Пруд в физике: Прямолинейное равноускоренное движение. Ускорение — урок. Физика, 9 класс.

Скорость и путь при равноускоренном движении — урок. Физика, 9 класс.

Рассмотрим некоторые особенности перемещения тела при прямолинейном равноускоренном движении без начальной скорости. Уравнение, которое описывает это движение, было выведено Галилеем в \(XVI\) веке. Необходимо помнить, что при прямолинейном равномерном или неравномерном движении модуль перемещения совпадает по своему значению с пройденным путём. Формула выглядит следующим образом:

s=v0t+at22, где \(а\) — это ускорение.

Сравним графики равномерного и равноускоренного движения.

 

Графики прямолинейного равномерного движения

  

Зависимость ускорения от времени. Так как при равномерном движении ускорение равно нулю, то зависимость \(a(t)\) — прямая линия, которая лежит на оси времени.

 

Зависимость скорости от времени. Скорость со временем не изменяется, график \(v(t)\) — прямая линия, параллельная оси времени.

 

Правило определения пути по графику \(v(t)\): численное значение перемещения (пути) — это площадь прямоугольника под графиком скорости.

 

Зависимость пути от времени. График \(s(t)\) — наклонная линия.

 

 

Рис. \(1\). График зависимости скорости от времени при равномерном прямолинейном движении

 

 

Рис. \(2\). График зависимости пути от времени при равномерном прямолинейном движении

 

Графики равноускоренного движения

Зависимость ускорения от времени. Ускорение со временем не изменяется, имеет постоянное значение, график \(a(t)\) — прямая линия, параллельная оси времени.

 

Зависимость скорости от времени. Скорость изменяется согласно линейной зависимости.

 

Зависимость пути от времени. При равноускоренном движении путь изменяется согласно квадратной зависимости: s=v0t+at22. В координатах зависимость имеет вид: x=x0+v0xt+axt22.

 

Графиком является ветка параболы.

 

 

Рис. \(3\). График зависимости пути от времени при равноускоренном движении

Источники:

Рис. 1. График зависимости скорости от времени при равномерном прямолинейном движении. © ЯКласс.
Рис. 2. График зависимости пути от времени при равномерном прямолинейном движении. © ЯКласс.

Рис. 3. График зависимости пути от времени при равноускоренном движении. © ЯКласс.

Графики равномерного, равноускоренного движения, сравнение. Линейная, квадратная зависимость. Правила определения параметров

Тестирование онлайн

Механическое движение представляют графическим способом. Зависимость физических величин выражают при помощи функций. Обозначают

Графики равномерного движения

Зависимость ускорения от времени. Так как при равномерном движении ускорение равно нулю, то зависимость a(t) — прямая линия, которая лежит на оси времени.

Зависимость скорости от времени. Скорость со временем не изменяется, график v(t) — прямая линия, параллельная оси времени.

Правило определения пути по графику v(t): Численное значение перемещения (пути) — это площадь прямоугольника под графиком скорости.

Зависимость пути от времени. График s(t) — наклонная линия.

Правило определения скорости по графику s(t): Тангенс угла наклона графика к оси времени равен скорости движения.

Графики равноускоренного движения

Зависимость ускорения от времени. Ускорение со временем не изменяется, имеет постоянное значение, график a(t) — прямая линия, параллельная оси времени.

Зависимость скорости от времени. При равномерном движении путь изменяется, согласно линейной зависимости . В координатах . Графиком является наклонная линия.

Правило определения пути по графику v(t): Путь тела — это площадь треугольника (или трапеции) под графиком скорости.

Правило определения ускорения по графику v(t): Ускорение тела — это тангенс угла наклона графика к оси времени. Если тело замедляет движение, ускорение отрицательное, угол графика тупой, поэтому находим тангенс смежного угла.

Зависимость пути от времени. При равноускоренном движении путь изменяется, согласно квадратной зависимости . В координатах зависимость имеет вид . Графиком является ветка параболы.

График движения при . График движения при

График движения при . График движения при

Сравнительная таблица графиков

Воспитание физика. Гиперпространство

Воспитание физика

Два случая из детства значительно обогатили мое понимание мира и направили меня по пути к профессии физика-теоретика.

Помню, родители иногда брали меня в знаменитый Японский чайный сад в Сан-Франциско. Одно из счастливейших воспоминаний моего детства — как я сижу на корточках у пруда, загипнотизированный видом ярких и пестрых карпов, медленно проплывающих под водяными лилиями.

В эти тихие минуты я давал волю своему воображению, задавал себе глупые вопросы, на какие способен лишь ребенок: например, каким видят окружающий мир карпы, живущие в этом пруду. Мне думалось: каким странным должен быть их мир!

Карпы, вся жизнь которых проходит в неглубоком пруду, наверняка убеждены, что их «Вселенная» состоит из мутноватой воды и лилий. Проводя большую часть времени в поисках корма на дне пруда, они могут лишь смутно догадываться о том, что над поверхностью воды есть другой, чуждый им мир. И его сущность неподвластна их пониманию. Меня заинтриговала мысль о том, что, хотя я и сижу всего в нескольких дюймах от карпов, мы бесконечно далеки друг от друга. Наша жизнь протекает в двух обособленных вселенных, мы никогда не переходим из одного мира в другой, хотя и разделены тончайшей из преград — поверхностью воды.

Однажды мне представилось, что среди рыб в пруду есть и «карпы-ученые». Вот они-то, думал я, поднимут на смех любую рыбу, предположившую, что над лилиями, возможно, есть параллельный мир. Для «карпа-ученого» реально лишь то, что видит или осязает рыба. Пруд для них — все. А незримый мир за пределами пруда антинаучен.

Однажды меня застиг дождь. Я увидел, как по поверхности пруда ударили тысячи мелких капель. Вода забурлила, волны мотали лилии из стороны в сторону. Прячась под крышей от дождя и ветра, я гадал, как воспринимают происходящее карпы. С их точки зрения, водяные лилии движутся сами по себе, без постороннего вмешательства. Поскольку вода, в которой живут карпы, кажется им невидимой, совсем как нам — воздух и пространство вокруг нас, карпы наверняка озадачены способностью водяных лилий двигаться самостоятельно.

Ученые племени рыб, фантазировал я, скорее всего, маскируют свое невежество какой-нибудь хитроумной выдумкой, называя ее силой. Будучи не в состоянии понять, что могут пробегать волны по незримой поверхности, они приходят к выводу, что лилиям присуща способность двигаться, даже когда к ним не прикасаются, потому что между ними действует таинственная и невидимая сущность — некая сила. Возможно, они дают этой иллюзии внушительные, высокопарные названия (например, «дальнодействие» или «способность лилий двигаться без внешнего контакта»).

Однажды я попытался представить себе, что будет, если я суну руку в воду и вытащу одного из этих «карпов-ученых».

Он, наверное, яростно забьется, а я рассмотрю его и брошу обратно в пруд. Интересно, как воспримут это остальные карпы. Это событие, скорее всего, покажется им чем-то из ряда вон выходящим. Они впервые заметят, что один из «ученых» вдруг покинул их вселенную. Просто бесследно исчез. Поиски пропавшего карпа в рыбьей Вселенной не дадут ровным счетом никакого результата. А через несколько секунд, когда я брошу карпа обратно в пруд, «ученый» внезапно возникнет неизвестно откуда. И остальные карпы сочтут, что узрели чудо.

Опомнившись и собравшись с мыслями, «ученый» поведает остальным поистине удивительную историю. «Нежданно-негаданно, — скажет он, — неведомая сила выхватила меня из этой Вселенной (пруда) и зашвырнула в таинственный потусторонний мир со слепящими огнями и предметами причудливой формы, каких я прежде никогда не видывал. Но удивительнее всего было существо, которое удерживало меня в плену: оно не имело ни малейшего сходства с рыбой. Я был потрясен, обнаружив, что у него вообще нет плавников, тем не менее оно и без них способно передвигаться. Меня осенило, что всем известные законы природы в этом потустороннем мире неприменимы. А потом меня так же внезапно бросили обратно в нашу вселенную». (Конечно, эта история о путешествии за край Вселенной прозвучит настолько невероятно, что большинство карпов отмахнется от нее, считая полной ерундой.)

Я часто думаю о том, что мы подобны этим довольным жизнью карпам, плавающим в пруду. Мы существуем в собственном «пруду», уверенные, что наша Вселенная состоит только из тех объектов, которые можно увидеть или потрогать. Как и мир карпов, наш мир содержит лишь то, что знакомо нам и зримо. В своей самоуверенности мы отказываемся признать, что по соседству с нашей Вселенной, но за пределами нашей досягаемости есть параллельные вселенные или измерения. Если наши ученые придумывают, к примеру, концепции силы, то лишь потому, что не могут представить себе незримые вибрации, наполняющие пустое пространство вокруг нас. При упоминании высших измерений некоторые ученые иронически усмехаются, так как эти измерения невозможно изучать в лаборатории.

С тех самых пор меня увлекла мысль о возможности существования других измерений. Подобно большинству детей, я зачитывался приключенческой литературой, в которой путешественники во времени проникали в другие измерения и открывали незримые параллельные миры, где действие обычных законов физики можно было приостановить ради удобства. Я размышлял, действительно ли корабли в Бермудском треугольнике таинственным образом исчезают в пространственной дыре; я восхищался циклом Айзека Азимова «Основание» (Foundation), в котором открытие путешествий в гиперпространстве привело к появлению галактической империи.

Второй случай из детства тоже произвел на меня глубокое и неизгладимое впечатление. В возрасте восьми лет я услышал одну историю, память о которой сохранил на всю жизнь. Мне запомнилось, как учителя рассказывали классу о только что умершем великом ученом. О нем отзывались со всей почтительностью, его называли величайшим гением в истории человечества. Говорили, что лишь немногие способны понять его идеи, но его открытия преобразили весь мир, все, что нас окружает. Из того, что нам пытались растолковать, я уловил немногое, но был особенно заинтригован тем, что этот человек умер, не успев завершить свое главное открытие. Над этой теорией он работал много лет, но умер, оставив на столе незаконченную рукопись.

Этот рассказ заворожил меня. Ребенком я видел в нем великую тайну. Какую работу он не успел закончить? Что было в рукописи у него на столе? Насколько важной и трудной должна быть проблема, чтобы такой выдающийся ученый посвятил ей целые годы своей жизни? Любопытство побуждало меня узнавать все, что только можно, об Альберте Эйнштейне и его незаконченной теории. До сих пор с нежностью вспоминаю о том, сколько тихих часов провел, читая все, что мог найти, о великом ученом и его теориях. Исчерпав запасы ближайшей библиотеки, я продолжал прочесывать библиотеки и книжные магазины всего города, старательно выискивая новые сведения. Вскоре выяснилось, что эта история гораздо увлекательнее любого детектива и намного значительнее, чем можно было представить. Я решил, что попытаюсь докопаться до истины, даже если ради этого мне придется стать физиком-теоретиком.

Вскоре выяснилось, что незаконченная рукопись на столе Эйнштейна была попыткой создать так называемую единую теорию поля — теорию, которая объяснила бы все законы природы применительно как к мельчайшей частице, так и к самой большой галактике. Но в детстве я не понимал, что, возможно, между карпом, плавающим в пруду чайного сада, и незаконченной рукописью на столе Эйнштейна есть связь. И не подозревал, что высшие измерения могут оказаться ключом к разгадке единой теории поля.

Позднее, в старших классах школы, я перечитал почти все, что нашел в ближайших библиотеках, и часто наведывался в библиотеку факультета физики Стэнфордского университета. Там я узнал, что Эйнштейн допускал возможность существования антиматерии, или антивещества, — новой субстанции, которая ведет себя как обычная материя, но при контакте с ней аннигилируется с выбросом энергии. Кроме того, я узнал, что ученые сконструировали огромные машины, так называемые «ускорители частиц», благодаря которым можно получать микроскопические количества этой экзотической субстанции в лабораторных условиях.

Одно из преимуществ ранней молодости в том, что ей не страшна мирская ограниченность, которая обычно оказывается непреодолимой для большинства взрослых. Не оценив возможных препятствий, я поставил перед собой цель самостоятельно сконструировать ускоритель частиц. Я изучал научную литературу, пока не пришел к убеждению, что сумею собрать бетатрон, способный разгонять электроны до миллионов электронвольт. (Миллион электронвольт — энергия, которую приобретают электроны, ускорившиеся в поле, созданном разностью потенциалов в миллион вольт.)

Первым делом я приобрел немного натрия-22, который радиоактивен и естественным образом излучает позитроны (аналог электронов в антиматерии). Затем сконструировал так называемую «камеру Вильсона», в которой следы субатомных частиц становятся видимыми. Мне удалось сделать сотни прекрасных снимков следов, которые оставляет антиматерия. Потом я принялся промышлять вокруг крупных складов электроники и собирать необходимые детали и оборудование, в том числе сотни фунтов лома трансформаторной стали, и построил в гараже бетатрон на 2,3 млн эВ — достаточно мощный, чтобы произвести пучок позитронов. Для изготовления гигантских магнитов, необходимых для бетатрона, я убедил родителей помочь мне намотать 22 мили (около 35 км) медной проволоки на школьном футбольном стадионе. Рождественские каникулы мы провели на 50-ярдовой линии поля, наматывая и собирая массивные катушки, вызывающие искривление траекторий быстрых электронов.

Получившийся бетатрон весом 300 фунтов (около 136 кг) и мощностью 6 кВт полностью потреблял всю энергию в доме. Когда я включал его, все предохранители обычно вылетали, дом внезапно погружался во тьму. Наблюдая за тем, как в доме периодически воцаряется мрак, мама только качала головой. (Мне казалось, она теряется в догадках, за что ей достался ребенок, который, вместо того чтобы играть в бейсбол или баскетбол, сооружает в гараже какие-то громоздкие электрические машины.) К моей радости, машина успешно создала магнитное поле, в 20 тысяч раз превосходящее по мощности магнитное поле Земли и необходимое для ускорения пучка электронов.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Лужа со снегом и черными камнями или современный взгляд на «теплый пруд Дарвина»

Дисклеймер. КДПВ поставлена для красоты и не вполне реалистична – в период, описываемый в статье, елок на нашей планете еще не было.

Зарождение жизни как возникновение живого из неживого, то есть, как превращение химии в биохимию, является одним из интереснейших интерфейсов и рубежей между физикой и биологией. Несмотря на успехи в генной инженерии и синтетической биологии, пока не приходится ожидать скорого появления полностью синтетического организма. Некоторые успехи в этом направлении достигнуты – так, в 2017 году было объявлено о создании полностью синтетической хромосомы для дрожжей. Также удалось создать полусинтетический одноклеточный организм. Но вопрос о зарождении жизни на Земле по-прежнему сопровождается многочисленными оговорками и допущениями. Один из наиболее развернутых ответов на этот вопрос дан в книге Френсиса Крика «Жизнь как она есть» (оригинал — 1981).

Оговорюсь, что в этой статье я обхожу вниманием авторитетную и научно обоснованную теорию, согласно которой первичным источником жизни на нашей планете могут быть черные курильщики – гидротермальные источники на дне океана. О биохимической составляющей черных курильщиков замечательно рассказано в этой статье на Хабре. Экосистемы черных курильщиков создают некоторые важные предпосылки для образования клеточной жизни, в частности, располагают к образованию мембран. Тем не менее, тщательное изучение этих экосистем позволяет заключить (см. раздел «Hydrothermal vents» по ссылке), что в современных условиях органика в таких источниках гораздо активнее распадается, чем образуется, а безусловно гидротермальное происхождение можно доказать только для простейших органических соединений – этана и метана. Действительно, экосистемы черных курильщиков богаты специфической экстремофильной жизнью, но скорее демонстрируют пример адаптации бактерий к суровой экологической нише, чем представляют собой колыбель жизни.

Притом, что тема лабораторного синтеза живой материи, несомненно, заслуживает подробного рассмотрения, в этой статье я собираюсь подробно остановиться на последних данных в пользу гипотезы панспермии, то есть, свободного рассеивания в космосе органической и почти живой (пребиотической) материи, носителями которой являются кометы и метеориты.

Гипотеза панспермии, уходящая корнями в философию Анаксагора, постепенно получала научное обоснование в течение XIX века и особенно в начале XX, когда ею всерьез занимались Сванте Аррениус, Фред Хойл и Чандра Викрамасингх. В частности, Фред Хойл (1915-2001) высказывал мнение, что органические молекулы могут содержаться непосредственно в космической пыли – действительно, так и есть, и этот вопрос будет затронут ниже.

Тем не менее, в середине XX века идея панспермии оставалась экзотической, и предпринимались эксперименты, призванные доказать возможность зарождения жизни в «первичном бульоне» — той биохимической среде, которая существовала на Земле в архее, около 3 миллиардов лет назад.

Первичный бульон

Наиболее интересным опытом такого рода является эксперимент Миллера-Юри поставленный в 1953 году в Чикагском университете. Аспирант Стэнли Миллер (род. 1930), заручился поддержкой и наработками своего научного руководителя Гарольд Юри (1893-1981). Ученик и учитель закачали в герметичную колбу газовую смесь из метана, азота, аммиака, водяного пара и других газов, которые должны были присутствовать в атмосфере древней Земли, а также частично наполнили эту колбу водой. Источником тепла была обычная горелка Бунзена, а также через смесь пропускались электрические разряды, имитировавшие молнии.

Опыт Миллера-Юри основывался на теоретических построениях Холдейна и Опарина. К сожалению, Александр Иванович Опарин вне научной деятельности отметился поддержкой Лысенко и осуждением Сахарова, поэтому в серьезных источниках упоминается «на проговоре», но здесь я упомяну его как отца-основателя, еще в 1924 году опубликовавшего статью о происхождении жизни из неживой органики. Впоследствии, узнав о проведенном эксперименте, он даже пригласил Миллера на научную конференцию в СССР.    

Примерно через неделю содержимое колбы Миллера и Юри стало красновато-бурым из-за обилия органики. Среди веществ, возникших там к этому моменту, были фрагменты РНК, а также 18 из 20 аминокислот, участвующих в образовании белков. Сами Миллер и Юри зафиксировали лишь аминокислоты глицин и аланин, остальные аминокислоты были обнаружены в растворе позднее, с появлением более мощных аналитических инструментов. Тем не менее, это были лишь косвенные доказательства абиогенного происхождения жизни, а «первичный бульон» Миллера и Юри впоследствии сочли слишком восстановительным и далеким от истинных условий на первобытной Земле.

В более поздних постановках того же эксперимента, где смесь также подвергалась воздействию лазера (имитирующего жесткое космическое излучение) образовывались более разнообразные азотистые соединения, в том числе, азотистое основание гуанин, входящее в состав ДНК, мочевина и циановодород HCN.

Здесь подробнее остановимся на циановодороде. Это простейшее органическое соединение

являющееся основой для синильной кислоты и ее солей цианидов. Тем не менее, уже в 2020 году было установлено, что именно при участии циановодорода запускаются важнейшие реакции, приводящие к образованию нуклеотидов ДНК и РНК, а также, возможно, гибридных нуклеотидов – интересная статья об этом опубликована на сайте «N+1». Здесь будет уместно показать схему упоминаемых реакций, опубликованную в журнале Nature:

Таким образом, компоненты ДНК и РНК могли образовываться одновременно. Но, в усовершенствованном опыте Миллера-Юри также был получен формальдегид – простейшее органическое соединение, содержащее углерод, водород и кислород:

На основе этой простой молекулы в условиях первобытной Земли могли образовываться разнообразные сахара, в том числе, рибоза, являющаяся сырьем для рибонуклеиновой и дезоксирибонуклеиновой кислоты (РНК и ДНК). Согласно нынешним представлениям, для стабильного образования сложной органики на основе сахаров и формальдегида в атмосфере первобытной Земли необходима горячая металлическая поверхность.

Кометы

С учетом вышеизложенного вырисовывается замечательная научная правдоподобность панспермии. Дело в том, что примитивная органика и замерзшая вода — это как раз та смесь, из которой состоят тела комет. При этом лед на кометах находится не в кристаллической форме, как весь привычный нам лед на Земле, а в аморфной – такое состояние льда достигается при температуре около -243 градусов Цельсия. Такой лед пористый, и в глубине кометы располагаются зерна органики.  Как указано в недавнем исследовании NASA, при приближении кометы к Солнцу кометный лед перекристаллизуется, и органика выходит на поверхность небесного тела. Комету сравнивают с «грязным снежком», но мы в данном случае отметим, что из подтаивающего льда образуется хвост кометы, а органика образует на поверхности кометы темную корку, которая еще сильнее разогревается (как любое темное тело), а также подвергается интенсивному облучению. Эта корка богата циановодородом. В 2009 году был поставлен лабораторный эксперимент, продемонстрировавший, что под действием гамма-излучения циановодород в присутствии воды может превращаться в более сложную органику, в частности, в карбоксильные группы (участвующие в ключевом биохимическом цикле Кребса), свободные аминокислоты и мочевину. При этом отмечается, что циановодород как таковой – очень летучее соединение, и его полимеризация с превращением в более сложные молекулы лучше протекает в водном растворе.

Естественно, пристальное внимание было уделено изучению химического состава кометы Чурюмова-Герасименко, и, в частности, органических соединений на ее поверхности. Великолепный научно-популярный обзор на эту тему заслуживает перевода целиком, но в нашем случае наиболее интересен рассказ об органике и пребиотике. Наряду с обычными углеводородами (CH), на комете были найдены вещества, также содержащие кислород (CHO), азот (СNO) и серу (CNOS). В частности, были обнаружены формальдегид (CH₂O), метанол (CH₄O), этанол (C₂H₆O), муравьиная кислота (CH₂O₂), циановодород (HCN).

Кометный лед содержит воду с характерным сочетанием обычного водорода (H) и дейтерия (D), значительная часть молекул воды на кометах имеет формулу HDO. Соотношение дейтерия и водорода на кометах значительно более равное, чем в земной воде (у нас на планете дейтерия мало), что не так давно поставило под сомнение гипотезу, будто вода попала на Землю в основном с кометами. Михаил Никитин в своей книге «Происхождение жизни. От туманности до клетки» указывает, что вклад комет в формирование запасов воды на Земле и Марсе не превышает 10%. Однако более свежие исследования, относящиеся к 2019 году, позволяют с этим не согласиться. Дело в том, что кометы отличаются активностью, и в подклассе гиперактивных комет соотношение обычного водорода (протия) и дейтерия гораздо ближе к составу земной воды.

Метеориты

Вышеизложенное позволяет предположить, что кометы действительно могли обеспечить доставку циановодорода, азота, углеводородов, серы и воды на древнюю Землю. Тем не менее, кометы – не единственный и не самый важный компонент в гипотезе панспермии. Важнее комет могут оказаться метеориты и в особенности микрометеориты. К микрометеоритам относятся мельчайшие частицы межпланетного вещества размером преимущественно от 20 до 300 мкм. Их также называют «межпланетной пылью», такие мелкие образцы вещества постоянно выпадают на Землю, но находят их преимущественно в Антарктиде, где они наиболее заметны. Наиболее интересны микрометеориты с высоким содержанием углерода (около 2%), в которых также обнаружены многие аминокислоты, в частности, D- и L-аспартаты, глицин, аланин, валин, серин. Существует класс антарктических ультра-углеродистых микрометеоритов (UCAMM), в составе которых до 65% приходится на углерод (и до 85% — на органику в целом), а также имеется дейтерий. В настоящее время продолжается изотопный анализ таких метеоритов и соотнесение их состава с составом органических гранул, содержащихся в кометах. В ноябре 2020 года вышла обширная статья, обосновывающая точку зрения, согласно которой метеориты могут быть не менее, если не более важны для зарождения жизни, чем кометы. Важнейшая составляющая метеорита – это металл, прежде всего, железо. Железо участвует в биологических процессах, а также, что не менее важно, может служить катализатором для биохимических реакций, тогда как в кометах такой катализатор отсутствует. В случае с метеоритами также важен фактор импактного (ударного) воздействия. При образовании метеоритного кратера происходит термобарическое изменение пород, подвергшихся удару. Это благоприятствует не только запуску химических реакций и полимеризации органических соединений, содержащихся в метеорите, но и притоку воды в образовавшийся кратер, если поверхность планеты в точке удара уже увлажнена. Возможно, именно так образуется «маленький теплый пруд» Дарвина – отметим, что по поводу правдоподобности этой гипотезы продолжаются ожесточенные споры, она постепенно подтверждается.       

В 2013 году было проведено исследование, демонстрирующее, что при высоких температурах (200 °C и более), возникающих при ударе метеорита о поверхность Земли, катализатором химических реакций может выступать не только железо, но и фосфор, и сера. Сложные органические молекулы с высоким содержанием углерода активнее образуются при более низких температурах, порядка 140 °C. Также в поставленных опытах удалось получить трикарбоновые кислоты, нуклеотидные основания и аминокислоты. Правда, каталитический потенциал в целом выше у тех метеоритов, в которых больше железа и меньше углерода.

Заключение

Представляется правдоподобным, что основные пребиотические компоненты, послужившие материалом для образования жизни на Земле, были занесены на нашу планету из космоса. Вероятно, эти события хронологически совпадают с периодом «поздней тяжелой бомбардировки» (в англоязычных источниках – Late Heavy Bombardment, LHB). Этот период продлился с 4,1 до 3,8 миллиарда лет назад, в результате него на Земле образовалось более 22 000 метеоритных кратеров, в том числе более 40 диаметром свыше 1000 км. Современные представления об образовании простой органики на кометах и более сложной органики в воде на нашей планете позволяют говорить о трех основных источниках пребиотических молекул на Земле:

1. Кометы (важный источник водяного льда и циановодорода)

2. Межпланетная пыль и микрометеориты

3. Углистые и железистые метеориты – также послужившие первичными источниками серы и фосфора для земной биохимии  

Эволюция различных вариантов «теплого пруда Дарвина», рассмотренная, например, здесь, допускает и развитие других биохимических циклов, например, сероводородного и циановодородного. Тем не менее, способность углерода к образованию длинных органических цепочек предопределило успех и универсальность именно углеродной биохимии.

НИЦ Курчатовский Институт- ИТЭФ

Молодежная конференция по теоретической и экспериментальной физике (15–18 ноября 2021 года)

Институт теоретической и экспериментальной физики имени А. И. Алиханова Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» (далее ИТЭФ) ― уникальный многопрофильный научный центр. Образован в 1945 году под руководством академика А.И. Алиханова для участия в решении проблем советского Атомного проекта и занял одно из ведущих мест среди физических центров страны. В 2011 году ИТЭФ вошел в состав Национального исследовательского центра «Курчатовский институт».

     ИТЭФ известен своими исследованиями в области строения материи и фундаментальных взаимодействий, в сфере теоретической физики, астрофизики, и математической физики, физики и техники ядерно-энергетических и ускорительных установок, физики высокой плотности энергии в веществе, медицинской физики, физики и химии конденсированных сред. В институте на высоком научно-техническом уровне разрабатываются оригинальные электрофизические и экспериментальные установки. Ведутся актуальные теоретические и экспериментальные исследования фундаментального и прикладного характера.

   Физики ИТЭФ эффективно работают в крупнейших международных научных центрах, внося весомый вклад в ряд экспериментов, находящихся на переднем крае познания мира. Институт пользуется заслуженным авторитетом в международном физическом сообществе.

    Ряд учёных удостоен Ленинских, Государственных, международных и отечественных научных премий, премий Правительства РФ, а также премий и медалей Академии наук и отрасли.

    В ИТЭФ выполняется обширная образовательная программа, предусматривающая подготовку студентов, аспирантов и кандидатов наук.

А также:
НИЦ «Курчатовский институт» — «ПЛЖ Рапполово» (ФГУП Национальный исследовательский центр «Курчатовский институт» – «Питомник лабораторных животных Рапполово»)
НИЦ «Курчатовский институт» – ПЭКП (ФГУП Производственно-эксплуатационное коммунальное предприятие НИЦ «Курчатовский институт, Гатчина)
ФГУП  ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ АВИАЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ (ВИАМ)

 

Физико-географические условия | Воронежский государственный природный биосферный заповедник имени В.

М. Пескова

Географическое положение Воронежского заповедника

Территория заповедника расположена на границе Воронежской (Верхнехавский район) и Липецкой (Усманский район) областей и занимает северную половину островного лесного массива — Усманского бора. Географические координаты находятся в пределах 51°52′- 52°02′ северной широты и 39°21′- 39°47′восточной долготы.

Воронежский заповедник, расположенный в центральной части Европейской России, по административно-территориальному делению входит в состав Центрального Федерального округа.

Площадь заповедника 31053 га.

На южной границе заповедника находится поселок Краснолесный (по железной дороге — станция Графская), на западной — районный центр Рамонь, на северной — липецкая Усмань. По периметру расположены 18 населённых пунктов.

В 40 км к югу от заповедника находится г. Воронеж — индустриальный, научный и историко-культурныйцентр Черноземья; в 100 км к северу — Липецк — крупный промышленный город региона. С областными центрами Воронежской и Липецкой областей заповедник связан автомобильным и железнодорожным сообщением.

Территория Воронежского заповедника

— это покрытая лесом равнина, которая слабо понижается с востока на запад. Наиболее высокие участки рельефа(165–169 м над уровнем моря) располагаются на IV надпойменной террасе — по этой части заповедника проходит железная дорога. Самым низким участком (90 м над уровнем моря) является пойма реки Воронеж.

Расположен заповедник на западной окраине Окско-Донской равнины. Лесная растительность сформировалась здесь на песчаных террасах, образовавшихся на левобережье р. Воронежа в четвертичном периоде. Коренные известняковые породы залегают глубоко, поэтому решающее влияние на природные комплексы оказывают рыхлые осадочные породы — пески, реже суглинки и глины. Слой песка (так называемый «песчаный плащ»), намытый водами таявшего ледника и речными потоками, имеет толщину от 0,5 до 20 м. На разной глубине в этой песчаной толще располагаются прослойки глины, они не дают воде просачиваться в более глубокие слои почвы.

Такой «слоеный пирог» из песка и глины является великолепной природной губкой. Он впитывает массу воды и затем постепенно отдает ее прилегающим районам, часто страдающим от недостатка влаги.

Водоемы

По территории заповедника протекают реки Усмань и Ивница. Они являются левыми притоками р. Воронежа — эта крупная река всего на протяжении 4 км в районе п. Рамонь протекает по заповеднику.

Река Усмань на своем «заповедном» участке представляет собой типично лесную реку в виде цепиозер-плесов шириной до 60 м и глубиной 3–4 м, соединенных узкими протоками-ручьями.
Пойма низкая и заболоченная, ее ширина в некоторых местах достигает 1 км. Русло реки слабоизвилистое.
Основными притоками р. Усмань в пределах заповедника являются ручьи Ямный, Девиченка, Змейка, Шеломенский и Ледовский, Черепахинский и Константинов.
За пределами заповедника р. Усмань подвергается сильному воздействию человека: вырубаются пойменные леса, берега активно используются в рекреационных целях, в реку поступают стоки с полей, загрязненные удобрениями и ядохимикатами, а также промышленные и бытовые стоки с предприятий, лечебных учреждений и населенных пунктов, расположенных у реки. В результате неудовлетворительной очистки этих стоков, воды реки загрязняются химическими веществами и органикой.
Заповедный участок реки имеет протяженность около 20 км, пойма его занята лесными сообществами. Этот участок реки выполняет важную функцию биологической очистки загрязненных вод.

Река Ивница берет начало на территории заповедника и до самого устья проходит по его территории; лишь два притока − правобережный Студеновский ключ (второе название: ручей Ржавец) и левобережный −Борский ключ выходят за его пределы.
Река имеет извилистое песчаное русло и невысокие пологие берега. Ее ширина составляет от 3 до 6 м, глубина до 2,5 м. В пойме нижнего течения расположено большое болото — знаменитый Шерешков пруд. Этот водоем имел мощность торфа 2,9 м, с конца 1940-х по 1975 гг. на этом болоте производились торфоразработки. Основными притоками Ивницы являются ручьи Студеновский (Ржавец), Каверенский, Городянка и Чистоозерский.

Большое влияние на жизнь малых рек заповедника оказывает деятельность бобров. Целые каскады плотин, сооруженных зверьками-строителями, удерживают воду в бобровых прудах.

Озера в заповеднике — явление редкое. Самым знаменитым и живописным является озеро Чистое, расположенное возле одноименного кордона.

В засушливые годы, когда уровень грунтовых вод сильно снижается, озеро полностью пересыхает. Так было в 1936 г., 1972 г., в 2008—2011 гг. Мы очень надеемся, что наше озеро Чистое вновь станет полноводным!

Болота заповедника многочисленны и разнообразны. Благодаря прослойке глины, вода удерживается даже в неглубоких западинах между песчаными дюнами. В таких местах образуются травяные болота.

В более глубоких и более обводненных западинах формируются осоковые болота с огромными кочками осоки омской.

Совершенно уникальны на нашей территории болота со сфагновой сплавиной — это болота северного типа, редкие в нашей лесостепной зоне.

 

Климат

Заповедник расположен на границе Атлантико-континентальной и континентальной климатических областей и испытывает влияние воздушных масс с Атлантического океана и циклонов, формирующихся над Средиземноморьем. В связи с этим, климат заповедника умеренно континентальный с относительно жарким летом и умеренно холодной зимой.
Средняя температура самого теплого месяца − июля 19,5С°, самого холодного − января -9,9С°, средняя годовая температура 5,3С°. Среднегодовое количество осадков − 653 мм. Наибольшее количество осадков выпадает в июне—июле (в среднем 77–75 мм), а наименьшее зарегистрировано в феврале—марте (средняя многолетняя сумма осадков в феврале − 41 мм, в марте − 32 мм). Средняя высота снежного покрова составляет 48 см, а максимальная достигает 88 см, минимальная от 3 до 4 см.

Безморозный период в среднем составляет 133 дня, его продолжительность колеблется в разные годы от 84 до 164 дней. Средняя продолжительность вегетационного периода 185 дней, по данным метеостанции заповедника этот показатель изменяется от 147 до 221 дня.

По климатическим условиям территория Воронежского заповедника соответствует лесостепи, хотя по некоторым показателям (продолжительность снежного покрова, его мощность) приближается к условиям лесной зоны.

Нобеля по физике дали за работу с квантовыми системами

9 октября 2012

Подпись к фото,

Работы Ароша и Уайнленда могут лечь в основу создания вычислительных машин будущего, так называемых квантовых компьютеров

Лауреатами Нобелевской премии в области физики стали француз Серж Арош и американец Дэвид Уайнленд за исследования в области экспериментальной квантовой механики.

Их изыскания могут в будущем стать основой для создания суперкомпьютеров.

По словам членов Нобелевского комитета, работы Ароша и Уайнленда могут лечь в основу создания вычислительных машин будущего, так называемых квантовых компьютеров.

Эти исследования также помогут создать чрезвычайно точные часы, которые в будущем позволят установить новый стандарт времени.

Оба ученых специализируются на «спутанных состояниях» квантовых систем. Это феномен физики частиц, обнаруженный во время экспериментов, но достаточно не изученный. Речь идет о взаимодействии двух частиц, которые влияют друг на друга даже на расстоянии. Их связь и взаимодействие происходят мгновенно и длятся после того, как их разъединят в пространстве.

Кроме того, частицы приобретают состояние «суперпозиции», которое и дает надежду на создание суперкомпьютеров.

В нынешних компьютерах данные кодируют с помощью двоичного кода, то есть бит может означать либо ноль, либо единицу. В суперкомпьютерах квантовый бит будет означать ноль, единицу или и ноль, и единицу одновременно. Это может чрезвычайно увеличить объемы информации, которую можно хранить, и откроет путь к сверхсложному моделированию.

Премия составляет 1,2 млн долларов, и лауреаты разделят ее поровну.

Скамейка помогла

Профессору Арошу позвонили прямо во время пресс-конференции, на которой объявляли лауреатов.

«Мне на самом деле повезло: я шел по улице, и недалеко была скамейка, так что я смог сразу сесть, когда услышал эту великолепную новость», — рассказал он.

Дэвид Уайнленд родился в 1944 году в Милуоки. Сейчас он работает в американском Национальном институте стандартов и технологий. Серж Арош также родился в 1944 году, но в Касабланке (Марокко), а ныне сотрудничает с парижскими университетами Высшая нормальная школа и Коллеж де Франс.

Накануне Нобелевский комитет объявил лауреатов премии по медицине. Ее получили Джон Гердон и Синъя Яманака, исследующие стволовые клетки и клонирование.

В среду объявят обладателей премии по химии, а в четверг — по литературе. В пятницу объявят лауреатов Нобелевской премии мира, а в понедельник так называемую «нобелевскую неделю» завершит объявление лауреатов премии по экономике.

Сами награды будут вручать 10 декабря — в годовщину смерти основателя премии Альфреда Нобеля.

Физика солнечного пруда

Солнечная энергия — это бесплатная, чистая и широко доступная возобновляемая энергия. Различные виды солнечных систем дают возможность для нескольких исследований по анализу энергии и эксергии. Солнечные пруды являются одним из приложений для одновременного сбора и хранения солнечной энергии и могут использоваться в регионах с легкодоступной землей, большим количеством солнечного света и доступом к недорогой соли.

В настоящей работе проведено экспериментальное исследование энергетических и эксергетических характеристик двух прототипов солнечных бассейнов с квадратным и круглым поперечным сечением.Солнечные пруды были построены в городе Бафг, недалеко от Йезда в центральной части Ирана. Площадь поперечного сечения и глубина обоих прототипов солнечных прудов составляют 3 м ² и 1,5 м соответственно. В течение 11 месяцев работы накопителя энергии использовалась система сбора данных для измерения колебаний температуры по высоте солнечных бассейнов и регистрации развития тепловой стратификации. Сбор данных осуществляется с 10-минутными интервалами.

Термический анализ экспериментального солнечного пруда обычно представляет собой сложную задачу из-за вариаций многих вовлеченных факторов, таких как солнечная радиация, теплофизические свойства рабочей жидкости, климатические изменения и т. д.Энергетические характеристики исследуемых солнечных прудов определяются путем моделирования падающей солнечной радиации на поверхность прудов, расчета энергообмена внутри каждой зоны и потерь тепловой энергии в окружающую среду. Хотя данные собираются почти за один год эксплуатации, тем не менее, энергетический анализ выполняется для некоторых более теплых месяцев года, в течение которых пруды находятся в периоде зарядки или накопления энергии.

Модель эксергетического баланса также разработана для исследования эксергетических характеристик солнечных прудов.Среднемесячные значения эксергетической эффективности получаются для различных участков прудов и сравниваются с соответствующими значениями энергоэффективности. Среднемесячная температура окружающей среды считается эталонной температурой окружающей среды для эксергетического анализа. Было продемонстрировано, что круглый солнечный пруд имеет лучшие тепловые характеристики, чем квадратный. Сохраняемая вода в зоне хранения круглого солнечного пруда достигает более высокой температуры по сравнению с квадратным. Это связано с разным эффектом затенения в двух солнечных прудах.Максимальная энергоэффективность для NCZ и HSZ круглого солнечного пруда составляет 17,25% и 25,8% соответственно, тогда как соответствующие значения для квадратного солнечного пруда составляют 17,39% и 23,65%. Максимальная эксергетическая эффективность для NCZ и HSZ составляет 0,86% и 2,44% для круглого солнечного бассейна и 0,71% и 1,91% для квадратного солнечного бассейна.

Физика пруда — Доктор пруда

Лягушка,

Я знаю, что вам не хватает способности контролировать температуру, тогда как некоторые бессердечные называют это хладнокровием.Вы получаете всю свою энергию непосредственно из пруда. Нам нужно понять, как работает система отопления/охлаждения, чтобы вам не было слишком жарко летом или слишком холодно зимой. Избыток тепла часто является проблемой.

Солнце производит 1000 Вт энергии на квадратный метр. Ух ты! То есть более 800 Ккал в час/м ² . Пруд каждый час принимает огромные порции от солнца. Это, безусловно, больше всего энергии, поступающей в пруд, где следует химическая энергия (пища) в виде удобрения.Итак, нам нужно починить печь и включить кондиционер для воды.

Растения смягчают солнечный нагрев. Если вы заметили, что у каждого естественного водного пути есть навес из деревьев и прибрежных растений. Береговые растения дышат, выделяя тепло, которое они извлекают из воды (около 1 БТЕ/м ² ). Затененные береговые линии также охлаждают прибрежную воду. Береговая вода холодная и тонет. Это формирует термоклин холодной воды на дне (синий). Все питательные вещества в пруду тяжелее воды в самой холодной части пруда.То, как они попадают на поверхность, называется апвеллингом, когда солнечный свет нагревает воду на поверхности (нагреватель мощностью 1000 Вт), заставляя воду подниматься со дна. Это отправляет питательные вещества на берег, чтобы накормить растения. Это завершает дыхание пруда, как аэратор.

Если у вас хороший рост прибрежных растений, вам не нужен аэратор. Если вы хотите использовать аэратор, делайте это ночью. Это позволит пруду аккумулировать холодную воду ночью, поэтому термоклин будет выше в толще воды.Это ограничивает рост водорослей и сорняков.

Когда вы перемещаете воду на этой планете, она движется во всех направлениях. Эффект Кориолиса перемещает воду в круговом направлении, поэтому вы не только поднимаетесь и опускаетесь, но и получаете круговые течения. Это источник вихрей на планете (ураганов, тайфунов и циклонов).

Большое значение имеет конструкция системы охлаждения. Вам понадобятся правильные растения. Я большой сторонник осоки мелкой ( Carex obnupta ). Он растет на солнце и существует около 160 миллионов лет, выживая.Я люблю клен, ольху, тополь, тополь и особенно иву. В конечном итоге они упадут в пруд, чтобы быть использованными в пищу. Хвойные деревья имеют свое место, но не возле пруда. Ваша следующая миссия (на всю жизнь) будет состоять в том, чтобы увеличить разнообразие растений вокруг пруда. Цветущие растения приносят важных обитателей пруда насекомых и птиц. Существует несколько тысяч водолюбивых растений, поэтому их сбор займет некоторое время.

Глюгги, кажется, построить пруд очень сложно.Это и не так. Проходит менее трех лет, после чего у всех хорошее здоровье. Это замечательная работа, потому что если вы хотите уменьшить стресс, отправляйтесь на водоем. Жизнь там сладка.

С любовью,

PonDoc             из пруда

www.ponddoctor.biz

 

Университет Восточного Иллинойса :: Физика

Доктор П. Скотт Смит и руководитель его класса для пруда

Выпускники недавно написали, чтобы пожелать доктору Смиту всего наилучшего в день его 90-^-го -го дня рождения.Многие рассказывали истории о самоотверженности, юморе и стиле доктора Смита. Одной из повторяющихся историй, которой поделились многие, был день, когда доктор Смит на первом курсе квантовой механики угрожал бросить его в пруд кампуса. Джим Аллен (1979) рассказывает о классе и некоторых событиях, приведших к инциденту в пруду.

«Класс, в котором проходил курс квантовой механики, не использовался за час до нашего занятия. Примерно в середине семестра я начал приходить в класс пораньше и примерно раз или два в неделю писать на доске заметку, которая была бы чем-то глупым, например: «Сегодняшняя лекция: волновой анализ движения бегущей белки профессора Персиваля С.Смайт. Все мои одноклассники знали, что я этим занимаюсь, но Скотт — нет. Он никогда не комментировал какие-либо записи, а просто спокойно читал и стирал их, когда начинал лекции. После того, как я проделал это около шести раз, Скотт, наконец, решил выяснить, кто это делает, и поймал меня на месте преступления. Он сказал: «Я думал, что узнал почерк, но я никогда не думал, что это мог быть ты!» Мы все, включая Скотта, посмеялись над этим. Конечно, на этом моя серия «Сегодняшняя лекция» закончилась.

За пару недель до последней лекционной сессии семестра мы, студенты младших и старших курсов физики, составили «анонимные» конспекты, где мы вырезали отдельные буквы из различных журналов и газет и наклеивали их на листы бумаги, которые мы проскользнул под дверь его офиса за эти 2 недели. Я не помню, сколько заметок мы сделали, и хотя все они были разными, в них был один и тот же общий посыл: «Если ты прочитаешь обычную лекцию в последний день занятий, тебя выбросит в пруд кампуса.В последний день я восстановил серию «Сегодняшняя лекция» для этого последнего занятия. На последнюю лекцию Скотт пришел в класс в костюме и галстуке (не в своей обычной одежде) и начал свою лекцию. Мы сразу же остановили его и направились к пруду кампуса и маленькому арочному мосту, который в то время пересекал его, а Дуг Дэвис следовал за нами с камерой и фотографировал. Когда мы привели Скотта на мостик, он сделал пару просьб: «Это мой лучший костюм! Ты же не хочешь испортить мой лучший костюм, не так ли? (Он дал понять, что носил костюм специально, чтобы сдерживать «угрозы».) Когда иск, похоже, не сработал, его последней мольбой было: «Вы все знаете, какое качество воды в пруду кампуса. Если вы меня бросите, клянусь, я выпью, и моя смерть будет на ваших головах! Мы, конечно, не собирались с этим мириться. Последнее, что мы сделали, это попросили Дага Дэвиса сфотографировать Брайса Форда и меня, притворяясь, что бросаем его. Затем мы все вернулись в класс, где Скотт прочитал полную лекцию в конце семестра».

Другой бывший студент, Уильям Гринуолт (1978 г.р.), очень хорошо помнит этот эпизод и даже имеет фотографии всего события!

Джим Аллен добавил: «Скотт всегда приходил на занятия с заразительным энтузиазмом и страстью к физике, и он глубоко заботился о своих учениках.С тех пор мне посчастливилось несколько раз навестить Скотта, когда он все еще жил в Чарльстоне после выхода на пенсию. Я никогда не видел, чтобы его любовь к физике угасала, и любой разговор с ним, который обращался к физике, всегда выявлял его безграничную энергию и радость изучения того, как устроена удивительная Вселенная вокруг нас. Когда я обнаруживаю, что хочу изучать что-то вроде дифференциальной геометрии для развлечения, я понимаю, что Скотт был и остается моим источником вдохновения».

Мы потратили некоторое время на изучение этого события и обнаружили, что в группу входили Патрик Друез, Джим Аллен, Брайс Форд, Билл Гринуолт, Дэвид Окли, Хуанита (Бок) Робинсон, Джим Хилл и Дэвид Джонс. Есть и другие, и мы будем рады их идентификации, если кто-нибудь знает, кто они. Другие участники могут представить свои отчеты об инциденте доктору Дэниелсу.

Объединение этой истории с вкладом нескольких выпускников дало одно неожиданное преимущество. Выпускники использовали это как катализатор для возобновления дружеских отношений. Некоторые из электронных писем между этими давними друзьями добавлены ниже. Общий опыт приводит к некоторым из самых больших связей между людьми. Это был, безусловно, важный момент в жизни нескольких выпускников EIU.

Брайс Форд написал(а):

Не могу поверить, что здесь еще есть фотографии. Я думал, мы договорились уничтожить все улики. Приятно снова услышать все истории. Я рад, что Джим смог запомнить большинство имен. Просто удивительно, что он не завалил нас всех.

Спасибо,
Брайс Л. Форд
Вице-президент атмосферных программ SpectraSensors, Inc.

 

Брайан Гринуолт (он же Билл и Уильям) написал:

Насколько я помню, он угрожал всем нам завалить! Все преподаватели знали, что мы собираемся сделать это с доктором. Смит и я помню, как они ждали в коридоре, чтобы узнать, не согласимся ли мы. Доктор Дэвис фактически сопровождал нас к озеру. Я не уверен, был ли он там, чтобы защитить доктора Смита или нас, или обоих.

Брайан Гринуолт

Патрик Друез написал:

Эта группа выглядит как веселая рок-группа давно ушедшей эпохи. Я пытался категорически отрицать свою причастность, но моя жена слишком хорошо меня знает… Я отправил сыну фотографию высокого блондина с усами (угадайте, как он выглядит именно так после долгого дня на съемочной площадке) и Не могу дождаться разговора на эту тему за рождественским ужином.

Итак, господа, как насчет того, чтобы прекратить это дело общения раз в год, чтобы быть политкорректным, и начать возрождать эту теплую и крепкую дружбу? Конечно, нам есть что рассказать… может быть, о ком-то, прячущемся на лабораторном столе, или о стариках с женатыми детьми и, да, внуками…

Я займусь первым кадром и вернусь ко всем вам.

С любовью вспоминаю один из величайших моментов моей жизни, спасибо каждому из вас.

Патрик М.Друез
Развитие международного бизнеса
Боинг Мобильное подразделение

Книги Дейла Понда (автора книги «Физика любви»)

Показаны 11 различных работ.

org/Book»>

org/Book»>

	Физика любви: высшие универсальные законы по Дейл Понд (автор Goodreads) (участник), Рудольф Штайнер 3.71 средний рейтинг — 14 рейтингов — опубликовано 1996 г.	Хочу почитать сохранение… Хочу почитать В настоящее время читаю Читать Книга рейтинга ошибок. Обновите и повторите попытку. Оцените эту книгу Очистить рейтинг 1 из 5 звезд2 из 5 звезд3 из 5 звезд4 из 5 звезд5 из 5 звезд
	Универсальные законы, которые никогда раньше не раскрывались: секреты Кили: понимание и использование науки о симпатических вибрациях по Дейл Понд (автор Goodreads) (участник), Никола Тесла 4.08 средний рейтинг — 12 рейтингов — опубликовано 1995 г.	Хочу почитать сохранение… Книга рейтинга ошибок. Обновите и повторите попытку. Оцените эту книгу Очистить рейтинг 1 из 5 звезд2 из 5 звезд3 из 5 звезд4 из 5 звезд5 из 5 звезд
	История американского конституционного или общего права с комментариями о справедливости и торговом праве по Дейл Понд (автор Goodreads), Говард Фишер, Ричард Кнутсон, Североамериканский совет свободы 4. 50 средний рейтинг — 6 рейтингов — опубликовано 1995 г.	Хочу почитать сохранение… Книга рейтинга ошибок. Обновите и повторите попытку. Оцените эту книгу Очистить рейтинг 1 из 5 звезд2 из 5 звезд3 из 5 звезд4 из 5 звезд5 из 5 звезд
	Землетрясение Николы Теслы с оригинальными патентами Теслы и чертежами для создания собственной модели по Дейл Понд (автор Goodreads) это было потрясающе 5.00 средний рейтинг — 2 рейтинга	Хочу почитать сохранение… Книга рейтинга ошибок. Обновите и повторите попытку. Оцените эту книгу Очистить рейтинг 1 из 5 звезд2 из 5 звезд3 из 5 звезд4 из 5 звезд5 из 5 звезд
	Физика любви 2.0 по Дейл Понд (автор Goodreads) это было потрясающе 5.00 средний рейтинг — 1 рейтинг	Хочу почитать сохранение… Книга рейтинга ошибок. Обновите и повторите попытку. Оцените эту книгу Очистить рейтинг 1 из 5 звезд2 из 5 звезд3 из 5 звезд4 из 5 звезд5 из 5 звезд
	Божественная Троица или Закон Одного в рассмотрении Золота, Серебра и Платины применительно к Разуму, Телу и Духу по Дейл Понд (автор Goodreads) это было потрясающе 5. 00 средний рейтинг — 1 рейтинг	Хочу почитать сохранение… Книга рейтинга ошибок. Обновите и повторите попытку. Оцените эту книгу Очистить рейтинг 1 из 5 звезд2 из 5 звезд3 из 5 звезд4 из 5 звезд5 из 5 звезд
	Законы бытия Кили — Природа и динамика вибрации, колебаний и тороидов, версия 3.0 по Дейл Понд (автор Goodreads) очень понравилось 4.00 средняя оценка — 1 оценка	Хочу почитать сохранение… Книга рейтинга ошибок. Обновите и повторите попытку. Оцените эту книгу Очистить рейтинг 1 из 5 звезд2 из 5 звезд3 из 5 звезд4 из 5 звезд5 из 5 звезд
	Атлин — Зная, что я есть по Дейл Понд (автор Goodreads) очень понравилось 4.00 средний рейтинг — 1 рейтинг	Хочу почитать сохранение… Книга рейтинга ошибок. Обновите и повторите попытку. Оцените эту книгу Очистить рейтинг 1 из 5 звезд2 из 5 звезд3 из 5 звезд4 из 5 звезд5 из 5 звезд
	Универсальные законы раскрыты: секреты Кили по Дейл Понд (автор Goodreads) очень понравилось 4.00 средний рейтинг — 1 рейтинг	Хочу почитать сохранение… Книга рейтинга ошибок. Обновите и повторите попытку. Оцените эту книгу Очистить рейтинг 1 из 5 звезд2 из 5 звезд3 из 5 звезд4 из 5 звезд5 из 5 звезд
	Дейл Понд — Говоря свободно по Дейл Понд (автор Goodreads) очень понравилось 4.00 средний рейтинг — 1 рейтинг	Хочу почитать сохранение… Книга рейтинга ошибок. Обновите и повторите попытку. Оцените эту книгу Очистить рейтинг 1 из 5 звезд2 из 5 звезд3 из 5 звезд4 из 5 звезд5 из 5 звезд
	Симпатическая вибрационная физика Сборник терминов и фраз по Дейл Понд (автор Goodreads) 0. 00 средняя оценка — 0 оценок	Хочу почитать сохранение… Книга рейтинга ошибок. Обновите и повторите попытку. Оцените эту книгу Очистить рейтинг 1 из 5 звезд2 из 5 звезд3 из 5 звезд4 из 5 звезд5 из 5 звезд

Физическая модель 100-летней давности воспроизводит таяние современного арктического льда

Арктика тает быстрее, чем мы думали.Фактически, площадь арктических льдов находится на рекордно низком уровне. Когда это происходит — когда природная система ведет себя не так, как ожидают ученые, — пора еще раз взглянуть на то, как мы понимаем эту систему. Математик из Университета Юты Кен Голден и ученый-атмосферник Корт Стронг изучают узоры, образованные прудами с талой водой на поверхности льда. Пруды темные, а лед светлый, а это означает, что чем больше пруды, тем темнее поверхность и тем больше солнечной энергии она поглощает.

Итак, очень важно знать, как меняется отражательная способность льда, также называемая альбедо.Это ключевой компонент в понимании баланса между поступающей солнечной энергией и энергией, отраженной от Арктики. Предыдущие исследования показали, что наличие или отсутствие талых водоемов в моделях глобального климата может оказать существенное влияние на долгосрочные прогнозы объема арктического морского льда.

Чтобы смоделировать рост талых прудов, Голден, Стронг и их коллеги изменили физическую модель почти 100-летней давности, называемую моделью Изинга, которая объясняет, как материал может приобретать или терять магнетизм, учитывая, как атомы взаимодействуют друг с другом. и приложенное магнитное поле.В своей модели они заменили свойство магнитного вращения атома (либо вверх, либо вниз) свойством замерзшего (белого) или растаявшего (синего) морского льда.

«Модель фиксирует основной механизм формирования структуры арктических талых водоемов», — пишут исследователи, и воспроизводит важные характеристики изменения размера и геометрии пруда. Эта работа является первой, в которой учитываются основы физики талых водоемов и создаются реалистичные модели, которые точно демонстрируют, как талая вода распределяется по поверхности морского льда.Геометрия узоров талой воды определяет как альбедо морского льда, так и количество света, проникающего сквозь лед, что существенно влияет на экологию верхних слоев океана.

К сожалению, такая модель не может остановить таяние льда. Но это может помочь нам лучше оценить, насколько быстро исчезает арктический лед или вечная мерзлота, а более совершенные климатические модели помогут нам подготовиться к более теплому будущему.

Найдите полное исследование, поддержанное Национальным научным фондом США, U.S. Управление военно-морских исследований, Университет Нортумбрии, РФФИ и Сеть математических исследований климата NSF, здесь: https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1367-2630/ab26db

Химия и физика озерного льда —

Прошлой ночью на моем любимом озере для катания на коньках горели прожекторы. Несколько детей в пластиковых коньках и блестящих шлемах скользили по льду под присмотром молодых родителей. Отец тянул сани скандинавского вида с перевернутыми полозьями, его завязанный груз настаивал: «Еще!» каждый раз, когда он останавливался.Они наслаждались одним из величайших подарков зимы: гладкой замерзшей поверхностью наших северных озер и прудов.

Дар эфемерен. В некоторые зимы наши коньки не покидают подвала. В другие годы снег держится, а перед Рождеством гололедица. Мы катаемся на коньках столько, сколько можем, зная, что наши дни на чистом льду сочтены. С наступлением зимы дождь может превратить поверхность в воду, но температура снова резко падает, и обновленный самолет тянет нас назад.

В детстве лед был для меня волшебством.Лежа на своем мягком животе, я смотрела на него и думала, как туда попали все эти маленькие белые пузырьки. Я проверил, как далеко я могу скользить, затем повернулся и лежал, глядя на облака, пока холод не начал просачиваться сквозь мое шерстяное пальто. Меня заворожило то, что было поймано во льду: листик, водоросль, рыбка.

Но лед не волшебство. Это химия и физика. Ледообразование начинается в конце лета, когда начинает остывать верхний слой озера. В этом процессе, называемом оборотом, охлаждающая вода становится плотнее и тяжелее, опускаясь на дно и выталкивая более теплую и легкую воду на поверхность.Процесс охлаждения и опускания продолжается до тех пор, пока однажды в ноябре или декабре температура всего озера не достигнет 39,2 градуса, точки, при которой вода достигает максимальной плотности.

После того, как озеро достигает критической точки, когда его поверхностные воды подвергаются воздействию замерзающего воздуха, молекулы воды расширяются и становятся менее плотными. Это позволяет им плавать выше 39 градусов воды. При остывании до 32 градусов образуются небольшие диски. Если ветер не дует, эти диски разветвляются в древовидные формы, которые расширяются по поверхности воды, пока вся бухта или пруд не покроются тонкой пленкой.

Когда озеро замерзает, процесс образования льда замедляется. Пока воздух остается холоднее льда, лед становится толще; однако каждый новый сантиметр льда требует большего охлаждения, чем последний, потому что вода под ним лучше изолирована. В конце концов, лед становится достаточно толстым, чтобы действовать как полный изолятор. Без дальнейших потерь энергии из озера вода под ним остается холодной, но жидкой, 39 градусов.

Кстати, в лимнологии, или пресноводных озерах, есть красивые формулировки.Наши северные озера являются мономиктическими, то есть они смешиваются или переворачиваются один раз в год. Слои тоже имеют названия: поверхность — эпилимнион; нижний слой — гиполимнион, а вода между ними — металимнион.

Черный лед – твердый, крепкий и гладкий – радость фигуриста. Он формируется медленно в спокойных условиях. Отдельные кристаллы растут вниз и плотно упакованы, что предотвращает попадание примесей (например, пузырьков воздуха). Он называется черным, потому что он прозрачен, а вода под ним поглощает большую часть или весь свет. На черном льду каждый взмах лезвия конькобежца оставляет белый след.

Но большие озера редко замерзают черными и гладкими. Небольшой ветер или движение волны разбивает снежный покров на то, что иногда называют ледяной кашей, — месиво из иголок, которые собираются в круглые лотки, окруженные водой. Лед, образовавшийся таким образом или во время метели, белый и шероховатый.

Шум замерзшего озера многим кажется зловещим, но мне он никогда так не звучал. Выросший на озере, я наслаждался гулкими звуками льда, издаваемого ночью, когда он сжимался, и стонами льда, расширяющегося днем.

К сожалению, полные зависания становятся все реже. В то время как озеро Шамплейн замерзало в 2014 и 2015 годах, до этого оно не замерзало два года подряд в течение десятилетия. В этом году озёра запоздали. По данным Агентства по охране окружающей среды, даты замерзания сдвинулись на более поздние, а даты оттепелей — на более ранние, и эта тенденция началась еще в середине 19 века. Темпы потепления на северо-востоке США увеличились за последние четыре десятилетия.

Если оставить в стороне науку, я считаю, что немного магии — это хорошо.Особенно, если его можно поймать на коньках или даже на подбитом животе.

Лори Моррисси — писательница из Хопкинтона, штат Нью-Гэмпшир. The Outside Story назначается и редактируется журналом Northern Woodlands и спонсируется Благотворительным фондом Wellborn Ecology Fund Нью-Гэмпшира: [email protected]

Фото Кевина Бойла: Фигурист на черном льду озера Шамплейн в начале января .

Приглашенный автор

Адирондакский альманах время от времени публикует гостевые эссе от жителей Адирондака, посетителей и тех, кто интересуется парком Адирондак.

Заявки следует направлять по адресу Редактор Almanack Мелисса Харт по адресу [email protected]

Просмотреть все сообщения пользователя →

Обитатели пруда, называемые Эвглена, плавают многоугольниками, чтобы избежать света

Кредит: общественное достояние CC0

В любом, казалось бы, тихом пруду спокойная вода на самом деле кишит крошечными обитателями пруда, называемыми Euglena gracilis. Невидимый невооруженным глазом одноклеточный организм движется по спирали в воде, тянущийся по относительно прямому пути хлыстообразным придатком в поисках нужного уровня света.

Но новая статья, опубликованная 24 сентября в Nature Physics , описывает, как при некоторых обстоятельствах Euglena останавливает свое продвижение вперед и начинает вычерчивать сложные многоугольники против часовой стрелки — треугольники, квадраты, пятиугольники — в математически определенной попытке найти лучшую окружающая обстановка.

Открытие, сделанное Ингмаром Ридель-Крузе, доцентом кафедры биоинженерии в Стэнфордском университете, может помочь ученым разработать крошечных роботов-плавателей будущего, которые будут более эффективно маневрировать, например, в кровотоке или перемещаться в водной среде.

«Мы пытаемся понять биологические системы математически», — сказал Ридель-Крузе. «Кажущиеся простыми циклы обратной связи в отдельных клетках на самом деле могут генерировать довольно сложное поведение для выполнения различных задач».

Хорошо изученный организм

Ученые в 1800-х годах однажды поразились, обнаружив под микроскопом эвглену — зеленоватую продолговатую форму с красным глазным пятном и длинным хлыстообразным жгутиком для плавания. С тех пор этот организм наблюдали бесчисленные поколения студентов-биологов.С такой историей наблюдения стало неожиданностью, когда научный сотрудник с докторской степенью Алан Цанг впервые заметил новое поведение Эвглены в компьютерной модели, которую он разработал для изучения того, как она движется по отношению к свету. В его модели, когда он моделировал усиление света, организм начал вычерчивать многоугольники.

Ридель-Крузе вспомнил, что был настроен скептически, когда Цанг впервые описал то, что предсказала его модель.

«Трудно было поверить, что это правда, — сказал Ридель-Крузе. «Я думал, что с кодом что-то не так.» Но когда пару проверили под микроскопом — увеличив уровень освещенности, как в симуляции — там были многоугольники.

Формы являются результатом того, как Эвглена ориентируется в мире. Поскольку организм обычно катится в воде по своей длинной оси, глазное пятно вращается, чтобы видеть 360 градусов света. В условиях постоянного освещения — что нормально под микроскопом — он извивается по относительно прямому пути.

Однако Цанг сказал, что если глазное пятно обнаруживает повышенную интенсивность света, Эвглена делает крутой поворот.

Справа Эвглена плавает многоугольниками, пытаясь избежать света. Слева модель схемы плавания. Предоставлено: Стэнфордский университет

«Тогда они не видят света и снова плывут прямо», — сказал Ридель-Крузе. «Но поскольку они продолжают катиться, то после полного цикла они снова видят сильный свет, поэтому делают еще один сильный боковой поворот».

Достаточно прямых линий, за которыми следуют крутые повороты, и рождается треугольник.

Цанг заметил, что в течение примерно 30 секунд Эвглена адаптировалась к более сильному свету, и повороты стали менее резкими, создавая постоянно расширяющиеся многоугольники — квадраты, затем пятиугольники — пока, наконец, Эвглена не направилась по относительно прямой линии.

Что касается того, почему никто не видел этого раньше, Ридель-Крузе сказал, что люди редко меняют уровень освещенности, наблюдая Эвглену под микроскопом. Но поскольку Цанг специально пытался смоделировать движение организма по отношению к свету, он сделал что-то необычное, и поведение появилось.

Новое поведение

Ридель-Крузе утверждал, что такое поведение имеет смысл для эвглены, плавающей в пруду под удобным источником тени. Когда он внезапно сталкивается с ярким солнечным светом, он может быстро повернуться, чтобы найти участок тени. Медленно разворачиваясь по спирали наружу, если первые несколько поворотов не сработали, Euglena увеличивает свои шансы в конечном итоге выбраться из-под солнечного света.

Лаборатория Ридель-Крузе частично изучает Эвглену, чтобы лучше понять, как микроорганизмы ориентируются в своих водных мирах.Исследователи также интегрируют то, что они узнают об Эвглене, в интерактивные установки по биологии для обучения. Эвглена — необычный организм, который может как самостоятельно производить себе пищу, так и питаться тем, что находит в воде. Он связан с растениями, животными и грибами, известными как эукариоты, но представляет собой отдельную группу с некоторыми уникальными характеристиками.

«Поскольку это часть внешней группы по отношению к большей части эукариотической жизни, вы можете узнать что-то общее, а также узнать, насколько разнообразной может быть эукариотическая жизнь», — сказал Ридель-Крузе.«Это делает Эвглену действительно интересной для меня».

Более того, Ридель-Крузе и Цанг заявили, что полученные ими знания и разработанные ими математические модели могут быть полезны для микроробототехники.

«Существует развивающаяся область, в которой люди пытаются спроектировать и запрограммировать микроскопическую робототехнику роя для таких вещей, как микрохирургия или доставка лекарств», — сказал Цанг. «Я определенно вижу людей, которые ищут эффективные механизмы контроля на микроуровне».

---

Микроскоп биоинженера с интерактивными микробами

---

Дополнительная информация:
Алан С.Х. Цанг и др. Многоугольное движение и адаптируемый фототаксис посредством переключения жгутиковых сокращений у микропловца Euglena gracilis, Nature Physics (2018). DOI: 10.1038/s41567-018-0277-7

Предоставлено
Стэндфордский Университет

Цитата :
Обитатели прудов по имени Эвглена плавают многоугольниками, чтобы избежать света (2018, 25 сентября)
получено 18 февраля 2022 г.