Наш мир – это огромная научная лаборатория, в которой ежедневно происходят странные, восхитительные и пугающие явления. Некоторые из них даже удается запечатлеть на видео. Представляем вам топ-10 самых удивительных научных и природных явлений, заснятых на камеру.
10. Миражи
Несмотря на то, что мираж выглядит как нечто таинственное и мистическое, что это не более чем оптический эффект.
Он возникает, когда существует значительная разница между плотностью и температурой в различных слоях воздуха. Между этими слоями отражается свет, и возникает своего рода игра между светом и воздухом.
Предметы, которые возникают перед глазами тех, кто наблюдает мираж, существуют на самом деле. Но расстояние между ними и самим миражом может быть очень большим. Их проекция передается путём многократного преломления световых лучей, если для этого существуют благоприятные условия. То есть, когда температура вблизи земной поверхности существенно выше, чем температура в более высоких атмосферных слоях.
9. Батавские слёзки (капли принца Руперта)
Рекомендуется смотреть с русскими субтитрами.
Эти капли закаленного стекла завораживали ученых на протяжении столетий. Их изготовление держалось в секрете, а свойства казались необъяснимыми.
Бей по батавским слёзкам молотком, и им ничего не будет. Но стоит отломить у такой капли хвостик, как вся стеклянная конструкция разлетается на мельчайшие кусочки. Есть отчего прийти в замешательство ученым мужам.
Прошло почти 400 лет с момента того, как капли принца Руперта начали привлекать к себе внимание научного сообщества, и современные ученые, вооруженные высокоскоростными камерами, наконец, смогли увидеть, как взрываются эти стеклянные «слёзки».
Когда расплавленную батавскую слёзку опускают в воду, ее наружный слой становится твердым, а внутри стекло остается в расплавленном состоянии. Когда и оно остывает, то сжимается в объеме и создает сильную структуру, делая головку капли невероятно устойчивой к повреждениям. Но если отломить слабый хвостик, напряжение исчезнет, что приведет к разрыву структуры всей капли.
Ударная волна, которую можно увидеть на видео, идет от хвоста к голове капли на скорости около 1,6 километра в секунду.
8. Сверхтекучесть
Когда вы сильно размешаете жидкость в кружке (например, кофе), то можете получить закрученный вихрь. Но в течение нескольких секунд трение между частицами жидкости остановит этот поток. В сверхтекучей жидкости нет никакого трения. Так, перемешанное в чашке сверхтекучее вещество будет продолжать вращаться вечно. Таков странный мир сверхтекучести.
Самое странное свойство сверхтекучести? Эта жидкость может просочиться почти из любого контейнера, потому что отсутствие вязкости позволяет ей проходить через микроскопические трещины без трения.
Для тех, кто хочет поиграть со сверхтекучей жидкостью, есть плохие новости. Не все химические вещества могут становиться сверхтекучими. К тому же для этого нужны очень низкие температуры. Самым известным из веществ, способных к сверхтекучести, является гелий.
7. Вулканическая молния
Первое письменное упоминание о вулканической молнии оставил нам Плиний Младший. Оно было связано с извержением вулкана Везувий в 79 г. н.э.
Это завораживающее природное явление появляется во время извержения вулкана из-за столкновения между газом и пепла, выбрасываемого в атмосферу. Оно происходит гораздо реже, чем само извержение, и поймать его на камеру – большая удача.
6. Парящая лягушка
Некоторые научные исследования сначала заставляют людей смеяться, а потом задуматься. Так произошло и с опытом, за который его автор Андрей Гейм (кстати, лауреат Нобелевской премии по физике 2010 года) получил Шнобелевскую премию в 2000 году.
Вот как объяснил суть опыта коллега Гейма Майкл Берри. «Удивительно в первый раз смотреть на лягушку, парящую в воздухе вопреки гравитации. Ее держат силы магнетизма. Источником силы служит мощный электромагнит. Он способен вытолкнуть лягушку вверх, потому что лягушка тоже является магнитом, хотя и слабым. По своей природе лягушка не может быть магнитом, но она намагничивается полем электромагнита - это называется "индуцированным диамагнетизмом"».
Теоретически, магнитной левитации можно подвергнуть и человека, однако потребуется достаточно большое поле, а этого пока ученым достичь не удалось.
5. Перемещение света
В то время как свет - технически единственное, что мы видим, его перемещение нельзя заметить невооруженным взглядом.
Однако используя камеру, способную принимать 1 триллион кадров в секунду, ученые смогли создать видео света, двигающегося через бытовые предметы, такие как яблоки и бутылка. А с помощью камеры, способной принимать 10 триллионов кадров в секунду, они могут следовать за движением одного импульса света вместо того, чтобы повторять эксперимент для каждого кадра.
4. Норвежская спиральная аномалия
В пятерку удивительных научных явлений, заснятых на видео, попала спиралевидная аномалия, которую видели тысячи жителей Норвегии 9 декабря 2009 года.
Она породила множество догадок. Люди говорили о приближении Судного дня, начале инопланетного вторжения и черных дырах, вызванных адронным коллайдером. Однако быстро нашлось вполне «земное» объяснение возникновению спиральной аномалии. Оно заключается в техническом сбое во время запуска баллистической ракеты РСМ-56 «Булава», произведенного 9 декабря с борта российского подводного крейсера «Дмитрий Донской», находившегося в Белом море.
О сбое сообщило Министерство обороны РФ, и на основе этого совпадения была выдвинута версия о связи пуска ракеты и появления столь завораживающего и пугающего явления.
3. Трекер заряженных частиц
После обнаружения радиоактивности люди стали искать способы наблюдения за излучением, чтобы лучше понять это явление. Один из самых ранних и до сих пор применяемых способов для визуального исследования ядерных излучений и космических лучей - камера Вильсона.
Принцип ее работы заключается в том, что перенасыщенные пары воды, эфира или спирта будут конденсироваться вокруг ионов. Когда радиоактивная частица проходит через камеру, она оставляет ионный след. По мере того, как пар конденсируется на них, вы можете непосредственно наблюдать путь, который прошла частица.
Сегодня камеры Вильсона служат для наблюдения за различными типами излучения. Альфа-частицы оставляют короткие, толстые линии, в то время как бета-частицы имеют более длинный и тонкий след.
2. Ламинарное течение
Могут ли жидкости, помещенные друг в друга, не смешиваться? Если речь идет, к примеру, о гранатовом соке и воде, то маловероятно. Но возможно, если использовать окрашенный кукурузный сироп, как на видео. Это связано с особыми свойствами сиропа, как жидкости, а также ламинарным потоком.
Ламинарным называют течение жидкости, при котором слои имеют тенденцию двигаться в одном направлении друг с другом, при этом не перемешиваясь.
Используемая в видео жидкость настолько густая и вязкая, что в ней не идет процесс диффузии частиц. Смесь медленно перемешивают, так, чтобы в ней не возникала турбулентность, из-за которой цветные красители могли бы смешаться.
В середине ролика кажется, что цвета смешиваются, потому что свет проходит через слои, которые содержат отдельные красители. Однако медленное реверсирование смешивания приводит красители обратно в исходное положение.
1. Излучение Черенкова (или эффект Вавилова-Черенкова)
В школе нас учат, что ничто не движется быстрее, чем скорость света. Действительно, скорость света, похоже, самый быстрый Флэш в этой вселенной. С одной лишь оговоркой: пока мы говорим о скорости света в вакууме.
Когда свет проникает в любую прозрачную среду, он замедляется. Это связанно с электронной составляющей электромагнитных волн света, взаимодействующих с волновыми свойствами электронов в среде.
Оказывается, что многие объекты могут двигаться быстрее, чем эта новая, более медленная скорость света. Если заряженная частица входит в воду на 99 процентов от скорости света в вакууме, то она сможет перегнать свет, который движется в воде только на 75 процентов от своей скорости в вакууме.
Эффект Вавилова-Черенкова вызван излучением частицы, движущейся в своей среде быстрее скорости света. И мы действительно можем увидеть, как это произойдет.
