Диана Хомякова

© Babr24.com

Наука и техникаМир

5806

15.10.2013, 08:21

Теплее, еще теплее…

Если смотреть на мир через экран тепловизора, можно стать почти экстрасенсом: сразу становится заметно, у кого что болит, какая деталь сломана, где скрывается террорист.

На лекции в рамках первого Конгресса выпускников НГУ ведущий научный сотрудник Института физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН, профессор НГУ, доктор физико-математических наук Борис Григорьевич Вайнер рассказал, какие перспективы имеет этот прибор в промышленности, медицине, науке и многих других областях.

Борис Вайнер, Фото: Ю. Позднякова

Как человеческое тело может быть «горячее» раскаленной кухонной плиты

Возьмем классический пример: рука прикладывается к пиджаку, затем убирается, и тепловизор показывает нам постепенно остывающий след от нее на поверхности ткани. Это – тепловое излучение. Оно сосредоточено в инфракрасной области, поэтому человеческий глаз его не различает. Открыл это излучение в 1800 году английский астроном Вильям Гершель. Решив измерить температуру солнечных лучей, он оптической призмой разложил солнечный свет в спектр и поместил на каждый из цветов отдельный термометр. И вдруг ученый неожиданно обнаружил, что чуть ли ни сильнее всех нагревается тот измеритель температуры, который находится в темном углу с красной стороны полученной "радуги". Так выяснилось, что, солнце генерирует целый диапазон лучей, невидимый человеческому глазу, который впоследствии и назвали инфракрасным излучением.

«Производить» тепловое излучение могут не только небесные светила, но и все другие объекты, обладающие ненулевой температурой. Например, если проинтегрировать мощность излучения человеческого тела, то в сумме получится около 600 — 800 Ватт — точно такую же имеет раскаленная кухонная плита. Почему же мы не остываем, ведь окружающее нас пространство гораздо холоднее? Оказывается, что другие предметы — электронные приборы, мебель и даже стены — тоже генерируют инфракрасное излучение, и от них наше тело поглощает почти те же самые 600 Ватт. В результате мы являемся примерно 80-ваттными лампочками, и для того, чтобы тепло продолжало вырабатываться, свой запас энергии нам необходимо регулярно пополнять.

Зная, как происходит «круговорот» инфракрасного излучения, можно использовать его в своих целях. Например, в метро нет отопления, потому что оно спроектировано специальным способом, помогающим нагревать помещения от человеческого тепла.

В физике существует такое чисто теоретическое понятие, как абсолютно черное тело — объект, наделенный способностью поглощать все падающее на него электромагнитное излучение во всех диапазонах. Это некоторая идеализация, ведь таких предметов или организмов в природе не существует. Однако она необходима для вычисления коэффициента черноты реальных объектов, который показывает, во сколько раз меньше тепла они изучают по сравнению с ней.

Изучать, не прикасаясь

термограмма с выставки ИФП СО РАН.

Посмотреть, как генерирует и поглощает тепло тот или иной предмет, можно с помощью тепловизора. Этот прибор преобразует инфракрасное излучение в электрические сигналы, которые затем «переводятся» в цвета (для каждой температуры — свой оттенок) и воспроизводятся на дисплее устройства или экране компьютера.

Самые современные тепловизоры действуют по принципу цифровой видеокамеры — у них есть матрица, которая позволяет получать цветные «картинки» и с достаточно хорошей точностью измерять температуру в каждой точке на созданном изображении. Стоимость этих камер немаленькая, в зависимости от особенностей прибора она может варьироваться от нескольких сотен тысяч до десятков миллионов рублей. Тем не менее, научные организации покупают необходимые для исследования тепловизоры, а некоторые (например, Институт физики полупроводников им. А.В. Ржанова СО РАН) конструируют свои.

Большое преимущество тепловидения как метода научных исследований в том, что оно не требует контакта с изучаемым объектом. Это позволяет проводить измерения с расстояния, без какого-либо механического воздействия, исследовать все нюансы распределения температуры на поверхности. Объект может быть слишком подвижным, опасным (высоковольтный источник), хрупким, маленьким или горячим для контактного метода, иметь быстро изменяющуюся температуру — для тепловидения все это не является препятствием.

Тепловизор — «хитрый» глаз

Несмотря на свою дороговизну, этот метод имеет большие перспективы во многих областях человеческой деятельности. С его помощью можно тестировать электрические приборы, определять место нарушения контактов в системах электропроводки, выявлять скрытые дефекты различных непрозрачных объектов и т.д. В авиационной промышленности на Западе его применяют для диагностики состояния обшивки, воздухозаборников и других частей самолетов — он обнаруживает щели, через которые в механизм проникает влага.

Тепловизоры очень популярны у пожарных, спасателей и военных, так как они находят людей в любое время суток в условиях, в которых обычные оптические приборы решить задачу неспособны.

А в медицине у этих приборов — вообще непаханое поле возможностей. Еще в четвертом веке до нашей эры знаменитый древнегреческий врач Гиппократ сказал: «Если на теле ты нашел где-то холод или тепло, ищи в этом месте и болезнь». Сейчас с помощью тепловидения исследуются молочные железы, нервная система, состояние конечностей, кровоснабжение тканей и др. Например, заболевания позвоночника приводят к тому, что на теле возникает термоассиметрия — правая часть спины может быть теплее левой или наоборот, и, что самое интересное, подобное явление в некоторых случаях наблюдается и в области ног. Тепловизор позволяет все это увидеть и помочь диагностировать заболевание.

У разных людей далеко не одинаковую степень нагрева имеют разные части тела. Существуют и такие области (например, кончик носа), где температура при определенном воздействии на организм может за короткое время измениться почти на целых 10 градусов.

Фото: Ю. Позднякова

По тепловому излучению хорошо виден механизм охлаждения, превалирующий у того или иного человека — кто-то «остывает» с помощью потоотделения, кто-то — через расширение поверхностных сосудов. Есть люди, у которых температура во всех конечностях изменяется синхронно, а у других она вообще практически всегда стабильна. В поиске доминирующих механизмов распределения тепла в человеческом теле до сих пор остается очень много неясного, и ученым еще предстоит помучиться над их расшифровкой.

В 2002 году было предложено включить тепловидение в систему телемедицины. Это современное научно-техническое направление, благодаря которому в перспективе станет возможным, например, проведение хирургических операций на расстоянии — с помощью дистанционно управляемых манипуляторов.

Все вышеперечисленное — только малая часть из возможных сфер использования тепловизоров. На самом деле, их гораздо больше, и постоянно открываются новые, нередко довольно неожиданные. Например, если посмотреть с помощью этого прибора на заполненные металлические цистерны, сразу видно, сколько в них находится жидкости (даже если во время проверки они стоят на движущемся составе поезда). Таким образом, предприниматель может дистанционно контролировать сохранность своего товара. А если ночью с вертолета «сфотографировать» завод, который подозревается в незаконном сбрасывании отходов в реку, то тоже сразу же все становится ясно — переработанное сырье, как правило, имеет более высокую температуру, чем речная вода. В сельском хозяйстве тепловизоры используют для разбраковки яблок на конвейере, для проверки качества продуктов питания и посевов. А те, кто занимаются скачками, с помощью этого метода выбирают способных на победу лошадей.

На данный момент широкому распространению тепловизоров мешает их слишком высокая цена – даже самый маленький «ручной» приборчик для частных нужд обойдется не менее чем в 100 тысяч рублей. Но сейчас ученые во всем мире ищут способы, как удешевить производство этих устройств. «Вероятно, когда-нибудь в каждом доме будет по тепловизору. С его помощью будут выявлять болезни, контролировать работу коммунальных сетей. Он станет просто незаменимым предметом в быту», — говорит Борис Григорьевич Вайнер.

Источник: COPAH.info

Диана Хомякова

© Babr24.com

Наука и техникаМир

5806

15.10.2013, 08:21

URL: https://babr24.com/?ADE=119579

Bytes: 8651 / 8143

Версия для печати

Скачать PDF

Поделиться в соцсетях:

Также читайте эксклюзивную информацию в соцсетях:
- Телеграм
- ВКонтакте

Связаться с редакцией Бабра:
newsbabr@gmail.com

Автор текста: Диана Хомякова.

Другие статьи в рубрике "Армия"

Монгольский генерал Болор Ганболд: на страже мира и в борьбе за гендерное равенство

В Монголии продолжается борьба с гендерными стереотипами. Значительную роль в этом процессе играют женщины, которые осваивают мужские профессии. В их числе и женщины-военные. Самой выдающейся представительницей вооруженных сил Монголии на данный момент является Болор Ганболд.

Эрнест Баатырев

АрмияОбществоПолитикаМонголия

34380

25.09.2024

Новые задачи для полицейских: Монголия в миротворческих миссиях ООН

Монголия продолжает активно участвовать в миротворческих операциях ООН. В рамках нового закона, принятого Великим государственным хуралом, страна направит 160 полицейских для участия в международных миссиях.

Эрнест Баатырев

АрмияОбществоПолитикаМонголия

50354

10.07.2024

Укрепление обороны: Монголия и Индия проводят совместные военные учения

Монголия и Индия продолжают укреплять военное сотрудничество. В Объединенном военном учебном центре в Шиллонге 3 июля начались двухнедельные монголо-индийские военные учения «Кочевой слон-2024».

Денис Большаков

АрмияПолитикаМонголия

50404

09.07.2024

«Степной партнёр-2024»: первые военные учения Монголии и Китая демонстрируют рост стратегического сотрудничества

В монгольском аймаке Дорноговь 12 мая стартовали первые совместные военные учения Монголии и Китая — «Степной партнёр-2024», на которые Пекин направил свои войска численностью до батальона с различными видами военной техники.

Денис Большаков

АрмияПолитикаМонголия Китай

97768

14.05.2024

Уроки английского: Монголия реформирует армию

Ориентируясь на развитые демократические государства, Монголия стремится провести прогрессивные реформы во многих сферах. Одной из них являются Вооруженные силы страны, развитие которых в последнее время происходит с учетом опыта ведущих армий мира.

Эрнест Баатырев

АрмияМолодежьОбразованиеМонголия

83986

18.03.2024

Монгольский генерал во главе миротворческой миссии: новый этап на Кипре

Пока кто-то отмечает новогодние праздники, забыв о работе, миротворцы ООН продолжают выполнять свои непростые обязанности в различных точках земного шара. В числе этих отважных людей есть и представители Монголии. В этом материале Бабр расскажет об успехе одного из них.

Эрнест Баатырев

АрмияОбществоПолитикаМонголия

102225

03.01.2024

Сила военных борцов: Азербайджан доминирует на Чемпионате мира, Монголия берет одно золото

О силе монгольских борцов известно не только в азиатском регионе. Они регулярно занимают призовые места на мировых форумах. Не стал исключением и Чемпионат мира среди военнослужащих, о котором Бабр коротко расскажет в этом материале.

Эрнест Баатырев

АрмияСпортМонголия

26500

05.12.2023

Обеспечение безопасности: президент Монголии поздравил миротворцев ООН

Президент Монголии Ухнаагийн Хурэлсух 13 ноября провел в Улан-Баторе награждение монгольских миротворцев ООН, которые принимали участие в операциях в Южном Судане. Всего в мероприятии приняли участие около пятиста военнослужащих.

Денис Большаков

АрмияПолитикаОбществоМонголия

114528

14.11.2023

Сектор Газа: Чисто немецкий блицкриг

События утра 7 октября 2023 года в Израиле отличались необыкновенным динамизмом и драматичностью. Боевики ХАМАС прорвали стену, ограждающую сектор Газа, и вторглись на территорию Израиля. В тот день был поток сообщений и видео.

Дмитрий Верхотуров

АрмияПолитикаПроисшествияМир

32571

09.10.2023

Трагедия 106 ВДД: о массовой гибели советских десантников в Монголии

В августе принято вспоминать как о подвигах российских ВДВ, так и о достижениях их монгольских коллег. Но в этот раз Бабр решил рассказать об одной из самых трагических страниц отечественных десантников. А именно – о их массовой гибели во время учений в Монголии.

Эрнест Баатырев

АрмияИсторияМонголия

35185

22.08.2023

Курс на укрепление взаимодействия: Сергей Шойгу провел встречу с министром обороны Монголии

В конгрессно-выставочном центре «Патриот» 15 августа прошла XI Московская конференция по международной безопасности. В рамках этого мероприятия министр обороны РФ Сергей Шойгу провел встречу со своим монгольским коллегой Гурсэдийн Сайханбаяром.

Денис Большаков

АрмияПолитикаМонголия Россия

130987

17.08.2023

Борьба с комарами: миротворцы из Монголии спасают от малярии город в Южном Судане

Монгольские миротворцы, несущие службу в составе миссии ООН, 31 июля приступили к выполнению особой миссии по борьбе с малярией в городе Бентиу Южного Судана. Военнослужащие оказывают поддержку местным врачам и проводят медицинские тесты для населения.

Денис Большаков

АрмияОбществоМонголия

32309

03.08.2023

Лица Сибири

Дюндик Кирилл

Кузьмин Георгий

Аюшеев Виктор

Маценко Жанна

Гавриленко Дарья

Мошкин Николай

Козырев Евгений

Марковец Игорь

Васильев Михаил

Бунев Андрей