Новости физики и космоса. 

Выпуск 26 (50) 30 ноября - 13 декабря

Американские физики научились ошибаться на стомиллиардную долю метра

Национальный институт стандартов и технологий США (NIST) разработал метод, позволяющий со сверхвысокой точностью измерять макроскопические расстояния. Лазер, помещенный в специальную вакуумную камеру, определяет длину "обычных" предметов с погрешностью в стомиллиардную долю метра, сообщает EurekAlert.

Приборы для измерения субатомных длин известны ученым сравнительно давно. Так, с помощью электронного микроскопа можно оценивать размеры отдельных атомов, но в поле зрения прибора способны уместиться целиком только наночастицы. Чем больше требования к точности, тем серьезнее ограничения на размер исследуемых образцов.

С помощью лазеров можно измерять макроскопические тела, "подсчитывая" эквивалентное количество осцилляций электромагнитной волны. При этом точность результата оказывается не меньше длины световой волны. Для видимого света эта величина составляет сотни нанометров, что в тысячи раз превышает диаметр отдельного атома. Чтобы усовершенствовать прежний метод, в NIST свет лазера заставили многократно преодолевать измеряемую дистанцию. Для этого луч отражается от пары зеркал, расположенных друг напротив друга, а точность возрастает. Приборы с аналогичным принципом действия известны как интерферометры Фабри-Перо и применялись задолго до изобретения лазеров.

Ученые уверяют, что таким образом удовлетворяют потребность инженеров-нанотехнологов в "линейке" для микроскопических приборов, но остается непонятным, когда такая точность может понадобиться: в естественных условиях тепловые колебания атомов делают длину твердых тел переменной, а погрешность сопоставима с атомными размерами.

В новый американский самолет встроят 190-летний двигатель

Американская Национальная лаборатория Лоуренса Ливермора (LLNL) запатентовала модель самолета, основанную на изобретении 190-летней давности, пишет New Scientist. Модель, которую считают альтернативой летательным аппаратам на солнечных батареях, использует так называемый тепловой двигатель Стирлинга, не требующий топлива.

Английский инженер Стирлинг запатентовал в 1816 году устройство, где перемещение теплого и холодного воздуха между камерами обеспечивает вращение оси. В простейшем случае таких камер две, причем одну из них нагревают, а другую охлаждают. Известно, что чем больше отличаются их температуры, тем выше эффективность устройства.

Как и в любом другом тепловом двигателе, разность температур необходимо поддерживать за счет внешнего источника энергии. Исследователи из LLNL решили, что таким источником для самолета может быть солнце, лучи которого подвижное параболическое зеркало все время фокусирует на одной из камер. Вторая камера, напротив, охлаждается воздухом за бортом самолета.

До сих пор солнечную энергию в летательных аппаратах собирались использовать традиционным способом, то есть превращать в электрический ток. В частности, этот принцип лег в основу самолета на солнечных батареях, который разрабатывает Европейское космическое агентство.

Новое состояние вещества "вылепили" из песка и воздуха

Физики из Чикагского университета утверждают, что в ходе опыта с микрочастицами песка обнаружили "новое состояние вещества". Ученые говорят, что поведение микроскопического порошка в воздухе качественно отличается от поведения "нормальных" жидкостей, с которыми обычно сравнивают сыпучие среды.

Генрих Джегер и его коллеги засняли в замедленном режиме, что происходит, если "выстрелить" в емкость с микрочастицами небольшим металлическим шариком. "Выброс" песка разделился на два потока, один из которых был представлен "каплями", а другой - сплошной "струей". Рентгеновская фотосъемка подтвердила, что частицы внутри "струи" и "капель" движутся упорядоченно. Так, по словам Джегера, мог бы вести себя газ при сверхнизких температурах.

Эксперимент повторили при пониженном давлении - и выяснили, что траектории песчинок заметно зависят от того, как много воздуха их окружает. В разреженной атмосфере никаких особенностей "коллективного движения" песка не наблюдалось.

NASA назначило награду за инопланетных роботов

Аэрокосмическое агентство США объявило два новых конкурса, касающихся разработки роботов. NASA собирается поощрить премиями по 250 тысяч долларов создателей наземных и летательных аппаратов, которые смогли бы автономно работать на других планетах.

Участники первого конкурса - Telerobotic Construction Challenge - должны представить жюри свою модель "автоматического строителя", способного конструировать различные сооружения при минимальном вмешательстве человека-оператора. Разработчики дронов, умеющих самостоятельно выбирать маршрут и ориентироваться по наземным объектам, будут соревноваться в рамках программы Planetary Science Vehicle Competition.

В NASA утверждают, что конкурсы непосредственно связаны с лунной программой космического агентства. Предполагается, что первые в этом тысячелетии астронавты полетят на Луну в 2018 году, а спустя несколько лет начнется строительство лунных баз.

Mars Express нашел на Марсе подземную воду

Космический аппарат Mars Express обнаружил на Марсе залежи водяного льда, сообщает New Scientist. О существовании подземного озера на двухкилометровой глубине узнали при "прощупывании" планеты радаром MARSIS. Лед заполняет опустившийся под землю метеоритный кратер диаметром около 250 километров.

Кратер, предположительно, образовался несколько миллиардов лет назад, а затем был частично засыпан веществами вулканического происхождения. По словам специалистов, в нем волны отражаются от границы базальта c прозрачным в радиодиапазоне материалом, который естественно считать водой. Более того, ученые предполагают, что на самом дне кратера она может быть жидкой.

Кратер находится под плато Хриса, куда в 1976 году приземлились космические аппараты Viking. Они, как и последующие марсоходы, не нашли воды на поверхности. С большой вероятностью водяной лед сосредоточен на полюсах планеты - в так называемых "полярных шапках" Марса, но там еще не успели побывать земные приборы. В 2008 году, согласно планам NASA, на северную "полярную шапку" спустится аппарат Phoenix. Его предшественник, Mars Polar Lander, разбился после входа в марсианскую атмосферу в декабре 1999 года.

В NASA объяснили, почему не повезло марсоходу

Сотрудники NASA пришли к выводу, что в районе, где приземлился марсоход Opportunity, некоторые микроорганизмы имели шанс выжить, но возникнуть там жизнь не могла. Как выяснилось еще в прошлом году, на равнине Меридиана присутствовала вода, но это место не было океаническим дном.

Согласно новому исследованию, минералы равнины постоянно подвергались воздействию кислот и окислителей. Химические реакции, которые привели к появлению жизни на Земле, в таких условиях невозможны. Однако, считают ученые, простейшие микроорганизмы могли зародиться где-либо еще, а потом случайно оказаться там же, где марсоход находится сейчас. Эксперименты подтверждают, что даже у земных бактерий была бы возможность приспособиться к "недружественной" марсианской среде.

Анализ 7-метрового "среза" марсианской почвы показал, что отдельные пласты могли образоваться только после испарения воды. Гипотезу о том, что марсианская вода содержала заметные количества кислот, проверили на Земле. Земные минералы, наиболее близкие к марсианским, поместили в проточный реактор с разбавленной кислотой. Спустя некоторое время их поверхность выглядела так же, как и у найденных Opportunity камней.

Cамые точные часы нашли в созвездии Малого Льва

Бразильские и американские астрономы вместе обнаружили самые точные "небесные часы", сообщает PhysOrg.com. Белый карлик G117-B15A из созвездия Малого Льва изменяет свою яркость с постоянной частотой. Чтобы период "пульсаций" изменился на одну секунду, должно пройти 8,9 миллионов лет.

Доктор Кеплер из университета Рио-Гранде утверждает, что по воспроизводимости колебаний G117-B15A может соревноваться с пульсарами - источниками периодического радиоизлучения, открытыми в 60-х годах прошлого века. Первые исследования, касающиеся пульсаров, были засекречены - считалось, что регулярно повторяющиеся сигналы из космоса имеют искусственное происхождение.

По словам Кеплера, хотя сейчас отдельные пульсары могут посылать на землю сигналы с большей точностью, за несколько столетий их частота способна измениться. Пульсары - активные нейтронные звезды, радиоизлучение которых обычно объясняют сверхбыстрым вращением. Их излучение "уносит" часть вращательной энергии, и поэтому со временем характер движения и период радиосигналов становятся другими.

"Пульсации" белых карликов объясняют другими причинами - в частности, "звездотрясениями", то есть прохождением сквозь звезду сейсмических волн. Белые карлики состоят из сверхплотной плазмы, кубический сантиметр которой весит несколько тонн. Они образуются при коллапсе звезд, близких по свойствам к Солнцу, когда внутри них заканчиваются термоядерные реакции с участием легких элементов. Такие звезды медленно остывают - по расчетам астрономов, чтобы этот процесс завершился, необходимо больше времени, чем прошло с момента рождения Вселенной.

"Неуправляемый" спутник утонул в океане

Российско-украинский спутник "Коронас-Ф" сведен с орбиты, а его обломки затонули в Индийском океане, передает РИА Новости. Последний раз сотрудники ЦУП выходили на связь с аппаратом 6 декабря в 20.08 по московскому времени, перед тем как он вошел в атмосферу.

"С большой долей вероятности говорилось о падении обломков в океан. Сегодня все предполагавшиеся прогнозы российских ученых оправдались", - сообщил представитель Роскосмоса. Ранее в Роскосмосе заявляли, что точное место падения будет неизвестно до последнего момента, однако спутник не представляет опасности для людей и окружающей среды.

"Сход с орбиты "Коронаса-Ф" в Роскосмосе рассматривают как штатное событие", - отметили в космическом агентстве. Однако еще в прошлом году российские ученые сообщили иностранным коллегам о невозможности корректно "столкнуть" аппарат с орбиты и объявили его "тестовым объектом". С этого момента за траекторией спутника наблюдали астрономы нескольких государств.

Группа ученых раскрыла космические секреты Пентагона

Группа американских ученых опубликовала исследование, которое раскрывает информацию обо всех активных спутниках, сообщает газета Boston Globe. Таким образом, стали известны не только количество, но и некоторые технические характеристики засекреченных спутников США и других стран.

Ученые подсчитали, что орбитальная группировка США насчитывает 413 спутника, российская - 87, китайская - 34, всех остальных стран вместе взятых - 261.

Что касается технических деталей, то из исследования, например, можно узнать некоторые характеристики американского спутника-шпиона "Мисти-2", стоимостью в один миллиард долларов, который был запущен в мае 1999 года. "Мисти-2" может делать фотоснимки высокого разрешения с расстояния в 12000 миль. Известно, что год назад Национальное Разведывательное управление США посылало запрос в управление Юстиции по поводу утечки информации по проекту "Мисти".

Последний корабль Космического флота РФ продали с аукциона

Последнее судно космического флота РФ было продано с аукциона, сообщает ИТАР-ТАСС. Корабль "Космонавт Георгий Добровольский" приобрела компания Nataly Shipping Limited, зарегистрированная в островном государстве Сент-Китс и Невис.

Аукцион прошел в подмосковном Королеве. При стартовой цене в 24 миллиона рублей покупатели заплатили за корабль 24,6 миллиона.

"Космонавт Георгий Добровольский" провел последние два года в Калининградском порту. Судно водоизмещением 9 тысяч тонн и длиной 122 метра было построено в 1977 году. На его борту установлено телекоммуникационное оборудование для управления спутниками, в частности - четыре 6-метровых радиоантенны.

Перед тем, как судно будет передано покупателю, оборудование с него демонтируют. По словам представителя Роскосмоса, приборы успели устареть, а корабль находится в аварийном состоянии.

Немецкие физики предсказали "антикристаллы" внутри потухших звезд

Немецким физикам удалось доказать существование "антикристаллов", образованных "дырками" в электронной структуре вещества, сообщает New Scientist. Гипотезу о том, что не только атомы, но и "пустые места" могут подчиняться определенной симметрии, сформулировали еще в 1960-х годах прошлого века.

Вакансии, или "дырки", соответствуют незанятым электронами позициям в твердом веществе. Поскольку вакансий намного меньше, чем узлов кристаллической решетки, обычно они распределены случайным образом. Наблюдать их непосредственно нельзя, но, если расположение дыр становится упорядоченным, это ведет к изменению характеристик, которые позволяют измерить обычные приборы.

В Кьельском университете образование "кристаллов из дырок" наблюдали в ходе компьютерного эксперимента. В нем "антикристаллы" появлялись внутри гипотетического полупроводника. Исследователи выяснили, что при температуре 9 градусов Кельвина и высокой концентрации вакансий они самостоятельно "кристаллизуются" - так, как это делают молекулы жидкости при охлаждении.

Михаэль Бониц, который руководит исследовательской группой, говорит, что его результат имеет несколько неожиданных применений. Обычно систему зарядов в полупроводниках рассматривают как разновидность плазмы. Структуры, похожие на найденные Боницем, могут встречаться и в "обычной" плазме. В частности, это относится к веществу "белых карликов" - остывающих сверхплотных звезд.

Взрывы сверxновых объяснили сверхтяжелыми "темными шарами"

Новое объяснение тому, как устроена "темная материя" - невидимое вещество, из которого, возможно, состоит значительная часть Вселенной - предложили двое физиков-теоретиков из Швеции и Германии. В статье, опубликованной в Physical Review Letters, они рассматривают гипотетические "темные шары" диаметром около 20 сантиметров и массой порядка 100 миллионов тонн, которые могут быть "спрятаны" внутри звезд.

Колин Фроггатт и Хольгер Нильсен возводят их существование к первой секунде после Большого Взрыва. В этот момент могли появиться две разновидности вакуума, в равной степени способные вмещать материю. Области пространства, "заполненные" вакуумом различного типа, оказались разделены особыми "доменными стенками", которые затем "свернулись", захватив некоторое количество протонов и нейтронов. Из них при сжатии "шаров" образовывались легкие ядра, которые, в свою очередь, вступали в реакции термоядерного синтеза. За счет выделившейся энергии некоторые ядра смогли покинуть "альтернативный вакуум" и стать "обычным" веществом.

Физики считают, что часть "темных шаров" до сих пор находится внутри звезд. "Шары" обмениваются с ними веществом и энергией, но их совместное существование может закончиться взрывом. Кроме того, изолированные шары вне звезд также неустойчивы и могут стать причиной рентгеновского и гамма-излучения, источники которого астрономы не в состоянии найти. При этом, однако, "темные шары" перестают быть "темной материей": ее определяют как вещество, о котором можно судить только по гравитационному взаимодействию со всеми остальными объектами.

У нанотрубок и фуллеренов появился конкурент

Химики из Орегонского университета синтезировали жесткие "супермолекулы", состоящие из самых больших жестких углеродных колец, которые когда-либо удавалось получить. Молекулы размером 5-6 нанометров являются "увеличенной копией" простейших органических структур, где "атомам" соответствуют бензольные кольца, а "связям" - углеродные цепочки.

По словам ученых, их открытие заметно увеличивает инструментарий наноинженеров. Подавляющее большинство наноустройств содержит либо нанотрубки ("углеродные цилиндры"), либо фуллерены ("углеродные сферы"), которые известны постоянной формой и исключительной жесткостью. Новые молекулы должны заполнить нишу "углеродных панелей".

Российских ученых наградили за таяние арктических льдов

Российские ученые вместе с норвежскими и германскими коллегами получили Декартовскую премию за исследования Арктики, сообщает РИА Новости. Основываясь на спутниковых фотоснимках, результатах полярных экспедиций и компьютерном моделировании, исследователи предсказали состояние арктических льдов в конце третьего тысячелетия.

По их словам, из-за глобального потепления к концу тысячелетия Северный Ледовитый океан будет замерзать только зимой. В нескольких статьях был предпринят анализ того, какие это может иметь последствия для экологии и экономики. Уровень океана, утверждают ученые, заметно повысится, но зато между Россией и американским континентом появятся новые морские маршруты, которые будут проходить через Северный полюс.

Американский геофизик готов предсказывать землетрясения

Землетрясения, вопреки распространенному мнению, можно предсказывать, считает ученый из Национальной Беркелеевской лаборатории США. Геофизик Валерий Корнеев пришел к такому выводу, когда проанализировал слабые подземные толчки, которые предшествовали разрушительным катаклизмам в Калифорнии, пишет Science Blog.

Корнеев заметил, что за несколько месяцев до 7-балльного землетрясения 1989 года в Лома Приета и 6-балльного землетрясения 2004 года в Паркфилде случались пики "нормальной" сейсмической активности, а эпицентры толчков окружали будущий эпицентр. Скорее всего, так напряжения в земной коре "заявляли о себе" перед тем, как образовывался основной разлом.

Современные сейсмологические предсказания носят статистический характер. Основываясь на количестве уже случившихся землетрясений, специалисты определяют вероятность нового, но узнать, когда оно случится, при этом невозможно. Более точные расчеты основываются на анализе состояния литосферных плит, однако и эти оценки достаточно грубы.

Согласно Корнееву, непрерывный мониторинг сейсмической активности мог бы улучшить положение. При этом "микроземлетрясения" стоит определенным образом группировать в зависимости от того, где (по отношению к более серьезным толчкам) они происходят. Если "микроземлетрясений" на периферии некоторой зоны случается больше, чем ожидалось, это достаточный повод предупредить население о предстоящей опасности, считает он.

Магнитный полюс Земли переместится в Сибирь через 50 лет

Магнитный полюс Земли через 50 лет может переместиться из Аляски в Сибирь, сообщает LiveScience.com. Вместе с ним из Северной Америки уйдут полярные сияния. Однако, по мнению ученых, медленное "блуждание" полюса длится уже тысячи лет, и вскоре он вернется на прежнее место. Сейчас магнитный полюс находится в 7,3 градусах дуги от географического.

Сейчас северный магнитный полюс находится в 7,3 градусах дуги (то есть примерно в 800 километрах) от географического. Для южного эта разница равна примерно 26 градусам.

Предсказания геофизиков из Орегонского университета основаны на геологических данных. Содержащие железо осадки на дне канадских озер "запоминают" ориентацию и силу геомагнитного поля. Радиоуглеродным методом ученые восстановили возраст каждого слоя и сопоставили с его магнитными свойствами.

Согласно данным исследователей, последние 150 лет поле меняется быстрее, чем раньше. Помимо миграции полюсов, с ним происходят и другие изменения: за это время его средняя по планете напряженность уменьшилась на 10 процентов.

В США поступил в продажу летающий фотоаппарат с радиоуправлением

В американские магазины поступил новый товар - радиоуправляемая модель самолёта, оборудованная цифровым фотоаппаратом. Аэрофотосъёмка производится по нажатию кнопки на пульте дистанционного управления, памяти фотоаппарата хватает на 26 снимков.

Игрушечный фоторазведчик XB-39 Eagleye производится компанией Estes Rockets, которая выпускает действующие модели ракет и самолётов. Новый самолёт имеет размах крыльев почти в полтора метра и способен подниматься на высоту в 300 метров. Модель приводят в движение два пропеллерных электродвигателя, питающихся от аккумуляторов.

Американские метеорологи собираются поделить облака по-новому

Современная классификация облаков нуждается в пересмотре, считают ученые. Придуманной около 200 лет назад системой до сих пор пользуются метеорологи - несмотря на то, что методы наблюдения давно изменились. Американский метеоролог Стивен Аккерман попробовал просуммировать все недостатки старой классификации, сообщает LiveScience.com.

В 1803 году Люк Говард предложил разделять облака на группы в зависимости от внешнего вида, который он соотнес с их высотой. Согласно Говарду, существует три основных категории - перистые, слоистые и кучевые, для каждой из которых известны несколько подгрупп (перисто-кучевые, кучево-дождевые и так далее). Положение, плотность и состояние частиц в них и определяют погоду: с одной стороны, облака "фильтруют" часть солнечных лучей, с другой - из них формируются осадки.

Известно, однако, что наиболее полную информацию о погоде дают спутниковые снимки. При этом облака из космоса выглядят иначе, чем с земли, и "тонкие" различия между объектами одного и того же слоя, видимые на фотографиях, могут оказаться существеннее явных. В качестве примера Аккерман приводит "волны" на внешней поверхности облаков, которые определяются воздушными течениями. Однако, кроме характеристик этих течений, они несут сведения и о внутренней структуре облака.

Кроме того, спутниковые фотографии, сделанные в разных спектральных диапазонах, позволяют узнать, чем вызваны небольшие колебания яркости - большей плотностью или примесью посторонних частиц. В последнем случае поведение облака может быть совершенно другим, чем у объекта из той же говардовской группы.