Один из самых безумных миров Солнечной системы выглядит именно так. То, что видно на этом снимке, превращает Ио в настоящее исключение среди всех известных спутников.
В классической физике принято выделять три агрегатных состояния вещества, хорошо знакомые каждому еще с начальной школы: твердое, жидкое и газообразное. Однако в астрофизике и физике высоких температур этого набора недостаточно.
При очень высоких температурах или под действием интенсивного излучения газ ионизируется: его атомы теряют часть электронов, и вещество превращается в плазму — ионизированный газ, содержащий свободные электроны и ионы.
Именно наличие большого числа заряженных частиц делает плазму особой формой материи. В отличие от обычного газа, она активно взаимодействует с электрическими и магнитными полями, а ее свойства зависят не только от температуры и плотности, но и от того, как заряженные частицы воздействуют друг на друга через эти поля. Благодаря этому плазма может образовывать потоки, волны, нити и другие замысловатые структуры, поскольку ее поведение определяется не только законами газовой динамики, но и действием электромагнитных полей.
На Земле плазма естественного происхождения встречается довольно редко. Преимущественно она сосредоточена в ионосфере — верхней области атмосферы, простирающейся примерно от 60 до 1 000 километров над поверхностью планеты.
Здесь под действием солнечного излучения атомы и молекулы теряют электроны, образуя разреженную плазменную оболочку. Помимо этого, земная плазма возникает при разрядах молний, полярных сияниях и некоторых других высокоэнергетических атмосферных явлениях.
Однако в масштабах Вселенной именно плазма, а не твердые тела, жидкости или обычные газы, является наиболее распространенной формой обычной материи. По современным оценкам, в плазменном состоянии находится от 99% до 99,999% видимой материи во Вселенной. Из нее состоят Солнце и другие звезды, горячие туманности, звездные короны, солнечный ветер и значительная часть межзвездной и межгалактической среды.
Особенно важна роль плазмы в звездах. При экстремально высоких температурах вещество там не может сохраняться в виде обычного газа: атомы теряют электроны, и звездное вещество переходит в ионизированное состояние. Именно в этой плазменной среде протекают термоядерные реакции, благодаря которым звезды светят, а в их недрах синтезируются новые химические элементы. Без плазмы не существовало бы ни самого Солнца в его нынешнем виде, ни звездного нуклеосинтеза, постепенно обогащающего Вселенную элементами тяжелее водорода и гелия.
Плазма лежит и в основе многих процессов, определяющих космическую погоду. Солнечные вспышки, корональные выбросы массы, магнитные бури и потоки заряженных частиц связаны с поведением плазмы и магнитных полей. Поэтому ее изучение важно не только для фундаментальной науки, но и для практики: чем лучше мы понимаем плазменные процессы, тем точнее можем прогнозировать явления, способные влиять на космические аппараты, навигацию, радиосвязь и энергосистемы на Земле.
При этом плазму не только изучают на расстоянии, но и давно используют в земных технологиях — от неоновых ламп и плазменных дисплеев до промышленных резаков, систем обработки материалов и экспериментальных термоядерных установок.
Вот и получается любопытный парадокс: мы живем среди твердых тел, жидкостей и газов, поэтому именно они кажутся нам основой мироздания. Но стоит взглянуть на Вселенную шире, и становится ясно: привычная земная картина — лишь частный и редкий случай. В космических масштабах господствует именно плазма.
15 марта 1955 года ушел из жизни Микеле Анджело Бессо — швейцарско-итальянский инженер и близкий друг Альберта Эйнштейна.
Узнав об отбытии товарища к праотцам, Эйнштейн написал его семье весьма необычное письмо, часть которого была особенно интересной:
"Он покинул этот странный мир немного раньше меня. Это ничего не значит. Для нас, верящих в физику, различие между прошлым, настоящим и будущим — всего лишь упорно сохраняющаяся иллюзия", — такими словами великий физик утешал семью друга.
Чуть больше чем через месяц, 18 апреля того же года, этот "странный мир" покинул и сам Эйнштейн. Похоже, предчувствуя, что его конец уже близко, он попытался в письменной форме выразить свое понимание смерти языком физики.
В письме Эйнштейн говорил о времени в контексте своей теории относительности, согласно которой время — не отдельная "река", текущая одинаково для всех. Оно связано с пространством в единое пространство-время, а его ход зависит от скорости и гравитации.
Это породило в физике концепцию "блочной Вселенной": события в прошлом, настоящем и будущем не "исчезают" и не "возникают", а просто занимают свое место в пространстве-времени.
Поэтому фраза Эйнштейна — это завуалированная попытка сказать: смерть не обесценивает жизнь его друга. Их общая история, прожитые моменты с семьей, сам факт жизни и научной деятельности Бессо не "исчезли в никуда" — они просто отныне находятся в других участках пространства-времени, доступа к которым у нас нет.
В теории относительности единого "сейчас" во Вселенной не существует: у разных наблюдателей оно устроено по-разному. Поэтому привычное для всех нас, живущих на Земле, ощущение, что существует только настоящий момент, прошлое исчезло, а будущее еще не наступило, — может быть не фундаментальным свойством природы, а особенностью нашего восприятия реальности и языка.
Именно это и озвучивает Эйнштейн в письме: граница между "было", "есть" и "будет" иллюзорна.
Физик-теоретик, всю сознательную жизнь стремившийся понять устройство мира, в конце жизненного пути сформулировал мысль, которая во многом перекликается с религиями и верованиями разных эпох и народов: жизнь — не мимолетная вспышка, исчезающая бесследно, а факт, который вписывается в летопись Вселенной. И хотя для нас граница между "было", "есть" и "будет" кажется непреодолимой — по меркам Вселенной она условна. Ничто по-настоящему не исчезает, и прожитая жизнь не стирается — она остается фактом мира, но просто не в нашем "сейчас".
Важно отметить, что это скорее философский вывод из физической картины мироустройства, а не научное доказательство "жизни после смерти".
Перед вами солнечная фотосфера — видимая "поверхность" звезды, предстающая в виде плотной мозаики из светлых гранул и темных промежутков между ними. Именно так в сверхвысоком разрешении выглядит поверхность нашего светила, где раскаленная плазма непрерывно поднимается из глубин и переносит энергию наружу.
Поверхность Солнца в сверхвысоком разрешении / © J. Sanchez Almeida (IAC), SST, APOD/NASA
Светлые гранулы на изображении — это вершины гигантских конвективных ячеек. В центре таких структур находится наиболее горячая поднимающаяся плазма, а по краям — остывающее вещество, плотность которого возрастает, из-за чего оно вновь опускается в глубину. Поэтому границы между гранулами выглядят темнее: там плазма холоднее, плотнее и движется вниз. Все это — прямое проявление бурной солнечной конвекции, которая никогда не прекращается.
Особого внимания заслуживают крошечные яркие точки в темных межгранульных промежутках. Это не артефакты съемки, а области очень сильных локальных магнитных полей. Они выглядят ярче потому, что магнитное давление меняет структуру плазмы, позволяя нам увидеть более глубокие и горячие слои звезды, лежащие ниже фотосферы. Именно поэтому на снимке эти участки выделяются как маленькие сверкающие "искорки" среди более темной сетки.
Белая линия в нижней левой части кадра показывает масштаб: ее длина составляет 5 000 километров. На изображении ниже я добавил Землю в ее реальном размере относительно этого снимка, чтобы вы могли еще нагляднее оценить, насколько крошечные по меркам Солнца элементы на деле имеют колоссальные размеры в масштабах нашей планеты. Отдельные солнечные гранулы сопоставимы по размерам с территориями крупных государств.
© J. Sanchez Almeida (IAC), SST, APOD/NASA
Снимок был получен в сентябре 2007 года с помощью Шведского 1-метрового солнечного телескопа (англ. SST — Swedish 1-m Solar Telescope) на испанском острове Ла-Пальма. Этот инструмент, установленный в обсерватории Роке-де-лос-Мучачос, является одним из наиболее эффективных наземных солнечных телескопов в мире. Высочайшая детализация достигается не только благодаря современной адаптивной оптике, но и за счет сложной компьютерной обработки, которая позволяет компенсировать искажения, вызванные земной атмосферой.
Такие наблюдения позволяют ученым буквально видеть физику звезды в действии. Чем точнее наше понимание поведения плазмы и магнитных полей на Солнце, тем лучше мы можем разобраться в природе солнечных вспышек, корональных выбросов массы и других явлений космической погоды. В перспективе это помогает совершенствовать прогнозы событий, способных нарушить работу спутников, навигации, радиосвязи и даже вывести из строя наземную инфраструктуру.
23 февраля 1987 года. В карликовой галактике Большое Магелланово Облако, расположенной на расстоянии около 160 000 световых лет от нас, вспыхнула сверхновая SN 1987A.
Но за три часа до первого света, донесшего информацию о взрыве массивной звезды, на Землю прибыли нейтрино*.
*Нейтрино — класс нейтральных фундаментальных частиц, участвующих только в слабом и гравитационном взаимодействиях.
Нейтрино долетели до нас быстрее света? Да. И это не ошибка. Дело в том, что в момент коллапса звезды ядро испускает нейтрино, которые проходят через внешние слои, как сквозь пустоту. Свет же задерживается, потому что ему нужно время, чтобы "пробиться" через взрывающуюся оболочку. Вот и получается, что нейтрино, наделенные возможностью миновать препятствия, опережают свет, но не превышают скорость света.
В тот день земные детекторы поймали 24 нейтрино. Это подтвердило, что наше понимание механизма звездных взрывов абсолютно верно.
Сегодня нейтрино продолжают выступать в роли наших информаторов, способных доносить вести о космических катастрофах раньше, чем свет.
Это одно из самых выразительных изображений атмосферы Юпитера, полученное космическим аппаратом NASA "Юнона", который работает в системе газового гиганта с 4 июля 2016 года. На снимке видны сразу несколько разноразмерных вихревых структур, окруженных клубящимися облачными потоками, которые закручиваются в сложный, почти гипнотический узор.
Этот кадр показывает, насколько атмосфера крупнейшей планеты Солнечной системы в действительности далека от того кажущегося однообразия при наблюдении с большого расстояния. Юпитерианская атмосфера — это не просто полосы и пятна, а гигантская подвижная система, где сталкиваются струйные течения, рождаются, взаимодействуют и сливаются вихри, а облачные массы непрерывно меняют форму.
Но у таких изображений не только эстетическая ценность: они помогают ученым лучше понять, как в атмосфере Юпитера перераспределяются тепло, вещество и энергия. Это дает возможность уточнять наши модели строения и эволюции газовых гигантов как в Солнечной системе, так и далеко за ее пределами. А это, в свою очередь, играет важную роль в поисках потенциально обитаемых экзопланет, поскольку газовые гиганты во многом формируют облик своих планетных систем: влияют на распределение вещества, эволюцию орбит, поведение малых тел и, как следствие, на условия, в которых могут возникать и сохраняться пригодные для жизни миры.
Снимок был получен 24 мая 2018 года.
В созвездии Треугольника, на расстоянии около 2,4 миллиона световых лет от Земли, находится одна из самых завораживающих структур ближнего космоса — туманность NGC 604. Она расположена в галактике Треугольник (M 33), входящей в Местную группу вместе с Млечным Путем и Андромедой.
NGC 604 представляет собой гигантскую область ионизированного газа, которая светится под воздействием мощного ультрафиолетового излучения звезд. По своим размерам она примерно в 50 раз превосходит знаменитую туманность Ориона в нашей Галактике, простираясь почти на 1 500 световых лет.
Внутри NGC 604 наблюдается чрезвычайно бурное звездообразование. Астрономам удалось идентифицировать более 200 молодых и в то же время уже "пожилых" по меркам массивных звезд светил, большинство из которых в десятки раз тяжелее Солнца.
Эти звездные гиганты живут ярко, но недолго: их возраст составляет "всего" 3-5 миллионов лет, тогда как продолжительность жизни таких объектов обычно не превышает десяти миллионов лет — мгновение по космическим меркам.
Специфический зеленоватый оттенок NGC 604 связан с излучением дважды ионизированного кислорода. Жесткое ультрафиолетовое излучение горячих звезд выбивает электроны из атомов газа, заставляя его светиться. Температура внутри туманности составляет примерно 10 000 градусов Цельсия, а мощные звездные ветры, скорость которых достигает десятков километров в секунду, выдувают в окружающем веществе огромные полости и пузыри.
Это способствует фрагментации газопылевых облаков, их постепенному остыванию, сжатию и превращению в протозвезды — звезды на начальном этапе эволюции.
NGC 604 — уникальная природная лаборатория, позволяющая изучать рождение, эволюцию и гибель одних из самых массивных звезд во Вселенной. Благодаря этому уточняются модели звездообразования и эволюции галактик, а значит, и наше понимание космического пространства.
В мозге среднестатистического человека около 100 триллионов синапсов — соединений между нейронами, которые передают нервные импульсы и химические сигналы. Вся эта вычислительная мощность умещается в небольшой черепной коробке объемом 1200–1400 кубических сантиметров.
В Млечном Пути, простирающемся на 100 000 световых лет, насчитывается от 100 до 400 миллиардов звезд. Выходит, что число связей в нейронной сети одного человека в сотни раз превышает количество звезд в целой галактике!
Каждый синапс способен передавать импульсы с частотой до нескольких сотен раз в секунду. В любой момент времени — даже когда вы спите — миллиарды нейронов обмениваются сигналами. Во время бодрствования нейронная сеть мозга обрабатывает информацию от органов чувств, управляет движениями, фокусирует внимание, помогает извлекать воспоминания и порождает мысли. Во сне активность не выключается: мозг перерабатывает пережитое, сортирует полученные знания, укрепляет память, регулирует эмоции и поддерживает работу жизненно важных систем.
Звезды в галактике — отдельные объекты, разделенные колоссальными расстояниями. Несмотря на их гравитационное взаимодействие друг с другом, они все же не образуют плотную сеть связей. Мозг устроен иначе: все упаковано очень плотно, и каждый нейрон тесно связан с тысячами других, что вкупе приводит к формированию сложнейшей паутины коммуникаций.
И эта паутина постоянно меняется. Одни связи усиливаются, другие ослабевают, старые исчезают, а их место занимают новые. Это называется нейропластичностью — способностью мозга адаптировать нейронные связи под опыт, обучение и даже травмы.
Ученые давно мечтают смоделировать работу всего человеческого мозга, а не его отдельных участков, но это все еще невозможно из-за отсутствия необходимых вычислительных мощностей. Даже самые мощные суперкомпьютеры способны симулировать лишь крошечную часть процессов — и то с огромными упрощениями.
Мозг — одна из самых сложных известных структур во Вселенной. Да, галактики и даже галактические скопления огромны, но они довольно предсказуемы и без особых проблем поддаются моделированию. Мозг, несмотря на его крошечность в космических масштабах и доступность для прямого исследования, все еще остается очень плохо изученной структурой с невероятно сложной внутренней организацией.
При должном подходе мозг человека способен постичь целую Вселенную, понять законы природы, рождать гениальные идеи, менять через тело окружающий мир и создавать произведения искусства, которые останутся в истории на века.
Прямо сейчас, читая эти строки, в вашей голове разворачивается процесс, по сложности сопоставимый со всем, что происходит в целой галактике. Каждый из вас — космос.
Современные марсоходы по-прежнему сильно зависят от операторов на Земле, а задержка сигнала между планетами, составляющая от трех до 22 минут, превращает даже простые действия в чрезвычайно медленный процесс.
Чтобы спланировать научные операции, ровер должен осмотреться по сторонам и отправить данные на Землю, где их проанализируют специалисты. После этого роверу передается набор команд, после каждого шага выполнения которых он должен вновь отправлять отчет, чтобы операторы убедились в правильности его действий и в том, что ему ничего не угрожает. Поэтому марсоходы преодолевают за день всего несколько метров, а не сотни метров, как позволяют их технические возможности.
Решить эту проблему способен четвероногий робот ANYmal, созданный швейцарской компанией ANYbotics и прошедший испытания на полигонах, имитирующих условия работы на южном полюсе Луны и на Красной планете.
Одно из главных преимуществ ANYmal — полуавтономная работа. В испытаниях он самостоятельно перемещался к заранее выбранным целям, разворачивал приборы, проводил измерения и передавал данные исследователям, продолжая при этом выполнять другие задачи. ANYmal ускорил выполнение всех научных задач в 3-4 раза. При этом речь идет не просто о быстром перемещении, включая карабканье по горным уступам, но и об эффективном распознавании горных пород, важных для астробиологии и геологических исследований, как на марсианских, так и на лунных аналогах местности.
Исследователи отмечают, что ANYmal — перспективное решение не только для исследования Луны и Марса, но и для более сложных и далеких миров вроде юпитерианской Европы или сатурнианских Титана и Энцелада, где высокая автономность уже не просто преимущество, а критическая необходимость.
Туманность Розетка — область активного звездообразования в созвездии Единорога, где гигантские облака водорода и пыли под действием гравитации сжимаются, формируя новые светила.
Да, жара поднадоела уже порядком.
они ужо в банке))
ёлку точно можно выкинуть