Что интересного в науке ждет нас в 2017 году?
После двенадцати лет плодотворной работы подходит к концу миссия зонда «Кассини-Гюйгенс», созданного НАСА, Европейским и Итальянским космическими агентствами. Аппарат, изучавший Сатурн, его кольца и спутники, в скором времени израсходует весь запас топлива и выйдет из-под контроля. Заключительный маневр «Кассини-Гюйгенс» совершит 15 сентября 2017 года, погрузившись в газовый гигант. Так было задумано, чтобы избежать засорения потенциально обитаемой среды спутников.
В июле автоматическая межпланетная станция НАСА «Юнона» вышла на заданную орбиту вокруг Юпитера и с каждым облетом подходит все ближе к его облакам. В ближайшие месяцы должны быть получены первые снимки. Оснащенный множеством инструментов аппарат будет измерять тепловое излучение, исходящее из глубин атмосферы планеты. Кроме того, с его помощью ученые намерены создать 3D-карту внутренней структуры и огромной магнитосферы газового гиганта и лучше понять природу величественных сияний Юпитера.
В феврале ЕКА запустит космический телескоп «Хеопс». Это будет первая миссия, посвященная поиску экзопланет вокруг ярких звезд. Оснащенный камерами ультравысокой точности аппарат позволит изучать астрономические объекты очень подробно.
На выполнение подобных задач рассчитан и новый телескоп НАСА TESS (Transiting Exoplanetary Survey Satellite), запуск которого запланирован на декабрь. Четыре камеры спутника будут сканировать космическое пространство в поисках планет за пределами нашей Солнечной системы. С помощью TESS ученые рассчитывают обнаружить более 3000 экзопланет, начиная от газовых гигантов и заканчивая небольшими каменистыми мирами.
Что касается частных проектов, в наступающем году, скорее всего, продолжатся дискуссии об экспедициях на Луну и астероиды с целью извлечения ценных ресурсов. И если все пойдет по плану, аэрокосмическая компания Blue Origin сможет начать отправлять людей в суборбитальный космос. Но пока это только разговоры.
Астрономия
21 августа 2017 года в США ожидается редкое полное солнечное затмение, которое будет видно по всей ширине континентального материка — от Орегона до Южной Каролины. Это первое полное затмение, видимое только из США, со времен Американской революции и охватывающее страну от побережья до побережья впервые за 99 лет. Полностью оно будет доступно для наблюдения в полосе шириной 100 км в течение двух или более минут. Частично — из любой точки Северной Америки, Гавайских островов и некоторых районов северной части Южной Америки.
Используя постоянно растущий комплекс телескопов под общим названием Event Horizon Telescope (Телескоп горизонта событий), астрономы будут сканировать внутренние районы нашей Галактики. Если все сложится удачно, то мы увидим первое изображение сверхмассивной черной дыры Млечного Пути, известной как Стрелец А*.
Возможно, пристальное внимание астрономов к звезде KIC 8462852, называемой также звездой Табби, позволит, наконец, в 2017 году раскрыть тайну ее странных миганий, источником которых считали то рой комет, то инопланетную мегаструктуру наподобие сферы Дайсона.
Теперь, когда Китай завершил строительство самого большого в мире телескопа, шансы обнаружить признаки внеземной цивилизации велики как никогда. Среди более реалистичных целей — использование FAST (Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope) для поиска пульсаров и других известных объектов.
В следующем году мы наверняка не раз услышим про обсерваторию LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), самую первую обсерваторию, способную фиксировать слабые пульсации в пространстве-времени, или гравитационные волны.
В 2015 году ученые использовали LIGO для открытия гравитационных волн, производимых парой сталкивающихся черных дыр. Благодаря такому чувствительному инструменту для обнаружения ряби в пространстве-времени, следующие наблюдения должны оказаться не менее плодотворными. По прогнозам экспертов, LIGO сможет зафиксировать как минимум шесть явлений в первой половине 2017 года.
В июне следующего года на МКС должно быть доставлено компактное изобретение НАСА Cold Atom Laboratory (CAL), которое будет использоваться для изучения поведения сверххолодных квантовых газов в условиях микрогравитации, что может помочь ученым наблюдать новое квантовое явление. CAL также будет использоваться для тестирования фундаментальных законов физики. Помимо прочего, результаты этих экспериментов имеют значение для создания сверхчувствительных квантовых детекторов и передовых навигационных устройств.
Проект Вашингтонского университета ADMX Dark Matter Experiment, потерпевший неудачу в текущем году, будет продолжен в 2017. Ученые надеются пролить свет на неуловимый и невидимый материал, составляющий 85 % Вселенной. В настоящее время сотрудники проекта занимаются поиском гипотетических частиц темной материи — аксионов.
В 2017 году будет завершено строительство европейского лазерного комплекса Extreme Light Infrastructure. ELI станет первой в мире международной системой для лазерных исследований, что позволит ученым использовать лазеры с экстремальной интенсивностью излучения. Расположенное в трех разных местах (Чехия, Венгрия и Румыния) оборудование даст возможность физикам воздействовать на заряженные частицы мощным сфокусированным светом. Помимо выявления новой физики, ELI может быть использован в других исследованиях жизни и материи.
Биология, биотехнологии и здоровье
Без сомнения, инструмент для редактирования генома CRISPR в ближайшие месяцы обещает быть в центре внимания. В первую очередь в начале года, как ожидается, решится вопрос с владельцем патента, на который претендуют две команды ученых — одна из университетов Гарварда и Массачусетса и вторая из Калифорнийского университета.
Но несмотря на битвы за патент, генетики продолжат использовать CRISPR для экспериментов с модифицированием всех видов растений и животных и поиска новых способов борьбы с такими заболеваниями, как рак и ВИЧ.
К сожалению, в 2017 году мы снова будем много слышать о вирусе Зика и лихорадке Денге, несмотря на то, что это, по-видимому, уже не является глобальной проблемой здравоохранения. Ученые продолжат исследовать этот страшный вирус, как с точки зрения его разрушительных последствий, так и его распространения. В планах клинические испытания на людях экспериментальных вакцин и решение вопроса с выпуском генетически модифицированных комаров на архипелаге Флорида-Кис для контроля за численностью популяции насекомых-переносчиков.
В 2017 году антибиотики будут больше использоваться на сельскохозяйственных животных, чем на людях, из-за чего бактерии со временем могут стать более устойчивыми, и это затруднит лечение бактериальных инфекций.
В попытке создать искусственную жизнь международная команда исследователей займется производством первых в мире синтетических дрожжей, которые будут использоваться для создания новых видов лекарств и биотоплива. С помощью этого инструмента ученые также смогут построить биологические компьютеры и датчики для обнаружения загрязняющих веществ в воде.
К сожалению, в 2017 году мы снова будем много слышать о вирусе Зика и лихорадке Денге, несмотря на то, что это, по-видимому, уже не является глобальной проблемой здравоохранения. Ученые продолжат исследовать этот страшный вирус, как с точки зрения его разрушительных последствий, так и его распространения. В планах клинические испытания на людях экспериментальных вакцин и решение вопроса с выпуском генетически модифицированных комаров на архипелаге Флорида-Кис для контроля за численностью популяции насекомых-переносчиков.
В 2017 году антибиотики будут больше использоваться на сельскохозяйственных животных, чем на людях, из-за чего бактерии со временем могут стать более устойчивыми, и это затруднит лечение бактериальных инфекций.
В попытке создать искусственную жизнь международная команда исследователей займется производством первых в мире синтетических дрожжей, которые будут использоваться для создания новых видов лекарств и биотоплива. С помощью этого инструмента ученые также смогут построить биологические компьютеры и датчики для обнаружения загрязняющих веществ в воде.
Климат и окружающая среда
С уходом Эль-Ниньо и приходом Ла-Нинья наступил конец череде рекордно жарких месяцев. По силе прошедший Эль-Ниньо не уступал себе образца 97–98 годов, нагрев нашу планету при содействии антропогенного глобального потепления до беспрецедентных уровней. Сейчас Ла-Нинья находится на ранних стадиях развития. Это океаническое и атмосферное следствие Эль-Ниньо, которое поглощает тепло обратно в океан, а не выбрасывает его, что может немного снизить глобальную температуру.
Однако это охлаждение будет носить временный характер, и в 2017 году мы, скорее всего, увидим много признаков изменения климата — от отступающих арктических льдов до экстремальных засух с сокрушительными волнами тепла.
Избранный президент США Дональд Трамп официально вступит в должность 20 января 2017 года. Скептически настроенный к проблеме изменения климата глава государства уже дал ясно понять, что окружающая среда будет занимать далеко не первое место в работе новой американской администрации, и это вызывает беспокойство ученых.
Наука | Научпоп6.5K пост 71.2K подписчиков
Правила сообществаВНИМАНИЕ! В связи с новой волной пандемии и шумом вокруг вакцинации агрессивные антивакцинаторы банятся без предупреждения, а их особенно мракобесные комментарии — скрываются.
Основные условия публикации
- Посты должны иметь отношение к науке, актуальным открытиям или жизни научного сообщества и содержать ссылки на авторитетный источник.
- Посты должны по возможности избегать кликбейта и броских фраз, вводящих в заблуждение.
- Научные статьи должны сопровождаться описанием исследования, доступным на популярном уровне. Слишком профессиональный материал может быть отклонён.
- Видеоматериалы должны иметь описание.
- Названия должны отражать суть исследования.
- Если пост содержит материал, оригинал которого написан или снят на иностранном языке, русская версия должна содержать все основные положения.
Не принимаются к публикации
- Точные или урезанные копии журнальных и газетных статей. Посты о последних достижениях науки должны содержать ваш разъясняющий комментарий или представлять обзоры нескольких статей.
- Юмористические посты, представляющие также точные и урезанные копии из популярных источников, цитаты сборников. Научный юмор приветствуется, но должен публиковаться большими порциями, а не набивать рейтинг единичными цитатами огромного сборника.
- Посты с вопросами околонаучного, но базового уровня, просьбы о помощи в решении задач и проведении исследований отправляются в общую ленту. По возможности модерация сообщества даст свой ответ.
Наказывается баном
- Оскорбления, выраженные лично пользователю или категории пользователей.
- Попытки использовать сообщество для рекламы.
- Многократные попытки публикации материалов, не удовлетворяющих правилам.
- Нарушение правил сайта в целом.
Окончательное решение по соответствию поста или комментария правилам принимается модерацией сообщества. Просьбы о разбане и жалобы на модерацию принимает администратор сообщества. Жалобы на администратора принимает @SupportComunity и общество пикабу.
В общем ничего интересного и нового.
Завтра произойдет сенсационное открытие о нашей Галактике
Астрономы Европейской южной обсерватории (European Southern Observatory – ESO) интригуют. Они объявили о том, что 12 мая 2022 года в Мюнхене (Германия) состоится масштабная пресс-конференция, на которой будет обнародована некая сенсационная информация о нашей галактике - Млечном пути, полученная с помощью уникального инструмента - так называемого «Телескопа горизонта событий» (Event Horizon Telescope). Обещана и демонстрация чего-то доселе невиданного – в смысле изображений.
Более-менее осведомленные специалисты почти на сто процентов уверены, что коллеги продемонстрируют фото таинственного объекта Стрелец А* (Sagittarius A*) - массивной черной дыры, расположенной в центре Млечного пути. Фото этого объекта, «весящего» в 4 миллиона раз больше нашего Солнца, ждали еще в 2019 году. Но тогда астрономы, поинтриговав, показали другую черную дыру – ту, которая находится в центре галактики М87, расположенной от нас на расстоянии в 50 миллионов световых лет. Чудовищного монстра массой в 7 миллиардов солнечных и диаметром с Солнечную систему в 2011 году обнаружила группа американских астрономов во главе с Карлом Гебхардтом (Karl Gebhardt) из Университета Техаса (University of Texas in Austin). Открытие они сделали с помощью 8-метрового телескопа на Гавайских островах (8.1-metre Frederick C. Gillett Gemini Telescope on Mauna Kea, Hawaii).
До нашей черной дыры – Sagittarius A* - 26 тысяч световых лет. То есть, она гораздо ближе. Но с фотографированием возникли трудности из-за того, что объект загорожен облаками межзвездной пыли и газа. Потому, мол, и пришлось обмануть ожидания. Похоже, что за три года трудности удалось преодолеть.
Ответ на пост «Возникновение вселенной. Что было до большого взрыва»
Олег Верходанов - доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Специальной астрофизической обсерватории РАН, член Международного астрономического союза.
Был ли Большой взрыв? Происходит ли он сейчас? Существовала ли Вселенная до Большого взрыва? Существуют ли другие Вселенные?
Олег Верходанов –д. ф.-м. н., ведущий научный сотрудник, руководитель Группы изучения галактик и космологии Специальной астрофизической обсерватории РАН, один из создателей базы радиоастрономических каталогов CAT.
Доклад «Что было до Большого взрыва и как из «ничего» получилось «всё»? Взрослый физик отвечает на детские вопросы о космологии»
1. Что такое Большой взрыв?
2. Миф-1: Большой взрыв – это взрыв.
3. Миф-2: Большого взрыва не было
4. Миф-3: Большой взрыв произошел в какой-то конкретной точке Вселенной
6. Миф-4: Мы не знаем, когда произошел Большой взрыв
7. Миф-5: Существовала ли Вселенная до Большого взрыва? [без спойлеров]
8. Закончился ли Большой взрыв?
9. Миф-6: Пространство, время и физические поля существовали до возникновения нашей Вселенной
10. Миф-7: Другие Вселенные со своими Большими взрывами точно существуют
11. Миф-8: Для Большого взрыва нужна большая энергия. Откуда она взялась?
12. Миф-9: Почему учёные уверены в существовании эпохи Большого взрыва? Они все сочинили
13. Лирическое отступление. История Вселенной за несколько минут
14. Миф-10: Мы не можем наблюдать эпоху Большого взрыва
15. Миф-11: Как все умрет? Мы никогда не узнаем
16. О моделях темной энергии. Будущее будет прекрасным?
17. Миф-12: Только Создатель может создать Вселенную
19. Вопрос от эксперта: д.ф.-м.н. Дмитрий Вибе
20. Ответы на вопросы зрителей
Хейт, который зашёл слишком далеко
Разница в размерах инфузорий и бактерий
В среднем, клетки бактерий в несколько сотен раз меньше, чем клетки одноклеточных эукариот. (животные, растения и грибы).
На этих кадрах можно наглядно посмотреть разницу в размерах между инфузорией и бактериями спириллами.
Как научиться различать "маленьких серых птичек"
Неслучайно я заключил в кавычки выражение в названии: в английском языке это почти крылатое "little grey bird", используемое, когда вид птицы не удалось определить из-за ее неяркой окраски или от отчаяния, что "все птички на одно лицо". На самом деле, любая птица имеет свои особенности, благодаря которым можно отличить ее от других. В полевых условиях это, конечно, не всегда возможно, и об этом я тоже упомяну ниже.
В первую очередь, "маленькие серые птички" имеют разные размеры. Удобнее всего сравнивать птиц с общеизвестными видами; в орнитологии так и принято. Например: с воробья; меньше воробья; значительно меньше воробья. Например, к последней группе относятся пеночки, и отсеяв все другие группы птиц со сходной окраской (например, славок), нужно искать неизвестную птицу среди этого рода.
↑ Пеночка-весничка. Фото автора (далее, если не указано иное, фото также мое).
Несмотря на внешнюю схожесть, разные группы птиц имеют разные "силуэты", то есть отличаются по относительной длине клюва, хвоста и т.д. Например, славки и камышевки имеют длинные клювы и в целом вытянутое тело, а у мухоловок клюв значительно короче, тело более компактное. У вьюрковых и овсянок клювы и вовсе треугольные, высокие у основания. Сравните на фото.
Людям, которые только начинают знакомиться с птицами, часто кажется, что такие цвета как "буроватый", "охристый", "серый", "бежевый" и т.д. - это почти одно и то же, и что окраска птиц в определенной степени подвержена тем или иным вариациям. Конечно, есть виды, которые могут иметь разные морфы в любом участке ареала, но среди мелких птиц все более-менее "строго" - на определенной территории окраска всех особей одинакова. И, что самое главное, - перечисленные выше цвета - действительно работающий признак, то есть, например, птица с оливковой спиной четко отличается от птицы со спиной серого цвета. Просто, в отличие от ярких птиц, здесь разница не бросается в глаза. В справочниках не случайно активно используют определения, обозначающие цвета. Смотрите примеры.
↓ Серая славка. Окраска преимущественно серая. Каемки кроющих крыла - рыжие. Фото Imran Shah ( flickr.com )
↓ Болотная камышевка. Читаем в определителе: "Верх оливково-бурый, с легким "теплым" охристым налетом". Фото Stefan Berndtsson ( flickr.com )
↓ Пеночка-весничка. Окраска верха оливково-бурая, с зеленоватым оттенком. Фото Ron Knight ( flickr.com )
Конечно, при этом все равно есть виды, окрашенные очень сходно. Тогда обращаем внимание на характер распределения цвета: заходит ли темная окраска на глаз и т.д. И конечно, отмечаем отдельные элементы окраски - пестрины, полосы, наличие/отсутствие светлой брови, кольца вокруг глаз и так далее. Кому-то может показаться, что пестрины - это ненадежно; мол, они как будто бы могут быть, а могут и не быть (перья же могут "лечь" по-другому), но это не так. Окраска оперения заложена генетически, и даже еле заметная полоса может служить важным диагностическим признаком. Посмотрим на "классическую little grey bird" - серую мухоловку:
Эта птица, несмотря на невзрачное оперение, легко узнается по полоскам на лбу и темени. Этот струйчатый рисунок не даст спутать серую мухоловку с другими видами. Он заметен на любом фото, где видно голову птицы:
Или другой пример - группа птиц под названием сверчки. Из наших мелких птиц сходной окраски больше ни у кого нет таких четких пестрин на спине:
↓ Обыкновенный сверчок. Фото Gertjan van Noord ( flickr.com )
Очень важно также помнить, что все птицы приурочены к определенному биотопу. Некоторые более пластичны и встречаются в разных местах (например, большая синица живет в лесах разных типов), но многие обитают в строго определенных условиях. Например, те же сверчки живут на открытых влажных местах - около водоемов, в тростниковых зарослях и т.д., то есть в лесу их не встретить. Серая мухоловка гнездится полуоткрыто; часто, например, под крышами построек. Знание экологии разных групп птиц, их предпочтений в выборе места для гнезда и особенностей поведения очень поможет сузить круг поиска при определении вида.
↓ Еще одна "маленькая серая птичка" - северная бормотушка.
Цель этой статьи - показать, что все птицы разные и практически любую можно определить безошибочно. Но, как вы заметили, некоторые признаки удается рассмотреть только если птица очень близко (или даже в руках), или если есть ее фотография (фотографирование птиц вообще очень полезно для определения в полевых условиях - фотографию можно спокойно рассмотреть). Близкие и очень похожие между собой виды, такие как разные камышевки, пеночки, сверчки и т.д. визуально в природе редко дают себя рассмотреть, но точному определению это не мешает в гнездовой сезон - и тут нам поможет знание голосов птиц.
Не нужно напрягаться и пытаться сфоткать птицу в ветвях дерева для определения, если она поет. Учить птичьи голоса важно и нужно (о том, как учить голоса птиц, я расскажу в отдельной статье). Тем более, что бывают и они очень похожими (у тех же сверчков), но при определенном навыке можно отличать и их.
Секрет запоминания и определения "маленьких серых птичек" прост - как можно больше смотреть на них, узнавать о них, и, конечно, наблюдать в природе. Фотографирование птиц дает очень много - так как выжидая момент для кадра, вы проводите с птицей массу времени, наблюдая за ней. Главное - чтобы это ей не вредило, конечно. Отмечая про себя и запоминая особенности конкретной птицы, которые я перечислил в статье (внешность, "силуэт", поведение, биотоп, голос), со временем вы увидите, насколько разные эти "маленькие серые птички".
Если вам понравилась статья, ставьте лайки! Расскажите в комментариях о вашем опыте определения "little grey birds". Больше статей - на моем канале в Дзене. Вы очень поможете его развитию, если подпишитесь там! Спасибо :-)
Ответ на пост «Муравьиная фигурка»
Из комментариев к посту:
Хотел бы ответить)
Муравьи сильные потому что маленькие.
Сила зависит от площади сечения мышц и изменяются относительно размера в квадратичной зависимости. Объём и масса растут в кубической зависимости.
Грубо говоря, если человека ростом 2 метра пропорционально увеличить до высоты 4 метров, каждая из его сторон (оси X, Y, Z) увеличатся в 2 раза, объем и вес увеличится соответственно в 8 раз (2 в кубе). Сила вырастет только в 4 раза (2 в квадрате). Человек очень сильно ослабнет, не сможет прыгать, будет медленно двигаться.
Соответственно если уменьшить его до 1 метра, то его вес станет в 8 раз меньше, а сила только в 4 раза меньше. Сила резко увеличится, человек сможет прыгать выше своего роста даже если раньше не мог.
Муравьи, даже если увеличить их до размеров мыши, будут крайне слабы и практически беспомощны, не говоря и о больших размерах.
Похожая ситуация с питанием - чем меньше существо, тем больше калорий относительно своего веса оно должно потреблять.
Это называется "закон квадрата-куба", подробнее можно прочитать здесь:
Астроном смотрит "Не смотрите вверх". Дмитрий Вибе
Все ли так с наукой в сатирическом блокбастере "Не смотрите вверх"? Может ли комета уничтожить всё живое на Земле? И можем ли мы ей помешать?
Спикер: Дмитрий Вибе - доктор физико-математических наук, профессор РАН, заведующий отделом физики и эволюции звезд Института астрономии РАН, автор около 70-и научных статей.
Доклад прозвучал 9 апреля 2022 года на форуме «Ученые против мифов: Пробуждение Пингвохотепа»
Ученые обнаружили фермент, который уничтожает пластик за сутки
Новый фермент, открытый учеными, может расщеплять пластик, на разложение которого обычно уходят столетия, всего от нескольких часов до нескольких дней.
Это открытие, опубликованное в журнале Nature , может помочь решить одну из самых насущных экологических проблем в мире: что делать с миллиардами тонн пластиковых отходов, которые накапливаются на свалках. Фермент может ускорить переработку в больших масштабах, что позволит крупным предприятиям снизить воздействие на окружающую среду за счет восстановления и повторного использования пластика на молекулярном уровне.
Проект сосредоточен на полиэтилентерефталате (ПЭТ) - полимере, который используется в большинстве упаковок. Это составляет 12% всех мировых отходов.
Фермент смог завершить процесс разрушения пластика на более мелкие части и последующего химического соединения (реполимеризация). В некоторых случаях пластмассы удавалось полностью расщепить на мономеры всего за 24 часа.
Исследователи и использовали модель машинного обучения для создания новых мутаций природного фермента под названием PETase, который позволяет бактериям разлагать ПЭТ-пластик. Модель предсказывает, какие мутации в ферментах помогут быстро деполимеризовать пластики при низких температурах.
С помощью этого процесса, который включал изучение 51 различных пластиковых контейнеров, пяти различных полиэфирных волокон и тканей, а также бутылок для воды, сделанных из ПЭТ, исследователи доказали эффективность фермента, который они назвали FAST-PETase.
Переработка — самый очевидный способ сократить количество пластиковых отходов. Но в мире перерабатывается менее 10% всего пластика.
Далее команда планирует работать над увеличением производства ферментов, чтобы подготовить их к промышленному и экологическому применению. Исследователи подали заявку на патент на технологию и рассматривают несколько вариантов ее использования. Наиболее очевидными из них являются очистка свалок и озеленение производящих большое количество отходов производств.
Теория струн
Модернизированный и усиленный Большой адронный коллайдер – снова в деле
Большой адронный коллайдер (БАК) - это ускоритель заряженных частиц на встречных пучках, предназначенный для разгона протонов и тяжёлых ионов и изучения продуктов их соударений.
БАК - это находящийся 100 метрах под землей кольцевой туннель длиной 27 км. Он расположен между международным аэропортом Женевы (Швейцария) и близлежащими горами Юра. Большая часть его протяженности находится на французской стороне границы. Официальный запуск БАК состоялся 10 сентября 2008 года.
Довольно большое количество людей по всему миру думают, что проводимые на БАК научные изыскания, неминуемо приведут к катастрофе мирового масштаба. Еще на этапе строительства БАК, мировая общественность и журналисты начали устраивать вокруг проекта невероятную шумиху. Черная дыра, странная материя, магнитный монополь – это только три основных "порождения" БАК, каждое из которых приведёт к гибели Земли. В основном, вокруг этих трёх "гипотез", и строят свои теории по катастрофе мирового масштаба конспирологи и антагонисты БАК. Массированию в умах человечества этих "гипотез", немало способствует и естественные страхи людей ко всему неизведанному и непонятному.
На самом деле, БАК – это далеко не единственный построенный и успешно функционирующий в мире адронный коллайдер. Вы возможно удивитесь, но в этом году адронным коллайдерам исполнился уж 51 год. 27 января 1971 года два пучка протонов впервые столкнулись в адронном коллайдере. Ускоритель CERN Intersecting Storage Rings длинною 943 метра, являлся как раз предшественником БАК, и именно на нём Европейской организацией по ядерным исследованиям (ЦЕРН) были начаты исследования по открытию новых частиц.
В 1999 году в лаборатории Фраскати в Италии был запущен электрон–позитронный коллайдер DAPHNE. Релятивистский тяжелый коллайдер иона (RHIC) был запущен Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) в Аптон, Нью-Йорк, США. В 2006 году запущен электрон–позитронный коллайдер ВЕРС II в институте физики высоких энергий IHEP, Пекин, Китай.
Ещё в советские времена Институтом ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения Российской академии наук (ИЯФ СО РАН) были запущены электрон–позитронные коллайдеры ВЭПП-4М и ВЭПП-2000. Оба этих коллайдера регулярно модернизируют и они успешно работают и по сей день (даже несмотря на пожар на ВЭПП-4М, который его практически уничтожил). Сверхпроводящий коллайдер протонов и тяжёлых ионов NICA, строящийся с 2013 года на базе Лаборатории физики высоких энергий им. В. И. Векслера и А. М. Балдина Объединённого института ядерных исследований, в городе Дубна Московской области ,Россия, официально запустят в этом году.
Обновлённый БАК
3 декабря 2018 года научные эксперименты на БАК были остановлены на два года, для производства на нём второго крупного обновления. Обновление ускорителя и установка в кольцо коллайдера массы новых детекторов частиц и других приборов, затянулись много дольше изначально планированного. Только в 13:16 (по МСК) 22 апреля 2022 года в кольце БАК вновь начали циркулировать два пучка протонов.
В опубликованным сегодня CERN (ЦЕРН) официальном заявлении, говорится следующее:
Крупнейший и самый мощный в мире ускоритель частиц возобновил работу после более чем трехлетнего перерыва, связанного с проведением работ по техническому обслуживанию, усилению и модернизации. Сегодня, 22 апреля, в 12:16 CEST два пучка протонов начали циркулировать в противоположных направлениях по 27-километровому кольцу Большого адронного коллайдера с энергией их инжекции в 450 миллиардов электронвольт (450 ГэВ).
“Эти пучки циркулировали с энергией инжекции и содержали относительно небольшое количество протонов. Столкновения высокой интенсивности и высокой энергии ожидаются через пару месяцев”, - сказала глава отдела пучков ЦЕРНА Родри Джонс.
“Узловые части и оборудование коллайдера подверглись серьезной модернизации во время второй длительной остановки ускорительного комплекса CERN. На самом БАК был проведён целый комплекс мероприятий по усилению и теперь он будет работать с еще более высокой энергией, а благодаря значительным усовершенствованиям инжекторного комплекса он будет предоставлять значительно больше данных по новым экспериментам”, - сказал директор CERN по ускорителям и технологиям Майк Ламонт.
Эксперты LHC будут работать круглосуточно, чтобы постепенно увеличивать нагрузку на БАК и безопасно увеличить энергию и интенсивность пучков, прежде чем начнутся эксперименты со столкновениями частиц при рекордной энергии в 13,6 триллиона электронвольт (13,6 ТэВ). В этом третьем запуске БАК, получившем название Run 3, эксперименты по столкновению частиц позволят собирать данные о столкновениях не только с рекордной энергией, но и в беспрецедентных количествах. Эксперименты по новым столкновениям частиц позволят международным группам физиков в ЦЕРН и по всему миру изучить бозон Хиггса в мельчайших деталях и подвергнуть стандартную модель физики элементарных частиц и ее различные расширения самым строгим испытаниям.
Стоит отметить, что с начала работы БАК 10 сентября 2008 года и до его остановки на вторую крупную модернизацию 3 декабря 2018 года, с помощью Большого адронного коллайдера было открыто более 50 новых частиц. От элементарной частицы прелестно-странный барион (это реальное название частицы) открытой в рамках совместных исследований инженеров МФТИ, МИФИ и ФАН, и до всем известного бозон Хиггса.
Нанопокрытие на фасетке глаза мухи в электронном микроскопе
Размер зернышек=150 нм, ( ширина кадра=0.02 мм).
Это хороший легкодоступный объект для проверки качества электронных микроскопов
У разных видов насекомых характер структур индивидуален .
В оптическом микроскопе их увидеть принципиально невозможно
Пережить космический Апокалипсис
Картина гибели человечества, показанная в вышедшем не так давно фильме “Не смотрите наверх” оживила в моем сознании угнездившееся там еще с “Семиевия” Нила Стивенсона недовольство. Я глубоко убежден, что уничтожить человечество гораздо сложнее, нежели тараканов, крыс или ворон, и меры слабее, чем расколоть планету на кусочки или устроить из Земли вторую Венеру, тут не сработают. И, при всей моей любви к космонавтике, шансы пронести цивилизацию через катастрофу на новый виток прогресса выше у других, более прозаичных вариантов.
Столкновение кометы с Землей, кадр из фильма
Все-таки не удержусь, чтобы не написать один абзац про “Не смотрите наверх”. Картина представляет собой сатиру на современное политическое и социальное устройство США, и сюжет двигается по следующим из этого законам. Возможности других космических государств от всего Европейского космического агентства до России (несколько сотен межконтинентальных баллистических ракет с ядерными боезарядами), Китая (примерно сотня МБР), Индии (несколько десятков) или даже Северной Кореи (неизвестное количество) сюжетно ограничиваются одной небольшой и неудачной попыткой на Байконуре. Не говоря о том, что человечество уже давно направляет плоды своего труда на траектории столкновения с другими небесными телами и первую миссию по отработке технологий изменения орбиты астероида запустило примерно за месяц до выхода фильма. Так что когда действительно угрожающие нашей планете астероид или комета появятся, у землян будут не только технологии, но и опыт аналогичных действий.
Но ладно, допустим, Земле угрожает неотвратимый астероид/комета или дождь из превратившейся в поток астероидов Луны. Здесь стоит отметить, что очень важным будет запас времени. Полгода из “Не смотрите наверх” или два года в “Семиевии” — это очень небольшие сроки, за которые даже в условиях военного положения и направления всех ресурсов на выживание, сделать можно будет не очень много. Сложные технические проекты, которыми человечество по-настоящему может гордиться, шли более длительное время: от попавших в СССР “Фау-2” до первого спутника прошло 12 лет, лунная программа “Аполлон” заняла 8 лет до первой высадки, советская ядерная программа длилась примерно 7, американский “Манхеттенский проект” — примерно шесть.
Уже под землей
Про катакомбы Парижа слышали многие, но если вы откроете список “подземных городов”, то удивитесь его длине. Впрочем, в большинстве случаев это всего лишь подземные переходы между зданиями или размещенные под поверхностью торговые центры. Большинство из них без расширения не позволят накопить сколько-нибудь серьезные ресурсы, чтобы пережить ад на поверхности, и не выдержат “поражающих факторов” астероида — ударную и сейсмические волны, а также цунами. По тем же причинам весьма сомнительна эффективность использования в качестве долговременного убежища метро, как правило, там постоянно приходится бороться с грунтовыми водами.
Из уже подготовленных природой убежищ нельзя не отметить пещеры, из которых не менее двадцати пяти имеют общую длину, превышающую 100 километров. Рекордсмен, Мамонтова пещера (штат Кентукки, США), имеет длину 676 км, два десятка больших залов и подземную реку. Но она лежит сравнительно близко к поверхности, а самая глубокая, пещера Веревкина, расположена в Абхазии и уходит вниз на 2212 метров, и совсем рядом есть еще четыре пещеры глубже полутора километров.
Нельзя не забывать про расположенные по всему миру шахты. Например, самая глубокая из вырытых, золотая шахта Мпоненг в ЮАР, имеет глубину 4 км. В сумме, 14 шахт достигают глубины 3 км. Необходимо понимать, что шахты создавались для добычи ресурсов, и их сейсмическая устойчивость будет очень различной. Но у человечества также есть и готовые сооружения, способные с максимальной вероятностью пережить падение “кометы Дибиаски”.
Схема комплекса NORAD в горе Шайенн, иллюстрация ВВС США
Так получилось, что “поражающие факторы” астероида не сильно отличаются от мощного атомного взрыва. А с началом ядерной эры сверхдержавы построили бункеры, способные пережить не просто прямое попадание ядерной боеголовки, но и специального противобункерного оружия. Самый известный — комплекс NORAD в горе Шайенн: под шестью сотнями метров гранита в туннелях объемом не меньше 453 тысяч кубических метров расположились пятнадцать трехэтажных зданий, установленных на амортизирующих сейсмический удар пружинах. Комплекс способен пережить близкий подрыв термоядерной боеголовки, но без модификаций его автономность составляет всего примерно месяц. Вода поступает из подземных источников, причем в больших количествах, чем потребляет комплекс, но электричество обеспечивают дизель-генераторы, топлива для которых надолго не хватит.Еще один бункер, который называют “подземным Пентагоном”, располагается в горе Рейвен рок, но про него известно гораздо меньше. Аналогичные бункеры для стратегического управления войсками, скорее всего, есть в России, американская пресса называла два возможных места: Косьвинский камень (Свердловская область) и гору Ямантау (Башкортостан). Количество китайских подземных баз оценивается примерно в сорок штук, но из них часть заброшены или переоборудованы в музеи. Широко известна база подводных лодок Юйлинь, но, в силу расположения на острове Хайнань от падения астероида ей, очевидно, будет дополнительно угрожать цунами. Известно, что весьма широко использует подземные сооружения Северная Корея, но из-за закрытости страны у нас есть только догадки об их характеристиках.
Подводные земледельцы
Не только погружение под землю позволяет оказаться в условиях постоянной и комфортной температуры, какой бы ад не творился на поверхности. Кроме случая превращения Земли в Венеру, когда океаны действительно выкипят, гигантские запасы воды будут служить амортизатором планетарной катастрофы. Учитывая, что средняя глубина Атлантического, Индийского, Тихого и Южного океанов превышает три километра, пространства, чтобы спрятаться, не просто много, а очень много. Температура воды резко падает от поверхности до глубины примерно километр, зато потом практически не меняется.
Огромным преимуществом подводных колоний будет доступность, теоретически, всего оставшегося океана. Можно добывать ресурсы из не тронутых во времена до катастрофы месторождений, расширять пространство с ростом населения, кочевать в более подходящие районы. Всех этих возможностей подземная колония лишена.
Подводная станция SEALAB I. Фото Undersea Technologies/Undersea Labs (Habitats) & Obs.
К сожалению, на этом хорошие новости заканчиваются. У человечества нет опыта создания и длительной работы обитаемых подводных сооружений не то, что ниже полутора километров, но и на гораздо меньшей глубине. Экспериментальных баз было создано более двадцати, но они были маленькими и, как правило, располагались не ниже нескольких десятков метров. Далее, подводное сооружение может функционировать в одном из двух режимов: в нем поддерживается обычное атмосферное давление, и конструкция выдерживает внешнее давление воды, либо же внутреннее давление равно наружному, и в конструкции есть удобный выход через открытый вниз проем, по-английски он называется “moon pool” (вспомните фильм “Бездна” или игру Subnautica). Очевидно, что с технической точки зрения для длительного пребывания лучше подходит второй вариант, но исследования в этом направлении велись недостаточно. Известно, что чисто кислородная атмосфера при повышенном давлении очень пожароопасна, в таких условиях горит даже то, что не горит в чистом кислороде при давлении в одну атмосферу. Также кислород при повышенном давлении токсичен. Использовать азот нельзя — отравление начинается примерно с глубины 30 метров (
4 атмосферы).Неврологический синдром высокого давления при использовании гелия начинается с 300 метров (
30 атмосфер). Рекорд погружения для человека составляет 701 метр (70,5 атм), но он был установлен в барокамере, и для дыхания использовалась смесь кислорода, гелия и водорода.
Если говорить про первый тип, когда внутри поддерживается обычное давление, то, с одной стороны, количество пилотируемых погружений в Марианскую впадину уже не помещается на пальцах одной руки, с другой стороны, это были короткие экспедиции — опустились, и назад. В жестком водолазном костюме, выдерживающем внешнее давление, рекорд погружения составляет 610 метров. Советская подводная лодка “Комсомолец” могла погружаться на 1250 м, но она была единственным представителем проекта, и ее автономность составляла всего 180 суток. Несмотря на кажущуюся привлекательность и освоенность этого пути, конструкции, которые должны выдерживать внешнее давление, будут стареть, изнашиваться, терять прочность, а построить новые будет крайне сложно.
К сожалению, несмотря на то, что внешне реально существовавшие экспериментальные базы очень похожи на капли из “Семиевия”, тут же возникшая идея построить их побольше и забрасывать в океан, что гораздо проще и дешевле, нежели выводить на орбиту, увы не годится без решения проблемы противостояния давлению либо выживания в повышенном. Учитывая, что за несколько лет до катастрофы из космоса длительных исследований провести не получится, единственным возможным вариантом оказываются мобильные сооружения, которые будут перемещаться так близко к поверхности, как это будут позволять условия, и, начав с конструкций для режима один, перейдут к режиму два, когда это позволят условия наверху.
Жизнеобеспечение
Падение крупного астероида окажет сравнимый с ядерной зимой эффект: поднятые вверх при ударе и последующих пожарах по всему миру частицы уменьшат количество падающих на поверхность солнечных лучей. Каменный Ливень “Семиевия” по сюжету продлился пять тысяч лет. Есть ли у человечества какие-то наработки, чтобы продержаться как можно дольше?
Сооружения Eden Project, фото A1personage/Wikimedia Commons
С одной стороны, картина может показаться не очень радостной. Широко известно, что эксперимент “Биосфера-2” провалился — создать полностью замкнутую систему жизнеобеспечения не удалось, даже несмотря на немаленькую площадь в 1,27 гектара. Но, в то же время, советский эксперимент БИОС-3 достиг практически 100% замкнутости по воде и воздуху и 80% по еде. На сегодняшний день, кроме “Биосферы” и БИОСа, замкнутые экосистемы исследуют: MELiSSA в Барселоне и китайский “Югон-1” (“Лунный дворец”). Британский Eden Project главным образом занимается культурой и просвещением. В 2014 году вышла книга Дэвида Данкенбергера и Джошуа Пирса “Накормить всех любой ценой”, где с научной точки зрения анализируются способы прокормить всех землян в случае глобальных катастроф, и делается вывод, что это вполне возможно. Среди предложенных вариантов: переработанная бактериями биомасса, грибы, орехи, насекомые, крысы, варианты весьма разнообразны.
Но необходимо понимать, что система жизнеобеспечения, в отличие от марсианского корабля, не будет полностью замкнутой, и это сильно облегчает задачу. В пещерах и шахтах можно забить все свободное пространство припасами, а в океане забросить контейнеры с ними поглубже.
Также, в море изобилие воды, из которой, если не хватит производительности растений, можно вырабатывать кислород для дыхания. Но и подземные сооружения могут получать воду: образцы воды из шахты Кидд, штат Онтарио, Канада, с глубины трех километров, оказались возрастом 2 миллиарда лет. То есть вода находилась в глубине со времен, когда атмосфера еще не была пригодна для дыхания. Там же сказано, что, несмотря на оценочную скорость глубинных подземных вод в 1 метр за год, пробуренные отверстия позволяют получать примерно два литра воды в минуту. Дополнительным, пусть и слабым, утешением служит то, что образующиеся при взаимодействии воды с породой сульфаты создают условия, благоприятные для жизни, так что если у нас не получится, выбравшиеся из шахт бактерии станут источником жизни когда-нибудь потом. И, кстати, этот факт говорит, что для поиска жизни на Марсе не обойтись без бурения глубоких шахт.
Еще один важный вопрос — энергетика. Здесь, кстати, все очень неплохо. Уже существует проект “Шельф”, где обслуживаемая раз в пять лет станция может быть погружена на небольшую глубину. Разменяв эффективность на надежность, вполне реально создать проект, рассчитанный лет на сто. Радиоизотопные генераторы (РИТЭГи) способны автономно, без какого-либо вмешательства, поставлять электричество десятилетиями. Также нельзя забывать про геотермальную энергетику. Градиент температуры составляет 25-30°С на километр, а, благодаря изобретенному в СССР бинарному циклу станции могут производить электричество на гораздо меньшей, нежели требовалось раньше, разнице температур.
Сколько спасать
Важный вопрос — размер популяции в убежище. Понятно, что в “Семиевии”, сократившееся до 8 женщин космическое человечество, в реальности было бы обречено — людей банально не хватит, чтобы обслуживать сложную технику, что уж тут говорить про описанные в книге интриги по рождению новых рас. Логичен вывод, что спасать нужно как можно больше, и дело даже не в гуманизме — у человека есть всего лишь примерно 16 рабочих часов в сутки, а, кроме основных работ по колонии вроде ухода за растениями, требуется ремонт ветшающей и ломающейся техники, обучение новых поколений, активности, связанные с культурой, которые не позволят деградировать и скатиться в варварство. Но здесь есть проблема — чем больше людей, тем меньше располагаемый запас ресурсов.
К сожалению, предыдущий опыт человечества, когда небольшая группа уходила в неизвестность и образовывала новую расу (белокожие, краснокожие и желтокожие люди появились именно так), здесь не подходит. Такие маленькие племена могли жить охотой и собирательством, в то время как обитатели убежищ критически зависят от своей техники. И, например, сценарий, когда мудрый компьютер или искусственный интеллект заботится об оборудовании и пасет дикарей, на нынешнем уровне технологий не является правдоподобным. К сожалению, оценок требуемой популяции немного и они весьма различаются.
В 2002 году антрополог Джон Мур рассчитал, что для стабильной популяции на протяжении двух веков требуется не менее 160 человек, но социальная инженерия, главным образом позднее деторождение, позволит, теоретически, сократить это количество до 80. Однако более продвинутая модель Кэмерона Смита, учитывающая риски эпидемий, несчастных случаев и как минимум одной серьезной катастрофы, получила число в диапазоне от 14 до 44 тысяч, что уже гораздо сложнее реализовать в одной шахте. В каком-то смысле эта (и еще множество потенциальных) проблем решаются распределением — расположенные в разных точках планеты убежища в целом переживут катастрофу, даже если несколько погибнут.
Если кто-то сейчас захочет мне напомнить про диггеров или пингеров “Семиевия”, то я отвечу, что эти проекты велись самодеятельной группой частников или государством по остаточному принципу. При подготовке этого материала мне попалась информация, что сам Стивенсон якобы говорил в интервью, что книга выражает его мнение о непропорциональном развитии ракет по сравнению с другими направлениями освоения потенциально обитаемого пространства. Тогда все логично выражает его позицию. Но поскольку я не вижу перекосов в развитии человечества (например, замечательные эксперименты Березина в “Огромном черном корабле” требуют очень специфической истории мира и все равно выглядят фантастикой для тех, кто мечтает о суперкалибрах, а не чем-то реалистичном), то и пренебрежение вполне реализуемыми мерами, особенно на фоне спасаемого исключительно сюжетным произволом космического человечества, не может не резать глаз.
Вообще, нарисованная выше картина еще невольно напоминает вселенную Fallout, но там, насколько я понимаю, генераторы электричества, чипы для очистки воды, системы кондиционирования и прочее представляют из себя техноволшебство, и их конструкция подробно не объясняется. В реальных убежищах вроде комплекса NORAD в горе Шайенн используются фильтры, что логично — война с использованием ядерного, химического или биологического оружия кислород из атмосферы не уничтожит, и гораздо проще фильтровать внешний воздух, нежели заниматься рециркуляцией. В сценарии одиночного астероида атмосфера может остаться пригодной для дыхания, что очень сильно упрощает ситуацию, но вот Тяжелая Бомбардировка из “Семиевия” такой возможности не даст.
Таким образом, финал “Не смотрите наверх” является слишком пессимистичным по сюжетным причинам. Биосфера Земли без специальных высокотехнологичных убежищ пережила падение небесного тела, образовавшего кратер Чикшулуб, и, предположительно, уничтожившего динозавров. Большинство ученых считают, что это был астероид, но есть и сторонники гипотезы того, что это была комета. Размер тела также оценивается по-разному, но он сравним с девятью километрами “кометы Дибиаски”. Так что финальные кадры с сыном госпожи президента являются не только попыткой скрасить шуткой мрачный финал, но и невольным намеком, что где-то на планете выжили лучше подготовленные люди.
Подпишись, чтобы не пропустить новые интересные посты!
Занимательная физика. Фонтан Герона, наглядно
Почему домашние кошки не умеют рычать, а тигры - мурлыкать?
Домашние кошки рычать не умеют. «Но позвольте!» – воскликнут владельцы котиков. А мы будем настаивать на своём: «Да, не умеют!» То гудение, которое можно услышать от разозлённого или испуганного кота – это не рычание. Представим, как рычит собака (для чистоты «эксперимента» лучше вообразить пуделя, или болонку, или померанского шпица – любую собаку размером с кошку): её рычание – настоящий, клокочущий, низкий, прерывистый звук, идущий прямо из горла. Домашние кошки так не могут.
И не только домашние. Не рычат рыси, пумы, оцелоты, гепарды, ягуарунди и ещё многие другие Кошачьи. Вообще, всех кошек делят на мурлыкающих и рычащих, и проще перечислить тех, кто рычит – это так называемые большие кошки, то есть род пантер, к которым относятся львы, тигры, леопарды и ягуары, а также род дымчатых леопардов. Снежный барс – тоже большая кошка, но его эволюция пошла так, что рычать он перестал, хотя говорят, что когда-то мог.
Рычащие кошки не мурлычут. Правда, некоторые исследователи утверждают, что, во-первых, они мурлычут в детстве, во-вторых, самки у некоторых больших кошек мурлычут в период размножения, в-третьих, дымчатые леопарды и, например, львы вообще могут издавать что-то вроде мурлыкающих звуков. Но что значит «что-то вроде»? Про мурлыканье больших кошек говорят, что оно больше похоже на бульканье, журчание или очень тихое рычание. Самое главное, что эти звуки большие кошки издают только на выдохе. А настоящее мурлыканье непрерывно, кошки мурлычут на вдохе и выдохе. Вроде бы кому-то удавалось заметить, что снежные барсы и дымчатые леопарды могут издавать мурлыкающие звуки на вдохе и выдохе, но надёжных доказательств тому нет. Общее мнение таково, что большие кошки не могут по-настоящему мурлыкать, а все остальные кошки не могут по-настоящему рычать. Кошачьи могут делать только что-то одно.
Почему так вышло?
Голос кошкам и вообще всем млекопитающим дают голосовые складки, или голосовые связки. Они так и выглядят, как складки мышц и мягкой слизистой оболочки поперёк гортани. Мышцы складок то напрягаются, то расслабляются, и голосовые складки то расслабляются, то натягиваются, а щель между ними то сужается, то расширяется. Когда мы просто дышим, голосовые складки расслаблены и неподвижны. Когда мы говорим или поём, они натягиваются и начинают вибрировать под напором воздуха из лёгких. Вибрация голосовых складок даёт звук. Характер звука зависит от того, как сильно натянуты голосовые складки, насколько широка щель между ними, насколько силён поток воздуха. Анатомические особенности голосовых складок зависят от генов, поэтому некоторые акустические свойства голоса оказываются врождёнными: например, есть люди с более высокими голосами и с более низкими, и то же самое у котов и собак, среди которых есть более басовитые и более писклявые.
Конечно, звуки, которые мы издаём, зависят не только от голосовых складок. Когда мы говорим, мы двигаем языком, губами, щеками. То есть язык, губы и щёки нужны нам для речи. (Кстати, мы ведь тоже не можем рычать, как другие звери, мы просто тянем звук «р», рычание рождается у нас не в горле, а во рту, когда мы проталкиваем воздух между языком и нёбом) Кошачье мяуканье тоже зависит от того, насколько широко кошка откроет рот. Тем не менее, когда мы говорим просто о голосе, а не речевых звуках, мы преимущественно имеем в виду работу голосовых связок. Рычат и мурлычут кошки тоже голосовыми связками.
Насчёт мурлыканья одно время была довольно странная гипотеза, которая приписывала мурлыкающие звуки пульсации крови в нижней полой вене (она собирает венозную кровь из нижней части тела и открывается в правое предсердие). Якобы кошки как-то заставляют кровь пульсировать, из-за чего их грудная клетка начинает вибрировать, и получается мурлыканье. Но это оказалось не так. Как у всех зверей, мышцы гортани при мурлыканье меняют ширину голосовой щели, то сужая её, то расширяя. Мышцы должны работать очень быстро и ритмично. Нейромышечный механизм мурлыканья до сих пор не вполне понятен, однако известно, что в мозге у кошек есть так называемый нейронный осциллятор – особый нервный центр, который, скорее всего, и управляет гортанными мышцами, посылая им повторяющиеся сигналы.
Но почему мурлыкающие кошки не могут рычать? Считается, что причина здесь в особом устройстве подъязычной кости, или гиоида. Она расположена, как можно догадаться, под языком, ниже нижней челюсти и сразу над гортанью. Подъязычная кость служит опорой мышцам языка, мышцам нижней челюсти и некоторым мышцам гортани. Гиоид помогает двигать языком, двигать нижней челюстью, глотать и заодно помогает управлять голосом. Мышцы от подъязычной кости идут к хрящам гортани, которые более-менее подвижны друг относительно друга. К хрящам гортани крепятся мышцы голосовых складок. То есть гиоид, хрящи и мышцы гортани образуют единую систему.
Но у человека гиоид – это одна кость, а у большинства других млекопитающих он делится на несколько косточек, которые образуют подъязычный (гиоидный) аппарат. Среди косточек подъязычного аппарата есть пара, левая и правая, которые называются эпигиоидами. И тут, наконец, мы добрались до самого главного. У домашних кошек эпигиоиды – настоящие твёрдые кости. А у больших – эластичные хрящи. Из-за эластичности эпигиоида хрящи гортани более подвижны, и голосовые складки могут сильно опуститься. Чем ниже расположены складки, тем большее расстояние проходит звук, прежде чем вырваться наружу, и тем ниже тоном он получается. (Кстати, именно поэтому мужские голоса в среднем ниже, чем женские – подъязычная кость и голосовой аппарат у мужчин расположены ниже, чем у женщин.) Кроме того, сами складки у больших кошек мясистее, длиннее и эластичнее, и выдерживают больший механический стресс, когда на них давит воздух. Всё это вместе позволяет тиграм, львам и леопардам издавать громкие, низкие, ворчащие звуки. Но с такими длинными и мясистыми складками в гортани невозможно мурлыкать, особенно если гортань сверху крепится к не совсем окостеневшему гиоиду.
Более жёсткий подъязычный аппарат с твёрдыми эпигиоидами не даёт кошкам, рысям и другим мурлыкающим опустить голосовые складки и понизить тон звука, да и сами складки у них не такие длинные и мясистые, как у тигров и львов. Зато их гиоид через систему связок и мышц позволяет голосовым складкам быстро и ритмично напрягаться и расслабляться – то, что нужно для мурлыканья. Но если ты мурлыкаешь, то уже не рычишь.
Кирилл Стасевич, «Наука и жизнь»Автор: Кирилл Стасевич