Что значит теория относительности эйнштейна кратко для чайников
Теория относительности Эйнштейна: коротко и просто о сложном
Альберт Эйнштейн — великий физик-теоретик, имя которого на слуху у каждого из нас еще со школьной скамьи. Обладатель Нобелевской премии, автор почти 500 книг, посвященных физике, философии и истории. Именно он перевернул научное представление о природе пространства и времени, движении и законах механики теорией относительности, которую открыл в 1905 году.
Согласно его теории, мир состоит из четырех измерений:
Еще одно измерение – время. Эти четыре величины формируют пространственно–временную физическую модель.
Самое интересное в том, что восприятие времени и пространства напрямую зависит от скорости нашего движения.
Взаимосвязь трех составляющих объясняет специальная теория относительности: чем больше скорость движения объекта, тем больше искажение пространства и времени.
На основе данного учения позже Альберт Эйнштейн создал общую теорию относительности, но она понятна немногим, потому в школе мы изучали специальную теорию относительности. Именно о ней мы поговорим подробнее в статье.
Основные принципы учения
Как определить движется объект или стоит на месте? Просто оцените его состояние относительно других тел. Важно понимать, что наличие или отсутствие движения, а также скорость перемещения зависят от двух факторов: кто наблюдает за предметом и откуда наблюдает. Проще говоря, движение – это относительный параметр.
Давайте рассмотрим на простом примере. Представьте, что вы едете в метро после непростого рабочего дня и, сидя на одном из пассажирских мест, увлеченно изучаете нашу онлайн-программу «Психическая саморегуляция» через свой телефон (кстати, отличный выбор, если ваша цель — справиться со стрессом, трудными отношениями в коллективе и другими «тормозящими» эмоциями). Для вас все объекты в вагоне, такие как кресла, пассажиры (речь о тех, кто стоит или сидит) и, конечно, ваш телефон находятся в неподвижном состоянии, т.е. их скорость передвижения равно нулю.
Ваш друг решил встретить вас на платформе одной из станций и уже ожидает на месте. Для него поезд и все объекты, находящиеся в нем, движутся с одинаковой скоростью, например, 50 км/ч. А если кто-то из пассажиров вагона решит перейти на ходу поезда по направлению движения состава в другой вагон, то его скорость будет еще выше, т.к. она суммируется со скоростью поезда.
Но есть одно исключение из правила — свет фар поезда. Скорость света остается неизменна и будет равна скорости движения самого поезда.
Отсюда следуют два главных принципа специальной теории относительности:
На первый взгляд, скорость света кажется молниеносной, но это не так. Рассмотрим на примере распространения света в космосе. Между Солнцем и Землей 150 миллионов километров, солнечный свет доходит до земного шара за 8 минут. Соответственно, если Солнце вдруг перестанет светить, ночь нас накроет не сразу, а через 8 минут.
Два главных принципа теории рождают другие важные факты о пространственно-временной среде. Расскажем о них в следующих разделах.
Следствия учения
Важно понять, как выше изложенные принципы относятся к пространству и времени. Благодаря им Альберт Эйнштейн пришел к трем выводам:
Чтобы понимать, о чем речь, давайте рассмотрим подробнее каждое из заключений.
Время замедляется
Время — это не абсолютная величина, она зависит от системы отсчета, в которой находится на данный момент.
Интересный опыт был проведен с применением двух атомных часов: одно устройство было отправлено самолетом вокруг планеты, а другое осталось на Земле. После посадки самолета сравнили показатели часов: те, что облетели земной шар, отставали от других часов на тысячные секунды.
Отсюда можно сделать вывод, время идет медленнее относительно объектов, находящихся в движении. При этом оно становится еще медленнее, если скорость объекта приближается к скорости света. Если космический корабль достигнет скорости света, то астронавт попадет в будущее. В этом случае время также будет относительно: недели в космосе будут равны годам на Земле. На этой теории построены сюжеты многих фантастических фильмов о космосе и его исследователях.
Пространство уменьшается
Давайте представим, что наш космический путешественник отправляется в полет на своем корабле. Скорость летательного аппарата приближается к скорости света и если наблюдать за его полетом со стороны, то можно заметить, что по направлению движения он становится короче, а перпендикулярно пути сохраняет исходные размеры, т.е. его ширина не меняется. При этом с самим астронавтом все в порядке: он на прежнем месте и прежних параметров.
Данный пример наглядно показывает, что для наблюдателя движущийся объект с увеличением своей скорости становится короче по направлению движения, а перпендикулярно ему его размеры остаются неизменными.
Масса увеличивается
E = mc² — знакомая формула из школьной программы? Своим уравнением Альберт Эйнштейн наглядно показал, что масса пропорциональна энергии тела, т.е., если увеличить скорость движения объекта, увеличивается и его масса. Отсюда следует вывод, что одна часть энергии затрачивается на изменение массы, а другая – на увеличение скорости. Это объясняет тот факт, что на деле путешествие во времени, о котором говорилось в предыдущем разделе, невозможно. Судите сами: чем больше скорость корабля, тем труднее его подтолкнуть. В итоге, приближаясь к скорости света, он достигает таких показателей, что никакая энергия вселенной не сможет его передвинуть.
Подведем итог
Почему теория относительности носит такое название?
Если скорость объекта приближается к скорости света, то его время замедляется, а пространство сжимается. Но эти показатели относительны наблюдателя, т.е. так он видит картину со своей стороны. Но для астронавта, который летит в космическом корабле, меняется только масса тела, остальные показатели остаются неизменными. При этом обе точки зрения верны, отсюда и название теории.
Надеемся, что наша статья помогла вам в общих чертах понять основные положения теории относительности. Кстати, интересный факт: Альберт Эйнштейн посвятил изучению и описанию своей теории 10 лет. Для более точного понимания учения советуем прочитать книгу «Теория относительности» Шеддад Каид-Сала Феррона. Поверьте, она будет интересна каждому школьнику и взрослому благодаря простому и веселому изложению мысли, ярким картинкам и графикам.
Теория относительности для чайников
В 1905 году Альберт Эйнштейн опубликовал специальную теорию относительности (СТО), которая объясняла, как интерпретировать движения между различными инерциальными системами отсчета – попросту говоря, объектами, которые движутся с постоянной скоростью по отношению друг к другу.
Эйнштейн объяснил, что когда два объекта двигаются с постоянной скоростью, следует рассматривать их движение друг относительно друга, вместо того чтобы принять один из них в качестве абсолютной системы отсчета.
Так что, если два космонавта, вы и, допустим, Герман, летите на двух космических кораблях и хотите сравнить ваши наблюдения, единственное, что вам нужно знать – это ваша скорость относительно друг друга.
Специальная теория относительности рассматривает лишь один специальный случай (отсюда и название), когда движение прямолинейно и равномерно.
Если материальное тело ускоряется или сворачивает в сторону, законы СТО уже не действуют. Тогда в силу вступает общая теория относительности (ОТО), которая объясняет движения материальных тел в общем случае.
Теория Эйнштейна базируется на двух основных принципах:
1. Принцип относительности: физические законы сохраняются даже для тел, являющихся инерциальными системами отсчета, т. е. двигающимися на постоянной скорости относительно друг друга.
2. Принцип скорости света: скорость света остается неизменной для всех наблюдателей, независимо от их скорости по отношению к источнику света. (Физики обозначают скорость света буквой с).
Одна из причин успеха Альберта Эйнштейна состоит в том, что он ставил экспериментальные данные выше теоретических. Когда в ряде экспериментов обнаружились результаты, противоречащие общепринятой теории, многие физики решили, что эти эксперименты ошибочны.
В конце 19 века физики находились в поиске таинственного эфира – среды, в которой по общепринятым предположениям должны были распространяться световые волны, подобно акустическим, для распространения которых необходим воздух, или же другая среда – твердая, жидкая или газообразная.
Вера в существование эфира привела к убеждению, что скорость света должна меняться в зависимости от скорости наблюдателя по отношению к эфиру.
Альберт Эйнштейн отказался от понятия эфира и предположил, что все физические законы, включая скорость света, остаются неизменными независимо от скорости наблюдателя – как это и показывали эксперименты.
Однородность пространства и времени
В СТО Эйнштейна постулируется фундаментальная связь между пространством и временем. Материальная Вселенная, как известно, имеет три пространственных измерения: вверх-вниз, направо-налево и вперед-назад. К нему добавляется еще одно измерение – временное. Вместе эти четыре измерения составляют пространственно-временной континуум.
Если вы двигаетесь с большой скоростью, ваши наблюдения относительно пространства и времени будут отличаться от наблюдений других людей, движущихся с меньшей скоростью.
На картинке представлен мысленный эксперимент, который поможет понять эту идею.
Представьте себе, что вы находитесь на космическом корабле, в руках у вас лазер, с помощью которого вы посылаете лучи света в потолок, на котором закреплено зеркало. Свет, отражаясь, падает на детектор, который их регистрирует.
Сверху – вы послали луч света в потолок, он отразился и вертикально упал на детектор.
Снизу – для Германа ваш луч света двигается по диагонали к потолку, а затем – по диагонали к детектору
Допустим, ваш корабль двигается с постоянной скоростью, равной половине скорости света (0.5c). Согласно СТО Эйнштейна, для вас это не имеет значения, вы даже не замечаете своего движения.
Однако Герман, наблюдающий за вами с покоящегося звездолета, увидит совершенно другую картину. С его точки зрения, луч света пройдет по диагонали к зеркалу на потолке, отразится от него и по диагонали упадет на детектор.
Другими словами, траектория луча света для вас и для Германа будет выглядеть по-разному и длина его будет различной. А стало быть и длительность времени, которое требуется лазерному лучу для прохождения расстояния к зеркалу и к детектору, будет вам казаться различным.
Это явление называется замедлением времени: время на звездолете, движущимся с большой скоростью, с точки зрения наблюдателя на Земле течет значительно медленнее.
Этот пример, равно как и множество других, наглядно демонстрирует неразрывную связь между пространством и временем. Эта связь явно проявляется для наблюдателя, только когда речь идет о больших скоростях, близких к скорости света.
Эксперименты, проведенные со времени публикации Эйнштейном своей великой теории, подтвердили, что пространство и время действительно воспринимаются по-разному в зависимости от скорости движения объектов.
Объединение массы и энергии
В своей знаменитой статье, опубликованной в 1905 году, Эйнштейн объединил массу и энергию в простой формуле, которая с тех пор известна каждому школьнику: E=mc^2.
Согласно теории великого физика, когда скорость материального тела увеличивается, приближаясь к скорости света, увеличивается и его масса. Т.е. чем быстрее движется объект, тем тяжелее он становится. В случае достижения скорости света, масса тела, равно как и его энергия, становятся бесконечными.
Чем тяжелее тело, тем сложнее увеличить его скорость; для ускорения тела с бесконечной массой требуется бесконечное количество энергии, поэтому для материальных объектов достичь скорости света невозможно.
До Эйнштейна концепции массы и энергии в физике рассматривались по отдельности. Гениальный ученый доказал, что закон сохранения массы, как и закон сохранения энергии, являются частями более общего закона массы-энергии.
Благодаря фундаментальной связи между этими двумя понятиями, материю можно превратить в энергию, и наоборот – энергию в материю.
Теория относительности Эйнштейна: кратко и понятно
Теория относительности была представлена Альбертом Эйнштейном в начале 20-го века. В чем же состоит её суть? Рассмотрим основные моменты и понятным языком охарактеризуем ТОЭ.
Теория относительности практически ликвидировала несостыковки и противоречия физики 20-го века, заставила в корне поменять представление о структуре пространства-времени и экспериментально подтвердилась в многочисленных опытах и исследованиях.
Таким образом, ТОЭ легла в основу всех современных фундаментальных физических теорий. По сути – это мама современной физики!
Для начала стоит отметить, что существует 2 теории относительности:
Специальная теория относительности (СТО) – рассматривает физические процессы в равномерно движущихся объектов.
Общая теория относительности (ОТО) – описывает ускоряющиеся объекты и объясняет происхождение такого явления как гравитация и существование частиц гравитонов.
Понятное дело, что СТО появилась раньше и по сути является частью ОТО. О ней и поговорим в первую очередь.
СТО простыми словами
Нужно запомнить: относительно любого тела скорость света будет неизменной величиной, как бы быстро оно не двигалось.
Из этого следуют потрясающие воображение выводы вроде замедления времени, продольном сокращении и зависимости массы тела от скорости. Подробнее об интереснейших следствиях Специальной теории относительности читайте в статье по ссылке ниже.
Суть общей теории относительности (ОТО)
Чтобы лучше её понять, нам нужно вновь объединить два факта:
Мы живем в четырехмерном пространстве
Пространство и время – это проявления одной и той же сущности под названием «пространственно-временной континуум». Это и есть 4-мерное пространство-время с осями координат x, y, z и t.
Мы, люди, не в состоянии воспринимать 4 измерения одинаково. По сути, мы видим только проекции настоящего четырехмерного объекта на пространство и время.
Что интересно, теория относительности не утверждает, что тела изменяются при движении. 4-мерные объекты всегда остаются неизменными, но при относительном движении их проекции могут меняться. И мы это воспринимаем как замедление времени, сокращение размеров и т. д.
Все тела падают с постоянной скоростью, а не разгоняются
Давайте проведём страшный мысленный эксперимент. Представьте, что вы едете в закрытой кабине лифта и находитесь в состоянии невесомости.
Такая ситуация могла возникнуть только по двум причинам: либо вы находитесь в космосе, либо свободно падаете вместе с кабиной под действием земной гравитации.
Не выглядывая из кабинки, абсолютно невозможно отличить два этих случая. Просто в одном случае вы летите равномерно, а в другом с ускорением. Вам придется угадывать!
Возможно, сам Альберт Эйнштейн размышлял над воображаемым лифтом, и у него появилась одна потрясающая мысль: если эти два случая невозможно отличить, значит падение за счет гравитации тоже является равномерным движением. Просто равномерным движение является в четырехмерном пространстве-времени, но при наличии массивных тел (например, планет Солнечной системы) оно искривляется и равномерное движение проецируется в обычное нам трёхмерное пространство в виде ускоренного движения
Давайте рассмотрим еще один более простой, хоть и не совсем корректный пример искривления двухмерного пространства.
Можно представлять, что любое массивное тело под собой создает некоторую образную воронку. Тогда другие тела, пролетающие мимо, не смогут продолжить свое движение по прямой и изменят свою траекторию согласно изгибам искривленного пространства.
Кстати, если у тела не так много энергии, то его движение вообще может оказаться замкнутым.
Стоит отметить, что с точки зрения движущихся тел они продолжают перемещаться по прямой, ведь не чувствуют ничего такого, что заставляет их повернуть. Просто они попали в искривленное пространство и сами того не осознавая имеют непрямолинейную траекторию.
Нужно обратить внимание, что искривляется 4 измерения, в том числе и время, поэтому к этой аналогии стоит относиться осторожно.
Таким образом, в общей теории относительности гравитация – это вообще не сила, а лишь следствие искривление пространства-времени. На данный момент эта теория является рабочей версией происхождения гравитации и прекрасно согласуется с экспериментами.
Удивительные следствия ОТО
Световые лучи могут искривляться, пролетая вблизи массивных тел. Действительно, в космосе найдены далёкие объекты, которые «прячутся» за другими, но световые лучи их огибают, благодаря чему свет доходит до нас.
Согласно ОТО чем сильнее гравитация, тем медленнее протекает время. Этот факт обязательно учитывается при работе GPS и ГЛОНАСС, ведь на их спутниках установлены точнейшие атомные часы, которые тикают чуть-чуть быстрее, чем на Земле. Если этот факт не учитывать, то уже через сутки погрешность координат составит 10 км.
Именно благодаря Альберту Эйнштейну вы можете понять, где по близости располагается библиотека или магазин.
И, наконец, ОТО предсказывает существование черных дыр, вокруг которых гравитация настолько сильна, что время вблизи просто напросто останавливается. Поэтому свет, угодивший в черную дыру, не может её покинуть (отразиться).
В центре черной дыры из-за колоссального гравитационного сжатия образуется объект с бесконечно большой плотностью, а такого, вроде как, быть не может.
Таким образом, ОТО может приводить к весьма противоречивым выводам в отличие от Специальной теории относительности, поэтому основная масса физиков не приняла её полностью и продолжила искать альтернативу.
Но многое ей и удаётся предсказывать удачно, примеру недавнее сенсационное открытие гравитационных волн подтвердило теорию относительности и заставило вновь вспомнить великого учёного с высунутым языком. Любите науку, читайте ВикиНауку.
«Все тела падают с постоянной скоростью, а не разгоняются»
Щито?! Ускорение свободного падения Вам ни о чем не говорит?
ИМХО, самое простое объяснение сути теории относительности:
«Длина минуты зависит от того, с какой стороны двери туалета Вы находитесь.»
Аналоговые компьютеры возвращаются?
Аналоговые компьютеры долгое время являлись самыми мощными, пока не появились цифровые вычислительные машины, вытеснившие их. Вернутся ли аналоговые компьютеры, чтобы проявить себя во всей красе в машинном обучении в наше время? В этом выпуске Дерек расскажет про историю решения задачи предсказания приливов и отливов, над которой пришлось изрядно попотеть и даже создать аналоговые вычислительные машины ещё в 19 веке. А так же о том, как аналоговые компьютеры помогали артиллерии во время Второй мировой войны.
Правда ли, что Фаренгейт принял за 100 градусов температуру тела своей больной жены?
Согласно распространённой версии, немецкий естествоиспытатель собирался зафиксировать важную отметку на своей шкале на уровне нормальной температуры человеческого тела. Однако у его супруги в этот момент был жар, из-за чего сегодня 100 °F соответствует 37,8 °C. Мы проверили, насколько правдоподобна эта легенда и разобрались в истории появления температурных делений.
(Спойлер для ЛЛ: неправда)
Контекст. Шкала Фаренгейта — одна из основных температурных шкал, которая используется в ряде стран мира, в частности в США. Вот что сообщает об истории её появления портал newtonov.ru, помогающий школьникам в изучении физики:
«В своей шкале Фаренгейт использовал не две, а три основные реперные точки. За ноль была принята температура замерзания смеси льда, воды и нашатыря, которая, по одной из версий, соответствовала температуре самого холодного дня зимы 1709 года. Вторая точка — это температура замерзания воды. Она заняла отметку в 32°. И третьей точкой, в 100°, должна была стать температура здорового человека. Но то ли 300 лет назад люди были более горячие, то ли Фаренгейт что-то намерил неправильно.
В общем, 100 °F — это температура не здорового человека, а самого что ни на есть больного. Существует версия, согласно которой за эталон температуры здорового человека Фаренгейт взял температуру своей жены. Но на тот момент она приболела, и получилось то, что получилось».
Если воспользоваться онлайн-калькулятором для перевода градусов Фаренгейта в более привычные нам градусы Цельсия, то получим следующий результат:
То есть, действительно, если версия с температурой тела как мотивом истинна, то эталоном для Фаренгейта должен был послужить не совсем здоровый человек. Ознакомимся с историей появления его изобретения поподробнее.
Даниэль Габриэль Фаренгейт родился в 1686 году в Данциге (нынешнем Гданьске) в немецкой семье. С юных лет он проявил интерес к естественнонаучным экспериментам, и позднее, когда уже обосновался в Нидерландах, изготовил термометр и барометр. Сначала термоскопической жидкостью ему служил спирт, однако около 1714 года он заменил спирт ртутью, чем достиг гораздо большей точности измерений. Наконец, в 1724 году он предложил принципиально новую шкалу, которая станет стандартом в англоязычных странах для метеорологических, промышленных и медицинских целей на следующие два с половиной века. Для перевода температуры по этой шкале в градусы Цельсия и обратно используются следующие формулы:
Многие люди, впервые сталкивающиеся с ними, сетуют на неудобство подобного преобразования. Однако шкала Цельсия была предложена на 18 лет позже, в 1742 году, то есть вопросы в данном случае должны быть обращены не к Фаренгейту.
Итак, что мы знаем сегодня о трёх калибровочных точках шкалы Фаренгейта?
Задумавшись о подходящей разметке для своего будущего термометра, Фаренгейт в 1708 году посетил пожилого датского астронома Оле Рёмера (не путать с Реомюром), который разработал собственную шкалу. Следует отметить, что у Рёмера температура кипения воды равнялась 60 градусам, за ноль была взята температура очень холодной зимы в Дании, вода замерзала при 7,5 градуса, а нормальная температура тела составляла 22,5 градуса.
Много лет спустя в письме к другому физику Фаренгейт расскажет об этом своём визите:
«Я застал его [Рёмера] ранним утром, он поместил термометры в воду со льдом. Позднее он помещал их в воду с температурой тела. После того как он отметил эти две точки на всех термометрах, он добавил половину расстояния меж точек ниже точки со льдом и поделил получившийся отрезок на 22,5 равной части, начиная с нуля. 7,5 градуса — на точке со льдом и 22,5 на температуре тела. Я использовал эту градуировку вплоть до 1717 года с тем лишь отличием, что разделил каждый градус ещё на четыре части. Эта градуировка очень неудобна из-за дробей, поэтому я решил поменять шкалу и использовать 96 вместо 22,5 или 90, с тех пор я использую её».
Таким образом, за базу своей шкалы Фаренгейт взял разработку Оле Рёмера, однако для удобства умножил некоторые (но не все, как мы убедимся далее) числа на 4. При этом уже в описании шкалы датчанина упоминается некая «температура тела». Однако это не даёт точного ответа на вопрос о калибровочных точках. В своей публикации 1724 года Фаренгейт пишет, что в его шкале таковых используется три: максимально низкая температура смеси льда, воды и нашатыря или даже морской соли» (0 °F), температура таяния льда (32 °F) и температура тела (96 °F). Однако это не совсем корректное сообщение. Как отмечают современные учёные, в первом случае можно получить +5 °F или даже –8 °F (в случае морской соли), то есть это даже не одна и та же величина, не говоря уже о несоответствии нулю. Возможно, права легенда о том, что за ноль было взято положение столбика в аномально холодную зиму 1708–1709 годов в Данциге (а не в Дании).
После смерти Фаренгейта его шкала немного поменялась. В 1776 году комиссия Лондонского Королевского общества во главе с Генри Кавендишем приняла решение откалибровать шкалу так, чтобы вода замерзала ровно при 32 °F, а кипела, соответственно, при 212 °F (расстояние в 180 градусов — круглое число, особенно для градусов). Так что сегодня «нормальная температура тела» составляет не 96 °F, как при Фаренгейте (сейчас это было бы равно 35,56 °С), а 97,88 °F (в подмышечной впадине) и 98,6 °F (во рту).
Да, и, наконец, о жене Даниэля Фаренгейта. Увы, увлечённый своими опытами, за всю свою жизнь он так ни разу и не женился.
В сообществах отсутствуют спам, реклама и пропаганда чего-либо (за исключением здравого смысла), а в день обычно публикуем не больше двух постов.
ПТЕРОЗАВРЫ, ИЗМУЧЕННЫЕ АРТРИТОМ
Когда мы видим окаменелости вымерших животных в музеях, в документальных фильмах или на картинках, мы ненароком можем задаться вопросом: как учёные поняли, что этот элемент скелета двигался или располагался так, а не иначе?
Так, например, люди думают, что у динозавров лапки были направлены ладонью вниз, но исследования палеонтологов показали, что это было не так. Подробнее по этой теме написано тут.
Примеров таких хитростей колдунов ученых можно найти множество и сегодня мы поговорим о пути по которому специалисты поняли, как птерозавры могли сгибать запястья. В одно время в научной сообществе были дискусии на счёт того, как сильно могли сгибать птерозавры свои запястья? Диапозон движения запястья вызывал много споров. Одни считали, что сустав, расположенный между проксимальной синкарпальной костью и дистальной синкарпальной костью ограничивал все движение, другие выдвигали противоположные гипотезы.
Одно из исследований, расставивших все точки на i в этом вопросе было опубликовано в 2008 году. Тогда палеонтолог Мэтью Уилкинсон с помощью 3D моделирования смог показать, что запястье могло сгибаться до 50 градусов. [1]
В пользу данной гипотезы говорит и очень любопытное исследование, опубликованое за 5 лет до статьи Уилкинсона. [2] В нём исследовался артрит у птерозавров. У некоторых птерозавров суставы были изношены до такой степени, что автор статьи их сравнил с артритом у лошадей. Это показало то, что конечности у птерозавров были очень подвижны и тут всплывают 2 вопроса.
Зачем птерозаврам нужны были такие подвижные конечности?
И как так получилось, что суставы могли быть настолько повреждены?
За счёт такой подвижности суставов птерозавры могли увеличить свою скорость. И это обстоятельство могло создать нагрузку на суставы. Также эту нагрузку могло испытывать запястье при взлёте.
Мы можем представить себе старую особь птерозавра, измученную артритом. Этому животному сложно взлетать и сложно передвигаться. Достаточно печальное зрелище, особенно для такого поражающего любое воображение животного. Впрочем вряд ли много этих существ доживали до старости.
Но не будем о грустном. Данные факты показывают, что ответы на вопросы о том, как могло двигаться то или иное животное кроются в мелочах. Где-то в следах, оставленных динозаврами, где-то в артрите у птерозавров.
И в свою очередь факт артрита у птерозавров в очередной раз показывает, что конструкция любых животных, будь то вымерших или современных неидеальна. Везде есть свои изъяны, и нет совершенных организмов, чтобы об этом не говорили отрицатели теории эволюции.
Ответ на пост «Батя показывает фокус»
Для информации, может кому пригодится.
Аллозавр. Наш любимый динозавр
Авторы текста: создатель сообщества Фанерозой, Александр Яскин и вдохновитель Сообщества Фанерозой, Самир Ефимов.
Художники сообщества Фанерозой: Дмитрий Редискин и Наталья Смирнова. Их некоммерческие проекты находятся здесь и здесь
Благодарности: благодарим палеогерпетолога, Дмитрия Пащенко, упоротого палеонтолога, Дмитрия Соболева, а также палеонтолога, Павла Скучаса за дельные советы и помощь. Оригиналы: Хабр, Вконтакте и Пикабу
Давненько у нас не было статьи из рубрики #Биография_Вида@phanerozoi о каком-либо динозавре. Надо исправляться и восстанавливать упущенное. И сегодня мы поговорим с вами о самом известном хищнике юрского периода — об аллозавре.
Аллозавр — это род хищных теропод из семейства аллозаврид, живших 155-150 млн. лет назад в кимериджский и титонский век юрского периода (см. геохронологическую шкалу). Представители данного рода — средних размеров хищники, это если сравнивать с тираннозавром и ему подобными крупными тероподами. Тем не менее, в свою эпоху аллозавры были этакими «ящерами-тиранами» — королями Юрского Периода. Согласитесь, что если в рассвет своей эпохи ты достигаешь в среднем что-то около 8, 5 метров в длину, когда вокруг бегают всякие цератозавры, от силы достигающие 7 метров и ранние мегалозавры редко достигающие 9 метров, то бояться тебе особо некого.
Это был 13-метровый саурофаганакс, гигантский аллозаврид, которого до сих пор некоторые считают видом аллозавра и даже последний обзор его костей в книге Dinosauria до конца не поставил точку в этом вопросе.
Torvosaurus tanneri и Allosaurus fragilis — он был гораздо более редким видом, чем его современники, составляя всего один процент от фауны теропод Моррисона.
Дескать, стайки гадрозавров, — это не тонны разлагающейся биомассы, а значит, нужно шевелиться и развивать супер бинокулярное зрение, мощный дробящий череп и т. д. и т. п. Типо не будь «травоядной бочкой», будь хищным тираннозавром. Ага!
Однако, дорогие мои товарищи, есть некоторые проблемы с этими заявлениями и этим исследованием в частности.
— В научном мире сравнивать животных из разных сред обитания действительно не всегда приветствуется, поскольку с этим связаны экологические (ниши и биотопы) и биомеханические факторы (строение скелета и крепление мышц). Так, сравнивать ползающего водоплавающего крокодила и бегающего наземного динозавра с позиции нападающих, действительно, в некоторых аспектах может быть не очень корректно. Однако в данном исследовании нелетающего аллозавра сравнивают с весьма зорким летающим стервятником, который высматривает туши с высоты птичьего полета, что ещё более некорректно.
— Аллозавр, в отличие от торвозавра и саурофаганакса, был самым распространенным крупным хищником, обитающим в формации Моррисон в Северной Америке. Общее количество окаменелых останков аллозавра со всех территорий является одним из самых многочисленных и лучше всего сохранившихся среди всех групп хищных динозавров того времени. Среди современных животных мы не можем вспомнить крупных наземных падальщиков, доминирующих над хищниками на довольно большой территории.
— Все ранние тероподы были одинаково хищниками и падальщиками, причём питание падалью временами порой превалировало. Абсолютных активных хищников не было и это логично и эволюционно оправдано. Исследование в этом плане ничего нового не привносит.
— Аргументы с зауроподами рушатся об один простой факт — они не обитали исключительно возле торфяных болот и не обитали всегда в одной местности. Т.е. они перемещались, как и киты на довольно дальние расстояния (в исследовании утверждается обратное). К тому же натягивание одной области Моррисона на весь континент не даст убедительных результатов. Модель в исследовании строится на одной провинции, что нивелирует множество экологических аспектов (рельеф, почвы, флора, температура и тд. и тп.) на других территориях, даже подобных Моррисону.
— Исследование игнорирует построение моделей конкретных динозавров, например мегалозавридов и цератозавров, которых также находили в провинции Моррисон. Кажется очевидным, что больше всего тероподов разных родов находили в этой провинции, но были и находки в других местах, а эти места практически не упомянуты.
— Абстрактная модель «карнозавра» надета на всех плотоядных динозавров этой клады, что по объективным причинам некорректно.
— Исследование утверждает, что нельзя сравнивать крокодилов с аллозавром, потому что крокодилы живут в воде, но многие крокодиломорфы жили на суше и были в большей степени хищниками. Отсутствие бинокулярного зрения им не мешало. Крокодила и аллозавра не следует сравнивать с позиции того, как они хватали добычу, ведь биомеханика строения их скелета и мышц была совершенно разная. Однако никто не запрещает сравнивать крокодила и аллозавра с позиции строения их зрения и мозгов, которое позволяло бы этим видам оценивать расстояние от собственного места нахождения до добычи.
— Варан не убивает ядом, ибо наличие яда в его слюне используется как пищеварительный фермент, не более.
— Аргумент про тираннозавров и биомассу в меловом периоде, как сказал наш друг Упоротый Палеонтолог — рофл, ибо количество биомассы в конце мела было примерно равно кайнозойской биомассе, а стайки гадрозавров, были не стайками, а толпами растительноядных ящеров, у которых на 70 миллионов лет уже был пик видообразования. Там зауроподы и не нужны, гадры их всех выдавили. К слову, дохли утконосые пропорционально зауроподам плюс-минус одинаково, если, конечно, не брать за основу модель, построенную по одной провинции, что в корне неверно.
— В исследовании утверждается, что у аллозавра был слабый слух и обоняние. Но, слух у комодского варана тоже не особо впечатляет. При этом варан, как хищник широкого профиля, убивает добычу в несколько раз больше себя, имея гибкую и сильную шею и строение горла схожее с таковыми у стервятника. Что же касается вывода, сделанного на основе размеров носовых пазух динозавра, которые были меньше в сравнении с другими хищниками, то он не выдерживает критики. Это связано с тем, что области мозга отвечающие за обоняние аллозавра сравнимы с таковыми у крокодила и варана. Мы согласны, что стервятникам далеко не всегда требуется острое обоняние, но аллозавру оно требовалось, поскольку, скорее всего он был хищником.
— Отсутствие супер бинокулярного зрения, не крупная голова, и т. п. и т. д. разве было только у аллозавра? Таким же успехом можно сделать всех подобных животин абсолютными «стервятниками». Следует отметить, что форма черепа аллозавра, хоть и ограничивала бинокулярное зрение до 20 ° ширины, но оно было сопоставимо со зрением крокодилов. Как и в случае с крокодилами, этого уже могло быть достаточно, чтобы оценить расстояние до добычи и время атаки. Сходная ширина поля зрения предполагает, что аллозавры, как и современные крокодилы, так и их предки, могли охотиться из засады. Наконец, аллозавр мог развивать максимальную скорость от 30 до 55 километров в час, что, согласитесь, результат солидный.
— Поэтому при таких преимуществах быть исключительно падальщиком, как по мне неинтересно.
— На сколько корректно сравнивать синапсид с заврапсидами — это тоже вопрос, но на самом деле в исследовании вагон неточностей. Мы лишь прошлись по самым важным.
Но обо всём по порядку
Чтобы охотиться на крупных ящеров, нужно самому быть крупным и много весить. Так средняя длина этого животного как мы и говорили выше, подходит к отметке в 9 метров. Что же касается веса, то тут немного сложнее. Не будем упоминать ещё раз другие крупные скелеты аллозаврид, ведь они могли принадлежать животным из других родов. Однако, в связи с наличием таких скелетов следует упомянуть, что оценить вес аллозавра достаточно сложно (впрочем, как и вес других динозавров). Но компьютерное моделирование на основе уже точно известных аллозавров показало, что в среднем животные из этого рода весили примерно 1500 кг. Жили они примерно до 28 лет. Ввиду того, что окаменелостей много, и у нас есть скелеты как взрослых, так и молодых аллозавров, то мы можем судить даже о том, как росли эти животные. Так, строение задних конечностей у молодняка отличалось от строения у взрослых особей. У молодых задние лапы были длиннее, бедро легче, но по мере взросления ноги укорачивались, а бедро становилось тяжелее. Из этого делается вывод, что вероятнее всего, детёныши охотились на насекомых, ящериц, и по мере взросления переходили на более крупную добычу.
Интересно также, что в сериале «Прогулки с динозаврами» аллозавр был представлен, как социальный хищник, поскольку в фильме он охотился со своими сородичами. Действительно, некоторые палеонтологи думают, что аллозавр жил в стае, однако другие считают, что они, возможно, были агрессивны по отношению друг к другу. В пользу первого факта имеются свидетельства в виде массовых захоронений в летописи окаменелостей. Однако, это может быть и результатом того, что одинокие особи питались одной и той же тушей, увязшей в болоте. Тем самым такие скопления аллозавров свидетельствуют о том, что они просто попадали в природную ловушку для хищников, о которой мы писали здесь. В пользу агрессивного поведения, нам также говорят зажившие следы от зубов аллозавров на черепах своих собратьев, а также множество аналогично заживших травм других частей скелета. Помимо этого есть много данных и о каннибализме.
Сколько всего было найдено аллозавров? И какие доказательства охоты у нас имеются?
Всего было обнаружено более шестидесяти девяти особей этого рода. В качестве добычи могли выступать молодые живые и мёртвые зауроподы, например диплодоки. Были обнаружены кости зауроподов с отверстиями, подходящими для зубов Аллозавров, а также и наличие самих выпавших зубов аллозавров с костями зауроподов. Есть убедительные доказательства нападения этого хищника и на стегозавра. Например, был обнаружен хвостовой позвонок аллозавра с частично зажившим проколом, который соответствует шипу хвоста стегозавра.
Также есть пластина с шеи этого растительноядного динозавра с U-образной раной, которая хорошо коррелирует с мордой аллозавра.
Но каким образом они могли совершать это нападение, если они не были социальными животными?
Несмотря на то, что у аллозавра не было как таковой социальности, а череп был скромного размера с относительно слабой силой укуса и относительно маленькими зубами, тем не менее у аллозавра всё равно было чем похвастаться перед потенциальной добычей и конкурентами. Это, разумеется, размеры тела, мощные ноги, когтистые передние лапы, шея и хвост. Да и сам череп значительно превосходил размеры черепов многих растительноядных динозавров и был массивнее черепа того же цератозавра.
Даже без рубящих ударов, сила укуса аллозавра вполне позволяла ему совершать небольшие надрезы в уязвимых местах добычи, откусывая кусочки плоти от живых зауроподов. Т. е. он мог поступать как современный варан: сделать укус и отступить, ещё раз атакавать и отступить, отрывя кусочки плоти. Таким образом, он мог вполне вынести в соло одну добычу. Ну, примерно за час. Не неделями же убивать еду! Таким сюром ни один современный хищник не занимается, а значит и в прошлом маловероятно.
Помимо зауроподов и редких стегозавров, аллозавр мог нападать на мелких орнитопод. Это даже более распространенная и доступная добыча в плане лёгкости охоты. Поймал жертву (а всё же скорость на коротких дистанциях позволяет), схватил её своими здоровыми передними конечностями, а затем раздавил трахею. Тем более, что передние конечности были сильными, чтобы «брать на ручки» «свежую курочку». Этому свидетельствуют и сочленение когтей, которое предполагает, что их можно было использовать в качестве крючков. Такие вот пироги!
Почему мы решили реконструировать именно череп аллозавра 1:1, который в будущем собираемся подарить одному из крупных университетов страны?
— Он известен, узнаваем и популярен.
Так, отличительной чертой животного являются рожки на голове, пилообразные зубы, мощные челюсти и само имя, которое звучит не чуть ни хуже, чем имя короля всех динозавров — Тираннозавра Рекса. Помимо этого Аллозавр неоднократно появлялся в популярных фильмах, где есть динозавры. Он был и в «Прогулках с динозаврами», ему посвящали и отдельный фильм «Баллада о большом Але». Также он был в «Мире Юрского Периода 2». Впервые это животное стало известно людям в 1877 году. С тех пор окаменелостей было найдено достаточно много и это не может не радовать, ведь благодаря этому обстоятельству мы можем взахлёб рассказать об нашем любимом динозавре.
— Первый смоделированный ящер.
Аллозавр был первым динозавром, череп которого исследовали с помощью компьютерного моделирования. Подробнее об этом мы писали здесь. Палеонтолог Эмили Рейфилд использовала метод конечных элементов. Исследование показало, что аллозавр использовал свою челюсть как тесак, и мог впиваться в жертву, вырывая куски мяса из неё. Интересно не так ли?
— Данный динозавр не частый гость в реконструкциях.
Из популярных реконструкций хищников аллозавр является средним. Череп не самый большой, как у Рекса, но и не маленький, как у велоцираптора. Помимо этого среди этих двух ящеров, аллозавр светится меньше. Точные реплики его черепа редко изготовляют и он не частый гость в нашей стране. Просто представьте себя студентом биологического факультета, где на практическом занятии по сравнительной анатомии Вам на стол кладут абсолютно анатомический череп аллозавра в натуральную величину.
Сегодня мы рассказали вам о нашем любимом динозавре, череп которого мы планируем сделать. Эта статья не является рекламой, ибо мы ничего не продаем, а показываем красивое. Также мы надеемся, что эта информация была полезна, Вам было интересно её прочитать и вы провели время с пользой.
Время в чёрной дыре
Что такое световые конусы? В чём разница между временем и пространством? Почему время и пространство меняются ролями внутри чёрной дыры? Что такое диаграмма Пенроуза? В видео от ScienceClic в моей озвучке.
Классическая механика – физик Кирилл Половников
Как Галилей экспериментально подтвердил 1-й закон Ньютона ещё до его формулировки? Как развивалась классическая механика? Какой вклад сделали Галилео Галилей и Исаак Ньютон в её развитие? Как звучат законы классической механики? Рассказывает Кирилл Половников, кандидат физико-математических наук, популяризатор науки, стипендиат фонда «Династия».
Жизнь миллиард лет назад – биогеохимия и классическая палеонтология о составе лахандинской биоты
Палеонтологи из научных учреждений России, Германии и Австралии продолжают изучение уникального местонахождения древнейших организмов на юго-востоке Сибири – лахандинского лагерштетта возрастом более 1 миллиарда лет. Исследование морфологических признаков ископаемых остатков позволило выявить в комплексе лахандинской биоты восемь достоверных эукариотных форм. Но биохимический анализ остатков органического вещества вмещающих пород показывает полное отсутствие стеранов – диагностических биомаркеров ядерных организмов. Полученные результаты подтверждают гипотезу о подчиненной роли эукариот в морских экосистемах мезопротерозоя.
Эукариоты лахандинской биоты: а, б – нитчатые Palaeovaucheria clavata; в – анастомозный бесклеточный таллом Aimonema ramosa; г, д – орнаментированные Valeria lophospriata; е, ж – акантоморфные Trachyhystrichosphaera aimika; з, и – спорангиеподобные Caudosphaera expansa; к, л – неописанная форма; м, н – прорастающие споры Jacutianema solubila
Лахандинский лагерштетт, уникальное местонахождение древнейших организмов, расположенное на границе Якутии и Хабаровского края, было открыто отечественными палеонтологами в середине XX века. Глинистые породы лахандинской серии возрастом 1030–1000 миллионов лет обнажаются здесь вдоль р. Мая, в ее береговых обрывах. Благодаря редкому сочетанию химических, экологических и геологических факторов в этих породах сохранились разнообразные бесскелетные микроорганизмы. Их изучение имеет важнейшее значение для ответа на ряд фундаментальных вопросов палеонтологии докембрия: кем были древнейшие организмы доскелетной эры, как они выглядели, как питались и размножались, в каких условиях обитали?
Комплексные исследования специалистов из Палеонтологического института им. А.А. Борисяка РАН (Москва), Института нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН (Новосибирск), Технологического университета Суинберна (Хоторн, Австралия) и Университета Эберхарда и Карла (Тюбинген, Германия), включающие как классические – сравнительно-морфологические методы палеонтологии, так и новейшие техники в области геохимии и биохимии, позволили уточнить таксономический состав лахандинского комплекса микроорганизмов и выяснить соотношение прокариотической и эукариотической составляющих в биоте.
Используя современные критерии определения ядерных организмов в ископаемой летописи (в первую очередь – сложность морфологической организации и размер организмов), среди более двух десятков описанных эукариот достоверно к ядерным организмам отнесено восемь форм: Valeria lophostriata, Trachyhystrichosphaera aimika, Aimonema ramosa, Palaeovaucheria clavata, Caudosphaera expansa, Germinosphaera bispinosa, Jacutianema solubila и новый вид рода Ourasphaira.
В то же время проведенный анализ биомаркеров из аргиллитов лахандинской серии демонстрирует незначительное присутствие следов гопанов и полное отсутствие стеранов – диагностических биомаркеров эукариот. Такой результат может подтверждать идею о подчиненной роли эукариот в функционировании морских экосистем мезопротерозоя. Однако анализ термической зрелости органического вещества демонстрирует, что оно было подвергнуто значительному термическому стрессу, который привел к утрате диагностических признаков, необходимых для выявления стеранов.
Исследование акцентирует внимание на ограничениях в использовании биомаркеров для интерпретации систематического положения ископаемых остатков из отложений, подвергшихся термическому воздействию, и показывает, что наиболее надежным методом в определении систематического состава древнейших микроорганизмов из протерозойских отложений остается сравнительно-морфологический подход.
Публикация: Шувалова Ю.В., Наговицин К.Е., Дуда Я.-П., Пархаев П.Ю. Древнейшие эукариоты лахандинской биоты (мезопротерозой, юго-восточная Сибирь) – морфологические и биогеохимические данные // Доклады РАН. Науки о жизни. 2021. Т. 500. С. 407–413.
Энтропия и стрела времени
Что такое энтропия? В каких областях она используется? И как она объясняет направление, в котором происходят преобразования? Об этом в видео от ScienceClic
На Полярном Урале выпустили на волю редких овцебыков
Пятнадцать особей редких овцебыков выпустили на волю в Приполярном Урале.
Эти крупные коренастые животные с невероятно густой шерстью (которая в восемь раз теплее овечьей) когда-то населяли Ямал. И вот уже более двадцати лет в арктическом регионе восстанавливают их популяцию
Видео выбегающих с территории питомника овцебыков разместил в соцсетях губернатор автономного округа Дмитрий Артюхов.
Теория струн
Как описать гравитацию на квантовом уровне? Почему существуют разные частицы? Как можно проверить существование дополнительных измерений? Ответы в этом видео от ScienceClic.
Автор: Антон Мерзляков
Как известно, советское руководство уделяло освоению космоса, военной и тяжелой промышленности особое внимание в сравнении с производством товаров «народного потребления». Но даже при таком раскладе некоторые амбициозные проекты так и не были реализованы. Иногда не хватало финансирования, иногда силы решали перебросить на более, как тогда казалось, перспективные направления. В этом материале мы расскажем, как не дошел до воплощения один из подобных проектов — по разработке и запуску «тяжелого межпланетного корабля».
«Как появилась идея создания межпланетного космического корабля»
Насчет частичного освоения (ну или хотя бы посещения) Марса, четвертой планеты Солнечной системы, человечество размышляет уже не первый десяток лет. Понятно, что подобные планы строили и советские инженеры и конструкторы, особенно после успешных запусков первых в своем роде космических спутников и выхода человека в околоземное пространство. Не стоит забывать и о космической и военной гонке, разворачивавшейся между СССР и США.
В общем, к началу 1960-х годов в Союзе начали всерьез задумываться о создании так называемого тяжелого межпланетного корабля, или ТМК. Как понятно из названия, его основным предназначением виделись долговременные космические экспедиции с высадкой космонавтов на ближайших к Земле планетах — сначала на Марсе, а впоследствии и на Венере.
Амбициозно? Не то слово. Особенно с учетом того, что начать осуществление таких полетов предполагалось уже к середине 1970-х годов (напомним, что на Марс человек не попал и по сей день — экспедиция отправится к планете в лучшем случае в 2025 году силами компании SpaceX Илона Маска).
При этом к концу 1950-х — началу 1960-х вывести в космос межпланетный корабль (если предположить, что его разработка вполне реальна) способны были только сверхтяжелые ракеты. У СССР на тот период была всего одна подобная ракета — Р-7. На такой на орбиту выводили первые спутники и собак Белку и Стрелку, а также «Восток» с Юрием Гагариным.
Так появилась необходимость в разработке более совершенной и мощной ракеты. В книге «Марсианский проект Королева» (есть в свободном доступе) инженер-конструктор Владимир Бугров вспоминает: «На основании постановления правительства от 23 июня 1960 года С. П. Королев вместе с большой кооперацией смежных организаций, привлеченных к этим работам, со своими соратниками В. П. Мишиным и М. К. Тихонравовым приступил к созданию ракеты Н1 и тяжелого межпланетного корабля».
«Как, по задумке исследователей, должна была выглядеть ракета-носитель Н1»
В той же книге одна из глав открывается такими словами, описывающими основные характеристики и компоновку как самого корабля, так и ракеты-носителя: «Облик марсианского пилотируемого ракетно-космического комплекса (МПРКК) окончательно сформировался к 1964 году — лишь на четвертый год проектирования. Он состоял из двух основных частей: марсианского пилотируемого космического комплекса (МПКК) — для полета экипажа к Красной планете, высадки на ее поверхность и возвращения на Землю (иногда тяжелый межпланетный комплекс называли ТМК) — и межпланетного ракетного комплекса (МРК), где в качестве основного элемента использовалась трехступенчатая ракета-носитель Н1, а также имелись технический, стартовый комплексы и другие наземные сооружения».
«Википедия» уточняет: H1 — советская ракета-носитель сверхтяжелого класса, которая должна была оказаться способна выводить на орбиту с Земли 80 тонн груза. Разрабатывалась с начала 1960-х годов в ОКБ-1 (нынешняя РКК «Энергия») под руководством академика Сергея Королева. Сейчас Н1 известна скорее благодаря планам по ее использованию в советской лунно-посадочной пилотируемой программе (последнюю позже также закрыли, так и не достигнув целевого результата). Но в самом начале 1960-х, когда только планировали постройку межпланетного космического корабля, идеи вроде «Быстрее, выше, сильнее» процветали, существенного недостатка в финансировании еще не было, так что выводить ТМК в космическое пространство должна была именно эта сверхтяжелая ракета.
«В чем заключалась разница подходов двух ученых, параллельно работавших над проектом ТМК»
Сам межпланетный космический корабль также предлагался в двух вариантах. Описанный выше проект — авторства Константина Феоктистова, инженера-разработчика и летчика-космонавта. Если коротко, то он был максимально амбициозен и, как выяснилось, существенно опережал не только свое время (проект представляли в 1962—1964 годах), но и наше.
Тяжелый межпланетный корабль в вариации 1963 года. Иллюстрация: «Марсианский проект Королева»
Так, ТМК Феоктистова должен был собираться на околоземной орбите с последующим разгоном к Марсу и предполагал высадку на поверхность планеты двух космонавтов (полная численность экипажа — три человека). Интересно, что двигатели корабля изначально должны были использовать «электрореактивную двигательную установку с ядерным реактором (ЯЭРДУ)».
В книге Бугрова процесс описывается так: «В результате ядерной реакции горючее превращается в высокотемпературный газ, истечение которого из сопла с очень высокой скоростью создает тягу. ЭРДУ создает значительно меньшую по сравнению с ЖРД тягу, но за счет длительного включения, постепенно наращивая скорость и раскручивая комплекс в течение нескольких месяцев на околоземных орбитах, может обеспечить его разгон к Марсу. Таким же образом предполагалось выполнять операции при переходе на орбиту спутника Марса и при старте с нее».
С учетом того, что подобная марсианская экспедиция получилась бы достаточно продолжительной (если отталкиваться от заданной траектории полета с возвращением в район Земли, получается не менее двух-трех лет), проект ТМК Феоктистова предполагал разработку систем жизнеобеспечения, регенерации кислорода и производства еды прямо во время миссии.
Вот некоторые цитаты из книги с описанием нескольких блоков ТМК:
«Главным фактором, определявшим облик и конструкцию, являлась длительная невесомость. Бороться с ней пытались путем создания искусственной тяжести за счет вращения корабля вокруг центра масс».
«Снизить необходимость обеспечения экипажа пищей можно только за счет воспроизводства на борту. Для этого разрабатывался специальный замкнутый биолого-технический комплекс (ЗБТК)».
«В состав ЗБТК также входили хлорельный реактор, ферма с животными — кроликами или курами, от которых впоследствии отказались, — и система утилизации отходов с запасами реактивов».
Вариация ТМК от Глеба Максимова, советского ученого и инженер-конструктора, была более приземленной и не предполагала высадки космонавтов на Марс.
Задумывалось создание «небольшого по массе корабля, рассчитанного на трех членов экипажа, с исследованием на пролетной траектории и без посадки на его поверхность или без выхода на околомарсианскую орбиту с последующим возвращением корабля в район Земли с посадкой отделяемого спускаемого аппарата». В состав такого корабля хотели включить «жилой, рабочий (со шлюзом для выхода в открытый космос), биологический, агрегатный отсеки, спускаемый аппарат и корректирующую двигательную установку».
Интересно, что этот вариант предполагал создание так называемого наземного экспериментального комплекса (НЭК), и эту идею даже реализовали. С этой целью разработали специальный полноразмерный макет ТМК, с чем помогал основанный в 1963 году Институт космической биологии и медицины (впоследствии Институт медико-биологических проблем).
В книге с воспоминаниями Бугрова заявляется, что НЭК «содержал все необходимые системы для имитации условий длительного межпланетного полета (кроме невесомости) и обеспечения жизнедеятельности экипажа в этих условиях». Именно в НЭКе в 1967—1969 годах установили образец тяжелого межпланетного корабля, в составе которого проходили наземную отработку «бортовые системы жизнеобеспечения, радиационной защиты, спасения в аварийных ситуациях, сбора и обработки экологической и медико-биологической информации и многие другие».
«Почему проекты межпланетных космических кораблей так и не были реализованы»
Если коротко, советское руководство решило, что освоение Луны является более перспективным направлением (тем более что США делали в этом значительные успехи, а космическую гонку между двумя сверхдержавами никто не отменял). Вторая причина кроется в смерти Королева, после чего успешно «продавливать» идеи по экспедициям к Марсу или Венере (а в теории и к другим планетам) ни у кого не получалось. Да и сама эта идея к середине 1970-х слегка устарела.
Впрочем, сыграли свою роль и испытательные запуски сверхтяжелой ракеты Н1, произведенные на космодроме Байконур (всего их было четыре): все они оказывались неудачными, сбои происходили еще на этапе работы первой ступени. В общем, активную работу над Н1 полностью свернули уже к 1976 году. По сути, это и поставило крест что на марсианской, что на лунной программе СССР — к тому моменту советская космонавтика переходила к идеям долговременных орбитальных станций.
Автор: Антон Мерзляков
Фото: носят иллюстративный характер
Пламя свечи в электрическом поле
Пчёлы
Этим парнем был.
История Земли за 24 часа
Мы часто рассуждаем про далекий космос, неведомые миры и непостижимые законы, забывая обращать внимание на то, что рядом – наш дом. Давайте исправим эту оплошность и поговорим про старушку Землю. Именно старушку – вы сейчас поймете, насколько она не молода. Наша планета существует треть времени жизни Вселенной и за это время повидала немало. Чтобы не путаться в огромных цифрах, давайте сравним историю Земли с сутками.
Итак, 4 миллиарда 567 миллионов лет назад запустились наши образные 24 часа – молодая звезда по имени Солнце оставила после своего рождения тот еще беспорядок. Пространство было заполнено плотным газом и пылью, образующими вращающийся вокруг нового светила протопланетный диск. Области диска с бОльшим количеством вещества притягивали к себе газ и пыль, наращивая массу и становясь все плотнее. С ростом массы зарождающаяся планета, как снежный ком, притягивала больше вещества.
Прошло всего 6 минут (20 миллионов лет), а наша Земля превратилась из протопланеты в самостоятельный объект молодой Солнечной системы. Да уж, она точно не была похожа на тихую голубую планету, какой мы видим ее сейчас. Это был настоящий ад: вся поверхность Земли была раскалена и расплавлена. Один сплошной океан лавы, в который непрерывно что-то сыпалось из космоса. Планета то и дело сталкивалась с маленькими и большими космическими телами. Есть мнение, что одно из таких столкновений привело к появлению Луны в 00:12 часов по нашему образному времени.
К 3 часам утра планета остыла достаточно, чтобы на ней начал конденсироваться пар, образуя гидросферу. Тут и там начали появляться моря, температура которых доходила до +90°С. Тяжелая бомбардировка метеоритами уже почти завершилась и примерно в это же время на Земле начала появляться примитивная жизнь. Планета все еще не выглядела дружелюбной: кипящие моря и лавовые реки не кончались. Непрерывный вулканизм выбрасывал тонны вещества из недр, наполняя атмосферу углекислым газом, азотом и водяным паром.
В промежутке между 03:00 и 05:30 появляются первые доядерные организмы – прокариоты. У этих примитивных одноклеточных нет даже ядра, но они успешно населяют остывающую планету, которая все больше становится пригодной к жизни. К 09:20 появляется полноценная земная кора, способная формировать континенты. В это же время бактерии познали, что такое фотосинтез. Благодаря этому атмосфера медленно начала наполняться кислородом. Но таким новшеством бактерии сами себя загнали в ловушку, изменив облик Земли до неузнаваемости.
Уже в 11 часов утра случилась так называемая Кислородная катастрофа. Бактерии увеличили концентрацию кислорода и уменьшили количество метана и углекислого газа, которые создавали парниковый эффект. Температура опустилась настолько, что буквально вся Земля превратилась в один большой снежный шар. Лед был даже на экваторе. Гуронское оледенение – так назвали этот период, закончилось лишь в час дня, продлившись 300 миллионов лет. С началом потепления произошел скачок в эволюции, и у простейших появилось ядро в клетке. Наступила эпоха эукариотов.
Долгое время на Земле царило великое затишье. С 14:30 до 20:15 не происходило абсолютно ничего. Ученые назвали этот период «скучный миллиард». Он начался 1,8 миллиарда лет назад и закончился 720 миллионов лет назад. В эволюции жизни не происходили очевидные скачки, да и климат оставался одинаковым на протяжении всего этого времени. Идиллию нарушил очередной ледниковый период, который опять произошел из-за повышения уровня кислорода. Продлился он недолго: начавшаяся в 20:40 вулканическая деятельность вновь запустила парниковый эффект, что спровоцировало дальнейшую эволюцию жизни.
Дальше счет идет «на минуты»:
21:48 – образуются Уральские горы, появляются первые земноводные.
22:07 – первые деревья и семена. Это дало возможность растениям быстро распространиться по всей суше. Появились первые пресмыкающиеся.
22:25 – произошло самое массовое вымирание за всю историю жизни на Земле. За 20 тысяч лет исчезло 95% всех видов растений и животных на суше и в океане. Ученые до сих пор не могут установить причину этой катастрофы. На восстановление разнообразия жизни ушло более 30 миллионов лет. Но исчезновение одних видов, дало возможность развития других.
22:40 – появляются первые динозавры.
22:56 – первые сумчатые млекопитающие. Расцвет эпохи динозавров.
23:03 – суперконтинент Пангея разделился на два континента – Лавразию и Гондвану. Начался дрейф материков.
23:12 – первые птицы.
23:18 – первые цветковые растения.
23:39 – произошла еще одна катастрофа – вымирание динозавров.
23:42 – первые парнокопытные и древние киты.
23:52 – появление первых человекообразных обезьян.
…За 80 секунд до полуночи появляются австралопитеки, за 15 секунд – предки добывают огонь, а за 4 секунды – появляется человек разумный, который всего за 0,3 секунды до конца суток успевает населить Северную и Южную Америку.
Начался новый день. Сегодняшний день. Что он нам принесет? Поживем – увидим.
Пошла первая секунда.
Поставьте лайк, если задумались, что динозавры вымерли всего 20 минут назад и подписывайтесь, если еще не с нами.
Космос – это интересно!
Тайна снежинок (Veritasium)
Какие тайны скрывает процесс образования снежинок, обеспечивающий такое широкое разнообразие форм и сложность узора? Как выращивать снежинки в лабораторных условиях, влияя всего на два параметра: температуру и влажность, чтобы приблизиться к пониманию того, как работает формообразование кристаллов льда?
Почему гелий меняет наш голос, а также что такое инертные газы
На уроках химии мы слышали об инертных газах. Их еще называют благородными, такое красивое название было дано не с проста, ведь все инертные газы, а именно гелий, неон, аргон, криптон, ксенон, а также радиоактивные радон и оганесон обладают очень низкой химической активностью, их соединения с другими веществами существуют лишь в специальных, экстремальных условиях, а значит, эти газы не горят и не поддерживают горение, более того, не имея цвета, запаха и вкуса они не токсичны для человека, их вообще как будто нет, настоящее благородство!)
Но это не совсем так, инертные газы хоть и не отравляют человека, но наркотически действуют на него, однако это не относится к гелию и неону, поскольку их наркотический эффект проявляется при очень повышенном давлении, впрочем, поэтому наркоманы и не дышат шариками с гелием.
Интересным фактом является то, что инертные газы переходят в жидкое состояние при экстремально низких температурах, при этом почти сразу после переходя в твердое состояние. Таким образом разница между температурой кипения и плавления у веществ состовляющих инертные газы 2-5, максимум 10 градусов.
Вообще гелий удивителен. Во Вселенной он второй по распространенности после водорода, но на Земле существует в совсем малых количествах, однако не беспокойтесь, на надувание шариков всем хватит). Из за практически самого малого размера атомов гелия, они почти не сталкиваются друг с другом, когда гелий находится в газообразном состоянии, что делает гелий идеальным газом (идеальный газ это такая теоретическая модель, можете посмотреть о ней в Википедии подробнее).
Еще одна занимательная вещь, что гелий, как и все инертные газы светится при пропускании через него электрического тока. Причем при изменении давления внутри газа, можно менять его цвет. Это связанно с тем, что с увеличением давления, электроны начинают чаще сталкиваться с атомами гелия и общая энергия вещества увеличивается, приводя к изменению цвета. Так гелий может светиться желтым, розовым, оранжевым и зеленым цветами.
Но мы то все знает гелий как веселый газ, смешно изменяющий наш голос. Почему так происходит? Тут нужно разобраться, что вообще такое звук, издаваемый нами при выдохе.
По простому звук есть колебание молекул или других мельчайших частиц среды, улавливаемое нашим ухом. Такой средой является воздух. Когда мы издаем какие либо звуки, наши голосовые связки вибрируют, создавая колебания среды, то есть воздуха. Чем чаще колеблятся связки, тем выше высота звука. Если мы вдохнем вместо воздуха гелий, он станет средой для распространения звука. Но из за гораздо меньшей плотности гелия, он создает меньшее давление на голосовые связки, чем воздух, позволяя им вибрировать быстрее и издавать более тонкий звук.
Так, для понижения голоса можно вдохнуть плотный газ, например фторид серы, он в 5 раз тяжелее воздуха и сильно понижает частоту колебаний голосовых связок, позволяя Вам говорить как Халк:).