Суть эксперимента сводилась к тому, чтобы сварить два куска алюминия на постоянном токе при использовании медного присадочного прутка, а затем проверить надёжность соединения.
Калечить свечи зажигания, отвёртки, аккумуляторы и прочие полезные вещи я не хотел, поэтому воспользовался аппаратом для ручной аргонодуговой сварки.
Далее - видео по шагам с моими коммениариями. Склеивать видео не умею, да и оператор я ещё тот, так что не судите строго)
В итоге 150 ампер оказалось многовато. Когда шов начал явно "уплывать", погасил дугу, перехватил пруток и дальше пошёл без поперечных движений горелкой. Наплавляется медь достаточно быстро, так что я не заметил уменьшения объёма сварочной ванны.
Для тех, кто не знаком со сваркой алюминия. Техника у каждого своя, но я обычно варю "стежками", поднося к краю сварочной ванны поочерёдно то электрод, то присадок. Из-за слишком большого тока и малой скорости, алюминий начал стекать вниз, из-за чего и образовались т.н. подрезы.
Далее фото готового шва вблизи:
"Ой порнухааа..." - первое впечатление
Угол - не из-за поводки. Причина его появления - на следующем видео.
К стати, ведёт алюминиево-медный шов гораздо меньше, чем просто алюминиевый.
Почему я постоянно упоминаю род тока (постоянный)? Ну, хотя бы потому, что обычно алюминий варят на переменном. А ещё у автора оригинального видео был аккумулятор от шуруповёрта, который также выдаёт постоянный ток.
Когда нога "провалилась", я подумал было, что миф разрушен и дальше излом пойдёт по границе раздела материалов. Отчасти я оказался прав: в первой половине шва медь не перемешалась с алюминием, и именно там пошла трещина. Но вот вокруг второй половины алюминий погнулся, и я пошёл за болгаркой (УГЛОШЛИФОВАЛЬНОЙ МАШИНКОЙ для душнил))
И да. Я позволяю себе называть его "люминём")
Зачищенный срез при хорошем свете. Явно заметна граница раздела между материалами.
Резюме: поскольку Пакистан граничит с Индией, возможно, на его жителей распространяется влияние индийского кинематографа, отчего на них перестают работать законы физики. А магия, сотворённая пакистанскими кудесниками и выложенная на Ютуб, автоматически простирается на весь мир)
И небольшой пост скриптум
Вот такой он, мой первый пост на Пикабу в качестве автора. На энциклопедичность знаний не претендую. Читайте книжки!
Человек постоянно находится под воздействием электромагнитного излучения из-за гаджетов, бытовых приборов, терминалов оплаты в магазине, сотовых вышек, радио в машине и т.д. Какое излучение представляет для нас наибольшую опасность? Облучает ли нас микроволновка? Зачем алюминиевая пластина под чехлом для телефона? И чем может навредить обычный свет от экрана ноутбука? Рассказывает Эргаш Нуруллаев, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры прикладной физики Пермского Политеха.
Все волны разделяют на ионизирующие и неионизирующие. Под ионизирующим понимают такое излучение, которое способно отделять электроны от атомов веществ или живых организмов, что сопровождается образованием ионов — электрически заряженных частиц. На это способны радиационное излучение, например, гамма-лучи, которые в медицине применяют для лечения онкологических заболеваний, а на АЭС — для получения энергии, рентгеновские лучи и ультрафиолет, который испускает Солнце. В обычной жизни человек подвергается воздействию только УФ-лучей, при этом самые опасные из них рассеиваются в атмосфере, превращая кислород в озон. Эффектом от частого нахождения под солнечными лучами будет фотостарение: ультрафиолет разрушает коллаген и эластин — «строительные» элементы нашей кожи.
— Все приборы и устройства вокруг нас — мобильные телефоны, ноутбуки, беспроводные наушники и смарт-часы с Bluetooth, Wi-Fi-роутеры, электрические зубные щетки, микроволновые печи, холодильники и т.д. — излучают неионизирующие электромагнитные волны. Прежде всего, речь идет о сверхвысокочастотном излучении (СВЧ-излучение или микроволновое излучение), которое имеет диапазон частот от 300 МГц до 300 ГГц, а длину волны — от 1 м до 1 мм, — рассказывает ученый-физик Пермского Политеха.
Стоит ли бояться микроволновок?
Опасность СВЧ-лучей кроется в их способности передавать тепловую энергию: нагретые молекулы начинают колебаться интенсивнее, что приводит к их разрыву и разрушению вещества. Самым сильным источником такого излучения у нас дома являются микроволновая печь, еда в ней разогревается благодаря воздействию сверхвысокочастотных лучей. Но бояться работающей микроволновки все же не стоит: современные модели со всех сторон обшиты материалом, блокирующим вредное излучение. Даже стекло на дверце покрывают специальным металлическим напылением. При такой защите СВЧ-лучи все равно попадают за пределы микроволновой печи, но в тех дозах, которые не обожгут человека. Специалисты при работе микроволновки рекомендуют сохранять дистанцию в 1 метр.
— Если бы защитный экран в микроволновой печи «запирал» излучение внутри нее полностью, извне также нельзя было бы воздействовать на содержимое микроволновки. Существует тест с мобильным телефоном: устройство нужно поместить в неработающую печь и позвонить на него. Ранее считалось, что если телефон зазвонил, то устройство некачественное и пропускает СВЧ-лучи. Но поскольку экран в микроволновке все же пропускает излучение, этот тест может быть не корректен, — объясняет Эргаш Нуруллаев.
Кстати, страх перед микроволновой печью возник из-за мифа о том, что она излучает радиацию. Сейчас мы знаем, что это не так: в ее механизме не используются радиоактивные вещества.
Что излучают мобильные телефоны?
От смартфонов исходит комплекс излучений, в который входят микро- и радиоволны, инфракрасное (тепловое) излучение, а также малые порции низкочастотных волн в диапазоне от 2 до 15 Гц. Последние — самые небезопасные, поскольку по частоте совпадают с колебаниями молекул головного мозга, из-за чего при приближении телефона к уху происходит резонансное поглощение лучей и частицы мозга начинают разрушаться. Микроволновое излучение, как в случае с микроволновкой и едой, нагревает молекулы нашего организма, что также может привести к патологии.
— Самое сильное излучение телефон испускает во время звонка, когда передает сигнал от вышки сотовой связи. Разовая доза такого облучения вреда не принесет — она слишком мала. Однако это воздействие имеет накопительный эффект. И негативные последствия от беспрерывного использования мобильных устройств могут настигнуть через 40-50 лет в виде заболеваний иммунной системы, психических отклонений, заболеваний раком, — отмечает ученый-физик ПНИПУ.
Особенно восприимчивы к микроволновому излучению маленькие дети, у которых еще не сросся родничок, — мягкий участок между черепными костями. К тому же головной мозг ребенка содержит больше жидкости, чем жира. В таком случае ткани будут лучше поглощать электромагнитные лучи.
Как можно защититься от сверхвысокочастотного излучения? Одним из вариантов будет положить в чехол от телефона алюминиевую пластинку, которая оградит вас от лишнего излучения, когда телефон лежит в кармане и не используется. А во время звонка устройство лучше держать на расстоянии от головы и по возможности сократить время разговора. На время сна специалисты рекомендуют держать телефон минимум в полуметре от головы, ни в коем случае не класть его под подушку или на кровать рядом с собой.
Почему вредно читать в транспорте?
Персональные компьютеры — незаменимый инструмент для работы, и ограничить исходящее от него излучение алюминиевой пластинкой не получится. За последние 10-15 лет количество микроволнового излучения от них уменьшилось. Тем не менее дополнительным источником излучения является Wi-Fi-роутер, заменить который можно менее удобным интернет-кабелем.
Не стоит забывать, что экран ноутбука (как и смартфона) излучает свет. Разрушить структуру молекул в нашем организме или вызвать ожог он не может, но способен испортить зрение сильной пульсацией. Человек зрительно различает частоты в диапазоне от 35 до 60 Гц. Показатель выше 400 Гц не имеет влияния на организм человека, поскольку на таких частотах просто не воспринимаются сетчаткой глаза. Но значения ниже этого будут утомлять глаза, что в последствие приведет к снижению остроты зрения.
— Даже если ваше устройство, смартфон или ноутбук, имеют комфортный показатель пульсации, вибрация, возникающая из-за движения транспорта, создает колебания, которые мешают глазу сфокусироваться на тексте или изображении. Это перетруждает зрение, — добавляет Эргаш Нуруллаев.
Где разместить гаджеты, чтобы снизить риски от излучения?
Мобильный телефон на время сна специалисты рекомендуют держать минимум в полуметре от головы, ни в коем случае не класть его под подушку или на кровать рядом с собой. Лучше всего, если любые гаджеты будут удалены от кровати на 2-3 метра. Роутер для Wi-Fi можно разместить в нежилой зоне, например, коридоре, подальше от спального или рабочего места.
Следует понимать, что излучение — это распространяющееся в пространстве изменение состояния электромагнитного поля. Закон обратных квадратов говорит, что воздействие этого поля уменьшается пропорционально расстоянию то источника излучения, взятого в квадрат. То есть если разместить Wi-Fi-роутер или умную колонку в два раза дальше, то мощность излучения от них уменьшится в 4 раза.
Приборы с электромагнитным излучением окружают нас постоянно. Их длительное воздействие продолжают исследовать, при этом в России такие товары проходят обязательную проверку на допустимый уровень излучения.
Видна последовательность и примерные размеры, которые обычно описывают цифрами. Но это далеко не так. Вопрос с расстояниями и реальными размерами. Как их осознать и с чем сравнить?
Такая картина уже ближе:
Но с расстояниями пока не очень.
Для поиска решения, мы применим астрофизику, географию, калькулятор и пытливость ума.
Уменьшаем нашу солнечную систему в 10 000 000 раз и получаем расстояние и размеры, которые можно осознать, перенеся их на плоскость в один ряд. И конечно, с учетом масштаба, плоскостью будет поверхность земли, а ряд из планет мы выстроим от Москвы до Санкт-Петербурга по бесплатной трассе.
По бесплатной, потому что нам нужны ориентиры в виде населенных пунктов, автозаправочных станций, поворотов, съездов, магазинов и прочих объектов, к которым можно привязаться.
Первым объектом у нас конечно же будет солнце, уменьшенное в масштабе в 10 000 000 раз. С учетом привязки к Ленинградскому шоссе, отправной точкой у нас будет пересечение с МКАД и развязкой на нём.
Нанимаем 150 самых мощных автокранов, всем участникам раздаем солнечные очки, крем для загара, огнеупорные перчатки и размещаем солнце в центре этой самой развязки. Оставляем несколько метров для проезда автомобилей и получаем такую картину:
Солнце на месте, всем проезжающим о-очень тепло и светло. Обнуляем данные суточного пробега на своём авто и едем в сторону города Санкт-Петербурга. Далее, в момент когда данные суточного пробега покажут 5,8 километра, останавливаемся в начале деревни Новодмитровка, рядом со вторым столбом, на котором висит знак «Осторожно, дети!». Снова надеваем перчатки и солнечные очки, потому что Меркурий с солнечной стороны +480 градусов, с теневой -180 градусов, и то и другое без тренировки неприятно))). Достаём из багажника Меркурий, который в данный момент всего 48 сантиметров в диаметре и крепим его на тот самый столб, нагретой стороной к солнцу:
Столб начинает покрываться инеем, визуализация на высоте и мы едем дальше. Отъезжаем ещё на 5 километров и достигнув данных суточного пробега равного 10,8 км, останавливаемся у супермаркета «Пятерочка», в квартале Кирилловка, микрорайона Подрезково. Надеваем термоперчатки, потому что средняя температура на Венере +480, достаем шар диаметром 1,2 метра и кладем его рядом с отбойником, чтобы не укатился:
Мы увеличили посещаемость супермаркету и едем дальше, до момента показаний суточного пробега равного 15-и км. Останавливаемся в деревне Елино, городского округа Химки, перед АЗС Татнефть, на треугольнике безопасности. Открываем багажник и достаем мини-версию планеты Земля, которая в диаметре 1,27 метра. Устанавливаем её на треугольнике безопасности, держим её минуту без движения пока она не примёрзнет южным полюсом к асфальту, отпускаем и привет))):
После этого, дабы не злить вселенную, достаем из багажника Луну диаметром 34 сантиметра и кладём её на расстоянии 38,5 метра от Земли, около стеллы АЗС и выглядеть это будет примерно так:
Вытираем руки от серого песка, солёной воды и трогаемся дальше, пока не достигнем показаний 22,8 км и останавливаемся около наземного пешеходного перехода через Ленинградское шоссе, в районе деревни Чашниково, городского округа Солнечногорск. Открываем багажник, надеваем перчатки, потому что на марсе от -163 до +20 градусов и к нему легко примёрзнуть. Достаем шар диаметром 66 см и кладем на обочину, так как с местом размещения марса там не очень разгуляешься:
Нам пора и мы наматываем километры до новых показаний на датчике суточного пробега в 77,9 км. И уже из дали, с правой стороны от дороги, замечаем шар диаметром 14,4 метра (примерно как высота пятиэтажного дома). Мы заказали спец-доставку космических объектов, так как Юпитер тяжеловат, да и руками его лучше не трогать. На две трети он состоит из водорода, гелия, аммиака и кучи всяких неизученных особенностей, позволяющих ему называться газовым гигантом. Это значит, что твёрдое у него только ядро. Температура на его поверхности -145 и перчатки тут не помогут. С учётом его размера и нашего турне, чтобы дотронуться до ядра - придётся нырять на глубину примерно 5 метров и едва ли это отличная идея))). Его разместили над болотистым местом и немного прижали к деревьям для сравнения:
Впереди очередное расстояние, задача докрутить наш счетчик до 150 км и остановиться у поворота на деревню Кривцово, Калининского муниципального округа, Тверской области. На треугольнике безопасности, расположился Сатурн и его кольца. Высота нашего макета 12 метров и для сравнения - это высота четырехэтажного дома. Ветер на поверхности планеты достигает 1800 км/ч (с такой скоростью, мы преодолеем расстояние от Москвы до Санкт-Петербурга за 20 минут). У него есть метановые моря и озёра, как и Юпитер - он является газовым гигантом. В реальную величину, его кольца состоят из кусков водяного льда, размером от сантиметра до десятков метров и примесей пыли:
Проезжаем мимо, чтобы не на рушить систему колец и докручиваем наш счётчик за пару часов до 309-го километра. Въезжаем в Бологовский район, село Хотилово, Тверской области, проезжаем 300 метров и останавливаемся у небольшого водоёма, справа от дороги. Дополнительный ориентир - АЗС «Радуга» через 100 метров с левой стороны. Перед нами, голубой шар высотой 5,13 метра. Это уран:
Температура на этой планете - 224, на поверхности встречаются облака из аммиака, водорода и льда. Недра состоят в основном из того же льда и горных пород. Благодаря составу и размеру, он считается ледяным гигантом. Водоем скоро начнет замерзать и мы хлопаем дверями автомобиля.
Нам нужно добраться до Бронницкого сельского поселения Новгородского района и остановиться у места пересечения с рекой Крупица. Для этого нам нужно ещё пару часов мчать в сторону Питера и на 478-м километре нашего счётчика учета суточного пробега, мы останавливаемся. Перед нами Нептун:
Высота макета 4,95 метра. Скорость ветра на его поверхности достигает 600 м/с, с такой скоростью от Москвы до Питера мы могли бы добраться за 19 минут. Нептун и Уран очень похожи, Нептун тоже является ледяным гигантом. Но у него есть отличительная особенность, температура его ядра достигает температуры + 5000-7000, то есть, как на поверхности Солнца.
Пока земля делала 165 оборотов вокруг Солнца, Нептун справился с этой задачей немного скромнее и сделал вокруг солнца всего один оборот. Это значит, что год на Нептуне длится 165 Земных лет.
24 августа 2006 года, международный астрономический союз лишил Плутон статуса планеты. Причиной стал его размер, сравнимый с рядом астероидов и необычная орбита, отличающаяся от остальных планет. Но мы не можем его исключить из нашей миссии, потому что нам никто этого не простит.
Заводим автомобиль, давим на газ и крутим наш счетчик до 651 километра. Мы в посёлке Шушары, Пушкинского района, г. Санкт-Петербург. Останавливаем автомобиль у закрытого блоками поворота на коттеджный поселок «Новая Ижора» и достаем из рюкзака Плутон. Его размер всего 23 сантиметра (меньше футбольного мяча). Внутри его каменное ядро, покрытое толстым слоем льда с разными примесями и всё это при температуре -230 градусов. С 1776 года, он сделал всего один оборот вокруг солнца, пока на Земле шли 248 лет. Если вы смотрите на него в телескоп - знайте, вы видите его таким, каким он был 5 часов, 20 минут и 33 секунды назад. Чтобы он не потерялся, мы положим его на блок:
На этом малыше мы заканчиваем своё путешествие и уточняем:
В нашей затее, правильное расстояние от МКАД до Плутона - 592 км по прямой, но...., дорога виляет и расстояние всего пути по бесплатной дороге, увеличивается до 651 километра, сохраняя при этом правильное положение объектов относительно друг друга.
Описание физических данных планет, относятся к характеристикам при условии их реальной величины. Так же, макеты планет на изображениях в этой статье, не передают реальный вид описываемых нами объектов, а имеют лишь цель визуализации размера.
В интернете популярна следующая история: якобы самка этих муравьёв, слишком огромная, чтобы двигаться самостоятельно, и заключённая в короб из прочнейшего вещества, в случае опасности может буквально телепортировать себя и своих соплеменников в безопасное место. И якобы такая её способность даже подтверждена экспериментально. Мы решили проверить, что известно науке о такой поразительной способности муравьёв атта.
Спойлер для ЛЛ:неправда
О телепортирующихся муравьях пишут блогеры, пользователи литературных сервисов, развлекательных сайтов, подробные статьи посвящают атта сайты с подборками интересных фактов. Значительная часть публикаций, как подтверждающих способность муравьёв к телепортации, так и опровергающих её, ссылается на статью под названием «Американские муравьи атта, которые умеют телепортироваться», опубликованную в журнале GeoFocus в ноябрьском выпуске 2005 года. Сам журнал недоступен онлайн, но пользователи пересказывают текст статьи, в которой говорится, что гигантская матка этих муравьёв якобы живёт в особом бетонном коконе, из которого она не может выбраться, а учёные будто бы зафиксировали необъяснимое исчезновение помеченной краской матки из кокона и её появление в другом подобном коконе, находящемся на расстоянии.
Муравьи атта, также известные как муравьи-листорезы, — род муравьёв, включающий в себя 39 видов и обитающий преимущественно в тропиках Нового Света. Атта срезают 12–17% всей листвы тропических лесов. С одной стороны, это наносит значительный урон пастбищам, с другой — стимулирует рост новых побегов у растений. Муравьи атта — одни из немногих животных, ведущих сельскохозяйственную деятельность. Часть срезанных растений они уносят под землю, где подкармливают ими грибы Basidiomycota, которые, в свою очередь, становятся основной пищей для личинок муравьёв и дополнительной — для взрослых особей. Взрослым особям характерно деление на касты: рабочие (в том числе садоводы), солдаты, охранники, королевы. Королева откладывает поразительное количество яиц: примерно 20 в минуту, то есть 28 800 в сутки, или больше 10,5 млн в год. Рабочие, солдаты и охранники при этом стерильны.
Раз в год в зрелой колонии появляются крылатые самцы и самки, способные к репродукции. Самки помещают частичку гриба в инфрабуккальный карман — специальную полость под пищеводом, затем взрослые особи вылетают из материнской колонии. Каждую самку оплодотворяет до десяти самцов. Это позволяет, во-первых, увеличить генетическое разнообразие внутри будущей колонии, а во-вторых, обеспечивает самку достаточным количеством спермы на всю жизнь. После спаривания самцы умирают, а самки начинают создавать новую колонию — выкапывают гнездовую камеру в почве и выплёвывают грибок из инфрабуккального кармана. Крылья постепенно атрофируются, снабжая самку питательными веществами. Первыми яйцами самка кормит гриб, а часть съедает сама. Также гриб получает питание из её фекальной жидкости. После того как гриб начинает расти, часть яиц получают шанс на развитие. Получившиеся личинки самка также кормит яйцами. Когда первое потомство взрослеет, оно берёт на себя обязанности по уходу за грибом и за самкой. Стерильные рабочие могут откладывать трофические яйца — они также идут на корм королеве, грибу и личинкам. Колония становится стабильной, а самка до конца своей жизни выполняет роль машины по откладыванию яиц.
Хотя зрелая самка достигает 20 мм в длину, а рабочие особи — всего 4 мм, вряд ли такое соотношение можно назвать чудовищным размером, который упоминается в вирусной истории. Более того, никакой сверхпрочной камеры («настолько прочной, что разрушить её можно только тяжёлым ломом») у атта также не существует. Все туннели и камеры вырыты в земле, максимум, что используется для создания прочной структуры в первую очередь вентиляционных шахт, — это глина и песок. Не совпадает с реальностью и такое описание из вирусной истории: «Эти камеры достигают величины кокосового ореха» и «Это большое насекомое занимает всю камеру». Длина среднего кокоса — 35–40 см, а королевы — всего 2 см. В 2013 году учёные из Мэрилендского центра систематической энтомологии изучили структуру четырёх колоний атта. Камеры, в которых находились королевы, оказались довольно скромными по размеру — не больше 10 см, к тому же, помимо самки, в них ещё находился гриб, рабочие и подрастающие крылатые самцы и самки. Никаких материалов, похожих по прочности на цемент, учёные не обнаружили. Вместе с тем, описывая свои действия, они, напротив, подчёркивали, насколько это была кропотливая работа, так как любое неосторожное движение повлекло бы разрушение камер и туннелей.
Ни в каких научных базах публикаций (PubMed, Google Scholar), а также в крупнейших научных журналах (Nature, Science) нет упоминаний о телепортации у муравьёв атта. Однако по ключевым словам можно выяснить, что о телепортации атта сообщил в 1938 году британский натуралист Айвен Сандерсон. Получивший степень бакалавра зоологии, а затем и магистра ботаники и геологии, Сандерсон увлёкся криптозоологией — псевдонаукой, исследующей неизвестных науке животных. Сами криптозоологи считают его отцом этого направления и утверждают, что именно Сандерсон — автор названия. В его книге «Твари» как раз рассказывается вся история с телепортацией, которая и легла в основу вирусного поста. Там фигурируют такие детали, как «камера величиной с кокосовый орех», «прочная камера, которую можно разрушить только с помощью лома», «гигантская матка, занимающая всю камеру», а также все детали с окрашиванием королевы, закрытием камеры и обнаружением такой же помеченной матки на расстоянии от разрушенной камеры. Помимо телепортации, Сандерсон в этой же главе пишет и о телепатии:
«Есть несколько гипотез. Одна из них сводится к электромагнитным сигналам — но имейте в виду, русские, похоже, доказали, что телепатические сигналы человека не попадают в электромагнитный спектр. Они поместили восприимчивых к гипнозу субъектов в специальные приспособления, которые были экранированы от электромагнитных волн, и обнаружили, что телепатическая связь не прерывается».
Помимо муравьёв атта Сандерсон описывает встречи с марикокси (обезьянолюдьми), туниджуком (эскимосским снежным человеком), летающими тарелками, самостоятельно летающими камнями и лох-несским чудовищем. Причём Сандерсон искренне верил во всё, что описывал. В эпилоге он отмечает:
«"Вещи", о которых я вам рассказал, существуют, но они ни в одну из известных категорий "вещей" совершенно не вписываются! Все они реальные, физические, конкретные и действительно существующие штуки, которые можно взвесить, или измерить, или сделать и то и другое тем или иным научным способом».
Достоверно узнать, что же именно видел Сандерсон в случае с муравьями атта, невозможно, так как он не указывает имён тех, кто был с ним в экспедиции, год экспедиции, точного места наблюдения и даже конкретного вида атта (а их известно 39). Однако точно можно сказать, что описанное по многим признакам не совпадает с тем, как в реальности функционирует колония атта.
Таким образом, широко растиражированная история о том, что муравьи атта могут телепортироваться, — не более чем пересказ истории криптозоолога середины прошлого века. В своём рассказе Сандерсон допускает множество фактологических ошибок в описании жизни муравьиной колонии, а также не указывает ни вид, за которым он с помощниками наблюдал, ни место, где проводил свои наблюдения. Выяснить, что он делал и видел на самом деле, невозможно, однако никто, кроме него, никакой телепортации у атта не отмечал.
Суперкомпьютер «Сергей Годунов» представили в Институте математики имени С.Л. Соболева СО РАН
26 февраля 2024 г.
В Институте математики имени С.Л. Соболева Сибирского отделения Российской академии наук (ИМ СО РАН) состоялось официальное открытие нового суперкомпьютера «Сергей Годунов», получившего свое название в память об известном советском и российском математике с мировым именем Сергее Константиновиче Годунове. Официальная церемония прошла с участием академика-секретаря отделения математических наук РАН Валерия Васильевича Козлова и заместителя губернатора Новосибирской области по науке Ирины Викторовны Мануйловой. Это событие было приурочено к началу работы международной конференции «Динамика в Сибири», которая пройдет с 26 февраля по 2 марта 2024 года в ИМ СО РАН и организована совместно с Международным математическим центром в Новосибирском Академгородке.
Монтаж и тестирование новой суперкомпьютерной системы завершены специалистами группы компаний РСК в конце ноября прошлого года. Этот проект был выполнен в кратчайшие сроки – монтажные и пуско-наладочные работы были произведены за 3,5 недели. Его реализация стала возможной благодаря получению ИМ СО РАН гранта в рамках федерального проекта «Развитие инфраструктуры для научных исследований и подготовки кадров» национального проекта «Наука и университеты», направленного на обновление приборной базы ведущих организаций.
"В этом году мы получили средства гранта, — более 40 млн. рублей на обновление приборной базы. За счет этих денег мы планируем увеличить мощность суперкомпьютера. На первом этапе создана инфраструктура: установлены стойки для вычислительных узлов, проведено водяное охлаждение. В ближайшее время увеличим мощность "Сергея Годунова" до 120,4 Тфлопс. В настоящее время все вычислительные узлы суперкомпьютера уже используются для решения задач, и после установки дополнительных мощностей они также будут задействованы незамедлительно. Это только подтверждает актуальность суперкомпьютера в Институте математики и его необходимость для развития науки и технологий в стране",
— отметил и.о. директора Института математики им. С.Л. Соболева СО РАН Андрей Миронов.
С помощью суперкомпьютера проводятся вычисления по критически важным проблемам и задачам, стоящим перед РФ, среди которых:
Суперкомпьютер «Сергей Годунов» является основой прикладных разработок в Академгородке и Научного совета Отделения математических наук РАН по математическому моделированию распространения эпидемий с учетом социальных, экономических и экологических процессов.
Новый отечественный суперкомпьютер создан на базе высокоплотной и энергоэффективной платформы «РСК Торнадо» с жидкостным охлаждением. Высокопроизводительная система ИМ СО РАН построена на базе вычислительных узлов, каждый из которых оснащен двумя процессорами Intel Xeon Scalable 3-го поколения (38 ядер и базовая частота 2,4 ГГц в каждом). Общая производительность кластера на данный момент составляет 54,4 Терафлопс (триллионов операций в секунду). Разработчиками РСК предусмотрена возможность дальнейшего расширения суперкомпьютера «Сергей Годунов». В этом году, на средства гранта, направленного на обновление приборной базы ведущих организаций в рамках федерального проекта «Развитие инфраструктуры для научных исследований и подготовки кадров» национального проекта «Наука и университеты», будет проведена плановая модернизация, в результате которой пиковая производительность этой вычислительной системы вырастет более чем в два раза и достигнет 120,4 Тфлопс (триллионов операций в секунду)
Сергей Константинович Годунов – советский и российский математик с мировым именем, академик Российской академии наук. Работал в Институте математики имени С.Л. Соболева с 1980 года, с 1981 по 1983 годы был заместителем директора, а с 1983 по 1986 годы исполнял обязанности директора ИМ СО АН СССР, сменив руководителя института Сергея Львовича Соболева. Лауреат Ленинской премии (1959), премии имени А.Н. Крылова АН СССР (1972), премии имени М.А. Лаврентьева РАН (1993), премии Фонда имени М.А. Лаврентьева (2005). Награждён орденами Трудового Красного Знамени (1956, 1975), «Знак Почёта» (1954, 1981). В 2022 году за выдающиеся результаты в области вычислительной математики С.К. Годунову присуждена Золотая медаль имени Леонарда Эйлера. Сергей Константинович – основоположник ряда новых научных направлений. Разработал эффективную разностную схему для решения уравнений газовой динамики — «схему Годунова», в основе которой — решение задачи о распаде произвольного разрыва. Схема Годунова и ее модификации активно используются при решении задач аэрогидродинамики. Вместе со своими учениками получил результаты по общей теории разностных схем и разработал алгоритмы с гарантированной точностью решения задач вычислительной линейной алгебры. Сергей Константинович скончался 15 июля 2023 года на 94-м году жизни.
Многие объясняют необходимость носить шапку в холодное время года тем, что большинство тепла уходит именно через голову. Мы решили проверить, подтверждается ли такое опасение научными данными.
Теплообмен — это физический процесс передачи тепловой энергии от более горячего тела к менее горячему. Если говорить о живых организмах, их способность поддерживать свою температуру тела даже при отличающейся температуре внешней среды называется терморегуляцией. Центр терморегуляции находится в гипоталамусе. Этот отдел мозга управляет самыми важными для терморегуляции органами — надпочечниками и щитовидной железой. Те, в свою очередь, вырабатывают гормоны, ускоряющие обмен веществ, и таким образом усиливается теплообразование.
В целом теплообмен человека зависит от ряда факторов — физических (форма и размер тела) и физиологических (кровоток, потоотделение, оволосение). Разберёмся с каждым из них.
Тепло быстрее теряют большие по площади поверхности. С плоской, но большой поверхности тепло уходит значительно быстрее, чем с объёмной, например сферической. Так как голова имеет шарообразную форму (фигуры с наименьшим соотношением площади поверхности к объёму), теплообмен будет не таким интенсивным, как в случае с более плоскими частями человеческого тела, например кистями или ступнями.
Кровоснабжение головы, действительно, крайне активное, поэтому даже небольшая травма в этой области влечёт за собой значительное кровотечение. Однако сосуды головы и лица не очень выраженно реагируют на повышение и понижение температуры. В 1993 году канадские учёные с помощью допплерографии изучали, как изменяется кровоток в этих сосудах при гипо- и гипертермии. При охлаждении, которого достигали, помещая испытуемых в воду температурой +21,5 °C, кровоток лица и головы у добровольцев почти не изменялся, а вот в воде температурой +35 °C скорость кровотока увеличилась значительно — в три-девять раз. С точки зрения изменения скорости кровотока в зависимости от температуры ступни и кисти оказались самыми быстро реагирующими, соответственно, быстро нагревающимися и быстро остывающими.
Следующий параметр — потоотделение. С помощью испарения пота с кожи организм охлаждается. Больше всего протоков потовых желёз расположено на внутренней стороне кистей, но при повышении температуры больше всего пота вырабатывается на лбу. Однако из-за небольшой площади лба (на остальных частях головы потовых желёз значительно меньше) испарение пота с головы составляет всего 10% от общего количества.
Наконец, волосы достаточно эффективно удерживают тепло, так как изолируют поверхность головы от теплообмена. Конечно, не все головы покрыты волосами и не любая причёска эффективно защищает от холода — так, густые и кудрявые волосы, создающие больший объём, сохранят тепло головы куда эффективнее, чем коротко подстриженные и прямые. Точных данных о количестве людей без волос на голове в мире нет, так как медицинские и статистические ресурсы заинтересованы только в подсчёте тех, кто лишился волос из-за генетических, возрастных и прочих факторов и не учитывают тех, кто просто предпочитает такую причёску. Однако известно, что именно с облысением сталкивается почти 43% мужского населения Чехии и Испании, 41% Германии и 39% США.
Таким образом, по сумме физических и физиологических параметров голова должна быть одним из тех мест человеческого тела, которое наименее подвержено потерям тепла. Рэйчел Вриман и Аарон Кэрролл из Службы здравоохранения Университета Индианы в Индианаполисе разобрались, откуда пошёл миф о наибольшей потере тепла через голову. В 1950-е годы американские военные проводили эксперименты по выживанию в арктических условиях. Солдаты-добровольцы носили специальные арктические костюмы, однако шапок им почему-то не выдали. Голова охлаждалась сильнее всего, вследствие чего экспериментаторы и сделали такой вывод. Более того, результаты их исследований попали и в руководство по выживанию Армии США 1970 года в раздел «Выживание в холодную погоду»: «Всегда держите голову покрытой. От 40% до 45% тепла теряется через незащищённую голову, ещё больше — через незащищённую шею, запястья и лодыжки». Вриман и Кэролл комментируют этот миф: «На самом деле покрытие одной части тела имеет такой же эффект, как и покрытие любой другой. Если бы эксперимент был проведён с людьми, одетыми только в плавки, они бы потеряли не более 10% тепла тела через головы».
Число 10% подтверждается и научными экспериментами. Тея Преториус из Манитобского университета в Канаде погружала добровольцев в холодную воду (+17 °C). Они были или полностью одеты в водонепроницаемый костюм и погружались с головой, или носили аналогичный костюм, но с открытой головой, и тогда их погружали так, чтобы голова оставалась на поверхности. Надо отметить, что все из них отличались не только выносливостью, но и хорошей шевелюрой. Лысых в эксперименте не было. Выяснилось, что те, кто погрузился под воду в водонепроницаемом костюме, потеряли в два раза меньше тепла, чем те, кто в таких же костюмах без головы держался на поверхности. Вместе с тем на голову пришлась небольшая теплопотеря — всего 7–10% от общего количества. Эти данные хорошо согласуются с тем, что площадь головы составляет примерно 9% от площади всего тела.
Таким образом, миф о том, что наибольшая теплопотеря происходит через непокрытую голову, родился из-за не вполне корректных экспериментов американских военных. В основном каждая часть тела теряет тепло пропорционально своей площади. Ступни и кисти подвержены сильной теплопотере чуть больше — из-за особенностей строения и кровообращения. На голову же приходится примерно 10% от всей теплопотери организма. Вместе с тем это отнюдь не повод ходить в сильные морозы без шапки, но в тёплой обуви и шерстяных варежках, рассчитывая, что теплопотерей в 10% можно и пренебречь.
Привет, «Лучик»! Недавно я ходила в планетарий, и там мне рассказали о планете полностью покрытой льдом. После этого я не могу понять почему нельзя привезти на эту планету сильный обогреватель? Ведь лёд превратится в воду, а в ней образуется жизнь... Полина П.
Привет, Полина! Спасибо за интересный вопрос! И для начала – встречный вопрос: а нравятся ли тебе в школе уроки математики? Потому что ответить на твой вопрос без математики не получится!
Европа, покрытый льдом спутник Юпитера
Многие дети математику не любят, даже боятся. И как только видят где-нибудь формулы, тут же пугаются и «читать дальше» совершенно не хотят. Потому что «скучно», «непонятно» и даже «страшно». Что намного хуже – откроем секрет, точно также себя ведут многие взрослые! Математики они не любят, формул и чисел боятся, как огня! Это грустно – и очень плохо.
Плохо вовсе не потому, что за неправильно решённую задачу или пример поставят двойку! Дело в том, что математика – единственный верный способ «предсказывать» события, «предвидеть результат». Именно поэтому в древние времена математику считали разделом магии, то есть волшебством. Скажем, читаем в новостях: в каком-то городе решили построить для детей стадион. Хорошее дело, правда? Началось строительство. А потом... как-то само собой закончилось «где-то посредине». И остался стадион стоять «недостройкой», «заброшкой». И ребята остались без нового стадиона. Почему? А потому что те самые не любящие формулы и цифры взрослые посчитали – на стадион надо (допустим) десять миллионов рублей. А когда строительство уже началось, вдруг выяснилось – посчитали неправильно, и нужно не десять миллионов, а сто! И где их взять? Скандалы в газетах, разбирательства в суде...
Вот почему так важно «подружиться» с математикой ещё в школе. Любое большое и сложное дело – это прежде всего точный и подробный план. А такой план без формул, цифр и расчётов невозможен!
Итак, «почему бы на покрытую льдом планету не привезти сильный обогреватель»? Помните, как в мультфильме «Ну, погоди!» Волк с помощью кипятильника согревает воду в пруду, и там становится так жарко, что на берегу начинают расти ананасы, а в самом пруду заводятся крокодилы, ага?
Так вот, сперва нам нужно оценить – а насколько «мощным» должен быть этот кипятильник, или (переводя на язык науки) сколько нам потребуется энергии?
Для примера возьмём Энцелад – полностью покрытый льдом спутник планеты Сатурн. Этот спутник учёными достаточно неплохо изучен, мы многое знаем о нём благодаря автоматическим космическим аппаратам «Вояджер» и «Кассини». Внимание! Вдохнули! Начинаются цифры и формулы! Диаметр Энцелада – 500 километров, а толщина ледяной корки на поверхности – около 2 километров. Используем формулу объёма шара из школьного учебника математики (два раза), вычитаем, и получаем ответ: нам предстоит растопить примерно 1 миллион 500 тысяч кубических километров льда.
Энцелад (спутник планеты Сатурн)
Причём совсем не простого льда! Энцелад находится на огромном расстоянии от Солнца – почти полтора миллиарда километров. Поэтому солнечного тепла там очень мало – температура на поверхности минус 200 градусов! А при такой температуре лёд становится очень плотным и твёрдым, из такого льда можно запросто сделать ножницы, нож или даже топор – причём острые, как бритва! Плотность привычного нам «земного» льда при температуре ноль градусов – 916 килограмм на кубический метр. «Инопланетный» лёд на Энцеладе намного тяжелее – примерно 934 килограмма на кубический метр. Теплоёмкость у него примерно в два раза меньше, а теплопроводность – наоборот, примерно в два раза больше. А в одном кубическом километре (таблицу на последней странице школьной тетради помните?) – ровнёшенько 1 миллиард кубических метров льда. Значит, нам предстоит растопить (умножаем):
1 500 000 кубических километров Х 1 миллиард кубических метров Х 934 килограмма
Масса льда на Энцеладе РАВНЯЕТСЯ = 1 494 400 000 000 000 000 килограмм. Буквами: один секстиллион четыреста девяносто четыре квинтиллиона четыреста квадриллионов килограмм.
Теперь можно рассчитать требуемую энергию. Для этого воспользуемся термином «количество энергии» из школьного учебника. Давным-давно учёные считали, что тепловая энергия – это невидимая и невесомая жидкость, этакая «волшебная вода», которая называется «теплород». Забавно – представляете себе, чтобы теплоту можно было, скажем, наливать в бутылки или стаканы, как газировку или сок? В общем, в конце концов учёные поняли, что ошибались и никакой «волшебной воды-теплорода» нет – но вот сам термин «количество теплоты» и даже формулы с тех времён сохранились! Потому что в науке бывает и так – теория была неправильная, но вот формулы в этой теории были правильные, дающие точный результат!
Чтобы растопить наше количество льда, нужно массу умножить на другое число из школьного учебника физики – удельную теплоту плавления, для льда это 333 (килоджоулей, то есть тысяч джоулей, на килограмм). Получаем
497 635 200 000 000 000 000 000 джоулей, или 497 635 200 000 000 гигаджоулей. Снова прописью: четыреста девяносто семь триллионов шестьсот тридцать пять миллиардов двести миллионов гигаджоулей...
Считать в таких огромных числах неудобно – да и не очень понятно, «на что же это похоже». Переведём наши джоули в «тротиловый эквивалент», то есть разделим на 4,184:
497 635 200 000 000 : 4,184 = 118 937 667 304 015 тонн, то есть примерно 120 000 000 мегатонн (120 тератонн) тротила. Самая мощная водородная бомба, когда-либо созданная людьми («Царь-бомба») обладала мощностью примерно в 60 мегатонн. А тут у нас таких бомб – целых два миллиона... мамочки!
«А если в более мирных единицах?» – спросите вы. Ну что ж, можно и в мирных:
497 635 200 000 000 гигаджоулей = 138 232 000 тераватт-часов. Чтобы вы поняли: общая мощность ВСЕХ-ВСЕХ-ВСЕХ электростанций на Земле составляет примерно 2 тераватта. То есть чтобы только растопить «нуль-градусный» лёд и превратить его в воду, нам понадобится в семьдесят миллионов раз больше энергии, чем производят все электростанции Земли. Другими словами: такое количество энергии все современные земные электростанции произведут примерно за восемь тысяч лет.
Но погодите! Прежде чем растопить лёд, нам его же ещё и нагреть нужно! С минус двухсот градусов до нуля! Снова возьмём формулу из школьного учебника и умножаем:
1 494 400 000 000 000 000 килограмм Х 200 градусов Х 1400 (джоуль-килограмм-градус) =
В тротиловом эквиваленте: 100 007 648 183 556 тонн, или примерно 100 тератонн тротила. Повторимся: бомб такой мощности люди не создавали (и надеемся, что не будут создавать) – взрыв такой силы произойдёт, если в Землю врежется метеорит диаметром 10 километров. Последствия взрыва такой силы чудовищны: человечество, скорее всего, будет уничтожено полностью. Именно такой силы был взрыв, погубивший динозавров 65 миллионов лет назад.
Если в мирных единицах, то получим
418 432 000 000 000 гигаджоулей = 116 231 111 тераватт-часов, то есть примерно в 60 миллионов раз мощнее всех электростанций Земли! Это ещё 7 тысяч лет работы – а всего получается 15 тысяч лет. Вся наша цивилизация столько времени не существует, увы...
Вот вам и ответ на вопрос Полины! Возможно, расчёты и были длинными и скучными – но зато теперь мы можем себе чётко представить, НАСКОЛЬКО «сильный обогреватель» потребуется для того, чтобы растопить лёд на Энцеладе! Таких «турбо-кипятильников» у человечества нет даже в планах на будущее, даже на далёкое будущее...
И тут, кстати, появляется ещё один, очень важный, вопрос: ну, растопим мы лёд, а что будет дальше? Ведь температура на Энцеладе как была минус 200 градусов, так и останется! Если наша атмосфера на Земле сравнима с толстым одеялом, сохраняющим тепло, то атмосфера Энцелада – тонюсенькая простыночка. То есть как только мы растопим лёд и получим воду, вода тут же замёрзнет обратно! И – «мочала начинай сначала».
И ещё один вопрос, наверное, самый важный: Полина пишет «лёд превратится в воду, а в ней образуется жизнь». Но что скрывается под двухкилометровой ледяной коркой на Энцеладе? Как раз та самая вода! Жидкая вода! Целый подлёдный океан! Железо-каменное ядро Энцелада активное, горячее, оно греет воду там, в непроглядной глубине, там возможны даже подводные вулканы! И очень может быть, что на Энцеладе уже есть жизнь – там, внизу, в том самом тёплом океане! Загадочная, неземная, инопланетная... И существовать она может в том числе именно потому, что этот океан надёжно укрыт от безжалостного космоса толстым ледяным одеялом, ледяной корой! Для нас с вами «ледяное одеяло» звучит немножко смешно – но в космосе это вполне реальная вещь! И растопив эту кору, это «одеяло» нашим «супер-мега-кипятильником», мы, земляне, подвергнем эту загадочную жизнь страшнейшей опасности! И намного мудрее будет не изобретать «сверхмощный нагреватель», а бурить с поверхности глубокие скважины – и отправлять на исследования подлёдного океана Энцелада автоматические аппараты! Что они увидят, что они сумеют отыскать – там, на двухкилометровой глубине, в полутора миллиардах километров от Солнца? Жизнь – а на что похожую? Будут ли это микроскопически малые существа вроде наших бактерий – или же существа крупного размера? Будут ли они похожи на рыб? Или на креветок и крабов? На моллюсков или медуз? Будет ли это похоже на то, что пишут писатели-фантасты – или будет интереснее самой интересной фантастики? Кто знает...