CatScience

Представьте себе ситуацию – вы, прославленный полководец, отправились в военный поход. Частью армии командует испытанный боевой товарищ, практически ваша правая рука, и вы знаете, что он не подведет. И вот ваши войска и силы вашего товарища подходят к вражескому лагерю в долине с двух разных сторон – и осознают, что враги укрепились совершенно не так, как предполагалось в изначальном плане. К счастью, ни вы, ни ваш соратник – не идиоты, следовать очевидно устаревшему плану никто не будет, да и новый составить легко – вот только как передать его на ту сторону занятой врагом долины?

У вас есть гонцы. Гонец – боевая единица в любой приличной армии незаменимая и присутствует во множестве, вот только скакать ему придется как минимум в окрестностях вражеского лагеря, а значит, случайная стрела – и нет вашего гонца, как и сообщения, которое он везёт. Радует, что вы хотя бы можете заставить гонца сообщение выучить, а не везти бумагой, так что с трупа его не снимут. Так было бы совсем сложно.

Но всё же – вам нужно отправить гонца, вам нужно, чтобы информация дошла до войск на другой стороне долины, и вы должны быть уверены, что она дойдет целиком – при том, что план может быть довольно большим, и гонцов потребуется несколько – а каждый из них может пропасть. Заодно желательно, чтобы с той стороны могли предложить исправления – вдруг оттуда видно что-то, чего не видно вам. Так как же это сделать?

Начнем с того, что отправим гонца, чтобы выяснить – а может ли вообще наш товарищ принять ваш план? Может случиться так, что он попал в тяжёлую ситуацию – например, его армия подверглась контратаке и сейчас отбивается, либо все его гонцы валяются с больными животами? Вам нужно отправить пробного гонца, которым можно выбрать, скажем, человека с плохой памятью – повезет он только просьбу о том, чтобы гонцами обмениваться, так что план ему запоминать не надо. В ответ, кстати, вам могут отправить такого же – все равно от него потребуется донести только что-то совсем срочное о состоянии армии на той стороне. Главное, чтобы знал, от кого и к кому он направляется.

Если гонец в ответ не придёт – значит, либо его перехватили, либо перехватили ответ, либо та сторона ответить не может. Можно послать ещё нескольких – скажем, десяток, и разными путями – но если и после них не будет ответа, то это будет значить, что либо связь такая ненадежна совершенно, либо с вашими товарищами что-то совсем не так. В любом случае, тут останется этот план только бросить.

А если к вам успешно прискакал этот ответный гонец на вашего пробного? Тогда вы можете отправлять и сам план. Желательно ещё заранее обговорить с вашими товарищами на той стороне, как вы будете проверять, что гонец все правильно запомнил. Тут можно, например, заставить его заранее запомнить какое-нибудь число, которое вы заранее высчитали из числа слов или там букв в самом сообщении. На той стороне тоже знают, как это делается (не зря же вы старые товарищи?), а значит, если гонец все забудет и наплетет какую-то чушь, можно его примерно наказать и отправить обратно запрос повторить последнее сообщение.

Дальше в общем-то дело техники – вы туда шлете гонца с посланием, обратно – с подтверждением и возможными поправками. На всякий случай нумеруйте части плана – вдруг гонец заблудится и придет уже после того, как вы отправили ещё одного с тем же сообщением. Повторение какого-нибудь указания дважды вам совершенно ни к чему. Как только ценные указания кончатся – пошлите гонца, чтобы от этом сообщить, получите ответ – кончились ли правки на той стороне – и отправьте последнего гонца с подтверждением этого. Итак, теперь победа гарантирована – ведь ваш блестящий план дошёл до второй части вашей армии.

А до вас лично, кстати, дошёл тот текст, который вы прямо сейчас читаете. Замените гонцов на информационные пакеты (их ещё называют сегментами), военные планы на любые другие данные, ваш шатер и шатер вашего товарища – на номера сетевых портов в сервере и вашем компьютере, всяческие словесные подтверждения – на однобитовые флаги в заголовках сегментов, странные числа, получающиеся из подсчёта слов – на многим вспоминающийся термин «контрольная сумма», и, наконец, долину с вражеским лагерем на весь Интернет между сервером и вами. Вы получите Transmission Control Protocol или просто TCP – ключевой протокол передачи чувствительных к целостности данных в современном Интернете.

А за этим поздравляю вас, генерал, с победой. Ave Felis Catus.

Автор - Дмитрий Михайлов

Статья написана для паблика Кэтсаенс. А ещё у нас есть телега для тех, кому удобнее там

Подписывайтесь, чтобы не пропустить новые посты!

Мы привыкли думать, что вся вода - жидкая и сосредоточена в океанах, морях и ледниках. Это верно лишь отчасти, ведь под Землей тоже есть океан. Правда, там никто не живет, потому что вода там не в каплях, а внутри камней, но по количеству её может быть не меньше чем в океанах. Но как она туда попадает?

Начать стоит с того, что сами по себе минералы - это не полностью сухие образования, и внутри них есть вода. Она существует в виде отдельных молекул H2O, или их «осколков» - ионов H+ и OH-. Когда они попадают глубоко под землю, они нагреваются и разрушаются, освобождая такую внутреннюю «воду». Затем, она просачивается наверх, достигая коры, и возвращается обратно.

Так в общих чертах выглядит процесс круговорота воды между поверхностью и земными недрами – мантией. Он начинается, когда насыщенная водой океаническая кора, «ныряет» под более легкий блок коры. Опускаясь, минералы нагреваются и разрушаются, теряя воду. Поднимаясь вверх, вода уменьшает температуру плавления вышележащих пород, вызывая вулканизм. Как раз это и происходит, например на Камчатке.

Но не вся вода так легко просачивается наверх. Считается, что лишь 30-40% от ее исходного содержания в плите могут возвращаться по такому пути. Оставшаяся же вода в минералах погружается глубже и как итог, на глубине ~ 410 км формируется стабильный водяной слой. Раньше думали, что он там так и будет заперт навечно, но тогда с течением геологического времени, содержание воды на поверхности уменьшалось бы.

Недавно была предложена концепция «мантийного дождя», который возвращает воду назад, обеспечивая стабильный круговорот воды. Идея заключается в том, что по мере погружения, несмотря на высокое давление, горные породы плавятся, образуя похожий на кашицу расплав. Чтобы представить это авторы статьи предлагают такую аналогию: смесь песчинок, склеенных друг с другом с грязью между ними, где грязь - и есть мантийный дождь.

По мере плавления, высвобождается еще больше воды, этот расплав становится достаточно легким по сравнению с окружающей плотной мантией и начинает подниматься наверх. По мере продвижения наверх расплав понижает температуру плавления вышележащей мантии, вызывая более обширное плавление, которое в свою очередь освобождает ещё больше воды и цикл продолжается.

Модель такого дождя предполагает, что в мантии может постоянно находится до одной массы мирового океана. То есть глубоко под нашими ногами, в мантии Земли, скрыт невидимый океан. И, может быть, именно он миллиарды лет «поливает» планету изнутри - мантийным дождём.

Автор - Александр Марфин

Статья написана для паблика Catscience. А ещё у нас есть телега

Подписывайтесь, чтобы не пропустить новые посты!

Но никаких непотребств, конечно же – «трогать» исключительно светом, и исключительно в научных целях. А можно так и не только Луну.

Всегда же хочется каких-то суперспособностей, чтобы жилось легче, да? Летать, там, чтобы пешком не ходить, жабры, чтобы под водой дышать, ну или на крайний случай, чтоб вооон ту каменюку на горизонте линейкой не измерять, уметь бы ее глазами потрогать издалека. Заманчиво? Давайте разбираться.

Идея «пощупать» светом окружение берет свои корни, как это часто бывает, из военной отрасли. Кто-то взял и подумал – «мы же умеем так делать радиоволнами, но они только большое и железное могут, а чего бы тогда и светом не попробовать?». Правда, до изобретения лазера светощупание было не особенно удобным и приходилось использовать лампы для обнаружения и определения дальности с помощью света (Light Detection and Ranging, aka LiDAR). Сам термин лидар появился в статье о метеорологических инструментах еще в далеком 1953 году, когда трава была зеленее, а до изобретения первого лазера оставалось целых 7 лет.

Основной принцип работы лидаров достаточно прост: есть излучатель, который делает «пиу», есть приемник, который изменение этого «пиу» фиксирует, есть какое-то дополнительное оборудование, чтобы это «пиу» видоизменить и есть система, которая это все объединяет. А дальше в ход идет чистая физика и геометрия – расстояние, скорость и время, почти как в школе – знаем два параметра – всегда вычислим третий. Хотите знать расстояние до объекта? Замерьте время, за которое отражатель поймает излучение, умножьте на скорость распространения излучения и поделите пополам. Хотите фиксировать опускание нижней границы облаков? Смотрите на столб света под определенным углом и засекайте «подсвеченное пространство». Хотите познать среду, через которую шел свет? Сложнее, конечно, но тоже возможно – смотрим как изменился пойманный приемником сигнал и делаем выводы.

Но у света в качестве источника было существенное такое ограничение. Пытались светить карманным фонариком в ночное небо? Вот и здесь была та же проблема – чтобы система работала на больших расстояниях требовался нормальный такой «дальний свет» и маленькая электростанция впридачу. Эту проблему решил появившийся в 1960 году лазер, позволяющий делать мощное и интенсивное «пиу» на дальнюю дистанцию.

Первые прототипы лазерного дальномера появились в США в 1963 году – XM-23 мог светить аж почти до 10 км. И хотя проектировался он под военно-танковые нужды, XM-23 был изначально несекретным и доступным для гражданского применения – видимо из соображений, что денег на массовое применение все равно ни у кого не хватит. Но на удивление хватило – на гражданке лазерные лидары использовали для изучения атмосферы – буквально так, как предлагали их использовать в статье 1953-го.

А еще же была космическая гонка – здесь всякими номерными Апполонами на луну были доставлены уголковые отражатели – такие большие катафоты с взаимноперпендикулярными отражающими поверхностями, чтобы любое пойманное лазерное «пиу» сделало «пиу» строго в обратную сторону.

В СССР старались не отставать и также пуляли лазерами в Луну, кидались в нее же уголковыми отражателями с помощью «Луноходов», ставили уголковые отражатели на запускаемые искусственные спутники, в общем, применяли, где могли.

Но и более приземленные применения находились – в метеорологии, как завещали первые лидары. Светолокаторами в̶ы̶з̶ы̶в̶а̶л̶и̶ ̶б̶э̶т̶м̶е̶н̶а измеряли высоту нижней границы облаков, а трансмиссометрами измеряли прозрачность атмосферы и дальность видимости.

Кстати, отражатели, оставленные на Луне, до сих пор используются для подглядывания за нашим ближайшим космическим соседом.

Со временем, как это обычно бывает, технология разделилась на несколько более специфичных, узконаправленных, а сама аббревиатура "лидар" в 1985 году с легкой руки словаря Уэбстера стала именем нарицательным. Применений нашлась масса– кто в облака светил, кто дальность мерил, кто воздушные потоки изучал в метеорологии, в геодезии, топографии, строительстве, горном деле, беспилотном транспорте и системах технического зрения, предсказании пожаров и еще куче других. NASA вообще стреляли двухтонным лидаром по лягушкам из космоса со спутника, чтобы топологию снять. Даже на айфон ставить начали (так что владельцы яблокПРО, начиная с 12 носят в кармане лидар). Да что там – даже робот-пылесос, костеря «кожаных» на очередной уборке ориентируется в пространстве, в том числе, с помощью лидаров.

Вот так и получилось, что простая идея «трогать светом» привела к обширному распространению технологии лидаров в технической и повседневной жизни.

Автор - Егор Таборских

Статья написана для паблика Кэтсаенс. А ещё у нас есть телега

Подписывайтесь, чтобы не пропустить новые посты!

Пожалуй, нынче сложно найти человека, не игравшего в майнкрафт. Старая добрая «песочница», в которой игрок от первого лица выживает в мире, целиком созданном из разных кубиков. В нем есть все: животные, торговля, земледелие, горное дело, разные формы рельефа, природные зоны, руды… И иногда кажется, что проходя ее, можно узнать больше, чем на уроках географии и геологии.

Я играю в Майн года с 2013, а с геологией и добывающей отраслью познакомилась позже. И чем глубже я погружаюсь в свою специальность, тем интереснее становится взгляд на, казалось бы “просто игру” — теперь я замечаю в ней то, чего раньше не видела. В общем, пришла мне в голову гениальная идея: совместить приятное с полезным. Поэтому с этого поста начнется цикл текстов, в котором на примере игры я буду объяснять вам, как выглядит наша планета в разных приближениях на самом деле.

“Копать, копать и ещё раз копать”

Итак, как известно, поиск ресурсов под землей – одно из ключевых занятий в игре. Персонаж заходит в существующую шахту или роет ее сам, чтобы добыть там различные руды. Давайте для разминки мы сегодня рассмотрим, насколько подземные структуры в игре соответствуют реальной геологии.

Наш первый кандидат - карстовая пещера (англ. Dripstone caves). Это подземный биом (биомом в игре называется аналог природной зоны), состоящий из блоков капельника и наполненный сталактитами, сталагмитами и сталагнатами (каменными «сосульками» в пещерах, которые образуются из-за капель воды с минералами). Источником вдохновения для создания этого биома послужил реальный объект - самая большая пещера мира Шондгонг, которая находится во Вьетнаме.

В геологии карст — это процесс растворения подземными водами горных пород с образованием пещер, воронок и других характерных форм рельефа. Пословица «вода камень точит» как раз подходит для описания таких процессов, только в данном случае «точит» не механически, а химически. Подземные воды, содержащие углекислоту и другие химически активные вещества, вызывают растворение и выщелачивание горных пород. Чаще всего карсту подвержены каменная соль (галит), гипс, а также известняки, доломиты и другие карбонатные и сульфатные породы.

Полость таких пещер в майнкрафте выстлана новым блоком, добавленным в обновлении «Caves and cliffs» – капельником. Полагаю, это аналог известняка – осадочной горной породы, которая может образовываться путем осаждения карбоната кальция (CaCO₃) из воды или в результате накопления органических остатков: раковин моллюсков, коралл и скелетов микроорганизмов. Это называется «хемогенный» и «органогенный» способы образования горных пород. Едем дальше.

Ещё один биом игры - Пышные пещеры (англ. Lush Caves). Это умеренная подземная зона, отличительной чертой которой является наличие обильной растительности: мха, азалии, лиан, травы и растений с названиями «спороцвет» и «твердолист». В мире встречаются похожие реальные пещеры, но это редкое явление, в отличие например, от карстовых пещер, рассмотренных выше. Известно, что без доступа солнечного света и влаги мало что растет, поэтому для образования полостей под землей, где можно встретить какие-либо растения, необходима высокая влажность, стабильная температура, плодородная почва и обилие света, то есть наличие отверстия размеров достаточных для того, чтобы осветить всю «зеленую» площадь. Мест, удовлетворяющих этим условиям, совсем немного. Благоприятными локациями для поиска являются экваториальные регионы с тропическим влажным климатом или субтропические, где климат умеренно-влажный. Например, пещера Тянь Кенг в Китае (Tiankeng Sinkholes).

И ещё одна интересная локация: аквиферы (водоносные горизонты). Это затопленные пещерные системы в игре, используемые для образования водоемов в «Шумных пещерах». Шумные пещеры представляют собой подземные структуры, генерируемые с помощью алгоритма шума Перлина, который создает псевдослучайные, но естественно выглядящие формы (но это уже не касается геологии). Майнкрафт использует аквиферы, чтобы определить, в каких полостях разместить жидкость, а в каких воздух. Без них все пустое пространство ниже уровня моря было бы заполнено водой. Это очень интересная деталь в обновлении, потому что таким образом, при генерации мира могут получаться водные реки или озера, соединенные с поверхностными водоемами, образуя аналог реального мирового океана.

В настоящей гидрогеологии, конечно, существует прототип, и называется он так же – водоносный горизонт. Под водоносным горизонтом понимают подземный слой водопроницаемых горных пород (песка, гравия, известняка или трещиноватых скальных пород), который способен накапливать и пропускать через себя воду. Грунтовые воды — это первый от поверхности постоянный водоносный горизонт. Они залегают неглубоко, их уровень меняется в зависимости от сезона, они легко доступны через колодцы. Межпластовые водоносные горизонты находятся глубже, между слоями водоупорных пород (таких, которые не пропускают через себя воду, пример – глины). Они часто обладают пьезометрическим напором, то есть находятся под избыточным давлением, и содержат более чистую воду, защищенную от поверхностного загрязнения. Артезианские скважины используют именно такие горизонты. Подземные воды тесно связаны с поверхностными. Они питают реки и озера, поддерживают уровень воды в засушливые периоды. Нарушение баланса подземных вод может привести к пересыханию рек и деградации экосистема.

Так, пора заканчивать и выползать из пещер в нашу серую реальность. Хотя, как мы увидели, не так уж и отличается геология Майнкрафта от земной... Это что же получается: моя любимая игра теперь может стать визуализацией законов природы?

Автор - Анна Хватит

Заходите к нам в ВК и в телегу. Подписывайтесь, чтобы не пропустить новое!

Международная космическая станция у одних ассоциируется с серьезной научной работой, у других с детской мечтой о космосе, третьи вспомнят орбитальную механику и космические скорости, но никто не говорит о том, что на МКС можно бесплатно получить некоторые косметические процедуры. Вот топ-5 изменений, которые произойдут с вами в невесомости.

1. Пятки как у младенца!

Вам больше не нужно ходить, а значит – прощай грубая кожа на подошвах ступней! Через какое-то время пребывания на МКС космонавты отмечали, что стоптанная кожа снова стала мягкой. Но появилась другая проблема – кожа на верхней, тыльной стороне ступней стала портиться. Дело в том, что космонавты подсовывают ноги под стол, или под специальные веревки, которые натянуты по всей станции для удобства перемещения, поэтому поначалу на ногах космонавтов появляются мозоли, а потом кожа в местах «стыковки» просто грубеет.

2. Естественный румянец.

Первое время после прибытия на МКС космонавты действительно выглядят румяными, как будто они только что из бани, или в свекле измазались. На самом деле, это адаптация сердечно-сосудистой системы к условиям микрогравитации. На Земле наши сосуды привыкли, что к ногам кровь сама упадет, а к голове её нужно толкать. Поэтому в первое время в невесомости всё работает в том же режиме. В этот момент к голове приливает слишком много крови, а в ноги попадает мало, поэтому ноги у вновь прибывших космонавтов мерзнут, а головы потеют и краснеют.

3. Вы станете выше ростом.

Да, вы действительно станете выше ростом. Нет, вы не прибавите 20 сантиметров. Просто ваш позвоночник расслабится, а межпозвоночные диски расправятся, как свежевзбитые подушки. Гравитации-то нет, ничего их сдерживать не будет. Так что в конце полета космонавты могут вырасти из своих скафандров. А процесс обратной адаптации позвоночника к гравитации сопровождается болью. Да и рост снова вернется к прежним показателям.

4. Хотите похудеть – спросите у космонавтов как!

После своих миссий космонавты действительно худеют. Только вот уходит не жировая ткань, а мышечная. Мышцы, которые компенсируют гравитацию просто иссыхают за ненадобностью. Так худеют мышцы спины и ног. Чтобы избежать этой участи, на МКС есть некоторые тренажеры, но полностью проблемы они не решают. Кстати, в том числе поэтому первое время после приземления космонавтов возят на колясках.

5. Самый быстрый солярий.

И последняя процедура в нашем салоне красоты – солярий. Во время первого выхода в открытый космос, Алексей Леонов сильно обгорел, хотя провел за пределами корабля всего 12 минут и 9 секунд. Дело в том, что в его скафандре для защиты от солнечного излучения был предусмотрен только один серебряный светоотражающий козырек, который просто не мог полностью защитить лицо космонавта. И, раз озонового слоя в космосе нет, вам ничего не мешает наслаждаться практически моментальным загаром. Сейчас, конечно, шлемы делают с золотым напылением, которое защищает космонавтов от солнечного ультрафиолета, так что сиюминутного эффекта ждать уже не приходится.

В общем, за каждую косметическую процедуру космонавты расплачиваются совсем не деньгами, а своим же здоровьем, мозолями, больной спиной, обгоревшими лицами и истощенными мышцами. И, несмотря на это, продолжают летать, гореть космосом и зажигать всё новые и новые поколения на смену!

Автор - Роман Юдаев, автор книги и подкаста "Звездануло"

Статья вышла в паблике CatScience. А ещё у нас есть телега

Подписывайтесь, чтобы не пропустить новые посты!