Физика в картинках

2023-04-11 19:17:34 Продолжаем понемногу разбираться в законах, по которым устроен мир квантовой физики. На этот раз в новом видео на Youtube с помощью квантовой электродинамики разбираемся в том, что такое электрический заряд и почему заряженные частицы взаимодействуют между собой так, как они взаимодействуют.





Помочь проекту материально можно здесь или тут. Открыть/Комментировать

2023-04-10 17:29:44 Одним из главных методов поиска планет у других звёзд был и остаётся так называемый транзитный метод, в ходе которого учёные регистрируют прохождение экзопланеты по диску родительской звезды относительно земного наблюдателя.

При прохождении экзопланета частично затмевает звезду, что приводит к уменьшению её наблюдаемого с Земли блеска. По частоте и величине такого уменьшения можно определить и характеристики планеты - например, величину её орбиты, размер планеты и другие характеристики.

Этот метод хорошо работает для звёздных систем, плоскость вращения планет которых расположена ребром по отношению к земному наблюдателю. В других ситуациях применяются иные методы регистрации экзопланет.

Помочь проекту материально можно здесь или тут. Открыть/Комментировать

2023-04-09 17:06:08 Каким образом электромагнитные волны распространяются в пустоте?

Мы привыкли, что для распространения волны нужна некая среда: например, поверхностные волны в жидкости распространяются, собственно, по поверхности воды; звуковые волны распространяются в воздухе, а сейсмические волны - в толще Земли. Но что же служит средой для распространения электромагнитных волн в космической пустоте?

Любая волна - это распространение в пространстве возмущений некой величины: высоты поверхностного слоя для поверхностных волн, плотности воздуха для звуковых и т.п. Электромагнитная волна является возмущением напряжённости электромагнитного поля. И если для того, чтобы возникали возмущения плотности, нужна среда, плотность которой могла бы колебаться, а для возникновения возмущений поверхности - эта самая поверхность, то электромагнитное поле может "возмущаться" и без всякой среды. Можно сказать, что средой для распространения электромагнитной волны является сам вакуум.

Кроме того, для того, чтобы возмущения распространялись в пространстве, нужно наличие некоей обратной связи: когда мы создаём возмущение плотности воздуха в какой-то точке, возникают упругие силы, направленные в противоположную сторону, что и приводит к распространению возмущения.

В случае электромагнитных волн роль обратной связи играет взаимосвязь между электрической и магнитной составляющей электромагнитного поля. Как известно, переменное электрическое поле порождает переменное магнитное поле, а переменное магнитное поле - переменное электрическое поле. Вот и получается, что во фронте электромагнитной волны переменные электрические и магнитные поля рекурсивно порождают друг друга, что и вызывает распространение возмущения в пространстве.

Можно сказать, что "средой" для распространения электрической составляющей электромагнитной волны является её магнитная составляющая, а средой для распространения магнитной составляющей - электрическая составляющая.

Помочь "Физике в картинках" и её автору можно здесь. Открыть/Комментировать

2023-04-08 15:11:51 Теорию струн попытались применить на практике для описания "сердца" чёрной дыры

Теория струн (точнее, правильно говорить теория суперструн, а ещё правильнее - теория бран или М-теория) является перспективным кандидатом на "теорию всего", однако пока что в значительной степени остаётся абстракцией, неспособной выдать какие-то конкретные научные результаты. Впрочем, кое-какие попытки применить теорию струн для решения практических научных задач уже применяются: например, исследователи из Университета штата Огайо попытались применить теорию струн для описания состояния вещества в центре чёрной дыры - и пришли к весьма интересным результатам.

Как теория относительности, так и квантовая физика пасуют перед этой задачей, так как не могут описать состояние вещества, сжатого настолько сильно, как внутри чёрной дыры. В частности, эти теории оперируют понятием сингулярности - точки бесконечно малого объёма, в которой сосредоточена вся (ну, или почти вся) масса чёрной дыры. Однако словосочетание "бесконечно малый объём" здесь используется в том смысле, что размеры этой области пространства и плотность вещества в ней слишком велики, чтобы описать состояние вещества с точки зрения той же квантовой физики. Теория струн же по идее уже может оперировать такими размерами и плотностями. В ней "сердце" чёрной дыры описывается как "клубок шерсти" - массивное переплетение элементарных струн, энергия колебаний которых на определённом этапе всё-таки превосходит гравитацию и предотвращает сжатие материи в точку. При поглощении чёрной дырой новых порций материи, не только масса, но и размеры этого клубка будут расти.

Помочь "Физике в картинках" и её автору можно здесь или тут Открыть/Комментировать

2023-04-06 18:17:30 Почему бриллианты так ярко блестят? Открыть/Комментировать

2023-04-06 14:09:20 Как работает плазменный шар и почему он не бьёт током?

Плазменный шар представляет собой специфический вид газоразрядной лампы высокого (десятки киловольт) переменного (частота в 20-30 килогерц) напряжения.

Внутри шара находятся инертные газы (чаще всего неон) при пониженном давлении. В центре находится трансформатор Теслы, на котором создаётся высокое переменное напряжение. В результате катушка становится источником электромагнитных волн достаточно высокой частоты и мощности. Эти волны частично ионизируют газ, и становится возможным поддержание тлеющего разряда между катушкой и стеклянным куполом лампы (на котором индуцируется заряд противоположного знака). Фактически световые шнуры внутри лампы - это маленькие молнии, которые бьют то из катушки в купол, то в обратном направлении с частотой в несколько тысяч раз в секунду.

Электромагнитные волны, генерируемые в лампе, легко выходят за её пределы, так что вблизи работающей лампы могут возникать помехи в работе электронных приборов.

Если приложить к поверхности лампы палец, то мы увидим, что плазменные шнуры, идущие к точке касания лампы и пальца, становятся более интенсивными. Это связано с тем, что посредством касания мы как бы "заземляем" купол и обеспечиваем сток с него накопленного заряда, что облегчает возникновение разряда в этой точке купола и уравнивание разности потенциалов идёт именно в этой области.

При этом собственно ток невелик, так что удара током мы не ощущаем. К тому же из-за высокой частоты тока возникает сильный скин-эффект, который ограничивает проникновение электромагнитного поля в наше тело верхним слоем кожи.

Помочь "Физике в картинках" и её автору можно здесь. Открыть/Комментировать

2023-04-05 14:26:36 В новом видео на Youtube-канале говорим о том, как определяют химический состав звёзд



Открыть/Комментировать

2023-04-03 13:23:01 Самый странный лёд на свете: суперионная вода

Привычный нам всем лёд - лишь один из возможных форм кристаллизации воды, которых учёные насчитывают всего 19. Правда, в земных условиях встречается лишь два из них: привычный нам лёд 1h с кристаллами в виде призм и кубический лёд 1с, образующийся при температурах от -133 до -120 градусов, которые встречаются в верхних слоях атмосферы.

Пожалуй, одним из самых интересных видов существования твёрдой воды является так называемый лёд-18, или суперионная вода.

Образуется он при очень высоких (порядка 5000 градусов) температурах, при которых молекулы воды диссоциируют, то есть распадаются на ионы - отрицательно заряженные ионы кислорода и положительно заряженные ионы водорода, по сути - голые протоны. Если теперь подвергнуть это вещество высокому давлению (порядка миллиона атмосфер!), то ионы кислорода сформируют кристаллическую решётку, внутри которой будет свободно будет гулять "газ" из ионов водорода.

Благодаря такой структуре суперионная вода по своим свойствам больше напоминает металлы, обладая высокой электро- и теплопроводностью. По той же причине суперионный лёд (фактически, замороженная плазма!) должен очень плохо пропускать свет и быть практически чёрным на вид.

Суперионную воду в микроскопических количествах несколько раз получали в земных лабораториях. А вот в недрах некоторых планет, например, ледяных гигантов типа Урана и Нептуна, лёд-18 может быть основным состоянием, в котором существует вода.

Помочь "Физике в картинках" и её автору можно здесь. Открыть/Комментировать

2023-04-02 10:48:01 Видимая нами и обратная стороны Луны довольно сильно отличаются: обратная сторона Луны испещрена множеством мелких кратеров, но на не практически отсутствуют тёмные пятна ("моря").

Согласно современным представлениям, "моря" эти являются результатом столкновения Луны с массивными астероидами, которые пробивали лунную кору и вызывали излияния на поверхность нашего спутника тяжёлых горных пород, таких как базальты, имеющих более тёмную окраску. Обратная сторона Луны, хотя также часто подвергалась таким бомбардировкам, реже сталкивалась с по-настоящему массивными астероидами, способными пробить её кору.

Но почему так вышло? У учёных есть две версии, которые, возможно, дополняют друг друга.

Первая: обратная сторона Луны в процессе эволюции нашего спутника остывала быстрее, ведь не получала пусть и небольшого, но всё-таки имеющего значение подогрева за счёт теплового излучения от Земли. Из-за этого кора на обратной стороне Луны была толще, чем на лицевой стороне, и метеориты реже пробивали её.

Вторая: базальты не только тёмные - они ещё и более тяжёлые, чем горные породы, формирующие "материковую" лунную кору. Излив базальтовых пород приводил к смещению центра тяжести нашего спутника, а затем включилась в дело сила гравитации, развернувшая Луну более тяжёлой стороной к гравитационному центру, то есть Земле.

Помочь нашему проекту становиться ещё лучше можно здесь. Открыть/Комментировать

2023-04-01 18:09:37 Новое видео на Youtube-канале: рассуждаем о том, как может выглядеть ближайшее будущее космонавтики с учётом перспективных направлений в разработке ракетных двигателей.

Помочь проекту материально можно здесь.



Открыть/Комментировать