Журнал "Компьютерра" №765-766 - Компьютерра

Свободные, быстро вращающиеся капли воды в природе встречаются редко, но они являются хорошей моделью атомных ядер, некоторых астрофизических объектов и даже абстрактных черных дыр в многомерных пространствах теорий Великого объединения. Плато развил теорию формы поверхности вращающихся капель. Их форма определяется поверхностным натяжением жидкости, которое стремится сделать каплю сферической, и центробежными силами, которые стремятся разорвать ее на части. У астрофизических объектов поверхностное натяжение заменяется гравитацией.

Теория предсказывает, что по мере увеличения скорости вращения растут центробежные силы, и капля сначала все сильнее сплющивается. Если скорость продолжать увеличивать, то скоро форма эллипсоида становится неустойчивой, и капля превращается сначала в толстую гантель, а затем на ней возникает три и более выпуклостей. В конечном счете капля превращается в бублик. Чтобы проверить свою теорию, Плато провел эксперименты, поместив каплю масла в смесь спирта и воды с точно такой же плотностью. Вращение создавалось обычной мешалкой. Ученому удалось наблюдать сплющенные капли и капли в виде гантели, но продолжить опыты мешала вязкость окружающей жидкости.

С тех пор капли пытались свободно подвешивать и вращать разными способами, включая эксперименты в невесомости, но получить хотя бы три выпуклости так и не удавалось.

В новых экспериментах каплю воды подвесили в мощном магнитном поле сверхпроводящего соленоида. Форма быстро спадающего к краям поля была такова, что "гостья" удерживалась в его центре. В каплю вставляли два тонких электрода и, пропуская по ним ток, заставляли ее вращаться. Если ток делали переменным, то по поверхности капли можно было гнать волну, которая стабилизировала определенную форму поверхности. Так впервые удалось наблюдать устойчивые трех-, четырех- и пятиугольные капли, очень похожие на те, что предсказывает теория.

Несмотря на достигнутый успех, механизм стабилизации формы капель пока остается неясным, поэтому ученые решили продолжать свои эксперименты. ГА

При всей необъятности Интернета нередко возникают ситуации, когда извлечь информацию, которая еще недавно была доступна, не так-то просто: старые данные на регулярно обновляемых сайтах вытесняются свежими, юзеры регистрируют и удаляют профили, модераторы веб-ресурсов уничтожают неугодные посты… Конечно, можно попытаться просмотреть историю изменений нужной странички в "Архиве Интернета" (www.archive.org) или в кэше поисковика Google, однако такие способы далеко не всегда дают желаемый результат. Решением проблемы может стать качественно новая система под названием Zoetrope - совместное детище исследовательского подразделения Adobe и специалистов Вашингтонского университета.

Zoetrope позволяет встраивать в нужный сайт нечто вроде "машины времени". Для этого пользователю достаточно нарисовать на веб-странице прямоугольник (как говорят авторы системы, "линзу"), заключив в него область, представляющую интерес. После накопления определенной исторической базы при помощи бегунка юзер сможет передвигаться по временной шкале и отслеживать любые изменения, происходившие ранее в выделенном фрагменте страницы. Zoetrope позволяет работать с различными типами линз, в том числе визуальными и текстовыми. Первые подойдут в том случае, если блоки информации привязаны к строго определенным областям на сайте; вторые - смогут найти нужный фрагмент, даже если он "плавает" по странице.

Линзы в системе Zoetrope можно связывать друг с другом для просмотра разнородных данных и накладывать на выделенные участки сайтов различные фильтры. Так, например, фильтрация по ключевым словам позволяет избавиться от сообщений, не имеющих отношения к делу, а задав определенный временной интервал, можно ограничить выдаваемые результаты, скажем, утренними часами. Zoetrope также умеет визуализировать собираемую информацию - например, строить графики.

Авторы "машины времени" отмечают, что она, в отличие от того же "Архива Интернета", делает "снимки" страниц каждые несколько часов, что позволяет получить детализированную картину изменений. Несмотря на то что пока система Zoetrope работает в тестовом режиме, следя за несколькими сотнями регулярно обновляющихся ресурсов, у нее уже нашлось немало критиков. Скептики вовсю трубят, что, если Zoetrope заработает в масштабах пусть даже части Интернета, цензорам и спецслужбам станет гораздо проще следить за юзерами, и опрометчиво сделанный и затем удаленный комментарий в блоге в такой ситуации может вылиться в серьезные проблемы. ВГ

Команда астрофизиков, координируемая из Спитцеровского научного центра, окончательно убедилась, что в атмосфере одной из ближайших к нам планет за пределами Солнечной системы есть пары воды. Отработанный во время исследования метод измерения спектра поможет в дальнейших поисках похожих на Землю планет, пригодных для белковой жизни.

Планета HD 189733b, находящаяся примерно в 63 световых годах от нас в тусклом созвездии Лисичка, была открыта еще в 2005-м. Этот горячий газовый гигант размером чуть больше Юпитера вращается вблизи своей звезды и потому разогрет примерно до полутора тысяч градусов. Планета успевает облететь звезду за 2,2 дня, удачно пролетая между Землей и звездой, заслоняя ее свет от нас. Это обстоятельство и большие размеры планеты, достигающие 15% от диаметра звезды, значительно облегчают ее наблюдение.

С помощью орбитальных телескопов Спитцера и Хаббла уже была получена карта температуры поверхности HD 189733b, найдены следы метана и углекислого газа, но вот с водой как-то не заладилось. Разные команды трижды наблюдали планету с помощью орбитальных телескопов и получили противоречивые данные. Дважды следы воды нашлись, а один раз ее не обнаружили вовсе, хотя, согласно теории, в атмосфере таких планет воды должно быть много.

Чтобы разрешить противоречие, ученые применили новый метод наблюдений. Запись сигнала производилась в два этапа: когда планета частично заслоняла свою звезду и в тот момент, когда она была с другой стороны от нее. Затем, вычтя один сигнал из другого, исследователи выделили излучение только планеты и в ее инфракрасном спектре обнаружили явные признаки наличия воды.

Разумеется, несмотря на присутствие воды и других характерных для обитаемого мира газов, из-за высокой температуры на этой планете мало шансов найти жизнь. Но новый метод можно с успехом применять и для сравнительно небольших каменистых планет вроде нашей Земли. Однако пока из-за более слабого сигнала от малых холодных планет чувствительности современных телескопов для этого явно недостаточно. Зато у их преемников, которые планируется запустить на орбиту, чувствительности для таких поисков уже должно хватить. ГА

Как вокруг молодых звезд образуются планеты? Вопрос вновь открыт - численное моделирование, осуществленное преподавателем Университета Сан-Франциско Джозефом Барранко (Joseph Barranco) показало, что общепринятый сценарий образования планет не работает.

С семидесятых годов прошлого века считалось, что ранняя стадия образования планет из вращающегося вокруг молодой звезды кольцевого облака газа и пыли определяется гравитационной неустойчивостью Кельвина-Гельмгольца. Согласно этому сценарию, пыль в кольце постепенно скапливается в его центре, становясь все плотнее. Это происходит до тех пор, пока не достигается критическая плотность, и из-за неустойчивости пыль собирается в комки километровых размеров, которые затем сталкиваются друг с другом, слипаются и образуют планеты.

Эта модель была двухмерной и не учитывала силу Кориолиса.

Кроме того, модель пренебрегала сдвиговым трением различных слоев пылевого диска друг о друга, которое возникает из-за того, что в центре диска пыль и газ вращаются вокруг звезды несколько быстрее, чем по его краям. Численные расчеты тоже велись по двухмерным моделям и подтверждали выводы теории.

Было ясно, что силы Кориолиса будут только усугублять гравитационную неустойчивость, тогда как различия в скорости газа и пыли могут стабилизировать вращение диска. Но никто не предавал этим тонкостям большого значения.

Барранко первым произвел трехмерные расчеты с учетом сил Кориолиса и различий в скорости газа и пыли в диске.

Он обнаружил, что разница в скоростях движения пыли и газа вскоре приводит к возникновению турбулентности, как в быстром бурлящем потоке воды, которая все перемешивает и подавляет гравитационную неустойчивость. Как же тогда образуются планеты?

Барранко считает, что надо продолжать исследования. Возможно, в еще более детальных и точных расчетах окажется, что несмотря на турбулентное перемешивание тонкий плотный слой пыли все же остается в центре диска и там возникает гравитационная неустойчивость. А быть может, действительный механизм начальной стадии образования планет совершенно иной. И тут открывается широкое поле для гипотез. Но как-то ведь планеты должны рождаться, раз уж мы живем на одной из них. ГА