Треугольник Рело или как просверлить квадратное отверстие. Reuleaux triangle or how to drill a square hole

Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter

А вы знаете, что можно просверлить квадратное отверстие - звучит неправдоподобно, но это так. Существуют дрели позволяющие сверлить квадратные отверстия. Правда, квадрат получается с чуть-чуть закругленными краями, которые нужно обработать напильником, и, тем не менее, квадратное отверстие действительно можно просверлить.

Справиться с этой нелегкой задачей помогает треугольник Рело. Фигуру назвали по фамилии немецкого механика Франца Рело (Franz Reuleaux). Он, вероятно, был первым, кто исследовал свойства этого треугольника и использовал его в своих механизмах. Хотя необычные свойства этой фигуры были открыты задолго до Рело и пальму первенства у немца оспаривают Леонард Эйлер и даже Леонардо да Винчи.

Впервые сделать фрезу для сверления квадратных отверстий удалось Гарри Уаттсу, английскому инженеру, работавшему в США. Для этого он использовал направляющий шаблон с квадратной прорезью, в котором двигалось сверло, вставленное в "плавающий патрон". Патенты на патрон и сверло были получены Уаттсом в 1917 году. А продажу новых дрелей осуществляла фирма Watts Brothers Tool Works. Как с помощью такого сверла получается именно квадратное отверстие, можно посмотреть на ролике ниже, где треугольник Рело вращается вокруг чуть подвижной оси.

Reuleaux triangle or how to drill square hole

Download the Video / Скачать Видео (5 Мб, .avi )

Итак, сверло с сечением в виде треугольника Рело (см. иллюстрацию) и режущими кромками, совпадающими с его вершинами, позволяет получать почти квадратные отверстия. Особенность подобного сверла заключается в том, что его центр при вращении не остается на месте, как это происходит в случае традиционных спиральных сверл, а описывает кривую, состоящую из четырех дуг эллипсов. Поэтому патрон, в котором зажато сверло, не должен препятствовать этому движению.

Обнаружив ошибку на странице, выделите ее и нажмите Ctrl + Enter

Наверняка, у многих возникает вопрос, на какой высоте заканчивается голубое небо и начинается космос. Где же находится та черта, которая отделяет природную для жизни атмосферу и безжизненный вакуум?

На самом деле, четкой границы между космосом и атмосферой нет. Чем выше вы поднимаетесь, тем разреженнее становится атмосфера. Это легко увидеть, даже сидя в кресле обычного гражданского авиалайнера и смотря вверх на небо через иллюминатор. Даже на высоте 10 км над землей видно, что небо приобретает более синий и даже немного фиолетовый оттенок. Это происходит из-за того, что в атмосфере находится все меньше и меньше молекул газа, которые рассеивают световые волны коротковолнового диапазона, соответствующие синему цвету.

Если подняться еще выше - до 20 км над поверхностью, то можно увидеть, что небо над головой стало практически фиолетовым. Если попробовать подняться на летательном аппарате все выше и выше, то в какой-то момент вы заметите, что его аэродинамика перестает работать из-за слишком разреженной атмосферы. Чтобы взлететь выше, необходимо пользоваться уже ракетными технологиями и двигателями, способными развивать вторую космическую скорость. Этот барьер находится на высоте 100 км над уровнем моря и назван линией Кармана в честь ученого Теодора Фон Кармана, который первым теоретически определил высоту данной границы в своих вычислениях. Официально в авиации и космонавтике именно высота в 100 км над уровнем моря признана границей космоса.

Первым рукотворным объектом, пересекшим линию Кармана, стала знаменитая немецкая ракета ФАУ-2, запущенная в 1944 году на территории Германии.

Если же подходить к вопросу с научной точки зрения, то логично предположить, что космос начинается там, где атмосфера полностью заменяется вакуумом и в пространстве практически не остается молекул газа. Это происходит приблизительно на высоте 1000 км над уровнем море.

Получается, что с научной точки зрения МКС летает вовсе не в космосе, а в атмосфере земли (от 340 до 400 км над уровнем моря).

Чужой мир, более черный, чем уголь. Самая темная из известных планет была обнаружена в нашей галактике.

Это - планета-гигант размером с Юпитер, известная как TrES-2b. Космический телескоп NASA "Кеплер" обнаружил, что планета вращается вокруг желтой, подобной солнцу звезды GSC 03549-02811 на расстоянии 750 световых лет от Земли в направлении созвездия Дракона.

Исследователи установили, что этот газовый гигант отражает менее 1 процента падающего на него солнечного света, т.е. он темнее, чем любая другая планета или луна, известная до сих пор (11 августа 2011).

"Просто смешно, насколько темна эта планета, насколько она чужеродна по сравнению со всем, что есть в нашей солнечной системе", - заявил SPACE.com ведущий автор исследования Дэвид Киппинг (David Kipping), астроном из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics). "Этот мир темнее самого черного куска угля, темнее чем самая темная акриловая краска. Странно, как эта огромная планета настолько сильно поглощает свет, который падает на нее".

У нашего Юпитера есть облака, которые окрашивают его диск в белый и красный цвета, эти облака отражают более трети солнечного света, достигающего планеты. Зато на планете TrES-2b, по-видимому, наблюдается недостаток отражающих облаков. Планета перегрета, ее атмосфера имеет температуру 980 градусов по Цельсию, а расстояние до звезды - всего 5 миллионов километров.

"Тем не менее, это не совсем черный цвет", - заявил в своем заявлении соавтор Дэвид Шпигель (David Spiegel) из Принстонского университета. "Планета настолько горячая, что излучает слабое красное свечение, очень похожее на тлеющий уголь или на нагреватель электрической плиты".

Как объяснить, почему планета такая темная? Исследователи предполагают, что за это отвечают поглощающие свет вещества в атмосфере планеты, такие как пары натрия и калия или газообразный оксид титана. Тем не менее, ни одно из этих допущений не может полностью объяснить, почему этот мир так сильно скрыт поглощающей завесой.

"Это загадка, почему планета такая темная", - сказал Киппинг. "Есть большая вероятность, что за это отвечает химическое вещество, о котором мы даже не думали".

Астрономы считают, что TrES-2b приливно привязан к звезде, как наша Луна к Земле, в результате одна сторона планеты всегда обращена к материнской звезде. Это привело бы к смене фаз, когда планета вращается вокруг своей звезды (так же, как наша Луна растет и уменьшается: от новолуния до полумесяца, а затем - полной Луны и т.д.), вызывая слабое изменение суммарной яркости звезды и планеты с течением времени.

"Сочетая впечатляющую точность телескопа "Кеплер" с наблюдениями более 50 орбит, мы обнаружили наименьшее за всю историю изменение яркости от экзопланеты - всего 6 частей на миллион", - сказал Киппинг. "Другими словами, "Кеплер" смог непосредственно обнаружить видимый свет, исходящий от самой планеты".

Эти крайне малые колебания света доказали, что планета TrES-2b невероятно темная. Мир с более сильным показателем отражения дал бы большее изменения яркости во время изменения его фазы.

Исследователи утверждают, что хотя TrES-2b и является самой темной из известных в настоящее время планет, подобные миры вокруг других звезд, несомненно, ждут своего открытия. Это подтверждает идею о том, что наша солнечная система может оказаться не такой типичной, как мы думали раньше, что миры, потенциально заполняющие нашу галактику, намного более разнообразны.

Дополнительное исследование более 1200 перспективных миров, которые обнаружил "Кеплер", может выявить другие необычно темные планеты. Запуск космического телескопа состоялся в марте 2009 года, планируется, что он будет работать, как минимум, до ноября 2012 года [с перебоями орбитальный телескоп "Кеплер" проработал до 15 ноября 2018 года (официальная дата завершения миссии)].

"Если "Кеплер" получит расширенную миссию, как мы надеемся, это станет огромным стимулом для такого рода исследований", - сказал Киппинг.

Киппинг и Шпигель подробно изложили свои выводы в исследовании, принятом к публикации в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Астрономы нашли самую горячую экзопланету (2017 год) - мир, температура которого превышает температуру на поверхности большинства звезд. Материнская звезда - KELT-9 расположена на расстоянии около 620 световых лет от Земли в созвездии Лебедя.

Планета, известная как KELT-9b, - горячий юпитер, она делает один оборот вокруг горячей материнской звезды за 1.5 земных дня. Расстояние до звезды - всего 0.03 астрономической единицы (4.5 млн км). Орбита планеты настолько близка к звезде, что газовый гигант приливно захвачен материнской звездой - планета всегда обращена к звезде одной и той же стороной, как Луна всегда обращена одной стороной к Земле.

[Явление называется синхронное вращение (приливный захват), - когда период обращения спутника вокруг своей оси совпадает с периодом его обращения вокруг центрального тела. При этом спутник всегда обращен к центральному телу одной и той же стороной, поскольку он обращается вокруг своей оси за то же время, которое ему требуется, чтобы обернуться по орбите вокруг своего партнера.]

По словам исследователей, температура на "дневной стороне" планеты KELT-9b достигает 4300 градусов по Цельсию. Это горячее, чем поверхность карликовых звезд, которые доминируют в галактике Млечный путь, и всего на 1200 градусов Цельсия холоднее, чем поверхность Солнца. (Тем не менее, температура во внешней атмосфере Солнца - в солнечной короне может достигать около 1.67 миллиона градусов по Цельсию).

Материнская звезда является KELT-9 (HD 195689) является звездой главной последовательности, спектральный класс A, ее температура составляет 9900°С, что также примечательно, поскольку крайне редко удается обнаруживать экзопланеты транзитным методом у столь горячих звезд. До открытия экзопланеты у звезды KELT-9 было известно только шесть звезд спектрального класса A, имеющих планеты, причем предыдущая звезда-рекордсмен по температуре WASP-33 была почти на 3 тысячи градусов холоднее (7160°С). Кроме того, от своего светила KELT-9b получает в 700 раз больше рентгеновской радиации, чем WASP-33b получает от WASP-33.

Экстремальные температуры делают KELT-9b действительно загадочным местом. Например, такие молекулы, как вода и углекислый газ, вероятно, не могут существовать в атмосфере планеты.

Это небесное тело - планета, согласно любому из распространенных определений, основанных на массе, но ее атмосфера почти наверняка не похожа ни на одну другую планету, которую мы когда-либо видели - только из-за температуры ее дневной стороны.

Материнская звезда KELT-9 крупнее и горячее Солнца, и ее интенсивное излучение вызывает расширение атмосферы KELT-9b: планета в 2.8 раза массивнее Юпитера, но является вдвое менее плотной.

Звезда KELT-9 дает так много ультрафиолетового излучения, что может полностью испарять планету. Или, если газовые гиганты, такие как KELT-9b, имеют твердые скалистые ядра (как предполагают некоторые теории), планета может быть превращена в бесплодную скалу, как наш Меркурий.

Исследователи открыли планету KELT-9b с помощью the Kilodegree Extremely Little Telescope (KELT), установленного в обсерватории Уинер, юго-восточная Аризона, который обнаружил прохождение экзопланеты по диску материнской звезды KELT-9.

На этом сюрпризы не закончились. В ходе дальнейших исследований астрономы обнаружили в атмосфере планеты KELT-9b железо и титан - что не наблюдалось в атмосферах других известных планет.

Хотя исследователи давно подозревали, что эти элементы присутствуют на некоторых экзопланетах - железо является одним из самых распространенных элементов во Вселенной - их трудно обнаружить в более холодных средах, потому что атомы железа и титана в основном "заперты в других молекулах". Однако планета KELT-9b настолько горячая, что облака не конденсируются в ее атмосфере, позволяя отдельным атомам железа и других металлов "летать в одиночку".

Титан был замечен в атмосфере экзопланеты раньше - но не в атомарной форме. В сентябре 2017 года астрономы, использующие космический телескоп Хаббла, объявили, что они обнаружили диоксид титана (молекулы, состоящие из одного атома титана и двух атомов кислорода) в атмосфере экзопланеты по имени Кеплер-13А.

Ученые могут обнаружить различные элементы по спектру света, исходящего от объекта в космосе. Поскольку экзопланета не излучает свой собственный свет, команда исследователей изучила данные телескопа, собранные, когда экзопланета проходила по диску материнской звезды.

Примечательно, что необходимые данные уже были получены до того, как авторы открытия решили заняться своим исследованием. Их коллеги из Женевского университета получили эти спектральные данные и использовали их для поиска водорода в атмосфере планеты KELT-9b, они фактически хранили спектры "в ящике стола", поскольку не было никаких причин искать железо или титан. Затем (за несколько месяцев до своего открытия) авторы провели теоретическое исследование, которое предсказывало, что железо и титан будут в атмосфере планеты, и это мотивировало поиск.

Используя данные Национального телескопа Галилео в Ла-Пальма, Испания, полученные год назад, исследователи начали искать линии металлов в спектре света, который прошел сквозь атмосферу KELT-9b во время транзита планеты по диску звезды.

Различные атомы или молекулы имеют свои "отпечатки пальцев", когда вы разделяете свет на спектр. При достаточном разрешении, при достаточно хороших спектральных данных каждая молекула имеет уникальный отпечаток. Нахождение "отпечатков пальцев" железа и титана - элементов, которые, как подозревали астрономы, будут обнаружены в атмосфере KELT-9b, - потребовало "сочетания высокопроизводительных компьютерных технологий, тщательного изучения спектроскопических баз данных и тщательного внимания к деталям".

Команда обратилась за помощью к Саймону Гримму, астрофизику из Университета Берна, "который (помимо всего прочего) является экспертом в вычислении спектров поглощения атомов и молекул; эти спектры нетривиальны для вычисления, потому что нужно оценить интенсивности и формы миллионов или миллиардов спектральных линий".

Предыдущие исследования, в которых проводился поиск водорода в атмосфере KELT-9b, дали возможность обнаружить интенсивную линию поглощения водорода в спектре, но не был выполнен более сложный анализ спектра, чтобы найти железо и титан (как это сделали авторы открытия). Астрономам, которые собирали данные для поиска водорода, не хватало теоретической мотивации для серьезного поиска металлов, таких как железо.

Другое исследование, опубликованное в журнале Nature Astronomy, показало, что водород фактически "испаряется" из атмосферы KELT-9b и всасывается в родительскую звезду. "Возможно, что тяжелые металлы также покидают атмосферу из-за того, что активный выброс водорода может "перетянуть" тяжелые элементы очень высоко [в] атмосферу", - сказал Фэй Ян, астроном из Института астрономии им. Макса Планка и ведущий автор исследования.

Ученые пытаются задействовать космический телескоп Хаббла для исследования этой планеты. Цель состоит в том, чтобы в конечном итоге иметь "полный химический инвентарь планеты". Хаббл также сможет дать представление о погоде на KELT-9b: на этой планете должны быть сильные штормы. На ночной стороне атомы железа и титана могут конденсироваться в облака, из которых выпадают металлические дожди.

По материалам space.com