Жду новый пост
Серия «Научпоп»

7 месяцев назад

Знаете ли вы, что будет, если Солнце исчезнет?⁠⁠

Не поверите, но у нас даже будут шансы выжить. Правда, небольшие.

Предположим, что Солнце внезапно взяло и исчезло. Не просто перестало светить, а именно пропало. Никогда не задавались вопросом, что тогда будет? На самом деле произойдут чрезвычайно интересные вещи.

Красивое...просто показываю

Прежде всего, мы не сразу узнаем, что Солнца больше нет. Его свету нужно примерно 8 минут, а точнее — 499 секунд, чтобы достичь Земли. Значит, всё это время мы проведём в блаженном неведении, даже не подозревая, что у нас проблемы. Серьёзные проблемы.

Когда эти 8 минут пройдут, свет перестанет поступать на Землю и внезапно настанет ночь — как будто кто‑то щёлкнул выключателем. Ни закатов, ни сумерек, ведь звезда просто исчезла, а не потухла постепенно.

Причём в этот момент не только свет Солнца перестанет воздействовать на Землю, но и его гравитация — учёные относительно недавно выяснили, что скорость её волн равна скорости света. Представьте себе: вы крутите шарик на верёвке над головой, а затем отпускаете его.

Так вот, вы — Солнце, верёвка — гравитация, а шарик — наша многострадальная планета. Аналогия понятна?

Без гравитации Земля улетит в просторы космоса. Не переживайте, каких‑то ужасных последствий, скорее всего, не произойдёт.

Планету не порвёт на части — она как летела со скоростью примерно 29,78 км/с (107 200 км/ч) по космосу, так и продолжит себе лететь. Просто не по круговой орбите, а по прямой — в прекрасное далёко.

Шансы столкнуться с другими планетами ничтожные: Солнечная система настолько громадная, что они в ней как горошины, разбросанные по футбольному полю.

Если бы Солнце было бы размером с баскетбольный мяч, то:

Меркурий был бы размером 0,86 мм и находился бы на расстоянии 11 метров от Солнца;
Венера была бы размером 2,1 мм в диаметре и была бы на расстоянии 21 метра;
Земля была бы 2,2 мм в диаметре и на расстоянии 29 метров;
Марс был бы 1,2 мм в диаметре на расстоянии 44 метров от Солнца;
Пояс астероидов находился бы на расстоянии от 63 до 92 метров от Солнца. Крупнейший объект пояса — карликовая планета Церера была бы всего 0,17 мм в диаметре;
Юпитер имел бы целых 2,5 сантиметра в диаметре и был бы на расстоянии 149 метров!

Для наглядности нанесем точки на поле для американского футбола (это очень удобно, благодаря разметке с обозначением расстояния). Точки обозначающие планеты здесь специально увеличены, иначе их было бы невозможно разглядеть.

Сатурн имел бы 2 сантиметра в диаметре, а его кольца — 4,9 сантиметров, и находился бы на расстоянии 275 метров от Солнца — больше двух футбольных полей;
Уран — 8,9 мм и был бы на расстоянии в 500 метров;
Нептун — 8,6 мм на расстоянии 790 метров;

Кроме того, после исчезновения Солнца Марс, Венера, Юпитер и прочие небесные тела тоже разлетятся во все стороны по прямым траекториям, не задев нас.

Впрочем, мы этого не увидим: небесные тела нашей системы просто пропадут из нашего поля зрения. Они ведь лишь отражают свет звезды, а без него станут невидимы для астрономов.

К примеру, лучам требуется около 33 минут, чтобы долететь от Солнца до Юпитера. Прибавьте к этому время, через которое они, отразившись, доберутся до Земли. В итоге наблюдать планету‑гигант в телескоп или невооружённым взглядом мы сможем ещё около часа, а потом она исчезнет для нас.

Близкая же к нам Луна станет невидимой уже через 500,3 секунды после пропажи Солнца — ведь свет от неё до нас добирается за 1,3 секунды.

Примерно так свет летит от Луны до Земли

Надеяться на то, что нашу Землю подхватит и нежно согреет другая звезда, тоже не приходится. На скорости 29,78 км/с мы будем даже до ближайшей к нам Альфы Центавра лететь добрых 43 000 лет — и то если нас случайно выбросит в её направлении. А так Земля, скорее всего, обречена вращаться вокруг центра Млечного Пути, как все прочие планеты‑изгои.

Путешествие это будет довольно безрадостным. На Земле настанет вечная ночь, и мы сможем видеть звёзды и темноту космоса независимо от времени суток. Фотосинтез остановится, и маленькие растения завянут и вымрут, причём очень быстро — в считанные дни. А вот большие деревья могли бы продолжать жить в течение нескольких лет или даже десятилетий за счёт накопленных питательных веществ.

Растения погибнут, зато можно будет наслаждаться видами космоса круглые сутки.

Температура начнет падать. Для того, чтобы отдать тепло в окружающее пространство, Земле понадобится время: до нуля столбик термометра опустится где‑то за неделю, а за год снизится до −100 °C.

Ну а через несколько миллионов лет стабилизируется на отметке −240 °C — именно настолько может нагреть поверхность ядро Земли.

Полностью замёрзшая Земля в представлении художника. Правда, в нашем случае у неё не было бы освещённой стороны, так что представьте себе абсолютно чёрный шарик.

В центре планеты будет ещё долго сохраняться тепло: мантия и ядро очень горячие. Если люди успеют построить подземные города поближе к ним или хотя бы смогут расселиться у вулканов и геотермальных источников, то в теории смогут протянуть некоторое время.

На поверхности жизнь, естественно, полностью исчезнет. А вот в океанах — нет. Они покроются толстой коркой льда толщиной в несколько километров, но внутри останутся жидкими. Условия там станут напоминать таковые на Титане — спутнике Сатурна.

Водоросли и бактерии уцелеют, а вот рыбе придётся тяжело. Хотя глубоководные экземпляры тоже имеют шансы адаптироваться.

Геотермальные источники на дне океана могут долгое время поддерживать примитивную жизнь.

Ещё через несколько миллионов лет океаны Земли‑изгоя промёрзнут до дна, убив оставшуюся там жизнь. Разумеется, при наличии ядерных источников энергии и возможности извлекать кислород из водяного льда отдельные поселения людей ещё смогут протянуть некоторое время, но это будет довольно печальная жизнь. И рано или поздно всё равно замёрзнут или задохнутся.

Справедливости ради, от исчезновения Солнца будет и польза, например, без него можно будет круглые сутки наблюдать за звёздами. А так как люди перейдут жить под землю, искусственный свет городов тоже перестанет мешать созерцать красоты космоса.

Кроме того, с исчезновением светила больше не придётся учитывать часовые пояса Земли и можно будет перейти на Всемирное координированное время (UTC).

P.S.: Спасибо всем кто читает, подписывается, ставит "+" и поддерживает рублем (https://pay.cloudtips.ru/p/9c59405f). Всем хорошего настроения и удачного дня! Ещё увидимся.

Источник 1

Источник 2

Показать полностью 13

shipilev86

8 месяцев назад

Исследователи космоса

Серия Научпоп

Зонд NASA показал место крушения российской станции «Луна-25»/ Индийская станция Chandrayaan-3 прислала фото и данные с Луны⁠⁠

«Луна-25», первая российская лунная станция за 47 лет, разбилась о поверхность спутника 19 августа во время манёвра для подготовки предпосадочной орбиты. Орбитальный аппарат NASA Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO), пролетая над предполагаемым местом крушения, обнаружил новый кратер, которого не было раньше. Это, вероятно, и есть место падения станции.

Кадры: NASA’s Goddard Space Flight Center/Arizona State University

"Поскольку этот новый кратер находится недалеко от предполагаемой точки падения «Луны-25», команда LRO приходит к выводу, что он, скорее всего, образовался в результате этой миссии, а не в результате естественного удара."- представители NASA.

В заявлении отмечено, что новый кратер имеет ширину около 10 метров и расположен примерно на 58 градусах южной широты, на крутом внутреннем крае лунного кратера Pontecoulant G. Место падения находится примерно в 400 километрах от запланированного места посадки «Луны-25».

Фото: NASA’s Goddard Space Flight Center/Arizona State University

«Луна-25» была запущена 11 августа. Станция могла стать первым отечественным аппаратом на поверхности спутника с 1976 года и первым зондом на южном полюсе Луны, региона, который может быть богат водяным льдом. Однако после его крушения первым стал индийская аппарат Chandrayaan-3. Он мягко прилунился 23 августа и уже присылает снимки. Спускаемый аппарат Vikram и ровер Pragyan начали свою работу.

На первом кадре можно заметить следы лунохода на грунте. Второй же снимок демонстрирует четырёхметровый кратер, находящийся в трёх метрах перед ровером. Поскольку это стало своего рода препятствием, Центр управления дал команду, которая заставила Pragyan развернуться и попытаться объехать его.

Пока луноход пытался найти свой путь, системы посадочного модуля были заняты поверхностным термофизическим экспериментом по оценке температуры лунного грунта. Оказалось, что она колеблется от -10 ºC на глубине 10 см до примерно 60 ºC у поверхности.

Эти данные удивили специалистов, поскольку ранее считалось, что температура на поверхности Луны может составлять от 20 до 30 градусов по Цельсию, но она заметно выше.

Кроме датчиков температуры был задействован спектроскоп LIBS, который подтвердил наличие на лунной поверхности серы, а также алюминия, кальция, железа, хрома, титана, марганца и кремния.

Одним из элементов, который учёные особенно стремятся найти, является водород. Он может быть индикатором присутствия воды в виде льда или вечной мерзлоты у поверхности. Это одна из главных целей миссии.

У спускаемого аппарата Vikram и ровера Pragyan есть 14-дневное окно лунного дня для всех экспериментов. После они столкнутся с морозной лунной ночью, которая, вероятно, навсегда выведет их из строя.

Художественное представление Луны в разрезе. Иллюстрация: Nicolas Sarter / Géoazur

Источник 1

Источник 2

Источник 3

Показать полностью 6

Луна-25 NASA Космонавтика Гифка Длиннопост

shipilev86

8 месяцев назад

Серия Научпоп

Что происходит с вами, когда вы просто лежите на диване⁠⁠

Если вас мучает совесть из-за того, что вы продолжаете лежать на диване, успокойте ее. Ведь каждый человек, в том числе спящий, ежеминутно принимает участие в процессах мирового масштаба

Что происходит с человеком за минуту

Что происходит с вами, когда вы просто лежите на диване Познавательно, Научпоп, Солнце, Нейтрино, Радиация

Источник

Показать полностью 1

Познавательно Научпоп Солнце Нейтрино Радиация

shipilev86

8 месяцев назад

Лига упоротых расчетов

Серия Научпоп

Е = mc^2 или сколько нужно котов чтобы обеспечить электроэнергией Аргентину⁠⁠

Все любят котиков, а котики любят спать, есть и бесоёбить со страшной силой и энергией. Так сколько же в этих мистических созданиях заключено энергии? И сколько нужно котов чтобы обеспечить энергией, скажем, Аргентину?

Берём калькулятор, заглядываем в Википедию, гладим кота и начинаем считать.

Е = mc^2

Е = mc^2 - самое известно уравнение в мире, согласно которому, нечто, обладающее массой, содержит огромное количество энергии. В 1кг массы вещества заключено 9*10^16 Дж энергии, что равно 25 ТВт·ч (тера 10^12 Ватт-часов). Именно столько электроэнергии потребляет в год Азербайджан.

В среднестатистическом 5кг коте заключено 4,5*10^17 Дж энергии, теоретически, хватило бы чтобы 1 год питать электроэнергией Аргентину.

Но как извлечь эту энергию?

На первый взгляд всё очень просто, надо столкнуть нашего кота с его копией из антиматерии, в таком случае 100% их общей массы перейдёт в энергию, этого хватит Аргентине уже на 2 года или Австралии на 1 год.

Но, те кто читает @sly1 на Хабре, наверняка знают, что во Вселенной антиматерия практически не встречается. Человечество же создало антиматерии пока очень и очень мало, считанные нанограммы. Проблема заключается в эффективности и стоимости производства и хранения антиматерии. Для создания 1 грамма антиматерии потребуется примерно 25 миллионов миллиардов кВт·ч энергии, а стоимость её составит более миллиона миллиардов долларов.

Поэтому мы рассмотрим более доступные способы извлечения энергии из кота:

1) химические реакции;

2) ядерные реакции;

3) мощная гравитация.

1) Химические реакции

Сразу скажу, что сжигать котов мы не будем, потому что при этом очень мало массы переходит в энергию. Например, при реакция кислорода с водородом, конечные продукты реакции, т.е. та масса которая не перешла в энергию, весят всего на 0,0000000005 грамма меньше начальной массы реагентов.

Это говорит о том, что эффективность преобразования массы в энергию при химической реакции составляет жалкие 0,000000001%.

Такими темпами Аргентина за год изведёт 10 миллиардов котов!

2) Ядерные реакции

Ядерные реакции намного эффективнее преобразуют массу в энергию, но опять же не так хорошо как хотелось бы. Например, расщепление урана-235 на криптон и барий превращает в энергию лишь 0,08% массы урана.

А слияние атомов водорода в гелий, такая реакция протекает в Солнце, преобразует 0,7% массы водорода в энергию.

При таком раскладе Аргентина переведёт за год примерно 150 котов.

3) Мощная гравитация

И опять наши с вами любимые чёрные дыры в деле! Чёрная дыра - лучший способ преобразовать массу кота в энергию.

Звучит странно, ведь мы знаем, что ничто не может покинуть чёрную дыру, даже свет. Секрет эффективности чёрной дыры в том, что именно происходит с веществом пока оно падает, вращаясь вокруг чёрной дыры и всё сильнее приближаясь к горизонту событий.

Рассмотрим чуть-чуть подробнее.

Любой объект, попавший в любое гравитационное поле, ускоряется, тем самым наращивая кинетическую энергию, а при столкновении с чем либо преобразует энергию в тепло.

Если рассматривать планеты и звезды, то такой способ преобразования массы в энергию работает плохо. Например, объект, падающий на поверхность Земли высвобождает лишь 0,0000001% своей массы в виде энергии, что не намного лучше химической реакции.

Но у чёрных дыр есть одна уникальная особенность, масса чёрной дыры очень плотно упакована. Например, чёрная дыра, массой с Землю была бы всего 2 см в диаметре! Из-за этого, объекты падают в чёрную дыру дольше, а чем ближе объект к чёрной дыре тем сильнее притяжение и выше скорость падения.

Кинетическая энергия объекта, долетевшего до горизонта событий чёрной дыры, равняется примерно половине энергии, заключенной в его массе.

Но если объект продолжит падать в чёрную дыру и пересечёт горизонт событий, то вся его энергия будет уже недоступна для нас, она будет заперта внутри чёрной дыры.

Так как же преобразовать массу падающего объекта в энергию? Способ есть - нужно заставить его падать дольше и по спирали. При этом наш объект будет врезаться в другие объекты и разогреваться, рассеивая свою энергию в виде инфракрасного излучения, а значит он будет терять массу и замедляться, постепенно опускаясь всё ближе к чёрной дыре, пока не достигнет внутренней стабильной орбиты. Именно такой процесс происходит в аккреационных дисках чёрных дыр.

Но насколько эффективен будет такой способ преобразования массы в энергию?

Для невращающейся чёрной дыры внутренняя устойчивая круговая орбита в 3 раза выше горизонта событий. Объекту, чтобы опуститься до уровня этой орбиты, придётся преобразовать около 6% своей массы в излучаемую энергию. Если объект и дальше продолжит терять массу он неминуемо упадёт в чёрную дыру и, опять же, его оставшаяся энергия будет для нас потеряна.

При 6% эффективности преобразования массы в энергию всего 17 котов могли бы питать электроэнергией Аргентину целый год.

Но есть ещё более эффективный способ - это вращающиеся чёрные дыры. Они намного сильнее искривляют пространство-время и буквально тянут объекты на орбите за собой в направлении вращения. Внутренняя стабильная орбита гораздо ближе к чёрной дыре и зависит от скорости её вращения.

Для очень быстрой чёрной дыры внутренняя устойчивая круговая орбита совпадает с горизонтом событий, а сам горизонт событий у таких дыр в 2 раза ближе чем у невращающихся. Таким образом, вращающаяся чёрная дыра преобразует до 42% массы падающего в неё вещества в энергию.

При такой эффективности всей Аргентине понадобится всего 2,5 падающих по спирали кота в год.

Итак, если вы хотите применить уравнение Е = mc^2 на практике, не утруждайте себя химическими реакциями, расщеплением ядра или ядерным синтезом, просто закиньте кота в чёрную дыру.

Источник 1

Источник 2

Источник 3

Показать полностью 18

[моё] E=mc^2 Кот Юмор Черная дыра Познавательно Научпоп Длиннопост

shipilev86

8 месяцев назад

Лига упоротых расчетов

Серия Научпоп

Сколько нужно спичек чтобы разжечь Солнце⁠⁠

Под предыдущим постом, где мы с вами гасили Солнце водой, @ZombiFilin оставил такой комментарий: "Давай следующий (пост - прим. ред.), сколько нужно спичек чтобы разжечь солнце."

#comment_281068738

Достаем спички, калькулятор, Википедию, одним глазом смотрим на Солнце и начинаем считать.

Энергия, выделяемая Солнцем

В ядре Солнца осуществляется протон-протонная термоядерная реакция, в результате которой из четырёх протонов образуется гелий-4. При этом каждую секунду в энергию превращаются 4,26 миллиона тонн вещества (3,6*10 в 38 степени протонов), однако эта величина ничтожна по сравнению с массой Солнца — 2*10 в 27 степени тонн. Мощность ядра равна 380 йоттаваттам (3,8*10 в 26 степени Ватт), что эквивалентно детонации 9,1*10 в 10 степени мегатонн тротила в секунду.

Ядро — единственное место на Солнце, в котором энергия и тепло получается от термоядерной реакции, остальная часть звезды нагрета этой энергией. Вся энергия ядра последовательно проходит сквозь слои, вплоть до фотосферы, с которой излучается в виде солнечного света и кинетической энергии.

Т.е. получается, суммарное количество энергии, выделяемое Солнцем за одну секунду = 3,8*10 в 26 степени Вт.

Разжигать второе Солнце мы не будем, нам пока одного хватит, а вот выделить столько же энергии попробуем.

Энергия, выделяемая одной спичкой

Спичка весит около 100 мг = 0,1 грамма. Имеет длину – 50 мм, толщину - 2 мм и ширину 2 мм, получаем объем одной спички 50x2x2=200 куб. миллиметров. Удельная теплота сгорания древесины равна 15 кДж на грамм. Легко определить по часам, что спичка сгорает за 20 секунд. Значит, из 15 кДж 0,1 грамм = 1,5 кДж, развивающихся при сгорании целой спички, за одну секунду выделяется 1,5 кДж 20 секунд = 75 Дж/сек = 75 Вт

Т.е. получается, суммарное количество энергии, выделяемое при сгорании одной спички за одну секунду = 75 Вт.

Сколько спичек надо

Так сколько же спичек нам понадобиться сжечь разом, чтобы выделить столько же энергии сколько выделяет Солнце?

Считаем: 3,8 *10 в 26 / 7,5*10 в 1 = 5*10 в 24 степени спичек

Итого: нам нужно сжечь 5*10 в 24 степени спичек.

Как нам это представить и куда столько спичек запихать?

Вспоминаем: масса спички 0,1 грамма = 10 в -4 степени кг; объем спички 200 куб. миллиметров = 2*10 в -7 степени куб. метров.

Т.е. 5*10 в 24 степени спичек будут иметь массу 5*10 в 20 степени кг и объем 10 в 18 степени куб метров.

Берем лопату и грузим спички в полувагоны типа такого, объемом 120 куб метров и грузоподъемностью 60 тонн 13,8 x 2,76 x 2,79 м.

В один такой полувагон влезет (без учета коробков и пустого пространства) - 6*10 в 8 спичек (600 миллионов спичек), массой - 6*10 в 4 степени кг. (ровно 60т, хмммм)

Чтобы загрузить все спички нам нужно 8,3*10 в 15 степени полувагонов, общая длина их составит 11,454*10 в 16 степени метров.

Расстояние от Солнца до Земли жалкие 149,6 млн км, нам нужно что-то масштабнее. Диаметр Солнечной системы - около 287 миллиардов километров, уже что-то. Длина нашего поезда в 400 раз больше диаметра Солнечной системы, свету понадобится 12 лет чтобы пролететь все полувагоны.

Поезд получился по пикабушному длинный, но довольно легкий, если принимать во внимание только массу спичек.

Масса Земли 5,97*10 в 24 степени кг и она тяжелее наших спичек в 11 940 раз.

Масса Луны 7,35*10 в 22 степени кг и она тоже тяжелее наших спичек, но уже в 147 раз.

Все наши спички весят как 13 Мимасов.

Мимас - спутник Сатурна

Или как 5 Энцеладов.

Энцелад - спутник Сатурна

Сравнение размеров Земли и Энцелада

На Земле примерно 3 триллиона деревьев (3*10 в 12 степени) и скорее всего нам не хватит их чтобы сделать 5*10 в 24 степени спичек.

И всё это для того чтобы выделить энергию, выделяемую Солнцем за 1 секунду!

Показать полностью 12

[моё] Солнце Спички Подсчет Расчет Мат Энергия Калькулятор Длиннопост

shipilev86

8 месяцев назад

Лига упоротых расчетов

Серия Научпоп

Сколько воды нужно, чтобы погасить Солнце⁠⁠

Допустим, у вас выдался нелёгкий денёк на работе. И вы, вернувшись вечером домой, вздохнули, взвесили все варианты и решили уничтожить человечество. Не стесняйтесь, у всех бывают такие мысли.

Однако к вопросу нужно подойти творчески. Ядерная война, нашествие зомби или новая пандемия бубонной чумы — это, конечно, здорово, но до жути банально. Лучше действовать наверняка, глобально — например, потушить Солнце. Обычной водой.

Солнце, когда узнало о вашем плане

Вы, естественно, знаете, что костёр можно залить водой. Жидкость при контакте с огнём испаряется, при этом охлаждая топливо. Когда температура последнего падает ниже температуры воспламенения, костёр гаснет. Прибавьте к этому то, что водяной пар вытесняет кислород из очага пожара и реакция горения без окислителя прекращается.

Но Солнце, как и все прочие звёзды, не горит в привычном нам понимании этого слова. Светило состоит из газа, раскалённого проходящими в его недрах процессами ядерного синтеза. Водород в Солнце из‑за огромного давления внешних слоёв превращается в гелий, при этом выделяется огромное количество энергии, газ раскаляется, и звезда светит.

Протуберанец на Солнце. Изображение: NASA / SDO / AIA / Goddard Space Flight Center

Но мы всё-таки попробуем полить Солнце водой в качестве эксперимента — заодно узнаем, зашипит или нет.

Воды в космосе много — надо только знать, где искать. Существуют планеты, состоящие преимущественно из неё. Эти суперземли больше нашей многострадальной Земли, но меньше Урана. Хотя, учитывая состав таких небесных тел, их логичнее было бы именовать суперводами, но у учёных NASA своя атмосфера.

Gliese 1214 b рядом со своей звездой в представлении художника. Изображение: ESO / L. Calçada

Возьмём Gliese 1214 b. Она примерно в 2,7 раза больше нашей планеты и почти в семь раз тяжелее. На фоне Солнца, конечно, мелочь: оно весит в 332 940 раз больше, чем Земля. Но ничто не мешает нам прихватить десяток тысяч таких водяных миров и начать забрасывать ими звезду, чтобы посмотреть, как она отреагирует.

Физик Рэндалл Манро, автор книги «А что, если?.. Научные ответы на абсурдные гипотетические вопросы», рассказал, чем должен закончиться наш эксперимент. Когда мы будем заливать Солнце потоками H2O, оно и не подумает потухнуть — напротив, звезда начнёт гореть ярче.

Дело в том, что вода содержит водород, а он служит Солнцу топливом. По мере того, как вы будете подбавлять на светило жидкости, оно будет становиться больше и горячее.

С тем же успехом вы можете тушить пожар бензином или ещё одним "оригинальным" способом.

Кстати, насчёт того, зашипит или нет: в вакууме нет вещества, которое могло бы проводить звуки, так что ответ отрицательный. Но если бы вы были способны улавливать ушами радиоволны, то слышали бы, как звучит Солнце. Учёные NASA и Стэнфордского университета перевели данные, собранные радиотелескопом SOHO, в приемлемый для людей аудиоформат. Получилось вот что.

Не страшно? Забыл упомянуть: чтобы получить полное представление, нужно, чтобы запись звучала 24 часа в сутки и 7 дней в неделю на громкости в 100 децибел — это как на рок‑концерте. Примерно так же, только громче, пшикало бы заливаемое Солнце, если бы мы могли его услышать. Хорошо, что не можем.

Итак, по мере заливания водой Солнце будет постепенно увеличиваться, а процессы, протекающие в нём, — меняться. Так, когда вы добавите в звезду столько жидкости, что она потяжелеет в 1,7 раза, водород‑гелиевый синтез в светиле поменяется на CNO‑цикл (углерод — азот — кислород).

Сколько воды для этого понадобится? 3,4 × 10³º литра, где‑то так. Физик из Западного Техасского университета Кристофер Бэрд объясняет, что, если удвоить массу Солнца, оно будет выделять в 16 раз больше энергии и сиять во столько же раз ярче. Свечение звезды при этом поменяется с жёлтого на голубоватое.

Жизнь на Земле сдует солнечным ветром вместе с атмосферой, а поверхность стерилизует рентгеновским и ультрафиолетовым излучением.

При этом срок жизни Солнца значительно сократится: несколько миллионов лет вместо ожидаемых 5,4 миллиарда. Потому что чем ярче звезда, тем быстрее она расходует ядерное топливо.

Это уже что‑то, но, как вы понимаете, ждать всё равно слишком долго. Поэтому продолжаем лить на Солнце воду.

Интересный факт — пятна на Солнце содержат пресную воду в виде пара, и её там куда больше, чем на Земле. NSO / NSF / AURA

Когда мы зальём столько жидкости, что светило станет весить примерно в 3,3 раза больше, начнётся что‑то интересное. Из‑за чересчур сильного давления внешних слоёв Солнце сколлапсирует в чёрную дыру радиусом около 19,5 километра. Примерно такая чёрная дыра, самая маленькая из известных науке сейчас, находится в созвездии Возничего.

Тут можно прекратить лить жидкость. Нам ни к чему увеличивать чёрную дыру, потому что, поглощая материю, она в ответ щедро дарит нам рентгеновское излучение, а это лишнее.

Итак, после того, как Солнце превратится в карликовую чёрную дыру, Земля начнёт остывать. Как подсчитал физик Марко Кирко из Корнельского университета, уйдёт примерно два месяца, чтобы последнее тепло с поверхности планеты улетучилось в космос.

Теперь вы можете вздохнуть спокойно: цель достигнута. Понадобилось всего‑то 6,6 × 10³º литров воды.

Источник

Показать полностью 7 2

Научпоп Познавательно Астрофизика Земля Солнце Черная дыра Видео YouTube Без звука Длиннопост

199

shipilev86

8 месяцев назад

Серия Научпоп

«Море» кварков внутри одного протона: из чего состоит элементарная частица⁠⁠

Неделимая элементарная частица, три связанных кварка, сложный набор из разнообразных кварков и глюонов — по мере развития науки модель протона постоянно модифицировалась. Как со времен Эрнеста Резерфорда изменились представления о положительно заряженной частице в составе атомного ядра?

Название «атом» происходит от древнегреческого слова «ἄτομος», которое переводится как «неделимый». На протяжении веков считалось, что это самая маленькая частица вещества. Но в конце XIX и начале XX века физики опровергли эту гипотезу: были открыты субатомные частицы.

Протон — одна из трех таких стабильных субатомных частиц (две других — электроны и нейтроны), являющихся строительными блоками атомами. Это название (от древнегреческого «πρῶτος» — первый) предложил Эрнест Резерфорд в 1920 году. В серии экспериментов британский физик показал, что «ядро водорода» (самого легкого химического элемента) может быть извлечено из азота в результате столкновения с альфа-частицей (ядром атома гелия).

Эрнест Резерфорд 1-й барон Резерфорд Нельсонский

Спустя более века после того, как Резерфорд открыл положительно заряженные частицу в основе каждого атома, физики все еще пытаются понять, что представляет собой протон. Школьные учителя обычно описывают их как безликие шарики с одной единицей положительного электрического заряда. На более сложном уровне эти частицы представляют как пучок из трех связанных между собой кварков: двух верхних и одного нижнего.

Но даже эта модель — сильное упрощение. Десятилетия исследований открыли и продолжают изучать более глубокую картину, которая слишком причудлива, чтобы ее можно было полностью передать словами или изображениями.

Художественная иллюстрация изменения представлений о составе протона: 1980-ые - 2030-ые гг.

Как разбить протон на части и изучить его состав

Доказательство того, что протон содержит множество частиц, было впервые получено в Национальной ускорительной лаборатории SLAC в Стэнфорде в конце 60-х годов прошлого века. В предыдущих экспериментах исследователи бомбардировали их электронами и наблюдали, как они рикошетят, как бильярдные шары.

Протонный микроскоп. Детектор SLAC 1968г.

В ускорителе частиц SLAC физикам впервые удалось разогнать электроны достаточно сильно, чтобы изменить результаты наблюдений. Электроны в процессе глубоко неупругого рассеяния ударялись о протон достаточно сильно, чтобы разбить его и отскакивали от точечных осколков протона, называемых кварками.

Авторы этого открытия, которое стало первым доказательством существования кварков, получили в 1990 году Нобелевскую премию по физике. А ученые по всему миру с тех пор провели сотни экспериментов по рассеиванию. Они делают выводы о различных аспектах внутренней части объекта, регулируя силу бомбардировки и выбирая, какие рассеянные частицы они изучают в результате эксперимента.

Используя электроны с высокой энергией, физики могут обнаружить более тонкие детали протона. Таким образом, энергия электрона устанавливает максимальную разрешающую способность эксперимента по глубоко неупругому рассеянию. Чем мощнее коллайдеры, тем более полную картину они дают о составе протона.

Коллайдеры с более высокой энергией также производят более широкий спектр результатов столкновений, позволяя исследователям выбирать различные подмножества для анализа. Эта гибкость оказалась ключом к пониманию кварков, которые перемещаются внутри протона с разной величиной импульса.

Измеряя энергию и траекторию каждого рассеянного электрона, исследователи могут сказать, от какого кварка он отскочил. Статистический анализ множества повторяющихся экспериментов подобно переписи населения «рассказывает» исследователям, как распределен импульс протона или из каких кварков он состоит.

Больше, чем только три кварка

Первые эксперименты на коллайдере SLAC подтвердили разработанную ранее Мюрреем Гелл-Манном и Джорджем Цвейгом теорию о составе протона из трех кварков. Электроны после столкновения разлетались таким образом, как будто они врезались в три отдельные частицы, каждая из которых несет треть импульса протона.

Кварковая модель Гелл-Манна и Цвейга описывает протон, как частицу, состоящую их двух «верхних» кварков с электрическим зарядом +2/3 каждый и одного «нижнего» кварка с зарядом -1/3, что дает общий заряд протона +1.

Но кварковая модель — это чрезмерное упрощение, имеющее серьезные недостатки. Например, она не работает, когда речь идет о вращении (спине) протона, квантовом свойстве, аналогичном угловому моменту. Спин этой субатомной частицы составляет ½, как и у каждого из его верхних и нижних кварков.

Первоначально физики предположили, что в расчетах, повторяющих простую арифметику заряда, половина единиц двух верхних кварков за вычетом доли нижнего кварка должна равняться половине единицы протона в целом. Но в 1988 году Европейское сотрудничество по мюонам рассчитало, что спины кварков в сумме составляют гораздо меньше половины.

Точно так же исследования показали, что массы двух верхних кварков и одного нижнего кварка составляют всего около 1% от общей массы протона. Это означало, что внутри него должно скрываться что-то еще — другие элементарные частицы, которые объяснят свойства этой субатомной частицы.

Упрощенная модель структуры протона.

Множество кварков и антикварков в одной частице

Ускоритель частиц HERA в Немецком исследовательском центре DESY в Гамбурге с 1992 по 2007 год изучал столкновения электронов и протонов с силой, примерно в тысячу раз превышавшей ту, которой удалось достигнуть на SLAC. Хотя эксперимент был завершен более 10 лет назад, физики продолжают анализировать собранные данные.

В экспериментах HERA физики смогли изучить электроны, отскочившие от кварков с чрезвычайно низким импульсом, включая те, которые несут всего 0,005% от общего импульса протона. Результаты наблюдения подтвердили, что состав протона гораздо сложнее кварковой модели Гелл-Манна и Цвейга: электроны отскакивали от «водоворота» низкоимпульсных кварков и их аналогов из антиматерии, антикварков.

Сложная структура из множества кварков и антикварков.

Результаты подтвердили сложную и диковинную теорию квантовой хромодинамики. Это квантовая теория сильного взаимодействия, которое связывает кварки. Эта модель наделяет кварки новым свойством, условно называемым «цветом», и вводит новые частицы, глюоны, которые переносят сильное взаимодействие между кварками.

Каждый кварк и каждый глюон имеют один из трех типов «цветовых» зарядов, обозначенных красным, зеленым и синим. Эти заряженные цветом частицы естественным образом притягиваются друг к другу и образуют группу — например, протон, — чьи цвета в сумме дают нейтральный белый цвет.

Согласно теории квантовой хромодинамики, глюоны могут улавливать мгновенные всплески энергии. Обладая этой энергией, эти частицы распадаются на кварк и антикварк, каждый из которых несет лишь небольшой импульс, прежде чем пара аннигилирует и исчезнет. Именно это «море» переходных глюонов, кварков и антикварков было открыто чувствительными детекторами HERA.

Визуализация протона

Очаровательный новый вид

Высокоэнергетические экстремальные столкновения показывают огромное разнообразие кварков, аникварков и глюонов, на которые распадаются протоны. Столкновения с меньшей энергией показывают только три валентных кварка, определяющих квантовое число элементарной частицы. Но новое исследование показывает, что иногда протон действует как структура, состоящая из пяти кварков.

Группа исследователей под руководством Хуана Рохо из Национального института субатомной физики в Нидерландах и Амстердамского университета VU проанализировала более 5 тыс. снимков протонов, сделанных за последние 50 лет, используя машинное обучение для определения движения кварков и глюонов внутри протона.

Новая проверка обнаружила размытие фона на изображениях, которые ускользнули от предыдущих исследователей. В относительно мягких столкновениях, едва разрывавших протон, большая часть импульса заключалась в обычных трех кварках: двух верхних и одном нижнем. Но небольшое количество импульса, как показали исследования, исходило от «очаровательного» кварка и очарованного антикварка. Это крупные элементарные частицы, каждая из которых тяжелее всего протона более чем на одну треть.

Исследование показало: хотя при высокоэнергетических столкновениях глюоны могут разделиться на любой из шести различных типов кварков, если у них достаточно энергии, очарованные кварк и антикварк формируются гораздо чаще, что делает их заметными даже в относительно мягких столкновениях.

В этих столкновениях протон появляется как квантовая смесь или суперпозиция нескольких состояний: электрон обычно сталкивается с тремя легкими кварками. Но время от времени он будет встречать более редкую «молекулу» из пяти кварков, таких как верхний, нижний и очарованный кварк, сгруппированные с одной стороны, и верхний кварк и очарованный антикварк с другой.

Эти результаты имеют не только теоретическое значение. Например, достаточное количество энергии может образовываться при столкновении протонов космического излучения с элементарными частицами в составе атомов земной атмосферы. В процессе таких столкновений протоны могут распадаться на очарованные кварки и «проливаться» на Землю в виде высокоэнергетических нейтрино. Это может сбить с толку наблюдателей, которые используют эти частицы для изучения далекой Вселенной.

Спустя сто лет после открытия протонов физики продолжают изучать внутреннюю структуру этих элементарных частиц. Эксперименты следующего поколения будут искать еще больше неизвестных особенностей. Например, физики из Брукхейвенской национальной лаборатории в США планируют запустить электронно-ионный коллайдер в 2030-х годах и продолжить с того места, где остановилась HERA. Они будут делать снимки с более высоким разрешением, которые позволят провести первые трехмерные реконструкции протона.

Это должно помочь исследователям окончательно определить происхождение вращения протона и ответить на другие фундаментальные вопросы о непонятной частице, которая составляет большую часть окружающей обычной (барионной) материи.

Еще немного про глюоны:

Масса глюонов в массе атома углерода: 1,99 × 10 в -26 степени килограмма (0,00000000000000000000000000199 кг)

Масса глюонов в массе человека: ~62 килограмма

Масса глюонов в массе Земли: 5,972 × 10 в 24 степени килограммов (5,972,000,000,000,000,000,000,000 кг)

Масса глюонов в массе Солнца: 1,989 × 10 в 30 степени килограммов

Масса глюонов в массе галактики Млечный Путь: в 1,5 триллиона раз больше массы нашего Солнца

Масса глюонов в массе видимой Вселенной: 10 в 53 степени килограммов

P.P.S.: Данный пост появился благодаря комментарию @4OT4, и да - я копипастер, но подписчиков своих уважаю и всегда стараюсь ответить вам, в силу способностей и свободного времени. Да, наверное, я не ответил целиком на вопрос из комментария, но я хотя бы попытался)

Источник 1

Источник 2

Показать полностью 16 2

Научпоп Познавательно Протон Кварки Ученые Видео Без звука Гифка Длиннопост

193

Партнёрский материал

specials

В Питере шаверма и мосты, в Казани эчпочмаки и казан. А что в других городах?⁠⁠

Мы постарались сделать каждый город, с которого начинается еженедельный заед в нашей новой игре, по-настоящему уникальным. Оценить можно на странице совместной игры Torero и Пикабу.

Реклама АО «Кордиант», ИНН 7601001509

Игры Шины

shipilev86

8 месяцев назад

Серия Научпоп

20 странных объектов, которые вы можете встретить в космосе⁠⁠

Огромный пельмень, картина Ван Гога, марсианские паразиты и другие интересные штуки, попавшие в объектив NASA. Полетели посмотрим.

1. Звезда смерти

Мимас, спутник Сатурна. Снимок космического аппарата «Кассини» 2005 год

На орбите Сатурна вращается настоящая «Звезда смерти». Мимас, небольшой спутник Сатурна, выглядит точь-в-точь как самое разрушительное оружие Дарта Вейдера. Разве что поверхность у него не гладкая, а покрытая кратерами. А ещё Мимас намного крупнее имперской боевой станции.

Самый большой кратер Гершель и придаёт спутнику характерный вид. Его диаметр — 135 км, и это почти треть диаметра самого Мимаса.

Мимас на голубом фоне северных широт Сатурна

2. Голова ведьмы

Голова Ведьмы (IC 2118) — отражательная туманность в созвездии Эридана

Что вы видите, когда смотрите на это изображение, сделанное с помощью космического телескопа «Хаббл»? Смахивает на злобный профиль старухи-колдуньи с торчащими острым подбородком и носом, раскрытым ртом, впалым глазом и морщинистым высоким лбом. Собственно говоря, именно поэтому NASA назвало туманность Головой Ведьмы.

3. Окаменевшая рыба на Марсе

В 2016 году марсоход Curiosity прислал на Землю необычную фотографию. Среди скалистых обломков марсианской породы обнаружилась окаменевшая рыбина с раздвоённым хвостом. А если учитывать, что ранее, по предположениям учёных, в северном полушарии Марса был настоящий водяной океан…

Правда, NASA поспешило разочаровать адептов теории инопланетной палеожизни. При ближайшем рассмотрении «рыба» оказалась обычным камнем. В общем, «всего хорошего и спасибо за рыбу».

4. Хеллоуинский светильник

Выглядит зловеще, правда? Это наше Солнце, сфотографированное Обсерваторией солнечной динамики NASA в октябре 2014-го. Напоминает хеллоуинский светильник Джека, ну, тот самый, который делают из тыквы.

Активные области звёздной короны случайным образом составили два злобных глаза, нос и растянутый в ухмылке широченный рот. Самая большая хеллоуинская тыква в нашей Солнечной системе.

5. Лицо Юпитера

Пролетая вокруг Юпитера в 2017 году, космический зонд Juno сделал эту фотографию газового гиганта. На ней при должной фантазии можно рассмотреть «лицо» Юпитера с двумя выпученными глазами и небольшим, недоумённо приоткрытым ртом. Перефразируя Ницше, пока Juno смотрит на Юпитер, Юпитер тоже смотрит на Juno. «Глаза» и «рот» — это огромные вихри, пусть и не такие чудовищные, как Большое красное пятно, но тоже солидные.

6. Космический циклоп

Если то, что вы только что видели, можно назвать лицом Юпитера… то значит, у газового гиганта глаза есть и на затылке. По крайней мере, один. На этом снимке видно, как на Большое красное пятно — громадный ураган в атмосфере Юпитера — падает тень Ганимеда, крупнейшего спутника гиганта. Всё вместе это напоминает огромный глаз циклопа, смотрящий в космос.

7. Ложка на Марсе

Ещё один снимок с Curiosity, свидетельствующий о том, что когда-то на Марсе существовала жизнь и даже была развитая цивилизация! Ладно, на самом деле это просто камень, слегка напоминающий обычную столовую ложку. Марсоход сделал это фото в 2016 году.

8. Космическая картофелина

Взгляните на эту штуковину. Похоже на картофелину, парящую в темноте, не так ли? Тем не менее в кастрюлю её не положишь. Это Прометей — луна Сатурна. У этого небольшого небесного тела (длиной всего 148 км) вытянутая форма и покрытая кратерами поверхность, что придаёт Прометею сходство с известным корнеплодом. Снимок был сделан зондом «Кассини» в 2015 году.

9. Сферический конь в вакууме

Космическая туманность огромных размеров, расположенная на расстоянии 1 500 световых лет от нас в созвездии Ориона, названа Конской Головой. И она и впрямь напоминает голову лошади. Ну или комодского варана — всё зависит от вашей фантазии. Снимок сделан гавайской обсерваторией NASA в 2015 году.

10. Пельмень на орбите Сатурна

Настоящий пельмень, вращающийся вокруг газового гиганта. Это Пан, луна Сатурна, сфотографированная космическим кораблём «Кассини» в 2017 году. Своей формой объект обязан кольцам Сатурна: пыль, из которой они состоят, оседает на его боках и создаёт своеобразные гребни. Увы, гигантский пельмень несъедобен.

11. Длань Господня

Вселенная протягивает свою руку, приветствуя человечество. Или предостерегая никчёмных людишек, дерзнувших заглянуть в её глубины. Снимок сделан космическим телескопом «Чандра» в 2009 году. Рука эта — чудовищный поток энергии, выброшенный вращающейся нейтронной звездой.

12. Глаз в космосе

Сатурн любит собирать на своей орбите всякие интересные штуки. Пельмень, картофелина, теперь вот глаз. Это Тефия, спутник Сатурна с огромным кратером, благодаря которому он напоминает глазное яблоко.

Кратер этот называется Одиссей, а в его центре расположилась гора Керкира. NASA получило эту фотографию с зонда «Кассини» в 2015 году.

13. Апельсиновая корка и улитка

Что это перед вами? Наверное, чёрно-белое изображение апельсиновой корки под лупой? Нет, это огромная ледяная равнина на поверхности Плутона. А по ней медленно ползёт некий тёмный объект, напоминающий улитку, с панцирем и парой небольших рожек. Учёные предполагают, что это дрейфующий айсберг, плавающий в замёрзшем азоте. Фото прислал аппарат NASA «Новые горизонты» в 2016 году.

14. Хан Соло в карбоните

Меркурий долгое время был крайне малоисследованной планетой, но в 2011 году до него добралось вездесущее NASA со своим зондом Messenger. Каково было удивление учёных, когда они нашли на поверхности этой горячей планеты человеческую фигуру, вплавленную в камень. Прямо Хан Соло, которого заморозили в карбоните. Хотя, скорее всего, это просто поток застывшей лавы в бассейне Каролиса.

15. Клещ с Венеры

Венера поистине адское местечко. Тут невероятно плотная атмосфера, создающая давление в 92 раза больше земного. Тут ужасно жарко — в среднем 462 градуса по Цельсию. Тут углекислый газ вместо воздуха и облака из серной кислоты.

Но ужаснее всего то, что несмотря на все эти незначительные трудности на Венере обитает огромный клещ. Хотя, честно говоря, на самом деле это просто большой вулкан, который был сфотографирован с орбиты космическим зондом «Магеллан» в 1989 году.

16. Меркурианский Микки-Маус

Дисней добрался до Меркурия. И выгравировал на его поверхности портрет своего самого узнаваемого мультяшного персонажа. По крайней мере, выглядит похоже. Лучшей рекламы и придумать нельзя. Ну а если отбросить шутки в сторону, то это просто несколько кратеров, сфотографированных зондом NASA Messenger в 2012 году.

17. Космические мозги

В фильме Пола Верховена «Звёздный десант» злобными арахнидами командовал огромный паук-мозг. И кажется, он существует в реальности. Его диаметр — 0,6 км. Только взгляните на эти извилины и представьте, о чём может размышлять этот космический разум. О порабощении человечества, конечно же!

Впрочем, паниковать рано. При ближайшем рассмотрении огромный мозг оказался кратером на поверхности Марса, заполненным льдом и песком, которые и складываются в извилистый узор. Фото сделал зонд Mars Global Surveyor в 2004 году.

18. Сердце Плутона

Плутон. Присмотритесь, и вы увидите, что большую часть планеты занимает… сердце.

Правда, сердце Плутона холодно. Это громадная ледяная равнина, названная Областью Томбо, окружённая двумя горными грядами и покрытая кристаллическим азотом, окисью углерода и метановыми льдами.

19. Марсианские паразиты

NASA долго пыталось скрыть этот факт, но теперь, когда этот снимок утёк в Сеть, отрицать правду бессмысленно. Марс населён огромными чёрными пиявками, которые наверняка создадут в будущем большую угрозу для колонистов…

Ладно, я просто пытаюсь шутить. На самом деле это огромные песчаные дюны, которые покрывают кратер Проктор в южном нагорье Марса. Никаких пиявок — просто тёмный песок. Это фото сделано камерой HiRISE с Марсианского разведывательного спутника в 2007 году.

20. Полотно Ван Гога

Что за безумный художник создал эту захватывающую картину? Может быть, Ван Гог решил написать ещё одну версию своей знаменитой «Звёздной ночи»? Нет. Это фотография атмосферы Юпитера, сделанная зондом Juno в 2017 году.

Юпитер, самая большая планета Солнечной системы, — газовый гигант, и у него нет твёрдой поверхности. А то, что вы видите — облака и вихри из водорода и гелия, постоянно кружащиеся в его атмосфере.

Источник

Показать полностью 24

Научпоп Познавательно Космос NASA Астрономия Гифка Длиннопост

Отличная работа, все прочитано!

1 2 3 4 5

Жду новый пост Серия «Научпоп»

Что происходит с человеком за минуту

Е = mc^2

Но как извлечь эту энергию?

1) Химические реакции

2) Ядерные реакции

3) Мощная гравитация

Энергия, выделяемая Солнцем

Энергия, выделяемая одной спичкой

Сколько спичек надо

Как нам это представить и куда столько спичек запихать?

Как разбить протон на части и изучить его состав

Больше, чем только три кварка

Множество кварков и антикварков в одной частице

Очаровательный новый вид

Еще немного про глюоны:

1. Звезда смерти

2. Голова ведьмы

3. Окаменевшая рыба на Марсе

4. Хеллоуинский светильник

5. Лицо Юпитера

6. Космический циклоп

7. Ложка на Марсе

8. Космическая картофелина

9. Сферический конь в вакууме

10. Пельмень на орбите Сатурна

11. Длань Господня

12. Глаз в космосе

13. Апельсиновая корка и улитка

14. Хан Соло в карбоните

15. Клещ с Венеры

16. Меркурианский Микки-Маус

17. Космические мозги

18. Сердце Плутона

19. Марсианские паразиты

20. Полотно Ван Гога

Жду новый пост
Серия «Научпоп»