Делюсь хорошими новостями от учеников, которые получили свои места в хороших вузах!
Кстати, я вот не знал, что в Плехановке есть специальности, на которые берут по физике и математике. Для меня это открытие, и те, кто любит математику, как мой ученик, может попробовать свои шансы туда. Вуз хороший, но в мою подборку не попал, т.к. не технический
Конкурсы, конечно, уже который год в такие вузы дичайшие. Поэтому ребята молодцы и принимают ваши поздравления!
Кстати, я вот не знал, что в Плехановке есть специальности, на которые берут по физике и математике. Для меня это открытие, и те, кто любит математику, как мой ученик, может попробовать свои шансы туда. Вуз хороший, но в мою подборку не попал, т.к. не технический
Конкурсы, конечно, уже который год в такие вузы дичайшие. Поэтому ребята молодцы и принимают ваши поздравления!
🔥19❤9👍6🍾3🆒1
Самые высокие облака на небе.
Отвлечемся немного от ядерной и квантовой физики и поговорим о более простых и красивых вещах. Речь пойдет о серебристых облаках.
Пост написан совместно с Катей – ученой-метеорологом. Она работает в Институте физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН, где изучают, в том числе, серебристые облака.
Про облака вертикального развития (кучевые), которые могут вызывать осадки и возникают из-за адиабатического расширения и дальнейшей конденсации водяного пара, я рассказывал здесь. Серебристые облака, конечно же, не вызывают осадков, поскольку состоят из кристаллов льда. Они располагаются на высоте выше 70 км (по разным оценками в разные годы диапазон варьируется) тонким слоем, и увидеть их – та еще задача. Днем они засвечиваются солнцем и сливаются с небом, а ночью света недостаточно, чтобы их увидеть. Лучше всего их видно в сумерки, когда солнце находится немного под горизонтом. Тогда все остальные облака, расположенные ниже, остаются в тени, и наступает недолгий промежуток времени, когда можно насладиться видом серебристых облаков.
Так как длительность сумерек в разных широтах разная, такие облака наблюдаются не везде. Одно из наилучших мест наблюдения – наша средняя полоса в летний период (июль-август), т.к. на севере летом – полярный день, и солнце не заходит за горизонт, а к югу от нас сумерки слишком короткие, а ночи слишком темные. В общем, сейчас – самое время.
Как образуются серебристые облака?
Эти облака, как и многие другие, являются скоплениями кристалликов льда, и для их образования нужно сочетание трех факторов:
1️⃣ Очень низкая температура (на таких высотах она может достигать –140 °С).
2️⃣ Достаточное количество водяного пара в верхних слоях атмосферы, где он при очень низкой температуре превращается в лед.
3️⃣ Наличие ядер конденсации, на которых при низких температурах, как на подложке, образуются кристаллы льда.
Если с низкой температурой все понятно и изучено, то с остальными двумя пунктами до сих пор до конца не ясно.
Как водяной пар может достигнуть такой большой высоты?
Существует не одна гипотеза на эту тему. Есть вероятность, что именно в летний период из-за разогрева земли образуются мощные восходящие потоки воздуха (про циклоны я, кстати, писал здесь), которые уносят молекулы воды из области высокого давления в область низкого давления в верхние слои атмосферы. Здесь, по-видимому, чем больше разница температур между этими слоями, тем быстрее и выше будет подниматься пар.
Что является ядрами конденсации пара?
Если в низко расположенных облаках такими центрами являются поднимающиеся с земли пылинки или частицы морской соли, то на высоте 70-80 км их существование сомнительно. Но на этой высоте мы наблюдаем еще одно красивое явление – «падающие звезды» – метеоры. Именно несгоревшие в атмосфере мелкие (еще более мелкие, чем сгоревшие) частицы метеоров – пылинок, прилетевших из космоса, – являются наиболее подходящей версией ядер конденсации пара в серебристых облаках.
Таким образом, версия образования серебристых облаков, которая мне, непрофильному специалисту, нравится больше всего, следующая:
Летом при высоких перепадах температур между нижними и верхними слоями атмосферы возникают сильные восходящие потоки воздуха, уносящие частицы водяного пара на большие высоты, где при экстремально низких температурах и наличия центров конденсации в виде несгоревших в атмосфере космических частиц-метеоров происходит превращение пара в кристаллики льда, застилающие небо ровным тонким слоем.
Вообще Катя занимается взаимодействием океана и атмосферы, ходит в рейсы в море. Рассказывает она про это в своём блоге. Ещё у Кати есть подкаст "Учёные жёны" про женщин в науке. Спойлерить не буду, зайдите послушайте.
А вы видели когда-нибудь серебристые облака? Фото сделано сотрудниками ИФА РАН.
Отвлечемся немного от ядерной и квантовой физики и поговорим о более простых и красивых вещах. Речь пойдет о серебристых облаках.
Пост написан совместно с Катей – ученой-метеорологом. Она работает в Институте физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН, где изучают, в том числе, серебристые облака.
Про облака вертикального развития (кучевые), которые могут вызывать осадки и возникают из-за адиабатического расширения и дальнейшей конденсации водяного пара, я рассказывал здесь. Серебристые облака, конечно же, не вызывают осадков, поскольку состоят из кристаллов льда. Они располагаются на высоте выше 70 км (по разным оценками в разные годы диапазон варьируется) тонким слоем, и увидеть их – та еще задача. Днем они засвечиваются солнцем и сливаются с небом, а ночью света недостаточно, чтобы их увидеть. Лучше всего их видно в сумерки, когда солнце находится немного под горизонтом. Тогда все остальные облака, расположенные ниже, остаются в тени, и наступает недолгий промежуток времени, когда можно насладиться видом серебристых облаков.
Так как длительность сумерек в разных широтах разная, такие облака наблюдаются не везде. Одно из наилучших мест наблюдения – наша средняя полоса в летний период (июль-август), т.к. на севере летом – полярный день, и солнце не заходит за горизонт, а к югу от нас сумерки слишком короткие, а ночи слишком темные. В общем, сейчас – самое время.
Как образуются серебристые облака?
Эти облака, как и многие другие, являются скоплениями кристалликов льда, и для их образования нужно сочетание трех факторов:
Если с низкой температурой все понятно и изучено, то с остальными двумя пунктами до сих пор до конца не ясно.
Как водяной пар может достигнуть такой большой высоты?
Существует не одна гипотеза на эту тему. Есть вероятность, что именно в летний период из-за разогрева земли образуются мощные восходящие потоки воздуха (про циклоны я, кстати, писал здесь), которые уносят молекулы воды из области высокого давления в область низкого давления в верхние слои атмосферы. Здесь, по-видимому, чем больше разница температур между этими слоями, тем быстрее и выше будет подниматься пар.
Что является ядрами конденсации пара?
Если в низко расположенных облаках такими центрами являются поднимающиеся с земли пылинки или частицы морской соли, то на высоте 70-80 км их существование сомнительно. Но на этой высоте мы наблюдаем еще одно красивое явление – «падающие звезды» – метеоры. Именно несгоревшие в атмосфере мелкие (еще более мелкие, чем сгоревшие) частицы метеоров – пылинок, прилетевших из космоса, – являются наиболее подходящей версией ядер конденсации пара в серебристых облаках.
Таким образом, версия образования серебристых облаков, которая мне, непрофильному специалисту, нравится больше всего, следующая:
Летом при высоких перепадах температур между нижними и верхними слоями атмосферы возникают сильные восходящие потоки воздуха, уносящие частицы водяного пара на большие высоты, где при экстремально низких температурах и наличия центров конденсации в виде несгоревших в атмосфере космических частиц-метеоров происходит превращение пара в кристаллики льда, застилающие небо ровным тонким слоем.
Вообще Катя занимается взаимодействием океана и атмосферы, ходит в рейсы в море. Рассказывает она про это в своём блоге. Ещё у Кати есть подкаст "Учёные жёны" про женщин в науке. Спойлерить не буду, зайдите послушайте.
А вы видели когда-нибудь серебристые облака? Фото сделано сотрудниками ИФА РАН.
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
🔥18👍4❤3🆒1
Вот ещё вам любительской съемки серебристых облаков. Здесь как раз видно, что более низкие остаются в тени.
Forwarded from Окружающий четверг
#Серебристые облака 23:30 16 июня 2025
Спасское Нижегородской области
Спасское Нижегородской области
👍10❤4🔥4
Как возникает полярное сияние?
Раз уж начали отвлекаться на природные явления, можно и немного продолжить. Пусть ядерная физика еще немного подождет, а мы насладимся прекрасным. На этот раз полярным сиянием.
Причина возникновения
У нас на Земле есть уникальный и замечательный барьер, защищающий от всего, летящего из космоса - атмосфера. Но есть еще один дополнительный барьер, который дополнительно защищает от заряженных частиц, прилетающих из космоса. Этим барьером является магнитное поле Земли, силовые линии которого выходят из северного магнитного полюса и приходят в южный, образуя поверхность тора (бублика). Кстати, северный географически полюс на самом деле южный магнитный, и наоборот. Ближайшим источником заряженных частиц является Солнце. Вообще Солнце – это огромный и постоянно взрывающийся термоядерный реактор, который выбрасывает в результате своей деятельности большое количество самых разных частиц в космос.
А из школьной физики мы знаем, что на заряженную частицу, попавшую в магнитное поле, действует сила Лоренца, заставляя ее двигаться по окружности. Таким образом, попав в магнитное поле земли, частицы двигаются по спирали вдоль его линий. А т.к. магнитные линии в районе полюсов перпендикулярны поверхности земли и пронизывают ее, все заряженные частицы сосредотачиваются в областях вокруг этих полюсов, и попадают в верхние слои атмосферы.
Как появляется свечение?
Попадая в верхние слои атмосферы, частицы сталкиваются с её атомами и переводят их в возбужденное состояние, когда электрон переходит на уровень с большей энергией. Квантовую физику по этой теме, все-таки, придется вспомнить. Чтобы снять возбуждение электрон прыгает обратно на свой уровень с минимальной энергией и испускает фотон в диапазоне длин волн видимого света. Это явление называется люминесценцией.
Отчего зависит цвет сияния?
Здесь три зависящих друг от друга фактора:
1️⃣ Спектр видимого света, как мы знаем, содержит в себе цвета разных длин волн. Самая низкая длина волны (и самая большая энергия) у фиолетового, а самая длинная волна (и самая низкоэнергетическая) – у красного.
2️⃣ Чем медленнее двигается частица, тем больше вероятность того, что она переведет атом в возбужденное состояние, т.к. она взаимодействует с ним дольше, в отличие от быстрых частиц, пролетающих мимо атома, который их даже не замечает.
3️⃣ Плотность атмосферы снижается с увеличением высоты.
Таким образом, на больших высотах меньше вероятность возбудить атомы кислорода и азота, а если и есть, то возбудятся они слабенько, т.е. испустят низкоэнергетическую волну красного цвета. И по интенсивности свечение будет слабенькое, из-за маленького количества возбужденных атомов.
На более низких высотах частица уже снижает свою скорость, благодаря торможению в верхних слоях атмосферы и охотнее возбуждает атомы передавая им больше энергии, а те, в свою очередь испускают более высокоэнергетический зеленый свет. И на низких высотах свечение более интенсивное, поскольку плотность атмосферы достаточно высока, и большое число атомов участвуют в этом процессе.
В редких случаях, если частица была изначально очень быстрая, и после возбуждения зеленого света у нее еще остается кинетическая энергия, она может попасть в еще более низкие слои и вызвать высокоэнергетическое и интенсивное свечение синего и фиолетового цветов.
Вот такую красоту подкидывает нам природа. Поделитесь с тем, кто не знает, почему появляется полярное сияние.
Раз уж начали отвлекаться на природные явления, можно и немного продолжить. Пусть ядерная физика еще немного подождет, а мы насладимся прекрасным. На этот раз полярным сиянием.
Причина возникновения
У нас на Земле есть уникальный и замечательный барьер, защищающий от всего, летящего из космоса - атмосфера. Но есть еще один дополнительный барьер, который дополнительно защищает от заряженных частиц, прилетающих из космоса. Этим барьером является магнитное поле Земли, силовые линии которого выходят из северного магнитного полюса и приходят в южный, образуя поверхность тора (бублика). Кстати, северный географически полюс на самом деле южный магнитный, и наоборот. Ближайшим источником заряженных частиц является Солнце. Вообще Солнце – это огромный и постоянно взрывающийся термоядерный реактор, который выбрасывает в результате своей деятельности большое количество самых разных частиц в космос.
А из школьной физики мы знаем, что на заряженную частицу, попавшую в магнитное поле, действует сила Лоренца, заставляя ее двигаться по окружности. Таким образом, попав в магнитное поле земли, частицы двигаются по спирали вдоль его линий. А т.к. магнитные линии в районе полюсов перпендикулярны поверхности земли и пронизывают ее, все заряженные частицы сосредотачиваются в областях вокруг этих полюсов, и попадают в верхние слои атмосферы.
Как появляется свечение?
Попадая в верхние слои атмосферы, частицы сталкиваются с её атомами и переводят их в возбужденное состояние, когда электрон переходит на уровень с большей энергией. Квантовую физику по этой теме, все-таки, придется вспомнить. Чтобы снять возбуждение электрон прыгает обратно на свой уровень с минимальной энергией и испускает фотон в диапазоне длин волн видимого света. Это явление называется люминесценцией.
Отчего зависит цвет сияния?
Здесь три зависящих друг от друга фактора:
Таким образом, на больших высотах меньше вероятность возбудить атомы кислорода и азота, а если и есть, то возбудятся они слабенько, т.е. испустят низкоэнергетическую волну красного цвета. И по интенсивности свечение будет слабенькое, из-за маленького количества возбужденных атомов.
На более низких высотах частица уже снижает свою скорость, благодаря торможению в верхних слоях атмосферы и охотнее возбуждает атомы передавая им больше энергии, а те, в свою очередь испускают более высокоэнергетический зеленый свет. И на низких высотах свечение более интенсивное, поскольку плотность атмосферы достаточно высока, и большое число атомов участвуют в этом процессе.
В редких случаях, если частица была изначально очень быстрая, и после возбуждения зеленого света у нее еще остается кинетическая энергия, она может попасть в еще более низкие слои и вызвать высокоэнергетическое и интенсивное свечение синего и фиолетового цветов.
Вот такую красоту подкидывает нам природа. Поделитесь с тем, кто не знает, почему появляется полярное сияние.
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
👍9🔥7❤5🆒1
Можно ли точно измерить положение и скорость частицы?
Сегодня завершаем знакомство с квантовой механикой в трех частях, первые две из которых были о корпускулярно-волновом дуализме Луи де Бройля и лучшей из первых моделей атома Нильса Бора. Это три главных принципа, которые отличают квантовую механику от классической и приводят к особенностям изучения микромира.
Речь пойдет о принципе неопределенности Гейзенберга.
Слова, скорее всего, знакомы многим, но понять сам принцип довольно трудно. Поэтому попробуем упростить и разобраться.
В классической механике, если мы движемся куда-то, скажем, на автомобиле, мы точно знаем в каком месте мы находимся в каждый момент времени и с какой скоростью движемся в этот момент. Теоретически, если представить, что у нас неимоверно точный метод измерения или прибор с нулевой погрешностью, мы можем абсолютно точно измерить свою координату и скорость (или импульс).
В квантовой механике мы уже выяснили с помощью де Бройля, что все вокруг как частицы, так и волны, и в микромире это особенно заметно. Принцип неопределенности – это, по сути, следствие корпускулярно-волнового дуализма.
Чтобы точно измерить положение частицы мы должны зафиксировать конкретный момент времени, т.е. как будто сфотографировать частицу моментальным кадром. Но если частица – это еще и волна, то, чтобы измерить длину волны, которая связана с ее скоростью, мы должны выждать какой-то промежуток времени, чтобы конкретная ее точка (например, гребень) прошла определенное расстояние. Таким образом, возникает противоречие: для более точного определения положения частицы нам нужно как можно быстрее фиксировать конкретный момент времени, а для более точного измерения длины волны частицы (или ее скорости и импульса) нужно как можно дольше подождать, дав ей пройти какое-то расстояние. Как мы видим, эти две величины одновременно с одинаковой точностью измерить невозможно.
Картинка ниже – это лучшая иллюстрация, которую мне удалось найти, дающая хоть какое-то представление об этом непонятном принципе неопределенности. Конкретный кадр частицы определяет ее точное положение, но не дает никакого представления о ее длине волны, а измеренное за какое-то время значение длины волны размывает положение частицы. Поэтому, чаще всего не говорят о конкретном положении квантовых частиц, а только лишь о вероятности их нахождения в той или иной области пространства.
Ну а Гейзенберг вывел конкретные критерии точности определения одновременно этих двух величин: произведение погрешности измерения импульса и координаты частицы не менее половины приведенного значения постоянной Планка.
Учитывая, что постоянная Планка – это очень маленькая величина (10 в минус 34 степени), критерий не очень, то и строгий. Для нас, также, согласно де Бройлю, представителей волн, вообще незначительный. У нас длина волны имеет примерно такую же величину, так что по факту погрешностей измерений этих величин нет, в теории мы их измеряем абсолютно точно и подчиняемся классической механике. А вот для частиц, у которых длины волн гораздо больше этой величины, разница уже видна.
Конечно же, в вышеизложенном много упрощений, т.к. квантовую
механику объяснять на пальцах очень трудозатратно. У нас не было задачи ее изучить, мы лишь с ней познакомились и поняли основные ее отличия от классической теории. Пишите, если есть вопросы.
STOLBOV STUDY
Сегодня завершаем знакомство с квантовой механикой в трех частях, первые две из которых были о корпускулярно-волновом дуализме Луи де Бройля и лучшей из первых моделей атома Нильса Бора. Это три главных принципа, которые отличают квантовую механику от классической и приводят к особенностям изучения микромира.
Речь пойдет о принципе неопределенности Гейзенберга.
Слова, скорее всего, знакомы многим, но понять сам принцип довольно трудно. Поэтому попробуем упростить и разобраться.
В классической механике, если мы движемся куда-то, скажем, на автомобиле, мы точно знаем в каком месте мы находимся в каждый момент времени и с какой скоростью движемся в этот момент. Теоретически, если представить, что у нас неимоверно точный метод измерения или прибор с нулевой погрешностью, мы можем абсолютно точно измерить свою координату и скорость (или импульс).
В квантовой механике мы уже выяснили с помощью де Бройля, что все вокруг как частицы, так и волны, и в микромире это особенно заметно. Принцип неопределенности – это, по сути, следствие корпускулярно-волнового дуализма.
Чтобы точно измерить положение частицы мы должны зафиксировать конкретный момент времени, т.е. как будто сфотографировать частицу моментальным кадром. Но если частица – это еще и волна, то, чтобы измерить длину волны, которая связана с ее скоростью, мы должны выждать какой-то промежуток времени, чтобы конкретная ее точка (например, гребень) прошла определенное расстояние. Таким образом, возникает противоречие: для более точного определения положения частицы нам нужно как можно быстрее фиксировать конкретный момент времени, а для более точного измерения длины волны частицы (или ее скорости и импульса) нужно как можно дольше подождать, дав ей пройти какое-то расстояние. Как мы видим, эти две величины одновременно с одинаковой точностью измерить невозможно.
Картинка ниже – это лучшая иллюстрация, которую мне удалось найти, дающая хоть какое-то представление об этом непонятном принципе неопределенности. Конкретный кадр частицы определяет ее точное положение, но не дает никакого представления о ее длине волны, а измеренное за какое-то время значение длины волны размывает положение частицы. Поэтому, чаще всего не говорят о конкретном положении квантовых частиц, а только лишь о вероятности их нахождения в той или иной области пространства.
Ну а Гейзенберг вывел конкретные критерии точности определения одновременно этих двух величин: произведение погрешности измерения импульса и координаты частицы не менее половины приведенного значения постоянной Планка.
Δx Δp ≥ ħ/2
Учитывая, что постоянная Планка – это очень маленькая величина (10 в минус 34 степени), критерий не очень, то и строгий. Для нас, также, согласно де Бройлю, представителей волн, вообще незначительный. У нас длина волны имеет примерно такую же величину, так что по факту погрешностей измерений этих величин нет, в теории мы их измеряем абсолютно точно и подчиняемся классической механике. А вот для частиц, у которых длины волн гораздо больше этой величины, разница уже видна.
Конечно же, в вышеизложенном много упрощений, т.к. квантовую
механику объяснять на пальцах очень трудозатратно. У нас не было задачи ее изучить, мы лишь с ней познакомились и поняли основные ее отличия от классической теории. Пишите, если есть вопросы.
STOLBOV STUDY
❤12🔥7🆒2🤯1