Site Loader

Содержание

(PDF) Геоинформатика и наблюдения магнитного поля Земли: Российский сегмент

ФИЗИКА ЗЕМЛИ № 2 2015

ГЕОИНФОРМАТИКА И НАБЛЮДЕНИЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ 19

6. ГЦ РАН должен завершить работу по созда

нию национального центра сбора и обработки

магнитных данных по территории РФ с последу

ющим приданием ему шестого узла (GIN) ИН

ТЕРМАГНЕТ.

7. Указанной ассоциации институтов и коор

динационному комитету, ГЦ РАН, ИФЗ им.

О.Ю. Шмидта РАН в сотрудничестве с ИПГ им.

Е.К. Фёдорова (Росгидромет) подготовить раз

вернутые предложения о проведении аэромаг

нитной съемки территории РФ.

8. Следует сделать приоритетным производство

российских магнитометров всех необходимых ви

дов (вариометров, протонных и абсолютных магни

тометров) и постепенное импортозамещение зару

бежных инструментов с увеличением локализации.

Работа выполнена при поддержке Программы

Президиума РАН № 44 “Поисковые фундамен

тальные научные исследования в интересах раз

вития Арктической зоны Российской Федера

ции” 2014 года и проекта РФФИ № 120500583а

“Оценка геомагнитной активности в режиме ре

ального времени методами дискретного математи

ческого анализа”. Авторы благодарны Б.А. Дзебо

еву и Р.И. Красноперову за помощь в подготовке

статьи к печати.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Акасофу С.И., Чепмен С.

Солнечноземная физика.

Пер. с англ. М.: Мир. 1975. 512 с.

Березко А.Е., Соловьев А.A., Гвишиани А.Д., Жалков&

ский Е.А., Красноперов Р.И., Смагин С.А., Болотский Э.С.

Интеллектуальная географическая информационная

система “Данные наук о Земле по территории России” //

Инженерная экология. 2008. № 5. С. 32–40.

Богоутдинов Ш.Р., Гвишиани А.Д., Агаян С.М., Соло&

вьев А.А., Кин Э.

Распознавание возмущений с задан

ной морфологией на временных рядах. I. Выбросы на

магнитограммах всемирной сети ИНТЕРМАГНЕТ //

Физика Земли. 2010. № 11. С. 99–112.

Веселовский И.С., Кропоткин А.П.

Физика межпланет

ного и околоземного пространства. Учебное пособие.

М.: Университетская книга. 2010. 116 с.

Гвишиани А.Д., Диаман М., Михайлов В. О., Гальдеано А.,

Агаян С.М., Богоутдинов Ш.Р., Граева Е.М.

Алгоритмы

искусственного интеллекта для кластеризации магнит

ных аномалий // Физика Земли. 2002а. № 7. C. 13–28.

Гвишиани А.Д., Агаян С.М., Богоутдинов Ш.Р.

О новом

подходе к кластеризации // Кибернетика и системный

анализ. 2002б. № 2. С. 104–122.

Гвишиани А.Д., Агаян С.М., Богоутдинов Ш.Р., Злотни&

ки Ж., Боннин Ж.

Математические методы геоинфор

матики. III. Нечеткие сравнения и распознавание ано

малий на временных рядах // Кибернетика и систем

ный анализ. 2008. Т. 44. № 3. С. 3–18.

Гвишиани А.Д., Агаян С.М., Богоутдинов Ш.Р., Леде&

нев А.В., Злотники Ж., Боннин Ж.

Математические ме

тоды геоинформатики. II. Алгоритмы нечеткой логики

в задачах выделения аномалий на временных рядах //

Кибернетика и системный анализ. 2003. № 4. С. 103–111.

Гвишиани А.Д., Жалковский Е.А., Березко А.Е., Соло&

вьев А. А., Хохлов А.В., Снакин В.В., Митенко Г.В.

Атлас

Главного магнитного поля Земли // Геодезия и карто

графия. 2010а. № 4. С. 33–38.

Гвишиани А.Д., Агаян С.М., Богоутдинов Ш.Р., Соло&

вьев А.А.

Дискретный математический анализ и геоло

гогеофизические приложения // Вестник КРАУНЦ.

Науки о Земле. 2010б. № 2. Вып. 16. С. 109–125.

Клейменова Н.Г.

Геомагнитные пульсации. Модели

космоса / ред. Панасюк М.И. М.: МГУ. 2007. Т. 1.

С. 511–627.

Лайонс Л., Уильямс Д.

Физика магнитосферы. Количе

ственный подход. М.: Мир. Пер. с англ. 1987. 312 с.

Лукьянова Р.Ю.

Включение обсерваторских данных в

систему цитирования DOI // Вестник ОНЗ РАН. 2013.

Т. 5. NZ9001, doi: 10.2205/2013NZ000120.

Моисеенко У.И., Смыслов А.А.

Температура земных

недр. Л.: Недра. 1986. 180 с.

Нишида А.

Геомагнитный диагноз магнитосферы. Пер.

с англ. М.: Мир. 1980. 300 с.

Паркинсон У.

Введение в геомагнетизм. Пер. с англ.

М.: Мир. 1986. 528 с.

Распопов О.М., Копытенко Ю.А., Эфендиева М.А., Ме&

щеряков В.В.

Развитие геомагнитных исследований в

России от начала наблюдений до 1918 г. // История на

ук о Земле. 2009. Т. 2. № 1. С. 18–43.

Распопов О.М., Мещеряков В.В.

XVI столетие – первые

определения элементов геомагнитного поля на рос

сийской территории: Кольский полуостров и Архан

гельский регион // Вестник Кольского научного цен

тра РАН. № 1. 2011. С. 74–84.

Сидоров Р.В., Соловьев А.А., Богоутдинов Ш.Р.

Приме

нение алгоритма SP к магнитограммам ИНТЕРМАГ

НЕТ в условиях неспокойной геомагнитной обстанов

ки // Физика Земли. 2012. № 5. С. 53–57.

Соловьев А.А., Агаян С.М., Гвишиани А.Д., Богоутди&

нов Ш.Р., Шулья А.

Распознавание возмущений с за

данной морфологией на временных рядах. II. Выбросы

на секундных магнитограммах // Физика Земли.

2012а. № 5. С. 37–52.

Соловьев А.А., Хохлов А.В., Жалковский Е.А., Березко А.Е.,

Лебедев А.Ю., Харин Е.П., Шестопалов И.П., Мандеа М.,

Кузнецов В.Д., Бондарь Т.Н., Нечитайленко В.А., Рыб&

кина А.И., Пятыгина О.О., Шибаева А.А.

Атлас магнит

ного поля Земли / Под ред. А. Д. Гвишиани, А.В. Фро

лова, В.Б. Лапшина. 2012б. Публ. ГЦ РАН. Москва.

364 с. doi: 10.2205/2012Atlas_MPZ.

Харгривс Д.К.

Верхняя атмосфера и солнечноземные

связи. Пер. с англ. Л.: Гидрометеоиздат. 1982. 351 с.

Харин Е.П., Сергеева Н.А.

Золотой фонд наук о Земле //

Земля и Вселенная. 2007. № 4. С. 66–71.

Яновский Б.М.

Земной магнетизм. Л.: ЛГУ. 1978. 592 c.

Finlay C.C. et al.

International Geomagnetic Reference

Field: The eleventh generation. Geophysical Journal Inter

national. 2010. V. 183. P. 1216–1230.

Friis&Christensen E., L

ü

hr H., Hulot G.

Swarm: A constellation

to study the Earth’s magnetic field // Earth Planets Space (spe

cial issue on Swarm). 2005. V. 58. №. 4. P. 351–358.

2*

Самая большая ошибка в истории физики

© 2018 HOWSTUFFWORKS

Сегодня мы обсудим одну из величайших нерешённых проблем фундаментальной физики — знаменитую катастрофу энергии вакуума. Что делает эту проблему такой увлекательной, так это то, что она сплетает воедино две самые успешные теории 21 века: квантовую теорию поля и общую теорию относительности, при этом демонстрируя, что что-то пошло катастрофически не так в нашей попытке понять происхождение расширения Вселенной. Чтобы разобраться, в чём собственно дело, нам придётся совершить путешествие по самым захватывающим идеям современной физики — от мельчайших квантовых флуктуаций вакуума до загадочной тёмной энергии, которая является движущей силой эволюции Вселенной.

Наша история начинается в двадцатых годах прошлого века в обсерватории Маунт-Вилсон. Она была оборудована рекордным на тот момент 100-дюймовым (2.5 м) телескопом, и одним из исследователей, которым выпала честь работать с инструментом, был Эдвин Хаббл.

Первое умопомрачительное открытие состояло в том, что Вселенная не ограничивается нашей галактикой. Был идентифицирован ряд объектов слишком далёких, чтобы быть частью Млечного Пути, и некоторые известные «туманности» являлись в действительности отдельными галактиками за пределами нашей собственной. Конечно же, идея была принята в штыки консервативным научным сообществом, но под давлением накапливающихся наблюдательных фактов, скептики вынуждены были признать, что Вселенная куда больше, чем полагалось ранее.

Во-вторых, наблюдая за стандартными свечами, Хаббл заметил, что спектры многих объектов претерпевают красное смещение. Здесь сразу вспоминается эффект Доплера: если источник излучения или звука приближается к вам, то частота (излучения или звука) увеличивается, а при удалении — уменьшается, то есть сигнал смещается в более длинноволновую (красную) область. Но, что весьма странно, красное смещение зависело от расстояния — чем дальше находился объект, тем сильнее проявлялся эффект, и это работало во всех направлениях.

Хаббл нанёс точки на график и уверенно провёл аппроксимирующую прямую:

Наклон подогнанной линии составляет 464 км/сек/Мпк и этот параметр теперь известен как постоянная Хаббла H₀. Согласно полученному значению, космический объект, находящийся от нас на расстоянии в 2 мегапарсека, будет удаляться со скоростью около 1000 км/с! Поскольку и километры, и мегапарсеки (1 Мпк = 3e22 м) являются единицами измерения расстояния, можно выразить постоянную Хаббла в обратных секундах и выполнить грубую оценку возраста Вселенной:

Два миллиарда лет — слишком грубо! Мы знаем (и это было известно в 1929 году) благодаря радиоизотопному датированию, что возраст Земли больше 2 миллиардов лет, и эта несостыковочка привела к значительному скептицизму в отношении полученных Хабблом результатов, а последователи стационарной Вселенной получили передышку. Однако, более поздние работы показали, что Хаббл перепутал два разных типа переменных звёзд Цефеид, используемых для калибровки расстояний, а также то, что Хаббл считал яркими звёздами в далёких галактиках, в некоторых случаях на самом деле было областями ионизованного водорода.

Коррекция этих ошибок привела к снижению значения постоянной Хаббла. В настоящее время существует в основном две группы, использующие Цефеиды и сверхновые типа Ia получившие 74.03±1.42 (км/с)/Мпк и 67.4±0.5 (км/с)/Мпк. Другие методы определения шкалы расстояний включают временную задержку в гравитационных линзах и эффект Суняева-Зельдовича в далёких скоплениях: оба не зависят от калибровки Цефеид и дают значения, согласующиеся со средним значением у других групп: 65±8 (км/сек)/Мпк. В совокупности множество различных методов дают фактический возраст Вселенной 13.7±0.2 млрд лет.

▍ Уравнения Фридмана для самых маленьких

Итак, куда не посмотри вглубь небосвода, обязательно найдётся галактика содержащая краснеющие и мутнеющие стандартные свечи. Самым очевидным предположением будет, что имеет место эффект старения света: чем дальше находится объект, тем дольше свет в пути и, возможно, во время распространения он постепенно переходит в длинноволновую область из-за пыли, диссипации в вакуум или ещё каких странных эффектов.

Было предложено множество механизмов, но ни один из них не был в состоянии объяснить всю совокупность наблюдаемых явлений. Природа упорно указывала на разлёт галактик в разные стороны, и если откинуть вариант, что мы находимся в центре вселенной, то получалось разбегание всех от всех. Так что постепенно наиболее популярной моделью стала расширяющаяся Вселенная подчиняющаяся общей теории относительности.

Согласно этой модели, космологическое красное смещение в излучении наиболее далёких объектов обусловлено не эффектом Доплера в классическом понимании, а расширением самого пространства, из-за которого расстояние между любыми достаточно отдалёнными частями Вселенной увеличивается с течением времени. Модель применима к современной эпохе только для крупных структур (скоплений галактик и больших). На меньших масштабах материальные объекты связаны друг с другом силой гравитационного притяжения, и такие скопления не расширяются.

В основе современной космологии лежит космологический принцип. Этот постулат гласит, что при наблюдении в достаточно больших масштабах, распределение объектов во Вселенной выглядит одинаково для всех наблюдателей. Вселенная однородна и изотропна. Однородность означает, что свойства Вселенной везде одинаковы, а изотропия означает, что с любой заданной точки обзора, свойства Вселенной одинаковы в любом направлении. Теперь, учитывая, что Вселенная расширяется и что действует космологический принцип, мы хотим понять, как математически описать это расширение. Для этого мы рассмотрим очень большую сферическую область пространства, содержащую очень большое количество равномерно распределённых галактик:

На одиночную галактику с малой массой, расположенную на краю сферы, согласно универсальному закону тяготения Ньютона действует сила:

Знак минус говорит, что сила, действующая на маленькую галактику, направлена к центру сферы. Далее вспомним второй закон Ньютона и выполним ряд преобразований:

где K — просто константа интегрирования.

Первое слагаемое — половина квадрата скорости, является кинетической энергией на единицу массы, второе — это потенциальная энергия на единицу массы, и поэтому мы видим, что константа K представляет собой полную энергию на единицу массы. Другими словами, это уравнение — просто утверждение о сохранении энергии. Итак, давайте подумаем, что происходит, когда Вселенная расширяется и рассматриваемая область пространства увеличивается в размерах. Галактики будут удаляться друг от друга, и объём пространства, содержащего эти галактики, будет увеличиваться. Мы можем представить изменение радиуса сферы, содержащей галактики, с помощью того, что космологи называют сопутствующими координатами:

Получили ряд полезных соотношений, связывающих закон Хаббла (красное равенство) с масштабным фактором a. Этот множитель говорит, во сколько раз изменилось расстояние между космологическими объектами по прошествии некоторого времени. Также мы определили скорость расширения сферы, в которую заключено рассматриваемое скопление галактик. Выполним подстановку в наш закон сохранения энергии:

Здесь масса скопления галактик выражена в содержащейся в ней терминах плотности материи, а также использована известная формула для объёма сферы. Полученное уравнение известно как уравнение Фридмана в ньютоновой форме, поскольку мы вывели его, используя ньютонову механику. О чём говорит нам это уравнение? Прежде всего, отметим, что оно содержит скорость изменения масштабного фактора. Когда она положительна, рассматриваемая сфера расширяется и галактики разлетаются. Иначе будет стационарный или сжимающийся объём.

Хотя уравнение ньютоновской системы даёт полезную отправную точку для размышлений о расширении и сжатии сферической области пространства, оно не способно учесть динамическое искривление геометрии, предсказанное общей теорией относительности Эйнштейна, и поэтому, если мы хотим правильно понять расширение Вселенной, нам придётся использовать релятивизм. Хорошей новостью является то, что при выводе с помощью общей относительности общая структура уравнения Фридмана остаётся неизменной (подробный строгий вывод ищите в ссылкографии).

Появилась лишь пара новых параметров. Во-первых, мы ввели плотность энергии ε. Согласно общей теории относительности Эйнштейна, кривизна пространства-времени связана с наличием как массы, так и энергии, и, более того, вы можете думать о массе как о форме энергии. Второе изменение заключается в замене ньютоновой энергии эйнштейновской кривизной. Если вы помните, постоянная

К, фигурирующая в ньютоновском уравнении, представляла собой полную энергию на единицу массы, и как только что было сказано, в теории Эйнштейна присутствие энергии влияет на кривизну пространства, и поэтому, когда мы выводим уравнение Фридмана, у нас появляется к (каппа) называемая кривизной и R₀ — радиусом кривизны.

▍ Кривизна Вселенной и критическая плотность

Одной из наиболее важных характеристик уравнения Фридмана является значение константы кривизны к, поскольку она определяет конечную судьбу Вселенной. Если каппа равна -1, то пространство считается отрицательно искривлённым, а правая часть уравнения Фридмана всегда положительна, и это описывает открытую Вселенную, которая будет продолжать расширяться вечно. С другой стороны, если каппа равна +1, то пространство положительно искривлено, и правая часть уравнения Фридмана в конечном итоге станет отрицательной, что приведёт к сжатию Вселенной, и такой тип решения называется закрытым. И, наконец, если каппа равна нулю, то мы имеем нулевую кривизну, и это описывает ситуацию, в которой Вселенная будет продолжать расширяться вечно, но с замедлением. Такая Вселенная, как говорят, плоская. Совершенно естественно, что одной из больших проблем в современной космологии, является определение значения каппы.

Как узнать, какой из этих трёх сценариев определит судьбу нашей Вселенной? Ну, первое, что нужно понять, это то, что если мы хотим применить уравнение к реальной вселенной, то нам нужно найти какой-то способ связать его с наблюдаемой и измеряемой величиной. К счастью, такая величина существует. Если вы помните, мы можем записать параметр Хаббла в терминах масштабного фактора , и поэтому допустимо переформулировать уравнение Фридмана:

Если мы сможем измерить значение параметра Хаббла в настоящий момент вместе с текущей плотностью энергии и кривизной, то в принципе мы должны быть в состоянии использовать уравнение Фридмана для определения судьбы вселенной. Как же измерить параметр Хаббла? Как мы уже видели, параметр Хаббла для нашей Вселенной в данный момент — это то, что мы называем постоянной Хаббла, и она может быть измерена путём наблюдения за красным смещением света от далёких галактик, и если мы используем самые современные измерения, то значение постоянной Хаббла составляет около 70 километров в секунду на мегапарсек (на каждые 3.3 млн световых лет). Мы также можем выразить постоянную Хаббла в базовых единицах си как . Поэтому давайте теперь используем это значение постоянной Хаббла для определения критической плотности Вселенной.

Что за критическая плотность? Как мы только что видели, если параметр кривизны каппа отрицателен, то Вселенная будет продолжать расширяться вечно, а если он положителен, то Вселенная, в конце концов, сожмётся, и поэтому ясно, что особый случай, когда каппа равна нулю, представляет собой критическую точку пересечения между открытой и закрытой Вселенной, и поэтому мы можем установить каппу равной нулю и выяснить, какое ограничение это накладывает на плотность энергии Вселенной.

Заметим, что критическая плотность зависит от значения параметра Хаббла в данный момент времени. Если плотность энергии Вселенной больше этого значения, то Вселенная выпуклая, а если меньше — то впуклая отрицательно искривлённая. Поскольку мы кое-как знаем текущее значение постоянной Хаббла, то находим современное значение критической плотности. Вышла величина эквивалентная примерно четырём атомам водорода на кубический метр. Может показаться, что это невероятно низкая плотность, однако следует помнить, что большая часть объёма Вселенной состоит из межгалактических пустот, где плотность чрезвычайно низка, и как мы увидим позже, средняя плотность наблюдаемой Вселенной, как оказалось, невероятно близка к критической плотности, но пока не будем забегать вперёд.

▍ Уравнение ускорения

Давайте вернёмся к нашему анализу расширяющейся Вселенной. Хотя уравнение Фридмана очень важно, оно не может само по себе сказать нам, как масштабный фактор изменяется со временем. Даже если у нас есть очень точные измерения современного параметра Хаббла и критической плотности, уравнение Фридмана по-прежнему остаётся уравнением с двумя неизвестными a и ε, обе из которых являются функциями времени. Нам нужно другое уравнение, включающее обе величины. Как мы уже видели, уравнение Фридмана в ньютоновском приближении является утверждением о сохранении энергии. В частности, говорится, что сумма гравитационной потенциальной энергии и кинетической энергии расширения постоянна. Сохранение энергии — в целом полезная концепция, поэтому давайте рассмотрим другое проявление той же идеи — первый закон термодинамики.

здесь dQ это поток тепла в или из рассматриваемой области, dU — изменение внутренней энергии системы, P — давление, а dV — небольшое изменение объёма. Теперь, если, как мы утверждали ранее, Вселенная идеально однородна, то для достаточно большого объёма пространства общий поток тепла в или из некоторой области будет равен нулю. Далее мы можем определить выражение для внутренней энергии в объёме пространства как равное плотности энергии в этой области, умноженной на объём области. Если мы предположим, что наша область пространства сферическая, то мы можем записать объём сферы как функцию от масштабного фактора. И, в конце концов, подставить всё в первый закон термодинамики:

Мы видим, что на правую часть этого уравнения наложено ограничение. Поскольку известно, что Вселенная расширяется, следует, что масштабный фактор a должен быть ненулевым, и поэтому для того, чтобы правая часть была равна нулю, придётся занулять выражение в скобках:

Это уравнение известно как уравнение жидкости, которое является просто альтернативным утверждением сохранения энергии, также как и уравнение Фридмана. Объединив эти два уравнения, мы можем получить уравнение ускорения, которое говорит нам, как скорость расширения вселенной меняется со временем.

Уравнение ускорения является одним из ключевых уравнений в космологии. Во-первых, обратите внимание, что если плотность энергии и давление положительны, то правая часть уравнения ускорения отрицательна, а значит, относительная скорость любых двух точек во Вселенной будет уменьшаться со временем, что приведёт к замедлению и сжатию Вселенной. Таким образом, согласно общей теории относительности Эйнштейна, положительное значение давления, вызванное тепловым движением атомов в газовом облаке, замедляет расширение Вселенной, а значит, уравнение ускорения подразумевает, что замедление и сжатие Вселенной неизбежно. Так как же объяснить положительно ускоряющуюся расширяющуюся Вселенную или, если на то пошло, статичную Вселенную?

Оказывается, это именно тот вопрос, над которым начал задумываться Эйнштейн после публикации своей первой работы по общей теории относительности в 1915 году. Тогда он, как и большинство физиков считал, что Вселенная статична. Но мы только что видели, что уравнение ускорения подразумевает, что Вселенная имеет отрицательное ускорение, и поэтому она неизбежно должна сжиматься, так что же сделал Эйнштейн? Ответ удивительно прост — Эйнштейн понял, что он может просто добавить положительное постоянное слагаемое в свои уравнения:

Если бы этот постоянный член точно соответствовал отрицательному вкладу плотности энергии и давления, то общее ускорение было равно нулю и Вселенная была бы статичной. В противном случае, если постоянный член достаточно велик, то общее ускорение будет положительным, и Вселенная будет ускоряться в своём расширении. Согласно распространённой среди современных исследователей интерпретации наблюдательных данных — именно это и происходит с нашей Вселенной. Поскольку эта константа относится ко всему пространству космоса, она стала известна как космологическая постоянная. Следует попытаться понять её роль и природу.

Для начала давайте сосредоточимся на нашем модифицированном уравнении Фридмана. Мы можем переписать его в более интуитивной манере, приведя все слагаемые к одной размерности:

Первое слагаемое мы разбили на плотность энергии материи и совокупного излучения (ещё иногда выделяют нейтрино, космические струны и прочие ужасы, но пока забудем о них). Также имеем плотности энергии, вызванные кривизной пространства и присутствием космологической постоянной. Как вы знаете, физики любят драматические названия, и они, конечно, не разочаровали, когда космолог-теоретик Майкл Тёрнер придумал термин «тёмная энергия» для описания таинственной плотности энергии, стоящей за ускоренным расширением нашей Вселенной.

▍ Судьба Вселенной

Космологическое уравнение Фридмана можно записать в удобной безразмерной форме:

где эпсилоны мы заменили безразмерными плотностями энергии омегами. Собственно, задача определения судьбы вселенной сводится к интегрированию этой дифурки для различных значений параметров плотности энергии. Рассмотрим ряд наиболее интересных решений:

Красная линия — энергетический бюджет Вселенной представлен только материей и разбросанными между ней фотонами. Это близко к тому, что называлось вселенной Эйнштейна-де Ситтера. Она была стандартной моделью многие годы из-за своей простоты и отсутствия эмпирических доказательств пространственной кривизны или ненулевой космологической постоянной. Она также представляет собой важный теоретический случай вселенной с критической плотностью материи, находящейся как раз на пределе возможного сжатия. Вселенная расширяется вечно, но с замедлением.

В модели, показанной зелёной кривой, кривизна гиперболическая. Расширение тоже вечное.

Розовая линия соответствует сферической вселенной. Примечательно, что это самая молодая вселенная, возраст которой около восьми миллиардов лет. Эта вселенная в конечном итоге реколлапсирует в сингулярность. И в принципе, решение можно не ограничивать одним периодом — тогда вселенная живёт в бесконечном цикле схлопываний-больших взрывов.

Коричневая линия иллюстрирует сценарий «большого отскока». Вселенная как-то развивалась из большого взрыва, бесконечных осцилляций или ещё невесть чего, но потом начала сжиматься и разлетелась, миновав большой взрыв. Кто знает, может, будут найдены чёрные дыры, не согласующиеся с современными представлениями о возрасте Вселенной, тогда эта теория стала бы востребованной.

Другая возможность — это «блуждающая» (loitering) (также называемая вселенной Леметра) вселенная, которая показана оранжевой линией. Такая вселенная начинает жизнь из состояния с доминированием материи. Затем она вступает в стадию, при которой масштабный фактор является почти постоянным в течение длительного периода времени. После долгого безделья космологическая постоянная берёт верх, и Вселенная начинает экспоненциально расширяться.

Ну и синяя линия — это наиболее распространённая и освещённая в масс-медиа ΛCDM-модель: 70 порций тёмной энергии, 30 порций материи (по большей части тёмной) и немного фотонов, нейтрино и прочего мусора. Эта модель наиболее хорошо согласуется с современными представлениями о динамике крупномасштабных структур, распространённости химических элементов, c характеристиками реликтового излучения и с наблюдательными данными по удалённым объектам.


(SDSS = Sloan Digital Sky Survey; SNLS = SuperNova Legacy Survey; HST = Hubble Space Telescope.)

Здесь показаны совокупные данные от различных проектов по наблюдению сверхновых типа IA, и ΛCDM-модель даёт лучшие предсказания, чем теория не содержащая Λ-член. Хотя недавно было показано, «что с очень высокой вероятностью светимость этого типа сверхновых коррелирует с химическим составом и возрастом звёздных систем — а следовательно, применение их для определения межгалактических расстояний, в том числе для определения скорости расширения Вселенной — может давать ошибку».

▍ Природа тёмной энергии

В представленных выше сценариях развития Вселенной космологическая постоянная играла ключевую роль. Но какова причина этой плотности энергии? Короткий ответ — мы не знаем. Однако мы понимаем, что какова бы ни была причина, она должна быть в состоянии объяснить тот факт, что плотность энергии постоянна во всём пространстве, и это предполагает, что плотность энергии может иметь какое-то отношение к самому пространству. Оказалось, что согласно квантовой механике пустое пространство действительно имеет постоянную плотность энергии, и эта плотность энергии известна как энергия вакуума, поэтому если мы сможем определить плотность энергии вакуума, то мы сможем определить значение космологической постоянной и предсказать значение ускорения нашей расширяющейся Вселенной.

Но подождите секунду, разве вакуум по определению не пуст, и поэтому плотность энергии пустого пространства не должна быть нулевой? Как может быть, что пустое пространство содержит энергию? Как и многое другое в фундаментальной физике, ответ связан с принципом неопределённости Гейзенберга, поэтому давайте посмотрим на вакуум космоса глубже — на квантовом уровне. Существует предел того, насколько точно мы можем одновременно знать положение и импульс объекта, и эта неопределённость закодирована в известном соотношении ΔpΔx ≥ ħ/2 где ħ — постоянная Дирака, а Δx и Δp представляют собой неопределённость положения и импульса рассматриваемой системы.

Теперь, согласно самой успешной теории физики, квантовой теории поля, Вселенная наполнена множеством квантовых полей, которые пронизывают все пространство, и каждый тип частиц соответствует небольшой пульсации соответствующего поля. Поэтому электрон — это возмущение в электронном поле, а фотон — это пульсация в электромагнитном поле и так далее. Можно подумать, что согласно этой картине пустое пространство просто соответствует отсутствию частиц и, следовательно, возмущений, другими словами, вакуум состоит из квантовых полей с нулевой амплитудой. Именно здесь всплывает главная хитрость принципа неопределённости — если квантовое поле имеет точно нулевую амплитуду, то неопределённость в положении или амплитуде поля будет нулевой. Но мы видим, что это запрещено неравенством Гейзенберга, и поэтому придётся принять, что всегда есть присущее квантовому полю флуктуационное движение, и это движение вносит энергию, и именно эта энергия называется энергией нулевых колебаний.

В принципе, мы действительно можем измерить влияние этих вакуумных флуктуаций на энергию электрона внутри атома водорода и обнаружить, что это приводит к крошечному сдвигу на двух энергетических уровнях, известному как лэмбовский сдвиг. Это предсказание было экспериментально проверено с огромной точностью и представляет собой одну из величайших историй успеха стандартной модели физики частиц. А как же оценить энергию вакуума? Оказывается, количество энергии вакуума зависит от частоты вибрации лежащего в основе квантового поля.

Теперь, если мы хотим вычислить плотность энергии пустого пространства в результате вклада этих вакуумных флуктуаций, мы должны просуммировать все возможные частоты, соответствующие всем возможным вакуумным флуктуациям. Но ведь раз частота флуктуаций вакуума стремится к бесконечности, то и энергия этих флуктуаций будет бесконечной. Что же пошло не так? Дело в том, что в основе наших рассуждений прячется предположение о существовании бесконечно малых промежутков времени и пространства. И тут мы должны вспомнить про ограничение наших теорий на планковских масштабах.

Большинство физиков согласны с тем, что при использовании принципа неопределённости Гейзенберга для расчёта вклада в плотность энергии вакуума, мы должны использовать время Планка как темпоральную точку отсечения, ограничивающую максимальное количество энергии, которое может внести флуктуация вакуума. Эта энергия зовётся энергией Планка. Мы можем использовать её для вычисления максимально возможной плотности энергии, обусловленной квантовыми флуктуациями.

Для этого мы предположим, что количество энергии, равное планковской энергии, содержится в минимально возможном объёме пространства — планковской длине в кубе:

Если мы подставим числовые значения всех констант, то обнаружим, что предсказанная плотность энергии вакуума составляет приблизительно 10 в степени 114 джоулей на метр кубический, что является невероятно большой плотностью. Эта энергия имеет массу, эквивалентную примерно 10 в 97 килограммам на кубический метр, что действительно непостижимо. Это равносильно сжатию массы миллиарда триллионов триллионов триллионов галактик Андромеды в один кубический миллиметр, и вся эта энергия, как предсказывается, существует в результате квантовых флуктуаций, вытекающих из нашей самой успешной теории фундаментальной физики. Так как же это предсказанное значение сопоставляется с наблюдаемой плотностью энергии вакуума и, если на то пошло, как космологи экспериментально измеряют плотность энергии вакуума? Чтобы ответить на эти вопросы, давайте ненадолго вернёмся к уравнению Фридмана.

Мы видим, что есть три основных вклада в плотность энергии — это плотность, обусловленная содержанием материи во Вселенной, предположительная плотность энергии вакуума, которую мы только что обсуждали, и слагаемое, которое мы можем свободно интерпретировать как плотность энергии, обусловленную кривизной пространства. Одной из больших задач экспериментальной космологии является измерение значений этих трёх вкладов в общую плотность энергии Вселенной. За последние несколько десятилетий было использовано несколько различных методов для измерения и ограничения возможных значений этих параметров. В частности, наблюдение светимости сверхновых типа Ia вместе с измерениями небольших неоднородностей в космическом микроволновом фоновом излучении наложили жёсткие ограничения на измеренные значения плотности энергии.

В настоящее время, согласно самым последним экспериментальным данным, плотность энергии, обусловленная содержанием материи во Вселенной, составляет примерно 30 процентов от критической плотности, в то время как плотность энергии, обусловленная кривизной пространства, близка к нулю. Другими словами, кажется, что Вселенная пространственно плоская и что параметр каппа, с которым мы столкнулись ранее, равен нулю. Наконец, измерение ускорения расширения Вселенной предполагает, что плотность энергии за счёт тёмной энергии составляет около 70 процентов от критической плотности и поэтому мы видим, что если сложить все вклады, то общая плотность энергии Вселенной на самом деле удивительно близка к критической плотности и поэтому кажется, что мы живём в тонко сбалансированной пространственно плоской Вселенной.

Стоит также отметить, что детальные измерения скорости вращения галактик показывают, что на долю видимой материи приходится лишь около четырёх процентов энергетического содержания Вселенной, в то время как около 26 процентов этого содержания обусловлено присутствием тёмной материи. Как следует из названия, это материя, невзаимодействующая со светом, и поэтому мы не можем её увидеть. Подробное обсуждение тёмной материи вынесем в следующую статью, но сейчас важно сосредоточиться на том, что в плотности энергии нашей вселенной полностью доминируют тёмная материя и тёмная энергия, тогда как видимая материя, содержащаяся во всех звёздах и галактиках и в нас с вами, составляет лишь крошечную долю. Так как же измеренное значение плотности тёмной энергии сопоставляется с теоретическим значением, которое мы рассчитали ранее?

Если вы помните, предсказанное теоретическое значение было ошеломляющим — 10 в степени 114 джоулей на метр кубический, тогда как измеренное значение составляет примерно 70 процентов от критической плотности энергии, которая составляет около 10 в минус 10 джоулей на метр кубический, и таким образом, мы видим, что предсказанное значение в 10 в степени 124 раз больше, чем измеренное. Это, без сомнения, худшее несоответствие между предсказаниями и наблюдениями в истории физики, и именно это несоответствие лежит в основе одной из величайших нерешённых проблем фундаментальной науки — так называемой проблемы космологической постоянной, также известной как вакуумная катастрофа. Катастрофичность заключается в том, что Вселенная, подчиняющаяся предсказаниям нашей теории, должна удваиваться в размерах за каждое мгновение немногим большее, чем планковское время. И всё должно было быть разорванным на части в первые же моменты существования Вселенной.

▍ Решение проблемы

Что-то явно не так, но трудно определить, где именно ошибка. Очевидно, что приведённый выше вывод основывается на многих предположениях. Например, мы предположили, что Вселенная однородна и изотропна и что гравитация хорошо описывается общей теорией относительности. Это означает, что априори проблема космологической постоянной существует только в этом контексте. Мы также неявно предположили, что причиной ускоренного расширения является энергия вакуума, в чём можно было бы усомниться. На самом деле, можно построить модели, в которых Вселенная ускоряется из-за какого-то нового источника материи. Это, например, случай моделей квинтэссенции и/или галилеонов, где за ускорение отвечает скалярное поле. Однако это не решает проблему космологической постоянной, поскольку, даже если источником ускорения является некая таинственная субстанция, у нас всё равно остаётся проблема несоответствия плотности энергии вакуума критической плотности. Даже если тёмная энергия не является космологической постоянной, наблюдение, что плотность энергии сегодня является критической плотностью энергии, сильно ограничивает значение лямбда-члена.

С другой стороны, есть один очень простой способ решить эту проблему. Можно было бы предположить, что квантовое значение энергии вакуума по существу является поправкой к уже существующему классическому значению. Другими словами, мы просто утверждаем, что измеренное значение космологической постоянной является разницей между классическим и квантовым вкладом. Просто так совпало, что квантовый и классический мир компенсируют друг друга с точностью до 124 знаков после запятой. После утверждения о такой тонкой настройке некоторые начинают говорить что-то про разумного творца, но большинство останавливаются на пресловутом антропном принципе — вселенных, дескать, много, а мы в той, что по параметрам подошла. Для любителей теории струн и многих вселенных тонкая настройка должна быть приемлемым вариантом.

Иные предложения предполагают модификацию гравитации с целью отказа от общей теории относительности. Эти предложения сталкиваются с тем препятствием, что результаты наблюдений и экспериментов до сих пор, как правило, чрезвычайно хорошо согласуются с релятивизмом и ΛCDM-моделью. Кроме того, некоторые из предложений являются неполными, поскольку они решают проблему космологической постоянной, положив её значение равным нулю, а не крошечному числу, при этом не объясняя, почему квантовые флуктуации, по-видимому, не могут произвести существенную энергию вакуума.

Опять-таки существуют мнения, что проблема во многом надумана. Например, если тщательно учесть все тонкие эффекты (шутка ли, девять сотен формул отборной теории поля: arxiv.org/abs/1205.3365), то самая большая ошибка физики приблизится к 54 порядкам. А если плотность энергии квантового вакуума моделируется как флуктуирующее квантовое поле гравитирующее несколько иначе, чем представляется обычно, то проблема космологической постоянной просто не возникает ( arxiv.org/abs/1703.00543 +ответ (sci-hub), +ответ на ответ (sci-hub) ).

Так или иначе, статьи решающие проблему космологической постоянной появляются с завидной регулярностью. Вовсю идёт процесс генерации новых теорий, а всё более точные эксперименты их отсеивают. Так что с нетерпением ждём готовности «Джеймса Уэбба» вместе с прочими долгостроями и наслаждаемся происходящей научной революцией.

▍ Источники и материалы для дальнейшего погружения

Магнитное поле Земли может изменяться в десять раз быстрее ожидаемого

Геофизики из Лидского университета и Калифорнийского университета в Сан-Диего показали, что изменение направления магнитного поля Земли может происходить в десять раз быстрее, чем считалось ранее. Статья с результатами исследования опубликована в журнале Nature Communications.

Наше магнитное поле генерируют и поддерживают конвективные потоки расплавленного металла, который образует внешнее ядро Земли. Движение жидкого железа создает электрические токи, которые питают магнитное поле. Оно не только позволяет работать навигационным системам, но и защищает людей от вредного космического излучения и не позволяет нашей атмосфере улетучиться в космос.

Магнитное поле постоянно меняется. Сегодня спутники позволяют измерять и отслеживать его характеристики, однако гораздо более важны долгосрочные изменения магнитного поля, которые происходили на протяжении тысяч лет — задолго до того, как люди изобрели датчики для его регистрации. Чтобы понять эволюцию этой защитной «оболочки», исследователям необходимо анализировать магнитные поля с помощью различных пород, лавовых потоков и прочих свидетельств. Однако эти методы не позволяют достаточно точно оценить скорость изменения положения магнитных полюсов и другие характеристики магнитного поля планеты.

Авторы нового исследования использовали другой подход. Они объединили компьютерное моделирование процесса генерации поля с реконструкцией изменения магнитного поля Земли за последние 100 тысяч лет. В результате исследователи показали, что на самом деле поле нашей планеты изменилось за это время в десять раз быстрее, чем считалось ранее.

Такие быстрые изменения, согласно расчетам исследователей, связаны с локальным ослаблением магнитного поля. Это означает, что эти изменения, как правило, происходили во времена, когда поле меняло полярность, или во время геомагнитных отклонений, когда ось, соответствующая силовым линиям магнитного поля, перемещалась далеко от расположения Северного и Южного географических полюсов.

Самый яркий пример этого явления — резкое изменение направления геомагнитного поля примерно на 2,5° в год 39 тысяч лет назад. Этот сдвиг был связан с локально слабой напряженностью поля в регионе недалеко от западного побережья Центральной Америки. Подобные события выявляются при компьютерном моделировании. С его помощью можно выявить гораздо больше деталей физических свойств магнитного поля, чем при традиционной палеомагнитной реконструкции.

Магнитное поле Земли — Wikipedia @ WordDisk

Магнитное поле Земли , также известное как геомагнитное поле , представляет собой магнитное поле, которое простирается из недр Земли в космос, где оно взаимодействует с солнечным ветром, потоком заряженных частиц, исходящим от Солнца. Магнитное поле создается электрическими токами из-за движения конвекционных потоков смеси расплавленного железа и никеля во внешнем ядре Земли: эти конвекционные токи вызваны выходом тепла из ядра, естественный процесс, называемый геодинамо.Величина магнитного поля Земли на ее поверхности колеблется от 25 до 65 мкТл (от 0,25 до 0,65 Гс).[3] В качестве приближения это представлено полем магнитного диполя, в настоящее время наклоненного под углом около 11 ° по отношению к оси вращения Земли, как если бы через центр Земли был помещен огромный стержневой магнит. Северный геомагнитный полюс фактически представляет собой южный полюс магнитного поля Земли, и, наоборот, Южный геомагнитный полюс соответствует северному полюсу магнитного поля Земли (поскольку противоположные магнитные полюса притягиваются, а северный конец магнита, подобно стрелке компаса, указывает на Южное магнитное поле Земли, т.е.э., Северный геомагнитный полюс вблизи Географического Северного полюса). По состоянию на 2015 год Северный геомагнитный полюс располагался на острове Элсмир, Нунавут, Канада.

Магнитное поле, простирающееся от внешнего и внутреннего ядра Земли до места, где оно встречается с солнечным ветром

Компьютерное моделирование поля Земли в период нормальной полярности между инверсиями.[1] Линии представляют собой линии магнитного поля, синие, когда поле направлено к центру, и желтые, когда от него. Ось вращения Земли центрирована и вертикальна.Плотные скопления линий находятся внутри ядра Земли.[2]

Хотя северный и южный магнитные полюса обычно расположены рядом с географическими полюсами, они медленно и непрерывно перемещаются в масштабах геологического времени, но достаточно медленно, чтобы обычные компасы оставались полезными для навигации. Однако с нерегулярными интервалами, составляющими в среднем несколько сотен тысяч лет, поле Земли меняется на противоположное, а Северный и Южный магнитные полюса соответственно резко меняются местами. Эти инверсии геомагнитных полюсов оставляют записи в горных породах, которые представляют ценность для палеомагнетиков при расчете геомагнитных полей в прошлом.Такая информация, в свою очередь, полезна для изучения движений континентов и дна океанов в процессе тектоники плит.

Магнитосфера — это область над ионосферой, которая определяется протяженностью магнитного поля Земли в космосе. Он простирается на несколько десятков тысяч километров в космос, защищая Землю от заряженных частиц солнечного ветра и космических лучей, которые в противном случае лишили бы верхних слоев атмосферы, включая озоновый слой, защищающий Землю от вредного ультрафиолетового излучения.

Подробнее…

Ваш источник последних научных новостей

Люминесценция светлячка выявляет пестициды

11 марта 2022 г. — Реакция люминесценции, смоделированная на светлячках, может обнаруживать загрязнение фосфорорганическими соединениями с высокой чувствительностью, простотой и низкой стоимостью. В основе этой технологии лежит новый ферментативный метод синтеза аналогов люциферина, вещества, благодаря которому светлячки светятся. Как сообщает группа исследователей, он также может быть использован в …

СВЯЗАННЫЕ ТЕМЫ


Как слепые пещерные рыбы выживают в среде с низким содержанием кислорода?

11 марта 2022 г. — У пещерных рыб есть очевидные приспособления, такие как отсутствие глаз и бледная окраска, которые демонстрируют, как они эволюционировали на протяжении тысячелетий в темном подземном мире. Теперь исследователи говорят, что у этих невероятных рыб столь же замечательная физиология, которая помогает им справляться с окружающей средой с низким содержанием кислорода, которая убила бы других…

СВЯЗАННЫЕ ТЕМЫ


Остановка волны инвазивных видов в Великих озерах

11 марта 2022 г. — Новое исследование показывает, что двустороннее регулирование, направленное на суда, заходящие в Великие озера с середины 2000-х годов, оказалось чрезвычайно эффективным в сокращении значительной доли инвазивных видов в крупнейшем в мире пресноводном …

СВЯЗАННЫЕ ТЕМЫ


Химический анализ показывает влияние дыма лесных пожаров на виноград и вина

мар.11 сентября 2022 г. — По мере того, как сезон лесных пожаров на Западе становится все более продолжительным и сильным, он наносит ущерб винодельческой промышленности из-за воздействия дыма от лесных пожаров на качество винного винограда. Летучие соединения в дыме от лесных пожаров могут поглощаться виноградом и придавать винам, изготовленным из пораженного винограда, неприятный вкус, известный как «привкус дыма». Новое исследование предоставляет ценные данные и рекомендации по использованию …

СВЯЗАННЫЕ ТЕМЫ


Бактерии на литоральных каменистых водорослях через Северную Атлантику

мар.11 ноября 2022 г. — Водоросли, такие как каменные водоросли, являются фундаментальной частью морских экосистем, обеспечивая среду обитания и пищу для многих других морских организмов, а также обеспечивая такие экосистемные услуги, как насыщение воды кислородом. В свою очередь, водоросли зависят от бактерий для поддержания своей нормальной формы и здоровья. Новые методы секвенирования проливают свет на взаимоотношения между морскими бактериями и морскими водорослями, как показано в …

СВЯЗАННЫЕ ТЕМЫ


Тепловой стресс для крупного рогатого скота может стоить миллиарды долларов к концу века, показало исследование

мар.10 октября 2022 г. — Изменение климата представляет собой потенциально разрушительную экономическую угрозу для малообеспеченных животноводов в бедных странах из-за усиливающегося теплового стресса у животных. Во всем мире к концу этого века эти производители могут столкнуться с финансовыми потерями в размере от 15 до 40 миллиардов долларов США …

СВЯЗАННЫЕ ТЕМЫ


Новые наблюдения с ICESat-2 показывают заметное истончение арктического морского льда всего за три года

мар.10 ноября 2022 г. — Согласно новому исследованию, за последние два десятилетия Арктика потеряла около одной трети своего зимнего объема морского льда, в основном из-за сокращения морского льда, которое сохраняется в течение нескольких лет и называется многолетним льдом. Исследование также показало, что морской лед, вероятно, тоньше, чем предыдущие оценки. Сезонный морской лед, который каждое лето полностью тает, а не …

СВЯЗАННЫЕ ТЕМЫ


Изучение древних цепочек передачи туберкулеза

мар.10 сентября 2022 г. — Туберкулез (ТБ) является второй по распространенности причиной смерти от инфекционного патогена в мире (после Covid-19), но многие аспекты его долгой истории с людьми остаются спорными. Исследователи обнаружили, что древний туберкулез, обнаруженный в археологических останках человека из Южной Америки, наиболее тесно связан с вариантом туберкулеза, связанным сегодня с тюленями, но удивительно, что эти случаи были обнаружены в …

СВЯЗАННЫЕ ТЕМЫ


Мантия Земли: что происходит глубоко под нашими ногами?

Мы знаем, что земля, по которой мы ходим, состоит из твердой породы (если только мы не забредем на участок зыбучих песков …).Но как насчет слоев Земли немного глубже под нашими ногами?

Недра Земли состоят из нескольких слоев. Поверхность планеты, на которой мы живем, называется земной корой — на самом деле это очень тонкий слой, глубина всего 70 км в самом толстом месте. Кора и литосфера под ней (кора плюс верхняя мантия) состоят из нескольких «тектонических плит». Они медленно перемещаются по поверхности планеты, и большинство земных вулканов и землетрясений происходит на границах между тектоническими плитами.

Глубоко в центре планеты находится «внутреннее ядро», которое, как мы думаем, состоит из твердого железа и никеля. Он окружен «внешним ядром», которое также состоит из железа и никеля, но находится в расплавленном состоянии. Конвекционные токи во внешнем ядре создают магнитное поле Земли.

А между внешним ядром и корой находится мантия, толщина которой составляет около 2900 километров и составляет основную часть (около 84 процентов по объему) планеты. Вынося внутреннее тепло Земли на поверхность, конвектирующая мантия расползается, как смола в жаркий день.Это переворачивание является «двигателем», который приводит в движение нашу динамичную Землю — это то, что делает геологию нашей планеты такой интересной, поскольку позволяет двигаться тектоническим плитам. Без него у нас не было бы вулканов, землетрясений… и на самом деле Земля не смогла бы поддерживать жизнь.

Земная кора состоит из нескольких тектонических плит, которые медленно перемещаются по поверхности Земли. Большая часть — но не вся! — тектоническая активность, включая извержение вулканов, происходит там, где встречаются эти плиты. Тектонические плиты «плавают» по «текучему» мантийному слою. Изображение адаптировано из: Цифровая карта тектонической активности Земли, НАСА, 1998 г.

Загадки динамики мантии — это то, что д-р Родри Дэвис, обладатель медали Антона Хейлса Австралийской академии наук 2018 года, проводит свое время.

Он использует передовые вычислительные инструменты для разработки моделей динамики мантии, помогая нам понять поведение мантии и то, как она влияет на поверхность Земли. Эти модели объединяют крупномасштабные наборы геофизических и геохимических данных со знаниями о том, как отдельные минералы ведут себя при определенных условиях температуры и давления, чтобы пролить свет на структуру мантии, предоставить ограничения на то, как мантия течет, и продемонстрировать, как этот поток вызывает вулканизм и другие особенности на глубине. поверхность.

Мы знаем, что большинство вулканов Земли расположены на границах тектонических плит, где плиты:

  • расходятся, как в настоящее время происходит между Австралией и Антарктидой
  • движутся навстречу друг другу, а один соскальзывает обратно в нижележащую мантию, как на северном краю тектонической плиты Австралии под Папуа-Новой Гвинеей и Индонезией
  • скользят мимо друг друга, что происходит в печально известном разломе Сан-Андреас в Калифорнии.

Однако некоторые вулканы лежат внутри тектонических плит, далеко от этих пограничных процессов.Их называют внутриплитными вулканами. Многие из них вызваны мантийными плюмами — областями горячих пород, которые текут вверх от границы между ядром и мантией Земли к ее поверхности. При этом они несут расплавленный горный материал, содержащий послание из глубин земной мантии; сообщение, которое работа доктора Дэвиса позволяет нам расшифровать. Это помогло укрепить теории относительно процессов, которые создают цепи вулканических островов внутри плиты.

Горячие мантийные плюмы — это области горячих пород, которые текут вверх от границы ядра и мантии глубоко внутри Земли. Изображение взято из: Родри Дэвис, с разрешения.

Например, он объединил наблюдения с нескольких месторождений, чтобы показать, что вулканические цепи в Австралии образовались, когда австралийская тектоническая плита дрейфовала на север по нескольким мантийным шлейфам. Это привело к череде вулканов, пересекающих континент с севера на юг, образовавшихся между 34 и 9 миллионами лет назад. Хотите верьте, хотите нет, но в настоящее время тектонически сонный австралийский континент является домом для одного из самых обширных внутриплитных вулканических регионов в мире, извержения на материке произошли совсем недавно, около 5000 лет назад.

Активность мантии подпитывала череду вулканов, простирающихся с севера на юго-восток Австралии. Изображение взято из: Родри Дэвис, с разрешения.

Считается, что Гавайский архипелаг образовался в результате аналогичного процесса. Гавайи расположены на юго-восточном пределе цепи вулканов и затопленных подводных гор, которые постепенно стареют к северо-западу. Эта цепь разделяется на две на острове Оаху и Дэвис, и его группа недавно обнаружила, что это разделение произошло из-за смещения направления Тихоокеанской плиты примерно три миллиона лет назад.

Горы Глассхаус в Квинсленде образовались в результате внутриплитовой вулканической активности. Изображение адаптировано: Rhodri Davies, с разрешения

Включение всех этих факторов для создания моделей поведения мантии улучшает наше понимание того, как работает наша планета. Это помогает нам объяснить процессы, которые приводят к уникальной и впечатляющей геологии Земли, и позволяет нам лучше понять эволюцию планеты с момента ее образования более 4,5 миллиардов лет назад.


Эта статья была рассмотрена следующими экспертами: Доктор Родри Дэвис Исследовательская школа наук о Земле, Австралийский национальный университет;  Профессор Малкольм Сэмбридж, FAA  Научно-исследовательская школа наук о Земле, Австралийский национальный университет

Руководство по безэховой (ЭМС) камере для тестирования ЭМС и РЧ (беспроводных)

Если вы рассматриваете безэховую камеру (некоторые называют ее камерой ЭМС) для внутренних испытаний на излучение, помехоустойчивость или беспроводную связь, это руководство поможет вам определить важные факторы, которые следует учитывать при выборе марки и модели.Но даже если вы не в состоянии приобрести камеру, это руководство поможет вам больше узнать о камере в учреждении вашего стороннего поставщика услуг тестирования.

Вот некоторые темы, которые мы собираемся раскрыть в этом посте:

  • Что такое безэховые/ЭМС камеры и как они работают?
  • Какие типы камер ЭМС доступны и чем они отличаются?
  • Каковы конструктивные характеристики камеры ЭМС и как они влияют на производительность?
  • Типовое испытательное оборудование, необходимое для испытаний на излучение и устойчивость к излучению в камере
  • Стоимость камеры ЭМС: новая vs.б/у
  • Камеры ЭМС б/у на продажу
  • Расходы на демонтаж, повторную сборку и транспортировку

Камеры EMC — что это такое и как они работают?

Слово «анэхогенный» более или менее означает «без эха». Первая часть слова «ан», что означает «не» или «без», а вторая часть «эхоический» происходит от латинского слова «эхо», которое само происходит от древнегреческого слова ἠχώ ‎(ēkhṓ) и связанного с ним слова ἠχή ‎ (ēkhḗ, «звук»).

Основная характеристика безэховой камеры заключается в том, что она предназначена для поглощения отражений волн внутри камеры, а не для их отражения от стен, что может вызвать эхо.Эти камеры, если они спроектированы и собраны правильно, также отлично справляются с защитой от проникновения волн в камеру, т. Е. Они обеспечивают защиту от внешних помех.

Если вы когда-нибудь были в огромной комнате или пещере и кричали «эхо!», вы знаете, что обычно вы слышите своего рода реверберацию, когда слышите, как ваш голос повторяется несколько раз.

Чтобы избежать этого явления, безэховые камеры облицованы изнутри материалами, поглощающими волны (о чем мы поговорим ниже).

Существует множество типов безэховых камер, предназначенных для различных применений.Некоторые из наиболее распространенных применений и типов предназначены для таких вещей, как аудиозапись, тестирование излучаемых излучений, тестирование устойчивости к излучению, тестирование беспроводного передатчика (RF), тестирование антенны и тестирование удельной скорости поглощения (SAR).

Аудиокамеры здесь странные, потому что они имеют дело с поглощением звуковых волн , а не электромагнитной энергии, которая характерна для всех других типов камер. В этом руководстве мы будем иметь дело с электромагнитными (EMC/EMI) безэховыми камерами.

Какие типы камер ЭМС доступны?

Что касается электромагнитных испытаний, которым, конечно же, я уделяю особое внимание здесь, в EMC FastPass, есть несколько различных типов камер, которые могут быть очень полезными.Ваш выбор действительно зависит от вашего приложения (а также размера вашего кошелька!).

Полубезэховые камеры (SAC) и полностью безэховые камеры (FAR)

На сегодняшний день наиболее распространенным типом испытательной камеры ЭМС является полубезэховая камера. Слово «полу» указывает на то, что он лишь частично способен поглощать электромагнитную энергию, и одна из причин этого заключается в том, что пол камеры является отражающим, а не поглощающим. Почему оно отражающее? По нескольким основным причинам:

  1. Отражающий пол (обычно заземляющая плоскость из листового металла) более точно имитирует реальный мир по сравнению с измерением свободного пространства.Помните, что пределы излучаемого излучения — это попытка ограничить уровень помех, которые ваш продукт может создавать для другого продукта или передатчика. В реальном мире продукт обычно «видит» электромагнитную волну в прямой видимости, а также отраженную волну от земли или близлежащих стен (см. схему справа). Отражающая плоскость заземления в полубезэховой камере гораздо более точно имитирует сценарий реальной жизни.
  2. Отражающий заземляющий слой помогает сделать измерения излучаемых помех более воспроизводимыми и точными.Почему? Потому что материал, поглощающий радиочастоты, не идеален. Его характеристики зависят от частоты, а также от угла падения волны. Таким образом, если ваш продукт излучает электромагнитное излучение на разных частотах (что и происходит) и под разными углами (что и происходит), то величина поглощения (измеряемая в дБ) будет немного отличаться для каждого излучения. Поэтому, когда приемная антенна принимает сигнал, трудно точно знать, какой компенсационный коэффициент включить из-за несовершенного поглощения пола.При использовании отражающей заземляющей пластины отраженная энергия на всех интересующих частотах гораздо более однородна и, следовательно, ее легче предсказать.

Но это не значит, что полностью безэховых помещений (FAR) не существует. В течение многих лет предпринимались попытки разработать и принять стандарт для проведения воспроизводимых измерений в FAR (например, изложенный в EN 50147-3).

Одной из причин продвижения является то, что если можно доказать, что измерения, выполненные в FAR, имеют хорошую корреляцию с OAT (см. ниже) или SAC, то можно было бы добиться значительной экономии средств.Экономия средств относится к:

  1. Возможность проводить измерения в гораздо меньшей камере (значительная экономия на дорогостоящем поглотительном материале)
  2. Сокращение времени испытаний, поскольку не нужно будет сканировать высоту антенны в диапазоне 1-4 метра (как в случае с SAC и OATS из-за процедуры максимизации, необходимой для компенсации отражающей поверхности земли)
  3. Сокращение затрат на оборудование из-за отсутствия необходимости в автоматизированной антенной мачте (обычно не менее 10 тыс. долл. США)

Вам также может понадобиться полностью безэховая комната, если вы пытаетесь удалить все отражения для тестирования передатчика/приемника, что помогает удалить многолучевые артефакты.Гораздо проще создать FAR для конкретного передатчика, потому что вы в основном заинтересованы в поглощении очень узкой полосы частот.

Таким образом, поиск более дешевой испытательной камеры FAR существует, но исследования выявили проблемы воспроизводимости, а также проблемы корреляции с измерениями, выполненными в более надежных испытательных центрах SAC и OATS.

Полубезэховые камеры

и OATS являются предпочтительным методом почти для всех стандартов тестирования излучения, таких как вездесущий ANSI C63.4 и СИСПР 16.

Полубезэховая камера в сравнении с OATS (испытательный полигон на открытом воздухе)

Стандартным выбором для внутреннего или стороннего испытательного стенда является либо полубезэховая камера, либо испытательный полигон на открытой площадке (OATS).

Во многих отношениях OATS предпочтительнее SAC, поскольку вблизи области измерения нет стен. Даже при большом количестве поглощающего материала на стенках SAC часть энергии волны все равно будет проходить через поглотитель и отражаться от металлической поверхности стенки камеры.В этом случае приемная измерительная антенна улавливает волну, исходящую от тестируемого оборудования (ИО), отражение от пола и частичное отражение от одной или нескольких стен.

Таким образом, добиться приемлемой точности измерения (обычно +/- 4 дБ согласно ANSI C63.4) в SAC может быть труднее, чем в OATS.

Основным недостатком OATS, конечно же, является то, что, поскольку нет экранированной камеры, измерительная антенна также улавливает все, что витает в воздухе на испытательном полигоне.Это может включать в себя такие вещи, как диапазон FM-радио, диапазоны сотовой связи, воздушное движение, морское радио, службы экстренной помощи и многое другое. Этот фоновый шум (называемый «окружающим шумом») часто мешает увидеть излучения, исходящие от EUT, поэтому тестирование обычно проходит намного медленнее по сравнению с тестированием в SAC.

Сигналы от EUT плюс окружающая среда, измеренные на OATS

Проблема окружающего шума усугубляется тем, что поблизости находится больше передатчиков, поэтому в пределах или вблизи большого города тестирование на OATS становится практически невозможным.Окружающий шум также препятствует автоматизированному тестированию выбросов, поскольку требуется вмешательство человека, чтобы отличить шум от ИО и фоновый шум. Короче говоря, тестирование в SAC проходит намного быстрее.

Другим недостатком OATS является то, что вы не можете на законных основаниях проводить испытания на устойчивость к излучению, потому что незаконно вещать на уровнях мощности, которые обычно требуются для создания напряженности поля, указанной в корневом стандарте RI (IEC 61000-4-3), например. 3 В/м, 10 В/м или выше для MIL/аэрокосмических.Поэтому, если вы хотите провести тестирование на устойчивость к излучению, вам понадобится какая-то камера (в идеале SAC, но есть и другие варианты, о которых я расскажу ниже).

Полубезэховая камера
по сравнению с GTEM

SAC бедняка – это GTEM, что означает Gigahert Transmissive Electro Magnetic cell. Они намного меньше, чем SAC, и гораздо более экономичны, но у них есть свои ограничения.

Я подробно рассказывал о GTEM в предыдущих статьях здесь и здесь.

Вы можете на законных основаниях использовать GTEM для измерения излучаемых помех для устройств FCC части 15B и 18 (с некоторыми оговорками) и выполнять испытания на устойчивость к излучению в соответствии с IEC61000-4-3, приложение D.Что касается испытаний на излучение, IEC/EN61000-4-20 описывает использование и ограничения GTEM для целей испытаний.

Двумя основными недостатками GTEM являются ограниченный размер EUT и погрешность измерения в более низких частотных диапазонах (приблизительно ниже 200 МГц). Измерение выбросов, исходящих от кабелей, которые являются основным видом отказов из-за синфазных токов, может быть очень сложным в GTEM. В этой статье описывается влияние различной конфигурации кабеля на измерения в GTEM.

GTEM Cell [Википедия]

GTEM бывают разных размеров: от 30 см или около того до 20 футов в длину. Если вы идете по этому пути, важно получить GTEM, который может справиться с вашим самым большим продуктом, как с точки зрения его размещения в двери, так и с точки зрения достаточно большого однородного тестового объема.

Чтобы компенсировать повышенную погрешность измерения на частотах ниже 200 МГц, я бы посоветовал также использовать токовые клещи для измерения синфазного тока, присутствующего в каждом кабеле в диапазоне частот 30–200 МГц.В этом диапазоне большинство отказов из-за излучения связано с синфазным током во внешнем кабеле, поэтому между GTEM и кабельным зажимом вы сможете довольно точно найти и количественно определить абсолютные уровни излучения.

SAC определенно предпочтительнее GTEM, но если у вас есть проблемы с местом и/или бюджетом, лучше использовать GTEM. У некоторых компаний есть и то, и другое: GTEM зарезервирован для предварительного тестирования на соответствие, а SAC — для тестирования на полное соответствие.

Хорошая заметка о приложении от Nokia сравнивает измерения от GTEM до SAC и OATS.У York EMC есть еще одна отличная заметка о GTEM.

Реверберационная камера

[Википедия] Реверберационная камера в Университете Отто-фон-Герике в Магдебурге, Германия

Электромагнитная реверберационная камера (RVC) (или камера с модовым перемешиванием (MSC)) — это место, где вся камера заставляет резонировать. Они преимущественно используются в качестве объемного резонатора для проведения испытаний на устойчивость к излучению. Благодаря высокой добротности камеры и практически полной отражательной способности стен и пола электромагнитное поле заданной напряженности может быть создано с помощью усилителя мощности гораздо меньшего, чем требуется в САК.Усилители мощности

могут стоить десятки или сотни тысяч долларов, особенно если вам требуются высокие значения напряженности поля, предусмотренные такими стандартами, как MIL-STD-461 и DO-160 (200 В/м). Напротив, в реверберационной камере можно создать напряженность поля в десятки тысяч В/м.

В одной из этих вещей было бы довольно легко превысить рекомендации по радиочастотному излучению, изложенные в OET65 FCC (воздействие электромагнитных полей RF на человека), поэтому я бы не рекомендовал входить в него, пока он включен, если вы когда-либо планируете иметь детей. .

Рефлекторы, подобные показанным на рисунке, используются для «перемешивания» стоячих волн, чтобы все точки ИО могли быть погружены в поле заданной силы.

РЧ-экранированная комната

Экранированная камера – основа для полубезэховой камеры

Помещение с радиочастотным экраном служит основой для полубезэховой камеры. Это хорошо герметичный металлический ящик, который обеспечивает эффективность экранирования электрического и магнитного поля в заданном диапазоне частот.

Это изображение справа из 10-метровой камеры, которую я купил и разобрал в начале этого года.

Конечно, существуют различные экранирующие материалы и конфигурации, которые обеспечивают разную эффективность экранирования. Такие факторы, как тип и толщина материала, влияют на затухание электрического и магнитного поля, как показано в таблице ниже.

От ETS Lindgren «Корпуса РЧ с двойной гальванической изоляцией»

Экранированная комната

Иногда достаточно медной сетки, как в случае «экранированной комнаты» (такой, как показано справа). Если вам нужно только 50 или 60 дБ затухания, это сэкономит вам много денег по сравнению с полностью экранированной комнатой.

Если вам нужна максимальная эффективность экранирования, вам понадобится «двойное электрически изолированное» экранирование, состоящее из двух слоев экранирующего материала (один на внутренней поверхности и один на внешней поверхности), обычно соединенных только в одной точке — основном заземлении. точка.

Экранированная радиочастотная коробка/камера

Вопрос о стоимости полноразмерной полубезэховой камеры, по крайней мере, у многих производителей, часто вызывает легкое сердцебиение.

Инженеры, ищущие альтернативы, могут столкнуться с небольшим экранированным корпусом (например,g, 2 фута x 1 фут x 1 фут) и задаться вопросом, что мешает им использовать его вместо этого для испытаний на излучение или помехоустойчивость.

Одной из основных проблем с этими экранированными ящиками являются отражения. Физический размер будет ограничивать размеры поглощающего материала, и поэтому будет невозможно установить поглощающие конусы, которые очень эффективны на более низких частотах.

Так же при таких малых габаритах будете мерить или передавать в ближнем поле на любых частотах до пары Ггц.

Оба эти фактора приводят к тому, что измерение непреднамеренных выбросов становится практически бесполезным.

Движение электронов в клетке Фарадея с приложенным электрическим полем [Википедия]

Итак, с этими ограничениями, для чего они на самом деле могут быть полезны?
  1. Тестирование беспроводного передатчика/приемника – экранирование обеспечивает относительно свободную от помех зону, где беспроводные каналы связи можно тестировать изолированно. Если известна частота передатчика, материал поглотителя можно выбрать специально для поглощения энергии на частоте передачи.
  2. Испытание на устойчивость к излучению — не ожидайте такой же производительности, как стабильное, откалиброванное, однородное поле, которое вы ожидаете от надлежащей тестовой установки в полубезэховой камере. Но можно подать сигнал на небольшую антенну и создать значительную напряженность поля, не нарушая законов о нелицензированных передачах в ограниченных полосах частот. Может быть полезно для устранения неполадок, связанных с невосприимчивостью к излучению.
  3. Выполнение чувствительных измерений — эти блоки могут обеспечить эффективность экранирования >100 дБ на частотах выше 1 МГц, поэтому, если вам нужна бесшумная среда для тестирования вашей схемы или даже для нормальной работы вашей схемы, то эти экранированные радиочастотные блоки могут быть хорошим решением.Обратите внимание, что сами по себе коробки только уменьшат излучаемый соединительный механизм. Потребуется надлежащая фильтрация кабеля для уменьшения кондуктивной связи от внешних источников (например, через сигналы питания или заземления). Конечно, между агрессорами и жертвами внутри самого ограждения все еще может происходить электрическое и магнитное поле.
Использование камеры ЭМС для радиочастотных (беспроводных) испытаний

Не будем забывать, что полубезэховая камера полезна не только для тестирования выбросов.При правильных типах и конфигурациях поглощающих материалов вполне приемлемо проводить испытания ВЧ-передатчиков как для определения характеристик передатчика (таких как ширина полосы излучения, спектральная плотность мощности и измерения побочных излучений), так и для тестирования каналов между двумя или более передатчиками.

Антенная измерительная камера

Существуют специальные типы безэховых камер, разработанные специально для определения характеристик поля от антенн. Хотя я думаю, что можно проводить измерения диаграммы направленности антенны в стандартной полубезэховой камере, специализированная камера для измерения антенны, скорее всего, предоставит более точные данные, а также уменьшит время сканирования.

Что-то вроде измерительной камеры антенны, показанной справа, показывает пример модульной измерительной камеры антенны с полной обработкой гибридного РЧ-поглотителя.

Иногда мы выставляем б/у камеры для измерения антенн на продажу. Проверьте наш интернет-магазин для текущих запасов.

Параметры полубезэховой камеры

Разделение антенн

Одним из основных соображений, касающихся полубезэховой камеры, является физическое расстояние между ИО (испытываемым оборудованием) и измерительной антенной.

Ближнее поле против дальнего поля

Для целей испытаний на радиочастотное излучение и помехоустойчивость наиболее распространены расстояния в 3 метра, 5 метров и 10 метров.

Частота. по сравнению с расстоянием в дальней зоне

Разделение важно, поскольку оно определяет частоту перехода от измерений в ближней зоне к измерениям в дальней зоне.

В идеале всегда нужно измерять в дальней зоне, потому что только в этой точке любая волна настраивается как плоская волна.

В ближнем поле напряженность поля может уменьшаться на 1 относительно r в кубе или r в квадрате и может сильно различаться между двумя точками (где r – расстояние между источником и антенной). В ближнем поле поведение очень сильно зависит от источника излучения. Если это высокое значение dV/dt, ближнее поле будет преимущественно электронным полем. Если это высокое dI/dt, ближнее поле будет преимущественно Н-полем.

Принимая во внимание, что в дальнем поле поле стабильно и вполне предсказуемо уменьшается при 1 на r.

Разделение антенн по стандарту

Часто отдельные стандарты предписывают конкретное расстояние разделения, но позволяют использовать другие значения разделения путем экстраполяции пределов на новое расстояние. Например, в промышленном, научном и медицинском стандарте CISPR 11 допустимые разделения различаются в зависимости от размера ИО, а также класса (A или B) и группы (1 или 2).

Большее расстояние обычно считается более точным, поскольку более вероятно, что вы будете проводить измерения в дальней, а не в ближней зоне.

Расстояние 3 м было бы моей рекомендацией для минимального разделения для испытаний на излучаемые помехи в диапазоне 30 МГц – 1 ГГц.

Разделение антенн для измерений РЧ-антенны

Если ваша камера предназначена для измерения антенны, расстояние между AUT (испытываемой антенной) и измерительной антенной будет определяться вашей частотой передачи и размером вашей антенны. Если вы передаете на частоте 2,4 ГГц, 1 длина волны составляет всего 12,5 см, поэтому вы можете обойтись гораздо меньшими расстояниями (и гораздо меньшими безэховыми камерами).

В некоторых камерах используется отражатель для увеличения расстояния измерения в пределах фиксированного размера камеры, чтобы приблизиться к измерению в дальней зоне.

Диапазон частот

Следующее, на что следует обратить внимание, — это частоты, которые необходимо измерять в вашей камере.

Довольно хорошо известно, что камеры

не очень хорошо работают на более низких частотах (например, ниже 100 МГц) из-за ограничений длины пирамидального поглотителя (более подробно обсуждается ниже). Вот почему часто бывает полезно повторно измерить нижний уровень выбросов на OATS.

Но вы действительно можете повлиять на верхний диапазон частот, выбрав поглощающие материалы, а также эффективность экранирования.

  • Испытания на излучение

Для тестирования RE устройств с непреднамеренным излучением обычно требуется измерение от 30 МГц до нескольких ГГц, при этом верхний предел зависит от самой высокой частоты, присутствующей в вашей конструкции.

Диапазон измерения непреднамеренных выбросов – FCC 15.33

FCC определяет верхний диапазон измерения непреднамеренных излучений, который, как вы можете видеть из приведенной выше таблицы, зависит от самой высокой частоты, генерируемой или используемой в вашей конструкции.

  • Испытания на устойчивость к излучению

Для тестирования RI обычно требуется перейти от 80 МГц к 2700 МГц. В вашем стандарте могут быть определены более высокие или более низкие значения, чем это, но для многих устройств типичным является значение 80 M — 2,7 G. Для некоторых стандартов запланировано расширение до 6 ГГц, поэтому может быть разумным спроектировать вашу камеру как минимум до 6 ГГц, если вы планируете проводить испытания на устойчивость к излучению.

Для испытаний ВЧ (или беспроводных передатчиков) часто требуется измерить амплитуды паразитных гармоник вплоть до 10-й гармоники.Например. для передатчика 2,4 ГГц необходимо убедиться, что все гармоники до 24 ГГц находятся в пределах допустимого диапазона.

Федеральная комиссия по связи требует измерения побочных излучений от беспроводных передатчиков Части 15 вплоть до 10-й гармоники

Полубезэховые камеры

часто имеют характеристики до 40 ГГц, но вы можете увеличить или уменьшить их в зависимости от ваших требований. Обычно это влияет на выбор материала поглотителя.

Тихая зона

Характеристика «тихая зона» определяет область внутри вашей камеры, в пределах которой должно располагаться ваше ИО, если должны быть соблюдены характеристики точности измерения.Чем больше EUT вы хотите разместить, тем больше должна быть ваша камера для обеспечения точности измерений.

Как вы понимаете, увеличение тихой зоны означает, что вам нужно увеличить ширину камеры (и, возможно, длину и высоту), что увеличивает количество дорогостоящего поглощающего материала для облицовки стен.

Выбор материала поглотителя

Материал, поглощающий радиочастоты, которым покрыты внутренние стенки вашей камеры, имеет решающее значение для общей производительности. Его цель состоит в том, чтобы поглотить 100% любых падающих электромагнитных волн и преобразовать эту энергию в тепло.

В действительности все поглощающие материалы не идеально поглощают радиочастотную энергию, и их характеристики сильно зависят от ряда факторов, таких как угол падения волн, частота и уровни мощности. Отражения будут иметь место , но ваш выбор поглощающего материала будет определять, насколько плохими будут отражения и сколько энергии будет поглощено.

Ферритовая плитка

Поглощение ферритовой плиткой в ​​зависимости от частоты и угла

Ферритовая плитка обычно выстилает все стены и потолок безэховой камеры.Феррит лучше всего работает на более низких частотах (например, ниже 100 МГц) и работает в сочетании с гибридной поглощающей пеной (см. ниже), чтобы минимизировать отражения в широком диапазоне частот.

Глядя на профиль поглощения типичной ферритовой плитки, вы можете видеть, что он совершенно бесполезен, если угол падения волны отклоняется от нормального значения на сколько-нибудь значительную степень.

Плитки обычно монтируются на кусок дерева перед тем, как привинчиваться к экранирующим панелям камеры.Деревянная прокладка фактически действует как диэлектрическая прокладка между плиткой и заземленной стеновой панелью, создавая емкостной эффект.

Иногда для камер предварительного соответствия требованиям по выбросам, а также камер иммунитета гибридный поглотитель не требуется поверх плитки. Это действительно зависит от верхнего частотного диапазона сигналов, которые вы хотите измерить.

Кроме того, вы можете обойтись неполным покрытием (зеркальным покрытием) ценой точности измерения. Ферритовая плитка — один из самых дорогих компонентов в камере, поэтому, если вам не нужна полностью совместимая комната, это может быть хорошей областью для экономии денег.

Амортизирующая пена

2 типа пирамидального гибридного поглотителя

Если бы ваше ИО излучало только 1 частоту, можно было бы поглотить всю энергию волны 1 листом бумаги, покрытым веществом с удельным поверхностным сопротивлением ровно 377 Ом (волновое сопротивление свободного пространства), расположенным точно на 1/ 4 длины волны от отражающей стены (при условии, что волна падает на стену под прямым углом). Эта конфигурация называется «Лист Солсбери».

Но, конечно же, мы пытаемся поглощать большую полосу частот под разными углами падения, так что в конечном итоге мы получаем сужающийся конус, который поглощает падающие волны с разными длинами волн.Кроме того, пирамидальная форма допускает постепенный переход импеданса от импеданса в свободном пространстве (377 Ом) до импеданса основания поглотителя из ферритовой плитки с потерями.

Как и в случае с высокоскоростным цифровым проектированием на печатной плате, любое резкое изменение импеданса вызовет отражения, поэтому пирамидальная структура является попыткой минимизировать этот эффект.

Этот тип поглотителя может быть изготовлен из ряда материалов, таких как полиуретан или полистирол, причем любой из этих материалов обычно содержит материал с потерями, такой как углерод.

Существует множество статей о том, как работают поглотители, но эта от Глена Дэша — одна из лучших (т. е. наиболее краткая и простая для понимания), которую я нашел.

Кабельные фильтры

Чтобы иметь возможность поддерживать превосходную эффективность экранирования, все, что входит или выходит (проникает) через стены или пол безэховой камеры, должно быть отфильтровано или изолировано.

Включает в себя все: от входа питания для EUT и поворотного стола/мачты, ВЧ-кабелей (для подключения к антеннам или LISN) и любых других кабелей ввода-вывода и кабелей управления.

Если вы только что пропустили кабели через узкое отверстие, велика вероятность, что утечка радиочастот произойдет в обоих направлениях. Результатом этого является то, что вы начнете видеть окружающие радиочастотные сигналы внутри камеры, когда вся цель камеры состоит в том, чтобы не допускать их.

Величина радиочастотной утечки, которую вы получите, или степень снижения эффективности экранирования, будет зависеть от размеров отверстия или апертуры, длины волны сигнала, попадающего в отверстие, и от того, находится ли источник в ближней или дальнее поле.

Двери

Кредит: Learnemc.com

Двери, используемые для входа и выхода из безэховой камеры, являются общей зоной, где эффективность экранирования может быть ослаблена.

Поскольку идеальное прилегание металла к металлу вокруг двери невозможно, предпочтительным способом обеспечения герметичности по всему периметру двери является штифт (показан ниже).

Точность измерения

Решающим фактором при определении характеристик вашей безэховой камеры является точность измерений.Необходимо учитывать множество факторов, влияющих на точность измерения:

  • Расстояние между антеннами (вы измеряете в ближней или дальней зоне?)
  • Материал поглотителя и размещение (в каком диапазоне частот эффективен ваш материал поглотителя, каковы потери поглощения на каждой частоте и где расположены поглотители) – см. ниже более подробную информацию
  • Какого размера камера? – Достаточно ли места между измерительной антенной и поглощающим материалом?
  • Калибровка антенны (были ли ваши антенны надежно откалиброваны?)
  • Калибровка радиочастотного кабеля (знаете ли вы, какие коэффициенты калибровки следует учитывать для потерь в радиочастотном кабеле на каждой частоте?)
  • Калибровка анализатора спектра/приемника

Для предварительных измерений на соответствие требованиям по электромагнитной совместимости вас может устраивать измерение с точностью +/- 6 дБ.В то время как для измерений полного соответствия типичная требуемая точность составляет не менее +/-4 дБ.

Снижение точности измерения обычно означает более низкую общую стоимость камеры, поскольку вы можете использовать более дешевый поглощающий материал или его меньшее количество.

Важность размещения поглотителя

Знать, какие типы, размеры и конфигурации абсорбера выбрать, непросто. Обычно за этот процесс теперь отвечает программное обеспечение для моделирования.

Обычно камера должна быть полностью облицована ферритовой плиткой (по крайней мере, на стенах и потолке), но часто можно использовать только «зеркальное безэховое» покрытие из поглощающего вспененного материала, при этом удовлетворяя критериям измерения +/- 4 дБ.Чтобы иметь возможность определить, какой поглощающий материал и размер выбрать, а также где его разместить, это определяется рядом факторов, включая:

  • Какой размер тихой зоны вам нужен?
  • Какой максимальный размер EUT вы будете тестировать?
  • Каковы размеры камеры?
  • В каком диапазоне частот вы будете проводить измерения?

Производитель вашей камеры, скорее всего, предложит несколько стандартных комплектов или использует программное обеспечение для настройки в соответствии с вашими требованиями и бюджетом.

Плоскостность плоскости основания

Плоскостность плоскости земли необходима для обеспечения воспроизводимого отражения от земли. В ANSI C63.7 («Сооружение испытательных площадок для проведения измерений излучения») критерий или эмпирическое правило плоскостности заземляющего слоя называется критерием шероховатости Рэлея, который приближается к тому, что заземляющий слой не должен иметь «выпуклостей» или «впадин». ‘ более 5 см при расстоянии между антеннами 3 м, чтобы обеспечить точность измерений.

Использование плоского, прочного основания под металлической заземляющей пластиной поможет гарантировать, что поверхность останется плоской.Также влияет тип и качество сварных швов или соединений, используемых для соединения металлических листов.

Можно утверждать, что наземные плоскости в OATS гораздо более подвержены деформации из-за расширения и сжатия, вызванного прямым солнечным светом, чем камера.

Определение размеров полубезэховой (ЭМС) камеры

Выбор правильного размера полубезэховой камеры имеет решающее значение, поскольку он определяет ожидаемую точность измерений, а также стандарты, на соответствие которым можно проводить испытания на полное соответствие.

Размер ИО

Одним из основных соображений при выборе размера камеры является максимальный размер тестируемого оборудования, которое вы будете тестировать. Если вы тестируете небольшие продукты, вам может сойти с рук меньшая «тихая зона», как я уже говорил ранее, что означает, что ширина камеры может оставаться небольшой.

Большинство производителей камер указывают размеры тихой зоны для каждого стандартного размера камеры.

Полное и предварительное соответствие

Как я упоминал ранее, если вам нужно выполнить только предварительные измерения, вы можете обойтись камерой гораздо меньшего размера.Это позволяет значительно сэкономить не только площадь помещения, но и стоимость ферритовой плитки и поглощающих материалов.

Например,

ETS Lindgren предлагает серию Spacesaver, которая значительно меньше своих стандартных 3-метровых, 5-метровых или 10-метровых камер. Как правило, в таких небольших камерах высота антенны будет ограничена или даже фиксирована, что, безусловно, ограничивает точность измерений. Но для получения хорошего представления о выбросах или устранения известных проблем с выбросами они могут быть хорошим вариантом.

Определение в стандартах

Для многих стандартов размер безэховой камеры четко не определен. Лакмусовой бумажкой часто является соответствие камеры требованиям NSA (см. ниже) стандарта для данного размера EUT.

Но, как правило, размер камеры, вмещающий 3-метровое ИО и измерительное расстояние между антеннами (например, примерно 30 футов x 20 футов x 20 футов), будет соответствовать большинству международных стандартов измерения излучаемых излучений.

Расстояние в 5 м считается лучшим, чем расстояние в 3 м, поскольку измерения, как правило, имеют лучшую корреляцию с измерениями, выполненными на расстоянии 10 м (золотой стандарт для камер).Но, конечно, когда вы увеличиваете расстояние между антеннами, количество поглощающего материала, выстилающего стены, значительно увеличивается, что увеличивает стоимость.

Поднятый наземный самолет против ямы

Максимальная высота вашей камеры будет определяться не только внешними размерами камеры, но и тем, построена ли она над ямой. Как правило, безэховая камера должна располагаться как минимум на 2 фута ниже уровня земли, чтобы обеспечить:

  1. Поворотный стол с плоской поверхностью на уровне земли
  2. Место для хранения вспомогательного оборудования под поворотным столом
  3. Место для прокладки антенных, силовых и других кабелей

Если вы можете позволить себе роскошь залить бетонный котлован, это прекрасно — заземляющий слой можно сделать заподлицо с остальной частью пола (снаружи).

Другие варианты — построить наверху пола и сделать ступеньки к двери камеры, или, в некоторых случаях, вы можете поднять весь пол комнаты, чтобы он был на одном уровне с полом камеры.

Эти решения, конечно же, зависят от ограничений пространства, с которым вы работаете.

Типовые рабочие характеристики камеры ЭМС

Вы, наверное, уже поняли, что камеры далеки от совершенства. Чтобы определить, насколько они на самом деле далеки от совершенства, существует пара стандартных тестов, определяющих два основных аспекта их производительности.

Эффективность экранирования

Во-первых, определить, насколько хорошо металлическая оболочка препятствует проникновению радиочастотных сигналов внутрь. Существует ряд мест, где РЧ-сигналы могут «просачиваться» в камеру, например, на стыках панелей, кабельных проходках и дверях.

Эффективность экранирования обычно проверяется на частоте 1 ГГц (если заказчик не запрашивает более углубленное испытание на других точечных частотах) путем размещения передающей антенны вне камеры и измерительной антенны внутри камеры.

Разница между мощностью передачи и мощностью приема определяет эффективность экранирования.

На диаграмме слева показано, как ведут себя электрические и магнитные ближние поля вблизи бреши в щите.

Совет: чтобы найти источник утечки, уменьшите мощность передачи до тех пор, пока сигнал не станет едва заметным внутри камеры. Затем переместите приемную антенну вокруг камеры, чтобы найти максимальную амплитуду. Обычно это позволяет изолировать область утечки.

АНБ

Существует общедоступная база данных всех зарегистрированных и аккредитованных FCC измерительных центров в мире. Для каждого объекта вы можете просмотреть предоставленные им данные, чтобы увидеть, как точность измерений зависит от частоты.

Данные исследования нормализованного затухания на месте (NSA)

Небольшой грязный секрет индустрии испытательных лабораторий ЭМС заключается в том, что даже в тех случаях, когда лаборатории соответствуют спецификации точности измерения +/-4 дБ, расхождение между лабораториями может превышать 8 дБ.FCC проводит циклическое тестирование EUT в каждой лаборатории, участвующей в их программе TCB. Статистика циклического перебора не публикуется, но обсуждения на вебинарах участниками TCB показывают, что вариации более 40 дБ не являются чем-то необычным.

Часто испытательные лаборатории ЭМС, имеющие более одной безэховой камеры, приобретают камеры одинакового размера, марки и модели, чтобы, по крайней мере, внутри камеры имели хорошее соответствие. Это помогает им избежать неловкого разговора, оправдывающего различия в измерениях со своим клиентом.

КСВ

Метод КСВ десятилетиями использовался для оценки характеристик безэховых камер, таких как размер тихой зоны и отражательная способность поглощающего материала. Некоторые также предпочитают метод VSWR методу NSA для характеристики точности измерения.

Несмотря на то, что существует множество способов проведения теста КСВ, большинство из них представляют собой вариации метода, основанного на перемещении источника излучения вдоль оси измерения для выборки стоячей волны электромагнитного поля.

Прочтите это и это для получения дополнительной информации.

Типовое необходимое оборудование

Теперь, когда у вас есть полубезэховая камера, что еще вам нужно? Если вам не нравится сидеть в очень тихой комнате и слушать пустоту (или, в моем случае, какой-то очень громкий, высокий звон в ушах), вам понадобится какое-то оборудование, чтобы максимально использовать пространство.

То, что вам понадобится, зависит от того, какое тестирование вы хотите там провести, но ниже я расскажу об основных элементах оборудования для тестирования излучения, помехоустойчивости и радиочастот.

Испытания на излучение

Тип измерительной антенны, которую вы приобретете, действительно зависит от того, какие частотные диапазоны вам нужно измерять. Я описал различные типы антенн, используемых для испытаний на электромагнитную совместимость, в разделе об излучаемых помехах руководства для начинающих по испытаниям на ЭМС. Однако, как правило, вы будете искать биконическую антенну для частот менее 300 МГц, логопериодическую антенну от 2 или 3 сотен МГц до 1 или 2 ГГц, а затем рупорную антенну для > 1 ГГц.

Многие лаборатории используют биконилогическую/биологическую антенну, которая представляет собой комбинацию биконической и логарифмической антенны, чтобы охватить больший диапазон с помощью только одной антенны.

  • Анализатор спектра/приемник электромагнитных помех

Другое основное оборудование, которое вам понадобится, это либо анализатор спектра, либо приемник электромагнитных помех. Эти две части устройства, по сути, делают одно и то же, т. е. измеряют напряжение, полученное от измерительной антенны, в диапазоне частот. Однако приемная схема внутри них действительно отличается, что дает им как плюсы, так и минусы.

Если вы хотите провести полное тестирование на соответствие, вам обычно потребуется приемник электромагнитных помех (совместимый с CISPR).Для всех других испытаний, скорее всего, будет достаточно гораздо более дешевого аналога анализатора спектра.

Выбор правильного радиочастотного кабеля имеет решающее значение. Выберите один с низкими потерями вплоть до самой высокой интересующей частоты. Поскольку потери в кабеле меняются пропорционально длине кабеля, при определении приемлемой величины затухания в кабеле необходимо учитывать расстояние от приемника до антенны.

  • Программное обеспечение для автоматизации выбросов

Скорее всего, вам понадобится какое-либо программное обеспечение для автоматизации, чтобы (а) добавлять/вычитать коэффициенты для антенн, усилителей, аттенюаторов и кабелей (б) ускорять тестирование (в) создавать профессионально оформленные отчеты об испытаниях.

Дополнительные предложения и информацию см. в разделе «РЧ» ниже.

Испытание на устойчивость к излучению

Тестовая установка От 61000-4-3

Для испытаний на устойчивость к излучению используется в основном то же оборудование, что и для испытаний на излучение, за исключением нескольких дополнений.

Вы можете использовать точно такие же антенны (например, гибридные, рупорные), которые используются для тестирования излучаемых излучений, только они работают жестко, а не используются в режиме приема. Единственное предостережение здесь заключается в том, чтобы убедиться, что ваши антенны могут работать с уровнями мощности, которые вам необходимы для создания напряженности поля, указанной в применимых стандартах.

Если ваши антенны не работают, у вас будет дорогой день.

Источником сигнала для излучаемого поля всегда является генератор сигналов. Для стандартных испытаний на устойчивость к излучению в соответствии с EN61000-4-3 сигнал обычно качается от 80 МГц до нескольких ГГц. Несущая частота представляет собой синусоидальную волну, а сигнал обычно модулируется по амплитуде сигналом 1 кГц (80% AM). Эти параметры могут меняться в зависимости от стандарта, поэтому проверьте свой, чтобы определить характеристики генератора сигналов, который вам нужен.

Иногда необходимо заменить генератор сигналов в процессе испытаний на устойчивость к излучению, чтобы он работал в другой полосе частот. Если вы хотите по-настоящему проявить себя, вы можете купить переключатели, управляемые GPIB, и инвестировать в хорошее программное обеспечение для автоматизации, чтобы справиться с автоматической заменой генератора сигналов и усилителя мощности.

Усилители мощности необходимы для создания уровней мощности, необходимых для достаточно сильного возбуждения антенн, чтобы создать уровни напряженности поля, указанные в стандартах.

Например, вам может понадобиться усилитель мощностью 50 Вт для достижения 10 В/м на расстоянии 3 м в диапазоне от 80 МГц до 1 ГГц. Мощность усилителя, которая вам нужна, очень сильно зависит от характеристик вашей антенны (т. е. усиления, КСВ), а также от затухания в кабеле.

Опять же, программное обеспечение для автоматизации необходимо для любых испытаний на устойчивость к излучению, кроме устранения неполадок на определенных точечных частотах. Для автоматизации защиты от излучения программное обеспечение должно сохранять настройки амплитуды генератора сигналов, которые соответствуют заданной напряженности поля на фиксированном расстоянии от передающей антенны.

Используя датчик изотропного поля, программное обеспечение может калибровать уровни поля в полосе частот и сохранять эти «развертки». Любые изменения в вашей тестовой установке после калибровки, вероятно, полностью аннулируют ваше калиброванное поле. Это включает в себя изменения: линейного затухания, разнесения/ориентации антенн, типа/длины РЧ-кабеля и, в основном, всего, что связано с созданием поля.

ВЧ-переключатели

не нужны, но если вам нужна действительно плавная и быстрая настройка, то они — хороший вариант.Они позволяют программному обеспечению автоматизации выбирать между различными генераторами сигналов и/или усилителями мощности, чтобы вы могли охватить весь частотный диапазон без необходимости вручную переключать кабели и оборудование. Если вы проводите много радиочастотных испытаний, это может стоить вложений.

Регулируемый ВЧ-аттенюатор

Аттенюаторы

полезны по нескольким причинам:

  1. Всегда рекомендуется вставлять аттенюатор между выходом генератора сигналов и входом усилителя мощности.Если выход вашего генератора имеет максимальный выходной уровень +10 дБм, а вход вашего усилителя имеет максимальный входной уровень 0 дБ, вам потребуется как минимум 10 дБм последовательно. У S.G есть сверхъестественная способность включаться на полную мощность, даже если вы клянетесь, что выключили ее до того, как выключили устройство. Дешевый аттенюатор может сэкономить вам чрезвычайно дорогой день.
  2. Стандарт устойчивости к излучению EN/IEC 61000-4-3 требует, чтобы амплитуда любых паразитных составляющих или гармоник усилителя мощности была как минимум на 6 дБ ниже основной амплитуды выходного сигнала.Может потребоваться затухание, чтобы свести к минимуму отражения кабеля от антенны и сохранить приемлемые амплитуды гармоник при уровнях мощности, необходимых для соответствия заданной напряженности поля. Эта проблема становится тем более важной, чем ближе вы приближаетесь к максимальной выходной мощности вашего усилителя.

Датчик изотропного поля необходим для подтверждения того, что вы создаете адекватные уровни поля во всех точках в тестовом объеме. Если я правильно помню, уровни поля (измеряемые в В/м) калибруются путем измерения на 0.Интервалы 5 м в пределах испытательного объема (например, 1,5 м в кубе), с допустимыми уровнями, определяемыми в диапазоне от -0 дБ (т.е. не может быть ниже указанного)/+6 дБ не менее чем в 75% измеренных точек сетки (например, 12 из 16).

В наши дни стандарт требует, чтобы поле быстро проверялось в одной точке перед тестированием каждого EUT, что гарантирует, что вы не сделали ничего глупого с кабелями, соединениями или программным обеспечением.

Радиочастотное (беспроводное) тестирование

Прежде чем вы даже подумаете о вложении средств в установку для тестирования излучаемой беспроводной сети, обязательно проверьте, насколько полезными могут быть проводимые радиочастотные испытания.Это намного дешевле (менее 5 тысяч долларов по сравнению с более чем 100 тысячами долларов за камеру) и покрывает 90% РЧ-тестов, которые вам необходимо выполнить.

Для тестирования беспроводной сети вам, вероятно, понадобится дополнительное оборудование:

Тип необходимых вам антенн во многом зависит от частот, которые необходимо измерить. Одна гибридная широкополосная антенна может охватывать диапазон частот от 30 МГц до нескольких ГГц, но вам может потребоваться подняться выше и ниже этого диапазона.

Часто вам необходимо измерять паразитные излучения вплоть до 10-й гармоники основной частоты передачи, и в этом случае вам потребуется как минимум одна рупорная антенна.

При измерении низкоуровневых излучаемых излучений часто требуется усилить сигнал, полученный от измерительной антенны, чтобы поднять сигнал выше уровня собственных шумов анализатора.

В отличие от усилителей, аттенюаторы помогают обеспечить соответствие входных сигналов входным требованиям вашего анализатора. В случае анализатора спектра это обычно означает насыщение схемы чувствительного диодного смесителя на входе.

Если вы перегружаете вход анализатора, в лучшем случае вы получите некоторое сжатие усиления, что приведет к неточным измерениям.В худшем случае вы поджарите что-то дорогое на этапе ввода.

В любом случае рекомендуется добавить достаточное ослабление на пути входного сигнала, чтобы гарантировать, что вход вашего анализатора остается в пределах указанного рабочего диапазона.

Обычно лучше использовать внешний аттенюатор, чем полагаться на аттенюаторы, встроенные в анализатор, по нескольким причинам. Во-первых, вы можете выбрать размеры внешних аттенюаторов, чтобы иметь повышенную способность рассеивать мощность.Внутренние аттенюаторы обычно очень ограничены по мощности, поэтому без тщательного расчета потребляемой мощности их относительно легко приготовить.

Вторая причина, по которой обычно лучше использовать внешние аттенюаторы, заключается в том, что уровень шума будет казаться ниже. Если вы используете внутреннее затухание, анализатор спектра компенсирует это, добавляя значение затухания не только к сигналу, но и к шуму. Таким образом, если вы пытаетесь измерить слабый сигнал, внутреннее затухание может исказить показания.Вместо этого с внешним аттенюатором сигнал будет ослаблен, но минимальный уровень шума на экране анализатора останется прежним.

Программное обеспечение для автоматизации

обычно необходимо для хранения и компенсации коэффициентов преобразователя и усилителя. Без компенсации этих факторов вы не сможете рассчитать абсолютную величину сигнала.

Программное обеспечение для автоматизации

также позволяет создавать отчеты об испытаниях с графиком и табличными данными. Чтобы использовать программное обеспечение для автоматизации, вам необходимо подключить компьютер к анализатору, что обычно выполняется через порт связи GPIB.Карты PCI доступны от National Instruments, чтобы дать вашему ПК порт GPIB. Доступны внешние преобразователи USB в GPIB, но я так и не смог заставить свой работать.

Такие производители, как Rohde & Schwarz и Keysight (Agilent), часто комплектуют свое оборудование собственным программным обеспечением для автоматизации. Обычно это стоит целое состояние, и есть ежегодная плата за поддержку.

В качестве альтернативы вы можете изучить бесплатный вариант EMCware от Amplifier Research.

Вы также можете написать свое собственное программное обеспечение в Labview или даже в Excel.Есть набор инструментов GPIB от KE5FX, который может быть полезен, если вы хотите пойти по этому пути.

Затраты на безэховую камеру – бывшие в употреблении и новые (и некоторые предостережения)

Нельзя обойти стороной тот факт, что покупка полубезэховой камеры – дорогое удовольствие. Для более крупных компаний это может быть несложно с точки зрения рентабельности инвестиций, но для небольших и средних компаний, занимающихся оборудованием, решение купить его и обучить персонал вместо продолжения использования сторонней тестовой лаборатории не является простым.

Иногда вы можете найти подержанную камеру в продаже, и часто это дает огромную экономию.

Из-за высокой стоимости поглощающих материалов (плитка и пена) и увеличения площади стены/крыши с увеличением расстояния между антеннами, 5-метровая камера значительно дороже, чем 3-метровая, а 10-метровая камера значительно дороже, чем 5-метровая. .

Но вот примерная цена, которую вы можете ожидать. Они предназначены для полностью совместимых камер.

Разделитель антенны       Новый                       Б/у

3 м                                         300 000–750 000 долл.

                                       $500k-$1m            $350k-$750k

10 м                                       1–2 млн.

Если вы ищете бывшие в употреблении камеры, напишите мне, и мы обсудим ваши требования.

Подержанные камеры ЭМС на продажу

Если вы ищете бывшие в употреблении безэховые камеры, перейдите в наш магазин контрольно-измерительного оборудования, чтобы ознакомиться с текущими запасами.

Мы покупаем и продаем безэховые камеры новые и б/у.

Меры предосторожности при покупке бывших в употреблении безэховых камер

Итак, как видите, вы можете значительно сэкономить, если найдете в продаже бывшую в употреблении безэховую камеру, но следует помнить о нескольких вещах:

  • Эффективность экранирования может снизиться после разборки/повторной сборки
  • Эффективность абсорбирующего материала со временем может снизиться
  • Правильные методы повторной сборки имеют решающее значение для поддержания SE и точности

Способы, которыми ваш установщик может испортить эффективность экранирования:

  • Не добавляет медную вату и ленту на каждое соединение шляпки и клапана
  • Не очищает стыки экранирующих панелей перед вставкой в ​​конструкцию
  • Плохая фильтрация вводов силовых и сигнальных кабелей
  • Не проверяет эффективность экранирования после установки с правильным оборудованием
  • Плохое заземление экрана
  • Использование изношенных, сломанных или анодированных пальцев вокруг дверей

Способы, которыми ваш установщик может испортить характеристики поглощения (влияющие на точность измерения):

  • Неправильный выбор абсорбирующего материала
  • Несоответствие между материалом ферритовой плитки и гибридным поглотителем
  • Оставляя зазоры между ферритовыми пластинами
  • Неправильное размещение/ориентация зеркального гибридного поглотителя

Расходы на демонтаж, повторную сборку и транспортировку

Часть поставки 5-метровой камеры

При покупке бывшей в употреблении полубезэховой камеры необходимо учитывать некоторые дополнительные расходы.

Демонтаж камеры может легко занять от 5 до 30 дней в зависимости от размера и количества поглотителя/плитки, которые необходимо снять со стен.

Цены от профессиональных установщиков камер сильно различаются, но ожидайте, что вы заплатите от 25 до 100 тысяч долларов за демонтаж камеры после учета всех затрат и оборудования и почти удвоите эти цифры за повторную сборку из-за дополнительного времени.

Транспортировка обычно осуществляется одним или несколькими большими (53 фута) грузовиками или, в некоторых случаях, морскими контейнерами.Ожидайте платить от 1 до 5 тысяч долларов за доставку за грузовик в Северной Америке. Кроме того, время, необходимое для загрузки грузовиков или контейнеров, может быть очень значительным.

Поэтому, даже если вы найдете бывшую в употреблении безэховую камеру со скидкой, имейте в виду, что ее перемещение сопряжено со значительными расходами.

Новые и подержанные камеры на продажу

Посмотрите мой текущий список использованных патронников. Я также сотрудничаю с производителем камер, чтобы иметь возможность предлагать новые камеры.

Заключение

Итак, это был не столь краткий обзор нескольких типов безэховых камер.Вы нашли то, что искали? У вас есть собственный опыт работы с безэховой камерой? Позвольте мне знать в комментариях ниже.

Энди Иди — бывший старший инженер-конструктор оборудования и бывший владелец испытательной лаборатории EMC. У него странное увлечение магнитами с 4 лет, и он публикует статьи, электронные книги и онлайн-курсы с тех пор, как в 2014 году основал EMC FastPass.

Текущее время — 2022 — Бюллетень ученых-атомщиков

Во многих странах по-прежнему существует огромный разрыв между долгосрочными обязательствами по сокращению выбросов парниковых газов и краткосрочными и среднесрочными действиями по сокращению выбросов, необходимыми для достижения этих целей.Хотя быстрое возвращение новой администрации США к Парижскому соглашению говорит правильные слова, оно еще не подкреплено действенной политикой.

Развитые страны улучшили свои меры реагирования на продолжающуюся пандемию COVID-19 в 2021 году, но ответные меры во всем мире остались совершенно недостаточными. Планы по быстрому глобальному распространению вакцин по существу рухнули, в результате чего более бедные страны остались в значительной степени непривитыми и позволили новым вариантам вируса SARS-CoV-2 закрепиться нежелательно.Помимо пандемии, тревожные упущения в области биобезопасности и биозащиты ясно показали, что международному сообществу необходимо сосредоточить серьезное внимание на управлении глобальным биологическим исследовательским предприятием. Кроме того, создание и осуществление программ биологического оружия положило начало новой гонке биологических вооружений.

И хотя новая администрация США добилась прогресса в восстановлении роли науки и доказательств в государственной политике, коррупция информационной экосистемы в 2021 году продолжилась.В частности, в прошлом году Америку заразил разнообразной дезинформацией из Интернета: волны лжи в Интернете убедили значительную часть населения США поверить в совершенно ложные утверждения о том, что Джо Байден не победил на президентских выборах в США в 2020 году. поддерживать этот нарратив угрожает подорвать будущие выборы в США, американскую демократию в целом и, следовательно, способность Соединенных Штатов возглавить глобальные усилия по управлению экзистенциальным риском.

Ввиду этой смешанной среды угроз — с некоторыми позитивными событиями, противодействующими тревожными и ускоряющимися негативными тенденциями — члены Совета по науке и безопасности считают, что мир не безопаснее, чем в прошлом году в это время, и поэтому решают установить Часы Судного дня снова показывают 100 секунд до полуночи. Это решение никоим образом не свидетельствует о том, что ситуация в области международной безопасности стабилизировалась. Напротив, Часы остаются как никогда близкими к апокалипсису конца цивилизации, потому что мир застрял в чрезвычайно опасном моменте.В 2019 году мы назвали это новой аномалией, и, к сожалению, она так и осталась.

В прошлом году, несмотря на похвальные усилия некоторых лидеров и общественности, негативные тенденции в области ядерного и биологического оружия, изменения климата и различных прорывных технологий, усугубляемые коррумпированной информационной экосферой, подрывающей рациональное принятие решений, удерживали мир в рукой подать до апокалипсиса. Глобальные лидеры и общественность не двигаются с той скоростью или единством, которые необходимы для предотвращения катастрофы.

Лидеры во всем мире должны немедленно взять на себя обязательство возобновить сотрудничество во многих доступных путях и местах для снижения экзистенциального риска. Граждане мира могут и должны организоваться, чтобы потребовать от своих лидеров сделать это — и быстро. На пороге рока нельзя слоняться без дела.

Палладий и приближающийся геоэкономический скачок в мире – анализ – Eurasia Review

Палладий — редкоземельный элемент и стратегический ресурс. Россия является крупнейшим в мире производителем этого ключевого вещества, которое используется в различных электронных приложениях и передовых вычислениях.В связи с тем, что санкции со стороны Запада быстро обрушиваются на Москву из-за ее вторжения в Украину, возникают вопросы о влиянии нехватки палладия на финансы и промышленность в региональном и глобальном масштабе.

Палладий в земной коре встречается в 30 раз реже, чем золото. Это элемент с множеством применений, от автомобильной промышленности до ювелирных изделий, фотографии и зубных коронок. Его наиболее известное использование сегодня в каталитических нейтрализаторах, которые уменьшают токсичные выбросы от двигателей автомобилей.

Тридцать девять процентов мировых поставок аффинированного палладия приходится на Россию. На страну также приходится около 11 процентов мировой платины. Но палладия уже не хватает, поскольку ЕС зависит от импорта из России на 40 процентов его поставок.

Тем временем цена на палладий стремительно растет из-за отсутствия предложения, превысив на прошлой неделе 3000 долларов за унцию. В этом ценовом диапазоне он был и раньше, в мае 2021 года, но при других обстоятельствах. Дело в том, как палладий стал частью международной борьбы за драгоценные и стратегические полезные ископаемые.

Особая точка воздействия – климат. Исследования показывают, что палладий — один из шести металлов платиновой группы наряду с рутением, родием, осмием, иридием и платиной — является основным элементом, снижающим количество вредных выбросов, выбрасываемых в атмосферу легковыми и грузовыми автомобилями. В Европе палладий также используется в индустрии передовых технологий и в вычислительной технике. Между тем, Индия и Китай импортируют палладий не только для своей передовой электронной промышленности, но и для своей автомобильной промышленности.Здесь импорт и использование палладия связаны с уменьшением смога и, таким образом, создают пересечение между требованиями изменения климата, геоэкономикой и порочной политикой.

Каталитические нейтрализаторы

обеспечивают около 80 процентов мирового спроса на палладий, что делает его частью элементной базы для создания более чистой окружающей среды. Аргумент состоит в том, что по мере ужесточения норм выбросов во всем мире спрос на каталитические нейтрализаторы и, следовательно, на палладий будет только расти.Но его использование варьируется от страны к стране и зависит от контекста.

Поскольку мир движется к электромобилям, палладий не потребуется, поскольку они не выделяют выхлопные газы. Но гибридные автомобили, которые работают как с двигателем внутреннего сгорания, так и с электродвигателем, требуют большего количества палладия. Несмотря на природу причин недавнего резкого роста цен на палладий, есть предположение, что аналогичные движения могут происходить и на рынках других металлов, играющих важную роль в обеспечении экологической устойчивости.

В будущем важны не политики, а ведущие горнодобывающие компании, которым необходимо повысить прозрачность того, что требуется для повышения стабильности цепочки поставок. Ведущим горнодобывающим компаниям необходимо проявлять больше изобретательности, поскольку в мировой экономике могут возникнуть потрясения, например, когда высокие цены на палладий сочетаются с нарушениями логистической цепочки или колебания вызывают замедление производства. Происходит следующее: ключевые минералы, такие как палладий, которые так необходимы в ходе Четвертой промышленной революции, становятся непомерно дорогими и, возможно, сдерживают человеческие знания и безопасность здоровья из-за конечного воздействия на окружающую среду.

Палладий выполняет определенную функцию в мировой экономике и является необходимым компонентом помощи обществу. Из-за глобальной геополитики и появления более серьезных перебоев с поставками — из-за приближающегося окончания пандемии COVID-19 и начала войны в Европе — прекращение поставок палладия само по себе является почти ужасным актом. Поведение стран в отношении того, что будет дальше в отношении товарных рынков, включая покупку и распределение палладия, может быть признаком возникновения проблем, связанных с созданием продуктов, содержащих палладий.Очевидно, что в и без того медленных цепочках поставок, которые все чаще прерываются или перестраиваются из-за геоэкономических требований, возникает больше проблем. Этот выпуск не об электромобилях, а о более широком наборе продуктов, в основе которых лежит очень редкий минерал.

В целом, сообщество горнодобывающих компаний требует социальной и этической ответственности, поскольку оно работает с политиками, в то время как мировое сообщество рассматривает, что будет дальше в отношении таких сырьевых товаров, как палладий. Безусловно, гонка за контроль над национальными ресурсами ускоряется в результате катастроф, таких как прорывы плотин или политическая и социальная напряженность.Сейчас Россия переживает удушение санкциями, невиданное в условиях Четвертой промышленной революции. Палладий, его предложение и цена ждут дикие геоэкономические скачки.

Вторглась бы Россия в Украину прямо сейчас, если бы Илон Маск не ши-

Джо Боррас и Закари Шахан

Это дикий, но реальный вопрос: вторглась бы Россия в Украину прямо сейчас, если бы Илон Маск не изменил ход автомобильной истории?

Эта статья была написана некоторыми людьми, предположившими, что подъем Илона Маска и революция электромобилей сделали месторождения полезных ископаемых Украины слишком ценными, чтобы Путин мог их игнорировать.В зависимости от того, кому вы верите, изобилие редкоземельных металлов в Украине, необходимых для революции электромобилей, является «настоящей» причиной того, что президент России Владимир Путин начал вторжение в суверенную нацию.

Нереально думать, что Путин вторгся в Украину только ради новых природных ресурсов. Как отмечают большинство украинцев и экспертов по Путину, ужасное вторжение, по-видимому, является комбинацией пренебрежительного отношения Путина к украинцам, считающим, что они не являются частью России (то есть почти ко всем украинцам), и угрозы свободной и цветущей демократии, которая находится рядом с дверь в Россию (что может дать русским больше идей, которых Путин не хочет, чтобы они имели), и мечту Путина о восстановлении СССР — или России, еще более отдаленной во времени и большей по географии.(Примечательно, что Путин также развелся в год, когда он вторгся в Крым, в 2014 году, и в наши дни он кажется смехотворно изолированным от остального мира, особенно после начала пандемии COVID-19.) Все эти объяснения не означают, что Однако это не угол EV и Элона Маска.

Транспортная отрасль электрифицируется. Нигде это не так очевидно, как в Европе. В 2021 году 19% продаж новых легковых автомобилей в Европе приходилось на продажи автомобилей с подключаемым модулем, а 10% — на продажи полностью электрических автомобилей.В январе 2022 года были такие же проценты, а январь, как известно, является одним из самых слабых месяцев — если не самым слабым — для продаж электромобилей, поэтому ожидайте, что 2022 год превзойдет результат 2021 года.

Между тем, в то время как крупные сверхдержавы, такие как США и Китай, имеют очень разнородную экономику, российская экономика в значительной степени основана на нефти и газе. Покойный сенатор Джон Маккейн однажды сказал: «Россия — это заправочная станция, маскирующаяся под страну».

Еще раз говорю: #Россия — это заправка, маскирующаяся под страну.Обязательно прочтите @WSJ: «Потемкинская экономика Путина» http://t.co/A8xpJKIf6P

— Джон Маккейн (@SenJohnMcCain) 24 марта 2014 г.

«Это клептократия. Это коррупция. Это страна, экономика которой на самом деле зависит только от нефти и газа, поэтому экономические санкции важны», — добавил он.

Давайте посмотрим на структуру российского экспорта. Как видите, львиную долю составляют углеводы, за которыми следуют 1) металлы 2) драгоценные металлы и камни 3) химические продукты, в основном удобрения.Экономика России довольно проста и основана на экспорте природных ресурсов pic.twitter.com/Kjq16fu9Oi

— Камиль Галеев (@kamilkazani) 4 марта 2022 г.

И все это важно, не говоря уже о том, что добыча нефти и газа в России становится все труднее и труднее, все более затратной и все менее прибыльной.

Зачем России эти «налоговые маневры»? Потому что закончилась дешевая нефть. Легкоизвлекаемые месторождения закончились, а новые залегают в очень труднопроходимой местности (при технологической возможности разработки).Себестоимость производства растет, Путин должен снизить налоговую нагрузку до нуля, чтобы удержать компании на плаву pic.twitter.com/xIUd2zRJ3D

— Камиль Галеев (@kamilkazani) 4 марта 2022 г.

Российская АЗС

Википедия пишет: «На нефтегазовый сектор приходилось примерно 40% доходов федерального бюджета России и до 60% ее экспорта в 2019 г. [51]  В 2019 г. стоимость природных ресурсов до 60% ВВП страны. [52] » В статье двухлетней давности Варшавский институт писал: «Владимир Путин не воспользовался долгими годами нефтяного бума и огромными доходами государственного бюджета от экспорта нефти для реформирования экономики. Получается, что вместо диверсификации и укрепления других отраслей промышленности в 2010-2018 годах Россия стала еще более зависимой от углеводородов. … Получается, что доля добычи нефти и газа в российской экономике увеличилась с 34,3% до 38,9%. Доля других видов производственной деятельности, в частности обрабатывающей промышленности, уменьшилась с 53.от 2% до 50,7%».

Отход от нефти, который происходит гораздо быстрее, чем предполагалось, представляет большую угрозу для российской экономики и, следовательно, для Владимира Путина. Возможно, Путин действительно увидел эту угрозу и решил, что он будет осуществлять свою мечту о расширении России, пока не стало слишком поздно. Возможно, он думал в одиночестве в своем пузыре пустоты и черствого «национализма», что ему лучше «вернуть Россию к ее былой славе» сейчас, прежде чем умереть от COVID, государственного переворота или восстания граждан.

Далее, мы должны признать, что одной из причин, по которой мы здесь, в 2022 году, говорим об очень определенном электрическом будущем для автомобилей, является успех Tesla, и это во многом связано с влиянием Илона Маска. Отметьте это поле как «верно», но мы объясним это более подробно ниже.

Изображение предоставлено Tesla.

Ты с нами? Теперь мы снова спросим вас: вторглась бы Россия в Украину прямо сейчас, если бы Илон Маск не изменил ход автомобильной истории, инвестировав в Tesla в 2004 году?

Обвиняем ли мы Илона в войне на Украине?

Это мем.Все хорошо.

Очевидно, что мы не обвиняем Илона Маска в российском вторжении на Украину. Тем не менее, не так давно о России говорили как о части «БРИК» стран (Бразилия, Россия, Индия и Китай), которые, по мнению некоторых, к 2050 году будут коллективно доминировать в мировом экономическом росте.

Это представление во многом было обусловлено низкой стоимостью рабочей силы в этих странах, «благоприятной демографией» (что бы это ни значило) и обильными природными ресурсами во время глобального сырьевого бума в начале нулевых.Однако природные ресурсы не созданы равными, и нефть, безусловно, не является долгосрочной, бросовой инвестицией, как когда-то казалось (фонд Goldman BRICS потерял 88% с 2010 г.) … и , что имеет ужасно много делать с Теслой.

Правда? Тесла!?

Фото Закари Шахана.

Подумайте об автомобильном ландшафте в марте 2009 года, когда Tesla впервые представила модель S. Автомобильный бизнес был в хаосе, охваченном глобальным финансовым кризисом. Только чудаки вроде Эда Бегли-младшего.и — ну, я, Закари и Челси Секстон… серьезно думали об электромобилях. Самым близким к «мейнстримному» электромобилю был концепт Chevy Volt, показанный GM в 2007 году… а до этого оставалось еще несколько лет.

Другими словами, не было ничего — и уж точно ничего желаемого. Черт возьми, даже Tesla была чем-то вроде ниши с ограниченной аудиторией и сомнительным будущим, если верить духу времени.

Затем видео начали появляться на YouTube.Внезапно электромобиль стал не просто дорогим автомобилем. Электромобиль стал быстрым автомобилем . На самом деле так быстро, что старая гвардия покупателей Mustang, Camaro и Corvette села и обратила на это внимание. Черт возьми, это заставило настоящих покупателей суперкаров сесть и задаться вопросом, что это было, на самом деле , что вообще делало автомобиль «супер» — особенно когда семейный седан в другой полосе просто вытер пол своей среднемоторной экзотикой.

Tesla Model S быстро стала автомобилем, который вам нужен, если вы хотите получить самую быструю машину в округе или хотите, чтобы вас считали передовым мыслителем.Бонусом была сигнализация добродетели об электрификации и экологической ответственности.

Photoshop — наш друг. Фото и небольшая модификация Chanan Bos, CleanTechnica.

Перенесемся в 2022 год, и почти каждый автопроизводитель, кроме Honda и Mazda, обязался к следующему десятилетию выпускать большинство электрических или всех -электрических линеек, Tesla является самым ценным автопроизводителем на Земле (стоит больше, чем несколько следующих автопроизводителей вместе взятых). , и даже такие «голубые фишки», как Ford, ищут способы управлять своими компаниями, как Tesla.

И, да, примечательно, что ни один из этих автопроизводителей — ни один — не может построить миллионы электромобилей, которые им потребуются, чтобы оставаться прибыльными, без кучи редких природных ресурсов. Верно и то, что Украина изобилует именно теми природными ресурсами, в которых нуждается электромобильная революция.

Аргумент о природных ресурсах: что есть у Украины?

Галлий, титан, литий, редкоземельные элементы… Кажется, на Украине есть за что побороться, особенно если вы относитесь к тому типу людей, которые ценят восходящую траекторию своего портфеля акций выше приличия или человеческой жизни.И в то время как некоторые компании из кожи вон лезут, чтобы гарантировать, что их материалы для электромобилей получены с соблюдением этических норм и являются частью системы с замкнутым циклом, чтобы минимизировать их долгосрочное воздействие на окружающую среду… другие этого не делают.

Но, опять же, эти минералы всегда были там — и расчеты прошлого, по крайней мере, уравновешивали «против» вторжения. Это могло измениться, и оценка в триллион долларов могла иметь к этому какое-то отношение.

На тему лития The Indian Express пишет: «Украинские исследователи предположили, что в восточном регионе страны находится около 500 000 тонн оксида лития, источника лития, который имеет решающее значение для производства аккумуляторов, питающих электроэнергию. транспортные средства.Эта предварительная оценка, если она подтвердится, сделает украинские запасы лития одними из крупнейших в мире. …

«В конце прошлого года Украина начала выставлять на аукционы разрешения на разведку для разработки своих запасов лития, а также меди, кобальта и никеля. Все это природные ресурсы, которые играют решающую роль в технологии экологически чистой энергии, необходимой для отказа от ископаемого топлива, что, по мнению ученых, необходимо для предотвращения наихудших последствий изменения климата…

«Потенциал Украины по производству лития начал привлекать внимание всего мира.В ноябре австралийская компания European Lithium заявила, что находится в процессе получения прав на два многообещающих литиевых месторождения в Донецкой области на востоке Украины и в Кировограде в центре страны. В то время компания заявила, что стремится стать крупнейшим поставщиком лития в Европе.

«В том же месяце китайская компания Chengxin Lithium также подала заявку на получение прав на месторождения лития в Донецке и Кировограде, по сообщениям СМИ, что позволит ей впервые закрепиться в Европе.Ни одна из компаний не ответила на запросы о комментариях».

Расскажи мне больше о хаосе

Считаете ли вы, что 17-летний Илон Маск, переехавший в Канаду, чтобы избежать призыва в южноафриканскую армию (что, пока мы здесь, кажется, было правильным поступком), был стартовой костяшкой домино в длинная цепочка событий, которые в конечном итоге привели к тому, что Владимир Путин приказал российским войскам выступить на Украину, или это просто еще один пример того, о чем говорил персонаж Джеффа Голдблюма в Парк Юрского периода ?

Изображение с IMDB.

Прокрутите вниз до раздела комментариев и дайте нам знать, что вы думаете. Но обратите внимание: вы получите намного больше воображаемых интернет-бонусов, добавив мем в комментарии.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.