Мик О'Хара - Кто ест пчел? 101 ответ на, вроде бы, идиотские вопросы
Дэниел Смит (Бат, Великобритания)
Большое сжатие
Если в результате Большого взрыва антивещество возобладает над веществом, изменится ли что-нибудь во Вселенной?
Сэм Хопкинс (вопрос поступил по электронной почтебез указания обратного адреса)Жить во Вселенной, где преобладает антивещество, — это все равно что жить в своем зеркальном отражении. По существу, мы не заметили бы никакой разницы. Все положительные заряды стали бы отрицательными и наоборот. И те, кто изучал бы физику в антивещественном мире, считали бы, что позитроны, вращающиеся вокруг отрицательно заряженных ядер, — это абсолютно естественное явление, как нас вполне естественно, что электроны вращаются вокруг положительно заряженных ядер.
Майкл Фоллоуз (Уилленхолл, Великобритания)
До начала 1960-х годов ответ звучал бы так: «Вообще-то, насколько можно судить, нет оснований полагать, будто что-то изменится». С тех пор были выявлены некоторые различия между веществом и антивеществом, и теперь мы отвечаем: «Возможно пока нельзя сказать, что именно изменится и почему». Нам пока еще даже неизвестно, почему именно вещество преобладает во Вселенной. Вероятно, причина тому — некая произвольная асимметрия, также не исключено, что в условиях, сложившихся в решающий момент, антивещество оказалось нестабильным. Так есть ли построенный из антивещества аналог нашей Вселенной, на котором бы существовала жизнь и т. п.? Наверняка мы не знаем. В нашей вещественной Вселенной эволюция звезд и жизни протекает очень медленно, но это не значит, что не может существовать более быстро развивающая вселенная. Даже сегодня некоторые полагают, что в кварковой среде нейтронных звезд, где протекают сверхскоростные реакции, живые структуры со строением сложных цивилизаций могут рождаться и погибать столь быстро, что мы не успели бы и глазом моргнуть. Возможно, к тому времени, когда антивещество исчезло, оно бы породило обитаемые миры столь же сложные, как наша Вселенная. Или такой мир еще не возник, в силу того что антивещество, как принято считать, существует во времени, движущемся в обратном направлении.
Джин Ричфилд (Сомерсет-Уэст, ЮАР)
Почему ваш корреспондент столь уверен, что антивещество уже не возобладало?
Вилнис Весма (Ньюэнт, Великобритания)
Наша планета
Мусорная свалка в земной мантии
Можно ли бетонный контейнер с ядерными отходами похоронить в зоне субдукции так, чтобы в дальнейшем их поглотила мантия Земли? Можно ли этот способ удаления ядерных отход считать эффективным? Если нет, то почему?
Алек Паппас (Темпе, США)Способ удаления радиоактивных отходов путем захоронения в зонах субдукции был предложен еще на заре развития атомной энергетики. Выдвигались и другие идеи. Суть их заключалась в следующем: поместить контейнеры с отходами на антарктический снег, чтобы они постепенно, по мере таяния снега, опускались к подошве ледяного покрова. В принципе идея захоронения в зонах субдукции теоретически абсолютно разумна, но ее осуществление связано с определенными трудностями. Зоны субдукции нестабильны и непредсказуемы, и отложения на поверхности субдуцирующей плиты океанической коры, как правило, не уносятся в мантию, а срезаются, образуя так называемую аккреционную призму. Это чревато тем, что отходы могут быть вновь вытеснены на морское дно. Пожалуй, проблема была бы решена, если бы контейнер удалось заложить в глубокую скважину, пробуренную в базальтовом слое коры, но зоны субдукции обычно находятся на такой глубине, где бурение практически невозможно. Предлагалось и более простое решение: заложить отходы в толстые пласты глины, покрывающие большинство геологически стабильных абиссальных равнин, расположенных на относительно небольших глубинах. Это можно было бы сделать следующим образом: либо пробурить в глине полости для контейнеров с отходами, либо отправить отходы в океан на ракетообразных «пенетрометрах», которые за счет кинетической энергии смогут проникнуть в глубь пластичной глины на десятки метров. Эти методы создают определенные сложности, но с их помощью вполне реально поместить отходы в стабильную глухую среду, где не страшны утечки из контейнеров, поскольку частички глины благополучно поглотят весь радиоактивный мусор. Как бы то ни было, ни один из вышеназванных методов не найдет применения в ближайшем будущем, потому что захоронение радиоактивных отходов в море запрещено в 1983 году Лондонской конвенцией о предотвращении загрязнения моря сбросами отходов и других материалов.
Сэм Литтл (Хейл, Великобритания)
Вода, вода…
Как океанографы определяют среднюю глубину океана? При определении уровня моря (что знать крайне важно) они высчитывают параметры понижения и повышения, как мне кажется, с точностью до сантиметра. Но ведь даже в безветренный день уровень океана повышается и понижается отнюдь не на несколько сантиметров, хотя бы из-за локальных волнений, не говоря уже про приливы, отливы и штормы.
Роджер Шарп (вопрос поступил по электронной почте без указания обратного адреса)Карту дна океана составляют при помощи спутниковых измерений аномалий гравитационного поля. Дно океана статично, поэтому вывести среднее значение глубины за длительный период можно с высокой точностью, хотя, к сожалению, не до сантиметра. В любом случае для определения показателей повышения уровня моря необязательно знать среднюю глубину. Уровень моря измеряют у берега приливомерами и из космоса — спутниковыми альтиметрами. Приливомеры могут представлять собой традиционные поплавковые уровнемеры, датчики акустических колебаний или радары. Быстрые колебания свободной поверхности моря, вызванные волнами, можно сгладить, поместив приливомер в «успокоительный колодец» — вертикальную трубу с отверстием в днище размером в одну десятую диаметра самой трубы. «Успокоительный колодец» гасит волны, но позволяет измерить высоту приливов и подъемов уровня воды. Расчеты с помощью спутниковых альтиметров гораздо более сложные, поскольку приходится учитывать атмосферное давление, содержание водяных паров и прочих веществ в атмосфере, а также степень рассеивания волн и приливные эффекты. Процесс этот очень трудоемкий, и даже альтиметры необходимо выверять по приливомерам. И для приливомеров, и для спутниковых альтиметров ключ к достижению миллиметровой точности — усреднение. Спутники делают замеры уровня моря на площади около 7 км в диаметре, и на основе данных их приборов и показаний прибрежных приливомеров выводится средняя величина. Таким образом удается исключить из расчетов колебания, вызванные приливами, волнами, штормами и даже сезонными циклами, что позволяет точно определить средний уровень моря. Всемирная база данных среднемесячного уровня моря находится в Постоянной службе наблюдений за уровнем моря в Великобритании. Согласно зарегистрированным показаниям, за последнее столетие уровень моря поднимался примерно на 2 мм в год. За последнее десятилетие уровень моря поднимался примерно на 3 мм в год, но пока нельзя сказать, носят ли эти колебания временный характер, или это долгосрочное изменение.
Саймон Хоулгейт (Постоянная служба наблюдений за уровнем моря Океанографической лаборатории им. Праудмена, Бидстонская обсерватория, Прентон, Великобритания)
Уровень моря измеряют приливомерами, которые укрывают от волн в «успокоительных колодцах». Но этими приборами можно измерить лишь относительную высоту точек земной поверхности и моря. Следует иметь в виду, что колеблется не только уровень моря; Земля тоже деформируется в результате тектонических смещений плит и других природных процессов. В крупных портах на показания приливомеров влияет урбанизация: большие города оседают под собственным весом, что порой создает иллюзию повышения уровня моря. Интенсивное заселение таких городов, как Аделаида на юге Австралии, ускоряет процесс отвода грунтовых вод из-под них, и города опускаются ниже уровня моря. Поэтому спутниковая высотометрия, учитывающая все эти факторы, является более точным способом измерения колебаний уровня моря. Если принять во внимание перечисленные выше процессы, можно только удивляться тому, что, по данным измерений, в результате глобального потепления уровень моря повышается лишь на 1,7–2,4 мм в год. Это происходит за счет термального расширения воды и таяния материковых льдов.
Майкл Фоллоуз (Уилленхолл, Великобритания)
Уровень моря измеряют с помощью радарных высотомеров, установленных на спутниках. Если известно, на какой высоте находится спутник, уровень поверхности океана можно вычислить с точностью до нескольких сантиметров. Среднее значение высот многих орбит над определенным местом используется для составления карты кратковременных изменений уровня моря, вызванных такими природными явлениями, как сезонное потепление, расход воды в реках и испарение. Карта колебаний среднего уровня моря за более долгий период показывает изменения уровня моря, вызванные такими явлениями, как ответвления Экваториального и Северо-Атлантического течений. Зная среднее значение высот всех орбит над всеми океанами за определенный период времени, мы вычисляем средний уровень Мирового океана, который, как выясняется, повышается примерно на 2,3 мм в год. Один из ценнейших аспектов полученной карты уровня моря состоит в том, что она отражает рельеф морского дна. За счет дополнительных нагромождений в виде морских возвышенностей увеличивается гравитация и чуть поднимается уровень поверхности океана над рельефом дна. В местах прогиба морского дна уровень моря ниже. Благодаря спутниковой альтиметрии удалось составить карту прежде неисследованного океанического дна всего за несколько лет; если бы использовались обычные технологические приемы, на это ушло бы целых 100 лет. В результате получена бесценная информация. Например, спутниковые альтиметры помогли обнаружить метеоритный кратер размером 20 км в диаметре, расположенный к югу от Новой Зеландии. С помощью оборудования морских судов сделать это было бы практически невозможно или пришлось бы затратить очень большие средства.
