На расстоянии около 18 000 световых лет от Земли, в направлении созвездия Стрельца, находится удивительный космический объект, который фактом своего существования бросает вызов нашему пониманию предельных скоростей во Вселенной
Этот объект, получивший скучное название PSR J1748-2446ad, представляет собой самый быстрый известный пульсар* во Вселенной. Обладая диаметром примерно 32 километра и массой около двух масс Солнца, пульсар PSR J1748-2446ad совершает полный оборот вокруг своей оси за 1,396 миллисекунды (716 оборотов в секунду!).
При такой невероятной скорости вращения PSR J1748-2446ad балансирует на грани разрушения. Если бы он вращался на 20% быстрее, то центробежная сила разорвала бы его на части.
*Что такое пульсар? Представьте себе сверхплотную нейтронную звезду – бывшую массивную звезду, сжатую до размеров города. Теперь представьте, что она бешено вращается, а ее магнитное поле, в миллиарды раз более мощное, чем земное, направлено не вдоль оси вращения, а под углом к ней. Из магнитных полюсов звезды бьют узкие лучи излучения – словно два космических прожектора на противоположных концах.
Подобно фигуристу, который ускоряет вращение, прижимая руки к телу, пульсар получает свою головокружительную скорость в результате сжатия. Когда массивная звезда коллапсирует в нейтронную звезду, она сохраняет большую часть своей массы, но сжимается до крошечного — относительно исходного — размера. При этом сохраняется и момент импульса звезды. В результате такого экстремального сжатия огромной массы она начинает вращаться с колоссальной скоростью.
Космический маяк
Каждый оборот пульсара отмечается вспышкой радиоизлучения, которую можно зафиксировать с Земли. Эти регулярные импульсы делают пульсары невероятно точными космическими часами. Астрономы используют их как инструменты для поиска гравитационных волн, проверки фундаментальных теорий гравитации и изучения структуры межзвездной среды. А космические агентства даже разрабатывают системы навигации для космических кораблей, основанные на сигналах от пульсаров – своеобразные космические GPS.
PSR J1748-2446ad был открыт в 2004 году командой астрономов, использовавших радиотелескоп Грин-Бэнк в США, и он до сих пор удерживает титул самого быстрого известного пульсара во Вселенной.
Перед вами удивительное цветное изображение Нептуна, "сшитое" из двух снимков, полученных космическим аппаратом NASA "Вояджер-2" 24 августа 1989 года.
"Вояджер-2" — единственный рукотворный объект, который когда-либо посещал систему самой дальней от Солнца планеты Солнечной системы.
На снимке видны три захватывающих атмосферных образования (подписаны на снимке ниже):
Большое темное пятно (БТП) — антициклон, напоминающий знаменитое Большое красное пятно Юпитера. Однако в отличие от юпитерианского вихря, существующего столетиями, БТП Нептуна исчезло к 1994 году.
«Скутер» — белое треугольное облако, получившее свое прозвище за невероятную скорость движения. Оно совершает полный оборот вокруг планеты всего за несколько часов!
Малое темное пятно (МТП) — циклон в южном полушарии, исчезнувший одновременно с БТП в 1994 году. Ученые предполагают, что между этими образованиями была какая-то связь, но ее природа остается загадкой.
Все эти атмосферные структуры двигались на восток с разной скоростью и редко оказывались так близко друг к другу. Так что "Вояджеру-2" несказанно повезло запечатлеть их вместе.
Следующее свидание с Нептуном запланировано на 2049 год. Это может произойти в рамках миссии NASA Neptune Odyssey, запуск которой намечен на 2031 год.
Миссия Neptune Odyssey может стать настоящим прорывом в изучении системы Нептуна. Ученые планируют детально исследовать атмосферу планеты, изучить ее магнитное поле и внутреннюю структуру, а также проанализировать состав колец и спутников. Особое внимание хотят уделить Тритону — одному из самых загадочных спутников в Солнечной системе, чью поверхность покрывает азотный лед.
Пока же ученым придется еще четверть века довольствоваться крупицами данных, переданных легендарным "Вояджером-2".
Магнитное поле Земли создает вокруг планеты особые области, заполненные заряженными частицами. Эти области, известные как радиационные пояса или пояса Ван Аллена, являются частью общей системы магнитной защиты нашей планеты.
История их открытия началась в 1958 году. Джеймс Ван Аллен, американский физик из Университета Айовы, установил на первом американском спутнике "Эксплорер-1" счетчик Гейгера. Ученый хотел измерить космические лучи вокруг Земли. Но когда спутник достиг высоты около 1 000 километров, прибор перестал работать.
Поначалу думали, что прибор был неисправен или произошел технический сбой. Однако Ван Аллен предположил иное: счетчик перестал работать из-за перенасыщения — уровень радиации оказался слишком высоким. Последующие запуски "Эксплорер-3" и "Эксплорер-4" подтвердили его догадку – вокруг Земли существуют особые области, где магнитное поле планеты способно захватывать и удерживать заряженные частицы из космического пространства. Так наука узнала о существовании радиационных поясов, которые были справедливо названы в честь их первооткрывателя.
Что представляют собой пояса?
Это две кольцевые области, расположенные одна внутри другой вокруг нашей планеты:
Внутренний пояс располагается на высоте 1 000 — 6 000 километров;
Внешний пояс находится на высоте 13 000— 60 000 километров.
В этих областях магнитное поле Земли захватывает и удерживает заряженные частицы: протоны и электроны, приходящие в основном от Солнца и от других источников космического излучения.
Радиация в поясах действительно представляет опасность, но:
Космические корабли проектируются с учетом прохождения через пояса;
Траектории полетов рассчитываются так, чтобы минимизировать время пребывания в опасных зонах;
Современная защита космических аппаратов способна значительно снизить воздействие радиации.
В ходе лунной программы NASA "Аполлон" пояса преодолевались за 30-60 минут по специально рассчитанной траектории. При этом астронавты получали допустимую дозу радиации, которая была значительно ниже опасного для здоровья уровня.
Пояса Ван Аллена динамичны: их форма и интенсивность меняются под влиянием солнечной активности. В 2012 году NASA запустило специальные зонды Van Allen Probes для детального изучения поясов. Было установлено, что во время сильных солнечных бурь иногда может формироваться временный третий пояс.
Пояса Ван Аллена - важная часть магнитной защиты Земли. Здесь магнитное поле планеты захватывает и удерживает заряженные частицы из космоса. Современные исследования этих областей помогают лучше понимать взаимодействие Земли с космической средой и прогнозировать космическую погоду.
Несмотря на высокий уровень радиации, пояса Ван Аллена не являются непреодолимой преградой для космических полетов. Современные технологии защиты космических аппаратов и правильно рассчитанные траектории позволяют безопасно пересекать эти области.
Мировой океан покрывает около 70% планеты, но остается одним из самых малоизученных мест на Земле. В его глубинах происходят вещи, которые могли бы показаться выдумкой фантастов — и некоторые из этих явлений таковыми считались долгое время. Но феномены, представленные в статье, реальны: их документируют и изучают ученые.
Брайниклы — ледяные "пальцы смерти"
Под морским льдом Антарктики растут ледяные сталактиты, смертельные для донных обитателей. Когда морская вода замерзает, соль выталкивается наружу, образуя супер-соленый и супер-холодный рассол. Он тяжелее обычной морской воды и опускается ко дну, при этом температура рассола настолько низка, что он замораживает окружающую жидкость при контакте.
Получается полая ледяная трубка, растущая со скоростью нескольких метров в день. Достигнув дна, брайникл образует "якорный лед", который запирает морских ежей и морские звезды в ледяную ловушку.
Примечательно, что об этом явлении известно еще с 1960-х годов, но впервые оно было запечатлено только в 2011 году.
Молочные моря
Моряки веками сообщали о светящихся молочно-белых водах, но ученые (на то они и ученые) относились к этому скептически вплоть до 2006 года, пока не появились убедительные доказательства в виде спутниковых снимков.
С орбиты Земли было зафиксировано аномальное свечение площадью в тысячи квадратных километров. Причина — биолюминесцентные бактерии, собирающиеся в огромных количествах.
В отличие от обычных биолюминесцентных вспышек планктона, "молочные моря" светятся непрерывно часами.
Считается, что так бактерии привлекают рыб, чтобы быть съеденными для дальнейшего проживания в их кишечнике.
Подводные соленые озера
На дне океана встречаются "озера", представляющие собой скопления сверхсоленой воды (в 4-5 раз более соленая, чем окружающая морская вода) с метаном и сероводородом. Высокая плотность этих образований не дает им смешаться с окружающей водой, что и формирует четкую границу.
Большинство живых организмов, случайно заплывших в такое озеро, погибают мгновенно. Однако эволюционно адаптированные трубчатые черви и простейшие селятся по краям и чувствуют себя прекрасно.
Дайверы, посещавшие такие озера, описывают опыт как "визит на другую планету".
Поророка — волна, идущая против течения
В устье Амазонки можно наблюдать поразительное явление: чрезвычайно мощный океанский прилив временно обращает течение реки вспять. За счет этого образуется приливная волна высотой до четырех метров, которая движется вглубь континента на расстояние до 800 километров.
Название "поророка" на языке народа тупинамба означает "великий рев" — звук волны, напоминающий хищный рев, появляется примерно за 30 минут до ее прихода. Явление происходит дважды в месяц во время полнолуния и новолуния.
Поророка — природный дар для серферов, которые катаются на этой волне до 40 минут без остановок, преодолевая десятки километров.
Подводные круги иглобрюхов
В 1995 году у берегов Японии дайверы обнаружили идеальные геометрические круги диаметром до двух метров. Объяснение их природы было получено лишь в 2011 году с развитием океанологии.
Оказалось, что круги — продукт "творчества" самцов иглобрюхих рыб, длина тела которых достигает всего 12 сантиметров. Рыбка несколько дней работает над созданием радиальных гребней, украшая их камнями и ракушками. Для чего? Чтобы привлечь самку.
Дело в том, что слабый, больной или зараженный паразитами самец не имеет запаса сил для создания подобной структуры. Поэтому самки выбирают исключительно сильных и здоровых производителей, способных дать наиболее живучее потомство. Донные круги — надежная подсказка в выборе партнера.
На дне западной части Тихого океана, к юго-востоку от Марианских островов, находится впадина глубиной почти 11 километров. Это Марианский желоб — самое глубокое место на Земле. Если погрузить туда Эверест, то над вершиной останется еще более двух километров воды.
Давление на дне такое, что любая подводная лодка схлопнется, как консервная банка под прессом: металл согнется, швы разойдутся, вода ворвется внутрь за секунды.
Но как появилась эта бездна? Почему именно здесь, а не в Атлантике или Индийском океане?
Столкновение гигантов
Земная кора не монолитная структура. Она состоит из гигантских плит, которые плавают на раскаленной мантии, как куски льда на воде. В ходе неторопливого движения плиты время от времени сталкиваются, расходятся, налезают друг на друга. Там, где они встречаются лоб в лоб — вырастают горы. Там, где расходятся — появляются океаны. А там, где одна плита подныривает под другую — образуются глубоководные желоба.
Марианский желоб — результат именно такого процесса. Тяжелая Тихоокеанская плита столкнулась с более легкой Филиппинской и начала уходить под нее вглубь планеты. Этот механизм геологи называют субдукцией.
Почему одна плита ныряет?
Тихоокеанская плита — древняя. Ей около 170-180 миллионов лет. За это время она остыла, уплотнилась, стала тяжелой. Филиппинская плита намного моложе — ей около 40-50 миллионов лет. Она легче, теплее, более плавучая.
Когда эти две плиты встретились — старая, тяжелая Тихоокеанская плита не смогла удержаться на поверхности и начала погружаться под молодую Филиппинскую. Там, где плита изгибается, образовался Марианский желоб, глубина которого, между прочим, непрерывно увеличивается на 3-4 сантиметра в год.
Примечательно, что при этом сама плита погрузилась уже на сотни километров. Там, в раскаленной мантии, она постепенно плавится, перерабатывается и становится частью земных недр. Это один из механизмов непрерывного самообновления коры нашей планеты.
Побочные эффекты
Сильное трение, сопровождающее погружение одной плиты под другую, порождает мощнейшие землетрясения. По этой причине Марианская зона — одна из самых сейсмически активных на планете.
А еще погружающаяся плита захватывает с собой океанскую воду через трещины. Вода попадает в раскаленную мантию и химически изменяет окружающие породы, которые начинают плавиться при более низкой температуре*.
*Когда вода попадает в мантию под огромным давлением, она встраивается в кристаллическую решетку минералов. Это меняет их химический состав — породы становятся гидратированными (насыщенными водой). Такие породы плавятся при более низкой температуре, чем сухие.
Так образуется магма, которая поднимается, а после прорывается на поверхность в виде вулканов.
Именно поэтому рядом с желобом — цепочка Марианских островов, имеющих вулканическое происхождение. Каждый остров — это верхушка подводного вулкана, представляющего собой побочный продукт формирования Марианского желоба.
За красивым названием "Восточная изумрудная элизия" (лат. Elysia chlorotica) скрывается морской слизень, обитающий у восточного побережья Северной Америки. Это создание выглядит скорее как плоский лист, чем как моллюск. А его необычный цвет является результатом одного из самых удивительных биологических "ограблений" в природе.
Elysia chlorotica питается нитчатыми желто-зелеными водорослями Vaucheria litorea. Но в отличие от обычных травоядных, слизень не просто переваривает пищу — он "ворует" у нее органеллы, отвечающие за фотосинтез. Хлоропласты из клеток водоросли встраиваются в клетки пищеварительной системы слизня и продолжают полноценно работать там месяцами.
Как работает биологическая кража
Хлоропласты не могут функционировать самостоятельно — им нужны сигналы от ядра клетки растения, которое содержит критически важные гены. Но эволюция вручила слизню решение этой проблемы: моллюск ворует не только хлоропласты, но и часть генетического кода водоросли.
Для успешного встраивания генов водоросли в геном Elysia chlorotica используется горизонтальный перенос генов. Это явление, когда генетический материал передается между организмами не через размножение, а напрямую — редкость для многоклеточных животных, но обычное дело для бактерий.
Благодаря этим украденным генам слизень начинает производить белки, необходимые для обеспечения работы хлоропластов. То есть животное научилось управлять растительной органеллой столь же качественно, как родительское растение.
Когда молодой слизень впервые съедает водоросль и "заражается" хлоропластами, он может обходиться без пищи до 10 месяцев — при условии доступа к солнечному свету. Хлоропласты используют энергию света для преобразования углекислого газа и воды в органические вещества, которые и идут на корм слизню.
Важно понимать, что это не симбиоз, когда два организма мирно сосуществуют на взаимовыгодных условиях. Это клептопластия — буквально "кража пластов" (в данном случае хлоропластов). Водоросль погибает, но ее органеллы продолжают какое-то время выполнять свои функции в теле нового хозяина.
Elysia chlorotica ставит под сомнение четкое разделение между животными и растениями. Да, перед нами, определенно, животное с пищеварительной и нервной системами, способное свободно передвигаться. Но при этом оно фотосинтезирует как растение и располагает растительными генами в своем геноме.
Эволюция — гораздо более творческая и гибкая штука, чем принято считать.
Возможно вы уже читали эту историю, но пусть она будет и на этом сайте, чтобы не пропала. Цикл «химических историй» познавательный, годный, рассказывает про химическую промышленность, раскрывает мифы и заблуждения про «химию» и приправлено всё моим своеобразным юмором. Погнали!
Посчастливилось мне работать на одном контрактном химическом производстве типа НПО (научно-производственное объединение), работал я там буквой Н, отвечая за «науку», разработку и анализ.
Вся работа отдела разработки выглядела однотипно: приходит в НПО мужик с улицы контрагент, говорит манагеру, мол так и так, надо сварить вот эту химию (у нас были компаунды и ГСМ, тащмайор) и всучивает бутылку/баклажку с чем-то отвратительным. Манагер по инструкции рассказывает, что надо будет провести реверс-инжиниринг (обратную разработку — лабораторное исследование состава). На моей практике это нужно было примерно в 20% случаев, обычно достаточно открыть две-три советских книжки-справочника, по поставленным задачам выбрать из разработанных в Союзе, скорректировать компоненты, которые уже не производятся после развала производственных цепочек, и продукт уже готов. Затем контрагента-заказчика, по скрипту манагер отводил на экскурсию в самую чистую, лишенную даже намёка на коммерческую тайну, часть производства, где для понта выставлены редко используемые, но блестящие испарители, колонны и приборы, которые завораживали заказчика, как большая грудь подростка, и он был согласен почти на любую цену НИОКР (научно-исследовательской и конструкторской работы). Там и обговаривались условия (к месту реальной работы никого бы на пушечный выстрел не подпустили).
Как правило, такие разработки нужны были предприятиям машиностроения при заменах дорогих импортных химических расходников. Очень распространённая практика, у простых импортных станков часто именно расходники, а не машины, давали бОльшую часть прибыли за бугор капиталистам, по типу чернил для струйных принтеров с ценами выше принтера. В серийный выпуск после разработки наши химикалии уходили не часто, даже если наш продукт получался годным и дешёвым. Далеко не каждый заказчик импортозамещался нашим продуктом на полную силу, и всё равно продолжали покупать импортное, боясь юридического слёта гарантии станков (при использовании сторонних расходников). Крутые станки, центры и линии, кстати, напичканы всякими кондуктометрами и вискозиметрами, вообще физически отказываются работать на сторонних расходниках, как феррари на палёном бензине, но мы и это обходили. Много наших разработок не шли в серию из-за объективной цены малых серий и географических факторов (ну не растут кокосы в РФ и дешевого технического кокосового масла не найти). Оборонке, напротив, было всё равно на цены, ей важно выполнение задачи и сроки - самые вменяемые контрагенты.
Но раз в год обязательно приходил чудак контрагент с банками WD-40 (в случае WD-40 почти всегда- армянин), она же вд-шка, она же жидкость для съёма заржавевших деталей и пьяных механиков.
Закаузчик WD-40 говорил тихо, как-будто нашел клад: «надо посмотреть что там в составе, сделать анализ и эээ давай договоримся, тема очень хорошая». Обычно мы отказывались от вэдэхи, но один заказчик был крайне вежлив, и мы таки согласились принять предоплату за НИОКР и устроить ему самую дорогую в его жизни лекцию по WD-40.
Кто не особо в курсе, что такое WD-40 — проникающая смазка. Проникает в заклинившее соединение и смазывает его.
По легенде, создатель вэдэшки Норманн Ларсен получил заказ на разработку от космического агентства на антикоррозийную защиту ракет, и с 40-ой попытки создал крутой состав. Причём состав получился настолько крутой, что тщательно охранялся вместе с технологией производства, никогда не был оцифрован, и хранится на пожухлом листочке в сейфе. Сразу скажу, что смазкой (именно grease) в российской терминологии она не считается. Первоначальное предназначение вдшки— проникающий состав. Ну то есть очень подвижная и невязкая жидкость, проникающая в тонкие щели заклинивших соединений, смазывающая и способствующая разборки соединения. Основной инструмент механика или демонтажника, наряду с ломом. По той же легенде антикоррозионное действие заключалось в том, что смазка проникала в щели и царапины на поверхности тонкостенных баков с жидким кислородом ракет Atlas, вытесняла из щелей воду и предотвращала обледенение на них (жидкий кислород минус 220 °С как ни как)
первоначальный продукт
Но кроме ракет, всё остальное ВД-шка плохо смазывает и хреновенько защищает от коррозии.
Название WD-40 образовано от Water Displacement (вытеснение воды) само говорит об этом, «40» - по легенде число попыток создания состава. Сразу скажу, что 40 для такого продукта — много. У меня антирекорд разработки - 30, и то из-за ряда ошибок. В химической промышленности так и принято называть продукты в виде слово-число, бренд-индекс. Типа «Мегаклей-11». Число после бренда обычно и есть, тупо номер опытного образца из лабжурнала. Ну или какая-нибудь ерунда по ГОСТу типа «Полиэтилен ПВД 115 03-070». Или просто ничего не значащий номер, как у растворителя №646. Так что «40» могло значить что угодно.
Фирма Ларсена «Рокет кемикал» (офигенный нейминг, завидую) сделала вот такую «ракетную» легенду по происхождению WD-40, может даже правдивую, несмотря на нестыковки в датах, но мировой успех вд-шки был обусловлен далеко не её составом.
Немного отвлечёмся. Самые частые вопросы мне, как к химику от нехимиков это: «посоветуй что от ржавчины», «чем можно смыть то-то». Ну и моими самыми частыми ответами являются соответственно: «болгарка с зачистным кругом» и «порошок с губкой».
К химии многие люди относятся как к магии, к фокусам, и всегда надеятся обмануть, хакнуть реальность и законы физики, взмахнуть волшебной химической палочкой. Справедливости ради, часто это и получается с помощью химии, но почти всегда это дороже других методов. Желание иметь «химию», которая за раз и сразу решит все проблемы - это не русский менталитет, это присуще всем народам.
В СССР у каждого мужика для смазывающих целей была в загашнике расхищенная социалистическая смазка типа «солидол» и баночка с отработкой масла, для прикипевших болтов. А вот у американцев с этим было туго. Нефтепродукты были в 50-х годах несколько с другим ассортиментом и доступом, нежели в СССР. В США были популярны ряд токсичных ГСМ (бариевые смазки и продукты из касторового масла), они качественные, но были доступны не всем. Были продукты и безопасные для частного применения крайне разнились по качеству от штата к штату, а литолы ещё не набрали популярность. И рядовому амеру очень не хватало чего-нибудь под рукой, смазочного, универсального, неядовитого, простого в применении, не грязеобразующего и доступного в свободной продаже. Одно средство для всего.
Как вы догадались, эту нишу крайне удачно заняла WD-40.
Создатель WD-40 гениально провёл рекламную компанию, у продукта на старте была «суперсекретная формула», была легенда о «космическом» применении в ракетах, продажи пришлись на пик популяризации в США космоса. Да и фирма называлась Rocket Chemical Company, что очень способствовало популярности.
Маркетологи выдумывали всё новые и новые места, где можно применить вдшку для сотен бытовых мелочных задач: от удаления птичьего помёта до антизапотевающего покрытия. И несмотря на то, что смазка была слабая, все бытовые и непрофильные задачи вполне выполняла. Плюс WD-40 была малотоксичная, в отличии от нефте-касторовых ГСМ того времени. И вот таким образом Ларсен превратился в мультимиллионера.
охраняемая «секретная» формула
А «Секретная формула WD-40» после смерти Ларсена стала местным шоу и достопримечательностью. Исполнительный директор признавался в интервью, что именно интрига с «секретной формулой», а не сама формула, сделала весь успех. Но всё равно многие до сих пор считают наоборот.
Ну и пусть считают, наш заказчик тоже ждал от нас эту секретную формулу.
Мистер Норманн Ларсен не раскрывал состав WD-40, но в обязательном для США MSDS (паспорте безопасности) указано:
50 % — растворитель уайт-спирит;
25 % — вытеснитель углекислый газ;
15 % — минеральное масло (точный состав является коммерческой тайной);
10 % — инертные ингредиенты (точный состав является коммерческой тайной).
И как узнать точнее эти ингридиенты?
Есть такой термин- обратная разработка (reverse-engineering), означающий в широком смысле: разобрать и понять как устроено. В машиностроении и микроэлектронике это целая отрасль на грани с промышленным шпионажем. Тысячи людей задействованы в охоте за схемами и чертежами, каждая айтишная фирма мечтает об исходном коде конкурентов, страсти и интриги, настоящие шпионские скандалы.
Сложнейшие технические задачи решаются, чтобы воспроизвести технологии конкурентов. Даже конструкции некоторых чипов заранее делаются с расчётом на конкурентный реверс-инжиниринг, например, чтобы нельзя было их просветить рентгеном, не разрушив.
А в химической промышленности реверс-инжиниринг рутинное дело.
Секретных формул для химиков нет!
Любую сложную смесь веществ можно разделить на составляющие компоненты, на отдельные вещества и узнать химическую формулу и структуру каждого. Есть разные методы разделения смесей на компоненты — физические (перегонка, перекристаллизация), химические, но хроматография самая популярная - это метод, основанный на разной сорбции разных соединений на пористых носителях. Звучит сложно, но хроматография заслуживает отдельного поста.
Состав WD-40 я знал уже давно, но т.к. с заказчика-армянина мы стрясли кучу денег за реверс-инжиниринг, то ради приличия (и совести) мы анализы всё-таки провели. Заказали образцы WD-40: оригиналы из США, пару промышленных аналогов и просто для наглядности самые разные поддельные WD-40 из ближайших хозмагазинов.
Все образцы разных ВДшек в лаборатории нашего НПО мы разделили физическими методами (вакуум-перегонкой и хроматографией) на отдельные компоненты и проанализировали каждый компонент. Газ для баллончиков у оригинала -это углекислый газ, у подделок - пропан с примесями. Растворитель — уайт-спирит, в оригинале оказался в смеси с пиндосским газолином, мы подогнали для нашего аналога смесь нашинских уайтспирита и петролейного эфира (бензин-калоша) — получилось один в один. Минеральное масло - мы подобрали аналог по вязкости -трансформаторное гидрокрекинга с Ангарского НПЗ. В масле оригинальной вэдэхи была небольшая примесь эфиров — скорее всего касторовое масло или животный жир, обеспечивающие смазывающие свойства, мы вместо этого добавили эфиры 12-оксистеариновой кислоты (потому что были под рукой) ну и самую вкусную отдушку (потому что можем).
А самый секретный инертный компонент был отправлен в соседний НИИ через дорогу. Ради приличия - у нас же НИОКР в предоплату. В НИИ был снят спектр ЯМР (ядерного магнитного резонанса на ядрах H1, C13 и изотопе F19). Это такой метод анализа как томограф, реально томограф, только для молекул, позволяет определить структурную формулу любого вещества в два клика.
Ну это мои коллеги не любят возиться со спектрами и в два клика сразу получают расшифровку, а я люблю расшифровку спектра ЯМР карандашом - получается интересно, как судоку или пасьянс. Поэтому у всех химиков «секретные формулы» вызывают только улыбку.
Собственно, из-за метода ЯМР-спектроскопии на фармацевтических компаниях по 2 душа (до и после смены), и совершенно параноидальные меры безопасности, чтобы никто из сотрудников, специально не унёс миллиграмм субстанции на коже и не осчастливил конкурентов раскрытием структуры и более ранним выходом продукта на рынок с миллиардным экономическим эффектом.
Естественно, «суперсекретным инертным компонентом WD-40» оказались перфторуглеводороды (фторуглероды). Это как углеводороды, только вместо атомов водорода атомы фтора. Очень занимательные соединения, помимо того, что низкой вязкостью и поверхностными свойствами обеспечивают WD-40 ту самую проникающюю способность в заклинившие механизмы, фторуглероды еще могут растворять огромное количество газов, даже можно дышать в этих жидкостях, из них до сих пор пытаются сделать полноценную синтетическую кровь.
Пока мы всё равно зависим от банков крови, но в аптеках можете найти кровезаменитель «перфторан» — это именно фторуглеродный препарат, спасший жизни сотням военнослужащих СССР в 80-х годах.
GIF
как углеводороды, но вместо атомов водорода атомы фтора
Сами по себе эти вещества инертны и негорючи, нетоксичны, но вот их производство ооочень вредное, особенно для зубов. В РФ их производят под Пермью, привет пермским стоматологам.
Так вот, мы сварили пробную партию нашей ВД-шки именно с пермскими перфторалканами. По лабораторным анализам наша вэдэшка получилась как оригинал, вэдэшэчку расфасовали, наклеили на тару этикетки от заказчика. На этикетках было не WD-40, и даже не близко, если что, фальсификат наше НПО никогда не делало.
В лаборатории продемонстрировали заказчику проникающую способность наравне с оригинальной WD-40: наша разработка и оригинальное детище мистера Ларсена на порядки превосходили прочие подделки по проникающим свойствам. Ура, секретная формула официально была разгадана.
Сейчас на рынке в РФ, да и в мире, думаю, больше 80 % подделок знаменитой WD-40 разной степени ответственности и опасности (и даже без перфторуглеводородов). Клонов -совсем тьма. Спрос большой только в США, т.к. универсальность WD-40 никому сейчас не нужна, тем более под брендами в РФ типа V-V-40, мимикрирующими под оригинал, или например «жидкий ключ». Вэдэшка нашего НПО, несмотря на почти точное соответствие по свойствам и составу оргинальной WD-40, на условиях небольших партий контрактного производства, оказалась чуть ли не вдвое дороже подделок. C коммерческой точки зрения продукт был посредственным. И с этими грустными словами пробная партия была торжественно вручена армянину.
Мы искренне пожелали ему большой удачи в продажах, а он, кажется, понял, почему мы так долго отказывались от этой НИОКР.
У нас эта эпопея разработки заняла месяц (заранее я знал примерный состав). У заказчика продажа пробной партии заняла полгода, но этому предпринимателю повезло свой аналог загнать "в ноль" по какому-то тендеру, принести нам бутылку коньяка (жуть палёная) и больше мы никогда не виделись.
Успех WD-40 не повторить. Мультимиллионером на универсальной смазке уже никому не стать. Спрос был обусловлен спецификой смазочных материалов в США в то время и местным законодательством. И удачей.
Универсальная бытовая вдшка нужна была в определённом рыночной нише в определённое время, и если не она, так другая смазка заняла бы её место.
«Секретная формула WD-40» -потрясающий рекламный ход, но с развитием хроматографии, масс-спектрометрии и спектроскопии ЯМР, все секретные формулы ушли в прошлое. Где-то это даже грустно.
Аналог в СССР был под наименованием «Унисма-1», но при отсутствии рекламы про него никто наверно и не слышал. Сейчас в РФ проникающих смазок на полках строймагов тьма (предполагаю, что все хотят повторить успех WD-40), есть не только подделки, но и очень крутые промышленные пожаробезопасные продукты на галогенводородных растворителях. В любом случае, WD-40 - эталонный бренд и история успеха. Сейчас эта американская фирма выпускает дополнительно ещё с десяток других продуктов под этим брэндом. Ничего сильно крутого (СОЖи, моющие средства и похожее), но прикольно, что по негласным правилам химического нейминга другие продукты должны называться WD-41, WD-42, WD-43 и т.д. Но они всё равно идут с гордым именем WD-40 одним брэндом.
А кому интересно, рекомендую на досуге на официальном сайте WD-40 ознакомиться с брендом и историей компании и увидеть, как сбылась самая настоящая «американская мечта» у химического продукта, ставшего из скромного смазочного материала - суперзвездой.
Вокруг могучего Юпитера кружит спутник Каллисто (средний диаметр 4 820 километров) — космический летописец, хранящий память о древнейших временах Солнечной системы. Этот загадочный мир обладает уникальной особенностью — самой старой поверхностью среди всех известных небесных тел нашей системы.
Представьте себе — последние значительные изменения здесь происходили более 3,5 миллиарда лет назад, когда на Земле только зарождалась первая жизнь.
Ледяные шпили - стражи времени
Поверхность Каллисто украшают величественные ледяные шпили высотой от 80 до 100 метров. Эти гигантские структуры, покрытые тонким слоем темной пыли, появились на заре формирования Солнечной системы в результате столкновений с другими космическими телами.
Удары были настолько мощными, что извлекли лед из глубин спутника и расшвыряли его по окрестностям, создав эти уникальные формации. Однако шпили медленно разрушаются, что приводит к скатыванию пыли и ее накоплению в низинах. Через несколько миллиардов лет эти величественные структуры превратятся в пологие пылевые холмы, но пока они стоят как безмолвные свидетели истории эволюции нашей планетной системы.
Застывшая история
В отличие от своего буйного соседа Ио, где запредельная вулканическая активность (более 400 действующих вулканов!) обновляет поверхность со скоростью около сантиметра в год, Каллисто сохраняет практически первозданный вид.
Поверхность спутника испещрена множеством ударных кратеров, некоторым из которых более четырех миллиардов лет! Эти древние шрамы хранят информацию о ранних этапах формирования нашей космической окрестности, включая историю появления самого Юпитера и других планет.
Тайны подповерхностного океана
Под застывшей маской древней коры Каллисто скрывается грандиозная тайна — целый океан жидкой воды, раскинувшийся в недрах ледяного спутника.
Он залегает настолько глубоко, что достичь его современными технологиями невозможно. Однако само существование этого океана делает Каллисто еще более интригующим объектом для исследований.
Значение для науки
Если человечество когда-нибудь отправит на Каллисто исследовательский аппарат, способный собрать и доставить на Землю образцы реголита (особенно те, что были бы получены под слоем пыли одного из шпилей), мы получим бесценные данные о ранней истории Солнечной системы.
Это будет подобно чтению древней летописи, в деталях повествующей о событиях, происходивших миллиарды лет назад. Каждая частица грунта может рассказать историю о космических катаклизмах, формировании планет и процессах, определивших современный облик нашей планетной системы. Возможно, именно в древних породах Каллисто хранится ключ к разгадке тайны зарождения жизни на Земле.
14 июля 2015 года мимо системыПлутонапронесся космический аппарат NASA "Новые горизонты", передав на Землю первые в истории детализированные изображения далекой карликовой планеты и некоторых ее спутников. Плутон преподнес ученым сюрприз — его поверхность оказалась не однородной и застывшей во времени, как предполагалось ранее, а удивительно разнообразной и геологически активной.
Особое внимание привлекли ледяные горы. В отличие от земных, состоящих преимущественно из твердых каменных пород, основу гор Плутона составляет водяной лед. Однако не спешите представлять их хрупкими и прозрачными!
При экстремально низких температурах, царящих на поверхности Плутона (в среднем около -233 градусов Цельсия), свойства льда настолько меняются, что он становится плотным, твердым и прочным, как гранит на Земле.
Интересный факт: если бы земной гранит оказался на Плутоне, то он бы стал хрупким и ломким из-за экстремального холода, в то время как водяной лед приобретает кристаллическую структуру, делающую его исключительно прочным материалом.
Величественные горы Тенцинга* возвышаются в среднем на 3,4 километра от основания, что сопоставимо с высотой Доломитовых Альп в Европе! Кроме того, средний уклон их склонов составляет 19,2 градуса, что делает горы Тенцинга не только высокими, но и одними из самых крутых горных систем в Солнечной системе.
*Эта плутонианская горная гряда названа в честь шерпа Тенцинга Норгея, одного из двух людей, которые первыми покорили высочайшую вершину мира — Эверест.
Примечательно, что благодаря малой гравитации Плутона (примерно 6% от земной) и отсутствию активной эрозии, эти массивные ледяные структуры сохраняют стабильность и существуют уже более 100 миллионов лет.
Многочисленные горные вершины далекого Плутона прекрасно просматриваются сквозь тонкую голубоватую атмосферу, состоящую из азота с примесями метана и угарного газа.
Когда солнечный свет проходит через эту разреженную оболочку, создается холодное и загадочное голубое свечение, напоминающее марсианские закаты.
Планетологи считают, что горы Плутона могут быть продуктомкриовулканизма— извержений не раскаленной магмы, а смеси воды, аммиака и метана. Ничего подобного на Земле нет, но в Солнечной системе криовулканизм — достаточно распространенное явление, которое можно наблюдать, например, на некоторых спутниках газовых гигантов.
Миссия "Новые горизонты" показала, что даже самые дальние уголки Солнечной системы способны удивлять нас своей красотой, разнообразием и изменчивостью.
14 июля 2015 года космический аппарат NASA "Новые горизонты" совершил исторический пролет мимо Плутона, передав на Землю беспрецедентный объем данных о карликовой планете.
При последующем детальном анализе снимков ученые сделали удивительное открытие – на поверхности далекого мира раскинулись загадочные дюны. Эти образования, сосредоточенные вблизи горных массивов, обрамляющих знаменитую Равнину Спутника (колоссальную ледяную равнину со средним диаметром 1 492 километра), до сих пор вызывают интерес у планетологов.
Эти уникальные геологические структуры, сформировавшиеся всего за несколько десятков или сотен лет, полностью перевернули наше представление о карликовой планете.
Их существование доказывает, что геологическая активность и атмосферные процессы на Плутоне намного интенсивнее, чем считалось ранее. Более того, присутствие дюн однозначно свидетельствует о наличии ветровой активности, способной преображать ландшафт.
С точки зрения геологического времени, плутонианские дюны можно назвать "младенцами" – они состоят из крошечных частиц замерзшего метана, по размеру сопоставимых с песчинками. Это особенно впечатляет при сравнении с марсианскими дюнами, формирование которых может занимать тысячи и даже миллионы лет.
На нашей планете подобные образования возникают благодаря эоловому переносу – процессу, при котором ветер перемещает наносы по поверхности, заставляя их рассеиваться, перекатываться, подскакивать, падать и снова соединяться (слипаться).
Однако на Плутоне этот механизм работает иначе. Местные ветры слишком слабы для классического эолового переноса. Ученые предполагают, что ключевую роль играет процесс сублимации – прямого перехода льда в газообразное состояние, минуя жидкую фазу. Это явление подбрасывает частицы в воздух, а затем нисходящие потоки с окрестных гор подхватывают их и завершают создание метановых дюн.
Несмотря на колоссальную удаленность от Солнца, Плутон остается поразительно активным миром, хранящим множество тайн. Для их раскрытия необходима отдельная исследовательская миссия, которая пока существует только в планах NASA.
Открытие бозона Хиггса в 2012 году стало одним из самых значительных достижений современной физики. Эта элементарная частица, предсказанная еще в 1964 году, является ключом к пониманию того, как устроена материя и почему объекты во Вселенной обладают массой. Попробуем разобраться в этом удивительном явлении, не прибегая к сложным формулам и заумным терминам.
В физике долгое время существовал парадокс: почему одни частицы имеют массу, а другие (например, фотоны) нет? Откуда вообще берется масса? Этот вопрос мучил ученых десятилетиями, пока не появилась идея о существовании особого поля, пронизывающего всю Вселенную — поля Хиггса.
Механизм поля Хиггса
Поле Хиггса — это особое квантовое поле, заполняющее все пространство Вселенной. Различные элементарные частицы взаимодействуют с этим полем с разной интенсивностью. Некоторые частицы, такие как фотоны, практически не взаимодействуют с полем Хиггса и потому не имеют массы. Другие частицы активно взаимодействуют с полем, и именно сила этого взаимодействия определяет их массу — чем сильнее взаимодействие, тем больше масса частицы.
Что такое бозон Хиггса?
Бозон Хиггса — это квантовое возбуждение поля Хиггса, элементарная частица, которая является своеобразным проявлением этого поля. При столкновении частиц высоких энергий возникают условия, при которых поле Хиггса может локально передать часть своей энергии, порождая бозон Хиггса.
Эта частица крайне нестабильна и практически мгновенно распадается на другие частицы, что долгое время делало невозможным ее экспериментальное обнаружение.
Значение для современной физики
Без поля Хиггса и его бозона существование материи в известной нам форме было бы невозможно: все частицы двигались бы со скоростью света, не образуя ни атомов, ни молекул. Именно благодаря полю Хиггса во Вселенной существуют звезды, планеты и сама жизнь.
Примечательно, что сами физики не приветствуют популярное название "частица Бога", данное бозону Хиггса журналистами. Они предпочитают называть его просто бозоном Хиггса, в честь одного из ученых, предсказавших его существование — Питера Хиггса (29 мая 1929 года — 8 апреля 2024 года).
Экспериментальное обнаружение
Поиск бозона Хиггса стал одной из самых сложных задач в истории физики. Для этого был построен Большой адронный коллайдер — самый мощный ускоритель частиц в мире. В нем протоны разгоняются почти до скорости света и сталкиваются друг с другом, создавая условия, похожие на те, что были сразу после Большого взрыва. При этих столкновениях высвобождается колоссальная энергия, достаточная для рождения бозона Хиггса.
Бозон Хиггса живет всего лишь одну секстиллионную долю секунды, почти мгновенно распадаясь на другие частицы. Обнаружение этой частицы происходит путем тщательного анализа продуктов распада в детекторах коллайдера — сложнейших устройствах, способных фиксировать мельчайшие следы взаимодействия частиц. Именно таким образом физики получают экспериментальные доказательства существования бозона Хиггса.
Триумф науки
Открытие бозона Хиггса стало триумфом человеческой мысли, технологий и международного сотрудничества. Оно показало, что даже самые смелые теоретические предсказания, основанные на математических расчетах, могут найти подтверждение в реальности при наличии достаточного упорства, технологических возможностей и финансовых ресурсов.
14 июля 2015 года космический аппарат NASA "Новые горизонты" совершил то, что еще недавно казалось невозможным – он сфотографировал Плутон с расстояния всего 35 445 километров. Но реальность оказалась не такой яркой, как мы привыкли видеть в СМИ.
Тусклая реальность
Представьте: вы – астронавт на борту "Новых горизонтов". Вы подлетаете к бывшей девятой планете Солнечной системы и смотрите в иллюминатор. Что вы видите? Темный, едва различимый силуэт карликовой планеты. Никаких ярких красок, никакой сочной картинки. Просто тусклый мир в поясе Койпера, где солнечный свет в 1 600 раз слабее, чем на Земле.
Однако в СМИ и научных публикациях мы видим совсем другой Плутон – яркий, контрастный, с отчетливо видимыми деталями поверхности. В чем же причина такого расхождения?
Это не обман и не художественный вымысел. Ученые специально усиливают яркость и контрастность снимков, насыщают цвета. И делают это не ради красоты, а для науки. Причина проста: наши глаза эволюционировали для работы в земных условиях освещения. Когда исследователи изучают поверхность далеких миров, им необходимо различать каждую деталь – кратеры, разломы, возвышенности. На "реалистичных" темных снимках это сделать практически невозможно. Поэтому фотографии обрабатывают, делая их более информативными для научного анализа.
Не только Плутон
Эта практика касается не только снимков Плутона. NASA регулярно обрабатывает фотографии других планет (включая карликовые). Иногда это приводит к удивительным результатам: марсианское небо может казаться голубым, а атмосфера Юпитера – переливаться всеми цветами радуги. Но для каждого такого "художественного" снимка существует оригинал, показывающий, как все выглядит на самом деле.
В итоге мы оказываемся в интересной ситуации: чтобы лучше изучить реальность, ученым приходится ее "приукрашивать". Но благодаря этому мы не только получаем важные научные данные, но и можем увидеть два разных лица далеких миров – их реальный облик и их "научный портрет". И оба эти взгляда одинаково ценны: один показывает нам истинную картину космоса, другой помогает его понять.
Но тут есть загвоздка: это абсолютная ложь. Эйнштейн не был двоечником. Напротив, он был одним из самых усидчивых, внимательных и умных детей во всей школе.
Откуда же взялся этот устойчивый миф, в который по сей день верят миллионы людей?
Четыре факта, исказивших историю
Молчаливый гений
Маленький Альберт поздно заговорил — до трех лет он молчал, предпочитая наблюдать за миром. Родители Герман и Паулина даже подозревали, что у них растет умственно отсталый наследник.
Но когда мальчик наконец открыл рот, то он сразу стал формулировать целые предложения. Просто до этого его мозг был занят более важными вещами, чем генерация детского лепета.
Путаница с оценками
В швейцарской школе Арау, где учился Эйнштейн, в то время действовала оценочная система, в корне отличавшаяся от той, к которой привыкли мы с вами. Там высшим баллом была единица, а не пятерка.
Поэтому, когда люди слышали, что у Эйнштейна были сплошные "единицы" по математике и физике, они воспринимали его как ни на что неспособного неуча. По факту же это были замечательные оценки — максимально возможные в той системе.
Конфликт с посредственностью
У Эйнштейна были сложные отношения с некоторыми преподавателями, и дело было не в его неуспеваемости. Наоборот — он все схватывал на лету и быстро разбирался в любой теме, но презрительно относился к педагогам, которые допускали ошибки или говорили глупости.
В порыве гнева один из учителей даже сказал, что Альберт "никогда ничего не достигнет". Ирония судьбы в том, что едва ли кто-нибудь вспомнит имя этого преподавателя, а вот Эйнштейн стал символом человеческой гениальности.
Провал... по французскому
Эйнштейн не смог поступить в Федеральную политехническую школу Цюриха с первого раза. Но завалил он не физику или математику — по этим предметам у него были как всегда блестящие результаты.
Проблемы возникли с гуманитарными дисциплинами, особенно с французским языком, который не был для него родным. Будущий ученый просто не желал тратить время на изучение того, что его не увлекало, предпочитая заниматься физикой, с которой уже тогда планировал связать свою жизнь.
Реальный Эйнштейн: гений, а не отстающий
В 12 лет Альберт самостоятельно изучил Евклидову геометрию, которую обычно проходят в старших классах.
В 15 лет будущий лауреат Нобелевской премии уже свободно владел дифференциальным и интегральным исчислением.
"Я никогда не делал ошибок в математике, а дифференциальное и интегральное исчисление освоил к 15 годам", — писал ученый в своем дневнике.
В подростковом возрасте он увлекся философией Канта — произведения, над которыми ломают голову студенты университетов и их седовласые наставники.
Разве это портрет двоечника? Скорее гения, который с детства интеллектуально опережал сверстников на годы (или десятилетия).
Стоит отдать дань уважения студенту медицинского вуза Максу Талмуду, который был наставником юного Эйнштейна, познакомившим его с чудесами науки, не связанными с сухой и скучной зубрежкой, принятой в школе.
Почему миф так живуч?
Люди обожают истории из серии "из грязи да в князи". Многим хочется верить, что великие достижения доступным каждому, даже двоечнику. Легенда про "неудачника Эйнштейна" дает надежду родителям плохо успевающих детей и оправдание тем, кто не желает учиться.
Но не стоит кормить двоечником мифами! Будущее поколение нужно учить тому, что успех требует адского труда и нечеловеческого упорства.
Альберт Эйнштейн — идеальный пример того, как выдающиеся способности, помноженные на страсть к познанию и трудолюбие, привели к революционным открытиям, перевернувшим наши представления об устройстве Вселенной.
Чтобы ответить на этот вопрос, нам придется вернуться назад во времени, в 1916 год, когда Альберт Эйнштейн, один из величайших умов в истории, опубликовал свою общую теорию относительности.
До 1916 года физики, пытаясь объяснить, что такое гравитация и почему она существует, выдвигали бесчисленное множество всевозможных гипотез. Ни одна из них не устраивала Эйнштейна, и он предложил свое объяснение: гравитация — это искривление пространства-времени.
Пространственно-временной батут
Математически Эйнштейн доказал, что за гравитационные эффекты отвечает искривление пространства-времени. Батут — отличный способ продемонстрировать это сложное явление на плоской поверхности.
Представьте, что вы кладете пушечное ядро в центр батута — его масса прогибает полотно, создавая впадину. Если мы поместим у внешнего края батута теннисный мяч, то он покатится не просто внутрь, но и вокруг ядра.
Гравитация — искажение ткани пространства-времени, влияющее на движение объектов.
Именно это объясняют знаменитые математические уравнения Эйнштейна — как пространство-время ведет себя при различных физических условиях.
Мы знаем, что во Вселенной все и всегда находится в постоянном движении. И когда объекты ускоряются в пространстве-времени, они могут создавать небольшую рябь, подобно камешку, брошенному в спокойную воду пруда.
Эта рябь — то, что мы называем гравитационными волнами.
Эйнштейн, предсказывая их существование, сомневался, что когда-нибудь в распоряжении человечества появится сверхчувствительный инструмент, который сможет зафиксировать эти ничтожно малые колебания, сотрясающие при этом всю Вселенную.
Хотелось бы узнать, как бы он отреагировал на тот факт, что мы не просто подтвердили существование гравитационных волн, но и зафиксировали около 300 событий, начиная с 2015 года. Это одно из крупнейших достижений в физике, и то, как ученым удалось осуществить это, просто взрывает мозг!
Сжатие и растяжение
Когда гравитационная волна проходит через Землю, она слегка сжимает или растягивает всю планету в направлении своего движения. Измерить такой эффект с помощью обычной линейки невозможно — ведь сама линейка тоже растянется или сожмется вместе с пространством, и показания останутся неизменными.
Поэтому для этих целей физики решили использовать свет, который за определенное время может пройти определенное расстояние. Если пространство растянуто, то свету придется пройти большее расстояние, потратив на это больше времени. И наоборот, если пространство сжато.
Чтобы узнать, сжалось или растянулось пространство, нужно измерить его в двух направлениях и вычислить разницу. Звучит просто, но осуществить подобное на практике — сложнейшая задача. Все дело в том, что искомая разница в расстоянии в 1 000 раз меньше крошечной частицы, именуемой протоном. Для понимания масштаба: в наших телах содержится около 10 октиллионов протонов (единица с 28 нулями). А детекторы должны уловить изменения, которые в тысячу раз меньше одной такой частицы.
Как уловить невозможное?
Для решения этой задачи ученые создали невероятно сложные устройства — лазерные интерферометры. Принцип их работы основан на измерении расстояния между специальными тестовыми массами с помощью лазерных лучей.
Тестовые массы устанавливаются на огромном расстоянии друг от друга — это позволяет сделать даже мельчайшие изменения достаточно заметными для измерения. Эти массы тщательно изолируются от всех возможных помех, кроме одной — гравитации, от которой защититься невозможно.
Лазеры непрерывно измеряют точное расстояние между массами. Когда проходит гравитационная волна, пространство-время слегка растягивается или сжимается, и время, необходимое свету для преодоления расстояния между массами, изменяется. Эти крошечные изменения и улавливают детекторы.
Первый улов
14 сентября 2015 года произошло событие, навсегда изменившее науку. Детекторы LIGO в США впервые зарегистрировали гравитационные волны от слияния двух черных дыр, произошедшего на расстоянии около 1,3 миллиарда световых лет от нас.
В 2017 году к охоте присоединился европейский детектор Virgo в Италии, а в 2020 году — японский детектор KAGRA. На начало 2030-х годов намечен запуск космического детектора гравитационных волн LISA в рамках программы Европейского космического агентства.
Что нам рассказывают волны?
Гравитационные волны подарили нам совершенно новый способ изучения Вселенной. Они помогают понять фундаментальные законы физики и рассказывают о самых грандиозных событиях космоса, которые невозможно наблюдать напрямую: формировании галактик, росте и слиянии сверхмассивных черных дыр, рождении и смерти звезд.
Ученые убеждены, что будущие детекторы позволят нам "заглянуть" в первые мгновения после Большого взрыва и приблизиться к пониманию того, как зарождалась наша Вселенная. Каждая новая зафиксированная гравитационная волна — это послание не только из глубин Вселенной, но и из невообразимо далекого прошлого.
Рыба-попугай представляет собой одно из самых удивительных семейств морских рыб, чья жизнедеятельность оказывает колоссальное влияние на формирование тропических экосистем. Семейство скаровых, к которому относятся эти рыбы, насчитывает около 90 видов, распространенных в теплых водах Тихого, Индийского и Атлантического океанов.
Характерной особенностью рыб-попугаев является их необычное строение ротового аппарата. Многочисленные мелкие зубы этих рыб срастаются в прочные пластины, образуя структуру, внешне напоминающую клюв попугая. Именно эта анатомическая особенность и дала название всему семейству.
Размеры представителей варьируются от относительно небольших видов длиной 30-40 сантиметров до настоящих гигантов, достигающих полутора метров и веса в несколько десятков килограммов.
Образ жизни рыбы-попугая тесно связан с коралловыми рифами, которые служат для них и домом, и источником пищи. Основу рациона составляют микроскопические водоросли, растущие на поверхности кораллов. Чтобы добраться до этой пищи, рыба использует свой мощный клюв для соскабливания и откусывания фрагментов коралловой породы. Этот процесс сопровождается характерным хрустящим звуком, который становится неотъемлемой частью акустического ландшафта рифа.
Переваривание пищи у рыб-попугаев происходит весьма необычным образом. После того как откушенные кусочки коралла попадают в пищеварительную систему, специальные глоточные зубы измельчают твердый карбонат кальция до состояния мелкого порошка. Питательные вещества из водорослей усваиваются организмом, а неперевариваемые частицы коралла выводятся наружу в виде чистого белого песка.
Масштабы этого процесса поражают воображение. Одна крупная особь способна производить сотни килограммов песка ежегодно. Некоторые исследования показывают, что до тонны. Именно деятельность рыб-попугаев является основным источником формирования песчаных пляжей и целых атоллов в тропических регионах. По различным оценкам, от 70 до 85 процентов песка на пляжах таких мест, как Мальдивы, Багамы или Гавайские острова, прошло через пищеварительную систему этих рыб.
Биология размножения рыб-попугаев демонстрирует еще одну удивительную адаптацию. Большинство видов являются последовательными гермафродитами, то есть способны изменять свой пол в течение жизни. Практически все особи рождаются самками и имеют довольно скромную окраску, обычно в серовато-коричневых тонах, что помогает им маскироваться среди кораллов. По мере взросления и в зависимости от социальной структуры группы, наиболее доминантная самка может трансформироваться в самца.
Этот процесс сопровождается кардинальными изменениями внешнего вида. Превратившись в самца, рыба приобретает яркую окраску с преобладанием синих, зеленых, оранжевых и розовых цветов. Различия между самками и самцами настолько разительны, что долгое время ученые описывали их как отдельные виды, не подозревая об их родственной связи.
Поведение рыб-попугаев в ночное время демонстрирует еще одну поразительную адаптацию. С наступлением темноты многие виды начинают выделять специальную слизь, постепенно окутывая себя прозрачным коконом. На формирование такого защитного укрытия требуется от тридцати минут до часа. Исследователи считают, что этот слизистый кокон выполняет несколько защитных функций: маскирует запах спящей рыбы от ночных хищников и служит барьером против мелких паразитов.
Экологическая роль рыб-попугаев в коралловых экосистемах трудно переоценить. Поедая водоросли с поверхности кораллов, они предотвращают зарастание рифов и способствуют здоровому росту коралловых полипов, что поддерживает баланс всей рифовой экосистемы и способствует ее устойчивости к различным стрессовым факторам.
Однако в настоящее время популяции рыб-попугаев сталкиваются с серьезными угрозами. Чрезмерный промысел, особенно направленный на крупных ярко окрашенных самцов, нарушает естественную структуру популяций и снижает их репродуктивный потенциал. Деградация коралловых рифов вследствие изменения климата, загрязнения и других антропогенных факторов лишает этих рыб основного источника пищи и среды обитания.
Понимание важности рыб-попугаев для морских экосистем привело к введению охранных мер во многих регионах. Например, в некоторых странах Карибского бассейна действуют ограничения или полные запреты на вылов этих рыб. Такие меры направлены не только на сохранение самих популяций, но и на поддержание здоровья коралловых рифов, от которых зависит благополучие целых островных государств и прибрежных сообществ.
Все крупные космические тела во Вселенной, которые мы наблюдаем — от планет до звезд — имеют сферическую форму. И чем массивнее объект, тем более идеальной становится эта сфера. Почему же природа так настойчиво выбирает именно эту форму? Давайте разберемся на примере планеты.
Итак, все дело в гравитации. Когда планета формируется, она начинает притягивать к себе все больше материи — пыль, газ, астероиды. С ростом массы усиливается и гравитационное поле. Сила тяжести всегда направлена к центру тела, стремясь придать ему максимально компактную форму. А самая компактная форма в природе — это сфера.
Почему планета не может быть кубической?
У куба есть углы, которые находятся дальше от центра массы, чем остальные части. Гравитация не позволит этому существовать — она будет "стягивать" углы к центру, пока планета не примет форму шара — самую устойчивую форму для массивных космических объектов.
Кроме того, кубическая форма создала бы огромные перепады давления и температуры. Углы куба испытывали бы колоссальное напряжение, что привело бы к их разрушению. В итоге планета все равно бы "схлопнулась" в шар.
Малые космические тела, такие как кометы, астероиды и небольшие спутники, часто имеют неправильную форму, потому что их масса слишком мала, чтобы гравитация могла "вылепить" из них сферу. Для сравнения: астероид Психея с диаметром около 226 километров имеет неправильную форму, в то время как Земля с диаметром 12 756 километров стремится к идеальной сфере.
Впрочем, даже планеты не являются безупречными шарами. Из-за вращения вокруг своей оси они слегка сплющиваются на полюсах и расширяются на экваторе (звезды, между прочим, тоже). Это называется экваториальным утолщением. Например, полярный радиус Земли на 21,38 километра короче экваториального.
Интересный факт: Мимас, 396-километровый спутник Сатурна, является самым маленьким известным космическим телом, обладающим сферической формой из-за собственной гравитации.
На расстоянии около 5 200 световых лет от Земли раскинулась величественная туманность Розетка (NGC 2237) — одна из самых впечатляющих звездных "фабрик" нашей Галактики. Здесь, в огромном облаке газа и пыли диаметром 130 световых лет, рождаются настоящие звездные гиганты.
Изображение было получено 12 апреля 2010 года космической обсерваторией Европейского космического агентства (ESA) "Гершель", и на нем запечатлен один из самых активных регионов звездообразования в туманности Розетка.
Наиболее яркие области на снимке — это своеобразные "коконы" из газа и пыли, где развиваются массивные протозвезды. Каждый такой зародыш эволюционирует в звезду, которая будет как минимум в десять раз массивнее нашего Солнца. В верхней части изображения (отмечена на снимке ниже) видны небольшие светящиеся пятна — это звездные зародыши меньшей массы, находящиеся на раннем этапе развития.
Судьба таких космических гигантов предопределена их массой. В отличие от солнцеподобных звезд, живущих миллиарды лет, эти титаны проживут "всего" несколько миллионов лет. Объясняется это просто: чем массивнее звезда, тем быстрее она расходует свое термоядерное топливо. Когда оно закончится, каждая из этих звезд встретит свой конец в грандиозном взрыве сверхновой.
Однако гибель этих звезд станет началом нового цикла звездообразования. Вспышки сверхновых обогатят окружающее пространство тяжелыми элементами и создадут ударные волны, которые сожмут соседние облака газа и пыли, запуская формирование следующего поколения звезд. Так, в бесконечном танце созидания и разрушения, Вселенная поддерживает вечный круговорот звездной жизни.
14 июля 2015 года космический аппарат NASA "Новые горизонты" получил самые детальные на сегодняшний день снимки Никты — одного из пяти известных спутников Плутона.
Недавно исторические фотографии были объединены и обработаны с помощью современных алгоритмов машинного обучения, что позволило получить довольно детальное цветное изображение (ниже) загадочного объекта.
Никта, открытая 15 мая 2005 года космическим телескопом NASA/ESA "Хаббл" одновременно со спутником Гидра, представляет собой необычное небесное тело неправильной формы размером примерно 50 × 33 × 31 километров. Свое название спутник получил в честь древнегреческой богини ночи Нюкты (Никты).
Долгое время считалось, что Никта, как и другие малые спутники Плутона, образовалась из обломков, выброшенных при столкновении Плутона с крупным объектом пояса Койпера. Однако эта гипотеза не может объяснить удивительно высокую отражательную способность спутника. Современные исследования предполагают, что Никта сформировалась независимо от Плутона из первичного облака ледяных частиц — остатков материала, из которого формировалась Солнечная система. А уже после объект бы "похищен" Плутоном и превращен в его естественный спутник.
Поверхность Никты покрыта крупнозернистым водяным льдом, температура которого не поднимается выше -230°C. При таком экстремальном холоде лед приобретает прочность, сравнимую с земными горными породами.
Особый интерес ученых вызывает крупное темное пятно на поверхности спутника — след древнего столкновения с другим космическим телом. Красновато-коричневый материал в этой области мог принадлежать объекту-импактору или был выброшен из недр самой Никты.
В настоящее время NASA и Юго-западный исследовательский институт рассматривают возможность организации новой миссии к системе Плутона для детального изучения карликовой планеты и ее загадочных спутников. Это может помочь раскрыть тайны формирования и эволюции объектов как окраинах Солнечной системы, так и в ее внутренней области.
Именно эта высота официально признана международным сообществом как граница между атмосферой Земли и космическим пространством. Но почему именно 100 километров? Давайте вместе с вами разбираться в этой увлекательной истории.
История появления границы
Все началось в 1940-х годах, когда венгерско-американский инженер и ученый-механик Теодор фон Ка́рман (11 мая 1881 года — 6 мая 1963 года) проводил расчеты поведения летательных аппаратов на больших высотах. Именно его математические выкладки легли в основу определения границы космоса, которая теперь носит его имя — линия Ка́рмана.
Суть расчетов Кармана заключалась в следующем: с увеличением высоты воздух становится все более разреженным. На определенной высоте атмосфера становится настолько тонкой, что крылья самолета уже не могут создавать достаточную подъемную силу. Чтобы не упасть, летательному аппарату необходимо двигаться с первой космической скоростью — 7,91 километра в секунду. На такой скорости он уже не летит как самолет, а движется вокруг Земли как спутник.
Математическое обоснование
Карман рассчитал, что эта критическая точка находится на высоте около 100 километров. Именно здесь плотность атмосферы падает настолько, что для создания достаточной подъемной силы требуется скорость, равная первой космической. Это делает классический аэродинамический полет в общем-то невозможным.
В 1957 году Международная авиационная федерация (FAI) официально приняла высоту 100 километров над уровнем моря как рабочую границу между земной атмосферой и космосом. Это решение стало фундаментальным для международного космического права и определило принципы регулирования космической деятельности.
Разные подходы к определению границы
При общем признании стандарта в 100 километров существуют и другие подходы к определению границы космоса. Например:
NASA и Военно-воздушные силы США исторически считают границей космоса высоту 80 километров, хотя официально США, как и большинство стран, признают международный стандарт в 100 километров. Такое расхождение связано с тем, что на высоте 80 километров уже появляются первые признаки космического пространства, и американские пилоты, поднявшиеся на эту высоту, становятся кандидатами в астронавты.
Некоторые ученые предлагают установить границу на высоте 150 километров, где плотность атмосферы становится практически неощутимой.
Важно понимать, что линия Кармана — это условная граница. В реальности четкой физической границы между атмосферой и космосом не существует. Атмосфера постепенно становится все более разреженной с увеличением высоты, и этот процесс происходит плавно, без резких переходов.
Более того, высота, на которой атмосфера становится слишком разреженной для аэродинамического полета, может варьироваться в зависимости от:
Солнечной активности;
Времени года;
Географического положения;
Геомагнитных условий.
Практическое значение
Определение границы космоса имеет важное практическое значение для:
Граница в 100 километров является условной, но она служит важным ориентиром в космической деятельности человечества. Линия Кармана — это не произвольно выбранная высота, а результат серьезных научных расчетов, учитывающих физические особенности полета на больших высотах.
В будущем, с развитием технологий и углублением нашего понимания верхних слоев атмосферы, определение границы космоса может измениться. Но пока линия Кармана остается общепринятым стандартом, символической дверью в бескрайние просторы космоса.
