Магнитное поле

Давайте отправимся в прошлое! Это весело! Мы пролетаем Средневековье, нашу первую цивилизацию, древних предков первых людей, динозавров, первых наземных животных, древних морских существ и так далее до самого начала времен. Ну наконец-то! Эта туманность — наша Солнечная система. Сейчас это просто облако разноцветной пыли из водорода и гелия. Это облако начинает сжиматься и уплотняться. Есть теория, что вблизи нашей туманности произошли взрывы сверхновых. Их ударные волны сжимали туманность с разных сторон, пока центр облака не стал слишком тяжелым. На него стал давить огромный вес, и в центре облака начались цепные ядерные реакции. Они нагрели облако и заставили его светиться. Вскоре оно превратилось в плотную сферу — так возникло Солнце. Это произошло четыре с половиной миллиарда лет назад.

Как вы думаете, почему право и лево имеют значение, когда речь идет о наушниках? Звук движется довольно медленно. Эхо — хороший пример. Попробуйте крикнуть в сторону отдаленного здания, и вы услышите, как ваш голос возвращается с задержкой. Звуки движутся относительно медленно, поэтому мозг может определить разницу во времени между звуком, поступающим в правое и левое ухо. Даже если разница минимальна, например десять микросекунд. Это так называемая межауральная разница. Если кто-то говорит справа от вас, ваш мозг понимает, что звук идет с этой стороны, потому что для того, чтобы тот же звук дошел до левого уха, требуется немного больше времени. Благодаря этому стереофоническая музыка создает иллюзию, что звук идет с разных сторон, а наушники усиливают этот эффект, поскольку доносят музыку непосредственно до ваших ушей. Если наушники перевернуть, звуки спереди будут звучать так, будто они доносятся сзади, и наоборот. Вы не заметите большой разницы при монофоническом звучании, но при обратном стереозвучании просмотр фильмов будет немного обескураживать.Вы когда-нибудь задумывались, как работает беспроводная зарядка? Электроны довольно умны. Если провести их по проводу, то получится электричество. Сматывая провод, вы получаете магнитное поле, которое запускает электродвигатели. Энергия индуцируется во второй катушке, когда вы помещаете рядом две катушки с общим железным сердечником для управления магнетизмом — именно так трансформаторы изменяют напряжение. Предположим, вы пропускаете электроны через катушку, а другую катушку размещаете на некотором расстоянии. В этом случае излучатель можно поместить в зарядную панель, а приемную антенну — в телефон. Для того чтобы телефон заряжался, он должен находиться в радиусе действия.

Там темно и невероятно холодно. Там нет кислорода. Нет воды. Там нет жизни. Но для космического телескопа «Джеймс Вебб» это не проблема. Его главные цели — найти самые первые галактики, образовавшиеся миллиарды лет назад в ранней Вселенной, и наблюдать за звездами, составляющими далекие планетные системы. Его миссия заключается в том, чтобы... но подождите! Что это такое?! Космический телескоп «Джеймс Вебб» обнаружил нечто совершенно удивительное: гибрид звезды и планеты с очень странными облаками! Этот причудливый мир, названный Ви Эйч Эс один два пять шесть би, на самом деле является коричневым карликом. Коричневые карлики больше планет, но слишком малы, чтобы считаться звездами. Они излучают собственный свет и довольно горячие. Но их массы недостаточно, чтобы перерабатывать водород в гелий, как это делают полноценные звезды.Космические тела такого рода на самом деле не коричневые. Они бывают самых разных цветов, но в основном невидимы для человеческого глаза. Мы можем видеть только свет, который они излучают, и для нас он кажется темно-оранжевым или пурпурным. Коричневый карлик, о котором мы говорим, почти в двадцать раз больше Юпитера. Он вращается вокруг двух красных карликов, и для того, чтобы совершить один оборот, ему требуется семнадцать тысяч лет! На самом деле астрономы узнали об этой необычной экзопланете в две тысячи шестнадцатом году. Но в то время они не классифицировали ее как коричневый карлик — и, таким образом, не могли объяснить ее загадочное красноватое свечение. Теперь, благодаря телескопу «Джеймс Вебб», они знают суть этого космического объекта.

Однажды почти восемь миллиардов жителей планеты Земля узнают страшную новость. Кто-то в этот момент смотрит телевизор. Другие листают социальные сети или слушают музыку. Кто-то спит и видит сны. И тут на всех языках мира сообщают: «Народ, у меня для вас есть новости: хорошие и плохие. Начнем с плохих. Все вы — персонажи видео на YouTube. Вы живете на Земле, и Луна вдруг раскалывается пополам. Конечно, для зрителей история будет вымышленной. Но для вас эти события станут реальностью. Хорошая новость... Шучу, ее нет. Но не волнуйтесь, апокалипсиса не будет. Разве что крошечный. Всем хорошего дня».

Между Землей и Юпитером почти нет сходства. Наша планета — аккуратная, маленькая, с растениями и милыми пандами. Юпитер — это гигантский газовый ужас с неистовыми ураганами, которые никогда не утихают. И если вы упадете на эту планету, то можете буквально пролететь сквозь нее. Но давайте представим, что наша Земля стала размером с «отца» Солнечной системы. А что, забавная идея. Юпитер — планета настолько большая, что сложно даже вообразить себе ее масштабы. Радиус Юпитера примерно в одиннадцать раз больше радиуса Земли, а разница в массе составляет триста шестнадцать раз. Таким образом, чтобы превратить Землю в еще один Юпитер, нам нужно увеличить ее радиус в одиннадцать раз. Если плотность планеты останется прежней, то масса нашей новой Земли здорово подскочит. Она будет в четыре раза больше, чем у Юпитера! Конечно, такие изменения не пройдут гладко.Первое, на что мы обратим внимание... нет, это не размер, а гравитация. Она увеличится примерно в одиннадцать раз по сравнению со старой Землей. Ученые говорят, что мы способны выжить на планете с большей гравитацией. Но она должна быть максимум в пять раз сильнее той, к которой мы привыкли. Ладно, давайте предположим, что мы смельчаки, готовые бросить вызов природе. Какой будет наша жизнь? Ну, не очень приятной. После каждого шага нужно будет присаживаться на скамейку и делать перерыв, как будто вы только что пробежали марафон. Да, ходить станет настолько тяжело. И удачного вам подъема со скамейки! Чтобы передвигаться по планете, нам придется накачать очень сильные мышцы. Больше никаких проблем с нездоровой пищей, потому что каждый поход к холодильнику станет мощной тренировкой.

Километры и километры неизведанных территорий, к которым нам даже не приблизиться, простираются под земной корой. Ученые обнаружили нечто напоминающее подземные горы, спрятанные внутри мантии. Наша планета разделена на три слоя: кору, мантию и ядро. Земная кора — это место, где живут восемь миллиардов человек, растут триллионы растений и обитают разнообразные животные. Земная кора на суше и в океане различается. Океаническая кора более плотная, чем земная, и содержит уникальные горные породы. В учебниках Земля разделена так, чтобы наглядно показать кору, мантию и ядро. Но между ними есть и другие слои, о которых говорят не так часто.Мантия делится на верхнюю и нижнюю части и служит переходной зоной. Поскольку мантия действует как центр геологической «переработки», тектонические плиты движутся не только из стороны в сторону, но и вверх и вниз. На самом деле именно поэтому появились все вулканы! Магма извергается на поверхность или под воду, а затем опускается обратно, и цикл повторяется. Переходы простираются на четыреста, а затем на шестьсот шестьдесят километров. В нижнем слое мантии ученые продолжают открывать всё новые и новые территории. Горы в мантии более фактурны и намного крупнее, чем на поверхности земли. Ученые обнаружили горный хребет, который выше самого Эвереста. Некоторые образования достигают девятисот шестидесяти пяти километров в высоту.Когда континенты еще не были разделены, возможно, существовали земли, которые сейчас скрыты под водой. Теории гласят, что Исландия когда-то была частью более крупного одноименного микроконтинента, который соединял современную Исландию с Гренландией и Скандинавией. Также поговаривают о Великой Исландии, в которую входила Британия. Но после раскола земли утонули вместе со всем, что на них было. Существуют также теории, что Новая Зеландия — это часть Зеландии, скрытого микроконтинента, что находится в том же регионе. Возможно, что эти горы когда-то были частью старой планеты Земля и погрузились естественным путем миллиарды лет назад. Но всё же это маловероятно.

Земля состоит из трех основных слоев — плотное и горячее внутреннее ядро, расплавленное внешнее ядро и мантия. Затем идет тонкая кора — поверхность, которая поддерживает жизнь в том виде, в каком мы ее знаем. Однако недавно внутри твердого внутреннего ядра ученые нашли новый таинственный слой. Внутреннее ядро Земли составляет примерно две третьих размера Луны и состоит из никеля и твердого железа. Оно обжигающе горячее. Температура в центре Земли такая же, как и на поверхности Солнца. Температура внешнего ядра может достигать пяти с половиной тысяч градусов.Исследовать его трудно, потому что туда нельзя попасть — и это все равно, что пытаться что-то разглядеть через очень грязное окно и пять тысяч километров расплавленных пород. Мы полагаемся лишь на эксперименты с нагретыми под давлением породами, сигналы от сейсмических волн и компьютерные модели. Когда происходит землетрясение, оно испускает сейсмические ударные волны, проходящие через слои с разной скоростью, в зависимости от направления и материала, через который они проходят. Недавно группа ученых проанализировала данные о ста тысячах глубоких землетрясений. Некоторые из них происходили на глубине ста километров. Ученые отслеживают волны этих землетрясений и пытаются понять, через какие материалы они проходят.Благодаря землетрясениям они и нашли в ядре нашей планеты новый слой. Обычно ударные волны распространяются вдоль экватора, но внизу они расходятся в разных направлениях — примерно на шестьдесят градусов в сторону. Когда волны проходят через внутреннее ядро, двигаясь с севера на юг, они перемещаются быстрее, чем волны, проходящие через ядро параллельно экватору. Ядро создает наше магнитное поле. Оно защищает планету от солнечного ветра, который представляет собой заряженные частицы, исходящие от Солнца. В шестидесятые годы было обнаружено, что каждые двадцать шесть секунд Земля пульсирует. Это словно часовой механизм, гигантское сердцебиение. Земля слегка дрожит, но мы этого не ощущаем.

Если вы когда-нибудь смотрели второй фильм о Терминаторе, вы наверняка помните этого парня, Т-тысяча. У главного героя, которого так блестяще сыграл Арнольд Шварценеггер, была миссия — защитить Сару и Джона Коннора от этого робота. Он намного сильнее любого человека, сгибает сталь голыми руками и легко поднимает в воздух гораздо более крупных роботов. Но самая крутая его особенность — способность изменять свою форму. Сделанный из жидкого металла, он может восстанавливаться даже после серьезных повреждений. Вы можете сказать, что это всего лишь очередной фантастический фильм, но послушайте меня: ученым удалось создать нечто похожее на Т-тысячу в реальной жизни!Они изобрели материал, представляющий собой смесь металлов с довольно безумными свойствами. Робот больше похож на суперкрошечную модель размером с лего своего экранного прототипа. Этот маленький парень может растаять в ваших руках при температуре тридцать градусов, а затем вернуться к своей первоначальной форме. Испытания показали, что с помощью этой суперспособности он может вырваться из небольшой клетки. Секрет того, что выглядит как магия, кроется в физике. Магнитное поле создает электрический ток внутри одного из металлов, из которого сделан реальный Т-1000 (галлия). При этом выделяется некоторое количество тепла, и твердый материал превращается в жидкость. Под воздействием магнитного поля крошечный робот может проявить и другие таланты. Он может прыгать в двадцать раз выше своего роста, вращаться со скоростью полторы тысячи оборотов в минуту и развивать впечатляющую скорость — один метр в секунду. Вам нужен этот малыш? Ну, вы пока не можете купить оригинал, но все еще можете приобрести себе фигурку Терминатора или строительный набор.

Если взглянуть на нашу Землю в разрезе, то видны все ее слои. Вот внутреннее ядро. Оно где-то в сорок раз горячее, чем в вашей духовке. Это мантия — океан раскаленной лавы. А это земная кора — твердая поверхность, на которой мы все живем. Но если посмотреть наверх, то кроме атмосферы и озонового слоя, можно увидеть еще много чего. Недавно был обнаружен странный пузырь, который защищает нашу планету от радиации. И это не магнитное поле Земли — он состоит из радиоволн. В радиочастотном спектре наша планета светится, как новогодняя елка. Но нас интересуют сверхдлинные волны — те, что позволяют поддерживать связь с подводными лодками.Радиоволны подобны световым волнам или обычным океанским. Взгляните на это. Расстояние между двумя пиками — это длина волны. А количество этих волн за определенный промежуток времени — это частота. Например, в этом интервале десять волн в одну секунду. Сможете угадать частоту этой волны? Да, это десять Герц. Сотовые телефоны используют волны с частотой от трехсот до трех тысяч Мегагерц. Так что добавьте к этому числу еще шесть нулей. Но волны такой частоты плохо проходят через барьеры. В туннеле связь обычно пропадает. Это потому, что внутри есть металл — проводящий материал, ослабляющий радиоволны.

Всем привет! Хотите прокатиться на самом быстром поезде в мире? Итак, вы стоите на вокзале и ждете поезд. Вдруг налетает сильный порыв ветра, и у всех срывает головные уборы. Этот порыв был вызван самым быстрым поездом в мире, который только что проехал мимо вас со скоростью шестьсот километров в час. Не издав ни звука! Что это за чудо? Это поезд Маглев на магнитной подушке, разработанный японской железнодорожной компанией. Он установил новый мировой рекорд скорости и соединит крупнейшие города Японии: Токио, Нагою и Осаку. Весь маршрут займет шестьдесят семь минут. На этом поезде из Нью-Йорка до Вашингтона можно доехать всего за час. Это быстрее, чем лететь туда самолетом. И этот поезд — совершенно бесшумный и не загрязняет атмосферу, ведь у него даже нет двигателя. Да и колеса не стучат по рельсам, потому что поезд парит в воздухе и не касается земли. Там даже нет рельсов.Хотите знать, как это работает? Я вам расскажу. Давайте заглянем под обшивку поезда. Всё, что ему нужно для движения, — это магниты. А точнее — сверхпроводящие магниты. Эти овалы — наши супермагниты. Так что же в них такого особенного? Если пропустить через них электрический ток, они создадут вокруг себя сильное магнитное поле. Мы его изобразили линиями. И чем сильнее ток, тем больше и мощнее магнитное поле. Но ток постепенно нагревает магнит, его эффективность снижается, и магнитное поле ослабевает. Из-за высоких температур магнит создает большее сопротивление току. Обычное зарядное устройство для телефона работает точно так же. Провод может нагреваться, когда вы заряжаете телефон, потому что он создает небольшое сопротивление электрическому току, как наши электромагниты в поезде. Решение состоит в том, чтобы охладить магнит и превратить его в сверхпроводник.

Центр Млечного Пути — это область интенсивного излучения, гравитации и тайн. Это место, где силы природы доведены до предела. Но что, если бы наша планета оказалась в этом космическом театре? Что было бы, если бы Земля переместилась туда и каким-то образом сумела выжить? Давайте начнем путешествие в сердце нашей галактики и узнаем это. Представьте себе: вы парите в космосе, окруженный миллиардами и миллиардами звезд. Вдруг вдалеке вы видите яркую, клубящуюся массу газа и пыли. Это галактика Млечный Путь — наш дом на просторах Вселенной. По оценкам, в Млечном Пути содержится больше ста миллиардов звезд, а его размер составляет около ста тысяч световых лет в поперечнике. Если бы вы двигались со скоростью света, вам потребовалось бы сто тысяч лет, чтобы пересечь Млечный Путь из одного конца в другой! Это несколько триллионов километров!И это не просто статичное скопление звезд и газа. Это динамичная, развивающаяся система. Фактически, Млечный Путь в настоящее время мчится сквозь пространство со скоростью около одного миллиона шестисот тысяч километров в час! Одна из самых захватывающих вещей в нашей галактике — ее форма. Млечный Путь — спиральная галактика, то есть она похожа на диск с центральной выпуклостью и спиральными рукавами. Спиральные рукава — это области, где рождаются новые звезды. Там сосредоточено большинство звезд, газа и пыли. И именно там находится Солнечная система. Наша система — крошечный узелок в грандиозном космическом гобелене Млечного Пути. Она находится на расстоянии около двадцати шести тысяч световых лет от центра галактики. Далековато, не так ли? Солнечная система также движется по Млечному Пути, вращаясь вокруг галактического центра. Чтобы совершить полный оборот вокруг галактики, нашей системе требуется около двухсот тридцати миллионов лет. Только представьте: со времен динозавров мы прошли всего четверть этого пути!

Вы в лаборатории. Позади вас раздается громкий гудящий звук. Ключи, телефон и другие металлические предметы начинают трястись. Вдруг они взлетают и проносятся мимо вас на огромной скорости. Нет, это не чудовищная черная дыра, которая появилась у вас за спиной и поглощает всё вокруг. Это аппарат ЭмЭрТэ, который только что включился. С его помощью можно заглянуть почти куда угодно. Аппарат магнитно-резонансной томографии может быть размером с внедорожник, но состоит он всего из четырех частей: градиент, радиочастоты, компьютер и ключевой компонент — огромный магнит. Еще нужен объект для изучения. Возьмем эту черепашку.Большинство живых организмов состоят из воды. Вода состоит из одного атома кислорода и двух — водорода. Аш два о. Крошечные частицы атомов водорода — словно микроскопические магниты. Воспринимайте их как стрелку компаса. Обычный компас определяет магнитное поле Земли, и его стрелка всегда указывает на север. Теперь положим рядом с компасом магнит. Его магнитное поле сильнее земного — мы можем управлять стрелкой компаса. В аппаратах МРТ используются большие круглые магниты, магнитное поле которых в шестьдесят тысяч раз раз мощнее земного. Вращаясь, этот гигантский магнит заставляет вращаться и атомы водорода в нашем организме. Однако крутятся не все атомы. Те, что остаются неподвижными, называются молекулами воды малой энергии. Мы заставим их крутиться за счет радиоволн.