Горячее
Лучшее
Свежее
Подписки
Сообщества
Блоги
Эксперты
Войти
Забыли пароль?
или продолжите с
Создать аккаунт
Регистрируясь, я даю согласие на обработку данных и условия почтовых рассылок.
или
Восстановление пароля
Восстановление пароля
Получить код в Telegram
Войти с Яндекс ID Войти через VK ID
ПромокодыРаботаКурсыРекламаИгрыПополнение Steam
Пикабу Игры +1000 бесплатных онлайн игр Перемещайте деревянные блоки и направляйте их в ворота, соответствующие их цвету! Это спокойная и расслабляющая головоломка без таймеров и ограничений — играйте в комфортном темпе.

Деревянные цветные блоки

Головоломки, Казуальные, Логическая

Играть

Топ прошлой недели

  • Oskanov Oskanov 9 постов
  • Animalrescueed Animalrescueed 44 поста
  • Antropogenez Antropogenez 18 постов
Посмотреть весь топ

Лучшие посты недели

Рассылка Пикабу: отправляем самые рейтинговые материалы за 7 дней 🔥

Нажимая «Подписаться», я даю согласие на обработку данных и условия почтовых рассылок.

Спасибо, что подписались!
Пожалуйста, проверьте почту 😊

Помощь Кодекс Пикабу Команда Пикабу Моб. приложение
Правила соцсети О рекомендациях О компании
Промокоды Биг Гик Промокоды Lamoda Промокоды МВидео Промокоды Яндекс Маркет Промокоды Пятерочка Промокоды Aroma Butik Промокоды Яндекс Путешествия Промокоды Яндекс Еда Постила Футбол сегодня
0 просмотренных постов скрыто
1069
luchik.magazine
luchik.magazine
Это страница журнала «Лучик». Ежемесячный 80-страничный журнал для детей школьного возраста и их родителей.
Популярная наука
Серия Занимательная физика

Что известно о шаровой молнии?⁠⁠2

1 месяц назад

Шаровую молнию учёные (особенно физики) ужасно не любят.

Шаровая молния влетает в дом гравюра 1901 года

Шаровая молния влетает в дом гравюра 1901 года

Почему? Потому что в науке чётко прописано, что можно, а чего нельзя. Любое явление, эффект или объект (а также их свойства) для «научности» должны быть:

а) чётко и неоспоримо зафиксированы в природе;

б) смоделированы в лаборатории в ходе опытов и экспериментов;

в) описаны теоретически с помощью формул и чисел;

г) полученные формулы и числа должны (хотя бы «чуть-чуть») совпадать с теми, которые были зафиксированы в природе и во время экспериментов.

Шаровая молния атакует церковь в Уидекомбе в 1638 году. Старинная гравюра

Шаровая молния атакует церковь в Уидекомбе в 1638 году. Старинная гравюра

По таким вот строгим критериям учёные отбрасывают как ненаучные самые разные вещи и явления. И вечный двигатель, и НЛО, и привидения. Но вот шаровую молнию отбросить не получается, потому что есть не только многочисленные рассказы очевидцев, записи на киноплёнку и видеозаписи, но и экспертные расследования, и даже самая настоящая (вот уж «научнее не бывает») спектрограмма.

Этот случай произошёл не так давно, в 2012 году – китайские учёные на Тибетском плато изучали обыкновенные молнии – в природных условиях – с помощью различных приборов, в том числе спектрометров. Неожиданно на видео (которое до сих пор засекречено) и на запись спектрографа (которая опубликована) попала самая настоящая шаровая молния. По описаниям очевидцев – серьёзных учёных! – «сразу же после удара обычной молнии вдруг появился сияющий белый шар, размерами приблизительно около 5 метров. Он проплыл горизонтально расстояние примерно в 10 метров, после чего сменил цвет на красный и начал подниматься вверх».

Спектр шаровой молнии полученный китайскими учеными в 2012 году

Спектр шаровой молнии полученный китайскими учеными в 2012 году

И вот тут у учёных начинаются большие проблемы – очень серьёзные! Потому что если пункт «А» («доказанно существует и наблюдается в природе») для шаровой молнии выполняется, то остальные три – нет! Получить шаровую молнию в лаборатории учёным пока удавалось только в научно-фантастической литературе (например, «Замок ведьм» Александра Беляева). Более того – пока не удалось создать и более-менее убедительную теорию для этого явления, хотя этим занимались крупнейшие учёные мира (скажем, Пётр Леонидович Капица, знаменитый физик, лауреат Нобелевской премии). И вот из-за этого учёные шаровую молнию не любят. Учёные вообще не любят вещи, которые не могут объяснить – хоть студентам, хоть журналистам, хоть начальству. «Как летать с Земли до звёзд, как поймать лису за хвост, как из камня сделать пар» – могут. А вот с шаровой молнией – беда...

Каковы её свойства?

Что на текущий момент учёным удалось узнать достаточно достоверно из наблюдений? Довольно многое:

  • Размеры шаровой молнии – от теннисного мячика до шара диаметром в несколько метров.

  • Время существования – от нескольких секунд до нескольких минут.

  • Цвет – самый разный (белый, жёлтый, синий, красный), иногда постоянно изменяющийся.

  • Плотность – меньше воздуха.

  • «Смерть» – иногда просто растворяется в воздухе, иногда взрывается, причиняя серьёзные разрушения

  • Взаимодействие с предметами – иногда плавит или поджигает, иногда отбрасывает в сторону на много метров, иногда проходит насквозь.

Какова энергия, содержащаяся внутри шаровой молнии? В 1936 году английский физик Брайан Гудлет привёл совершенно уникальный случай: средних размеров (с грейпфрут) шаровая молния залетела в небольшой бочонок с водой, стоявший на кухне. Вода, только что принесённая из колодца, немедленно начала кипеть. Даже спустя 20 минут после происшествия вода была настолько горячей, что в неё нельзя было опустить руку. Поскольку физику было известно количество воды и её изначальная температура, то рассчитать энергию «по школьным формулам» не составило никакого труда: примерно 100 киловатт-часов, или 360 мегаджоулей на 1 килограмм массы. Это очень много. Достаточно сказать, что шар такого же размера, наполненный нитроглицерином (очень мощным взрывчатым веществом), содержит примерно в четыре раза меньше энергии...

Что касается взаимодействия с веществом – то тут всё ещё загадочнее. В том же самом наблюдении Гудлета сообщается, что шаровая молния, прежде чем залететь в бочонок с водой, пережгла металлические телеграфные провода и сильно опалила деревянную оконную раму. Температура плавления стали, из которой сделана проволока, в среднем составляет +1400 градусов. Значит, молния была примерно такой же температуры? Но тогда она должна была не «опалить» деревянную раму, а поджечь. Странно... Однако всё-таки в этом случае молния «как и положено» взаимодействует с веществом: плавит металл, поджигает древесину, кипятит воду. Среди других примеров «взаимодействия» есть и более «агрессивные»: шаровая молния может при взрыве перевернуть многотонный трактор, выломать в помещении все двери, сломать, как спичку, толстое бревно...

Но были и другие случаи! Скажем, «случай Дженнисона», описанный в 1963 году. Или «случай Аккуратова», описанный в 1946 году. И тут, и там шаровая молния каким-то неизвестным образом сумела пройти сквозь металлическую толстую стенку и попасть внутрь самолёта, летящего на большой высоте! При этом впоследствии, во время расследования, на стенках не было обнаружено никаких – ни проплавленных, ни просверленных, ни «прогрызенных» отверстий. Умение проходить сквозь стены – про такое знает квантовая физика (физики называют это «туннельный эффект»), но чтобы такое происходило в «большом» макромире?! А наблюдения лётчиков (людей психологически подготовленных и вовсе не склонных фантазировать) говорят обратное – сперва молния была снаружи самолёта, пролетела вдоль крыла к кабине, а потом вдруг оказалась внутри (где устроила пожар и чуть не убила радиста).

Обложка журнала Техника Молодежи 1982 год с рассказом о случае 1946 года

Обложка журнала Техника Молодежи 1982 год с рассказом о случае 1946 года

Одна ли она?

Удивление вызывает «разнообразие» поведения шаровой молнии при взрыве. Если мы, допустим, возьмём две тротиловые шашки одной и той же массы, то и взорваться они должны с одной и той же силой. А тут при наблюдениях всё совершенно иначе – в одном случае шаровая молния, попав в деревянную мачту корабля, «разносит её в щепки и поджигает весь корабль целиком». А в другом – залетев под кресло радиста в самолёте, взрывается, разносит в куски рацию, плавит (!) металлическое основание сиденья, но сам радист при этом каким-то чудом остаётся цел и невредим.

Столько же вопросов вызывает поведение шаровой молнии при контакте с металлическими объектами или электрическими проводами. Обычная молния, благодаря своей электрической природе, как известно, «любит» именно металлические предметы (на этом основан принцип работы громоотводов). В мультфильме «Ничуть не страшно» мальчики Коля и Юра спасаются от шаровой молнии именно благодаря свисающему со столба электрическому проводу.

Но вот с настоящей шаровой молнией – не вполне так. Иногда она действительно движется в сторону электрических проводов или антенн, а иногда – проплывает мимо них абсолютно «равнодушно», и даже наоборот:

...В нашей палатке – а она была закрыта – лежали радиостанция, карабины и альпенштоки. Но шаровая молния не тронула ни одного металлического предмета, казалось, она «охотилась» только на людей...

Кстати, «вдогоночку». А вообще – насколько и чем опасна шаровая молния для человека? И здесь данные тоже есть самые противоречивые. Многим знаком хрестоматийный случай гибели в Петербурге в 1753 году от удара шаровой молнией физика Георга Рихмана, друга Ломоносова. На лбу учёного нашли «всего лишь красное пятнышко величиной с мелкую монету». Но вот упомянутый нами только что случай, произошедший с группой альпинистов на Северном Кавказе в 1978 году – там шаровая молния «размером с мячик для тенниса» оставляла на теле «страшные глубокие раны, буквально выдирая мясо до костей» (тогда 4 человека получили серьёзные травмы и остались инвалидами, а один погиб).

Гибель Георга Рихмана от шаровой молнии в 1753 году

Гибель Георга Рихмана от шаровой молнии в 1753 году

Именно поэтому многие исследователи всерьёз задаются вопросом – а действительно ли мы имеем дело с одним и тем же явлением? Реагирует шаровая молния на металл – или НЕ реагирует? Прожигает предметы – или проходит их НАСКВОЗЬ? Какой запах остаётся в помещении после взрыва шаровой молнии – запах ОЗОНА или запах СЕРЫ (да-да, и здесь показания свидетелей тоже бывают самые разные)? Или шаровых молний вообще не одна – а две (или три, или даже больше?). Схожих внешне, но обладающих совершенно разными свойствами?

А молния ли это?

«Шаровая молния» – устоявшийся, привычный термин. И в самом деле большинство свидетельств описывают появление шаровой молнии именно во время грозы, то есть как бы подразумевают «родство» молнии обыкновенной и молнии шаровой. Однако «большинство» – совершенно не значит «все». Возьмём тот же самый случай в самолёте, произошедший в 1946 году – тогда шаровая молния проникла в самолёт зимой, при забортной температуре минус пятнадцать градусов, и никаких признаков грозы не наблюдалось на сотни километров вокруг! Но тем не менее – шаровая молния была, её прекрасно видели второй пилот и оба штурмана...

Второй момент. Обычная молния – это раскалённая добела плазма с температурой порядка 30 тысяч градусов, здесь физики друг с другом не спорят. Но и гаснет («высвечивается») обычная молния, как вы знаете, очень быстро. Шаровая же молния может существовать длительное время – несколько десятков секунд, а то и несколько минут! Учёным очень хорошо знакомо такое явление, как «высвечивание» плазменного «огненного шара» при взрыве ядерной или водородной бомбы. Ещё академик Капица справедливо указывал – если огненный шар диаметром 150 метров высвечивается за 10 секунд, тогда «плазменная» шаровая молния диаметром 10 сантиметров должна высветиться всего лишь за сотую долю секунды! А закон сохранения энергии никто не отменял – если вытащить из детской игрушки батарейку, она перестанет работать. А вот шаровая молния, выходит, «в батарейке не нуждается»...

Кстати, единственное (пока) исследование шаровой молнии спектрометром в 2012 году показало, что в её составе есть железо, кремний, кальций, кислород, алюминий, фосфор и титан. То есть на спектр «обыкновенной» молнии спектр шаровой молнии решительно не похож – она «из другого вещества». Так что весьма вероятно, что «шаровая молния» – это вовсе не «молния»... Но тогда что это?

Возможные гипотезы.

Почему шаровая молния круглая? Скорее всего, по той же самой причине, почему круглую форму приобретают капли воды в невесомости. По той же самой причине, почему при взрыве атомной бомбы образуется плазменный шар (а не куб и не пирамидка). Шаровая молния – просто по законам физики – как бы «стремится» тратить как можно меньше энергии на поддержание собственной формы, а потому и превращается в плавающую в воздухе шарообразную «каплю». Но... это только одно из многих объяснений.

Почему летает? Вот уж точно не потому, почему летает воздушный шар. Шар, наполненный горячим воздухом (или состоящий из раскалённого вещества, как при взрыве атомной бомбы), по тем же самым законам физики обязан полететь – но полететь строго вверх! Как пузырёк воздуха внутри открытой бутылки с газированной водой. А движение шаровой молнии может быть очень сложным – она может висеть неподвижно, подниматься, опускаться, двигаться быстрее или медленнее, причём «сама по себе», безо всякого там «ветра». Движение шаровой молнии во время трагедии 1978 года очевидец описывал так:

…Странный это был визитёр. Казалось, он сознательно и злобно, методически, соблюдая одному ему известную очерёдность, раз за разом проникал в наши спальные мешки и жёг нас, предавая страшной пытке...

Как устроена? Самая сложная часть вопроса. Все существующие теории (и их создателей) можно разделить на несколько больших групп:

Группа 1 – «иллюзионисты»: Шаровая молния – это своего рода устойчивая галлюцинация, вызванная воздействием электромагнитных волн на человеческий мозг. Так легче всего объяснить, скажем, «прохождение шаровой молнии сквозь стены». Или тот же случай с альпинистами в 1978 году объясняется тем, что спортсмены, «загипнотизированные» галлюцинацией, сами себе наносили раны... Минусы таких теорий: галлюцинации не могут плавить стекло и железо, а также переворачивать трактора и разносить в щепки корабельные мачты.

Группа 2 – «традиционалисты»: Шаровая молния – это устойчивый объект шарообразной формы, наполненный неизвестным науке веществом. Сам объект может быть устроен по-разному – и как некая «губка» из плазмы, и как некий быстро вращающийся «вихрь», переносящий раскалённое содержимое. Здесь минус – обычный закон сохранения энергии: из такого объекта энергия должна «перетекать» в окружающую среду, причём очень быстро. Да и сквозь стены такой пройти уже не сумеет.

Группа 3 – «волновики»: Шаровая молния – это особая стоячая электромагнитная волна (математики и физики называют такие удивительные волны-одиночки «солитонами»), которая и подпитывает энергией «снаружи» сгусток плазмы – «резонансную область». Минусы здесь – наблюдаемые явления, тот же «опыт Гудлета». Такая стоячая волна никаким образом не смогла бы вскипятить бочонок с водой (это противоречит всем законам физики сразу). Ну и взрыв такого «резонанса» по расчётам – просто хлопок воздушного шарика. Разнести на куски прочный предмет он не способен.

Группа 4 – «пространственники»: Шаровая молния – это результат «прокола» нашего пространства-времени, как бы проникновения в нашу вселенную другой вселенной. Представьте себе шар или цилиндр, который проходит сквозь тонкий лист бумаги – на листе «из ниоткуда» возникает точка, которая превращается в круг, какое-то время «живёт» на листе, а затем снова исчезает в никуда. Взрыв шаровой молнии – результат действия силового поля, возникающего на границе тех самых разных вселенных. Минусы – столкновение двух вселенных, по идее, должно не то что бочонок воды вскипятить, а как минимум пару галактик разнести в клочья... Но... кто знает?

Группа 5 – «биологи»: Шаровая молния – это ни на что не похожая и крайне редко наблюдаемая атмосферная форма жизни (у некоторых исследователей – даже разумной жизни). Эта жизнь питается электричеством или электромагнитными волнами (как «волновики» в одноимённом фантастическом рассказе Фредерика Брауна), но при определённых обстоятельствах может стать видимой для людей и взаимодействовать с «обыкновенной» материей. Этакий вариант рассказа Виктора Драгунского «Он живой и светится», только для взрослых...

Кстати, вам какая теория «устройства шаровой молнии» нравится больше? В любом случае, это явление природы, до сих пор учёными не разгаданное...

Друзья, на сайте «Почты России» сейчас можно выписать журнал «Лучик» со скидкой.

Купить «Лучик» можно на «Вайлдберриз» и в «Озоне».

Показать полностью 8
[моё] Детский журнал Лучик Наука Физика Молния Шаровая молния Ученые Непознанное Невероятно Образование Хочу все знать Научпоп Исследования Длиннопост Повтор
429
78
luchik.magazine
luchik.magazine
Это страница журнала «Лучик». Ежемесячный 80-страничный журнал для детей школьного возраста и их родителей.
Лига образования
Серия Занимательная биология

Про китайского муравья⁠⁠

2 месяца назад

«Здравствуй, Лучик! Меня очень интересует вопрос: муравей, который живёт в Китае, поймёт муравья, который живёт в России? Смогут ли они жить вместе в одном муравейнике?» (вопрос нашей юной читательницы)

Сейчас биологи насчитывают во всём мире больше четырнадцати тысяч разных видов муравьёв. Например, всем нам известны лесные рыжие муравьи. И почти такие же чёрные муравьи, поменьше размером. Можно подумать, что разница между рыжим и чёрным муравьями, как между одноклассниками Мишей и Гришей – один повыше, второй пониже, у одного чёрные волосы, у другого рыжие... Да? А вот и нет! Разница между этими муравьями огромна.

Рыжий лесной муравей, который по-научному называется «формика руфа», и чёрный садовый муравей (его биологи называют «лазиус нигер») отделились друг от друга ещё в те времена, когда на Земле существовали динозавры! А точнее – в конце мелового периода, больше шестидесяти пяти миллионов лет назад. А это значит, что чёрный муравей рыжему родственник примерно... ну, примерно как человек – родственник маленькому зверьку из джунглей далёкой Индонезии; называется этот зверёк «долгопят-привидение». В это трудно поверить – но тем не менее так оно и есть!

А ведь существуют виды муравьёв ещё более эволюционно далёкие – например, понерины, к которым относится гигантский южноамериканский муравей динопонера. Почти с палец взрослого мужчины «мурашечка»...

Муравей вида Discothyrea sexarticulata (1,5 мм) на муравье Dinoponera australis (4 см)

Муравей вида Discothyrea sexarticulata (1,5 мм) на муравье Dinoponera australis (4 см)

Но давайте ближе к вопросу нашей читательницы. В России разных видов муравьёв насчитывается двести шестьдесят. А в Китае – больше девятисот!

– А почему это в Китае разных муравьёв чуть ли не в четыре раза больше, чем в России?

Ответ простой – Россия страна холодная, северная. А муравьи – как, впрочем, и все насекомые – очень любят тепло и обильную растительность. И в Китае существуют сотни видов муравьёв, которые у нас вообще не встречаются! Но вот как раз рыжий лесной муравей встречается и в России, и в Китае. Так что вопрос можно поправить так: рыжий лесной муравей из Китая поймёт рыжего лесного муравья из России? Потому что встреча рыжего и чёрного муравьёв – то есть муравьёв разных видов! – ничем хорошим не закончится…

Вы басню «Стрекоза и муравей» Ивана Андреевича Крылова хорошо помните?

Басня хорошая, но... совершенно ненаучная. Во-первых, стрекозе муравьиные запасы еды не подойдут. Стрекоза – невероятно прожорливый хищник, ей подавай «мясо», да побольше! А вот муравьи – насекомые всеядные; мясом они не брезгуют, но в основном мясной пищей кормят своих личинок, сами же предпочитают «вегетарианскую». Например, сок растений или сладкие выделения зелёной тли («медвяную росу»). Муравьи даже «пасут стада» тлей на деревьях, подыскивают тлям деревья с листьями повкуснее, уносят тлей в муравейник на зимовку...

Муравей «доит» тлю

Муравей «доит» тлю

Однако стрекозе это самое «молоко тлей», «медвяная роса», а также семена растений и всё прочее, что запасают муравьи на зиму, ни к чему. Во-вторых, приползи стрекоза в муравейник с просьбой «покорми и обогрей» (продолжаем «критиковать» басню), ничегошеньки у неё не получилось бы. Любого чужака – каким бы он ни был огромным и сильным – муравьи атакуют самоотверженно, с бешеной яростью.

Спросите у любого начинающего туриста, который по неопытности устроил себе привал рядом с муравейником. Кусаются так, что даже человеку больно! А попавшая в муравейник стрекоза для муравьёв – не только враг, но ещё и еда. Так что набросятся, закусают и разорвут на мелкие кусочки. Рук у муравьёв нет – но есть исключительно сильные (человеку кожу прокусывают, не забыли?) челюсти-жвалы. В сравнении с муравьём стрекоза кажется огромной – но размеры её не спасут. Сотни муравьёв «наваливаются толпой», и уже минут через двадцать от «попрыгуньи» останутся только крылышки...

Муравьи всегда работают дружно, действуют вместе. Это насекомые общественные. Ближайшие родственники муравьёв – пчёлы и в особенности осы – бывают как общественными, так и одиночными; а вот одиночные муравьи науке неизвестны! Возможно, когда-то давным-давно такие и существовали – но вымерли, как те же самые динозавры. В наши дни одиночных муравьёв не бывает – только семья, колония. В которой каждый на своём месте, у каждого свои «домашние обязанности»: кто-то защищает муравейник, кто-то делает уборку, кто-то заготавливает корм для всех, кто-то ухаживает за личинками.

Муравейник часто начинается с подходящего пня...

Муравейник часто начинается с подходящего пня...

Но для того, чтобы действовать вместе, нужно как-то общаться между собой, не так ли? То, что муравьи могут общаться друг с другом – об этом люди догадывались ещё очень давно, но вот доказать это и разобраться, как именно происходит «муравьиное общение», получилось только во второй половине прошлого века...

Мы, люди, общаемся друг с другом прежде всего при помощи зрения и слуха. Остальные чувства – запах, вкус и осязание («прикосновение») – для нас имеют второстепенное значение. Мы разговариваем, пишем, читаем, делаем жесты руками – и вряд ли кто-то из нас будет другого человека обнюхивать или (тем более) пробовать на вкус. Но внутри муравейника темно, и полагаться на зрение муравьи здесь не могут. Глаза у муравьёв (в отличие от тех же пчёл или ос) развиты слабо. Встречаются и вовсе слепые виды муравьёв!

Устройство муравейника. (В середине видны остатки пня)

Устройство муравейника. (В середине видны остатки пня)

Как показали эксперименты, главным чувством для муравьёв является обоняние, то есть способность распознавать запахи. Кстати, интересно! У нас, людей, ощущение вкуса и запаха – два разных чувства. Малыш купается в ванне, ему очень нравится вкусный запах детского шампуня – он пахнет зелёным яблоком! И Боря не выдерживает и пробует шампунь на вкус – а на вкус шампунь оказывается совсем невкусным... Знакомо? А фильм «Усатый нянь» смотрели? Девочка прибегает к воспитателю жаловаться: «А мальчишки в туалете зубную пасту едят!» Апельсиновую...

А вот у насекомых вкус и запах – это одно чувство, объединённое. «Вкусозапах». И уважающий себя муравей настоящее зелёное яблоко и ароматизированный шампунь никогда не перепутает!

Вот один из самых простых опытов, которые ставили учёные. Муравьи, как известно, жуткие чистюли – любая грязь, любой мусор представляют опасность для их драгоценных яиц и личинок. В частности, если какой-то муравей погибает, его тут же хватают жвалами (челюстями) за лапки и выбрасывают из муравейника. Биологи приготовили из мёртвых муравьёв вытяжку и этой жидкостью смазали живого и здорового муравья. Собратья по муравейнику немедленно начали обращаться с этим муравьём как с мёртвым, то есть из муравейника выбросили. Бедолага, повинуясь инстинкту, снова и снова пытался вернуться «обратно в семью», а его безжалостно выбрасывали, как мусор. Пока, наконец, вытяжку не смыло и запах мёртвого муравья не исчез – тогда всё стало нормально.

Итак, основной ориентир для муравья – это запах! Причём запах у каждой колонии свой собственный – даже если вид один и тот же. Для муравья это самая настоящая система распознавания «свой – чужой», как у боевых самолётов. Обладатель постороннего запаха – хоть человек, хоть стрекоза, хоть другой муравей! – будет немедленно атакован.

Мы, люди, для того чтобы позвать на помощь, используем слух и зрение – мы кричим, машем руками. Муравей же «выстреливает» из особых желёз специальными химическими веществами – феромонами, издаёт «запах тревоги». Другой муравей, ощущая такой запах, тоже «выстреливает» феромоном тревоги и бросается на выручку. Происходит самая настоящая «цепная реакция» – вот чужака атакует уже десять муравьёв, вот уже сотня, тысяча... Точно так же – запахами, феромонами! – муравьи «метят» свои тропинки, ведущие к найденным источникам пищи.

Однако восприятие запахов – это всё-таки понятное нам, людям, чувство. Но у муравьёв есть и другой способ общения, нам совершенно чуждый, непонятный и неприятный: обмен пищей. Один муравей съедает порцию еды, а затем при встрече с другим муравьём отрыгивает еду обратно – а другой муравей эту каплю проглатывает. Затем он «делится» этой каплей с другим муравьём, и так далее, и так далее. Опыты показали, что такой вот «пищевой обмен» для муравьёв играет такую же роль, как для нас с вами – газеты и интернет! Именно через пищевой обмен по колонии распространяются «новости»: здорова ли матка («царица гнезда»), хватает ли корма для личинок, нужно ли колонии расти, достаточно ли хорошо ухаживают за яйцами, каких муравьёв нужно больше – «рабочих» или «солдат», и так далее, и так далее. Вплоть до «не пора ли отправляться на войну».

Если две колонии муравьёв (даже абсолютно одинаковых, одного вида!) «сталкиваются» друг с другом, начинают конкурировать за пищу, за добычу, за «жилплощадь» (а большому муравейнику в лесу нужны «угодья», «кормовая территория» в несколько гектаров!), за «пастбища» для тли – начинаются самые настоящие сражения, безжалостные войны. Муравьи не знают страха, у них нет инстинкта самосохранения. Своими мощными жвалами они хватают противника – и пытаются разорвать на куски. Для нас такая битва выглядит странно – вроде бы муравьи все абсолютно одинаковые, однако они безошибочно атакуют только «чужих» и дружно бегут на помощь к «своим». Никакого секрета – запах!

Ну? Догадались, какой будет ответ на второй вопрос?

Ответ будет таким: если муравей из другой семьи, вырос в другой колонии (и совершенно не важно, где – в Китае или в России), скорее всего, он будет атакован. Но... «Скорее всего» – не означает «всегда и обязательно». Наблюдения тех же биологов показали: у некоторых видов в определённых случаях, когда территории и пищи хватает на всех, две разные муравьиные семьи могут объединиться! Сперва прокладывается ход, который соединяет два муравейника; посредине этого хода обычно даже существует как бы «комната для переговоров», то есть помещение, где происходит «обмен запахами». Постепенно муравьи одной колонии привыкают к запаху другой, агрессивная реакция пропадает, и насекомые начинают «ходить друг к другу в гости», обмениваться кормом, личинками и куколками («муравьиными яйцами»), и в конце концов образуется «суперколония».

Суперколония

Суперколония

Не самое частое явление (из всех четырнадцати тысяч видов муравьёв примерно один процент может создавать суперколонии), но такое бывает. Скажем, суперколония японского муравья «формика йессенсис» на острове Хоккайдо насчитывает около сорока пяти тысяч отдельных гнёзд, примерно миллион «цариц» и порядка трёхсот миллионов рабочих муравьёв!

Насколько хорош используемый муравьями метод распознавания по запаху? С одной стороны – хорош, потому что позволяет легко распознать чужака в абсолютной темноте под землёй. С другой – используя нужные запахи, тот самый чужак может совершенно безбоязненно проникать в муравейник и делать там абсолютно всё, что хочется... Существуют паразитические виды жуков (ломехуза, атемелес) или гусениц, способные пахнуть так, чтобы муравьи принимали их за своих. Муравьи-хозяева не будут атаковать такого хитро замаскированного «шпиона». Наоборот, они будут делиться с чужаком едой точно так же, как с другими муравьями из своей семьи! А паразит при этом будет пожирать куколок и личинок и вообще всячески громить муравейник, пока тот не захиреет и не умрёт навсегда...

Ломехуза и муравей

Ломехуза и муравей

Приобрести журнал «Лучик» можно на Wildberries и в «Озоне».

Наш Telegram канал здесь.

Показать полностью 11
[моё] Детский журнал Лучик Биология Наука Муравьи Исследования Зоология Образование Природа Дикая природа Длиннопост
8
71
luchik.magazine
luchik.magazine
Это страница журнала «Лучик». Ежемесячный 80-страничный журнал для детей школьного возраста и их родителей.
Лига образования
Серия Занимательная биология

Что такое зеркальный тест?⁠⁠

2 месяца назад

Так называется эксперимент, разработанный учёными в 70-е годы прошлого века. Считается, что он позволяет определить, есть ли у животного зачатки самосознания. Перед животным ставят зеркало и наблюдают за его реакцией.

Одни вообще не обращают на зеркало внимания. Другие ведут себя агрессивно – видят в отражении «соперника». Ну, а третьи видят… себя! Тогда, например, они пытаются стереть нанесённую на них метку, которую нельзя увидеть иначе, чем в зеркале.

Самосознание – это и есть способность увидеть себя со стороны. «Видеть себя со стороны» – значит понимать, как тебя воспринимают другие. А ещё это значит уметь сравнивать себя с другим. Понимать, что ты такой (или такая), как они. А они – как ты. Им так же, как тебе, может быть обидно и больно. Так же может хотеться того, чего ты хочешь для себя…

Самосознание запускает такую сложную и важную штуку, как совесть. А с совести начинается… человек. Мы говорим: «Человек – социальное животное». То есть человек живёт и действует в коллективе. Но и муравьи – социальные животные. Чем же отличается человек от муравья?

Тем, что муравей не может не принести себя в жертву, если муравейнику угрожает опасность.

Знаете, например, как борются муравьи с начинающимся пожаром? Тушат его своими телами. Вёдер-то с водой у них нет, вот они и бросаются в огонь сотнями, чтобы своими телами перекрыть доступ кислорода к огню. Вряд ли кто-то из них задумывается о том, что это страшно и больно. Они просто не могут поступить по-другому.

А человек – может. Может испугаться, может сказать «жизнь даётся только раз» или «моя хата с краю». Поэтому человек, бросающийся в огонь, чтобы кого-то или что-то спасти, – герой. Поэтому про человека, жертвующего своими интересами, говорят «он поступил по совести».

Если бы не умели жертвовать своим личным интересом ради общего дела, мы не могли бы сообща создавать что-то большое и важное – не то, что необходимо для небольшой группы людей здесь и сейчас, а то, что может понадобиться для всего народа или для всего человечества в будущем.

А значит, без совести мы не создали бы цивилизации. Без совести мы бы не умели действовать в сложных, «непредусмотренных» природой ситуациях. Не создали бы науки, философии и искусства. Все эти вещи начинаются с самосознания и следствия из него – совести.

Кто проходит зеркальный тест?

С зеркальным тестом прекрасно справляются все дети с возраста 18 месяцев, человекообразные обезьяны, слоны, киты-косатки, дельфины, свиньи, сороки, некоторые рыбы и… муравьи!

А вот собаки – такие вроде бы высокоразвитые животные – зеркальный тест «проваливают»! Что же, выходит, собаки глупее муравьёв? Вовсе нет. Просто зеркальный тест подходит для тех существ, у которых зрительное восприятие важнее слухового или обонятельного, а собаки, как известно, «видят носом». Вот и всё!

Это была статья из журнала «Лучик»

Наш Telegram канал здесь.

Показать полностью 4
[моё] Детский журнал Лучик Исследования Биология Научпоп Наука Длиннопост
12
1198
luchik.magazine
luchik.magazine
Это страница журнала «Лучик». Ежемесячный 80-страничный журнал для детей школьного возраста и их родителей.
Неопознанное
Серия Древний Египет

Кто построил пирамиды? Эксперимент профессора Ёшимуры⁠⁠

1 год назад

Экспериментальная археология – одно из самых интересных направлений в современной науке.

Классическая археология – это, как всем известно, прежде всего раскопки. Тщательно осматривается каждая мелочь, а затем – уже в рабочем кабинете – археологи пытаются на основе полученных данных воссоздать внешний вид поселений и образ жизни людей тысячи лет назад. Экспериментальная археология работает по-другому...

В этой науке нужно не просто придумать «как оно было» на основании собственных догадок и теорий. Здесь нужно попытаться максимально достоверно воспроизвести древние технологии – только, конечно, уже силами современных людей. Полученные при этом результаты бывают очень даже неожиданными.

Скажем, очень долгое время – почти до 80-х годов прошлого века – историки всего мира были убеждены, что каменные орудия труда ужасно неэффективны в сравнении с металлическими. «Зачем люди придумали медные и бронзовые топоры вместо каменных?» – спрашивали школьники на уроках истории. «Потому что каменным топором работать очень трудно и долго, – отвечали им учителя. – Медным топором дерево можно срубить за считанные часы, а каменным придётся работать несколько дней». Однако археологи-экспериментаторы сделали точные копии древних топоров из камня и попробовали срубить дерево и замерить время работы. Оказалось, что каменным топором дерево срубается вполне себе «быстро» – медленнее, чем стальным или медным, но не в десятки и сотни раз, как это предполагалось раньше! Всего за час работы нефритовым топором можно срубить довольно толстую сосну...

Участники научно-практического семинара испытывают каменные топоры на предназначенных для санитарной вырубки деревьях

Участники научно-практического семинара испытывают каменные топоры на предназначенных для санитарной вырубки деревьях

Или, скажем, моаи – гигантские каменные статуи с острова Пасхи (Рапа-Нуи). Очень долгое время учёные спорили – каким же образом туземцы транспортировали эти статуи из каменоломен на склонах вулкана Рано-Рараку к месту установки? Ведь для этого многотонную каменную конструкцию пришлось бы передвигать на десятки километров! Кто-то высказывал предположения о неизвестных нам технологиях, а кто-то даже допускал «вмешательство инопланетян». Смогли «поставить точку» в этом споре именно экспериментальные археологи: сперва на бетонных моделях, а затем и на настоящих моаи острова они поставили эксперимент. Взяли длинные сплетённые из лиан канаты, обвязали ими голову моаи с разных сторон, пригласили физически крепких добровольцев, разделили на группы, напряглись, потянули – и... статуя в итоге «пошла»! В вертикальном положении, подобно тому, как грузчики на складах «кантуют» тяжёлые ящики.

Эксперимент с копией статуи с Рапа-Нуи

Эксперимент с копией статуи с Рапа-Нуи

Кстати, за экспериментом с передвижением моаи наблюдал лично Тур Хейердал – норвежский учёный, один из первых в мире экспериментальных археологов. Ещё в 1947 году для того, чтобы доказать, что древние полинезийцы могли переплывать огромные расстояния в океане на примитивных плавательных средствах – лодках и плотах – он вместе с группой единомышленников построил «по древним технологиям» плот «Кон-Тики», на котором смог доплыть из Южной Америки до островов Туамоту, то есть за неполные 4 месяца пройти почти 7000 километров! Это был серьёзный удар по распространённым представлениям тогдашних историков о том, что «плавать через океан» (а не вдоль берегов) люди научились только в XV веке, во времена Христофора Колумба и Васко да Гамы.

Плавание на "Кон-Тики"

Плавание на "Кон-Тики"

Успехи экспериментальной археологии произвели впечатление на очень многих людей. Стали появляться целые клубы «реконструкторов» – то есть людей, которые воссоздавали технологии разных исторических эпох, от первобытных охотников с каменными топорами и деревянными копьями до средневековых рыцарей в пластинчатых доспехах. Вместо того, чтобы читать бесконечные исторические хроники и спорить до хрипоты, скажем, «может ли стрела, пущенная из лука, пробить железный нагрудник?», они просто делали нагрудник, делали лук, стрелу, производили выстрел – и на практике оценивали, может или не может, а если может, то при каких обстоятельствах.

В 1978 году японский археолог Садзуки Ёшимура решил с помощью экспериментальных технологий разгадать загадку, которая будоражила умы людей уже сотни лет: он решил ни много ни мало построить египетскую пирамиду – и не просто пирамиду, а пирамиду Хеопса! Само собой, он понимал, что построить точную копию не получится, поскольку не хватит ни времени, ни денег. Однако он решил, что древние технологии вполне можно отработать на «масштабной копии». Ёшимура долгое время жил и работал в Египте (он даже был женат на египтянке), поэтому власти страны, подумав, дали ему разрешение на начало работ. С единственным условием – чтобы по окончании эксперимента, когда «современная» пирамида будет построена, она была разобрана. Ну, чтобы не разрушать исторический облик плато Гиза, где находятся великие египетские пирамиды и где планировалось производить эксперимент.

Что было известно в те годы о конструкции пирамид и технологиях их постройки? Не больше, чем известно учёным и сегодня. Итак, основная масса пирамиды выкладывалась из огромных «кирпичей» – блоков из довольно мягкого известняка весом от 2 до 10 тонн. Внутренние коридоры и погребальные камеры строились из твёрдых тяжёлых пород – гранита и диорита. Сверху пирамида обкладывалась известняковыми плитами, а на самый верх устанавливался пирамидион – своего рода «макушка», весящая более 10 тонн. Осматривая пирамиду снаружи и изнутри (что сегодня охотно делают многочисленные туристы), легко заметить, что каменные блоки пирамид уложены исключительно плотно – между ними невозможно всунуть лезвие ножа!

Какие технологии были известны древним египтянам? Если верить дошедшим до нас письменным свидетельствам, настенным изображениям и результатам раскопок, то технологии эти были весьма примитивны. Египтяне умели пользоваться рычагом, им были известны катки из брёвен и сани-волокуши, под сани для облегчения скольжения часто лили воду или масло. Пирамида строилась примерно в 2600 году до нашей эры. В те времена люди ещё не умели выплавлять железо (и тем более сталь), поэтому самое лучшее, на что могли рассчитывать строители – это инструменты (пилы и рубила) из меди и бронзы. Однако бронза и медь в те времена были очень дороги и выплавлялись в малых количествах, так что у большинства строителей инструменты были деревянными и каменными. Для измерений египтяне пользовались верёвками, они умели возводить земляные насыпи, ну и... Собственно, на этом всё. Четыре с половиной тысячи лет назад – это серьёзно.

Изначально Ёшимура решил построить копию пирамиды Хеопса, уменьшенную примерно в 7 раз. То есть экспериментальная копия в итоге должна была получиться 20 метров в высоту (вместо 146 метров) и 30 метров в ширину (вместо 230 метров). Однако японец очень быстро понял, что у него ничего не получится: предприимчивые арабы-египтяне, услышав о том, что начинает строиться копия великой пирамиды, тут же взвинтили цены на известняк «до небес». У исследователей не было столько денег, они не могли закупить необходимый для строительства камень!

Со вздохом археологи решили, что им «хватит» построить копию, уменьшенную в 13 раз – то есть высотой 11 метров и шириной (длиной основания) 17 метров. Это уже, вообще говоря, получалась не «пирамида», а, скорее, «пирамидка» – даже окружавшие пирамиду Хеопса многочисленные «пирамиды цариц» были выше в 3 раза. В общем, получалось, что японцы собираются выполнить строительную задачу, которую древние египтяне решали неоднократно и в больших количествах... Это сильно «опускало» проект с точки зрения рекламы и зрелищности. Но учёные всё-таки приняли решение идти до конца.

Неприятности начались практически сразу же. Выяснилось, что прочное скальное основание, необходимое для постройки пирамиды, в выбранном месте отсутствует. Скрепя сердце, исследователи пригнали ни грамма не древний экскаватор, выкопали яму под фундамент и залили (опять совсем не древнеегипетским) бетоном... А что им было делать? Иначе вообще весь эксперимент должен был провалиться, ещё не начинаясь... Цемент, кстати, пришлось закупать в Румынии – потому что предприимчивые египетские строительные фирмы снова оперативно взвинтили цены.

По современным теориям, известняковые блоки египтяне откалывали от скального массива весьма примитивным способом – вставляли в проделанные рубилами отверстия деревянные клинья и поливали их водой; клинья, набухая, откалывали кусок камня примерно нужной формы. Далее каменный блок оббивался всё теми же рубилами или распиливался медной пилой, под которую непрерывно сыпали песок. Здесь археологов-экспериментаторов ждал первый неприятный сюрприз: оказалось, что подобная технология изготовления блоков даёт огромный процент брака. Природный камень никогда не бывает абсолютно однородным – и глыбы часто раскалывались по внутренним трещинам совсем не так, как хотелось людям. Обычно из 10 отколотых археологами глыб только 3-4 годились для постройки, остальные представляли собой «мусор», отходы...

Дополнительные сюрпризы принесло измерение размеров «по-древнеегипетски», то есть обычными верёвками. Размеры у блоков получались одинаковыми только «очень примерно», с большими допусками. Когда строители начали укладывать эти блоки, то выяснилось, что щели между ними получаются очень даже большими – иногда можно было легко просунуть ладонь или даже руку. Совершенно не похоже на настоящую древнеегипетскую кладку – когда между двумя блоками не получится даже вставить банковскую карточку или всё то же самое лезвие ножа.

Незаконченный обелиск из древнеегипетского каменного карьера (Асуан). На поверхности обелиска сохранились линии разметки, а также следы от инструментов рабочих

Незаконченный обелиск из древнеегипетского каменного карьера (Асуан). На поверхности обелиска сохранились линии разметки, а также следы от инструментов рабочих

Сущей мукой стала транспортировка 3-тонных вырубленных блоков по подготовленной заранее земляной насыпи. Блоки «ехать» упорно не хотели, тогда было решено «подмазать» катки, чтобы уменьшить трение. Трение действительно уменьшилось – но на мокрой скользкой насыпи стали проскальзывать и вязнуть ноги у рабочих, которые тянули блок за верёвки! Работа продвигалась с огромным трудом, затягивалась, деньги у исследователей стремительно заканчивались... В итоге Ёшимура не выдержал – к возведению пирамиды «подключились» ну совсем не древнеегипетские вилочный погрузчик и два подъёмных крана. И, если с транспортировкой «обычных» блоков всё-таки можно было обойтись «человеческими силами», пускай ценой огромных затрат времени и сил, то с пирамидионом (навершием) ситуация была «мёртвая» – без подъёмного крана поднять его на вершину пирамиды не получилось бы никак.

Итак, повторить триумфальный успех Тура Хейердала у Садзуки Ёшимуры не получилось. Как и было договорено с властями Египта, после завершения эксперимента пирамида была разобрана, так что нам с вами остались только редкие кадры кинохроники (обратите внимание на подъёмный кран):

Несмотря на неудачу, эксперимент японских археологов всё-таки дал ценные научные результаты. Хотя, конечно же, в большинстве отрицательные. Да, каменные блоки из известняка вполне можно откалывать с помощью деревянных клиньев, обрабатывать ручными рубилами и измерять верёвками. Но процент брака при этом очень высок – куда тогда делся весь строительный мусор, образовавшийся 4 с половиной тысячи лет назад? Это камень, он не гниёт и не ржавеет. Получается, что из «отходов производства» пирамиды Хеопса можно было возвести ещё одну пирамиду, причём не меньшего размера... Да и точность изготовления блоков оказалась чудовищно низкой – вряд ли такая понравилась бы фараону и его чиновникам... И это мы говорим о мягком известняке – а как насчёт гранитных глыб из погребальной камеры? Гранит – не известняк...

Вот всё, что удалось построить в ХХ веке...

Вот всё, что удалось построить в ХХ веке...

Однако главной проблемой, обнаруженной во время эксперимента, стала логистика – то есть организация доставки материалов, транспортная инфраструктура, питание рабочих, организация труда и другие похожие проблемы. Плато Гизы – это пустыня, для «смазки» насыпей и банально для питья людей ежедневно требуется огромное количество воды. Воду (и продукты) исследователям в итоге пришлось подвозить автомобилями – в очередной раз закрыв глаза на «анахроничность», то есть на то, что во времена египетского Древнего Царства никаких грузовиков не было и в помине... В общем, даже для того, чтобы построить уменьшенную в 13 раз копию пирамиды Хеопса, потребовались колоссальные финансовые и временные затраты – причём сохранить «чистоту» эксперимента, то есть вообще не использовать современных технологий, у исследователей не получилось. Один подъёмный кран чего стоит... И (что самое интересное) простейшие математические расчёты показывали – построить пирамиду Хеопса в наше время за 20 лет (как это написано у древнегреческого историка Геродота) невозможно. Даже если «бухнуть» на такой эксперимент триллионы денег...

Означает ли это, что египетские пирамиды строили инопланетяне? Вряд ли. Тем не менее, получается, что мы очень многого не знаем о древнеегипетских технологиях, что наши представления о тогдашнем уровне развития науки и техники как минимум нуждаются в существенном улучшении. А ещё получается, что древние египтяне всё-таки знали что-то такое, чего не знаем мы. Так что учёным-археологам – и обычным, и экспериментальным – ещё предстоит очень много работы. Ну, если мы действительно хотим в итоге докопаться до того, «как оно было на самом деле».

Читайте также:

Детектив про маму фараона Хеопса. Версия профессора Райзнера

  • Полистать журнал "Лучик" можно здесь

  • Подписаться с доставкой в почтовый ящик – на сайте Почты России

  • Купить – на Wldberries

  • Скачать несколько номеров бесплатно – здесь

  • Наш Телеграм-канал: https://t.me/luchik_magazine

Показать полностью 9 1
[моё] Древний Египет История (наука) Археология Наука Древние артефакты Техника Культура Образование Научпоп Эксперимент Детская литература Детский журнал Воспитание детей Исследования Видео YouTube Длиннопост
321
502
luchik.magazine
luchik.magazine
Это страница журнала «Лучик». Ежемесячный 80-страничный журнал для детей школьного возраста и их родителей.

Отгадайте загадку: «Круглое, летает, срывает мясо с костей»⁠⁠1

1 год назад

С точки зрения науки любое явление, эффект или объект (а также их свойства) должны быть:

а) чётко и неоспоримо зафиксированы в природе;
б) смоделированы в лаборатории в ходе опытов и экспериментов;
в) описаны теоретически с помощью формул и чисел;
г) полученные формулы и числа должны (хотя бы «чуть-чуть») совпадать с теми, которые были зафиксированы в природе и во время экспериментов.

Шаровая молния атакует церковь в Уидекомбе в 1638 году. Старинная гравюра

Шаровая молния атакует церковь в Уидекомбе в 1638 году. Старинная гравюра

По таким вот строгим критериям учёные отбрасывают как ненаучные самые разные вещи и явления. И вечный двигатель, и НЛО, и привидения. Но вот шаровую молнию отбросить не получается, потому что есть не только многочисленные рассказы очевидцев, записи на киноплёнку и видеозаписи, но и экспертные расследования, и даже самая настоящая (вот уж «научнее не бывает») спектрограмма.

Спектр шаровой молнии полученный китайскими учеными в 2012 году

Спектр шаровой молнии полученный китайскими учеными в 2012 году

Этот случай произошёл не так давно, в 2012 году – китайские учёные на Тибетском плато изучали обыкновенные молнии – в природных условиях – с помощью различных приборов, в том числе спектрометров. Неожиданно на видео (которое до сих пор засекречено) и на запись спектрографа (которая опубликована) попала самая настоящая шаровая молния. По описаниям очевидцев – серьёзных учёных! – «сразу же после удара обычной молнии вдруг появился сияющий белый шар, размерами приблизительно около 5 метров. Он проплыл горизонтально расстояние примерно в 10 метров, после чего сменил цвет на красный и начал подниматься вверх».

И вот тут начинаются большие проблемы – очень серьёзные. Потому что если пункт «А» («доказанно существует и наблюдается в природе») для шаровой молнии выполняется, то остальные три – нет! Получить шаровую молнию в лаборатории учёным пока удавалось только в научно-фантастической литературе (например, «Замок ведьм» Александра Беляева). Более того – пока не удалось создать и более-менее убедительную теорию для этого явления, хотя этим занимались крупнейшие учёные мира (скажем, Пётр Леонидович Капица, знаменитый физик, лауреат Нобелевской премии). И вот из-за этого учёные шаровую молнию не любят.

Каковы её свойства?

Что на текущий момент учёным удалось узнать достаточно достоверно из наблюдений? Довольно многое:

  • Размеры шаровой молнии – от теннисного мячика до шара диаметром в несколько метров.

  • Время существования – от нескольких секунд до нескольких минут

  • Цвет – самый разный (белый, жёлтый, синий, красный), иногда постоянно изменяющийся

  • Плотность – меньше воздуха

  • «Смерть» – иногда просто растворяется в воздухе, иногда взрывается, причиняя серьёзные разрушения

  • Взаимодействие с предметами – иногда плавит или поджигает, иногда отбрасывает в сторону на много метров, иногда проходит насквозь

Какова энергия, содержащаяся внутри шаровой молнии? В 1936 году английский физик Брайан Гудлет привёл совершенно уникальный случай: средних размеров (с грейпфрут) шаровая молния залетела в небольшой бочонок с водой, стоявший на кухне. Вода, только что принесённая из колодца, немедленно начала кипеть. Даже спустя 20 минут после происшествия вода была настолько горячей, что в неё нельзя было опустить руку. Поскольку физику было известно количество воды и её изначальная температура, то рассчитать энергию «по школьным формулам» не составило никакого труда: примерно 100 киловатт-часов, или 360 мегаджоулей на 1 килограмм массы. Это очень много. Достаточно сказать, что шар такого же размера, наполненный нитроглицерином (очень мощным взрывчатым веществом), содержит примерно в четыре раза меньше энергии...

Что касается взаимодействия с веществом – то тут всё ещё загадочнее. В том же самом наблюдении Гудлета сообщается, что шаровая молния, прежде чем залететь в бочонок с водой, пережгла металлические телеграфные провода и сильно опалила деревянную оконную раму. Температура плавления стали, из которой сделана проволока, в среднем составляет +1400 градусов. Значит, молния была примерно такой же температуры? Но тогда она должна была не «опалить» деревянную раму, а поджечь. Странно... Однако всё-таки в этом случае молния «как и положено» взаимодействует с веществом: плавит металл, поджигает древесину, кипятит воду. Среди других примеров «взаимодействия» есть и более «агрессивные»: шаровая молния может при взрыве перевернуть многотонный трактор, выломать в помещении все двери, сломать, как спичку, толстое бревно...

Отверстие с оплавленными краями, оставленное шаровой молнией в оконном стекле

Отверстие с оплавленными краями, оставленное шаровой молнией в оконном стекле

Шаровая молния влетает в дом гравюра 1901 года

Шаровая молния влетает в дом гравюра 1901 года

Но были и другие случаи! Скажем, «случай Дженнисона», описанный в 1963 году. Или «случай Аккуратова», описанный в 1946 году. И тут, и там шаровая молния каким-то неизвестным образом сумела пройти сквозь металлическую толстую стенку и попасть внутрь самолёта, летящего на большой высоте! При этом впоследствии, во время расследования, на стенках не было обнаружено никаких – ни проплавленных, ни просверленных, ни «прогрызенных» отверстий. Умение проходить сквозь стены – про такое знает квантовая физика (физики называют это «туннельный эффект»), но чтобы такое происходило в «большом» макромире?! А наблюдения лётчиков (людей психологически подготовленных и вовсе не склонных фантазировать) говорят обратное – сперва молния была снаружи самолёта, пролетела вдоль крыла к кабине, а потом вдруг оказалась внутри (где устроила пожар и чуть не убила радиста).

Одна ли она?

Удивление вызывает «разнообразие» поведения шаровой молнии при взрыве. Если мы, допустим, возьмём две тротиловые шашки одной и той же массы, то и взорваться они должны с одной и той же силой. А тут при наблюдениях всё совершенно иначе – в одном случае шаровая молния, попав в деревянную мачту корабля, «разносит её в щепки и поджигает весь корабль целиком». А в другом – залетев под кресло радиста в самолёте, взрывается, разносит в куски рацию, плавит (!) металлическое основание сиденья, но сам радист при этом каким-то чудом остаётся цел и невредим.

Столько же вопросов вызывает поведение шаровой молнии при контакте с металлическими объектами или электрическими проводами. Обычная молния, благодаря своей электрической природе, как известно, «любит» именно металлические предметы (на этом основан принцип работы громоотводов). В мультфильме «Ничуть не страшно» мальчики Коля и Юра спасаются от шаровой молнии именно благодаря свисающему со столба электрическому проводу.

Но вот с настоящей шаровой молнией – не вполне так. Иногда она действительно движется в сторону электрических проводов или антенн, а иногда – проплывает мимо них абсолютно «равнодушно», и даже наоборот:

...В нашей палатке – а она была закрыта – лежали радиостанция, карабины и альпенштоки. Но шаровая молния не тронула ни одного металлического предмета, казалось, она «охотилась» только на людей...

Кстати, «вдогоночку». А вообще – насколько и чем опасна шаровая молния для человека? И здесь данные тоже есть самые противоречивые. Многим знаком хрестоматийный случай гибели в Петербурге в 1753 году от удара шаровой молнией физика Георга Рихмана, друга Ломоносова. На лбу учёного нашли «всего лишь красное пятнышко величиной с мелкую монету». Но вот упомянутый нами только что случай, произошедший с группой альпинистов на Северном Кавказе в 1978 году – там шаровая молния «размером с мячик для тенниса» оставляла на теле «страшные глубокие раны, буквально выдирая мясо до костей» (тогда 4 человека получили серьёзные травмы и остались инвалидами, а один погиб).

Гибель Георга Рихмана от шаровой молнии в 1753 году

Гибель Георга Рихмана от шаровой молнии в 1753 году

Именно поэтому многие исследователи всерьёз задаются вопросом – а действительно ли мы имеем дело с одним и тем же явлением? Реагирует шаровая молния на металл – или НЕ реагирует? Прожигает предметы – или проходит их НАСКВОЗЬ? Какой запах остаётся в помещении после взрыва шаровой молнии – запах ОЗОНА или запах СЕРЫ (да-да, и здесь показания свидетелей тоже бывают самые разные)? Или шаровых молний вообще не одна – а две (или три, или даже больше?). Схожих внешне, но обладающих совершенно разными свойствами?

А молния ли это?

«Шаровая молния» – устоявшийся, привычный термин. И в самом деле большинство свидетельств описывают появление шаровой молнии именно во время грозы, то есть как бы подразумевают «родство» молнии обыкновенной и молнии шаровой. Однако «большинство» – совершенно не значит «все». Возьмём тот же самый случай в самолёте, произошедший в 1946 году – тогда шаровая молния проникла в самолёт зимой, при забортной температуре минус пятнадцать градусов, и никаких признаков грозы не наблюдалось на сотни километров вокруг! Но тем не менее – шаровая молния была, её прекрасно видели второй пилот и оба штурмана...

Обложка журнала "Техника – молодежи" 1982 год с рассказом о случае 1946 года

Обложка журнала "Техника – молодежи" 1982 год с рассказом о случае 1946 года

Второй момент. Обычная молния – это раскалённая добела плазма с температурой порядка 30 тысяч градусов, здесь физики друг с другом не спорят. Но и гаснет («высвечивается») обычная молния, как вы знаете, очень быстро. Шаровая же молния может существовать длительное время – несколько десятков секунд, а то и несколько минут! Учёным очень хорошо знакомо такое явление, как «высвечивание» плазменного «огненного шара» при взрыве ядерной или водородной бомбы. Ещё академик Капица справедливо указывал – если огненный шар диаметром 150 метров высвечивается за 10 секунд, тогда «плазменная» шаровая молния диаметром 10 сантиметров должна высветиться всего лишь за сотую долю секунды! А закон сохранения энергии никто не отменял – если вытащить из детской игрушки батарейку, она перестанет работать. А вот шаровая молния, выходит, «в батарейке не нуждается»...

Кстати, единственное (пока) исследование шаровой молнии спектрометром в 2012 году показало, что в её составе есть железо, кремний, кальций, кислород, алюминий, фосфор и титан. То есть на спектр «обыкновенной» молнии спектр шаровой молнии решительно не похож – она «из другого вещества». Так что весьма вероятно, что «шаровая молния» – это вовсе не «молния»... Но тогда что это?

Возможные гипотезы

Почему шаровая молния круглая? Скорее всего, по той же самой причине, почему круглую форму приобретают капли воды в невесомости. По той же самой причине, почему при взрыве атомной бомбы образуется плазменный шар (а не куб и не пирамидка). Шаровая молния – просто по законам физики – как бы «стремится» тратить как можно меньше энергии на поддержание собственной формы, а потому и превращается в плавающую в воздухе шарообразную «каплю». Но... это только одно из многих объяснений.

Почему летает? Вот уж точно не потому, почему летает воздушный шар. Шар, наполненный горячим воздухом (или состоящий из раскалённого вещества, как при взрыве атомной бомбы), по тем же самым законам физики обязан полететь – но полететь строго вверх! Как пузырёк воздуха внутри открытой бутылки с газированной водой. А движение шаровой молнии может быть очень сложным – она может висеть неподвижно, подниматься, опускаться, двигаться быстрее или медленнее, причём «сама по себе», безо всякого там «ветра». Движение шаровой молнии во время трагедии 1978 года очевидец описывал так:

…Странный это был визитёр. Казалось, он сознательно и злобно, методически, соблюдая одному ему известную очерёдность, раз за разом проникал в наши спальные мешки и жёг нас, предавая страшной пытке...

Как устроена? Самая сложная часть вопроса. Все существующие теории (и их создателей) можно разделить на несколько больших групп:

Группа 1 – «иллюзионисты»: Шаровая молния – это своего рода устойчивая галлюцинация, вызванная воздействием электромагнитных волн на человеческий мозг. Так легче всего объяснить, скажем, «прохождение шаровой молнии сквозь стены». Или тот же случай с альпинистами в 1978 году объясняется тем, что спортсмены, «загипнотизированные» галлюцинацией, сами себе наносили раны... Минусы таких теорий: галлюцинации не могут плавить стекло и железо, а также переворачивать трактора и разносить в щепки корабельные мачты.

Группа 2 – «традиционалисты»: Шаровая молния – это устойчивый объект шарообразной формы, наполненный неизвестным науке веществом. Сам объект может быть устроен по-разному – и как некая «губка» из плазмы, и как некий быстро вращающийся «вихрь», переносящий раскалённое содержимое. Здесь минус – обычный закон сохранения энергии: из такого объекта энергия должна «перетекать» в окружающую среду, причём очень быстро. Да и сквозь стены такой пройти уже не сумеет.

Группа 3 – «волновики»: Шаровая молния – это особая стоячая электромагнитная волна (математики и физики называют такие удивительные волны-одиночки «солитонами»), которая и подпитывает энергией «снаружи» сгусток плазмы – «резонансную область». Минусы здесь – наблюдаемые явления, тот же «опыт Гудлета». Такая стоячая волна никаким образом не смогла бы вскипятить бочонок с водой (это противоречит всем законам физики сразу). Ну и взрыв такого «резонанса» по расчётам – просто хлопок воздушного шарика. Разнести на куски прочный предмет он не способен.

Группа 4 – «пространственники»: Шаровая молния – это результат «прокола» нашего пространства-времени, как бы проникновения в нашу вселенную другой вселенной. Представьте себе шар или цилиндр, который проходит сквозь тонкий лист бумаги – на листе «из ниоткуда» возникает точка, которая превращается в круг, какое-то время «живёт» на листе, а затем снова исчезает в никуда. Взрыв шаровой молнии – результат действия силового поля, возникающего на границе тех самых разных вселенных. Минусы – столкновение двух вселенных, по идее, должно не то что бочонок воды вскипятить, а как минимум пару галактик разнести в клочья... Но... кто знает?

Группа 5 – «биологи»: Шаровая молния – это ни на что не похожая и крайне редко наблюдаемая атмосферная форма жизни (у некоторых исследователей – даже разумной жизни). Эта жизнь питается электричеством или электромагнитными волнами (как «волновики» в одноимённом фантастическом рассказе Фредерика Брауна), но при определённых обстоятельствах может стать видимой для людей и взаимодействовать с «обыкновенной» материей. Этакий вариант рассказа Виктора Драгунского «Он живой и светится», только для взрослых...

Кстати, вам какая теория «устройства шаровой молнии» нравится больше? В любом случае, это явление природы, до сих пор учёными не разгаданное...

  • Полистать журналы можно здесь

  • Подписаться с доставкой в почтовый ящик – на сайте Почты России

  • Купить – на Wldberries

  • Скачать бесплатно – здесь

И вот ещё – трогательная песня про круглое и летает:

Показать полностью 9 1
[моё] Роджер Уотерс Детская литература Инопланетяне Вселенная Физика Шаровая молния Образование Научпоп Наука Воспитание детей Урок Ученые Детский журнал Родители и дети Исследования Видео YouTube Длиннопост
119
15
Konstatator
Konstatator

Ответ на пост «Что такое "Парадокс молодого Солнца"? Рассказывает журнал "Лучик"»⁠⁠1

1 год назад

Кхм, существование в прошлом на Земле (и Марсе) плотной парниковой атмосферы, вроде как, доказано давно и достоверно. Так что странно всё ещё спорить на эту тему. Вариант 2 из вашего списка.

>Теория интересная – но и она «не без изъяна». Слишком уж маловероятно «случайное» совпадение двух совершенно разных вещей: получается, что нагрев Солнца просто идеально совпал со сменой состава атмосферы на Земле – так, чтобы средняя температура на поверхности оставалась неизменной...

А она и не совпала идеально - вначале Землю проморозило напрочь по мере истончения атмосферы (если не ошибаюсь, где-то между 1 и 2 миллиардами лет назад), поищите информацию на тему "Земля-снежок" - а потом уже, слава Солнцу, снова разогрелась. До времени заморозки Земли ещё попадаются какие-то ископаемые более-менее развитых организмов (типа червей и кишечнополостных), затем они, видимо, повымерли, и только после оттаяния остатки биосферы получили второй шанс.

>Объяснение третье: Земля была ближе к Солнцу

Отметается.

Орбиты, конечно, смещаются, но слишком несущественно, чтобы принимать во внимание в плане климата (смещение на единицы процентов практически не имеет значения для климата по сравнению с составом атмосферы).

>Объяснение четвёртое: гипотеза Геи

Вроде как именно деятельность организмов (первых фотосинтезирующих цианобактерий) привела к исчерпанию большей части парникового углекислого газа и промораживанию Земли. Что большую часть тогдашней биосферы и уничтожило. Так что так себе гипотеза. Скорее уж об этой стоит вспомнить: https://ru.wikipedia.org/wiki/Гипотеза_Медеи

Показать полностью
Космос Солнце Образование Культура Детская литература Воспитание детей Наука Научпоп Астрофизика Детский журнал Астрономия Исследования Развитие Загадка Парадокс Физика Длиннопост Эволюция Ответ на пост Текст
1
1969
luchik.magazine
luchik.magazine
Это страница журнала «Лучик». Ежемесячный 80-страничный журнал для детей школьного возраста и их родителей.

Что такое «Парадокс молодого Солнца»? Рассказывает журнал «Лучик»⁠⁠1

1 год назад

Парадоксом часто называют явление, которое не удаётся объяснить с точки зрения логики. Например, с древних времён известен «парадокс кучи». Скажем, нам стало известно, что на день рождения Вася съел «целую кучу конфет». Одна конфета – это, конечно же, не «куча». Две – тоже нет. Три? Нет. Четыре? Десять? Одиннадцать? Сколько именно конфет должно быть, чтобы получилась «целая куча»? Никто не знает...

А что, Солнце было молодым?

Наблюдая за разными звёздами (а наше Солнце – это обыкновенная звезда, «жёлтый карлик спектрального класса G2»), астрономы пришли к выводу, что звёзды не вечны, они рождаются и умирают, в точности, как и всё остальное во Вселенной. По расчётам учёных, нашему солнышку сейчас около 4 с половиной миллиардов лет.

Но откуда учёные про это узнали?

Для этого ими была создана подробная физико-математическая модель строения самых разных звёзд; данные, полученные с помощью формул, учёные очень тщательно сравнили с теми звёздами, которые мы можем реально наблюдать в телескопы. По этим формулам и была получена цифра в 4.5 миллиарда лет для Солнца.

А в чём тогда проблема?

Проблема заключается в том, что, по созданной учёными модели строения звёзд, наше Солнце должно становиться всё ярче и ярче: за каждый миллиард лет его яркость излучения растёт приблизительно на 10%. Тогда получается, что давным-давно, когда Солнце было «маленьким», его яркость была меньше современной приблизительно на треть, то есть оно светило и грело намного слабее, чем в наши дни. Получив такой ответ, физики нисколько не удивились – ну, слабее и слабее, что с того?

Но тут в спор вступили другие учёные – а именно геологи и биологи. Дело в том, что на Земле сохранились горные породы, сформировавшиеся в те далёкие времена. А современная геология – наука ничуть не менее серьёзная, чем физика, и геолог может очень даже хорошо сказать, при каких условиях образовался тот или иной кусок камня. Обнаруженные осадочные породы архейского времени (возрастом 3.8 миллиарда лет) чётко показывают: на Земле тогда был влажный и тёплый климат, причём в это время уже существовала жизнь!

Вот тебе и на...

Итак, данные физики совершенно неожиданно вступили в противоречие с данными геологии и биологии! Получалась самая настоящая детективная история. Если верить физикам, то 4 миллиарда лет назад Солнце светило и грело намного слабее, и наша Земля должна была быть насквозь «промороженной» (со средней температурой минус 50 градусов), почти как современный Марс! А по данным геологов на Земле было вполне себе тепло, на поверхности существовала жидкая вода (а не твёрдый лёд), необходимая для возникновения жизни...

В разгоревшийся спор неожиданно вмешались астрономы (планетологи). Последние данные, полученные с исследовательских автоматических аппаратов, показывают, что 3 миллиарда лет назад океаны из воды (жидкой воды!) существовали всё на том же самом Марсе! Согласитесь, есть от чего ухватиться за голову – в наши дни на Марсе царит лютый мороз (до минус 140 градусов), и жидкой воды там нет ни единой капли. А 3 миллиарда лет назад, когда Солнце было «маленьким и слабеньким»? Марс и вовсе должен был промёрзнуть насквозь! А там вдруг океаны... Чертовщина какая-то...

И как же это объяснить?

Надо отдать должное учёным – они много раз пытались «вывернуться» из этой загадочной истории. Однако «парадокс слабого молодого Солнца» оказался твёрдым орешком...

Объяснение первое: Солнце было холодным, а Земля – горячей!

Первое объяснение, выдвинутое учёными, было таким: Земля в те годы была ещё совсем-совсем молодая, поверхность у неё была залита раскалённой лавой и усыпана вулканами. Однако у этого объяснения есть большой недостаток: в таких условиях вода не смогла бы образовать первичный океан на поверхности нашей планеты! Она бы просто выкипела, как из кастрюльки, которую нечаянно позабыли на газовой плите... Само собой, никакой жизни при таком раскладе возникнуть не могло.

Объяснение второе: у Земли была толстая атмосфера из парниковых газов

Второе объяснение, придуманное учёными, вот какое: 4 миллиарда лет назад у нашей планеты была совсем другая атмосфера – толстая и плотная, из углекислоты, метана и аммиака. Как огромное одеяло, она «сохраняла тепло» и обеспечивала «правильную» температуру. Потом эта атмосфера постепенно сменилась на привычную нам кислородно-азотную, стала тоньше, а Солнце, наоборот, стало светить ярче... Теория интересная – но и она «не без изъяна». Слишком уж маловероятно «случайное» совпадение двух совершенно разных вещей: получается, что нагрев Солнца просто идеально совпал со сменой состава атмосферы на Земле – так, чтобы средняя температура на поверхности оставалась неизменной...

Объяснение третье: Земля была ближе к Солнцу

«А почему мы решили, что Земля 4 миллиарда лет назад была на таком же расстоянии от Солнца, как сейчас?» – подумали учёные. Что ж, возможен и такой вариант – в конце концов, тщательные измерения показывают, что наша Луна когда-то очень давно была намного ближе к Земле, что она «удаляется» от нас, медленно (миллиметры в год) но верно. Может быть, миллиарды лет назад орбита Земли была ближе к Солнцу? Например, там, где сейчас орбита Венеры? Однако и у этой теории есть многочисленные недостатки... А где же тогда был Марс? Там, где сейчас Земля – или ещё ближе к Солнцу? Океан на Марсе тоже как-то надо объяснить...

Объяснение четвёртое: гипотеза Геи

В древней Греции Геей называли богиню земли. Согласно смелой и неожиданной «гипотезе Геи» наша планета – это огромный единый «супер-организм», в котором всё живое (вы тоже!) и неживое образует сложную систему, которая способна саморегулироваться, изменять условия таким образом, чтобы создавать самой себе наиболее благоприятный режим. Жизнь, существовавшая на Земле изначально, сама регулировала (и регулирует до сих пор!) температуру планеты, состав её атмосферы и так далее. Гипотеза очень красивая и интересная, но насколько она правдоподобна? И снова – эта теория только про Землю, а что там с исчезнувшими океанами на Марсе?

Объяснение пятое: Землю и другие планеты разогревало метеоритами!

В первый миллиард лет существования нашей планеты в космосе летало огромное количество «остатков строительного материала», то есть попросту камней самого разного размера – от пылинок до гигантских глыб величиной с целый город и даже больше. Посмотрите на поверхность Луны – да она вся просто усеяна огромными кратерами от столкновений с метеоритами! А при ударе метеорита о поверхность происходит взрыв, выделяется очень много тепла... Короче говоря, метеориты постоянно падали на поверхность молодой Земли и не давали ей остыть... Любопытная теория, но как же в таком аду, где всё постоянно летает и взрывается, смогла возникнуть жизнь? Да и интенсивная «бомбардировка» молодых планет метеоритами, как показывают астрономические наблюдения, окончилась задолго до того момента, как Солнце нагрелось до нужной температуры...

Объяснение шестое: физики ошибаются!

Ещё одно возможное объяснение – несовершенство нашей теории строения звёзд. Возможно ли, что физики ошибаются, и яркость звезды не изменяется с её возрастом? Что наше Солнце 4 миллиарда лет назад было таким же ярким и горячим, как сегодня? Однако физики только разводят руками – дескать, «наши расчёты миллион раз проверены и перепроверены, они подтверждаются тысячами наблюдений звёзд разного возраста в телескопы...».

Короче говоря, учёные продолжают придумывать всё новые и новые теории для объяснения «парадокса молодого слабого Солнца». Теорий много, но все они обладают теми или иными недостатками. А какая из предложенных теорий больше всего нравится вам? Или, возможно, у вас есть своё мнение на этот счёт?

Скачать журнал "Лучик", БЕСПЛАТНО и без регистрации, можно тут.

Это наш канал в "Телеграм": https://t.me/luchik_magazine

А в честь выхода из бана ("Лучик" был справедливо забанен уважаемой Администрацией за то что ЖАДНЫЙ и НЕ ХОЧЕТ ПЛАТИТЬ) мы приготовили для вас нечто особенное...

Ссылку на нашу страницу в "Одноклассниках"!

Вот она: https://ok.ru/zhurnalluc

Теперь вы видели всё.

Показать полностью 2
[моё] Космос Солнце Образование Культура Детская литература Воспитание детей Наука Научпоп Астрофизика Детский журнал Астрономия Исследования Развитие Загадка Парадокс Физика Длиннопост
122
233
luchik.magazine
luchik.magazine
Исследователи космоса

Зодиакальный свет, лестница в небеса и звёздная пыль⁠⁠

1 год назад

Этот рассказ мы начнём… с песни. В списке «Сто величайших рок-песен всех времён» она занимает третье место и первое – в списке «Сто величайших гитарных соло». Это «Лестница в небо» группы «Лед Зеппелин».

Образ лестницы, устремлённой в небо, использовал и драматург Григорий Горин в пьесе «Тот самый Мюнхгаузен». Многие видели фильм, снятый по этой пьесе. Помните финальную сцену? Главный герой поднимается по верёвочной лестнице к месту своей казни – и та вдруг превращается в бесконечную лестницу, устремлённую в небеса...

А можно вспомнить и героев булгаковского романа «Мастер и Маргарита», идущих в небо по световому лучу...

Но откуда же взялся этот чудесный образ? Что это – фантазия художника, выдумка поэта? Вовсе нет! Лестница в небо действительно существует, её можно увидеть, но...

К сожалению, у нас, в России, это сделать очень трудно. Разве что на юге, где-нибудь в Крыму или на черноморском побережье Кавказа, причём вдали от крупных городов – там, где воздух чист и прозрачен, а горизонт не закрыт горами, самый лучший вариант – с борта корабля далеко в море...

Но надёжнее, конечно, отправиться ещё южнее – скажем, в египетскую пустыню. И вот там, вдали от городов, безлунной ночью, ещё задолго до рассвета, мы увидим, как на востоке из-за горизонта медленно поднимается огромный сияющий объект в форме конуса или вытянутого треугольника.

Световая «дорога в небо» (рисунок )

Световая «дорога в небо» (рисунок )

Стоит добавить самую капельку воображения – и вы увидите ту самую настоящую «световую дорогу», «лестницу в небо»!

«А разве это не Млечный Путь?» – спросят те из вас, кто астрономией интересуется, читает книжки и регулярно смотрит видео про науку. Нет, это не Млечный Путь! Положение Млечного Пути в небе неизменно – в нашем северном небе он проходит через созвездия Стрельца, Скорпиона, Орла, Стрелы, Лисички, Лебедя, Кассиопеи, Цефея, Персея, Возничего, Тельца и Близнецов. А вот положение «лестницы в небо» в течение года будет постоянно изменяться – она будет проходить по очереди через созвездия Стрельца, Козерога, Водолея, Рыб... в общем – через знаки Зодиака! Именно поэтому современные астрономы называют это удивительное природное явление «зодиакальным светом».

Зодиакальный свет (фотография)

Зодиакальный свет (фотография)

Зодиакальный свет был отлично известен людям в древности. Ещё в древнеегипетских «Текстах пирамид» упоминается «лестница в небо, созданная богом солнца Ра для фараона». О той же самой «лестнице в небо» часто упоминают папирусы, найденные в гробницах, в том числе знаменитая «Книга мёртвых».

О «руке рассвета» или «дороге в небо» есть упоминания в мифах индейцев майя. Кстати, многие учёные считают, что своей формой пирамиды Древнего Египта и пирамиды индейцев доколумбовой Америки обязаны именно зодиакальному свету!

Пирамида майя. Тоже "лестница в небо"?

Пирамида майя. Тоже "лестница в небо"?

Из Древнего Египта вместе с еврейским народом образ «лестницы в небеса» попал в Палестину, где был навсегда запечатлён в Библии, в Ветхом Завете, в образе «лествицы Иакова»:

«И увидел во сне: вот, лестница стоит на земле, а верх её касается неба; и вот, Ангелы Божии восходят и нисходят по ней...»

Икона «Лествица Иоанна Лествичника». Черти искушают праведников – пытаются сбросить их с лестницы, ведущей к Богу

Икона «Лествица Иоанна Лествичника». Черти искушают праведников – пытаются сбросить их с лестницы, ведущей к Богу

Ещё одно название зодиакального света – «ложный рассвет», «фальшивая заря». Например, в мусульманских хадисах, то есть преданиях о пророке Мухаммеде, его словах и деяниях, часто упоминаются «ложный рассвет» (по-арабски «аль-фаджр аль-каазыб»), который люди путают с «истинным рассветом» (по-арабски «аль-фаджр ас-саадык»).

Одной из главных обязанностей мусульмане считают утреннюю молитву, молитву на рассвете – и Мухаммед предостерегал своих последователей, чтобы они, увидев ночью свет на востоке, сперва удостоверились, что это именно настоящий рассвет, а не ложный (то есть зодиакальный свет, «лестница в небо»). Средневековый персидский поэт Омар Хайям писал в своих стихах:

Когда ложный рассвет пронзает восток
Серым холодным лучом,
Наполни ты чаши гостям до краёв
Красным кровавым вином...

Повторно зодиакальный свет «открыл» и описал в своей книге-энциклопедии «Бэконовская Британия» (по имени английского философа Фрэнсиса Бэкона) английский натуралист, астроном и астролог Джошуа Чилдри в 1660 году:

«В феврале вы увидите в небе чётко различимый луч света, простирающийся до самых Плеяд, и я думаю, что его всегда можно увидеть в такое время года. Но какова природа оного луча, я не могу вообразить и оставлю это для будущих исследований...»

Зодиакальный свет (обсерватория Мауна Кеа, Гавайские острова)

Зодиакальный свет (обсерватория Мауна Кеа, Гавайские острова)

Первыми подробную научную теорию происхождения «лестницы в небо» дали французские астрономы – директор Парижской обсерватории Джованни Кассини и его ученик Никола Фатио де Дюилье. Кассини и Фатио указали, что зодиакальный свет проходит через двенадцать созвездий Зодиака, то есть как бы повторяет годичный путь Солнца, говоря мудрёным языком астрономии, «вытянут вдоль плоскости эклиптики».

Они также верно указали на то, что «треугольников» зодиакального света два – один из них виден поздно вечером, когда гаснет вечерняя заря после захода Солнца, а второй виден очень ранним утром, перед восходом. Всё тот же Кассини отмечал (и совершенно правильно), что яркость зодиакального света может быть различной – иногда он виден очень слабо или даже совершенно не виден («между 1665 и 1681 годами таинственный свет вдоль Зодиака полностью исчезал»), а иногда может быть в несколько раз ярче Млечного Пути... Но какова же природа этого свечения?

Джованни Доменико Кассини (1625–1712)

Джованни Доменико Кассини (1625–1712)

Наконец, астрономы нашли (как им казалось) правильный ответ. В работе Фатио «Письмо господину Кассини касаемо удивительного свечения, время от времени видимого в небесах» учёный подробно изложил свою теорию – зодиакальный свет возникает в результате рассеивания солнечного света внутри гигантского межпланетного пылевого облака («зодиакального облака») – в точности так же, как луч от карманного фонарика или прожектора красиво рассеивается ночью в тумане, в клубах дыма от костра или просто в сильно запылённом воздухе. Если пыли много – луч виден хорошо и чётко, если пыли мало – то виден еле-еле...

Свет автомобильных фар в тумане

Свет автомобильных фар в тумане

Это было важнейшее открытие в астрономии: оказывается, в нашей Солнечной системе существуют не только центральная звезда (Солнце) и вращающиеся вокруг неё большие и малые планеты. В ней есть ещё и колоссальных размеров облако пыли в форме плоской линзы – причём чем ближе к Солнцу, тем гуще становится это облако, само же Солнце находится в его центре. Тогда становится понятным, почему мы видим с Земли зодиакальный свет как два треугольных «крыла», протянутых от Солнца. В дальнейшем (в 1803 году) немецкий путешественник Александр Гумбольдт открыл, что на самом деле два «треугольника» зодиакального света соединены между собой тонкой, еле различимой полоской слабого света – что означало, что наша с вами Земля находится внутри того самого пылевого облака!

Но, как это часто бывает в науке, разгадка одной загадки неожиданно сама по себе превратилась в другую загадку, ещё более сложную и головоломную. Хорошо, пускай зодиакальный свет – это результат рассеивания солнечного света внутри гигантского облака пыли, но тогда откуда же взялась эта пыль?

Ну подумайте сами: откуда может быть пыль в космосе, а? Каково её происхождение? Ни Кассини, ни Фатио не смогли дать внятного объяснения.

Первое объяснение дали немецкий философ Иммануил Кант и французский математик и астроном Пьер Лаплас – когда предположили (первыми в мире!), что наша Солнечная система не «была всегда», а сформировалась миллиарды лет назад из холодного газо-пылевого облака. А зодиакальный свет – это как бы «остатки строительного материала», «космический строительный мусор», оставшийся после формирования Солнца и планет.

Иммануил Кант (1724–1804) и Пьер-Симон Лаплас (1749–1827)

Иммануил Кант (1724–1804) и Пьер-Симон Лаплас (1749–1827)

В XIX веке у астрономов появились новые мощные методы исследований, в частности, спектрометрия. Оказалось, что спектр зодиакального света – это очень сильно ослабленный спектр Солнца, то есть это действительно просто рассеивание солнечного света на крохотных пылинках. Фатио и Кассини были правы! Но... возникли и проблемы, причём ой какие серьёзные. В том же XIX веке было открыто такое явление, как давление света. Да-да, если вы этого не знали, свет обладает силой, он может «давить» на предметы – в точности так же, как это делает струя воздуха или воды! Это давление очень слабое, но для крохотной пылинки в масштабах космоса это штука вполне себе серьёзная, и учитывать её влияние нужно обязательно.

Скопление межзвёздного газа и пыли. Визуализация (работа художника)

Скопление межзвёздного газа и пыли. Визуализация (работа художника)

За работу принялись математики – и выдали результат, который никого не обрадовал. Получалось, что пылевое облако из «строительного мусора», оставшегося от формирования нашей системы миллиарды лет назад, долго просуществовать не сможет! Если пылинка очень маленького размера, сказали математики, тогда световое давление от Солнца рано или поздно «вытолкает» эту пылинку за пределы нашей системы. А если пылинка «большая», тогда световое давление начнёт тормозить её движение по орбите, и в итоге эта пылинка, опускаясь по спирали, упадёт на Солнце и сгорит. Скажем, пылинка из водяного льда поперечником в одну сотую миллиметра, находящаяся где-нибудь в районе орбиты Земли, должна упасть на Солнце и сгореть «всего-то» через семь тысяч лет. Для человека это очень долго, но для космоса – вообще «ни о чём».

Частичка космической пыли под микроскопом

Частичка космической пыли под микроскопом

Пылевое облако Кассини–Фатио оказалось нестабильным, буквально за какой-то десяток тысяч лет оно должно было исчезнуть, рассеяться в пространстве, как не было! Но оно было, оно есть, мы видим его собственными глазами – а значит, в него постоянно поступает свежая пыль. Если зодиакальный свет существует миллиарды лет, он должен был полностью обновиться тысячи раз. И это значило, что учёным надо срочно (!) искать – так откуда же берётся распроклятая пыль в этом облаке?

Тогда некоторые учёные выдвинули «теорию космической катастрофы». Дескать, не так давно (тысяч двадцать лет назад или около того) в нашей Солнечной системе была ещё одна большая планета, похожая на Землю (для этой планеты даже название придумали – Фаэтон). Находилась орбита Фаэтона где-то между орбитами Марса и Юпитера. Но в результате какой-то ужасной катастрофы эта планета взорвалась, разлетелась на мелкие части – и так образовались пояс астероидов плюс огромный пылевой диск зодиакального света.

Пояс астероидов на месте предполагаемой орбиты планеты Фаэтон между орбитами Марса и Юпитера

Пояс астероидов на месте предполагаемой орбиты планеты Фаэтон между орбитами Марса и Юпитера

Красивая теория, правда? Были даже идеи, что планета Фаэтон была обитаема, что она взорвалась в результате использования её обитателями термоядерного оружия, что фаэтонцы летали на Землю... В общем, на толстую фантастическую книжку или фильм хватит.

Но снова вмешались вездесущие математики. Они просто взяли и посчитали – сколько же всего пыли в этой окружающей Солнце и планеты «линзе»? Оказывается, не так уж и много – если собрать всю эту пыль вместе и «слепить» из неё планету, то получится небольшой (диаметром около пятнадцати километров) астероид. Если даже добавить к этому вообще все-все астероиды из пояса, то получится объект с массой примерно в четыре процента от массы нашей Луны. Так что никакой «похожей на Землю планеты Фаэтон» не получается, хоть ты лопни!

Кадры из диафильма «Фаэтон, сын Солнца» (1974 г.)

Кадры из диафильма «Фаэтон, сын Солнца» (1974 г.)

В середине XX века голландский астроном Ян Оорт предположил, что главным источником «звёздной пыли» являются не астероиды, а кометы. Когда комета приближается к Солнцу, она начинает таять – образуется тот самый состоящий из крохотных пылинок длинный «хвост». Но ведь ни одна комета не может таять вечно, рано или поздно она должна исчезнуть, превратиться в пыль, а пыль или будет вытолкнута световым давлением за пределы системы, или упадёт на Солнце и сгорит.

Кометы – один из источников космической пыли

Кометы – один из источников космической пыли

И тогда Оорт выдвинул теорию о том, что где-то немыслимо далеко (примерно один световой год от Земли) существует чудовищных размеров облако ледяных астероидов, окружающее всю нашу систему – источник происхождения всех комет, «облако Оорта», оставшееся от протопланетного облака, существовавшего пять миллиардов лет назад. Примерная общая масса объектов в облаке Ооорта больше чем в пять раз превышает массу нашей Земли, то есть в данном случае на роль «источника космической пыли» облако Оорта вполне годится.

Ян Хендрик Оорт за телескопом

Ян Хендрик Оорт за телескопом

Но все эти гипотезы, все эти теории были чисто «умозрительными», проверить их справедливость не представлялось возможности – тут не поможет ни один телескоп, и летать на такие чудовищные расстояния в космос люди тоже пока не научились. И тут на помощь учёным пришёл... воздушный шар! Вы можете удивиться – дескать, какие космические исследования можно делать с помощью воздушного шарика?! Оказывается, можно.

Помните, мы говорили о том, что наша Земля тоже находится внутри пылевого облака? А это значит, что часть этой пыли должна выпадать на Землю – причём каждый день (по расчётам) на нашу планету выпадает от пяти до трёхсот тонн «космического мусора», представляете? Те же расчёты всё тех же математиков показали – частички космической пыли движутся с разными скоростями, и далеко не все они сразу сгорают в атмосфере Земли. Поэтому, если забраться на очень большую (около тридцати километров) высоту и взять пробу воздуха, она вполне себе может содержать образцы той самой космической пыли!

Строение облака Оорта

Строение облака Оорта

Тщательно проанализировав химический состав собранных образцов космической пыли, учёные пришли к выводу: источник постоянного пополнения зодиакального света не один! Там есть и остатки тех самых долгопериодических комет из облака Оорта, и пылинки, получающиеся при столкновениях каменных и железо-каменных астероидов, и даже пылинки, занесённые в космос с поверхности Марса!

Да-да! Слышали о страшной силы пылевых бурях на Марсе? Гравитация у Марса слабая, атмосфера сильно разрежённая, и тонны пыли могут улетать с поверхности планеты в космос, там путешествовать (тысячи лет!) и в результате даже выпадать на Землю! И наоборот – частицы земной пыли, оказавшиеся на огромной высоте при извержении вулкана (или взрыве водородной бомбы), вполне себе могут пролететь за тысячи лет десятки миллионов километров – и оказаться на поверхности Марса! То есть планеты в нашей системе далеко не так изолированы друг от друга, как казалось людям раньше – между ними есть «пылевая почта», «космическая связь»!

Пылевые бури на Марсе. Вверху – снимок из космоса, внизу – визуализация

Пылевые бури на Марсе. Вверху – снимок из космоса, внизу – визуализация

А самая интересная часть космической пыли – менее одного процента от общей массы – это те самые невероятно древние пылинки, чудом сохранившиеся с тех самых времён газо-пылевой туманности, протопланетного облака, существовавшего пять миллиардов лет назад на месте нашей Солнечной системы...

Изучение звёздной пыли из зодиакального облака – одна из интереснейших отраслей современной астрономии, и кто знает, какие ещё открытия предстоит в ней сделать...

А напоследок – ещё одно очень забавное, почти что анекдотическое совпадение. Мы же начинали наш рассказ о звёздной пыли и зодиакальном свете с рок-музыки, с песни «Лестница в небо» группы «Лед Зеппелин», с гитарного соло, которое исполнял знаменитый гитарист Джимми Пейдж, да?

Так вот. Оказывается, не менее знаменитый рок-гитарист Брайан Мэй из группы «Квин» в 2007 году защитил кандидатскую диссертацию по астрофизике на тему... «Исследование радиальных скоростей в зодиакальном пылевом облаке» (!).

Как будто не дают спокойно спать рок-музыкантам лестница в небо и звёздная пыль!

Автор песни «Лестница в небо» Джимми Пейдж и автор диссертации «Исследование радиальных скоростей в зодиакальном пылевом облаке» Брайан Мэй

Автор песни «Лестница в небо» Джимми Пейдж и автор диссертации «Исследование радиальных скоростей в зодиакальном пылевом облаке» Брайан Мэй

* * *
Эта статья будет опубликована в майском номере журнала "Лучик". Познакомиться с журналом можно здесь: https://www.lychik-school.ru/archive/ Подписаться на журнал можно в почтовом отделении или на сайте podpiska.pochta.ru

Присоединяйтесь к нашему Телеграм-каналу: https://t.me/luchik_magazine

Показать полностью 20
[моё] Космос Астрономия Наука Образование Научпоп Детская литература Детский журнал Исследования Ученые Воспитание детей Рок Музыка Литература Культура Длиннопост Журнал
12
Посты не найдены
О нас
О Пикабу Контакты Реклама Сообщить об ошибке Сообщить о нарушении законодательства Отзывы и предложения Новости Пикабу Мобильное приложение RSS
Информация
Помощь Кодекс Пикабу Команда Пикабу Конфиденциальность Правила соцсети О рекомендациях О компании
Наши проекты
Блоги Работа Промокоды Игры Курсы
Партнёры
Промокоды Биг Гик Промокоды Lamoda Промокоды Мвидео Промокоды Яндекс Маркет Промокоды Пятерочка Промокоды Aroma Butik Промокоды Яндекс Путешествия Промокоды Яндекс Еда Постила Футбол сегодня
На информационном ресурсе Pikabu.ru применяются рекомендательные технологии