membrana

Учёные доверили шоссе зарядку электромобилей

Fri, 03 Feb 2012 16:08:00 GMT

Инженеры и физики создали компьютерную модель, детально описывающую систему передачи электричества по воздуху от дороги к движущемуся автомобилю. Исследователи показали работоспособность подобной схемы и определили оптимальный дизайн её узлов.

Новую вариацию дороги, самостоятельно питающей электрокары, придумали Шаньхуэй Фань (Shanhui Fan) и его коллеги из Стэнфорда.

Авторы работы решили, что для успешной подзарядки электромобиля, несущегося по загородной трассе, необходима аппаратура, способная перебрасывать мощность в 10 кВт на расстояние до 2 метров. Разумеется, для преодоления подъёмов или ускорений использовалась бы энергия из батареи. Но цепочка таких передатчиков под асфальтом придала бы электромобилям новое дыхание.

«Что делает эту концепцию замечательной, так это тот факт, что вы сможете вести автомобиль неограниченное время без подзарядки, — говорит один из авторов исследования Ричард Сассун (Richard Sassoon), директор проекта „Глобальный климат и энергетика“ (GCEP), который финансировал исследование. — Вы будете иметь в батарее больший запас энергии в конце поездки, чем в её начале!»

Упрощённая схема подпитки автомобиля от «беспроводного шоссе» (иллюстрация Sven Beiker, CARS/Stanford University).

Нужно пояснить, что идея беспроводной подзарядки электромобилей на ходу появилась давно. Но реализовать её оказалось не так-то просто. Дальше всех продвинулись корейцы со своей системой OLEV (мы рассказывали о её появлении, испытании и внедрении).

Увы, ориентирована корейская разработка прежде всего на транспортные средства, движущиеся со сравнительно невысокой скоростью. Не случайно дебютировала эта система в развлекательном парке. А в городах предложено ставить такие передатчики перед перекрёстками, там, где машины замедляют ход.

Но вот новаторы из Стэнфордского университета полагают, что комплексу, похожему на OLEV, по силам питать электрические машины и на высоких скоростях.

«Наше видение заключается в том, что вы сможете выехать на любую дорогу и заряжать там свой автомобиль, — говорит Фань. — Крупномасштабное развёртывание предполагает реконструкцию всей системы автомобильных дорог и даже найдёт применение за пределами транспорта».

Шаньхуэй Фань с соратниками — далеко не первые ребята, кто взялся за тему беспроводной передачи электричества в движении. В ряде работ предшественников такие электрические шоссе предлагалось совмещать с системами автоматического управления движением, и даже с системами формирования «взводов».
По отдельности и беспроводную передачу электричества, и повзводное движение автомобилей учёные уже реализовали. Осталось довести оба направления до совершенства и объединить (иллюстрация с сайта asce.org).

Закачивать электричество на борт предлагается за счёт резонансной магнитной связи. В такой схеме энергия передаётся осциллирующим магнитным полем, связывающим две катушки, настроенные на одну частоту.

Этот метод нельзя считать банальным трансформатором или сочетанием электромагнитного излучателя и приёмника. Передаваемый таким методом поток, уточняют учёные, чувствует только точно настроенная катушка.

Ещё в 2007 году учёные из Массачусетского технологического института запитали таким способом 60-ваттную лампу на расстоянии более двух метров. Позже проект вылился в создание компании WiTricity, занявшейся разработкой и внедрением бытовых беспроводных систем передачи энергии (от зарядки всё того же электромобиля в гараже до питания телевизора или стереосистемы).

Несколько вариаций резонаторов, рассмотренных командой Фаня. В каждой паре слева – передающая сторона (иллюстрация Xiaofang Yu et al.).

В своей работе физики рассмотрели несколько вариантов взаимной ориентации приёмных и передающих катушек, а также ввели в схему металлические пластины (как со стороны передатчика, так и приёмника), влияющие на режим работы связанных магнитным резонансом обмоток и уменьшающие ненужные потери энергии.

Исследователи установили, что при частоте изменения передающего поля в 10 МГц и размерах катушек в 0,6-0,8 м КПД в такой системе может достигать 97% при переправке энергии на 2 метра.

Для сравнения: у OLEV практический КПД 74%, который может быть повышен до 80%, но лишь при очень малом зазоре между днищем машины и дорогой.

Ещё один интересный аспект внедрения беспроводных передатчиков энергии на шоссе. Такие устройства можно соединять с расположенными здесь же ветряками или солнечными батареями. Это не просто повышение экологичности транспорта, ведь попутно можно избежать ненужной переправки «зелёного» электричества на большие расстояния (иллюстрации rpm2.8k.com, University of Michigan/Shanghai Jiao Tong University Joint Institute).

Результаты расчётов новаторы опубликовали в Applied Physics Letters (PDF-документ). В статье авторы подчеркнули, что постарались учесть реальную обстановку, в которой должна работать система беспроводной передачи электричества.

Об автоматических шоссе и автомобилях с автопилотом футуристы говорили ещё в конце 1950-х (иллюстрация с сайта paleofuture.com).

Фань со товарищи подали заявку на патент и теперь намерены продолжить развитие придуманной ими системы. Они намечают построить лабораторный прототип комплекса, а позже испытать его и на дороге.

Учёным предстоит убедиться, что магнитно-резонансная передача энергии не будет оказывать никакого вредного воздействия на людей и животных, электронику в автомобиле, наконец, кредитки в кармане водителя.

Любопытно, что сеть электромагнитных катушек в дорожном полотне может иметь ещё одно полезное применение. При помощи слежения за полями от таких устройств, утверждают исследователи, бортовая электроника могла бы точно позиционировать автомобиль посередине полосы. А это пригодилось бы в системах автоматического вождения.

Прошло полвека, но до сих пор трудно сказать, когда шоссе действительно превратятся в умные комплексы, не только помогающие водителям управлять машинами, но даже питающие последние энергией. Тем не менее новая работа приближает такое будущее.
На рисунке и снимке – давно развивающийся проект солнечных магистралей Solar Roadways со встроенными прямо в дорогу солнечными батареями, аккумуляторами и светодиодными пикселями. Прототип такого полотна изобретатели создали летом 2011 года.

_{Источник: feedproxy.google.com,
получено с помощью rss-farm.ru}

Наушники названы опасными для здоровья и жизни

Fri, 03 Feb 2012 13:41:00 GMT

Две независимые группы исследователей обратились с предупреждениями к любителям слушать музыку на телефонах и MP3-плеерах. Пользователи наушников рискуют к 30 годам потерять слух, а то и погибнуть в ДТП.

Специалисты из университета Мэриленда проанализировали отчётность национальной электронной системы надзора за травматизмом США, просмотрели другие базы данных и изучили архив новостей в Google за период между 2004 и 2011 годами. Учёных интересовали исключительно происшествия с автомобилями и поездами, из-за которых пострадали пешеходы, носившие в момент инцидента наушники.

Всего было рассмотрено 116 случаев, в 70% из них жертвы погибли. Как выяснилось, 68% пострадавших были мужчинами в возрасте до 30 лет. Более половины транспортных средств, участвовавших в ДТП, были поездами (55%), и почти треть ТС (29%) пытались предотвратить наезд, подавая предупредительные сигналы, которые, очевидно, не были услышаны. Абсолютное большинство инцидентов имели место в городских районах (на сельскую местность пришлось лишь 10 случаев).

В целом же количество пострадавших пешеходов в наушниках за последние семь лет утроилось. По мнению авторов исследования, результаты которого опубликованы в журнале Injury Prevention, наиболее вероятными причинами являются отвлечение внимания и сенсорная депривация, вызванные использованием электронных устройств.

Учёные признают, что их выводы не являются исчерпывающими, нужны дополнительные исследования, и вместе с тем авторы работы полагают, что статистика по пешеходам в наушниках будет всё печальнее – число жертв растёт вместе с популярностью MP3-девайсов.

Тем временем медики Тель-Авивского университета выяснили, на какой громкости слушают плееры подростки, и пришли к выводу, что потеря слуха угрожает целому поколению молодых людей. Оглохнуть намного раньше, чем в результате естественного старения, может каждый четвёртый подросток.

В исследовании израильских учёных участвовали 289 ребят 13-17 лет. Сначала подопытных расспросили о предпочитаемых уровнях громкости, продолжительности прослушивания и других привычках. На втором этапе эти данные были проверены путём измерений в тишине и в шуме.

Оказалось, что 80% подростков слушают плееры регулярно, 21% посвящают этому от одного до четырёх часов в день, а 8% – и дольше. В среднем громкость составляет 82 децибела в относительной тишине и 89 дБ при шуме – это серьёзный риск потери слуха.

По словам учёных, те, кто слушают MP3-плеер на высокой громкости по несколько часов подряд, уже сегодня в свои 30-40 лет могут обнаружить заметное ухудшение слуха. Подробности раскрывает статья в International Journal of Audiology.

_{Источник: feedproxy.google.com,
получено с помощью rss-farm.ru}

Астрономы рассказали о близкой сверхземле в обитаемой зоне

Fri, 03 Feb 2012 11:33:00 GMT

Удивительно, но живая планета, как и её сёстры, кружит около звезды, бедной тяжёлыми элементами. А ведь ранее считалось, что отличающиеся низкой металличностью светила с малой вероятностью способны обзаводиться мирами земного типа.

Команда учёных из университета Калифорнии в Санта-Круз и института Карнеги заново переработала четырёхлетние данные слежения за красным карликом М-класса GJ 667C при помощи прибора HARPS Европейской южной обсерватории.

Новая методика анализа радиальной скорости звезды, в сочетании с дополнительными замерами, выполненными на других телескопах, позволила выявить, по меньшей мере, ещё одну планету (в дополнение к первой, найденной тремя годами ранее), а также вычислить признаки существования там ещё двух или даже трёх миров.

Основная героиня исследования — планета GJ 667Cc (Глизе 667Cс), о существовании которой коротко было объявлено в 2011 году. Она обращается вокруг своей звезды с периодом чуть больше 28 дней. Минимальная масса этого объекта оценена как 4,5 Земли, передаёт PhysOrg.com.

Один из авторов работы, Стивен Вогт (Steven Vogt), сказал о находке: «Она расположена точно в обитаемой зоне. Нет никаких сомнений или обсуждений, она не на краю, она прямо там».

Планета b в изученной системе слишком горячая, чтобы поддерживать жизнь, зато её сестра под индексом c расположена в обитаемой зоне (HZ), и даже гипотетическая пока планета d может в неё попасть, если в её атмосфере есть углекислый газ (иллюстрации Guillem Anglada-Escudé, Carnegie Institution).

Светимость красного карлика очень низкая, так что, несмотря на близкое расположение к своему солнцу, GJ 667Cc получает лишь 90% от того света, что достаётся Земле. Но поскольку большая часть входящего излучения лежит в инфракрасном диапазоне, более высокий процент этой энергии должен поглощаться планетой. С учётом этого эффекта новая планета впитывает столько же тепла от своей звезды, сколько Земля поглощает от Солнца.

«Эта планета является новым лучшим кандидатом для поддержания жидкой воды и, возможно, жизни, какой мы её знаем», — заявил другой исследователь Гильем Англада-Эскудэ (Guillem Anglada-Escudé).

В 2009 году у той же звезды астрономы открыли планету Глизе 667Cb (период обращения 7,2 дня, вес – 6 Земель). Теперь же семейство пополнилось, судя по всему, сразу на несколько объектов.

Помимо чёткого сигнала от Глизе 667Cс команда выявила менее определённый пик с периодом в 75 дней (ещё одна потенциальная сверхземля, сообщают астрономы), а также возможный сигнал с повторением через 91 день и вдобавок — некую тенденцию в изменении скорости светила, намекающую на присутствие в той же системе газового гиганта с периодом обращения около 10 лет.

Сравнение зон обитаемости в Солнечной системе (вверху) и системе GJ 667C. Показаны Венера, Земля, Марс и планеты GJ 667Cb, c и d. Серые полоски отмечают теоретические внутренние границы «зоны Златовласки» в зависимости от наличия на планете облаков, отражающих часть лучей. Внешние границы отмечены пунктиром. Тут неопределённость связана с возможным парниковым эффектом. Шкала по горизонтали – астрономические единицы (иллюстрация Guillem Anglada-Escudé et al.).

Последние три небесных тела остаются под вопросом, но даже пара 667Cb и 667Cс немало удивила специалистов. Дело в том, что родная звезда этих планет входит в состав тройной звезды малой массы Gliese 667. И все эти три карлика обладают низкой металличностью — содержат лишь четверть тяжёлых элементов в сравнении с Солнцем. А именно такие атомы (железо, углерод, кремний и так далее) являются важными слагаемыми планет земной группы.

Открытие означает, что потенциально обитаемые планеты могут формироваться в заметно отличных от молодой Солнечной системы условиях, следовательно, могут быть куда более распространены в Галактике.

Англада-Эскудэ полагает, что с развитием инструментов люди смогут обследовать в поиске подобных Земле планет большое число М-карликов.

(Результаты нового исследования будут опубликованы в Astrophysical Journal Letters, а сейчас выложены на arXiv.org.)

_{Источник: feedproxy.google.com,
получено с помощью rss-farm.ru}

Геологи объявили о возможности раннего предсказания суперизвержения

Thu, 02 Feb 2012 17:48:00 GMT

В случае мощных извержений явные признаки надвигающейся катастрофы обычно возникают сравнительно незадолго до события. Но учёные определили, что назревающий разгул супервулкана, правда, пока лишь в теории, можно вычислить за несколько десятилетий до взрыва.

Исследователи из Франции, Швейцарии и Сингапура изучили образы пород с греческого острова Тира, на котором три с половиной тысячи лет назад произошло очень сильное извержение вулкана Санторин, уничтожившее Эгейскую цивилизацию.

Особенности кристаллических включений в пемзе с этого острова позволили вычислить условия формирования кристаллов глубоко под вулканом.

Так выяснилось, что большинство этих кристаллов образовались менее чем за 100 лет до извержения. А это означает, что интенсивное наполнение магматического очага происходило в течение удивительно короткого срока.

Ранее считалось, что во время периодов покоя (за многие тысячи лет) магма медленно накапливается в нескольких километрах под горой, пока не происходит прорыв, передаёт BBC News. Но новая работа рисует иную картину.

Длительное спокойствие сменяется очень коротким (по геологическим меркам) периодом подготовки (длиной в несколько десятилетий перед самым извержением), когда магма относительно быстро поднимается наверх с большой глубины, занимая позицию для «удара». В разобранном примере смешивание последних порций магмы в очаге происходило и вовсе за считанные месяцы перед взрывом Санторина.

Этот высокий темп подготовки извержения одновременно даёт надежду на раннее предупреждение. Ведь резкую перемену в подземной обстановке можно поймать при помощи ряда сенсоров. В то время как медленный подъём магмы на протяжении тысяч лет не даёт возможности высчитать точное время извержения.

Детали такой технологии прогнозирования ещё предстоит разработать, ведь пока до конца неясно, что именно побуждает магму начать быстрый подъём и какие процессы ему сопутствуют.

Ну а заблаговременное предупреждение даст людям больше времени для эвакуации и подготовки. Обычные же методы прогноза извержения (по возрастанию сейсмической активности и выбросу газов) позволяют поднять тревогу лишь за месяцы, если не за недели.

Важность работы трудно переоценить, особенно в свете анализа поведения недр под Йеллоустонским супервулканом, интерес общества к которому был подогрет известным фантастическим фильмом "2012".

(Результаты изучения пород с Тиры можно найти в материале в Nature.)

_{Источник: feedproxy.google.com,
получено с помощью rss-farm.ru}

Учёные создали электронную память из ДНК лосося

Thu, 02 Feb 2012 15:26:00 GMT

Опытный образец прибора показал, что пригоден для однократной записи информации и надёжного хранения её в течение неопределённо долгого времени с неограниченным числом считываний.

Исследователи из центра функциональных наноструктур технологического института Карлсруэ и Тайваньского университета Цинь Хуа (National Tsing Hua University) использовали ДНК лосося, чтобы создать материал, обладающий электрической бистабильностью – возможностью существовать в двух различных по проводимости состояниях при одинаковом напряжении. Это свойство позволило кодировать цифровую информацию.

Хотя в живых системах ДНК сама по себе и есть носитель информации, в данном случае эта молекула интересовала изобретателей как биополимер со специфическими химическими и физическими свойствами, то есть как строительные леса. (Тут стоить вспомнить лампочку на основе ДНК лосося, где использовался подобный приём.)

На базе ДНК учёные из Германии и Тайваня изготовили тонкую полимерную плёнку, содержащую серебро. Этот биополимерный композит зажали между двух электродов.

Полученное таким способом устройство продемонстрировало резкое повышение проводимости (проходящий ток вырастал в сотни раз) при превышении порога напряжения в 2,6 вольта.

Причём процесс шёл под ультрафиолетовым излучением. В результате его действия рассеянные атомы серебра в плёнке собирались в наноразмерные кластеры (в чём им помогали молекулы ДНК, с которыми и взаимодействовали ионы этого металла).

Образец нового биополимера с серебряными наночастицами (фото CFN, Dr. Ljiljana Fruk).

Важно, что переход свойств был однократным. После первого переключения ячейки в открытое состояние она оставалась открытой уже вне зависимости от уровня и даже полярности приложенного напряжения. Исследователи не заметили существенного изменения в проводимости образца за 30 часов слежения.

Учёные полагают, что придуманный ими ДНК-нанокомпозит способен послужить в роли необычной (и сравнительно недорогой) системы долговременного хранения массивов данных, а ещё – пригодится в плазмонных устройствах.

(Подробности опыта раскрывает статья в Applied Physics Letters.)

_{Источник: feedproxy.google.com,
получено с помощью rss-farm.ru}

NASA показало первое видео миссии GRAIL с обратной стороны Луны

Thu, 02 Feb 2012 14:51:00 GMT

Аэрокосмическое агентство США обнародовало видеоклип, который создан на основе уникальных материалов, полученных спутником 19 января. «Качество видео отличное, оно должно активизировать школьников и студентов в изучении Луны», – говорят в NASA.

Как сообщает агентство, видео снял один из спутников-близнецов миссии GRAIL, которая стартовала 10 сентября 2011 года. Главной задачей аппаратов является составление карты гравитационного поля Луны, но есть у них и дополнительная функция – спутники оснащены камерами MoonKAM для съёмок материалов в образовательных целях. Клип с обратной стороны Луны – первый насовский подарок учащимся.

В середине марта школьники и студенты смогут отправлять запросы менеджерам миссии GRAIL и заказывать снимки конкретных участков лунной поверхности. То есть можно будет сказать, что дети сами делают фотографии Селены посредством спутниковых камер.

Руководителем образовательной программы GRAIL MoonKAM стала бывший астронавт Салли Райд (Sally Ride), первая американка, побывавшая в космосе (это было в 1983 году). Она будет ездить по всей стране и проводить занятия в учебных заведениях, рассказывая об исследованиях Луны.

Читайте также о том, как японский зонд Kaguya снял восход и закат Земли над лунным горизонтом и зафиксировал Селену на камеру HDTV, а аппарат LRO сфотографировал самые чёткие следы людей на Луне.

_{Источник: feedproxy.google.com,
получено с помощью rss-farm.ru}

Физики испытали расплавленную электрическую батарею

Thu, 02 Feb 2012 12:41:00 GMT

В новом устройстве все ключевые компоненты представляют собой горячий расплав металлов и солей. Всесторонне проверенный прототип выявил и достоинства, и проблемы такой экзотической схемы.

Необычный стационарный аккумулятор был придуман Дональдом Сэдовеем (Donald Sadoway) и его коллегами из Массачусетского технологического института (MIT) три года назад. Тогда существовали лишь скромные лабораторные образцы, которым предстояло пройти долгий путь совершенствования.

Теперь Сэдовей и его коллеги скорректировали схему и протестировали очередной прототип. Учёные проверили, как устройство выдерживает серию многочасовых циклов заряда-разряда при высоких нагрузках от 50 до 200 мА/см².

Напомним, что в таком аккумуляторе находятся три слоя расплавов, разделённые между собой исключительно за счёт разной плотности. Верхний слой – это магний (анод), средний – солевой электролит (в последней вариации батареи это MgCl₂–KCl–NaCl), нижний – сурьма плюс магний (катод).

Схема аккумулятора. Рабочая температура устройства – 700 градусов Цельсия. При больших размерах батареи (а её предлагают использовать в стационарном амплуа) токи, протекающие через расплавы при заряде и разряде, достаточны для поддержания нормальной температуры начинки (иллюстрация с сайта greencarcongress.com).

По мере накопления энергии (смотрите схему вверху) магний за счёт электрического тока извлекается из расплава магний-сурьма и в виде ионов переходит на анод, где забирает электроны и превращается в нейтральный металл. При разряде этот же элемент отдаёт электроны и путешествует в обратном направлении. Соответственно меняется толщина основных слоёв.

Как видим, в такой батарее твёрдыми остаются лишь корпус, изоляторы и электрические выводные контакты (токоприёмники). Это означает, что новинка не боится очень больших токов и потенциально обладает высокой живучестью и отказоустойчивостью.

Ломаться и деградировать тут почти что нечему. А внезапно расплавить уже и так расплавленные компоненты даже аварийная нагрузка не сможет. Но это в теории. На практике всё оказалось не так однозначно.

Тестовый образец ячейки на жидких металлах. Для показа начинки эту батарею охладили, заполнили пустоты эпоксидкой и распилили пополам (фото ACS, Bradwell et al.).

Во-первых, опыт подтвердил стойкость выбранных деталей, несмотря на высокую температуру и агрессивную среду. Более 30 циклов в течение двух недель не привели к каким-либо признакам коррозии твёрдых компонентов (а их искали даже при помощи микроскопии и ряда других методов анализа).

Во-вторых, авторы батареи определили, что она обладает энергетической эффективностью в 69%.

А в-третьих, через несколько недель постоянных циклов опытная батарея вышла из строя. Причина — испарение солевого электролита. Но изобретатели считают, что эта проблема может быть решена путём пересмотра конструкции корпуса.

По словам учёных, магниево-сурьмяная батарея на жидких металлах (Magnesium–Antimony Liquid Metal Battery), так она называется полностью, интересна своей низкой стоимостью и способностью выдавать в сеть большую мощность. Потому на основе таких аккумуляторов можно с низкими затратами строить крупномасштабные накопители энергии.

Сэдовей, Брэдуэлл и Ортиц. Инвесторами их компании выступают французский промышленный гигант Total и Билл Гейтс (фото LMBC).

Ещё в 2010 году Сэдовей и его коллеги – Дэвид Брэдуэлл (David Bradwell) и Луи Ортиц (Luis Ortiz) основали корпорацию Liquid Metal Battery для развития нового типа аккумулятора и вывода его на рынок.

Теперь, после продвижения экспериментов с небольшим прототипом, компания должна перейти к следующему этапу: необходимо оптимизировать дизайн и, возможно, состав твёрдых компонентов батареи (корпус, токоприёмники), провести дополнительные тесты на коррозионную стойкость и, наконец, создать крупную модель, пригодную для тиражирования.

(Подробности новой работы можно найти в статье в Journal of the American Chemical Society.)

_{Источник: feedproxy.google.com,
получено с помощью rss-farm.ru}

Военные впервые испытали самонаводящуюся пулю

Wed, 01 Feb 2012 17:00:00 GMT

Пока снаряд, наводимый на цель при помощи лазерной подсветки, — это рабочий прототип. Он не готов поступить на вооружение, но показывает принципиальную выполнимость сложного замысла.

Кажется, Пентагон всё же получит в своё распоряжение давно запрашиваемое техническое чудо. Инженеры из национальной лаборатории Сандия создали подкалиберную пулю для гладкоствольного ручного оружия.

Снаряд этот оснащён оптическим сенсором в носу, встроенными электроникой, батарейкой и электромагнитными актуаторами, управляющими тонким оперением. По оценке авторов проекта, такая пуля может применяться для прицельной стрельбы на дистанцию до двух километров.

Компьютерная симуляция, учитывающая реальные условия стрельбы, показала, что обычная пуля при полёте на километр может уклониться от цели на 9 метров, а управляемая по лазерному лучу – только на 0,2 м. Впрочем, в реальных тестах до прицельной стрельбы дело ещё не дошло.

В серии опытов исследователи проверяли, как начинка пули выдерживает огромное ускорение при выстреле,
рассказывает New Scientist.

Для этого в донышко снаряда встроили светодиод, который горит, только пока устройство остаётся в целости и сохранности. Полевые испытания показали, что прототип отправляется в рейс без повреждений.

Полёт управляемой пули на полигоне ночью (фото Sandia National Laboratories).

Интересно, что интеграция аппаратуры наведения даже в малокалиберный снаряд ещё несколько лет назад представлялась непростой задачей. Особенно много вопросов вызывало вращение в полёте.

Чтобы упростить задачу управления, а следовательно, облегчить бортовую электронику, создатели суперпули отказались от нарезного оружия и, соответственно, стабилизации снаряда вращением.

Правда, оперённая электронная пуля всё-таки вращается в полёте, но с темпом всего в несколько оборотов в секунду, что на два-три порядка медленнее, чем скорость вращения винтовочных пуль.

Между тем электроника, встроенная в новую «стрелу», подправляет её полёт с частотой 30 раз в секунду. Этого должно быть достаточно для наведения на цель.

Патент на управляемую пулю указывает, что разработка нацелена на оружие калибра 0.50 (12,7 мм). На рисунке: 300 – патрон, 250 – гильза, 100 – пуля, 200 – сбрасываемая после выстрела оболочка, которая при прохождении ствола защищает электронную стрелу и обеспечивает сдерживание пороховых газов.

Пока испытатели разгоняли свою пулю до 732 метров в секунду, но американцы утверждают, что скорость можно будет повысить.

Кроме теста на воздухе инженеры и учёные провели испытания в помещении. Полёт снаряда засняли на высокоскоростное видео.

Видео показало, что сразу после вылета из ствола пуля начинает раскачиваться из стороны в сторону, но вскоре успокаивается. Так что при стрельбе на большие расстояния точность попадания не должна пострадать.

Более того, утверждают разработчики, точность может даже расти по мере увеличения дальности, ведь тогда появляется больше времени для коррекции траектории.

Сейчас лаборатория ищет партнёра, чтобы завершить тестирование и доводку управляемой пули и вывести её на рынок. Предполагаемые покупатели, помимо военных, это, конечно полиция, а ещё, может быть, и гражданские лица, хотя в последнем случае законодателям стоит хорошо подумать, разрешать ли такое использование убийственной разработки.

_{Источник: feedproxy.google.com,
получено с помощью rss-farm.ru}

Астрофизики поймали тяжёлые элементы из межзвёздного ветра

Wed, 01 Feb 2012 16:55:00 GMT

В последние годы учёные сумели взять прямые пробы сразу нескольких разновидностей атомов из локального межзвёздного облака. Анализ, результаты которого поспели теперь, показал, что среда за пределами гелиосферы заметно отличается по пропорциям веществ от внутренностей Солнечной системы.

Для взятия проб не понадобилось запускать аппарат в невероятную даль. Искомые данные принёс спутник IBEX, измеряющий потоки энергичных нейтральных атомов (ENA). Такие течения не реагируют на магнитное поле Солнца, а потому, в отличие от ионов, способны свободно поступать в гелиосферу извне.

Этот галактический ветер, как показали последние измерения аппарата IBEX, проникает в Солнечную систему на скорости 23 км/с. Примерно за 30 лет частицы такого ветра добираются от внешних границ системы — зоны, где сталкиваются галактические потоки и солнечный ветер, до Солнца и Земли. Здесь атомы и ловит IBEX.

Галактический ветер идёт навстречу нашей родной звезде со стороны созвездия Скорпиона (примерно там, где находится нос Солнечной системы). Точная точка входа показана крестиком (иллюстрация NASA/Goddard Scientific Visualization Studio).

Ранее IBEX открыл колоссальную ленту, излучающую ENA и опоясывающую всю Солнечную систему, что породило интересные предположения о том, что расположено по ту сторону пузыря гелиосферы.

А теперь зонд пополнил копилку сведений замерами потоков ряда тяжёлых элементов. Так выяснилось, что на каждые 20 атомов неона в галактическом ветре приходится по 74 атома кислорода. В Солнечной системе, однако, на каждые 20 атомов неона имеется 111 атомов кислорода, сообщает NASA.

Межзвёздный ветер ENA, подходя к Солнцу, испытывает его гравитационное воздействие так, что изгибается (голубые и синие стрелки). Причём степень отклонения потока зависит от скорости частиц. Этим пользуется спутник IBEX. Он может оценивать скорость нейтральных атомов в тот период, когда Земля находится в правильной точке своей орбиты (в феврале). Серия новых работ, результаты которых опубликованы в Astrophysical Journal, основана на измерениях 2009 и 2010 годов (иллюстрация NASA/GSFC/UNH).

Получается, что в любой части нашей системы кислорода больше, чем в местном межзвёздном пространстве. Это может означать, что Солнце родилось в иной части Галактики, или что в местном межзвёздном облаке кислород отчасти заперт в пылевых или ледяных частицах и потому не может путешествовать свободно.

Распределение газа и пыли вокруг Солнца и направление движения различных газовых облаков (голубые стрелки). Ближайшие облака — Местное облако (Local Cloud) и облако G. Жёлтая стрелка – направление движения самого Солнца. Шкалы по вертикали и горизонтали – световые года. Белая стрелка внизу – направление на галактический центр (иллюстрация NASA/GSFC/Adler/ U. Chicago/Wesleyan).

Прежние измерения скорости и точки проникновения межзвёздных частиц в Солнечную систему (синий круг) при сравнении с параметрами двух самых близких к нам межзвёздных облаков намекали, что мы расположены где-то между ними. Новые данные по разным атомам (жёлтый и оранжевый эллипсы) говорят о том, что Солнце всё же находится в Местном облаке, хотя и на его границе. Шкала по горизонтали – эклиптическая долгота в градусах, по вертикали – скорость в км/с (иллюстрация NASA/GSFC/Adler/ U. Chicago/Wesleyan).

Учёные добавляют, что Солнечная система погрузилась в местное межзвёздное облако где-то в пределах 45 тысяч лет назад. А покинуть она его должна в течение нескольких сотен или тысяч лет. Тогда светило и его семья столкнутся с галактической средой, ещё более отличной от нашей собственной.

Гелиосфера и астросферы предоставляют планетам защитный экран от галактических космических лучей. На рисунке показано непосредственное окружение Солнца и отмечены известные звёзды с астросферами и (или) планетными семьями (иллюстрация NASA/GSFC/Adler/ U. Chicago/Wesleyan).

Все эти сведения помогают лучше понять не только процессы на границе Солнечной системы, но и эволюцию Вселенной. Ведь элементы тяжелее водорода и гелия рождались в недрах светил и при взрывах сверхновых. Подсчёт распространённости в космосе тех или иных атомов помогает уточнить модели развития галактик и их скоплений.

_{Источник: feedproxy.google.com,
получено с помощью rss-farm.ru}

Израильтяне вырастили чёрные помидоры

Wed, 01 Feb 2012 12:41:00 GMT

Компания Seeds Technologies, специализирующаяся на производстве гибридных овощей, представила новый сорт томата Black Galaxy. Плоды «галактического гибрида» по окраске похожи на сливы и от обычных красных помидоров отличаются не только цветом — утверждается, что тёмные ягоды полезнее.

Как сообщает Mail Online, необычным окрасом «чёрная галактика», полученная путём скрещивания дикого и культурного сортов, обязана внедрённому красящему пигменту, похожему на таковой у черники. (Очевидно, речь идёт об одном из антоцианов.)

Красящий пигмент чувствителен к свету, поэтому чем дольше томат находится на солнце, тем темнее он становится.

Специалист Seeds Technologies Моше Гуттман (Moshe Guttman) заявил, что в тёмных ягодах выше концентрация антиоксидантов и витамина С, стало быть, Black Galaxy может способствовать укреплению иммунной системы.

По словам Гуттмана, «чёрная галактика» первым делом отправится на экспорт и начнёт своё победоносное шествие по планете с люксовых отелей в качестве деликатеса. Широкое распространение Black Galaxy на рынках ожидается в течение нынешнего года.

Между тем, если разобраться, тёмные томаты – не такая уж невидаль, как кажется, и израильтяне – не первые, кто сотворил чёрные помидоры.

Эта истинно чёрная ягода представляет сорт Sun Black, выращенный итальянскими аграриями в 2008 году с помощью антоцианов (фото Scuola Superiore Sant’Anna).

А это мини-томаты, известные как Black Cherry. Их семена далеко не первый день продаются в магазинах США и Европы (фото с сайта thompson-morgan).

Читайте о красном огурце, об очень цветной капусте, фиолетовых картофеле и томатах, а также о других огородных шедеврах.

_{Источник: feedproxy.google.com,
получено с помощью rss-farm.ru}

Учёные впервые расшифровали произвольные слова в мозге

Wed, 01 Feb 2012 11:56:00 GMT

Новый эксперимент приближает время, когда парализованные люди смогут полноценно общаться при помощи декодируемой мысленной речи. Возможно, развиваемый метод также пригодится для налаживания связи с пациентами, находящимися в коме или состоянии минимального сознания. Пока, правда, технология сырая и делает первые шаги.

Брайан Пэйсли (Brian Pasley), Роберт Найт (Robert Knight) и их коллеги из Калифорнийского университета в Беркли воспользовались помощью 15 пациентов, которым делали операции на мозге в связи с опухолью или эпилепсией.

Этим добровольцам вживили 256 электродов в верхнюю (STG) и среднюю (MTG) височные извилины, где находятся зоны, отвечающие за восприятие звуков, в том числе – понимание речи.

Учёные решили прояснить, как реагируют клетки в этих областях, когда человек слышит слова. А дальше авторы работы составили программу, способную синтезировать звуки по картине активности коры.

Общий подход, применённый калифорнийской командой, был идентичен тому, что использовался в опыте с чтением из мозга зрительных образов.

Сначала испытуемые прослушивали по 5-10 минут разговоров, а в это время компьютер записывал сигналы с электродов. Затем, после наработки обширной библиотеки соответствий, исследователи создали две пробные модели, способные реконструировать звуки, которые слышит пациент, по одной лишь активности нейронов.

При этом учёные выявили в картине отклика клеток реакцию на узкие полосы звуковых частот. Потому программа не узнавала отдельные шаблонные слова путём простого сравнения, но спускалась на уровень глубже – она восстанавливала спектрограмму слов. И важно, что это могли быть слова, ранее не использованные в эксперименте.

Схема эксперимента. Электроды на поверхности коры (красные точки справа) записывают сигнал от нейронов в то время, когда человек слушает речь в динамиках (образец слева). Изменение потенциала во времени (внизу справа) накладывается на модель реконструкции звука (внизу в центре).
В результате компьютер выдаёт восстановленную спектрограмму (внизу слева). Она показывает распределение мощности акустического сигнала (отражено цветом на диаграмме) в зависимости от частоты (шкала по вертикали, кГц) и времени (по горизонтали, секунды) (иллюстрация Brian N. Pasley et al./ PLoS Biology).

Для проверки правильности реконструкции синтезированная спектрограмма сравнивалась со спектрограммой воспроизведённого через динамики исходного слова, а ещё – переводилась в реальный звук.

Оказалось, что машина позволяет восстанавливать произвольное слово с приемлемой степенью похожести (что оценивалась и на слух) после всего одного предъявления этого слова испытуемому.

(Подробности эксперимента можно найти в статье в PLoS Biology.)

«У этой работы двухсторонний характер. — заявил Найт. – Это фундаментальная наука, понимание того, как работает мозг. А цель – протезы для людей с нарушениями речи. Аппарат воспроизводил бы то, что они не могут произнести, но могут представить, что они хотят сказать».

Пэйсли пояснил идею: «Существует ряд доказательств, что при прослушивании звука и воображении звука активируются аналогичные области головного мозга. Если вы можете понять отношения между мозговой записью и звуками, вы способны либо синтезировать звук, о котором человек думает, либо просто написать слова».

Брайан сравнил данную технику со способностями профессионального пианиста, который может просто смотреть на клавиши под пальцами другого музыканта, находящегося в звуконепроницаемой комнате, и «слышать» музыку.

А) Шесть слов для примера. Вверху — исходные спектрограммы, внизу – реконструированные. Шкалы: килогерцы по вертикали, секунды по горизонтали. B) Отклик нейронов на один из звуковых образцов. C) Распределение веса сигналов от разных групп клеток (цветная шкала) в модели реконструкции звука. Пунктирный прямоугольник – область с задействованными в опыте электродами. Масштабная линейка – 1 см (иллюстрация Brian N. Pasley et al./ PLoS Biology).

Добавим, что исследователи не первый раз экспериментируют с сопоставлением услышанных или произносимых про себя слов с рисунком активности нейронов. Ранее учёные уже записывали отпечатки звуков в коре головного мозга и извлекали из головы парализованного и немого человека отдельные форманты.

Распознавание нескольких слов тоже достигнуто. Но словарный запас той программы невелик, да и точность работы невысока.

_{Источник: feedproxy.google.com,
получено с помощью rss-farm.ru}

Армия США заказала для солдат биологические маски

Wed, 01 Feb 2012 11:14:00 GMT

Инженеры из Техасского университета совместно с американскими военными хирургами начали разрабатывать гибкую полимерную маску со встроенными электрическими, механическими и биологическими компонентами, которые ускоряют восстановление лица пациента после серьёзных ожогов.

Проект назван Biomask. По словам его руководителя Эйлин Мосс (Eileen Moss), биомаска будет готова не ранее чем к 2017 году, но у её создателей уже сейчас есть полное понимание, как это может выглядеть и работать.

Согласно сообщению журнала Wired, маска будет состоять из двух основных слоёв. Сверху – твёрдая оболочка, защищающая лицо пациента и хранящая электрические компоненты. Внизу – гибкий полимер, в точности соответствующий контурам лица.

Полимер будет иметь три составляющие – массив датчиков для отслеживания скорости заживления, актуаторы, удерживающие маску на заданном уровне, и сеть микроканалов, клапанов и «насосов» для поставки терапевтических средств – это могут быть антибиотики, болеутоляющие средства, стволовые клетки и так далее.

Фактически всё лечение будет основываться на данных, которые медики смогут получать в реальном времени от сенсоров биомаски. «Я думаю, мы сможем вернуть пациенту лицо, которое у него было до травмы», – говорит Эйлин Мосс.

Партнёрами института автоматизации и робототехники Техасского университета (ARRI) по проекту Biomask выступают институт хирургических исследований армии США (USAISR) и Северо-Западный университет (Northwestern University). Работа финансируется за счёт $700-тысячного гранта Пентагона.

_{Источник: feedproxy.google.com,
получено с помощью rss-farm.ru}

В США стартовали продажи коробчатых мопедов

Tue, 31 Jan 2012 16:00:00 GMT

Перед премьерой американский инженер старательно интриговал публику, тщательно контролируя обнародование каждого фото и строчки спецификации. Теперь, когда скутер представлен, одни обзывают его ящиком, чемоданом и системным блоком на колёсах, а другие говорят, что таким мог бы быть мопед, возьмись за его создание сам Стив Джобс.

Чтобы явить миру своё электрическое транспортное средство по имени BOXX, 36-летнему жителю Портленда Эрику Вону (Eric Vaughn) далеко ходить не пришлось – подходящее случаю международное автошоу прошло с 26 по 29 января в его родном городе (Portland International Auto Show).

Электромопед дебютировал как «однометровое транспортное средство» (The 1 Meter Vehicle), но аппарат совсем не то, чем кажется на первый взгляд. Достаточно сказать, что это не складная конструкция, что весит байк 54,5 кило и что цены начинаются с $4000, в максимуме достигая $5540.

BOXX можно заказать в одном из десяти вариантов раскраски.

"Я сам спроектировал от начала до конца каждую деталь: кузов, двигатель, шины, фары, 10-дюймовые колёса на низкопрофильной резине и системы управления, – не без гордости заявляет Вон, показывая патент. – В моих правилах делать прямо противоположное тому, что мне советуют. Для работы в своей компании я специально нанял людей, которые не имеют никакого опыта в этом деле. Мне не нужны предвзятые мнения".

Эффект дежавю возникает неспроста – похожий коробчатый скутер мы уже видели. То был "несделанный байк".

Скорость «бокса» ограничена электроникой на отметке 48 км/ч. Не будь ошейника, максималка достигла бы 56 км/ч, но наезднику (весом не больше 136 кг) пришлось бы получать водительские права.

Заряда аккумулятора хватает на 64 км, но мопед может нести в себе дополнительную батарею, так что номинальный пробег нетрудно удвоить. (Аккумулятор заряжается за ставшие стандартом 4 часа.) Помимо батарейного на борту «бокса» есть ещё два грузовых отсека неназванного объёма, один из них находится за откидным блоком фар.

Конструкция мопеда полностью алюминиевая. В стандартной комплектации BOXX оснащён полным приводом (Эрик называет два ведущих колеса одной из главных инноваций), АБС, трекшн-контролем и управлением Drive-by-Wire, а также системами собственной разработки Вона, о функциональности которых можно только гадать (примеры – Autonomous Vehicle Occupant Adaption и BOXX Attitude Disertion).

Разработчик рассказывает, что в «боксе» присутствует масса модульных решений. К примеру, весь блок управляющей электроники, называющийся Cube, можно извлечь из одного мопеда (если тот сломался) и поставить на другой.

В дополнение к светотехнике на светодиодах BOXX испускает пучки лазерных лучей шириной 1,5 см, которые высвечивают параллельно мопеду с обеих сторон «виртуальную полосу», чтобы автомобилисты могли сориентироваться, сколько места аппарат занимает на дороге.

На вопрос «ради чего этот проект?» Эрик отвечает: хочу, мол, стимулировать интерес к электрическим мопедам, сделать их более привлекательными для женщин, пожилых людей и всех, кого пугают нынешние скутеры, сообщает Portland Tribune.

Эрик подал заявки на 12 патентов и намерен закрепиться на ключевых рынках мира: в Европе, Индии, Китае, Бразилии, США и Японии.

Сейчас компания Вона принимает заказы и предлагает дизайнерские версии мопеда (100 единиц). Более-менее массовое производство и основные продажи намечены на второй квартал этого года. Модельный ряд обещает быть широким.

_{Источник: feedproxy.google.com,
получено с помощью rss-farm.ru}

Инженеры представили опреснительную батарею

Tue, 31 Jan 2012 15:55:00 GMT

Новая технология опреснения обещает невысокие энергетические затраты в сравнении с дистилляцией, а также отсутствие головной боли с постоянно загрязняющимися и выходящими из строя мембранами, используемыми при обратном осмосе.

Учёные из Стэнфорда (Stanford University) и Рурского университета (Ruhr-Universität Bochum) придумали устройство, которое опресняет морскую воду за счёт циклического процесса насыщения ионами и освобождения от ионов специальных электродов, погружённых в воду.

Год назад та же команда разработала генератор, извлекающий электричество из разности в солёности морской и речной воды. Теперь же в опыте с опреснительной батареей изобретатели применили аналогичный цикл реакций, только обращённый в обратную сторону.

Новый аппарат состоит из двух электродов. Положительный представляет собой набор наностержней Na_2-xMn₅O₁₀ (NMO на схеме вверху). Отрицательный электрод — серебряный (Ag/AgCl). Эти пластины способны накапливать в себе ионы натрия и хлора соответственно.

Работает устройство следующим образом (смотрите схему под заголовком).

Заряженные электроды, которые не содержат мобильных ионов натрия и хлора, погружаются в морскую воду. Постоянный ток удаляет ионы из раствора и переносит их в электроды.
Чистая вода отводится и снова заменяется морской.
Электроды перезаряжаются, выпуская ионы. Морская вода превращается в концентрированный рассол.
Рассол отводится и заменяется морской водой. Установка готова к новому циклу.

В своей работе команда сообщает об энергопотреблении новой установки в 0,29 Вт-ч/л при удалении 25% соли. А это, мол, сравнимо с показателем для обратного осмоса (0,2), наиболее эффективного метода, передаёт Green Car Congress.

«Опреснительная батарея имеет простую конструкцию, использует подручные материалы, энергоэффективна, работает при комнатной температуре, с меньшей коррозией, чем существующие технологии опреснения воды, и она потенциально может быть избирательна по ионам Na⁺ и Cl^-, что положит конец необходимости в реминерализации», — сообщают авторы разработки.

Правда на производительность метода накладывает ограничения невысокая способность NMO-электрода накапливать ионы. Так что за один цикл объём опреснённой воды окажется невелик. Но низкие затраты электричества должны компенсировать этот недостаток конструкции.

(Подробности – в статье в Nano Letters.)

питьевая вода

_{Источник: feedproxy.google.com,
получено с помощью rss-farm.ru}

Учёные высчитали скорость превращения мыши в слона

Tue, 31 Jan 2012 15:53:00 GMT

Международная группа из 20 биологов и палеонтологов разработала уникальную методику, по которой впервые вычислила максимальную скорость эволюции млекопитающих. Среди прочего биологи подсчитали количество поколений, которое необходимо животному размером с мышь, чтобы развиться в зверя типа слона.

«Скорость, с которой происходят такие биологические реорганизации, имеет важные последствия для фауны, например в части адаптации и восстановления после массовых вымираний, – пишут исследователи в статье, опубликованной в PNAS. – Для количественной оценки темпов крупномасштабной эволюции мы разработали метрическую систему и применили её, чтобы проследить за изменениями массы тел млекопитающих на протяжении последних 70 миллионов лет».

Расчёты показали, что для наземных млекопитающих увеличение массы в 100 раз потребовало 1,6 млн поколений, в тысячу – 5,1 млн, а в 5000 раз – 10 млн. Что же касается «дистанции» от мыши до слона, то она насчитывает 24 миллиона поколений. А вот кролику, чтобы вымахать до тех же габаритов, достаточно 10 млн.

Мыши, решившей стать слоном, нужно вырасти в 100 тысяч раз (иллюстрация Alistair Evans, David Jones and IMPPS).

Ведущий автор данного исследования, доктор Алистер Эванс (Alistair Evans) из университета Монаша, подчеркнул, что темпы уменьшения в размерах намного выше скорости роста: великан становится карликом всего через 100 тысяч поколений.

Всего исследователи описали 28 групп млекопитающих, в том числе слонов, приматов и китов с разных континентов и океанических бассейнов (иллюстрация Alistair Evans, David Jones and IMPPS).

"Огромная разница действительно поражает. Мы, конечно, и думать не могли, что уменьшение может происходить так быстро!" – признался биолог.

Остаётся лишь пожалеть, что учёные не подсчитали пока разницу между героями русскоязычной идиомы, в которой роль мыши исполняет муха.

_{Источник: feedproxy.google.com,
получено с помощью rss-farm.ru}

Впервые в мягких биологических тканях обнаружено сегнетоэлектричество

Tue, 31 Jan 2012 14:58:00 GMT

Стенки артерий обладают совсем неожиданными для них электрическими свойствами, установили биологи из США. Вероятно, изменение этих свойств может влиять на взаимодействие стенок сосудов с рядом веществ, а значит, в отдалённой перспективе послужить в качестве базы для нового метода терапии.

Экспериментаторы из университета Вашингтона выявили сегнетоэлектрический эффект в стенках аорты свиньи (при этом исследователи полагают, что аналогичное явление можно будет найти и в человеческой ткани).

До сих пор среди сегнетоэлектриков числился только один биологический материал – некоторые морские раковины, изученные в минувшем году. В остальном такой эффект относился только к неживым объектам.

Авторы работы говорят, что стенки аорты в ряде опытов проявили и сегнетоэлектрические, и пьезоэлектрические свойства. Вероятно, вызываемые ими перераспределения зарядов могут влиять на взаимодействие данной ткани с глюкозой или жирами, а следовательно, и на биологические процессы, отложения атеросклеротических бляшек, к примеру.

«Если бы мы могли манипулировать полярностью артериальных стенок, если мы переключали бы её в ту или другую сторону, то смогли бы, например, лучше понять отложение холестерина», — говорит один из авторов исследования Цзяньгуй Ли (Jiangyu Li).

(Детали работы раскрывает статья в Physical Review Letters.)

_{Источник: feedproxy.google.com,
получено с помощью rss-farm.ru}

Учёные пересчитали тепловой баланс Земли

Tue, 31 Jan 2012 12:26:00 GMT

Наша планета продолжает впитывать больше энергии, чем возвращает в космос, выяснили исследователи из США и Франции. И это несмотря на необычайно длинный и глубокий последний солнечный минимум, означавший сокращение потока лучей, которые поступали от нашей звезды.

Группа учёных, ведомая Джеймсом Хансеном (James Hansen), директором института космических исследований Годдарда (GISS), выполнила наиболее точный на данный момент подсчёт энергетического баланса Земли за период с 2005 по 2010 год включительно.

Оказалось, планета поглощает сейчас в среднем по 0,58 ватта избыточной энергии на каждый квадратный метр поверхности. Таково текущее превышение прихода над расходом. Это значение — чуть ниже, чем гласили прежние оценки, тем не менее оно говорит о долгосрочном повышении средней температуры.

Команда учитывала данные множества разных измерений. В частности, климатологи обработали результаты самого масштабного проекта по контролю за температурой воды — Argo. Это огромная сеть буйков и подводных сенсоров, измеряющих солёность и температуру воды на поверхности и в глубинах практически по всему Мировому океану.

Глобальный охват сети буйков проекта Argo. На данный момент в Мировом океане плавает 3476 аппаратов этой системы мониторинга. Один из таких буёв показан на снимке под заголовком (иллюстрация Argo Project).

С учётом иных наземных, а также спутниковых измерений Хансен и его коллеги определили, что верхний слой основных океанов вбирает 71% указанной избыточной энергии, Южный океан — ещё 12%, абиссаль (зона между 3 и 6 километрами глубины) поглощает 5%, льды – 8% и земля – 4%.

Авторы работы утверждают, что предыдущие климатические модели переоценивали величину тепла, проникающего от верхних слоёв океана к нижним, но зато сильно (примерно вдвое) недооценивали вклад аэрозолей в общий баланс. Аэрозоли, как естественного происхождения, так и появляющиеся в результате деятельности цивилизации, влияют на количество и распределение облачности, а она, в свою очередь, меняет долю отражённого солнечного света.

По оценке исследователей, в энергетическом «уравнении Земли» аэрозоли дают составляющую в 1,6 Вт/м², причём со знаком минус (то есть охлаждают планету). Если бы их не было (из-за деятельности людей, а также из-за извержений, подобных на редкость мощному извержению вулкана Пинатубо в 1991 году), потепление на Земле шло бы ещё интенсивнее.

Точное значение вклада тех или иных факторов в суммарный баланс тепла планеты установить нельзя. Учёные определяют эти параметры с некой вероятностью. На данном графике показана роль аэрозолей (синий пунктир), парниковых газов (красный пунктир) и соотношение между этими двумя силами (закрашенная красная зона). По вертикали – относительная вероятность, по горизонтали — Вт/м² (иллюстрация NASA/GISS).

Но едва ли не главным было сравнение суммарного дисбаланса с небольшими колебаниями в солнечной постоянной — количестве энергии, поступающей на Землю от Солнца.

Эти колебания происходят по разным причинам. В течение года на них влияет небольшая эллиптичность орбиты планеты, но на долгосрочных процессах они не отражаются. Однако существуют ещё и колебания в количестве лучей, вызванные 11-летним циклом солнечной активности, а также отличия между разными такими циклами.

Учёные установили, что во время последнего минимума солнечная постоянная падала до самой низкой величины за всё время космической эры (особенно в сравнении с максимумами примерно в 1980 и 1990 годах).

Колебания солнечной постоянной за 35 лет (по горизонтали – года, по вертикали — Вт/м²). Красным цветом показано усреднение за каждый 31 день, чёрным – за каждый год. Данная величина отражает мощность излучения, приходящуюся на квадратный метр, перпендикулярный линии Солнце-Земля. Видно, что она колеблется примерно на 0,1%.
Поскольку Земля – не плоскость, а шар, к тому же отражающий часть лучей обратно, средняя величина поглощаемой ею энергии составляет 240 Вт/м², а дельта между солнечным максимумом и минимумом – 0,25 ватта (правая шкала). Синяя зона – период исследования энергетического баланса командой Джеймса (иллюстрация NASA/James Hansen).

Так как величина падения количества впитываемых лучей Солнца (примерно 0,25 ватта на квадратный метр) вдвое меньше, чем общий дисбаланс Земли, авторы работы делают вывод, что в глобальном потеплении последнего века нельзя винить крупные колебания в солнечной активности.

Возможно, в будущем влияние Солнца на эти соотношения изменится, если сбудется прогноз о его глубоком сне. Но пока причины перемены климата в последние 50-100 лет приходится искать в другом.

Остаются антропогенный эффект, прежде всего выброс парниковых газов, а ещё – некие естественные долговременные колебания (постепенный выход из малого ледникового периода XIV—XIX веков).

В какой пропорции работают эти два фактора, ещё предстоит выяснить. Команда Хансена, к примеру, склоняется к доминантной роли человека. (Все подробности — в статье в Atmospheric Chemistry and Physics.)

Добавим, в другом исследовании, также возглавляемом специалистами NASA, были использованы данные спутниковых измерений параметров атмосферы и океана за 2001-2010 годы. И тут учёные пришли к аналогичной величине энергетического дисбаланса планеты: земные океаны сейчас накапливают тепло в темпе порядка 0,5 ватта на квадратный метр.

(Результаты второй работы недавно были опубликованы в Nature Geoscience.)

_{Источник: feedproxy.google.com,
получено с помощью rss-farm.ru}

Химики построили синтетическую клеточную мембрану

Mon, 30 Jan 2012 15:27:00 GMT

Создание аналога мембраны из сравнительно простых компонентов и относительно простым путём не только открывает свежую главу в исследованиях по синтетической биологии, но и добавляет новой информации к размышлению относительно загадки возникновения жизни.

Учёные из Калифорнийского университета в Сан-Диего и Гарварда построили искусственный аналог клеточной мембраны с нуля, за счёт набора химических реакций.

По информации Gizmag, в качестве базы экспериментаторы использовали водную эмульсию неких масел и детергентов. Самосборку фосфолипидов (основной компонент настоящих мембран клетки) в такой смеси удалось организовать при помощи медного катализатора.

Через 24 часа после старта реакции содержащиеся в воде ингредиенты израсходовались на спонтанную сборку крохотных шариков и трубочек, которые можно представить примитивными предшественниками клеток. Стенки этих шариков представляли собой фосфолипидные мембраны, содержащие триазолы.

Как и в настоящей клеточной мембране, в искусственном аналоге липиды собрались в двойной слой, с гидрофильными головами, обращёнными вовне и внутрь «клетки», и с гидрофобными хвостами, смотрящими в толщу липидной оболочки (иллюстрация Itay Budin, Neal K. Devaraj).

Создание клеточной оболочки – один из ключевых моментов перехода от пребиотической химии к собственно жизни. Построение первых мембран — не менее загадочное событие, чем то, что происходило за такими стенками (организация молекул — носителей информации и налаживание молекулярных механизмов их воспроизведения).

Поскольку процесс перехода от неживого к живому оставляет ещё много неясного, биологи, пробующие создавать искусственные формы жизни, по-прежнему берут многие важные компоненты у природы.

К примеру, в одном из предыдущих примеров сборки искусственной клетки учёные использовали для строительства мембраны соединения, заимствованные у яичного белка.

Дело в том, что в живой природе новые клеточные мембраны строятся с участием сложных ферментов и прекурсоров, имеющихся в мембране клетки-предшественницы. Таким образом, остаётся загадкой – как тогда возникла самая первая клетка. И вот теперь химики в США показали примерный путь, по которому могла бы идти химическая эволюция, когда изобретала клеточные стенки.

(Подробности опыта можно найти в статье в Journal of the American Chemical Society.)

_{Источник: feedproxy.google.com,
получено с помощью rss-farm.ru}

Учёные создали медицинский датчик с питанием от рэп-музыки

Mon, 30 Jan 2012 14:54:00 GMT

Американские исследователи разработали новый тип миниатюрных сенсоров-имплантатов. Эксперименты с четырьмя музыкальными направлениями – блюзом, джазом, роком и рэпом – показали, что последний лучше всего подходит для подзарядки новых устройств.

Как сообщает Engadget, учёные из университета Пардью изготовили сенсор, главным элементом которого является консоль, сделанная из пьезоэлектрика цирконат-титаната свинца.

Создатели сравнивают консоль с крошечным трамплином для прыжков в воду. Пьезоэлектрик преобразовывает звуковые вибрации в диапазоне частот 200-500 герц в электроэнергию, которая накапливается в конденсаторе.

"Акустическая энергия от музыки проходит через ткани организма, вызывая вибрации. Рэп в этом плане оказался лучшим, поскольку в нём много низкочастотных звуков, особенно басов", – объяснил профессор Бабак Зиайи (Babak Ziaie), один из авторов новой микроэлектромеханической системы (МЭМС).

Когда частоты выходят за пределы необходимого диапазона, вибрации консоли прекращаются и электрический заряд автоматически отправляется к датчику давления, который передаёт данные вовне в виде радиосигналов.

По мнению разработчиков, сенсоры такого типа могут помочь пациентам с аневризмой и энурезом. Прототип системы американцы представили 30 января на конференции IEEE MEMS 2012 в Париже.

_{Источник: feedproxy.google.com,
получено с помощью rss-farm.ru}

Открыт генетический трюк морских вирусов

Mon, 30 Jan 2012 12:32:00 GMT

Американские биологи установили, что цианофаги, атакующие бактерии, способны предоставлять своим жертвам гены, которые поднимают выработку дефицитных белков. Но, увы, поднимают исключительно на пользу вируса.

Исследователи из Массачусетского технологического института заинтересовались, что происходит, когда фаги заражают цианобактерии из рода Prochlorococcus. Дело в том, что такие микроорганизмы нередко живут в местах, бедных фосфором. Между тем для быстрого воспроизводства вирусной ДНК необходимо довольно много этого вещества (фосфор – один из шести наиболее важных для жизни элементов — CHNOPS).

Оказывается, цианофаг в ходе эволюции научился чувствовать стресс бактерии, испытывающей фосфорный голод. В таком случае активируется особая группа генов (pstS и phoA), попадающих в клетку с вирусом. Эти гены отвечают за синтез связывающих фосфор белков. Они помогают клетке интенсивнее усваивать данный элемент из окружающей среды.

Очень похожие гены есть и у самих Prochlorococcus, говорят экспериментаторы. Причём их работу регулирует специальная двухкомпонентная система. Она реагирует на изменения в окружающей среде, позволяя клетке создавать больше или меньше белков, когда это необходимо.

Однако предельные возможности бактерии по быстрому синтезу веществ устраивают вирус далеко не всегда. У него, образно говоря, сроки горят. Потому-то он и предлагает руку помощи.

Биологи выяснили, что те гены фага, о которых идёт речь, прекрасно управляются той же самой регулирующей системой клетки-хозяина. Гены эти используют те же самые регуляторные белки, что и сходные гены в самой клетке.

В результате такого обмана со стороны вируса заражённая клетка может наработать намного больше фосфора, чем свободная. Но никакого преимущества для себя жертва не получает. Дополнительный фосфор идёт на репликацию ДНК вируса. И через 10 часов после заражения цианобактерия гибнет, выпуская на волю кучу новых вирусных частиц.

Авторы работы напоминают, что существует две популяции Prochlorococcus — в Атлантике и Тихом океане. Они отличаются лишь приспособленностью к нехватке фосфора (в Атлантическом океане его меньше). Это небольшое отличие в генах, по всей видимости, возникло в результате приспособления к окружающей среде.

Теперь же получается, что цианофаг некогда позаимствовал у бактерий-хозяев гены, кодирующие «фосфорные» белки, а теперь включает их гены в работу, если вирусу для размножения не хватает данного элемента.

Биологи говорят, что открытие представляет собой первый пример регулирования литических генов фага в зависимости от наличия питательных веществ, доступных клетке. И это же, мол, первый случай использования вирусом сложного компонента регуляторной машины микроба для наращивания темпа собственного воспроизводства.

Находка указывает на тесную коэволюцию фагов и океанских цианобактерий, происходившую на фоне изменений во внешней среде, заключают учёные. (Детали исследования раскрывает статья в Current Biology.)

_{Источник: feedproxy.google.com,
получено с помощью rss-farm.ru}