Не хотели бы космического мороженного?

Куда дует ветер

Согласно грандиозному плану по объединению европейских электросетей, ранее редко используемая сила ветра займет в вопросе электроснабжения главенствующую роль.

Все современные устройства такие как пылесос, тостер или телевизор работают от переменного тока. Именно в 1880е года был решен вопрос использовать постоянный ток, при котором электроны движутся в одном направлении, или переменный ток, когда электроны постоянно меняют свое направление. Томас Эдисон поддерживал идею использования постоянного тока, в то время как Джордж Вестингхауз поддерживал идею переменного тока. В споре победила точка зрения Вестингхауза.

Причиной победы Вестингхауза явилось то, что на коротких расстояниях потери в электросетях с переменным током значительно меньше, чем в сетях с постоянным током. Это и послужило причиной принятия нового стандарта. Однако, принятый стандарт подвергался сомнению, поскольку на больших расстояниях в высоковольтных линиях электропередачи с постоянным током потери меньше, чем в сетях с переменным током. Это не послужило причиной использовать повсеместно постоянный ток, но способствовала перестройке линий передач, что повысило эффективность использования силы ветра. Так же это способствовало бы уменьшению потребности в традиционных, загрязняющих окружающую среду, электростанциях.

При использовании энергии ветра, встречаются две проблемы. Не всегда можно получить электричество, когда этого хотите и не всегда это возможно сделать там, где это нужно. Согласно заявлений главы ISET Юргена Шмидта, при организации такой большой электросети, охватывающей целый континент, такой как, например, Европа, придется столкнуться с решением обоих этих вопросов.

Был бы не актуальным

Вопрос «где дует ветер» уже не будет столь важен, поскольку в любой момент времени где-нибудь ветрено. Если будет ветрено в Испании, но не в Ирландии, ток будет течь в одном направлении. А в какой-нибудь ветреный день в Ирландии (или на острове Эмеральд) ток потечет в обратную сторону.

Вопрос же «когда дует ветер» является очень тонким. Очень важным элементом континентальной энергосистемы доктора Шмидта является Норвежское направление. Нельзя сказать, что Норвегия является огромным потребителем электроэнергии. Скорее страна хорошо обеспечена электричеством гидроэлектрическими станциями. Это один из способов, благодаря которому полученная энергия от движущихся источников, таких как ветер, заносится в «сетку заполнения». Энергия тратится на перекачку воды в резервуары, которые кормят гидроэлектрическую турбину. Он используется, как водоповоротный кран, когда требуется. Емкость резервуаров в Норвегии настолько велика, считает доктор Шмид, что при штиле по всей Европе, что может случаться крайне редко, ГЭС могла бы поддерживать энергоснабжение всей Европы сроком до четырех недель.

Такая идея как объединение в единую европейскую электросеть кажется очевидной. Тогда сеть еще не была построена, поскольку сети с переменным током теряли слишком много энергии на больших расстояниях. Таким образом был восстановлен интерес к постоянному току.

Вестингхауз победил в споре в 1880е годы, поскольку преобразование напряжения переменного тока проще, чем постоянного. Высокое напряжение – лучший способ передать энергию, но высокое напряжение практически не используется пользователями. Поэтому токи высокого напряжения передаются по высоковольтным линиям, а затем «понижается» до величин, используемых в местных подстанциях.

Однако, Эдисон оказался прав, утверждая, что предпочтительней применение постоянного тока для передачи электроэнергии любого напряжения. Это связано с тем, что переменного тока вдоль земли происходит легче, чем постоянного тока. Для того, чтобы избежать заземления линии переменного тока должны быть построены выше от поверхности земли. И чем выше напряжение, тем больше должна быть высота столбов. Так, при стандартном для передачи на большие расстояния напряжении в 400 кВольт и использовании переменного тока, потребуется разместить кабель линии электропередач на высоте 30 метров от земли, что в 40 раз дороже, чем если бы такой же кабель прокладывали по земле. Использование более дорогостоящего постоянного тока выгоднее на расстоянии больше 1000 км даже если оба кабеля расположить на одной высоте, в то время как на уровне земли на коротких расстояниях до 30 км сети постоянного тока будут выгоднее сетей переменного тока.

Согласно оценки доктора Шмидта, использование линий передачи постоянного тока энергия ветра предоставит 30% требуемой в Европе энергии. Более того, он может сделать это надежно, что означает, что силы ветра будет достаточно для того, чтобы обеспечивать так называемые «основные потребности».

«Энергия на основные потребности» - это минимально необходимое количество энергии, чтобы поддерживать работу электроприборов, например, в три утра. На данный момент. Это обеспечивается традиционными электростанциями.

Пространственные прыгуны

Доказывает ли эксперимент с нейтрино верность теории струн?

Нейтрино является странным понятием в теории элементарных частиц. Оно не имеет заряда и редко взаимодействует с другими частицами, но может быть в одном из трех состояний: электронное нейтрино, мюонное нейтрино и тау-нейтрино – и может подвергаться нейтринной осцилляции (переходу) из одного состояния в другое по мере ее перемещения.

Последние 5 лет ученые Национальной ускорительной Лаборатории им. Энрико Ферми в Батавие, штат Иллинойс, обстреливали детектор пучками мюонных нейтрино в ходе эксперимента по обстрелу нейтрино, представляющая собой огромный сферический резервуар, заполненный 800 тоннами нефти, чтобы наблюдать какое количество частиц во время полета перейдут в состояние электронного нейтрино. Первые результаты, полученные в апреле, подтвердили Стандартную модель общепринятой теории физики частиц, но необъяснимая аномалия в полученных данных оставляет открытой возможность более экзотических перспектив. Некоторые ученые полагают, что причиной аномалии является новый вид нейтрино, которые могут быть получены в ходе более тщательного изучения, описываемые теорией струн.

MiniBooNE обратил внимание на эксперимент, проводимый ранее в Национальной Лаборатории города Лос-Аламос в 90е года, который демонстрировал наличие четвертого типа нейтрино. Так называемый «стерильное нейтрино», считался еще более сложно детектируемым состоянием, поскольку оно появляется не только при слабом ядерном взаимодействии, как остальные состояния, но и проявляется исключительно под действием гравитации. В связи с тем, что существование стерильных нейтрино оспаривает Стандартную модель, исследователи были готовы запустить подобные эксперимент для того, чтобы окончательно подтвердить или опровергнуть Стандартную Модель. Однако, результаты MiniBooNE не дал однозначного ответа. Для нейтрино с энергиями от 475 миллионов до 3 миллиардов электрон-вольт, осцилляция нейтрино в различные состояния соответствуют описываемым предсказаниям Стандартной модели, но при более низких энергиях было обнаружено, что переход в электронные нейтрино является наиболее часто встречающимся.

Более странным является то, что три физика ожидали таких результатов. Их работа (является одним из развитий теории струн) основывается на теории струн, которая предусматривает существование, по крайней мере, десяти измерений для описания структуры, и включает в себя в том числе гравитацию и квантовую механику. Чтобы объяснить то, по какой причине мы не воспринимаем дополнительные пространства, сторонники теории струн полагают, что все обычные частицы в нашей вселенной относятся к четырехмерной спирали, которая вращается в многомерном объеме, как лист клейкой бумаги от мух вращается в воздухе. Некоторые же особые частицы, такие как гравитон и стерильные нейтрино, могут перемещаться между спиралями в объеме. В 2005 году Генри Пас, работающий теперь в Университете Алабамы, Сандип Пакваза из Университета Гавайи и Томас Уэйлер из Университета Вандербита предположили, что если спирали изогнуты и микроскопически деформированы, то стерильные нейтрино могли бы перемещаться по наикратчайшим путям в объеме. И именно эти пути могут влиять на осцилляцию нейтрино и повышают вероятность перехода в определенные состояния.

Как оказалось, результаты MiniBooNE были близки к предположениям Паса, Пакваза и Уэйлера. Исследователи, принимавшие непосредственное участие в проводимом эксперименте, были настолько поражены соответствием теории, что даже написали письма с поздравлениями этим теоретикам. Как пишет Билл Луи - представитель команды MiniBooNE: «Поразительно наблюдать то, насколько Ваша модель соответствует нашим исследованиям при низких энергиях». В связи с тем, что ученые до сих пор так и не нашли доказательства теории струн, подтверждение существования дополнительных измерений будет настоящим прорывом.

Физики опасаются, что такое подобие может оказаться не более чем случайным совпадением. Исследователи из MiniBoo в настоящее время пытаются определить, не могли ли фоновые эффекты или ошибки в анализе повлиять на их вычисления количества электронных нейтрино. В то же время, Пас и его коллеги уточняют свою теорию. «Наше решение немного кажется спекулятивным на первый взгляд»- говорит Пас: «Но, я думаю, что это абсолютно нормально: попытаться обнаружить возможные варианты, которые могли бы объяснить избыток электронных нейтрино и теория могла быть подтверждена».

 

 

Вторичная эмиссия.

Известно с высокой степень достоверности, что ускоренный до достаточно высокой скорости электрон, может обладать достаточной кинетической энергией для возбуждения одного или группы электронов в полупроводнике или изоляторе для создания новых колебаний. Положительно заряженный электрод располагается рядом с источником «вторичного излучения», испускаемые от пластины или другого положительно заряженного электрода электроны притягиваются к электроду. Во многих каскадах электроны вызывают нежелательные эффекты: спроектированные решения направлены на сокращение их воздействия и контроль их движения. Это возможно через использование нескольких каскадов, таких как электронные умножители, построенного по принципу вторичной эмиссии.

Радиоволны в ионосфере.

После излучения с передающей антенны радиоволны распространяются во всех направлениях. Часть сигнала проходит по земле и называется поверхностной волной. Вторая часть распространяется через нижние слои атмосферы, параллельно земле. Третья – движется под углом от поверхности Земли. Та, что распространяется в нижних слоях атмосферы, называется – тропосферная волна, а те, что распространяются под углом – ионосферные.

Поверхностные и Тропосферные высокочастотные волны из спектра от 3 до 30 МГц –распространяются на короткие расстояния, не превышающие 40-50 километров. Ионосферные компоненты волны же распространяются на б о льшие расстояния, делая возможным междугороднюю коротковолновую связь.

Во время испускания передающей антенной, волна начинает свое распространение и достигает ионосферы. Эта область находится на высоте около 60 километров над землей. После достижения ионосферы, волны возбуждают свободные электроны в этой области. В результате облучения, свободные электроны начинают вибрировать и излучать энергию.

Ионосфера формируется под действием солнечного ультрафиолета. При взаимодействии этого излучения с газами в верхних слоях атмосферы, возникает множество свободных молекул, поглощающих энергию и теряющих свободные электроны. Этот процесс сопровождается выбросом свободных электронов и положительно заряженных молекул газа, называемых ионами. Образование ионов называется ионизацией.

Ионосфера изменяет направление распространения радиоволн и возвращает их в сторону земли на большом расстоянии от передатчика. Дифракция изменяет направление волны и возвращает ее на землю на некотором расстоянии от источника волны.

Ионосфера не является чем-то единым и состоит из нескольких слов, свойства которых зависят от множества факторов. Наиболее важным из слоев является F-слой. Большая часть междугородных высокочастотных средств связи строится на отражении волн от F-слоя на высоте порядка 175 километров.

Radar

Слово «радар» означает Радио-определение и радио-ранжирование. Радиолокационное оборудование способно определять по радио-эхо присутствие объектов, направление их движение, расстояние до них и определять их характер.

Существует несколько типов радиолокационных станций, каждый из которых состоит из шести основных компонентов, а именно: передатчик, приемник, антенна, индикатор(ы), таймер и источник питания.

РЛС обнаруживает объекты, посылая короткие мощные импульсы сверхвысокой частоты радиволновой энергии от передатчика. Направленная антенна принимает энергию от передатчика и излучает его в пучке (как прожектор).

Поскольку переданная энергия падает на объект, часть ее отражается. Приемник принимает отраженный сигнал через свою антенну и переводит его в визуальные сигналы читаемыми на флуоресцентном экране. Появление этим сигналов показывает наличие объекта в поле зрения радара.

Пучок электронов проходят сквозь флуоресцентный экран так же, как стрелки часов по циферблату. Так же как секундная стрелка проходит круг за минуту, изображение из электронов на мониторе может периодически проходить по экрану. Этот таймер является основным синхронизатором системы, в том числе передатчика и приемника. Использование этих импульсов и распространение радиоволн с постоянной скоростью света, позволяет простое средство измерения диапазона. Точность, с которой время измеряется, определяет точность диапазона.

Но как же можно найти место, где располагается объект? Оба азимута и угла могут быть определены с помощью направленной антенны.

Доп.2.

Куда дует ветер

Согласно грандиозному плану по объединению европейских электросетей, ранее редко используемая сила ветра займет в вопросе электроснабжения главенствующую роль.

Все современные устройства такие как пылесос, тостер или телевизор работают от переменного тока. Именно в 1880е года был решен вопрос использовать постоянный ток, при котором электроны движутся в одном направлении, или переменный ток, когда электроны постоянно меняют свое направление. Томас Эдисон поддерживал идею использования постоянного тока, в то время как Джордж Вестингхауз поддерживал идею переменного тока. В споре победила точка зрения Вестингхауза.

Причиной победы Вестингхауза явилось то, что на коротких расстояниях потери в электросетях с переменным током значительно меньше, чем в сетях с постоянным током. Это и послужило причиной принятия нового стандарта. Однако, принятый стандарт подвергался сомнению, поскольку на больших расстояниях в высоковольтных линиях электропередачи с постоянным током потери меньше, чем в сетях с переменным током. Это не послужило причиной использовать повсеместно постоянный ток, но способствовала перестройке линий передач, что повысило эффективность использования силы ветра. Так же это способствовало бы уменьшению потребности в традиционных, загрязняющих окружающую среду, электростанциях.

При использовании энергии ветра, встречаются две проблемы. Не всегда можно получить электричество, когда этого хотите и не всегда это возможно сделать там, где это нужно. Согласно заявлений главы ISET Юргена Шмидта, при организации такой большой электросети, охватывающей целый континент, такой как, например, Европа, придется столкнуться с решением обоих этих вопросов.

Был бы не актуальным

Вопрос «где дует ветер» уже не будет столь важен, поскольку в любой момент времени где-нибудь ветрено. Если будет ветрено в Испании, но не в Ирландии, ток будет течь в одном направлении. А в какой-нибудь ветреный день в Ирландии (или на острове Эмеральд) ток потечет в обратную сторону.

Вопрос же «когда дует ветер» является очень тонким. Очень важным элементом континентальной энергосистемы доктора Шмидта является Норвежское направление. Нельзя сказать, что Норвегия является огромным потребителем электроэнергии. Скорее страна хорошо обеспечена электричеством гидроэлектрическими станциями. Это один из способов, благодаря которому полученная энергия от движущихся источников, таких как ветер, заносится в «сетку заполнения». Энергия тратится на перекачку воды в резервуары, которые кормят гидроэлектрическую турбину. Он используется, как водоповоротный кран, когда требуется. Емкость резервуаров в Норвегии настолько велика, считает доктор Шмид, что при штиле по всей Европе, что может случаться крайне редко, ГЭС могла бы поддерживать энергоснабжение всей Европы сроком до четырех недель.

Такая идея как объединение в единую европейскую электросеть кажется очевидной. Тогда сеть еще не была построена, поскольку сети с переменным током теряли слишком много энергии на больших расстояниях. Таким образом был восстановлен интерес к постоянному току.

Вестингхауз победил в споре в 1880е годы, поскольку преобразование напряжения переменного тока проще, чем постоянного. Высокое напряжение – лучший способ передать энергию, но высокое напряжение практически не используется пользователями. Поэтому токи высокого напряжения передаются по высоковольтным линиям, а затем «понижается» до величин, используемых в местных подстанциях.

Однако, Эдисон оказался прав, утверждая, что предпочтительней применение постоянного тока для передачи электроэнергии любого напряжения. Это связано с тем, что переменного тока вдоль земли происходит легче, чем постоянного тока. Для того, чтобы избежать заземления линии переменного тока должны быть построены выше от поверхности земли. И чем выше напряжение, тем больше должна быть высота столбов. Так, при стандартном для передачи на большие расстояния напряжении в 400 кВольт и использовании переменного тока, потребуется разместить кабель линии электропередач на высоте 30 метров от земли, что в 40 раз дороже, чем если бы такой же кабель прокладывали по земле. Использование более дорогостоящего постоянного тока выгоднее на расстоянии больше 1000 км даже если оба кабеля расположить на одной высоте, в то время как на уровне земли на коротких расстояниях до 30 км сети постоянного тока будут выгоднее сетей переменного тока.

Согласно оценки доктора Шмидта, использование линий передачи постоянного тока энергия ветра предоставит 30% требуемой в Европе энергии. Более того, он может сделать это надежно, что означает, что силы ветра будет достаточно для того, чтобы обеспечивать так называемые «основные потребности».

«Энергия на основные потребности» - это минимально необходимое количество энергии, чтобы поддерживать работу электроприборов, например, в три утра. На данный момент. Это обеспечивается традиционными электростанциями.

Пространственные прыгуны

Доказывает ли эксперимент с нейтрино верность теории струн?

Нейтрино является странным понятием в теории элементарных частиц. Оно не имеет заряда и редко взаимодействует с другими частицами, но может быть в одном из трех состояний: электронное нейтрино, мюонное нейтрино и тау-нейтрино – и может подвергаться нейтринной осцилляции (переходу) из одного состояния в другое по мере ее перемещения.

Последние 5 лет ученые Национальной ускорительной Лаборатории им. Энрико Ферми в Батавие, штат Иллинойс, обстреливали детектор пучками мюонных нейтрино в ходе эксперимента по обстрелу нейтрино, представляющая собой огромный сферический резервуар, заполненный 800 тоннами нефти, чтобы наблюдать какое количество частиц во время полета перейдут в состояние электронного нейтрино. Первые результаты, полученные в апреле, подтвердили Стандартную модель общепринятой теории физики частиц, но необъяснимая аномалия в полученных данных оставляет открытой возможность более экзотических перспектив. Некоторые ученые полагают, что причиной аномалии является новый вид нейтрино, которые могут быть получены в ходе более тщательного изучения, описываемые теорией струн.

MiniBooNE обратил внимание на эксперимент, проводимый ранее в Национальной Лаборатории города Лос-Аламос в 90е года, который демонстрировал наличие четвертого типа нейтрино. Так называемый «стерильное нейтрино», считался еще более сложно детектируемым состоянием, поскольку оно появляется не только при слабом ядерном взаимодействии, как остальные состояния, но и проявляется исключительно под действием гравитации. В связи с тем, что существование стерильных нейтрино оспаривает Стандартную модель, исследователи были готовы запустить подобные эксперимент для того, чтобы окончательно подтвердить или опровергнуть Стандартную Модель. Однако, результаты MiniBooNE не дал однозначного ответа. Для нейтрино с энергиями от 475 миллионов до 3 миллиардов электрон-вольт, осцилляция нейтрино в различные состояния соответствуют описываемым предсказаниям Стандартной модели, но при более низких энергиях было обнаружено, что переход в электронные нейтрино является наиболее часто встречающимся.

Более странным является то, что три физика ожидали таких результатов. Их работа (является одним из развитий теории струн) основывается на теории струн, которая предусматривает существование, по крайней мере, десяти измерений для описания структуры, и включает в себя в том числе гравитацию и квантовую механику. Чтобы объяснить то, по какой причине мы не воспринимаем дополнительные пространства, сторонники теории струн полагают, что все обычные частицы в нашей вселенной относятся к четырехмерной спирали, которая вращается в многомерном объеме, как лист клейкой бумаги от мух вращается в воздухе. Некоторые же особые частицы, такие как гравитон и стерильные нейтрино, могут перемещаться между спиралями в объеме. В 2005 году Генри Пас, работающий теперь в Университете Алабамы, Сандип Пакваза из Университета Гавайи и Томас Уэйлер из Университета Вандербита предположили, что если спирали изогнуты и микроскопически деформированы, то стерильные нейтрино могли бы перемещаться по наикратчайшим путям в объеме. И именно эти пути могут влиять на осцилляцию нейтрино и повышают вероятность перехода в определенные состояния.

Как оказалось, результаты MiniBooNE были близки к предположениям Паса, Пакваза и Уэйлера. Исследователи, принимавшие непосредственное участие в проводимом эксперименте, были настолько поражены соответствием теории, что даже написали письма с поздравлениями этим теоретикам. Как пишет Билл Луи - представитель команды MiniBooNE: «Поразительно наблюдать то, насколько Ваша модель соответствует нашим исследованиям при низких энергиях». В связи с тем, что ученые до сих пор так и не нашли доказательства теории струн, подтверждение существования дополнительных измерений будет настоящим прорывом.

Физики опасаются, что такое подобие может оказаться не более чем случайным совпадением. Исследователи из MiniBoo в настоящее время пытаются определить, не могли ли фоновые эффекты или ошибки в анализе повлиять на их вычисления количества электронных нейтрино. В то же время, Пас и его коллеги уточняют свою теорию. «Наше решение немного кажется спекулятивным на первый взгляд»- говорит Пас: «Но, я думаю, что это абсолютно нормально: попытаться обнаружить возможные варианты, которые могли бы объяснить избыток электронных нейтрино и теория могла быть подтверждена».

 

 

Не хотели бы космического мороженного?

Сублимация может помочь обеспечить астронавтов едой. Но она имеет применение и куда ближе к повседневной жизни.

Сублимация останавливает все процессы, происходящие в еде, таким образом, вы можете хранить замороженную еду годами и с легкостью разморозить ее под струей горячей воды, когда только вам это понадобится. Даже по прошествии нескольких лет продукты питания будут сохранен в неизменном виде.

Эта техника основывается на полном исключении воды из еды и оставляет продукт практически нетронутым. Основной причиной использования сублимации является сохранение пищи и уменьшение ее размеров. Удаление воды из пищи защищает ее от порчи, поскольку микроорганизмы, как например, бактерии, являющиеся причиной порчи продуктов, не могут существовать без воды. Кроме того, без воды невозможно развития плодов, поэтому сублимация мешает прорастанию плодов.

Сублимация значительно снижает вес пищи, поскольку пища в большей мере состоит из воды, например, большая часть фруктов состоит более чем на 80-90% из воды. Удаление воды делает пищу значительно легче и, как следствие, облегчает транспортировку продуктов питания. Заморозкой продуктов занимаются как военные, так и мирные организации, чтобы сделать их более легкими для перемещений человеком, НАСА так же занимается сублимацией продуктов с целью компактного их размещения в и без того тесных космических кораблях.

Помимо этого сублимация используется для сохранения других материалов, таких как, например, медицинских препаратов. Химики таким образом могут значительно увеличить срок годности фармацевтической продукции сублимацией и хранить его вне вакуумной упаковки. Кроме того, исследователи могут использовать сублимацию для сохранения необходимых биологических образцов в течение длительного времени. Даже исторически значимые рукописи, которые были повреждены водой, были спасены с помощью этого процесса.

Сублимация отличается от обычной сушки, поскольку позволяет удалить всю воду из материалов, в то время как стандартные методы сушки позволяют изъять лишь 90-95% влаги. Это означает, что деструктивная деятельность микроорганизмов и бактерий может быть фактически сведена к нулю и остановлена, вместо обычного ее замедления. Кроме того, состав и структура материала не претерпевает существенных изменений, в связи с чем материалы могут быть доподлинно восстановлены.

Это возможно, поскольку вожжа в твердом состоянии (лед) непосредственно преобразуется в водяной пар минуя жидкое состояние. Этот процесс называется «сублимация» - переход из твердого состояния в газообразное. Так же как и испарение, сублимация происходит, когда молекулы получают достаточно энергии, чтобы вырваться с поверхности вещества. Вода, полученная изо льда, станет паром, когда молекулы получат достаточно энергии, чтобы вырваться на свободу. Условия сублимации определяются теплом и атмосферным давлением