Inimesed on alati andnud suurt tähelepanuäikesetormid. Just neid seostati enamiku domineerivate mütoloogiliste kujunditega, oletused ehitati nende välimuse ümber. Teadus mõistis seda suhteliselt hiljuti – 18. sajandil. Paljusid piinab endiselt küsimus: miks talvel äikest pole? Me käsitleme seda hiljem artiklis.

Kuidas tekib äikesetorm?

Siin tuleb mängu tavaline füüsika. Torm - loodusnähtus atmosfääri kihtides. Tavalisest paduvihmast erineb see selle poolest, et iga äikese ajal tekivad tugevaimad elektrilahendused, mis ühendavad rünksajupilvi omavahel või maapinnaga. Nende heidetega kaasnevad ka valjud äikesehelid. Tuul sageli tugevneb, ulatudes kohati tuisu-orkaani lävele, sajab rahet. Vahetult enne starti muutub õhk reeglina umbseks ja niiskeks, saavutades kõrge temperatuuri.

Äikese tüübid

Äikesetorme on kahte peamist tüüpi:

massisisene;

eesmine.

Massisisesed äikesetormid tekivad õhu rikkaliku kuumenemise ja sellest tulenevalt kuuma õhu kokkupõrke tagajärjel maapinna lähedal külma õhuga. Selle funktsiooni tõttu on need üsna rangelt ajaga seotud ja algavad reeglina pärastlõunal. Nad võivad liikuda ka öösel üle mere, liikudes samal ajal üle soojust eraldava veepinna.

Frontaalsed äikesetormid tekivad kahe õhufrondi – sooja ja külma – põrkumisel. Neil ei ole kindlat sõltuvust kellaajast.

Äikesetormide sagedus sõltub nende esinemispiirkonna keskmistest temperatuuridest. Mida madalam on temperatuur, seda harvemini need juhtuvad. Poolustel võib neid kohata vaid kord paari aasta jooksul ja need lõpevad ülikiiresti. Näiteks Indoneesia on kuulus sagedaste pikaajaliste äikesetormide poolest, mis võivad alata rohkem kui kakssada korda aastas. Siiski mööduvad nad kõrbetest ja muudest piirkondadest, kus sajab harva.

Miks äikesetormid tekivad?

Äikese tekkimise peamine põhjus on lihtsalt õhu ebaühtlane kuumenemine. Mida suurem on temperatuuride vahe maapinna lähedal ja kõrgusel, seda tugevamini ja sagedamini esineb äikest. Lahtiseks jääb küsimus: miks talvel äikest pole?

Selle nähtuse toimumise mehhanism on järgmine: soojusülekande seaduse kohaselt kaldub maapinnast tulev soe õhk ülespoole, samal ajal kui pilve ülemisest osast tulev külm õhk koos selles sisalduvate jääosakestega laskub alla. Selle tsükli tulemusena tekivad erinevat temperatuuri hoidvates pilve osades kaks vastaspoolusega elektrilaengut: positiivselt laetud osakesed kogunevad põhja ja negatiivselt üleval.

Iga kord, kui nad kokku põrkuvad, hüppab kahe pilveosa vahele tohutu säde, mis tegelikult on välk. Plahvatuse heli, millega see säde kuuma õhu purustab, on tuntud äike. Valguse kiirus on suurem kui heli kiirus, mistõttu välk ja äike ei jõua meieni korraga.

Välgu tüübid

Igaüks on tavalist välksädet rohkem kui korra näinud ja kindlasti ka kuulnud, kuid äikesetormide tekitatud välkude mitmekesisus ei ammendu sellega.

Kokku on neli peamist tüüpi:

1. Välksädemed, tuksuvad pilvede vahel ja ei puuduta maad.
2. Pilvi ja maad ühendav lint on kõige ohtlikum välk, mida tuleks kõige rohkem karta.
3. Horisontaalne välk, mis lõikab läbi taeva allpool pilvetasandit. Neid peetakse eriti ohtlikeks ülemiste korruste elanikele, kuna need võivad üsna madalale laskuda, kuid ei puutu maapinnaga kokku.
4. Keravälk.

Vastus sellele küsimusele on üsna lihtne. Miks talvel äikest pole? Madala temperatuuri tõttu lähedal maa pind. Alt ülessoojenenud sooja õhu ja atmosfääri ülakihtidest lähtuva külma õhu vahel teravat kontrasti pole, mistõttu on pilvedes sisalduv elektrilaeng alati negatiivne. Seetõttu pole talvel äikest.

Sellest muidugi järeldub, et kuumades maades, kus temperatuur püsib talvel plusspoolel, jätkub neid aastaajast sõltumata. Sellest lähtuvalt on äikesetorm maailma kõige külmemates osades, näiteks Arktikas või Antarktikas, suurim haruldus, mis on võrreldav vihmaga kõrbes.

Kevadine äike algab tavaliselt märtsi lõpus või aprillis, kui lumi sulab peaaegu täielikult. Selle välimus tähendab, et maa on piisavalt soojenenud, et eraldada soojust ja olla viljaks valmis. Seetõttu on paljud rahvamärgid seotud kevadiste äikesetormidega.

Varakevadine äikesetorm võib olla maapinnale kahjulik: reeglina tekib see ebatavaliselt soojadel päevadel, mil ilm pole veel rahunenud ja toob endaga kaasa tarbetut niiskust. Pärast seda on maa sageli jääs, külmub ja annab kehva saagi.

Ettevaatusabinõud äikese ajal

Vältimaks pikselöögi, ei tohiks peatuda kõrgete objektide, eriti üksikute objektide – puude, torude ja muude – läheduses. Kui võimalik, siis üldiselt on parem mitte mäe peal olla.

Vesi on suurepärane elektrijuht, nii et äikesetormi sattunute jaoks on esimene reegel vees mitte olla. Lõppude lõpuks, kui välk tabab tiiki isegi märkimisväärsel kaugusel, jõuab heide kergesti selles seisva inimeseni. Sama kehtib ka niiske pinnase kohta, seega peaks nendega kokkupuude olema minimaalne ning riided ja keha peaksid olema võimalikult kuivad.

Ärge puutuge kokku kodumasinate ega mobiiltelefonidega.

Kui autosse satub äikesetorm - parem on sellest mitte lahkuda, kummirehvid tagavad hea isolatsiooni.

ANTIMATEER, aine, mis koosneb aatomitest, mille tuumad on negatiivse elektrilaenguga ja mida ümbritsevad positronid – positiivse elektrilaenguga elektronid. Tavalises aines, millest meid ümbritsev maailm on ehitatud, ümbritsevad positiivselt laetud tuumad negatiivselt laetud elektronid. Tavalist ainet nimetatakse mõnikord kaasaineks, et eristada seda antiainest (kreeka keelest. koinos- tavaline). Vene kirjanduses seda terminit aga praktiliselt ei kasutata. Tuleb rõhutada, et termin "antiaine" ei ole täiesti õige, kuna antiaine on ka mateeria, selle mitmekesisus. Antiainel on samad inertsiaalsed omadused ja see loob samasuguse gravitatsioonilise külgetõmbe nagu tavalisel ainel.

Rääkides mateeriast ja antiainest, siis on loogiline alustada elementaarsetest (subatomaarsetest) osakestest. Iga elementaarosake vastab antiosakesele; mõlemal on peaaegu samad omadused, välja arvatud see, et neil on vastupidine elektrilaeng. (Kui osake on neutraalne, siis on ka antiosake neutraalne, kuid need võivad erineda muude omaduste poolest. Mõnel juhul on osake ja antiosake omavahel identsed.) Seega vastab elektron - negatiivselt laetud osake positroni ja positiivse laenguga prootoni antiosakeseks on negatiivselt laetud antiprooton. Positron avastati 1932. aastal ja antiprooton 1955. aastal; need olid esimesed avastatud antiosakesed. Antiosakeste olemasolu ennustati 1928. aastal selle põhjal kvantmehaanika Inglise füüsik P. Dirac.

Elektroni ja positroni põrkumisel nad annihileeruvad, st. mõlemad osakesed kaovad ja nende kokkupõrkepunktist eraldub kaks gammakvanti. Kui põrkuvad osakesed liiguvad väikese kiirusega, siis on iga gammakiire energia 0,51 MeV. See energia on elektroni "puhkeenergia" või selle puhkemass, mida väljendatakse energiaühikutes. Kui põrkuvad osakesed liiguvad suurel kiirusel, on gammakiirte energia nende kineetilise energia tõttu suurem. Annihilatsioon toimub ka siis, kui prooton põrkab kokku antiprootoniga, kuid protsess on sel juhul palju keerulisem. Interaktsiooni vaheproduktidena sünnib hulk lühiealisi osakesi; mõne mikrosekundi pärast jäävad aga transformatsioonide lõppsaaduseks neutriinod, gamma kvantid ja väike arv elektron-positroni paare. Need paarid võivad lõpuks hävida, tekitades täiendavaid gammakiirgust. Annihilatsioon toimub ka siis, kui antineutron põrkab kokku neutroni või prootoniga.

Kuna antiosakesed on olemas, tekib küsimus, kas antituumasid saab moodustada antiosakestest. Tavalise aine aatomite tuumad koosnevad prootonitest ja neutronitest. Lihtsaim tuum on tavalise vesiniku isotoobi 1 H tuum; see on üksik prooton. Deuteeriumi tuum 2 H koosneb ühest prootonist ja ühest neutronist; seda nimetatakse deuteroniks. Teine näide lihtsast tuumast on 3 He tuum, mis koosneb kahest prootonist ja ühest neutronist. Antiprootonist ja antineutronist koosnev antideuteron saadi laboris 1966. aastal; Kahest antiprootonist ja ühest antineutronist koosnev anti-3He tuum saadi esmakordselt 1970. aastal.

Vastavalt kaasaegne füüsika elementaarosakesed sobivate juuresolekul tehnilisi vahendeid oleks võimalik saada kõigi tavatuumade antituumad. Kui need antituumad on ümbritsetud õige arvu positronidega, moodustavad nad antiaatomeid. Anti-aatomitel oleks peaaegu täpselt samad omadused kui tavalistel aatomitel; nad moodustaksid molekule, nad saaksid moodustada tahked kehad, vedelikud ja gaasid, sealhulgas orgaaniline aine. Näiteks võivad kaks antiprootonit ja üks anti-hapnikutuum koos kaheksa positroniga moodustada veevastase molekuli, mis sarnaneb tavalise vee H 2 O molekuliga, mille iga molekul koosneb kahest vesiniku tuumade prootonist, ühest hapniku tuumast ja kaheksast elektronist. . Kaasaegne teooria elementaarosakesed suudavad ennustada, et anti-vesi külmub 0°C juures, keeb 100°C juures ja käitub muidu nagu tavaline vesi. Selliseid arutluskäike jätkates võime jõuda järeldusele, et antiainest ehitatud antiaine oleks äärmiselt sarnane meid ümbritseva tavalise maailmaga. See järeldus on lähtepunktiks sümmeetrilise universumi teooriatele, mis põhinevad eeldusel, et universumis on võrdne kogus tavalist ainet ja antiainet. Me elame selle selles osas, mis koosneb tavalisest ainest.

Kui kokku puutuda kaks identset vastandtüüpi ainetükki, siis toimub elektronide annihilatsioon positronitega ja tuumade annihilatsioon antituumadega. Sel juhul tekivad gamma kvantid, mille ilmumise järgi saab toimuvat hinnata. Kuna Maa koosneb definitsiooni järgi tavalisest ainest, pole selles märgatavat kogust antiainet, välja arvatud väike hulk antiosakesi, mis tekivad suurtes kiirendites ja kosmilised kiired. Sama kehtib ka kogu päikesesüsteemi kohta.

Vaatlused näitavad, et meie galaktikas esineb vaid piiratud kogus gammakiirgust. Sellest järeldavad mitmed teadlased, et selles pole märgatavaid koguseid antiainet. Kuid see järeldus ei ole vaieldamatu. Praegu pole võimalik näiteks kindlaks teha, kas antud lähedal asuv täht koosneb ainest või antiainest; antiaine täht kiirgab täpselt sama spektrit kui tavaline täht. Lisaks on täiesti võimalik, et tähe enda ainega identne haruldane aine, mis täidab tähe ümbritsevat ruumi, on eraldatud piirkondadest, mis on täidetud vastupidist tüüpi ainega - väga õhukeste kõrgtemperatuursete "Leidenfrosti kihtidega". Seega võib rääkida tähtedevahelise ja galaktikatevahelise ruumi "rakulisest" struktuurist, milles iga rakk sisaldab kas ainet või antiainet. Seda hüpoteesi toetavad kaasaegsed uuringud, mis näitavad, et magnetosfääril ja heliosfääril (planetidevahelisel ruumil) on rakuline struktuur. Erineva magnetiseeringuga rakud ja vahel ka koos erinevad temperatuurid ja tihedust eraldavad väga õhukesed voolukestad. Siit järeldub paradoksaalne järeldus, et need tähelepanekud ei ole vastuolus antiaine olemasoluga isegi meie galaktikas.

Kui varem polnud antiaine olemasolu poolt veenvaid argumente, siis nüüd on röntgen- ja gammakiirguse astronoomia edusammud olukorda muutnud. Nähtused, mis on seotud tohutu ja sageli sisse kõrgeim aste juhuslik energia vabanemine. Tõenäoliselt oli sellise energia vabanemise allikaks annihilatsioon.

Rootsi füüsik O.Klein töötas välja kosmoloogilise teooria, mis põhines mateeria ja antiaine vahelise sümmeetria hüpoteesil, ning jõudis järeldusele, et annihilatsiooniprotsessid mängivad Universumi arengus ja galaktikate ehituse kujunemises määravat rolli.

Üha ilmsemaks muutub, et selle peamine alternatiivne teooria on teooria " suur pauk” - on tõsiselt vastuolus vaatlusandmetega ja keskse koha kosmoloogiliste probleemide lahendamisel lähitulevikus hõivab tõenäoliselt „sümmeetriline kosmoloogia”.

Antiaine on aine, mis koosneb täielikult antiosakestest. Looduses iga elementaarosake on antiosake. Elektroni jaoks on see positroon ja positiivselt laetud prootoni jaoks antiprooton. Tavalise aine aatomid – muidu nimetatakse seda kaasaine Need koosnevad positiivselt laetud tuumast, mille ümber elektronid liiguvad. Ja antiaine aatomite negatiivselt laetud tuumad on omakorda ümbritsetud antielektronidega.

Aine struktuuri määravad jõud on nii osakeste kui ka antiosakeste puhul samad. Lihtsamalt öeldes erinevad osakesed ainult laengu märgi poolest. Iseloomulik on see, et "antiaine" pole päris õige nimi. See on sisuliselt lihtsalt aine, millel on samad omadused ja mis on võimeline tekitama külgetõmmet.

Hävitamine

Tegelikult on see positroni ja elektroni kokkupõrke protsess. Selle tulemusena toimub mõlema osakese vastastikune hävitamine (annihilatsioon) koos tohutu energia vabanemisega. 1 grammi antiaine hävitamine võrdub 10 kilotonnise TNT laengu plahvatusega!

Süntees

1995. aastal teatati, et sünteesiti esimesed üheksa antivesiniku aatomit. Nad elasid 40 nanosekundit ja surid, vabastades energiat. Ja juba 2002. aastal ulatus saadud aatomite arv sadadesse. Kuid kõik saadud antiosakesed võisid elada vaid nanosekundeid. Asjad muutusid Hadron Collider'i käivitamisega: oli võimalik sünteesida 38 antivesiniku aatomit ja hoida neid terve sekundi. Selle aja jooksul sai võimalikuks läbi viia mõned uuringud antiaine struktuuri kohta. Nad õppisid osakesi kinni hoidma pärast spetsiaalse magnetlõksu loomist. Selles luuakse soovitud efekti saavutamiseks väga madal temperatuur. Tõsi, selline lõks on väga tülikas, keeruline ja kallis asi.

S. Snegovi triloogias "Inimesed on nagu jumalad" kasutatakse annihilatsiooniprotsessi galaktikatevahelistel lendudel. Romaani kangelased muudavad seda kasutades tähed ja planeedid tolmuks. Aga meie ajal on antiaine hankimine palju keerulisem ja kallim kui inimkonna toitmine.

Kui palju maksab antiaine

Üks milligramm positrone peaks maksma 25 miljardit dollarit. Ja ühe grammi antivesiniku eest tuleb maksta 62,5 triljonit dollarit.

Nii heldet inimest pole veel ilmunud, et saaks osta vähemalt sajandiku grammi. Materjali hankimiseks tuli ühe miljardi grammi eest maksta mitusada miljonit Šveitsi franki eksperimentaalne töö osakeste ja antiosakeste kokkupõrge. Siiani pole looduses sellist ainet, mis oleks antiainest kallim.

Kuid antiaine kaalu küsimusega on kõik üsna lihtne. Kuna see erineb tavalisest ainest ainult oma laengu poolest, on kõik muud omadused samad. Selgub, et üks gramm antiainet kaalub täpselt ühe grammi.

Antiaine maailm

Kui me aktsepteerime tõena seda, mis oli, siis selle protsessi tulemusena oleks pidanud tekkima võrdne kogus nii mateeriat kui antiainet. Miks me siis ei jälgi lähedalasuvaid antiainest koosnevaid objekte? Vastus on üsna lihtne: kahte tüüpi ainet ei saa koos eksisteerida. Nad kindlasti tühistavad üksteist. On tõenäoline, et galaktikad ja isegi antiaineuniversumid eksisteerivad. ja me isegi näeme mõnda neist. Kuid nad kiirgavad sama kiirgust, neist tuleb sama valgust, mis tavalistest galaktikatest. Seetõttu on endiselt võimatu kindlalt öelda, kas antimaailma on olemas või on see ilus muinasjutt.

Kas see on ohtlik?

Inimkond muutis paljud kasulikud avastused hävitamise vahenditeks. Antiaine selles mõttes ei saa olla erand. Võimsamat relva kui hävitamise printsiibil põhinevat relva pole veel võimalik ette kujutada. Ehk polegi asi nii hull, et seni pole suudetud antiainet eraldada ja säilitada? Kas inimkond ei kuule oma viimasel päeval saatuslikku kella?