Исследователи из Университета Нотр-Дам (University of Notre Dame) создали эффективное покрытие для обычных оконных стёкол. Оно блокирует инфракрасный и ультрафиолетовый свет и полностью пропускает видимое излучение. С таким фильтром на окне в комнате будет светло и прохладно, что важно для стран с жарким климатом, где охлаждение помещений требует огромных расходов энергии. Удивительно, но в создании фильтра помог ИИ и квантовые расчёты.

Источник изображения: University of Notre Dame

По словам учёных, они создали первый в отрасли широкоугольный спектральный фильтр. Благодаря этому достигается полосовая селективность, что позволило сохранить максимум света в оптическом диапазоне, и вырезать из него ультрафиолетовый и несущий тепло инфракрасный свет в ближнем диапазоне этих волн. Более того, впервые в отрасли создана плёнка, которая одинаково хорошо пропускает и фильтрует свет вне зависимости от угла падения солнечных лучей. Иными словами: утром, днём и вечером.

Базовый поиск необходимых оптических материалов осуществлялся с помощью интерактивного машинного обучения и с использованием квантового компьютера. В частности, использовался так называемый квантовый отжиг или нахождение оптимальных значений для набора из множества параметров.

Квантовые алгоритмы и ИИ сузили выбор базовых материалов с необходимыми оптическими селективными характеристиками до кремнезёма, оксида алюминия и титана. Для отражения инфракрасного излучения поверх всех трёх плёнок на стекле добавили кремниевый полимер, который также повысил прочность покрытия. Эксперименты показали, что предложенная плёнка при сохранении прозрачности снижает температуру в помещении на 5,4–7,2 °C. Охлаждающий эффект пленки сохранялся независимо от угла пропускания света снаружи.

Источник изображения: Cell Reports Physical Science

Для стран с жарким климатом, подчёркивают исследователи, предложенный оконный фильтр может снизить годовой расход энергии на охлаждение примерно на 97,5 МДж/м². Для дома средней площади в США это может вылиться в экономию до трети потребляемой в год электрической энергии, о чём исследователи подробно рассказали в статье в журнале Cell Reports Physical Science.

Многие климатологи считают, что глобальное потепление наступает быстрее прогнозов. Для его сдерживания годятся любые доступные средства, но арсенал не так уж богат. Поэтому необходимо расширять спектр инструментов для воздействия на климат, раз уж человечество не может в короткие сроки отказаться от грязной ископаемой энергетики. Одним из таких перспективных инструментов по сдерживанию нагрева Земли может стать осветление морских облаков.

Концепция корабля для осветления облаков. Источник изображения: Interesting engineering

Нетрудно понять, что чем больше соли в облаках, тем сильнее отражается от них солнечный свет. Соль находится в избытке в земных океанах. Если запустить по ним специальные установки по разбрызгиванию морской воды в небо, то можно рассчитывать на увеличение солёность низких облаков. Теоретически всё должно работать, но на практике остаётся множество вопросов: от глобальных — как это повлияет на климат в отдельно взятых частях света, до сугубо технических — это оптимальный размер капли, концентрация соли, сила распыления и другое. Наконец, распыляющие установки должны работать максимально эффективно и желательно на возобновляемых источниках энергии.

Предлагающие метод осветления морских облаков учёные не призывают немедленно внедрять эту технологию, но считают важным подготовиться к такому шагу, если вдруг он будет признан насущным и неотложным. Власти США и ЕС, кстати, также рекомендуют направить усилия исследователей на геоинженерные методы решения проблемы глобального потепления, но и они призывают относиться к ним с осторожностью.

Установка для экспериментального распыления солёных аэрозолей. Источник изображения: www.nytimes.com

Недавно группа исследователей из США под руководством учёных из Университета Вашингтона впервые испытала технологию осветления морских облаков на практике. Это произошло в заливе Сан-Франциско на палубе авианосца Hornet, давно превращённого в музей на воде. Специальная установка распыляла солёный аэрозоль, а система датчиков дальше по палубе собирала информацию о поведении и состоянии аэрозольного шлейфа. Полученный набор данных будет подвергнут анализу, чтобы вычислить наиболее оптимальные режимы распыления соленой воды.

«Цель программы ОМО — понять, возможно ли вообще предсказуемо и надёжно осветлить низкие морские облака, и если да, то как это в разных регионах земного шара повлияет на температуру, осадки и климат как в глобальном, так и в локальном масштабе, а также [оценить влияние] на любые другие возможные побочные эффекты, — заявили участники проекта. — Как учёные-атмосферники, мы считаем критически важным, чтобы у общества были ответы на эти вопросы, прежде чем принимать какие-либо решения о том, действительно ли использовать осветление морских облаков в попытке снизить климатические риски».

Накануне в журнале Nature вышла статья, в которой геофизик Дункан Агню (Duncan Agnew) из Института океанографии Скриппса в Ла-Хойе, Калифорния, доказал влияние глобального потепления на скорость вращения Земли. Расчёты учёного показали, что отток талых вод с полюса к экватору замедлил и будет дальше замедлять скорость вращения нашей планеты. Но есть и хорошие новости. Они касаются регулярной коррекции времени, которая ведёт к сбою в работе программ.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Согласно данным со спутников, на экватор Земли перетекло достаточно воды с тающих полярных льдов, чтобы форма планеты стала более сплюснутой и менее шарообразной. Лучшая аналогия для этого явления — это выполнение такого элемента в фигурном катании, как центровка, когда спортсмен может замедлять скорость вращения вытягивая руки в стороны и ускорять его прижимая руки к бокам. Так и увеличение объёма планеты в районе экватора замедляет скорость её вращения и фактически делает сутки длиннее.

«Растаяло достаточно льда, чтобы уровень моря поднялся настолько, что мы действительно можем видеть, как это повлияло на скорость вращения Земли», — утверждает Дункан Агню.

Важно отметить, что в масштабе миллиардов и миллионов лет скорость вращения Земли снижалась. К этому подталкивало гравитационное влияние Луны на океаны, что создавало эффект торможения. Например, анализ геологических отложений показывает, что 1,4 млрд лет назад сутки на Земле длились 19 часов.

С появлением атомных часов в 60-е годы прошлого века учёные стали замечать, что скорость вращения Земли увеличивается. Поскольку начались космические полёты, радары, навигация, компьютеры и разная электроника, изменение скорости планеты пришлось как-то соотносить со всемирным координированным временем, базирующимся на атомных часах. С 1972 года для этого была введена високосная секунда, которая позволяла уравнять измеряемое время и реальное суточное вращение Земли. Всё было хорошо до распространения компьютеров и программ, для которых дополнительная секунда стала неимоверной головной болью. Её невозможно было учесть — она вводилась командным методом уполномоченными организациями.

Но настоящий хаос мог наступить при введении отрицательной секунды, которая ни разу не объявлялась. Ожидалось, что её могут использовать в 2026 году. Дело в том, что ядро Земли жидкое и примерно с 70-х годов перемещение потоков в ядре планеты начало ускорять вращение Земли. Это проявилось в том, что високосную секунду с определённого момента стали добавлять реже. Наконец, в 2026 году Земля могла обогнать суточные показания атомных часов, и одну секунду пришлось бы вычесть из всемирного времени.

Работа Дункана Агню показала, что благодаря таянию полярных льдов скорость Земли снизилась настолько, что теперь вычитание одной секунды из всемирного времени можно отложить на три года — до 2029 года и, в целом, их придётся вводить реже. Для метрологов это бальзам на душу, потому что никто не понимает, во что бы вылилась такая коррекция времени. Для самого учёного это повод лишний раз на примерах показать, что деятельность человека напрямую и очень сильно влияет на нашу планету.

В ответ на растущую угрозу природных катастроф учёные с поддержкой Европейского космического агентства (ESA) разработали «цифрового двойника» Земли — инновационную модель для моделирования природных бедствий. Этот проект позволит лучше понять и предотвратить реальные риски, связанные с изменением климата, благодаря моделированию различных климатических условий и их последствий для нашей планеты.

Источник изображения: geralt / Pixabay

Земля не смогла бы выжить без воды, которая занимает 71 % всей её поверхности, а океаны составляют примерно 97 % этой цифры. Круговорот воды в природе является крайне сложным процессом из-за непрерывно меняющегося климата, на который оказывает влияние и человек. Поэтому прогнозирование стихийных бедствий, таких как наводнения, оползни и засухи, требует создания и анализа моделей, содержащих как можно больше данных с высоким разрешением, охватывающих каждый сантиметр планеты, от самых высоких горных вершин до водных глубин.

Проект создания «цифрового двойника» Земли направлен на то, чтобы предоставить учёным инструмент, с помощью которого можно вводить в модель новые данные и симулировать сценарии природных катастроф в различных условиях по всему миру. Это позволит наблюдать за потенциальными рисками, которые могут возникнуть во время оползней или других бедствий, как если бы они происходили в реальном времени, что, в свою очередь, поможет лучше подготовиться к возможным разрушительным событиям в будущем.

Разработка такой модели требует огромных усилий от учёных, которые используют данные, полученные со спутников, включая измерения влажности почвы, осадков, глубины снега, испарения и течения рек, собранные в определённые промежутки времени. Эти данные позволяют создать подробную картину динамики этих переменных на планете. Модель, содержащая данные с высоким разрешением, может служить интерактивным инструментом для учёных.

«Моделирование Земли с высоким разрешением очень сложно, поэтому идея состоит в том, чтобы сначала сосредоточиться на конкретной цели, — сообщил Лука Брокка (Luca Brocca) из Национального исследовательского совета (CNR) Италии, являющийся ведущим автором исследования. — Именно эта идея лежит в основе разработанного нами проекта — цифровые двойники для изучения земного водного цикла в Средиземноморском бассейне. Наша цель — создать систему, которая позволит неспециалистам, в том числе лицам, принимающим решения, и гражданам проводить интерактивное моделирование».

На первом этапе были смоделированы территории вокруг реки По в Северной Италии и другие части Средиземноморского бассейна. «Мы должны начать с того, что нам хорошо известно, — добавил Брокка. — Долина реки По очень сложная: у нас есть Альпы, есть снег, который трудно моделировать, особенно на неровном и сложном рельефе, как горы. Затем есть долина со всеми видами человеческой деятельности — промышленностью, ирригацией. Затем у нас есть река и экстремальные события — наводнения, засуха. А затем мы переместились в Средиземноморье, которое является хорошим местом для изучения экстремальных явлений, связанных как с избытком, так и с недостатком воды».

Усилия учёных сфокусированы на анализе крупных регионов с целью последующего расширения исследований на более локальные области. Планируется расширение модели на другие регионы Европы и сотрудничество с учёными других континентов. Отмечается, что сложность разработанных алгоритмов требует их доработки по мере поступления значительных объёмов данных. Кроме того, по словам учёных, необходимо проводить больше наземных наблюдений, чтобы продолжать проверять данные, полученные со спутников.

График, показывающий устойчивый рост средней температуры по планете с 1880 года (источник изображения: NASA)

Для повышения точности и надёжности «цифрового двойника» Земли проект предусматривает внедрение искусственного интеллекта (ИИ). Использование ИИ позволит минимизировать ошибки, возникающие вследствие атмосферных колебаний в момент получения спутниковых данных. Предполагается, что ИИ, эффективно обученный на соответствующих данных, сможет работать как дополнительный инструмент анализа, уточняя модели в режиме реального времени.

Это будет не только способствовать повышению точности прогнозов, но и оптимизировать время, требуемое для аналитической обработки данных, тем самым освобождая ресурсы для решения других критически важных задач в области климатических исследований. Примеры применения ИИ в области прогнозирования погодных условий и предсказания лесных пожаров уже демонстрируют значительные преимущества данного подхода, подтверждая его эффективность и перспективность для реализации проекта «цифрового двойника» Земли.

В журнале Science Advances вышла статья исследователей Национального управления океанических и атмосферных исследований США (NOAA) и NASA, в которой учёные предложили средство для сдерживания роста нагрева Земли. Решение не отменяет необходимости снижать парниковые выбросы, но может стать одним из методов сдерживания неуклонного роста температуры на поверхности планеты.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Так, временным или вспомогательным методом для сдерживания климатических изменений может быть осушение верхних слоёв атмосферы. Технически это можно сделать уже сейчас. Для этого достаточно разбрасывать с самолётов лёд на высоте 17 км — чуть ниже стратосферы. Лёд охладит поднимающийся на высоту с потоками воздуха влажный водяной пар и превратит его в осадки.

Расчёты показали, что если каждую неделю распылять по 2 т льда, то это примерно на 5 % снизит нагрев планеты от последствий, связанных с выбросом углекислого газа. На самом деле — это очень небольшое влияние на климат Земли, поэтому предложенный метод надо рассматривать не как альтернативу для сохранения темпов углеродных выбросов, а как возможность немного затормозить катастрофические изменения климата.

Учёные подчёркивают, что они лишь предлагают концепцию для обсуждения. Несомненно, она подлежит более тщательному анализу, прежде чем её начнут реализовывать. Одно дело работать в лаборатории, другое дело — на улице. Случиcь что-то неожиданное, назад можно уже не повернуть. Поэтому не участвующие в проекте учёные осторожно встретили предложение по вмешательству в глобальные атмосферные процессы. Кроме того, такие вещи необходимо обсуждать в ООН или в профильных международных организациях. Планета, как ни как, это наш общий дом и хорошо бы принимать коллегиальное решение по его обустройству.

Службы слежения за активностью Солнца зафиксировали 1 января 2024 года в 00:55 по московскому времени сильнейшую за последние 7 лет вспышку на Солнце. Вспышка была экстремального класса с индексом X5. Предыдущая сильнейшая вспышка последних лет произошла около трёх недель назад с интенсивностью X2.8.

Источник изображения: NOAA

Во время наблюдения вспышки 1 января был замечен значительный выброс коронарной массы — вещества (плазмы) из внешней атмосферы звезды. Облако плазмы направилось в сторону Земли. Наблюдения показали, что в итоге оказалось задето лишь магнитное поле по краю планеты. Это вызовет сегодня полярные сияния в северных широтах и, по-видимому, будет проявляться аналогичным образом также завтра и послезавтра. Значительных радиовозмущений не наблюдалось.

Частота и интенсивность вспышек на Солнце стали увеличиваться с началом нового 25 цикла 11-летней активности звезды. Пик активности прогнозируется во вторую половину 2024 года, хотя, согласно предыдущим наблюдениям, его следовало ожидать в первой половине 2025 года. Есть большая вероятность, что в этом году Солнце поведёт себя необычным образом и 25-й цикл будет отличаться от предыдущих значительно повышенной активностью.

Наибольшую угрозу вспышки на Солнце несут спутникам и экипажам космических кораблей. Вблизи Земли магнитное поле планеты защищает их от радиации. Но близость Земли несёт другую угрозу. Вспышка на Солнце может породить настолько сильный выброс, который способен расширить ионосферу планеты и повысить её плотность в верхних слоях. Это начнёт тормозить спутники на низкой околоземной орбите (аппараты Starlink уже падали в подобных ситуациях) и к этому надо быть готовым заранее.

Службы слежения за активностью Солнца сообщили о сильнейшей за последние шесть лет вспышке на Солнце. Видео события снял зонд NASA Solar Dynamics Observatory. Мощность события составила X2.8, что соответствует экстремальному уровню интенсивности. По косвенным данным вспышка сопровождалась выбросом коронарной массы. Облако солнечной плазмы должно накрыть Землю с субботы на воскресенье.

Источник изображения: NASA Solar Dynamics Observatory

Согласно истории наблюдения за активностью Солнца, последний раз вспышка подобной силы фиксировалась в 2017 году. Ранее в этом году вспышка X-класса произошла в феврале, но была несколько слабее — X2.2 балла. Менее интенсивные вспышки обозначаются буквами A, B, C и M. При переходе к каждой из них мощность увеличивается на 10, начиная с события A0.0 мощностью 10 нВт/м². Каждой букве кроме X отведено по 10 баллов, тогда как событие X безразмерное — сколько будет, столько и присвоят. Самое мощное событие с начала их регистрации (с 1976 года) произошло в феврале 2003 года и равнялось X28. Речь идёт о замере в рентгеновском диапазоне.

Иногда вспышки сопровождаются выбросом коронарной массы — облака плазмы в виде электронов и ионов водорода. При стечении обстоятельств облако плазмы может пересечься с Землёй, что вызовет массовые и яркие сияния в ионосфере планеты. По данным радиолокации, вспышка X2.8, зафиксированная в четверг около 20:00 по московскому времени, сопровождается выбросом коронарной массы, похоже, двигающейся в нашу сторону. Если это так, то завтра и послезавтра облако плазмы достигнет нашей планеты. Сбои в радиосвязи уже наблюдались, поскольку они возникают в ходе попадания ионизирующего излучения в атмосферу Земли.

В ближайшие два года интенсивность и частота подобных событий будут нарастать, поскольку мы приближаемся к пику 11-летней солнечной активности. Теоретически он должен произойти ближе к лету 2025 года, но наблюдаемые данные говорят, что пик в этот раз может произойти раньше — во второй половине 2024 года.

Руководство климатической инициативы Frontier от имени группы компаний с участием Alphabet, Stripe, Shopify и других гигантов сообщило о заключении сделки стоимостью свыше $57 млн по удалению из атмосферы Земли свыше 158 тыс. т CO₂ к 2028 году. Удалять углекислый газ будет стартап Lithos Carbon с помощью разбрасывания базальтовой крошки по сельскохозяйственным землям. Считается, что эта горная порода при выветривании связывает CO₂ на тысячи лет.

Разбрасывание базальтовой крошки на полях. Источник изображения: Frontier

Горные породы при естественном выветривании связывают атмосферный углекислый газ, переводя его в плохорастворимые соединения. Но это крайне медленный процесс. Гораздо быстрее связывание происходит, если порода измельчена до состояния крошки и даже пыли. Тогда химические реакции идут быстрее и CO₂ «минерализуется» завидными темпами. Искусственные процессы ускоренного выветривания назвали «усиленным выветриванием» и включили его в список потенциальных инструментов для борьбы с климатическими изменениями.

Впрочем, благая идея затормозилась почти сразу. Во-первых, это дорого. По самым оптимистичным оценкам стоимость связывания тонны CO₂ базальтом составит около $200. Компания Lithos Carbon собирается брать за это ещё больше — $370 за тонну. И это ещё недорого, говорят в стартапе, ссылаясь на практику прямого извлечения CO₂ из атмосферы, которая стоит сегодня $600 за тонну.

Но главным препятствием на пути реализации идеи ускоренного выветривания с помощью базальтовой крошки — это эфемерность показателей. Надёжных методик для оценки объёма поглощения CO₂ в результате деятельности стартапа, нет. Им можно верить только на слово и на кое-какие расчеты учёных. Компания обещает, что будет точно знать, сколько углекислого газа поглотит базальтовая крошка, поскольку будет регулярно измерять кислотность почв и проводить другие химические экспертизы в местах ускоренного выветривания. Однако специалисты сомневаются, что покупатели услуг будут получать точные данные. Скорее всего, сетуют они, показатели будут завышенными, поскольку надёжных методик проверки эффективности метода нет.

Тем не менее, Stripe, Alphabet, Shopify и McKinsey Sustainability. Autodesk, H&M Group, JPMorgan Chase, Workday, Zendesk, Canva и Boom Supersonic и ряд других компаний подписали соглашение по поглощению CO₂ из воздуха с Lithos Carbon. Стартап берёт базальт в открытом карьере, измельчает его и раздаёт местным фермерам, которые с помощью внесения крошки в почву поддерживают её щелочной баланс. В почве крошка под воздействием влаги и воздуха связывает CO₂ и грунтовыми водами выносит минералы в реки и моря, где порода будет удерживать углекислый газ в минеральных соединениях не меньше 10 тыс. лет.

Компания Lithos Carbon обещает проследить за сохранением плодородия почв и качеством воздуха в регионе своей ответственности, ведь базальтовая пыль, поднятая в атмосферу, вряд ли добавит кому-то здоровья.

По данным наблюдения за Солнцем, на его обращённой к Земле стороне образовалась гигантская корональная дыра. Через такие прорехи в короне Солнца устремляются потоки солнечного ветра, способные доставить проблемы средствам связи и навигации на Земле, а также радость от наблюдения полярных сияний до средних широт и даже ближе к экватору.

Нажмите для увеличения. Источник изображения: SOHO (NASA/ESO)

Корональные дыры — это области в солнечной короне, где плотность и температура плазмы значительно ниже, чем в остальных областях. Чаще всего плотность в области корональных дыр примерно в сто раз меньше, чем в остальных областях короны. В оптическом диапазоне такие «прорехи» не видны. Они фиксируются в рентгеновском диапазоне.

Чаще всего корональные дыры возникают во времена спада активности Солнца. Поэтому нынешнее появление корональной дыры, и такой огромной, выглядит необычно. Впрочем, нынешний солнечный 11-летний цикл необычен по многим причинам, включая то, что пик активности может произойти на год раньше ожидаемого — вместо середины 2025 года осенью 2024.

Прошедшая неделя также намекала на растущую активность Солнца. Возмущения на звезде вызвали до десятка геомагнитных бурь на Земле, начиная с самых слабых класса G1 до сильной уровня G3 на эти выходные.

Можно только поприветствовать усилия учёных и национальных космических агентств, которые готовы встретить пик текущего цикла во всеоружии. За этим будут следить до десяти космических аппаратов, включая запущенный в начале осени индийский спутник, и свыше десяти земных телескопов, включая два новейших китайских радиотелескопа. Солнце в новом сезоне не будет обойдено вниманием земной науки. Собираясь улетать далеко из-под магнитного зонтика Земли, мы должны чётко понимать, какая космическая погода нас ждёт в пути.

Ещё в феврале астрономы из обсерватории Мак-Доналд в Техасе впервые заметили шарообразное кроваво-красное свечение в ионосфере вскоре после запуска ракеты компании SpaceX. Теперь они наблюдают от 2 до 5 таких сияний каждый месяц, что заставляет их переосмыслить последствия запусков ракет в космос.

Красное свечение ионосферной дыры над Аризоной в июле после взлёта ракеты SpaceX. Источник изображения: Jeremy Perez

Ничего нового в том, что ракета-носитель оставляет после себя разорванную ионосферу, нет. Визуально это заметно не всегда, но в ряде случаев оставленная ракетой дыра в ионосфере на высоте от 80 до 640 км начинает светиться. Это явление сродни обычным полярным сияниям, только провоцируются они не заряжёнными солнечными частицами, а работой двигателей ракеты. Ионизированные атомы кислорода в дыре начинает либо рекомбинировать (захватывать электрон), либо соединяются в молекулу, что сопровождается свечением красного цвета.

Но вот чего раньше не видели, так это красных светящихся шарообразных областей высоко в ионосфере, которые стали появляться через значительный промежуток времени после запуска ракеты. Раньше подобного не наблюдалось. По крайней мере там, где они были бы видны астрономам. Нетрудно понять, что вторичное образование красных аврор в небе возникает после входа в атмосферу разгонных блоков ракет. Теперь это стало правилом, чтобы не накапливать мусор на орбите. В процессе управляемого схода с орбиты разгонные блоки дополнительно сбрасывают лишнее топливо, которое тоже инициирует в небе различные оптические явления от аврор до красивых спиралей из облаков замёрзшего топлива. И хотя публика рада, астрономы насторожились.

Учёные предупреждают, что хотя прямой угрозы жизни на Земле от кроваво-красных аврор в ионосфере нет, это явление может в неизвестной пока области влиять на жизнь или жизнедеятельность человека. Например, это может привести к росту помех для радиосвязи и навигации. Но есть и другие исследования, которые говорят о критическом росте вредных аэрозолей в воздухе от сгораемых в атмосфере ракет и их частей.

Наконец, тысячи, а в будущем, возможно и десятки тысяч спутников на низкой околоземной орбите, выведенные только одной компанией SpaceX для организации всепланетной интернет-сети, могут падать случайно и неслучайно, что может стать очень и очень большой проблемой для всех живущих на планете.

В мире существует потребность в неисчислимом количестве холодильных и кондиционирующих установок. Сегодня все они используют хладагенты, зачастую вредные для окружающей среды. Попытки найти приемлемую альтернативу предпринимаются давно, но пока без особого успеха. Группа учёных создала прототип кондиционера будущего, у которого отсутствуют компрессор и «парниковые» хладагенты — аммиак и другие.

Источник изображения: Luxembourg Institute of Science and Technology in Belvaux

В основе перспективной холодильной установки лежит электрокалорический эффект. Он проявляется в том, что особый материал нагревается в том случае, когда к нему прикладывается электрическое поле. Снятие электрического поля приводит к остыванию материала. Фактически такой материал отводит тепло из системы через фазовый переход, осуществляемый при изменении электрического поля, что намного удобнее, экономически выгоднее и безопаснее для экологии по сравнению с традиционными парокомпрессионными схемами.

Прототип электрокалорической холодильной установки создали учёные из Люксембургского института науки и техники в Бельво. Разработке посвящена статья в журнале Science. Опытная установка представляет собой набор плиток из похожего на керамику материала, который не разрушается при многократных циклах охлаждения и нагрева. Между плитками циркулирует жидкость, которая является переносчиком тепла из охлаждаемой камеры наружу.

В ходе экспериментов было показано, что прототип обеспечивает разницу температур в 20,9 К при максимальной мощности 4,2 Вт. «Более того, максимальный коэффициент полезного действия, даже с учетом энергии, затрачиваемой на перекачку жидкости, достигает 64 % от КПД цикла Карно при условии правильной рекуперации энергии», — сообщают авторы в аннотации к статье. Полученные цифры дают надежду, что электрокалорический эффект станет практической альтернативой холодильным и отопительным установкам будущего, обеспечив более чистую альтернативу современным кондиционерам и холодильникам.

Европейская служба мониторинга климата Copernicus («Коперник») впервые зафиксировала повышение глобальной температуры на Земле на 2 °C относительно доиндустриального уровня. Это произошло в пятницу и повторилось в субботу, о чём в сети X доложила заместитель директора службы Сэм Берджесс (Sam Burgess). Этот рекорд ещё не означает провала Парижского соглашения по климату. Это лишь очередное напоминание, что климат меняется в сторону глобального потепления.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 2.2 / 3D News

«Это был первый день, когда глобальная температура была более чем на 2 °C выше уровня 1850–1900 годов», — заявила Саманта Берджесс, заместитель руководителя C3S на сайте X, ранее известном как Twitter.

Климатологи полагают, что наблюдаемые в этом году месяцы необычайной жары сделают 2023 год самым жарким в истории, а засухи, масштабные лесные пожары и свирепые ураганы бушевали, и будут бушевать на большей части планеты. Знаковым днём стало 17 ноября, когда глобальная температура на 2,07 °C превысила среднюю доиндустриальную. На следующий день история повторилась — было зафиксировано превышение средней доиндустриальной температуры Земли на 2,06 °C.

Парижское соглашение 2015 года установило цель удержать рост средней глобальной температуры на уровне «значительно ниже» 2 °C по сравнению с доиндустриальным уровнем и пожелало стремиться к более безопасному превышению на 1,5 °C. Зафиксированный рекорд превышения порога в пятницу и субботу (и, возможно, в другие дни) вовсе не означает, что климатические цели соглашения провалены. Чтобы это произошло, на 2 °C необходимо превысить доиндустриальную температуру в течение 30 лет подряд, что прогнозируется только к середине текущего столетия.

Эксперты по климату призывают мир стремиться к нижнему пределу, чтобы избежать серьезных климатических последствий, таких как волны жары, суперураганы и таяние ледяных шапок и ледников. Пока же считается, что современный климат потеплел почти на 1,2 °C по сравнению с 1850–1900 годами.

Как нетрудно догадаться, установленный 17 ноября рекорд (или антирекорд?) по пиковому набору средней температуре Земли стал вишенкой на торте в череде других температурных «достижений» 2023 года. Так, по данным Copernicus, октябрь стал самым тёплым за всю историю наблюдений в мире, как и все месяцы, начиная с июня. Есть все шансы, что 2023 год «почти наверняка» превзойдёт рекорд самого жаркого года, установленный в 2016 году.

Источник изображения: Copernicus

К этому интересно добавить наблюдения учёных, которые в ряде работ отмечают, что косвенные данные о климате, а это кольца деревьев, ледяные керны и другие свидетельства говорят о том, что температура этого года может стать беспрецедентной в истории человечества, и потенциально самой тёплой за последние 100 000 лет.

Добавим, с 30 ноября по 12 декабря в Объединенных Арабских Эмиратах пройдёт конференция COP28. На мероприятии будут разбираться промежуточные итоги (или провал?) Парижского климатического соглашения. Ожидается принятие трезвых оценок и мер по ликвидации отставания от графика.

История с радиационным охлаждением поверхностей зданий и не только давно волнует учёных. Заманчиво создать такое покрытие, которое пассивно рассеивало бы тепло в космос. Таким же образом охлаждается Земля в ясные ночи. Почему бы не усилить этот эффект и не заставить его работать на благо цивилизации, решили исследователи из Университета Мэриленда и представили свою разработку.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 2.2 / 3D News

Группа исследователей назвала своё охлаждающее покрытие «охлаждающим стеклом» (Cooling glass). Сделано это не случайно. В основе нанопористого материала лежит настоящее толчёное стекло. Так удалось уйти от использования полимеров и создать материал, устойчивый к воде, ультрафиолету, выгоранию и даже огню, поскольку он выдерживает нагрев до 1000 °C.

Испытания показали, что в полдень «охлаждающее стекло» удерживает температуру поверхности под ним на 3,5 °C ниже, чем температура окружающего воздуха. Без всяких кондиционеров, вентиляторов и электричества поверхность остаётся холоднее воздуха даже под прямыми лучами солнца. «Стекло» на 99 % рассеивает обычный видимый свет солнца, но главное — излучает тепло в космос в длинноволновой части инфракрасного диапазона, для которого атмосфера почти полностью прозрачна, за счёт чего поверхность под ним охлаждается.

«Это революционная технология, которая упрощает процесс охлаждения и энергосбережения зданий, — сказал ведущий автор исследования Синьпенг Чжао (Xinpeng Zhao). — Это может изменить наш образ жизни и помочь нам лучше заботиться о нашем доме и нашей планете».

Образец «охлаждающего стекла». Источник изображения: University of Maryland

Расчёты показали, что использование нового материала в качестве покрытия среднеэтажного здания снизит его энергопотребление на охлаждение на 10 %. В масштабе страны и мира — это огромные цифры. Разработчики надеются, что когда-нибудь так и произойдёт. Чтобы ускорить процесс и коммерциализировать новый материал, они создали компанию CeraCool. Она займётся его продвижением в массы.

В то время как космические телескопы заглядывают в эпоху зарождения Вселенной, а в лабораториях воспроизводят явления квантового мира, оказалось, что мы пропустили кое-что важное у себя под носом. Неожиданный эксперимент показал, что свет оказался способен испарять воду без передачи тепла и делает это с большей эффективностью, чем нагрев. Это может привести к появлению лучших опреснителей воды и даже способно изменить климатические модели Земли.

Источник изображения: Pixabay

Как всем известно ещё со школы, испарение воды происходит, когда молекулы у поверхности жидкости поглощают достаточно энергии, чтобы улетучиться в воздух в газообразной форме — в виде водяного пара. Учёные из Массачусетского технологического института (MIT) выяснили, что тепло вовсе необязательно использовать для испарения. Испарять воду можно с помощью света, причём даже более эффективно, чем с помощью тепла.

К исследованию этого вопроса подтолкнули многочисленные наблюдения последних лет, когда эксперименты с гидрогелями показали несоответствие скорости испарения и используемого для этого тепла. На практике испарение происходило заметно интенсивнее, чем допускал нагрев. С физикой процесса что-то явно шло не так, и учёные заинтересовались скрытыми механизмами этого, казалось бы, досконально изученного за сотни лет явления.

Базовые эксперименты показали, что причиной интенсивного испарения воды может быть свет, а не переносимое им тепло (энергия). При этом вода прозрачна для видимого света, что противоречит наблюдаемому результату. Для проверки гипотезы учёные поместили образец гидрогеля в контейнер на весах и последовательно облучали его светом с разными длинами волн, в процессе чего измеряли количество массы, которую он терял со временем в результате испарения. Образец был тщательно изолирован от оборудования и ламп для предотвращения передачи тепловой энергии воде.

Измерения показали, что вода действительно испарялась со скоростью, значительно превышающей допустимую по тепловому пределу. Степень испарения также зависела от длины волны света, достигая максимума при длине волны, соответствующей зелёному свету. Эта зависимость от цвета дополнительно подтверждает, что скорость испарения не связана с передачей тепла.

Этот же эксперимент был повторен в темноте с подогревом образца гидрогеля электричеством. Сила тока и мощность в итоге была такой же, как при облучении образца светом. В этот раз известная нам физика не подвела — объём испарённой воды остался в пределах известной нам со школы термодинамики и он был заметно ниже того, который испарился при облучении одним лишь светом.

Авторы исследования назвали новое явление «фотомолекулярным эффектом» и предположили, что фотоны света могут как бы отщеплять кластеры молекул воды у поверхности жидкости. Вероятно, нечто подобное происходит в природе, хотя физики никогда не подозревали о таком процессе. Тем самым наши климатические модели могут неправильно оценивать воздействие солнечных лучей на океаны и облачный покров. Интенсивность испарения может оказаться выше, и это будет иметь свои последствия.

Доказавшие эффект учёные получили грант на дальнейшие исследования явления. У него есть также практические перспективы. Например, таким образом можно создать более энергоэффективные опреснители, чем уже имеющиеся на основе теплового испарения.

Международное энергетическое агентство опубликовало свежий прогноз по темпам потребления в мире угля, нефти и газа до 2030 года. Установлено, что пик глобального спроса на эти ископаемые ресурсы придётся на конец текущего десятилетия с последующим выходом на ровные показатели в течение десятилетий. Этот прогноз конфликтует с прогнозом ОПЕК, ожидающей роста спроса на газ и нефть до 2045 года.

Источник изображения: Pixabay

«Переход на экологически чистую энергию происходит во всем мире, и его невозможно остановить, — заявил Фатих Бироль (Fatih Birol), исполнительный директор Международного энергетического агентства. — Это не вопрос "если", это вопрос "как скоро" — и чем скорее, тем лучше для всех нас».

Аналитики агентства подчёркивают, что нынешний энергетический кризис в корне отличается от нефтяного кризиса 70-х. Тогда не было альтернатив — солнечной и ветряной энергетики, электромобилей и практики удалённой работы. Сегодня всё это есть и последствия кризиса будут преодолеваться с меньшими издержками, несмотря на разгорающийся новый конфликт на Ближнем Востоке в дополнение к кризису в Европе.

ОПЕК считает опасным давать призрачную надежду на возобновляемую энергетику. Это выльется в недофинансирование нефте- и газодобычи и приведёт к энергетическому хаосу. В агентстве согласны, что потребность в нефти, угле и газе не исчезнет в одночасье. Но трансформация рынков и сознания уже началась и выход спроса на ископаемые ресурсы для энергетики на плато уже к 2030 году — это реальность. После этого развитые станы начнут сокращать потребление ископаемых ресурсов, а развивающие будут увеличивать спрос, но не выше среднего показателя в глобальном масштабе.

Согласно проведенному анализу, к 2030 году на дорогах может появиться в 10 раз больше электромобилей, чем сегодня, а возобновляемые источники энергии, такие как солнце, ветер и гидроэнергия, смогут обеспечивать 50 % мировой электроэнергии по сравнению с 30 % сегодня. Тепловые насосы и другие электрические системы отопления могут превзойти отопление от сжигания газа и мазута. Глобальные инвестиции в морские ветряные электростанции могут превысить инвестиции в угольные и газовые электростанции.

Если всё это произойдет, то в ближайшие три десятилетия спрос на нефть и газ, скорее всего, будет находиться на плато, несколько превышающем сегодняшний уровень, увеличиваясь в развивающихся странах и сокращаясь в странах с развитой экономикой. Спрос на уголь, самое грязное из ископаемых видов топлива, начнёт снижаться, хотя и может колебаться из года в год, если, например, угольные электростанции будут вынуждены работать чаще во время аномальной жары или засухи.

Крупнейшие американские нефтегазодобывающие компании почему-то не воспринимают прогноз агентства всерьёз. В последние месяцы в США они скупают мелких добытчиков, явно ожидая роста спроса на нефтепродукты. Так, в понедельник компания Chevron объявила о планах покупки компании Hess за $53 млрд, что произошло всего через две недели после того, как Exxon Mobil заявила о намерении приобрести Pioneer Natural Resources за $59,5 млрд. В результате обеих сделок нефтяные гиганты приобрели крупные запасы сланцевой нефти в таких регионах, как Техас и Северная Дакота.

В своём почти 400-страничном докладе аналитики Международного энергетического агентства тщательно объяснили пагубность подобных решений и порекомендовали нефтедобытчикам узнать нужды и планы рынка возобновляемой энергетики, что должно вернуть их на землю.

«У меня есть мягкое предложение к руководителям нефтяных компаний: они общаются только между собой, — сказал г-н Бирол в интервью. — Им следует поговорить с производителями автомобилей, с производителями тепловых насосов, с производителями возобновляемых источников энергии, с инвесторами — и узнать, каким они все видят будущее энергетики».

«Пик спроса на ископаемое топливо будет значительным, но для достижения наших климатических целей потребуется его резкое сокращение в таких масштабах и темпах, которых мы еще не видели», — резюмировал Бордофф. В противном случае нам не удастся обуздать климатические изменения и это скажется на всём человечестве.