Геологические объекты со странными, геометрически правильными формами
Как известно, эрозия разрушает горные породы. При этом формы скал и камней сглаживаются, закругляются. Среди галечника вы не найдете прямоугольных или пирамидальных камней. Вода и трение камней друг о друга придают им округлые формы.
Но встречаются геологические объекты с правильными геометрическими формами, которые еще не успели обработать силы эрозии.
В штате Вайоминг, США находится необычный каменный куб, расположенный у скал Диэдр (Dihedrals Wall).
Длина сторон этого блока приблизительно составляет 23 метра. Правильная прямоугольная форма и ровная грани «блока» создают иллюзию, что это мегалит был вырезан, но так и не доведен до конца. Однако, в отличие от артефактов в Перу, здесь не обнаружено следов древних цивилизаций. Этот камень отделился от основного массива, упал сверху. Вдоль склона встречаются и более мелкие осколки, обладающие также ровными гранями.
Никто не показывает склон, откуда упал этот блок. А там видно, что блок откололся от скальной породы.
Возможно, сама долина, где лежит блок, представляет собой разлом, который со временем зарос лесом и превратился в каньон. Склоны каньона разрушаются и обломки скальной породы летят вниз.
Другое подобное место находится между шт. Аризоной и шт. Юта (США). Там тоже произошло растрескивание и разделение породы на огромные «кубики»:
Огромные блоки напоминают строительные блоки, отлитые в формы. Этому месту можно дать название «Кубики великанов».
В штате Вайоминг находится более известный геологический объект – «Башня Дьявола».
Объект состоит из так называемых базальтовых столбчатых отдельностей. По всей видимости, этот массив был одиночно выдавлен из недр. Других каменных пород вокруг «Башни» нет. Но почему массив выдавлен не в виде монолитной скалы, а со множеством каменных «стволов»? Некоторые даже считают, что это остаток (пень) гигантского дерева кремневой жизни. Структура «Башни» вблизи выглядит так:
Такие столбчатые отдельности – это не уникальные образования, они встречаются там, где когда-то происходили активные геологические процессы, вулканизм и изливания магмы. Но, что странно, эта порода совсем не похожа на магматические породы после извержений вулканов. В любом случае, непонятно, почему растрескивание породы разделяло ее на «шестигранники» и длинные блоки с другим числом граней.
Процесс такого трещинообразования может быть связан с большой температурной усадкой в материале или с потерей влаги из породы при кристаллизации структуры. Сравнить это можно с коркой глины, которая растрескивается в высыхающей луже. А изначально форму задает им процесс, связанные с образованием ячеек Рэлея-Бенара. Как они образуются, подробнее рассказывалось в статье здесь:
В тайге Восточной Сибири достаточно много мест, где расположены вот такие каменные «стены», напоминающие кладку из гигантских блоков:
Останцы в Горной Шории
Геология не утруждает себя в объяснении, как они образовывались. Некоторые считают, что это искусственные объекты, т.к. не видят для себя другого варианта в объяснении их природы. Горная порода – гранит и сиенит с поликристаллической структурой. И если растрескивание и швы еще можно как-то объяснить, то как объяснить, что эрозия создала из этой породы практически вертикальные стены?
Моя модель их образования такая. В определенные геологические эпохи магматические расплавленные массы в недрах встретились с водными слоями. При этом образовались массы, по физическим параметрам сравнимые с бетоном. А так как образовалось огромное давление пара, то слои земной коры приподнимало, слои трескались и в эти трещины устремлялись жидкие и пластичные массы. Потом происходили процессы кристаллизации породы.
Когда давление снижалось и этот активный процесс заканчивался – вспученные холмы обрушились обратно вниз, оголяя каменные столбы и стены. Аналогично объясняется образование и других стен, поднимающихся по склону холма к его вершине:
Примерно такими же процессами выхода на поверхность жидких флюидолитов можно объяснить каменную арку "Бычий глаз" в горах Астурии, Испания.
По всей видимости, внутри этой породы лежали осадочные, непрочные образования, которые после подъема на поверхность выветрились, оставив «отверстие» в скале, арку. А, может быть, здесь внутри породы лежало древнее гигантское дерево?
Природа показывает свои загадочные объекты, а мы не знаем, как их объяснить, т.к. не понимаем, как и при каких условиях они образовались. Геология очень консервативно относится к попыткам что-то объяснить. Моделей и гипотез не приводится, все списывается на водную, ветровую и температурную эрозию.
Камень из воды или как образуется накипь в чайнике. Версия образования многих минералов
Все знают простое явление: если часто кипятить в чайнике жесткую воду, то внутри него будет откладываться накипь – налет твердых солей, похожий на камень. Жесткая вода как раз подразумевает большое содержание в ней растворенных солей.
Но дело в том, что большинство солей либо нерастворимы или всегда растворимы в воде. В последнем случае соли должны обратно растворяться (как хлорид натрия), но такого в чайнике с накипью не происходит. Камень откладывается и не растворяется обратно. Вроде обывательская повседневная ситуация, но как из воды образуется камень – никто не задумывается.
Основные соединения в налете внутри чайника – это соли кальция. Изначально растворимые в воде соединения. А именно - гидрокарбонат кальция (Ca(HCO3)2). Это соединение находится всегда лишь в растворе. А если его нагреть, то превращается в нерастворимую в воде соль (карбонат кальция), углекислый газ и воду. При нагреве воды это и происходит.
Самое известное природное место, где водорастворимый гидрокарбонат кальция превращается в водонерастворимый карбонат кальция – Памуккале в Турции.
Другой пример отложения природной накипи (камня) – металлическая лестница, покрывшаяся каменным налетом в воде в местечке Бом-ле-Месье во Франции.
Сталактиты в пещерах образуются аналогичным образом и на это не нужны миллионы лет. Существует масса примеров, когда они образовались в современных техногенных подземных объектах.
Но возможна и обратная реакция, когда налет превращается в водорастворимый гидрокарбонат кальция. Если карбонат кальция в присутствии большой концентрации углекислого газа и так же нагреть для ускорения реакции, то он превращается в гидрокарбонат и растворяется в воде. Поэтому, если у кого-то образовалась накипь в чайнике – прокипятите его с газированной водой (лучше не минеральной).
Обжиг извести тоже чем-то похож на превращение карбоната кальция в негашеную известь (СаО).
Многие должны заметить, что налет в чайнике не всегда белого или молочного цвета, а именно так должен выглядеть карбонат кальция. Налет часто имеет бурый или даже коричневый оттенок. Это еще одно соединение переходит из водорастворимого в водонерастворимое. Какое именно? Соединение железа.
Двухвалентное водорастворимое железо превращается в трёхвалентное при контакте с кислородом. Внешне это проявляется в изменении цвета воды, она приобретает цвет ржавчины.
Это происходит и в чайнике при контакте двухвалентного железа с кислородом (реакция ускоряется температурой) и может происходить и происходила ранее в природе. Например, это делают железобактерии.
Существует гипотеза, что именно железобактерии образовали многие месторождения железной руды и других металлов.
В природе существуют и другие реакции превращения водорастворимых солей в водонерастворимые. Если развивать эту мысль, то ряд осадочных горных пород могли образоваться достаточно быстро и не за счет осадконакопления (илонакопления) в древних водоемах, а за счет быстрого превращения растворимых солей в нерастворимые.
Когда бываю на озере Белё в Хакасии, то всегда задавался вопросом: как образовалась такая слоистая структура камня?
Точно так же, как и налет из жесткой воды в чайнике. Вытекал источник рядом с озером с высокой минерализацией (гидрокарбонат кальция плюс двухвалентный оксид железа) и на воздухе при повышении температуры раствора это все очень быстро превращалось в камень и откладывалось слоями.
Приведу еще интересную на мой взгляд аналогию. В особо сложных условиях работы с жесткой водой, водопроводные трубы в котельных могут почти полностью забиваться налетом карбоната кальция с другими водонерастворимыми примесями. Картина иногда выглядит так:
Это напоминает структуру жеоды аметиста, кристаллов кварца, если по-простому.
Скорее всего, при образовании жеоды был замкнутый объем воды с растворенными в ней соединениями кремния. Но кремний (или оксид кремния) - не растворим в воде. Зато растворима кислота на основе кремния - ортокремниевая кислота (HSiO4).
При рН1–8 в разбавленных растворах мономерная форма ортокремниевой кислоты HSiO4 – хорошо растворима в воде. При реакции выпадает осадок, начинает кристаллизовываться кварц или силикаты (соли кремниевой кислоты). А силикатные породы – одни из самых распространенных на Земле.
По этой логике и крситаллы кварца и других минералов – могли образоваться в граните. Есть мнение, что гранит – это не магматическая порода, а образованная из растворов. Точнее сказать, из водорастворимых растворов солей с переходом в водонерастворимые.
Не редки случаи нахождения кварцевых жил в граните.
Эту тему позволило бы развить более глубокое знание химии и кристаллографии. Многие науки должны объединиться, чтобы лучше понимать природные процессы.
Что не так с космическим телескопом Хаббл? 35 лет работает на орбите, по статистике столько спутники не живут
Думаю, все видели фотографии, сделанные космическим телескопом Хаббл с орбиты Земли. Такого качества и красоты далеких астрономических объектов невозможно получить оптическими приборами на Земле.
Все из-за того, что атмосфера вносит свои искажения в изображение, снижает яркость снимков и четкости не получается. Поэтому, был сконструирован и запущен на орбиту космический телескоп-рефлектор системы Ричи-Кретьена, названный в честь астрофизика Эдвина Хаббла.
Из-за отсутствия влияния атмосферы разрешающая способность телескопа Хаббл минимум в 7 раз больше, чем у аналогичного телескопа, расположенного на Земле.
Основные характеристики Хаббла: диаметр зеркала, собирающего свет – 2,4 м. Фокусное расстояние - 57,6 м. Длина аппарата - 13,3 м, диаметр - 4,3 м Высота орбиты телескопа – от 561 км до 566 км.
Оптика снимает в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазонах. Но ПЗС-камера у него черно-белая. Цветные снимки получаются путем наложения трех снимков, сделанных через три светофильтра – красного, зеленого и синего (RGB-изображение).
Именно в этой палитре сделаны большинство известных цветных изображений с Хаббла. Снимки выравнивают по яркости и совмещают. Нужно понимать, что цвета не истинные, а при съёмке в истинных цветах (например, на фотоаппарат) палитра изображений будет сдвинута больше в красный диапазон.
Запуск космической обсерватории произошел 24 апреля 1990 года. И, вот уже скоро телескоп Хаббл отпразднует свой юбилей успешной работы – 35 лет. А работает он на орбите до сих пор. Любой желающий или любая организация может запросить наблюдение какого-либо космического объекта. Только придется какое-то время подождать. И чем больше одинаковых запросов – тем вероятнее всего его быстрее выберут для исследований.
Только за 15 лет работы на земной орбите «Хаббл» получил более 1 млн. изображений небесных объектов: звёзд, туманностей, галактик, планет.
Главной задачей при изготовлении любого телескопа с отражающим зеркалом – это создать такое зеркало с идеальной геометрий с минимально возможной сферической аберрацией (искажением изображения по краю). Эта задача стояла и перед конструкторами Хаббла.
Полировка главного зеркала телескопа, лаборатория компании «Перкин-Элмер», май 1979 г
Приборы, используемые в телескопе Хаббл:
Широкоугольная и планетарная камера, спектрограф высокого разрешения Годдарда, камера тусклых объектов, спектрограф тусклых объектов, высокоскоростной фотометр и датчики точного наведения.
Над проектом NASA работали совместно с Европейским космическим агентством (ЕКА). Запуск телескопа Хаббл должен был произвести один из шаттлов и планировался на конец 1986 года, но катастрофа шаттла «Челленджера» приостановила программу «Спейс шаттл» на несколько лет, и запуск Хаббла пришлось тоже отложить.
Всё это время телескоп Хаббл хранился в помещении с искусственно очищенным воздухом, его бортовые системы были частично включены. Расходы на хранение составляли около 6 млн. $ в месяц, что ещё больше увеличило стоимость проекта. От начала проектирования до запуска было затрачено 2,5 млрд $ при начальном бюджете в 400 млн.$.
По идее, можно было телескоп запустить ракетоносителем, как запускают другие спутники. NASA потеряли время, деньги и 4 года исследований.
Но уже в первые недели после начала работы Хаббла, полученные изображения не соответствовали характеристикам в заявленной спецификации, их качество было в 10 раз хуже, чем предполагалось. Была выявлена серьёзная проблема в оптической системе телескопа. Отклонение от заданной формы зеркала оказалось катастрофическим для такого дорого проекта - зеркало имело сильную сферическую аберрацию.
Позже комиссия установила, что дефект возник в результате ошибки при монтаже узла с линзой (при полировке зеркала), которая была сдвинута на 1,3 мм относительно правильного положения. Сдвиг произошёл по вине техника, осуществлявшего сборку прибора.
Была разработана система оптической коррекции (COSTAR) – очки для телескопа. Ее предполагалось установить во время ремонта телескопа астронавтами шаттла прямо в открытом космосе. Забрать телескоп с орбиту шаттлом, отремонтировать и снова запустить – это было слишком долгим и дорогим проектом.
В декабре 1993 года состоялся полет шаттла «Индевор» (STS-61) и астронавты произвели ремонт телескопа Хаббл в течении 10 дней с 5 выходами в открытй космос.
Высокоскоростной фотометр был удален и на его место установили систему COSTAR. Так же заменили широкоугольную и планетарную камеры на новые модели. Еще были заменены солнечные батареи и системы управления их приводами, четыре гироскопа системы наведения, два магнитометра, и был обновлён бортовой вычислительный комплекс.
Не слабый такой апгрейт через три года работы телескопа. NASA показало новые снимки с лучшим качеством. Вот пример, как было и как стало:
Коррекция аберрации телескопа. Снимок галактики М100 до и после установки COSTARНо это не все ремонты на орбите, которые пережил Хаббл. Всего были осуществлены 5 полетов шаттлов по техническому обслуживанию и ремонту телескопа Хаббл, одна из которых была разбита на два вылета.
Второе техобслуживание было произведено в феврале 1997 года (полет шаттла «Дискавери» - STS-82). Спектрограф тусклых объектов были заменены на другой регистрирующий спектрограф и установили камеру и многообъектный спектрометр ближнего инфракрасного диапазона.
«Хаббл» в грузовом отсеке шаттла. Полет шаттла под номером STS-103Третий ремонт Хаббла совершили астронавты шаттла «Дискавери» (полет STS-103) в декабре 1999 года. Это было вызвано тем, что 3 из 6 гироскопов системы наведения вышли из строя. Астронавты заменили все 6 гироскопов, датчик точного наведения и бортовой компьютер.
Хаббл в грузовом отсеке шаттла. Полет шаттла под номером STS-109В марте 2002 года продолжился ремонт по третьей программе модернизации Хаббла. Астронавты шаттла «Колумбии» (STS-109) заменили камеру съёмки тусклых объектов на более лучшую обзорную камеру. Восстановлено функционирование камера ближнего инфракрасного диапазона. Еще в системе охлаждения Хаббла в 1999 году закончился жидкий азот. Ее заменили на холодильную установку с замкнутым контуром, работающую по обратному циклу.
Данные «Хаббла» по алгоритмам работы сначала сохраняются в бортовых накопителях, на момент запуска в этом качестве использовались катушечные магнитофоны, в ходе ремонта №2 и №3 они были заменены на твердотельные накопители (жесткие диски).
Пятое и последнее техобслуживание и ремонт Хаббла было произведено в мае 2009 года (полет шаттла «Атлантис», STS-125). Были заменены: один из 3 датчиков точного наведения, опять заменили все гироскопы, установили новые аккумуляторы, блок форматирования данных и исправили теплоизоляцию. И еще кое-что по-мелочи.
Планировалось, что после этих ремонтов телескоп «Хаббл» продолжит работу на орбите по крайней мере до 2014 года. Но он работает до сих пор. Общие расходы на проект, по оценке только на 1999 год, составили 6 млрд долл.
Средний срок работоспособности и жизни любого спутника на орбите Земли – 10 лет. Есть, конечно, долгожители, которые летают по 30-40 лет на орбите. Но все они только летают, основные функции уже не выполняют из-за утраты функций электронных узлов.
Наша космическая рентгеновская обсерватория «Гранат» запущена примерно в то же время, что и Хаббл, в декабре 1989 года, но проработала лишь 9 лет.
По информации выше понятно, что и срок работы Хаббла был рассчитан на 9-10 лет (через 10 лет закончился бы азот для системы охлаждения). Но многократные ремонты продлили его работу минимум в 3 раза. Дата схода с орбиты Хаббла – точно не известна, ориентировочно после 2030 года. В 2021 году контракт на эксплуатацию телескопа был продлён до 30 июня 2026 года.
На смену Хабблу в декабре 2021 года запущен телескоп «Джеймс Уэбб. Его работа рассчитана минимум на 10 лет, если повезет, то проработает больше. Но он находится в 1,5 млн. км от Земли между нашей планетой и Солнцем (в точке Лангранжа).
И в заключении, такое наблюдение. Как можно производить ремонт оборудования, откручивать крепеж, закручивать его обратно и совершать другие манипуляции вот в таких перчатках скафандра:
Системы Хаббла явно имели и миниатюрный крепеж, с которым работать в таких перчатках или крайне сложно или невозможно. Конечно, можно предположить, что у астронавтов были магнитные отвертки. Но как миниатюрный винт вставить в биту отвертки? Как вообще работать в них с высокоточным оборудованием и сделать все еще лучше, чем на Земле?
Зачем вообще нужно было столько раз ремонтировать Хаббл, если компанией «Кодак» было изготовлено второе дублирующее зеркало для телескопа. Вместо пяти полетов и ремонтов Хаббла, можно было запустить с помощью шаттлов еще несколько телескопов и это обошлось бы явно дешевле 6 млр.$.
Резервное зеркало телескопа Хаббл, выставлено в Смитсоновском музее авиации и космонавтики, ВашингтонОстается какое-то сомнение в целесообразности всех этих полетов для ремонта телескопа. Вроде американцы умеют считать деньги. Но, по всей видимости, здесь важно было что-то другое – например, показать достижения пилотируемой программы «Спейс шаттл». И на это снавала денег не жалели.
Вот почему телескоп запускали именно таким дорогим способом на борту шаттла. Хотя, дешевле это сделать обычной ракетой (меньше полезная нагрузка, меньше топлива, нет на борту астронавтов). Не знаю, как у вас, а у меня с каждым таким рассмотренным фактом про космические программы NASA возникает все больше к ним вопросов.
Напомню, что Хаббл работает уже почти 16 лет с момента последнего ремонта на орбите в 2009 году. Это какая-то феноменальная живучесть американской техники. Ситуация такая же, как и с Вояджером, от которого до сих пор принимают сигналы. Про это была статья здесь:
Есть мнение, что все эти фотографии Хаббла – фотошоп, созданный в специальной студии.
По факту так и есть, т.к. все снимки космического телескопа созданы путем наложения фотографий из трех цветов. А это делает человек за компьютером. И это никто не скрывает.
Свежие комментарии