Эрик Асфог - Когда у Земли было две Луны. Планеты-каннибалы, ледяные гиганты, грязевые кометы и другие светила ночного неба

Именно так работает силовой гироскоп, контролирующий положение космического аппарата: мотор раскручивает маховик, так что аппарат крутится в другую сторону, и вы можете направлять его туда и сюда, ориентируя солнечные панели на Солнце.

С помощью небольших геометрических расчетов вы можете доказать, что вероятность такого столкновения пропорциональна sin (2θ), где θ – это угол удара. Пик этой функции приходится на 45°, а вероятность идеального лобового столкновения стремится к нулю, sin (0) = 0, как и столкновения по касательной, sin (2·90°) = 0.

Постоянная Ньютона G = 6,672·10 –8кубических сантиметров на грамм в секунду в квадрате. Она вводится в законе всемирного тяготения F = GMm/r 2, где F – это сила притяжения между двумя телами, одно из которых имеет массу M, а другое – массу m, которые разделены расстоянием r. Мне кажется, что должна быть причина, по которой все это кажется таким простым или почти простым.

Швейцарский астрофизик Александр Эмзенхубер доказал, что цепочки столкновений более вероятны, чем единичные гигантские столкновения с последующим слиянием, и что олигархи могут скакать от цели к цели (иначе говоря, от столкновения с оставлением места происшествия с Венерой к удару о Землю) достаточно продолжительное время. Как бы то ни было, цепочка столкновений рано или поздно прерывается окончательным слиянием, которое приводит к формированию протолунного диска, потому что диск раскручивается в основном благодаря моменту импульса сливающихся ядер. Это означает, что стандартная модель образования Луны, видимо, верна, поскольку для аккреции столкновение должно быть медленным и, скорее всего, происходить под углом от 30° до 60°. Но нужно учитывать, что в предыдущих гигантских столкновениях между Прототейей и Протоземлей оба тела уже могли перемешаться; мы говорим об одном таком событии, или даже двух. На самом деле есть вероятность, что Тейя прилетела от Венеры после столкновения с оставлением места происшествия.

Химические свойства водной среды определяются такими факторами, как pH и соленость. Большая часть поверхности Земли – это открытый соленый океан, который является слабоосновным. Его pH = 8,1, и он понижается, тогда как нейтральный показатель – 7.

В одних лабораториях изучают физику льдов при низком давлении, а в других – физические и термодинамические свойства воды, льдов, рассолов и других материалов при высоком давлении. Для этого используют ячейки высокого давления с алмазными наковальнями, которые позволяют получать точные температуру и давление, напоминающие условия внутри планет. В таких ячейках применяются алмазы ювелирного качества, которые пропускают лазерные лучи, что позволяет ученым следить за происходящим в ячейке.

Помимо фазы чистого льда, существуют клатраты. Там молекулы воды образуют как бы твердые ячейки, в которые заключены молекулы метана или другого вещества. Метановые клатраты стабильны в глубине холодных океанов. Если поднять кусок такого клатрата наверх, он выглядит как лед, но его можно поджечь!

Курт Воннегут, «Колыбель для кошки» (Cat's Cradle, 1963). Лед-девять у Воннегута – это фазовое состояние воды, которое в момент соприкосновения с любой другой водой при температуре ниже 45,8 ℃ (не забывайте, мы говорим о художественном вымысле!) запускает кристаллизацию этой воды в лед-девять. Он был изобретен военными, чтобы солдатам не надо было ползать по грязи. Не буду рассказывать вам, как заканчивается книга, но одна из последних глав называется «Великий А-бумм!» (пер. Р. Райт-Ковалевой).

Кристаллизация воды высвобождает энергию, удерживая систему у точки замерзания. Подобным же образом тающий лед потребляет энергию без изменения температуры, мешая поднять температуру выше нуля. Если вы опустите термометр в стакан с водой и поставите его в морозилку, через некое время (в зависимости от того, сколько у вас было воды, при какой начальной температуре и насколько холодно в морозилке) термометр станет показывать 0 ℃. В этот момент начнет кристаллизоваться первый лед. Вода продолжает излучать энергию в морозилку, которая гораздо холоднее, чем она, но температура не падает. Что же это означает – потеря тепловой энергии без понижения температуры? В этом и заключается энтропия , в данном случае при фазовом переходе воды в лед: тепловая энергия уходит на затвердевание, а температура не меняется. Вода переходит с более высокого (менее упорядоченного) на более низкий уровень энтропии.

Ваше тело не может остыть, если вокруг влажно, потому что пот не может испаряться: воздух и так насыщен влагой и не принимает больше молекул воды.

Некоторые районы знамениты частым вымораживанием валунов из почвы – например, Северо-Восток США, Норвегия, а также юг Чили и Аргентины. Это происходит, когда вода в теплое время года скапливается под валунами, которые являются самыми холодными объектами. Ее тянет туда, потому что почва там еще замерзшая, а значит, там сухо. Вода же любит течь туда, где сухо (принцип равновесия). Затем она там замерзает, расширяясь, и выталкивает камень вверх. Когда замерзшая вода тает, грязь и маленькие песчинки заполняют пространство, освободившееся при таянии льда. Так столетие за столетием валуны постепенно выдвигаются на поверхность. Как ни удивительно, но создается впечатление, что этот процесс наблюдается и на Марсе, хотя, казалось бы, он требует наличия жидкой воды или приближенных к этому условий, а это существенно выше температуры марсианского реголита на протяжении последних миллиардов лет. Общий термин, которым обозначаются такие процессы, – криотурбация . Когда почву взрыхляют животные (например, суслики или муравьи) – это биотурбация, которая, как мы полагаем, на Марсе не наблюдается.

По имени героини детской сказки о девочке, которая пришла в дом трех медведей и обнаружила, что одна из их кроватей, один из их стульев и одна из их тарелок с кашей ей в самый раз . Астрономы позаимствовали эту историю для описания зоны обитаемости.

Чтобы Марс и Венера стали более землеподобными, их можно просто поменять местами. Передвиньте Венеру, изнывающую под 90 барами атмосферного углекислого газа, в два раза дальше, туда, где она будет получать только четверть нынешнего солнечного излучения. Приблизьте Марс с 1,5 а.е. на расстояние 0,7 а.е., и его льды из воды и углекислого газа растают, дав более массивную атмосферу.

Один бар примерно равен атмосферному давлению на поверхности Земли, 1 атмосфера = 1,01 бара. В единицах СИ 1 бар = 100 000 Па (паскалей), а, в свою очередь, 1 Па – это 1 ньютон силы, приложенный на один квадратный метр поверхности. В британских единицах измерения нормальное давление на поверхности Земли составляет 14,7 фунта на квадратный дюйм (пси), что соответствует весу 760-миллиметрового столба ртути (Hg) – раньше давление именно так и измеряли, поэтому вы часто получаете информацию о давлении в миллиметрах ртутного столба.