Пишут, что в Калифорнии на фоне продолжающихся пожаров наблюдаются огненные смерчи.

Лесные пожары, да ещё в сочетании с сильным ветром (как в этом случае) представляют собой почти идеальные условия для возникновения подобных явлений: сильный градиент температур (горячий воздух, нагретый огнём, снизу, более холодный - сверху), плюс т.н. сдвиг ветра, т.е. разница в направлении ветра на разных высотах (чему способствует тяга, всасывающая воздух в центр пожара).

Технически это не совсем смерчи, это явление по своей природе ближе к пыльным дьяволам, но всё равно красиво и жутко.

Помочь проекту донатом можно тут.

Разблокировать комментарии можно, оформив подписку здесь.

В новом видео на Ютуб-канале разбираем новую сенсацию - исследование, авторы которого утверждают, что ускоренное расширение Вселенной может быть иллюзией, а тёмной энергии может и не существовать вовсе!

У кого не работает Ютуб, смотреть можно здесь или тут

Пламя свечи на Земле и в невесомости

Характерную форму язычка пламя принимает из-за того, что горячий воздух, из которого оно состоит, поднимается вверх в процессе конвекции. Конвекция является проявлением закона Архимеда, а тот, в свою очередь - проявлением силы тяжести, под действием которой лёгкий горячий воздух как бы всплывает в более тяжёлом холодном.

В невесомости ни силы Архимеда, ни конвекции нет, и поэтому вытягивания пламени в язычок не происходит.

Кстати, помимо этого, конвекция обеспечивает более быстрое удаление из очага горения обеднённого кислородом и отравленного продуктами горения воздуха, на смену которому приходят новые порции свежего воздуха, способствующего дальнейшему горению. Из-за этого горение в невесомости происходит менее интенсивно и при более низкой температуре.

Это приводит к изменению цвета пламени: мы не видим характерного теплового свечения частичек сажи, которые придают желто-оранжевый цвет пламени свечи, а видим голубоватое свечение, характерное для эмиссионных спектров углеводородных соединений: таким же цветом горит чистый природный газ, практически лишённый примесных частичек.

Помочь проекту донатом можно тут.

Разблокировать комментарии можно, оформив подписку здесь.

Самая радиоактивная еда: бразильский орех

Бразильский орех - продукт, обладающий наибольшей естественной радиоактивностью: около 450 беккерелей на килограмм, что примерно в 34 раза выше, чем знаменитый банановый эквивалент. Причём в бразильском орехе содержится не только общераспространённый радиоактивный калий-40, но и такие экзотические вещества, как, к примеру, радий.

Употребление 100 граммов бразильских орехов эквивалентно получению дозы радиации в 2,2 микрозиверта. При этом безопасной среднегодовой нормой облучения считается 1 миллизиверт, или 1000 микрозивертов. Иными словами, если вы употребляете меньше 45 кило бразильских орехов в год, или менее 125 граммов в сутки, то по поводу радиации можно не переживать.

Кстати, такое количество бразильских орехов есть вообще сильно нежелательно: суточная норма их потребления составляет не более 50 грамм, а лучше - не более 20, но не из-за радиации, а из-за высокого содержания селена, передозировка которого ничего хорошего организму не приносит.

Помочь проекту донатом можно тут.

Разблокировать комментарии можно, оформив подписку здесь.

Что реально может ChatGPT?

Не знаю, вписывается ли этот пост прямо в тематику канала, но мне показалось, что будет интересно об этом написать.

Недавно поймал себя на мысли, что ChatGPT стал почти незаменимым инструментом в моей работе. Сначала я использовал его почти исключительно для перевода длинных текстов на английский язык, однако затем попробовал то, попробовал это, и постепенно получилось так, что сейчас я делаю через ChatGPT очень много разных штук. И я хочу поделиться своим опытом в этом плане и рассказать, что он может - разумеется, в контексте физики, то есть в тех вопросах, в которых он может помочь студентам, преподавателям и т.п.

Итак, вот что ChatGPT точно умеет:

1. Поиск данных То есть, вот просто задача поиска какой-то информации в интернете, но поиска непростого, а целевого и структурированного. Например, вам надо зачем-то составить таблицу температур плавления и электропроводности материалов по определённому списку. В целом это можно сделать ручками, но это будет долго, даже если у вас под руками какой-то справочник этих величин. ChatGPT сделает это за минутку и даже табличку вам нарисует. Правда, иногда лажает, так что потом надо результаты проверить через тот же Гугл, но в целом всё равно получается сильно быстрее.

2. Умный Гугл. Раньше была крайне удобная опция типа "Накидай мне список свежих научных статей по такой-то теме", но последнее время она почему-то не работает, видно, там какие-то проблемы с доступом к базам публикаций. А жаль, было круто. Но всё ещё можно искать исторические данные: скажем, кто и в каком году впервые использовал термин "виртуальная частица" и как называлась статья. Удобно. Ещё можно искать цитаты по теме, списки экспериментов в какой-то области, ну и всякое такое.

3. Учебник всего. Очень хорошо и удобно находить какие-то частные вещи: доказательство какой—то теоремы, вывод какой-то формулы и так далее.

4. Умный калькулятор. Постоянно прошу ChatGPT посчитать что-то по понятным формулам, скажем, ускорение свободного падения на Титане или гравитационный радиус Юпитера. Ну т.е. формулы известны, константы тоже, но вот это вот садиться, брать бумажку и считать - ну, это время, ChatGPT помогает его экономить. Снова-таки, нужно проверять, иногда лажает.

5. Простые расчёты. Решать дифуры и считать интегралы ChatGPT умеет так себе, особенно сложные (хотя с выходом 4о стало прям сильно лучше), но какие-то простые вещи, типа там решить уравнение Лагранжа для какого-то простого лагранжиана, разложить что-то в ряд и т.п. он в принципе тащит. Снова-таки, надо понимать, что именно происходит и следить, чтобы он не залажал, но в целом обычно справляется неплохо.

6. Краткий пересказ длинных текстов. Это прямо лютый вин и очень полезная штука! Загружаешь в него, скажем, ПДФ статьи, и он тебе коротенечко пересказывает, про что там речь и какие вопросы рассматриваются. Очень удобно: можно легко понять, в какой именно из вороха статьей есть информация, которая тебе нужна.

Ещё раз повторюсь: во всех этих вопросах, и даже в переводах текстов, над ним надо стоять и бдить, чтобы он не ленился и всё делал нормально.

По своему опыту могу сказать, что ChatGPT и, вероятно, его аналоги - это удобный способ сэкономить время, убрав из работы рутину и сосредоточившись на творчестве - на том, чего он не умеет.

А о том, его он ещё не умеет, я, если вам будет интересно, напишу следующим постом.

Помочь проекту донатом можно тут.

Разблокировать комментарии можно, оформив подписку здесь.

Океанические течения - один из ключевых факторов, влияющих на климат регионов нашей планеты: соседство с тёплыми течениями делает погоду пасмурной и дождливой, холодные течения, наоборот, делают климат засушливым. Ну и конечно, течения переносят тепло: например, Гольфстрим делает климат в Северной Европе куда теплее, чем он должен был бы быть исходя из того, сколько тепла эти территории получают от Солнца.

Но как благодаря каким механизмам образуются течения? Основа основ - господствующие ветра, дующие в тех или иных широтах: именно они увлекают огромные массы. Напомним, что господствующие ветра, в свою очередь, определяются различием прогрева поверхности Земли на разных широтах и силой Кориолиса.

Однако ветры - не единственный фактор, определяющий направление океанических течений. Во-первых, на них сильно влияет рельеф: так, тот же Гольфстрим во многом обусловлен тем, что упомянутая выше сила Кориолиса прижимает потоки воды, циркулирующие в Карибском море, к восточному побережью американского континента.

Влияют на течения и иные факторы, например, различия в солёности, а значит, плотности воды: в местах стока в мировой океан крупных рек солёность воды ниже; с другой стороны, в небольших закрытых водоёмах, обладающих ограниченным водным обменом, она может существенно возрастать из-за испарения.

Кстати, из-за этого фактора у учёных есть большие опасения насчёт устойчивости существующей системы течений. Так, таяние ледников из-за глобального потепления может изменить распределение уровня солёности в мировом океане, что, в свою очередь, должно сказаться на океанических течениях - например, том же Гольфстриме и привести к сильному ухудшению климата в Европе, для многих стран которой глобальное потепление может, наоборот, обернуться похолоданием.

Помочь проекту донатом можно тут.

Разблокировать комментарии можно, оформив подписку здесь.

Недавно мы с вами обсуждали, что умеет ChatGPT и для чего его можно использовать в научно-преподавательской деятельности и около неё. А теперь я хочу сравнить ChatGPT с его нашумевшим китайским аналогом DeepSeek. Функционал в принципе там примерно одинаковый, то есть, DeepSeek в принципе умеет почти всё то же, что и ChatGPT, но есть нюансы (сравнивал я бесплатную веб-версию DeepSeek с платной ChatGPT 4o).

0. DeepSeek работает менее стабильно, чаще зависает, глючит, несколько более долго генерирует ответы. На результат это почти не влияет, но иногда бесит.
1. DeepSeek плохо работает с изображениями, в частности, по сути не умеет их правильно распознавать. И да, генерировать их сам он тоже не умеет.
2. DeepSeek несколько хуже считает - где-то на уровне ChatGPT 2023 года.
3. В режиме "умного Гугла" DeepSeek немного гибче: например, если он не может найти какое-то конкретное число, то он пытается делать оценки на основании косвенных данных, приводя сами данные и методы оценки.
4. То же самое касается чисто информационной выдачи: DeepSeek реально копает глубже, приводит больше информации и лучше её структурирует.
5. Переводы. Тут примерно ничья, хотя DeepSeek несколько более скурпулёзен, текст существенно ближе к оригиналу, он не упрощает перевод, чтобы обойти труднопереводимые моменты и т.п. С другой стороны, тексты получаются более "деревянными": больше видно, что это именно перевод, а не текст, изначально написанный на том языке, на который его переводят.

Короче говоря, пока что отказаться от ChatGPT и перейти на бесплатный DeepSeek у меня, наверное, пока что не получится, хотя в принципе после первых проб я был к этому близок, и надеюсь, что в будущем DeepSeek доработают до того, что это станет возможно.

Помочь проекту донатом можно тут.

Разблокировать комментарии можно, оформив подписку здесь.

На Ютуб-канале новое видео - про принцип наименьшего действия как самый общий закон Вселенной. У кого не работает Ютуб, можно посмотреть, например, вот тут.

Кроме того, тут можно помочь нашему проекту донатом, а здесь - оформить подписку, чтобы разблокировать комментарии.

Субсолнце, или нижнее солнце - оптический эффект, возникающий при отражении солнечного света в кристалликах льда, заполняющих воздух. В этом смысле субсолнце является одним из видов гало и близким родственником световых столбов, только как бы наоборот.

Помочь проекту донатом можно тут.

Разблокировать комментарии можно, оформив подписку здесь.

Китайцы установили новый рекорд по удержанию плазмы в термоядерном реакторе; что это значит на самом деле?

Китайский экспериментальный термоядерный реактор EAST установил новый рекорд времени удержания плазмы - 1066 секунд. Тем самым он побил свой собственный рекорд удержания плазмы в течение 1056 секунд, установленный в 2021 году.

Почему время удержания плазмы является важнейшим показателем в термоядерной энергетике? Как известно, для поддержания термоядерного синтеза топливо, газообразную смесь дейтерия и трития (тяжёлого и сверхтяжёлого изотопов водорода) нужно нагреть более чем до 100 миллионов градусов - тогда в нём начнут происходить термоядерные реакции, ведущие к выделению энергии. Кроме того, плазма должна быть достаточно сильно сжата, чтобы обеспечить нужную концентрацию атомных ядер.

Этого добиваются посредством помещения плазмы в мощные электрические и магнитные поля, однако состояние плазмы в таких полях является неустойчивым. В то же время, на сжатие и нагрев плазмы приходится затратить значительную энергию. И для того, чтобы реактор вообще мог вырабатывать эту самую энергию, за время удержания плазмы в ней должно произойти достаточное число реакций и выделиться достаточно количество энергии, чтобы окупить затраты на создание условий для протекания этой самой реакции.

Например, для температуры примерно в 150 миллионов градусов и концентрации ядер в плазме около 2 на 10 в 20 штук на кубометр, необходимое время удержания составляет порядка 5 секунд.

В EAST, как видим, добиваются уже в сотни раз большего времени удержания. Значит ли это, что EAST уже способен вырабатывать энергию? Увы, нет. Дело в том, что такие времена удержания плазмы там достигаются примерно при вдвое меньших температурах и примерно в 100 раз меньших концентрациях плазмы. И при таких параметрах даже удержание плазмы столь долгое время не даёт достаточного выхода энергии: в настоящее время EAST вырабатывает лишь примерно четверть от той энергии, которую потребляет.

Результаты EAST для времени удержания плазмы при "рабочих" температурах существенно более скромны: для 160 миллионов градусов время удержания составляет всего 20 секунд, но и в таком режиме реактор не способен давать положительный выход энергии из-за всё той же слишком низкой концентрации плазмы.

Выйти на рабочие концентрации EAST не способен в принципе: он для этого слишком маленький, и его электромагнитам не хватает мощности на то, чтобы сжать плазму достаточно сильно. Так что рекорды EAST сами по себе никак не приближают нас к освоению термоядерного синтеза. Хотя они не бессмысленны, так как свидетельствуют об успехах китайских учёных в управлении плазмой, и в частности, об их умении долгое время избегать т.н. краевых всплесков (Edge Localized Modes) - одного из основных "врагов" плазменного потока.

Первым термоядерным реактором, который сможет получить положительный выход энергии, должен стать международный реактор ITER во Франции, дату достройки и запуска которого много раз переносили, а с учётом геополитической обстановки есть ощущение, что его в обозримом будущем достроить не смогут.

Что же касается китайских рекордов, то по сути к настоящему моменту они носят больше спортивный характер: как я уже писал выше, такие долгие времена удержания по сути-то и не нужны, важнее параметры плазмы.

Помочь проекту донатом можно тут.

Разблокировать комментарии можно, оформив подписку здесь.

Почему литий такой редкий?

Литий крайне востребован современной промышленностью из-за всеобщей распространённости литий-ионных аккумуляторов. Однако к огромному нашему сожалению запасы этого металла на Земле сильно ограничены. Фактически, литий встречается на Земле втрое реже, чем золото и платина!

Почему так? Всё дело в механизмах образования химических элементов.

Практически все химические элементы, кроме водорода и частично гелия, образуются в ходе термоядерных реакций в недрах звёзд, в ходе которых атомы лёгких элементов склеиваются с образованием более тяжёлых и высвобождением энергии. Так "звёздные фабрики" из водорода производят гелий, из гелия - углерод и кислород, из углерода - натрий и магний и так далее - вплоть до железа и никеля: образование более тяжёлых ядер уже сопровождается поглощением, а не выделением энергии, и элементы, расположенные в таблице Менделеева от железа и далее образуются в ходе взрывов сверхновых, сопровождающих гибель наиболее массивных звёзд, причём в весьма ограниченных количествах.

Таким образом, практически все химические элементы являются продуктами жизнедеятельности звёзд. Кроме всего трёх: лития, бериллия и бора.

Дело в том, что ядра атомов этих элементов среди всех прочих стоят особняком: они обладают очень слабой энергией связи (в пересчёте на один нуклон), и поэтому очень массивны (снова-таки, для своего порядкового номера). Почему так - тема отдельного разговора, и мы обязательно поговорим об этом, вероятно, в одном из видео на Ютуб-канале. Сейчас нам важен факт: образование лития в ходе термоядерного синтеза является энергетически невыгодным, и поэтому в звёздах он не нарабатывается. По сути единственным источником появления лития во Вселенной является разрушение более тяжёлых атомных ядер (вроде того же углерода) под действием высокоэнергетических фотонов космических лучей: сталкиваясь с атомными ядрами, эти лучи отщепляют от них пару-тройку нуклонов, превращая более тяжёлые элементы в более лёгкие - такие как, к примеру, литий, бериллий и бор. Причём литий - самый лёгкий элемент из них, так что для его получения ядро нужно "обтесать" сильнее всего, что и обусловливает его редкость, причём не только на Земле, но и, вероятно, в масштабах всей Вселенной.

Здесь, правда, стоит сделать оговорку: мы наблюдаем во Вселенной звёзды, содержание в которых лития очень велико, и похоже, что каким-то образом он в них всё-таки нарабатывается, хотя и не должен был бы. Мы пока не знаем, как это происходит: возможно, литий становится побочным продуктом реакций синтеза каких-то массивных атомных ядер или чего-то такого.

Помочь проекту донатом можно тут.

Разблокировать комментарии можно, оформив подписку здесь.

Друзья, рад представить новое видео на Ютуб-канале - про нехимические технологии хранения электроэнергии и энергии вообще!

У кого не работает Ютуб, посмотреть можно также здесь.

Почему железо ржавеет, а хром или никель – нет?

Логично будет предположить, что дело в химической активности этих металлов – например, в том, что железо легче реагирует с кислородом воздуха, но это не совсем так.

Химическая активность металлов (и вообще веществ) связана с их т.н. электрохимическим потенциалом: чем он ниже, тем легче вещество вступает в реакции, например, реакции окисления. Ну так вот: у железа электрохимический потенциал, а точнее, т.н. стандартный электродный потенциал, равен -0,44 вольта, а у хрома – -0,74, то есть хром, грубо говоря, примерно в полтора раза химически активнее железа.

И именно в этом-то всё и дело: химически активный хром при контакте с воздухом быстро окисляется, покрываясь твёрдой плёнкой оксида хрома Cr₂O₃, которая предотвращает доступ кислорода к металлу и препятствует его дальнейшему окислению. То есть, хром не ржавеет потому, что он уже заржавел, причём очень быстро.

Так значит, нержавеющий никель тоже имеет низкий электрохимический потенциал? А вот и нет: у никеля стандартный электродный потенциал составляет -0,25, то есть, никель менее химически активен, чем железо, и, как ни парадоксально это прозвучит, именно поэтому он и не ржавеет.

Дело в том, что при контакте с воздухом (содержащим, помимо кислорода, ешё и водяные пары) химически активное железо образует не только и не столько «честный» оксид железа Fe2O3, но также и т.н. гидратированный оксид железа Fe₂O₃⋅nH₂O, а также гидроксид железа Fe(OH)₃. В результате образуется не тонкая прочная плёнка, защищающая металл от контакта с воздухом, а рыхлая среда, легко пропускающая и воду, и воздух. И более того, начавшие ржаветь места ржавеют ещё сильнее из-за увеличения площади поверхности, то есть, площади контакта металла с воздухом.

А вот относительно пассивный с химической точки никель гидроксидов и прочего не образует: он формирует такую же оксидную плёнку, как, скажем, у хрома, просто делает это более медленно и печально. Именно поэтому ни высокоактивный хром, ни не особо активный никель не ржавеют, а вот находящееся посредине между ними железо – ржавеет. При этом из них двоих именно хром имеет смысл добавлять в сплав с железом для получения нержавеющей стали, так как хром быстрее сформирует оксидную плёнку на поверхности стали, предотвращая её ржавение, тогда как никель будет окисляться медленнее, чем ржавеет сталь.

Помочь проекту донатом можно тут.

Разблокировать комментарии можно, оформив подписку здесь.

Кольца Сатурна имеют сотни тысяч километров в диаметре, однако их толщина при этом составляет лишь около 5-30 километров.

И это не феномен, а повсеместное космическое явление: если некое множество объектов вращается вокруг некоей центральной массы, то это множество рано или поздно принимает форму плоского диска.

Помочь проекту донатом можно тут.

Разблокировать комментарии можно, оформив подписку здесь.