Реактор познавательный

Небо только кажется синим, и все дело в оптическом восприятии. Молекулы воздуха рассеивают свет с короткой длиной волны (синий) больше, чем остальное излучение света, и поэтому в итоге мы видим именно лазурные горизонты. Чтобы понять это, ученым потребовалось немало времени.

Один из самых важных шагов в изучении диффузного излучения неба был сделан в 1859 году, когда ирландский физик Джон Тиндал (John Tyndall) дал первое правильное объяснение этого феномена. Несколько лет спустя британский физик и механик лорд Рэлей (Lord Rayleigh) изучил явление подробнее, и в его честь было названо Рэлеевское рассеяние. 

За 70 лет до того, как Джон Тиндал и лорд Рэлей начали работать над этой интересной задачей, метеоролог из Женевы по имени Гораций-Бенедикт де Соссюр (Horace-Bénédict de Saussure) также был увлечен идеей объяснения небесной лазури. Де Соссюр был энергичным альпинистом, и ему даже часто приписывается основание сложного горного спорта. Метеоролог изобрел простой измерительный прибор, цианометр, с помощью которого он научился определять степень синевы неба.

В своих размышлениях на тему цвета неба Де Соссюр пришел к вполне верным выводам. Он полагал, что лазурь должна зависеть от количества частиц и водяного пара в атмосфере, и вывел целый новый термин «непрозрачные пары».

У женевского цианометра было 53 секции, варьировавшихся от белого до оттенков синего цвета и в конце до черного. Все они были объединены в своеобразный круг. Метеоролог направлял свое устройство напротив неба и использовал его для измерения цвета неба над Альпами. На основании полученной информации он предсказывал погоду.

Для чего, собственно, ученым понадобилось измерять синеву неба?

Определяли они вовсе не ее, а чистоту воздуха. Все дело в физике. Около зенита неба в рассеянии света участвует минимальная толща воздуха, он более чистый, а потому там наиболее синий небосвод.

С удалением от зенита к горизонту толща воздуха увеличивается, растет число крупных частиц в нем, рассеяние становится более интенсивным. Соответственно, яркость неба растет, а голубизна «съедается». То же происходит с увеличением замутнения атмосферы.

Сравнивая синеву неба с полосками цианометра, ученые и делали свои выводы о чистоте атмосферы, а позже – и о глубине моря.

Ну и, разумеется, это замечательное простое устройство не могли обойти своим вниманием художники. Сегодня цианометр можно приобрести в специализированных магазинах для дизайнеров.

Римские похороны

Древние римляне почитали своих мертвых. Как и во многих других культурах, предки считались покровителями живущих. Умерших иногда погребали, чаще сжигали. Состоятельные семьи обычно имели собственные кладбища. В любом случае, кладбища располагались вне городской черты. Обычно в память покойного ставили стелу с эпитафией, иногда и с портретом.

Это три поколения римской семьи. Все три стелы заказаны женщиной по имени Vibia Drosis. Насколько я понимаю римскую систему имен, Drosis - имя собственное, традиционно транскрибируется по-русски как "Дросида". Вибии - известный из источников семейный клан плебеев. "Плебей" не значило "бедняк", просто они не были знатью. Один из Вибиев даже стал (ненадолго) императором: https://joyreactor.cc/post/5816929

VIBIA DROSIS FECIT SIBI ET SUS POSTERISQ[UE]

"Вибия Дросида сделала себе и своему потомству"

Характерная для римских матрон прическа с множеством завитых локонов. По лицу понятно, что с такой лучше не спорить.

C[AIUS] VIBIUS FELIX VIXIT ANNIS XXXXIX VIBIA DROSIS FECIT PATRIO SUO CARISSIMO

"Гай Вибий Феликс прожил 49 лет. Вибия Дросида сделала отцу своему дражайшему."

Такую стелу могли сделать и через много лет после смерти. Традиция восковых посмертных масок известна с ранних республиканских времен.

C[AIUS] VIBIUS SEVERUS VIXIT ANNIS XXII VIBIA DROSIS FECIT FILIO SUO CARISSIMO

"Гай Вибий Север прожил 23 года. Вибия Дросида сделала сыну своему дражайшему."

Как видно, Дросида пережила и отца, и сына. О муже ее ничего не известно. Во времена империи женщины не меняли фамилию в замужестве. С точки зрения закона, дочь должна была подчиняться отцу в первую очередь. Вероятно, она овдовела и вернулась в дом отца. Хотя и разводы среди состоятельных римлян были нередки.

Когда в точности жили эти Вибии, неизвестно. В источниках о них не упоминается.

(Metropolitan Museum, NYC)

Химики научились эффективно добывать воду из воздуха без затрат электричества

Международная команда химиков разработала композитный материал с использованием органических кристаллов, способный собирать воду из водяных паров без электричества. Он выглядит как тонкие нити.

Схема расположения кристаллов Януса в эксперименте, фронтальный и боковой виды на группы кристаллов на разных этапах формирования капель воды

Опреснение, оно же удаление солей, остается одним из основных методов получения питьевой и применимой в промышленности воды. Этот процесс требует значительных затрат энергии, даже если мы говорим о простой конденсации обессоленной воды из пара.

Команда химиков под руководством профессора Панце Наумова (Pance Naumov) предложила альтернативный подход и разработала для его реализации «умные» кристаллы. Ученые назвали разработку «кристаллами Януса» (Janus crystals), по имени Януса, древнеримского двуликого бога.

Ученых вдохновили растения и животные засушливых регионов, которые научились там выживать. Некоторые пустынные насекомые и ящерицы в процессе эволюции развили особую поверхностную структуру, сочетающую гидрофильные и гидрофобные зоны. Гидрофильные участки притягивают воду, там она собирается в капли. Затем эти капли перемещаются через гидрофобные — отталкивающие воду — зоны. Это позволяет животным собирать влагу из воздуха даже там, где за год выпадает меньше сантиметра осадков.

Широкий кристалл Януса собирают воду из пара

Исследователи также использовали в дизайне композитных кристаллов гидрофильные и гидрофобные соединения. Конденсация воздушной влаги или тумана на кристаллах Януса происходит без дополнительных усилий и приложения электричества при комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении. Ученые считают, что их разработка станет источником чистой пресной воды в регионах, где опреснение очень затратно и электричество поставляется с перебоями.

Ученые выбрали три органических соединения и вырастили из них гибкие кристаллы. В ходе экспериментов они изучили взаимодействие выбранных материалов и их сочетаний с водяными парами и оптимизировали форму и состав системы.

Разные типы кристаллов Януса собирают воду из пара

Кристаллы Януса обладают рекордной эффективностью сбора воды из влажного воздуха — 16 граммов с квадратного сантиметра материала за час. Они узкие и прозрачные для видимого света, поэтому исследователи могут легко наблюдать за конденсацией и перемещением капель тумана.

В отличие от предыдущих поколений органических кристаллов с теми же применениями, кристаллы Януса совмещают функции сбора и транспортировки воды на своей поверхности. Это делает процесс извлечения влаги эффективным при нормальных условиях.

«В атмосфере Земли содержится огромное количество неиспользованной пресной воды, однако нам крайне необходимы материалы, которые могли бы эффективно захватывать эту влагу, конденсировать ее и превращать в питьевую воду. Мы создали такие кристаллы и можем дополнительно использовать их механическую гибкость и оптическую прозрачность для создания активных, саморегулирующихся и высокоэффективных систем для сбора воды. В перспективе такие системы, применяемые в крупном масштабе, помогут бороться с нехваткой воды на уровне всего общества», — объяснил Панце Наумов.

Статья спизжена отсюда

Физики экспериментально подтвердили существование нового типа сверхпроводимости

Международная коллаборация физиков под руководством ученых из Йельского университета в США представила самые убедительные на сегодня подтверждения существования нового типа сверхпроводящих материалов. Доказательство существования нематической фазы вещества — научный прорыв, открывающий путь к созданию сверхпроводимости совершенно новым способом.

Физик Eduardo H. da Silva Neto, в ультра-тихом, изолированном от вибраций помещении в Йеле

В теории сверхпроводимости есть раздел, описывающий, как протекание электрического тока без сопротивления можно объяснить электронной нематичностью — фазовым состоянием вещества, при котором частицы нарушают свою вращательную симметрию.

Химические соединения, теоретически способные обеспечивать существование нематической фазы, при комнатной температуре для электрона в атомах горизонтальные и вертикальные направления потенциального движения неразличимы по свойствам. Однако при более низких температурах электроны могут перейти в «нематическую» фазу. В ней одно из направлений становится для частиц предпочтительным. Иногда электроны могут начать колебаться, отдавая предпочтение то одному, то другому направлению. Это явление называется нематическими флуктуациями.

Десятилетиями физики безуспешно пытались доказать существование сверхпроводимости, вызванной нематическими флуктуациями, и наконец-то им удалось подтвердить существование нужной фазы вещества в смеси селенидов железа и серы.

«Это идеальные материалы для нашего исследования, поскольку они демонстрируют нематический порядок и сверхпроводимость без магнетизма, который затрудняет их изучение», — отметил Эдуардо Х. да Силва Нето (Eduardo H. da Silva Neto), руководитель проекта.

Ученые охладили экспериментальные образцы до температуры менее 500 милликельвин. В таких условиях все движения и колебания атомов практически прекращаются. Для наблюдения за материалом авторы статьи использовали сканирующий туннельный микроскоп (СТМ), который позволяет получать изображения квантовых состояний электронов.

Фазовая диаграмма FeSe_1−xS_x, и кристаллическая и электронная структура сверхпроводящего соединения FeSe_0.81S_0.19

Исследователи сосредоточились на образцах с максимальными нематическими флуктуациями, чтобы обнаружить «энергетическую щель» — показатель наличия и силы сверхпроводимости. Результаты эксперимента показали существование нужного разрыва. Он точно соответствовал теоретическим параметрам сверхпроводимости, вызванной электронной нематичностью.

«Доказать существование разрыва было очень трудно, потому что для точного измерения разрыва требуются сложные СТМ-измерения при очень низких температурах. Следующий шаг — изучить этот процесс еще внимательнее. Что произойдет со сверхпроводимостью при увеличении содержания серы? Исчезнет ли она? Вернутся ли спиновые флуктуации?» — очертил перспективы да Силва Нето.

Теперь ученые могут не фокусироваться на магнитных параметрах сверхпроводимости, как это было принято ранее. Одно из направлений будущих исследований — управление нематическими флуктуациями, что потенциально может привести к созданию сверхпроводников, работающих при более высоких температурах.

Статья спизжена отсюда

Римский портрет

Покончив с Карфагеном, римляне занялись следующим соседом по Средиземноморью и завоевали греческие области на Балканском полуострове и в Малой Азии. Magna Graecia (южная часть Апеннинского полуострова и Сицилия) досталась им еще раньше, в ходе Второй Пунической войны. Эллинская школа скульптуры того времени была настолько сильна, что ей подражали даже в Египте. Римляне не стали исключением. Так появился реалистический портрет поздней республики.

Вот такие суровые дядьки ломали хребет Ганнибалу, строили от Англии до Киренаики города с водопроводом и канализацией, закладывали основы юриспруденции.

Позже, во время Принципата, стиль стал более комплиментарным.

И даже императоры стали отпускать бороды на манер греческих философов.

Ну а потом европейцы разучились делать скульптурнве портреты и строить канализацию веков этак на десять.

(Metropolitan Museum, NYC)

SN 1987A

Свеpxнoвaя звезда, которая вспыхнyла на самом близком расстоянии от Земли, примерно в 168000 световых лет. Свет вспышки, произошедшей на окраине туманности Тарантул, дошел до нашей планеты лишь в 1987 году.

Примечательно, что вспышку, достигшую пика яркости в мае 1987 года, можно было наблюдать невооруженным глазом.

Кpaсoтy SN 1987A придают два неяркиx кольца. Они симметрично расположились в космическом пространстве на месте взрыва звезды-предшественника — голубого сверхгиганта Sanduleak. Остывая, атомы углерода, кремния и кислорода, находящиеся в кольцах, будут связываться между собой, образуя молекулы и пыль. Астрономы ведут пристальное наблюдение за местом взрыва. Но пока, ни нейтронная звезда, ни черная дыра учеными не обнаружены.

По словам авторов, источником радиоизлучения стало столкновение ударной волны от сверхновой со звездным ветром, испущенным предшественником сверхновой. Проанализировав излучение астрономы оценили скорость звездного ветра. Она оказалась равной примерно 10 километрам в секунду, что совпадает с оценками, полученными из наблюдений в видимом диапазоне. Вместе с тем, впервые ученые получили данные о том, какова была плотность газа вокруг звезды.

Ученые наблюдали за остатками сверхновой с помощью Murchison Widefield Array — массива радиоантенн, расположенного в пустыне на западе Австралии. Благодаря удаленности от городов, FM-излучение радиостанций не мешает радиотелескопу принимать космическое излучение. 

До взрыва предшественник 1987А прошел несколько стадий развития. Ученые отмечают, что последние 20 тысяч лет до взрыва звезда существовала в состоянии голубого сверхгиганта, а перед тем произошел необычный переход из красного сверхгиганта в голубого. Новые данные относятся именно к стадии красного сверхгиганта. 

Свет вспышки SN 1987A достиг Земли 23 февраля 1987 года и на данный момент эта сверхновая — самая близкая из наблюдавшихся с момента изобретения телескопа и одна из самых ярких в истории человечества. Вспышка произошла в Большом Магелановом Облаке — галактике-спутнике Млечного Пути, находящейся на расстоянии 160 тысяч световых лет от нас.

Астрономы раскрыли причину исчезновения звезды в галактике Андромеды

За последние 10 лет ученые наблюдали за необычным «поведением» красного сверхгиганта в соседней галактике. Сначала он становился ярче, потом принялся тускнеть, а теперь практически исчез. Причем никакого взрыва сверхновой, который в таких случаях бывает, астрономы не увидели.

Галактика Андромеды

Когда астрономы стали сравнивать снимки неба разных лет, они обнаружили, что некоторые звезды бесследно исчезли. На эту тему даже не так давно устроили широкомасштабное расследование, огромное количество изображений анализировала нейросеть.

В итоге из 150 тысяч различий на снимках абсолютное большинство признали ошибочными обнаружениями: случайно попавшими на оптику пылинками, царапинами и так далее. Но осталось порядка сотни случаев, когда, похоже, действительно исчезала самая настоящая звезда.

Специалисты предлагали разные варианты природы этого явления. К примеру, эффект так называемого гравитационного линзирования: очень массивный объект вроде черной дыры работает как «линза» и искажает свет объекта позади него, в итоге рядом с ним на какое-то время что-то появляется, а потом исчезает.

Недавно ученые нашли еще один такой пример, но на этот раз поняли, с чем имеют дело. С 2014 года они наблюдали в галактике Андромеды звезду M31-2014-DS1, в которой распознали красного сверхгиганта — очень массивную и старую звезду, которая вот-вот должна «умереть». Напомним, галактика Андромеды (М31) — ближайшая крупная соседка Млечного Пути, расположенная примерно в 2,5 миллиона световых лет от нас.

Почти любая звезда начинает раздуваться в конце основного цикла своей «жизни», то есть когда в ее ядре заканчивается водород для термоядерных реакций. Ядро сжимается, от этого раскаляется и перегревает окружающую мантию. Внешняя оболочка звезды расширяется до огромных размеров: светило становится в сотни раз крупнее Солнца. Потом эта оболочка покидает звезду навсегда. Мантия карликовых звезд типа Солнца сходит с них спокойно, но с массивных сбрасывается эффектной вспышкой под названием «взрыв сверхновой».

Выброшенное вещество остается в окружающем пространстве живописным облаком, а ядро сжимается и становится одним из трех: в случае солнцеподобных и прочих маломассивных светил — белым карликом диаметром примерно с планету, а если звезда была тяжеловесом — либо пульсаром (нейтронной звездой), либо черной дырой.

Снимки «пропавшей» звезды M31-2014-DS1 в галактике Андромеды

Пропавшая звезда в галактике Андромеды была во много раз тяжелее Солнца. Значит, от нее логично было ожидать прощального взрыва сверхновой. Но его не было. Вместо этого звезда сначала в течение примерно первых двух лет наблюдений становилась ярче, потом потускнела за следующий год до первоначального уровня и продолжила постепенно слабеть.

В конце концов, в 2023 году она уже не прослеживалась не только в оптическом, но и в ближнем инфракрасном диапазоне. Впрочем, с большим трудом все же удалось рассмотреть нечто едва уловимое там, где еще недавно была звезда-сверхгигант.

По мнению команды астрофизиков из США, произошло то, что до недавних пор считали невозможным: звезда «схлопнулась» и превратилась в черную дыру без взрыва сверхновой, то есть не выбросив почти ничего в пространство. Это явление называют неудавшейся сверхновой. В статье (доступна на сервере препринтов arXiv.org) ученые изложили сценарий вероятного развития событий, который объясняет, почему именно так все произошло.

Они посчитали, что «при жизни» звезда имела массу примерно как 20 Солнц, но к моменту своего таинственного исчезновения «весила» всего около семи Солнц. То есть она не сбросила оболочку по той простой причине, что уже нечего было сбрасывать: практически всю свою внешнюю мантию звезда давно растеряла. Почему — не уточняется, но насчет других таких «раздетых» звезд установлено, что их «раздевает» звезда-компаньон: она перетягивает к себе вещество жертвы. Отметим, что звезды-сверхгиганты чаще всего расположены в двойных системах.

В любом случае, по мнению астрофизиков, ставшая «невидимкой» звезда в галактике Андромеды представляла собой почти «голое» ядро, окруженное очень тонкой оболочкой. Именно эти остатки некогда роскошной мантии и светились, когда звезда понемногу становилась ярче.

Статья спизжена отсюда

Как работает экскаватор