Полярная ночь: какие изобретения помогут жить в кромешной темноте

Человек в темноте ничего не видит, а у кошек все иначе. В Китае уже придумали, как наделить подобным зрением людей. А в Австралии изобрели специальную пленку, которая позволит воспринимать инфракрасное излучение. 

Все это может очень пригодиться жителям городов, где ночь длится полгода. Удивительные факты о полярной ночи и о новых способах видеть в темноте рассказывает программа "Наука и техника" с Михаилом Борзенковым на РЕН ТВ.

Новогодняя гирлянда, яркая одежда и светодиодная панель, воспроизводящая солнечные лучи

Каждый год утро 2 декабря у Елизаветы Макеевой, жительницы самого большого северного города на Земле, Мурманска, начинается одинаково – она украшает квартиру электрическими гирляндами. Но не для праздничного настроения, а чтобы пережить полярную ночь, которая продлится следующие сорок суток. В это время солнце вообще не поднимается над горизонтом.

"Много маленьких источников света в доме, и тогда есть ощущение уюта, и ты как бы компенсируешь отсутствие солнечного света в течение дня, потому что утром ты уходишь – еще темно, ты выходишь с работы – уже темно", – говорит Елизавета. 

Чтобы добавить в жизнь солнца, Елизавета носит яркую одежду и пользуется цитрусовыми эфирными маслами. Но признается, что привыкнуть к постоянной темноте невозможно.

Ученые по всему миру уже ищут рабочие способы пережить полярную ночь. Итальянцы, например, предлагают спасаться от нее с помощью… окна в небо. Откуда же берется солнечный свет в полной темноте? Дело в том, что в потолок встроили не просто окно, а светодиодную панель, которая воспроизводит естественные лучи. 

"Мы изучили, под каким углом солнечные лучи преломляются в атмосфере, и по этим принципам создали нашу панель. Она состоит из наноматериала, рассеивающего свет оптической системы и светодиодов", – объяснил основатель итальянской компании-разработчика световых панелей Давиде Оппицци. 

Такие люки тестируют и в теплицах, чтобы выращивать различные культуры в условиях нехватки естественного света. Но есть нюанс: одна панель стоит в пересчете миллион рублей. Более дешевый способ получить урожай в темноте уже ищут российские ученые.

Как выращивать растения в сумерках

В экспедицию по бушующему Баренцеву морю мурманские исследователи отправились за микроводорослями. Все для того, чтобы подтвердить одну невероятную гипотезу: оказывается, фотосинтез растений возможен даже без солнечного света.

"Мы начали свои исследования, брали пробы ежедневно в Кольском заливе с октября по февраль, и обнаружили большую группу облигатных, то есть обязательных для питания автотрофов. Для их жизнедеятельности требуется солнечный свет, то есть процессы фотосинтеза. И мы наблюдали не только развитие, мы видели, что эта популяция активно размножается, увеличивается", – рассказал доктор биологических наук, главный научный сотрудник Мурманского морского биологического института РАН Павел Макаревич. 

Осталось понять, как такое вообще возможно. По одной из версий, водоросли при недостатке освещения просто меняют тип питания. Берут энергию не из фотонов света, а из органических веществ, растворенных в воде. По другой – жизнеспособность фитопланктона доказывает, что абсолютной темноты не существует даже во время полярной ночи.

"Следует не забывать, что лунный свет – это не что иное, как отражение солнечных лучей. Мы знаем, что это зависит от интенсивности потока фотонов на хлоропласт, на хлорофилл. Но если даже попало два фотона, они как раз возбуждают возможность фотосинтеза", – пояснил доктор биологических наук, главный научный сотрудник Мурманского морского биологического института Российской академии наук Павел Макаревич.

После того, как ученые подтвердят одну из версий, им предстоит понять, возможно ли выращивать и другие сельхозкультуры в сумерках.

Пленка, улавливающая инфракрасные лучи

Австралийские ученые уверяют: чтобы разглядеть все вокруг в полярную ночь, достаточно… надеть очки. Исследователи превратили обычные очки в прибор ночного видения, наклеив на них тончайшую пленку. Она улавливает недоступные глазу инфракрасные лучи и мгновенно трансформирует их в видимое излучение. 

"Мы сделали пленку из нанокристаллов полупроводника, который состоит из галлия и мышьяка. Процесс превращения света происходит на уровне молекул, по законам нелинейной оптики. То есть, пленке не нужны дополнительные источники питания, как современным электронным приборам ночного видения", – рассказал профессор кафедры нанотехнологий, оптики и фотоники Австралийского национального университета Мохсен Рохмани.

Капли для глаз, позволяющие видеть в темноте

Китайские ученые вообще предлагают видеть в полной темноте с помощью капель для глаз. Секрет препарата – в особых наноантеннах. Они крепятся к фоторецепторам сетчатки и превращают невидимый инфракрасный свет в зеленый. Технологию уже испытали на лабораторных мышах.

"Реакция начинается, как только инфракрасный свет попадает на наноантенны. Нервный импульс идет к глазному яблоку. Кора головного мозга обрабатывает этот сигнал и глаз начинает видеть ранее скрытый темнотой объект. Одновременно сохраняется и зрение в привычном спектре. Наноантенны могут оставаться на сетчатке два месяца без явных побочных эффектов", – объяснил преподаватель академического планирования Университета науки и технологий Китая Канг Ву. 

Как рыба-вампир поможет бороться с депрессией из-за недостатка серотонина

Ограниченная видимость – далеко не единственная проблема, которая возникает в полярную ночь. Есть еще депрессия. Она появляется от недостатка серотонина – гормона радости, который вырабатывается при солнечном свете. Американские ученые уверяют: побороть упадок сил поможет рыба-вампир.

Этот вид живет в океане уже сотни миллионов лет и выглядит не особо дружелюбно. От созерцания плавающего вампира настроение вряд ли поднимется. Но никто и не предлагает за ним наблюдать. Вместо этого американские нейробиологи придумали, как использовать ген рыбы для управления человеческим мозгом. 

"Если в составе крошечного электрода внедрить его в головной мозг человека, он сможет отключать нейронные цепи, которые вызывают депрессию и запускать выработку гормонов счастья – серотонина и дофамина", – рассказал доцент кафедры неврологии Медицинской школы Вашингтонского университета Бо Анс.

Как полярная ночь помогает не стареть

Приготовьтесь кардинально изменить свое отношение к темноте – ведь ученые уже доказали, что она продлевает жизнь! Согласитесь, отличный стимул избавиться от депрессии.

"За наши биологические часы отвечает мелатонин. Этот гормон вырабатывает шишковидная железа в головном мозгу – но только в темноте. При недостатке мелатонина организм быстрее стареет, болеет и изнашивается", – говорит директор офтальмологической лаборатории Наффилда Оксфордского университета Рассел Фостер. 

В темноте сон становится качественнее, а "внутренние часы" начинают немного отставать. Ученые объясняют это перенастройкой циркадных ритмов. С восходом солнца все процессы в организме активизируются, с закатом – замедляются. Если человек находится в темноте, он перестает зависеть от времени суток и… молодеет. Это по версии британских исследователей. Так что Елизавете Макеевой из Мурманска, да и остальным жителям северной России, в чем-то даже повезло. Наверное, зимняя темнота не делает их жизнь веселее, но, возможно, делает дольше!

О самых невероятных достижениях прогресса, открытиях ученых, инновациях, способных изменить будущее человечества, смотрите в программе "Наука и техника" с ведущим Михаилом Борзенковым на РЕН ТВ.