Ловкая Вселенная

Наш читатель из Севастополя, автор легендарного вопроса об адгезии птичьего помёта (под музыку Чайковского), написал:

Правда ли, что Черное море уже взрывалось и горело лет 50 назад? И правда ли, что скоро это может повториться? Как раз из-за водорода который скапливается на дне.

Меня эта тема заинтересовала, и я решил провести небольшое исследование (источники информации тех лет и современные — внизу).

💥🌊 Что случилось?

Да, Чёрное море полыхало! Это удивительное событие было зафиксировано многочисленными очевидцами после Крымского землетрясения 1927 года. В то время не было никаких боевых действий, разливов горючего или прочих обыденных причин.

Профессор П.А. Двойченко [1], работавший на месте событий, писал:

Гораздо интереснее оказались длительные и бурные горения на море углеводородных газов, о которых сообщено нам многими наблюдателями из Судака и Евпатории. Напр. Е. Карпович из Судака сообщает, что 4/Х в начале 23 ч. среди моря, примерно против д. Ускута, появилась сначала слабая белесоватая пелена, которая постепенно принимала всё более яркокрасный цвет. Около 22 ч. 40 м. со стороны берега замечено потускнение ее в виде задымления, которое подвигалось к центру полосы и захватило последнюю на 2/3. Оставшаяся часть в 23 ч. 15 м. вспыхнула пламенем в виде снопа огня размерами около 0,75 кв. м., от которого как-бы отделялись искры. Яркокрасный огонь продержался около 4 мин., а затем он погрузился в воду, оставляя след, видимый на большой площади освещенной водной поверхности. Через несколько секунд пламя снова быстро вспыхнуло в том же месте и на значительном пространстве, в виде большого зарева. Такие вспышки продолжались более часа. Огни имели яркокрасный цвет, при чем вспышки повторялись очень часто, одновременно в нескольких местах, по направлению к Судаку. В промежутки между вспышками три раза наблюдались явления, напоминающие взрывы шрапнелей в воздухе, довольно высоко над морем. Одна вспышка была настолько сильна, что осветила облака. Местные жители сравнивали эти огни в море с пожаром в степи. В бинокль были видны языки пламени. Подобное же явление наблюдалось и из Евпатории в октябре 1927 г. с 1 ч. до 3 ч. ночи группой более 20-ти человек.

Эти показания были далеко не единственными. Странные вспышки пламени наблюдали 12 сентября и затем 4 октября 1927 года множество свидетелей. Их проверка была выполнена гидрографом Е.Ф. Скворцовым, который вышел на лодке на место событий и обнаружил там лишь "облака дымы, уносимые ветром".

Мистики добавил тот факт, что рыбаки в те же дни "обнаружили в море значительные глыбы какого-то белого вещества, плавающего в воде". Экспертиза показала, что это были комья бараньего сала и пчелиного воска, причём долго пролежавших на дне в сероводородной зоне (см. [1], стр. 536) *звучит музыка из X-files* 👽

💥🌊 Что горело?

Наиболее вероятно, что это был вырвавшийся на поверхность из недр в результате землетрясения метан (CH₄). На это указывает ещё Двойченко в своём отчёте.

Путаницу иногда вносит то, что незадолго до этого было открыто, что глубины Чёрного моря безжизненны из-за необычайно высокой концентрации сероводорода (H₂S), как мы обсуждали здесь. Очевидцы также отмечали запах этого газа на берегу. Однако вряд ли он мог быть топливом, во всяком случае основным, так как сероводород в глубинах моря растворён в воде, а не существует в свободном виде. По этой же причине он постоянно не поднимается на поверхность. Видимо, баранье сало и пчелиный воск тоже были подняты восходящими потоками с затонувшего судна.

#ОтПодписчиков #История #Химия

Ловко? Подписывайтесь!

Всем привет, с вами Ловкая Вселенная!

Командировки — неотъемлемая часть работы учёного. Сегодня я в Сочи на форуме "Микроэлектроника" рассказываю о Квантовом интернете вещей.

Любопытно, что я решил впервые слетать в такую командировку одним днём, без ночёвки. 👻

Вчера в 23:55 я полетел в Сочи через Москву. Прибыл с небольшой задержкой в 6:30, доехал до гостиницы коллег, полтора часа поспал, в 9 уже был на конференции. Участие в ней и переговоры продлились до 14, после чего я уехал ещё немного поспать и в 16:20 уже читал по видеосвязи лекцию московским студентам. Оказалось, что "меня ночью разбуди — могу про кванты рассказывать" это не фигура речи 😁

После лекции выпил с друзьями по бокалу белого и поехал в аэропорт. Питер дают по расписанию, и я надеюсь в 2 ночи быть дома. А в 11 уже встреча со студентами.

Ловко? 😊

Всем привет с Чёрного моря! Скоро будем вместе разбираться, когда и почему оно... горело. 🐳🔥

А пока полистайте "Смотрителя Зоопарка", который был столь любезен, что включил Ловкую Вселенную в свою подборку каналов о физике. Может, и вас что-то заинтересует!

https://t.me/ivoryzoo/7701

#ОбАвторе

Ловко? Подписывайтесь!

"Если свет, который в тебе, — тьма, то какова же тьма?" Мф. 6:23

Природа света и тени волновали человека с древнейших времён. В мифологии теням приписывались свойства духов. В похожем смысле — как совокупность бессознательных устремлений, отвергаемых личностью — через К.Г. Юнга это понятие пришло и в психологию.

Центральный вопрос философского осмысления тени — может ли она существовать без света? Сегодня оптика с уверенностью доказывает, что нет.

Привычные чёрный и серый цвета теней обусловлены тем, что мы обычно используем источник белого света, в спектр которого входят все цвета радуги. Там, где предмет заслоняет их совокупность, образуется темнота.

💪 Чаще всего мы видим серые тени — когда объект блокирует лучи, идущие с определённой стороны. Но полной темноты не достигается, потому что обычно рядом есть другие источники, в том числе рассеянный в атмосфере свет, отражённый от объектов.

⬛️ Чёрные тени мы можем наблюдать в двух ситуациях:
1. В летний день под палящим южным солнцем — так наши глаза воспринимают очень контрастный серый
2. При очень тусклом освещении, как в пещере, где мало рассеянного света и нет иных источников

💻 В общем же случае тень может быть абсолютно любого цвета. Посмотрите на фото. В эксперименте, который мы на днях ставили с детьми, использованы три лампы: красная, зелёная и синяя. Там, куда попадает свет красной и зелёной ламп, видна жёлтая тень (как отсутствие синего), где зелёной и синей — голубая (как отсутствие красного), и т.д. Чёрная тень наблюдается лишь в небольшой области за маркером, куда не доходит никакой свет вообще.

Тень — лишь отсутствие света.

#Оптика

P.S. Хотя я и согласен с её моралью, напомню, что история о свете и тени, венчаемая фразой "Этого студента звали Альберт Эйнштейн" — вымышленная и не соответствует взглядам этого учёного.

Ловко? Подписывайтесь!

Какой самый ловкий способ доказать, что свет — это волна?
Справится даже ребёнок 🙂

💇Возьмите ваш волос (да-да, фокусы) и туго натяните его на рамку

🗡Закрепив (или ровно удерживая рукой) рамку с волосом, посветите на него лазерной указкой, стоя перед стеной или экраном. В темноте будет видно лучше.

🔴 Вы увидите необычную картину: центральное пятно окружают светлые и тёмные полосы

🎾 Если бы свет был лишь потоком частиц, они бы просто разделились на две "струи". При высокой точности эксперимента вы бы увидели два пятна

🌊 Но поскольку свет — ещё и волна, вы наблюдаете интерференционную картину. Луч "огибает" волос с двух сторон за счёт дифракции, формируя две волны рядом. Они распространяются вперёд и в разных точках на экране усиливают или ослабляют друг друга в зависимости от разности фаз. Из-за этого и появляются полосы по бокам.

💧Разность фаз — это то, насколько волны совпадают при наложении. Когда встречаются два гребня, они складываются и вырастают ещё сильнее. А гребень одной волны и впадина другой гасят друг друга. Чтобы убедиться в этом, киньте в пруд два камня и понаблюдайте за кругами на воде.

Небольшое видео о 400-летнем споре на тему "что такое свет" тут.

P.S. Картинка ИИ, но перед тем как писать, я испробовал на своих кудрявых волосах. Работает.

#Эксперимент #Оптика

Ловко? Подписывайтесь!

🥰 Самый романтичный факт из физики, который я знаю:

Мы все состоим из "звёздной пыли". Для того, чтобы могла существовать Земля и населяющие её живые существа, в том числе и люди, древние звёзды должны были просуществовать миллиарды лет и умереть.

☀️ Звёзды возникают из облаков газа и пыли, состоящих преимущественно из водорода. Эти облака под действием собственной массы и гравитации сжимаются и превращаются в сгустки. В их центре давление и температура возрастают до чудовищных величин, запуская термоядерная реакция: ядра атомов водорода стискиваются так тесно, что объединяются, образуя гелий и выделяя энергию. Такое "горение" водорода в ядре звезды в зависимости от её размера и типа может продолжаться от нескольких миллионов до сотен миллиардов лет.

☁️ Впоследствии объединяться начинают уже ядра атомов гелия, образуя углерод и кислород. Из них в свою очередь образуются неон, натрий, магний, кремний, фосфор, сера и т.д., вплоть до железа. При всех этих реакциях выделяется огромное количество энергии, что предотвращает гравитационный коллапс звезды под действием собственной массы.

🗝 Но термоядерный синтез элементов тяжелее железа происходит уже не с выделением, а с поглощением энергии. Железное ядро звезды постепенно сминается гравитацией, внешние слои звезды падают на него, но отскакивают от плотного ядра наружу....

💥 Происходит взрыв звезды — то, что называется сверхновой. При этом в окружающее пространство выбрасывается огромное количество материи, содержащей все промежуточные продукты горения звёздного топлива, накопившиеся в слоях звёздного вещества. А ещё выбрасывается большое количество свободных нейтронов. Они сталкиваются с ядрами железа, превращая последние в крайне нестабильные изотопы. Нейтроны в этих изотопах превращаются в протоны, испуская электрон и антинейтрино. Поскольку число протонов в ядре меняется, рождается новый химический элемент. Так появляются золото, уран, торий и другие элементы.

🌍 Наша Cолнечная система образовалась примерно 4.5 миллиарда лет назад из газопылевого облака, которое включало в себя такие отработанные остатки звёздного топлива из прошлого. Земля и всё вещество на ней, включая и наши тела, образовано из пепла умерших звёзд. Мы все когда-то были их частичками 💫

Текст написан моим старым другом Дмитрием, публикую с некоторой редактурой с его разрешения.

#Астрономия #Ядерная

P.S. Во время нашей беседы с отцом Игорем Лещинским я тоже разбирал этот удивительный факт.

Ловко? Подписывайтесь!

Итак, зимой меня приглашали принять участие в необычном проекте "Теория Невероятностей":

Сценаристы встречаются с учеными и на примере коротких игровых новелл выясняют, как именно новейшие научные открытия уже влияют на ежедневную рутину. Ученым предстоит оценить достоверность и вероятность таких ситуаций.

Первая новелла называется "Квантовый новый год" и посвящена квантовой запутанности, суперпозиции и коллапсу волновой функции... на примере любовных отношений молодой пары. И как удачно, что по чистой (или квантовой) случайности я прибыл на съемку в толстовке с надписью "Любовь". 😊

Вместе со мной экспертами выступили коллеги из Российского квантового центра. Новеллу мы смотрели в прямом эфире, снимали одним дублем! Так что все реакции и мнения живые.

Серия доступна бесплатно без регистрации на портале premier.one, хронометраж 30 минут. Смотрите и делитесь впечатлениями! По-моему, вышло ловчее некуда 😁😎 Надеюсь, и остальные серии, посвящённые другим областям науки, будут не менее интересными.

А если вам интересно текущее состояние отрасли квантовой связи, которая уже внедряется в России, читайте канал компании "СМАРТС-Кванттелеком", в которой я работаю более 10 лет. 😎

#Квантовая #Интервью

Ловко? Подписывайтесь!

Так вот, по поводу тараканов... 🐔 Задумывались ли вы, что в конечном итоге их размер определяется геометрией пространства?

🪳Мы живём трехмерном мире. В нём радиус с площадью связывает квадратичная зависимость, а с объемом — кубическая. Т.е. при возрастании размеров таракана в 2 раза его площадь увеличивается в 4 раза, а объем — сразу в 8. Если бы измерений во Вселенной было 4 или 5, соотношения поверхностей и объемов были бы иными.

🪳Будем считать, что при увеличении размера плотность (состав тканей) таракана не меняется. Тогда масса, как и объем, растёт по кубическому закону — быстрее, чем площадь. Следовательно, чем крупнее особь, тем меньше поверхности приходится на единицу его массы. За счёт этого маленькие организмы имеют эволюционное преимущество: им легче осуществлять процессы жизнедеятельности, эффективность протекания которых определяются площадью: дыхание (газообмен) и теплообмен.

🪳Теперь обратимся к тому, как насекомые дышат. У них нет лёгких, и самые маленькие виды буквально "проветриваются" через трубки в теле, называемые трахейной системой. Каждая трубочка многократно ветвится, и самые маленькие подходят к небольшим группам клеток. Эти структуры пронизывают насекомых, как кровеносные сосуды — животных.

🪳Физическим механизмом, определающим эффективность доставки кислорода до клеток через трахеи, является диффузия. Её скорость определяется законом Фика и в рассматриваемом случае зависит от коэффициента диффузии кислорода, его концентрации в атмосфере и площади сечения трахеи. Как видим, "повлиять" насекомые могут только на последний параметр.

🪳 Если насекомое растёт в 2 раза, то площадь сечения трахеи растёт в 4, а масса (потребность в кислороде) — в 8 раз. Им быстро становится всё сложнее дышать.

🪳 Из-за этих ограничений трахейная система очень быстро разрастается с размером. Например, у крупных шмелей дыхательная система занимает уже около 25% объёма тела! (да, такие вопросы учёные тоже исследуют). Поэтому приходится оставатья маленькими или эволюционировать. Большие насекомые, особенно летающие, нуждаются в большем воздушном потоке, чем может обеспечить пассивная диффузия. Поэтому они подключают другой физический механизм — конвекцию, "прокачивая" через себя воздух как насосом за счёт движений тела. Ну а рептилии и мелокопитающие пошли ещё дальше и получили для доставки кровеносную систему.

🪳Погодите, но ведь миллионы лет назад Землю населяли гигантские стрекозы (Meganeura), куда тогда они подевались? Выше мы упоминали, что скорость диффузии по закону Фика растёт с ростом концентрации кислорода в атмосфере. В каменноугольном периоде она могла достигать примерно 30–35%, против современных ~21%.

Видимо, к счастью... 🪲

#БесячаяФизика #Термодинамика #Биология

Ловко? Подписывайтесь!

Всем привет, с вами Ловкая Вселенная!

Эту неделю я провел в съемках, подготовке к учебному семестру в университете, а также к детским занятиям. Передаю вам привет из Москвы, откуда в данный момент пытаюсь выбраться! Ⓜ️

⚡️🚙 С Егором из подкаста Спарк мы атмосферно побеседовали об атмосферной квантовой связи: что это за зверь такой и как она поможет защитить бесплатный беспилотный транспорт будущего.
Егор, очень жду анонс и фото 😁👻

⚛️ Сегодня в Росатоме мы снимали обучающую передачу про квантовое распределение ключей, которым я профессионально занимаюсь. Уровень там базовый, так что надеюсь выложить результат и на этот канал, чтобы познакомить вас с этой областью и ее последними достижениями.

👨‍🔬👩‍🔬Деткам с осени буду рассказывать про основы Магнетизма (6+) и Оптики (8+) в Итмо и на приходе. Если актуально, записывайте чад в Детский технопарк, места кончаются.

🐔 Занимательная физика тоже на подходе: порассуждаем, почему динозавры большие, а тараканы маленькие.

#ОбАвторе

Ловко? Подписывайтесь!

О спектроскопии четырёх морей

Этим летом у меня появилось забавное достижение: я побывал на всех четырёх "цветных" морях. На Чёрное и Красное ездили в детстве с семьёй. Жёлтое море посетил в 2016 году во время первой командировки в Китай, в город Циндао. Ну а недавно в Соловецком монастыре я увидел и Белом море.

Нас эти моря интересуют с точки зрения оптики, ведь мы знаем, что цвет предмета определяется отражённым от него излучением. Но обычно водоёмы имеют синий цвет. Откуда же тогда такие названия?

🟡 С Жёлтым морем ситуация самая простая. В него впадает множество рек, в том числе Хуанхэ (кит. "Жёлтая река"), которые несут массы лёсса — осадочной горной породы жёлтого цвета наподобие глины. В результате в прибрежных районах в воде находится огромное количество мелкодисперсных частиц, которые за счёт комбинации поглощения и рассеянии Ми и придают морю характерный жёлтый оттенок.

⚪️ Вопрос о названии Белого моря является дискуссионным и по последним данным не связан со снегами и льдами, тем более что в тех широтах они повсюду. Почему снег белый с точки зрения оптики мы уже разбирали здесь. Что же до моря, то по одной из версий первыми его так стали символически называть монахи Соловецкого монастыря по аналогии c Царьградом, стоявшем на Средиземном море, которое в средние века называли Белым.

«И великая ж река златоструйный Нил течёт от полуденные страны на полунощь в Белое море»

— писал Русский паломник Варсонофий. 🤨 Кстати, на Соловках нам поведали, что большевики Белое море хотели переименовать...

🔴 ...правильно, в Красное. К счастью, это название оказалось уже занято. 😎 Это море получило своё имя по причине вполне физичной: из-за сезонного цветения микроскопических цианобактерий Trichodesmium erythraeum вблизи поверхности воды. При высокой концентрации микроорганизмов вода может приобретать красновато-бурый или коричневатый оттенок из-за их оптических свойств.

⚫️ С Чёрным морем ситуация самая сложная. Мне такое название всегда казалось естественным, так как в пасмурную погоду вода в нём и впрямь принимает серо-чёрный оттенок. Однако данная версия считается несостоятельной. Распространено мнение, что наименование связано с тем, что на востоке чёрный цвет обозначал север (а белый — юг, поэтому Средиземное море и было Белым).
Но есть и физико-химическая гипотеза, что название связано с особенностями состава воды. Согласно ей, металлические предметы (например, якоря), опущенные в воду моря глубже 100 м на длительное время, покрывались налётом чёрного цвета из-за воздействия сероводорода H₂S. Глубины Чёрного моря — огромный (и безжизненный!) бескислородный резервуар. Причина в том, что в него впадает много рек, и у поверхности солёность очень низкая (как знают все, кто в нём купался), а на глубине вода значительно солонее и плотнее, и потому плохо перемешивается с поверхностной. Когда органические останки опускаются вниз, то разлагаются бактериями, расходующими кислород и вырабатывающими сероводород, который накапливается на глубине. Железо, подвергнутое его воздействию, окрашивается в чёрный цвет за счёт образования налёта сульфида железа.

#Оптика #История

Ловко? Подписывайтесь!