Текст книги "Научные открытия для тех, кто любит краткость"

14 июля
Из истории холодильника

14 июля 1850 года состоялась первая демонстрация льда, сделанного в рефрижераторе.

Получать холод гораздо сложнее, чем тепло. С давних времен люди хранили холод в виде запасов льда. В XIX веке в Америке и Европе процветала «ледяная» индустрия. С начала зимы собирали лед с поверхностей озер и рек. Миллионы семей по всему миру обзавелись домашними холодильниками. Это были деревянные шкафы с металлическими контейнерами внутри, изолированными от корпуса мехом, пробкой или опилками. В одно отделение контейнера клали лед, в другое – продукты. Лед приходилось заправлять несколько раз в неделю.

Впервые искусственный холод научились получать в средние века, когда алхимики обнаружили, что при растворении некоторых солей в воде заметно понижается температура. К середине XVI столетия итальянцы умели сильно охлаждать и даже замораживать продукты, добавляя в лед соль, поташ и другие химикалии. В те времена стали очень популярны охлажденные напитки и мороженое. Но при растворении достигается лишь кратковременное охлаждение. А в 1748 году впервые удалось создать аппарат, генерирующий холод постоянно. Уильям Каллен из университета Глазго использовал в своем аппарате эффект охлаждения при интенсивном испарении эфира. Его идея легла в основу технологий большинства современных бытовых холодильников. Правда, сразу это открытие практического применения не нашло. Лишь через 100 лет стали строить аппараты, производящие «искусственный» лед. Но в быту по-прежнему использовали шкафы со льдом.

Привычные для нас холодильники с компрессорами появились лишь в конце 1920-х.

15 июля
Проблемы «термояда»

15 июля 1979 года в советской прессе опубликовано сообщение о пуске первой в мире термоядерной установки типа «Токамак».

Управляемые термоядерные реакции синтеза могут стать практически неисчерпаемым источником энергии. В этих реакциях происходит соединение изотопов водорода (см. 3 июня) в более тяжелые ядра. Такие реакции идут в недрах звезд. Их называют термоядерными, потому что протекают они только при температурах в сотни миллионов градусов. При этом на единицу массы термоядерного топлива получается в 10 миллионов раз больше энергии, чем при сгорании нефти, и примерно в 100 раз больше, чем при расщеплении ядер урана. А добывать необходимые изотопы несложно из обычной воды – из одного ее литра можно извлечь столько же энергии, сколько выделяется при сгорании 300 литров бензина. К тому же термоядерные реакторы не оставляют долгоживущих радиоактивных отходов и с ними можно не опасаться взрывов, ведь реакции там идут не цепные. Дело за «малым» – построить реактор, способный выдерживать такую же температуру, как в недрах звезд. Над этой проблемой бьются уже больше 70-ти лет. Самым перспективным считается устройство типа «токамак», предложенное советскими учеными (см. 25 февраля). «Стенками», удерживающими раскаленную плазму, служат в нем мощные электромагнитные поля. Последние 30 лет всем миром ведется работа над проектом ITER (международный экспериментальный термоядерный реактор). Будет сообща построен гигантский токамак размером с трехэтажный дом. Срок окончания его постройки уже несколько раз отодвигался. Сейчас он ожидается в 2025 году.

16 июля
Первый день ядерной эры

16 июля 1945 года в США впервые в мире произвели испытание атомной бомбы.

На работы по созданию атомной бомбы (проекту «Манхеттен») ушло 5 лет и 2 миллиарда долларов – сумма по тем временам астрономическая. Были возведены целые города и невиданные доселе заводы, привлечены лучшие умы мира, среди которых Энрико Ферми, Роберт Оппенгеймер, Артур Комптон, Лео Сциллард, Ричард Фейнман и многие-многие другие. Никакая другая страна, кроме США, в годы второй мировой войны не была бы способна на подобную затрату мозговой энергии и технических усилий. И вот настал день 16 июля 1945 года. В пустынном местечке Аламогордо (несколько десятков километров от Лос-Аламоса) в 5 часов 30 минут утра прогремел первый в истории человечества ядерный взрыв. Результаты испытания ошеломили самих разработчиков. Мощность взрыва была примерно в 20 тысяч раз мощнее взрыва самой крупной авиабомбы. Участник испытания генерал Фаррелл вспоминал: «Световые эффекты не поддавались никаким объяснениям и описаниям. Вся местность была залита этим свечением, ярким, как тысяча солнц. Человечество не знает более жуткого, страшного, ужасного явления». Это была великая новая сила для использования во благо или во зло.

Едва отзвучал взрыв, физик Кеннет Бэйнбридж повернулся к Оппенгеймеру и сказал: «Теперь все мы – сукины дети». Позже сам Оппенгеймер признавал, что ничего точнее и выразительнее в тот момент сказано не было.

– Что нужно делать при команде «Ядерная вспышка справа»?

– Что, что… Повернуться направо и смотреть – когда такое еще увидишь…

17 июля
История солнечных и лунных затмений

17 июля 709 до н. э. дано первое описание полного солнечного затмения, сделанное китайцем Чу Фу.

Представьте, как в ясный солнечный день на диск солнца наползает черная тень, постепенно пожирая его. Светлый серп делается совсем узким, и вот уже исчезают последние лучи солнца. День сразу превращается в ночь, на небе появляются звезды, а на месте солнца зияет черный круг, окруженный серебристым сиянием – короной. Замолкают напуганные звери и птицы. Темнота продлится лишь несколько минут. Но на протяжении тысячелетий затмения внушали людям суеверных ужас. В Древнем Китае, чтобы отогнать дракона и освободить солнце, били в барабаны и пели молитвы. А в Турции в 1877 году перепуганные жители стреляли в солнце из ружей, чтобы прогнать пожиравшего его шайтана.

Лунных затмений боялись не менее солнечных. Иногда в ночь полнолуния луна становилась кроваво-темной. В древности полагали, что луна в этот момент обливается кровью, суля великие бедствия.

Обычно за год происходит два-три солнечных затмения и два-три лунных. Но если лунное затмение можно наблюдать на всем ночном полушарии Земли, то солнечное – только на небольшой части земной поверхности. Поэтому в каждом отдельном месте Земли солнечные затмения наблюдаются гораздо реже лунных. Последнее полное солнечное затмение в Москве было в 1476 году, а следующее состоится лишь в 2126-м.

– Дети, – говорит учительница, – сегодня вечером будет полное затмение Луны. Это явление очень редкое, и я надеюсь, что вы его посмотрите. Запомните: начало в 20 часов 15 минут.

– А по какой программе?

18 июля
«Полония» значит Польша

18 июля 1898 года Мария и Пьер Кюри на заседании Парижской Академии наук сообщили о существовании других радиоактивных элементов, кроме урана.

В 1886 году Анри Беккерель открыл радиоактивность урана (см. 1 марта). Через два года Мария Кюри во Франции и Герберт Шмидт в Германии почти одновременно обнаружили радиоактивность тория, элемента под номером 90. Начиная с этого момента, Мария Кюри посвятила изучению радиоактивности всю свою жизнь, и эти исследования принесли ей всемирную славу. Шмидт, напротив, радиоактивностью больше не занимался (и имя его в истории физики больше ничем не «запятнано»).

Мария Кюри заметила, что некоторые минералы обладают более сильной радиоактивностью, чем можно было ожидать на основании содержания в них урана и тория. Она решила, что подобные минералы содержат неизвестные радиоактивные элементы. После этого ее муж Пьер прекратил свои собственные научные изыскания и вместе с Марией сосредоточился на изучении радиоактивности. И в июле 1898 года они заявили об открытии нового радиоактивного элемента. «Ты должна придумать ему имя», – сказал Пьер жене. Мария назвала новый элемент «полонием» в честь своей родины Польши, откуда она уехала в 1891 году для поступления в знаменитую Сорбонну и осталась в Париже навсегда. За 10 лет работы супруги Кюри сделали очень много для изучения радиоактивности. Это был беззаветный труд – в плохо оборудованной лаборатории и при отсутствии необходимых средств. Отдавая дань их заслугам, в честь Кюри назвали искусственно полученный в атомных реакторах элемент с порядковым номером 96 – кюрий.

19 июля
Томас Юнг – необыкновенный человек

19 июля 1794 года Томас Юнг (1783–1829), английский физик и врач, избран в члены Королевского общества.

Буквально с пеленок Юнг поражал своими необыкновенными дарованиями. В два года он свободно читал, к 14 годам овладел высшей математикой и девятью языками. Был студентом трех университетов, где изучал медицину и физику. Занимаясь в университетах, он попутно состязался в ловкости с известными акробатами; приобрел умение вольтижировать на лошади и даже выступал в цирке. Из всех музыкальных инструментов мало найдется таких, на которых бы Юнг не умел играть. Он внес вклад даже в расшифровку египетских иероглифов. Являясь профессором физики Королевского института, Юнг до конца жизни работал врачом в больнице.

Гений Юнга оставил след в истории самых разнообразных отраслей знания. В физике он наиболее знаменит как создатель теории интерференции света (сам термин введен Юнгом в 1802 году). С помощью этой теории он объяснил оптические явления в тонких пленках и впервые измерил длины световых волн. Он объяснил механизм цветового зрения, занимался проблемой остроты зрения и как врач, и как физик. А в теории упругости всем студентам, физикам и инженерам известен «модуль Юнга» – одна из важнейших характеристик тел.

Юнг открыл один из дефектов зрения – дальтонизм (неспособность различать цвета). Но эта особенность зрения носит имя не Юнга, а физика Дальтона, который оказался первым пациентом с этим дефектом.

20 июля
Самолет Можайского

20 июля 1882 года, за 20 лет до первого самолета братьев Райт, состоялся первый пробный полет самолета А.Ф. Можайского (1825–1890).

Размышлять о «воздухоплавательном снаряде» капитан 1-го ранга Можайский начал во время дальних плаваний, анализируя полеты морских птиц. Он открыл одну из главнейших зависимостей в авиации: чем больше скорость движения, тем большую тяжесть может нести единица площади крыла. Уйдя в отставку, Можайский начал проектировать самолет. Три года он экспериментировал с воздушными змеями, и сам поднимался на них в воздух. Потом строил модели самолетов и демонстрировал их в Петербургском манеже. На постройку настоящего самолета требовалось 20 тысяч рублей. Можайский обратился за помощью в военное министерство, но ему дали меньше трех тысяч. Он продал или заложил все, что имело ценность (даже наручные часы, обручальные кольца, столовые ложки и форменный сюртук!), и построил-таки свой самолет. Даже сейчас специалисты удивляются, что в то время самолет Можайского уже обладал всеми основными конструктивными элементами современных самолетов. Когда все было готово к испытаниям, из трубы над паровым котлом повалил черный дым. Самолет побежал по наклонному настилу, набирая скорость. Вот он оторвался от земли и на мгновение повис в воздухе, но тут же наклонился набок и рухнул на землю, ломая крыло… Увы, сконструированный Можайским паровой двигатель не мог обеспечить нужной мощности. А двигатель внутреннего сгорания был изобретен позже.

Вскоре Можайский умер. Сарай, в котором хранился самолет, сгорел. Имя изобретателя надолго забыли.

21 июля
Первые люди на Луне

21 июля 1969 года американские астронавты Нил Армстронг и Эдвин Олдрин впервые ступили на поверхность Луны.

20 июля 1969 года в 20.17 по Гринвичу американский корабль «Аполлон-11» совершил посадку на поверхность Луны. Три минуты после приземления на Луну астронавты находились в состоянии полной готовности к обратному аварийному старту. Это произошло бы в том случае, если бы опоры шасси ушли глубоко в грунт или наклон поверхности в месте посадки оказался больше 30 градусов. Через несколько часов после прилунения астронавты надели скафандры с ранцевой системой и открыли люк. Итак, 21 июля 1969 года в 2.56 по Гринвичу командир корабля Нил Армстронг ступил на лунную поверхность и произнес вошедшие в историю слова: «Это небольшой шаг для человека, но огромный прыжок для человечества!» Вскоре к нему присоединился Олдрин. В 15 метрах от корабля был установлен штатив с телекамерой, которая вела трансляцию на Землю. Это событие в прямом телеэфире наблюдали полмиллиарда жителей Земли во всех странах, кроме… Китая и Советского Союза. Астронавты сделали фотоснимки, собрали образцы грунта, установили научные приборы. Они опробовали различные способы передвижения в условиях слабой лунной гравитации: Олдрин прыгал, Армстронг страховал. Работа продолжалась около двух часов.

На поверхности Луны осталась посадочная ступень лунного модуля, а на ней укреплена табличка с выгравированными картой полушарий Земли и словами «Здесь люди с планеты Земля впервые ступили на Луну. Июль 1969 г. новой эры. Мы пришли с миром от имени всего Человечества».

22 июля
Столкновения планет с кометами

С 16 по 22 июля 1994 года более 20 обломков кометы Шумейкеров-Леви-9 на огромной скорости врезались в Юпитер.

Новые кометы периодически появляются из неведомых далей и устремляются к Солнцу. Если комета пролетит мимо планеты-гиганта, она может быть захвачена в плен. Особенно много комет похитил Юпитер: он «пасет табун» в сотню хвостов.

В 1993 году в «табуне» Юпитера был обнаружен новый «хвост». Причем, как удалось восстановить картину событий, новая комета годом ранее, подойдя очень близко к Юпитеру, была раздроблена его мощными приливными силами на десятки кусков. Фрагменты кометы растянулись в длинную цепь длиной 200 тысяч км – «кометный поезд» (более поэтичные астрономы назвали эту цепь «нитью жемчуга»). Впервые астрономы наблюдали такое явление. Через год обломки кометы один за другим врезались в Юпитер. При падении самого крупного осколка выделилась энергия, в 750 раз превышающая весь ядерный потенциал, накопленный на Земле.

Не исключено, что столкновением Земли с останками другой кометы вызван знаменитый Чикагский пожар 1871 года. Город тогда сгорел почти дотла. «Как на Содом и Гоморру, огонь падал дождем. Подобно летящим из пожара головням, падали огненные камни…», – так описывали это бедствие очевидцы. Огонь появился одновременно во многих местах города. Одновременно загорелись леса и прерии в нескольких штатах. Комета-виновница к моменту столкновения уже разрушилась на множество мелких частей, поэтому последствия встречи с Землей отдельных ее фрагментов были не столь катастрофичны.

23 июля
Чем глубже, тем страшнее

23 июля 2002 года близ острова Маккуори, на полпути между Тасманией и Антарктидой, на берег выбросило гигантского кальмара весом четверть тонны с щупальцами длиной более 15 метров.

Таинственные глубины океанов еще совсем не изведаны. Науке больше известно о динозаврах, чем об обитателях океанских бездн. Ученые регистрируют загадочные звуки, поступающие из бездны. Волны иногда выбрасывают на берег трупы чудовищных размеров. Эксперты считают, что чудище, найденное близ острова Маккуори, было всего лишь детенышем. Ведь в желудках мертвых кашалотов попадались огромные «клювы», которые, видимо, принадлежали другим, еще более крупным кальмарам. На самих же кашалотах находили шрамы, оставленные чудовищными присосками.

Ученые обнаружили, что океан обитаем вплоть до самых рекордных глубин. Вероятно, вы думаете, что в полной темноте обитают только слепые? Оказывается, Нет! Более 90 % жителей глубин сами способны производить свет. Для этого у них имеются специальные самосветящиеся органы около глаз или на других местах тела. Свечение их происходит за счет химических реакций, как свечение светлячков. Конечно, света они производят мало, поэтому глаза глубоководных рыб просто огромны. Но собственное свечение может быть и опасным для рыбы, обнаруживая ее врагу. Поэтому у некоторых рыб имеются приспособления вроде век для скрытия светящегося участка в случае надобности.

Самые большие в мире и чувствительные глаза у головоногих моллюсков – осьминогов, кальмаров, каракатиц.

24 июля
История электрической лампочки

24 июля 1874 года Александр Николаевич Лодыгин получил патент на лампу накаливания.

Первые электролампы были дуговые. Свечение их основано на явлении «электрической дуги», открытом в 1802 году Василием Петровым (см. 29 мая). В 1875 году Павел Николаевич Яблочков сконструировал надежную и простую в эксплуатации дуговую лампу. Эти «Свечи Яблочкова» (или «русский свет») были очень популярны в Европе. Но уже через 20 лет их начали вытеснять лампы накаливания.

В лампе накаливания ток, проходя через тонкую нить, раскаляет ее до высокой температуры, благодаря чему она начинает ярко светиться. Первую лампу накаливания за 50 лет до Лодыгина сделал французский ученый Деларю. Лодыгину удалось значительно усовершенствовать лампы, применив вакуумные колбы, и довести срок их службы от 30 минут до нескольких сотен часов.

Но больше всего почестей и славы в связи с лампой накаливания выпало на долю Эдисона. Благодаря ему лампа накаливания завоевала весь мир. Чтобы лампа светила ровно, ярко и долго, Эдисон опробовал не менее 6000 различных веществ для нити накала, отработал технику откачки колб, придумал цоколь и патрон, поворотный выключатель, плавкие предохранители, счетчик электроэнергии и, наконец, построил первую центральную электростанцию.

Лампы с вакуумными колбами довольно быстро перегорали, потому что раскаленная металлическая нить быстро испарялась. Атомы металла оседали на стекле колбы, вызывая ее почернение. Впоследствии стали заполнять колбы инертным газом. В газонаполненной лампе процесс испарения идет гораздо медленнее.

25 июля
Женщины в космосе

22 июля 1984 года Светлана Савицкая с борта орбитальной станции «Салют-7» впервые вышла в открытый космос. Это был первый выход женщины в космос.

Нелегко было женщинам прорваться в космос. В Штатах уже в 1960 году были отобраны женщины-пилоты для космических полетов. Но через год глава администрации НАСА приказал закрыть программу подготовки женщин-астронавтов – это стало для них тяжелым ударом. В 1963 году СССР первый запустил женщину в космос, «утерев нос» американцам. Но после этого советская женская группа космонавтов тоже была расформирована. Почти 20 лет Валентина Терешкова оставалась единственной женщиной-космонавтом в мире. Эра дискриминации по признаку пола для американских астронавтов закончилась в 1976 году, когда был объявлен открытый набор мужчин и женщин для полетов по новой программе «Спэйс шаттл» (см. 28 января). В 1983 году стартовала первая американская женщина-астронавт Салли Райд. К 2020 году в мире было уже 64 астронавтки (а общее число космонавтов достигло 565). «Космические леди» есть не только у США, но и у Великобритании, Канады, Франции, Японии, Швеции. Американка Пегги Уитсон даже стала командиром 16-го экипажа МКС.

А в России женщин по-прежнему не очень-то пускают в космос. Список российских космонавток состоит всего из четырех имен: Валентина Терешкова, Светлана Савицкая (два полета, второй с выходом в открытый космос), Елена Кондакова (тоже два полета) и Елена Серова.

История покорения космоса женщинами имеет и трагическую сторону. В двух катастрофах шаттлов погибли четыре женщины.

26 июля
Голоса ушедших лет

26 июля 1951 года при археологических раскопках в Великом Новгороде была найдена первая берестяная грамота.

Сейчас в коллекциях археологов имеются сотни берестяных писем и записок, найденных при раскопках в разных русских городах. Древнейшая из них относится к началу XI века, позднейшая – к середине XV. Это хозяйственные распоряжения и политические донесения, школьные упражнения и рецепты ремесленников, крестьянские жалобы и записи ростовщиков. Вот, к примеру, берестяная записка XI века, пишет женщина: «Что за зло ты против меня имеешь, что в эту неделю ко мне не приходил? Неужели я тебя задела тем, что посылала к тебе? А тебе, я вижу, не любо. Если бы тебе было любо, ты бы вырвался из-под людских глаз и пришел». Оказывается, в то время было много грамотных людей самых разных сословий, а ведь до этого открытия в науке бытовало мнение о почти поголовной неграмотности населения Древней Руси.

Устанавливать возраст такого рода находок помогает метод радиоуглеродного анализа. Дело в том, что в растениях всегда имеется радиоактивный изотоп углерода с периодом полураспада 5570 лет. Он образуется в атмосфере Земли из азота под действием космических лучей. Этот радиоактивный углерод наравне с обычным углеродом входит в состав углекислого газа и поглощается растениями. После гибели растения пополнение его радиоактивным углеродом прекращается. Имеющееся же количество этого изотопа постепенно распадается. Определяя процентное содержание радиоактивного углерода, определяют возраст бересты и других предметов органического происхождения.