Друзья, вроде бы починился старый сервис донатов, воспользоваться и помочь проекту можно тут.

Ну и в качестве бонуса - небольшой пример триболюминисценции, в данном случае при дроблении кусочка сахара. Источником свечения здесь является энергия, выделяющаяся при разрушении межмолекулярных связей в кристаллической решётке.

Капля воды в невесомости ведёт себя так же, как и упругий шарик для пинг-понга.

Точнее, по сути капля воды и так является таким упругим шариком: упругость ей придаёт сила поверхностного натяжения.

Но на Земле на каплю также действуют силы гравитации, которые существенно больше упругости натяжения поверхности капли и не дают ей проявиться. Но если силу гравитации "выключить", то упругие свойства капли тут же проявляют себя.

Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.

Простой и красивый опыт по визуализации поверхностного натяжения воды: капля мыльного раствора снижает натяжение внутри петли, и чистая вода снаружи растягивает петлю до правильной окружности.

Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.

А ещё говорят, что физика - бесполезная наука!

Вот сам простой пример: строителям надо вычерпать воду из помещения, но уровень слива находится выше уровня воды. При этом сам слив слишком узкий,чтобы воду туда можно было достаточно аккуратно залить.

Поэтому они делают следующее: берут ёмкость большего диаметра в которую воду удобно заливать (ведро). В него наливают воду до уровня, превышающего уровень слива. Берут наполненную водой трубку, соединяя с её помощью ведро и слив. Получаются сообщающиеся сосуды, уровень воды в которых стремится уравняться. Но физика "не знает", что у второго сосуда нет дна)))

Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.

То, как падает растянутая пружина, если её уронить, может выглядеть довольно странно: нижний конец некоторое время остаётся совершенно неподвижным, и начинает двигаться лишь тогда, когда пружина полностью сложится.

Однако если аккуратно рассмотреть силы, действующие на кольца пружины, включая и последний из них, то всё становится понятно.

Действительно, на каждое звено пружины действуют, вообще говоря, три силы: сила тяжести, направленная в ту же сторону сила натяжения той части пружины, которая находится ниже и направленная вверх сила натяжения со стороны верхней части пружины. В случае верхнего сегмента - ещё и та сила, с помощью которой мы удерживаем пружину в воздухе.

Вот мы отпускаем пружину и - внимание! - для практически всех её звеньев ровным счётом ничего не меняется: им попросту не из-за чего приходить в движение. Исключение составляет самое верхнее звено: удерживающая его в равновесии сила нашей руки исчезает, и оно приходит в движение. Когда оно складывается со следующим звеном, удерживающая то, второе звено, направленная вверх сила натяжения исчезает, и оно тоже начинает падать. Так продолжается звено за звеном, пока дело не дойдёт до последнего звена в пружине и та не станет падать уже как одно целое.

Можно объяснить этот же эффект и иначе: нижний конец пружины попросту не сразу "узнаёт" о том, что мы отпустили верхний. Подобные эффекты возникают во многих пространственно распределённых системах: механическое воздействие на одну их точку распространяется в другие точки далеко не мгновенно, а с некоей конечной скоростью, определяемой упругостью системы - например, скоростью звука в материале, из которого сделан тот или иной предмет.

А вообще с падением таких вот пружинок, как на видео, связаны ещё парочку весьма головоломных на первый взгляд парадоксов. Но о них - в следующих постах.

Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.

​То, как падает растянутая пружина, если её уронить, может выглядеть довольно странно: нижний конец некоторое время остаётся совершенно неподвижным, и начинает двигаться лишь тогда, когда пружина полностью сложится.

Однако если аккуратно рассмотреть силы, действующие на кольца пружины, то всё становится понятно.

Действительно, на каждое звено действуют, вообще говоря, три силы: сила тяжести, направленная в ту же сторону сила натяжения той части пружины, которая находится ниже, а также направленная вверх сила натяжения со стороны верхней части пружины. В случае верхнего сегмента - ещё и та сила, с помощью которой мы удерживаем пружину в воздухе.

Вот мы отпускаем пружину и - внимание! - для практически всех её звеньев ровным счётом ничего не меняется: им попросту не из-за чего приходить в движение. Исключение составляет самое верхнее звено: удерживающая его в равновесии сила нашей руки исчезает, и оно приходит в движение. Когда оно складывается со следующим звеном, сила натяжения, направленная вверх, удерживающая второе звено в равновесии, исчезает. Второе звено тоже начинает падать - вместе с первым. Так продолжается звено за звеном, пока дело не дойдёт до последнего звена в пружине и та не станет падать уже как одно целое.

Можно объяснить этот же эффект и иначе: нижний конец пружины попросту не сразу "узнаёт" о том, что мы отпустили верхний. Подобные эффекты возникают во многих пространственно распределённых системах: механическое воздействие на одну их точку распространяется в другие точки далеко не мгновенно, а с некоей конечной скоростью, определяемой упругостью системы - например, скоростью звука в материале, из которого сделан тот или иной предмет.

А вообще с падением таких вот пружинок, как на видео, связаны ещё парочку весьма головоломных на первый взгляд парадоксов. Но о них - в следующих постах.

Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.

Друзья! Из-за тех драматических событий, которые сейчас происходят (автор находится в Одессе), писать сюда нет, если честно, ни физических, ни душевных сил, ни времени.

Надеюсь, всё это скоро закончится и я снова смогу заняться проектом.

В любом случае, спасибо, что остаётесь с нами!

Ну а пока - вот вам планетарная туманность NGC 7027 - последствие гибели во взрыве сверхновой системы двойных звёзд.

Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.

Полярные вихри - гигантские стационарные структуры, существующие в атмосферах всех планет, имеющих сколь угодно заметную атмосферу.

Физика появления полярных вихрей проста: полюса являются наиболее холодными участками планет. Более тёплый воздух из приполярных областей поднимается вверх и устремляется к полюсам, где охлаждается, опускается вниз и движется в обратном направлении - в сторону более тёплых средних широт. А сила Кориолиса, обусловленная вращением планет, закручивает эти потоки в вихрь.

В зависимости от условий на каждой планете, полярные вихри могут принимать иногда достаточно специфические формы. Например, на Сатурне вокруг полярного вихря образовалась достаточно загадочная с точки зрения физики структура в форме гигантского правильного шестиугольника. На южном полюсе Венеры существует не один, а два полярных вихря, а у южного полюса Юпитера полярных вихрей аж восемь!

Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.

​#киноляпы: об опасности поясов астероидов

Во многих фантастических фильмах о космосе присутствует момент пролёта через пояс астероидов, в котором от героев требуется проявить всё мастерство пилотирования, чтобы выбраться оттуда живыми.

В реальности такая картина не наблюдается - по крайней мере, в Солнечной системе. Среднее расстояние между объектами в нашем Поясе астероидов составлят 2 миллиона километров, что примерно в 5 раз больше расстояния от Земли до Луны. По сути пилоты и пассажиры космического корабля, пролетающего через Пояс астероидов, скорее всего в принципе не пролетят в достаточной близости ни от одного крупного объекта. И хотя пилотируемые полёты через Пояс астероидов пока не осуществлялись, мы уже запустили достаточное число беспилотных летательных аппаратов через этот пояс, и ни один из них ни с чем таким не сталкивался.

Чуть более похожая на изображаемых в фильмах картина наблюдается, к примеру, в кольцах газовых гигантов, хотя и здесь собственно вещество занимает порядка 3 % от всего видимого объёма колец. К тому же такие кольца очень тонкие: их толщина измеряется десятками метров.

Помочь проекту "Физика в картинках" можно тут.

​​Рентген был мировой гений и легендарный хам!

Сотрудники рыдали от его грубости, и держались только из научного фанатизма и поклонения таланту шефа.

Когда Шведская Королевская Академия Наук известила его о присуждении Нобелевской премии, Рентген лишь пожал плечами: не препятствовать. Нобелевский комитет официально пригласил лауреата на торжественное вручение. Рентген велел передать через секретаря, что занят вещами более важными, нежели шляться в Стокгольм без всякой видимой цели; дали, и хрен с ними, могут прислать по почте, если им приспичило. Шведы оскорбленно пояснили, что эту высшей престижности награду вручает на государственной церемонии в присутствии высших лиц лично Его Величество король Швеции. Рентген раздраженно велел передать, что если королю нечего больше делать, а видимо так и есть, так пусть сам и приедет в Вену, а он, Рентген, ученый, а не придворный бездельник, сказал же, что занят, и у него никаких на хрен дел к шведскому королю нет. Премию переслали.

Да. Так вот. Рентген занимался исследованием своих лучей полтора года, и описал двенадцать их свойств на четырех страницах. После чего заявил: все, исчерпано, больше тут делать нечего. И перешел к следующим проблемам. Сотрудники же, захваченные открывшимися перспективами, вцепились в так самонадеянно и поспешно оставленное шефом золотое дно. И через энное время все из них скончались от лучевой болезни, еще неведомой. Но главное — с тех пор прошло уже сто лет — к свойствам лучей, описанным Рентгеном, никто так и не сумел добавить ни строчки.

© Из книги Михаила Веллера «Самовар»

Подписаться 🍋

Итак, мы возобновляем работу.

Надеюсь, вы скучали.

Помочь каналу и его автору можно тут

​​Чёрные дыры – электростанции будущего?

Чёрный дыры – объекты, которые обычно представляются нам опасными, угрожающими и разрушительными. Однако в теории возможно, что в будущем это явление послужит человечеству, став весьма эффективным источником энергии.

По большому счёту, все источники энергии занимаются тем, что превращают массу топлива в энергию по знаменитой формуле Е=мс2. При этом делают это с разной эффективностью. Например, при сжигании ископаемого топлива в энергию превращается лишь ничтожная доля процента от его массы. В реакциях термоядерного синтеза речь идёт о превращении в энергию примерно 3 % массы. Реактор, сердцем которого является чёрная дыра, теоретически может превращать в энергию все 100 % массы топлива (правда, вопрос в том, какую часть этой энергии удастся уловить и использовать). Что не менее важно, топливом для «чёрнодырного реактора» (его ещё называют сингулярным) может быть что угодно – любая материя вообще.

Как это должно работать? Всё дело в т.н. излучении Хокинга – излучении, которое теоретически генерирует любая чёрная дыра. Физика этого явления заключается в том, что чёрная дыра благодаря своему мощному гравитационному полю изменяет пространство вокруг себя так, что в этом пространстве начинают спонтанно рождаться частицы, обладающие определённой энергией (подробнее об этом мы говорили тут). Из-за этого процесса масса чёрной дыры будет пропорционально уменьшаться – она станет как бы испаряться. То есть, масса чёрной дыры превращается в энергию!

Излучение Хокинга тем интенсивнее, чем меньше масса чёрной дыры. Оптимальными для сингулярного реактора являются чёрные дыры массой порядка 10 тысяч тонн – это вес крупного судна. Размеры (гравитационный радиус) такой чёрной дыры будут порядка радиуса молекул. Такие чёрные дыры в природе, по всей видимости, не встречаются, и их придётся создавать искусственно – например, спрессовав вещество мощными лазерными импульсами. После того, как это будет сделано, останется лишь «подкармливать» чёрную дыру материей, чтобы не дать ей полностью испариться из-за излучения, ну и собирать и утилизировать выделяющуюся энергию.

Есть лишь одна проблема: излучение Хокинга пока что известно лишь по теоретическим выкладкам, на практике мы его не наблюдали. Но если оно является реальным физическим эффектом, то сингулярные реакторы, возможно, станут главным источником энергии для Человечества уже в не самом отдалённом будущем.

Помочь каналу и его автору можно тут.

​​#киноляпы: радиоактивные предметы светятся

В кинофильмах, мультиках и компьютерных фильмах многие радиоактивные предметы и пораженные радиацией существа и местности часто окутаны зловещим свечением - обычно зеленоватым или желтовато-зелёным. На самом деле такое свечение вовсе не является характерным для радиоактивных материалов.

Лишь некоторые радиоактивные вещества имеют свойство светиться: к примеру, радий и его соединения из-за высочайшей активности дают слабое голубоватое свечение, видимое в основном в темноте. Именно благодаря этому свечению радий и получил своё название. Подавляющее большинство наиболее часто встречающихся радиоактивных веществ сами по себе не светятся.

То самое зеленоватое свечение - результат т.н. радиолюминисценции - свечения специальных составов (например, сульфида цинка) под действием ионизирующего излучения. Без этого состава (люминофора) свечения не будет даже в очень мощных полях.

Ещё один вариант свечения, вызванного радиацией - т.н. излучение Вавилова-Черенкова. Однако для его возникновения нужны заряженные частицы с очень большой кинетической энергией: такие обычно встречаются разве что в активной зоне работающих ядерных реакторах или в ускорителях заряженных частиц. Кроме того, наблюдается такое свечение обычно в жидкостях - например, в воде. Цвет свечения обычно голубой.

Наконец, третьим видом "радиоактивного свечения" является обычное тепловое излучение предметов, нагретых выделившейся из-за радиоактивного распада энергией - такое встречается у чистых слитков "оружейного" плутония-238 и ряда других высокоактивных элементов.

Однако в целом это так не работает. К сожалению, радиоактивные вещества в массе своей не светятся.

А жаль: в этом случае нам не понадобились все эти детекторы ионизирующего излучения и это вот всё.

Помочь проекту "Физика в картинках" и его автору можно тут.

#загадки_физики: распад протона

Протон – частица, являющаяся ключевым компонентом атомных ядер. Собственно, номер элемента в периодической таблице Менделеева есть ни что иное, как количество в ядре протонов. Этот базовый «кирпичик» вещества считается совершенно стабильным; но так ли это?

В действительности мы никогда не наблюдали распада протона; но с другой стороны отсутствуют и какие-то фундаментальные законы сохранения, запрещающие такой распад. А с точки зрения квантовой физики любое событие, которое не запрещено такими законами, возможно – вопрос лишь в его вероятности.

Иными словами, согласно современным представлениям распад протона возможен, и более того: ряд современных физических теорий просто-таки требуют этой возможности.

Согласно расчётам, средний срок жизни протона должен составлять по крайней мере порядка 10 в 30 степени лет. Для сравнения, возраст жизни Вселенной составляет 13,8 миллиарда (т.е. 13,8 х 10 в девятой степени) лет. Однако процесс этот вероятностный, то есть, если мы возьмём 10 в 30 степени протонов, то за год наблюдений мы должны зафиксировать в среднем один распад. 10 в 30 степени протонов содержатся примерно в 2 кубометрах воды, т.е. провести такой эксперимент в целом реально, и его пытались провести не один раз. Увы, ни одного распада протона таким образом не выявили, и вопрос о том, способен ли протон распадаться, пока остаётся открытым.

Если распад протона подтвердится, то примерно через 10 в 100 степени лет должны распасться все протоны во Вселенной, и материя, какой мы её знаем, прекратит существование.

С другой стороны, если распад протона невозможен, то это означает присутствие некоего запрещающего его закона сохранения, который нам пока не известен. А это значит, что нашу модель мира элементарных частиц придётся подвергнуть серьёзному пересмотру. На него указывает также наблюдаемый, но не объяснённый до конца факт преобладания материи над антиматерией, который также является одной из неразгаданных загадок современной физики.

​​#киноляпы: ядерный взрыв в ядерном реакторе

Тема уничтожения ядерного реактора обыгрывается во многих боевиках и научно-фантастических фильмах: вследствие полученных повреждений или запуска системы самоуничтожения, ядерный реактор взрывается как ядерная бомба. Стандартное клише – таймер обратного отсчёта, отмеряющий секунды до катастрофы, ликвидировать которую героям удаётся буквально в последний момент - или, наоборот, они успевают покинуть опасную зону до того, как взрыв произойдёт.

В реальности это невозможно. Ядерный взрыв в ядерном реакторе не может произойти в принципе.

Заставить ядерное топливо прореагировать по типу взрыва, за доли секунды превратив в энергию заметную часть этого самого топлива, не так уж и просто. Так, при создании ядерной бомбы выяснилось, что с началом процесса высвобождения энергии значительная часть топлива расплавляется или испаряется, и взрыва не происходит. Творцам ядерных бомб пришлось пойти на определённые технические ухищрения, чтобы избежать этого.

Например, в первой применённой на практике ядерной бомбе «Малыш» была использована т.н. пушечная схема, когда для возбуждения реакции один кусок топлива (урана) выстреливали в другой с помощью заряда обычной химической взрывчатки. В других бомбах использовалась т.н. имплозивная схема, когда по периметру камеры с ядерным топливом размещаются заряды обычной химической взрывчатки, детонация которой сжимает топливо и инициирует реакции. В современных устройствах применяются ещё более хитроумные пути «обмануть» топливо, помешав ему испариться и заставив принять участие в реакции.

Однако в ядерных реакторах подобные штуки-дрюки по понятным причинам отсутствуют (они там просто не нужны), да и сама конструкция реактора не предполагает необходимости мгновенного выделения энергии всего содержащегося в нём топлива. Более того, конструкторы реакторов предпринимают многочисленные меры для того, чтобы избежать именно такого развития событий.

Даже при полном отказе всех систем ядерного реактора произойдёт то самое расплавление/испарение ядерного топлива, о котором мы говорили. При этом возможны взрывы, чаще всего вызванные детонацией гремучей смеси кислорода и водорода (водород выделяется при взаимодействии топлива с водой из разрушенной системы охлаждения, как это произошло в Чернобыле и Фукусиме), либо же из-за скопления в различных частях реактора водяного пара под большим давлением. Но эти взрывы не являются настоящими ядерными взрывами и, конечно, сильно уступают им по мощности и зрелищности.

И да, «таймеры обратного отсчёта до разрушения реактора» тоже невозможны. Это разрушение – процесс аварийный и вероятностный. Даже после того, как реактор полностью «пойдёт в разнос», т.е. начнётся разрушение активной зоны с ядерным топливом, этот процесс может занять от минут до часов и даже дней до момента, как прозвучат какие-то взрывы – если они вообще прозвучат.

Разрушение ядерных реакторов опасно не только и не столько взрывами, сколько попаданием в окружающую среду значительных объёмов радиоактивных веществ, т.е. катастрофой по типу взрыва «грязной бомбы». Хотя это, конечно, далеко не так зрелищно и эффектно.

​​#киноляпы: смерть от радиации

Во многих фантастических произведениях смерть от поражения радиацией изображается весьма драматично: пострадавший немедля покрывается язвами, страдает от удушья, бьётся в конвульсиях и т.п., причём сам эффект начинает проявляться мгновенно или почти мгновенно, а смерть наступает через минуты, если не через секунды - в наиболее натуралистичных случаях за пару часов.

В реальности это так не работает. Даже большие дозы радиации чаще всего убивают за недели. Причём довольно долгое время пострадавший может вообще не ощущать серьёзных проблем со здоровьем, даже будучи обречённым на смерть.

Дело в том, что с чисто физической точки зрения воздействие ионизирующего излучения (это научное название того, что мы зовём радиацией) не особо высокоэнергетично: энергия смертельной дозы радиации (8 грей) примерно в 50 раз меньше той, которая нужна для того, чтобы закипятить 100 граммов воды. Опасность радиации в том, что она ионизирует молекулы нашего тела, нарушая биохимию работы организма на клеточном уровне – организм просто начинает работать «не так». На то, чтобы ошибки в работе организма накопились, нужно время.

Первые симптомы поражения радиацией обусловлены действием т.н. радиотоксинов – веществ, образующихся в организме непосредственно в результате воздействия излучения. Эти симптомы похожи на симптомы любой интоксикации: тошнота, слабость и т.п. Они зачастую быстро проходят сами или после оказания первой медицинской помощи, и человек начинает чувствовать себя почти нормально, даже если уже обречён: в медицине это состояние живописно именуется «фазой живого трупа».

Первыми выходят из строя те органы и их системы, в которых происходит быстрое деление клеток: костный мозг, производящий клетки крови, и оболочки, выстилающие желудочно-кишечный тракт. При этом проблема заключается не в гибели от радиации самих клеток крови или эпителия кишечника: эти клетки живы и исправно несут службу, однако срок их жизни в организме невелик, и им требуется замена – а вот она-то и не приходит. Падает свёртываемость крови, иммунитет, нарушается обмен веществ, возникают кровотечения из желудочно-кишечного тракта и т.п. Именно эти механизмы являются главными при дозах облучения порядка 10 грей (1140 рентген). Первые симптомы проявляются через 2-5 дней после облучения, а смерть наступает через 2-3 недели.

При более мощном облучении страдают и другие органы – например, нарушается процесс деления стволовых клеток, повреждается сердечно-сосудистая и нервная системы. Но даже при дозах облучения порядка 80 грей (ок. 10 000 рентген) смерть наступает в течение порядка нескольких дней.

Практически мгновенная (минуты) смерть в результате разрушения нейронов мозга и клеток жизненно-важных органов вроде сердца, т.н. «смерть под лучом», должна наблюдаться при дозе облучения свыше 120 грей (ок. 13,7 тысяч рентген), однако, насколько я понимаю, это пока теория, и на практике такие дозы облучения никто не получал (по крайней мере, я достоверных описаний таких случаев в литературе не нашёл). Для сравнения, даже в очень «грязных» местах ЧАЭС непосредственно после аварии уровни радиации составляли порядка 1500 рентген в час – это чудовищно много, но даже и эти мощнейшие поля куда ниже тех, которые нужны для того, чтобы мгновенно или почти мгновенно умереть от радиации.

Так что на практике то, что время от времени показывают в кино на эту тему, не происходит. К сожалению, реальная смерть от радиации куда более мучительна и страшна. С другой стороны, те радиационные поля, с которыми человек может столкнуться даже в случае масштабных радиационных аварий, недостаточно сильны для того, чтобы сразу убить попавшего в них человека: даже весьма сильно загрязнённые зоны на практике можно успеть покинуть прежде, чем вашему организму будет нанесён необратимый ущерб.

Больше о радиации, её видах, дозах и прочем можно почитать тут и тут, ну и ещё немножко здесь.

Дорогие друзья! Ввиду всех известных событий с монетизацией канала возникли определённые сложности, ввиду чего приходится идти на различные ухищрения.

К примеру, прошу всех, кто хочет поддержать проект, подписаться на закрытый платный канал "Физика для друзей".

Ежемесячная подписка - 1 евро, которая будет списываться автоматически.

Речь идёт в том числе и о финансовой поддержке моих усилий по ведению данного канала, но я также буду выкладывать на платный канал что-то особенное для друзей проекта, например, видеоролики.

В общем, буду очень признателен всем за подписку! И в качестве благодарности - видимая для нас (слева) и невидимая нам стороны Луны.

Репост категорически приветствуется