Ещё в 90-е годы учёные обнаружили странное явление — при прохождении света сквозь облако холодных атомов пик импульса (группового поведения фотонов) возникает раньше, чем в случае движения света в вакууме. Между тем этого не должно быть, ведь скорость света в вакууме абсолютна. Ответ кроется в квантовых явлениях взаимодействия фотонов с атомами на их пути, что никоим образом не нарушает физических законов.

Компьютер месяца — май 2026 года

Выбираем лучший игровой ноутбук до 100 000 рублей: сравнительное тестирование 7 интересных моделей

72 полёта над Марсом: как Ingenuity пережил зиму, сбои и собственную миссию

Обзор Apple MacBook Neo: удивительно хороший ноутбук с процессором от iPhone

Линия защиты: обзор виртуальных машин и песочниц для Android

Обзор Intel Core Ultra 7 270K Plus — лучший Arrow Lake за полцены

От Ryzen 7 1800X до Ryzen 7 9850X3D: девять лет эволюции AMD в одном тесте

Обзор Intel Core Ultra 5 250K Plus, или Как Arrow Lake превратился в «топ за свои деньги»

Источник изображения: ИИ-генерация ChatGPT/3DNews

Описанное выше явление в новых деталях подтвердили учёные из Канады, впервые наблюдавшие за ним с позиции атомов. Как известно, фотоны возбуждают атомы, передавая энергию их электронам. Исследователи провели множество тонких измерений возбуждённых состояний атомов рубидия, которые при возвращении в обычное состояние излучают фотоны. Таким образом, свет, путешествуя через облако нейтральных холодных атомов, может двигаться дольше за счёт поглощения и повторного испускания квантов энергии электромагнитного поля (фотонов) что влияет на групповую скорость импульса света. Однако при определённых условиях, повторим, пик импульса света на выходе может возникнуть раньше, чем если бы свет проходил через вакуум.

Подчеркнём, речь идёт о статистических данных группового поведения фотонов. Никакая информация не передаётся при этом быстрее скорости света. Её величина остаётся в рамках дозволенного. В среде с атомами форма импульса имеет свойство перестраиваться, а также возникают квантовые явления при взаимодействии фотонов и атомов, что изменяет статистические показатели.

В своей работе физики из Университета Торонто попытались измерить время, которое атомы проводят в возбуждённом состоянии, пока через среду проходит фотон. Сделать это напрямую почти невозможно, потому что грубое измерение разрушило бы квантовое состояние системы. Поэтому использовались повторяющиеся слабые измерения и статистическая обработка множества событий. В результате оказалось, что для фотонов, которые выходили из среды «раньше ожидаемого», среднее слабое значение времени возбуждения атомов могло быть отрицательным. Иначе говоря, согласно наблюдаемым данным математически система ведёт себя так, будто фотон взаимодействовал с атомами меньше нуля по шкале времени.

Физический смысл полученного результата не в путешествиях во времени, а в особенностях квантовой механики. Когда энергия фотона точно соответствует электронному переходу в атоме, энергия определена очень строго, а время, согласно принципу неопределённости Гейзенберга, становится более «размазанной» величиной, неопределённой. Поэтому в слабых измерениях могут возникать статистически значимые отрицательные значения. Главное в новой работе то, что она уточняет, как именно свет взаимодействует с веществом на уровне отдельных фотонов и атомов, что помогает лучше понять явления «быстрого» и «медленного» света в квантовой оптике.

Световое загрязнение сделало Землю на 16 % ярче с 2014 года, показало исследование на основе спутниковых снимков. Работа охватывает 2014–2022 годы и фиксирует рост ночного искусственного освещения в мировом масштабе. При этом картина оказалась неравномерной. Наряду с общим усилением свечения учёные видят всё больше территорий, где свет слабеет из-за войн, стихийных бедствий и мер энергосбережения.

От Ryzen 7 1800X до Ryzen 7 9850X3D: девять лет эволюции AMD в одном тесте

Обзор Intel Core Ultra 5 250K Plus, или Как Arrow Lake превратился в «топ за свои деньги»

Выбираем лучший игровой ноутбук до 100 000 рублей: сравнительное тестирование 7 интересных моделей

Компьютер месяца — май 2026 года

72 полёта над Марсом: как Ingenuity пережил зиму, сбои и собственную миссию

Обзор Intel Core Ultra 7 270K Plus — лучший Arrow Lake за полцены

Обзор Apple MacBook Neo: удивительно хороший ноутбук с процессором от iPhone

Линия защиты: обзор виртуальных машин и песочниц для Android

Источник изображения: JAXA, Kimiya Yui / nasa.gov

По словам ведущего автора исследования Чжэ Чжу (Zhe Zhu), доцента Коннектикутского университета (UConn), Земля не просто постепенно светлеет, а мерцает. Основной вклад в общий рост ночной яркости, как он отмечает, вносят развивающиеся страны, включая Индию, Китай и часть Африки. Одновременно всё быстрее расширяются территории, где ночное освещение слабеет. В Европе исследователи связывают это с мерами по ограничению светового загрязнения и экономии электроэнергии. Так Франция уменьшила ночную яркость на 33 %. На большей части территории США ночная яркость, напротив, продолжает расти.

Чжу считает, что это первое исследование, позволяющее различать по временной точности отдельные события и устойчивые региональные тенденции в использовании искусственного света. Такая детализация позволила увидеть в данных распространение ограничений времён пандемии COVID и отслеживать фазы вооружённых конфликтов. Чжу привёл пример Палестины, где по спутниковым данным были заметны повторяющиеся спады и подъёмы освещённости всякий раз, когда конфликт обострялся. Те же данные отражают последствия стихийных бедствий: сильные ураганы в Пуэрто-Рико, по его словам, надолго выводили из строя электроснабжение, и это было видно по ночной светимости территории.

Для анализа исследователи использовали NASA Black Marble — научный набор спутниковых данных о ночной освещённости Земли, который строится на основе измерений прибора VIIRS и, прежде всего, его канала Day/Night Band, рассчитанного на съёмку слабого ночного света. VIIRS работает на спутниках Suomi NPP и NOAA-20 и ведёт наблюдения в 22 спектральных каналах, охватывая видимую и инфракрасную части спектра. Алгоритмы Black Marble калибруют и очищают эти данные от помех, поэтому система позволяет не просто видеть ночное свечение планеты, а сопоставимо измерять его изменения во времени.

Это ограничение важно для сопоставления спутниковых и визуальных оценок. Исследование 2023 года, основанное более чем на 50000 сообщениях наблюдателей со всего мира, показало, что воспринимаемая яркость ночного неба в населённых местах в последнее десятилетие росла почти на 10 % в год. Один из соавторов новой статьи, профессор Рурского университета в Бохуме (RUB) Кристофер Киба (Christopher Kyba), пояснил, что человеческое зрение ночью особенно чувствительно к коротковолновому, синему, свету и слабо воспринимает ближнее инфракрасное излучение.

VIIRS, наоборот, не фиксирует свет с длиной волны ниже 500 нанометров, то есть синюю часть спектра, но хорошо видит инфракрасное излучение натриевых ламп высокого давления. Из-за этого замена натриевых ламп высокого давления на белые светодиодные светильники может давать противоположный результат для человека и спутника: наблюдателю улица покажется более яркой, тогда как спутниковые данные покажут снижение яркости.

Рост ночной яркости, по оценке авторов, стирает звёзды с неба и вынуждает любителей астрономических наблюдений и профессиональных астрономов уходить всё дальше от населённых территорий. Постоянное ночное свечение ухудшает сон, нарушает биологические ритмы растений и животных и не даёт наступить полной темноте даже глубокой ночью. При этом Чжу подчёркивает, что новые источники света во многих районах Африки и Азии означают и расширение доступа к электричеству, и рост хозяйственной активности там, где раньше надёжного электроснабжения не было.

Калифорнийский стартап Reflect Orbital планирует преодолеть ограничения наземной солнечной энергетики. Компания разрабатывает спутниковую группировку с гигантскими майларовыми зеркалами, которые будут направлять солнечный свет на Землю после наступления темноты. Идея обладает огромным потенциалом, но сталкивается со значительными инженерными трудностями. Также возникают вопросы относительно возможного негативного влияния на экологическую обстановку.

Компьютер месяца — май 2026 года

От Ryzen 7 1800X до Ryzen 7 9850X3D: девять лет эволюции AMD в одном тесте

72 полёта над Марсом: как Ingenuity пережил зиму, сбои и собственную миссию

Обзор Intel Core Ultra 7 270K Plus — лучший Arrow Lake за полцены

Линия защиты: обзор виртуальных машин и песочниц для Android

Обзор Apple MacBook Neo: удивительно хороший ноутбук с процессором от iPhone

Выбираем лучший игровой ноутбук до 100 000 рублей: сравнительное тестирование 7 интересных моделей

Обзор Intel Core Ultra 5 250K Plus, или Как Arrow Lake превратился в «топ за свои деньги»

Источник изображений: Reflect Orbital

В основе проекта Reflect Orbital лежат гигантские майларовые зеркала. Каждый спутник будет нести лист этой лёгкой полиэфирной плёнки, известной своей прочностью и отражающей способностью, размером 10,5 × 10,5 метра. Вес спутников составит всего около 16 кг, что делает запуск таких аппаратов сравнительно недорогим. Оказавшись на низкой околоземной орбите, они будут направлять солнечный свет на солнечные электростанции или другие объекты, нуждающиеся в ночном освещении. По замыслу разработчиков, клиенты смогут указывать местоположение онлайн, а система будет перенаправлять отражённый солнечный свет.

Направление света из космоса с высокой точностью требует серьёзных технических решений. Каждое зеркало должно постоянно корректировать своё положение и ориентацию, используя передовые системы управления для отслеживания положения Солнца относительно наземной цели. Облачность и атмосферное рассеяние могут существенно ослаблять световой поток. Ранние испытания с высотными аэростатами и зеркалами меньшего размера показали многообещающие результаты, но масштабирование до полноценного орбитального развёртывания остаётся гораздо более сложной задачей.

Reflect Orbital также работает над решением проблемы потенциального светового загрязнения и его влияния на астрономические наблюдения и ночной покой людей. Компания утверждает, что спроектировала зеркала таким образом, чтобы дополнительное освещение получали только те, кто находится в узкой зоне вблизи целевой площадки.

Ещё одна важная проблема — риск пополнения растущего облака космического мусора вокруг Земли. Reflect Orbital обязана соблюдать строгие правила утилизации, гарантируя, что каждый спутник будет сведён с орбиты в течение 25 лет после завершения миссии или раньше.

Стартап планирует запустить до 57 спутников на высоту 600 километров, стремясь создать сеть, которая обеспечит солнечный свет по требованию. Хотя проект пока находится на ранней стадии разработки, он уже вызвал значительный интерес и может стать важным шагом к новым горизонтам в области возобновляемой энергетики.

Остаётся неясным, как оценить потенциальный вред, который может нанести массовое применение подобных систем в будущем. Многие масштабные проекты прошлого века — например, каскады ГЭС или изменения русел рек — принесли не только несомненную пользу, но и серьёзные экологические последствия для окружающих регионов.