Profile cover photo
Profile photo
Фізика - це життя
20 followers -
Фізика - це життя
Фізика - це життя

20 followers
About
Posts

Post has attachment

Post has attachment

Post has attachment
Animated Photo
Add a comment...

Post has attachment
Animated Photo
Add a comment...

Post has attachment
Animated Photo
Add a comment...

Post has attachment
Принцип работы воздушного теплового насоса
Animated Photo
Add a comment...

Post has attachment
Как можно оценить мощность излучения гравитационных волн?
Широко обсуждается гравитационно-волновой всплеск GW170817 17 августа 2017, зарегистрированный лазерно-интерферометрическими детекторами LIGO-Virgo.
Наблюдение сигнала GW170817 сразу тремя детекторами позволило определить направление на его источник, который, вероятно, находится в эллиптической галактике NGC 4993 из созвездия Гидра. Расстояние до галактики около 40 Мпк (130 млн световых лет).
Сигнал имел продолжительность около 100 секунд и он совпал с коротким гамма-всплеском GRB 170817A, зарегистрированный в той же области неба космическими обсерваториями Fermi и INTEGRAL. Гамма-всплески происходят в результате слияния нейтронных звёзд.
Была проведена оценка гамма-всплеска, в результате чего установили общую массу двойной нейтронной звезды ~2,7…3,3 масс Солнца.

Потеря орбитальной энергии двойной нейтронной звезды за счет гравитационного излучения:
-dE/dt=32G^4·m1²·m2²·(m1+m2)/[5·c^5·a^5·(1-e²)^(7/2)]·(1+73/24·e²+37/96·e^4)
G - гравитационная постоянная, m1 и m2 - массы звёзд двойной системы (этот расчёт был помещён в первое издание "Теория поля" Ландау и Лифшица, вышедшей в 1941 году. Подробнее https://ru.wikipedia.org/wiki/Задача_Кеплера_в_общей_теории_относительности )

Массы обеих нейтронных звёзд принимаем одинаковыми по1,6 солнечных, как сообщается в статье (суммарная 3,2 солнечных).
Как видно из формулы, интенсивность излучения увеличивается при увеличении эксцентриситета e и уменьшении большой полуоси a орбиты. Параметры орбит подбираем исходя из 100-секундной длительности зарегистрированного сигнала. То есть наши нейтронные звёзды должны упасть друг на друга с пиковым излучением энергии примерно в течении от нескольких минут до часа.
Исходя из вышесказанного, подобрала орбитальный периастр 1, а апоастр 4 (в относительных единицах), эксцентриситет нашего эллипса е=(4-1)/(4+1)=0,6. Большую полуось принимаем а~1…1,5 тыс км.
Почему такие? Можно принять небольшой эксцентриситет или большее значение a, тогда потеря энергии будет тоже небольшой. Если е~0, то звезды будут долго сближаться, а гравитационное излучение будет слабым.
Орбитальная скорость в периастре (ближайшая точка к перицентру эллиптической орбиты) получилась 0,15с (с – к скорости света), а в апоастре - 0,03с. Период обращения нейтронных звёзд составляет десятую долю секунды.
Мощность излучения гравитационных волн такой двойной нейтронной звездой перед их слиянием получилась порядка ~10^41 Дж/с
(для сравнения, тепловая мощность нашего Солнца, исходя из солнечной постоянной 1,4 кВт/м² на земной орбите, составляет 4х10^26 Дж/с, то есть она в сотни триллионов раз меньше рассчитанной нами мощности гравитационных волн).
А полная гравитационная энергия означенной "вальсирующей парочки" ~10^45 Дж.
Схожий по теме материал plus.google.com/110171261518779831644/posts/DjJdAZ99Kv7

#ТáисАфúнская
Animated Photo
Add a comment...

Post has attachment
Как бы выглядел мир, если бы мы видели все виды электромагнитного излучения? #LediNoch

От радио до гамма-лучей: что изменилось бы в восприятии мира вокруг нас, если бы наши глаза видели фотоны любых энергий.

Электромагнитное излучение мы видим только в очень небольшой части спектра — видимом диапазоне; кожей можем почуствовать инфракрасное как тепло — но не более.
Некоторым животным повезло чуть больше: птицы, например, видт ультрафиолет как новый, непредставимый цвет.
Поэтому самые невзрачные для нас птицы могут для сородичей выглядеть очень ярко.
Змеи лучше нашего чувствуют инфракрасное излучение; правда, они не видят его глазами, а чувствуют специальными рецепторами между глазами и носом.
В другие области ЭМС не заглядывает ни одно живое существо на планете.

Давайте попробуем представить, что обидного ограничения, наложенного на человеческое зрение природой, нет: как тогда выглядел бы мир вокруг нас?

Радионебо и радиовышки

Начнём с самых безобидных для организма радиоволн. Энергия фотона обратно пропорциональна длине волны, поэтому чем длиннее волна, тем ниже её энергия.
Самые длинные, многокилометровые волны обладают очень маленькой энергией, поэтому для живых клеток они совершенно безвредны. Сигналы в радиодиапазоне принимают радиоприёмники и телевизоры; если бы мы видели их так же, как видим свет, самые сильные источники радиоизлучения наверняка казались бы нам нестерпимо яркими, как Солнце: нельзя было бы без слёз взглянуть, например, на Останкинскую башню, ровный свет давали бы антенны бытовой электроники.

Антенна сотового телефона тоже светилась бы, но уже по‑другому: обмен данными по сотовым сетям и передача пакетов информации идёт на частотах, соответствующих микроволновому излучению.
Будь мы способны его видеть, нам не пришлось бы вешать на двери кафе знак «У нас есть Wi-Fi»: хорошую сеть было бы видно издалека, как и зону покрытия сети мобильных операторов: разница между территорией, где вы — абонент, и местами, где связи нет, была бы так же очевидна, как разница между тёмной и светлой комнатами.

Обладающий радиозрением человек смотрел бы на небо и видел бы не только свет звёзд, но и длинноволновое излучение, источников которого в космосе масса: это и квазары, и нейтронные звёзды, и облака водорода, электроны в атомах которого, возбуждаясь и возвращаясь в невозбуждённое состояние, испускают дециметровые радиоволны. правда, атмосфера пропускает не все разиоволны, а только длинные (от 3 мм до 30 м) и часть микроволнового спектра.

Как выглядело бы небо для существа, которое видит радиоволны, показали в 2016 году астрофизики из Международного центра радиоастрономических исследований (International Centre for Radio Astronomy Research / ICRAR) при помощи австралийского телескопа Murchison Widefield Array (MWA):

https://vimeo.com/188100116

Видеть тепло

Сдвигаемся дальше, в оптический диапазон, и берёмся за инфракрасное излучение.
Тут всё просто: инфракрасное излучение — это тепло, увидеть его можно с помощью тепловизора. Вот так, например, выглядит на ИК-съёмке Парад Победы на Красной площади:

https://www.youtube.com/watch?v=q6RZ9l_Fw4U

Яркий ультрафиолетовый мир

По ту сторону видимой части спектра нас ждёт уже более экзотические вещи.
Сначала ультрафиолет, главный источник которого для нас — Солнце. К счастью, от самой жёсткой (коротковолновой) его части нас защищает озоновый слой, но и той небольшой доли ультрафиолета, которая проходит сквозь стратосферу, достаточно, чтобы сделать долгое пребывание на солнце вредным.

Если бы мы видели в ультрафиолете, все вокруг были бы покрыты веснушками (кроме маленьких детей, кожа которых ещё не успела покрыться участками, насыщенными пигментом).
Кроме того, мир стал бы намного ярче: невзрачные птицы, цветы и некоторые грибы заиграли бы новыми красками.

https://www.youtube.com/watch?v=o9BqrSAHbTc

X-Ray

Двигаясь в сторону коротковолнового излучения, мы проникаем в опасные области.
Способность регистрировать рентгеновское излучение глазами помогла бы людям, работающим с опасными материалами, а вот цвет неба не изменила бы: в космосе есть масса источников рентгена, но атмосфера Земли не пропускает его короткие волны, поэтому наблюдать вселенную в этом диапазоне могут только космические обсерватории, но не наземные.
Так, космический рентгеновский телескоп «Чандра» регулярно снимает Солнце и присылает на Землю снимки, на которых относительно холодная поверхность Солнца выглядит совершенно чёрной (она недостаточно горяча, чтобы светить рентгеном), зато солнечная корона переливается и бурлит.

И не стоит думать, что рентгеновское зрение позволило бы видеть сквозь предметы и тела других людей: для этого нужен не только приёмник (специфический пигмент сетчатки), но и мощный источник излучения — такой, как рентгеновская трубка, в которой электроны разгоняют до больших энергий и резко останавливают металлической преградой. Врезаясь в металл, электроны теряют энергию в виде рентгеновского излучения, которое и позволяет делать медицинские снимки.

Страшные гаммы

А вот способность видеть самое коротковолновое, гамма-излучение — то есть фотоны высоких энергий, крайне опасные для всего живого — мало изменила бы повседневную жизнь.
Без сомнения, такое свойство глаз предупредило бы жителей Припяти и Чернобыля о страшной угрозе, добавило бы красок ядерным зрывам, пригодилось бы инспекторам МАГАТЭ и специалистам, отвечающим за безопасность на атомных электростанциях.

Но в обычной жизни источников ультракоротковолнового излучения не встретишь — разве что в промышленных гамма-дефектоскопах.
В космосе гамма-лучи испускаются частицами, разогнанными до релятивистских скоростей сильными магнитными полями огромных космических магнитов, таких как нейтронные звёзды.
Атмосфера надёжно укрывает нас от космических гамма-лучей, через неё прорываются только самые высокоэнергетические волны.

Чаще всего они врезаются в атомы атмосферных газов и разрушают их ядра; образованные в результате распада частицы падают на землю, испуская свет в видимом диапазоне, такой слабый, что глазом он неразличим.
А гамма-лучи самой-самой высокой энергии, больше 1000 эВ, доходят до поверхности земли.
Но даже если бы в наших глазах был пигмент, способный регистрировать их, он вряд ли бы что-то приметил — за сто лет на один квадратный метр поверхности Земли падает один квант такой энергии.

Кроме того, идея о гамма- и рентгеновском зрении — самая фантастическая из перечисленных. На биологические ткани жёсткий рентген и тем более гамма-лучи действуют губительно; вряд ли нашлись бы такие глаза, которые бы не сгорели при взгляде на их источник.

https://www.popmech.ru/science/381252-kak-by-vyglyadel-mir-esli-by-my-videli-vse-vidy-elektromagnitnogo-izlucheniya/?utm_source=twitter&utm_medium=social&utm_campdaign=targetings-PopMechanics&utm_content=rssnewsscience&utm_term=20170807-381252-tw#0_8_4122_10849_705_168951405
Animated Photo
Add a comment...

Post has attachment
Планетарная модель атома
#LediNoch

Физик Михаил Высоцкий об открытии ядра атома, модели атома Бора и принципе неопределенности Гейзенберга

Что это? Это модель атома Резерфорда. ( см. на сайте )
Она названа в честь британского физика новозеландского происхождения Эрнеста Резерфорда, который в 1911 году возвестил об открытии ядра.
В ходе своих экспериментов по рассеянию альфа-частиц на тонкой металлической фольге он обнаружил, что большинство альфа-частиц напрямую проходили сквозь фольгу, но некоторые отскакивали. Резерфорд предположил, что в районе той небольшой области, от которой они отскакивали, находится положительно заряженное ядро.

Это наблюдение привело его к описанию той структуры атома, которая с поправками на квантовую теорию принимается и сегодня.
Подобно тому,
как Земля вращается вокруг Солнца, электрический заряд атома сосредоточен в ядре, вокруг которого вращаются электроны противоположного заряда, а электромагнитное поле удерживает электроны на орбите ядра.
Поэтому модель называется планетарной.

До Резерфорда существовала другая модель атома
― модель вещества Томпсона.
В ней не было ядра, она представляла собой положительно заряженный «кекс», наполненный «изюминками» — электронами, которые в нем свободно вращались.
Кстати, именно Томпсон и открыл электроны.
В современной школе, когда начинают знакомиться с квантовой механикой, всегда начинают с этой модели.

Квантовая модель, которая сегодня описывает структуру атома, конечно, отличается от той, которую придумал Резерфорд.
В движении планет вокруг Солнца нет квантовой механики,
а в движении электрона вокруг ядра она есть.

Однако понятие орбиты до сих пор осталось в теории строения атома.

Но после того, как стало известно, что орбиты квантуются, то есть между ними нет непрерывного перехода, как думал Резерфорд, называть
такую модель планетарной стало некорректно.

Резерфорд сделал первый шаг в правильном направлении, и развитие теории строения атома пошло по тому пути, который он наметил.

Чем это интересно для науки? Эксперимент Резерфорда открыл ядра. Но все, что мы о них знаем, мы узнали после.
Его теория развивалась в течение многих десятилетий, и в ней кроются ответы на фундаментальные вопросы о строении материи.

В модели Резерфорда быстро обнаружили парадоксы, а именно:
если заряженный электрон вращается вокруг ядра, то он должен излучать энергию.

Мы знаем, что тело, которое движется по кругу с постоянной скоростью, все равно ускоряется, потому что вектор скорости все время поворачивает.
А если заряженная частица движется с ускорением,
она должна излучать энергию.

Это значит, что она должна практически мгновенно потерять ее всю и упасть на ядро.
Поэтому
классическая модель атома не до конца согласуется сама с собой.

Тогда стали появляться физические теории, которые пытались преодолеть это противоречие.
Важное дополнение в модель
строения атома внес Нильс Бор. ( см. гиф )

Он обнаружил, что вокруг атома существует несколько квантовых орбит, по которым перемещается электрон.
Он предположил, что электрон излучает энергию не все время, а только перемещаясь с одной орбиты на другую.

А вслед за боровской моделью атома появился
принцип неопределенности Гейзенберга,
который наконец объяснял, почему
падение электрона на ядро невозможно.

Гейзенберг обнаружил, что
в возбужденном атоме электрон находится на дальних орбитах, а
в момент, когда он излучает фотон, он падает на основную орбиту, потеряв свою энергию.

Атом же переходит в устойчивое состояние, при котором электрон будет вращаться вокруг ядра до тех пор, пока его ничто не возбуждает снаружи. Это стабильное состояние, дальше которого электрон падать не будет.

Благодаря тому, что
основное состояние атома — это устойчивое состояние, материя существует, мы все существуем.

Без квантовой механики у нас вообще не было бы устойчивой материи.
В этом смысле основной вопрос, который неспециалист может задать квантовой механике,
— это почему все вообще не падает?
Почему все вещество не собирается в точку?

И квантовая механика способна ответить на этот вопрос.

Зачем это знать? В некотором смысле эксперимент Резерфорда повторился снова при открытии кварков. Резерфорд открыл, что положительные заряды — протоны — сосредоточены в ядрах.
А что внутри протонов? Теперь мы знаем, что
внутри протонов находятся кварки.

Мы узнали это, проведя аналогичный эксперимент по глубокому неупругому рассеянию электронов на протонах в 1967 году в SLAC (Национальной ускорительной лаборатории, США).

Этот эксперимент проводился по тому же принципу, что и эксперимент Резерфорда.
Тогда падали альфа-частицы, а здесь электроны падали на протоны.
В результате столкновения протоны могут оставаться протонами, а могут возбудиться из-за большой энергии, и тогда при рассеянии протонов могут рождаться другие частицы, например пи-мезоны.

Выяснилось, что это сечение ведет себя так, как будто внутри протонов есть точечные составляющие.
Сейчас мы знаем, что эти точечные составляющие — кварки.

В каком-то смысле это был опыт Резерфорда, но уже на следующем уровне.
С 1967 года мы уже имеем кварковую модель.
Но что будет дальше, мы не знаем.
Теперь нужно что-то рассеивать на кварках и смотреть, на что они развалятся.
Но это следующий шаг, пока это сделать не удается.

Кроме того, с именем Резерфорда связан важнейший сюжет из истории отечественной науки.
В его лаборатории работал Петр Леонидович Капица.

В начале 1930-х ему запретили выезжать из страны, и он был вынужден остаться в Советском Союзе.

Узнав об этом, Резерфорд переслал Капице все приборы, которые были у него в Англии, и таким образом помог создать в Москве Институт физических проблем.

То есть
благодаря Резерфорду состоялась существенная часть советской физики.

https://postnauka.ru/faq/77646

Ученые получили снимки атома водорода ( за 27 мая 2013 г. )

http://www.amic.ru/news/220618/

Viewpoint: A New Look at the Hydrogen Wave Function (за May 20, 2013 г. )

https://physics.aps.org/articles/v6/58

Animated Photo
Add a comment...

Post has attachment
Нерухоме джерело звуку виробляє звукові хвилі за сталої частоти F, а хвильові фронти поширюються симетрично від джерела з постійною швидкістю С. Усі спостерігачі будуть чути ту ж частоту, яка буде дорівнювати дійсній частоті джерела, де F = f0.
Animated Photo
Add a comment...
Wait while more posts are being loaded