Теория массивных гравитонов

[Король Альтов]

 Теорема. Все нейтрино - тахионы. СТО неверна.
    Из экспериментальных данных известна следующая закономерность, чем больше полная энергия частицы и чем ближе ее скорость к скорости света, тем больше энергия рассеяния при столкновении частицы с другими частицами материи. Для обычных частиц вещества это означает, что высокоэнергетические частицы, попадая в достаточно плотную среду очень быстро теряют свою энергию, порождая целые ливни новых частиц. Напротив низкоэнергетические частицы весьма слабо рассеивают свою энергию, причем у них отсутствует тормозное излучение типа излучения Вавилова - Черенкова.
      Из приведенных выше формул следует, что для тахионов имеется точна такая же закономерность с той лишь разницей, что скорость у них с уменьшением кинетической энергии растет, а не падает.
      Из экспериментальных данных известно, что все нейтрино не могут иметь скорость меньше скорости света в вакууме. С другой стороны нейтрино по своим свойствам резко отличаются от квантов, а следовательно это совершенно отличные от них частицы, которые поэтому и двигаются с другими отличными от квантов скоростями. Отсюда становится очевидным, что все нейтрино являются тахионами, для которых максимальная скорость Vt может и превосходить скорость света в вакууме Co, то-есть \( V_t \ge C_o \)
    При этом неважно насколько максималная скорость Vt может превосходить скорость света в вакууме Co, а важен сам факт того, что для нейтрино она не может быть меньше скорости света в вакууме.
    Таким образом доказано, что нейтрино являются тахионами и их скорость может в принципе и превосходить скорость света ввакууме. Это автоматически означает, что СТО - специальная теория относительности неверна.

[Король Альтов]

 Пример. Оценка максимальной сверхсветовой скорости тахионов нейтрино - 1.
http://www.rsci.ru/science_news/235800.php
12.02.2014
Ученые предложили новую оценку масс нейтрино, основанную на астрономических наблюдениях
Ученые предложили новую оценку масс нейтрино, основанную на астрономических наблюдениях. Она относится к верхней гране интервала, полученного ранее с использованием разного рода ускорителей. Статья ученых появилась в журнале Physical Review Letters, а ее препринт доступен на сайте arXiv.org.
Авторы работы ставили перед собой цель разрешить противоречия в экспериментальных данных, связанных с реликтовым излучением — излучением, оставшемся от Большого взрыва. Они возникают при сравнении информации о спектре температурных неоднородностей в реликтовом излучении (собранной телескопом «Планк»), поляризации этого излучения( полученной аппаратом WMAP) и акустических барионных осцилляциях — следов звуковых волн, распространявшихся в молодой Вселенной.
Данные об осцилляциях были получены с помощью статистического анализа распределений галактик их скоплений. Все эти данные говорят о том, как электромагнитное излучения взаимодействует с материей в искривленном пространстве теории относительности.
По словам ученых, чтобы разрешить упомянутые противоречия между данными, достаточно добавить в космическую модель массивные нейтрино. Если нейтрино трех видов, то суммарная масса представителей всех трех классов составляет 0,32 электронвольта с погрешностью 0,081 электронвольта. Кроме этого ученые оценили массу гипотетических стерильных — то есть не участвующих в слабом взаимодействии — нейтрино в 0,45 электронвольт.
Нейтрино были введены в физику Вольфгангом Паули в 1930 году для объяснения особенностей бета-распада (это типа распада при котором ядро элемента излучает электрон и позитрон). Сейчас известно три типа нейтрино — мюонные, электронные и тау. Изначально считалось, что нейтрино — безмассовые частицы, однако, экспериментальные данные показывают, что это не так. Нижней границей суммарной массы трех нейтрино является 0,06 электронвольт, а верхней — 0,26 электронвольт.
    В сентябре 2011 года ученые, работающие с детектором OPERA, заявили, что мюонные нейтрино превысили скорость света. Эта новость привлекла внимание не только специалистов, но непрофильных СМИ. Позже, в ходе повторного анализа было установлено, что сверхсветовая скорость объяснялась ошибкой, обнаруженной благодаря данным «конкурирующих» с OPERA экспериментов - Borexino, ICARUS и LVD. Причиной ошибки стал плохой контакт в одном из компьютеров.

Источник: Lenta.ru

[Король Альтов]

 Пример. Оценка максимальной сверхсветовой скорости тахионов нейтрино - 2.
http://cometasite.ru/golubaya-goryachaya-zvezda-prevratilas-v-sverxnovuyu-sn-1987a/

Голубая горячая звезда превратилась в сверхновую SN 1987A

Подобное явление происходит очень редко. Астрономы ждут его веками, в буквальном смысле. Это случилось 23 февраля 1987года, вспыхнула в небе сверхновая SN 1987A. Похожее явление было описано Иоганном Кеплером в 1604 году.
 Взрыв произошёл в маленькой галактике Большое Магелланово Облако, вблизи Млечного Пути. Расстояние от Солнца составляет 168 тысяч световых лет. Вспышки сверхновой настолько близко не наблюдалось за весь период со времён изобретения телескопа. Но ещё до обнаружения взрыва телескопами, в Японии и США было зарегистрировано нейтрино, появившиеся в момент взрыва. Возник вопрос: неужели нейтрино, представляющие из себя субатомные частицы, имели большую скорость, чем свет. Оказывается дело совершенно в другом. Нейтрино не вступают во взаимодействие с материей. Их появление всего на несколько часов ранее сверхновой, объясняется тем, что они прошли без препятствий свой путь, а на пути фотонов встал материал, образовавшийся в результате взрыва. Если бы нейтрино двигались со скоростью, о которой заявили экспериментаторы проекта OPERA (нашумевшего своими выводами в 2011г), то они достигли бы Земли на несколько лет раньше света. Участники OPERA вскоре заявили о неполадках в их системе оборудования. Итак, теория относительности Эйнштейна, в очередной раз получила своё подтверждение.

[Король Альтов]

 Пример. Оценка максимальной сверхсветовой скорости тахионов нейтрино - 3.
https://ru.wikipedia.org/wiki/SN_1987A

SN 1987A

SN 1987A — сверхновая звезда, вспыхнувшая в Большом Магеллановом Облаке, карликовой галактике-спутнике Млечного Пути, приблизительно в 50 килопарсеках от Солнца. Свет вспышки достиг Земли 23 февраля 1987 года. Поскольку это была первая сверхновая, наблюдавшаяся в 1987 году, ей присвоили название SN 1987A.
В максимуме, достигнутом в мае 1987 года, она была видимой невооружённым глазом, пиковая видимая звёздная величина составила +3. Это самая близкая вспышка сверхновой со времён изобретения телескопа.
Предшественник и вспышка
Сверхновая SN 1987A была открыта Яном Шелтоном при помощи 25-см астрографа обсерватории Лас-Кампанас, а первая фотография получена Мак Нотом 23 февраля в 10:35. В течение первой послевспышечной декады светимость SN 1987A уменьшалась, а затем почти три месяца увеличивалась до максимума. Звездой-предшественником SN 1987A был голубой сверхгигант Sanduleak −69° 202 с массой около 17 масс Солнца, который присутствует ещё в Капском фотографическом обозрении 1896—1900 гг. По радиоизлучению, зарегистрированному в первые две недели вспышки радиоастрономами было установлено, что окружавший звезду газ по плотности и скорости соответствовал звёздному ветру голубого сверхгиганта. В то же время, ультрафиолетовое излучение, зарегистрированное в мае 1987 года спутником IUE по спектру соответствовало газу более высокой плотности и меньшей скорости, располагавшемуся дальше от звезды-предшественника. На основе анализа был сделан вывод, что этот газ соответствовал звёздному ветру красного сверхгиганта, дувшему за тысячи лет до вспышки, то есть что звезда-предшественник была в то время красным сверхгигантом, но затем превратилась в голубой сверхгигант.
Вспышка потребовала пересмотра некоторых положений теории звёздной эволюции, поскольку считалось, что почти исключительно красные сверхгиганты и звёзды Вольфа — Райе могут вспыхивать как сверхновые.
SN 1987A является сверхновой типа II, образующейся на конечном этапе из одиночных массивных звёзд, о чём свидетельствовали линии водорода уже в самых ранних спектрах этой сверхновой, так как именно водород и гелий являются основными элементами оболочки сверхновых II типа.
Нейтринная вспышка
В 2:52 по всемирному времени 23 февраля на советско-итальянском нейтринном телескопе под горой Монблан было зарегистрировано 5 событий, вызванных нейтрино; подобные эффекты фон способен создавать лишь раз в два года. А в 7:35 по всемирному времени 23 февраля (приблизительно за 3 часа до первого обнаружения сверхновой на фотопластинке) нейтринные обсерватории Kamiokande II, IMB и Баксан зарегистрировали вспышку нейтрино, длившуюся менее 13 секунд, причём по данным Kamiokande II было определено направление, с точностью около 20 градусов совпавшее с направлением на Большое Магелланово Облако. Хотя за это время были зарегистрированы всего 24 нейтрино и антинейтрино, это существенно превысило фон. Это был первый случай регистрации нейтрино от вспышки сверхновой. По современным представлениям, энергия нейтрино составляет около 99 % общей энергии, выделяемой при вспышке. Всего выделилось порядка 10^58 нейтрино с общей энергией порядка 10^46 джоулей (~100 Foe). Всплеск нейтрино, нёсший львиную долю гравитационной энергии, свидетельствовал о коллапсе ядра звезды-предшественника и образовании на его месте нейтронной звезды
Нейтрино и антинейтрино достигли Земли практически одновременно, что стало подтверждением общепринятой теории, по которой гравитационные силы действуют на материю и антиматерию одинаково.
Тепловой энергии разлетающегося вещества оболочки сверхновой недостаточно для объяснения длительности её вспышки, продолжавшейся несколько месяцев. На поздней стадии сверхновая светилась за счёт энергии радиоактивного распада никеля-56 с образованием кобальта-56 и последующего распада кобальта-56 с образованием железа-56. Уносящие большую часть энергии распада гамма-кванты, рассеиваясь оболочкой, породили также жесткое рентгеновское излучение сверхновой.
10 августа 1987 года обсерваторией «Рентген» на модуле Квант-1 было обнаружено жёсткое рентгеновское излучение SN 1987A, получены широкополосные (~1-1000 кэВ) спектры излучения этой сверхновой. Поток в диапазоне 20—300 кэВ от SN 1987A был также зарегистрирован спутником Ginga. Гамма-излучение от сверхновой регистрировалось в августе-ноябре 1987 года спутником SMM.

[Король Альтов]

 Пример. Оценка максимальной сверхсветовой скорости тахионов нейтрино - 4.
Наиболее четко и точно сверхсветовое движение нейтрино в открытом космосе удалось впервые зафиксировать при взрыве сверхновой SN1987A наблюдавшейся в 1987 году.
http://ru.wikipedia.org/wiki/SN_1987A  Нейтринная вспышка В 2:52 по всемирному времени 23 февраля на советско-итальянском нейтринном телескопе под горой Монблан было зарегистрировано 5 событий, вызванных нейтрино, которые фон способен вызывать лишь раз в два года[1]:192. А приблизительно за 3 часа перед видимой вспышкой, в 7:35 по всемирному времени 23 февраля, нейтринные обсерватории Kamiokande II, IMB и Баксан зарегистрировали вспышку нейтрино, длившуюся менее 13 секунд, причем по данным Kamiokande II определено направление, с точностью около 20 градусов совпавшее с направлением на Большое Магелланово Облако[1]:191. Хотя за это время были зарегистрированы всего 24 нейтрино и антинейтрино, это существенно превысило фон. Это был первый случай регистрации нейтрино от вспышки сверхновой.
Другими словами нейтрино от вспышки сверхновой опередили свет на 7,5 и 3 часа - dt. Нейтрино в этом случае имели энергию порядка 17 МэВ а расстояние до сверхновой t=168 тыс. световых лет в спутниковой галактике Большое Магелланово Облако. Отсюда получаем для скорости нейтрино формулу
Cn=Cc(1+dt/t)=Cc(1+D), D=dt/t=(3,5-7)/(168000*365,25*24)=(3,5-7)/(1372688000)=(2,5-6)10^(-9) (1).
итак нейтрино двигаются в межзвезном и межгалактическом пространстве практически со скоростью света в вакууме плюс бесконечно малая поправка dV=1(M/sek).

[Король Альтов]

 Пример. Оценка максимальной сверхсветовой скорости тахионов нейтрино - 5.

Оценка максимальной скорости нейтрино как тахионов - Vt.

   На основе вышеизложенной экспериментальной информации по сверхновой SN 1987A можно по полученным формулам оценить вероятную величину максимальной скорости тахионов нейтрино.
\[ M = Mt \frac{\sqrt{ \frac {{Vt}^2}{C^2} - 1}}{\sqrt{ \frac {V^2}{C^2} - 1 }} \]
Здесь М = 17 Мэв,  Mt = 0,06 - 0,26 эв, V = C + dV ~ C + 1m/sek, C - скорость света в вакууме.
\[ \frac{M^2}{{Mt}^2} \frac{2 dV}{C} + 1 \approx \frac{{Vt}^2}{C^2} ; => Vt  \approx C  \sqrt{ \frac {M^2}{{Mt}^2} \frac{2 dV}{C} } \]
Окончательно получаем оценку \[ Vt \approx C \sqrt{ {10}^{12} \frac{{17}^2 *2}{{0,12}^2 * 3} * {10}^{-8} } \approx {10}^4 C \]
Получаем, что скорость чистого тахиона нейтрино, то -есть тахиона с нулевой кинетической энергией, должна быть примерно на четыре порядка или в 10000 раз больше скорости света в вакууме.
0). Полученная оценка весьма грубая и приближенная, вследствие большой неопределенности исходных данных. Получено только качественное значение скорости тахиона Vt, которое может на самом деле может быть существенно другим. Поэтому в данном случае важно не конкретное числовое значение величины Vt, а ее существенное отличие от скорости света в вакууме.
1). Здесь сразу следует оговориться, что сверхсветовое излучение Вавилова - Черенкова возможно только при скоростях близких к скорости света в вакууме за счет избытка кинетической энергии у разогнанной частицы. В данном случае тахион нейтрино не имеет никакой кинетической энергии, поэтому ее излучение в виде тормозных гамма - квантов в принципе невозможно.
2). Наиболее интенсивно с веществом взаимодействуют именно высокоэнергетические нейтрино, скорость которых практически равна скорости света в вакууме. Низко же энергетические нейтрино почти не взаимодействуют с веществом, поэтому их траекторию и скорость движения практически невозможно определить ни при каких условиях. Фактически низкоэнергетические нейтрино это частицы призраки или супермикрочастицы, описанные выше, на которые не распространяются ограничения по скорости скоростью света в вакууме.
3). Поскольку нейтрино - тахионы, то определить их массу покоя в принципе невозможно, поскольку ее у них просто нет, а есть только чистая масса тахиона. Чистую же массу тахиона нейтрино определить практически невозможно, поскольку частица тахион с нулевой кинетической энергией практически неспособна взаимодействовать с веществом посредством столкновений. Другими словами чистый тахион нейтрино практически обнаружить невозможно, а следовательно и невозможно определить его чистую массу.
4). По всей видимости гипотетические частицы гравитоны - переносчики гравитационного взаимодествия еще меньше чем нейтрино, поэтому, во-первых, их практически невозможно обнаружить, а во вторых, вследствие этого скорость гравитационного взаимодействия должна быть на еще большие порядки больше скорости света в вакууме.

Таким образом получаем окончательно оценку для скорости гравитации    Vg = Vt ~ 10 ⁴Co

[Король Альтов]

    Если учесть, что  в природе существует по крайней мере вещество, энергия и физическое пространство, заполненное энергией гравитации, то из сказанного выше можно дать такое определение материи: Материя это совокупность вещества, энергии и физического пространства.
   Если рассуждать по аналогии, то антиматерией следует считать совокупность антивещества, антиэнергии и физического антипространства.
Однако здесь видна очевидна асимметрия или ошибочность подобного подхода, потому что при анигиляции вещества с антивеществом и физического пространства с антипространством образуется энергия, а не антиэнергия. Кроме того антиэнергия пока может быть представлена не как самостоятельная сущность, а как компенсация к дефициту или недостатку энергии. Видимо поэтому антиматерии в природе и не существует.
   Правда можно представить антиэнергию, как антигравитацию. Но в этом случае антиэнергия или антигравитация уничтожает все - и вещество, и энергию, и пространство. Однако антигравитация очевидно не может существовать в компактном или концентрированном виде, то-есть ни в форме антивещества, ни в форме антиэнергии, а только может быть в форме антипространства.
    Кстати вопрос с антипространством вовсе не абсурден, как может показаться на первый взгляд. Вне всякого сомнения физическое пространство материально, что упорно по недомыслию отрицают все упертые и тупые релятивисты. Другими словами физическое пространство можно считать таким образом особой формой материи или точнее даже вещества, чем кстати вполне и возможно обьясняется бврионная ассиметрия вселенной. Отсюда очевидно, что должно существовать и антипространство или особая форма антивещества, в которой кстати должно доминировать антивещество. Скорее всего во вселенной существуют области заполненные антивеществом, но в которых находится антипространство. Очевидно что такие области просто не могут контактировать с областями заполненными веществом и пространством - сообщение между ними возможно с помощью света и ничего более, поскольку все античастицы просто будут анигилировать с частицами, а пространство с антипространством. Можно сделать даже более определенное предположение - антипространство наверняка существует во вселенной!

[Король Альтов]

Кстати вот абсолютная температура это положительно определенная величина. А вот в "Термодинамике" Базарова говорится об отрицательных абсолютных температурах. Кстати вот на небе мы видим только положительное излучение, а отрицательного излучения не видим. Ну нет в оптике и компьютерной графике отрицательной яркости, хотя цветовые пространства это общепризнанные понятия, которые вообще то подразумевают не только наличие положительных величин, но и отрицательных. Кстати вы конечно знаете, что в квантовой механике официально существует понятие отрицательной энергии, как энергии связи электронов в атомах или молекулах. Кстати на этом понятии работают атомные и термоядерные бомбы - при синтезе или распаде образуются вещества с большими энергиями связи нуклонов в ядрах атомов, за счет чего и выделяется энергия взрыва. А как быть с материей внутри черной дыры, у которой деффект массы достигает порядка 50% и более? Другими словами материя внутри черной дыры обладает огромной отрицательной энергией, за счет чего фактически и стабильны черные дыры, потому что по другому просто быть не может. Взорвется ли черная дыра, если в нее влить огромное количество положительной энергии, чтобы полностью компенсировать отрицательную энергию? Вне всякого сомнения да, потому что все в этом мире стремится к состояниям с минимальной энергией, поскольку только они обладают устойчивостью. Исходя из написанного, можно сделать однозначный вывод - в природе существуют обьекты с отрицательной энергией, которые излучают отрицательную энергию, то-есть поглощают положительную. Ведь в природе нет пустоты и даже физическое пространство в силу своей материальности обладает энергией по крайней мере гравитационной, благодаря чему собственно и существуют черные дыры.
   Если антипространство в природе где то и существует, то оно должно анигилировать с пространством. В этом случае можно предположить два варианта. В1). При анигиляции пространство вообще исчезает, то - есть размеры вселенной уменьшаются за счет уменьшения размеров антивселенной. В этом случае наша вселенная должна быть конечной и у нее должны быть границы, а также может существовать антивселенная. В2). При анигиляции пространства и антипространства само пространство не исчезает, а просто перестает быть физическим пространством. В этом случае пространство становится абсолютно пустым, то-есть в нем не может находится ни материя, ни антиматерия и ни энергия. При этом в таком абсолютно пустом пространстве не могут происходить никакие взаимодействия и даже не может распространятся свет и другие материальные частицы. Правда в этом случае возникает вопрос чем оба варианта отличаются  друг от друга и не являются они одним и тем же. Вполне возможно, что отличие может состоять в наличии или отсутствии у вселенной границ.
PS1. Ненаблюдаемость нами антипространства обьясняется просто тем, что в нашей вселенной мы не наблюдаем антиматерии. К тому же возможность наблюдения антипространства может просто не существовать. Аналогично кажущаяся ассиметрия материи и антиматерии может просто означать, что мир антиматерии может быть недоступен нам по каким то причинам неизвестным современной науке.
PS2. Анигиляция пространства с антипространством может просто означать изменение расстояний между различными обьектами вселенной, что эквивалентно их перемещению.

[Король Альтов]

Невидимая или темная энергия-основа гравитационных, электромагнитных и сильных взаимодействий.

   1). Если бы не было сил притяжения гравитационных и ядерных, тогда материи просто не существовало бы. Другими словами суть существования материи состоит в существовании гравитационно-ядерных сил притяжения. Причем ясно, что гравитационная компонента дальнодействующая, а ядерная близкодействующая, то-есть на сверхмалых и контактных расстояниях гравитационное притяжение трансформируется в ядерные силы и следовательно его характер становится принципиально другим.
   2). Отталкивающие и притягивающие электрические силы порождают возможность существования в природе разноименных электрических зарядов и их токов.
   Физическое пространство не является просто геометрическим, поскольку оно обладает рядом физических свойств, а также является средой распространения различных физических полей и взаимодействий, что не вписывается ни в какие геометрические и математические постулаты аксиомы и следовательно не формализуется чисто математически. Это означает что физическое пространство, во-первых, материально, а во-вторых, оно имеет целое множество негеометрических, а материально-энергетических размерностей, образующих бесконечномерное Гильбертово пространство. Материальность пространства или наличие у него особых материально-энергетических размерностей означает, что материя и энергия есть неотьемлемые атрибуты физического пространства. Другими словами физическое пространство не существует без материи и энергии. Существует целое множество различных форм материи и энергии, множество которых и образует всю видимую вселенную. Однако есть и совершенно пустые с видимой точки зрения области пространства и вселенной. Однако пустоты в природе нигде не существует, и поэтому гравитационные поля, электромагнитные и другие образуют невидимую или темную энергию, которая и состоавляет большую часть нашей вселенной. Темная или невидимая энергия заполняет абсолютно всю бесконечную и вечную вселенную, поскольку вечность и бесконечность ее есть самая общая и полная форма закона сохранения материи и энергии. При этом неоднородности в пространственном распределении темной энергии и проявляются в форме наличия всевозможных физических полей - гравитационного, электромагнитного, ядерного, слабого и т.д.
  По сути формулировки различных физических законов силовых взаимодействий и определяют закономерности, которым подчиняются неоднородности и локальные флуктуации пространственного распределения темной энергии.

[Король Альтов]

Концепция закона Архимеда как основа гравитации.
На тело, погружённое в сплошную среду, действует выталкивающая сила, равная инертному весу среды в объёме тела.
Темная энергия заполняет абсолютно все пространство нашей вселенной. Темная или невидимая энергия, в отличие от видимой или обычной, имеет как правило меньшую обьемную плотность, то-есть фоновую, и поэтому она ненаблюдаема или невидима, а следовательно темная. Кванты или частицы темной энергии имеют бесконечно малые энергию или массу, а также размеры, откуда по соотношению неопределенностей
h/2 <= dx dp = dx m dv => dv =>h/(m dx) = infinite. Другими словами для частиц темной энергии нет никаких ограничений на скорость поскольку нематериальные обьекты имеющие нулевые массу энергию и размеры могут перемещаться с бесконечной скоростью. Это легко понять, учитывая что перемещение некотрого количества пустоты из одного места вселенной в другое ничего не меняет, а следовательно не нарушает никаких физических законов и ограничений. В отличие от темной или невидимой энергии видимая материя и энергия всегда имеет конечные значения всех своих параметров, а следовательно имеет меньшие и даже строго ограниченные возможные скорости перемещения.
Отсюда очевидно, что видимая материя и энергия по существу менее подвижны, чем темная, а следовательно они имеют меньшую отталкивающую силу. Следовательно, если в некоторой области находится некоторое количество видимой материи и энергии, то они, испутывая со стороны темной энергии большую силу отталкивания, получают тенденцию группироваться друг около друга или притягиваться. Другими словами темная энергия действует на видимую материю и энергию как некая выталкивающая среда подобная выталкивающей жидкости в законе Архимеда. По сути данный механизм способствует локализации видимых материи и энергии в некие ограниченные финитные области и образованию вследствие этого массивных тел, вплоть до черных дыр и даже сверхмассивных черных дыр, геометрические размеры которых по всей видимости также должны иметь определенные ограничения.

[Король Альтов]

[Король Альтов]

http://www.km.ru/nedvizhimost/davydenko_lidiruet_v_tennisnom_s

Вода в космосе кипит пузырем

Кипение в условиях низкой гравитации - забавнейшее зрелище. Но оно имеет значение не только как развлечение, а может преподнести ученым кое-какие открытия в области физики. Еще несколько лет назад никто не знал, что представляет собой процесс кипения в космосе. Конечно, физики ломали голову, анализируя сложный характер кипения здесь, на Земле. Про космос же только предполагали, что...
Кипение в условиях низкой гравитации - забавнейшее зрелище. Но оно имеет значение не только как развлечение, а может преподнести ученым кое-какие открытия в области физики. Еще несколько лет назад никто не знал, что представляет собой процесс кипения в космосе. Конечно, физики ломали голову, анализируя сложный характер кипения здесь, на Земле. Про космос же только предполагали, что зрелище будет еще более захватывающее. А ведь это важный вопрос, потому что кипение происходит не только в чайнике, но и в электрогенераторах и в системах охлаждения космического корабля. Поэтому инженерам необходимо знать, как происходит этот процесс.
В начале 90-х годов группа ученых из университета Мичигана и НАСА решила заняться изучением этого вопроса. Используя в качестве жидкости фреон, они провели серию экспериментов во время полетов космического челнока в 1992-1996 годах. Естественно, они обнаружили интересные различия между кипением на Земле и в космосе: к примеру, в невесомости при кипении в жидкости возникает не множество пузырьков, а один большой пузырь, поглощающий более мелкие.
Несмотря на всю зрелищность экспериментов, учеными двигало не просто любопытство. Поняв, как кипит жидкость в космосе, можно создать более совершенную систему охлаждения для космического корабля. Эти знания можно применить и для разработки электрогенераторов, использующих солнечный свет для подогрева воды до состояния пара, которая затем бы вращала турбину, вырабатывая электричество. Это исследование может найти применение и на Земле - полученные данные можно использовать для лучшего изучения феномена кипения, что позволит усовершенствовать и земные электростанции.
Вообще-то на орбите кипение представляет собой более простой процесс, чем на Земле. Невесомость аннулирует две переменных, воздействующих на кипение - конвекцию и плавучесть. Именно поэтому кипяток ведет себя в космосе по-другому. Нагретая жидкость не поднимается, а остается рядом с нагревающей поверхностью и нагревается дальше. Те области жидкости, которые находятся на некотором расстоянии от источника тепла, остаются относительно холодными. Поскольку нагревается меньший объем воды, процесс происходит быстрее. По мере формирования пузырьков пара, они не поднимаются на поверхность, а объединяются в гигантский пузырь, который колеблется в жидкости.
Большая часть этих данных могла быть предсказана, исходя из существующих теоретических разработок, однако выяснение подробностей могло произойти только в результате эксперимента. Доктор Херман Мерте, разработчик эксперимента, отмечает, что до этого многие фундаментальные вопросы кипения не были поняты. Ранее эта же группа ученых провела серию экспериментов в так называемой "башне падения", позволявшей на несколько секунд имитировать состояние невесомости. Результаты тех экспериментов легли в основу новых, проведенных в космосе. Тогда же учеными было разработано специальное оборудование для кипячения - кварцевая гладко отшлифованная камера, на дно которой нанесен тончайший (400 ангстрем) слой золота. Этот слой пропускал свет, позволяя экспериментаторам наблюдать за происходящим, но не терял способность проводить электричество, являясь, таким образом, источником тепла для жидкости.
С помощью этого прибора ученые сделали несколько интересных открытий: в зависимости от температуры пузырь пара или оказывается в центре жидкости, или остается "прикрепленным" к источнику нагревания. Когда пузырь остается у источника тепла, он эффективно изолирует его от окружающей жидкости, вызывая дальнейшее повышение температуры. Сегодня исследователи продолжают расширять знания, основываясь на данных этих экспериментов. Лучше познав физику кипящей жидкости, инженеры смогут улучшить системы охлаждения и электроснабжения, которые очень пригодятся людям в будущем - как в космосе, так и на Земле.

[Король Альтов]

Что случится с водой в космосе?

Казалось бы не сложный вопрос: что произойдет с жидкой водой комнатной температуры при атмосферном давлении, если ее вылить в открытый космос?
Космос — очень, очень холодное место. На сильном холоде, как подсказывает нам жизненный опыт, вода превращается в лед — кристаллизуется.Но космос — это еще и самый близкий к идеальному вакуум, до которого можно дотянуться. Одна атмосфера эквивалентна давлению 6 x 1022 атомов водорода на квадратный метр. В лучших вакуумных камерах на Земле ученые создают давление в миллиарды раз меньшее, но в межзвездном пространстве оно опускается в миллионы и миллиарды раз ниже земных технических рекордов.А при пониженном давлении вода переходит в газообразное состояние — кипит.
Так что же произойдет, если жидкоая вода окажется одновременно при очень низком давлении и очень низкой температуре — замерзнет или мгновенно вскипит, превратившись в газ?
Ответ — в теплоемкости воды.
Космос холоден, но даже в межгалактическом пространстве вода очень неплохо сохраняет то тепло, которое ей когда-то сообщили. Резко охладить ее до температуры, близкой к абсолютному нолю, невозможно — слишком велика разница между комнатной (293 К) и средней по космосу. К тому же в момент, когда вода окажется в безвоздушном холодном мраке, силы поверхностного натяжения сформируют водяные сферы, и площадь охлаждения станет минимальной.

Таким образом процесс охлаждения будет идти невероятно медленно — по крайней мере до тех пор, пока каждая молекула не окажется сама по себе, вдалеке от других уголков H2O.
А что помешает молекулам воды кинуться врассыпную? Ведь давление станет пренебрежимо мало, и переход в газообразное состояние может произойти совершенно мгновенно! Когда же молекулы или группы молекул воды окажутся относительно далеко друг от друга в облаке газа, они мгновенно растеряют кинетическую энергию, и их температура резко упадет. В каком агрегатном состоянии вода окажется тогда? Чтобы ответить, взглянем на фазовую диаграмму воды. Из нее видно, что если температура падает до -50°C, то никакое низкое давление уже неспособно сделать ее жидкой или газообразной.
Итак, последовательность событий такова: попадая в открытый космос, вода сначала мгновенно становится газообразной, а затем замерзает в виде крошечных льдинок, заполняющих межзвездную пустоту.
Можно ли увидеть это в реальной жизни? Оказалось что да. По словам астронавтов МКС они много раз наблюдали этот эффект, когда выпускали в открытый космос… мочу из космического корабля!
Когда астронавты, сходив «по маленькому», освобождают космическую станцию от лишнего балласта и отправляют свою мочу в открытый космос, по их словам, она очень бурно кипит. А затем пар почти мгновенно переходит в фазу твердого состояния, и в конечном итоге в космосе получаются такие небольшие облака очень мелких кристаллов замороженной мочи…
Кипение в условиях низкой гравитации - забавнейшее зрелище. Но оно имеет значение не только как развлечение, а может преподнести ученым кое-какие открытия в области физики. Еще несколько десятков лет назад никто не знал, что представляет собой процесс кипения в космосе. Конечно, физики ломали голову, анализируя сложный характер кипения здесь, на Земле. Про космос же только предполагали, что зрелище будет еще более захватывающее. А ведь это важный вопрос, потому что кипение происходит не только в чайнике, но и в электрогенераторах и в системах охлаждения космического корабля. Поэтому инженерам необходимо знать, как происходит этот процесс.

Вообще-то на орбите кипение представляет собой более простой процесс, чем на Земле. Невесомость аннулирует две переменных, воздействующих на кипение - конвекцию и плавучесть. Именно поэтому кипяток ведет себя в космосе по-другому. Нагретая жидкость не поднимается, а остается рядом с нагревающей поверхностью и нагревается дальше. Те области жидкости, которые находятся на некотором расстоянии от источника тепла, остаются относительно холодными. Поскольку нагревается меньший объем воды, процесс происходит быстрее. По мере формирования пузырьков пара, они не поднимаются на поверхность, а объединяются в гигантский пузырь, который колеблется в жидкости.