Наука: необъяснимо, но факт

Выяснена природа «сухих» молний в пустыне

phisics299792458 — Mon, 12 Apr 2010 12:48:36 GMT

Ученым стало известно, каким образом нейтральные частицы песка или пыли при соударениях могут набирать большой электрический заряд, который является причиной неожиданных грозовых разрядов даже в самых сухих пустынях на Земле, сообщается в статье исследователей, опубликованной в онлайн выпуске Nature Physics.

Открытие механизма этого явления может быть использовано в некоторых типах промышленных производств.

Появление заряда у больших скоплений диэлектрических частиц - явление, не только приводящее к трудно объяснимым грозовым разрядам в пустынях, но и способное вызвать неожиданные взрывы на промышленных предприятиях по переработке сахара или угля, где большое количество мелких частиц часто оказывается взвешено в воздухе в виде мельчайшей пыли.

Несмотря на то, что чаще всего при объяснении подобного эффекта физики упоминают статическое электричество, Трой Шинброт, автор нового исследования из Университета Ратжерса в США, предложил альтернативную теорию. Ученый обратил внимание на тот, факт, что в сухих условиях пустыни диэлектрические частицы песка не проводят электричество, а потому обмен зарядом между ними происходить не должен.

В своей теории генерации большого электрического заряда скоплениями таких частиц ученый использовал представление частиц в виде шаров. Будучи помещенными во внешнее электрическое поле, эти шары должны поляризоваться: одно их полушарие приобретает положительный заряд, а второе - отрицательный.

В результате попарного взаимодействия шаров, контакта полушарий с разными зарядами, два их соприкасающихся полушария должны взаимно нейтрализовать свои заряды, тогда как не соприкоснувшиеся должны свой заряд сохранить. После разъединения частиц они вновь поляризуются, однако то полушарие каждой из них, которое не вступило во взаимодействие с другой частицей, приобретает дополнительный электрический заряд.

Таким образом шары-частицы в теории могут набрать очень большой электрический заряд, несмотря на то, что изначально они были электрически нейтральны.

Вопреки тому, что эта идея у самого разработчика теории вызвала большие сомнения, компьютерное моделирование показало, что она, на самом деле, жизнеспособна. Более того, с помощью этой модели ученый даже смог рассчитать оптимальную плотность частиц, при которой этот эффект наиболее выражен.

После этого Шинброт провел экспериментальную проверку своей гипотезы, поместив в банку окрашенные стеклянные шарики и создав внутри нее электрическое напряжение в 30 тысяч вольт. После этого через банку пропускался поток воздуха, перемешивающий частицы. Если значение их плотности было отличным от того, что предсказала модель, то лишь некоторые из них оказывались способны набрать нужный электрический заряд, который бы приводил к их левитации в электрическом поле. В том же случае, если стеклянные шарики обладали нужной плотностью, левитировать в ходе эксперимента начинали многие из них, что говорит о наборе ими большого электрического заряда.

«Это может быть похоже на какое-нибудь эзотерическое исследование, но мне кажется, модель Шинброта, в итоге, может сослужить людям службу», - прокомментировал исследование Дэниел Лакс, эксперт из Университета Кейс Вестерн Резерв, США, слова которого приводит Nature News.

По его словам, набор заряда нейтральными частицами, используемыми в ряде промышленных производств, например, полимера полиэтилена, приводит к налипанию их на стенки реакторов, очистить которые можно, только остановив производство. С использованием новой модели технологический процесс можно улучшить для того, чтобы промышленный цикл останавливать не пришлось.

Теперь ученым предстоит понять, что является источником электрического поля в природных и промышленных процессах, с помощью которого происходит поляризация и набор заряда частицами.

Создана первая геологическая карта Венеры

phisics299792458 — Mon, 12 Apr 2010 12:45:53 GMT

Первая в истории полная геологическая карта планеты Венера, которая поможет ответить на многие вопросы не только об эволюции и истории планеты и Солнечной системы в целом, но и о возможном будущем Земли, разработал старший научный сотрудник Института геохимии имени Вернадского (ГЕОХИ) Михаил Иванов, сообщает РИА «Новости».

«Карта готова. Она показывает, что на Венере можно последить главные тренды в геологической истории. Теперь с помощью карты можно обратиться к основным проблемам геологии Венеры», - сказал Иванов.

По его словам, сейчас в США идет программа по картографированию участков поверхности Венеры, в которой участвует и он сам, однако глобальная геологическая карта была составлена впервые. Ученый надеется, что ему удастся получить грант российского фонда РФФИ на издание атласа.

«Долгое время считалось, что на Венере может существовать жизнь, например, такая, как в юрский период на Земле», - отмечает Иванов. Фантасты «заселяли» планету высокоразвитыми цивилизациями и предрекали ее будущую колонизацию. Однако начало эры межпланетных экспедиций, полеты советских «Венер» и американских зондов положили конец романтическим надеждам.

«Как оказалось, на Венере суровый парниковый эффект, который поднимает температуру на поверхности почти до 500 градусов Цельсия. Ясно, что ни о какой жизни речь идти не может, хотя бы потому, что при такой температуре вода в жидкой фазе не существует, а жизнь (такая, какую мы знаем) это, по сути, вода», - говорит ученый.

Кроме того, отмечает он, приповерхностная область планеты - огромный термостат, в котором температура на экваторе планеты не отличается от температуры на полюсах.

Облака, сделавшие недоступной для наблюдения поверхность Венеры, сильно затруднили работу геологов, изучавших эволюцию планет Солнечной системы. Для того, чтобы получить данные о происходящем на дне атмосферы, пришлось использовать радиолокацию с борта межпланетных зондов.

Иванов напомнил, что первые данные о венерианской поверхности получил американский орбитальный аппарат «Пионер-Венера». Эта съемка имела очень низкое разрешение (около 20 километров на пиксель) и не позволяла проводить детальные геологические исследования поверхности.

Позднее радарную съемку поверхности Венеры проводили советские аппараты «Венера-15» и «Венера-16» в 1983-1984 годах, а затем в 1990-1994 годах - американский зонд «Магеллан».

Зонд «Магеллан» установил, что поверхность планеты сравнительно молодая, гораздо моложе поверхности малых планет земной группы - Меркурия, Луны и Марса. Кроме того, на Венере не было обнаружено следов тектоники плит, которая движет континенты Земли и является главным механизмом потери тепла.

«Следовательно, Венера должна иметь какой-то иной механизм, а это - один из основных вопросов изучения планет: как планета теряет внутреннее тепло?», - говорит собеседник агентства.

Еще «Венеры» установили, а «Магеллан» подтвердил, что скорость эрозии на Венере крайне низка, а главным процессом формирования коры является вулканизм, что значительно упрощает геологическую летопись Венеры и позволяет сравнивать друг с другом отдаленные регионы, добавил ученый.

После получения материалов «Магеллана», Геологическая служба США (USGS) начала программу геологического картирования Венеры. Вся ее поверхность была разбита на 62 равные по площади части, каждую из которых картирует какая-нибудь группа геологов.

«Я принимаю участие в этой программе и ответственен за создание восьми геологических карт, шесть из которых уже опубликованы», - сказал Иванов.

Он считает, что практика, при которой разные геологи работают с изолированными территориями, неизбежно приводит к появлению «граничных разломов» на стыках участков из-за того, что разные ученые смотрят на поверхность по-разному.