Как черпать энергию прямо из космоса, стоит ли опасаться полыньи в Антарктиде и нужно ли много работать после 40 лет

В подборке самых интересных научных новостей недели:

Загадочная полынья в Антарктике

Автор фото, NASA

Ещё в начале 1970-х годов, когда началась фотосъемка поверхности Земли из космоса, ученые обратили внимание на странное явление: во льдах моря Лазарева в Антарктике регулярно появлялась огромная полынья или пространство, свободное ото льда. Летом эта полынья исчезала, и в течение многих десятилетий никто не понимал, что там происходит.

Затем, полтора года назад, в разгаре антарктической зимы, когда лед должен достигать максимальной толщины, в этом районе неожиданно открылась огромная полынья площадью 9,5 тысяч кв. км. В последующие два месяца она увеличилась на 740%, а потом исчезла с наступлением лета.

Ученые полагают, что смогли понять природу этого явления. Используя данные спутниковых наблюдений, гляциологи из университета Нью-Йорка в Абу-Даби обнаружили, что такие полыньи появляются в результате воздействия циклонных бурь.

В сентябре 2017 года, когда над Южным полюсом столкнулись потоки теплого и холодного воздуха, там возникла область низкого давления, которая принесла с собой ветры со скоростью до 117 км/ч и волны высотой до 16 метров. Это привело к тому, что сезонный ледовый покров в море Лазарева был рассеян во всех направлениях прочь от эпицентра циклона.

Несмотря на драматичность этих событий, появление такой огромной полыньи не является природной катастрофой. По сути дела, они являются интерфейсом между океаном и атмосферой. В таких районах открытой воды возникают благоприятные условия для множества биологических видов, включая пингвинов и тюленей. Что еще важнее, там бурно развивается фитопланктон.

Эти полыньи, как оказалось, оказывают мощное воздействие на атмосферу и являются указателем происходящих с глобальным климатом перемен.

"Открывшись во льдах, такая полынья действует как окно, через которое происходит обмен колоссальными объемами энергии между океаном и атмосферой, - говорит сотрудница университета Дайана Франсис. - Из-за их огромных размеров такие полыньи могут воздействовать на климат в региональном и глобальном масштабе, так как они меняют характер циркуляции в океане".

Эти пространства открытой воды воздействуют на циркуляцию атмосферных потоков в местных масштабах, на общую циркуляцию атмосферы в глобальных масштабах, на свойства воды в океанских глубинах, а также на способность океана поглощать углекислый газ, пишут авторы исследования.

Набор факторов, на которые могут влиять такие полыньи, огромен, а риск их более частого появления высок. Все данные указывают на то, что с разогревом климата циклоны в полярных областях будут усиливаться, а циклоны, возникающие в средних широтах, будут всё чаще достигать антарктических вод.

Статья об этом публикуется в издании Journal of Geophysical Research: Atmospheres.

Электричество из холода космического вакуума

Автор фото, Masashi Ono Подпись к фото, Схема установки, созданной исследователями

Ученым впервые удалось продемонстрировать возможность генерации измеримого количества электричества с помощью инфракрасных диодов из разницы температуры на нашей планете и в космическом пространстве.

Они создали прототип такого устройства, которое направлено в небо и генерирует электрический заряд.

"Огромность Вселенной является термодинамическим ресурсом, - говорит Шанхуи Фань, автор статьи, опубликованной в журнале American Institute of Physics. - С точки зрения оптоэлектронной физики, существует весьма элегантная симметрия между получением приходящего теплового излучения и получением исходящего излучения".

В отличие от солнечной батареи, которая получает энергию за счет фотонов, порождаемых Солнцем, новое устройство улавливает тепловое излучение, уходящее ночью с нагретой поверхности.

Для того чтобы устройство могло отдавать тепло, ученые использовали большое параболическое зеркало.

В фокусе зеркала находился фотодиод, который днем работал как солнечный фотоэлемент, а ночью остывал за счет испускания инфракрасных лучей в ночное небо. Температура фотодиода в результате оказывалась ниже, чем у нагревшейся за день металлической подложки под ним. Этой разницы оказалось достаточно для получения электричества.

"Объем энергии, который нам удалось получить в рамках данного эксперимента, пока что намного ниже теоретического предела", - говорит Масаши Оно, другой автор статьи.

Ученые выяснили, что их фотодиодное устройство генерировало заряд с плотностью 64 нановатта на кв. м. Это очень слабый заряд, но он доказывает, что такая генерация практически возможна. Как указывают авторы, с улучшением квантовых оптоэлектронных свойств материалов, используемых в таком устройстве, мощность генерации может быть значительно повышена.

По их подсчетам, она может быть теоретически доведена до 4 ватт на кв. м, что примерно в миллион раз превысит ныне достигнутый результат. Для сравнения - современные солнечные панели генерируют 100-200 ватт на кв. м.

Как замечает Шанхуи Фань, этот принцип можно использовать и при сборе излучаемой нагретыми машинами и оборудованием тепловой энергии. В настоящее время он и его коллеги сосредоточили усилия на улучшении КПД созданной им экспериментальной установки.

Основано на материалах, публикуемых American Institute of Physics.

Доказано наукой: работать после 40 лет лучше меньше

Автор фото, Getty Images

В статье, опубликованной учеными Мельбурнского университета, говорится о новых данных о том, что людям старше 40 лет продуктивнее работать не больше трех дней в неделю.

Австралийские исследователи обследовали 7,5 тысяч добровольцев, из которых 3,5 тысячи были женщинами.

Ученых интересовали прежде всего когнитивные функции этих людей - память, абстрактное мышление и принятие решений. Общей целью была оценка их эффективности на рабочем месте.

Исследования показали, что все показатели эффективности участников улучшились после сокращения продолжительности рабочей недели до 25 часов, но резко ухудшились после удлинения рабочей недели до 55 часов.

Данные указывают, что основными причинами этого стали такие факторы как уровень стресса и усталости. Профессор Колин Маккензи, один из ведущих авторов проекта, даже указывает, что продолжительность рабочей недели должна быть напрямую связана с уровнем интеллектуальной стимуляции.

Да, работа оказалась основным стимулятором мозговой деятельности, но она же может быть и основной причиной стресса и утомления. Ученые пришли к выводу, что именно работа сильнее всего влияет на большинство когнитивных функций.

Эмпирические данные показывают, что мужчины среднего возраста имеют нарушения когнитивных функций, если им приходится работать более 30 часов в неделю.

Профессор Маккензи утверждает, что активная работа до 40 часов в неделю не угнетает сама по себе когнитивные функции у мужчин, но не позволяет проявиться позитивным эффектам работы в максимальной степени. Он также указывает, что результаты могут быть разными для разных стран.

Остается непонятным, почему более длительная, чем 30 часов, рабочая неделя негативно воздействует на мозг человека. Профессор Маккензи утверждает, что очень важно обращать максимальное внимание на позитивные аспекты работы, и стараться снизить воздействие таких факторов стресса, как сверхурочная или срочная работа.

Например, из этого становится очевидным, что число отпусков, которые люди берут в год, имеет прямое воздействие на качество их работы. Более того, из данных исследования вытекает, что намерение правительства Австралии гарантировать полную занятость до наступления 67 лет приведет к снижению производительности труда и не принесет тех экономических и социальных выгод, на которые рассчитывают власти.

Известно, что правительство Австралии объявило о намерении ввести полную рабочую неделю продолжительностью в 40 часов для всех работающих в возрасте до 67 лет.

Поэтому ваш выбор работы должен определяться уровнем удовлетворенности от такой работы. В этом случае можно избежать стресса и усталости, вызванных необходимостью работать больше 30 часов в неделю. Однако известно, что с возрастом мотивация работать у большинства людей снижается.

Птица-феникс из вида "пастушок"

Автор фото, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/

Новые исследования выявили, что последний вид нелетающих птиц в регионе Индийского океана - пастушок (Dryolimnas cuvieri cuvieri), который ранее считался вымершим, неожиданно возродился в результате редкого явления под названием "повторная эволюция".

Авторы исследования из университета Портсмута и Музея естественной истории в Лондоне обнаружили, что по крайней мере дважды за его историю этот вид с успехом колонизировал изолированный атолл под названием Альдабра в Индийском океане, после чего терял способность летать в обоих случаях, разделенных между собой десятками тысяч лет. Последняя в мире колония этих птиц до сих пор существует на этом острове.

Впервые процесс повторной эволюции подобных или параллельных признаков, унаследованных от одного предка, но в различные моменты времени, наблюдается у этого вида птиц.

Пастушок белогорлый представляет собой птицу размером с домашнюю курицу, которая имеет белую окраску горла и обитает на Мадагаскаре. Этот вид не раз переживал неожиданные скачки своей численности, что приводило к миграции и заселению удаленных островов в Индийском океане. Многие из этих птиц, которые мигрировали к югу или северу от Мадагаскара, тонули в океане, а те из них, кто летел на запад, оказывались в Африке, где они гибли от хищников.

Однако те из этих птиц, которые летели в восточном направлении, оказывались на таких удаленных островах как Маврикий, Реюньон и Альдабра. Последний представляет собой коралловый атолл в форме кольца, который сформировался около 400 тысяч лет назад.

Подобно бескрылой птице додо на Маврикии, пастушки на этом атолле не имели природных врагов и хищников, и поэтому быстро утратили в ходе эволюции способность к полёту.

Однако около 136 тысяч лет назад этот атолл полностью исчез под волнами из-за поднятия уровня мирового океана, в результате чего вся флора и фауна на нем исчезла, включая и этот вид птиц.

Ученые изучили ископаемые останки периода около 100 тысяч лет назад, когда уровень моря снова понизился в связи с наступлением ледникового периода, а атолл был снова колонизирован нелетающими птицами вида пастушок.

Палеонтологи сравнили ископаемые костные останки этих птиц из двух разных периодов - до и после потопа. Оказалось, что устройство крыльевой кости свидетельствует о далеко зашедшей утрате способности летать, а структура костей лодыжки указывает на явные признаки эволюции в сторону неспособности летать.

Это означает, что один и тот же вид пастушка с Мадагаскара стал предком двух различных видов пастушка на атолле Альдабра в течение нескольких тысяч лет.

Доктор Джулиан Хьюм, ведущий автор статьи и палеонтолог в Музее естественной истории, говори: "Эти уникальные ископаемые останки представляют собой неопровержимое доказательство того, что представители вида пастушок заселили атолл, вероятно, прибыв туда с Мадагаскара, и утратили способность летать в каждом из этих случаев. Эти находки подтверждают способность этого вида успешно колонизировать отдаленные острова и эволюционировать схожим образом в рамках повторной эволюции".

"Мы не знаем других примеров ни у этого вида, ни у других видов птиц в целом, который столь ярко продемонстрировал бы явление повторной эволюции, - говорит профессор Дэвид Мартилл из университета Портсмута. - Только на Альдабре, который имеет самую древнюю палеонтологическую историю из всех островов Индийского океана, присутствуют ископаемые останки, которые свидетельствуют о воздействии изменений в уровне моря на процесс вымирания и реколонизации".