — это химическое соединение, состоящее из длинных макромолекул, единый материал. Композит же — это совокупность нескольких материалов, причём порой вообще неспособных на химическое взаимодействие.


И вот здесь — важный момент, обратите на него внимание. Композиционные материалы делятся на две большие группы — композиты армированные и наполненные. Наполненный композит имеет матрицу из одного материала, наполненную дискретными частицами другого материала; визуально он очень похож на единое химическое соединение, из которого трудно выделить составляющие. Например, наполненным композитом является бетон (цемент, песок, щебень, вода). Нередко к наполненным композитам относят сложные сплавы, скажем, победит (вольфрам, кобальт, незначительное количество углерода).


Когда же мы в повседневной речи говорим слово «композит», мы подразумеваем в первую очередь армированные композиционные материалы (в англоязычной литературе употребляется определение advanced cоmposites). Это матричные материалы, армированные высокопрочными волокнами других материалов. Скажем, железобетон — это именно такой композитный материал, он состоит из бетона, армированного металлическим каркасом. Металл в свою очередь тоже можно армировать, например, волокнами бора — это будет металлический композит. И клееная фанера — это армированный композитный материал, поскольку слои шпона в ней склеиваются таким образом, что волокна каждого нового слоя перпендикулярны волокнам предыдущего (собственно, вся история армированных композитов началась с комбинаций природных волокон).

Сделано в СССР: наши прорывы в области композитов Популярная механика, СССР, История, Композиты, ДСП, Дельта-Древесина, Наука, Техника, Длиннопост

Углепластик — один из самых широко используемых современных композитов. Он представляет собой нити углеродного волокна в матрице из полимерных смол. Нередко углепластики прочнее стали и при этом значительно легче.


Полимеры не просто могут быть, но чаще всего являются одним из составляющих композиционного материала. Классический полимерный композит — это углепластик, который состоит из полимера, пронизанного углеродными волокнами. В общем, если перед вами материал, сочетающий несочетаемое и благодаря этому имеющий улучшенные относительно базовых компонентов свойства, то да, это композит.


А теперь — советские композиты!


Дельта-древесина

Один из самых известных композитов, появившихся на свет в Советском Союзе, — это дельта-древесина, она же древесный слоистый пластик, она же балинит, она же лигнофоль, она же ДСП-10. Сегодня она потеряла своё стратегическое значение и используется в основном для производства нагруженных деревянных элементов — например, мебельных узлов. Но ещё полвека назад дельта-древесина была одним из важнейших композитов аэрокосмической отрасли — из неё изготовляли силовые конструкции самолётов и планеров, вертолётные винты (например, лопасти Ми-10 сделаны из дельта-древесины) и так далее.

Сделано в СССР: наши прорывы в области композитов Популярная механика, СССР, История, Композиты, ДСП, Дельта-Древесина, Наука, Техника, Длиннопост

Её историю можно отсчитывать от 28 июня 1932 года — в этот день указом наркома тяжёлой промышленности СССР Григория Орджоникидзе был образован Всесоюзный научно-исследовательский институт авиационных материалов (ВИАМ). Со временем он стал одной из ведущих исследовательских площадок, занимавшихся разработкой композитных материалов, а также сплавов и полимеров. До 1940 года ВНИИ занимался вопросами металлических сплавов, в частности — разработкой авиационной брони.


Тем временем, в советском авиастроении намечался кризис. Большая часть самолётов имела или цельнодеревянную, или деревометаллическую конструкцию, которая не выдерживала растущих скоростей и мощностей. Конечно, уже строились цельнометаллические самолёты, в ходу был дюралюминий — но он был исключительно дорог, как и другие сплавы алюминия, и массовое производство самолётов с дюралюминиевым каркасом наладить было проблематично. Более того, заводы не имели ни опыта, ни мощностей для производства металлических профилей и вообще цельнометаллических самолётов. В общем, нужен был лёгкий, прочный и простой в обработке материал.


ЛаГГ-3 (а точнее, его опытный образец И-301) конструкции Владимира Горбунова совершил свой первый полёт 28 марта 1940 года. Это был один из первых самолётов, в конструкции которого широко применялась дельта-древесина.

Сделано в СССР: наши прорывы в области композитов Популярная механика, СССР, История, Композиты, ДСП, Дельта-Древесина, Наука, Техника, Длиннопост
Сделано в СССР: наши прорывы в области композитов Популярная механика, СССР, История, Композиты, ДСП, Дельта-Древесина, Наука, Техника, Длиннопост

Решение нашёл главный инженер Кунцевского завода авиационных винтов и лыж Леонтий Иович Рыжков. В ходе опытов с винтами он разработал так называемую бакелитовую фанеру, позже получившую название «дельта-древесина». Делается она так: сперва берёзовый шпон плотно пропитывается спиртовым раствором фенолформальдегидной смолы, затем прессуется, а затем его слои склеиваются. Получившийся материал становится очень прочным, относительно лёгким и, что важно, негорючим!


Поскольку Кунцевский завод не имел мощностей для дальнейшей разработки, образцы и документы Рыжкова передали на ВИАМ, специализировавшийся на авиационных материалах. К 1940 году дельта-древесина была доведена до окончательного состояния группой инженеров под руководством Якова Аврасина. В институте в том числе разработали ВИАМ-3Б, специальный клей для бакелитовой фанеры.

Сделано в СССР: наши прорывы в области композитов Популярная механика, СССР, История, Композиты, ДСП, Дельта-Древесина, Наука, Техника, Длиннопост

В 2016 году со дна реки Усманка был поднял истребитель ЛаГГ-3 лётчика Николая Лысенко. На снимке — изготовленные из дельта-древесины элементы конструкции. Они пролежали на дне три четверти века (Лысенко был сбит в 1942-м) и по-прежнему сохраняют форму, не прогнили.


Дельта-древесину тут же взяли на вооружение советские авиаконструкторы, в частности, Владимир Горбунов (разработчик истребителя ЛаГГ-3) и Семён Лавочкин. Из дельта-древесины изготавливали шпангоуты, лонжероны, нервюры, элементы фюзеляжа и так далее. Она была значительно крепче любого дерева, хотя и уступала дюралюминию. По сути, это был переходный вариант. Лавочкин, к слову, презентовал новый композит лично Сталину, который сперва попытался поджечь демонстрационный лонжерон от трубки, а затем — порезать перочинным ножом. Когда у него это не получилось, он отдал распоряжение наградить изобретателя орденом, который Рыжков несколькими неделями позже и получил.


Дельта-древесина сыграла значительную роль в отечественном авиастроении. Из неё делали даже воздушные рули первой ступени ракеты Р-7! Сегодня, как уже говорилось, этот композит потерял своё стратегическое значение, но используется в случаях, когда некий элемент должен быть деревянным и при этом — нагруженным, чаще всего — в мебельной промышленности, также — для рукоятей топоров и ножей, и так далее.

Сделано в СССР: наши прорывы в области композитов Популярная механика, СССР, История, Композиты, ДСП, Дельта-Древесина, Наука, Техника, Длиннопост

Семён Лавочкин

Сделано в СССР: наши прорывы в области композитов Популярная механика, СССР, История, Композиты, ДСП, Дельта-Древесина, Наука, Техника, Длиннопост

Одно из характерных современных применений дельта-древесины — это рукояти ножей и другого работающего в напряжённых условиях оборудования. На снимке — кулинарная тяпка производства компании «Металлист».


Дельта-древесина гораздо прочнее и дерева, и фанеры, в ней нет и не может быть пустот и воздушных карманов, она легко поддаётся обработке и не разрушается со временем.


Силикальцит

Ещё одна интересная история связана с появлением силикальцита — удивительно простого и функционального композита, изготовляющегося из 90% песка и 10% извести. По сути силикальцит — это искусственный камень, подобный застывшему бетону. Но у него есть целый ряд выгодных отличий от бетона. В частности, его относительно нетрудно изготовлять: для этого измельчённый песок спекают в автоклаве с частицами воздушной извести. Известь и песок значительно дешевле цемента, и при равных размерах блока из бетона и силикальцита, последний будет стоить намного меньше. Изобретатель силикальцита Йоханнес Хинт приводил целый список преимуществ своего композита: помимо низкой стоимости производства, он прочнее бетона и даже укрепляется, а не разрушается со временем, поскольку известь под действием воздуха постепенно становится известняком. Он легче — 1900 кг/м3 против 2200 кг/м3 у бетона, не изменяется в объёме при затвердевании и не требователен к сырью — производить его можно из самых разных типов песка.

Сделано в СССР: наши прорывы в области композитов Популярная механика, СССР, История, Композиты, ДСП, Дельта-Древесина, Наука, Техника, Длиннопост

Статья о силикальците и других современных строительных материалах в «Технике молодёжи» за 1957 год.


И вот тут возникает вопрос — где же этот легендарный силикальцит, почему из него не строится всё вокруг? Ну, во‑первых, конечно, многое из него строилось. Например, канал Москва — Волга облицован силикальцитными плитами. Сейчас его производство функционирует в Германии, Японии, США, Италии и так далее, например, крупным производителем является итальянская компания Sviluppo silicalcite. Редкость силикальцита в наших широтах обусловлена двумя факторами. Во‑первых, у него есть недостатки: при производстве силикальцита образуется мелкодисперсная пыль, которая делает процесс достаточно вредным. Помимо того, применение автоклавов требует высокой квалификации сотрудников, и вообще технологический процесс пусть и одноступенчатый, но всё-таки довольно сложный. Второй же фактор — политический. В начале 1980-х изобретатель силикальцита попал в опалу, а все дальнейшие разработки по его изобретению были прекращены.

Сделано в СССР: наши прорывы в области композитов Популярная механика, СССР, История, Композиты, ДСП, Дельта-Древесина, Наука, Техника, Длиннопост

Один из многих силикальцитных проектов периода расцвета, «Соцгородок» Кандалакши (Карелия), был построен из инновационного материала в 1960-х.


Вкратце же история такова. Йоханнес Александрович Хинт, уроженец Лифляндской губернии (ныне — Эстония), окончил в 1941 году Таллиннский политехнический институт, руководил эвакуацией ряда эстонских производств в РСФСР, попал в концлагерь, бежал, снова был арестован, а после войны вернулся в СССР и работал инженером-технологом. На досуге, по собственной инициативе, Хинт экспериментировал с измельчением кирпичей в дезинтеграторе. При раскручивании дезинтегратора сверх разрешённых частот (он делал это на свой страх и риск) в измельчённом материале происходили механохимические изменения, приводившие к упрочнению сырья, а при добавлении извести на выходе получился материал, который Хинт назвал силикальцитом.


Своё открытие Хинт впервые описал в 1948 году. Впоследствии технология заинтересовала руководство страны, появились производства силикальцита, он попал в реестры строительных материалов и ГОСТы, а в 1961 году был образован целый Технологический институт силикальцита, директором которого стал Хинт! Годом позже за изобретение силикальцита Йоханнес Хинт удостоился Ленинской премии.

Сделано в СССР: наши прорывы в области композитов Популярная механика, СССР, История, Композиты, ДСП, Дельта-Древесина, Наука, Техника, Длиннопост

Как и многое сегодня, «Соцгородок» находится в запустении, но силикальцитные стены по‑прежнему крепки.


Технология силикальцита была продана во многие государства — сперва в Италию и Японию, позже в Германию, Австрию, США. С Австрией вообще были тесные отношения: в 1974 году Хинт добился организации первого в СССР хозрасчётного (читай — частного) совместного с австрийцами предприятия AS Desintegraator, тремя годами позже — ещё одной компании, Dessim. К сожалению, попытки наладить частный бизнес в СССР простить не могли. Хотя Хинт не нарушал законодательства и обходил все запреты благодаря международному сотрудничеству, в 1981 году против него сфабриковали уголовное дело, лишили Ленинской премии и посадили. Все работы по силикальциту были прекращены, а Хинт умер в заключении. Позже его реабилитировали и доброе имя восстановили, но технология силикальцита в стране так и не возродилась.


Тем не менее, силикальцит продолжил своё шествие по планете. Сегодня он применяется если не повсеместно, то достаточно широко благодаря значительно большей, чем у бетона, прочности и меньшей массе. Заменить бетон у Хинта не получилось — но он изобрёл новый функциональный композит, применяющийся в ряде отраслей и двигающий строительную науку вперёд.


Аэрокосмическая отрасль

Конечно, изобретение нового композита — это значимое достижение. Новые композиционные материалы появляются ежедневно — это и ранее не существовавшие сочетания, и разновидности уже известных систем, например, углепластиков.


Тем не менее, есть в производстве композитов и ещё один аспект, о котором сторонний наблюдатель порой не задумывается. Важно разработать не только материал, но и правильную технику его применения. Особенно это касается случаев, когда композиты работают в «сообществе» с другими технологиями и материалами. Простой пример: есть композитный материал, который позволяет увеличить прочность конструкции и улучшить её механические свойства, а заодно облегчить систему. И есть технология сетчатых конструкций, ведущая свою родословную ещё от великого Шухова: она тоже позволяет облегчить и упрочнить систему. Можно ли сделать сетчатую структуру из композита? Из какого? Какое влияние это окажет на свойства системы? Как видите, вопросов много, хотя по отдельности мы можем описать и шуховскую технологию, и заданный композитный материал.

Сделано в СССР: наши прорывы в области композитов Популярная механика, СССР, История, Композиты, ДСП, Дельта-Древесина, Наука, Техника, Длиннопост

Башня в Полибино — это первая в мире гиперболоидная конструкция. Именно она была установлена на территории Всероссийской промышленной и художественной выставки в Нижнем Новгороде 1896 года.


Именно такими исследованиями (и не только ими, конечно) занимаются специалисты Центрального научно-исследовательского института специального машиностроения (ЦНИИСМ), и в частности — автор ряда основополагающих трудов в теории оболочек Валерий Витальевич Васильев.


В 1980-е годы экономика Советского Союза постепенно шла на спад, но, тем не менее, ряд отраслей по‑прежнему хорошо финансировался и был на подъёме. В первую очередь это касалось аэрокосмической отрасли, одного из фундаментов международного авторитета страны, а также «оборонки». В 1983 году началась разработка новых стратегических ракетных комплексов, приведшая в итоге к появлению РК РТ-23 УТТХ «Молодец» и ныне стоящих на вооружении РТ-2ПМ2 «Тополь-М». Серьёзно стояли вопросы максимального облегчения ракет при сохранении прочностной структуры и жёсткости.


И специалисты ЦНИИСМ предложили необычное решение — использовать не просто композитные материалы (это было на поверхности), а совместить их с сетчатой структурой, предложенной ещё Шуховым и используемой в промышленном строительстве. Со стройплощадки — в ракету? Да, звучало странно. Но идея, у истоков которой стоял Валерий Васильев, нашла поддержку, и работа закипела.

Сделано в СССР: наши прорывы в области композитов Популярная механика, СССР, История, Композиты, ДСП, Дельта-Древесина, Наука, Техника, Длиннопост

Основные этапы процесса изготовления сетчатой композитной конструкции: намотка ребер, намотка обшивки, удаление матриц


В итоге к концу 1980-х была готова технология: система рёбер из современных композитных материалов (в частности, однонаправленного углепластика) автоматически наматывалась на станках с программным управлением, образуя сетчатый цилиндр. Такая система жёсткости позволяла получить характеристики, несравнимо лучшие, чем если бы применяли многослойные композиты или сплавы, не говоря уже о лёгкости всей конструкции.


В принципе, сетчатые конструкции в авиастроение применяли и раньше — в частности, знаменитый британский бомбардировщик Vickers Wellington, выпущенный с 1936 по 1945 года в количестве более 11 000 машин, имел перекрёстные спиральные тонкостенные рёбра и обладал благодаря этому высокой живучестью — местные повреждения не влияли на прочность всего самолёта. Были и другие попытки применения такой технологии — но во-первых, они оставались единичными, а во-вторых, не комбинировались с композитными материалами.

Сделано в СССР: наши прорывы в области композитов Популярная механика, СССР, История, Композиты, ДСП, Дельта-Древесина, Наука, Техника, Длиннопост

Важно то, что композитные сетчатые структуры нашли себя и в мирной жизни. Они используются, в частности, в конструкции современной ракеты-носителя «Протон-М», поднимающей на орбиту многочисленные российские и иностранные спутники. Особенно эффективны они в конструкции переходных отсеков (адаптеров), соединяющих носитель с космическим аппаратом — при сравнении оказывается, что они на 60% легче металлических аналогов и на 25% — трёхслойных конструкций с сотовым заполнителем, применяемых в американских носителях. Валерий Васильев, ныне — академик РАН — по‑прежнему занимается вопросом сетчатых конструкций из композитных материалов, ведёт научно-исследовательскую работу и выступает перед сообществами учёных.

Сделано в СССР: наши прорывы в области композитов Популярная механика, СССР, История, Композиты, ДСП, Дельта-Древесина, Наука, Техника, Длиннопост

Конечно, эти три пункта — всего лишь капля в море советских и российских разработок в области композиционных материалов. Работа идёт и сегодня. Мы не знаем, куда шагнут технологии через десять, пятьдесят или сто лет — но уверены, что за композитами — будущее.


Тим Скоренко

18 июля 2018 09:15

Показать полностью 14
159

Мокрое место: откуда в нашей вселенной вода.

Вода в вашем стакане древнее всего, что вы видели в жизни; большая часть ее молекул древнее самого Солнца. Она появилась вскоре после того, как зажглись первые звезды, и с тех пор космический океан подпитывается их термоядерными топками. В подарок от древних звезд Земле достался Мировой океан, а соседним планетам и спутникам — ледники, подземные озера и глобальные океаны Солнечной системы.


1. Большой взрыв


Водород почти так же стар, как сама Вселенная: его атомы появились, как только температура новорожденной Вселенной упала настолько, что смогли существовать протоны и электроны. С тех пор водород уже 14,5 млрд лет остается самым распространенным элементом Вселенной и по массе, и по числу атомов. Облака газа, состоящие в основном из водорода, заполняют весь космос.

"В 2011 году астрономы обнаружили в созвездии Персея молодую солнцеподобную звезду, извергавшую целые фонтаны воды. Ускоряясь в мощном магнитном поле звезды, молекулы H20 на скорости, в 80 раз больше скорости пулеметной пули, вырывались из недр звезды и, остывая, превращались в капли воды. Вероятно, такие выбросы молодых звезд — один из источников вещества, в том числе и воды, в межзвездном пространстве."

Мокрое место: откуда в нашей вселенной вода. Вода, Астрономия, Наука, Популярная механика, Длиннопост

2. Первые звезды


В результате гравитационного коллапса облаков водорода и гелия появились первые звезды, внутри которых начался термоядерный синтез и образовались новые элементы, в том числе кислород. Кислород и водород дали воду; первые ее молекулы могли сформироваться сразу после появления первых звезд — 12,7 млрд лет назад. В форме очень рассеянного газа она заполняет межзвездное пространство, охлаждая его и таким образом приближая рождение новых звезд.

"В 2011 году астрономы нашли самый большой космический резервуар с водой. Он обнаружился в окрестностях огромной и древней черной дыры в 12 млрд световых лет от Земли; воды в нем хватило бы, чтобы заполнить земные океаны 140 трлн раз! Но астрономов больше заинтересовало не количество воды, а ее возраст: ведь расстояние до облака указывает на то, что оно существовало, когда возраст Вселенной составлял одну десятую от нынешнего. А значит, уже тогда вода заполняла часть межзвездного пространства."

3. Вокруг звезд


Вода, присутствовавшая в породившем звезду облаке газа, переходит в вещество протопланетного диска и объектов, которые формируются из него, — планет и астероидов. В конце жизни самые массивные звезды взрываются сверхновыми, оставляя после себя туманности, в которых вспыхивают новые звезды.

Мокрое место: откуда в нашей вселенной вода. Вода, Астрономия, Наука, Популярная механика, Длиннопост

Вода в Солнечной системе


Ученые полагают, что на Земле есть два хранилища воды. 1. На поверхности: пар, жидкость, лед. Океаны, моря, ледники, реки, озера, атмосферная влага, грунтовые воды, вода в живых клетках. Происхождение: вода комет и астероидов, бомбардировавших Землю 4,1−3,8 млрд лет назад. 2. Между верхней и нижней мантиями. Вода в связанной форме в составе минералов. Происхождение: вода протосолнечного облака межзвездного газа или, по другой версии, вода протосолнечной туманности, возникшей в результате взрыва сверхновой.


В 2011 году американские геологи обнаружили в алмазе, выброшенном на поверхность во время извержения бразильского вулкана, минерал рингвудит с большим содержанием воды. Он сформировался на глубине более 600 км под землей, и вода в составе минерала присутствовала в магме, породившей его. А в 2015 году другая группа геологов, опираясь на данные сейсморазведки, пришла к выводу, что на этой глубине очень много воды — столько же, сколько в Мировом океане на поверхности, если не больше.


Впрочем, если смотреть шире, то кометы и астероиды Солнечной системы позаимствовали свою воду у протосолнечного облака космического газа, а значит, океаны Земли и вода, рассеянная в толще магмы, имеют один древний источник.


- Марс: полярные ледяные шапки, сезонные ручьи, озеро соленой жидкой воды диаметром около 20 км на глубине около 1,5 км.

- Пояс астероидов: вода, вероятно, присутствует на астероидах класса С пояса астероидов, а также пояса Койпера и малых групп астероидов (в том числе земной группы) в связанной форме. Подтверждено наличие гидроксильных групп в минералах астероида Бенну — а это говорит о том, что минералы когда-то входили в контакт с жидкой водой.


Спутники Юпитера:

- Европа: океан жидкой воды под толщей льда или вязкий и подвижный лед под слоем твердого льда.

- Ганимед: возможно, не один подледный океан, а несколько слоев льда и соленой воды.

- Каллисто: океан под 10-километровым слоем льда.


Спутники Сатурна:

- Мимас: особенности вращения могут объясняться существованием подледного океана или неправильной (вытянутой) формой ядра.

- Энцелад: толщина льда от 10 до 40 км. Сквозь трещины во льду бьют гейзеры. Подо льдом соленый жидкий океан.

- Титан: очень соленый океан в 50 км под поверхностью или соленый лед, простирающийся до каменистого ядра спутника.


Спутники Нептуна:

- Тритон: на поверхности водяной и азотный лед и азотные гейзеры. Подо льдом, вероятно, находятся большие объемы жидкого раствора аммиака в воде.


- Плутон: жидкий океан под толщей твердых азота, метана и оксидов углерода может объяснять аномалии орбиты карликовой планеты.


Автор Анастасия Шартогашева

Статья «Мокрое место» опубликована в журнале «Популярная механика» (№3, Март 2019).

https://www.popmech.ru/science/468262-mokroe-mesto-otkuda-v-...

(с.) Журнал «Популярная механика»

Показать полностью 1
Похожие посты закончились. Возможно, вас заинтересуют другие посты по тегам: