Сила света: когда на Солнце возникнет супервспышка и к чему приведет

Знаете ли вы, что обыкновенная лампочка накаливания производит больше тепла, чем света? 80 процентов энергии уходит на нагрев. Из них, пожалуй, лучше радиаторы делать. То ли дело современные энергосберегающие лампы – вообще не греется. 

Ученые из Стэнфорда и вовсе придумали, как использовать свет для охлаждения. А в России научились передавать мысли с помощью света. Какие еще световые технологии помогут нам изменить нашу жизнь? Об этом рассказывает программа "Наука и техника" с Михаилом Борзенковым на РЕН ТВ.

Супервспышка на Солнце, способная сжечь Землю

Солнце готово сжечь Землю – достаточно будет лишь одной супервспышки. К такому выводу пришли ученые Университета Колорадо.

"Молодые звезды могут выбрасывать энергию каждую неделю, а старые делают это примерно раз в тысячу лет. Согласно нашим расчетам, супервспышка на Солнце произойдет уже довольно скоро", – считает доцент Университета Колорадо Роберт Маршалл. 

Паниковать пока рано. По подсчетам ученых, в запасе у нас как минимум сто лет. В ближайшее время активность Солнца грозит землянам максимум нарушением радиосвязи. И то, переживать стоит лишь жителям той стороны планеты, которая во время сильных вспышек будет повернута к Солнцу. 

Образование керосина с помощью солнечной энергии

Но лучше вообще не переживать, а придумать, как использовать активное светило себе на пользу. Так, например, поступили ученые из Швейцарии. 

"Наше устройство захватывает из атмосферы углекислый газ и воду и с помощью солнечной энергии запускает химическую реакцию, в результате которой получается синтез-газ, который можно преобразовать в керосин, бензин или метанол", – говорит разработчик технологии производства топлива с помощью солнечного света Альдо Стейнфельд. 

Тестовая установка на крыше генерировала по 32 миллилитра метанола ежедневно. Если построить завод, то он с помощью этой системы будет производить больше 95 тысяч литров керосина в день. Этого достаточно, чтобы полностью заправить авиалайнер для полета из Лондона в Нью-Йорк и обратно.

Разработка охладителей, ускоряющих процесс теплоотдачи 

Долина Смерти. Летом 1913 года здесь была зафиксирована самая высокая температура в Западном полушарии – почти 57 градусов цельсия. А этим летом исторический рекорд был практически побит. 

Место опаснее и безжизненнее сложно себе представить. Однако эту адскую сковородку вполне можно охладить и превратить в цветущий сад. Сделать это поможет тот же солнечный свет.

"Тепловое излучение представляет собой свет в невидимом инфракрасном спектре. Если на объект поступает больше фотонов, чем он отдает, температура повышается. Фотонный охладитель увеличивает интенсивность исходящего излучения, воздействуя на объект при помощи света определенной частоты, таким образом ускоряя процесс теплоотдачи", – объясняет профессор электротехники Стэнфордского Университета Шанхуй Фан. 

Ученые из Университета Стэнфорда в США разработали охладители для небольших объектов – таких, как компьютерные чипы. Это будет тонкий теплоизоляционный слой, которым можно обернуть оборудование. 

Он будет повышать частоту излучаемых фотонов, чтобы они могли отводить больше тепла. А что, если мы научимся покрывать этим материалом здания? И сможем снижать температуру целых городов. Тогда мы, возможно, превратим Долину Смерти в "долину жизни". 

Световые лампы, помогающие созревать овощам и фруктам

"Давайте сравним эти помидоры. Один куплен в супермаркете, он довольно твердый и упругий, а вот этот, выращенный мной, мягкий и нежный. Видите, покупной не такой спелый внутри, как снаружи. Теперь попробуем кусочек. Это разочарование. Он хрустит. Кожа жесткая. Вкус ужасный. Он больше похож на вкус воды, чем на вкус помидора. Попробуем мой. Мягкий, сочный и сладкий. Настоящий помидор из нашего детства”, – говорит садовод Марк Валенсия. 

Пресные помидоры, водянистые огурцы и клубника, больше похожая на траву, – вечная боль жителей всех северных регионов. Овощи и ягоды созревают без солнечного тепла и не радуют покупателей ни вкусом, ни запахом. Как решить эту проблему и ублажить гурманов? В Сибирском федеральном университете уже все придумали.  

"Мы сейчас находимся в первом фитотроне, где мы выращиваем различные салаты, пряные травы, в том числе у нас тут есть клубника. Это гидропонные установки проточного типа, то есть в них постоянно циркулирует вода определенного уровня. Вот здесь корни, они постоянно находятся в питательном растворе, который постоянно обновляется", – уточняет заведующий лабораторией сити-фарминга Института гастрономии Сибирского Федерального Университета Иван Тимофеенко. 

Уверены, что эта установка многих не удивила. Примерно так же растут те самые помидоры и огурцы, которые мы покупаем в магазинах. Открытие сибирских ученых – в особом освещении.   

"И вот сейчас я покажу, включу эту лампу. Значит, синий диод, вот здесь вот будет видно синий свет, здесь точно такой же синий свет. Вот он падает на люминофоры, производит белый свет. Мы делаем перемещение, и у нас получается красный. Ну и, соответственно, мы можем простым механическим перемещением менять спектр очень легко и быстро", – говорит кандидат физико-математических наук, доцент Сибирского Федерального Университета Максим Молокеев. 

Оказывается, растениям для нормального развития нужны разные спектры цвета и не только. В теплицах используют стандартные люминесцентные лампы с длиной волны 620 нанометров. И капризным помидорам, огурцам и клубнике это не очень нравится. 

"Гораздо более сладкие, например, какие-то фрукты или более сахаросодержащие, там вот редис или еще что-то получается, когда длина волны 650 нанометров. Это самая любимая длина волны. Плюс еще необходимо инфракрасное излучение. Так вот, инфракрасных люминофоров найти очень тяжело, промышленных купить", – уточняет Максим Молокеев. 

Ученые уверены: специальные лампы, которые они разработали, должны стоять в каждой теплице. И тогда даже жители Крайнего Севера смогут наслаждаться сладкими и сочными помидорами, как с грядки. 

Камера с креветочной оптикой для работы под водой

Это креветка-богомол – существо с самым сложным зрением в мире. Она видит ультрафиолет и инфракрасное свечение. Кроме этого, ее глаза чувствительны к поляризации света. То есть они видят, как свет распространяется под водой. Ученые из США вдохновились глазами креветки и создали поляризационную камеру. 

Слева – то, как видим мир мы с вами, а справа – то, как его видит креветка-богомол. Такое зрение помогает маленькому хищнику охотиться и точно определять расстояние до жертвы. А человек, вооруженный камерой с креветочной оптикой, сможет отлично ориентироваться под водой.  

"Это технология может заменить системы GPS, которые слабы и неустойчивы под водой. Ведь солнечный свет проникает гораздо глубже, чем радиоволны. Сейчас она работает на глубинах до 300 метров – там, куда хорошо проникает свет", – говорит доцент кафедры электротехники Иллинойского университета Виктор Груев. 

Сенсорное зрение, позволяющее видеть в темноте

Свет может проникать не только в морские глубины, но и в глубины сознания и передавать информацию прямо в мозг. Оказывается, мы можем видеть языком. И все это при помощи фантастической разработки российских ученых.  

"Я надеваю блендер, устанавливаю интерфейс на язык. На дисплее вы видите цветную картинку с зеленой змейкой и красной мишенью, а левее вы видите изображение того, что появляется у меня в сознании. Мишень довольно мелкая, в нее сложно попасть, но я сейчас в нее попаду", – рассказывает разработчик технологии сенсорного зрения Максим Каменский. 

Это называется сенсорным зрением. Отраженный свет попадает в стереоскопические камеры, потом в блок управления, который превращает сигнал в электрические импульсы. 

"Мозг вначале воспринимает это как осязательный сигнал, но затем он понимает, что этот сигнал больше подходит для зрительной зоны коры, и пробрасывает как бы переадресацию из осязательной зоны коры в зрительную, начинает воспринимать это как изображение", – объясняет Максим Каменский.

Ученые заверяют, что благодаря этой технологии мы научимся видеть в темноте на 360 градусов и на огромных расстояниях, а еще передавать без слов мысли, эмоции и ощущения. Представьте, что у вас в голове будет идти трансляция: вы смотрите рекламу газировки и ощущаете во рту ее пузырьки.

Летательные аппараты, созданные с помощью света

Представили, как это невероятно? А теперь вы поразитесь еще больше. Оказывается, с помощью света можно летать. Ученые Пенсильванского университета США с помощью лучей подняли над землей крохотный кусок тонкого пластика.

Прозрачная пластина парит в разряженной атмосфере закрытой камеры лишь благодаря светодиодам. Это называется фотофоретической левитацией. Нечто подобное вы уже видели, если хоть раз распыляли аэрозоль недалеко от лампы. Под светом крохотные частички взвеси начинают хаотично двигаться. А все потому, что с одной стороны их разогревают фотоны и таким образом толкают. 

"Нам впервые удалось поднять при помощи света не крошечные частицы, а объект, который можно взять в руку. И это настоящий прорыв в науке. Потому что это позволит создать аппараты, которые смогут парить в мезосфере – средней части атмосферы, где воздух недостаточно плотный, чтобы удерживать воздушные шары и самолеты, и слишком плотный для космических аппаратов", – говорит профессор Университета Пенсильвании Игорь Баргатин. 

Разработкой ученых уже заинтересовались в НАСА. Это и понятно: плотность атмосферы Марса тоже совсем небольшая. Летательные аппараты, что покорят земную мезосферу, отлично подойдут и для Красной планеты. И вполне возможно, что через каких-нибудь сто лет наши с вами марсианские потомки будут поднимать в небо огромные лайнеры, лишь посветив на них фонариком. 

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.