TG Telegram Group Link
Channel: Физика в картинках
Back to Bottom
За что природа любит шестиугольники?

Неожиданно много вещей в природе имеет форму правильного шестиугольника: от пчелиных сот и т.н. столбчатых базальтов - до гигантского шестиугольника на северном полюсе Сатурна.

"Популярность" шестиугольников в природных процессах объясняется двумя свойствами этой фигуры:

1. Шестиугольники - фигура с наибольшим числом сторон, которой без промежутков можно замостить плоскость

2. Среди всех фигур, которыми можно без промежутков замостить площадь, шестиугольник обладает наилучшим соотношением периметра к площади.

Поэтому если некую область нужно как можно более плотно замостить некими структурами, способными принимать различную форму, то скорее всего в итоге они примут именно форму шестиугольника.

На фото: Гигантский шестиугольник Сатурна, столбчатые базальты, пчелиные соты, ячейки Бенара в нагретой снизу вязкой жидкости.

Помочь нашему проекту можно здесь или тут
Почему индукционная плита не греет медь и алюминий?

Индукционная плита работает по принципу электромагнитной индукции: по катушкам из проводника внутри плиты пропускают переменный ток высокой частоты, который создаёт переменное магнитное поле той же высокой частоты и испускает электромагнитное излучение. Из-за этого в металле посуды на плите возникают вихревые токи. Материал посуды оказывает сопротивление протеканию таких токов, нагреваясь в процессе.

Говорят, что медь, алюминий и другие материалы не греются на индукционной плите, так как они "немагнитные", и потому индукционные токи в них не возникают. Это утверждение не совсем верно: вихревые индукционные токи возникают в любом металле, содержащим свободные электроны. Проблема меди и алюминия в другом: в их низком электрическом сопротивлении, из-за чего вихревые токи плохо конвертируются в тепло.

Электрическое сопротивление также зависит от площади сечения проводника. В случае переменного тока речь, впрочем, идёт не о фактической площади сечения, а о толщине так называемого скин-слоя, в котором только и течёт переменный электрический ток. Толщина скин-слоя обратно пропорциональна магнитной проницаемости вещества, которая у немагнитных веществ мала, а значит, скин-слой толстый и эффективное сечение таких проводников велико, что дополнительно уменьшает сопротивление и эффективность индукционного нагрева. В железе и других магнитных металлах с большой магнитной проницаемостью скин-слой, наоборот, тонкий, что дополнительно увеличивает сопротивление.

То есть, те же медь, алюминий или серебро разогреваются благодаря индукции, но многократно слабее чем посуда из железа и его сплавов.

Точнее, правильнее говорить "разогревались бы": современные индукционные печи имеют встроенную автоматику, которая проверяет, стоит ли на плите подходящий материал, и если нет, то просто не включает печь. И так как медь, алюминий и серебро "подходящими" материалами не считаются, то плита не включится и нагрева не будет совсем.

Помочь нашему проекту можно здесь или тут
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
Вот такое небесное тело видели сегодня жители Дальнего Востока. Очевидно, что речь идёт о некоем небесном теле, которое вошло в атмосферу Земли и, похоже, разрушилось в результате этого.

Утверждается, что это может быть комета - в СМИ видел предположения, что это может быть комета Понса — Брукса (12P/Pons-Brooks) или же комета C/2022 E3 (ZTF). Оба варианта маловероятны: комета Понса — Брукса должна сблизится с Землёй немного позже, в апреле, тогда как C/2022 E3 (ZTF) посещала нас ещё в феврале, и следующий раз прилетит в гости примерно через 50 тысяч лет.

Скорее всего сейчас речь идёт о некоем безымянном болиде.

Помочь нашему проекту можно здесь или тут
Ещё со школы мы знаем, что дождь - это вода, сконденсировавшаяся из тёплого влажного воздуха, поднявшегося вверх благодаря конвекции и охладившегося в процессе. Благодаря этому охлаждению воздух уже не может удерживать содержащиеся в нём водяные пары, которые конденсируются в виде водяных капель. Эти капли формируют облака, которые затем проливаются дождём.

Это в целом правильное, но не вполне точное объяснение. Сформировавшиеся таким образом водяные капли обычно слишком маленькие и лёгкие для того, чтобы упасть на землю: такие капельки могут долго парить в восходящих воздушных потоках и так и не пролиться дождём.

Для того, чтобы это произошло, каплям нужно увеличиться в размере, и в средних широтах чаще всего это происходит в случаях, когда в результате конвекции водяные пары попадают в область атмосферы, где достаточно холодно для того, чтобы капли превращались в льдинки.

Для смеси водяных капель и льдинок характерен так называемый процесс Бержерона, в ходе которого льдинки растут в размерах, а капли, наоборот, уменьшаются. Дело в том, что все водяные капли окружены своеобразной "шубой" из водяного пара. Так вот: за счёт того, что пар из этих "шуб" намерзает на ледяные кристаллы, капли оказываются "раздетыми" и вынуждены испарять часть своей воды на создание новых "шуб", которые, в свою очередь, также "снимаются" с них льдинками.

Выросшие в ходе такого процесса льдинки становятся слишком тяжёлыми для парения и начинают падать вниз, где тают в более тёплом воздухе, и уже в виде массивных водяных капель падают на Землю. Мы говорим, что идёт дождь.

Проще говоря, когда на Земле идёт дождь, в верхней части облака почти всегда идёт снег.

Облака ледяных кристаллов, являющиеся зародышем будущего дождя, довольно легко разглядеть: они выглядят полупрозрачными и как бы более эфемерными на фоне плотного ватоподобного водяного облака, чаще всего в его верхней части. Метеорологи называют ледяные облачка пилеусами, или шапочками.

Помочь нашему проекту можно здесь или тут
В 2024 году на звёздном небе может появиться кое-что интересное

Согласно прогнозам астрономов, в период с февраля по сентябрь 2024 года мы можем стать свидетелями не слишком уникального, но достаточно редкого явления: вспышки новой звезды.

Термин не слишком удачный: на самом деле, речь идёт не об акте рождения новой звезды, а о кратковременном "воскрешении" звезды, уже отжившей своё - белого карлика. В белые карлики превращаются звёзды, сжёгшие запасы своего термоядерного топлива и сжавшиеся под действием собственной гравитации в плотную и горячую каплю. При этом некоторые белые карлики, находящиеся в составе двойной системы с обычными звёздами, могут находиться достаточно близко от них для того, чтобы перетягивать на себя часть их вещества, состоящего преимущественно из водорода, который является главным термоядерным топливом.

В течение какого-то времени "ворованный" водород будет скапливаться близ белого карлика, постепенно нагреваясь и уплотняясь под действием его гравитации, пока не разогреется достаточно для запуска в нём термоядерных реакций. Фактически, произойдёт мощный термоядерный взрыв, а умершая звезда на короткий период времени засияет даже ярче, чем светила при жизни.

После вспышки краденный водород рассеется по космическим окрестностям, и белый карлик погаснет - и одновременно начнёт воровать у звезды-соседки новые объёмы газа, чтобы через некоторое время вспыхнуть снова. Поэтому вспышки новых имеют свойство повторяться.

Одним из таких "генераторов новых" является звёздная система Т Северной Короны, вспыхивающая примерно раз в 80 лет. Впервые её вспышку зафиксировали в 1866, затем - в 1946.

Последние наблюдения за Т Северной Короны указывают, что она готова вспыхнуть буквально вот-вот - уже в 2024 году.

Ориентировочно Т Северной Короны в момент вспышки будет иметь пиковую звёздную величину около 1,7, то есть, будет представлять собой не слишком яркую, но всё-таки легко видимую невооружённым глазом звёздочку.

Помочь нашему проекту можно здесь или тут
Итак, друзья, в субботу, 6 апреля, проведём наш традиционный стрим!

Тема: научные исследования, способные изменить наш мир!

Начало трансляции, как всегда, в 16:00 по Гринвичу (19:00 по Москве, 18:00 по Киеву).

Ссылка на трансляцию: https://youtube.com/live/oOZKGNzkOFM?...

Также будем транслироваться на Твиче: https://www.twitch.tv/physicsinpictures/

Буду рад видеть всех!
Итак, друзья, в субботу, 6 апреля, проведём наш традиционный стрим!

Тема: научные исследования, способные изменить наш мир!

Начало трансляции, как всегда, в 16:00 по Гринвичу (18:00 по Киеву и Москве)

Ссылка на трансляцию: https://www.youtube.com/live/oOZKGNzkOFM

Также будем транслироваться на Твиче: https://www.twitch.tv/physicsinpictures/

Буду рад видеть всех!
Как узнать, каким было магнитное поле Земли многие миллионы лет назад?

Сделать это можно, измеряя магнитное поле застывшей лавы, извергнутой на поверхность вулканами в далёком прошлом.

Многие горные породы содержат частицы ферромагнитных материалов, в основном различных соединений железа. Температура лавы при извержениях составляет порядка 1000 градусов Цельсия, что превышает точку Кюри для данных веществ. При такой температуре ферромагнетики теряют свои свойства и становятся парамагнетиками, способными легко намагничиваться под действием внешнего магнитного поля, например, магнитного поля Земли, и так же легко терять свою намагниченность. При охлаждении ферромагнитные свойства восстанавливаются, и минералы обретают способность сохранять обретённую намагниченность в течение долгого времени.
То есть, вытекая на поверхность в расплавленном состоянии, лава намагничивается в соответствии с существовавшим на тот момент магнитным полем Земли, а затем, охлаждаясь, «записывает» значение магнитного поля на тысячелетия вперёд. И измерив намагниченность образцов старых лавовых отложений, можно узнать, каким было магнитное поле Земли в её далёком прошлом.

Помочь нашему проекту можно здесь или тут
Звезда Табби: место, где могут жить наши старшие братья по разуму

Мы пока не получили ни единого достоверного свидетельства существования разумной жизни за пределами Земли. Но одно место в космосе выглядит очень подозрительным.

Оно называется KIC 8462852, или звезда Табби, и с ней происходит что-то очень странное: со временем она необъяснимым образом тускнеет. За сотню лет её яркость уменьшилась примерно на 20 % и продолжает уменьшаться со скоростью в 0,34 % в год.

При этом уменьшение яркости неравномерно: резкие потемнения сменяются длительными периодами восстановления светимости почти до "изначальных" значений. Обычно в астрономии такие явления свидетельствуют о наличии на орбите звезды некоего объекта или объектов, которые на какое-то время заслоняют поверхность звезды от земных наблюдателей. Однако яркость звезды Табби меняется слишком сильно, что должно соответствовать крайне массивным объектам, признаков существования которых в данной звёздной системе не наблюдается.

В теории подобный эффект могли бы создавать очень плотные облака газа и пыли или, скажем, целые рои комет или астероидов, однако наши оценки параметров таких облаков выглядят нереалистичными. Кроме того, неясно, почему падение яркости растёт со временем.

Но есть и более экзотическая гипотеза: в окрестностях звезды Табби живёт высокоразвитая цивилизация, которая возводит вокруг неё какое-то впечатляющее инженерное сооружение. Например, это может быть гигантская система солнечных батарей, а то и сфера Дайсона! Эта гипотеза поясняет многое: и необычайно большой процент затенения звезды (солнечные батареи могут иметь большую площадь при относительно небольшой массе), и постепенный рост его пиковых значений (по мере того, как в строй вводятся всё новые и новые устройства).

Безусловно, у происходящего может быть и иное объяснение - например, какие-то неизвестные нам астрофизические процессы. В общем, учёные продолжают наблюдать за звездой Табби и надеются больше узнать о том, что там происходит.

Помочь нашему проекту можно здесь или тут.
В возрасте 94 лет скончался лауреат Нобелевской премии Питер Хиггс - автор гипотезы о т.н. поле Хиггса, взаимодействие с которым (а точнее, энергия этого взаимодействия) определяет наличие массы у элементарных частиц.

Согласно этой модели, поле Хиггса препятствует ускорению частиц, что и обусловливает наличие у них инерции, то есть массы.

Элементарной порцией взаимодействия частицы с полем Хиггса является так называемый бозон Хиггса, параметры которого Питер Хиггс рассчитал в 1964-м, и существование частицы с такими параметрами было доказано в 2012 году.
Какие планеты Солнечной системы, вероятнее всего, пережили столкновение с массивными небесными телами?

1. Меркурий
. В результате столкновения ближайшая к Солнцу планета, вероятно, лишилась примерно четверти своей массы - в основном внешних слоёв, состоящих преимущественно из лёгких пород. Из-за этого плотность Меркурия относительно велика по сравнению с другими небесными телами.

2. Венера. Столкновение оказалось достаточно сильной для того, чтобы Венера изменила направление вращения вокруг своей оси: из всех планет Солнечной системы она единственная вращается по, а не против часовой стрелки.

3. Уран. Его столкновение положило на бок, и так, лёжа на боку он вращается и по сей день; впрочем, существуют и иные теории, объясняющие такое расположение в пространстве оси вращения Урана.

4. Земля. Вероятнее всего, около 4,5 миллиардов лет тому назад Земля пережила столкновение с планетой, обладающей массой примерно с Марс. Из-за этого столкновения Земля также лишилась части лёгких горных пород, из-за чего остатка не хватило для того, чтобы равномерно покрыть её поверхность - поэтому мы наблюдаем такое явление, как литосферные плиты. А из выброшенного в космос материала скорее всего образовалась Луна.

Помочь нашему проекту можно здесь или тут.
Ах да, ну и, конечно, всех с Днём космонавтики!
Думаю, вы слышали о том, что в далёком прошлом Земля и другие планеты пребывали в расплавленном состоянии, и лишь со временем охладились до нынешних температур, сохранив жар далёкого прошлого в своих недрах. Но задумывались ли вы о том, почему планеты в прошлом имели такие температуры?

Причина кроется в самом механизме формирования планет, который заключался в слипании под действием гравитации (и, возможно, других сил, вроде электростатического притяжения) мелких пылинок твёрдого вещества, содержащихся в первичном облаке, т.н. протопланетном диске, которым было окружено молодое Солнце. Пылинки протопланетного диска слипались в песчинки, песчинки - в крошечные камушки, камушки - в камни побольше и так далее. По сути каждый акт такого слипания представлял собой столкновение двух тел, или, на более поздних стадиях, падение более мелких тел на более крупные. В ходе каждого такого слипания или падения кинетическая энергия тел, которой они обладали до столкновения, частично переходила в тепловую энергию, что и приводило к разогреву формирующихся планет. Именно этот механизм и привёл к их разогреву, а впоследствии и расплавлению.

Чем больше масса тела тем, вообще говоря, сильнее оно нагревается. Тела, в ходе своей эволюции прошедшие расплавленную фазу, мы называем планетами и карликовыми планетами, те, которым для этого массы не хватило, называют астероидами.

Помочь нашему проекту можно здесь или тут.
HTML Embed Code:
2024/06/02 23:04:06
Back to Top