Волны-убийцы
Этим мрачным именем называют внезапно возникающие аномально высокие одиночные волны, которые приводят к катастрофам. Высота такой волны может превышать 20 метров (это 6—7 этажей). Известный пример — волна, зарегистрированная в 1995 году в Северном море, её высота достигала 18,5 метра от среднего уровня поверхности воды, а перед и после волны возник провал глубиной 7 метров. Исследователи из Института прикладной физики РАН и Высшей школы экономики (Нижний Новгород) представили всеобъемлющий обзор имеющихся данных: наблюдения с берега и со спутников, а также информация, полученная с буёв и датчиков донного давления на море. Причём это данные не только о самом факте возникновения такой волны (или группы волн), но и о профиле волны.
Места событий волн-убийц в 2011—2018 годах. Рисунок из реферируемой статьи.
Проблема в том, что подобные волны возникают при настолько разных сочетаниях ветра, течений, исходного волнения, глубины моря и возможного взаимодействия нескольких подобных волн, что их математические модели оказываются весьма сложными. Однако физикам всё же удалось разобраться в физических механизмах возникновения таких волн и разработать их модели, имеющие приемлемое согласование с данными наблюдений и лабораторных (в гидродинамических бассейнах, то есть в меньших масштабах) экспериментов.
Вопрос о природе аномально высоких волн на воде мотивировал за последние 20 лет исследования намного более широкого круга задач. Как пишут авторы обзора, «свои волны-убийцы появились в оптике и математике», а сама проблема часто трактуется как экстремальное событие в полях нелинейных волн различной природы.
Было бы желательно научиться прогнозировать возникновение таких волн. Прогноз на несколько минут на основании данных радара о волновой обстановке в радиусе нескольких километров вполне возможен — это следует из хорошего согласия эволюции нелинейных волн в лабораторных экспериментах и компьютерного моделирования. Прогноз на большие времена пока возможен только в вероятностном смысле.
Слюняев А. В., Пелиновский Д. Е., Пелиновский Е. Н. Морские волны-убийцы: наблюдения, физика и математика. УФН, 2023, вып. 2, с. 155.
Не на холоде, но под давлением
Сверхпроводимость при комнатной температуре — мечта физиков. С точки зрения применения лучше бы не при комнатной, а повыше, потому что и жарко бывает, и аппаратура обычно греется (причём не только из-за Джоуля и Ленца). И, разумеется, всё это должно быть при атмосферном давлении — не в Марианской впадине, чай, живём.
Но это в идеале. А в реальности некоторое время назад выяснилось, что у некоторых веществ, а именно у гидридов, температура перехода в сверхпроводящее состояние довольно высока, правда, при повышенном давлении. Это ещё не то, что нужно инженерам, но, во-первых, любое продвижение улучшает понимание, а, во-вторых, вдруг оно и само по себе пригодится. Например, обнаружена сверхпроводимость CaH6 с температурой возникновения сверхпроводимости 220—235 К (53—38°C ниже нуля) при давлении 150 ГПа (1,5 млн атм). Такое давление лишь вдвое меньше, чем в центре Земли, поэтому его хотелось бы уменьшить, а температуру наоборот увеличить.
Один из возможных путей — введение в гидрид малых примесей. И вот в экспериментах N. Dasenbrock-Gammon (Рочестерский университет, США) и соавторов при исследовании гидрида лютеция с примесью азота наблюдалась сверхпроводимость при комнатной температуре 294 К (21°C) и давлении «всего» в 10 тыс. атм (хотя в Марианской впадине почти в 10 раз меньше). Наличие сверхпроводимости было показано по отсутствию электрического сопротивления, по поведению магнитной восприимчивости и теплоёмкости и другими способами. Структура гидрида лютеция с примесью азота пока выяснена лишь частично, но надо полагать, что скоро мы её узнаем.
Dasenbrock-Gammon N. еt al. Nature 615 244 (2023)101301 (2022). При подготовке реферата использована публикация «Сверхпроводимость гидрида при комнатной температуре» в рубрике «Новости физики в сети Internet (по материалам электронных препринтов)» УФН, 2023, вып. 4, с. 462, ведущий рубрики Ерошенко Ю. Н. (с разрешения редакции УФН).
Сквозь Солнечную систему
Вокруг нас полно атомов, которые прилетели от других звёзд, — уже в 1976 году из данных советского зонда «Марс-7» стало известно, что сквозь Солнечную систему летят межзвёздные атомы нейтрального водорода со скоростью около 20 км/c. В 2010 году были идентифицированы (по направлению прилёта и скорости) частицы межзвёздной пыли, в 2017-м — межзвёздный астероид 1I/Oumuamua, а два года спустя — межзвёздная комета 2I/Borisov. Возникают естественные вопросы — много ли ещё такого летает в нашей Солнечной системе и как бы подобное наблюдать систематически?
Сотрудники Государственного астрономического института им. П. К. Штернберга МГУ, Астрономического научного центра и Института астрономии РАН в «Астрономическом вестнике» подробно рассказали об истории обнаружения кометы 2I/Borisov и суммировали накопленные данные. Авторы отметили: «В настоящее время большие обзорные проекты просматривают практически всё небо. Однако остаются отдельные участки неба, где обзоры большими телескопами проводятся редко, так как поиск в этих зонах имеет ряд сложностей. Это область Млечного Пути и предрассветная зона. В области Млечного Пути очень большая плотность звёзд и при автоматической обработке вероятность пропуска объекта весьма велика. В предрассветной зоне (при малых элонгациях*) сильно мешают турбулентность, рефракция и поглощение атмосферы. Таким образом, в этих зонах имеется возможность обнаружения новых объектов с применением небольших телескопов и при ручной обработке кадров». Заметим, что Г. В. Борисов открыл (на момент публикации) уже восемь комет.
Далее авторы строят модель ситуации и приходят к выводу, что в среднем в каждый момент времени в пределах Солнечной системы находятся около 50 тел, прилетевших из межзвёздного пространства. Несмотря на повышенную кинетическую энергию, они не увеличивают уровень астероидно-кометной опасности, поскольку их мало.
Борисов Г. В., Шустов Б. М. Открытие первой межзвёздной кометы и простран-ственная плотность межзвёздных объектов в солнечной окрестности. Астрономический вестник, 2021, № 2, с. 144.
Комментарии к статье
* Элонгация — угловое расстояние между Солнцем и планетой при наблюдении с Земли. — Прим. ред.
