Из пыли и газа. Загадка появления Солнечной системы
Это странно, но людей гораздо больше интересует, что же произойдёт с Солнечной системой в будущем, нежели как она образовалась в прошлом. В подтверждение этому тысячи статей о возможных вариантах гибели нашего светила и гораздо меньшее количество информации о его рождении. А между тем образование Солнечной системы — это одна из загадок, так до сих пор и не разгаданных учёными.
Большой взрыв случился около четырнадцати миллиардов лет назад. Если вы любите более точные числа, то со времени образования нашей Вселенной прошло 13,77 ± 0,059 млрд лет. Понадобилось достаточно много времени, чтобы кварк-глюонная плазма охладилась настолько, чтобы в ней стало возможным существование атомов водорода и других строительных элементов будущих галактик и звёздных систем.
По пустому и абсолютно чёрному пространству во все стороны расползались огромные облака газа и пыли. Во Вселенной и сейчас есть подобные образования. Подобные газопылевые облака астрономы наблюдают в туманности Ориона. Считается, что они очень похожи на те, что послужили материалом для создания Солнечной системы. Подобные формирования не редкость для современной Вселенной. Например, гигантское облако Смита, в миллионы раз превышающее по массе наше Солнце, прямо сейчас мчится в сторону нашей с вами галактики Млечный Путь.
Газовое облако Смита состоит по большей части из водорода, имеет протяжённость 11 000 световых лет и ширину 2500 световых лет. Его скорость — около 1 100 000 километров в час, а после столкновения с нашей галактикой предполагается образование нескольких миллионов новых звёзд. Впрочем, до этого момента ещё осталось около 30 миллионов лет и в ожидании этого события мы вернёмся к образованию Солнечной системы.
Примерно две трети времени существования Вселенной потребовались на то, чтобы образовать облако пыли и газа и охладить его до требуемой температуры. Учёные считают, что облако содержало в себе не только лёгкие водород и гелий, но и оставшиеся от звёзд предыдущих поколений металлы (это свойство так и называется — металличность). Облако спокойно существовало как часть Млечного Пути (Галактика всё это время активно формировалась), однако 4,6 миллиарда лет назад что-то случилось.
“Я что-то сделала, и оно само”
Собственно, причина гравитационного коллапса, запустившего процесс образования Солнечной системы, до сих пор неизвестна. То ли звезда пролетала неподалёку, а может, ударная волна от взрыва сверхновой пошевелила массы газа. Теперь уже вряд ли получится ответить, что именно стало спусковым крючком, однако именно этот момент можно считать началом формирования Солнечной системы.
Часть вещества в облаке уплотнилась и стала центром гравитационного притяжения для остальной части Солнечной прасистемы. А дальше, как говорил классик, “всё заверте. “. Центр гравитационного коллапса начал притягивать к себе не только водород и гелий, но и многочисленные тяжёлые вещества, те же самые металлы.
Гравитационное сжатие одновременно уменьшало размеры облака (оно как бы проваливалось в центр себя, постепенно сжимаясь), но и в силу закона сохранения углового момента увеличивалась его угловая скорость. Проще говоря, облако начало всё сильнее раскручиваться вокруг своей оси, наподобие огромного космического волчка. Учёные считают, что изначально и у пылевого облака уже была небольшая угловая скорость, но гравитационный коллапс начал её многократно увеличивать.
Подобно глине на гончарном круге, будущая Солнечная система становилась всё более плоской и расширяющейся по бокам. Так центробежная сила сформировала стремительно вращающийся диск, в центре которого уже начинала загораться протозвезда, наше будущее Солнце. Облако сжималось всё сильнее, соответственно росла и внутренняя температура. Опять же проще всего представить себе гончарный круг, где по центру собирается большая часть глины, а небольшие остатки откидывает на дальние части круга, где они продолжают своё вращение.
Центральная часть пылевого облака, заботливо спрессованная гравитацией, стала будущим Солнцем, а остатки пошли на формирование планет и астероидов. Небольшие изначально уплотнения остаточных частей начали расчищать свои орбиты, формируя самостоятельные, хоть и вращающиеся вокруг центрального шара объекты.
Некоторые из них были достаточно большими, что могли и сами превратиться в звезду. Их массы лишь немного не хватило на то, чтобы запустить внутри себя термоядерную реакцию. В Солнечной системе это Юпитер — астрономы считают, что, находись он в других условиях и набери раз в десять больше массы, её могло бы хватить на формирование звезды-карлика.
Случись это, и о жизни на Земле можно было бы забыть. Системы с двумя и более звёздами считаются очень неустойчивыми и плохо подходящими для формирования жизни на планетах. Подобные процессы требуют времени и постоянства, а в системе из двух звезд не найти ни того, ни другого. К счастью, лишь одно Солнце загорелось, когда в протозвезде температура и давление стали достаточными для начала термоядерной реакции.
Температура внутри бывшего пылевого облака достигла нескольких миллионов кельвинов, и в самом сердце звезды началась реакция синтеза гелия из водорода, продолжающаяся и до сих пор. С днём рождения, Солнце!
Наше Солнце по спектральному классу относится к жёлтым карликам. К слову, если бы Юпитер был чуть побольше, он мог бы стать коричневым карликом. Средняя плотность Солнца всего в 1,4 раза выше воды и скорее похожа на детсадовский кисель или жидкий обойный клей. Эффективная температура поверхности Солнца — 5780 кельвинов, для человеческого глаза это практически идеальный белый свет.
Как же так, ведь глазу Солнце кажется желтоватым, а если вы внимательно рассматривали лампы накаливания, то помните, что жёлтые оттенки проявляются при температуре ниже 3000 кельвин. Всё так, но атмосфера Земли частично рассеивает идеально белый солнечный свет и придаёт ему желтоватый оттенок. В космосе же Солнце ослепительно белое, как и должно быть.
По местам стоять
А как изменилась Солнечная система за миллиарды лет существования? На каком расстоянии находились планеты во время своего образования и сейчас? Стали ли они ближе к светилу или, наоборот, удаляются от Солнца в глубины бесконечного космоса? Раньше считалось, что положение планет практически неизменно. Как сформировались, так и продолжают свой бесконечный бег по кругу.
Однако последние лет тридцать точка зрения учёных меняется. Специалисты считают, что на заре своего существования Солнечная система была гораздо компактнее. Пояс Койпера за орбитой Нептуна, где до сих пор осталось много “строительного материала” для формирования планет, в своё время был гораздо ближе к нашей звезде. То есть Солнечная система постепенно расширяется, потихоньку увеличиваясь в размерах.
Земля тоже постепенно удаляется от Солнца. Совсем по чуть-чуть, примерно 15 сантиметров в год. Достаточно долго астрономам не удавалось объяснить это, в ход шли всевозможные гипотезы: потеря звездой массы в результате выбросов и солнечного ветра, а также действие загадочной тёмной материи. Однако, согласно последним теориям, всему причиной гравитационное взаимодействие Земли и Луны.
Именно наш ближайший спутник немного замедляет Землю (период обращения Земли вокруг Солнца увеличивается на три миллисекунды каждые сто лет), а также удаляет планету от Солнца на микроскопические по космическим мерками 15 сантиметров в год. Кстати, стало известно о том, что Земля удаляется от Солнца, относительно недавно. Лишь в 2004 году российские астрономы Григорий Красинский и Виктор Брумберг смогли обнаружить это постоянное удаление.
Считается, что на этапе формирования планет было гораздо больше. Во внутренней части по орбитам кружилось от 50 до 100 небесных тел, готовых превратиться в постоянные планеты. В процессе формирования случались столкновения, в результате одного из них большей части своей мантии лишился Меркурий, также есть теория, что в результате другого удара Земля получила Луну. Впрочем, это лишь одна из теорий.
Так продолжалось несколько десятков миллионов лет, пока во внутренней области Солнечной системы не осталось четыре планеты земной группы, расчистившие свои орбиты от астероидов и других конкурентов. Это Меркурий, Венера, Земля и Марс, финалисты, выигравшие право получать достаточное количество тепла и света от Солнца. С этого момента можно было начинать выращивать жизнь.
Вселенная не стоит на месте. Солнечная система — это тоже не статический объект, а сложнейшая система, постоянно, хоть и очень медленно меняющаяся. Астрономы регулярно обновляют своё понимание того, как она существует. Путь от газопылевой туманности до системы, включающей в себя как минимум одну обитаемую планету, занял несколько миллиардов лет. И останавливаться на достигнутом Солнечная система не собирается.
В ближайшее время, согласно современным моделям, серьёзных изменений не ожидается. Мало что изменится до того, как Солнце израсходует свои запасы водорода. Именно тогда Солнце начнёт своё превращение в красного гиганта, а Солнечную систему ждут катастрофические изменения. Впрочем, это случится ещё очень и очень не скоро. Как говорится, поживём — увидим.
Новости технологий, видео обзоры, цены
Работа солнечных батарей при облачности
Использование солнечных батарей имеет множество плюсов как для отдельного индивида, так и для мира в целом. В экономическом плане использование солнечных батарей должно сократить расходы на электроэнергию. С экологической точки зрения солнечные батареи – экологически чистый автономный источник энергии, который позволит нам не причинять дальнейший вред и без того загрязненной окружающей среде. Солнечная энергия может достигать отдаленных территорий. Ее можно использовать в образовании или для передачи срочной медицинской информации.
Влияние облачности на работу солнечных батарей
Влияние облаков на солнечные батареи может, однако, уменьшить главные и другие достоинства солнечных батарей.
Облака могут значительно снизить эффективность работы солнечных батарей в определенных районах земного шара и в определенное время года.
Именно поэтому люди, которые хотят купить солнечные батареи для дома, спрашивают: “Повлияет ли облачность на работу солнечной батареи?”
Влияет ли облачная погода на работу солнечной батареи?
Облачность действительно влияет на работу солнечных батарей. Количество энергии, производимой Вашими солнечными батареями, напрямую зависит от количества солнечных лучей, которые они получают.
В безоблачный день под прямыми солнечными лучами солнечные батареи получают максимум света. Именно в эти часы пик они будут производить максимальное количество энергии.
Когда солнце затягивается облаками, уровень света понижается. Однако это не перекрывает производство энергии. Если, несмотря на облачность, света все же достаточно, чтобы предметы на земле отбрасывали тень, Ваши батареи будут работать примерно в половину своей мощности. Более плотная облачность еще больше уменьшит эффективность батареи. И наконец, в очень пасмурный день солнечные батареи будут производить минимум полезной энергии.
Влияние облачности на солнечную батарею может быть удивительно благоприятным. Невероятно, но в плохую погоду Ваши солнечные батареи будут воспроизводить энергию, полученную в часы пик!
Если солнце окажется в просвете между облаков, произойдет нечто удивительное: Ваши солнечные батареи будут получать прямые солнечные лучи плюс отраженный свет облаков! Таким образом, они получат даже больше света, чем в ясный день!
Следовательно, облачность может повысить эффективность работы солнечных батарей в ясную погоду вплоть до 50 и более процентов!
Способы устранения проблемы с облаками
Вот несколько способов решения проблем с облачностью
Если в Вашем регионе облака часто появляются днем, а утром бывает ясно, направьте солнечные батареи чуть восточнее.
Удостоверьтесь, что площадь солнечных батарей достаточна, чтобы количество запасаемой впрок энергии было максимальным.
Убедитесь что в Вашем контроллере достаточно места сверх максимального объема в часы пик, чтобы вместить дополнительную энергию, получаемую при отражении солнечного света от облаков.
Эти и другие хитрости применяются в областях с большим количеством пасмурных дней в году. Такие страны давно обогнали США по частоте использования солнечной энергии.
Пример: Проблемы влияния облачности на солнечные батареи в Германии
Количество пасмурных дней в Германии достаточно велико. Наведите справки о климате Германии, и Вы убедитесь в этом сами. Согласно сайту погоды, для нее характерны: “умеренный морской климат, прохладное пасмурное лето и зима с большим количеством осадков, время от времени возможны теплые горные ветра (фены)”.
Несмотря на свой климат, на сегодняшний день Германия является самым крупным потребителем солнечной энергии в мире. Если бы Вы жили в Германии, Вы получили бы возможность продавать все излишки электроэнергии, произведенной вашими солнечными батареями, компании-поставщику электроэнергии. У Вас может возникнуть вопрос, зачем все это. Ведь если облака снижают эффективность работы батарей, ни о каких излишках не может идти и речи.
В 2006 году в Германии открылся самый большой в мире солнечный парк. Ей также принадлежит самый современный проект жилого комплекса, работающего на солнечной энергии – поселок из 50 таких домов, который производит гораздо больше энергии, чем потребляет!
Влияет ли облачность на солнечные батареи? Даже если бы я жил в Германии, эффект не был бы столь сильным, чтобы отказаться от их использования.
Совет: Применяйте солнечные батареи. На земле относительно мало настолько пасмурных мест, вопрос использования солнечной энергии в которых однозначно отпадает. Более того, прогресс не стоит на месте и на сегодняшний день даже солнечная батарея настолько маленькая, чтобы уместиться в чемодан, способна произвести существенное количество энергии.
2 комментария:
- Виктория
9:15 AM
Спасибо за такую очень полезную информацию про использование солнечной энергии! Взяла на заметку.
Меня волнует рост расходов на электроэнергию. Я даже поменял все свои лампочки на светодиодные, они более энергоэффективные, и включаю свет в комнате, только в которой я нахожусь. В идеале я хотел бы установить солнечные панели для моей кухни, телевизора и беспроводного интернета.
Есть ли дачники с каким-либо опытом, которые установили солнечные панели, пожалуйста, сообщите мне о вашем опыте? Возможно у вас есть знакомые электрики, которых вы можете порекомендовать для установки недорогих солнечных панелей.
Давайте делится опытом экономии электричества, заранее спасибо за идеи!
Кликом по иконке, поделиться информацией в социальной сети:
10+ самых загадочных и необычных атмосферных явлений
Земная атмосфера – источник поразительных и удивительных явлений. В древние времена атмосферные феномены считали проявлением божьей воли, сегодня кто-то принимает их за инопланетных пришельцев. В наши дни ученые раскрыли многие тайны природы, в том числе и оптических явлений.
В этой статье мы расскажем вам об удивительных природных феноменах, некоторые из них очень красивы, другие – смертельно опасны, но все они являются неотъемлемой частью нашей планеты.
Атмосферные явления
1. Лунная радуга
Лунная радуга, также известная под названием ночная радуга – явление, порожденное Луной. Всегда находится на противоположной стороне неба от Луны. Для появления лунной радуги, небо должно быть темным и дождь должен идти на противоположной от луны стороне (кроме тех радуг, которые вызваны водопадом). Лучше всего такую радугу видно при фазе Луны близкой к полнолунию. Лунная радуга бледнее и тоньше обычной солнечной. Но и явление это более редкое.
2. Кольцо Бишопа
Кольцо Бишопа – коричнево-красный круг вокруг Солнца, возникающий во время и после извержения вулканов. Свет преломляется на вулканических газах и пыли. Небо внутри кольца становится светлым с голубым оттенком. Этот атмосферный феномен был открыт Эдвардом Бишопом в 1883 году, после знаменитого извержения вулкана Кракатау.
Гало – оптический феномен, светящиеся кольцо вокруг источника света, обычно Солнца и Луны. Существуют множество типов гало и вызваны они преимущественно ледяными кристаллами в перистых облаках на высоте 5-10 км в верхних слоях атмосферы. Иногда свет сквозь них преломляется настолько странно, что возникают так называемые ложные солнца, в древности, считавшиеся дурным предзнаменованием.
Пояс Венеры – атмосферное оптическое явление. Выглядит как полоса от розового до оранжевого цвета между темным ночным небом внизу и голубым вверху. Появляется перед восходом или после заката и проходит параллельно горизонту в противоположной стороне от Солнца.
5. Серебристые облака
Серебристые облака – это самые высокие облака в атмосфере и редкое природное явление. Образуются они на высоте 70-95 км. Наблюдать серебристые облака можно лишь в летние месяцы. В северном полушарии в июне-июле, в южном полушарии в конце декабря – начале января. Время появление таких облаков – вечерние и предвечерние сумерки.
6. Северное сияние
Северное сияние, полярное сияние (Aurora Borealis) – внезапное появление цветных огней в ночном небе, обычно зеленых. Вызвано взаимодействием заряженных частиц, прилетающих из космоса и вступающих во взаимодействие с атомами и молекулами воздуха в верхних слоях земной атмосферы. Полярное сияние наблюдается преимущественно в высоких широтах обоих полушарий в овальных зонах – поясах, окружающих магнитные пояса Земли.
Сама по себе Луна не излучает свет. То, что мы видим, является лишь отражением солнечных лучей от ее поверхности. Из-за изменения состава атмосферы, Луна меняет привычный нам цвет на красный, оранжевый, зеленый или голубой. Самый редкий цвет Луны – синий. Обычно он возникает из-за пепла в атмосфере.
8. Облака Мамматус
Облака Мамматус – одна из разновидностей кучевых облаков, имеющих ячеистую структуру. Встречаются редко, преимущественно в тропических широтах, и связаны с образованием тропических циклонов. Мамматусы расположены под основным кластером мощных кучевых облаков. Цвет их обычно серо-голубой, но из-за попадания прямых лучей Солнца или подсветки других облаков могут казаться золотистыми или красноватыми.
9. Огненная радуга
Огненная радуга – один из видов гало, представляющий собой появление горизонтальной радуги, на фоне легких, высоко расположенных облаков. Этот редкий погодный феномен образуется, когда свет, проходя через перистые облака, преломляется через плоские кристаллы льда. Лучи входят через вертикальную боковую стенку шестиугольного кристалла, выходя из нижней горизонтальной стороны. Редкость феномена объясняется тем, что кристаллы льда в облаке должны быть ориентированы горизонтально для преломления солнечных лучей.
10. Алмазная пыль
Алмазная пыль – это твердые осадки в виде мельчайших ледяных кристаллов, парящих в воздухе, образующиеся в морозную погоду. Алмазная пыль обычно образуется при ясном или почти ясном небе и напоминает туман. Однако в отличии от тумана, состоит не из капель воды, а из кристаллов льда и в редких случаях незначительно снижает видимость. Наиболее часто это явление можно наблюдать в Арктике и Антарктике, но может быть в любом месте при температуре воздуха -10, -15.
11. Зодиакальный свет
Зодиакальный свет – слабое свечение неба, видимое в тропиках в любое время года, простирающиеся вдоль эклиптики, т.е. в области Зодиака. Это результат рассеивания солнечного света в скоплениях пыли в области вращения Земли вокруг Солнца. Его можно наблюдать либо вечером над западной частью горизонта, либо под утро над восточной. Оно имеет вид конуса, сужающегося с удалением от горизонта, постепенно теряющего яркость и переходящего в зодиакальную полосу.
12. Солнечные столбы
Иногда во время заката или восхода можно увидеть вертикальную полосу света, тянущуюся от солнца. Солнечные столбы образуются в результате отражения солнечных лучей от плоских кристаллов льда в атмосфере Земли. Обычно столбы образуются благодаря солнцу, однако источником света может стать Луна и искусственные источники освещения.
Опасные природные явления
13. Огненный смерч
Огненный смерч или торнадо – редкое природное явление. Для его образования необходимо несколько крупных пожаров, а также сильный ветер. Далее, эти несколько пожаров объединяются и получается огромный костер. Скорость вращения воздуха внутри торнадо свыше 400 км/ч, а температура доходит до 1000 градусов Цельсия. Главная опасность такого пожара заключается в том, что он не прекратится пока не сожжет все на своём пути.
Мираж – это природное явление, в результате которого появляются мнимые изображения различных предметов. Происходит это из-за преломления потоков света на границе между резко различными по плотности и температуре слоями воздуха. Миражи делятся на верхние – видимые над объектом, нижние – видимые под объектом, и боковые.
Редко встречающиеся сложное оптическое явление, состоящее из нескольких форм миражей, при котором отдаленные объекты видны многократно и с разнообразными искажениями называется Фата Моргана. Часто жертвами миражей оказываются путники в пустыне Эль-эр-Рави. Перед людьми, в близи, предстают оазисы, до которых в действительности 700 км.
15. Огни святого Эльма
Одно из самых красивых и удивительных природных явлений – огни святого Эльма, которые можно наблюдать на вершинах заостренных предметов (башни, шпили, одинокие деревья и др.). Они образуются в моменты, когда напряженность электрического поля в атмосфере у острия достигает 500 В/м и выше. Чаще всего возникают во время грозы или при ее приближении, и зимой во время метелей. Выглядеть они могут по-разному: как танцующие язычки пламени, ровное мерцающее свечение или как фейерверк.
Атмосферные явления – видимые проявления сложных физико-химических процессов, происходящих в воздушной оболочке Земли – атмосфере. Иногда природа нас балует совершенно необычными атмосферными явлениями, многие из которых нас удивляют, пугают, но все же восхищают своей красотой и уникальностью.
Серебристые облака: Атмосфера
В июне 1885 года с интервалом в несколько дней несколькими европейскими астрономами было замечено необычное явление: странные облака не виданной ранее структуры, светящиеся в вечерних либо предутренних сумерках, когда Солнце находилось ниже горизонта. В Германии это явление наблюдали астрономы Отто Йессе и Томас Уильям Бэкхаус, в Австро-Венгрии — Вацлав Ласка, в России — Витольд Карлович Цераский. Поскольку все первые наблюдения были сделаны независимо друг от друга, считать первооткрывателем кого-то одного было бы несправедливо. Наиболее серьезное внимание новому явлению уделили Йессе и Цераский. Последнему удалось с приемлемой точностью установить высоту новых облаков над поверхностью Земли — порядка 75 верст. Он же впервые установил ничтожную оптическую плотность облаков — блеск «закрытых» ими звезд почти не терял силы! Йессе также провел соответствующие измерения, но с несколько меньшей точностью. Зато именно он придумал распространенное с тех пор название — «серебристые облака». В англоязычной литературе этот феномен обычно называется noctilucent clouds или (особенно в материалах NASA) polar mesospheric сlouds — PMC.
К концу XIX века в Европе было множество астрономов, регулярно наблюдавших небосвод. Ни один из них до лета 1885 года ничего похожего на серебристые облака не описал. Может быть, наблюдения облаков не зафиксировались в научной истории в силу тривиальности? Но тот же Витольд Цераский к 1885 году уже около десяти лет занимался фотометрией сумеречного небосвода. Это кропотливое занятие требовало пристального внимания к любому облачку, способному исказить данные. Цераский писал: «Мне было бы довольно трудно не заметить явления, которое порою охватывает не более не менее как весь небесный свод». Того же мнения придерживался и Отто Йессе. Поэтому будем исходить из того, что серебристые облака до лета 1885 года действительно не наблюдались и, вероятно, не существовали. Разумеется, попытки объяснить новинку природы были предприняты очень скоро. Наиболее логичным объяснением в тот момент показалось катастрофическое извержение вулкана Кракатау на территории современной Индонезии, приведшее к мощнейшему взрыву, буквально поднявшему на воздух целый остров. Были и другие теории — мы рассмотрим их ниже. Но прежде чем говорить что-то о самих серебристых облаках, стоит обратить внимание на условия, в которых они существуют.
Земная атмосфера — сложный объект, характеризующийся различными условиями. По высоте ее принято подразделять на тропосферу (до 10 км), стратосферу (10−50 км), мезосферу (50−85 км), термосферу и экзосферу. Серебристые облака образуются в области, пограничной между мезо- и термосферой — так называемой мезопаузе.
Физические условия выше и ниже мезопаузы различны. Мезосфера холодна — температура в ней опускается до -150°С. Термосфера, напротив, характеризуется очень высокими температурами — воздух под действием солнечного излучения разогревается порой до 1500К. Концентрация молекул газов в термосфере настолько мала, что привычные нам механизмы переноса тепловой энергии не работают, и единственный способ остыть — излучать энергию.
Теперь представьте себе, какие облака могут появиться в таких «жестких» условиях? Обычные перисто-кучевые облака «обитают» в тропосфере, на высоте 5−6 км, и представляют собой нечто вроде водяного тумана. Облако же, способное образоваться на высоте 70 км, можно сравнить с человеком, приноровившимся к существованию без защитных средств, например, на Юпитере…
Откуда же они появились?
Выше мы упоминали вулканическую гипотезу формирования серебристых облаков, предложенную немецким физиком Фридрихом Кольраушем в конце XIX века. Увы, последующие исследования показали, что свойства облаков и свойства взвешенных в атмосфере вулканических аэрозолей сильно различаются.
В 1920-х годах исследователем метеоритов Леонидом Куликом была предложена гипотеза метеоритного происхождения серебристых облаков — по ней они состоят из мельчайших частиц метеоритного вещества, распыленного в верхних слоях атмосферы. Действительно, исследования мезосферы метеорологическими ракетами еще в 1960-х показали, что в серебристых облаках присутствует определенное количество вещества явно метеоритного происхождения. Но научным мейнстримом к тому времени была уже другая теория — конденсационная, начало которой положил советский физик Иван Андреевич Хвостиков.
Важная особенность серебристых облаков состоит в том, что они наблюдаются из года в год на одних и тех же высотах (порядка 80 км), одних и тех же широтах (50−70 градусов) и только летом, причем все эти правила выполняются и в Северном, и в Южном полушариях. Ни вулканическая, ни метеорная гипотезы объяснить эти факты не могли. Конденсационная версия предполагает, что серебристые облака состоят из мельчайших кристалликов льда, намерзших на аэрозольные частицы. Зона возникновения этих нанольдинок находится на высоте порядка 90 км, оттуда они под действием гравитации постепенно дрейфуют вниз, увеличиваясь в размерах. На высоте около 85 км их скопления становятся видимыми в сумерках при солнечной подсветке снизу — появляются облака. Для формирования таких льдинок нужны как минимум три условия: низкая температура, достаточная влажность и наличие центров кристаллизации.
Наибольшая проблема состоит во влажности воздуха. Верхние километры мезосферы суше Сахары — воды там ничтожно мало и поступает она туда в основном из двух источников. Это, во‑первых, водяной пар снизу, а во-вторых — разрушение молекул метана под действием солнечного ультрафиолета, после чего при участии атмосферного кислорода образуется вода. Трудность в том, что молекулы воды под действием солнечной радиации тоже распадаются — среднее время их жизни в мезопаузе исчисляется несколькими днями. Пока нет полной ясности относительно того, при каких условиях и в какие сроки в мезопаузе может собраться достаточное количество воды, поэтому при всей правдоподобности конденсационной версии вопрос далеко не закрыт.
Изучение серебристых облаков — дело непростое. Воздух выше стратосферы столь разрежен, что ни самолет, ни аэростат держаться в нем не могут; единственный летательный аппарат, способный добраться до таких высот, — ракета. Это создает изрядные неудобства для исследователей: ракета, летящая с высокой скоростью, находится в изучаемой зоне считанные секунды и контактирует со средой весьма ограниченно. Ее запуск возможен далеко не отовсюду и стоит довольно дорого.
В первой половине XX века для изучения атмосферы было предложено применять оптическое зондирование. Поначалу для этого использовался мощный прожектор. Наблюдаемое рассеяние светового пучка давало информацию о составе и состоянии воздушных масс. В США прожекторное зондирование применялось в основном для определения плотности и температуры воздуха, в СССР важной задачей считалось также изучение атмосферных аэрозолей, для чего луч прожектора поляризовался и далее изучалось распределение поляризации с высотой. Разумеется, прожектор как источник света был не слишком удобен — потолок зондирования никогда не превышал 70 км.
С 1960-х годов для изучения атмосферы все шире и шире применяются так называемые лидарные установки, в которых источником светового луча служит лазер. Небольшая часть его излучения, рассеявшись в атмосфере, возвращается назад и улавливается приемником. Лазерное излучение когерентно, длину его волны и поляризацию можно определить с большой точностью. Испускать лазерный луч можно в течение промежутка времени, определяемого с высокой точностью. Таким образом задается длина светового пучка. Это позволяет по времени прихода отраженного сигнала вычислить расстояние от установки до рассеявшей сигнал области атмосферы с точностью до нескольких метров. Ну а характеристики отраженного (рассеянного) излучения несут в себе информацию о той среде, от которой он отразился.
Второй важный инструмент — исследование поляризации света. То, что видимый нами солнечный свет поляризован, обнаружил еще Франсуа Араго в далеком 1809 году, он же установил, что максимум поляризации находится на угловом расстоянии в 90 градусов от Солнца. На степень поляризации света влияют свойства той среды, на которой он рассеялся. На этом и основан метод. Особенно замечательно то, что в сумерках, когда находящееся под горизонтом Солнце подсвечивает земную атмосферу снизу, поляриметрия дает информацию о свойствах конкретного слоя воздуха, ярче всего освещенного именно в этот момент. Таким образом, измеряя поляризацию в течение сумерек, можно получить распределение свойств по высоте.
С началом космической эры на повестку дня встал вопрос о том, что наблюдать серебристые облака можно и из космоса. Первым аппаратом, созданным специально для исследований мезосферы и серебристых облаков, стал американский спутник AIM (The Aeronomy of Ice in the Mesosphere), запущенный в 2007 году и работающий на орбите до сих пор.
…и Тунгусский метеорит
Самый известный случай массового наблюдения серебристых облаков произошел летом 1908 года, непосредственно после падения Тунгусского метеорита и, логично полагать, в связи с ним. Почти по всей Европе из-за светящихся облаков наступили «белые ночи» — даже там, где отродясь никто о них не слыхивал. Очевидцы вспоминали, что посреди ночи было достаточно света, чтобы читать газету. К сожалению, надежных инструментальных замеров почти не проводилось, а современные оценки сильно расходятся — освещенность тех ночей оценивается как превышающая естественный фон в 10−8000 раз.
Современники, как правило, не связывали необычные облака с Тунгусским метеоритом, поскольку не знали о его существовании. Сам факт падения какого-то небесного тела где-то в Енисейской губернии был известен — его даже пытались искать, но истинный масштаб произошедшего ученые смогли оценить лишь два десятка лет спустя. Кроме того, как раз в тех местах атмосферных аномалий, во всяком случае явных, не наблюдалось. Ночную иллюминацию объяснили вулканизмом, что по тем временам звучало правдоподобно.
С точки зрения сегодняшних представлений, серебристые облака лета 1908 года связаны все-таки скорее с Тунгуской — но вот как? Хотя версий произошедшего в 1908 году наберется около сотни, наибольшим доверием ученых пользовались две: метеоритная и кометная. Метеоритная натыкается на фундаментальную проблему — куда делся камушек? Кометная кажется по всем статьям лучше, но появление серебристых облаков в ее рамках выглядит труднообъяснимым. Распыленное в атмосфере вещество должно было улететь от Ванавары на восток, а серебристые облака были бы видны во Владивостоке и Токио — но ничего подобного не произошло. Кроме того, размеры кометной «ауры» доходят до сотен тысяч, а иногда и миллионов километров. Подлетая к Земле приблизительно со стороны Солнца, хвостатая гостья должна была напылить в атмосфере еще за пару дней до падения, а вращение Земли совершенно естественным путем распределило бы все вещество равномерно по окружности.
Вот и получается, что загадочный тунгусский феномен изрядно увеличивает количество вопросов и к серебристым облакам. Спустя 125 лет после того, как приват-доцент Витольд Карлович Цераский под утро увидел в небе необычные облака, мы все еще не можем сказать с уверенностью, что понимаем, откуда и как они взялись.
Установка солнечных батарей. Что нужно учесть при монтаже?
Май 2018
| Солнечная генерация может обеспечить резервное энергоснабжение, полную автономность объекта или снизить общее энергопотребление. Но только при условии правильной установки солнечных панелей. По конструктиву солнечная батарея представляет собой прямоугольный модуль, собранный из отдельных ячеек. По способу работы – это огромный транзистор или фотоэлектронный преобразователь, который превращает условные фотоны в условные электроны с поправкой на КПД. Коэффициент полезного действия батареи определяется материалом ячеек: батареи из монокристаллического кремния имеют КПД около 20%, поликристаллический эффективен чуть менее, аморфный преобразовывает в электроэнергию 10% солнечного света. Куда же деваются оставшиеся 80−90% энергии солнца? Преобразуются в тепло и нагревают солнечный модуль до довольно высоких температур. Если батарея установлена неправильно, то пожарить яичницу получится только на ней самой, поскольку мощности на включение электроприборов не хватит. Поэтому нужно соблюдать определенные правила установки. Общие правила установки солнечных панелейПри монтаже солнечных панелей необходимо обязательно учитывать 5 факторов, сочетанием которых, в конечном итоге определяется место и способ установки:
Как было сказано выше, отвод тепла играет важную роль в поддержании работоспособности батарей. Между панелью и плоскостью установки обязательно нужно оставлять вентиляционный зазор, и чем он больше — тем лучше. Обычно при монтаже рамы или каркаса для крепления модулей между панелью и плоскостью оставляют 5−10 сантиметров. Максимальная вентиляция обеспечивается при установке на отдельной раме или штанге. Любая тень, падающая на батарею от деревьев или строений, «отключает» затененную ячейку, что ускоряет деградацию дорогих монокристаллических модулей и полностью прекращает выработку энергии в поликристаллических. Производители предлагают различные способы минимизации риска возникновения «горячей точки» из-за прерывания электроцепи, что нужно учитывать при покупке. Но лучше устанавливать батарею таким образом, чтобы «жесткая» тень не могла попасть на нее никоим образом. «Мягкая» тень из-за тумана, облаков или смога не наносит вреда батарее, просто снижает выработку энергии. Ориентировать батарею нужно на юг — так инсоляция будет максимальной. Все прочие способы установки являются компромиссными, и лучше их не рассматривать. Потратить десятки тысяч рублей на покупку модулей, но сориентировать батарею не по солнцу было бы неразумно. Карты инсоляции для различных регионов РФ опубликованы в интернете и общедоступны. Средняя полоса России преимущественно находится во 2-й зоне инсоляции, где с 1 кв. метра правильно установленного идеального солнечного модуля можно получать до 3 кВтч/сутки. Наклон солнечной батареи принимают равным широте нахождения объекта или параллели. Например, для Москвы это будет 55 градусов к горизонтали, для Санкт-Петербурга — 60 градусов, а для Сочи — 43 градуса. При этом весной угол наклона батареи лучше уменьшать на 12−15 градусов от оптимального, а зимой — на столько же увеличивать для захвата максимального потока солнечного света. |
| ||
| Исходя из всего сказанного выше, место для установки солнечных батарей должно отвечать следующим критериям:
Если вам кажется, что на вашем объекте отсутствуют площадки, отвечающие этим требованиям, — не отчаивайтесь и не спешите отказываться от бесконечного источника бесплатной солнечной энергии. Специалисты компании «Энергетический центр» имеют огромный опыт комплектования и установки солнечных электростанций любой мощности. На сайте «Со светом» можно получить бесплатную консультацию в любом объеме — позвоните, закажите обратный звонок или используйте онлайн-чат. За последние 10 лет цены на оборудование для солнечной генерации снизились многократно, сделав этот способ получения энергии общедоступным и выгодным. Обращайтесь к специалистам и будьте со светом! Что из себя представляет облако Оорта?
Еще в далёком 1950 году астрофизик из Голландии Ян Оорт высказал мнение, что все кометы образуются в одном месте, некоем облаке, окружающем внутреннее пространство нашей Солнечной системы. Данное место именуется учеными «облако Оорта». Немного предыстории для понимания сути.
Расстояние до облака Оорта по сравнению с остальной частью Солнечной системы. Нередко поблизости Солнца можно наблюдать небесные тела, материя которых в окрестностях самой жаркой звезды испаряется и уносятся от нее космическими ветрами. Эти испаряющиеся небесные тела и есть кометы. Свидетельством того, что кометы держат свой путь из весьма удаленных участков Солнечной системы, является их вытянутая форма орбит. Ежегодно астрономами фиксируется движение около десятка комет. Но не астрономы одни любят наблюдать за небесными телами. Так, именно астрофизик Ян Оорт выдвинул следующую гипотезу: все кометы появляются в далеком облаке, которым окружена внешняя часть Солнечной системы. Что из себя представляет облако
Облако Оорта – ничто иное, как остаток протосолнечной туманности, давшей жизнь планетам и Солнцу. Каким образом? Да элементарно просто: путем слипания мельчайших частиц при помощи силы взаимного тяготения. Первичная туманность около центра была гораздо плотнее, поэтому планеты сформировались довольно быстро. В то время как ее внешние области были более разрежены, поэтому сходный процесс в них никак не завершался. Оорт изучил 19 различных комет и сделал вывод, что зачастую они следуют из некой области, расположенной в 20000 а.е. (астрономических единиц), имея при этом начальную скорость в 1км/с. Подобная скорость позволяет утверждать, что место рождения комет расположено в пределах Солнечной системы, поскольку чужеродные ей тела обладают скоростью в среднем 20 км/с.+ Что происходит с небесными телами внутри облака?
Седна, кандидат в объекты внутреннего облака Оорта Принято считать, что в данном космическом облаке сосредотачивается не менее миллиарда «зародышей» будущих комет. Они представляют собой некие тела, свободно вращающиеся по своим орбитам, которые пока ни разу так и не приблизились к Солнцу. Если верить Оорту, подобных тел в составе облака собрано не менее 10 в 11-й степени. Но кроме них там можно обнаружить и миллиарды «состоявшихся» комет, то есть тех, которые уже имели встречу с главной звездой нашей системы. К слову, орбиты комет впоследствии будут зависеть от приближения друг к другу пока еще «зародышей» комет, от притяжения звезд, соседствующих с Солнцем, и еще от притяжения «возможно» существующих непосредственно в облаке Оорта тел на подобии планет и звезд.+ Если заглянуть внутрь облака Оорта, можно понять, что кометные тела внутри него могут довольно долго просто свободно кружиться по нему, могут вырываться за пределы Солнечной системы, а могут устремляться к Солнцу. В последнем случае мы как раз и имеем возможность наблюдать самые настоящие кометы с хвостами. Современные исследования ученых позволяют заявлять, что облако простирается от Солнца на расстояние в 2 световых года. Этот факт говорит также и, что орбита облака Оорта имеет радиус, превышающий в 3000 раз радиус орбиты планеты Плутон. Кроме того, есть сведения, что сумма масс всех планет меньше предполагаемой массы облака. А это значит, что сегодня пока рано говорить об окончательном формировании Солнечной системы и ее неизменности в будущем. Есть ли особенности у этого необычного облака?
Оказывается, особенностей более чем достаточно. Прежде всего, стоит сказать, что свойства облака Оорта различны на разной удаленности от Солнца. Отметим, что за Плутоном и поясом Койпера еще далеко не начало облака Оорта. Внешние его границы отделены довольно внушительной щелью, за которой следует внутреннее пространство облака. В этом месте движение кометных тел ничем не отличается от привычного движения планет. Они обладают стабильными и, в большинстве случаев, круговыми орбитами. А вот во внешней части облака кометы движутся как им вздумается: в разных плоскостях, ведомые притяжением Солнца или других звезд. Есть информация, что через каких-то 26000 лет к Солнцу настолько близко подберется Альфа Центавра, что к Земле и прочим планетам устремится поток комет, отклонившихся от своих орбит в облаке Оорта.
Есть вероятность, что подобные периоды «бомбежки» кометами случались и ранее. Именно в те моменты и усиливался процесс образования и формирования планет. Подсчитано, что пока существует наша планета, чужеродные звезды около десятка раз пронизали внутреннее пространство облака Оорта, усилив, таким образом, в тысячи раз движение комет. Длится это явление приблизительно 400000 лет, в ходе которого на Землю упадет в среднем две сотни комет, что в рамках науки принято считать настоящим космическим ливнем. На вопрос о том, можно ли увидеть облако Оорта своими глазами, отвечаем, что сделать это пока не удалось. Во-первых, потому что оно слишком разрежено, во-вторых, практически не освещается Солнцем, но главная причина в том, что мы с вами находимся непосредственно внутри него. Тем не менее, ученым посчастливилось наблюдать другие подобные облаку Оорта туманности. Они зарегистрировали едва заметные диски с такими же щелями около близ расположенных к нам звезд. Отсюда можно утверждать, что Солнечная система разделена на 4 части. То есть в ее состав входят планетная система, щель либо пояс Койпера и еще две составляющие – это внутренняя и внешняя области облака Оорта.  (пока оценок нет) Загрузка... Сохранить себе в: |
