Новости физики и космоса 

Выпуск 22 (145) 16 - 30 ноября

Теория относительности позволила объяснить лишнюю секунду в году

Японским физикам удалось построить модель движения Земли вокруг Солнца, которая с высокой точностью позволяет описать постепенное увеличение года. Статья ученых еще не принята к публикации, однако ее препринт доступен на сайте arXiv.org.

В 1972 году официально время стало измеряться по атомным часам. Чтобы избежать расхождения между привычным временем и атомным (ученым уже было известно, что продолжительность года не является величиной постоянной), было решено регулярно добавлять к некоторым дням лишние секунды, чтобы "атомный" новый год отличался от обычного не более чем на секунду. За 37 лет процедура добавления секунды выполнялась 23 раза.

В рамках новой работы физиков заинтересовали физические основы удлиняющегося года. Традиционно считается, что сдвиг обусловлен замедлением вращения Земли вокруг собственной оси, однако ученым удалось показать, что это не так. Используя аппарат теории относительности, они установили, что рост продолжительности года обусловлен изменением орбиты Земли относительно Солнца, что приводит к проявлению различных эффектов общей теории относительности.

Популяризаторам науки вручили премию "Просветитель"

На церемонии в московском Театральном центре на Страстном были названы лауреаты премии "Просветитель", которую вручают за научно-популярные книги, сообщает OpenSpace. Победителем в естественнонаучной номинации стал Леонид Пономарев с книгой "Под знаком кванта"; в гуманитарной категории лауреатом стал Григорий Козлов, автор книги "Покушение на искусство". Козлов и Пономарев получат по 600 тысяч рублей; кроме того, по 600 экземпляров их книг будут отправлены в российские региональные библиотеки.

В шорт-лист естественнонаучной номинации попали Семен Гиндикин ("Рассказы о физиках и математиках"), Александр Дмитриев ("Как понять сложные законы физики") и Виктор Дольник ("Непослушное дитя биосферы"). Финалистами-гуманитариями стали Андрей Зубов ("История России. ХХ век"), Андрей Остальский ("Нефть: чудовище и сокровище") и Алексндр Янов ("Россия и Европа. 1462-1921"). По 500 экземпляров их книг также будут отправлены в региональные библиотеки.

Швейцарский физик предсказал дефицит урана к 2013 году

Швейцарский физик Микаэль Диттмар (Michael Dittmar) провел масштабное исследование и установил, что в ближайшие несколько лет мировая энергетика может столкнуться с дефицитом урана. Статья ученого еще не принята к публикации, однако ее препринт в нескольких частях доступен на сайте arXiv.org (части 1, 2, 3 и 4).

Причин возникновения дефицита к 2013 году (именно такой срок устанавливает автор) в таких странах-импортерах радиоактивного топлива как Япония несколько. Во-первых, по данным Диттмара, ежегодно на производство электроэнергии уходит 65 тысяч тонн урана. Примерно две трети этого количества добывается в шахтах, а треть поступает из вторичных источников. Ко вторичным источникам относятся заводы по переработке топлива, а также военные арсеналы. Последние делятся радиоактивными материалами в процессе разоружения (согласно существующим договоренностям, например, Россия продает США переработанную "начинку" ядерных ракет).

По мнению автора работы, к 2013 году гражданские запасы урана закончатся. Таким образом, если военные не захотят делиться топливом, дефицита не избежать. По подсчетам Диттмара, только в США и России военные запасы урана составляют около 500 тысяч тонн.

Второй причиной будущего недостатка урана швейцарец называет неверную оценку природных запасов этого элемента. В течение последних 40 лет каждые два года Международное агентстве по атомной энергии (МАГАТЭ) совместно с Агентством по ядерной энергетике ОЭСР публикуют доклады (прозванные "красными книгами"), посвященные состоянию ядерной энергетики и рынка ядерных ресурсов.

В рамках своей работы Диттмар провел подробный анализ данных, приведенных в докладах. Ему удалось установить, что из заявленных запасов в 5,5 миллиона тонн, 2,2 миллиона являются "пока не открытыми", поэтому физик отказывается принимать их в расчет. Кроме этого оценка 3,3 миллиона тонн в уже открытых месторождениях переоценена, поэтому реальные запасы топлива могут оказаться значительно ниже.

Евгений Велихов выбран председателем совета термоядерного реактора ITER

Президент Российского научного центра "Курчатовский институт" академик Евгений Велихов был избран на пост главы совета ITER - международного экспериментального термоядерного реактора. Информация о назначении содержится в пресс-релизе фонда "Глобальная энергия".

С 2007 года и по настоящее время пост главы совета занимал профессор Оксфордского университета физик сэр Кристофер Ллевеллин-Смит. Ранее Велихов был вице-председателем совета ITER. После того, как Велихов начнет исполнять новые обязанности, место вице-председателя перейдет к японцу Тошихиде Цумемату (Toshihide Tsumematu).

В проекте ITER задействованы представители множества государств мира, в том числе, США, России, Японии, Индии, Китая, стран Евросоюза. Впервые идея строительства экспериментального реактора для изучения свойств плазмы зародилась в 80-годы прошлого века. В результате исследований на ITER ученые надеются освоить технологию управляемого термоядерного синтеза, которая позволит получать огромное количество энергии.

В Большом адронном коллайдере впервые столкнулись протоны

Пучки протонов, запущенные по ускорительному кольцу Большого адронного коллайдера в двух направлениях, во второй половине дня в понедельник столкнулись как минимум четыре раза, сообщает AFP. Об этом агентству заявили ученые Европейского центра ядерных исследований (CERN). Это первое в истории столкновение элементарных частиц в таких условиях.

Перезапуск Большого адронного коллайдера состоялся вечером в пятницу, 20 ноября. В микроблоге CERN на сервисе Twitter появилось сообщение о том, что первый пучок протонов прошел все 27-километровое кольцо ускорителя БАК по часовой стрелке. В понедельник утром был запущен пучок протонов в противоположном направлении.

Первый запуск Большого адронного коллайдера, который является самым мощным ускорителем элементарных частиц на планете, состоялся в сентябре 2008 года. Через несколько дней из-за аварии в туннель ускорителя вылилось несколько тонн жидкого гелия, в результате чего ученым пришлось временно приостановить работу БАК. На ремонт коллайдера ушло больше года.

Физики доказали возможность создания спинтроники на основе кремния

Физикам удалось сделать еще один шаг на пути создания нового поколения электронных устройств, названного спинтроникой. Планируется, что в подобных устройствах информация будет кодироваться не только электрическими сигналами, но и спином электронов, составляющих их. Статья исследователей появилась в журнале Nature, а ее краткое изложение приводит ScienceNOW.

В рамках исследования ученым удалось создать поток электронов с поляризованным спином в кремнии при комнатной температуре. Для этого на пластинку полупроводника был нанесен тонкий слой оксида алюминия, после чего сверху был напылен никелевый электрод.

Подавая на электрод напряжение, физики смогли добиться появления прослойки спин-поляризованных электронов в полупроводнике. Для доказательства этого факта они использовали следующий эффект. Включение магнитного поля должно вызывать рассеивание электронов, заставляя меняться напряжение на электроде при постоянном токе. По словам ученых, именно это им удалось наблюдать в эксперименте.

Ранее при комнатной температуре возникновение спин-поляризованных токов наблюдалось только в более дорогих полупроводниках: например, арсениде галлия. В кремнии подобные потоки удавалось получить при температурах около 150 кельвинов - это было сделано учеными из Лаборатории ВМФ США в 2007 году.

Физики объяснили треугольный снег

Американские физики установили, причину распространенности треугольных снежинок в природе. Статья ученых еще не принята к публикации, однако ее препринт доступен на сайте arXiv.org.

С точки зрения кристаллографии наиболее естественной является форма снежинок, обладающая "шестиугольной" симметрией. При этом, однако, в природе широко распространены треугольные снежинки. Причины этого до недавнего времени оставались неясны.

В рамках работы ученые представили количественные оценки воздействия различных факторов на рост снежинки. По мнению физиков, основных параметров два: динамика диффузии молекул воды в воздухе и динамика поведения тех же молекул на поверхности кристалла.

Физикам удалось установить, что эти параметры непосредственно определяются воздушными потоками, окружающими снежинку. В частности, они рассчитали, каким образом возмущение воздушного потока с одной стороны снежинки влияет на ее форму. Свои теоретические предсказания ученые проверяли при помощи специальной "снежной машины" - камеры, в которой можно контролировать рост снежинок.

В результате выяснилось, что треугольные снежинки являются устойчивыми, то есть возмущения потока не приводят к изменению формы снежинки. Именно этим, по мнению ученых, объясняется распространенность треугольных снежинок.

Британцы выложили в интернет самые значительные научные работы за 350 лет

Королевское научное общество выложило в свободный доступ на сайте trailblazing.royalsociety.org 60 самых известных научных работ, опубликованных за всю историю общества. Данное событие приурочено к 350-летию научной организации.

Выложенные работы относятся к разным дисциплинам. Солидная их часть посвящена физике. Например, среди документов имеется работа Исаака Ньютона, посвященная оптике, в которой тот доказывает, что белый свет состоит из света разных цветов.

Также интересующиеся найдут на сайте работу Бенджамина Франклина, в которой тот доказывает электрическую природу молнии, революционную работу Максвелла по электродинамике, а также знаменитую статью о черных дырах, соавтором которой был Стивен Хокинг.

Среди статей по биологии и медицине можно найти редчайшую работу 1666 года, посвященную переливанию крови у собак. Кроме этого на сайте имеется оригинальная работа Джеймса Кука, описывающая способ профилактики цинги при помощи соленых огурцов и лимонов. Кроме этого в список попали работа Уотсона и Крика по структуре генома, и статья про открытие пенициллина.

Встречаются среди выложенных статей и забавные. Например, имеется работа 1770 года, в которой автор Дэйнс Баррингтон (Daines Barrington) изучает юного Моцарта с целью выяснить: действительно ли это юный гений или просто замаскированный карлик. На основании того, что 9-летнему композитору больше нравится играть с кошкой, чем на музыкальном инструменте, Баррингтон заключает, что перед ним действительно ребенок.

Астрономы прояснили природу высокоэнергетического гамма-излучения из космоса

Астрономам удалось доказать, что микроквазары могут быть источником высокоэнергетического гамма-излучения, сообщается на сайте NASA. Статья ученых появилась в журнале Science.

Микроквазары представляют собой двойные системы, в состав которых входит обычная звезда, а также черная дыра или нейтронная звезда. Компактный объект ворует у звезды материю, которая падает на него, излучая в различных диапазонах электромагнитного спектра. При этом характеристики излучения напоминают характеристики излучения квазаров - активных ядер удаленных галактик (отсюда и появился термин "микроквазар").

В рамках новой работы астрофизики изучали объект Лебедь X-3, открытый еще в 60-х годах прошлого века. Система состоит из неизвестного компактного объекта (то есть исследователи не знают, нейтронная ли это звезда или черная дыра) и гигантской звезды, относящейся к классу звезд Вольфа-Райе. Для последнего характерна высокая светимость и температура на поверхности.

Высокоэнергетические гамма-фотоны в излучении микроквазара были обнаружены при помощи инструментов на борту телескопа "Ферми". По словам исследователей, они стали первыми, кому удалось доказать, что данные объекты могут испускать подобные фотоны.

В поясе астероидов появился первый рукотворный объект

Американский аппарат Dawn вышел на свою окончательную орбиту вокруг Солнца, сообщается на сайте NASA. В результате он стал первым искусственным объектом в поясе астероидов.

Впервые зонд пересек ближнюю к Солнцу границу пояса, расположенную на расстоянии примерно 249 миллионов километров от звезды, в июне 2008 года, однако спустя 40 дней покинул его. Теперь соседство с астероидами стало перманентным.

Главной целью запущенного в 2007 году аппарата является изучение крупнейших объектов главного пояса - карликовой планеты Цереры и астероида Веста. Встречи с этими космическими телами запланированы на 2011 и 2015 года соответственно. Dawn станет первой земной миссией, которой удастся посетить эти тела.

Смена солнечных пятен озадачила астрономов

На Солнце исчезли последние признаки активности. Активная область, получившая наименование 1029, ушла за край солнечного диска и диссипировала, находясь вне пределов досягаемости телескопов. Краткий обзор наблюдений Солнца последних дней приводит портал CNews со ссылкой на данные космических солнечных обсерваторий.

Область 1029 была обнаружена обсерваторией ТЕСИС в северном полушарии звезды 22 октября. К 26 октября число пятен этой области достигло 18. Через неделю область скрылась стала недоступной для наблюдений, уйдя за край лимба (видимый край диска Солнца в проекции на небесную сферу). Если бы область 1029 осталась на звезде, она должна была бы вновь появиться спустя 14 дней.

Вместо области 1029 появилась область, названная 1031. Она представляет собой микропятно. Магнитные поля области 1031 организованы так, как должны при начале нового цикла солнечной активности.

Астрономы опубликовали фото гигантских облаков над кольцами Сатурна

Зонд "Кассини" сфотографировал гигантские облака, "парящие" над кольцом В Сатурна. Снимок в высоком разрешении и его описание доступны в сообщении Лаборатории реактивного движения (JPL) NASA.

Длина огромных структур, состоящих из частиц водяного льда, - около 10 тысяч километров. На данный момент астрономы не могут сделать заключение о толщине облаков. Их левитация над плоскостью кольца объясняется накопленным электростатическим зарядом (аналогичным образом поднимаются вверх наэлектризованные волосы на голове).

Существование во Вселенной "темного потока" подтвердилось

Астрофизики подтвердили существование так называемого "темного потока" - направленного движения галактических скоплений относительно реликтового излучения. Статья ученых появится в журнале The Astrophysical Journal, а ее краткое изложение приводит New Scientist.

Термин "темный поток" возник в работе той же группы астрофизиков в октябре 2008 года. Тогда исследователи обнаружили, что движение галактических скоплений относительно реликтового излучения, которое должно быть в среднем хаотично, имеет выделенное направление. В частности, они определили, что около 800 скоплений перемещаются в направление региона космоса, расположенного между созвездиями Паруса и Центавр.

Работа ученых вызвала преимущественно негативную реакцию коллег. В частности, специалисты критиковали выборку галактик - по мнению астрофизиков, возникновение выделенного направления стало результатом некорректных методов исследования.

В рамках новой работы ученые постарались опровергнуть контраргументы к своему открытию. В частности, они смогли показать, что в "темном потоке" принимают участие как минимум 1400 скоплений, расстояния от которых до Земли достигает 3 миллиардов световых лет. В исследовании 2008 года рассматривались кластеры, расстояние до которых не более 1,5 миллиардов световых лет.

Астрофизики прояснили механизм рождения гигантских звезд

Астрономы смогли разглядеть рождение гигантской звезды и установили, что важнейшую роль в появлении огромного светила играет магнитное поле. Статья исследователей появилась в журнале The Astrophysical Journal, а ее краткое изложение приводит ScienceNOW. Препринт статьи доступен на сайте arXiv.org.

В рамках исследования ученые наблюдали за регионом космического пространства, который располагается на расстоянии 1300 световых лет от Земли в созвездии Орион. Он относится к классу так называемых звездных родильных домов - мест во Вселенной, где интенсивно идут процессы звездообразования.

Используя радиотелескоп VLBA, ученые зарегистрировали в излучении, пришедшем из одного района наблюдений, следы монооксида кремния. Это вещество является известным "спутником" процессов образования звезд. Кроме этого большие облака данного соединения под воздействием космических лучей способны испускать когерентное микроволновое излучение - электромагнитное излучение, разница между фазами волн которого не зависит от времени. Такие объекты называются мазерами.

При помощи радиотелескопа астрофизики наблюдали за мазерами вокруг зарождающейся звезды, некоторые из которых находились от будущего светила на расстоянии, не превышающем расстояние от Юпитера до Солнца. Снимки, сделанные в течение нескольких лет, позволили установить, что мазеры движутся вокруг звезды по траекториям, напоминающим силовые линии дипольного магнитного поля.

Ученые подчеркивают, что новое открытие указывает на то, что магнитное поле играет важную роль в рождении массивных звезд. Ранее предполагалось, что это не так: считалось, что магнитное поле молодых светил слишком слабо для того, чтобы оказывать существенное влияние на события вокруг звезды. По мнению авторов работы, новые результаты помогут заметно прояснить процесс зарождения массивных звезд.

Астрономы сфотографировали галактику-каннибала

Астрономы Европейской южной обсерватории (ESO) получили фотографии высокого разрешения галактики NGC 5128 - ближайшей к нашей эллиптической галактики. Об этом сообщается в пресс-релизе на сайте обсерватории. 

Новые фотографии были сделаны при помощи 3,6-метрового телескопа NTT. На них хорошо видна внутренняя структура гигантской галактики, в частности, останки спиральной галактики, которая была поглощена NGC 5128 200-700 миллионов лет назад.

По словам ученых, новые снимки позволят прояснить процессы формирования галактик, так как, согласно одной из теорий, звездные скопления растут благодаря постепенному сливанию более мелких скоплений. Ученые отмечают, что при предыдущих съемках трудности возникали преимущественно из-за того, что галактика окружена плотным облаком пыли.

Китай запустит лунный зонд в октябре 2010 года

Китай запустит зонд "Чанъэ-2", как и планировалось, в октябре 2010 года. Об этом со ссылкой на главного конструктора нового аппарата Е Пэйдзяня сообщает издание China Daily.

Изначально зонд разрабатывался в качестве запасного аппарата для миссии "Чанъэ-1". По словам Пэйдзяня, "Чанъэ-2" подвергся существенным усовершенствованиям, поэтому аппарат может быть отнесен к следующему поколению лунных зондов. Например, на нем установили цифровую камеру, которая позволит получать снимки высокого разрешения.

Кроме этого China Daily сообщает, что разработка аппарата "Чанъэ-3", который должен доставить на Луну первый китайский луноход, идет по графику. В настоящее время инженеры тестируют двигательную систему аппарата. Запуск зонда запланирован на 2013 год.

"Кассини" застал Прометея за искажением колец Сатурна

Ученые сфотографировали, как сатурнианский спутник Прометей пускает волны по кольцу F. Об этом сообщается на сайте NASA. Фото в высоком разрешении можно посмотреть тут.

Снимок был сделан зондом "Кассини" во время недавнего равноденствия, когда солнечные лучи падали на кольцо Сатурна почти под нулевым углом. В это время ученым удалось разглядеть многие структуры колец, обычно недоступные для наблюдения. Равноденствие происходит на газовом гиганте примерно раз в 15 лет.

Прометей - совсем небольшой спутник, размеры которого составляют примерно 120 на 74 километров. Совсем недавно была опубликована фотография другого спутника - Рея, - на которой видна аналогичная картина искажения колец гравитацией.

"Кассини" разглядел полярное сияние Сатурна

Зонду "Кассини" удалось разглядеть полярные сияния на Сатурне. Об этом сообщается в пресс-релизе на сайте проекта. Используя несколько сотен фотографий, сделанных зондом, ученые смонтировали небольшой фильм.

Полярные сияния образуются вокруг магнитных полюсов планет, когда заряженные частицы космических лучей, двигаясь вдоль силовых линий магнитного поля небесного тела, достигают его атмосферы. Подобные явления можно наблюдать на Юпитере, Сатурне, Земле и некоторых других планетах Солнечной системы.

По словам исследователей, отличительной особенностью сияний Сатурна является их высота - они поднимаются более чем на 1200 километров над условной поверхностью газового гиганта. Для сравнения, земные сияния формируются на высоте 100-500 километров.

По мнению ученых, подобная разница объясняется различным составом атмосфер планет. На Земле главными газами являются тяжелые азот и кислород, поэтому нужной для возникновения сияния плотности атмосфера достигает достаточно низко. На Сатурне же большое количество легкого водорода, поэтому сияния и формируются столь высоко.

На Марсе сущеcтвовал гигантский северный океан

Ученые доказали наличие в прошлом на Марсе гигантского океана. Статья исследователей появилась в журнале Journal of Geophysical Research., а ее краткое изложение приводится в пресс-релизе Северного университета Иллинойса, сотрудники которого принимали участие в работе.

В рамках исследования ученые построили компьютерную модель марсианского рельефа на основе данных, собранных зондами NASA. В результате удалось получить наиболее подробную на сегодняшний день карту марсианских долин. Оказалось, что система этих образований более чем в два раза больше, чем считалось ранее.

По мнению исследователей, столь мощная сеть долин, образованных потоками воды, могла появиться, если в северном полушарии планеты в прошлом располагался гигантский океан. В частности, в этом случае долины должны были образовываться только в регионах с сильными дождями, то есть в относительной близости от побережья. Подобная ситуация наблюдается в действительности - долины образуют на Красной планете гигантский пояс.

Гипотезы о существовании океана высказывались уже достаточно давно (еще после полета Mariner 9 вокруг Красной планеты в 70-х годах прошлого века), однако, единого мнения среди геологов по этому вопросу не было. По утверждению исследователей, новый результат является весомым доказательством существования марсианского океана.

Пищи для инопланетных организмов на Титане оказалось в избытке

Астрофизики установили, что в озерах сатурнианского спутника Титана присутствует большое количество ацетилена, который потенциально может служить пищей для инопланетных организмов. Статья ученых выйдет в журнале The Astrophysical Journal, а ее краткое изложение приводит New Scientist.

Идея о том, что экзотические организмы, которые могут существовать на Титане, используют для получения энергии для жизнедеятельности ацетилен и водород, появилась в 80-х годах прошлого века. Однако оценки количества ацетилена в озерах Титана показывали, что его там слишком мало для поддержания жизни - несколько сот частей на миллион.

В рамках нового исследования ученые анализировали количество данного соединения, используя данные, собранный аппаратом "Кассини". В результате авторам работы удалось установить, что количество ацетилена может быть недооценено на несколько порядков - содержание в океанах Титана этого вещества может составлять десятки тысяч долей на миллион.

По мнению ученых, новые результаты показывают, что оценка количества ацетилена должна стать первоочередной задачей предстоящих исследований Титана. При этом рассуждения о возможном существовании в углеводородных озерах жизни сами исследователи называют "спекулятивными".

Многие астрофизики считают, что для вероятного наличия живых организмов необходимо прояснить не только количественный состав озер, но и изучить условия в них. Так, по мнению некоторых ученых, если в озерах отсутствует вертикальная циркуляция, то водород и ацетилен распределятся по различным слоям, что затруднит использование этих веществ организмами.

Попытка запустить на Луну воздушный шар провалилась

Румынская команда ARCA (Aeronautics and Cosmonautics Romanian Association - румынская ассоциация аэронавтики и космонавтики), принимающая участие в конкурсе Google Lunar X-Prize, не смогла запустить на Луну воздушный шар. О неудаче сообщает портал Universe Today.

Предполагалось, что шар поднимет аппарат для передвижений по Луне и ракету-носитель на высоту около 18 километров. "Топливом" шара должно было служить тепло от Солнца. Далее должны были заработать двигатели первой, а затем второй ступеней ракеты. После достижения низкой околоземной орбиты аппарат, разогнанный при отсоединении третьей ступени, должен был отправиться к Луне. Однако во время запуска стропы шара запутались, и их пришлось отрезать.

Конкурс Google Lunar X-Prize был организован совместно компанией Google и фондом X-Prize. Участвующие в конкурсе команды должны до 2012 года за счет собственных средств (доля государственного финансирования не может превышать 10 процентов) запустить к земному спутнику аппарат. На Луне аппарат должен проехать 500 метров и передать на Землю фото- и видеоматериалы хорошего разрешения. Команда-победитель получит 30 миллионов долларов США.

Новая Зеландия впервые запустила ракету в космос

Новая Зеландия впервые запустила ракету в космос. Запуск был произведен частной компанией Rocket Lab, которая занимается разработкой средств для вывода спутников на орбиту. Подробности подготовки к пуску и самого старта доступны на сайте компании.

По данным инженеров, ракета поднялась на высоту около 100 километров, разогнавшись до 5 тысяч километров в час. В воздухе верхняя ступень аппарата провела около 20 минут, после чего опустилась в Тихий океан на парашюте.

Представители компании заявили, что полет ракеты, получившей имя Manu Karere ("Птица-вестник"), стал первым запуском частной ракеты в Южном полушарии. При этом подчеркивается, что все разработки велись без участия государства.

Параметры нового носителя достаточно скромны. Длина ракеты составляет около 5 метров, а вес около 65 килограммов. Она способна выводить в космос груз массой до двух килограммов. В настоящее время компания разрабатывает вторую модификацию данного носителя (две серии ракет получили названия Atea-1 и Atea-2 соответственно), которая будет способна выводить в околоземное пространство груз массой до 70 килограммов.