Космос - Астрономия | Наука

2022-10-02 22:51:02 ‍Почему в космосе холодно, если вакуум не передает тепло и человек не должен замерзать?

Теплопроводность вакуума действительно равна нулю при этом, вакуум пропускает излучение полностью. Человек замерзает, когда его тепловые потери выше тепла, поступающего из окружающей среды. Космос же, вдали от звёзд, заполнен реликтовым излучением с температурой ~2.7 K, что пренебрежимо мало, чтобы компенсировать тепловые потери.

Оценим, за какое время может замёрзнуть среднестатистический человек в космическом вакууме без защитного скафандра. Параметры человека: масса m = 70 кг, площадь поверхности S = 1,9 м². Из закона Стефана-Больцмана, любое тело с температурой Т (в Кельвинах) в термодинамическом равновесии излучает инфракрасное (тепловое) излучение с энергетической светимостью Q = εσT⁴, где σ = 5,67×10⁻⁸ Вт/(м²⋅К⁴), а ε − излучательная способность (ε = 0, если человек в исправном скафандре, и ε = 1, если он абсолютно "чёрное тело"). Возьмём ε = 0.9 (человек голый).

Посчитаем, за какое время, человек при начальной температуре Т₀= 36,6 °C (или 309,75 К), превратится в глыбу льда с температурой T₁= 0 °C (или 273,15 K) при условии, что он на 80% состоит из воды. Изменение тепловой энергии человека оценим из ΔQ₀ = cm(Т₀ - T₁) с дополнением (Lm) энергии, на случай полного оледенения. Время охлаждения человека от Т₀ до T₁ оценим из приближения t=ΔQ₀/, где = S⋅[Q(Т₀) + Q(T₁)]/2.

Подставив нужные параметры в формулы, получим, что:
- за 20 мин температура тела опустится до 32 °C (потеря сознания).
- за 3 часа температура тела опустится до 0 °C.
- за 10 часов человек превратится в глыбу льда с температурой 0 °C.
В космосе жутко холодно, без скафандра. Скафандр же отражает тепловое излучение, возвращая его человеку в необходимом для комфорта количестве.

P.S. Здесь не рассмотрены медицинские проблемы, связанные с кожным покровом человека в вакууме и соответственно с интенсивным испарением влаги с кожи. А это, в свою очередь, дополнительный источник охлаждения тела.

В расчетах учтены только потери, но человек и тепловая машина тоже. Учтём и это.

Итак человек потребляет около 2,5 ккал в день, что соответствует 120 Вт мощности. Голое тело с температурой Т₀ = 36,6 °C, согласно закону С-Б выше, обязано излучать тепловое (инфракрасное) излучение с мощностью S⋅Q = 900 Вт. Если вы сидите дома голый на диване при температуре T = 25 °C, то от окружения (воздух и стены с потолком, ε = 1) ваше тело на халяву получает S⋅Q* = 850 Вт тепловой мощности. Таким образом остаток, около S(Q − Q*) = 50 Вт, легко компенсирует ваш организм мощностью 120 Вт. А теперь вы в космосе и голый (Ужас!). Окружающая среда имеет температуру реликтового излучения (−270,4 °C) и нечем компенсировать тепловые потери с поверхности тела (900 Вт), т.е. энергии на халяву нет. В этих условиях ваш организм, как тепловая машина (120 Вт), сломается через 20 мин (см. выше). Нечего голым в космос ходить.

672 views19:51

Открыть/Комментировать

2022-10-02 00:11:03 ‍Что происходит с человеком в начале и во время полёта в космос?

Невесомость значительно влияет на физиологию человека, и это - предмет изучения ученых в области космической медицины. Есть много моментов, но отмечу основные.

В начале полета идет адаптация к невесомости - на тело перестает действовать сила тяжести. В первые дни в невесомости возникают сложности с вестибулярным аппаратом, потому что из-за особенностей его устройства начинаются его хаотических срабатывания, что может вызывать у человека плохое самочувствие и тошноту.

Следующий важный момент - возникает отрицательный водный баланс: мы выделяем воды больше чем потребляем. Это связано с тем, что происходит перераспределение воды в организме - он избавляется от её излишка. Повышается внутричерепное давление. Кровь приливает к голове, т.к. сила тяжести больше не удерживает её в ногах в таком количестве. Закладывает нос.

Затем за время полета меняется кальциевый баланс, без вертикальной нагрузки вытягивается позвоночник - у космонавта увеличивается рост.

В конце полета надо подготовиться к возвращению на землю. Несмотря на то, что космонавты занимаются каждый день по 2 часа различными физкультурными тренировками, ближе к посадке, в последние две недели полета, тренировки становятся более интенсивными и нагрузочными. Но, конечно же, не все мышцы можно потренировать, некоторые неизбежно ослабевают, и на Земле все равно предстоит восстановление. Ослабевает без нагрузки и гладкая мускулатура сосудов, особенно в ногах - после возвращения специальное внимание уделяется тому, чтобы не было варикоза. К возвращению на Землю полностью отвыкает вестибулярный аппарат, и это ощутимо дает себя знать при посадке и после нее.

Автор: Сергей Рязанский Открыть/Комментировать

2022-10-01 00:16:02 ‍Что такое нейтронные звезды и как они образуются?
⠀
На самом деле, нейтронные звезды это небесные тела, которые являются одним из вероятных конечных этапов эволюции светил. Ведь, как известно, у каждого свой жизненный путь и своя, скажем так, смерть.
⠀
По данным учёных, любой представитель главной последовательности, при условии массы больше Солнца в 8 раз, может эволюционировать в нейтронное светило.Считается, что образование нейтронной звезды это результат вспышки сверхновой. То есть то, что остаётся от тела после взрыва. Другими словами, это конечный продукт вспышки или звёздный остаток.
⠀
Между прочим, если такой остаток больше солнечного в три раза, то его эволюция продолжается. В результате коллапса формируется чёрная дыра.
⠀
Получается, что само ядро остается, но его свойства (масса, плотность, температура и т.д.) меняются.Когда происходит взрыв нейтронной звезды, внешняя оболочка резко проваливается на ядро. В это время возникает волновой скачок, то есть ударная волна. Которая, к слову, разносит вокруг частицы вещества из внешних слоёв.
⠀
Кроме того, часть вещества из разрушившихся слоёв попадает в центр. Благодаря чему внутренняя часть имеет высокую плотность и температуру. Надеюсь, теперь понятно, почему маленькая нейтронная звезда невероятно мала и тяжела.
⠀
Стоит отметить, что свою энергию после взрыва светило начинает переносить не равномерно, а потоками. Что, собственно, и вызывает его нестабильность. Открыть/Комментировать

2022-08-08 01:22:05 ‍Какие отличия квазара от черной дырой?

Принято считать, что квазары – это гигантских размеров черные дыры, которые, будучи сверхмассивными, представляют собой ядра галактик. По всей вероятности, их возникновение связано с подэтапом возникновения галактик, когда происходит засасывание черными дырами всей окружающей материи.

Тем временем, вследствие быстрого вращения по спирали материя закручивается с немыслимой скоростью. Одновременно, образуется аккреционный диск. Внутри него возникает огромное трение. В результате опадающее материя нагревается, выплескивая энергию.

Благодаря тому, что аккреционный диск расположен за пределами границ черной дыры, а возле ее границ, свет не прорывается за его пределы, и как следствие, – мы наблюдаем излучение преимущественно в радиодиапазоне, причем довольно сильное.

Помимо этого, отдельные квазары, но далеко не все, извергают мощнейшие плазменные пучки. Заряженные микрочастицы вырываются со скоростью, которая близка к скорости света из их магнитных полюсов.

Другими словами квазары – есть специфические черные дыры. Открыть/Комментировать

2022-07-30 21:27:41 Вид с МКС! Открыть/Комментировать

2022-07-29 23:33:10 Италия с борта МКС ночью

Самым ярким городом на этом фото является Неаполь.
Находится внизу кадра. Открыть/Комментировать

2022-07-28 17:40:04 ‍Очень красивый и редкий снимок, запечатлевший «красный спрайт» и «синюю струю» в небе над обсерваторией Мауна-Кеа, Гавайи

Спрайты и самолеты — это мимолетные атмосферные явления, которые достаточно сложно наблюдать, не говоря уже о том, чтобы сфотографировать. Но на новом снимке, полученном с обсерватории на Гавайях, на одном снимке запечатлены и красный спрайт, и синяя струя. Фотография, любезно предоставлена «облачной камерой» телескопа Gemini North, входящего в состав Международной обсерватории Близнецов, расположенной на Маунакее.

Спрайты и струи — это явления в верхних слоях атмосферы, вызванные электрическими разрядами. Спрайты, которые обычно красновато-оранжевые, а иногда и сине-зеленые, встречаются в мезосфере на высоте от 30 до 50 миль (от 50 до 80 километров). Они часто вызываются обычными молниями на малой высоте, но их температура намного ниже. Иногда они имеют форму медуз. Согласно статье, опубликованной 20 января в журнале Nature, синие струи также возникают на большой высоте, вызванные разрядом электричества от положительно заряженной верхней части грозового облака к отрицательно заряженной вершине облака. Обычно они выглядят как синие ленты, устремляющиеся в космос. Открыть/Комментировать

2022-07-27 22:58:03 16 самых ярких звёзд в ночном небе Открыть/Комментировать

2022-07-27 19:04:33 Вращение Земли вокруг Солнца! Открыть/Комментировать

2022-07-26 15:33:32 Размеры! Открыть/Комментировать