Журнал "Компьютерра" №723

В экспериментах добровольцев с наколенниками просили не спеша идти по беговой дорожке и по изменению интенсивности дыхания судили о дополнительной энергии, расходуемой человеком при включении генераторов. Оказалось, что на каждый ватт производимого электричества тратится меньше одного ватта мощности мускулатуры. А это означает, что новые гаджеты примерно в восемь раз эффективнее, чем обычный ручной генератор, который для получения одного ватта электричества требует вшестеро больших затрат мускульной энергии. Впрочем, тут ученые немного слукавили, "забыв" учесть энергозатраты на ношение самих устройств, каждое из которых весит более полутора килограммов. А это обойдется в шестьдесят ватт вдобавок к обычным тремстам, в среднем потребляемым при ходьбе. Максимальная же мощность, которую можно снять с наколенников, постоянно включенных на всех фазах движения, не превышает тринадцати ватт.

Авторы, однако, утверждают, что их первая модель создана лишь для проверки концепции, жизнеспособность которой блестяще подтвердилась в ходе опытов. Следующая модель будет значительно легче и, что важно, гораздо меньше мешать во время ходьбы. С ее помощью можно будет не только подзаряжать сотовый телефон, GPS-навигатор и массу других мобильных устройств. Пяти ватт вполне хватит для обеспечения работы протезов и имплантов или электронной обвязки современного солдата. ГА

Магический кристалл

Удивительный материал, в одно и то же время сильно сжимающийся и расширяющийся при нагреве, удалось синтезировать в Кембриджском университете при участии ученых из Оксфорда и Дарема.

Большинство твердых тел при нагреве слегка расширяется - как правило, на несколько тысячных процента на каждый градус. Это тепловое расширение обычно лишь мешает, поскольку приводит к вредным смещениям и напряжениям в самых разных конструкциях - от железнодорожных рельсов до компьютерных чипов. Иногда, чтобы скомпенсировать расширение, используют прокладки из редких материалов, которые сжимаются при нагреве. В кристаллах это сжатие может наблюдаться лишь вдоль одной из осей, тогда как по другим осям материал, наоборот, расширяется.

Рекорд отрицательного теплового расширения до сих пор принадлежал вольфрамату циркония ZrW2O8. Но новый кристалл - гексацианокобальтат серебра Ag3[Co(CN)6] - превысил прежний рекорд в 14 раз. Вдоль одной из осей он сжимается на 12 тысячных процента на каждый градус нагрева, а по двум другим осям расширяется на 14 тысячных процента. Это расширение не рекордное, но тоже примерно на порядок больше, чем у большинства материалов.

Ученые считают, что в первую очередь чудо-кристаллы найдут применение в оптических системах спутников, периодически подвергающихся нагреву солнцем и охлаждению в открытом космосе. Новое вещество позволит избавиться от сложных механических устройств для коррекции оптики. Возможно, этот материал будут использовать и для компенсации теплового расширения полупроводников в чипах. ГА

О функционалах и о Земле

Шведские ученые из Университета Упсалы выдвинули новую гипотезу о структуре земного ядра. Если гипотеза окажется жизнеспособной, это может изменить современные взгляды на тепловую конвекцию внутри земного шара, механизмы формирования магнитного поля планеты и рельефа земной коры.

В соответствии с "классическими" представлениями земной шар имеет "луковичную" структуру (модель Буллена-Джеффриса): внешний слой - земная кора (толщиной 70 км); под нею - внешняя мантия (830 км), ниже - внутренняя мантия (2000 км); и, наконец, ядро, которое состоит из внешнего ядра (2100 км) и внутреннего ядра радиусом 1270 км. Между внутренним и внешним ядрами предполагается наличие переходного слоя толщиной около 100 км. Итого, радиус Земли около 6370 км. Примечательно, что внутреннее ядро, состоящее главным образом из железа, вращается с большей скоростью, чем вся остальная планета. Согласно современным исследованиям, на рельеф земной коры влияют глубинные процессы, происходящие как на границе с внешним ядром, так и внутри ядра. Например, за вулканическую активность ответственны восходящие мантийные струи, так называемые плюмы, которые, возможно, берут начало в области ядра.

Такое строение нашей планеты было установлено на основе анализа сейсмических волн, порождаемых землетрясениями. Известно, что скорость распространения колебаний сильно зависит от среды. Зная скорость и направление распространения колебаний, можно сказать, в каком месте они идут через твердое вещество, а в каком - через жидкое. Этот метод получил название сейсмотомографии.

В последнее время данные о сейсмических колебаниях обрабатывают суперкомпьютеры, которые сыграли важную роль в становлении новой науки - геодинамики, изучающей эволюцию Земли как единого целого и вобравшей в себя многое из накопленного разными разделами геофизики и геохимии.