Ежегодно в в Принстонском университете (штат Нью-Джерси, США) проходит конкурс «Искусство науки» («Art of Science»). Она наглядно демонстрирует взаимосвязь искусства и науки. В 2001 году конкурс выиграло изображение «Хаос и геомагнитная инверсия». За прошедшие 160 миллиардов лет магнитное поле Земли несколько раз изменяло полярность. Такие изменения хаотичны и нерегулярны.
Представляем интересные работы, выставленные на конкурс в 2011 году.
На фотографии: детерминистическая модель изменений магнитного поля Земли.
(Christophe Gissinger / Dept. of Astrophysical Sciences/ Princeton Plasma Physics Laboratory)
Фотография Жен Джеймса Цяня получила второе место. Она является иллюстрацией его исследований, посвященных алгоритму разделения изображения. «Алгоритм, использованный здесь, предполагает рекурсивное разделение изображения на прямоугольные части», говорит Цянь. «Каждый прямоугольник равномерно разделяется на два по вертикали или горизонтали. В результате получается множество прямоугольных фрагментов, упорядоченных в виде диадического дерева».
(Zhen James Xiang / Dept. of Electrical Engineering)
Планеты формируются путем коагуляции частиц пыли в газообразный протопланетный диск, где масса частиц возрастает более чем на 40 порядков. Важным этапом является формирование планетезималей из мелких камней. Этот снимок изображает процесс: аэродинамическое взаимодействие газа и камней способствует уплотнению фрагментов и наращиванию размеров. Эти глыбы становятся строительным материалом, из которого и создается планета. Фотография гидродинамической симуляции процессов в протопланетном диске получила третье место.
(Xuening Bai / James M. Stone (fac) Dept. of Astrophysical Sciences Planets)
Раствор сульфида мышьяка создает яркие пятна при нагреве его тонкого слоя на стекле.
Еще одна фотография нагретого раствора сульфида мышьяка. Напоминает тропическую рыбку из диснеевских мультфильмов.
(Yunlai Zha / Dept. of Electrical Engineering)
Пирамидальный нейрон из гиппокампа, части мозга, где формируются некоторые виды воспоминаний. Зеленым цветом изображены микротрубочки, создающие структурную сеть внутри нейрона, а красным – инсулиновые рецепторы, белковая поверхность клетки, которая соединяет нейрон с другими нейронами. Эти соединения называются синапсами, и становятся сильнее или слабее при записи событий в памяти.
(Lisa Boulanger / Dept. of Molecular Biology and Princeton Neuroscience Institute)
Иммунофлуоресцентный снимок поверхности легких эмбриона бородатой агамы (ящерицы). Снимок показывает формирование сосудов в эмбрионе, ядра клеток показаны красным, оболочки клеток – зеленым.
(Celeste Nelson / Dept. of Chemical and Biological Engineering)
Беспроводной датчик на растворимой в воде основе, перенесенный на зуб коровы путем растворения основы водой. Графеновый слой датчика, расположенный под электродами, реагирует на бактериальное заражение. Данные с такого датчика можно считывать беспроводным способом.
(Manu Sebastian Mannoor, Michael McAlpine / Dept. of Mechanical and Aerospace Enginneering)
Феррожидкость – жидкость, содержащая мелкие частицы металла и обладающая ферромагнитными свойствами. Феррожидкости используются в электронике, космической технике и медицине, но также являются отличной трехмерной моделью для визуализации магнитного поля. Особенность феррожидкости в том, что она обладает свойствами жидкости и твердого тела одновременно. Состояние этого вещества зависит от наличия или отсутствия магнитного поля. И «вода», и «лотос» на ее поверхности – одно и то же вещество.
(Elle Starkman / Princeton Plasma Physics Laboratory)
Этот морской организм размером 15 микрон был сфотографирован с помощью электронного микроскопа PRISM, который делает черно-белые снимки. Позже можно присвоить оттенкам серого цвета, как оранжевый и зеленый на снимке.
(Nan Yao, Gerald Poirier, Shiyou Xu / PRISM Imaging and Analysis Center)
Чтобы понять, из чего состоят вещества в природе, ученые строят ускорители частиц, в которых сталкивают пучки частиц. Для моделирования поведения частиц создаются небольшие ускорители. Эта настольная модель была создана при помощи кольцевой стойки из химической лаборатории, двух металлических сфер и источника тока. Заряженные частицы пыли помещаются в пространство между кольцом и сферами, и отталкиваются или притягиваются в зависимости от скачков напряжения. Из-за своей тяжести частицы пыли не успевают реагировать на изменения напряжения, и одновременно отталкиваются и притягиваются, то есть попадают в ловушку.
(Photo by Elle Starkman, Joe Caroll, Gary Stark and Andy Carpe Erik Gilson.)
Верхний снимок показывает, как одна большая пятнистая нимфалида видит другую с разных расстояний. Справа вверху – так одна бабочка видит другую с расстояния в 18 сантиметров, слева внизу – с расстояния в 7 сантиметров. Справа внизу – фотография. На расстоянии 18 сантиметров при плавном движении глаза возникает феномен совпадения пятен на крыльях с фасетками глаза бабочки. Возможно, именно поэтому именно на таком расстоянии происходят их «брачные танцы».
(Henry S. Horn / Dept. of Ecology & Evolutionary Biology)
Фотография компланарной сверхпроводящей линии, сделанная с помощью микроскопа с фильтром красного света. Звездная пыль на дне пробирки – на самом деле примеси на поверхности проводника, появившиеся при его производстве.
(Devin Underwood, James Raftery, Will Shanks / Dept. of Electrical Engineering)
Гибридные нано-фотоэлементы предоставляют возможность экономичного преобразования солнечной энергии в электрическую. Наноструктуры оксида цинка могут иметь очень широкое применение, но важно уметь контролировать их размеры и положение для производства эффективных нано-устройств. Это микроснимок наноструктур из оксида цинка, созданных при помощи низкотемпературных гидротермальных методов. Из этой далекой от идеала структуры получают нано-матрицы идеальной конфигурации, которые выглядят намного скучнее.
(Luisa Whittaker and Yueh-Lin «Lynn» Loo / Department of Chemical and Biological Engineering)
Снимки каустик от освещения стеклянного чайника с разных углов. В центре — свет падает под углом 90 градусов, дальше 75, 60, 54, 30 и 15 градусов. Чем дальше от центра – тем меньше угол. То есть, на снимке в левом верхнем углу свет падает почти горизонтально справа снизу.
(Rafi Romero / 2012 Dept. of Computer Science)
Прекрасные геометрические кривые повсюду вокруг нас – в раковинах моллюсков и формах галактик. На фото – часть лазера. «Соединив спиральный и прямой полупроводники, мы получили конструкцию, которая упрощает работу квантовых каскадных и, возможно, других типов лазеров», говорит Питер Лю. «На фотографии – вид лазера сверху. Поверхность прибора покрыта золотом для лучшей проводимости тока».
(Peter Q. Liu / Dept. of Electrical Engineering Spirals)
Симуляция пространства вокруг черной дыры. Исходящий поток вещества обуславливается магнитными полями, которые предотвращают падение вещества на поверхность черной дыры. Точка в центре и есть черная дыра. Серые линии показывают потоки вещества, красные – магнитные линии, зеленые – границы между притягиваемым и отталкиваемым веществом.
(Alexander Tchekhovskoy, Ramesh Narayan, Jonathan C. McKinney / Princeton / Harvard / Stanford)
Пример научной фотографии: обтекание лопасти потоком воздуха в аэродинамической трубе. Для визуализации потоков используется искусственный туман
Пример научной фотографии: микроорганизмы, окрашенные по Грамму под микроскопом. В нижнем углу кадра - индикатор масштаба
Научная фотография - вид фотографии осуществляемой для проведения научных исследований . Широко используется практически во всех областях естественных и прикладных наук.
История
Виды научной фотографии
Фоторегистрация предметов в видимом свете
Наиболее широко распространенный вид научной фотографии. Применяется практически во всех отраслях наук. Целью фоторегистрации является сохранения образа объекта съемки в заданный момент времени с целью последующего анализа характеристик объекта как то линейные и угловые размеры, взаимное расположение частей, яркость, цвет, прозрачность отдельных участков.
Для данного вида съемки может использоваться как фотоаппаратура общего назначения, так и специализированные камеры. При фоторегистрации важным является точное знание масштаба изображения и параметров съемки. Это достигается съемкой одновременно с объектом специализированной высококонтрастной масштабной линейки или сетки, а также документированием параметров съемки в журнале. При съемке часто используются светофильтры.
Фоторегистрация осциллограмм
До появления цифровых осциллографов основным способом регистрации осциллограмм был фотографический. Выпускались как специальные фотоосциллографы (светолучевые с непосредственной записью на фотоматериал, электронно-лучевые объединенные с фотографической камерой), так и специальные приставки к обычным осциллографам, позволяющие производить съемку осциллограммы на экране зеркальным фотоаппаратом. Электронно-лучевые трубки осциллографов, предназначенных для фотосъемки осциллограмм имели не зеленый, а синий цвет свечения экрана, поскольку фотопленки чувствительны в основном к коротковолновой области спектра.
Фоторегистрация спектрограмм
Находит применение в оптической спектрометрии. Осуществляется с помощью специализированных камер на фотопленки, сенсибилизированные в широком спектре длин волн. В настоящее время осуществляется с помощью светочувствительных ПЗС линеек.
Фоторегистрация в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах
Находит применение в тех случаях, когда необходимо исследовать оптические характеристики объекта в невидимых областях электромагнитного излучения. Реализуется с помощью специальных камер, имеющих объективы, прозрачные для инфракрасной (ультрафиолетовой) части спектра. Съемка выполняется только со светофильтрами.
Рентгеновская фотография
Используется в приложениях интроскопии, рентгеноструктурного анализа, астрофизике. Основную проблему составляет практическая невозможность фокусировки рентгеновского излучения. Поэтому снимки в рентгеновских лучах выполняются на фотоматериалы больших размеров.
Фоторегистрация ионизирующих частиц
Фотографические материалы, как правило чувствительны к ионизирующим частицам . Эта чувствительность может быть обусловлена как непосредственным воздействием ионизирующей частицы на молекулы фотографической эмульсии или электронные компоненты ячейки цифровой фотоматрицы, так и опосредовано через оптическое излучение, создаваемой при взаимодействии ионизирующей частицы с веществом (люминесценция, излучение Черенкова).
Микрофотография
Астрономическая фотография
Стробоскопическая фотография
Все, кто заявляют, что наука – это скучно, сильно ошибаются! В этом году на планете было сделано множество открытий, сфотографировано бессчетное количество ярких природных явлений и моментов жизни окружающего нас мира.
Ученые, фотографы-исследователи и даже обычные люди сделали эти потрясающие снимки, доказывающие, насколько интересна и бесконечна наука.
С некоторыми из научных шедевров мы спешим вас познакомить.
(Всего 25 фото)
1. В результате извержения вулкана Этна на итальянском острове Сицилия в небе можно было наблюдать гигантские кольца из облаков диаметром более 100 метров.
3. В самом начале уходящего года, 23 января, пожарным Чикаго удалось потушить пожар на одном из складов. А рекордно низкая температура сразу же превратила последствия пожара в волшебный ледяной «замок».
4. На этой комбинированной композиции изображено ноябрьское солнечное затмение. Расположенное за луной солнце создает невероятные отблески света.
5. Потрясающее сияние Aurora за полярным кругом сфотографировали в ранние утренние часы. Также известное как «северное сияние» захватывающее световое шоу создается благодаря быстро движущимся заряженным частицам Солнца.
6. В этом году общественность узнала о существовании симпатичной разноцветной кукурузы. Причем купить этот «новый пестрый овощ» уже можно в ряде интернет магазинов США.
7. Британский фотограф-исследователь Тим Флач создал серию снимков под названием «Больше, чем человек», в которой запечатлены потрясающие моменты поведения диких животных. Например, выразительные жесты тигра.
8. Когда будет готов Гигантский Телескоп Магеллана, его мощность в 10 раз превысит параметры основного телескопа НАСА. На фото, правда, изображена скульптурная копия телескопа, но его создатели обещают установить телескоп в Чили к 2020 году.
9. Ник Брандт сделал серию фото птиц и летучий мышей на озере в Танзании, которые выглядят, как будто сделаны из камня. Такой эффект на самом деле придает высокая концентрация пепла и соли в воде озера.
10. «Кафе в городе Аквас Калиентес в Перу привлекает множество диких попугаев, которые выпрашивают лакомства у туристов.» — рассказывает фотограф Адам Лихшен, ему и удалось сделать эту фотографию для участия в конкурсе от National Geographic. «Любопытный попугай разглядывал меня с большим интересом, видимо, ему понравился мой фотоаппарат».
11. Исследователи нарушений сна обнаружили каналы (голубого цвета на фото), созданные нейронами для избавления от ненужных эмоций во время сна человека. На снимке запечатлена красивая цветовая гамма.
12. Олинкито – первое ранее неизвестное млекопитающие, которой было обнаружено в Америке за последние 35 лет. Этот родственник енота оказался милым зверьком!
13. Рекордные масштабы цветения водорослей algae Enteromorpha наблюдались у берегов Китая. Хотя водоросли не токсичны, они потребляют много кислорода, тем самым наносят значительный ущерб экологии.
15. Фото года: во время запуска ракеты в Верджинии отброшенная волной лягушка попала в объектив фотокамеры и стала «хитом» лета.
17. Британский «гуру» мороженого Чарли Фрэнсис создал светящееся в темноте мороженое с использованием синтезированных белков медузы — тех самых, которые позволяют этим морским животным производить свет внутри их тел. Цена мороженого всего лишь какие-то $ 220.
18. Лондонский зоопарк проводит ежегодное взвешивание своих питомцев, которых кстати насчитывается более 19 000 штук. На фото хитростью пытаются взвесить муравьеда.
19. Первая качественная карта исчезающих лесов на планете. В период с 2000 по 2012-й год мы лишились лесов общей площадью, превышающей Мексику и штата Аризона вместе взятых…В то время как новых лесов появилось всего лишь на половину штата Аляска.23. Ряды припаркованных автомобилей во время наводнения в Коннектикуте, случившегося в сентябре.
24. Немецкий фотограф-зоолог сделал эту фотографии в местном зоопарке. Оказывается, приматы испытывают и показывают такие эмоции как любовь, грусть, радость и жестокость.
25. Крошечный малыш панды родился в американском зоопарке 23 августа. В течение первых трех недель у новорожденного не только отсутствовала шерсть, но даже половые признаки! Специалисты смогли определить пол малыша только спустя 3 недели с момента его рождения.
Ежегодно Международное научное сообщество проводит конкурс на лучшую фотографию, посвященную развитию науки и техники.
Это событие является, своего рода, неформальным отчетом того, чего смогли добиться и что могли разглядеть люди, посвятившие
свою жизнь изучению окружающей нас вселенной. Финалистами этого года стали снимки из разных областей науки: от
удивительной фотографии кита на охоте, до затмевающего Солнце Плутона.
Кровавая луна
Хосе Антонио Хервас собрал более двухсот фотографий, чтобы создать этот идеальный образ. Полное затмение луны совпало с
явлением, называемым « » - а это случается очень редко.
Эффектная наука
Организация Wellcome Trust объявила финалистов-2015 ежегодного конкурса фотографии, проводимой среди биомедицинских
исследований. Это изображение поперечного сечения мозга мыши показывает, насколько захватывающей может быть биология.
Метеоритный дождь Персеид
Каждый август освещает ночное небо Земли. Впервые это явление заметили еще в 36 г.н.э. и его
название - предположение ученых, что метеориты летят из созвездия Персея.
Свобода дирижаблям
Дирижабль, используемый персоналом военной базы штата Мэриленд, сорвался с привязи. Чтобы посадить его на землю
потребовались два боевых истребителя.
Китовый завтрак
Этот снимок кита, чрезвычайно увлеченного поздним завтраком. Фотография морского исполина, заглатывающего сонмы сардин
одним махом, стала победителем в категории лучших подводных снимков и удостоилась места в лондонской галерее Музея
естественной истории.
Ледяной мир
Новые фотографии поверхности Плутона изумили ученых: внешний облик планеты весьма напоминает нашу родную Землю. Ледники,
которые можно заметить на снимке, состоят из жидкого азота, а вовсе не изо льда.
Спот Кейс Марк
Астронавты НАСА сняли эту картину цепи рифов к западу от острова Эксума.
Живите долго и процветайте
Мир остро отреагировал на смерть актера Леонарда Нимоя: люди со всей планеты оказывают дань уважения памяти любимого
где родился Нимой.
Утро гиганта
Вулкан Кальбуко, расположенный на юге Чили, проснулся от полувековой дремы. Извержение застало местных жителей врасплох.
По счастью, правительство сумело вовремя эвакуировать 4000 человек из возможной зоны поражения.
Доброе утро, Скотт Келли
Астронавт НАСА сумел сделать впечатляющий снимок солнечного света из космоса. Скотт Келли находится на борту МКС уже почти
год и время от времени выкладывает в твиттер подобные фотоработы.
Плутон Великий
Спустя два месяца по окончании облета планеты, космический аппарат New Horizons начал слать готовые снимки Плутона на Землю.
Среди прочих в НАСА попало и это величественное фото Плутона, затмевающего собою Солнце.
Исчезающие африканские пингвины
Экспериментальный запрет рыболовства вокруг острова Роббен принес свои плоды: за три года количество редких африканских
пингвинов увеличилось на целых 18%. К сожалению, с начала следующей декады рыбакам вновь будет открыт доступ в эти воды
Ученые делают все возможное, чтобы превратить местную акваторию в заповедную зону.
Узнай меня с хорошей стороны
Снимок сделан зондом Розетта: комета Чурюмов-Герасименко на расстоянии всего в 128 километров. Специалисты Европейского
космического агентства обработали изображение для дальнейшего лабораторного изучения, а в качестве побочного продукта
получили вот эту изумительную работу.
Искусство Тесла
Фотограф Марк Саймон Фрей сумел сделать несколько гениальных снимков высоковольтных электрических бурь, созданных
катушками Тесла.
Полное затмение
Единственное полное солнечное затмение этого года случилось 20 марта. Рассмотреть его можно было только с Фарерских островов
и Архипелага Шпицберген, где и был сделан этот завораживающий снимок.
Научная фотография - это не только снимки бактерий, звезд, редких птиц, зверей, микробов и вирусов, полученных с помощью микроскопов, макро- и телеобъективов. Фотограф пресс-службы МФТИ и его выпускник Евгений Пелевин считает, что самое важное в науке часто остается за кадром. Почему существует так мало снимков Льва Ландау, что именно нужно снимать и зачем развивать фотографию в российских лабораториях - в материале T&P.
Евгений Пелевин: «Науку делают люди, которых тоже необходимо фотографировать»
Что такое научная фотография? Если мы заглянем в «Википедию», то найдем там следующее определение: «Научная фотография - это вид фотографии, осуществляемой для проведения научных исследований». Например, мы изучаем бактерии и делаем серию их снимков под микроскопом, которые потом опубликуем в своей статье или диссертации. Или пример из другой области: мы можем снимать космические объекты в разных диапазонах электромагнитного излучения. На Солнце можно смотреть в инфракрасном, ультрафиолетовом, рентгеновском и гамма-свете. И в каждом случае мы получим важные и полезные результаты. Порой такие снимки даже публикуют в журналах типа National Geographic. Вот только наука - это не только сами исследования (хотя они могут быть потрясающе красивыми).
Важно помнить, что науку делают люди, которых тоже необходимо фотографировать. Например, Лев Ландау, лауреат Нобелевской премии по физике, стал легендой еще при жизни, но много ли осталось фотографий с ним? Даже просто портретной съемки, не говоря уже о снимках того, как он работал, проводил семинары, общался с учениками? Когда фотограф ловит такие моменты, он фиксирует и характер самого человека, его уникальность. Ландау - один из самых знаменитых советских ученых, но даже с ним трудно найти фотографии. С другими отечественными нобелевскими лауреатами дела обстоят еще хуже.
Науку делают живые люди, их важно и нужно снимать. Это убирает барьер между исследователями и обществом, делает их человечнее, и на самом деле это просто прикольно, потому что ученые часто весьма харизматичные люди. Кроме того, важно снимать оборудование, на котором они работают. Лабораторная техника красива сама по себе. Это сложные инженерные конструкции, порой существующие в единственных экземплярах. Мое мироощущение поломал один случай. Я фотографировал автомобиль Lexus LX 570, цена которого - 7 миллионов рублей. Серьезный, красивый и дорогой автомобиль. Я крутился возле него целый день, потом еще пришлось повозиться с монтажом фотографии. На следующий день я пришел в лабораторию и снимал тройной масс-спектрометр с ионной ловушкой, ценой в один миллион долларов. Это уникальный прибор, его больше нигде в России нет. На первый взгляд - невзрачный синий ящик. Как сфотографировать так, чтобы подчеркнуть его красоту? Чтобы зрителю стало понятно, чем он ценен? Это ведь целая наука.
Снимать научные приборы не только классно и интересно, но и полезно. Порой два научных коллектива сидят на разных этажах одного здания и не знают о том, какая техника есть у соседей. В результате для проведения исследований приходится оправлять образцы за границу, хотя достаточно было бы просто спуститься по лестнице. Если у каждого коллектива есть фотографии их оборудования на сайте, то такая проблема не может возникнуть в принципе. Наконец, существует специфически российская проблема. Порой нет не то что фотографий ученых или их исследований - самое удивительное, что порой нет фотографий самих научно-исследовательских институтов. Попробуйте ради интереса найти снимок Института химической физики им Н.Н. Семенова. Конечно, фотографии этого здания в хорошем качестве существуют. Их сделали репортеры, когда там был пожар.