Алла Казанцева

Научные открытия для тех, кто любит краткость

© Казанцева, 2021

© Издательство АСТ, 2021

Дорогие читатели!

Перед вами необычная книга. Она составлена в форме календаря. День за днем в ней рассказывается – популярно, но серьезно – о событиях и людях, которые помогли нам понять мир, в котором мы живем. Поскольку автор книги – физик, преподаватель Института физики, технологии и информационных систем Московского педагогического государственного университета, то темы рассказов в основном связаны с физикой, а также астрономией, космонавтикой, экологией и современными технологиями. Впрочем, глазами физика можно взглянуть на самые разные события и явления: на войны и землетрясения, на археологические находки, НЛО и мыльные пузыри… Хочется увлечь вас, показать, как много интересного произошло и продолжает происходить в науке. А заинтересовавшись какой-то темой, вы всегда найдете в книгах или Интернете более подробную информацию.

Книгу можно читать с любого места, пять минут или целый день. Она как мозаика: тема каждого дня года определяется событиями, которым случилось произойти в этот день. Кусочек за кусочком, вырисовывается картина: как менялись представления людей о мире, как трагично и забавно складывались судьбы открытий и людей, как мы представляем мир сегодня, какие планы строим на завтра…

Автор выражает благодарность своим коллегам по кафедре: М.С. Каменецкой, Н.В. Соиной и С.В. Бирюкову.

Приятного вам чтения!

Январь

1 января

Сколько же планет в Солнечной системе?

1 января 1801 года открыт первый и самый крупный из астероидов – Церера. С 2006 года Церера считается не астероидом, а карликовой планетой.

Со времен древнего Вавилона на протяжении многих столетий состав нашей планетной семьи не подвергался пересмотру: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн. Кометы в конце XVII века также признали «родственниками». Революция началась с открытия Урана (1781), затем обнаружилась целая куча мелких родственников – астероидов («звездоподобных» тел – они, в отличие от планет, в телескопах XIX века выглядели точками). Орбиты большинства астероидов лежат в поясе между Марсом и Юпитером. Открытиями Нептуна (1846) и Плутона (1930) пересмотр системы завершился. Состав Солнечной семьи, казалось, окончательно определился.

«Гром среди ясного неба» раздался в 1998 году, когда за орбитой Нептуна был открыт еще один объект – Хаос. Правда, он оказался меньше самых крупных астероидов из пояса между Марсом и Юпитером. Ученые успокоились, но ненадолго. Начиная с 2000 года открытия таких объектов посыпались одно за другим. В 2003 году соперником Плутона стала Седна, вплотную приблизившись к нему по размерам. Последней каплей, «переполнившей чашу терпения», стала Эрида, которая оказалась даже немного крупнее Плутона. Так сколько же у нас планет? Астрономы решили навести порядок в этом вопросе и четко классифицировать все объекты нашего Солнечного семейства. 24 августа 2006 года на Ассамблее Международного астрономического союза был вынесен вердикт о составе Солнечной системы. Загляните на лист 24 августа!

2 января

Миссия «Звездная пыль»

2 января 2004 года космический аппарат «Стардаст» («Звездная пыль»), предназначенный для изучения ядра кометы, приблизился к цели на расстояние 240 километров.

«Стардаст» стартовал с Земли в феврале 1999 года и направился на встречу с ядром кометы Вилд-2. Это была третья в истории экспедиция к кометам. Через пять лет после старта зонд достиг своей цели. Пролетать вблизи ядра кометы опасно (так, в 1986 году европейский аппарат «Джотто» на расстоянии 1200 км от ядра кометы Галлея был разрушен ее осколком). Когда «Стардаст» вошел в пылевидное облако, окружающее ядро кометы, опять чуть не случилось несчастье. Три раза аппарат попадал под удары крупных частиц кометы размером с хорошую виноградину. Они пробили три слоя защиты и завязли в несущей конструкции аппарата. Однако он «пережил» эту встречу и сделал фотографии ядра, плотно закрытого от наземных телескопов пылью и газом. На снимках даже удалось рассмотреть 20 крошечных «вулканов», которые извергали в окружающее пространство кометную пыль и камни. Но главное, были собраны образцы вещества из хвоста кометы, а также образцы космической пыли.

15 января 2006 года капсула с собранным кометным веществом была доставлена на Землю. После ее вскрытия стало ясно, что миссия выполнена успешно: захвачено множество крупных и мелких частиц. Анализ образцов кометной пыли показал наличие в них довольно интересных химических соединений, подтверждающих гипотезу о том, что жизнь на нашей планете зародилась благодаря столкновению с кометой (см. также 6 марта, 3 июля, 12 ноября).

3 января

Жан-Бернар-Леон Фуко

3 января 1851 года Жан-Бернар-Леон Фуко (1819–1868) с помощью маятника доказал вращение Земли вокруг своей оси.

С именем французского физика Жана Фуко вы встречались на уроках физики в школе по крайней мере трижды. Наиболее знаменит его опыт, демонстрирующий вращение плоскости качаний маятника. Если наблюдать за длинным качающимся маятником достаточно долгое время, то создается впечатление, что плоскость его качаний постепенно поворачивается. Но почему? Ведь нет никаких внешних сил, заставляющих маятник выходить из начальной плоскости качаний! Фуко объяснил этот эффект вращением Земли вокруг своей оси: сама Земля поворачивается, а плоскость качаний маятника сохраняет свое положение относительно неподвижных звезд.

Маятник Фуко длиной 67 метров демонстрировался в парижском Пантеоне и приводил публику в экстаз. Кстати, этот опыт, по итогам опроса среди физиков, входит в десятку самых красивых экспериментов за всю историю физики. До недавних пор подобный маятник можно было увидеть в Исаакиевском соборе в Петербурге и в Московском планетарии.

Фуко знаменит также измерениями скорости света в воздухе и воде при помощи вращающегося зеркала (1850). А в 1855 году он первый обратил внимание на нагревание металлических тел при быстром вращении их в магнитном поле. Причиной этого нагревания являются так называемые токи Фуко, вам рассказывали о них при изучении закона электромагнитной индукции.

На экзамене.

– Расскажите нам про токи Фуко.

– Ну… Токифуко – это знаменитый японский физик..

4 января

Немного о жизни Ньютона

4 января 1643 года родился Исаак Ньютон, английский физик, математик, астроном, философ, теолог (ум. 1727).

Родители его были фермеры, и подросшего сына мать пыталась пристроить к этому же делу. Ньютон же хотел учиться, но мать денег на учебу почти не выделяла, поэтому он учился в Кембриджском Трините-колледже на стипендию, как самые бедные студенты. За это он должен был прислуживать профессорам или богатым студентам. С этим колледжем связан огромный кусок жизни Ньютона.

Чтобы остаться членом Тринити-колледжа после окончания учебы, Ньютон должен был принять сан священника. Но, хотя он был искренне религиозен, всех догматов церкви принять не мог. Ньютон просил специального королевского разрешения остаться членом колледжа, не принимая сана, и такое разрешение получил. Так в 27 лет он стал профессором. В его обязанности входило чтение лекций. Однако, по воспоминаниям современников, «немногие приходили его послушать, а еще меньшие понимали его; так что часто в отсутствии слушателей ему приходилось читать стенам».

Ньютон любил уединение и очень дорожил своим временем. Не был женат, друзей и учеников почти не имел. К публикациям своих открытий не стремился, в результате чего многие из них так и остались неопубликованными при его жизни.

Почти все свои основные открытия он сделал в возрасте 23–25 лет во время вынужденных «чумных каникул», когда все учебные заведения закрылись из-за эпидемии, и Ньютон переехал в имение матери. Позже он вспоминал об этих годах творческого подъема как о лучшем времени своей жизни.

Были бы Ньютоны, а яблоки у нас найдутся!

5 января

Незаменимые парашюты

5 января 1913 года в Руане (Франция) состоялись первые испытания ранцевого парашюта Котельникова.

В 1910 году Глеб Евгеньевич Котельников (1872–1944) стал свидетелем крушения самолета и гибели пилота. Это событие подтолкнуло его к изобретению ранцевого авиационного парашюта. Правда, автору пришлось многие годы убеждать правительственные инстанции царской России в необходимости его использования. В итоге изобретение Котельникова впервые было оценено в Париже. Парашюты системы Котельникова спасли немало жизней летчиков в Первой мировой войне.

Обычно парашютист не сразу открывает парашют. Падая в воздухе с нераскрытым парашютом, он достигает скорости 180–200 км/час. В дальнейшем заметного увеличения скорости не происходит, так как при столь быстром движении вес тела человека уравновешивается силой аэродинамического сопротивления. После раскрытия парашюта аэродинамическое сопротивления купола резко возрастает, и падение парашютиста тормозится до постоянной скорости спуска, равной 5–6 м/c. Для повышения устойчивости парашюта в центре его купола делают отверстие. Выходящий через него воздух создает вихри, которые стабилизируют парашют.

Парашюты используются и для торможения самолетов при посадке, и для спасения аппаратуры при полетах метеорологических ракет, и при посадке космонавтов в спускаемых аппаратах во время возвращения из космического полета.

Парашютист-новичок инструктору: «Если y меня не раскроется основной парашют и запасной тоже, то сколько я бyдy лететь до земли?» – «Всю оставшуюся жизнь».

6 января

Электрон – и частица, и волна

6 января 1927 года американские физики Дэвиссон и Джермер получили картину дифракции электронов, подтвердив предсказание де Бройля о волновой природе микрочастиц.

20-е годы ХХ столетия – наиболее волнующий период развития физики. Не успели ученые примириться с идеей о двойственной природе света (см. 17 марта), как де Бройль выдвигает идею о столь же необычной природе «обычных» частиц – электронов, протонов, атомов (см. 15 августа). Но, пока теоретики голову ломают, экспериментаторы делают свое дело и, как это не раз случалось, неожиданно наталкиваются на открытие. Американские физики Дэвиссон и Джермер не слышали о «безумной» идее де Бройля, но в своих опытах по отражению электронного пучка от поверхности монокристалла получили типичную дифракционную картину. Так физики вынуждены были признать: да, частицам присущи свойства волн. Они измерили длину волны электрона в зависимости от его импульса и подтвердили предсказание де Бройля.

Вскоре дифракцию электронов другим методом наблюдал английский физик Джордж Паджет Томсон, сын знаменитого Дж. Дж. Томсона, открывшего электрон. Томсон-сын ставил опыт уже специально с целью проверки идеи де Бройля.

В 1937 году за экспериментальное открытие дифракции электронов на кристаллах все «виновники» получили Нобелевскую премию.

Томсон-старший, открывший электрон в 1897 году, неодобрительно относился к идее о волновых свойствах электрона. Он считал все это «модой» и «фокусами» и надеялся, что заблуждение будет разоблачено и развеяно, после чего классическая физика воссияет в еще большей славе.

7 января

Начало эры телескопов

7 января 1610 года Галилео Галилей начал первые в мире телескопические наблюдения неба и открыл четыре спутника Юпитера.

Зрительная труба была изобретена в Голландии человеком, далеким от науки. В мае 1609 слухи об этой зрительной трубе дошли до Галилея, и буквально сразу он сделал из двух очковых линз свою первую зрительную трубу с трехкратным увеличением. Вскоре он понял, что качество очковых линз для зрительных труб неудовлетворительно. Усовершенствовав технологию изготовления линз, Галилей изготовил трубу с тридцатикратным увеличением. С этой трубой он сделал все свои знаменитые астрономические открытия.

Хотя Галилея нельзя считать изобретателем зрительной трубы, он был первым, кто превратил ее в мощный инструмент для астрономических исследований. Направить трубу на небо до Галилея никому и в голову не приходило: казалось, что там смотреть? Когда Галилей начал обзор неба при помощи телескопа, Млечный путь распался на отдельные звезды, а у Юпитера обнаружились собственные луны-спутники. Галилей увидел, что Луна изрыта кратерами и покрыта горами (по длине теней высоту этих гор он оценил в 7 км), и составил первую карту видимого полушария Луны. Он открыл также фазы Венеры, солнечные пятна и вращение Солнца. Эти научные открытия произвели настоящий фурор!

Инквизиция ставила в вину Галилею умаление авторитета Священного Писания. Галилею угрожали пыткой в случае, если он не отречется от своего «еретического» мнения, что Земля движется вокруг Солнца. Официально Ватикан признал преследование Галилея ошибкой лишь в 1992 году.

8 января

Триумф духа

8 января 1942 года родился Стивен Хокинг, один из самых знаменитых физиков второй половины ХХ века (ум. 2018).

Этого человека сравнивают с Ньютоном и Эйнштейном. Хокинг изучал фундаментальные законы Вселенной. Среди его открытий – испарение черных дыр и несколько фундаментальных идей о возникновении Вселенной. Кроме научных трудов, его перу принадлежат бестселлеры «Краткая история времени» и «Черные дыры, молодая Вселенная и другие очерки», а также увлекательная серия книг для школьников «Джордж и тайны Вселенной» (в соавторстве с дочерью Люси Хокинг). Профессор Хокинг – обладатель двенадцати почетных ученых званий и множества различных премий, медалей и призов.

Всего этого уже достаточно для восхищения. Но оно сменяется изумлением, когда узнаешь, что последние 50 лет жизни этот человек был прикован к инвалидному креслу из-за неизлечимого заболевания центральной нервной системы. Он даже не мог говорить. Кроме мозга, ему подчинялись лишь два пальца левой руки, которыми он управлял специально сконструированным компьютером. Впоследствии инвалидное кресло Хокинга оборудовали еще синтезатором речи. Не вставая со своего кресла, Хокинг сделал больше многих своих здоровых коллег-ученых. Он исколесил с лекциями и экскурсиями весь мир. Как рассказывают те, кто его знал, через несколько минут полностью забываешь, что находишься рядом с тяжело больным человеком. Его жизнь – украшение истории человеческого духа.

Хокинг планировал полететь в космос в 2019 году, в возрасте 77 лет, на коммерческом космолете SpaceShipTwo (см. 21 июня). Он скончался в возрасте 76 лет.

9 января

Что находится между звездами?

Можно сказать, что пустота. В кубометре этой пустоты содержится не более 100 частиц (не считая загадочной «темной материи» – см. 22 мая) – это в тысячи раз меньше, чем удается получить в лаборатории при самой современной вакуумной технике. Кое-где межзвездный газ сгущается, образуя гигантские туманности. Но даже в них плотность газа невообразимо мала: масса ста кубических километров туманности не больше миллиграмма! Если бы мы оказались внутри туманности, она казалась бы нам совершенно прозрачной. Однако размеры туманностей столь велики, что их массы хватило бы на тысячи солнц.

Газовые туманности – это смесь молекул и атомов (в основном, водорода), ионов и электронов. Температура межзвездного газа может достигать десятков тысяч градусов. Значит ли это, что космический корабль, залетевший в такую туманность, расплавится от жары? Вовсе нет. Наоборот, в отсутствие подогрева изнутри его температура упала бы почти до абсолютного нуля. Парадокс? Дело в том, что высокая температура туманностей говорит о больших скоростях движения частиц, но концентрация их столь мала, что их редкие столкновения с кораблем почти не будут увеличивать его внутреннюю энергию, то есть нагревать его.

Есть в космосе и гигантские облака космической пыли, которые на звездном небе выглядят черными пятнами – такова, например, темная туманность Угольный Мешок в созвездии Южного Креста. Пылевые туманности еще более разреженные, чем газовые. Если бы в земной атмосфере концентрация пыли была такой же, как в Угольном Мешке, мы бы считали воздух идеально чистым!

10 января

Оловянная чума

В январе 1912 года экспедиция англичанина Роберта Скотта достигла южного полюса, но обнаружила, что их опередила норвежская экспедиция Руаля Амундсена. На обратном пути Скотт и его товарищи погибли. Что же случилось? Продвигаясь к полюсу, путешественники оставляли на своем пути склады с продуктами и керосином – запасы на обратную дорогу. Но на возвратном пути обнаружилось, что керосиновые жестянки пусты. Люди не могли согреться и приготовить горячую еду. Как назло, разразился страшный буран. Роберт Скотт и его друзья погибли от холода и голода. Но почему исчез керосин? Жестяные банки были запаяны оловом. Путешественники не знали, что на морозе олово «заболевает»: рассыпается в порошок. Это явление, называемое «оловянной чумой», было известно еще в средние века. Причину «оловянной чумы» ученые установили лишь в ХХ веке. Оказалось, что кристаллическая решетка олова (как и других металлов) может иметь различные формы. При обычной температуре самой устойчивой формой является белое олово – вязкий, пластичный металл. При температуре ниже минус 13 °C более устойчивой становится другая форма решетки – это серое олово. Скорость перехода максимальна при минус 33 °C. Внутренние напряжения, которые возникают в местах контакта разных кристаллических решеток, приводят к разрушению материала. Вот почему сильные морозы так быстро «расправляются» с оловянными изделиями.

Чтобы избежать порчи металла, столь необходимого для пайки проводов и электронной аппаратуры, ученые научились делать олову «прививки»: при добавлении висмута олово становится устойчивым.

11 января

Как «Вояджер-2» потерялся

11 января 1787 года Уильям Гершель (открывший Уран в 1781 году) обнаружил два спутника Урана.

Долгое время об Уране и его спутниках, кроме самого факта их существования, не было известно практически ничего. Второе открытие этой планетной системы состоялось в 1986 году, когда ее ближайшие окрестности посетил автоматический межпланетный зонд «Вояджер-2» (см. 24 января). Он стал первым и пока единственным космическим аппаратом, совершившим огромный тур по внешней части Солнечной системы с посещением всех четырех планет-гигантов.

Но этот грандиозный проект был на грани срыва. И началось с элементарной оплошности: после очередного сеанса радиосвязи операторы забыли послать на борт специальную команду, что привело к выходу приемника из строя. Конечно, на борту был и резервный приемник. Но вот беда – и тот оглох. Дело шло к фактической потере аппарата! После длинной серии экспериментов удалось установить, что аппарат все-таки что-то слышит, но только на одной-единственной частоте, т. к. не работает автоматическая подстройка частоты. Дело в том, что частота сигнала, принимаемого аппаратом с Земли, постоянно меняется из-за изменения скорости аппарата (так называемый эффект Доплера). К тому же на настройку приемника сильно влияет температура самого аппарата. Оставался один выход – каждый раз подстраивать наземный передатчик так, чтобы после всех сдвигов сигнал как раз попадал в полосу пропускания приемника. Это делалось все 12 лет полета. Время от времени аппарат все же терял сигнал на несколько дней. Но миссию свою выполнил полностью!

12 января

«Отец» не только атомной бомбы

12 января 1903 года родился Игорь Васильевич Курчатов, физик, создатель советской атомной бомбы (ум. 1960).

Молодость Курчатова, совпавшая с революцией, была трудной, голодной. Кем только ни приходилось работать – все ради одной цели: получить образование, стать ученым. И вот в 1930-х годах молодой, талантливый и уже опытный физик занялся исследованиями в области физики атомного ядра – самой передовой области физики.

Расцвет ядерной физики в нашей стране во многом связан с Курчатовым. Под его руководством созданы: первый советский циклотрон (1944), первый в Европе атомный реактор (1946), первая советская атомная бомба (1949), первая в мире термоядерная бомба (1953), первая в мире атомная электростанция (1954), первый в мире атомный реактор для подводных лодок (1958) и атомных ледоколов (1959). Он стал отцом школы советских физиков-атомщиков, среди которых – немало всемирно известных.

Игорь Васильевич умер, когда ему было всего 57 лет. Поехал навестить в санаторий коллегу. Гуляли по саду, Курчатов излагал новые идеи. Сели на скамейку, и вдруг Игорь Васильевич замолчал – навсегда… Академия наук присуждает золотую медаль им. Курчатова за выдающиеся работы в области ядерной физики.

Занятия на военной кафедре:

– Представьте себе: летит нейтрон, попадает в ядро, ядро – вдребезги, и из него вылетают еще 2 нейтрона! Каждый из них попадает в другое ядро и т. д. И вот пошла-поехала цепная реакция…

– Товарищ майор, а откуда берется первый нейтрон?

– Эээ… Ааа… А вот это и есть государственная тайна!

13 января

Какая будет погода?

13 января 1872 года в России начала работу официальная служба погоды.

При организации в 1724 году Академии наук в Петербурге Петр I предложил академикам «производить повсюду метеорологические наблюдения». Такие регулярные наблюдения с помощью измерительных приборов начались в России с 1 декабря 1725 года, уже после смерти императора.

Многие приборы для наблюдений за погодой изобрел Ломоносов. Он создал анемометр (прибор для измерения скорости ветра – лопастная вертушка), морской барометр и ряд других инструментов. К середине ХIX века в России работала целая сеть метеостанций. Первыми работниками метеорологической службы были в основном энтузиасты, которые проводили наблюдения на добровольных началах.

Создание официальных служб погоды ускорила катастрофа во время Крымской войны. Англичане и французы, осаждая Севастополь, надеялись захватить город после обстрела. Но 14 ноября 1854 года на Черном море разразилась жестокая буря, уничтожившая англо-французский флот. Пострадавшая сторона запросила директора Парижской обсерватории Леверье: можно ли было заблаговременно предсказать эту бурю. Леверье пришел в выводу, что траектория бури хорошо прослеживалась с помощью синоптических карт и могла быть предсказана заранее. Это событие привело к зарождению службы погоды в Европе. На первых порах основной задачей такой службы являлись штормовые оповещения. Самой первой организовала службу оповещений Франция (1857), затем США (1858). В России регулярный выпуск ежедневных бюллетеней погоды начался с января 1872 года.

Нет плохой погоды, есть недогадливые синоптики

14 января

Загадочный лик Титана

14 января 2005 года космический зонд «Гюйгенс» совершил посадку на крупнейший спутник Сатурна Титан. Аппарат «Кассини» с зондом добирался до Сатурна более семи лет.

Спутник Сатурна Титан – самый крупный из спутников в Солнечной системе. Он больше, чем планеты Меркурий и Плутон. Уникальность Титана в том, что он обладает мощной атмосферой с густыми облаками, сквозь которые невозможно увидеть его поверхность. Благодаря зонду мы впервые смогли разглядеть его «лицо». Когда «Гюйгенс» опустился на Титан, мы увидели русла рек, острова и атмосферный туман. Внешне Титан очень похож на Землю – только роль воды на Титане играет жидкий метан (известный на Земле в газообразном состоянии как природный газ). Метан может выпадать там в виде дождя, и, возможно, на Титане бывает радуга, как на Земле. Радар на борту «Кассини» обнаружил на Титане метановые моря и озера, горы, состоящие изо льда, и вулканы, которые вместо горячей лавы извергают холодную смесь воды, льда и жидкого аммиака.

3,5 миллиарда лет назад атмосфера Земли тоже состояла из метана и аммиака. Изучая Титан, ученые надеются приоткрыть завесу над тайной возникновения жизни во всей Солнечной системе.

Миссия «Кассини-Гюйгенс» длилась почти 20 лет и стала одной из самых долгих и успешных в истории. «Кассини» – это пока что единственный аппарат, работавший на орбите Сатурна. Он открыл 7 его новых спутников, обнаружил океан на спутнике Энцеладе. 15 сентября 2017 года аппарат «Кассини» сгорел в атмосфере Сатурна, передав по дороге последние уникальные данные о планете.

15 января

Открытие искусственной радиоактивности

15 января 1934 года супруги Фредерик Жолио и Ирен Кюри на заседании Парижской Академии наук сообщили об открытии искусственной радиоактивности.

Единственный раз Нобелевской премии были удостоены мать и – спустя 32 года – дочь: Мария и Ирен Кюри. Супруги Мария и Пьер Кюри были пионерами исследования естественной радиоактивности (см. 18 июля). Ирен и ее муж Фредерик Жолио получили премию «за совместно выполненный синтез новых радиоактивных элементов». Их достижение вошло в историю как открытие искусственной радиоактивности.

Жолио-Кюри обстреливали альфа-частицами легкие элементы – бор, магний и алюминий. Они наблюдали вылет протонов и нейтронов – продуктов ядерных реакций. С помощью камеры Вильсона им удалось зафиксировать ранее не наблюдавшееся явление: вылет позитронов, которые только что были открыты в космических лучах (см. 2 августа). А в январе 1934 года они обнаружили нечто действительно удивительное. После удаления источника альфа-частиц испускание протонов и нейтронов прекращалось, вылет же позитронов продолжался! Ирен и Фредерик сделали вывод, что под действием альфа-частиц образуются новые радиоактивные изотопы элементов, испускающие позитроны. Эти новые изотопы они смогли выделить химическим путем: радиоактивный фосфор, азот и кремний. Впервые люди произвели изотопы, не существующие в природе! К тому же супруги Жолио-Кюри открыли новый вид радиоактивного распада – позитронный. Нобелевская премия была им присуждена в 1935 году, то есть фактически сразу после открытия – весьма редкий случай в истории Нобелевских премий.

16 января

Антарктида – полюс холода

16 января 1820 года экспедиция Беллинсгаузена и Лазарева на парусных деревянных судах «Восток» и «Мирный» открыла шестой континент – Антарктиду.

О Южной земле говорили географы древнего мира, в нее верили ученые средних веков. Ее безуспешно искали многие путешественники, среди которых Магеллан и Кук. А найти удалось русским мореплавателям.

Арктика и Антарктика – два полюса Земли. Но почему-то на южном полюсе гораздо холоднее, чем на северном. В Антарктиде зафиксирована самая низкая температура воздуха на Земле – минус 89,2 °С.

Есть несколько причин, объясняющих это. Во-первых, климат Арктики смягчается мощным течением Гольфстрим. Теплые атлантические воды свободно проникают под арктические льды и отдают им огромное количество теплоты. Впадающие в Северный Ледовитый океан крупные реки Евразии и Северной Америки приносят дополнительное тепло. Всего этого лишена Антарктика.

Но главная причина антарктического холода заключена в том, что Антарктида является самым высоким из всех материков Земли. Ее средняя высота более 2000 метров. Материковые породы покрыты слоем льда, толщина которого достигает 4800 метров. Поверхность же ледяных полей вблизи северного полюса соответствует уровню моря. А ведь температура воздуха в атмосфере убывает на 6,5 градусов с каждым километром высоты. Только за счет разности высот Антарктида должна быть холоднее Арктики в среднем на 13 градусов, а на вершине ледяного купола – на целых 25 градусов.

«Полюс холода» северного полушария располагается не в Арктике, а в Якутии, в Оймяконе. Тут бывают морозы до минус 70 °C.

17 января

Закон Хаббла

17 января 1929 года в Труды Национальной академии наук США поступила статья астронома Эдвина Хаббла (1889–1953), в которой сообщается о разбегании галактик.

«Астрономия подобна пасторскому служению, – говорил Хаббл, – нужен зов». Сам он услышал такой зов и ради астрономии бросил юридическую практику.

Эдвин Хаббл, впервые измерив расстояния до ближайших галактик с помощью новейшего телескопа, одновременно обнаружил, что свет от более далеких галактик «краснee» света от более близких, из чего он сделал вывод, что галактики удаляются от нас. Такой вывод основан на эффекте Доплера – зависимости длины волны света от скорости его источника (см. 29 ноября). Хаббл установил, что скорость убегания галактик тем больше, чем больше их расстояние до Земли. Это значит, что Вселенная расширяется.

Заметьте, разбегаются не звезды и даже не отдельные галактики, а скопления галактик. Ближайшие к нам звезды и галактики связаны друг с другом гравитационными силами и образуют устойчивые структуры. А вот «чужие» скопления галактик, в каком направлении ни посмотри, убегают от нас, и может показаться, что мы являемся центром Вселенной. Однако это не так. Где бы ни находился наблюдатель, он будет везде видеть все ту же картину: скопления галактик разбегаются от него. Вся ткань Вселенной растягивается, подобно резиновой пленке.

На Земле нет памятников Хабблу. Никому не известно, где он похоронен – такова была воля его жены. Его именем назван кратер на Луне и астероид. Именем Хаббла назвали в 1990 году самый мощный телескоп, выведенный на космическую орбиту (см. 24 апреля).

18 января

Пауль Эренфест

18 января 1880 года родился Пауль Эренфест, голландский физик-теоретик, иностранный член АН СССР (ум. 1933).

Эренфест был учеником Людвига Больцмана в Венском университете. Это знакомство определило всю его жизнь. По окончании университета Эренфест познакомился с Татьяной Афанасьевой, молодым математиком из России. В то время людям разных вероисповеданий (а Эренфест был иудей) было сложно вступить в брак. Чтобы пожениться, Пауль, как и Татьяна, записал в паспорте в графе «вероисповедание»: неверующий.

В 1907-м молодожены приехали в Россию в надежде найти здесь хорошую работу. Петербургского полицейского чиновника «неверие» приезжего ученого привело в ужас, он спрашивал: «На каком же кладбище мы Вас будем хоронить, если Вы здесь умрете!?» На что 27-летний Эренфест отвечал, смеясь, что смерть не входит в его планы. Пять лет Эренфест прожил в России и оказал громадное влияние на развитие отечественной физики. По существу, он был здесь первым физиком-теоретиком. У себя на дому он вел теоретический семинар для молодых физиков, где они знакомились с революционными научными идеями. Но Петербургский университет постоянной работы ему предоставить не захотел, и в 1912 году Эренфест с семьей уехал в Голландию, где стал профессором Лейденского университета. И Лейден, а не Петербург, сделался мировым центром теоретической физики.

Как и его любимый учитель, Людвиг Больцман (см. 5 сентября), Эренфест ушел из жизни по собственной воле. Он оставил труды по статистической физике, теории относительности, квантовой теории и добрую память в сердцах всех тех, кто его знал.

19 января

«Новые горизонты»

19 января 2006 года стартовал космический аппарат НАСА «Новые горизонты», главная цель которого – изучение Плутона и Харона.

Практически всеми нашими знаниями о Плутоне мы обязаны межпланетной станции «Новые горизонты», которая стала первой и пока единственной миссией к этой карликовой планете. Аппарат покинул окрестности Земли с рекордно большой скоростью 16,26 км/с и достиг окрестностей Плутона всего за 9 с половиной лет! Приблизившись к планете на расстояние 12,5 тыс. км, он пролетел между Плутоном и Хароном, в течение нескольких дней исследуя эти тела. Самые четкие фотоснимки позволяют разглядеть детали поверхности размером около 30 м.

Удивительно, но у крохотного Плутона обнаружилась атмосфера, состоящая в основном из азота! Когда Плутон удаляется от Солнца (орбита его сильно вытянута), атмосфера замерзает и оседает на поверхности. А при приближении Плутона к Солнцу его поверхность разогревается, и азотный лед снова превращается в газ, так что атмосфера простирается более чем на 3000 км (диаметр самой планеты 2370 км)!

Хотя атмосфера на Плутоне очень разрежена (атмосферное давление в сто тысяч раз меньше земного), ее хватает для того, чтобы окрашивать летнее небо на Плутоне в голубой цвет: проходящий сквозь атмосферу солнечный свет рассеивается точно так же, как это происходит на Земле.

После выполнения основной задачи по изучению Плутона и Харона аппарат направился дальше, в сторону еще более дальних тел Солнечной системы. Ресурсы его ядерного источника энергии будут исчерпаны к 2026 году, так что можно надеяться на новые интересные открытия.

20 января

Сосуды Дьюара

20 января 1893 года на лекции в Королевском институте в Лондоне профессор Дьюар продемонстрировал свой знаменитый вакуумный сосуд, конструкция которого осталась почти неизменной до сих пор и известна всем как широко используемый в быту термос.

Показанный на лекции сосуд представлял собой стеклянный баллон цилиндрической формы с двойными стенками, воздух между которыми был откачан. Это позволило существенно уменьшить теплообмен между содержимым сосуда и окружающей средой, что давало возможность длительного хранения в нем жидких газов. На лекции сначала был показан вакуумный сосуд с жидким кислородом, находившимся в спокойном состоянии, как обычная вода. Затем Дьюар артистично отломил кончик на стеклянном баллоне, и воздух вошел в пространство между стенками. После этого жидкий кислород начал интенсивно кипеть и быстро испарился.

Современные сосуды Дьюара, предназначенные для научных исследований при низких температурах, называют криостатами (от греческого слова криос – «холод»). Они бывают как стеклянными, так и металлическими. Для уменьшения тепловых потерь на излучение поверхности стенок, образующих вакуумное пространство, делают зеркальными. Когда требуются особо низкие температуры, используют двойные сосуды: внутренний сосуд содержит жидкий гелий, а внешний – жидкий азот, с вакуумной секцией между ними. Потери дорогого гелия в этом случае уменьшаются.

На своей лекции Дьюар коснулся финансовых трудностей, связанных с проведением исследований. Три дня спустя газета «Таймс» сообщила о новом законе, открытом учеными – «законе возрастания расходов».

21 января

Болезнь сумасшедшего шляпника

Помните Сумасшедшего Шляпника – одного из персонажей книги Льюиса Кэрролла «Алиса в стране чудес»? В XIX веке такое прозвище никого не удивляло. При изготовлении войлочных шляп приходилось иметь дело с нитратом ртути, и мастера получали ртутные отравления, приводящие к слабоумию. А само отравление ртутью стали называть «болезнью сумасшедшего шляпника». Удивительно легкомысленно люди раньше обходились с ртутью! При золочении купола Исаакиевского собора в Санкт-Петербурге погибло от ртутных паров 60 рабочих. В останках царя Ивана Грозного содержание ртути в 2600 раз превышает норму (то ли его пытались отравить, то ли лечили ртутными препаратами). Ясно, что такой человек не мог обладать нормальным рассудком.

Одно из самых массовых отравлений ртутью произошло в Японском городе Минамата в 1956 году. Тысячи людей сходили с ума, слепли, глохли, немели и умирали в мучениях; дети рождались с признаками уродства. В этом городе работал химкомбинат, сливавший содержащие ртуть отходы в морской залив, а жители питались выловленными там моллюсками и рыбой. Теперь ртутное отравление называют «болезнью Минамата». Самое страшное, что она поражает генный аппарат и передается по наследству.

Основная опасность ртути в том, что она легко попадает в воздух, так как очень хорошо испаряется. Содержащие ртуть руды залегают в земле на небольших глубинах, поэтому она попадает в атмосферу. В небольших количествах ртуть присутствует в организмах всех людей. Просто относитесь внимательнее к веществам и приборам, содержащим ртуть, чтобы не стать жертвой отравления.

22 января

Так говорил Ландау…

22 января 1908 года родился Лев Давидович Ландау, советский физик, академик АН СССР, нобелевский лауреат 1962 года «за основополагающие теории конденсированной материи, в особенности жидкого гелия» (ум. 1968).

Помимо научных достижений (см. 18 декабря), Ландау известен как шутник и герой различных юмористических историй. К 50-летию Ландау была отлита медаль с прекрасным чеканным профилем юбиляра и латинской надписью его любимого выражения «От дурака слышу».

В научной среде возник особый жанр высказываний «так говорил Ландау».

«Учеными бывают собаки, и то после того, как их научат. Мы – научные работники!»

«Английский надо знать! Даже очень тупые англичане знают его неплохо».

«Женщины достойны преклонения. За многое, но в особенности за их долготерпение. Я убежден, что если бы мужчинам пришлось рожать, человечество быстро бы вымерло».

«Если бы у меня было столько забот, сколько у женщины, я бы не мог стать физиком».

«Если бы теоретики не ставили на бумаге закорючки, то можно было бы подумать, что они ничем не занимаются».

«Главное в физике – это умение пренебрегать!»

«Главное – делайте все с увлечением, это страшно украшает жизнь».

В автобусе, на конечной все выходят, а студент-физик заснул, и книжка на полу валяется. Сосед поднял книжку, читает на обложке: «Ландау. Теория поля», и говорит:

– Эй! Агроном! Вставай, конечная!

23 января

Погружение в бездну

23 января 1960 года Жак Пикар и Дон Уолш на батискафе «Триест» опустились на дно самой глубокой в Мировом океане Марианской впадины, достигнув рекордной глубины 10 916 м.

Батискаф изобрел швейцарский физик Огюст Пикар. Предшественника батискафа – батисферу – спускали под воду с корабля на тросе. Перемещаться батисфера могла только за кораблем. А если бы трос оборвался, она неизбежно затонула бы. С ростом глубины опасность обрыва троса возрастала. Батисфера – это чужеродное тело в океане, она лучше приспособлена лежать на палубе, чем висеть под водой.

Пикар догадался соединить сферическую гондолу с поплавком, наполненным легкой жидкостью (например, бензином). Регулирование плавучести осуществлялось путем сброса балласта или выпуска части бензина. Батискаф мог путешествовать самостоятельно, как рыба!

В 1960 году состоялось рекордное погружение батискафа «Триест» на дно Марианской впадины. За прошедшие десятилетия никому еще не удалось побить этот рекорд глубины. Представьте, как было страшно там, куда не проникает ни один луч света, и где, возможно, обитают неизвестные морские чудовища (см. 23 июля). Во время этого погружения сын Огюста Пикара Жак и его партнер Дон Уолш на предельной глубине наблюдали двух рыб. Это говорит о существовании подводных течений в вертикальном направлении: ведь для живых существ необходим кислород, приносимый течением с поверхности. Этот вывод предостерег ученых от идеи использования глубин океана для захоронения отходов атомной промышленности.

24 января

Самое дальнее путешествие

24 января 1986 года космический аппарат «Вояджер-2» достиг Урана.

«Вояджеры» («Путешественники») – два космических аппарата НАСА, запущенные в 1977 году для исследования дальних планет Солнечной системы (см. также 5 марта, 20 августа). Благодаря «параду планет» (все внешние планеты расположились в узком секторе Солнечной системы) стало возможным облететь «одним махом» все планеты-гиганты. Столь удачное расположение планет повторяется раз в 180 лет. «Вояджер-2» посетил всех четырех гигантов (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун). Он стал единственным посланцем Земли, изучившим с близкого расстояния Уран и Нептун.

Уран несколько «разочаровал»: голубой диск без облачных полос или атмосферных штормов, характерных для других планет-гигантов. Уран оказался самой холодной планетой Солнечной системы, холоднее даже Нептуна и Плутона.

Нептун порадовал интенсивно синим красивым цветом, яркими и изменчивыми перистыми облаками. На Нептуне дуют самые сильные ветры в Солнечной системе со скоростями до 2400 км/час (на Земле даже в торнадо скорость ветра не превышает 500 км/ч). Обнаружились на Нептуне и полярные сияния, хотя и гораздо более слабые, чем на Земле. А на его крупнейшем спутнике Титане были открыты азотные гейзеры – газовые фонтаны, бьющие из недр на несколько км вверх.

В ноябре 2018 года, через 41 год после запуска, «Вояджер-2» покинул Солнечную систему и вышел в межзвездное пространство. Но мы узнали об этом лишь год спустя: столько времени потребовалось радиосигналу, чтобы преодолеть расстояние в 18 миллиардов км, отделяющих аппарат от Земли.

25 января

Праздник студентов

25 января 1755 года императрица Елизавета Петровна подписала указ об учреждении в Москве первого российского университета по проекту Михаила Ломоносова и графа Шувалова.

Сначала дата основания Московского университета не отмечалась пышно, однако в 60-е годы XIX века Татьянин день (25 января) стал неофициальным студенческим праздником. А. П. Чехов, выпускник Университета, рассказывал: «Выпили все, кроме Москвы-реки, и то благодаря тому, что замерзла… Пианино и рояли трещали, оркестры не умолкали. Было так весело, что один студент от избытка чувств выкупался в резервуаре, где плавают стерляди». В 1923 году Татьянин день праздновать запретили. Только в 1992 году ректор МГУ В. А. Садовничий вернул в Университет традицию отмечать 25 января как День рождения МГУ. Сегодня Татьянин день все студенты России считают своим праздником.

Старшина обходит строй новобранцев.

– Так, у тебя какое образование?

– Семь классов!

– Хорошо! А у тебя?

– МГУ!

– Чего мычишь, читать-то хоть умеешь?

– Можно ли жениться студенту?

– Нельзя! Если будет заниматься женой – появятся хвосты, если учебой – вырастут рога, а если и женой, и учебой – откинет копыта.

Студенты спрашивают преподавателя:

– Можно мы на вашу следующую пару не придем?

– Можно.

– А вы отмечать не будете?

– Нет, я вообще на работе не пью!

26 января

Клапейрон в России и во Франции

26 января 1799 года родился французский физик и инженер Клапейрон (ум. 1864).

Судьба Клапейрона оказалась тесно связанной с Россией. В 21 год он был приглашен на должность профессора недавно основанного в Петербурге Института инженеров путей сообщения. В России Клапейрон сформировался как ученый и нашел применение своим многочисленным способностям. К 30-ти годам его избрали членом-корреспондентом Петербургской Академии наук. Он прожил в России 11 лет: преподавал, организовывал публичные лекции, рецензировал изобретения, публиковал научные работы, выполнял инженерные проекты. Однако из-за французской революции 1830 года его карьера в России прервалась. Клапейрон открыто и бурно выражал одобрение республике, и вскоре был уволен с русской службы «по болезни». Он сохранил симпатии к России и продолжал помогать русским инженерам.

Во Франции Клапейрон прославился как проектировщик железных дорог, конструктор железнодорожных мостов и паровозов. В науке он наиболее известен работами по термодинамике – за эти работы его избрали членом Французской академии наук. Как Максвелл перевел рассуждения Фарадея на язык математики, так Клапейрон облек в форму графиков и уравнений идеи Карно (см. 1 июня). Именно Клапейрон ввел в термодинамику графический метод изображения тепловых процессов. В 1834-м он вывел уравнение состояния идеального газа (в 1874-м оно было обобщено Менделеевым и теперь известно как уравнение Менделеева – Клапейрона). Он же получил уравнение, связывающее между собой температуру кипения (или плавления) вещества и давление.

27 января

Эрвин Шредингер

27 января 1926 года в немецкий журнал «Анналы физики» поступила первая из статей Эрвина Шредингера (1887–1961), в которой было впервые получено «уравнение Шредингера» и заложены основы волновой механики.

Говорят, дело было так. Шредингер на научном семинаре в Цюрихском университете рассказывал о новых идеях квантовой механики: о том, что объекты микромира ведут себя скорее как волны, нежели как частицы. Один из преподавателей заметил, что волны, как известно, должны описываться волновыми уравнениями. Тогда Шредингер задался целью разработать волновое уравнение для описания частиц в рамках квантовой механики – и с блеском справился с этой задачей. Этот цикл работ принес ему мировую славу. Уравнение Шредингера играет в квантовой механике такую же фундаментальную роль, как законы Ньютона в классической механике. За эти работы Шредингеру в 1933 году присуждена Нобелевская премия.

Он был не только физиком: знал шесть языков, читал в подлинниках античных и современных философов, писал стихи. Шредингер оставил после себя немало блестящих книг, статей и воспоминаний. Его книга «Что такое жизнь с точки зрения физики?» заставила талантливых физиков заняться молекулярной биологией, в их числе был один из будущих открывателей структуры ДНК Фрэнсис Крик.

Дирак вспоминал: когда Шредингер приезжал на какую-нибудь конференцию, «он отправлялся с вокзала в гостиницу с рюкзаком, в котором умещались все его пожитки, за плечами, и выглядел, словно какой-нибудь бродяга, поэтому, когда он появлялся у стойки портье, получить номер удавалось после немалых споров».

28 января

Космические челноки

28 января 1986 года произошла катастрофа космического шаттла «Челленджер». Семеро астронавтов (включая двух женщин) погибли.

Многоразовые космические корабли стали разрабатывать в начале 1970-х, чтобы доставлять на околоземную орбиту космические аппараты, экипажи и грузы для орбитальных станций. Их стали называть «шаттлами» – «челноками».

12 апреля 1981 года (ровно через 20 лет после Гагарина) совершил свой первый полет шаттл «Колумбия»; через год к нему присоединились «Челленджер» и «Дискавери», а затем «Атлантис» (1985) и «Индевор» (1991). В экипаж входили от пяти до семи астронавтов. Шаттлы имели самую большую полезную нагрузку из всех существовавших до настоящего момента аппаратов. Но их эксплуатация оказалась во много раз дороже, чем предполагали конструкторы, а надежность – меньше. Первая катастрофа грянула 28 января 1986 года: через 73 секунды после старта «Челленджер» превратился в огненный шар. Хотя при разработке предусматривалось, что каждый из шаттлов будет до 100 раз стартовать в космос, «Челленджер» погиб при десятом запуске. А 1 февраля 2003 года, возвращаясь из 28-го путешествия, сгорел шаттл «Колумбия».

В 2011 году программа «Космическая транспортная система» была прекращена. За 30 лет эксплуатации шаттлов было произведено 135 пусков (считая две катастрофы). Больше всего полетов (39) совершил «Дискавери». Все оставшиеся «в живых» шаттлы отправились на заслуженный отдых в музеи.

Российский многоразовый корабль «Буран» совершил только один-единственный беспилотный полет 15 ноября 1988 года.

29 января

Автомобиль вчера и сегодня

29 января 1886 года немецкий инженер Карл Бенц (1844–1929) взял патент на первый в мире трехколесный автомобиль с бензиновым двигателем.

«Повозка» Бенца не была даже автомобилем в современном понимании – так, трехколесный велосипед с мотором. С современным автомобилем его роднит четырехтактный бензиновый двигатель внутреннего сгорания – изобретение немецкого инженера Отто (1876). Мощность его была всего 0,9 лошадиных сил, тем не менее автомобиль Бенца разгонялся до скорости 19 км/ч.

В конце XIX столетия автомобилестроение развивалось медленно. С началом Первой мировой войны дело пошло быстрее. В первой четверти ХХ века с бензиновыми автомобилями успешно конкурировали электромобили и автомобили с паровой машиной. Сегодня, несмотря на сильный шум и токсичные выбросы, автомобили с бензиновыми двигателями остаются вне конкуренции.

Поначалу автомобиль Бенца не пользовался популярностью. Широкая известность пришла к изобретателю только после угона его автомобиля женой Бертой в 1888 году. 180-километровое путешествие Берты с сыновьями стало первым в истории автопробегом. Жители окрестных поселков выскакивали поглазеть на новое чудо, оно привлекло внимание прессы. Об автопробеге узнала вся Германия. Неисправности в пути Берта устраняла подручными средствами: чистила засорившийся бензопровод длинной шляпной булавкой, элементы зажигания привязывала лентой от шляпки… Историки считают, что именно Берта вывела автомобиль «в люди».

Сегодня гоночные автомобили развивают почти сверхзвуковую скорость – 1130 км/ч.

30 января

Покорение высоты

30 января 1934 года состоялся рекордный полет на стратостате «Осоавиахим-1» на высоту около 22 км. При спуске стратостат разбился.

До полетов ракет единственным способом достичь больших высот были стратостаты (см. 27 мая). Зимой 1934-го в СССР был задуман рекордный полет в стратосферу. Экипаж подобрался уникальный: Павел Федосеенко – рекордсмен в полетах на аэростатах; Андрей Васенко – главный конструктор по аэростатостроению. А 23-летний Илья Усыскин был уже доцентом Ленинградского физико-технического института и подавал большие надежды как ученый. 30 января в 9 утра стратостат начал подъем. В 11.49 с высоты 20600 метров была получена последняя радиограмма, после чего связь прервалась. Но никто не думал, что триумфальный полет закончится трагедией. А в 16.23 стратостат на большой скорости ударился о землю. Катастрофа произошла быстро и неожиданно. Стратостат начал падать на землю, увеличивая скорость. На высоте около двух километров стропы не выдержали, и гондола с пилотами оторвалась. Выбраться через люк наружу и воспользоваться парашютами уже невозможно – кабина беспорядочно вращается, люди ударяются о приборы.

Почему же начал падать стратостат? Верхние слои стратосферы теплее, чем нижние. Пока стратостат держался на большой высоте, он нагрелся солнечными лучами. Водород в оболочке расширился и через клапан частично вышел из нее. Чтобы начать снижение, пришлось выпустить еще часть газа. При спуске же водород начал охлаждаться и сжиматься. Чем больше он сжимался, тем меньше становилась подъемная сила аэростата, и он падал все стремительнее.

31 января

Радиационные пояса Земли

31 января 1958 года был запущен первый американский спутник «Эксплорер-1», с помощью которого был обнаружен первый (внутренний) радиационный пояс Земли.

Знаменитый первый искусственный спутник Земли «Спутник-1» был совсем простеньким – его задача заключалась в том, чтобы первым выйти на околоземную орбиту (это произошло 4 октября 1957 года). Последовавшие вскоре за ним американские «Эксплореры» и советские «Спутники» были уже оснащены серьезной научной аппаратурой для изучения космических лучей, атакующих Землю. Полеты этих аппаратов привели к неожиданному открытию. Оказалось, что Земля за пределами своей атмосферы окружена слоями заряженных частиц большой энергии (в основном протонов и электронов), которые захвачены магнитным полем планеты. Эти слои назвали радиационными поясами. Частицы солнечного ветра и космических лучей, захваченные магнитным полем Земли, не могут покинуть радиационные пояса из-за того, что магнитное поле здесь имеет форму так называемой магнитной ловушки. Некоторые частицы находятся здесь многие десятилетия. Они кочуют от одного магнитного полюса к другому, «наматываясь» на силовые линии поля и, в конце концов, испытывая столкновения с молекулами атмосферных газов, теряют свою энергию, рассеиваются и «поглощаются» атмосферой. Именно эти частицы вызывают полярные сияния.

Радиационных поясов два. Первый (внутренний) находится на высоте от 500 до 4 000 км; второй (внешний) простирается от 10 до 60 тысяч км (его плотность максимальна на высоте 20 тысяч км). В настоящее время выделяют и третий пояс, начинающийся на высоте 60–75 тыс. км, но энергии частиц в этом поясе уже невелики, так магнитное поле здесь гораздо слабее. Радиация первых двух поясов несет угрозу и космическим кораблям, и космонавтам. Поэтому искусственные спутники Земли и космические станции вынуждены постоянно находиться либо под, либо над этими поясами, либо в так называемой «безопасной зоне» между ними. Впервые люди пересекли радиационные пояса во время полетов на Луну по программе Аполлон. Из-за небольшого времени пролета дозы облучения, полученные астронавтами, были невелики.

И все же радиационные пояса – это благо для нас! Без них уровень радиации на Земле был бы гораздо выше: ведь они улавливают заряженные частицы космических лучей, не допуская их до поверхности Земли.

31 января 1865 – Дмитрий Иванович Менделеев защитил докторскую диссертацию по теме «О соединении спирта с водою». В дальнейшем расчеты Менделеева легли в основу рецепта классической русской водки.

Февраль

1 февраля

Целый мир на кончике пера

1 февраля 1928 года опубликовано квантовое релятивистское уравнение Дирака.

В 1905 году Эйнштейн показал, что при движении с очень большими (релятивистскими) скоростями законы «обычной» механики не работают, и написал новые, релятивистские, уравнения. По аналогичному пути шло развитие квантовой механики. Сначала Шредингер (см. 27 января) написал нерелятивистское уравнение – оно неприменимо к частицам, движущимся с околосветовыми скоростями. Затем Поль Дирак (см. 8 августа) предложил релятивистское уравнение, которое мы теперь называем уравнением Дирака. Оно с огромной точностью описывает поведение электронов и других частиц с полуцелым спином. Однако это уравнение допускало решения с отрицательной энергией! Это выглядело настолько дико, что впору было отказаться от всего сделанного. В поисках выхода Дирак выдвинул странную идею о том, что может существовать частица, идентичная электрону, но противоположного знака заряда.

И такая частица – позитрон (или антиэлектрон) – действительно была открыта в космических лучах в 1932 году (см. 2 августа). Но чем другие частицы хуже электрона? Значит, у них тоже должны быть свои «антиподы». Антипротон был обнаружен лишь в 1955 году на ускорителе в Беркли; в 1956-м там же открыли антинейтрон. Сейчас известны сотни элементарных частиц, и практически все они имеют свои «антиподы». Встреча частицы с античастицей приводит к исчезновению обеих – превращению их в чистую световую энергию (это называется аннигиляцией).

Дирак предсказал целый мир антивещества, и его догадка блестяще подтвердилась.

2 февраля

Читают все!

2 февраля 1829 года родился Альфред Брем, немецкий зоолог (ум. 1884).

Весь мир знает автора необыкновенных книг «Иллюстрированная жизнь животных» (шесть объемистых томов). Истории о зверях, птицах и насекомых окрашены искренними человеческими эмоциями: вся эта фауна ссорится, негодует, грустит, обзаводится семьями, обживает новые территории… Альфред Брем путешествовал, а затем делился своими наблюдениями в интересных рассказах, понятных всем без исключения.

В первое свое путешествие по верховьям Нила он отправился в 17 лет, и продолжалось оно четыре с лишним года. Началось с приключений. Едва прибыв в Каир, Брем получил солнечный удар, чуть оправился – случилось знаменитое Каирское землетрясение. В тропических лесах и в пустыне он охотился и наблюдал, собирал коллекции флоры и фауны, тяжело болел тропической лихорадкой, но не сдался! В своем дневнике Брем записал: «Нужно. Если я этого не сделаю – я не ученый». Вернувшись домой, поступил в университет и весь отдался естествознанию. Свое последнее странствие Брем совершил в 1876 году по Сибири. Были и другие поездки, и признание, и награды. На любом вечере Брем становился душою общества, часами мог рассказывать о путешествиях и о животных. Студенты обожали своего веселого и остроумного профессора с пышной гривой седых волос. Были и великие скорби – смерть любимой жены и младшего сына. Остались книги, которые весь мир читает по сей день. Прочтите и вы, не пожалеете.

«Наука сама по себе неотразимо привлекательна и награждает своих почитателей уже тем наслаждением, с которым они служат ей» (Брем).

3 февраля

«Луну считать твердой!»

3 февраля 1966 года автоматическая межпланетная станция Луна-9, запущенная 31 января, впервые в мире осуществила посадку на поверхность Луны в районе Океана Бурь и передала первую лунную фотопанораму.

Когда проектировались первые межпланетные станции, мы практически ничего не знали об условиях, в которых им придется работать. Что представляет из себя лунная поверхность? Этого не знал никто. Было предположение, что поверхность Луны покрыта 10-метровым слоем пыли. Как тогда на нее садиться? Забавно, но главный конструктор Сергей Павлович Королев решил проблему приказным порядком: «Луну считать твердой!» Интуиция его не подвела. Успешная посадка автоматической станции «Луна-9» в районе Океана Бурь подтвердила: грунт достаточно твердый, слой пыли небольшой.

Станция передала телевизионные изображения круговой панорамы вокруг места посадки. Впервые мы видели угрюмый лунный ландшафт, близкий лунный горизонт, черное лунное небо. Бросались в глаза камни – результат разрушения лунных гор, иногда вулканические бомбы. Некоторые из камней огромны, размером с автобус, а то и крупнее. А вскоре, 30 мая того же года, совершила мягкую посадку на Луну и передала на Землю изображения лунной поверхности американская автоматическая станция.

Как ни странно, первыми смогли увидеть лунный ландшафт англичане. Сигналы «Луны-9» были приняты не только нашим Центром космической связи, но и Манчестерской радиообсерваторией. Пока советские ученые возили лунные снимки по инстанциям, собирая разрешающие подписи, английские астрономы передали снимки в газеты.

4 февраля

Циолковский: мысли

4 февраля 1892 года Циолковский с семьей переезжает в Калугу. Здесь он напишет свои главные труды по космонавтике, теории реактивного движения, космической биологии и медицине.

• «Земля – это колыбель разума, но нельзя вечно жить в колыбели».

• «Человечество не останется вечно на Земле, но в погоне за светом и пространством сначала робко проникнет за пределы атмосферы, а затем завоюет себе все околосолнечное пространство».

• «Ракета для меня только способ, только метод проникновения в глубины космоса, но отнюдь не самоцель».

• «Каждое существо должно жить и думать так, как будто оно всего может добиться рано или поздно».

• «Не окружают ли нас невидимые солнца, планеты и существа, подобно бактериям, которых разглядел человек только теперь? Где живут эти высшие? Населяют ли только определенные уголки Вселенной, или рассеяны всюду и могут быть, где хотят? Какие их свойства? Не имеют ли они связи с теперешними существами? Не составляют ли начало жизни людей и родственных им, хотя и совершенных небесных существ? Не составляют ли они их душу (их часть)? Не вселяются ли с какой-нибудь целью в животное или человека при его зачатии? Странные вопросы, и ответа на них нет».

• «…Нас ждут бездны открытий и мудрости. Будем жить, чтобы получить их и царствовать во Вселенной, подобно другим бессмертным».

• «Время сделает человека когда-нибудь хозяином Земли. Он будет распоряжаться жизнью растений и животных, даже собственной судьбой. Он будет преобразовывать не только Землю, но и существа, не исключая самого себя».

• «Но как преобразить человека? Каким он должен быть?»

5 февраля

Жизнь без Солнца

В феврале 1977 американский глубоководный аппарат «Альвин» обнаружил на океанском дне новую форму жизни, основанную на хемосинтезе.

Погрузившись на глубину 2,5 км, ученые увидели фантастическую картину: множество башен в виде труб и конусов высотой в десятки метров. Из их вершин вырываются черные клубы «дыма» (поэтому башни назвали «черными курильщиками»). Температура воды в устьях «курильщиков» достигает 300 °C! Давление на такой глубине больше 200 атмосфер, поэтому вода закипает лишь при очень высокой температуре (см. 23 ноября). Склоны башен почти до самых вершин покрыты толстым слоем бактерий, способных выдерживать температуру до 120 градусов. Там, где температура падает до 40 °C, сплетаются белые трубки гигантских червей с алыми щупальцами, а среди них ползают крабы, плавают осьминоги, словом, кипит жизнь. Красота и богатство этого оазиса так поразили исследователей, что они назвали его «райским садом». Сейчас «райские сады» обнаружены во всех океанах на глубинах от 400 до 7000 м. Там обитает более 450 видов животных, 97 % которых были ранее не известны науке.

«Курильщики» образуются в местах, где есть трещины на стыках литосферных плит, из которых состоит верхняя мантия Земли. По трещинам морская вода проникает в недра, смешивается там с магмой, насыщается химическими элементами и извергается из жерл курильщиков. Знакомая нам жизнь основана на потреблении солнечной энергии – фотосинтезе: растения усваивают свет, животные питаются растениями. Жители же «райских садов» живут за счет химических реакций внутри своих организмов – хемосинтеза.

6 февраля

Свет простой и сложный

6 февраля 1672 года Ньютон представил Лондон-скому королевскому обществу доклад «Новая теория света и цветов», в котором доказал, что белый цвет есть смесь всех цветов радуги.

До Ньютона было принято считать, что свет по природе своей не имеет цвета, что сам по себе он белый; цвет же – некое новое качество, которое примешивается к свету при преломлениях и отражениях. Ньютон, еще будучи студентом, провел серию экспериментов, которые изменили эти представления. На пути узкого светового пучка он ставил призму, а за ней экран, на котором наблюдался спектр. Разложение белого света призмой в спектр было известно и до него, но именно Ньютон сделал верный вывод: белый свет состоит из лучей различного цвета, причем каждому цвету соответствует свой коэффициент преломления. Именно цветные лучи являются «простым» светом, а белый свет – составным. Чтобы доказать это, Ньютон продолжил эксперимент. В экране, на котором наблюдался спектр, он проделал малое отверстие, через которое проходил узкий пучок одного цвета. На пути этого пучка Ньютон ставил новую призму, а за ней новый экран. Он убедился, что этот пучок отклоняется призмой как одно целое, не меняя окраску. Ньютон пропускал через вторую призму лучи всех цветов, и во всех случаях они не меняли свой цвет, а лишь отклонялись на определенный угол, разный для лучей различного цвета. Он сделал также ряд простых и изящных опытов, чтобы проиллюстрировать обратное утверждение: спектральные цвета, будучи смешаны в соответственных пропорциях, опять дают ощущение белого цвета.

7 февраля

Леонардо да Винчи ХХ века

7 февраля 1897 года родился Александр Леонидович Чижевский, биофизик, основоположник гелиобиологии и аэроионификации (ум. 1964).

Так называли Чижевского – ученого, поэта, художника. Вы наверняка слышали о «люстре Чижевского», которая насыщает воздух в комнате полезными ионами. Много лет Чижевский изучал влияние ионов воздуха на живые организмы и доказал, что отрицательные аэроионы оказывают благотворное влияние, положительные же – неблагоприятное. Первым в мире Чижевский начал искусственно создавать в воздухе полезные ионы. «Когда аэроионизация получит такое же распространение, как и электрификация, можно будет говорить о сохранении здоровья, защите от ряда инфекций и об увеличении долголетия огромных масс народа», – писал он. Чижевский изучал влияние Солнца на живые организмы и даже на ход истории. Он обнаружил, что циклы солнечной активности влияют на погоду, урожайность, заболеваемость, а также связаны с войнами, революциями, кризисами и т. д. Он положил начало новому космическому мировоззрению: «Жизнь в значительно большей степени есть явление космическое, чем земное».

В Альпах высоко в горах есть «долина смерти», куда местные жители не решаются заходить. Когда до этой долины дошла научная экспедиция, то самочувствие всех ее участников резко ухудшилось: появилась тошнота, боли в области живота и т. д. Измерения показали сильно повышенную концентрацию положительных ионов. Путешественники с трудом выбрались из долины, а проводники заявили, что ни за что еще раз туда не пойдут.

8 февраля

Как начинались науки в России

8 февраля 1724 года указом Петра I основана Петербургская Академия наук. С 1999 года этот день считают Днем российской науки.

С начала XVII века в разных странах Европы открывались первые научные Академии. И в России Петр Великий, прекрасно понимавший пользу науки для государства, вынашивал мысль о создании Академии. Своих ученых у нас тогда не было, а с иностранцами возникали сложности. Петр требовал, чтобы приглашали крупнейших ученых Европы, но не все хотели ехать в далекую и неведомую северную страну с отвратительным климатом. Петр даже распорядился кормить академиков, чтобы приезжие ученые «времени не теряли бездельно» и не таскались по трактирам, а также выдавать им «довольное жалованье». Но не только едой и жалованьем Петр завлекал ученых. Сам сведущий в науках, он сумел собрать все, что для них необходимо: отличный запас книг, дорогие инструменты. Уже после смерти Петра, в 1725 году, его вдова Екатерина I принимала первых академиков. Приехали люди талантливые и незаурядные, среди них гениальный математик Леонард Эйлер (см. 4 апреля), Николай и Даниил Бернулли. Мы обычно представляем себе академиков степенными, убеленными сединами, но все первые российские академики были очень молодыми: Эйлеру исполнилось всего лишь 20 лет, братьям Даниилу и Николаю Бернулли – 25 и 30, был даже 18-летний академик. А через 30 лет после основания в Академии было уже 10 русских академиков.

Российские академики живут в среднем на 13 лет дольше обычных граждан. Умственная работа продлевает молодость и жизнь!

9 февраля

Сколько нас в России?

9 февраля 1897 года состоялась Первая всеобщая перепись населения Российской империи.

По данным на 1 января 2020, Россия по численности населения занимала девятое место в мире. А в конце XIX века население той части Российской империи, которая ныне соответствует территории России, уступало только Китаю и Британской Индии. За прошедшие годы население на территории, соответствующей нынешней России, выросло в два с лишним раза: с 67 млн 473 тыс. человек (1897) до 146 млн 171 тыс. человек (2021). В 1897 году здесь проживало более 5 % населения планеты, сейчас – 1,88 % мирового населения. Россия понесла большие потери населения в годы Гражданской и двух мировых войн, а также репрессий 1930–1940-х. Только прямые потери России от социально-исторических катаклизмов 20 века составляют от 42 до 65 млн жизней. К ним еще нужно добавить и косвенные потери, вызванные резким снижением рождаемости во времена невзгод. Несмотря на это, население России увеличивалось вплоть до 1992 года. А с середины 1992 впервые в послевоенной истории России численность населения начала сокращаться. В 2010 году это процесс сокращения был остановлен.

В XIII веке население Руси составляло около 10 млн человек. Во время царствования Петра Первого в Российском царстве проживало около 15-ти миллионов человек. Средний возраст населения Российской империи в 1897 году – 21,16 лет (не путать со средней продолжительностью жизни). В 2021-м средний возраст жителей России – 40,2 года.

10 февраля

Первый советский физик-теоретик

10 февраля 1894 года родился российский физик-теоретик Яков Ильич Френкель (ум. 1952).

Несмотря на существование отдельных корифеев науки, вроде П.Н. Лебедева, как преподавание физики, так и исследовательская работа в области физики находились в дореволюционной России на крайне низком уровне. Получать серьезное научное образование ездили в Германию или Англию. Но вот к 1916–1917 годам Абрам Федорович Иоффе сгруппировал вокруг себя в Петербурге несколько молодых талантливых физиков, среди которых были Петр Капица и Яков Френкель. Отечественная физика начала быстро развиваться. Френкель стал одним из первых физиков-теоретиков в советской России. Молодое поколение физиков, как правило, не представляет себе значимость вклада Якова Ильича в современную физику. «Он давал главное – давал новые идеи, создавал новые концепции, – писал Игорь Евгеньевич Тамм. – Эти идеи и концепции подхватывались другими учеными, которые детально их разрабатывали <…>. Имена этих ученых известны всем специалистам в соответствующей области науки, решающая же роль идей Якова Ильича слишком часто оставалась в тени». Лишь несколько примеров. Френкель первый применил квантовую теорию к металлам. В теории ядерных реакций он впервые ввел понятие температуры возбужденного атомного ядра и трактовку его распада как «испарения» элементарных частиц из «нагретого» ядра. Именно Френкелю принадлежит идея, согласно которой земной магнетизм возбуждается токами, возникающими при вращении жидкого проводящего ядра Земли относительно внешних ее слоев… Перечислить все невозможно.

11 февраля

Как было открыто деление ядер

11 февраля 1939 года в журнале «Nature» появилась статья Отто Фриша и Лизы Мейтнер «Деление урана с помощью нейтронов: новый тип ядерной реакции».

Это открытие сыграло важнейшую роль в судьбах всего мира – оно привело к созданию атомных реакторов и атомных бомб. А началось все с попыток Энрико Ферми синтезировать трансурановые элементы, облучая уран нейтронами (см. 8 июня). Действительно, при этом возникали новые радиоактивные ядра. Но их оказалось так много, что разобраться, что же именно получилось, было непросто. Мешала исходная установка, что новые ядра являются более тяжелыми, чем уран.

Однако в декабре 1938 года немецкие химики Ган и Штрассман установили, что после облучения урана возникают также некоторые элементы из середины таблицы Менделеева. Они вплотную подошли к разгадке, но все же не дали ответа: как возникли эти элементы? Верный вывод – захватывая нейтроны, ядра урана делятся на осколки – сделали их коллеги-физики Отто Фриш и Лиза Мейтнер. Позднее Фриш вспоминал: «Я вернулся в Копенгаген и едва успел сообщить Бору о нашей идее в тот самый момент, когда он уже садился на пароход, отправляющийся в США. Я помню, как он хлопнул себя по лбу, едва я начал говорить, и воскликнул: «О, какие мы были дураки! Мы должны были заметить это раньше!» 26 января Нильс Бор сообщил о делении урана на конференции в США. Не дожидаясь конца доклада, физики один за другим стали покидать заседание, чтобы проверить сообщение в своих лабораториях.

До взрыва первой атомной бомбы оставалось шесть с половиной лет…

12 февраля

Миссия перевыполнена!

12 февраля 2001 года американский космический зонд «Шумейкер» впервые в истории совершил мягкую посадку на астероид Эрос.

Эрос – самый крупный из тысяч околоземных астероидов. Самая ближняя к Солнцу точка его орбиты вплотную приближается к орбите Земли. Но не беспокойтесь: в ближайший миллион лет столкновение с этим астероидом длиной около 34 км нам не грозит. Эрос стал первым астероидом, с которым человечество соприкоснулось в прямом смысле слова. 14 февраля 2000 года на орбиту Эроса вышел американский зонд «Шумейкер», став первым в истории искусственным спутником астероида. Находясь на орбите, зонд фотографировал, строил карту поверхности, изучал геологический состав Эроса. А через год, тоже впервые, мягко опустился на его поверхность и проработал там две недели. Удивительно, но в плане миссии не было цели совершать мягкую посадку: зонд не был сконструирован для этой задачи! Предполагалось, что он всего лишь столкнется с астероидом и разрушится, успев передать напоследок фотоснимки поверхности. Решение о посадке было принято после того, как аппарат выработал свой летный ресурс. Мягкой посадке способствовала крайне малая сила тяжести на Эросе (вес 500-килограммового аппарата там соответствует массе 500 г на Земле).

По данным аппарата, Эрос – просто кладезь разных полезных руд: алюминия и металлов платиновой группы. Стоимость его полезных ископаемых оценивается в 20 триллионов долларов! Так что не исключено, что в будущем, с развитием технологий, за добычу металлов на Эросе возьмутся всерьез и буквально растащат астероид на кусочки.

13 февраля

Этот удивительный лед

13 февраля 1972 года завершились Олимпийские игры в Саппоро, на которых применялась новая технология получения льда.

В 1971 году в Саппоро состоялись соревнования, являвшиеся как бы репетицией Олимпийских игр. На этих соревнованиях конькобежцы отметили, что по льду катка коньки плохо скользят. Известный японский физик Н. Маэно занялся выяснением причин. Оказалось, что поверхность льда засорена различными примесями. Кроме того, лед содержал много пузырьков воздуха. Причина, приводящая к плохому качеству поверхности льда, состояла в следующем. Вода – прекрасный растворитель, поэтому она практически всегда представляет собой смесь, содержащую разнообразные химические элементы и соединения, а также нерастворимые в воде примеси. При образовании льда «все лишнее» плохо встраивается в его кристаллическую решетку и вытесняется на поверхность. Внутри объема лед всегда химически чист, даже если он образуется из взвеси или раствора. Вам, возможно, приходилось наблюдать, что льдинки, образовавшиеся даже на грязных лужах, чисты и прозрачны. Метод вымораживания иногда используют для очистки воды, а северные народы могут получать почти пресную воду из морского льда. В планетарном масштабе именно замечательный феномен замерзания и таяния воды играет роль гигантского очистительного процесса – вода на Земле постоянно очищает сама себя.

На следующий год на олимпиаде в Саппоро для получения идеальной поверхности льда использовалась очищенная вода; кроме того, чтобы лед был без пузырьков, скорость его роста по всему катку все время поддерживалась меньше 2 мм/час.

14 февраля

Идеи в воздухе витают

14 февраля 1876 года американский ученый Александр Белл подал заявку на изобретение телефона.

В тот день Александр Белл был не единственным, кто принес в Бюро патентов США заявку на «прибор для передачи на расстояние человеческой речи» – телефон (это слово означает «далекий звук»). Инженер Э. Грей опоздал с аналогичной заявкой в это же Бюро всего на два часа. 10 лет между ним и Беллом длилась судебная тяжба за приоритет. Победа осталась за Беллом. 10 марта того же года состоялся первый телефонный разговор. Белл сумел дозвониться до своего помощника Томаса Уотсона, находящегося в соседней комнате, сказал ему: «Мистер Уотсон, зайдите ко мне. Вы мне нужны», – и тот понял, что хотел шеф. Правда, опыты проходили уже год, и, возможно, Уотсон, прекрасно знавший, чего добивается изобретатель, просто решил сделать ему приятное, так как прошло еще немало времени, прежде чем был создан аппарат, позволявший хорошо понимать человеческую речь. Как бы то ни было, этот день считается первым, когда человек, подняв телефонную трубку, услышал обращенные к нему слова.

В день похорон Белла 2 августа 1922 года на одну минуту замолчали все телефонные аппараты Америки. Так телефонные компании США почтили память своего прародителя.

Сам Белл наотрез отказывался пользоваться телефоном. Он объяснял: «Я не могу позволить себе роскошь то и дело прерывать ход своих размышлений. Если уж я думаю, то не желаю, чтобы меня беспокоили по какой бы то ни было причине. Сообщения могут подождать, а вот идеи – никогда».

15 февраля

Принцип относительности Галилея

15 февраля 1564 года родился Галилео Галилей, физик и астроном, известный своими экспериментами по механике, наблюдениями планет и активной поддержкой гелиоцентрической системы (ум. 1642).

Принцип относительности Галилея стал в дальнейшем «первым китом» механики. Он гласит: все инерциальные системы отсчета равноправны. А вот как объяснял этот принцип сам Галилей в 1632 году: «Уединитесь в просторное помещение под палубой корабля, запаситесь мухами, бабочками и другими подобными мелкими летающими насекомыми; подвесьте далее наверху ведерко, из которого вода будет капать капля за каплей в другой сосуд с узким горлышком, подставленный внизу. Пока корабль стоит неподвижно, наблюдайте, как мелкие летающие животные с одной и той же скоростью движутся во все стороны помещения; все падающие капли попадут в подставленный сосуд; и если вы будете прыгать сразу двумя ногами, то сделаете прыжок на одинаковое расстояние в любом направлении. Заставьте теперь корабль двигаться с любой скоростью, и тогда (если только движение будет равномерным и без качки в ту и другую сторону) во всех названных явлениях вы не обнаружите ни малейшего изменения и ни по одному из них не сможете установить, движется ли корабль или стоит неподвижно. <…> И причина согласованности всех этих явлений в том, что движение корабля обще всем находящимся в нем предметам, так же как и воздуху; поэтому-то я и сказал, что вы должны находиться под палубой…»

– Почему земля вертится?

– Потому что физики переворачиваются в гробах во время ответов школьников на экзаменах.

16 февраля

Остановить глобальное потепление!

16 февраля 2005 года вступил в силу Киотский протокол: международное соглашение, цель которого – сокращение выбросов парниковых газов в атмосферу для противодействия глобальному потеплению.

Развитие промышленности увеличило выброс в атмосферу парниковых газов, прежде всего углекислого газа, метана и фреонов. Эти газы пропускают солнечные лучи в атмосферу, но задерживают исходящее от Земли тепловое инфракрасное излучение. В итоге средняя температура Земли растет (см. 21 августа). Главный источник выделения парниковых газов – электростанции, работающие на ископаемом топливе. На их долю приходится 25 % глобального выброса таких газов. Опасный фактор – уничтожение лесов: ведь они поглощают углекислый газ. 13 % выбросов парниковых газов дает автомобильный транспорт, еще 6 % – добыча нефти и газа. Химические удобрения, применяемые в сельском хозяйстве, выделяют закись азота и вносят еще 6 % в глобальный выброс. Животноводство добавляет еще 5 %. Самый большой вклад в загрязнение атмосферы парниковыми газами дает Китай, на втором месте – США, затем идут Индия и Россия. Увы, главные загрязнители – Китай, США и Индия – отказались выполнять условия протокола.

За 10 лет после принятия протокола страны-участницы соглашения перевыполнили взятые обязательства и сократили выбросы парниковых газов более чем на 20 %, в основном благодаря развитию «зеленой энергетики» – электростанций, работающих на энергии солнца, ветра и воды (см. 31 марта). Но затем дело застопорилось…

В России около половины выбросов парниковых газов приходится на торфяники и болота.

17 февраля

Джордано Бруно

17 февраля 1600 года на костре инквизиции заживо сожжен Джордано Бруно.

Итальянский монах Джордано Бруно не был ученым. Но история науки была бы беднее без него. Когда знакомишься с его головокружительными идеями, возникает мистическое чувство, будто этот мыслитель и провидец перенесся в эпоху инквизиции прямо из ХХ века! Судите сами: Джордано Бруно говорил о бесконечной Вселенной, у которой нет центра. Звезды, думал он, – это такие же солнца, как наше, но очень далекие. Вокруг них вращаются планеты, подобные Земле, и на многих из них наверняка есть жизнь, не обязательно похожая на нашу, ведь миры бесконечно разнообразны. Он предугадал, что Солнце, как и планеты, вращается вокруг своей оси; предсказал, что, помимо видимых глазом планет, в нашей системе есть и другие, более далекие и потому не видимые. Светила и планеты рождаются и умирают. Меняется и наша Земля: моря превращаются в континенты, а континенты – в моря.

Эти взгляды, ныне столь естественные, тогда казались безумием, они рушили привычную картину мира. Бруно скитался по Европе, спасаясь от преследований инквизиции, но писал и издавал все новые книги. В 1593 году он был арестован в Венеции и выдан римским церковным властям. Судебные власти Венеции характеризовали его так: «Он совершил тягчайшее преступление в том, что касается ереси, но это один из самых выдающихся и редчайших гениев, каких только можно себе представить, и обладает замечательными познаниями, и создал замечательное учение». Выслушав смертный приговор инквизиции, Джордано сказал: «Сжечь – не значит опровергнуть».

18 февраля

Об электричестве «животном» и «металлическом»

18 февраля 1745 года родился Алессандро Вольта, итальянский физик и химик (ум. 1827), создавший в 1800 году первый источник постоянного тока, впоследствии названный элементом Вольты.

В 1780 году профессор анатомии Гальвани, препарируя лягушек, заметил, что лягушачья лапка сокращается при соприкосновении с металлами. Гальвани решил, что существует особое «животное» электричество, которое и заставляет лапку лягушки сокращаться. Алессандро Вольта, повторив опыты Гальвани, сделал другой вывод: электричество вырабатывается при контакте двух разных металлов, а лапка просто служит чувствительным индикатором. Чтобы доказать, что «животное» здесь ни при чем, он заменил лапку раствором соли. При помещении в раствор серебряной и цинковой пластин между ними возникает электрическое напряжение. Правда, оно невелико. Но можно усилить эффект, соединив последовательно много таких элементов друг с другом. Так появился знаменитый «вольтов столб» и возможность создавать постоянный ток. Началась новая эпоха в науке.

Вы можете сделать элемент Вольты, просто воткнув в яблоко или картофелину железный гвоздь и кусок медной проволоки – главное, чтобы было два разных металла. Железо станет отрицательным электродом, а медь – положительным. Вольтметр зарегистрирует возникшее между ними напряжение.

Все архивы и уникальные приборы Вольты сгорели в 1900 году во время пожара на выставке в его родном городе, посвященной 100-летию великого открытия. Пожар произошел из-за неисправной электропроводки…

19 февраля

Из истории фонографа

19 февраля 1878 года Томас Эдисон получил патент на изобретение фонографа.

Всем известно, что фонограф – устройство для записи и воспроизведения звука – изобрел знаменитый Эдисон. Действительно, в 1877 году он уже демонстрировал фонограф своим друзьям в Америке и очень гордился этим изобретением. Он подал заявки на изобретение фонографа в США и во Франции: Эдисон патентовал все свои изобретения, причем одновременно в разных странах. Но, как случается в истории, одновременно подобное устройство изобрел француз Шарль Кро. Он был известен в Париже как популярный шансонье, талантливый литератор и живописец. Мало кто знал о другой стороне его жизни – изобретательстве. На всемирной выставке в Париже он демонстрировал автоматический телеграф; он изобрел также метод получения цветных фотографий. В апреле 1877 года Шарль Кро подал во Французскую Академию наук описание аппарата для записи и воспроизведения речи. 11 декабря того же года во французском журнале «Рапель» появилась заметка о фонографе Кро.

В начале 1878 года Эдисон получил свои патенты на фонограф в США и Франции. А как же Шарль Кро? Во Французской академии наук о его заявке просто забыли, а сам Кро довольно равнодушно отнесся к своему изобретению и не стал устраивать битву за приоритет.

Когда в США стало известно о «говорящей машине», посмотреть и послушать ее было столько желающих, что на линии, ведущей к Менло-Парку (Нью-Джерси), где жил и работал Эдисон, пришлось пустить дополнительные поезда. Позднее фонограф показывали в цирках как «необъяснимую загадку природы».

20 февраля

Большой Взрыв

20 февраля 1904 года родился Георгий Гамов, создатель теории Большого Взрыва и туннельного эффекта (ум. 1968).

После открытия Хабблом разбегания галактик (см. 175января) стало ясно, что некогда вся материя Вселенной находилась в одной точке. Следующий важный шаг в космологии сделал Георгий Гамов. Это русский физик, который уже в 28 лет стал академиком, а через год, в 1933-м, эмигрировал в США. В 1946 году Гамов показал, что Вселенная не просто начала когда-то расширяться – она должна была взорваться из сверхплотного и очень горячего состояния. Свою модель он назвал Большим Взрывом. Первоначально эта идея казалась физикам фантастической. Сам Гамов указал на способ проверки теории Большого Взрыва: если такой взрыв имел место, то уже на ранних стадиях расширения должно было возникнуть пронизывающее весь мир электромагнитное излучение, соответствующее чрезвычайно высокой температуре. Но по мере расширения Вселенной это первичное («реликтовое») излучение должно остывать. К настоящему времени (в космологии счет времени идет на миллионы лет, 1965 год и 2021 – это для космологов и для реликтового излучения одно и то же), по оценкам Гамова, температура излучения должна составлять 3–4 градуса Кельвина, длина волны – несколько сантиметров. Предсказание это было подтверждено при жизни Гамова, в 1965 году (см. 4 мая).

В 1990 году, через 22 года после смерти ученого, имя Георгия Гамова было восстановлено в списках членов Академии наук СССР, откуда его вычеркнули в 1938-м.

Температурой теплового излучения называют температуру такой замкнутой системы, в которой такое излучение может существовать в равновесии с веществом.

21 февраля

Действие электрического тока на человека

21 февраля 1920 года образована Государственная комиссия по электрификации России (ГОЭЛРО). Разработанный ею план был рассчитан на 10–15 лет, но его удалось выполнить уже к 1931 году, а к 1935 году основные показатели были перевыполнены в три раза.

Вся наша жизнь сегодня проходит в окружении электрических проводов и приборов. Что нам может угрожать при ударе током? Ток 5–10 миллиампер (мА) уже вызывает боль и судорожные сокращения мышц. При токе 10–20 мА руки невозможно оторвать от проводов – они как бы прилипают. А при длительном воздействии тока силой 50–80 мА возможна клиническая смерть. Дома у нас напряжение в сети 220 В. Насколько оно опасно? Чтобы найти силу тока, надо напряжение разделить на сопротивление. А сопротивление тела человека может меняться в очень широких пределах. Для оценок берут среднюю величину 1000 Ом. Значит, засунув пальцы в розетку, «средний» человек может получить 220:1000=0,22 А, т. е. 220 мА – смертельный ток! И все же многие из нас «познакомились» с розеткой и остались живы. Дело в том, что при здоровой сухой коже сопротивление человека больше в десятки раз, и напряжение 220 В не смертельно при кратковременном действии, хотя и очень неприятно! Но если руки у вас хоть чуть-чуть влажные, например от волнения, то сопротивление кожи резко падает. У женщин и детей оно меньше, чем у мужчин. Безопасным считается напряжение до 42 В. Дело в том, что при таком напряжении пробивается кожа, и общее сопротивление организма падает во много раз. В сыром помещении безопасным считается напряжение до 12 В.

22 февраля

Неудавшееся опровержение

22 февраля 1857 года родился немецкий физик Генрих Герц, продемонстрировавший на опыте в 1886 году излучение и прием электромагнитных волн (ум. 1894).

Для нас имена Герца и Максвелла всегда будут стоять рядом. Благодаря демонстрации Герцем на опыте электромагнитных волн, предсказанных Максвеллом, теория электромагнитного поля Макcвелла окончательно утвердилась. А ведь, помимо макcвелловской, во второй половине XIX века имелся целый ряд других теорий, отрицавших существование такой физической субстанции, как электромагнитное поле. И сам Герц начинал свои исследования как противник теории Максвелла. Но, как честный ученый, в конце концов должен был подтвердить: «Маэстро Максвелл был прав, у нас есть эти таинственные электромагнитные волны, которые мы не можем видеть невооруженным глазом. Но они там». Правда, Герц не верил, что от этих волн может быть хоть какая-то практическая польза людям.

Герц умер в неполных 37 лет от заражения крови. Незадолго до смерти он писал матери: «Вы не должны огорчаться, но должны мною гордиться и думать, что я принадлежу к тем особо избранным людям, которые жили хотя и недолго, но вместе с тем жили достаточно. Эту судьбу я не желал и не выбирал, но я доволен ею, и если бы мне предоставили выбор, я, может быть, сам избрал бы ее».

Начав учебу в Высшей технической школе, Герц через два года круто изменил свой жизненный путь, решив стать не инженером, а ученым-физиком. Его наставник по токарному делу заметил: «Жаль. Из него мог бы получиться отличный токарь».

23 февраля

Из чего все?

23 февраля 1987 года Земли достигла вспышка ярчайшей сверхновой звезды ХХ века, взорвавшейся в галактике Большое Магелланово Облако на расстоянии 180 тысяч световых лет от нас.

На Земле присутствуют почти все элементы таблицы Менделеева. А откуда взялись все эти атомы, из которых состоим мы и наше окружение? Ответ может вас удивить.

Вселенная через несколько минут после своего рождения (Большого взрыва) была заполнена только легкими веществами – водородом и гелием. Последующие элементы вплоть до железа образовались в результате термоядерных реакций в недрах звезд первого поколения. Массивные звезды кончают свою жизнь грандиозным взрывом. Во время взрыва (в течение нескольких дней) одна звезда может светить мощнее, чем целая галактика! Старинные летописи сообщают нам, что изредка на небе внезапно появлялись звезды исключительно большой яркости, которые были видны даже днем. Такие звезды называют новыми и сверхновыми (приставка «сверх» означает особо большую мощность излучения). Так вот, элементы тяжелее железа образовались во время взрывов сверхновых звезд. Потом из этого вещества сформировались новые звездные системы, в том число и наша. Значит, и мы с вами состоим из атомов, образовавшихся в недрах доисторических звезд и во время их взрывов. Не здесь ли кроется разгадка извечной тяги человека к звездам?

24 февраля

Опыты Лебедева

24 февраля 1866 года родился Петр Николаевич Лебедев, измеривший давление света (ум. 1912).

Знаменитые опыты Лебедева по измерению светового давления были своего рода рекордом экспериментальной физики. Рассчитать величину светового давления сумел Максвелл на основе своей теории электромагнитных волн. Исследование светового давления стало делом всей жизни Петра Николаевича Лебедева. В 1899 году молодой экспериментатор построил остроумный и простой прибор. Легчайшие крылышки из металла или слюды он подвешивал на тонкой нити внутри стеклянного сосуда, из которого тщательнейшим образом был откачан воздух. Это были крутильные весы невиданной до тех пор точности. Направляя на крылышки мощный световой пучок, он заставлял их поворачиваться, закручивая нить. Эксперимент Лебедева своей точностью произвел сильное впечатление на ученых. Так, «патриарх» физики XIX века, лорд Кельвин, в беседе со знаменитым биологом Тимирязевым сказал: «Вы знаете, что я всю жизнь воевал с Максвеллом, не признавая его светового давления, а вот ваш Лебедев заставил меня сдаться перед его опытами!»

Затем Лебедев решил измерить давление света на газы, а оно во много раз меньше, чем давление на твердые тела. На этот эксперимент ушло еще десять лет кропотливого труда, из-за чудовищных трудностей Лебедев много раз бросал свою затею. В итоге работа Петра Николаевича потрясла ученый мир. Посыпались поздравления, полные удивления и восхищения его искусством. Королевский институт Англии выбрал Лебедева почетным членом.

Лебедев умер вскоре после своего триумфа в возрасте 46 лет.

25 февраля

Отец «токамака»

25 февраля 1909 года родился Лев Андреевич Арцимович. Под его руководством в 1954 году впервые получена в лабораторных условиях термоядерная реакция (ум. 1973).

Не так много научных направлений, в которых ведущая роль российских ученых общепризнана. Одно из них – управляемый термоядерный синтез (УТС), надежда будущей мировой энергетики. В России работами по УТС руководил с 1950 года Арцимович. Название созданной в Институте атомной энергии первой модели термоядерного реактора – токамак – быстро перекочевало из русского языка во многие другие, а мир охватила настоящая «токамакомания». Токамак – это вакуумная камера в виде тора (полого бублика), на которую надеты катушки, создающие сильное магнитное поле. Это поле удерживает нагретую до сотен миллионов градусов плазму, в которой происходят ядерные реакции синтеза. На сегодняшний день энергия, выделяемая при синтезе ядер, меньше энергии, затраченной на разогрев и удержание плазмы. Но ученые не сомневаются, что эта проблема будет решена. Арцимович писал незадолго до смерти: «Мы не знаем, какой путь победит: будет ли это стационарный процесс типа токамак или совсем новые пути – нагревание плазмы импульсами лазерного излучения или мощным, хорошо сфокусированным пучком электронов. <…> Часто спрашивают, когда эта задача будет решена. <…> Она обязательно будет решена, когда термоядерная энергия будет совершенно необходима человечеству, потому что принципиальных затруднений на этом пути, по-видимому, нет» (см. 15 июля).

Название «токамак» – это сокращение слов: ТОроидальная КАмера с МАгнитными Катушками.

26 февраля

Воспевший астрономию

26 февраля 1842 года родился французский астроном-популяризатор Камилл Фламмарион (ум. 1925).

Фламмарион не сделал великих открытий, но благодаря ему несколько поколений астрономов выбрали свою профессию, а тысячи людей «заболели» астрономией. Уже в 9 лет Камилл твердо решил посвятить свою жизнь астрономии. С 14 лет ему пришлось устроиться на работу, но вечера и ночи он посвящал самообразованию, и в 16 лет сдал экзамены на бакалавра. Фламмарион стал учеником-астрономом в Парижской обсерватории, директором которой был знаменитый Леверье, открывший планету Нептун «на кончике пера». Юного ученика нагрузили рутинной вычислительной работой (компьютеров-то не было), а в свободные часы, в тайне от всех, он писал свою первую книгу «Многочисленность обитаемых миров». Книга 20-летнего мечтателя вышла в свет и имела шумный успех, а автор ее потерял работу – Леверье выгнал самовольного ученика. Но заказы на статьи, книги, публичные лекции шли со всех сторон. Из переписки с читателями родилась следующая его книга, самая знаменитая – «Популярная астрономия». Она переиздавалась 100 раз и была переведена почти на все языки мира. Фламмарион написал очень много книг. Для астрономов-любителей он основал журнал «Астрономия», где публиковал составляемые им самим ежемесячные карты неба. Чтобы объединить всех единомышленников, он основал Французское астрономическое общество и первую в мире Народную обсерваторию. По его примеру в течение 20 лет по всему миру возникло 29 такого рода обществ. Благодаря Камиллу Фламмариону астрономия буквально «вышла в люди».

27 февраля

Дизель – человек и машина

27 февраля 1892 года немецкий инженер Рудольф Дизель (1858–1913) подал заявку на получение патента на тепловой двигатель внутреннего сгорания.

Рудольф Дизель создал двигатель, завоевавший весь мир. Когда говорят «дизель», уже никто не воспринимает это слово как фамилию, только как машину.

Дизель родился в Париже в небогатой семье и считал себя французом. Но когда в 1870 году Франция и Пруссия начали войну, вдруг выяснилось, что семья Дизелей – немцы и, значит, враги. Они стали беженцами. Отец уговорил 12-летнего сына ехать в Германию к дяде – учиться. И вот однажды на лекции Дизель впервые услышал об идеальной тепловой машине Карно (см. 1 июня). Эта лекция изменила всю его жизнь. Дизель разработал свой тепловой двигатель, получил на него патент, но не мог найти денег, чтобы воплотить мечту в жизнь. Иногда он впадал в отчаяние. Первая опытная модель двигателя взорвалась во время испытаний. Стиснув зубы, Рудольф продолжал работать. В феврале 1894-го заработала новая усовершенствованная модель – так родился дизель. Если вы думаете, что с этого момента изобретатель мог спокойно почивать на лаврах, то ошибаетесь. Двигатель Дизеля работал на жидком топливе, и это не устраивало угольных магнатов. Начиналась великая война Угля и Нефти. «Изобретение никогда не было лишь продуктом творческого воображения: оно представляет собой результат борьбы между отвлеченной мыслью и материальным миром», – писал Дизель. Человек этой борьбы не выдержал, в отличие от его машины. Однажды английские рыбаки выловили труп хорошо одетого мужчины. Это был Рудольф Дизель.

28 февраля

Женщина, оставшаяся в тени

28 февраля 1953 года Фрэнсис Крик в Кембридже впервые объявил о построении модели пространственной структуры молекулы ДНК, за что в 1962 году получил Нобелевскую премию (совместно с Уотсоном и Уилкинсоном).

Разгадка пространственной структуры молекулы ДНК дала мощный толчок развитию генетики. Как правило, это открытие ассоциируется лишь с именами Уотсона и Крика. Только специалисты помнят, какую важную роль в нем сыграла Розалинд Франклин (1921–1958), молодая женщина, биофизик, химик, специалист высочайшего класса по рентгеноструктурному анализу. Этот метод, основанный на дифракции рентгеновских лучей на атомах кристалла, позволяет делать выводы о структуре вещества.

Построить пространственную модель молекулы ДНК пытались многие биологи и химики. Для проверки гипотез требовались высококачественные рентгенограммы этого вещества, и именно Розалинд Франклин получила их. Опираясь на ее экспериментальные результаты, Уотсон и Крик разгадали структуру ДНК. Вызывает недоумение, что ее имя вообще не упомянуто в их знаменитой статье, опубликованной в 1953 году (правда, в своей книге «Двойная спираль», вышедшей спустя 15 лет, Уотсон вспоминает Франклин). Вскоре после этих событий Розалин умерла от рака – болезни, связанной с непрестанным рентгеновским облучением. Она продолжала работать почти до самой смерти, которая наступила в 37-летнем возрасте, за три года до выдвижения работы по определению структуры ДНК на Нобелевскую премию. Так ее имя не было увековечено: в соответствии с Нобелевским уставом премия присуждается только живым.

Март

1 марта

Случайность и закономерность открытия

1 марта 1896 года французский физик Антуан Анри Беккерель (1852–1908) открыл явление радиоактивности. За это открытие в 1903 году он удостоен Нобелевской премии по физике.

Анри Беккерель занимался изучением фосфоресценции урановых солей. Кристаллы ураново-калиевой соли после предварительного освещения солнечным светом давали сильное послесвечение – это и есть фосфоресценция. Для проведения очередных экспериментов Беккерель подготовил несколько образцов. Поскольку погода стояла пасмурная, он положил их на завернутые в плотную черную бумагу фотопластинки и спрятал в темный ящик стола. На заседании Академии наук 2 марта Беккерелю предстояло сделать сообщение о своих исследованиях, но у него было мало экспериментального материала, поэтому накануне, несмотря на воскресный день, он пришел в лабораторию. Чтобы убедиться в пригодности фотопластинок, Беккерель проявил верхнюю из них. К своему величайшему удивлению он обнаружил на ней резкие силуэты образцов соли. Значит, солнечный свет здесь не при чем! Источником излучения, вызывающего потемнение фотопластинок, являются сами образцы! Во время дальнейшей работы с различными соединениями урана, а потом и с чистым ураном, Беккерель пришел к выводу, что именно уран является источником нового вида излучения. Оно было названо радиоактивным по предложению Марии Кюри.

Беккерель стал и первооткрывателем, и первым пострадавшим от радиоактивного излучения: он положил кусок ураново-калиевой соли в карман и получил радиационный ожог бедра.

2 марта

Флеров и атомная бомба

2 марта 1913 года родился Георгий Николаевич Флеров (ум. 1990), создатель и директор Лаборатории ядерных реакций Объединенного института ядерных исследований в Дубне. Под его руководством синтезированы элементы 102–106.

Флеров – один из основоположников ядерной физики в СССР. Еще аспирантом в 1940 году он сделал фундаментальное научное открытие: спонтанное деление ядер урана (см. 14 июня). С началом войны Флерова направили в Йошкар-Олу слушателем военно-воздушной академии. При любой возможности он посещал опустевшие научные библиотеки и вдруг обнаружил, что в иностранных научных журналах исчезли статьи по делению урана. Это означало, что разрабатывается новое секретное оружие. Флеров писал письма Курчатову, а потом и самому Сталину о необходимости продолжить работу над ураном. В конце концов, призывы достигли цели, и в сентябре 1942 Сталин принял решение о возобновлении работ. Руководителем проекта стал Курчатов. Но по-настоящему советский атомный проект развернулся только после Хиросимы.

Летом 1949 года Флеров отправился на Урал, в маленький городок Кыштым, где уже работал атомный реактор, и было получено необходимое количество плутония. Флеров лично проводил крайне рискованный опыт по определению критической массы плутония. Затем к опытам присоединился Курчатов. Они рисковали своими жизнями и почти всем запасом плутония, который был тогда в нашей стране. 29 августа 1949 года была взорвана советская атомная бомба. На этом Флеров поставил точку в своей секретной деятельности и занялся новой областью ядерной физики – синтезом сверхтяжелых элементов.

3 марта

Космические скорости

3 марта 1972 года произведен запуск первого космического аппарата, покинувшего к 2003 году пределы Солнечной системы – «Пионера-10» (США). Сейчас «Пионер-10» летит в сторону звезды Альдебаран в созвездии Тельца. Он достигнет ее через 2 миллиона лет.

Минимальная скорость для вывода корабля на околоземную орбиту называется первой космической, она равна 7,9 км/с. Чтобы полностью освободиться от земного тяготения и улететь далеко от Земли, требуется скорость, превышающая вторую космическую: 11,2 км/с. Но чтобы покинуть Солнечную систему, недостаточно вырваться из гравитационных пут Земли, надо еще преодолеть гораздо более сильное притяжение Солнца. Для этого при старте аппарату надо сообщить относительно Солнца минимально скорость 46,7 км/с. Это очень много! Выручает тот факт, что сама Земля обращается вокруг Солнца по круговой орбите со скоростью около 30 км/c и «дарит» эту скорость аппарату, стартующему с нее. Поэтому, если запускать аппарат в направлении орбитального движения Земли, необходимая стартовая скорость равна примерно 16,7 км/c – ее называют третьей космической. Но и такая скорость для современных ракет на химическом топливе требует очень больших затрат горючего. Аппарат «Пионер-10» стал первым, сумевшими преодолеть притяжение Солнца. Он впервые пролетел мимо Юпитера и сфотографировал его из космоса.

«Пионер» несет и послание внеземным разумным существам: на пластинке из анодированного алюминия изображены фигуры мужчины и женщины на фоне аппарата, траектория его полета и схема Солнечной системы.

4 марта

Думайте сами, решайте сами

4 марта 1726 года в Петербурге при Академии наук открылась первая в России гимназия.

Петр I взялся приобщать народ к грамоте, Россию – к европейской культуре. Не сразу поняли наши предки, что учение – благо. Поначалу в «цифирные» школы сгоняли батогами да угрозами. И сейчас многие с неохотой в школы идут, думают: зачем стихи все эти учить, да даты, а задачки по физике – вообще ужас! Между тем наука подтверждает: ученье – не только свет, но и жизнь. Швейцарские ученые выяснили, что выпускники университетов живут в среднем на 7 лет дольше своих сверстников со средним образованием. Российский академик Наталья Бехтерева уверяет: при помощи интеллектуальной работы можно продлить свою жизнь. Когда мы думаем, активизируются обширные зоны мозга. А поскольку все зоны мозга выполняют сразу многие функции, то попутно оживляется весь организм: дыхание, сердцебиение, нервная система и т. д. Так что решение задач действует не хуже физзарядки! Помолодеть можно даже в старости, если ты берешься решать задачи, требующие напряжения умственных сил. Тот, кто думает, решает сложные задачи, тот действительно живет дольше и полноценнее.

Попробуйте и вы свои силы в задачах:

Два землекопа выкапывают 2 м канавы за 2 часа.

Сколько землекопов за 5 часов выкопают 5 м канавы? (Ответ: 2)

Полный бидон с молоком весит 30 кг, а наполненный на половину – 15,5 кг. Сколько весит бидон? (1 кг)

– Какие слова чаще всего произносят наши ученики?

– Я не знаю…

– Точно!

5 марта

Открытия «Путешественника»

5 марта 1979 года американский космический аппарат «Вояджер-1» достиг Юпитера.

«Вояджер-1» – аппарат для исследований Юпитера и Сатурна – стартовал 5 сентября 1977 года. В марте 1979-го он достиг Юпитера и прошел вблизи его спутников Ио и Каллисто, а в ноябре 1980-го – мимо Сатурна и его спутников. Благодаря отправленным на Землю фотоснимкам и данным измерений «Вояджера» мы узнали, например, что на поверхности Ио – ближайшего к Юпитеру спутника – совсем нет кратеров, так как они уничтожаются постоянными извержениями и потоками лавы. Ио отличается чрезвычайно бурной вулканической активностью. Там имеются также горы, озера расплавленной серы и глубокие кальдеры (котлообразные впадины, образовавшиеся после провала вулканических вершин). А вот Каллисто, наоборот, весь покрыт древними кратерами. Следовательно, поверхность этого спутника очень старая (около 4 млрд лет), а его геологическая активность крайне низкая. Предполагается, что под его ледяной корой толщиной 200 км находится слой воды. По прогнозам НАСА, именно Каллисто может стать первым из колонизированных спутников Юпитера и центром дальнейших исследований окрестностей этой гигантской планеты.

В 2013 году «Вояждер-1» вышел в межзвездное пространство и стал первым аппаратом, передавшим информацию о межзвездной среде. Теперь он летит к центру нашей Галактики. К 2025 году он исчерпает запасы своей энергии, и связь с Землей прекратится… Через 300 тысяч лет он пролетит неподалеку от Сириуса, а через миллион лет удалится от нас на расстояние 47 световых лет.

6 марта

Что под хвостом у кометы?

6 марта 1986 года советская автоматическая межпланетная станция «Вега-1» выполнила программу исследований кометы Галлея.

Люди впервые увидели ядро кометы вблизи. С Земли невозможно разглядеть, что скрывается за газово-пылевыми ореолами, окружающими ядра комет. В декабре 1984 года стартовали два идентичных аппарата «Вега». Сначала они направились к Венере, а потом полетели на свидание с кометой Галлея (название аппаратов происходит от слов «ВЕнера» и «ГАллея»). По форме ядро этой кометы оказалось похожим на стоптанный башмак размером 16×8 км. Примерно на 50 % оно состоит изо льда (водяного и замерзшей углекислоты), а остальное составляет пыль. Поверхность ядра покрыта очень рыхлой и непрочной коркой малой плотности. Высадить астронавтов на ядро, как показывают в фантастических фильмах, будет очень непросто (см. также 12 ноября). По мере приближения к Солнцу ядро все сильнее «парит». Постепенно тихие струи газов превращаются в мощные гейзеры из газа и пыли длиной тысячи км. Под поверхностью начинаются взрывы, с ядра отрываются и улетают огромные куски. Но вот, побушевав, комета уходит от Солнца, успокаивается и замерзает – до следующего возвращения. У кометы Галлея наблюдалось уже 30 возвращений через каждые 75–76 лет. Первый раз ее заметили в 240 году до нашей эры. В следующий раз она появится в 2061 году.

Обе «Веги» полностью выполнили свои миссии, а также послужили «лоцманами», помогая европейскому аппарату «Джотто» максимально сблизиться с ее ядром. Кроме того, вблизи кометы пролетели два японских аппарата.

7 марта

Человек, открывший атомное ядро

7 марта 1911 года в докладе Эрнста Резерфорда в философском обществе Манчестера впервые излагается планетарная модель атома.

Резерфорд – тот человек, который первый в мире сказал: «Теперь я знаю, как выглядит атом». Он произнес эти слова в 1911 году, а эксперименты по бомбардировке атомов альфа-частицами были начаты за три года до этого. Пронзая тонкую золотую фольгу, альфа-частицы рассеивались на незначительные углы. Интуиция всегда помогала Резерфорду ставить такие вопросы, которые обеспечивали получение самых нужных ответов – так говорил Нильс Бор. И вот однажды Резерфорд поставил своему молодому ассистенту, Эрику Марсдену, судьбоносный вопрос: не отражаются ли иные из частиц назад? Вскоре Марсден смог дать ответ: да, это случается. В среднем одна из 8000 частиц отскакивала назад, словно сталкивалась с массивной преградой. Много позже Резерфорд вспоминал: «Я должен признаться по секрету, что не верил, будто это возможно <…> Это было, пожалуй, самым невероятным событием, какое я когда-либо переживал в моей жизни. Это было почти столь же неправдоподобно, как если бы вы произвели выстрел по обрывку папиросной бумаги 15-дюймовым снарядом, а он вернулся бы назад и угодил в вас».

Через два года размышлений и расчетов Резерфорд поведал миру, как выглядит атом. Он похож на Солнечную систему: сверхплотное ядро и вращающиеся вокруг него легкие электроны (см. также 5 апреля).

Когда в лабораторию к Резерфорду приходил новый сотрудник, сэр Эрнст давал ему задание. Если после этого новый сотрудник спрашивал, что делать дальше, его увольняли.

8 марта

Трудный путь женщин в науке

8 марта 2002 года первая международная конференция «Женщины в физике» прошла под эгидой ЮНЕСКО в Париже. Около 300 физиков (в основном, женщин) из 66 стран обсуждали проблемы, мешающие женщинам заниматься наукой.

Двери европейских университетов начали открываться для женщин после 1860–1870-х годов. В научные академии женщин не допускали еще дольше. Мы можем гордиться, что Петербургская Академия наук первая приняла в свои ряды женщину: в 1889 году Софья Ковалевская стала ее членом-корреспондентом (хотя на работу в Петербургский университет ее все же не взяли). А Французская академия в 1911 году отвергла на выборах Марию Кюри, уже дважды (!) Нобелевского лауреата. Сейчас доля женщин среди членов научных академий в Европе составляет около 10 %. В 1960-е годы начался бурный рост числа женщин-ученых. В наше время доля женщин среди научных работников в России около 42 % (в Германии – 23 %, в Японии – 13 %). И все же на вершину научной карьерной пирамиды добираются немногие. Так, доля женщин среди докторов наук и профессоров гораздо меньше: в России всего 6 %. Больше всего женщин-профессоров в Турции – 21,5 %. Самую престижную научную награду – Нобелевскую премию – получили всего три женщины-физика: Мария Склодовская Кюри, ее дочь Ирен Жолио-Кюри и Мария Гепперт-Майер.

Женщинам нелегко совмещать научную карьеру и семейную жизнь. Одиноких женщин-профессоров в три раза больше, чем их коллег-мужчин.

Студентка увлеченно беседует с подругой о квантовой теории поля. Увидев приближающегося сокурсника, говорит:

– Стоп! Начинаем болтать о тряпках.

9 марта

Ищите на Солнце пятна

9 марта 1611 года, наблюдая восход Солнца в телескоп, голландский астроном Фабрициус обнаружил пятна на Солнце.

О пятнах на Солнце заговорили после Фабрициуса. Годом раньше пятна на Солнце разглядел Галилей. Но и он был не первым. Упоминания о пятнах на Солнце зафиксированы и в древних китайских летописях, и в русских летописях XIV века (их можно увидеть невооруженным глазом сквозь дым лесных пожаров).

Пятна – это участки поверхности Солнца с более низкой, чем вокруг, температурой, поэтому они и кажутся темными. Пятна рождаются, развиваются и умирают. Бывают мелкие пятна, а бывают настоящие монстры с размерами в сотни тысяч километров! В наиболее крупных группах пятен иногда происходят взрывы, сопровождающиеся грандиозными выбросами заряженных частиц и усилением рентгеновского излучения. Через два-три дня, дойдя до Земли, эти частицы вызывают полярные сияния и магнитные бури. Пятна на Солнце – это признак его активности. В спокойные годы пятен может не быть совсем, в годы максимума активности их число измеряется десятками. Максимумы и минимумы чередуются в среднем каждые 11 лет. Наиболее крупные пятна видны без инструментов. Если хотите убедиться в этом, возьмите кусочек засвеченной и проявленной фотопленки, сложенный несколько раз, и посмотрите сквозь этот фильтр на Солнце. Но не вздумайте приспосабливать фильтр к окуляру бинокля или телескопа – фильтр мгновенно расплавится, а вы получите ожог сетчатки!

– Сколько раз можно посмотреть в телескоп на Солнце?

– Дважды. Левым глазом и правым глазом.

10 марта

Четырехкратное открытие

10 марта 1888 года русский физик Александр Григорьевич Столетов (1839–1896) открыл фотоэффект.

В истории науки не раз случалось, что почти одновременно разные люди открывали одно и то же явление. Фотоэффект открывали целых четыре раза – это, пожалуй, рекорд! В 1887 году с фотоэффектом в своих опытах столкнулся Генрих Герц, но, увлеченный проблемой излучения и приема электромагнитных волн, не стал заострять внимания на непонятном явлении. В 1888 году другой немец, Вильгельм Гальвакс, установил, что при облучении ультрафиолетовым светом металл заряжается положительно. Третьим то же явление обнаружил итальянец Аугусто Риги. Он даже сделал фотоэлемент – прибор, преобразующий световую энергию в электрический ток. Но все же мы считаем открывателем фотоэффекта Столетова. В том же 1888-м году он не только обнаружил фотоэффект, но и всесторонне исследовал закономерности этого явления, используя фотоэлемент собственной конструкции (который, кстати, без особых изменений «дожил» до наших дней).

Когда 10 лет спустя, уже после смерти Столетова, Дж. Дж. Томсон открыл электрон, стало ясно, что под действием света металл испускает именно электроны – это и есть фотоэффект. Однако объяснить все закономерности этого явления все же не удалось. Главной загадкой была так называемая «красная граница фотоэффекта»: свет с длиной волны, меньшей, чем эта граница, не вызывает фотоэффекта, даже если интенсивность света очень велика. Только в 1905 году Эйнштейн разгадал эту загадку, что стало первым триумфом квантовой гипотезы о свете (см. 17 марта).

11 марта

Русский физик Борис Якоби

11 марта 1874 года умер физик и электротехник Борис Семенович Якоби (р. 1801), изобретатель гальванопластики.

Немец Мориц Герман Якоби, хотя он родился, учился и начинал работать в Германии, считал Россию своим отечеством. Он даже стал зваться русским именем Борис Семенович. Германию он покинул без сожаления: там не поддержали его идею построить невиданный электрический двигатель с вращающимся валом. А российское правительство откликнулось на его доклад в Петербургскую Академию и выделило громадную по тем временам сумму на продолжение работ. В 1837 году Якоби принял российское подданство. А через два года лодка с его электродвигателем поднимала вверх по Неве 14 человек.

Якоби – один из «отцов» электротехники. Он построил целый ряд электротехнических приборов: вольтметр, гальванометр, регулятор сопротивления… Но более всего он прославился изобретением гальванопластики – способа осаждения из раствора электролита толстого слоя металла на поверхности какого-либо предмета, форму которого нужно скопировать. Гальванопластику используют в тех случаях, когда у металлической детали очень сложная форма и обычными способами ее трудно изготовить. Это открытие получило признание во всем мире. В Петербурге было создано предприятие, которое делало с помощью гальванопластики барельефы и статуи для украшения Исаакиевского собора, Эрмитажа, Зимнего дворца, золотило листы кровли для куполов и многое другое.

Якоби был знаменит и бескорыстен. Он не нажил денег на своих изобретениях и, умирая, просил российское правительство не оставить в нужде его семью.

12 марта

Непобедимая «армада» подвела

12 марта 1974 года советская автоматическая станция «Марс-6» совершила посадку на поверхность Марса.

После нереализованной в 1971 году программы исследования Марса Советский Союз в 1973 году предпринял вторую грандиозную атаку на Марс, запустив последовательно к Красной планете четыре аппарата: «Марс-4», «Марс-5», «Марс-6», «Марс-7». Эту группу стали называть «армада четырех». Два первых аппарата должны были стать спутниками Красной планеты и помочь другим подлететь к Марсу и сбросить на его поверхность посадочные модули.

Однако дерзкую экспедицию буквально преследовали неудачи. «Марс-4» не смог затормозить и пролетел мимо цели. Следующий за ним «Марс-5» благополучно перешел на орбиту вокруг Марса, но вскоре связь с ним прервалась. С «Марсом-7» связь была утеряна еще раньше. И только «Марс-6» смог частично выполнить свою миссию – передать на Землю данные об атмосфере планеты во время снижения. Связь со спускаемым модулем, который должен был также передавать данные с поверхности, прервалась за 0,3 секунды до посадки. Так закончилась почти полным провалом и эта попытка. И с этого момента дальнейшее успешное изучение Марса, как ни печально, происходило уже в основном под американским флагом (см. 6 июля).

Из всех миссий, запущенных к красной планете разными странами, больше половины оказались неудачными, причем провалы случались на самых разных этапах. Пока что процент неудач для Марса самый большой среди полетов к планетам Солнечной системы. В июле 2020 к Марсу отправились три новые миссии разных стран.

13 марта

Стать астрономом никогда не поздно!

13 марта 1781 года Уильям Гершель открыл седьмую планету Солнечной системы – Уран. Это была первая новая планета, открытая со времен древнего Вавилона.

Уильям Гершель (немец по рождению, но проживший всю сознательную жизнь в Англии) был успешным музыкантом и композитором. Но после того как 35-летний музыкант купил небольшой телескоп, его жизнь совершенно переменилась: он превратился в фанатичного астронома. Готовые телескопы не удовлетворяли Гершеля, и он начал сам шлифовать зеркала и делать лучшие в мире телескопы. Многочасовая шлифовка не допускала перерывов. Его сестра вспоминала: «Когда брат шлифовал зеркало, мне даже приходилось самой класть ему пищу в рот, <…> однажды, шлифуя семифутовое зеркало, он не отрывал от него рук в течение 16 часов!» Вершиной его мастерства стал телескоп, дающий увеличение 2500 – этот рекорд оставался непревзойденным до середины 19 века.

В безоблачные дни Гершель начал систематические обзоры всего неба – ночь за ночью, год за годом. И через 6 лет этой каторжной работы он увидел диск неизвестной планеты! Он продолжал свои наблюдения более 30 лет и сделал открытий больше, чем, пожалуй, любой из известных нам астрономов. Именно Гершель впервые установил общую форму и размеры нашей Галактики (Млечного Пути), обнаружил движение Солнца в мировом пространстве. Он открыл тысячи туманностей, которые представлялись ему такими же «млечными путями», как наш (на современном языке – галактиками). И еще многое открылось ему…

14 марта

Реформатор естествознания

14 марта 1879 года родился Альберт Эйнштейн (ум. 1955).

«Не падай духом, Альберт! Подумаешь, не из каждого же получается профессор», – говорил юному Эйнштейну дядя, образованный инженер. Из Мюнхенской гимназии Эйнштейна исключили без аттестата о среднем образовании. Чем же он провинился? Как сказал ему классный руководитель: «Одного вашего присутствия достаточно, чтобы подорвать уважение к учителям». Много позже Эйнштейн говорил: «Мне в детстве не давал покоя вопрос, почему Луна не падает на Землю, но взрослые, которым я надоедал с этим вопросом, не придавали ему никакого значения. Наша школа не развивает этой способности удивляться. Наоборот, она заглушает ее своими приемами механического заучивания». «Детская» способность удивляться, которую Эйнштейн сохранил, невзирая на школьную муштру, сделала его величайшим физиком всех времен. Все его революционные теории начинались с размышлений над очевидными вещами, никому, кроме него, не казавшимися удивительными. На вопрос о том, как появляются гениальные открытия, Эйнштейн ответил: «Все очень просто. Все ученые считают, что этого не может быть. Но находится один дурак, который с этим не согласен, и доказывает, почему» (см. 17 марта, 11 мая, 26 сентября).

Как-то Эйнштейн участвовал в благотворительном концерте, играя в ансамбле. Один из журналистов, удивленный бурной реакцией публики, спросил у соседа, кто это играет. «Великий Эйнштейн!» – ответили ему. На следующий день в газете появилась фотография Эйнштейна с подписью «Великий скрипач Эйнштейн».

15 марта

Герой нашего времени

15 марта 1930 года родился Жорес Иванович Алферов, Нобелевский лауреат 2000 года «за развитие полупроводниковых гетероструктур для высокоскоростной и оптоэлектроники» (совместно с Дж. Килби). (Ум. 1 марта 2019)

Современные информационные системы должны быть быстрыми и компактными. Своими открытиями Жорес Алферов создал основу такой современной техники. При его участии разрабатывались первые отечественные транзисторы, улучшались характеристики полупроводниковых приборов и строились принципиально новые. Благодаря его открытиям были созданы гетеролазеры, которые применяются в проигрывателях CD-дисков и во многих других приборах, мощные светодиоды, солнечные батареи, незаменимые в космической и наземной энергетике. А в начале 90-х годов Алферов начал работы по получению и исследованию свойств наноструктур и заложил основы принципиально новой электроники, известной сегодня как «зонная инженерия».

Перечисление научных наград, премий и почетных званий академика Алферова заняло бы целую станицу. Из средств полученной Нобелевской премии Жорес Алферов внес первый вклад в Фонд поддержки образования и науки, который он сам же и учредил, чтобы помогать талантливой учащейся молодежи.

В своей книге «Физика и жизнь» Жорес Иванович написал: «Десятилетним мальчиком я прочитал замечательную книгу Вениамина Каверина «Два капитана». И всю последующую жизнь я следовал принципу ее главного героя Сани Григорьева: “Бороться и искать, найти и не сдаваться”. Правда, очень важно при этом понимать, за что ты борешься».

16 марта

Попов или Маркони?

16 марта 1859 года родился русский ученый Александр Степанович Попов, изобретатель радио (ум. 1906).

В истории науки и техники споры о приоритетах иногда затягиваются на десятилетия. Но теперь опубликовано достаточно архивных материалов, чтобы ответить, наконец, кто же изобрел радио. 7 мая 1895 года Александр Степанович Попов на заседании Русского физико-химического общества демонстрировал сконструированный им радиоприемник. Этот день в нашей стране ежегодно отмечается как день радио. Подробное описание приборов и демонстрации опубликовано в 1896 году в журнале Русского физико-химического общества (с международной рассылкой). А через 10 месяцев Попов уже передал радиограмму из двух слов «Генрих Герц». Летом 1895 года сообщение о работах Попова поступило в Университет города Болонья, и с ним познакомился профессор Аугусто Риги. В 1895–1896 годах лекции А. Риги посещал вольнослушатель Маркони. А в июле 1897 года Гульельмо Маркони (см. 13 июля) получил английский патент на «Усовершенствования в передаче электрических импульсов и сигналов и в аппаратуре для этого», т. е. спустя более двух лет после демонстрации А. С. Поповым своего приемника. Предлагаемая итальянцем схема в основном повторяла приемник Попова.

Приоритет А. С. Попова в изобретении радио окончательно признали век спустя, и в честь 100-летия этого события ЮНЕСКО объявило 1995 год Всемирным годом радио.

Учитель: «Что такое электромагнитные волны?»

Ученик: «Электромагнитные волны были изобретены Поповым для создания радио и имели длину 3 метра».

17 марта

Драма идей

17 марта 1905 года Эйнштейн отправил в немецкий журнал «Анналы физики» работу, объясняющую явление фотоэффекта. За эту работу он получил в 1921 году Нобелевскую премию.

Историю физики Эйнштейн называл драмой идей. За один 1905 год сам он дважды порушил устои классической физики: своей специальной теорией относительности и своей теорией фотоэффекта. Именно Эйнштейн первым поверил в реальность квантов света – фотонов, которые сам их «создатель» Макс Планк рассматривал скорее не как реальные объекты, а как формальный математический прием. Эйнштейн первым ввел в картину природы парадоксальный образ фотонов как волн-частиц. Он признавался, что его чуть не свели с ума размышления о том, что же такое фотон. В одном из последних его писем говорится: «В наши дни каждый студент думает, что ему это понятно. Но он ошибается». Да, трудно представить себе, что такое частица и одновременно волна.

Но, дав мощный толчок развитию квантовой теории, Эйнштейн так и не смог до конца принять ее вероятностный и невообразимый мир и называл квантовую механику «настоящим колдовским исчислением». «Ты веришь в играющего в кости Бога, а я – в полную закономерность…», – писал он Максу Борну в 1947 году. Время доказало: квантовая теория микромира верна. Загадка мироздания оказалась сложнее, чем виделось Ньютону и Эйнштейну.

Физики с трудом принимали идею о двойственной природе света. Известно шутливое высказывание Брэгга: «Свет ведет себя подобно волнам по понедельникам, средам и пятницам, подобно частицам по вторникам, четвергам и субботам, и ни с чем не сравним по воскресеньям».

18 марта

Человек за бортом

18 марта 1965 года космонавт Алексей Леонов впервые в мире вышел в открытый космос с борта корабля «Восход».

Уже в начале космической эры встала задача – уметь выходить в открытый космос. Создание в будущем орбитальных станций было бы невозможно без продолжительных выходов в открытый космос для выполнения монтажно-ремонтных работ. И вот 18 марта 1965 года Алексей Леонов мягко оттолкнулся от корабля, осторожно подвигал руками и ногами. Движения выполнялись сравнительно легко, несмотря на 100-килограммовый скафандр, и космонавт, раскинув руки, стал свободно парить в безвоздушном пространстве, а пятиметровый фал надежно связывал его с кораблем. В скафандре поддерживалась комфортная температура, хотя его наружная поверхность разогревалась на солнце до +60° и охлаждалась в тени до –100 °C. Но при возвращении на корабль возникла проблема. В открытом космосе скафандр Леонова раздулся. То, что подобное может произойти, ожидали, но не предполагали, что настолько сильно. Леонов не мог втиснуться в люк шлюза! Он делал попытку за попыткой, а запас кислорода в скафандре заканчивался. В конце концов, Леонову удалось сбросить давление в скафандре, и вопреки инструкции, предписывающей заходить в шлюз ногами, он «вплыл» в него лицом вперед. Леонов пробыл в открытом космосе 12 минут, за это короткое время он взмок так, как будто на него вылили ушат воды!

Опасный инцидент с повреждением скафандра в открытом космосе произошел в 1991 году во время полета шаттла «Атлантис»: маленький прут проколол перчатку астронавта. К счастью, прут застрял и заблокировал собою отверстие.

19 марта

Лед тронулся

19 марта 2002 года обнаружен гигантский айсберг, отколовшийся от шельфового ледника в Антарктиде. Это самое большое обрушение ледника за последние 10 тысяч лет.

Ледники текут подобно рекам, только очень медленно, со скоростью несколько метров в год. Сползая с континента, они надвигаются на береговые бухты и примерзают ко дну. Так формируются шельфовые льды. Временами от их краев откалываются крупные глыбы. Кусок, отколовшийся в 2002 году, по площади в шесть раз больше территории Москвы.

Ученые уже давно заметили, что ледники на полюсах тают, особенно на Южном полюсе. Ученые пока спорят: является ли это результатом глобального потепления климата Земли или локального потепления в районе Антарктиды. За 60 лет температура там повысилась на 3,5 °C – словно за многие тысячелетия! Если современные темпы таяния льда сохранятся, южный полюс растает примерно за 600 лет, а уровень Мирового океана повысится на 70 метров.

Изучая Антарктиду, ученые обнаружили, что под ледниками толщиной более двух километров ее поверхность испещрена глубокими бороздами. Они сравнимы с Большим каньоном в США. Но это не трещины в земной коре, а следы водных потоков! 12–14 миллионов лет назад скрытые под толстым слоем льда антарктические озера вскрылись из-за временного потепления климата. Примерно 130 тысяч лет назад, во время последнего межледникового периода, льды Западно-Антарктического ледяного щита тоже быстро таяли, а уровень мирового океана в то время повысился на 6–9 метров.

Кто виноват в нынешнем потеплении – человек или естественные природные процессы – мы точно не знаем.

20 марта

Вокруг света на воздушном шаре

20 марта 1999 года завершился первый в истории беспосадочный кругосветный полет на воздушном шаре. Швейцарец Бертран Пиккар и англичанин Брайн Джонс облетели Землю за 19 дней 21 час 55 минут.

Воздушный шар, казалось бы – игрушка ветров: куда они дуют, туда он и летит. Трудно поверить, что переменчивые ветры могут перенести доверившиеся им воздушные корабли вокруг света. И все же такое возможно. В середине ХХ века в атмосфере были открыты так называемые струйные течения. Это ветры, дующие на высотах 9–13 километров. Они весьма стабильны и дуют с запада на восток с большими скоростями – от 200 до 450 километров в час. Ширина струйных течений – несколько сотен километров, длина – несколько тысяч километров. Вот он, природный конвейер для переноса воздушных шаров! Когда одна струя заканчивается, пилотам приходится искать другую. На высотах 35–45 километров проходят другие струйные течения.

Бертран Пикар, совершивший кругосветное путешествие на воздушном шаре – внук Огюста Пикара, который сконструировал первый стратостат и поднялся в нем на высоту более 16 км, а также построил первый батискаф, на котором его сын Жак Пикар, отец Бертрана, погрузился на дно глубочайшей Марианской впадины (см. 23 января). Такое вот уникальное семейство рекордсменов!

В 1970 году был зафиксирован рекорд продолжительности полета беспилотного аэростата: находясь в воздухе на высоте около 35 км четыре с лишним года, аэростат облетел Землю более 100 раз!

21 марта

Запрет Паули

21 марта 1924 года 24-летний физик Вольфганг Паули опубликовал знаменитый квантово-механический «принцип запрета».

В первоначальной формулировке принцип Паули звучал так: на каждой атомной орбите могут находиться не более двух электронов. В то время еще не была создана последовательная квантовая теория, и принцип этот выглядел каким-то искусственным построением, «подгонкой» теории под опытные факты. Основателей квантовой физики тяготила такая ситуация. Неслучайно одновременно с публикацией своей исторической статьи о принципе запрета Паули писал в письме другу: «…Физика слишком трудна для меня, и я жалею, что не сделался комиком в кино или кем-нибудь в этом роде, лишь бы никогда и ничего не слышать больше о физике».

В 1940 году, когда уже была разработана квантовая механика, Паули строго доказал «теорему Паули»: для частиц с полуцелым спином s выполняется принцип запрета – в одном квантовом состоянии может находиться не более (2s+1) одинаковых частиц.

Вольфганг Паули был стопроцентным теоретиком. Его неспособность обращаться с экспериментальным оборудованием вошла у друзей в поговорку. Утверждали даже, что ему достаточно просто войти в лабораторию, чтобы в ней что-нибудь переставало работать. Это мистическое явление окрестили «эффектом Паули». Однажды в лаборатории Джеймса Франка в Геттингене произошел взрыв. Как раз в эту минуту на вокзале, в нескольких километрах от лаборатории, останавливался поезд, в котором ехал Паули. Франк добавлял: «Сам радиус действия этого эффекта заставляет признать Паули величайшим теоретиком всех времен!»

22 марта

Откуда на Земле вода?

22 марта – Всемирный день воды. Воды на Земле много. 70 % земной поверхности занимает Мировой океан. Если его воду распределить равномерно по поверхности Земли, то получится слой толщиной 3 км. Но еще в 10 раз больше воды спрятано в земной коре и мантии, правда, там она находится в связанном состоянии в составе горных пород и минералов.

Сначала Земля была горячей и сухой. Так откуда взялась вода? Есть два варианта: вода пришла на Землю из космоса или же у нее земное происхождение. Одна из космических гипотез предполагает, что 3,8 млрд лет назад миллионы комет и астероидов, богатых водой, атаковали Землю, принеся на нее воду. Другая космическая гипотеза «обвиняет» в появлении воды солнечный ветер: протоны, испускаемые Солнцем, попадают в верхние слои земной атмосферы, захватывают электроны, превращаясь в атомы водорода, и немедленно вступают в реакцию с кислородом, образуя воду. Ежегодно почти полторы тонны такой «солнечной» воды рождается в стратосфере.

Однако сейчас ученые все больше склоняются к мысли, что вода так или иначе была «изготовлена» в земных условиях. Предполагают, что ранняя Земля имела плотную атмосферу, содержавшую водород, который, соединяясь с кислородом окислов мантии, производил воду. Водяной пар выбрасывался из земных недр и при извержениях вулканов. После остывания Земли пар сконденсировался в океаны. Образованию воды помогли и особого вида бактерии, которые под действием солнечного света усваивали сульфид водорода и углекислый газ, выделяя при этом воду.

И все же загадка происхождения воды на Земле полностью не разгадана.

23 марта

Лаплас – человек-легенда

23 марта 1749 года родился Пьер Симон Лаплас, французский математик, физик и астроном (ум. 1827).

Лаплас – это целая эпоха в науке. Триумф классической механики, расцвет небесной механики и рождение космогонии – учения о развитии Вселенной. А начиналась она так: 17-летний провинциал приехал завоевывать Париж, вооруженный рекомендательными письмами. Он направился в Академию, в которой царил в то время Даламбер (см. 18 ноября). Переслав ему свои рекомендации, Лаплас долго и безуспешно ждал встречи. Однажды, ожидая в приемной, он изложил на бумаге свои взгляды на основные принципы механики и вероятное развитие этой науки в ближайшем будущем. Письмо Лапласа произвело на Даламбера огромное впечатление, и на следующий день он ответил Лапласу: «Милостивый Государь! Вы имели случай убедиться, как мало я обращаю внимания на рекомендации, но Вам они были совершенно не нужны. Вы зарекомендовали себя сами, и этого мне совершенно достаточно». Так Лаплас стал профессором, а вскоре и академиком.

Он занимался и физикой, и чистой математикой. Но главным его увлечением была небесная механика – расчет движений небесных тел. Лаплас доказал, что законом тяготения Ньютона можно объяснить все наблюдаемые движения небесных тел. Он разработал гипотезу о возникновении солнечной системы из газопылевой туманности. Гипотеза Лапласа произвела полный переворот в умах, утверждая идею эволюции природы. Эта идея вскоре проникла в другие науки – геологию, биологию…

Даже смерть Лапласа достойна легенды. Говорят, его последние слова были: «Наука неисчерпаема, как и природа…»

24 марта

Сергей Вавилов

24 марта 1891 года родился Сергей Иванович Вавилов, создатель Физического института Академии наук (ФИАН) им. Лебедева, президент Академии Наук СССР с 1945 года до своей смерти в 1951 году.

Два брата Вавиловы, Николай (знаменитый генетик, погибший в саратовской тюрьме) и Сергей (физик), стали украшением истории науки ХХ века.

В 1934 году Сергей Вавилов основал Физический институт Академии наук и стал его первым директором. Тогда же в ФИАНе было сделано первое крупное открытие: Черенков, аспирант Вавилова, наблюдал свечение жидкостей при движении в них электронов со сверхсветовой скоростью (эффект Вавилова – Черенкова). Дальновидность Сергея Ивановича сказалась и в том, что он стал развивать в ФИАНе ядерную физику – тогда только очень немногие ученые понимали то значение, которое она вскоре приобретет. А в новорожденном ФИАНе, казалось бы, никаких условий для занятий ядерной физикой не было – ни подготовленных в этой области кадров, ни оборудования. Благодаря дальновидности и огромной организаторской работе Вавилова ФИАН стал крупнейшим научно-исследовательским центром в СССР. Научные интересы самого Сергея Ивановича лежали в области физической оптики. Он был к тому же прекрасным популяризатором науки. Вам наверняка понравятся его книги «Глаз и Солнце», «О теплом и холодном свете» и другие.

После скоропостижной смерти С.И. Вавилова в английском журнале «Природа» писали: «Проделанная им работа на благо Родины превосходит выпадающую на долю одного человека. Наряду с Ломоносовым его будут считать одним из великих создателей науки в СССР».

25 марта

Лучше меньше, да лучше

25 марта 1934 года Энрико Ферми впервые сообщил об искусственных превращениях ядер, вызываемых нейтронами.

В 1934 году супруги Жолио-Кюри получили не существующие в природе изотопы, бомбардируя легкие ядра альфа-частицами (см. 15 января). В том же году Энрико Ферми пошел по новому пути: он начал облучать элементы нейтронами. Это было неожиданно и смело. Многие физики отнеслись скептически к идее Ферми: ведь чтобы получить нейтроны, сначала надо было облучать альфа-частицами бериллий, так что количество производимых нейтронов было гораздо меньше количества альфа-частиц. Зато нейтрону легче проникнуть в ядро, чем альфа-частице – ведь он не имеет заряда и ему не надо преодолевать электрическое отталкивание ядра. «Нейтронные пушки» Ферми представляли из себя маленькие трубочки длиной в несколько сантиметров, заполненными смесью бериллия и радона. Альфа-частицы, испускаемые радоном, попадали в ядра бериллия и выбивали из них нейтроны. «Пушку» направляли на пластинку из изучаемого вещества и оставляли на несколько часов или дней. Такой простой метод оказался очень успешным! Ферми писал, что высокая эффективность нейтронов «вполне компенсирует слабость существующих нейтронных источников по сравнению с источниками альфа-частиц и протонов». Ему удалось этим методом получить 47 новых изотопов при облучении 68 элементов. За этот цикл работ Ферми удостоен Нобелевской премии 1938 года. Воодушевленный успехом, он начал бомбардировать нейтронами тяжелые элементы торий и уран. Что из этого вышло, вы прочтете на странице 8 июня.

26 марта

Дубна – город науки

26 марта 1956 года подписано соглашение о создании в Дубне Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ).

В 1947 году в 120 километрах от Москвы на берегу Волги началось строительство крупнейшего по тем временам ускорителя заряженных частиц, а вокруг него начал расти город Дубна. К середине 1950-х всем в мире стало понятно, что ядерная наука не должна замыкаться в засекреченных лабораториях. В 1956 году в Дубну приехали специалисты из 12 стран мира. Дубна стала международным городом науки. Сегодня это всемирно известный центр фундаментальных ядерных исследований. На его счету много первоклассных достижений. Здесь были синтезированы химические элементы с зарядовыми числами от 102 до 105 и от 113 до 118. Знак признания выдающегося вклада ученых ОИЯИ – решение Генеральной ассамблеи Союза чистой и прикладной химии о присвоении 105-му элементу системы Менделеева имени «ДУБНИЙ». Много ли городов на Земле могут похвастаться такой честью?

Из первоапрельского номера стенгазеты ОИЯИ – интервью:

– Чтo вы cкaжeтe o пpивлeкaтeльнocти жeнщин OИЯИ?

– O, жeнщины y нac пpивлeкaютcя нa caмыe paзнooбpaзныe cтpoитeльныe paбoты!

– Kaкaя yклaдкa бyдeт мoднoй в нoвoм ceзoнe?

– Я нaдeюcь, чтo yклaдкa цвeтныx плитoк в цoкoлe нoвoгo кopпyca бyдeт пpиятным cюpпpизoм для нaшиx мoдниц.

– А чтo наши модницы бyдyт нocить?

– Цeмeнт, пecoк, легкий гpaвий…

27 марта

Самое знаменитое открытие Рентгена

27 марта 1845 года родился Вильгельм Конрад Рентген, немецкий физик, первый лауреат Нобелевской премии по физике (ум. 1923).

В 1894 году Рентген, уже известный своими работами экспериментатор, приступил к работе с вакуумной трубкой. Это была стеклянная трубка с откачанным воздухом, внутри которой помещались два электрода под высоким напряжением (такое простое устройство подарило физикам целый ряд важных открытий: плазма, электрон, рентгеновское излучение; оно стало основой ряда электронно-лучевых приборов). Однажды Рентген затемнил комнату и обернул трубку непрозрачной черной бумагой. К своему удивлению, он увидел на стоявшем неподалеку экране, покрытом флюоресцирующим веществом, светящуюся полосу. Он установил, что свечение появлялось всякий раз, когда подавалось напряжение на трубку. Он назвал неизвестное излучение трубки «икс-лучами» и очень подробно изучил его свойства. Так, оказалось, что икс-лучи могут проникать почти во все предметы (см. 8 ноября).

Икс-лучи стали сенсацией. Рентгена же раздражала свалившаяся на него известность, отрывавшая его от работы. Очень скоро рентгеновские лучи нашли многочисленные практические приложения, особенно в медицине. Но Рентген никогда не думал ни о патенте, ни о наградах. Поэтому особенно приятно, что именно он стал первым лауреатом Нобелевской премии по физике «за открытие замечательных лучей, названных впоследствии в его честь».

Рентгена исключили из школы за то, что он отказался назвать имя товарища, нарисовавшего карикатуру на преподавателя. Он даже не получил школьного аттестата.

28 марта

Плутоний – добро или зло?

28 марта 1941 года американские ученые объявили об открытии 94-го элемента – плутония.

С ним связаны очень большие надежды и очень большие опасения человечества. Это самый дорогой из технически важных металлов – намного дороже золота. Как и все трансурановые элементы (см. 8 июня), плутоний, участвовавший в образовании нашей Солнечной системы, не дожил до наших дней и был воссоздан заново в ХХ веке. Синтезированы 25 различных его изотопов, четыре из них нашли практическое применение. Самый ценный изотоп – это плутоний с массовым числом 239. А замечателен он тем, что его ядра делятся медленными нейтронами и в процессе их деления рождается достаточно нейтронов, чтобы вызвать цепную реакцию. Неуправляемая, взрывная реакция – это атомная бомба. Управляемая реакция – это атомный реактор. Такими же свойствами обладают и ядра урана-235. Да вот беда – этих ядер крайне мало в природе, а синтезировать их в большом количестве мы не можем. Основную массу природного урана (99,3 %) составляет изотоп уран-238, который можно использовать, только превратив уран в плутоний. И что особенно важно: на это ядерное превращение практически не нужно тратить энергию, напротив, в этом процессе энергия выделяется! Ядерные бомбы, хранящиеся в арсеналах, начинены плутонием-239, и этих бомб достаточно, чтобы уничтожить все живое на Земле. Зато без плутония не существовало бы перспективы мирного использования ядерной энергии в больших масштабах. Для этого просто не хватило бы урана-235!

Уравновешивается ли зло, нанесенное взрывами атомных бомб, достижениями «мирного атома»?

29 марта

Самый яркий астероид

29 марта 1807 года открыт астероид Веста, занимающий второе место по массе и третье место по размеру, после Цереры и Паллады.

Веста вместе с тысячей других астероидов находится в главном поясе астероидов, расположенном между орбитами Марса и Юпитера. Но только Весту можно увидеть с Земли невооруженным глазом. Объясняется это яркостью ее поверхности, очень приличным размером (около 530 километров в поперечнике) и тем, что она ближе других подходит к Земле. В 1990-х годах с помощью орбитального телескопа «Хаббл» (см. 24 апреля) впервые удалось рассмотреть поверхность Весты. Самой заметной ее деталью является огромный кратер диаметром 460 километров и глубиной 13 километров, занимающий весь южный полюс. Миллиарды лет назад Веста пережила мощное столкновение с другим космическим телом, которое пронзило ее кору и прошло вглубь мантии. Как Веста смогла пережить столь чудовищный катаклизм? Загадка! Осколки Весты, выброшенные в космос во время этого столкновения, получили название «вестоиды». Многие малые тела в поясе астероидов могут быть последствием той далекой катастрофы. Иногда «вестоиды» залетают и на Землю.

В 2011 году для изучения Весты к ней прибыла американская межпланетная станция «Даун» («Рассвет»). После года работы на орбите Весты аппарат переместился на орбиту Цереры. Хотя орбиты Весты и Цереры довольно близки, эти астероиды совершенно не похожи друг на друга: Веста – безводное каменное тело, а Церера содержит огромное количество льда. Изображения, переданные станцией «Даун», позволили создать детальные карты этих небесных тел.

30 марта

День защиты Земли

Много ли в космосе планет, похожих на нашу? Некоторые ученые полагают, что Земля и жизнь на ней – невероятно редкое явление во Вселенной, хотя планетные системы есть у многих звезд. Но для появления сложных форм жизни нужен ряд условий. Звезд типа Солнца – не слишком холодных и не слишком горячих, стабильно излучающих на протяжении миллиардов лет – не более 5 % в Галактике. К тому же звезда должна находиться не слишком близко к Галактическому ядру и не в ее спиральных рукавах, а между ними (иначе частые вспышки сверхновых по соседству уничтожат все живое). Но и периферия Галактики тоже не годится – она слишком бедна химическими элементами. Наше Солнце расположено наилучшим образом: оно обращается вокруг ядра Галактики на расстоянии примерно 2/3 ее радиуса, находясь между спиральными ветвями сотни миллионов лет – практически все время, пока на Земле существуют высшие формы жизни.

Большой удачей стало столкновение молодой Земли с другой планетой 4,45 млрд лет назад. Земля в итоге «обзавелась» Луной и массивным ядром, которое генерирует мощное магнитное поле, защищающее нас от солнечной и галактической радиации. Луна стабилизирует Земную ось и исполняет функцию астероидного щита. Гиганты Юпитер и Сатурн защищают внутренние планеты от гостей извне. Так что, возможно, мы – явление уникальное! Подробности – в книге палеонтологов Уорда и Брауна «Уникальная Земля: Почему высокоразвитая жизнь не является распространенным явлением во Вселенной» (2000).

Существует лишь две возможности: либо мы одни во Вселенной, либо нет. Обе одинаково пугают.

31 марта

Альтернативные источники энергии

31 марта 1965 года дала ток первая в СССР Паужетская экспериментальная геотермальная электростанция на Камчатке.

Запасы ископаемых топливных ресурсов к следующему столетию будут истощены, а термоядерный синтез пока не освоен. Зато неистощимые ресурсы энергии имеются буквально над головой и под ногами.

От Солнца на Землю поступает в семь тысяч раз больше энергии, чем фактически используется во всём мире. Благодаря солнечной энергии дуют ветры, осуществляется круговорот воды в природе, нагреваются моря и океаны, развиваются растения. Ископаемые виды топлива тоже образовались благодаря Солнцу.

Солнечную энергию можно напрямую преобразовывать в теплоту и электричество. Если бы только 1 % земной поверхности был использован для установки солнечного оборудования, то мы были бы полностью обеспечены энергией. К тому же этот способ производства энергии почти безвреден для окружающей среды. Пока что солнечные батареи обходятся гораздо дороже обычного топлива, но прогресс не стоит на месте.

Очень перспективна ветряная энергетика. Уже сейчас ветряные установки окупают себя и становятся все более выгодны. Степи, поля, открытые площадки возле городов, крыши высоких зданий – мест для ветряных генераторов огромное множество.

На Камчатке 40 % потребляемой электроэнергии вырабатывается на геотермальных источниках. Рейкьявик (Исландия) полностью обеспечивает себя геотермальной энергией.

Самым стабильным источником может стать геотермальная энергия – энергия подземных горячих вод. В России использование только 0,2 % потенциала геотермальной энергии могло бы покрыть потребности всей страны. Вопрос только в рентабельном и экологически безопасном использовании этих ресурсов. Эти несметные запасы энергии в России еще ждут своего освоения.

В Германии доля электроэнергии, произведенной из энергии солнца, ветра, биомассы и воды, уже приближается к 50 %, а к 2030 году планируется довести ее до 65 %.

Апрель

1 апреля

Всемирный день смеха

Первоапрельские розыгрыши бывают даже в космосе! Самый знаменитый розыгрыш устроил в 1973 году Оуэн Гарриотт, член экипажа американской орбитальной станции «Скайлэб». Он захватил с собой в космос диктофон, на который его жена наговорила несколько заранее составленных фраз. Когда в один из дней оператор Роберт Криппен вышел на связь со станцией, Гарриотт ждал у передатчика с диктофоном в руке. Состоялся следующий диалог:

– «Скайлэб», это Хьюстон, ответьте.

– Здравствуйте, Хьюстон, – бодрым женским голосом отозвалась станция, – это «Скайлэб».

Земля после секундного колебания:

– Кто говорит?

– Привет, Боб, – отозвалась станция. – Это Хелен, жена Оуэна.

Боб несколько секунд переваривал ответ, а затем с трудом выдавил:

– Что ты там делаешь?

– Я тут решила ребятам поесть принести. Все свеженькое, – успокоил его голос с орбиты.

Центр управления молчал около минуты, а затем отключился. Видимо, у офицера связи сдали нервы.

Внеочередной аварийный сеанс связи Международной станции «Альфа» с Ц ентром управления полетом:

– Земля, Земля, у нас внештатная ситуация! Вышел из строя главный бортовой компьютер! Что делать?!

Ответ Земли:

– Альфа, Альфа, я Земля! Играйте на резервном!

2 апреля

Предтеча волновой оптики

2 апреля 1618 года родился Франческо-Мария Гримальди, итальянский физик и астроном, впервые описавший явление дифракции света и составивший первую карту Луны (ум. 1663).

Франческо-Мария Гримальди, ученый иезуит из Болоньи, вошел в историю науки как первооткрыватель дифракции света. Он увлекался оптикой и был талантливым экспериментатором. К тому времени о световых лучах знали только, что они прямолинейны и подчиняются законам преломления и отражения. Гримальди, экспериментируя с узкими световыми пучками (он получал их от Солнца с помощью маленьких отверстий), впервые обнаружил, что свет не всегда распространяется прямолинейно – он может огибать препятствия. Если свет проходит через очень малое отверстие, то часть лучей попадает в область, где должна быть тень. Это явление Гримальди назвал дифракцией (от латинского difractus – «разломленный»).

Помимо этого открытия, Гримальди описал много других ценных опытов и наблюдений. Он предполагал, что свет – это некая материя, волнообразно распространяющаяся в пространстве с конечной скоростью. Революционное для того времени заявление! Ведь со времен Аристотеля считалось, что свет распространяется мгновенно.

За несколько лет до Ньютона Гримальди разложил солнечный свет в спектр с помощью призмы и высказал верную мысль, что цвета есть составные части белого света. Свои опыты и умозаключения он изложил в труде «Физическая наука о свете, цветах и радуге». Эта книга, вышедшая вскоре после смерти Гримальди, была хорошо известна Ньютону и стала предшественницей его знаменитой «Оптики».

3 апреля

Самые быстрые поезда

3 апреля 2007 года французский электропоезд TGV установил мировой рекорд скорости для рельсовых поездов: 574,8 км/ч.

Этот рекорд «не настоящий» – поезда TGV на регулярных рейсах такие скорости не развивают. Электропоезд-рекордсмен специально модернизировали «под рекорд». Увеличили мощность двух локомотивов в два с лишним раза, увеличили диаметр колес, закрыли промежутки между вагонами для снижения сопротивления воздуха. А еще подняли напряжение в контактной сети с 25 до 31 киловольт. И вот 106-метровый состав промчался по участку пути длиной 72 км за 15 минут, развив рекордную скорость 574,8 км/ч. На регулярных рейсах скорость скоростных поездов TGV достигает «всего» 300 км/с, а их средняя скорость около 270 км/ч. Самые быстрые регулярные рельсовые поезда курсируют сейчас в Китае, их средняя скорость около 300 км/ч, а максимальная – до 380 км/ч. Китай занимает первое место в мире и по протяженности сети высокоскоростных железных дорог.

Еще быстрее маглевы – поезда на магнитной подушке («маглев» – это сокращение от слов «магнитная левитация»). Отталкивание одноименных полюсов магнита удерживает поезд на высоте 1–2 см над Т-образным рельсовым полотном. Так преодолевается трение о поверхность. Шанхайский маглев – самый первый и самый скоростной из действующих маглевов, его максимальная скорость 431 км/ч. В Японии разрабатывается новая система высокоскоростных поездов JR-маглев на сверхпроводящей магнитной подвеске. Опытный состав уже развивает скорость до 603 км/ч. А коммерческая эксплуатация таких поездов планируется с 2027 года.

4 апреля

Добрый гений нашей Академии

4 апреля 1707 года родился Леонард Эйлер, великий математик, физик и астроном (ум. 1783).

В 1727 году 20-летний швейцарец, только что защитивший диссертацию по физике распространения звука, приехал в Петербург по приглашению Академии наук (см. 8 февраля). Он был талантлив и фантастически трудолюбив. Как-то раз Академия получила задание выполнить громоздкий астрономический расчет. Группа академиков просила на эту работу три месяца, а Эйлер взялся все сделать за 3 дня – и справился. Но потерял зрение на правый глаз. «Теперь я меньше буду отвлекаться от занятий математикой», – философски заметил он.

В 1741 году Эйлер уехал в Берлин, но связей с Петербургской Академией не терял и оставался ее почетным членом. Он активно работал, «выдавая» по 800 страниц в год – невероятный объем! Многие труды он печатал в изданиях Петербургской Академии. Екатерина Великая, вступив на престол, сделала все возможное, чтобы вернуть Эйлера в Россию. И в 1766 году он вернулся в Петербург. Вскоре из-за катаракты он перестал видеть совсем. Но научная продуктивность его даже возросла: он размышлял в одиночестве, а потом диктовал помощникам. Эйлер активно работал до самой смерти. Трудно перечислить все отрасли, в которых работал этот гений: математика, механика, физика, астрономия, прикладные науки…

Однажды два студента, выполняя независимо сложные астрономические вычисления, получили результаты, различающиеся в 50-м знаке, и обратились к Эйлеру за помощью. Эйлер проделал те же вычисления в уме и указал правильный результат.

5 апреля

Как Бор атом спас

5 апреля 1913 года Нильс Бор завершил статью «О строении атомов и молекул», давшую начало квантовой теории атома.

Резерфорд установил, что в центре атома находится ядро, а вокруг него обращаются электроны (см. 7 марта). Да вот беда – такой атом неустойчив по законам классической физики! Меньше чем за микросекунду все электроны должны упасть на ядро. Но мы ведь существуем! Из-за проблемы неустойчивости физики не торопились признавать правоту Резерфорда. Но молодой Нильс Бор сразу поверил в планетарную модель атома. Способ его «спасения» этой модели прост и радикален. Раз классическая физика не допускает существования такого атома, а опыт, наоборот, эту модель подтверждает, значит, надо изменить законы физики! И Бор сформулировал два новых постулата, ставших базисом квантовой теории атома. Эти постулаты красиво и просто объясняли спектры атомов.

Эйнштейн оценил эту работу Бора как «высшую музыкальность в области мысли». А пожилой Джон Рэлей ворчал: «Не берусь утверждать, что открытия так не делаются… Но меня такое не устраивает». Много лет спустя Бор рассказывал, как отнесся к его теории Резерфорд. «Он не сказал, что она глупа, но… – улыбнулся Бор, – но он никак не мог взять в толк, каким образом электрон, начиная прыжок с одной орбиты на другую, узнает, какой квант нужно ему испускать».

Бор никогда не критиковал резко. Его любимым предисловием ко всякому замечанию было: «Я не собираюсь критиковать…». Прочтя никуда не годную работу, он восклицал: «Я не собираюсь критиковать, я просто не могу понять, как может человек написать такую чепуху!»

6 апреля

Труженики космоса

6 апреля 1962 года запущен искусственный спутник Земли «Космос-2».

Спутники серии «Космос» в СССР начали запускать с 1962 года. Их число уже превысило 2500. Самый первый спутник этой серии, выведенный на орбиту 16 марта 1962 года, названия еще не имел. А следующий за ним в сообщении ТАСС именовался уже «Космос-2». Эта беспрецедентная по количеству серия объединяет космические аппараты совершенно разного типа и назначения: спутники связи, научные и военные спутники, прототипы космических кораблей. Идея присваивать одно и то же название различным аппаратам, о назначении некоторых из которых нельзя было объявить открыто, была очень удобной. Попутно отпала и еще одна проблема – официальным органам не стало нужды придумывать, как объявлять об аварийных проектах. Такие аппараты просто назывались очередными «Космосами». Так в эту серию попали не достигшие лунных и межпланетных трасс автоматические станции «Луна», «Венера», «Марс» и др.

«Космосы» исследуют не только космос. Успешно развивается космическое землеведение. Из космоса можно разглядеть мельчайшие особенности земной поверхности, состояние сельскохозяйственных угодий, лесные массивы, пораженные болезнями и вредителями или охваченные пожарами. Спутники исследуют водоемы, морские и океанические течения, находят скопления косяков рыбы, обнаруживают цунами в открытом океане и многое другое. С помощью космической съемки удалось стереть «белые пятна» в труднодоступных районах Земного шара. Всего за 10 минут спутник может выполнить работу, для которой геологам и топографам потребовалось бы 80 лет.

7 апреля

Метр-революционер

7 апреля 1795 года во Франции принята метрическая система мер, в которой основной единицей длины стал метр.

Метр был задуман как одна десятимиллионная доля участка земного меридиана от Северного полюса до экватора. В 1792 году, в разгар французской революции, Национальное собрание поручило двум астрономам «измерить Землю». Идея была та же, что и в опыте Эратосфена (см. 19 июня): определив расстояние между двумя точками на одном и том же меридиане и зная их широты, рассчитать длину меридиана. Задание было выполнено блестяще, хотя на это ушло три года. В 1799 году правительство Франции во главе с Наполеоном ввело метрическую систему, основанную на метре и грамме. Наполеон постановил даже выбить медаль, «чтобы передать памяти потомства время, когда система мер была доведена до совершенства». Надпись на лицевой стороне медали: «На все времена, для всех народов» (правда, эта медаль так и не была выбита).

Однако «революционное» происхождение метра мешало его распространению в других странах. Восстановление королевской власти во Франции в 1815 году также содействовало его забвению. Страны вернулись к своим национальным единицам длины, что сильно затрудняло общение. Наконец, в 1875 году 20 стран на дипломатической конференции в Париже подписали «Конвенцию метра», после чего появилось Международное бюро мер и весов. Кстати, конференция эта была созвана по инициативе Петербургской Академии наук. Внедрению метрической системы в России очень способствовал Дмитрий Иванович Менделеев, основатель и первый директор Главной палаты мер и весов в Петербурге.

8 апреля

Поиски братьев по разуму

8 апреля 1960 года американский астроном Фрэнк Дрейк приступил к поиску сигналов внеземных цивилизаций (проект OZMA).

Планетных систем в Галактике множество. Некоторые ученые думают, что разумная жизнь является распространенным явлением во Вселенной. Другие же полагают, что мы – единственная технологически развитая цивилизация как минимум в нашей части Галактики. Если существует множество развитых цивилизаций, тогда почему мы не наблюдаем никаких следов разумной внеземной жизни, таких, например, как космические корабли или радиопередачи? Наша Солнечная система, если наблюдать ее с расстояния в несколько десятков световых лет, отличается от других звезд такого же класса огромным уровнем радиоизлучения, созданного нами. Почему же мы не наблюдаем подобного излучения с других звезд? Может быть, иные цивилизации вместо радиосигналов используют, например, лазерные?

Уже около 60 лет осуществляются программы поиска электромагнитных сигналов искусственного происхождения, и самой известной из таких программ сейчас является SETI (Search for Extra-Terrestrial Intelligence – «Поиск внеземного разума»). А самый яркий момент в истории SETI произошел 15 августа 1977 года, когда радиотелескоп университета Огайо принял необычайно сильный сигнал из созвездия Стрельца, длившийся 37 секунд. Контуры сигнала на компьютерной диаграмме напоминали слово “Wow”. Ни до, ни после ничего похожего ученые не получали. Поиски продолжаются…

– Есть ли разумная жизнь во Вселенной?

– Есть.

– А почему с нами не связывается?

– Так потому и не связывается, что разумная.

9 апреля

«Гуманное» оружие

В апреле 1963 года в подземной штольне полигона Невада впервые взорвана нейтронная бомба.

К 1960-м годам стало ясно, что применение ядерного оружия в войнах невозможно – пострадают все. Американские ученые задумали создать ядерное оружие с пониженным «побочным эффектом», сделать его менее мощным и более «чистым». Нейтронная бомба – это атомная бомба малой мощности, к которой добавлено небольшое количество термоядерного топлива (смесь дейтерия и трития). После взрыва атомной бомбы термоядерное топливо разогревается до миллионов градусов, и начинается реакция термоядерного синтеза: ядра дейтерия и трития сливаются, образуя ядра гелия, при этом выделяются быстрые нейтроны. Большая часть (80 %) энергии взрыва выделяется в виде нейтронного излучения, и только 20 % приходится на остальные поражающие факторы (ударную волну, гамма и световое излучения). Мощный поток нейтронов не задерживается обычной стальной броней и лучше проникает сквозь преграды, чем любые другие излучения. Нейтронная бомба убивает все живое в зоне радиусом около 1,5 км. Вопреки распространенному мнению, нейтронный взрыв вовсе не оставляет материальные ценности невредимыми – ударная волна разрушает все вокруг в радиусе около 1 км. Есть еще один поражающий фактор: нейтроны захватываются ядрами металлов и вызывают наведенную радиоактивность. Например, танк, находившийся на расстоянии 700 метров от эпицентра взрыва, не разрушится, но станет радиоактивным и будет смертельно опасным долгое время после взрыва.

Главная опасность такого оружия – в стирании грани между ядерной и обычной войной.

10 апреля

Пирамиды ХХ века

10 апреля 1957 года в Дубне введен в действие синхрофазотрон, самый мощный на тот момент ускоритель в мире.

Еще в 1922 году Резерфорд говорил: «Если бы в нашем распоряжении были заряженные атомы с энергией, в десять раз превосходящей энергию альфа-частицы радия, то, вероятно, мы могли бы проникнуть в ядерную структуру всех атомов, а иногда вызвать их разрушение». Частицы, получаемые на современных ускорителях, обладают в тысячи раз большими энергиями, чем те, о которых мечтал Резерфорд.

Путь к получению таких частиц начался в 1930-х, когда начали строить первые ускорители. В любом ускорителе заряженную частицу разгоняет электрическое поле. В 1929 году американский ученый Эрнест Лоуренс предложил использовать магнитное поле, чтобы закручивать траектории частиц, заставляя их многократно проходить один и тот же ускоряющий промежуток между двумя электродами, что позволило очень сильно уменьшить размеры установки (за эту идею он получил Нобелевскую премию). Такой ускоритель назвали циклотроном. В 1932 году Лоуренс построил первый циклотрон диаметром 28 см. Однако рост энергии частиц требует увеличения диаметра циклотрона. За короткое время ускорители выросли до исполинских размеров. Так, Большой Адронный коллайдер возле Женевы имеет двойной закольцованный туннель диаметром 27 км!

1957 год знаменателен для СССР: в октябре был запущен первый искусственный спутник Земли, а в апреле в Дубне начал работать легендарный синхрофазотрон – усовершенствованный вариант циклотрона. Он оставался в строю сорок пять лет. За это время на нем сделали множество открытий.

11 апреля

Несчастливый «тринадцатый»

11 апреля 1970 года стартовал «Апполон-13», на котором произошла серьезная авария во время полета к Луне.

Это была третья лунная экспедиция. Этот полет стал одним из самых драматических и героических в истории космонавтики. В фильме «Апполон-13» все события показаны очень детально. 13 апреля, уже при подлете к Луне, на корабле взорвался бак с жидким кислородом. Экипаж лишился половины запаса кислорода, вышли из строя две из трех батарей электропитания, и командный модуль «Аполлона» потерял управление. А вскоре астронавты заметили утечку кислорода и из оставшегося резервуара: уходя в открытый космос, газ белой пеленой окутал корабль. О посадке на Луну не было и речи. Шансов благополучно вернуться на Землю тоже почти не было. Центр управления в Хьюстоне решил перевести астронавтов из командного модуля в лунный, хотя он и был рассчитан только на двух человек. В лунном модуле не хватало фильтров для поглощения углекислого газа, и через 36 часов астронавты были обречены на смерть от удушья. Электроэнергии, тепла и воды тоже было катастрофически мало. Температура в отсеке упала до 11 °C, и из-за вынужденной неподвижности астронавты сильно мерзли. Из подручных материалов, пластиковых шлангов и даже носков астронавты изготовили «кокон» для дополнительных фильтров. А чтобы не отморозить ноги, они обулись в тяжелые башмаки-луноходы. И до последнего момента астронавты не знали, уцелела ли после взрыва система автоматического раскрытия парашютов.

И все же это история со счастливым концом. 17 апреля спускаемый отсек благополучно приводнился.

12 апреля

Заявление Ю.А. Гагарина перед стартом

12 апреля 1961 года состоялся первый полет человека в космос.

Слово – Юрию Гагарину:

«Дорогие друзья, близкие и незнакомые, соотечественники, люди всех стран и континентов! Что можно сказать Вам в эти последние минуты перед стартом? Вся моя жизнь кажется мне сейчас одним прекрасным мгновением. Все, что прожито, что сделано прежде, было прожито и сделано ради этой минуты. Сами понимаете, трудно разобраться в чувствах сейчас, когда очень близко подошел час испытания, к которому мы готовились долго и страстно. Вряд ли стоит говорить о тех чувствах, которые я испытал, когда мне предложили совершить этот первый в истории полет. Радость? Нет, это была не только радость. Гордость? Нет, это была не только гордость. Я испытал большое счастье. Быть первым в космосе, вступить один на один в небывалый поединок с природой – можно ли мечтать о большем? Но вслед за этим я подумал о той колоссальной ответственности, которая легла на меня. Первым совершить то, о чем мечтали поколения людей, первым проложить дорогу человечеству в космос. <…> Это ответственность перед всем советским народом, перед всем человечеством, перед его настоящим и будущим. <…> Счастлив ли я, отправляясь в космический полет? Конечно, счастлив. Ведь во все времена и эпохи для людей было высшим счастьем участвовать в новых открытиях. Сейчас до старта остаются считанные минуты. Я говорю вам, дорогие друзья, до свидания, как всегда говорят люди друг другу, отправляясь в далекий путь. Как бы хотелось вас всех обнять, знакомых и незнакомых, далеких и близких! До скорой встречи!»

13 апреля

Взлет мысли

13 апреля 1883 года К.Э. Циолковский (1857–1935) завершил рукопись работы «Свободное пространство», в которой впервые сформулировал принцип о единственно возможном методе передвижения в космосе – реактивном движении.

Основоположник космонавтики, ученый-провидец – таким видим Циолковского мы. Глуховатый странный человек, скромный школьный учитель, который обдувал в ветреную погоду на крыше свои модели и рассматривал звезды в подзорную трубу – таким его видели современники. На скудные учительские деньги Константин Эдуардович издавал в Калуге книжки – десятки книг, полных фантазий и расчетов, рассуждений и удивительно точных предвидений. Лазеры, гироскопы, скафандры и многие другие атрибуты современной техники, для которых и слов-то в те годы не существовало, описаны в его сочинениях. Бесколесный локомотив на воздушной подушке, искусственные спутники Земли, многоступенчатые ракеты, жидкостные ракетные двигатели и атомные двигатели – эти его идеи уже стали реальностью. Когда вернувшегося из космоса Гагарина спросили, отличались ли истинные условия полета от тех, которые он представлял себе заранее, Гагарин ответил: «В книге Циолковского очень хорошо описаны факторы космического полета, и те факторы, с которыми я встретился, почти не отличались от его описания».

У Ц иолковского была большая семья – семь человек детей. Жизнь была трудной, иногда попросту голодной, и немало было в ней горя. А завещал он нам великую радость: «Я хочу привести вас в восторг от созерцания вселенной, от ожидающей всех судьбы, от чудесной истории прошедшего и будущего…»

14 апреля

Дисциплина гения

14 апреля 1629 года родился Христиан Гюйгенс, голландский физик, математик и астроном (ум. 1695).

Богатство, знатное происхождение, таланты – всем этим обладал Христиан Гюйгенс от рождения. Перед ним были открыты все двери. А он выбрал науку и был предан только ей. Он никогда не терял времени даром. Если занимался математикой, то в качестве отдыха переключался на физику. А из редких развлечений с друзьями рождалась книга «О расчетах в азартной игре», с которой началась теория вероятностей. «То, что для обыкновенного человека было утомительным занятием, для Гюйгенса было развлечением», – писал его современник. Увлекшись астрономией, он усовершенствовал телескоп и открыл кольца Сатурна и его спутник Титан, обнаружил полярные шапки на Марсе, а также сделал много других открытий. При изучении законов равноускоренного движения тел ему требовалось точно измерять время – и Гюйгенс изобрел маятниковые часы, попутно разработав математическую теорию маятников (его предшественник Галилей при изучении законов движения отмерял время по ударам собственного пульса). Еще один важный вклад Гюйгенса в физику – его волновая теория света, с помощью которой он вывел законы отражения и преломления, а также объяснил такое загадочное явление, как расщепление светового луча на две части в некоторых кристаллах.

Ньютон, великий современник Гюйгенса, считал свет состоящим из мельчайших частиц. В XVII веке победил авторитет Ньютона. Но через 100 лет волновая теория Гюйгенса возродилась в работах Юнга и Френеля. А ХХ век примирил оба эти взгляда на свет, прекратив этот спор.

15 апреля

Экзопланеты

15 апреля 1999 года впервые обнаружена другая планетная система, у звезды Эпсилон созвездия Андромеды.

Поиск планет около других звезд (их называют экзопланетами) можно сравнить с попыткой разглядеть свет свечи, горящей рядом с маяком, с расстояния в тысячу километров. И все же экзопланеты и целые планетные системы научились обнаруживать. Их находят по гравитационному влиянию на движение звезды, затмениям блеска звезды при прохождении планеты на фоне ее диска, по некоторым нюансам спектра звезды. К 1 июля 2020 года достоверно подтверждено существование 4281 экзопланет, а число надежных кандидатов еще больше. По оценкам, общее число экзопланет в нашей Галактике не менее 100 миллиардов, от 5 до 20 % из них являются «землеподобными» и некоторые находятся в «обитаемой зоне» своих звезд. Итак, планеты – весьма распространенное явление во Вселенной. Целая «флотилия» космических телескопов занималась и продолжает заниматься их поиском: с 2006 года – COROT, с 2009 – «Кеплер», с 2013 – Gaia, с 2018 – TESS. Даже когда космический телескоп завершает свою миссию, переданные им данные продолжают обрабатываться годами. Будут детально обследованы более ста тысяч звезд.

Титул «двойника Земли» постоянно переходит от одного объекта к другому. В апреле 2020 года наиболее близкой к Земле по температуре и размеру была признана планета Kepler-1649c, удаленная от нас на 300 световых лет. Экзопланета находится так близко к своей звезде, что год на ней длится всего 19,5 земных суток. Возможно, на этой планете существуют океаны. Несомненно, нас ждут новые интересные открытия.

16 апреля

Полезная пустота

16 апреля 1932 года на Ленинградском радиозаводе изготовлены первые отечественные телевизоры.

Кинескоп старого телевизора – прибор с высоким вакуумом. Давление воздуха в нем примерно одна миллионная миллиметра ртутного столба. Пучок электронов рисует изображение на экране, и чтобы электроны точно попадали в нужные места, их не должны сбивать с пути хаотически движущиеся молекулы. Но такие телевизоры – уже прошлый век: электронно-лучевые трубки уступили место жидкокристаллическим экранам. И тем не менее потребность в вакуумных технологиях не только не уменьшается, но непрерывно растет. Пустота (вакуум) – вещь полезная. К примеру, чем меньше концентрация молекул в газе, тем хуже он проводит тепло. Бытовой термос – это две вложенные колбы, между которыми создается вакуум, а потому он хорошо сохраняет тепло. Другой пример: чем меньше кислорода, тем медленнее происходит окисление и продукты медленнее портятся. При создании вакуумной упаковки достаточно низкого вакуума с давлением всего в сто раз меньше атмосферного, и срок хранения продуктов увеличивается в несколько раз.

Близкий родственник кинескопа – электронный микроскоп. Пучок электронов в вакуумной трубке «ощупывает» рельеф поверхности, позволяя разглядеть отдельные атомы. Высокий вакуум требуется и в ускорителях, где до огромных скоростей разгоняют элементарные частицы. Напыление тонких пленок – еще одна область, где без высокого вакуума не обойтись. Так получают покрытие компакт-дисков. А в некоторых областях высокотехнологичного производства используют не просто высокий, а сверхвысокий вакуум.

17 апреля

Высокотемпературная сверхпроводимость

17 апреля 1986 года в редакцию немецкого «Физического журнала» поступило сообщение об открытии сверхпроводимости при температуре –238оС.

Открытие в 1911 году сверхпроводимости (см. 28 апреля) разбудило смелые мечты: отсутствие электрического сопротивления и связанных с ним потерь энергии могло бы дать колоссальный экономический эффект! Одна беда: сверхпроводимость наблюдалась лишь при очень низких температурах, что требовало погружения установки в жидкий гелий, а это очень дорого. Если бы удалось создать вещество, сверхпроводящее при температуре жидкого азота (–196 °C), это сделало бы сверхпроводимость почти бесплатной, ведь жидкий азот в сотни раз дешевле. Но все усилия получить высокотемпературную сверхпроводимость оставались тщетными. За 75 лет критическую температуру удалось поднять от –270 до –250 °C. Задача казалась неразрешимой. Вам понятно теперь, почему статья немца Георга Беднорца и швейцарца Алекса Мюллера вызвала такое возбуждение среди физиков, хотя к азотной температуре они еще не подобрались. Революционное значение открытия было настолько очевидным, что уже в следующем, 1987 году, его авторы получили Нобелевскую премию.

К удивлению теоретиков, сверхпроводящие свойства при высокой температуре проявили не металлы, а керамика. После публикаций Беднорца и Мюллера ученых охватила настоящая лихорадка: все хотели превзойти их результаты. Исследователи не покидали рабочих мест ни днем, ни ночью, спали тут же – на раскладушках. И вскоре «азотный рубеж» был взят почти одновременно в США, Японии, Китае и России.

18 апреля

Начало космонавтики

18 апреля 1930 года был впервые испытан реактивный двигатель Цандера (1887–1933).

Математик и инженер Фридрих Артурович Цандер с 20-ти лет размышлял о строительстве ракет. Голодал, потому что государство еще не дозрело до идеи покорения космоса. Мечты начали воплощаться в начале 1930-х после встречи Цандера и Сергея Королева. Вместе они организовали Группу изучения реактивного движения (ГИРД). Первый ракетный двигатель Цандера готовился к испытаниям, а Цандер уже рассчитывал более мощный двигатель. Один из инженеров группы вспоминал: «Все гирдовцы работали буквально сутками. Все члены бригады были моложе Цандера и значительно легче переносили столь большую перегрузку. Видя, что Фридрих Артурович очень устал, ему поставили ультиматум: если он сейчас же не уйдет домой, все прекратят работать, а если уйдет и выспится, то все будет подготовлено к утру, и с его приходом начнутся испытания. Сколько ни спорил, ни возражал Цандер, бригада была неумолима. Вскоре незаметно для всех Цандер исчез, а бригада еще интенсивнее начала работать. Прошло пять-шесть часов, и один из механиков не без торжественности громко воскликнул: «Все готово, поднимай давление, даешь Марс!» И вдруг… стоявший в глубине подвала топчан с грохотом опрокинулся, и оттуда выскочил Цандер. Он кинулся всех обнимать, а затем, смеясь, сказал, что он примостился за топчаном и оттуда следил за работами, а так как ему скучно было сидеть, то он успел закончить ряд расчетов и прекрасно отдохнул».

Цандер умер от тифа в Кисловодском санатории, куда его с большим трудом отправил Королев.

19 апреля

«Салюты» осваивают околоземное пространство

19 апреля 1971 года состоялся успешный запуск первой в мире долговременной орбитальной советской станции «Салют».

Орбитальные станции – новый этап освоения космоса, связанный с постоянным пребыванием там человека. Начало этого этапа далось нам нелегко. 23 апреля 71-го года на станцию отправился первый экипаж космонавтов. После касания корабля со станцией выяснилось, что вышел из строя стыковочный узел и переход внутрь станции невозможен. Отделиться от станции и вернуться на Землю космонавты смогли только через двое суток. 6 июня к станции отправился очередной «Союз». На этот раз стыковка прошла удачно, на станции началась работа. При возвращении на Землю 30 июня космический экипаж трагически погиб из-за нарушения герметизации кабины космического корабля. Новые экспедиции на «Салют-1» уже не отправлялись. Спустя пять с лишним месяцев после запуска станция была затоплена в океане.

При запуске второго «Салюта» произошла авария ракеты-носителя. Не повезло и третьему «Салюту». Из-за неисправности системы ориентации он прожил на орбите лишь несколько дней. Москва официально назвала ту станцию спутником «Космос-557». США ломали голову, что за гигантский спутник массой 20 тонн Советы вывели на орбиту. Но больше уже неудач не было. Хотя не всегда все было безоблачно (см. 6 июня). С 1974 года на орбите успешно работали станции «Салют» и «Мир», что позволило накопить бесценный опыт, ставший опорой для создания Международной космической станции (см. 20 ноября).

20 апреля

Огюстен Жан Френель

20 апреля 1818 года Френель (1788–1827) представил в Академию наук Франции «Заметку о теории дифракции».

Если пучок света пройдет через маленькое круглое отверстие, то в центре светового пятна на экране может оказаться темная точка. Это проявление дифракции света и доказательство его волновой природы. Объяснил такого рода «чудеса» Френель, создатель теории дифракции света. Френель получил образование инженера. Занимаясь реорганизацией маячного освещения, он увлекся оптикой и начал собственные исследования. Необходимых приборов в его распоряжении не было, приходилось делать их своими руками из подручных материалов. Несмотря на это он добился великолепных результатов. Для увеличения яркости маяков Френель разработал сложные кольцевые призмы, которые применяются на маяках и поныне. А плодом его научных изысканий стал замечательный труд по теории дифракции света, в котором это явление впервые объяснялось наложением световых волн. Надо сказать, что в те времена среди ученых господствовало представление о свете как о потоке мельчайших частиц – корпускул. Главным аргументом корпускулярной теории света была прямолинейность его распространения. Френель создал, по сути, новую область физики – волновую оптику, объясняющую все случаи интерференции и дифракции, а также явление поляризации, которое Френель связал с поперечным характером световых волн. Не сразу, но еще при жизни ученого его теория получила признание. Умер Френель в возрасте 39 лет.

Когда вы смотрите на поверхность CD-диска, переливающуюся всеми цветами радуги, вы наблюдаете явление дифракции.

21 апреля

Битва за полюс

21 апреля 1908 года Фредерик Альберт Кук (1865–1940) первым достиг Северного полюса.

В 1891 году нью-йоркский врач Кук вдруг круто изменил свою жизнь и отправился в полярную экспедицию, руководил которой знаменитый путешественник Роберт Пири. После похода Кук написал статью о своих этнографических исследованиях, но Пири запретил публикацию, считая все материалы своей собственностью. Так пути двух полярников разошлись. Кук «заболел» полярными просторами, он участвовал еще в нескольких походах и, наконец, решил покорить Северный полюс. Надо сказать, что Пири к тому времени предпринял уже 8 таких безуспешных попыток. Кук, в отличие от Пири, сделал ставку на легкость и скорость. Он взял с собой всего двух эскимосов и минимум груза. И цель была достигнута за 5 недель! Обратный же путь Кука длился почти год. 1 сентября 1909 года Кук, обмороженный и почти умирающий от голода, добрался до телеграфа, и только тогда мир узнал о его победе. Прошло пять дней, и о взятии полюса 6 апреля 1909 года, то есть через год после Кука, возвестил Пири, одновременно обрушив на Кука грубую ругань: «Это блеф, что Кук побывал на полюсе, он просто морочит публику». Пири писал своему другу: «Я положил всю жизнь, чтобы совершить это. И когда наконец я добился цели, какой-то поганый трусливый самозванец все испортил». Пири организовал настоящую травлю Кука, не чураясь подкупов свидетелей и публикаций фальшивых «признаний» Кука в прессе. Куку перестали верить, а лавры покорителя полюса достались Пири.

Кук был полностью реабилитирован лишь за несколько месяцев до смерти в 1940-м.

22 апреля

Врачи-физики

22 апреля 1799 года родился французский врач и физик Жан-Луи Пуазейль (ум. 1869).

Изначально связь между медициной и физикой была тесной, недаром совместные съезды естествоиспытателей и врачей проходили вплоть до начала XX века. И, между прочим, врачи активно участвовали в создании физики, а к исследованиям их часто побуждали вопросы, которые ставила медицина.

Английский врач и физик Томас Юнг стал основателем волновой оптики (см. 19 июля). Немецкий физиолог Герман Гельмгольц (см. 31 августа) и английский врач Роберт Майер (см. 25 ноября) открыли закон сохранения и превращения энергии.

Французский врач Жан-Луи Пуазейль экспериментально изучал мощность сердца как насоса, качающего кровь, и исследовал законы движения крови в венах и капиллярах. Он вывел формулу Пуазейля, которую теперь знают все студенты-физики. В его честь названа единица вязкости – пуаз.

Соотечественник Пуазейля Жан-Бернар-Леон Фуко, знаменитый своим маятником (см. 3 января), тоже по образованию врач. А русский врач Иван Михайлович Сеченов (1829–1905), чьим именем названа Московская государственная медицинская академия, известен также открытиями в области физической химии. Ну а современная медицина просто немыслима без тесного союза с физикой. Так, в центрах ядерной медицины работают медицинские физики – специалисты в области физики, работающие в сотрудничестве с медиками.

Если диаметр кровеносного сосуда уменьшится в 2 раза, объем протекающей по нему крови (при той же мощности сердца) уменьшится в 16 раз! Это следует из формулы Пуазейля.

23 апреля

Человек, придумавший кванты

23 апреля 1858 года родился Макс Планк, немецкий физик, автор гипотезы о световых квантах, лауреат Нобелевской премии (ум. 1947).

Планк намеревался стать лингвистом или музыкантом. Но к окончанию гимназии «переметнулся» в физику. Прекрасным пианистом Планк оставался всю жизнь и в более поздние годы часто играл дуэтом с Эйнштейном, тоже любителем музыки и прекрасным скрипачом.

Планк воплощал лучшие традиции немецкой научной школы – трудолюбие, тщательность и консерватизм. Но по прихоти судьбы именно он стал родоначальником новой, квантовой эры, пришедшей на смену эре классической физики (см. 14 декабря). Причем свою революционную гипотезу о световых квантах Планк выдвинул в весьма преклонном для ученого возрасте – в 42 года (безумные идеи чаще высказывают молодые, не отягощенные грузом традиций люди). Выпустив же в мир дерзкую гипотезу, Планк затем скептически наблюдал за созданием квантовой механики. Он, как и Эйнштейн, давший квантовой гипотезе «второе рождение» (см. 17 марта), надеялся, что отход от классических позиций окажется временным и будущие теории вернут на место определенность, однозначность и наглядность классического описания мира.

Он пережил много личных трагедий: смерть жены и двух дочерей, гибель старшего сына на фронте первой мировой войны, расстрел младшего за участие в заговоре против Гитлера в 1944-м. Сам Планк в 1937 году ушел в отставку с поста президента Института физики кайзера Вильгельма в знак протеста против изгнания из него евреев (теперь этот институт носит имя Макса Планка). Он прожил длинную и красивую жизнь.

24 апреля

Обсерватория на орбите

24 апреля 1990 года выведен на околоземную орбиту телескоп «Хаббл» (США) с диаметром зеркала 2,4 м.

Мечта любого астронома – иметь телескоп вне земной атмосферы. Во-первых, он мог бы вести наблюдение в инфракрасном и ультрафиолетовом диапазонах, излучения которых поглощаются земной атмосферой. Во-вторых, разрешающая способность была бы в 10 раз выше, чем у наземного телескопа такого же размера (ведь турбулентные потоки в атмосфере сильно ухудшают изображение). Работы по проектированию и строительству обсерватории на земной орбите заняли больше 20 лет. И в 1990-м долгожданное событие состоялось! Шаттл Дискавери вывел на околоземную орбиту телескоп «Хаббл», названный в честь Эдвина Хаббла, открывшего расширение Вселенной. Подобно своему тезке, орбитальный телескоп должен был раздвинуть границы наблюдаемого мира. Но уже в первые недели после начала работы телескопа выяснилось, что качество снимков значительно хуже ожидаемого. Причина вскоре разъяснилась: неверная форма главного зеркала. Отклонение от заданной формы поверхности составило лишь 0,002 мм, но результат оказался катастрофическим. Это означало, что многие намеченные программы стали просто невыполнимыми! Ученые немедленно начали поиск решения проблемы и придумали систему оптической коррекции – подобие «очков» для телескопа, устраняющих искажения изображения. Поскольку программа предусматривала ремонт и обслуживание телескопа на орбите, астрономы с нетерпением стали ждать первой такой экспедиции, чтобы установить на телескопе эти «очки» (продолжение см. 13 декабря).

25 апреля

Вольфганг Паули

25 апреля 1900 года родился Вольфганг Паули, швейцарский физик, лауреат Нобелевской премии, один из создателей квантовой механики и релятивистской квантовой теории поля (ум. 1958).

Учителя обнаружили у Паули математические способности, когда ему было 11 лет, и предоставили ему право заниматься самостоятельно. В 15 лет Паули смог прочитать только что опубликованную работу Эйнштейна по общей теории относительности и разобраться в ней – а ведь многие маститые физики не смогли ее понять! А когда Паули уже изучал физику в Мюнхенском университете под руководством Зоммерфельда, то написал 200-страничный труд о теории относительности для издававшейся тогда «Физической энциклопедии». (Сначала обзор обещал написать сам Эйнштейн, но, будучи занят, обратился за помощью к Зоммерфельду, а тот переадресовал просьбу юному гению.) Этот труд был вскоре издан отдельной книгой и удостоился похвалы Эйнштейна. Книга до сих пор остается классической.

Очень рано Паули завоевал авторитет в вопросах теоретической физики. Ему принадлежит немало ярких и плодотворных идей, обогативших квантовую физику. С его именем связано такое фундаментальное понятие квантовой механики, как спин, он сформулировал «принцип запрета Паули» (см. 21 марта), предсказал существование нейтрино (см. 4 декабря) и многое другое.

Однажды Паули написал Бору о какой-то проблеме, и вежливый Бор сразу ответил: «Спасибо за письмо, по существу отвечу в четверг». Через месяц, так и не получив ответа, Паули написал Бору: «Дорогой профессор Бор, не обязательно писать в четверг, подойдет любой другой день недели».

26 апреля

Трагедия и физика

26 апреля 1986 года произошла авария на Чернобыльской АЭС. Это число – День памяти погибших в радиационных авариях и катастрофах.

Авария в Чернобыле беспрецедентна по своим масштабам. Цепная реакция деления урана стала неуправляемой – реактор «пошел в разгон»… За считанный секунды температура в реакторе выросла до нескольких тысяч градусов, произошел взрыв, в атмосферу сразу были выброшены тонны испарившегося урана и радиоактивных продуктов распада. Зараженный воздух разнесло ветром по всей Европе.

Почему цепную ядерную реакцию так трудно держать под контролем? Деление ядер урана вызывается нейтронами, и в результате деления каждого ядра образуются 2–3 новых нейтрона – их называют следующим поколением. Ход реакции определяется коэффициентом размножения нейтронов k, который показывает, во сколько раз изменяется число нейтронов в каждом следующем поколении. Если k меньше единицы, реакция затухает, k больше единицы – идет по нарастающей; при работе в стационарном режиме этот коэффициент должен в точности равняться единице. В реакторе помещают специальные регулирующие стержни, способные поглощать нейтроны и таким образом регулировать их коэффициент размножения. Сложность в том, что поколения нейтронов сменяются за миллионную долю секунды; человек не в состоянии отслеживать такие быстрые процессы – только автоматика. И точность регулировки требуется чрезвычайно высокая: увеличение k хотя бы на одну сотую приводит к взрывному ходу реакции. Именно это произошло на Чернобыльском реакторе при попытке изменения режима его работы (см. также 5 мая).

27 апреля

Тучи на горизонте классической физики

27 апреля 1900 года лорд Кельвин прочел знаменитую лекцию в Королевском институте, в которой он точно указал две основные проблемы классической физики на рубеже веков.

К концу XIX века классическая физика была практически завершена. Были созданы полная теория электромагнитных явлений и оптика, термодинамика, не говоря уже о механике. Однако 76-летний лорд Кельвин, «король» классической физики (см. 26 июня), с удивительной проницательностью указал на две «тучи», омрачающие красоту и ясность науки, одним из создателей которой он сам являлся. Первая «туча»: «как может Земля двигаться сквозь упругую среду, какой по существу является светоносный эфир?». Вторая – невозможность термодинамически обосновать спектры теплового излучения тел. Подводя итог бесплодным поискам путей преодоления противоречий, лорд Кельвин пессимистично заключает, что простейший путь состоит в том, чтобы не обращать внимания на существование этих «туч».

Но уже через несколько месяцев, в последние дни XIX века, Планк опубликовал свое решение проблемы теплового излучения, введя понятие о квантовом характере излучения и поглощения света, а через пять лет Эйнштейн сформулировал частную теорию относительности, отрицающую существование эфира. Таким образом, за двумя тучками на небе физики скрывались теория относительности и квантовая механика – фундаментальные основы сегодняшней физики.

В 75 лет лорд Кельвин ушел в отставку с должности профессора, но в соответствии со своим неугомонным характером тут же записался в университет в качестве студента-исследователя.

28 апреля

Пропавшие потери

28 апреля 1911 года голландский физик Камерлинг-Оннес на заседании Королевской академии наук в Амстердаме сообщил об открытии явления сверхпроводимости.

Сверхпроводимость – одно из самых необычных явлений физики. Открытие его было неожиданным, но тот факт, что первооткрывателем стал Камерлинг-Оннес (см. 21 сентября), не случаен. Дело в том, что именно ему удалось решить труднейшую научную и техническую задачу того времени: получить жидкий гелий (для этого потребовалось охладить его до температуры минус 269 °C, или 4 градуса Кельвина), что позволило ученым заглянуть в неведомый мир низких температур. Оказалось, что при охлаждении веществ жидким гелием они начинают проявлять удивительные свойства. Камерлинг-Оннес поместил в жидкий гелий ртуть, и ее электрическое сопротивление полностью исчезло! Он назвал это явление сверхпроводимостью. Вскоре он обнаружил сверхпроводимость не только в ртути, но и в целом ряде других металлов.

По сверхпроводящей замкнутой цепи ток может сколь угодно долго циркулировать, не затухая. Самое длительное существование незатухающего тока – около двух лет – было зафиксировано впоследствии в Англии (этот ток тек бы и поныне, если бы не перерыв в снабжении лаборатории жидким гелием, вызванный забастовкой транспортных рабочих). Точность современных измерений в 10 миллиардов раз выше, чем была у Камерлинг-Онесса, но отличие от нуля сопротивления сверхпроводника обнаружить не удается.

Чтобы понять природу этого удивительного явления, потребовалось почти полвека.

Сверхпроводимость – когда без напряжения преодолеваешь сопротивление.

29 апреля

Отцы и дети

29 апреля 1897 года на заседании Королевского института в Лондоне Джозеф Джон Томсон сделал первое сообщение об открытии электрона.

Отец Дж. Дж. Томсона, книготорговец, хотел, чтобы мальчик стал инженером. Он купил сыну микроскоп, что, возможно, направило Джозефа на путь научных исследований. По окончании колледжа он направился в Кембридж, где остался до конца жизни. Томсон начал работать в знаменитой Кавендишской лаборатории (см. 16 июня) под руководством профессора Рэлея, после ухода которого стал ее руководителем (ему было тогда всего 28 лет). Для истории физики Дж. Дж. Томсон – это тот, кто открыл электрон. Он доказал, что переносчиками заряда в катодно-лучевой трубке являются легкие отрицательно заряженные частицы, и измерил для них отношение заряда к массе. Так был открыт первый из элементарных «кирпичиков» материи. В 1906 году Томсон получил за эту работу Нобелевскую премию. Он же предложил первую модель атома, которую физики остроумно прозвали «кекс с изюмом». Томсон представлял себе атом в виде положительно заряженного шарика – «кекса», в который погружены изюминки-электроны. Из какой материи вылеплен этот «кекс», оставалось загадкой. Впоследствии эта модель была опровергнута Резерфордом (см. 7 марта).

Сын Томсона Джордж тоже стал физиком и Нобелевским лауреатом. Ровно через 30 лет после открытия электрона-частицы он доказал, что электрон обладает волновыми свойствами (см. 6 января). Так электрон «обеспечил» Нобелевские премии и отцу, и сыну.

Из тех, кто работал в Кавендише под руководством Дж. Дж. Томсона, семеро стали Нобелевскими лауреатами.

30 апреля

Единые единицы

30 апреля 1917 года метрическая система введена как обязательная в Российской империи.

Всего лишь 200 лет назад единицы измерения не были стандартизованы. В разных странах применяли разные единицы, что затрудняло научное общение. Первым международным стандартом стало принятие в 1795 году метрической системы, основанной на использовании метра и грамма (см. 7 апреля).

В любой системе единиц различают основные единицы, которые задаются эталонами, и производные единицы, которые можно выразить через основные. Минимальное число основных единиц равно семи. Выбрать эту семерку основных можно по-разному. Сейчас наиболее распространена Международная система единиц, которая называется СИ (система интернациональная). Она была принята в 1960 году на XI Генеральной конференции по мерам и весам. В этой системе основными единицами являются: метр (длина), секунда (время), килограмм (масса), ампер (сила тока), кельвин (температура), моль (количество вещества), кандела (сила света). Международные эталоны основных единиц хранило Международное бюро мер и весов в Париже.

В 2019 году были изменены определения основных единиц СИ. Теперь все они определяются через фиксированные значения фундаментальных физических постоянных (заряда электрона, постоянных Планка, Больцмана и Авогадро). При этом величины единиц не изменились, но привязки к материальным эталонам больше не требуется.

В Библии сказано: «Неверные весы – мерзость перед Господом, но правильный вес угоден ему». Возможно, поэтому первые образцы мер и весов хранились в церквях и монастырях.

Май

1 мая

Открытие школьного учителя

1 мая 1825 года родился Иоганн Бальмер, швейцарский математик (ум. 1898).

Еще в XVII веке Ньютон, пропустив узкий солнечный луч сквозь призму, разложил солнечный свет в спектр – цветную полоску, состоящую из всех цветов радуги. Но научная спектроскопия родилась лишь через 200 лет. В 1853 году шведский физик Андерс Ангстрем установил, что спектры раскаленных газов, в отличие от солнечного спектра, состоят из отдельных ярких линий. Так, в спектре водорода он обнаружил всего четыре линии (красную, голубую и две фиолетовые) и точно измерил их длины волн. Через год исследованием спектров занялся немецкий физик Густав Кирхгоф. Он сформулировал основные законы спектрального анализа. Стало ясно, что атомы любого элемента обладают своим, характерным только для него, спектром. Спектральные линии оказались тем языком, на котором даже далекие космические объекты могут рассказать нам о себе.

В конце XIX века спектрами занимались многие физики. Однако важнейший шаг вперед в этой области сделал не физик, а математик Иоганн Яков Бальмер. Всю свою жизнь он преподавал математику в школе для девочек в швейцарском городе Базеле. Он не сделал себе имени на математическом поприще, зато в 1885 году он сумел найти простую формулу, объединяющую длины волн всех водородных линий. Формулу Бальмера знает сегодня каждый студент. Она сыграла большую роль в физике. Во-первых, формула предсказала инфракрасные и ультрафиолетовые линии спектра водорода – и эти линии вскоре были обнаружены. А через 90 лет эта формула помогла Нильсу Бору создать квантовую теорию атома.

2 мая

Гений физического эксперимента

2 мая 1868 года родился Роберт Вуд, американский физик, с 1930 – почетный член Академии наук СССР (ум. 1955).

«Моцарт физики», «виртуоз эксперимента», «отец современной оптики», «американский мальчик, который стал самым оригинальным экспериментатором, но так и не вырос» – так называли Роберта Вуда, веселого, красивого, азартного и жизнелюбивого человека. В школе он устраивал поджоги и взрывы, ездил по периллам винтовой лестницы, за что и был исключен. Но уже в 33 года стал профессором университета.

Вуда порой раздражало, что широкая публика знает его не по научным работам, а по физическим фокусам да «небольшим изобретеньицам» (за некоторые из которых его университет получал очень большие государственные премии). Но что делать, если его вклад в науку не так просто объяснить простыми словами. Больше всего он занимался физической оптикой. Вуд стал «отцом» инфракрасной и ультрафиолетовой фотографии, его спектрографы расширили возможности астрофизики. В физике и технике известны «эффект Вуда», «аномалия Вуда», «сплав Вуда», «стекло Вуда», «лампа Вуда». Эту лампу еще называют «лампой черного света». Она практически не излучает видимый свет – только ультрафиолетовый. Криминалисты с ее помощью обнаруживают следы крови, которые флюоресцируют в ультрафиолетовом свете, разведчики – тайнопись на бумаге, одежде или теле, банковские работники проверяют подлинность денежных банкнот.

Когда у Вуда засорилась длинная и узкая труба спектроскопа, он просто запустил в нее кошку и закрыл вход. Пробираясь к выходу, кошка по пути почистила своей шерстью трубу.

3 мая

Будущее нашего Солнца

3 мая – День Солнца.

Звезды рождаются и умирают. Уже не одно поколение звезд сменилось во Вселенной за 13,8 миллиардов лет ее существования. Наше Солнце относится к звездам второго поколения и принадлежит к классу желтых карликов – спокойных долгоживущих звезд. Уже около 5 млрд лет оно светит, практически не меняясь. Это возможно благодаря термоядерным реакциям превращения водорода в гелий в ядре Солнца. После выгорания водорода в ядре «горение» переместится в слои вокруг ядра. Это приведет к «раздуванию» Солнца, постепенному увеличению его размеров. Температура в ядре будет повышаться, а на поверхности – падать. Расширение Солнца может начаться уже через 0,5–1 млрд лет. Через 4 миллиарда лет Солнце раздуется так, что поглотит Меркурий, Венеру и почти достигнет орбиты Земли. На Земле вся вода испарится, а большая часть атмосферы рассеется в космическое пространство. Ничего живого на Земле не останется. Из желтого карлика Солнце превратится в красного гиганта. В ядре этого гиганта гелий начнет превращаться в углерод. Когда же и гелий «выгорит», Солнце может взорваться, сбросив свою распухшую оболочку.

Изредка мы видим на небе вспыхнувшую на несколько дней или недель новую звезду – это смерть звезды. Оставшееся после взрыва компактное ядро (белый карлик) будет постепенно остывать, превращаясь в холодное безжизненное тело. Никуда от этого сценария не деться. Предусмотрительные ученые уже задумываются, как бы заранее эвакуировать нашу планету.

Срок жизни более массивных звезд гораздо меньше. Поэтому около них не может успеть зародиться жизнь.

4 мая

Открытие реликтового излучения

Весной 1964 года сотрудники лаборатории «Белл телефон» Арно Пензиас и Роберт Вилсон намеревались измерять радиоизлучение Галактики. В их распоряжении был самый чувствительный на тот момент радиотелескоп. Они начали свои наблюдения на волнах длиной 7,35 см, на которых излучение Галактики должно быть очень мало. К своему удивлению, они обнаружили некий радиошум, от которого никак не получалось избавиться. Проверка всех компонентов устройства эффекта не принесла. В начале 1965 года они даже демонтировали рупор антенны и вычистили всю грязь, однако и это не уменьшило уровня шума. Исследователи вынуждены были сделать вывод, что излучение приходит из космоса, причем со всех сторон с одинаковой интенсивностью. Оказалось, что пространство излучает так, как будто оно имеет температуру примерно 270 °C. Если бы исследователи слышали о реликтовом тепловом излучении, предсказанным Гамовым (см. 20 февраля), то сразу бы поняли, что именно его они и обнаружили! А между тем группа астрофизиков из соседнего Принстонского университета как раз собиралась приступать к поиску реликтового излучения, и аппаратура для этого была уже смонтирована. Когда они узнали о «проблеме» Пензиаса и Уилсона, то поняли, что включать аппаратуру уже не имеет смысла.

В 1978 году Пензиасу и Уилсону за открытие реликтового теплового излучения была вручена Нобелевская премия по физике. Это открытие имело огромное значение для космологии. Излучение несет сведения о той далекой эпохе, когда вся Вселенная была горячей, и в ней еще не существовало ни планет, ни звезд, ни галактик.

5 мая

Человеческий фактор

5 мая 1976 года Петр Капица в докладе «Глобальные проблемы и энергия», прочитанном в Стокгольмском университете, предупредил о непредсказуемости аварий на АЭС из-за оплошностей и ошибок людей.

Опасных инцидентов за ядерную эру случилось не менее полусотни. Поводом для доклада Капицы послужила авария на американской АЭС «Браунс Ферри» 22 марта 1975 года. Ну кто бы мог предугадать, что рабочий в одном из подвальных помещений станции зажжет обычную свечу! Огонь, подхваченный сквозняком, привел к пожару и выбросу радиации в атмосферу. И до этого были случаи такого рода.

1952 год, Канада, Чок-Ривер. Во время испытаний реактора из-за ошибок персонала и неисправностей в системе управления стала нарастать неуправляемая цепная реакция. Оболочка реактора начала плавиться, большая радиоактивная масса вылилась на землю…

1957 год, Великобритания, Уиндскейл. Дежурный персонал АЭС торопился и нарушил технический регламент. В итоге – пожар и выброс радиации. Пострадало пол-Европы (но узнали об этом лишь через 30 лет).

В 1955-м и 1961-м «человеческий фактор» вызвал аварии на американском реакторе в штате Айдахо.

Самая же крупная из предшественниц Чернобыльской трагедии 1986 года случилась на американской АЭС Тримайл Айленд в 1979-м по причине своевременно не обнаруженной утечки теплоносителя. Чтобы избежать взрыва, руководители АЭС сознательно пошли на выброс радиоактивных веществ.

Разве что авария на японской АЭС Фокусима-1 в 2011 году не связана с «человеческим фактором» – она произошла по вине цунами.

Кстати, этот доклад Капицы журналы отказались печатать.

6 мая

Гибель «Гинденбурга»

6 мая 1937 года произошло крушение крупнейшего в истории немецкого пассажирского дирижабля «Гинденбург».

В 1930-х самолеты не могли совершать беспосадочные межконтинентальные перелеты, а плавание на океанских лайнерах занимало много времени. Дирижабли же были относительно быстры и дешевы, грузоподъемность их достигала 100 тонн, а дальность полета была фактически неограниченной. Единственный минус заключался в пожароопасности, ведь оболочка дирижаблей наполнялась взрывоопасным водородом. Конечно, идеальным наполнителем был бы инертный газ гелий, но в те времена он производился только в США, а поставки гелия за пределы страны власти запретили.

«Гинденбург» работал на очень популярной линии Европа – США, поэтому его пассажирский салон всегда был заполнен до отказа. Два-три дня бесшумного полета на высоте 200 метров над океаном, две прогулочные галереи, столовая с кухней, бар, гостиная с роялем, 25 двухместных кают – сплошное удовольствие! Первый полет дирижабль совершил в марте 1931 года, а его 63-й полет окончился катастрофой. В свой последний полет «Гинденбург» долетел до Нью-Йорка, пройдя сквозь грозовой фронт, и уже подлетел к мачте-причалу, как вдруг вспыхнул гигантский водородный резервуар. Дирижабль рухнул на землю, и через 34 секунды все было кончено: вместо красавца-дирижабля не земле лежал его догорающий скелет. Погибло 36 пассажиров из 97. Причиной возгорания стала утечка водорода из баллона и его воспламенение от возникшей при сбрасывании посадочных канатов искры. Эта катастрофа стала концом эры дирижаблей (см. 28 августа).

7 мая

С днем радио!

7 мая 1895 года Александр Степанович Попов на заседании физико-химического общества в Петербурге впервые продемонстрировал сконструированный им радиоприемник.

В этот день – День радио – стоит помянуть добрым словом и сказать спасибо Джеймсу Максвеллу, предсказавшему существование радиоволн, и Генриху Герцу, открывшему их на опыте; Александру Степановичу Попову, первому изобретателю радиоприемника, и Гульельмо Маркони, благодаря которому радио вошло в повседневную жизнь людей, а также многим ученым, инженерам и энтузиастам. Сегодня суммарная мощность технологического излучения человечества (в частности, в ТВ-диапазонах метровых волн) уже сопоставима с радиоизлучением Солнца! Для внеземных наблюдателей (если они есть) наша Солнечная система стала почти вдвое ярче в радиодиапазоне. Правда, этот всплеск нашего радиоизлучения пока дошел лишь до ближайших звездных систем, удаленных от нас на несколько десятков световых лет. Если бы мы обнаружили такое странное изменение радиоизлучения в какой-то звездной системе, то сделали бы вывод о наличии в ней «братьев по разуму». Но звезды вокруг нас почему-то «молчат». История радиотехники продолжает вершиться на наших глазах.

Герц, продемонстрировавший на опыте существование электромагнитных волн, не верил, что открытые им волны смогут приносить пользу. Он даже написал в Дрезденскую палату коммерции письмо о том, что исследования радиоволн нужно запретить как бесполезные.

Дама в автомобиле включает pадио и слышит: «Вы слyшаете pадио Евpопа-плюс»! Дама: «И откyда они все знают?»

8 мая

«Магдебургские полушария»

8 мая 1654 года бургомистр Магдебурга Отто фон Герике произвел знаменитый опыт с «магдебургскими полушариями».

Отто фон Герике был любознательным человеком. В то время благодаря работам Галилея, Торричелли и Паскаля сформировалось понятие об атмосферном давлении. Тогда же начались попытки создать пустоту и доказать, что, вопреки мнению Аристотеля, природа ее не «боится» (см. 15 октября).

Опыты с пустотой увлекли фон Герике. Сначала он заполнил бочку водой, подсоединил к ней насос и начал выкачивать воду. Но обручи бочки быстро треснули – когда над водой образовалась пустота, гигантские силы атмосферного давления расплющили бочку. Тогда Герике взял медный сосуд. Поршень насоса сначала двигался легко, потом все тяжелее, и вдруг «внезапно, ко всеобщему ужасу, шар со страшным шумом разлетелся на мелкие куски, как если бы он был сброшен с высочайшей башни».

Самый знаменитый свой опыт Герике показал при большом стечении народа в 1654 году – он вошел в историю как «опыт с магдебургскими полушариями». Отто фон Герике взял две медные чаши (магдебургские полушария) и сложил их вместе, получив полую сферу диаметром около 35 см. Когда из сферы откачали воздух, две восьмерки лошадей не смогли растащить прижатые друг к другу полушария, удерживаемые только атмосферным давлением.

Отто фон Герике продолжал придумывать остроумные эксперименты и разрабатывал устройства для откачки воздуха. Он известен как изобретатель первого вакуумного насоса. Можно сказать, что с него 400 лет назад началось развитие вакуумной техники (см. 16 апреля).

9 мая

Человек, стоявший у истоков телевидения

9 мая 1911 года русский физик Борис Львович Розинг (1869–1933) провел первую в мире телевизионную передачу.

Предки Бориса Львовича приехали в Россию по приглашению Петра I. Розинг еще в 1907 году предложил (и запатентовал в России и за границей) идею электронного телевизора. Ему удалось осуществить свою идею на практике. Он сконструировал трубку (кинескоп), в которой поток электронов «бомбардирует» торец, покрытый изнутри слоем вещества, способного светиться под воздействием электронных ударов. Розинг так сформулировал преимущества электронного телевидения: «Катодный пучок есть именно то идеальное перо, которому самой природой уготовано место в аппарате получения изображения в электрическом телескопе. Он обладает тем ценнейшим свойством, что его можно двигать с какой угодно скоростью при помощи электрического или магнитного поля, могущего быть притом возбужденным со скоростью света с другой станции, находящейся на каком угодно расстоянии».

Свыше четверти века Розинг занимался совершенствованием телевизора. Его по справедливости следует считать отцом электронного телевидения. К несчастью, его деятельность была прервана в 1931 году, когда он был арестован «за финансовую помощь контрреволюционерам» (дал денег в долг приятелю, впоследствии арестованному) и сослан в северные районы, где умер через два года.

Но у телевидения нет единственного изобретателя: многие ученые и инженеры объединили свои усилия. В США изобретение телевидения связано с именем Владимира Зворыкина, который до своего отъезда в Америку был учеником Розинга.

10 мая

Сможем ли мы долететь до звезд?

10 мая 1897 года Циолковский вывел формулу (названную «формулой Циолковского»), определяющую скорость ракеты.

Вся жизнь Циолковского была посвящена одной мечте: полету к звездам. Он первый обосновал возможность использования ракет для межпланетных перелетов. Знаменитая формула Циолковского позволяет рассчитать запас топлива, необходимый для достижения нужной скорости v. Чем больше величина скорости, которую надо сообщить ракете, тем больше нужно топлива. Отношение стартовой массы m_0 ракеты с топливом к ее конечной массе m без топлива очень сильно зависит от скорости u истечения газов из сопла: m_0/m = ev/u (число e примерно равно 2,7). У современных ракет на химическом топливе скорость истечения газов не превосходит 4 км/c. Это означает, что для достижения первой космической скорости (около 8 км/c) стартовая масса должна быть в e^2 ≈ 7 раз больше массы выведенного на орбиту аппарата. Для межпланетных перелетов требуется скорость более 16 км/c, и отношение масс достигает e^4 ≈ 50! А чтобы долететь до звезд хотя бы за несколько десятков лет (по Земным часам), нужна скорость, сопоставимая световой. Стартовая масса в этом случае оказывается больше массы всей Вселенной! Какой отсюда вывод? Формула Циолковского подсказывает: надо, чтобы скорость истечения газов из сопла была сравнима со скоростью света. Можно ли этого добиться? Пока ответ неизвестен.

Это не единственная проблема. Например, столкновение корабля даже с мельчайшими частичками пыли при околосветовых скоростях смертельно. А последние исследования показывают, что пыли в межзвездном пространстве много…

11 мая

Слепой жук и Эйнштейн

11 мая 1916 года Эйнштейн публично представил общую теорию относительности.

Есть две теории относительности: частная и общая. Первая лишила нас иллюзии абсолютности времени и расстояний. Вторая же раскрыла тайну всемирного тяготения. Если первая теория родилась буквально за месяц, то на создание теории тяготения ушло 10 нелегких лет. Эйнштейн писал в одной статье: «Только тот, кто сам это изведал, знает, что такое полные предчувствий, длящиеся годами поиски во мраке, волнение и страстное ожидание, переходы от уверенности к изнеможению и, наконец, рывок, приводящий к ясности».

Закон всемирного тяготения Ньютона, хотя и позволяет предсказывать движение тел под действием силы тяготения, не раскрывает природу тяготения. Эйнштейн объяснил всемирное тяготение искривлением пространства-времени массивными телами. Общая теория относительности предсказала новые явления. И хотя мало кто из ученых сразу смог понять эту теорию, всемирная слава обрушилась на ученого, когда эти предсказания начали подтверждаться (см. 6 ноября). Младший сын Эйнштейна спросил его: «Папа, почему ты так знаменит?», и услышал простой ответ: «Видишь ли, когда слепой жук ползет по поверхности шара, он не замечает, что пройденный им путь изогнут, мне же посчастливилось это заметить».

Эйнштейн однажды написал Чарли Чаплину: «Ваш фильм «Золотая лихорадка» понятен всем в мире, и Вы непременно станете великим человеком». Чаплин ответил: «Я Вами восхищаюсь еще больше. Вашу теорию относительности никто в мире не понимает, а Вы все-таки стали великим человеком».

12 мая

Что такое нанотехнологии

Это слово сегодня очень популярно. Сам термин «нанотехнология» (от греческого nanos – карлик) возник в 70-х годах ХХ века. Это технологии работы с веществом на уровне отдельных молекул и атомов, в пространстве размером в миллиардную часть метра. Люди давно уже применяли нанотехнологии, даже не подозревая об этом. Так, в средние века при создании витражей мельчайшие частицы золота и серебра добавлялись в стекло, из-за чего оно меняло цвет в зависимости от освещения.

Мысль о том, что люди когда-нибудь смогут создавать нужные им устройства, собирая их «молекула за молекулой», высказал на лекции в 1959 году один из крупнейших физиков ХХ века Ричард Фейнман. Он предсказал, что, научившись манипулировать отдельными атомами, человечество сможет синтезировать все, что угодно. Современники восприняли идею как фантастику или шутку. Но шутки кончились, когда в 1981 году появился первый инструмент для манипуляции атомами – туннельный микроскоп. Помечтаем… Нанотехнологии преобразят наш мир. Будут ликвидированы голод, болезни, загрязнение окружающей среды и другие беды. Практически все, что необходимо для жизни человека, будут изготавливать «молекулярные роботы» (нанороботы) непосредственно из атомов и молекул окружающей среды. Продукты питания – из почвы и воздуха, точно так же, как их производят растения. Все это не так уж далеко за горами.

Встречаются как-то в мороз два физика. Один другому и говорит:

– Ну у тебя и нос! 720 нанометров!

– Что, такой маленький?

– Нет. Такой красный. (Такую длину волны имеет красный свет.)

13 мая

Большой человек

13 мая 1895 года в Нью-Йорке сгорела лаборатория Николы Теслы (1856–1943). В огне погибли записи многих его изобретений.

Никола Тесла был человеком более чем двухметрового роста и большого ума. Самое знаменитое его изобретение – генератор переменного тока – родилось в воображении Теслы, когда он был еще студентом. Но все физики того времени были убеждены, что электричество можно использовать и передавать на расстояние только в виде постоянного тока. Тесла придумал и электродвигатель переменного тока, и снова его никто не хотел слушать. Не найдя понимания у себя на родине, в Хорватии, а также в Европе, в 1884 году молодой изобретатель переехал в США. Он занимался выкапыванием канав, спал, где придется, и ел, что найдется. Но уже через год получил патенты на свой электродвигатель и разработанные им методы передачи электроэнергии. Главным его противником в деле пропаганды переменного тока был знаменитый изобретатель Эдисон, который к тому времени уже сделал себе состояние на электростанциях и электродвигателях постоянного тока. Противостояние этих двух изобретателей вошло в историю как «война токов». В 1888 году известный предприниматель Георг Вестингауз купил у Теслы патенты на миллион долларов (большую по тем временам сумму). За три года Тесла получил еще 15 миллионов долларов за свои двигатели и навсегда избавился от материальных забот.

В юности Тесла заболел холерой. Буквально на смертном одре он умолял отца позволить ему учиться на инженера, а не священника. Получив разрешение, Никола быстро выздоровел. Но всю жизнь панически боялся микробов.

14 мая

Что за ливни?

14 мая 1899 года родился Пьер Оже, французский физик, открывший широкие атмосферные ливни в космических лучах (ум. 1993).

В 1937 году, изучая космические лучи (см. 7 августа), Пьер Оже заметил, что сразу несколько детекторов космических частиц, находящихся далеко друг от друга, иногда срабатывают одновременно. Это значит, что зарегистрированные частицы имеют общее происхождение. Когда космические частицы (в основном, протоны и ядра гелия) с огромной энергией врываются в атмосферу, они, соударяясь с ядрами атомов воздуха, порождают целый каскад ядерных превращений. В атмосфере возникает лавина новых частиц – так называемый широкий атмосферный ливень. Одна энергичная первичная частица порождает миллионы вторичных частиц, покрывающих площадь несколько квадратных километров!

Среди космических частиц встречаются такие, энергия которых в сотни миллионов раз больше, чем энергии, достигаемые на самых мощных ускорителях! Откуда они берутся – остается пока загадкой. Полагают, что эти частицы порождаются при взрывах сверхновых в нашей Галактике, а также огромными черными дырами, расположенными в соседних галактиках. Таких сверхэнергичных частиц очень мало: на квадратный километр земной поверхности приходится одна частица раз в несколько десятков лет. Для наблюдения космических лучей сверхвысоких энергий в 2007 году в Аргентине «вступила в строй» крупнейшая в мире обсерватория имени Пьера Оже.

Подсчитано, что число ученых, занимающихся космическими лучами сверхвысоких энергий, пока что превосходит число частиц, которые за это время были реально зарегистрированы.

15 мая

Об опасности науки

15 мая 1859 года родился Пьер Кюри, французский физик, один из первых исследователей радиоактивности, Нобелевский лауреат 1903 года (ум. 1906).

Практически сразу же после открытия радиоактивных излучений обнаружилось их смертоносное воздействие на живые организмы. Пьер Кюри говорил: «В преступных руках радий может стать весьма опасным, и мы можем теперь задать себе вопрос, выигрывает ли человечество от знания секретов природы, достаточно ли оно созрело, чтобы пользоваться ими, не принесет ли ему вред это знание. Пример изобретения динамита Нобелем весьма характерен. Наличие мощных взрывчатых веществ сделало возможным проведение грандиозных работ. Но вместе с тем взрывчатые вещества являются страшными средствами разрушения в руках преступников, вовлекающих народы в войну. Я склонен придерживаться точки зрения Нобеля, что человечество извлечет из новых открытий больше хорошего, чем плохого». Поразительно, что Пьеру Кюри пришла в голову аналогия именно с изобретением динамита Нобелем (см. 3 сентября), в то время, когда никто и не предполагал, что исследования радиоактивности приведут к появлению самого разрушительного оружия – атомного. Да, наука остается опасным занятием. Будем верить в разумность человечества вслед за Нобелем и Пьером Кюри.

Когда супруги Кюри находились в Лондоне, в их честь был дан банкет. Во время банкета Пьер внимательно рассматривал драгоценности, украшавшие дам. После банкета Мария спросила мужа, чем объяснить такое его странное поведение. Оказалось, Пьер высчитывал, сколько лабораторий можно построить за эти драгоценности

16 мая

Один против всех

16 мая 1960 года американский физик Теодор Мейман (1927–2007) создал первый в мире рубиновый лазер.

Говоря о создании лазера, обычно вспоминают русских физиков Басова и Прохорова (см. 11 июля) и американца Чарльза Таунса, получивших в 1964 году Нобелевскую премию «за создание квантовых генераторов и усилителей». Но эти ученые создали мазеры, работающие в микроволновом диапазоне. А сделать источник когерентного видимого света, то есть лазер, никак не удавалось, хотя крупные компании, военные ведомства и лаборатории вкладывали в эту работу огромные средства. В частности, группа Чарльза Таунса получила на разработку лазера 100 миллионов долларов. Экспериментальные исследования зашли в тупик, и многие ученые стали сомневаться в возможности создания лазера.

Удивительно, но одинокий ученый, Теодор Мейман, обошел в этом соревновании крупнейшие организации и построил первый лазер. Активным веществом в нем служил рубиновый стержень, а возбуждение осуществлялось с помощью ламп фотовспышки. Трудности, с которыми столкнулся молодой и мало тогда кому известный ученый, были огромны. В него никто не верил, финансирование было скудным. Когда в качестве материала для лазера он выбрал рубин, маститые ученые подняли его на смех. Но Мейман был верен себе, и после 9 месяцев колоссальных усилий, работы в атмосфере насмешек, неверия и безденежья он предъявил ученому сообществу работающий лазер! Изобретение получило широкий общественный резонанс, но, увы, не было отмечено Нобелевской премией.

Надпись на двери лаборатории оптики: «Не смотри в лазер оставшимся глазом!»

17 мая

Максвелл и цветная фотография

17 мая 1861 года Максвелл впервые продемонстрировал цветную фотографию.

Все знают Максвелла как автора знаменитых уравнений электромагнитного поля (см. 13 июня) и одного из «отцов» статистической физики. Он «отметился» также в механике, оптике и математике, занимался популяризацией науки, конструировал научные приборы… Очень разносторонний человек! Но мало кто знает, что он еще и автор трехкомпонентной теории цветоощущения. Суть ее в том, что все цвета можно получить, смешивая в определенных пропорциях три основных чистых цвета: красный, синий и зеленый. Эта теория опиралась на факт существования трех видов колбочек на сетчатке глаза человека, обнаруженный двумя другими разносторонними учеными – Гельмгольцем и Юнгом (см. 19 июля и 31 августа). Чтобы доказать свою теорию цвета, Максвелл задумал сделать цветную фотографию. В эпоху еле чувствительных фотопластинок это было немыслимое чудо! Максвелл с трудом уговорил известного фотографа помочь осуществить этот проект.

Бант из трехцветной ленты был сфотографирован при ярком солнечном свете трижды: через красный, синий и зеленый светофильтры. На стекле были напечатаны три фотоснимка. И во время лекции перед Королевским обществом в Лондоне состоялась демонстрация. Максвелл установил три фонаря, перед каждым из них – те же фильтры, которые использовались при съемке. Три изображения были одновременно спроецированы на экран – и все увидели цветное изображение!

Об этой работе Максвелла вспомнили 30 лет спустя, когда появились подходящие фотоматериалы для регистрации зеленого и красного цвета.

18 мая

Забытый Хевисайд

18 мая 1850 года родился Оливер Хевисайд, английский ученый-самоучка (ум. 1925).

У него не было университетского образования. За исключением шести лет работы в телеграфной компании он всю жизнь был безработным. Трудно точно указать его научную профессию. Как заметил некий шутник: «Хевисайд одно время бывал математиком, другое время – физиком, но во все времена – телеграфистом». Действительно, он очень много думал об усовершенствовании телеграфа. Именно его теория линий связи позволила неограниченно увеличивать дальность телефонной и телеграфной связи и принесла миллиардные прибыли предпринимателям. Сам же Хевисайд жил бедно и умер в нищете. Но его работы изменили облик математики и физики. Вы думаете, что векторы для описания сил первым применил Ньютон? Нет, это был Хевисайд. Он научил физиков оперировать векторами и был одним из создателей векторного анализа. Он разработал используемый ныне в квантовой механике операторный метод. Он значительно упростил уравнения Максвелла: свел 20 уравнений, содержащих 20 переменных, к четырем (одновременно и независимо это же сделал Герц). В течение ряда лет знакомые нам уравнения электродинамики назывались уравнениями Герца – Хевисайда.

Это был гений и очень своеобразный человек – убежденный холостяк, чудак-отшельник, чуждый мирских забот и всякого тщеславия. В детстве он почти оглох, но всю жизнь играл на эоловой арфе. Хевисайд почти забыт. Но когда вы будете в очередной раз звонить по междугороднему телефону или писать векторные формулы, вспомните имя человека, подарившего вам эту возможность.

19 мая

Осторожно! Свинец!

19 мая 1845 года английский полярный исследователь адмирал Джон Франклин отправился в очередную экспедицию, которая оказалась для него последней.

Экспедиция Франклина, искавшая северо-западный проход из Атлантического в Тихий океан, пропала. Только в 1859 году на острове Кинг-Уильям (Канада) были обнаружены ее останки. Около 130 лет считалось, что путешественники погибли от голода и холода. Но в 1981–1986 годах антропологи провели анализ останков и установили, что причиной смерти явилось отравление свинцом. Дело в том, что британское адмиралтейство снабдило экспедицию самым современным провиантом, рассчитанным на три года: консервами в металлических банках. Эти банки содержали свинец в высокой концентрации.

Вот еще один исторический пример свинцового отравления: во времена расцвета древнего Рима были введены в употребление свинцовые трубы для водопровода и содержащие свинец сплавы для изготовления металлической посуды, которой пользовались состоятельные люди. Исследование захоронений того времени показало: содержание свинца в скелетах знатных римлян сильно повышено.

Теперь-то мы знаем, как опасен свинец: это сильно действующий токсин, нарушающий функции многих органов человека, особенно мозга. Содержание свинца в биосфере сильно возросло после того, как с 1923 года в бензин в качестве антидетонатора стали добавлять тетраэтилсвинец. К счастью, в последние годы во многих странах, в том числе в России, использование этилированного бензина запрещено. Выбросы свинца в атмосферу дают также вулканы, металлургические и другие заводы.

20 мая

«Остановивший Солнце, сдвинувший Землю»

В мае 1543 напечатана книга Николая Коперника (1473–1543) «О вращениях небесных сфер».

Эти слова высечены на пьедестале памятника Копернику на его родине, в Польше. В них вся суть открытия Коперника: мы живем не в центре мира, а на одной из планет, обращающейся, наряду с другими планетами, вокруг Солнца. Удивительно, но церковные власти не сразу разглядели эту «ужасную ересь». Лишь через 73 года после смерти Коперника его книга была внесена инквизицией в список запрещенных и оставалась под запретом аж до 1833 года. За пропаганду идей Коперника в 1600 году инквизиция заживо сожгла на костре Джордано Бруно, в 1633 угрозами пыток принудила к отречению Галилео Галилея, а сам автор крамолы счастливо избежал угроз и преследований. Может быть, это объясняется тем, что Коперник, в отличие от Бруно и Галилея, не искал единомышленников, не затевал споров, не стремился пропагандировать свои идеи. «Я никогда не искал рукоплесканий толпы, – писал он, – я изучал то, что для нее никогда не будет предметом уважения и одобрения, и никогда не занимался вещами, которые она одобряла». Получив должность каноника (священнослужителя) в небольшом городке, он поселился в маленькой башне крепостной стены, окружавшей собор, и прожил там тридцать лет – одинокий задумчивый человек, по ночам наблюдавший за звездами.

Он был уже стар, когда решился напечатать главный труд всей своей жизни. За несколько часов до смерти ему принесли экземпляр только что отпечатанной книги, и он успел взять ее в руки. Могилы Коперника не сохранилось. Книга осталась.

21 мая

Водородная бомба и Нобелевская премия мира

21 мая 1921 года родился Андрей Дмитриевич Сахаров, «отец» советской водородной бомбы, борец за права человека, лауреат Нобелевской премии мира (ум. 1989).

В 1948 году молодой выпускник аспирантуры физического факультета МГУ Андрей Сахаров был привлечен к работам по созданию советской водородной бомбы. 12 августа 1953 года в СССР по схеме, предложенной А.Д. Сахаровым, была успешно испытана первая в мире термоядерная бомба. Подобного оружия на тот момент у США не было. Когда в том же году Сахаров защищал докторскую диссертацию, его учитель И.Е. Тамм сказал: «Не может быть сомнений в том, что А.Д. Сахаров заслуживает не только ученой степени доктора физических наук, но и избрания в Академию наук СССР». А президент Академии добавил: «У этого человека больше заслуг перед страной, чем у нас всех вместе взятых». Так Сахаров стал сразу доктором наук и академиком.

С 1957 года он начал борьбу против испытаний ядерного оружия. Отношение властей к «отцу водородной бомбы», трижды Герою Социалистического труда, лауреату Государственной и Ленинской премий резко изменилось, когда он осмелился открыто восстать против власти. Он выступал в защиту политзаключенных и инакомыслящих, протестовал против ввода советских войск в Афганистан. В 1980-м Сахарова лишили всех правительственных наград и выслали в закрытый для иностранцев город Горький (ныне Нижний Новгород). Ссылка продолжалась 7 лет. В это время он создавал новые теории развития Вселенной. В Москву Сахаров вернулся в декабре 1986-го по личной просьбе Горбачева.

22 мая

Из чего состоит Вселенная?

Все знают, что Вселенная состоит из галактик, а они, в свою очередь, состоят из звезд и межзвездных облаков пыли и газа. Все это вещество мы регистрируем с помощью наших приборов. Но, оказывается, наблюдаемая материя, подобно надводной части айсберга, составляет всего 4 % от всего «имущества» Вселенной. Что же представляют из себя остальные 96 %?

Около 25 % приходится на долю так называемой темной материи. Она не излучает, не поглощает и не рассеивает свет, поэтому невидима. Но именно она своим полем тяготения удерживает галактики в скоплениях и звезды в галактиках. Большая часть темной материи состоит, скорее всего, из не открытых еще в земных условиях частиц. Они гораздо тяжелее протона и очень слабо взаимодействуют с обычным веществом, потому-то их так сложно обнаружить. Остальную часть Вселенной (не менее 70 %) составляет еще более таинственная темная энергия. Что это такое, пока никто не знает, хотя теории на этот счет имеются. Согласно одной из них, это энергия вакуума, запасенная в каком-то физическом поле. Темная энергия равномерно «разлита» во Вселенной: в галактиках ее столько же, сколько вне их. Самое же необычное – то, что темная энергия обладает антитяготением: она как бы расталкивает вещество, заставляя галактики разбегаться друг от друга все быстрее и быстрее. В 1998 году, анализируя данные, полученные на космическом телескопе «Хаббл», астрономы установили, что Вселенная сейчас не просто расширяется, а расширяется с ускорением – все быстрее и быстрее. Природа темной энергии – это главная загадка физики XXI века.

23 мая

Загадка сверхпроводимости

23 мая 1908 года родился американский физик Джон Бардин (ум. 1991), лауреат Нобелевской премии «за создание теории сверхпроводимости».

Сверхпроводимость, открытая в 1911 году (см. 28 апреля), долго оставалась загадкой. Только в 1957-м Джон Бардин и его молодые сотрудники Леон Купер и Джон Шриффер построили теорию, объяснившую это явление. Эту теорию называют БКШ – по начальным буквам фамилий ученых. Они показали, что в сверхпроводнике свободные электроны могут двигаться согласованным образом. На квантовом языке это означает, что они находятся в одном и том же квантовом состоянии. Вы можете удивиться: это же противоречит запрету Паули (см. 21 марта)! Но Леон Купер выдвинул идею: электроны при низкой температуре спариваются, образуя пары с нулевым спином (их называют куперовскими парами). Запрет Паули не действует на эти пары, и в одном квантовом состоянии их может быть сколько угодно. Вы опять можете удивиться: спариваться – значит притягиваться, но одноименно заряженные электроны отталкиваются друг от друга! Оказывается, спариванию электронов помогает положительно заряженная ионная решетка. Электрон стягивает на себя ионы решетки, и другой электрон притягивается к этому сгущению положительного заряда. Когда огромное число пар движется согласованно, т. е. течет ток, отдельные возмущения решетки (тепловые колебания, дефекты) не могут нарушить это движение, поэтому сопротивление отсутствует. А при нагревании сверхпроводника до определенной критической температуры куперовские пары распадаются, и сверхпроводимость исчезает (см. 17 апреля).

24 мая

Художник-изобретатель

24 мая 1844 года изобретатель Сэмюэл Морзе ввел в эксплуатацию первую в США линию пишущего электромагнитного телеграфа между Вашингтоном и Балтимором длиной свыше 60 км.

Всем известна телеграфная «азбука Морзе» – точки, тире… Достаточно двух проводов и всего двух сигналов, чтобы зашифровать все буквы и цифры. Автор этой азбуки Сэмюэл Морзе (1791–1872) сначала был художником, причем вполне успешным. Он основал в Нью-Йорке Национальную академию рисунка и был ее президентом. Будучи в Европе, он написал самую известную свою картину «Галерея Лувра», на заднем плане которой изображено в миниатюре столько шедевров, сколько смогло вместить полотно. Вернувшись в Америку, Морзе стал профессором живописи в Нью-Йоркском университете. Но в это время он увлекся новым делом.

Интерес к электричеству возник у Морзе в то время, когда он был в Европе. Как раз тогда вышла книга Фарадея по электромагнетизму, и описанные в ней опыты демонстрировались повсеместно. Увиденные опыты натолкнули Морзе на мысль о создании системы передачи сигналов по проводам. Во время месячного плавания домой он сделал несколько предварительных чертежей, а по прибытии в Америку построил по ним электромагнитный телеграфный аппарат. В 1838 году Морзе разработал для своего телеграфа специальный код (азбуку Морзе) и послал первое телеграфное сообщение: «Чудны дела твои, Господи!» Усовершенствованные им (совместно с физиком Дж. Генри) телеграфные аппараты были установлены на первой в Америке коммерческой телеграфной линии Вашингтон – Балтимор.

25 мая

Поверхностное натяжение

Поверхность жидкости похожа на упругую пленку. Причина в том, что молекулы, находящиеся на поверхности, гораздо сильнее притягиваются внутрь (к молекулам плотной жидкости), чем наружу (к молекулам разреженного воздуха). Упругость этой пленки заставляет маленькие капли принимать сферическую форму.

Вот что Ричард Фейнман увидел через лупу с большим увеличением. «На листе сидела тля, мимо пробегал муравей, он подбежал к ней и начал пошлепывать ее лапками – всю тлю, шлеп, шлеп, шлеп. Зрелище было потрясающее! Потом на спинке тли начал выделяться сок. И поскольку я смотрел через лупу, я видел огромный, красивый, блестящий мяч, который из-за поверхностного натяжения походил на воздушный шар. Муравей взял этот мяч передними лапками, поднял его с тли и держал его. Мир становится совсем другим, когда на него смотришь в таком масштабе, где можно поднять каплю воды и удержать ее! Возможно, на лапках муравьев есть какая-то смазка, которая не разрушает поверхностное натяжение воды, когда они поднимают каплю. Потом муравей надкусил поверхность капли, и под давлением поверхностного натяжения капля попала прямо в его живот. Было безумно интересно наблюдать, как это происходит».

Когда вы будете в космическом корабле в состоянии невесомости, то сможете держать даже большие водяные шары в руках, как тот муравей – там сила тяжести не «конкурирует» с поверхностным натяжением и не заставляет воду растекаться, поэтому в невесомости жидкость принимает форму шара. Не забудьте только предварительно смазать руки каким-либо жиром, чтобы вода не смачивала ладони.

26 мая

Звездный час Михайло Ломоносова

26 мая 1761 года Михаил Ломоносов открыл атмосферу на Венере, наблюдая ее прохождение по Солнечному диску.

26 мая 1761 года все астрономы прильнули к окулярам своих телескопов: они всматривались в край Солнца, на котором вот-вот должна была появиться черная горошина – диск Венеры. Ломоносов наблюдал явление «любопытства больше для физических примечаний». Он обратил внимание на то, что при соприкосновении Венеры с диском Солнца вокруг планеты возникло «тонкое, как волос, сияние». Такой же светлый ореол наблюдался и при схождении Венеры с солнечного диска. Нюанс этот заметили многие астрономы, но лишь Ломоносов дал верное объяснение: «Венера окружена знатной атмосферой, таковой (лишь бы не большею), какова обливается около нашего шара земного». Открытие атмосферы на другой планете – одно из ярчайших событий XVIII века. Ломоносов мечтал разглядеть поверхность планеты, которая могла оказаться обитаемой. Однако атмосфера оказалась настолько «знатной», что в течение еще двух веков мы так и не смогли увидеть поверхность Венеры. Ровно через 200 лет, в 1961 году, к Венере направилась первая космическая станция (см. также 18 и 22 октября).

Хотя Ломоносов опубликовал сообщение об открытии атмосферы Венеры на русском и немецком языках, но оно прошло незамеченным. И через 30 лет Уильям Гершель открыл атмосферу Венеры во второй раз. Приоритет Ломоносова был восстановлен лишь в середине ХХ века.

27 мая

Покорение стратосферы

27 мая 1931 года швейцарские ученые Огюст Пикар и Пауль Кипфер совершили первый в мире полет на стратостате, достигнув высоты 15,785 км.

На высоте от 11 до 50 км располагается стратосфера – сильно разреженная атмосфера. На высоте 30–35 км атмосферное давление в 100 раз меньше, чем на земле. Для подъема в стратосферу служат стратостаты. Чтобы сохранять величину подъемной силы, несмотря на уменьшение плотности окружающего воздуха, баллон стратостата по мере движения вверх увеличивает свой объем. На старте он имеет сильно вытянутую грушевидную форму, а вблизи верхней точки полета баллон раздувается и становится шарообразным. Наполняют баллон гелием (до войны использовали водород, но он в смеси с воздухом очень взрывоопасен). Снизу к баллону подвешивается герметичная гондола для пилотов.

Первый в мире стратостат был сконструирован и построен Огюстом Пикаром («отцом» первого батискафа – см. 23 января). На своем стратостате Пикар поднялся выше всех в стратосферу, но этот полет едва не окончился трагедией, так как нарушилась герметичность кабины.

В 30-е годы ХХ века стратостаты поднимали на высоту 20–25 км аппаратуру весом до 6 тонн – целые астрономические обсерватории! Они использовались для изучения воздушных течений, научных исследований, разведки, дальней радиосвязи и других целей. Стратостаты могли висеть в условиях, близких к космическим, в течение многих часов, что позволило отрабатывать системы жизнеобеспечения космических полетов, космические скафандры и парашютные системы для приземления c большой высоты. Стратостаты проложили людям дорогу в космос.

28 мая

Из чего сделано ядро?

28 мая 1932 года советский физик Дмитрий Дмитриевич Иваненко (1904–1994) опубликовал в журнале «Nature» гипотезу о протонно-нейтронной модели ядра.

После открытия электрона и протона физикам казалось, что основные кирпичики мироздания уже найдены: атомы состоят из ядер и обращающихся вокруг них электронов. Сами же ядра, как полагали, состоят из протонов и электронов. Ведь при радиоактивном бета-распаде ядер испускаются электроны – значит, они там находятся. Нейтрон же, открытый в 1932 году, рассматривался поначалу не как элементарная частица, а как некое соединение протона и электрона. Но уже через три месяца после открытия нейтрона Иваненко высказал гипотезу о том, что ядра состоят только из тяжелых частиц – протонов и нейтронов. А в июне 1932 года с большой статьей о протонно-нейтронной модели ядра выступил Гейзенберг.

Что касается бета-распада, объяснял Иваненко, то «появление электронов следует трактовать как своего рода рождение частиц, по аналогии с излучением светового кванта, также не имевшего индивидуального существования до испускания из атома». Его идея о том, что протон и нейтрон «должны, по-видимому, обладать одинаковой степенью элементарности» и могут переходить друг в друга, испуская электрон или позитрон, полностью верна. Однако физики встретили новую модель ядра скептически. Гейзенберг вспоминал, что гипотезу об отсутствии электронов в ядре «довольно сильно критиковали самые крупные физики». Это показывает, писал он, «как на самом деле трудно отказаться от вещей, которые кажутся настолько очевидными, что принимаются априорно».

29 мая

Петров – первый электротехник

29 мая 1802 года российский академик В.В. Петров (1761–1834) открыл явление дугового разряда.

В 1800 году А. Вольта сделал электрическую батарею, и началась эпоха изучения электричества. Василий Владимирович Петров подошел к электричеству с позиции технической: как использовать его на благо людей. И стал первым в мире электротехником.

Прежде всего он построил огромную батарею, состоявшую из 4200 медных и цинковых кружков, между которыми были проложены суконные кружочки, смоченные раствором нашатыря. Выражаясь современным языком, батарея состояла из 2100 медно-цинковых элементов, соединенных последовательно. Общая длина батареи достигала 12 метров. Петров разместил элементы горизонтально в четыре ряда в большом деревянном ящике. Батарея давала напряжение около 1700 вольт и ток около 0,1 ампера (ни единиц измерения, ни измерительных приборов в то время еще не было – Петров использовал для оценки тока свой палец, срезав с него кусочек кожи). Его батарея в 100 раз превосходила существовавшие ранее вольтовы столбы. С ее помощью Петров изучал свойства электрического тока. Но самое важное его открытие – это явление электрической дуги. Между кусочками угля, подключенными к полюсам батареи, вспыхивал яркий белый свет. Заменив один из угольков металлической проволокой, Петров научился использовать дугу для плавления металла.

Увы, труды Петрова не стали достоянием мирового научного сообщества. И он сам, и его открытия были прочно забыты. Лишь через сто лет его приоритеты были восстановлены, и Петров получил свою долю мировой славы – посмертно.

30 мая

Загадки Фобоса

30 мая 1971 года стартовала американская космическая станция «Маринер-9», цель которой – изучение Марса и его спутников.

Благодаря «Маринеру-9» мы впервые увидели таинственные спутники Марса вблизи. Еще в 1959 году, анализируя данные о быстром торможении Фобоса в верхних слоях атмосферы Марса, советский астрофизик Шкловский выдвинул интригующую гипотезу: скорость торможения говорит о низкой плотности этого спутника, возможно, он полый внутри? Может, этот спутник – искусственный? Гипотеза имела огромный успех.

«Маринер-9» получил снимки Фобоса и Деймоса с хорошим разрешением. Искатели внеземного разума были разочарованы. Но интерес ученых к марсианским лунам не уменьшился. Дело в том, что геологическое строение Фобоса и Деймоса не претерпело больших изменений со времени образования Солнечной системы. Их изучение даст возможность судить об условиях формирования тел Солнечной системы и последующей их эволюции.

В июле 1988 года к крошечному марсианскому спутнику отправились сразу две российские станции «Фобос». Сблизиться с ним удалось только «Фобосу-2». Он успел передать на Землю 38 изображений Фобоса с разрешением до 40 метров, измерить температуру его поверхности (30 °C в самых горячих точках), после чего связь с аппаратом была потеряна навсегда. Спускаемый аппарат, к великому огорчению ученых, так и не попал на Фобос. Запущенная в 2011 году российская межпланетная станция «Фобос-грунт», которая должна была доставить образцы грунта с поверхности Фобоса на Землю, потерпела фиаско еще на околоземной орбите. В 2025 году планируется миссия «Фобос-грунт-2».

31 мая

Только факты

В 1988 году Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) провозгласила 31 мая «Всемирным днем без табака».

ВОЗ констатирует, что:

• Курение табака убивает до половины людей, которые его употребляют.

• Прогнозируемая продолжительность жизни курящих на продолжительной основе на 10–18 лет короче, чем у некурящих.

• Вторичный табачный дым является причиной более 1,2 млн случаев преждевременной смерти в год.

• У взрослых вторичный табачный дым вызывает серьезные сердечно-сосудистые и респираторные заболевания, включая ишемическую болезнь сердца и рак легких.

• Почти половина детей во всем мире регулярно вдыхают воздух, загрязненный табачным дымом, в общественных местах.

• Ежегодно 65 000 детей гибнет от болезней, ассоциируемых с воздействием вторичного табачного дыма.

• Безопасного уровня воздействия вторичного табачного дыма не существует.

• Около половины всех курящих на продолжительной основе мужчин умрут от болезней, вызванных курением.

• Среди курящих мужчин вероятность заболеть раком легких в течение жизни составляет 17,2 %, среди некурящих – 1,3 %.

• Через год после отказа от курения риск возникновения заболеваний сердечно-сосудистой системы уменьшается вдвое.

• Табачная эпидемия является одной из самых значительных угроз для здоровья населения, когда-либо возникавших в мире.

Июнь

1 июня

Сади Карно – основатель термодинамики

1 июня 1796 года родился Сади Карно, французский инженер-физик (ум 1832).

К концу XVIII века по всей Европе ширилась молва о могучей машине, с грохотом изрыгающей клубы дыма и пара и, главное, способной заменить труд многих людей. Паровая машина прямо-таки заворожила молодого военного инженера Сади Карно и заставила его глубоко задуматься над принципами ее работы. В 1824 году вышла его первая и единственная книга – «Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу». С этой работы началась наука термодинамика. Карно начал с «азов», ввел основные понятия термодинамики: идеальная тепловая машина, идеальный цикл, обратимость и необратимость тепловых процессов. Он собрал воедино все известные к тому времени свойства теплоты и сформулировал их в виде основных законов, или, как принято их называть в термодинамике, основных начал. Для практических нужд важно было понять, как можно повысить КПД тепловых машин (у паровых машин того времени КПД не превышал 2 %). Карно нашел ответ на важнейший вопрос: каков наибольший КПД, который в принципе возможен, и что для этого надо сделать. Выводы Карно стали «светом в окошке» для всех инженеров, конструирующих тепловые двигатели. Его идеи были оценены лишь 10 лет спустя, когда Клапейрон проделал вычисления, описанные у Карно словами.

Карно умер в 36 лет от холеры. По правилам все его имущество, в том числе и бумаги, было сожжено. Таким образом, его научное наследие было утрачено. Уцелела только одна записная книжка – в ней сформулировано Первое начало термодинамики.

2 июня

Загадка гамма-всплесков

2 июня 1967 года американский спутник-шпион впервые зарегистрировал мощный всплеск гамма-излучения космического происхождения.

После принятия в 1963 году международной конвенции о запрещении наземных ядерных испытаний были запущены спутники-шпионы, оснащенные детекторами рентгеновского и гамма излучений для контроля атомных взрывов. Один из них вдруг зафиксировал кратковременную, но очень мощную вспышку гамма-излучения из космоса. Спустя несколько месяцев зарегистрировали еще один всплеск, затем еще и еще… Некоторое время американцы подозревали Советский Союз в совсем уж экзотическом преступлении – ядерных испытаниях на Луне, но вскоре от этой мысли пришлось отказаться. Каждый раз гамма-всплески приходили из разных точек небосклона, даже не из Млечного Пути. То есть что-то непонятное происходит даже не в нашей Галактике, а где-то далеко за ее пределами. Поражала мощность этих явлений: за доли секунды на расстояниях в миллиарды световых лет от нас выделялась такая энергия, какую обычная галактика испускает за тысячу лет! Измерительные приборы на околоземных спутниках зашкаливали!

Долго гамма-всплески оставались самой интригующей загадкой астрофизики. Только в самом конце ХХ столетия появились гипотезы об их происхождении. Вероятно, эти выплески энергии происходят при слиянии двух нейтронных звезд или при гравитационном коллапсе ядра очень большой звезды. Такой всплеск способен истребить все живое в радиусе сотен световых лет! К счастью, гамма-всплески достаточно редки: примерно один всплеск на галактику раз в миллион лет.

3 июня

Изотопы водорода

3 июня 1920 года Резерфорд прочитал знаменитую лекцию «Нуклеарное строение атома», в которой предсказал существование нейтрона и тяжелых изотопов водорода.

Термин «изотопы» ввел в 1913 году английский физик и химик Фредерик Содди. Слово образовано из двух греческих слов «изос» и «топос» и в буквальном переводе означает «одинаковоместные». Все изотопы данного элемента занимают одну и ту же клетку в периодической таблице элементов Менделеева, следовательно, имеют одинаковые химические свойства; различна у них только атомная масса.

У первого элемента таблицы – водорода – имеются три изотопа. Самый известный и распространенный из них называют протием, т. к. его ядро состоит из одного протона. Ядро дейтерия (что означает «двойной») состоит из протона и нейтрона, а ядро трития – из протона и двух нейтронов. Тритий радиоактивен, он испытывает электронный распад с периодом полураспада 12,35 лет.

Дейтерий открыл в 1931 году американский химик и физик Гарольд Юри. Зная о предсказании Резерфорда, он искал и нашел подтверждение существования тяжелого изотопа водорода в спектре атомарного водорода. В природном водороде содержание дейтерия составляет всего 0,0156 %. Трития там практически нет, но его легко получить искусственным путем при облучении лития нейтронами.

В будущем дейтерий, возможно, станет основным топливом в термоядерных реакторах: 1 грамм дейтерия может дать в 10 тысяч раз больше энергии, чем 1 килограмм угля при сгорании. В водах Мирового океана содержатся многие миллиарды тонн дейтерия, входящего в состав так называемой тяжелой воды.

4 июня

Персональные компьютеры

4 июня 1977 года поступил в продажу первый персональный компьютер “Apple”.

Обычно считают, что эра персональных компьютеров (ПК) началась в 1977 году, когда в США появились примитивные и дешевые компьютеры Apple. Основным их преимуществом было не быстродействие и удобство использования, а возможность приобретения и даже сборки широкими массами радиолюбителей.

В нашей стране в это время тоже создавались персональные компьютеры, но не для квалифицированных радиолюбителей, а для ученых и инженеров на крупных предприятиях. Такие машины назвались Малыми инженерными решателями задач (МИР) и уже тогда обладали такими возможностями для удобной работы, как световое перо, цветная графика, язык программирования высокого уровня (тогда он назывался системой автопрограммирования). МИРы производили аналитические вычисления, вычисления с произвольной разрядностью и обладали элементами искусственного интеллекта. Все это реализовывалось на дискретной элементной (транзисторной) базе того времени, умещалось на двух-трех столах и по цене было вполне доступно крупному предприятию. Работали на таких машинах только лучшие инженеры. В наше же время ПК есть почти у всех, и эффективность их использования резко упала, т. к. она в основном определяется не характеристиками ПК, а способностями его хозяина. Если раньше для допуска к работе на МИРе необходимо было выдержать большой конкурс, сдав сложный экзамен, то теперь достаточно нажать кнопку Power или пошевелить мышкой.

Компьютер позволяет решать все те проблемы, которые до изобретения компьютера не существовали.

5 июня

Всемирный день защиты окружающей среды

Экологические проблемы современного мира глобальны: они имеют отношение ко всему человечеству. Вот только некоторые из них.

Загрязнение атмосферы вызывают все предприятия, сжигающие ископаемое топливо (уголь, нефть, газ и др.). В городах более 70 % загрязняющих выбросов дает автотранспорт (в Москве – 90 %). Эти выбросы содержат окислы азота, углерода, серы, которые, взаимодействуя с атмосферными газами, образуют кислоты. Они становятся причиной кислотных дождей. Попадая в организм человека при дыхании, эти кислоты раздражают слизистые оболочки легких и верхних дыхательных путей и усугубляют течение простудных и аллергических заболеваний.

Загрязнение мирового океана связано, в основном, с нефтью. Когда поверхность океана покрыта нефтяной пленкой, уменьшается количество растворенного в воде кислорода, что снижает продуктивность океана.

О масштабах сокращения площади лесных массивов можно судить по такому примеру: 10 тысяч лет назад 95 % территории современного Китая было покрыто лесом, сейчас – всего 5 %. В настоящее время лес наиболее интенсивно вырубается в тропиках, а ведь тропические леса – основной поставщик кислорода на нашей планете.

Дефицит пресной воды. Хотя запасы воды на Земле огромны, лишь 2,8 % из них приходится на пресные воды. Из них воды суши составляют всего 0,07 %, остальные запасы пресной воды сосредоточены в ледниках. Недостаток пресной воды испытывает сегодня треть населения Земли. Есть еще ряд проблем: деградация почв, истощение природных ресурсов, увеличение отходов, разрушение озонового слоя…

6 июня

Самый сложный полет в истории «Союзов»

6 июня 1985 года стартовал космический корабль «Союз Т-13» для ремонта орбитальной станции «Салют-7».

В феврале 1985 года орбитальная станция «Салют-7», на которой уже полгода не было людей, перестала отвечать на сигналы из Центра управления и постепенно приближалась к Земле. Мировые СМИ сообщали, что огромная неуправляемая станция может в любой момент упасть неизвестно где. Опытных космонавтов Владимира Джанибекова и Виктора Савиных начали срочно готовить к полету на станцию. 8 июня корабль состыковался со станцией. Когда космонавты перешли в помещение станции, температура там была ниже минус пяти. Замерзшая вода разорвала трубы, стены покрылись инеем. Космонавтам разрешили работать на станции по 8 часов в сутки и только по одному – второй оставался в «Союзе». Станция была полностью обесточена. Еду и кофе грели под осветительной лампой на корабле, воду приходилось экономить. На третий день удалось подключить аккумуляторы станции, на следующий день включили часть освещения, подключили генераторы воздуха, разогрели еду. Станция начала отогреваться, лед растаял – и возникла новая проблема: что делать с талой водой? Тряпок-то нет! Начали раздирать одежду.

Грузовой корабль пристыковался только через две недели, привез оборудование, запасы воды и топлива и много вафельных полотенец. А космонавты начали готовиться к выходу в открытый космос для замены солнечных батарей (старые потеряли эффективность под ударами микрометеоритов). Станция была восстановлена! Космонавты трудились на ней 100 дней, после чего на станцию прибыла новая смена.

7 июня

Символ Парижа

В июне 1886 года Эйфель представил чертежи и расчеты «Эйфелевой» башни.

Башня строилась для Всемирной выставки 1889 года, отмечавшей столетие французской революции. Среди 700 проектов, представленных на конкурс, победил проект инженера Густава Эйфеля. Завоевав первую премию, Эйфель воскликнул: «Франция будет единственной страной, располагающей 300-метровым флагштоком!» На самом деле высота башни составила почти 320 метров, и до 1931 года это было самое высокое сооружение в мире.

Башню удалось собрать всего за два года благодаря тому, что Эйфель применил особые конструкционные методы. Например, при выкапывании котлованов для опор, из-за близости реки Сены, он накачивал в рабочее пространство сжатый воздух, чтобы туда не могла проникать вода. Эйфель со своими инженерами рассчитывал силу ветра, чтобы самое высокое сооружение в мире было устойчиво к ветровым нагрузкам. Ажурная конструкция легко продувается воздушными потоками, почти не оказывая им сопротивления. Даже самый сильный шторм, случившийся в Париже, отклонил верхушку башни лишь на 12 сантиметров. Значительно больше на нее действует солнце. Обращенная к солнцу сторона расширяется от жары так, что верхушка отклоняется в сторону на 18 сантиметров.

Одни восхищались этим сооружением, другие возмущались. Но равнодушных не было. От планировавшегося через 20 лет сноса башню спасли любовь парижан и радиоантенны, установленные на самом ее верху, – начиналась эпоха внедрения радио. Сегодня Эйфелева башня служит и как телебашня.

8 июня

Как был открыт нептуний

8 июня 1940 года объявлено об открытии нептуния – 93-го элемента в таблице Менделеева.

В 1869 году, когда Менделеев открыл периодическую систему элементов, их было известно всего 63. В самой дальней, 92-ой клетке своей таблицы, Менделеев поместил уран (в те времена многие предыдущие клетки оставались еще «пустыми»). Это действительно последний из первичных элементов, содержащихся в Земле с момента ее зарождения. Теперь мы знаем, что все трансурановые (т. е. идущие после урана) элементы нестабильны и успели распасться за 4,5 млрд. лет существования Земли.

Попытки создать заново 93-й элемент начались сразу после открытия нейтрона в 1932 году. С этой целью Энрико Ферми облучал уран нейтронами. Он ожидал, что ядро урана-238, покорно захватив нейтрон, перейдет в изотоп уран-239, а затем, испустив электрон, превратится в ядро 93-го элемента. По существу, Ферми наметил верный путь. Но получить 93-й элемент он не смог. Как выяснилось позднее, медленные нейтроны не захватываются ядром урана, а «разбивают его вдребезги», т. е. приводят к делению ядра. В итоге попытка синтезировать трансурановый элемент обернулась другим великим открытием – делением атомного ядра (см. 11 февраля). А захватываются ядрами урана быстрые нейтроны. Выяснил это и обнаружил 93-й элемент американский физик Эдвин Макмиллан в 1940 году. Ирония судьбы в том, что он-то как раз не собирался искать этот элемент, но новое часто входит не в ту дверь, в которую стучишься.

На сегодняшний день синтезированы элементы вплоть до 118. «Охота» за сверхтяжелыми элементами продолжается.

9 июня

От Римана к Эйнштейну

9 июня 1854 года немецкий математик Риман (1826–1866) представил доклад о геометрии искривленных пространств.

Пространство, как и время, кажется нам чем-то самоочевидным. Невозможно усомниться, что, к примеру, параллельные прямые никогда не пересекутся. Первым, у кого возникла «безумная» идея, что пространство может быть и другим – искривленным, был Николай Лобачевский (1792–1856). Его идеи были не поняты, над автором потешались, и умер он в бедности и безвестности. Через 20 с лишним лет геометрию искривленных пространств стал разрабатывать Риман. И хотя его тоже поняли не сразу, все же в последние годы своей недолгой жизни Риман получил признание.

Представить себе искривленное трехмерное пространство нелегко, а двумерное – просто. Собственно, мы и живем на искривленной поверхности – поверхности сферы, которая только на небольших участках кажется плоской. Если идти по этой поверхности все время прямо, то вернешься в исходную точку. А что если наше трехмерное пространство обладает таким же свойством?

И все же до поры до времени искривленные пространства казались лишь играми ума. Так было до появления общей теории относительности Эйнштейна. Эйнштейн пришел к выводу, что любое массивное тело искривляет пространство вокруг себя – подобно тому, как вы искривляете поверхность батута, на котором стоите. Если на краю этой «ямки» поместить другое тело, оно будет скатываться в «ямку» – притягиваться. Это и есть всемирное тяготение, и геометрические уравнения Римана помогли Эйнштейну описать это самое загадочное явление природы.

10 июня

Охотники за водой

10 июня 2003 года в США запущена ракета-носитель с марсоходом «Спирит» на борту. 7 июля того же года стартовала ракета с таким же аппаратом «Оппортьюнити».

С января 2004 года на Марсе начали работу сразу два марсохода – «Спирит» («Дух») и «Оппортьюнити» («Возможность»). «Спирит» продержался в рабочем состоянии 6 лет, 2 месяца и 19 дней, наколесив по поверхности планеты 7730 метров. А его коллега «Оппортьюнити» проработал почти 14 лет (рекорд!), до июня 2018 года, пройдя путь более 45 км.

Аппараты передали на Землю невероятно детальные снимки поверхности Марса. Но главная задача, поставленная перед ними, – поиск следов жидкой воды, ведь вода – это жизнь. И аппараты нашли прямые свидетельства того, что некогда на Марсе плескалась вода! Это было более трех миллиардов лет назад, когда климат на Марсе был теплым и влажным. Возможно, тогда там были даже океаны. Очень велико искушение предположить, что на Красной планете существовала жизнь. Эту гипотезу подтверждают найденные образцы грунта, на которых отчетливо видны следы прошлого пребывания микроорганизмов. Почему же вода исчезла? Где она теперь? Часть воды остается на Марсе в виде полярных шапок. И немало воды может скрываться под поверхностью в виде ледников. Прибывший на Марс в мае 2008 года другой американский аппарат – «Феникс» – получил прямые тому доказательства. Проделав неглубокие борозды в грунте, он обнаружил там водяной лед! Анализ марсианской почвы показал: она почти ничем не отличается от земной почвы и вполне пригодна для выращивания растений. Возможность колонизации Марса в будущем реальна!

11 июня

«Прошу миловать науки»

11 июня 1711 года родился русский физик Георг Вильгельм Рихман, исследователь атмосферного электричества.

Георг Рихман, профессор физики Петербургской Академии, был одним из первых, кто способствовал превращению электричества в точную науку. Он построил первый электроизмерительный прибор – электрометр. Вместе с Ломоносовым он с увлечением воспринял сообщение об опытах Франклина (см. 15 июня), доказавших, что гроза – явление электрическое. Рихман соорудил у себя на квартире прибор для получения электричества из грозовых туч. Он состоял из изолированного железного листа, пропущенного сквозь крышу дома и соединенного с электрометром в комнате. Аналогичный прибор был и в квартире Ломоносова.

26 июля 1753 года при приближении грозы оба ученых заспешили к своим установкам. (Заметим в скобках, что электрометры их были не заземлены, так что действительно представляли опасность для экспериментаторов). Рихман позвал к себе гравера, чтобы зарисовывать опыты. «Теперь нет еще опасности, однако, когда туча будет близко, то может быть опасность», – успел он сказать граверу. И тут прямо в лоб его ударил огненный шар. Раздался грохот, и оба упали. Гравер был оглушен, а Рихман убит. Причиной несчастья стала, скорее всего, случайная шаровая молния – окно было отворено. Смерть Рихмана напугала ученых и отвратила многих от подобных занятий. Ломоносов писал графу Шувалову: «Чтобы сий случай не был протолкован противу приращения наук, всепокорнейше прошу миловать науки». После смерти Рихмана Ломоносов один продолжил опыты по электричеству.

12 июня

Дом Науки для всех

12 июня 1872 года в Москве открылась Первая всероссийская политехническая выставка, материалы которой легли в основу Политехнического музея.

Инициаторами создания Политехнического музея были ученые, объединившиеся в 1864 году в Императорское Общество любителей естествознания, антропологии и этнографии. Общество стремилось сделать научные знания доступными всем. Однако оно не имело постоянной базы. И тогда возникла мысль создать в Москве общедоступный музей, который будет стимулировать интерес к этим сферам деятельности. Чтобы собрать экспонаты для музея, устроили в Москве, в здании Манежа, Всероссийскую политехническую выставку. На ней были представлены новейшие научные и производственные достижения. Успех выставки был огромный, за три месяца ее посетили 750 тысяч человек. Так был основан Политехнический музей. Сначала он принимал посетителей во временно арендованном помещении. Строительство специального здания для музея началось в 1874 году и растянулось на 30 лет. К началу ХХ века музей стал важным научным, культурным и просветительным центром. В его Большой аудитории проводятся лекции, диспуты, демонстрации научных опытов, конференции и литературные встречи. В музей приводят даже малышей. В комнате-игротеке можно все потрогать, покрутить, покатать и покататься, самим провести опыты, поиграть, посидеть на гвоздях, решить головоломки и проч. Научный лекторий собирает взрослых, интересующихся достижениями современной науки. Может быть, посетив этот дом на Лубянке, вы захотите в нем надолго «поселиться».

13 июня

Создатель теории электромагнитного поля

13 июня 1831 года родился Джеймс Максвелл (ум. 1879).

О жизни Максвелла известно немного. Застенчивый, скромный, он стремился жить уединенно. Как и Эйнштейна, в школе Джеймса Максвелла сначала считали туповатым, учиться ему не нравилось. Первая любовь, разбудившая талант и воображение, – геометрия. Увлекшись ею, Джеймс вскоре стал лучшим учеником школы в Эдинбурге, потом университета в Кембридже. Его наставник писал: «Это был самый экстраординарный человек, которого я когда-либо видел. Он органически был не способен думать о физике неверно». А в 20 лет Максвелл встретил свою настоящую любовь, любовь с первого взгляда и на всю жизнь. Это была книга Фарадея «Экспериментальные исследования по электричеству». Максвелл был единственным, кто воспринял все гениальные идеи Фарадея, намного опередившие свое время. Он придал этим идеям математическую форму, дополнил их двумя оригинальными законами и блестяще завершил построение полной теории электромагнитного поля. Все законы электромагнетизма Максвелл выразил в виде нескольких уравнений. Генрих Герц, доказавший на опыте уже после смерти Максвелла полную справедливость его теории, писал, что эти уравнения «живут своей собственной жизнью, обладают собственным разумом – кажется, что эти формулы умнее нас, умнее даже самого автора, они дают нам больше, чем в свое время было в них заложено».

Максвелл прожил всего 48 лет и умер от рака.

«Наш мир, может, несколько страшен,

И жизнь наша – без толку труд.

Все ж буду работать, отважен.

Пускай меня глупым зовут»

(Дж. Максвелл).

14 июня

Спонтанное деление ядер

14 июня 1940 года телеграммой в журнал “Nature” Георгий Флеров и Константин Петржак сообщили об открытии спонтанного деления ядер урана.

К началу 1939 года ученые уже знали, что в результате бомбардировки нейтронами атомы урана могут делиться с выделением энергии (см. 11 февраля). Физики во всех странах задумались: как использовать гигантскую ядерную энергию? В Ленинградском физико-техническом институте этими исследованиями руководил Игорь Курчатов. Он поставил перед своими аспирантами Петржаком и Флеровым задачу: исследовать зависимость процесса деления урана от энергии нейтронов. Измерения начали с фона (т. е. с отсутствия нейтронов), ожидая получить нулевые значения. К удивлению, деление все же происходило, хотя и очень редко – одно в 2–3 часа. Предположили, что оно происходит спонтанно (самопроизвольно). Когда Курчатову сообщили об удивительных результатах, он воскликнул: «Нужно бросить все и заняться только этим! Такая ситуация бывает у экспериментаторов только один раз в жизни!» Чтобы точно убедиться, что это деление не связано с внешними факторами, необходимо было исключить влияние космического излучения. Решено было провести измерения в метро, где интенсивность космического излучения в десятки раз меньше, чем на поверхности. Курчатов написал письмо Кагановичу, министру путей сообщения, чтобы он разрешил проводить опыты на станции метро «Динамо», которая была тогда самым глубоким местом в Москве. Молодые аспиранты собрали всю аппаратуру, приехали в Москву. С часа ночи до пяти утра они проводили эксперименты. Все подтвердилось блестяще.

15 июня

«Змей Франклина»

15 июня 1752 года Бенджамен Франклин (1706–1790), один из творцов Декларации независимости и конституции США, изобретатель громоотвода и плоского конденсатора, в эксперименте с воздушным змеем доказал электрическую природу молнии.

Со времени Возрождения история не знала столь разносторонне одаренного человека. Франклин был настоящим дельцом, дипломатом, писателем, вдумчивым наблюдателем природы и неотразимым сердцеедом. Он был к тому же изобретателем и первым американским физиком, об опытах и открытиях которого заговорили ученые Европы.

В 1752 году он провел эксперименты с воздушным змеем, запущенным в грозовое облако. К змею он прикрепил заостренную проволоку длиной около 80 см. Змей удерживался пеньковой веревкой, к концу которой Франклин для изоляции привязал шелковую ленту и в этом же месте укрепил металлический дверной ключ. Во время грозы пенька намокала и становилась хорошим проводником, а шелковая лента оставалась сухой, т. к. находилась под навесом. Ученому удалось зарядить от металлического ключа конденсатор. Так он доказал, что «небесное» электричество ничем не отличается от «земного». Распространенный же миф о том, что Франклин дождался, пока в змея ударит молния, неверен: ток в этом случае был бы смертелен!

Франклину мы обязаны появлением термина «электрический заряд». Он же назвал два рода зарядов «положительным» и «отрицательным», а до него говорили о «стеклянном» и «янтарном» электричестве. Он ввел многие общепринятые сейчас термины: батарея, конденсатор, проводник, разряд, обмотка и другие.

16 июня

Колыбель открытий

16 июня 1874 года в Кембридже, старейшем университете Англии, произошло торжественное открытие Кавендишской лаборатории.

Вот уже больше ста лет эта лаборатория привлекает лучших молодых физиков. Она была построена на средства герцога девонширского Вильяма Кавендиша, наследника знаменитого Генри Кавендиша (см. 10 октября). В красивом трехэтажном здании имеются лаборатории и лекционные аудитории. Все лабораторные столы крепятся на балках, не связанных с полом, что позволяет проводить очень тонкие эксперименты, не опасаясь сотрясений. Первым руководителем лаборатории был Максвелл. Он посвятил последние годы своей жизни становлению этого учебно-научного центра.

Сначала лаборатория использовалась лишь как учебная база для подготовки физиков-экспериментаторов, но уже в первой половине ХХ века она стала одним из мировых центров экспериментальной физики, биологии и других фундаментальных исследований. Здесь были открыты электрон (1897) и нейтрон (1932), впервые расщеплено атомное ядро (1919), созданы камера Вильсона (1912), масс-спектрограф (1913), линейный ускоритель (1932), предложена модель структуры ДНК (1953). Своим примером здесь учили молодых физиков Рэлей и Дж. Дж. Томсон, Резерфорд и Брэгг. Лучшим научным работникам Кавендишской лаборатории на 3 года присуждается стипендия имени Максвелла. Эту очень почетную стипендию получал и советский физик Петр Леонидович Капица, который 13 лет стажировался в Кембридже.

«Физика – прежде всего живое творение рук и мозга, которое передается более примером, чем зубрежкой» (А. Б. Пиппард, «Традиция Кавендиша»).

17 июня

Четвертое состояние материи

17 июня 1832 года родился Уильям Крукс, английский физик и химик, а также президент Британского Общества психических исследований (ум. 1919).

Уильям Крукс, изучая электрический разряд в трубках с разреженным воздухом, писал: «Явления в откачанных трубках открывают для физической науки новый мир, в котором материя может существовать в четвертом состоянии». Мы называем теперь это состояние плазмой. Плазма – это газ, состоящий из ионов и электронов. Какое из состояний материи наиболее характерно для Вселенной? Ответ звучит неожиданно: это плазма. Мы проживаем на одном из твердых островков в мире, где 99 % массы составляет плазма: Солнце, звезды, межзвездная и межпланетная среда. На поверхности Земли в естественных условиях плазма – редкий гость, появляющийся лишь при вспышках молний. Шаровые молнии и полярные сияния – это тоже виды плазмы. В ХХ веке научились создавать плазму и использовать ее: в газоразрядных лампах, освещающих улицы и витрины, в лазерах, дуге электросварки и других устройствах. Наконец, решающую роль плазма должна сыграть в овладении энергией управляемого термоядерного синтеза, который может в будущем стать для нас практически неисчерпаемым источником энергии.

Уильям Крукс был первым в мире ученым, который с помощью женщины-спирита Флорин Кук неоднократно вызывал для научных экспериментов призрак, который представился как «Кэтти Кинг, родная дочь главаря банды морских пиратов, Джона Кинга» (личность историкам известная). При этом присутствовали десятки свидетелей, а также фотографы и художники.

18 июня

Первая женщина в космосе

16–19 июня 1963 года Валентина Терешкова первой из женщин в мире совершила полет в космос на корабле «Восток-6», облетев 48 раз вокруг Земли.

Легенда о «космической Золушке» облетела всю планету. Простая девушка из крестьянской семьи, которая после окончания вечерней школы рабочей молодежи трудилась на ткацкой фабрике и занималась парашютным спортом в аэроклубе, взлетела к звездам. Почти трое суток на орбите дались ей нелегко. Кабину «Востока» сами конструкторы называли между собой «консервной банкой» – она была настолько тесной, что космонавт, облаченный в скафандр, с трудом мог там шевелиться. Почти непрерывно Валентину тошнило и рвало. Но на Землю шли доклады: «Я – „Чайка“. Полет проходит нормально». Приземление тоже оказалось отнюдь не комфортным. На высоте 7 километров она катапультировалась, при этом ударившись головой о шлем. Внизу было озеро. Подумала: «Господи, послали одну женщину, и надо же будет угодить в воду!» Но сильный ветер перенес через озеро. Приземлилась с большущим синяком на щеке и виске почти в бессознательном состоянии. Ее срочно переправили в госпиталь в Москву. Лишь к вечеру врачи сообщили, что жизнь и здоровье Терешковой вне опасности. На следующий день сделали постановочную съемку для кинохроники: Терешкову посадили в аппарат, засняли статистов, бегущих к нему. Потом один из них открыл крышку аппарата. Терешкова сидела внутри веселая, улыбающаяся. Таким и увидел Терешкову весь мир.

Учитель: «Чем планета отличается от звезды?» Ученик: «Планета круглая, а звезда остроугольная».

19 июня

Как Эратосфен измерил Землю

19 июня 240 года до н. э., в день летнего солнцестояния, греческий ученый Эратосфен (276–194 до н. э.) впервые вычислил радиус Земли.

Эратосфен, друг Архимеда, греческий математик, астроном и географ, выбрал для своего измерения дугу меридиана, на которой лежат греческий город Александрия и египетский город Ассуан. Из рассказов купцов, сопровождавших свои караваны, Эратосфен узнал, что путь между Ассуаном и Александрией лежит в направлении полуденной тени, т. е. по меридиану. По скорости движения караванов и времени перехода он вычислил расстояние между городами: 5000 стадий. Ему было также известно, что в Ассуане во время летнего солнцестояния, в полдень, можно видеть изображение Солнца в глубоких колодцах. Это означает, что Солнце достигает там в это время зенита, то есть город лежит на экваторе. Чтобы вычислить широту Александрии, Эратосфен измерил длину тени от вертикального шеста в полдень дня солнцестояния. По отношению длины тени к длине шеста он определил широту: 7° 12’ – это примерно 1/50 часть окружности меридиана. Значит, длина всего меридиана равна 250 000 стадий, а радиус Земли – около 40 000 стадий. К несчастью, точная длина египетской стадии сейчас не известна, поэтому о точности этого первого измерения размера Земли мы не можем строго судить. В любом случае, полученный Эратосфеном результат отличается от правильного не более чем на 5 %. А придуманный им метод применяют до сих пор. Два тысячелетия все географы и астрономы пользовались его результатами. Только в конце XVIII века Земля была измерена более точно.

20 июня

Менделеев – не только химик

20 июня 1893 года в Петербурге открыта основанная Д.И. Менделеевым Главная палата мер и весов. Уже к началу XX века его усилиями была создана национальная эталонная база мирового уровня.

Дмитрий Менделеев (1869–1907) был семнадцатым, последним ребенком в большой семье. Сам он был дважды женат, у него было трое сыновей и две дочери. Его дочь Люба была замужем за великим поэтом Александром Блоком. Блок в своем письме Любе писал: «Твой папа вот какой: он давно все знает, что бывает на свете. Во все проник. Не укрывается от него ничего. Его знание самое полное. Оно происходит от гениальности, у простых людей такого не бывает… При нем вовсе не страшно, но всегда не спокойно, это от того, что он все и давно знает, без рассказов, без намеков…» Современники говорили, что этот великий ученый создал свою жизнь как произведение искусства.

В 1906 году Менделеева выдвигали на Нобелевскую премию, но получил премию не создатель гениальной классификации элементов, а французский химик Муассан, открывший один элемент – фтор. А через год Дмитрия Ивановича не стало. В честь Менделеева назван 101-й химический элемент – менделевий.

Менделеев, кроме химии, физики, метрологии, воздухоплавания, экономики, метеорологии, сельского хозяйства и народного просвещения, занимался также переплетным делом и… изготовлением чемоданов. Однажды он покупал в лавке материалы. «Кто это?» – спросили лавочника. «Неужели не знаете? – удивился тот, – известный чемоданных дел мастер Менделеев!» Дмитрий Иванович был очень польщен этой характеристикой.

21 июня

Начало космического туризма

21 июня 2004 года впервые вышел в космос первый частный управляемый космический корабль многоразового использования «SpaceShipOne» («Космический корабль-один»).

Похоже, не за горами время, когда вы сможете купить билет и полететь в космос на экскурсию. Началось с того, что у американского бизнесмена Питера Диамандиса возникла идея создать призовой фонд как стимул для реализации «безумных» проектов. И в 1995 году Фонд X-Prize был учрежден. Первый приз был объявлен за построение частного космического аппарата, способного доставить человека в ближний космос. К концу 2003 года за приз 10 млн долларов боролись 26 компаний. Выиграл «SpaceShipOne» (на его разработку и строительство было потрачено вдвое больше призовой суммы).

Сначала корабль поднимается на высоту около 14 км при помощи специального самолета, затем он отделяется и включается ракетный двигатель. Он приводит корабль почти в вертикальное положение и ускоряет его в течение 70–80 секунд. На этом этапе корабль достигает высоты примерно 50 км. Такую же высоту он набирает еще, двигаясь по инерции по параболической траектории. В космосе корабль находится около трех минут. Вблизи верхней точки траектории корабль складывает крылья и хвост, помогая входу в атмосферу. На высоте 17 км он снова «распускает» крылья и планирует до посадки.

На смену SpaceShipOne пришли другие корабли… 30 мая 2020 года в свой первый полет на МКС отправился новый коммерческий многоразовый корабль Crew Dragon. Скоро и мы с вами сможем полететь на Международную космическую станцию на частных пилотируемых кораблях.

22 июня

Как измерили Харон

22 июня 1978 года был открыт спутник Плутона – Харон.

Плутон и Харон разделяет расстояние, равное восьми диаметрам Плутона. Харон всего лишь вдвое меньше Плутона по размеру и в 8 раз уступает ему по массе. Оба тела обращаются друг вокруг друга с периодом около шести суток, причем они постоянно обращены друг к другу одними и теми же сторонами. Огромная удаленность этих тел не позволяет увидеть в наземные телескопы их диски и точно определить размеры по фотографиям. Измерить Харон помогло редкое событие: 5 июля 2005 года Харон закрыл собой слабенькую звезду (астрономы называют такое явление «покрытием звезды»). Зная скорость движения Харона и измерив длительность затмения звезды, удалось очень точно определить диаметр Харона: 1207±2 км. Кроме того, в моменты начала и конца затмения, судя по тому, насколько резко пропадает или появляется свет звезды, можно выявить наличие атмосферы у затмевающего тела, даже очень разреженной. Оказалось, что атмосфера у Харона совершенно отсутствует, в отличие от Плутона, у которого атмосфера имеется, хотя и сильно разреженная.

Новые данные о Плутоне и Хароне мы получили благодаря межпланетной станции «Новые горизонты», которая добралась до этих далеких тел в 2015 году (см. 19 января) и сделала фотографии с близкого расстояния. После 2005 года у Плутона было открыто еще четыре спутника, но все они гораздо меньше Харона. Это булыжники неправильной формы длиной от 7 до 54 км.

Плутон – бог подземного царства в греческой мифологии. А спутник планеты назвали Хароном в честь перевозчика душ мертвых через реку Стикс.

23 июня

Физические развлечения: «дырявая» ладонь

Это очень простая, но эффектная зрительная иллюзия.

Для начала не поленитесь определить, какой глаз у вас ведущий. Закройте правый глаз и посмотрите левым на свой поднятый палец на расстоянии вытянутой руки. Теперь откройте правый глаз. Палец скачком переместился? Значит, правый глаз у вас «главнее». Повторите ту же операцию, закрыв сначала левый глаз, – вы увидите, что после открывания левого глаза палец остался на месте.

Теперь собственно «фокус». Сворачиваем лист бумаги в трубочку и приставляем ее правой (главной) рукой к правому глазу. Раскрытую ладонь левой руки держим напротив левого глаза у дальнего края трубки, почти касаясь ее. Смотрим с помощью этой конструкции вдаль (например, в окно) и видим сквозь круглое отверстие в ладони далекий пейзаж.

Причина иллюзии проста. Глаза всегда устанавливаются на одно и то же расстояние, в этом опыте – на далекое. Дальний пейзаж, четко видимый правым глазом через трубку, совмещается в мозгу с изображением ладони, смутно видимой левым. А в итоге кажется, что мы видим пейзаж сквозь дыру в ладони. Итак, «видение» – это совместное действие глаз и мозга. Наше сознание, трактуя оптические сигналы, воссоздает представление о видимом – чаще правильное, но иногда и ошибочное. В данном случае мозг полностью подавляет изображение центральной части ладони, сквозь которую видны далекие предметы.

Резерфорд демонстрировал слушателям распад радия. Экран то светился, то темнел. «Теперь вы видите, – сказал Резерфорд, – что ничего не видно. А почему ничего не видно, вы сейчас увидите».

24 июня

НЛО

24 июня 1947 года американец Кеннет Арнольд во время полета на своем небольшом самолете увидел в воздухе девять похожих на плоские диски объектов, которые летели строем со скоростью около 2700 км/час. После публикации сенсационного сообщения Арнольда, в котором впервые появился термин «летающая тарелка», началась «погоня» за неопознанными летающими объектами (НЛО). За НЛО часто принимают астрономические и атмосферные явления, а также аэростаты, ракеты, спутники. Мало кто знает, например, что бывают аэростаты с оболочками в форме линзы. А иногда запускают связки из десятков воздушных шаров. Появление в сумерках такой цепочки, подсвеченной опустившимся за горизонт солнцем, выглядит впечатляюще. И все же некоторые явления пока не поддаются «расшифровке».

Рассказ космонавта Гречко: «Я выглянул в иллюминатор и увидел, что нас преследуют «тарелки». Причем они идут четким строем, и иногда на них заметны даже красные отблески. Я говорю Юрию Романенко: «Смотри, летят!» Он улыбнулся и ответил, что это просто пылинки, которые отделились от обшивки станции во время коррекции. Так как в космосе невозможно определить расстояние, то нам кажется, что объекты находятся далеко, на самом же деле пылинки у иллюминатора. Когда к нам в гости прилетели другие космонавты, у меня появилась идея их разыграть. <…> Я постучал пальцем по иллюминатору, и отлетело восемь пылинок. Подозвал гостей и показал им «НЛО», заметив, что сейчас они не опасные – преследуют нас, но не атакуют». Гречко не стал раскрывать секрет сразу. А на земле «секретная информация» просочилась, и пошли слухи…

25 июня

Удивительное вещество вода

25 июня 1783 года французский химик Антуан Лавуазье (1743–1794) сообщил, что вода – это соединение водорода и кислорода.

«Тобою наслаждаются, не ведая, что ты такое», – обращался к воде Антуан де Сент-Экзюпери. И сегодня вода не перестает удивлять ученых. Почти все ее физические свойства – исключение в природе. Это объясняется особого рода взаимодействием молекул воды: каждый из атомов водорода одной молекулы оттягивает к себе электроны атомов кислорода в соседних молекулах. За счет такой водородной связи молекулы объединяются в сложные агрегаты, размеры которых гораздо больше размеров одной молекулы.

Лед имеет рыхлую сетчатую структуру, в которой остается много свободного объема. При плавлении его сетчатая структура частично сохраняется. Молекулы в талой воде образуют сложные агрегаты, сохраняющие свойства льда. При нагревании часть агрегатов распадается, их размеры становятся меньше, поэтому вода уплотняется – самой плотной она бывает при 4 °C. Зимой вода с температурой 4 °C опускается на дно, а сверху остаются более холодная вода и лед, и перемешивание (конвекция) прекращается. Благодаря этому свойству воды ее обитатели живут зимой на дне глубоких водоемов.

Эта же особенность молекулярного строения воды объясняет рекордно большие значения ее теплоемкости, теплоты плавления и парообразования. На экваторе вода поглощает огромное количество солнечного тепла и переносит морскими течениями в холодные широты. Тепло, выделяющееся при замерзании воды, задерживает наступление зимних холодов. Вода – это великий распределитель тепла по Земле.

26 июня

Король физики викторианской эпохи

26 июня 1824 года родился Уильям Томсон, позднее лорд Кельвин, один из основателей термодинамики (ум. 1907).

Именно Томсон предложил абсолютную шкалу температур (в его честь названа единица ее измерения – кельвин). Ему принадлежит одна из формулировок Второго закона термодинамики (о невозможности полного превращения теплоты в работу в циклическом процессе). Томсон развил учение о сохранении энергии и ввел понятия кинетической и потенциальной энергии. Разрабатывая теорию электромагнитных колебаний, он вывел формулу для расчета периода колебаний (формулу Томсона). Он оценил возраст Земли, а также конструировал приборы и принимал заметное участие в прокладке первого трансатлантического телеграфного кабеля.

Уже в 10-летнем возрасте он поступил в университет Глазго; когда затем стал студентом Кембриджа, один из профессоров говорил своему коллеге: «Вы и я годимся только на то, чтобы подчищать опечатки в его работах». В 22 года Томсон стал профессором, в 27 был избран членом Королевского общества, в 42 посвящен в рыцари. За научные заслуги Томсон получил звание пэра и титул лорда Кельвина. Авторитет его в научном мире был огромен.

Томсон создал морской компас с компенсацией магнетизма железного корпуса судна. Сначала Адмиралтейство отнеслось к изобретению скептически, опасаясь, что «компас слишком нежный и наверняка очень хрупкий». В ответ Томсон швырнул компас в комнату, где заседала комиссия; компас не повредился. Затем он швырнул в комнату стандартный компас, и тот не выдержал броска. Новый компас был принят на вооружение всего флота.

27 июня

Что же лучше – ТЭС или АЭС?

27 июня 1954 года в Обнинске, под Москвой, введена в строй первая в мире атомная электростанция.

ТЭС (тепловая электростанция) преобразует внутреннюю энергию ископаемого органического топлива (каменного угля, нефти или газа) в электрическую. АЭС – это атомная электростанция. Там вместо органического топлива для получения тепла используется ядерное. Теплота в ядерном реакторе выделяется за счет управляемого самопроизвольного деления ядер урана.

Многие думают, что атомные электростанции приводят к радиоактивному загрязнению окружающей среды. Но это не так. При безаварийной работе выбросы АЭС содержат значительно меньше радиоактивных веществ, чем выбросы ТЭС, работающих на каменном угле, ведь в нем содержатся радиоактивные уран и торий, поэтому зольные отвалы ТЭС и выбрасываемый ими в атмосферу дым радиоактивны. Во Франции есть месторождения каменного угля с содержанием радиоактивных элементов до 3,9 кг на тонну! Отчасти этим объясняется тот факт, что около 80 % электроэнергии во Франции вырабатывается на АЭС. Они имеют еще ряд достоинств по сравнению с ТЭС. Атомная электростанция не потребляет кислород, не выделяет окислы углерода, серы, азота и другие токсичные вещества. Сама по себе АЭС – это одно из самых чистых современных производств. Радиоактивное загрязнение среды связано, в основном, с урановыми рудниками и обогатительными фабриками, перерабатывающими урановую руду. В процессе этой переработки образуется много долгоживущих радиоактивных отходов, требующих грамотного захоронения. Зато аварии на АЭС опасны чрезвычайно (см. 5 мая).

28 июня

Женщина-физик – нобелевский лауреат

28 июня 1906 года родилась Мария Гепперт-Майер, лауреат Нобелевской премии по физике 1963 года (ум. 1972).

Годы учебы Марии Гепперт в Геттингенском университете – это годы рождения квантовой механики. Она находилась в самом «эпицентре» новой физики рядом с ее творцами. Получив докторскую степень и выйдя замуж за американского химика Джозефа Майера, Мария уехала с мужем в США. Муж стал профессором, Мария же, несмотря на докторскую степень, не смогла получить оплачиваемую работу по специальности. Однако она не прекращала научную деятельность. В Колумбийском университете она работала с Энрико Ферми и Гарольдом Юри, которые в 1942 году ввели ее в Манхэттенский проект (создание атомной бомбы).

После войны Мария занялась «магическими» ядрами. Атомные ядра состоят из протонов и нейтронов. Мария обнаружила, что особо высокой прочностью обладают те ядра, в которых число протонов либо нейтронов равно одному из «магических» чисел 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126. На основе этого факта она разработала оболочечную модель ядра. Как энергетические уровни атомных электронов группируются в электронные оболочки, так и уровни протонов и нейтронов в ядре группируются в ядерные оболочки. Ядра с полностью застроенными оболочками являются особо стабильными. Независимо от Марии к таким же выводам пришел Ханс Йенсен в Германии, с которым они разделили Нобелевскую премию по физике.

После смерти Марии Гепперт-Майер Американское физическое общество учредило награду в ее честь, присуждаемую молодой женщине-физику в начале научной карьеры.

29 июня

Человек, «сдвинувший» Вселенную

29 июня 1888 года родился Александр Александрович Фридман, русский математик и геофизик, создатель теории нестационарной Вселенной (ум. 1925).

Александр Фридман разрушил древнейшую иллюзию вечной неизменности Вселенной. Этот человек был талантлив во всем. Он стал одним из создателей теоретической метеорологии и организатором службы погоды в России, оказал большое влияние на создание русского воздушного флота. Но главным его достижением стали работы в области космологии. В 1920-е годы во всем мире можно было по пальцам перечесть ученых, которые смогли понять общую теорию относительности Эйнштейна. Одним из них был Фридман. Применив теорию тяготения Эйнштейна ко всей Вселенной, Фридман доказал, что она не остается неизменной, а должна либо расширяться, либо сжиматься. Революции, подобной этой, не было в науке о Вселенной со времен Коперника! Даже Эйнштейн, сам порушивший немало догм, не сразу смог согласиться с выводами Фридмана и смириться с тем, что Вселенная постоянно изменяется. Да и сам Фридман относился к своей теории как к математическому курьезу. Он будто бы говорил, что его дело – решать уравнения, а разбираться в физическом смысле этих решений должны другие специалисты – физики, астрономы. Спустя семь лет после этого открытия Фридмана и, увы, уже после его смерти, астроном Хаббл доказал, что галактики разбегаются и Вселенная расширяется (см. 17 января). Так в первой трети ХХ века был заложен фундамент современных представлений об эволюции Вселенной.

Фридман прожил всего 37 лет и умер от брюшного тифа.

30 июня

Тунгусский метеорит – загадка ХХ века

30 июня 1908 года в районе реки Подкаменная Тунгуска в Центральной Сибири с ревом пролетел большой огненный шар. Его полет закончился взрывом, в 1000 раз более мощным, чем взрыв атомной бомбы в Хиросиме. В течение нескольких ночей над Сибирью и даже в Европе наблюдалось свечение неба.

К сожалению, война и революция помешали сразу начать поиски. Лишь спустя 19 лет на место катастрофы отправилась первая экспедиция под руководством Леонида Кулика. В невероятно трудных условиях удалось найти кратерообразную заболоченную впадину. В ее центральной зоне вся растительность была выжжена, а в радиусе 60 км деревья повалены вершинами от центра. В эпицентре стояли голые прямые стволы с обрубленными ветвями. Возможно, метеорит взорвался на высоте 5–10 километров над тайгой. Однако никаких его осколков не нашла ни первая экспедиция, ни все последующие.

В 2006 году российские и датские ученые, проведя химический анализ образцов древесины и почвы, показали, что их состав близок к составу материи кометы Галлея, определенному аппаратами «Вега» и «Джотто» (см. 6 марта). Возможно, Тунгусский метеорит – это ядро ледяной кометы. А в 2007 году группа итальянских исследователей объявила, что они нашли в восьми километрах от эпицентра место, куда рухнуло гигантское космическое тело – это озеро глубиной 50 метров необычной конусообразной формы. Оно могло образоваться от падения тела массой около полутора тысяч тонн и диаметром около десяти метров, – возможно, фрагмента Тунгусского метеорита. Исследования дна озера продолжаются…

Июль

1 июля

Блистательный Лейбниц

1 июля 1646 года родился Готфрид Лейбниц, немецкий математик, физик, изобретатель, философ, историк (ум. 1716).

Несомненно, это одна из самых ярких фигур в истории науки. Перечислить все идеи и открытия Лейбница просто невозможно. Идеи сыпались из него, как из рога изобилия. Многие из них были так значительны, что любая обеспечила бы своему автору бессмертие в соответствующей области. Он изобрел интегральное и дифференциальное исчисление независимо от Ньютона, а также двоичную арифметику, используемую в компьютерах. Он даже сделал чертеж вычислительной машины, но технологические возможности его времени не позволили создать такую машину. Лейбниц буквально фонтанировал изобретениями: от подводной лодки и абсолютно новой формы часов до устройства для измерения добра и зла. Но ни одно из этих изобретений так и не было завершено (в отличие от его научных трудов).

Когда Петр I путешествовал по Голландии с целью освоения морского дела, он познакомился с Лейбницем. Это знакомство оказало сильное влияние на молодого царя и подвигло его в дальнейшем к созданию Петербургской Академии наук. Лейбниц предложил Петру проект научных исследований в России, связанных с ее уникальным географическим положением: изучение магнитного поля Земли, отыскание пути из Арктики в Тихий океан и т. д. В Берлине по инициативе Лейбница была основана Немецкая академия наук, первым президентом которой он стал.

Герцогиня Орлеанская говорила о молодом Лейбнице: «Очень редко, когда интеллектуалы бывают так изящно одеты, от них ничем не пахнет, и они понимают шутки».

2 июля

Самые разные звезды

2 июля 1906 года родился Ханс Альбрехт Бете, американский астрофизик, нобелевский лауреат «за открытия, касающиеся источников энергии звезд» (ум. 2005).

Самые малые по размеру звезды не превышают Земной шар (их называют белыми карликами), а самые большие в две тысячи раз больше Солнца (красные гиганты). Наше Солнце относится к классу небольших звезд – желтых карликов. Есть еще крошечные, но сверхплотные нейтронные звезды (10–20 км в диаметре). Они состоят, как видно из названия, из одних нейтронов.

По своим массам звезды не так уж сильно отличаются друг от друга: от одной десятой массы Солнца до нескольких десятков солнечных масс. Все звезды излучают энергию, вырабатываемую в их недрах. Температура внутри легких звезд достигает 10 млн градусов, а внутри гигантов – до 100 млн градусов. Состоят звезды, в основном, из полностью ионизованных водорода и гелия. Как показал в 1938 году Бете, недра звезды – это термоядерный реактор, в котором из ядер водорода и гелия образуются более тяжелые ядра. Чем массивнее звезда, тем быстрее идут внутри нее ядерные реакции и тем скорее она кончает свой жизненный путь. Самые массивные звезды сгорают всего за несколько миллионов лет. Нам очень повезло с Солнцем: желтые карлики – самые спокойные и долгоживущие звезды. Солнце горит уже около 5 млрд лет, и мы можем рассчитывать еще на несколько миллиардов лет спокойной жизни (см. 3 мая). Кстати, таких хороших звезд в нашей галактике всего около 5 %.

В нашей Галактике в среднем рождается одна новая звезда в год.

3 июля

Бомбометание в космосе

4 июля 2005 года впервые в истории космическая станция «Дип Импакт» («Сильный удар») сбросила зонд на ядро кометы.

«Пощупать» ядро кометы – такая задача была поставлена перед американской космической станцией «Дип Импакт», запущенной 12 января 2005 года в сторону кометы Темпеля-1. Орбита этой кометы расположена между орбитами Марса и Юпитера. Когда станция приблизилась к комете, от нее отделился ударник массой 370 кг, который на огромной скорости 10,3 км/с столкнулся с кометой. Перед этим он еще успел сделать снимок ее поверхности. Взрыв вскрыл глубинные слои ядра кометы. Миллионы килограммов вещества с поверхности кометы выбросило взрывом на большую высоту. А из того места, куда попал ударник, еще больше минуты фонтанировал газ с частицами льда и пыли. Как оказалось, внутри кометы была полость, заполненная газом, который находился под давлением, – ее-то стенку и пробил снаряд. Ученые пришли к выводу о том, что видимые у комет хвосты сформированы не только медленным испарением, но в том числе и взрывными процессами, происходящими при сближении с Солнцем. Ядро кометы нельзя рассматривать просто как большой грязный снежок. Оно больше похоже на газовый баллон, который может взорваться в любой момент, разметав вокруг себя грязный снег и лед.

После успешного завершения «бомбардировки» кометы Темпеля материнская часть аппарата «Дип Импакт» несколько лет продолжала работу в космосе, помогая в поиске экзопланет (см. 15 апреля). А затем ее направили к комете Хартли. Пролетев мимо ее ядра на расстоянии в 700 км, аппарат сделал много фотографий.

4 июля

«Частица Бога»

4 июля 2017 года объявлено об открытии бозона Хиггса.

Современная теория строения и взаимодействия элементарных частиц, так называемая Стандартная модель (см. 15 сентября и 10 ноября), успешно прошла почти все испытания экспериментом. Оставалось одно последнее звено – неуловимый бозон Хиггса. Неуловимый, потому что зарегистрировать его напрямую невозможно: он живет ничтожно малое время и распадается, причем вариантов распада множество, и многие из продуктов распада могут появиться в результате других физических процессов, которые к бозону Хиггса отношения не имеют. Охота на бозон шла полвека. И к июлю 2012 года на Большом адронном коллайдере было накоплено достаточно данных, надежно подтвердивших его существование. Питер Хиггс, предсказавший эту частицу в 1964 году, в интервью признался: ««Я потрясен, что это произошло в моей жизни. Я не думал, что доживу».

Почему бозон Хиггса столь важен, что его даже нарекли «частицей Бога»? Дело в том, что Питер Хиггс предсказал существование особого вездесущего «хиггсовского поля». Все частицы обретают массу за счет взаимодействия с этим полем. Оно присутствует даже в состоянии вакуума и затрудняет ускорение частиц, но не мешает их равномерному движению. А ведь именно ускорение связано с массой (помните второй закон Ньютона? Чем больше масса, тем меньше ускорение). Из-за взаимодействия с хиггсовским полем все частицы (кроме фотона, не взаимодействующего с ним) приобретают массу. А если бы вещество не имело массы, подобно фотонам, то не было бы звезд и галактик, и наша жизнь была бы невозможна.

5 июля

Спасибо Галлею и кометам

5 июля 1687 года вышел в свет трактат Исаака Ньютона «Математические начала натуральной философии».

Ньютон жил затворником в Кембридже, когда к нему в гости приехал молодой астроном, капитан дальнего плавания и «ловец комет» Эдмунд Галлей. Он хотел узнать у великого физика, по каким орбитам движутся кометы (этот вопрос дискутировался в Лондонском королевском обществе, но ответа никто не знал). «По эллипсам», – убежденно сказал Ньютон. По просьбе Галлея Ньютон изложил свои расчеты в трактате на девяти страницах «О движении тел по орбите». Галлей стал уговаривать Ньютона опубликовать трактат, но тот отказался, сославшись на необходимость сделать некоторые добавления и уточнения. В результате трактат вырос в объеме почти в 100 раз! Наконец, книга была напечатана на деньги Галлея. Это были знаменитые «Математические начала натуральной философии» (физику в те времена называли натуральной философией), содержавшие все основные законы механики и закон всемирного тяготения. Если бы эта книга не была написана, история человечества стала бы другой.

Эдмунда Галлея недаром называли «ловцом комет». Именно он составил первый каталог элементов орбит комет, обратил внимание на совпадение путей комет 1531, 1607 и 1682 годов и угадал, что это одна и та же комета. Он предсказал, что она вернется снова в 1758 году. Когда комета действительно вернулась в предсказанный год (это было уже после смерти Галлея и Ньютона), ее назвали кометой Галлея.

«Я убедился, что не следует сообщать ничего нового, иначе придется тратить силы на защиту своего открытия» (И. Ньютон).

6 июля

Первые следы на Марсе

6 июля 1997 года первый в истории американский марсоход «Соджорнер» («Попутчик») начал свое путешествие по поверхности Марса.

«Соджорнер» был доставлен на Марс 4 июля 1997 года. Посадочный аппарат имел форму тетраэдра, три грани которого раскрывались подобно лепесткам цветка, открывая при этом панель с марсоходом. При «приземлении» вокруг аппарата надулись пластиковые мешки, смягчившие посадку. Когда аппарат уже совершил мягкую посадку, исследователей постигло горькое разочарование: марсоход прочно застрял на спускаемом аппарате и не мог съехать на поверхность! На снимках, переданных на Землю, было видно, что дорогу ему преградил полусмятый воздушный баллон, один из тех, что смягчил удар при падении. Только через два дня ученые вздохнули свободно: пошевелившийся защитный лепесток корпуса стряхнул с себя и примял баллон, и шестиколесный марсоход выкатился на грунт. Камеры передали на Землю великолепные пейзажи. Мы узнали, что марсианские закаты и зори ярче и живописнее, чем на нашей родной планете, да и длятся сумерки на Марсе дольше (небо отсвечивает благодаря очень пыльному воздуху). Радостное удивление вызвала картина эрозии окружающей каменной поверхности, которую мог вызвать только могучий водяной поток. Значит, раньше климат на Марсе был значительно мягче! Путешествие марсохода по Красной планете длилось 83 дня, потом связь с аппаратом прекратилась.

Первые марсоходы должны были появиться на Марсе еще в 1971 году – они входили в состав советских станций «Марс». Увы, наши «Марсы» не смогли выполнить свои миссии (см. 12 марта).

7 июля

Революционер и ученый

7 июля 1854 года родился Николай Александрович Морозов, популяризатор науки и революционер-народоволец, писатель и поэт; почетный академик АН СССР (ум. 1946).

Незаконнорожденный сын помещика и дочери кузнеца Морозов с детства испытывал склонность к науке. В учебной программе гимназии, в которой он учился, естествознание отсутствовало, и Николай возглавил неформальный кружок самообразования, полагая, что естественные науки способствуют счастью человечества, освобождая его от физического труда и даруя возможность самосовершенствования. Попутно члены кружка знакомились с революционной литературой. Гимназист 5 класса Морозов примкнул к народовольцам, и на этом закончилось его систематическое образование. В молодости ему было не до личной жизни: за участие в подготовке покушений на Александра II 27-летнего народовольца Николая Морозова осудили на бессрочную каторгу. 25 лет он провел в заключении, причем первые три года – в печально знаменитом Алексеевском равелине Петропавловской крепости, где мало кто выживал. Лишь амнистия 1905 года освободила его из застенок, откуда он вынес цингу и туберкулез. А в придачу – свои научные труды по химии, физике, математике, астрономии, истории религии и т. д. Он выучил к тому же 11 языков.

После освобождения Морозов целиком посвятил себя науке. Во множестве издавал научно-популярные труды по физике, химии и астрономии. Правда, критики считали их дилетантскими. Писал также мемуары и стихи. Женился и прожил до 92 лет.

8 июля

Игорь Евгеньевич Тамм

8 июля 1895 года родился Игорь Евгеньевич Тамм, советский физик-теоретик, лауреат Нобелевской премии (ум. 1971).

Почти 40 лет жизни Тамма связаны с Физическим институтом имени Лебедева АН СССР. Тамм работал во многих областях теоретической физики: теории относительности, физике твердого тела, физике плазмы, ядерной физике. В каждой из них он получил фундаментальные результаты, сами по себе достаточные для того, чтобы его имя вошло в историю науки. Он впервые высказал идею о том, что взаимодействие между частицами возникает в результате обмена другими частицами. Эта идея оказалась очень плодотворной: все теории ядерных сил строились по схеме, разработанной Таммом. Он создал научную школу физиков-теоретиков, всемирно известную наряду со школой Ландау. В 1958 году Тамму вместе с Франком и Черенковым была присуждена Нобелевская премия за открытие и объяснение «эффекта Черенкова».

Яркость личности Тамма проявлялась не только в научном творчестве. Он был очень эрудированным человеком с огромными познаниями во многих областях, владел пятью иностранными языками, увлекался путешествиями и альпинизмом. При активной поддержке и участии Тамма в ФИАНе в течение ряда лет функционировал семинар по биологии. Получив Сталинскую премию, Тамм сразу же выделил часть ее на помощь нуждающимся талантливым ученым, причем эти люди не знали, откуда они получают деньги.

Коллеги и ученики Тамма придумали «единицу порядочности» – один тамм. Утверждалось, что это очень крупная единица, так как порядочности большей, чем 1 тамм, не существует в природе.

9 июля

Выдающийся физик и инженер

9 июля 1894 года родился Петр Леонидович Капица, русский физик, Нобелевский лауреат за работы в области физики низких температур (ум. 1984).

«Если академика через десять лет после смерти еще помнят, он – классик науки», – говорил в шутку Петр Леонидович. Сам он стал признанным классиком еще при жизни. В Капице мы видим редкое сочетание крупного ученого и инженера, и это проявлялось всегда, в какой бы области физики он ни работал. К примеру, в первой научной работе 22-летнего Петра Капицы описан простой и оригинальный метод изготовления тончайших кварцевых нитей. Эта работа была вызвана практической необходимостью: лаборатория Иоффе, его научного руководителя, остро нуждалась в таких нитях, а взять их было негде. Капица предложил вытягивать нити с помощью стрелы, выпущенной из лука (лук и стрелу Капица сделал своими руками). Стрелу обмакивали в расплавленный кварц и пускали вдоль коридора. Вытягиваемая стрелой нить застывала на лету и была тоньше человеческого волоса. Столь тонкие нити видны только на черном фоне в отраженном свете, поэтому вдоль коридора был расстелен черный бархат, на который они падали. Свой способ получения кварцевых нитей он любил впоследствии демонстрировать студентам во время лекций.

Способностью находить простые и оригинальные технические решения Петр Леонидович Капица славился всю жизнь. Сконструированные им установки для получения жидкого гелия и жидкого кислорода завоевали мировую популярность. Самым же известным его достижением стало открытие сверхтекучести жидкого гелия (см. 9 декабря).

10 июля

На пути к абсолютному нулю

10 июля 1908 года профессор Лейденского университета Камерлинг-Оннес впервые осуществил ожижение гелия.

К тому времени все газы, кроме гелия, были получены не только в жидком, но и в твердом состоянии. После того как в 1898 году удалось получить жидкий водород, прошло еще 10 лет упорной работы, прежде чем был взят «последний бастион» – гелий. Дело в том, что его критическая температура (см. 24 декабря) очень низка. Она составляет минус 267,7 °C. Но в те годы этого еще никто не знал.

Успех выпал на долю Каммерлинг-Онесса (см. 21 сентября). «Штурм» начался 10 июля 1908 года в 6 часов утра с получения 20 литров жидкого водорода, который использовался для предварительного охлаждения гелиевого ожижителя. Температура жидкого водорода (минус 253 °C) была самой низкой из достигнутых к тому времени. При работе с жидким водородом требуется исключительная осторожность (он взрывоопасен), кроме того, необходимо было без перебоев создавать огромное его количество. Все трудности были преодолены, и к вечеру первые 60 см^3 жидкого гелия спокойно кипели в криостате. «Это было удивительное зрелище – появление впервые жидкости, имеющей почти нематериальный вид, – писал Камерлинг-Оннес. – Втекание ее в сосуд не было замечено. Ее присутствие было замечено, когда она уже наполнила сосуд, а ее поверхность выделялась остро, как лезвие ножа…»

Гелий остается в жидком состоянии, не затвердевая вплоть до абсолютного нуля. Жидкий гелий незаменим для получения низких температур, использование которых в современной науке и технике непрерывно и быстро возрастает.

11 июля

Ученый-энциклопедист

11 июля 1916 года родился Александр Михайлович Прохоров, один из основоположников квантовой электроники и изобретателей лазерной технологии, лауреат Нобелевской премии (ум. 2002).

Прохоров – уникальный ученый. В течение 40 лет в качестве главного редактора и председателя Научно-редакционного совета издательства «Советская Энциклопедия» он вел грандиозную работу по подготовке информации, охватывающей все области современного знания, для Большой Советской Энциклопедии. Главным же научным подвигом Прохорова стало создание квантовых генераторов излучения – мазера и лазера, без которых немыслимы современные технологии.

Еще в 1916 году Эйнштейн ввел понятие индуцированного излучения. Но прошло еще более тридцати лет до появления первого лазера. В 1952 году советские физики Прохоров и Басов сообщили о возможности создания квантового генератора микроволнового излучения (мазера), основанного на использовании индуцированного излучения. Именно им принадлежит идея «трехуровневого метода», который лежит сейчас в основе работы всех лазеров с так называемой оптической накачкой. Первый лазер оптического диапазона появился в США в 1960-м (см. 16 мая), но реализованную в нем идею использовать в качестве резонатора пару плоских параллельных зеркал предложил Прохоров в 1958 году. Благодаря организационному таланту Прохорова за короткое время в СССР была создана исследовательская и промышленная инфраструктура, без которой создание лазеров и их продвижение в практику были бы невозможны. В результате СССР превратился, наряду с США, в одну из двух лазерных сверхдержав.

12 июля

Из истории телеграфа

12 июля 1793 года Конвент Франции принял постановление о строительстве первой линии «семафорного» телеграфа, изобретенного механиком Клодом Шаппом.

Корни телеграфа («далекого письма») уходят далеко в прошлое. Индейцы передавали информацию с помощью дымовых столбов. Африканские племена с помощью звукового телеграфа (тамтамов) передавали развернутые сообщения на огромные расстояния.

Изобретатели во все времена бились над задачей: как увеличить информативность сообщений и передавать их на большие расстояния? Удачное решение придумал французский изобретатель Клод Шапп в 1789 году. Его телеграфная линия состояла из цепочки башен, удаленных друг от друга примерно на 10 км. Каждая из них была оборудована мачтой, напоминающей железнодорожный семафор. К концу мачты прикреплялись подвижные линейки. При помощи шнуров и блоков линейки могли принимать разные положения, изображая буквы и слова. Работники наблюдали за соседней станцией в подзорную трубу и воспроизводили на своей мачте полученные сигналы. Первая депеша была передана 1 сентября 1794 года: она прошла 210 км за три часа. Это казалось неслыханным достижением! Впоследствии передача депеш из Бреста в Париж длилась всего 7 минут. Телеграф Шаппа быстро распространился по всей Европе и сдал свои позиции только электромагнитному телеграфу к середине XIX столетия.

Британскому археологу, работавшему в А фрике, аборигены однажды сказали, что «большой корабль белых людей утонул, много белых погибло». Это сообщение о гибели «Лузитании» было передано с помощью «барабанного телеграфа» за тысячи километров!

13 июля

Маркони и радио

13 июля 1897 года Гульельмо Маркони (1874–1937) получил патент на «усовершенствования в передаче электрических импульсов и сигналов и в аппаратуре для этого». За вклад в развитие радиосвязи в 1909 году он был награжден Нобелевской премией.

Прошло 100 лет, прежде чем во всем мире был признан приоритет Попова в изобретении радио. И все же роль Маркони в развитии радио огромна. Это признавал и сам Попов, который относился к Маркони доброжелательно (хотя не забывал напоминать, что аппаратура Маркони была копией его собственной, продемонстрированной на год раньше).

Попов – ученый «старого толка». У него и в мыслях не было патентовать свое изобретение. Маркони патентовал все до мелочей. Иногда присваивал и чужие изобретения. Его донимали судебными исками о владении патентами. И все же именно он повысил дальность радиопередач до немыслимых тогда пределов. Забавно, но именно его ошибочная уверенность в том, что радиоволны могут проходить сквозь грунт и воду, помогла ему добиться в декабре 1901 радиосвязи через Атлантический океан, в то время как большинство ученых считали, что радиосвязь возможна только в зоне прямой видимости. Помог неизвестный тогда эффект – радиоволны достаточно низкой частоты могут отражаться от ионосферы и огибать весь земной шар. Благодаря энергии и предприимчивости Маркони радио вошло в жизнь людей, стало привычным.

В США изобретателем радио считают Теслу, который еще в 1891 году описал принципы радиосвязи. Если бы лаборатория Теслы не сгорела (см. 13 мая), кто знает, – возможно, он бы реализовал радиосвязь первым.

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.

27 июля

Через океан за 12 лет

27 июля 1866 года завершена прокладка первого трансатлантического телеграфного кабеля между Европой и Америкой.

Мало кто верил в возможность протянуть телеграфные линии через океан. Отважился на это никому не известный торговец Сайрус Филд. Летом 1855 года состоялась первая попытка. Буря вынудила обрубить уже уложенный кабель, чтобы спасти корабль. Следующим летом, когда корабли дошли до глубины две мили, кабель оборвался и утонул. Через год третья попытка: два корабля шли навстречу друг другу из Америки и Англии. И снова кабель оборвался. И лишь на четвертый раз корабли встретились! Но уже во время передачи первой телеграммы – приветствия королевы Виктории американскому президенту – линия «умерла». Вероятно, пострадала изоляция кабеля.

Новая попытка состоялась лишь через 8 лет. Когда была уложена почти половина, кабель снова оборвался. Поднять его со дна не смогли, оставили буй и вернулись в Англию. Через год из Ирландии снова вышел корабль с новым кабелем на борту. Через 20 дней он благополучно достиг Америки. Никто не мог поверить, что все прошло так гладко! Но неугомонный Филд отправился к тому злополучному месту, где в прошлом году затонул кабель. Матросы специальными захватами нашли и подняли затонувший конец кабеля, срастили его с новым куском и протянули вторую линию! Именно этот второй кабель прослужил несколько десятилетий, а первый вскоре испортился.

Эдгар По в своих фантастических «Письмах с воздушного шара» в 1848 году предсказывал появление трансатлантического телеграфа, но только через 1000 лет!

28 июля

Нобелевское открытие аспиранта

28 июля 1904 года родился Павел Алексеевич Черенков, русский физик, Нобелевский лауреат (ум. 1990).

В 1932 году у Сергея Ивановича Вавилова в ФИАНе появился новый аспирант – Павел Черенков. Черенков получил «неперспективную», с точки зрения коллег, тему: люминесценция жидкостей. Кто бы мог подумать, что эта тема приведет к Нобелевскому открытию! Оно получило название «эффект Черенкова». Эффект состоит в том, что заряженная частица, движущаяся равномерно быстрее скорости света, излучает свет. В этой фразе человеку, добросовестно изучавшему физику в школе, могут показаться странными две вещи. Во-первых, как доказал Максвелл, равномерно движущиеся заряды не излучают. Во-вторых, как утверждает теория относительности, двигаться быстрее света частица не может. Эти догмы помешали предвидению эффекта. Почему-то в течение 30 лет физикам не приходило в голову рассмотреть движение частицы со сверхсветовой скоростью не в вакууме, а в среде. Так «проморгали» интересное явление. Более того, открытие Черенкова поначалу было встречено с недоверием, а ведущий британский научный журнал «Природа» даже отказался публиковать его статью.

Черенковское излучение напоминает конус волн, который вы видите на поверхности воды за плывущим катером, движущимся быстрее скорости распространения волн. Еще больше это излучение похоже на конус звуковых волн, испускаемых сверхзвуковым самолетом (см. 31 декабря). С позиций квантовой теории эффект Черенкова объяснили теоретики И. Е. Тамм и И. М. Франк, разделившие с Черенковым Нобелевскую премию.

29 июля

Из истории кораблекрушений

29 июля 1909 года новый английский пароход «Уарата» вышел из южноафриканского порта Дурбан. С тех пор пароход больше не видели.

На его борту находились 211 пассажиров и команда. Длительные поиски не дали никаких результатов. Если «Уарата» по какой-либо причине затонула, то почему никто из пассажиров не спасся, хотя на судне было 17 спасательных шлюпок, деревянные плоты и пробковые пояса?

За двухтысячелетнюю историю мореплавания погибли около трех миллионов судов. Они лежат на дне морей и океанов. Места гибели большинства из них известны. Но в летописи кораблекрушений есть множество случаев бесследного исчезновения судов. Известно только, что исчезнувшее судно вышло из некоторого порта, но в порт назначения не прибыло. Только за последние сто с лишним лет зафиксировано 1250 исчезновений кораблей. Почему бесследно исчезают суда? Причиной может быть гигантская одиночная волна, которая иногда возникает в океане и мгновенно поглощает судно; столкновения с айсбергами, которые временами заплывают даже в теплые воды; извержения подводных вулканов. Вода над местом извержения содержит много пузырьков газа, то есть превращается в пену низкой плотности. Судно, оказавшееся в этой пене, мгновенно тонет (ведь тело плавает, только если его средняя плотность меньше плотности жидкости) – по этой же причине тонут в болотах, воды которых насыщены пузырьками газа и имеют пониженную плотность. Исчезнувшие суда могут оказаться на огромной глубине и, возможно, место их гибели никогда не станет известно.

И все же с исчезновением кораблей связано много загадок.

Случалось, что после пронесшегося торнадо оставались живые, но полностью ощипанные куры.

30 июля

Смерчи и кровавые дожди

30 июля 1838 года в Лондоне выпал дождь из лягушек, захваченных и поднятых вверх вместе с водой мощным смерчем.

Смерч, или торнадо, – это очень сильный вращающийся вихрь («торнадо» по-испански означает «вращающийся»). Воздух в смерче вращается с большой скоростью, а внутри большого вихря есть более мелкие вихри, с которыми связаны самые злые проделки смерчей. Быстрое движение воздуха приводит к сильному понижению давления, что создает «эффект насоса», т. е. втягивания окружающего воздуха, воды, пыли и предметов внутрь вихря. Смерчи ломают деревья и столбы, срывают с фундаментов и разрушают дома, опрокидывают поезда, могут полностью высосать колодец, пруд или участок реки. Тяжелые предметы поднимаются вихрем на небольшую высоту и затем отбрасываются в сторону, мелкие же втягиваются высоко в вихрь и переносятся на много километров. Поэтому после смерчей иногда наблюдаются дожди из рыб, лягушек, медуз и других водных обитателей. В 1904 году смерч похитил пшеницу со складов в Марокко и перенес ее к берегам Испании. А 17 июля 1940 года в деревне Мещеры Горьковской области во время грозы выпал дождь из старинных серебряных монет XVI века, – очевидно, смерч извлек их из клада, зарытого неглубоко в землю. «Кровавые дожди» тоже связаны со смерчами. Так, в 1813 году вихрь поднял в пустынях Северной Африки много красноватой пыли и перенес ее через Средиземное море. Смешавшись с дождем, эта пыль придала ему красный цвет и напугала жителей итальянского городка.

31 июля

Лунные «камикадзе»

31 июля 1964 года американская автоматическая межпланетная станция «Рейнджер-7» столкнулась с Луной.

Десятки космических кораблей разбились о поверхность Луны в период начального её штурма. Это была как бы стрельба по мишени: корректировать траекторию аппаратов во время полёта ещё не умели. Первой «попала в Луну» советская станция «Луна-2» в 1958 году. Вслед за ней в начале 1960-х к Луне устремились американские зонды серии «Рейнджер» («Странник»). Американцы тоже не сразу «пристрелялись» – только «Рейнджеры» №№ 7, 8 и 9 достигли цели. Во время падения камеры обреченных зондов неустанно снимали приближающуюся поверхность Луны и тут же передавали изображения на Землю. Так были получены первые подробные фотографии лунной поверхности и деталей её рельефа.

В 1966 году научились делать мягкие посадки на Луну (см. 3 февраля). Казалось бы, больше нет нужды губить дорогие аппараты. Но в XXI веке начаты новые лунные программы, в которых аппараты снова «жертвуют собой» ради науки. После успешного итога миссии Deep Impact (см. 3 июля) тот же метод «бомбометания» решили применить для исследования Луны. 9 октября 2009 года состоялась миссия НАСА LCROSS: два тела один за другим на большой скорости врезались в лунный кратер (вещество в кратерах несет информацию о составе лунных недр). Первым «снарядом» стала верхняя ступень ракеты-носителя, которая вывела зонд LCROSS на орбиту. Вслед за ней последовал сам зонд, оснащенный научными приборами. При падении ступени ракеты поднялось облако частиц грунта, на изучение состава которого у зонда было всего четыре минуты, а затем его также ждала гибель. Продолжил исследование пылевого облака, поднятого обоими снарядами, орбитальный разведывательный лунный зонд LRO, находящийся на орбите Луны.

Зачем всё это? Аппараты, в первую очередь, искали воду – она может находиться в замёрзшем состоянии под поверхностью Луны или в глубоких кратерах, дно которых никогда не видит солнечных лучей. Найти воду крайне важно для создания долговременных обитаемых лунных баз. И вода была найдена! Ее оказалось даже больше, чем надеялись ученые (и вдвое больше, чем в пустыне Сахара). А помимо воды, нашли серебро, ртуть и много чего ещё….

– Вот бы экзамены сдавать на Луне!

– Зачем?

– А там все предметы в шесть раз легче.

Август

1 августа

Троекратное открытие

Официально считается, что кислород был открыт английским химиком Джозефом Пристли 1 августа 1774 года, когда он нагревал оксид ртути в герметично закрытом сосуде, направляя на него солнечные лучи с помощью мощной линзы. «Каково же было мое изумление, когда я обнаружил, что свеча горит в этом воздухе необычайно ярким пламенем. Тщетно пытался я найти объяснение этому явлению», – писал он. На самом деле Пристли открыл кислород тремя годами раньше. Он тогда обнаружил, что при брожении сусла выделяется «неживой» воздух, не поддерживающий дыхания и горения (это был углекислый газ). А потом установил, что зеленые растения на свету могут жить в этом воздухе и даже делают его пригодным для дыхания (выделяя кислород). Пытаясь получить «живой» воздух искусственно, он проделал множество опытов и 1 августа 1774 года добился успеха. Самое забавное, что Пристли так и не понял, что же именно он открыл. К счастью, он рассказал о своих опытах молодому французскому химику Антуану Лавуазье.

Чуть раньше, чем Пристли, кислород научился выделять известный шведский химик Карл Шееле. Он назвал полученный газ «огненным воздухом» и описал свое открытие в изданной в 1777 году книге. Шееле тоже рассказал о своих опытах Лавуазье. Именно Антуан Лавуазье окончательно разобрался в природе полученного газа (и он же дал ему имя «кислород» – «рождающий кислоту»).

Химик Шееле, открывший много новых веществ, погиб, пытаясь определить вкус полученной им синильной кислоты – в те времена химики, описывая свойства вновь полученного соединения, указывали также и его вкус.

2 августа

Первая античастица

2 августа 1932 года американский физик Карл Андерсон открыл в космических лучах позитрон, за что был удостоен Нобелевской премии 1936 года.

В 1929 году советский физик Д. В. Скобельцын впервые применил для исследования космических лучей камеру Вильсона, помещенную в магнитное поле. Заряженные частицы, пролетая сквозь камеру, оставляют в ней следы (треки), наподобие следов от самолетов в небе. По направлению искривления треков магнитным полем можно было судить о знаке заряда частиц. Скобельцын обнаружил слабо изогнутые магнитным полем следы электронов. На его фотографиях были и следы, слабо изогнутые в противоположную сторону. То ли он не обратил на них внимания, то ли не стал с ними разбираться, но открытие, увы, не состоялось.

Через три года Андерсон в аналогичных опытах применил в 10 раз более сильное магнитное поле. На фотографии, сделанной 2 августа 1932 года, впервые представлен след, оставленный двойником электрона с положительным зарядом. Андерсон не искал античастицу специально – открытие было, как он позднее признавался, случайным (сколько в физике таких «случайных» открытий!). Именно Андерсон предложил назвать антиэлектрон позитроном, и этот термин моментально вошел в научный обиход. Открытие позитрона заставило вспомнить о предсказании Дирака (см. 1 февраля). Другие античастицы, предсказанные Дираком, были найдены в 50-х годах. Сегодня физики не исключают, что где-то далеко могут быть огромные области Вселенной, состоящие целиком из антиматерии. Отличить их по излучению от обычных галактик невозможно (см. также 13 августа).

3 августа

Переменные звезды

3 августа 1596 года немецкий астроном Давид Фабрициус открыл первую переменную звезду – Миру Кита.

Само словосочетание «переменные звезды» воспринималось тогда как нечто странное, ведь звезды всегда были символом неизменности. Вероятно, древние арабы все же заметили необычное поведение одной из них в созвездии Персея, потому что назвали ее Алголь – «звезда дьявола». Но вот в 1596 году Фабрициус заметил в созвездии Кита довольно яркую звезду, которая затем исчезла. Самым интересным было то, что через несколько лет потухшая звезда снова засияла! Ей дали имя Мира – «удивительная». Внезапное появление и исчезновение звезды было астрономам не в диковину – такие звезды называли «новыми».

Сегодня известны десятки тысяч переменных звезд. Причины их изменчивости разные. Так, Алголь относится к классу затменных переменных: на самом деле это не одна, а две близко расположенные звезды. Вращаясь друг вокруг друга, звезды поочередно затмевают одна другую, что и вызывает эффект переменности блеска. Звезды типа Миры (их называют мириды) – это красные гиганты, периодически меняющие размеры и блеск. Но самые знаменитые переменные звезды – это цефеиды (названные по имени звезды в созвездии Цефея). Это горячие желтые сверхгиганты, меняющие размеры и блеск с периодом в несколько суток. Цефеиды стали «маяками Вселенной». Период изменения их блеска пропорционален светимости. Сопоставляя видимый блеск звезды и период светимости, можно рассчитать расстояние до нее. Так цефеиды помогли астрономам определить расстояния до звездных скоплений и даже галактик.

4 августа

Есть ли атмосфера на Луне?

Любой школьник скажет, что нет. Но 4 августа 1738 года «в 16:30 по Гринвичу на диске Луны появилось нечто, похожее на молнию» (запись в трудах Королевского общества). А ведь молния – это искровой разряд в газе! С начала XVIII века накоплено много свидетельств о странных световых явлениях на Луне: вспышках, полосках, пятнах. А внимательные наблюдатели замечали с помощью телескопов и биноклей признаки зари у концов рогов лунного серпа. Может, и вам повезет, и вы увидите, как кончики рогов удлиняются, продолжаясь в темноту, а то и смыкаются на противоположной от Солнца стороне. Сейчас мы знаем, что у Луны есть не одна, а даже две атмосферы: газовая и пылевая. Правда, по земным меркам, лунная атмосфера – это глубокий вакуум. Но все же она в тысячи раз плотнее потоков солнечного ветра. В отличие от земной атмосферы, где молекулы постоянно сталкиваются друг с другом, частицы лунной атмосферы летают практически без столкновений. Те из них, чья скорость превышает «скорость убегания» 2,38 км/c, улетают насовсем, остальные возвращаются к Луне. Атмосфера довольно быстро рассеивается, но одновременно и пополняется. Во-первых, Луна постоянно «ворует» водород и гелий из солнечного ветра. Во-вторых, из ее недр периодически выбрасываются облака газа и пыли. Пылинки сильно наэлектризованы, поэтому между газопылевым облаком и лунной поверхностью могут возникать искровые разряды – световые вспышки. Частицы пыли поднимаются на сотни километров. Солнце подсвечивает эти частицы, мы видим их возле лунного края, и кажется, что у месяца удлиняются рога.

5 августа

Игорь Сикорский

5 августа 1913 года свой первый полет совершил первый в мире большой многомоторный самолет «Русский витязь» конструкции Игоря Ивановича Сикорского (1889–1972). После революции Сикорский покинул Россию, и его имя в нашей стране было надолго забыто.

Игорь Сикорский начал создавать свои самолеты с 20 лет. Он был и конструктором, и летчиком-испытателем. После аварии, едва не стоившей ему жизни, Сикорский задумал построить многомоторный самолет с экипажем из нескольких человек, приспособленный для эксплуатации на бескрайних российских просторах в условиях нашего сурового климата. Он предусмотрел даже возможность ремонта в полете. В успех его затеи не верили. Но в марте 1913 года первый в мире четырехмоторный воздушный гигант «Русский витязь» поднялся в воздух. Молва о нем покатилась по России и Европе. Император Николай выразил желание осмотреть самолет, и его перегнали в Красное Село.

«Русский витязь» стал прообразом всех последующих пассажирских авиалайнеров, тяжелых бомбардировщиков и транспортных самолетов. Он принес Сикорскому мировую славу. Россия первая начала серийное производство воздушных гигантов. Аналогичные машины появились за рубежом только через несколько лет. В годы первой мировой войны самолеты Сикорского использовались в качестве тяжелых бомбардировщиков и дальних разведчиков. В России Сикорский создал более двух десятков базовых моделей самолетов, два вертолета, трое аэросаней и один авиадвигатель. В США им было создано 17 базовых типов самолетов и 18 типов вертолетов. Его вертолеты были признаны лучшими в мире.

6 августа

Открытия любопытного марсохода

6 августа 2012 года марсоход «Кьюриосити» («Любопытство») высадился на Марс.

Это просто гигант по сравнению с прежними марсоходами. По размерам он сопоставим с автомобилем и весит около 900 кг. Его цель – выяснить, подходит ли Марс для колонизации, и были ли там прежде условия, подходящие для органической жизни. Предполагалось, что его миссия продлится около двух лет, но вот уже девятый год любопытный робот делает удивительные открытия на Красной планете. Сейчас мы уже свыклись с мыслью о наличии воды на Марсе, но в 2013 году это открытие стало откровением. «Кьюриосити» обнаружил высохшее русло реки и речную гальку, а также выяснил, что кратер Гейл в прошлом был огромным озером. Анализ грунта подтвердил, что жизнь на Марсе была возможна, поскольку имеются необходимые для этого химические элементы – углерод, водород, кислород, азот и сера. И атмосфера на Марсе раньше была гораздо более плотной, она защищала поверхность от безжалостной радиации космических лучей. В древней марсианской атмосфере, судя по всему, преобладал углекислый газ. Благодаря парниковому эффекту он увеличивал температуру воздуха, что также благоприятствовало возникновению жизни. Но почти вся бывшая атмосфера была унесена солнечным ветром – потоком быстрых заряженных частиц. На современном Марсе вода, к счастью, есть не только в ледниках, но и близко к поверхности планеты, что может очень пригодиться будущим колонистам.

А 19 февраля 2021 года на Марс уже прибыл новый марсоход НАСА – «Персеверанс» («Настойчивость»).

Днем на Марсе небо красное, а на закате – голубое.

7 августа

Открытие космических лучей

7 августа 1912 года австрийский физик Виктор Гесс, поднявшись с электроскопом на воздушном шаре, обнаружил существование космического излучения. В 1936 году за это открытие ему была присуждена Нобелевская премия по физике.

Гесс изучал, как радиация, испускаемая земной корой, ионизует атмосферный воздух. В то время ученые считали, что по мере удаления от земной поверхности ионизация воздуха должна падать, ведь атмосфера поглощает радиоактивные излучения земных недр. Чтобы проверить это предположение, Гесс стал запускать аэрозонды. В 1912 году он совершил семь полетов на воздушных шарах, достигнув рекордной высоты 5350 м 7 августа 1912 года. К его удивлению, при подъеме выше 1 км степень ионизации воздуха стала увеличиваться. Гесс понял, что ионизацию вызывает неизвестное излучение из космоса.

Это было потрясающее открытие! Оно привело к рождению физики космических лучей. Сегодня мы знаем, что космические лучи – это поток частиц с очень высокими энергиями. Галактическое излучение приходит из нашей Галактики и из других галактик. Солнечные космические лучи рождаются во время мощных вспышек на Солнце. До того как были построены мощные ускорители, именно в космических лучах находили неизвестные элементарные частицы.

Когда в конце 1930-х в космических лучах неожиданно была обнаружена незнакомая частица – мюон, физик Исидор Исаак Раби приветствовал ее открытие фразой: «Ну, и кто это заказывал?» Вскоре «незаказанные» частицы в космических лучах посыпались как из рога изобилия.

8 августа

Поль Адриен Морис Дира́к

8 августа 1902 года родился Поль Дирак, английский физик, лауреат Нобелевской премии 1933 года «за открытие новых продуктивных форм атомной теории» (ум. 1984).

В 1923 году молодой аспирант приехал в Кембридж. А всего через несколько лет он стал всемирно известным физиком-теоретиком. Дирак отличался нестандартным мышлением и не связывал себя ни догмами, ни мнениями коллег. Самым главным его достижением стало релятивистское уравнение квантовой механики. Дирак предсказал также существование целого мира античастиц – мир этот уже обнаружен и исследован. Каждый студент-физик сегодня знает о квантовой статистике Ферми – Дирака. А дерзкая идея Дирака о возможности существования магнитных монополей и по сей день будоражит умы ученых и вдохновляет их на все новые и новые эксперименты.

Дирак был тихим, замкнутым и немногословным человеком. Он любил дальние пешеходные прогулки. Работать он предпочитал в одиночку, и непосредственных учеников у него было мало.

Дирак любил выражаться точно и требовал точности от других. Однажды на научном семинаре в конце длинного вывода докладчик обнаружил, что знак в окончательном выражении у него не тот. «Я в каком-то месте перепутал знак», – сказал он, всматриваясь в написанное. «Вы хотите сказать – в нечетном числе мест», – поправил с места Дирак. В другой раз Дирак сам был докладчиком. Окончив сообщение, он обратился к аудитории: «Вопросы есть?» – «Я не понимаю, как вы получили это выражение», – спросил один из присутствующих. «Это утверждение, а не вопрос, – ответил Дирак. – Вопросы есть?»

9 августа

Опередивший время

9 августа 1776 года родился Лоренцо Романо Амедео Карло Авогадро, итальянский физик и химик, открывший «закон Авогадро» для газов и химическую формулу воды (ум. 1856).

Молодой юрист, доктор права Авогадро заинтересовался естественными науками, самостоятельно изучил физику и математику и вскоре стал академиком в Турине. В 1811 году вышла его знаменитая работа, содержащая «закон Авогадро»: равные объемы газа при одинаковых температурах и давлении содержат равное число атомов или молекул. Это была гениальная гипотеза, подтвержденная в дальнейшем. Она позволяла находить относительные массы молекул газов, просто сравнивая их плотности. Авогадро впервые правильно определил относительные атомные массы кислорода, углерода, азота, хлора и других газов. С помощью своего закона он установил верную химическую формулу молекулы воды (до него считали, что она состоит из двух атомов, а не из трех), а также многих других веществ.

Идеи Авогадро не признавали в ученом мире еще 50 лет! Его коллеги-химики не понимали различия между атомом и молекулой, а коллеги-физики вообще чурались атомизма. Четырехтомное сочинение Авогадро «Физика весомых тел, или трактат об общей конституции тел» стало первым в истории учебником молекулярной физики.

Кстати, «число Авогадро», названное в его честь, было измерено значительно позднее, в начале ХХ века (см. 30 сентября). И только тогда люди смогли вычислить абсолютные, а не относительные массы атомов и молекул.

В стакане воды молекул больше, чем звезд во всей видимой Вселенной!

10 августа

Космическая свадьба

10 августа 2003 года на Международной космической станции состоялась первая в истории «космическая свадьба».

Юрий Маленченко, командир седьмой экспедиции на МКС, познакомился с будущей женой, американкой российского происхождения Екатериной Дмитриевой, в Хьюстоне, где проходил тренировки. Предложение невесте российский космонавт сделал за четыре месяца до полета, назначенного на апрель 2003-го. Свадьбу решили провести в августе, после возвращения Юрия на Землю. Однако, уже находясь на борту МКС, космонавты получили уведомление о продлении их космической командировки до конца октября. Но Маленченко решил не тянуть с женитьбой, о чем уведомил ЦУПы России и США. По законам штата Техас регистрация брака допустима в случае отсутствия жениха по уважительной причине. Руководство НАСА пошло даже на то, чтобы провести церемонию регистрации брака в своем ЦУПе. А вот в России намерение Юрия не одобрили, хотя препятствовать не стали. И свадьба состоялась в космосе. 10 августа 2003 года жених и невеста, глядя друг на друга через экраны мониторов, сами надели себе обручальные кольца (разбросанные на золоте драгоценные камни изображают все планеты Солнечной системы, а также Солнце и саму МКС). Свидетелем со стороны жениха стал коллега по экипажу. Обручальное кольцо для жениха и галстуки-бабочки для него и свидетеля были доставлены на орбиту в посылке грузовым кораблем «Прогресс». Марш Мендельсона на синтезаторе исполнил свидетель.

– Милый, после свадьбы я буду делить с тобой все горести и заботы.

– Но у меня нет горестей и забот.

– Я же говорю: после свадьбы.

11 августа

Загадочные спутники Марса

11 августа 1877 года американский астроном Асаф Холл открыл спутники Марса – Фобос и Деймос.

За 150 лет до их официального открытия Джонатан Свифт в «Путешествиях Гулливера» упоминает о двух крошечных марсианских спутниках с периодами обращения 10 и 21,5 часов. Астрономы искали спутники долго, но безуспешно (уж больно они оказались малы). Асаф Холл открыл их во время великого противостояния, когда расстояние между Марсом и Землей особенно мало, на телескопе Вашингтонской обсерватории, который был тогда сильнейшим инструментом в мире. Холл дал им имена Фобос и Деймос – страх и ужас: так звались в греческой мифологии сыновья бога войны Марса. Период обращения Фобоса 7 ч 39 мин, Деймоса – 30 ч 18 мин. Эти числа не слишком отличаются от периодов обращения спутников, выдуманных Свифтом. Удивительное совпадение, не правда ли?

Фобос обращается вокруг Марса быстрее, чем вращается сама планета. С точки зрения марсианина, Фобос восходит не на востоке, а на западе, и быстро движется навстречу суточному обращению небесного свода. При этом он меняет свой вид – от узкого серпика до «полнолуния». Фобос находится очень близко к поверхности Марса – на расстоянии всего 6000 км. Его движение тормозится разреженной марсианской атмосферой, и через 50 млн лет он упадет на Марс. Деймос находится примерно в 4 раза дальше и, наоборот, постепенно удаляется от Марса. Оба спутника имеют неправильную форму. Размеры Фобоса 26 на 18 км, Деймоса – 16 на 10 км. Об этом мы впервые узнали благодаря снимкам, переданным на Землю американским аппаратом «Маринер-9».

12 августа

«Звездные дожди»

12–13 августа – пик ежегодного метеорного потока «Персеиды». Это один из красивейших и стабильных потоков с максимальной интенсивностью от 50 до 100 метеоров в час.

Иногда на небе происходят настоящие звездопады. Метеоры словно бы вылетают из одной точки на небе. Эту точку назвали радиантом, а множество метеоров, которые кажутся исходящими из этой точки, – метеорным потоком. Потоки называют по имени созвездия, в котором находится радиант: дракониды, лириды, ориониды… Некоторые потоки дают ежегодные «дожди», другие – повторяющиеся изредка. Почему возникают метеорные потоки? Земля, двигаясь вокруг Солнца, пересекает различные метеорные рои. Эти рои движутся по орбитам, по которым раньше двигались исчезнувшие кометы. Кометные ядра постепенно разрушились, и их кусочки растянулись вдоль кометной орбиты, образуя что-то вроде пылевого бублика. Когда Земля пересекает «бублик», кометные частицы влетают в атмосферу и сгорают на высоте 80–130 км, оставляя светящиеся следы. Ровно через год, когда Земля возвращается в ту же точку своей орбиты, «звездный дождь» повторяется. Метеоры потока влетают в земную атмосферу по параллельным траекториям, а в перспективе мы видим их как бы исходящими из одной точки на небе.

Макса Борна, будущего знаменитого физика, спросили на экзамене по астрономии: «Что вы делаете, когда видите падающую звезду?» Борн знал, что надо ответить: «Я смотрю на часы, определяю созвездие, из которого она появилась, и вычисляю приблизительную траекторию». Но не удержался и сказал: «Загадываю желание».

13 августа

Двигатель на антивеществе?

В 1928 году Поль Дирак предположил существование антивещества (см. 1 февраля), и его догадка блестяще подтвердилась. Антипротон вместе с позитроном могут образовать антиатом водорода, и такие антиатомы действительно удалось получить в 1998 году. В принципе возможно существование антивещества, состоящего из антиатомов любых химических элементов. Наиболее сложной формой антивещества, полученной в лабораторных условиях, являются антиядра трития и гелия-3.

При встрече частицы с античастицей происходит их аннигиляция (исчезновение). При этом вся масса полностью преобразуется в энергию излучения. Ни один другой процесс не может высвободить столько энергии! Даже при взрыве термоядерных бомб в энергию превращается лишь доля процента полной массы. Если бы удалось сделать антиматерию топливом, то ее небольшого количества (размером с таблетку аспирина) было бы достаточно для обеспечения энергией космического корабля на протяжении сотен лет! А одного миллиграмма антивещества хватило бы для полета на Марс. Проблема в том, что антиматерии в готовом виде в нашей части Вселенной не существует. А для ее синтеза в лаборатории требуется затратить куда больше энергии, чем можно затем получить путем аннигиляции. Еще более сложная проблема – хранение антивещества, ведь оно аннигилирует при любом контакте с обычной материей. Это значит, что мы не полетим на ракетах, использующих подобные типы двигателей, в обозримом будущем.

В Е вропейском центре ядерных исследований удалось получить и удержать 38 атомов антиводорода в течение 0,2 с.

14 августа

История одного открытия

14 августа 1777 года родился датский физик Ганс Христиан Эрстед (ум. 1851).

Профессор Копенгагенского университета Эрстед занимался и медициной, и химией, и физикой. Открытие, прославившее его имя, произошло в начале 1820 года, как говорят, случайно. Эрстед на лекции демонстрировал нагрев проволоки электрическим током. Рядом с проволокой, подключенной к «вольтовому столбу», на столе оказался компас. Во время демонстрации кто-то из студентов заметил, что при замыкании цепи магнитная стрелка компаса отклонилась. Для профессора это явление было неожиданным, хотя еще за несколько лет до этого Эрстед сформулировал цель: «Испробовать, не производит ли электричество… каких-либо действий на магнит». Вы можете удивиться, почему же он не попытался раньше поставить такой простой опыт с электрической цепью и компасом? Но не забывайте: само понятие электрического тока тогда еще не сформировалось. Напряжение, ток – все смешивалось в расплывчатом понятии «электричество». Уже после открытия Эрстеда Ампер введет понятие силы тока.

Итак, после этой судьбоносной лекции Эрстед подробно исследовал и описал обнаруженное явление. Правда, объяснение, предложенное Эрстедом, оказалось ошибочным. Зато каким мощным толчком послужило это открытие для становления и развития электродинамики! Впервые «пала стена» между двумя, казалось бы, не связанными друг с другом силами природы – электрической и магнитной. И новые открытия не заставили себя ждать (см. 24 сентября).

В честь Эрстеда названа единица измерения напряженности магнитного поля.

15 августа

Волны де Бройля

15 августа 1892 года родился Луи де Бройль, французский физик, лауреат Нобелевской премии 1929 года «за открытие волновой природы электронов» (ум. 1987).

Потомственный аристократ Луи де Бройль изучал в Сорбонне историю. Но, получив диплом бакалавра истории, он осознал, что физика его занимает гораздо больше, и через четыре года стал бакалавром точных наук. Он был заинтригован «новорожденной» квантовой теорией света и решил «посвятить все силы выяснению истинной природы таинственных квантов». Благим порывам помешала мировая война. Вернуться к науке ему удалось лишь в 1920 году, после службы в армии.

Де Бройлю уже минуло тридцать, когда его имя привлекло всеобщее внимание. В 1923 году он выдвинул «безумную» идею: если свет проявляет свойства не только волны, но и частицы, то почему такой же дуализм не может быть присущ частицам вещества? Итак, он «наделил» материальные частицы свойствами волн: «Электрон не может рассматриваться как простая крупинка электричества; с ним следует связывать волну». Многие коллеги сначала отнеслись к этой идее скептически, даже Шредингер, будущий создатель волновой квантовой механики! Эйнштейн был первым из крупных физиков, который поддержал идею де Бройля. Он написал Максу Борну о диссертации де Бройля: «Ты должен ее прочитать; даже если она выглядит безумной, она все же совершенно самобытна». Всего через три года была обнаружена дифракция электронов, подтвердившая правоту де Бройля (см. 6 января).

Вы можете познакомиться с историей становления квантовой физики, прочитав популярную книгу де Бройля «Революция в физике».

16 августа

Загадка злаковых кругов

В августе 1980 года внимание исследователей привлекли таинственные круги на злаковых полях в Уилтшире, в Англии.

Сначала на овсяном поле заметили три круга диаметром около 18 метров каждый с резко очерченными краями, как будто их вырезали ножом. Внутри каждого круга примятые стебли овса образовывали спираль в направлении от центра. Вскоре стали поступать сообщения о кругах из разных стран и даже континентов. В ряде случаев очевидцам даже удалось наблюдать их появление. Круги возникали буквально за несколько секунд – свидетели ощущали лишь порывы ветра, а иногда слышали жужжание и звон в ушах. Один раз момент появления кругов удалось заснять на любительскую видеокамеру. Кстати, сказки, легенды и даже гравюры на дереве свидетельствуют, что еще в XVI веке крестьяне встречали странные круги на полях – их называли «ведьмиными кругами».

Проще всего было бы объявить все это мистификацией, проделками шутников. Но, внимательно изучив круги, ученые обнаружили ряд аномалий, подделать которые невозможно. «Какой бы ни была сила, создающая круги, она физически изменяет ткани полегших растений. Стебли зачастую изгибаются на 90 градусов, не переламываясь, как будто что-то размягчает их. Это особенно заметно у рапса: его жесткие стебли невозможно пригнуть, не сломав», – записано в одном из отчетов. Более того, согнутые злаки продолжают расти, лежа на земле, но никогда не созревают. Они даже «молодеют» и к осени приобретают ярко-зеленую окраску, резко выделяясь на фоне пожелтевших полей. Будем ждать разгадки этого явления.

17 августа

Как работает ледокол

17 августа 1977 года атомный ледокол «Арктика» первым среди надводных морских судов достиг Северного полюса.

Первый ледокол появился в 1864 году, когда родилась смелая идея подрезать носовую часть парохода таким образом, чтобы судно могло вползать на лед и давить его своей тяжестью. Именно так ледоколы пробиваются сквозь льды. Они вовсе не разрезают лед на ходу напором заостренной носовой части. Так действовали ледорезы – их предшественники. Но они справлялись лишь с тонким льдом. В Арктике, где толщина льда достигает 1–2 метра, а то и больше, ледорезы не могли продвигаться.

Ледокол разрушает лед давлением, а не резанием. С полного хода он взбирается на льдину (для этого и скашивается носовая подводная часть). Лишившись выталкивающей архимедовой силы, нос корабля приобретает свой полный вес и проламывает лед. Для крушения более толстого льда корабль отступает назад и налетает на максимальной скорости на кромку – при этом действует не только вес, но и кинетическая энергия корабля. Если лед не поддается объединенным усилиям скорости и веса, то носовые балластные цистерны заполняются водой, и вес носовой части ледокола искусственно увеличивается. Если не помогает и это, ледокол выкачивает воду из носовых цистерн и заполняет кормовые, чтобы быстрее сойти на чистую воду и повторить атаку на лед. И так до полной победы!

Крупнейшим ледоколом мира сегодня является наш атомоход «Арктика» – улучшенный вариант своего тезки, достигшего Северного полюса в 1977 году.

С 1989 года атомные ледоколы возят туристов на Северный полюс. Цена билета 25 тысяч долларов.

18 августа

Гелий

18 августа 1869 года в день полного солнечного затмения французский астроном Жансен обнаружил в спектре солнечной короны яркую желтую линию, принадлежавшую неизвестному химическому элементу.

Этот элемент назвали гелием (от греческого «гелиос» – Солнце). В течение четверти века после открытия никому не удавалось найти гелий на Земле. Только в 1895 году сэр Уильям Рамзай обнаружил в спектре газов, выделяющихся при нагревании минерала уранита, ту же самую желтую линию гелия. Выяснилось, что все минералы, содержащие уран и торий, выделяют в небольших количествах гелий. Имеется гелий и в земной атмосфере, но в ничтожных количествах. Его получают из природного и нефтяного газов.

Гелий относится к инертным (благородным) газам. Из-за малой распространенности на Земле он очень дорог, но благодаря своим уникальным свойствам необходим в науке и технике. В жидком гелии открыли явление сверхтекучести (см. 9 декабря), а твердый гелий продемонстрировал удивительные свойства квантовых кристаллов. Жидкий гелий необходим для охлаждения сверхпроводников, газообразный – для воздухоплавающих судов и глубоководных батискафов (он почти столь же легок, как и водород, но, в отличие от водорода, не взрывоопасен).

Будучи столь редким на Земле, гелий является вторым (после водорода) по распространенности элементом во Вселенной.

Англичанин Дж. Локьер открыл гелий 20 октября того же 1869 года. Письма обоих ученых пришли в Париж в один день и были зачитаны на заседании Парижской Академии 26 октября с интервалом в несколько минут. В честь этого события выбита золотая медаль.

19 августа

Собаки-космонавты

19 августа 1960 года в СССР был выведен на орбиту космический корабль с собаками Белка и Стрелка на борту. Это был первый в истории полет в космос живых существ с возвращением на Землю.

В начале 1960-х не было в мире более популярных собак, чем советские дворняги Белка и Стрелка – первые космонавты, слетавшие в космос и вернувшиеся домой. Но никто в те времена не знал: для того, чтобы этот полет удался, было загублено 18 собачьих жизней. Первых собак – кандидатов на полеты в космос – набирали в подворотнях. Отбирали «объекты» посимпатичнее, ведь им, возможно, придется красоваться на страницах газет. Всего с 1951-го по 1962-й состоялось 29 собачьих полетов в стратосферу. Восемь из них закончились трагически. Собаки гибли от разгерметизации кабины, отказа парашютной системы, неполадок в системе жизнеобеспечения. Первой «рассекреченной» собакой стала дворняга Лайка, запущенная в космос 3 ноября 1957 года. Официально было объявлено о запуске второго искусственного спутника Земли с собакой на борту. Но возвращать корабль из космического полета тогда еще не умели, и все причастные к эксперименту знали, что Лайка получила «билет в один конец». Она прожила на орбите лишь несколько часов и погибла от перегрева кабины. Лишь в начале 1960-го был готов возвращаемый корабль. При первом старте собаки погибли. Их дублеры Белка и Стрелка удачно слетали на следующем корабле (в компании сорока мышей, двух крыс, нескольких мух, растений и микроорганизмов) и стали знаменитыми. После еще двух успешных полетов собак настала очередь человека.

20 августа

Я к Вам пишу…

20 августа 1977 года стартовал «Вояджер-2», американский космический аппарат для исследований дальних планет Солнечной системы.

Два аппараты «Вояджер» уже покинули пределы Солнечной системы. Скорее всего, они, как пылинки, затеряются в межзвездном пространстве. Но кто знает… «На всякий пожарный» к борту каждого «Вояджера» прикрепили круглую алюминиевую коробку и положили туда позолоченный видеодиск. На 115 слайдах собраны важнейшие научные данные, виды Земли, различные ландшафты, сцены из жизни животных и людей, их анатомическое строение и биохимическая структура, включая молекулу ДНК. На диске записаны и звуки: шепот матери и плач ребенка, голоса птиц и зверей, шум ветра и дождя, шуршание песка и океанский прибой. Человеческая речь представлена короткими приветствиями на 58 языках народов мира. По-русски сказано: «Здравствуйте, приветствую вас!». Еще записаны произведения Баха, Моцарта, Бетховена, джазовые композиции и народная музыка многих стран. Записано и обращение тогдашнего президента США Картера. «…Это – подарок от маленького далекого мира: наши звуки, наша наука, наши изображения, наша музыка, наши мысли и чувства. Мы пытаемся выжить в наше время, чтобы жить и в вашем. <…> Эти записи представляют наши надежды, нашу решимость и нашу добрую волю в этой Вселенной, огромной и внушающей благоговение».

А 19 января 2006 года начал сверхдальнее космическое путешествие еще один американский аппарат – «Новые горизонты». Как и «Вояджеры», он уже вышел в межзвездное пространство и несет к далеким звездам наше послание.

21 августа

Чем опасно глобальное потепление

21 августа 1981 года ученые впервые сообщили об угрозе глобального потепления на Земле.

За последнее столетие наша планета разогрелась в среднем на один градус. Казалось бы, пустяк? Но если вся толща океана нагреется на градус, то только из-за теплового расширения уровень Мирового океана поднимется на полметра. Это же означает затопление многих территорий! Хорошо, что пока нагрелся только поверхностный слой океана, но это вопрос времени. А полярные и горные ледники уже начали таять. Из-за роста температуры поверхности океана тропические циклоны стали сильней. Они приносят наводнения в одни районы и засухи в другие.

С чем связано это потепление? Есть причины, от нас не зависящие – циклы изменения Солнечной активности и интенсивности космического галактического излучения, вулканическая активность Земли. Но и человечество виновато – заводские трубы, тепловые электростанции, автомобильные выхлопы выбрасывают за год в атмосферу около 22 миллиардов тонн углекислого газа и других парниковых газов, а также много сажи. Из-за загрязнения воздуха на Земле становится не только теплее, но и темнее, число ясных солнечных дней уменьшается. Ученые считают, что свидетельств того, что глобальное потепление действительно идет и его необходимо остановить, уже вполне достаточно. Прежде всего, необходимо сократить промышленные выбросы в атмосферу (см. 16 февраля).

Согласно отдельным исследованиям, современный уровень углекислого газа в атмосфере является максимальным за последние 800 тыс. лет и, возможно, за последние 20 млн лет.

22 августа

Властелины колец

22 августа 1989 года при пролете космического аппарата «Вояджер-2» мимо Нептуна обнаружено его первое полное кольцо.

Более трехсот лет Сатурн считался единственным «Властелином колец» Солнечной системы, пока в 1977 году не были обнаружены кольца у Урана. Произошло это так. Астрономы готовились наблюдать, как Уран затмит своим диском свет далекой звезды. Совершенно неожиданно приборы стали фиксировать кратковременные затмения звезды еще до расчетного времени. Было зарегистрировано девять миганий звезды до, а затем и после покрытия ее Ураном. Так были открыты девять плотных колец Урана. В отличие от светлых и широких колец Сатурна, урановые кольца оказались угольно-черными и в тысячу раз более узкими. Через два года «Вояджер-1» обнаружил тонкое кольцо у Юпитера. Не «окольцованным» оставался один Нептун. К нему летал только один космический аппарат – «Вояджер-2» (см. 24 января). Почти все, что мы знаем об этой планете, было получено благодаря этому одиночному пролету в августе 1989. Оказалось, что и у Нептуна есть кольца. Их вид озадачил астрономов: на непрерывные узкие и почти прозрачные пылевые колечки нанизаны отдельные более плотные и яркие дуги.

Астрономы считают, что кольца – это остатки околопланетных облаков, из которых формировались миллиарды лет назад спутники планет-гигантов. Удивительно, как сильно отличаются кольца разных планет друг от друга. Кольца Сатурна – это множество небольших снежных комочков, покрытых пылью. Кольца Урана состоят из каменных глыб размером в нескольких метров, а кольца Нептуна – из ледяных частиц.

23 августа

Вода легкая и тяжелая

Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Но водород на Земле существует в виде трех изотопов (см. 3 июня): стабильных атомов протия (H) и дейтерия (D) и радиоактивного трития (Т). Воздействие воды на живые организмы зависит от того, какие из изотопов водорода входят в состав молекулы. Самый благотворный вид воды – это легкая вода Н_2О. Тяжелая вода D_2O или «полутяжелая» НDO, хотя они содержатся в виде очень малых примесей в обычной воде, угнетают жизненные функции организмов. Когда подопытных животных поили водой, треть которой была заменена водой состава HDO, начиналось расстройство обмена веществ, разрушались почки. При увеличении доли тяжелой воды животные погибали. Растения при поливе такой водой переставали расти. И наоборот, растения, потреблявшие воду, в которой содержалось дейтерия на 25 % ниже нормы, развивались быстрее, а животные давали более многочисленное и здоровое потомство.

Только вот беда – обзавестись такой «живой» водой непросто: чистой H_2O в естественных условиях не существует. Ее получают в лабораториях очень сложным способом (через многоступенчатую очистку природных вод или путем синтеза из предварительно очищенных от изотопных примесей элементов H_2 и O_2) и хранят с величайшими предосторожностями. Если говорить о природных источниках, то тяжелой воды больше в местностях с жарким климатом и в закрытых водоемах – ведь легкая вода быстрее испаряется. Осадки также обогащены тяжелой водой – она конденсируется быстрее, чем легкая. Самая легкая вода содержится в антарктических льдах.

24 августа

Новый взгляд на Солнечную систему

24 августа 2006 года на Ассамблее Международного астрономического союза принята новая классификация объектов Солнечной системы.

Бурные дебаты астрономов привели к «переделу» Солнечной системы. Она стала выглядеть удивительно гармонично: четыре планеты земной группы (Меркурий, Венера, Земля, Марс) – пояс астероидов – планеты-гиганты, которых тоже четыре (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун) – пояс Койпера. Последнее название относится к области Солнечной системы за орбитой Нептуна, удаленной от Солнца на 30–50 астрономических единиц (т. е. в 30–50 раз дальше, чем удалена от Солнца Земля). В этой области расположено большое число космических объектов (их открыто уже более 800), самым известным (но не самым крупным) из которых является Плутон. Совокупная масса «населения» пояса Койпера в сотни раз превышает массу пояса астероидов. Наконец, далеко-далеко, на расстояниях от 50 000 до 100 000 астрономических единиц, простирается «облако Оорта» – скопление сотни миллионов комет. Здесь заканчиваются «гравитационные сети» нашего светила. Кого-то из этого облака гравитационные возмущения изредка направляют в сторону Солнца, и к нам прилетает «новая» комета.

Что касается Плутона, который до тех пор считался девятой планетой Солнечной системы, его отнесли к особой категории карликовых планет, так же как Эриду из пояса Койпера и Цереру из пояса астероидов. Итак, в нашей системе 8 планет. И человечество уже исследовало космическими аппаратами все планеты Солнечной системы, а также карликовые планеты Плутон и Цереру.

25 августа

Как защитить себя от радиации

Для населения в мирное время основные источники радиации – это вовсе не те, о которых больше всего говорят. Скажем, радиация, связанная с атомной энергетикой, составляет ничтожную часть по сравнению с дозами от медицинских обследований.

Основную часть (более 80 %) облучения люди получают от естественных источников земного и космического происхождения. От Солнца и из глубин Вселенной к нам приходят космические лучи. А из земных источников радиации наиболее значимым является радон – тяжелый радиоактивный газ без запаха и вкуса. Он выделяется повсеместно из земной коры, из строительных материалов. Особенно радиоактивны гранит, глиноземы и фосфогипс; а вот дерево, кирпич и бетон выделяют сравнительно мало радона. В закрытых помещениях содержание радона в несколько раз больше, чем в наружном воздухе. В конце 1970-х, когда в связи с энергетическим кризисом в Европе увлекались герметизацией помещений, были зарегистрированы концентрации радона, превышающие санитарные нормы в 5000 раз! Поэтому самый эффективный рецепт защиты от лишнего облучения в мирное время очень прост: чаще проветривайте помещение (конечно, если поблизости не случилась авария на АЭС). Открыв окно на 1 час, вы уменьшите содержание радона в комнате в 5 раз! Очень важна вентиляция подвалов, где скапливается особенно много радона, а оттуда он сквозь щели просачивается в жилые помещения.

В среднем концентрация радона в ванной комнате в 3 раза выше, чем на кухне, и в 40 раз выше, чем в жилых комнатах. Радон растворен в воде, и вместе с водяным паром он попадает в легкие.

26 августа

От ядерных взрывов не спрячешься

26 августа 1944 года Нильс Бор представил свой меморандум о международном контроле над ядерным оружием президенту США Рузвельту. Это был первый в мире документ, в котором была проделана попытка запрещения ядерного оружия.

Ядерная эра человечества началась 16 июля 1945 года, когда США взорвали первую атомную бомбу. Вскоре мощь нового оружия испытали на себе жители Хиросимы и Нагасаки. В 1949 году атомная бомба была создана и в СССР (см. 29 августа). К счастью, сверхдержавы быстро поняли, к чему может привести масштабная ядерная война, и в 1967 году подписали Договор о нераспространении ядерного оружия.

Где бы ни произошел взрыв – последствия его глобальны. При ядерных взрывах в атмосфере большая часть радиоактивного материала выбрасывается высоко в стратосферу и остается там многие месяцы, медленно опускаясь и рассеиваясь по всей поверхности Земли. Поэтому буквально каждый подвергнется облучению от радиоактивных осадков. А так как эти осадки содержат много долгоживущих изотопов, последствия придется «расхлебывать» много десятилетий. Радиоактивные осадки попадут в почву, затем в растения и мясо животных. Так, в течение нескольких лет после пика ядерных испытаний в 1961–1962 годах содержание опасных для жизни цезия и стронция в пище было увеличено почти в 10 раз! Глобальный ядерный конфликт может привести к изменению климата на всей Земле. Неясно лишь, каковы будут эти изменения. Одни ученые полагают, что температура сильно повысится, а другие– что наступит «ядерная зима» (см. 31 октября). Проверять на практике, кто прав, очень не хочется.

27 августа

Самое мощное извержение

27 августа 1883 года в Индонезии произошел взрыв вулкана Кракатау, разрушивший значительную часть одноименного острова.

Это было одно из самых страшных извержений, когда-либо происходивших на глазах человека. Взрыв вызвал волны цунами высотой до 40 м, в которых погибло около 36 тыс. человек на островах Ява, Суматра и др. Рев вулкана разнесся на 5 тысяч километров вокруг! Волна цунами в море обошла всю планету. Воздушная же волна обошла земной шар три раза! Осенью 1883 во многих местах Европы прошел дождь из пыли и словно снегом покрыл землю. Необычные явления наблюдались в атмосфере всей Земли: солнечная корона, зеленоватый цвет дисков Солнца и Луны, пурпурные зори, внезапные мрачные сумерки… Все это было связано с помутнением атмосферы из-за огромного количества выброшенного при взрыве вулканического пепла и пыли.

Сегодня вулкан Кракатау по-прежнему существует. На месте старого вулкана появился новый конус, который растет, и сейчас его высота уже достигла 300 метров. Этот «пороховой погреб» планеты может снова взорваться. Ученые стремятся понять причины взрывных извержений. Они происходят, когда магма насыщена углекислым газом и парами воды. Выделение газов из магмы приводит к резкому возрастанию давления в магматической камере, что и ведет к взрыву. Удастся ли избежать в будущем такой трагедии?

Самое крупное извержение вулкана из когда-либо наблюдавшихся во всей Солнечной системе зарегистрировано на спутнике Юпитера Ио в 1979 году космическими аппаратами «Вояджер». На Земле подобные извержения могли происходить миллионы лет назад.

28 августа

О дирижабле замолвите слово

28 августа 1908 года состоялся первый полет первого российского дирижабля «Учебный».

Дирижабль – это аэростат с движителем, благодаря которому он может двигаться независимо от направления воздушных потоков. Дирижабли с жестким металлическим каркасом называли также цеппелинами. Внутри каркаса помещались баллоны с легким газом – опасным, но дешевым водородом, обеспечивающие большую подъемную силу. Идеален был бы безопасный гелий, но в первой половине ХХ века его добывали только в США и никому не продавали. Снаружи к каркасу крепились гондолы. Причаливали дирижабли к специальным мачтам. В начале ХХ века дирижабли были одним из самых передовых транспортных средств. Они перевозили людей и тонны груза на большие расстояния. Перемещались они со скоростью около 100 км/ч. Во время первой мировой войны немцы широко использовали цеппелины для бомбардировок Англии, для морской разведки.

После войны дирижабли совершали регулярные пассажирские рейсы, трансатлантические и даже кругосветные путешествия. Но череда аварий и катастроф, унесших немало человеческих жизней, серьезно подрывала веру в этот вид транспорта (см. 6 мая). К 40-м годам XX века строительство дирижаблей было свернуто. Казалось, прогресс авиации оставил эпоху дирижаблей позади. Однако сейчас есть несколько проектов возрождения дирижаблей. Они могут быть востребованы и в ХХI веке для транспортировки крупных грузов.

Дирижабль – единственное место, где в нарушение этикета входящие не пропускают выходящих: ведь если все выйдут, то дирижабль может улететь.

29 августа

Ядерный щит для физиков

29 августа 1949 года проведено первое испытание советского ядерного оружия, положившее конец ядерной монополии США.

В 1949 году в России предполагалось развернуть компанию против «физического идеализма, космополитизма и низкопоклонства перед западом». Угроза была серьезной. Уже заклеймили генетику и кибернетику, и немало ученых пропало в лагерях. Спасла физиков атомная бомба, работа над созданием которой вовсю велась с 1943 года. Л.П. Берия, курировавший эту работу, спросил у Курчатова, научного руководителя проекта, правда ли, что теория относительности и квантовая механика – идеалистические теории. Курчатов ответил: «Мы делаем атомную бомбу, действие которой основано на теории относительности и квантовой механике. Если от них отказаться, придется отказаться и от бомбы». Сталин отменил компанию, рассудив: главное – бомба. «Разгром идеализма в физике сделаем потом», – сказал он. Так оружие массового уничтожения спасло жизни тысяч ученых.

Отставание СССР от США в развитии ядерного оружия составило всего четыре года. И это при том, что после войны страна лежала в руинах и не могла привлечь столько денег и людей, как Америка, для работы над атомным проектом. Президент США долго не мог поверить, что «эти азиаты могли сделать такое сложное оружие, как атомная бомба», и только спустя месяц он объявил американскому народу, что СССР испытал атомную бомбу. У американских военных были планы атомных бомбардировок целого ряда крупных городов СССР. Но после прекращения атомной монополии США пришлось от этих планов отказаться.

30 августа

Алхимик ХХ века

30 августа 1870 года родился великий британский физик Эрнст Резерфорд, открывший законы радиоактивного распада, обнаруживший атомное ядро и впервые расщепивший его (ум. 1937).

Трудно назвать другого физика, совершившего столько фундаментальных научных открытий. В 1902–1903 годах Резерфорд вместе с химиком Содди раскрыл тайну радиоактивности. Их смелый вывод – радиация сопровождает превращения одних химических элементов в другие – шокировал многих химиков. Это же «трансмутация» элементов, о которой веками толковали алхимики! Даже гениальный Менделеев не смог воспринять эту идею. Но Резерфорд уже тогда предугадал космическую роль внутриатомной энергии, уже тогда догадался, «что на Солнце идут процессы субатомного превращения». За исследования по превращению элементов в 1908 году Резерфорду и Содди была присуждена Нобелевская премия по химии. Резерфорд шутил, что из всех превращений, которые ему удалось наблюдать, «самым быстрым стало мое собственное превращение из физика в химика».

В 1919 году он осуществил первую искусственную трансмутацию: превращение азота в кислород при бомбардировке его альфа-частицами. Так родилась ядерная химия – «современная алхимия», по выражению Резерфорда. Он мог бы еще дважды претендовать на Нобелевскую премию: как физик, предложивший в 1911 году ядерную модель атома; как «алхимик», проложивший путь к искусственному превращению элементов.

Резерфорд говорил: «Если ученый не может объяснить, чем он занимается, уборщице, которая моет пол в его лаборатории, значит, он сам не понимает, что делает».

31 августа

Универсальный ученый

31 августа 1821 года родился Герман Гельмгольц, немецкий физик, математик, врач, физиолог и психолог (ум. 1894).

Удивительно, но в школе Герман отнюдь не блистал. Он имел плохую память, с трудом осилил историю и грамматику. Кто бы мог подумать, что в будущем этот человек станет национальным достоянием Германии! С молодости его привлекало естествознание, а медициной он занялся в надежде иметь прочное материальное положение. В итоге Герман фон Гельмгольц достиг высот в самых различных научных сферах. Его научные интересы простирались от медицины, физики, химии и математики до психологии, музыки и философии. Он был и теоретик, и экспериментатор-практик.

После окончания института семь лет «отпахал» в качестве военного врача (отрабатывал стипендию). До 50 лет был профессором физиологии. Именно Гельмгольц создал физиологическую оптику (науку о глазе и зрении) и физиологическую акустику – науку о слуховых ощущениях. Разработал теорию трёхкомпонентного цветового зрения, которая приобрела новое значение в эпоху цветного телевидения. Мы обязаны Гельмгольцу созданием офтальмоскопа – глазного зеркала, с помощью которого ему впервые удалось сделать видимой сетчатку глаза живого человека, и офтальмометра – прибора для измерения кривизны роговицы глаза. Фактически благодаря Гельмгольцу офтальмология выделилась в самостоятельную специальность. Не случайно ведущий научно-исследовательский институт глазных болезней в Москве носит его имя.

А в 50 лет – неслыханное дело – врач и физиолог стал профессором физики в Берлинском университете, а еще через несколько лет – ректором этого университета. Как так получилось? Дело в том, что Гельмгольц всегда связывал физиологию с физикой. Исследования в области обмена веществ привели его к закону сохранения энергии. Он показал всеобщий характер этого закона и применил его и в механике, и в электродинамике, и в физиологии. Гельмгольцу принадлежат открытия в гидродинамике, электродинамике, термодинамике, а также он заложил основы современной метеорологии. Он первым измерил длину волны ультрафиолетового излучения и вычислил предел разрешающей способности светового микроскопа. Это был один из последних поистине универсальных учёных.

Работа не волк, а произведение силы на перемещение.

Сентябрь

1 сентября

Черные дыры

1 сентября 1939 года журнал «Физикал Ревью» публикует первую статью о «черных дырах».

Чтобы покинуть звезду, необходима скорость, превышающая вторую космическую. Чем массивнее или плотнее звезда, тем больше эта скорость. А если она станет равной скорости света, то даже свет не сможет вырваться наружу – и звезда будет невидимой. Предположение о существовании в космосе таких объектов высказал более двухсот лет назад английский астроном Джон Мичелл. Общая теория относительности описала их свойства. А удачный термин «черная дыра» для них придумал американский астроном Джон Уилер в 1967 году.

Из всех объектов Вселенной, предсказанных научными теориями, черные дыры производят самое жуткое впечатление. Не дай бог будущим космонавтам встретиться с одинокой черной дырой! Эти невидимые «обжоры» способны поглотить огромное количество вещества. Во время акта поглощения излучается много энергии во всех диапазонах волн, и черная дыра становится заметной. Черные дыры, пожирающие вещество, уже обнаружены астрономами.

Как возникают черные дыры? Во-первых, это конечный этап эволюции достаточно массивных звезд. Когда выгорает ядерное топливо, силы тяготения заставляют звезду сжиматься все сильнее и сильнее. Когда ее радиус уменьшается до нескольких километров, звезда превращается в черную дыру. Во-вторых, в момент Большого взрыва появились первичные черные дыры. Они сохранились до сих пор и, вероятно, находятся в центрах многих галактик, в том числе и нашей (см. 13 ноября).

Если бы Земля стала черной дырой, ее радиус был бы 9 мм!

2 сентября

Вокруг света через полюса

2 сентября 1979 года началось первое кругосветное путешествие вдоль земного меридиана через оба полюса.

Нет, не перевелись еще герои-путешественники, готовые обойти вокруг света пешком, на яхте, на воздушном шаре… Все прежние кругосветные путешествия проходили в широтном направлении, т. е. с запада на восток или наоборот. И вот впервые в истории английские путешественники Ранул Файнс и Чарльз Бертон задумали обогнуть нашу планету вдоль меридиана – через ее полюсы. Они отплыли из устья реки Темзы на небольшом судне «Бенджи Би» и взяли курс на юг вдоль нулевого меридиана. По суше двигались пешком через Францию, Испанию, через пустыню Сахара и далее на юг. Потом на «Бенджи Би» пересекли Атлантический океан и прибыли к побережью Антарктиды. На специально сконструированных снегоходах путешественники двинулись в глубь ледяного материка и добрались до американской станции «Амундсен-Скотт», расположенной на Южном полюсе. Всего за 66 дней путешественники пересекли Антарктиду. Далее их путь лежал вдоль 180-го меридиана: мимо Новой Зеландии через Тихий океан, вдоль побережий США и Канады до Аляски… Перезимовав, направились к Северному полюсу, которого достигли в апреле 1982-го. Затем 99 дней дрейфовали на льдине до Шпицбергена, где их снова подобрал «Бенджи Би» и доставил в Лондон. Путешествие продолжалось почти три года.

В начале ХХ столетия человек, ежедневно шагая по земле, проходил за всю свою жизнь около 75 тысяч километров – почти два кругосветных путешествия! Сегодня наш средний «жизненный путь» втрое меньше.

3 сентября

«Торговец смертью» и благодетель

3 сентября 1864 года в Стокгольме взрыв смел с лица земли лабораторию Альфреда Нобеля, где он вместе с отцом проводил свои опыты с нитроглицерином. Погибли 5 помощников и младший брат Альфреда. Отца от горя разбил удар. Но Альфред свои опыты не прекратил, и через три года получил патент на изготовление динамита.

В памяти людей Нобель остался как изобретатель динамита и учредитель самой престижной в мире научной премии. За свою жизнь он зарегистрировал более 300 патентов, которые принесли ему не только славу, но и огромное богатство. Он хотел осчастливить человечество своими изобретениями, но Бернард Шоу назвал его врагом человечества. Нобель был крайним пацифистом и признавался, что мечтает изобрести оружие столь мощное и ужасное, чтобы его разрушительная сила предостерегла людей даже от помыслов о войне.

К концу жизни Нобель накопил огромное богатство, но был одинок. Он завещал все свое состояние фонду, «прибыль от которого будет ежегодно выдаваться в виде премий тем, кто в течение предыдущего года принес наибольшую пользу человечеству…». Всего он назначил пять премий: по физике, химии, медицине, литературе, а также премию Мира (см. 10 декабря).

Автобиография Нобеля, написанная по просьбам журналистов: «Нобель – бедное полуживое существо. Достоинства: держит ногти в чистоте и никому не бывает в тягость. Недостатки: отсутствие семьи, великое терпение, слабое здоровье, но хороший аппетит. Единственное желание: не быть погребенным заживо. Величайший грех: отсутствие любви к богатству… Этого вам достаточно?»

4 сентября

«Титаник» на дне

4 сентября 1985 года франко-американская экспедиция впервые сфотографировала обломки «Титаника» на дне Атлантического океана с помощью подводного видеоробота.

«Титаник» затонул, столкнувшись с дрейфующим айсбергом, в морозную ночь с 14 на 15 апреля 1912 года в Северной Атлантике. Останки его искали долго и безуспешно, и только в 1985 году удалось с помощью гидролокатора обнаружить на глубине 3800 метров его корпус. Водолазы на такой глубине работать не могут. Выручил специальный робот: он помог ученым заглянуть в некоторые помещения затонувшего гиганта. Вскоре за обследование «Титаника» взялась французская научно-исследовательская подводная лодка «Наутилус». Телеуправляемый робот сделал тысячи фотографий, снял кино– и видеофильмы, извлек из кают некоторые предметы.

А в 1995–1996 годах режиссер Голливуда Дж. Камерон снял знаменитый игровой фильм «Титаник», благодаря которому миллионы людей «побывали» на легендарном гиганте. В этом фильме снимались российский научный корабль «Мстислав Келдыш» и его два уникальных глубоководных аппарата «Мир». Помните, как в начале фильма ученые спускались на дно Атлантического океана? Это были наши «Миры». Они отличаются от батискафов тем, что в них человек может не только погружаться на очень большую глубину, но еще и работать там. «Мирам» доступны 98 % дна мирового океана! Три иллюминатора и мощное забортное освещение позволяют видеть в вечной тьме. Руки-манипуляторы пригодны для сбора образцов и технических работ. Фильм «Титаник» принес мировую славу не только Леонардо ди Каприо, но и нашим «Мирам».

5 сентября

Людвиг Больцман – страстный атомист

5 сентября 1906 года Людвиг Больцман (р. 1844), австрийский физик, один из основателей статистической физики и физической кинетики, покончил с собой.

«То, на что жалуется поэт, верно и для теоретика: творения его написаны кровью его сердца, и высшая мудрость граничит с высшим безумием», – писал Людвиг Больцман. Нам сегодня кажется, что гипотеза об атомах (см. 6 сентября) к концу XIX века уже была общепризнана. Между тем в то время вокруг нее вовсю кипели страсти. А Людвиг Больцман был человеком страстным и восторженным. В науке для Больцмана компромиссов не существовало. В университетах, где он работал, Больцман быстро приобретал репутацию человека с трудным характером, поэтому семья его часто переезжала. И везде он вел изматывающую борьбу за атомистику. В 1898 году Больцман писал: «Большой трагедией для науки будет, если хотя бы на время теория газов окажется позабытой из-за того враждебного отношения к ней, которое воцарилось в данный момент. Я сознаю, что сейчас являюсь единственным, кто пытается плыть против течения…» Студенты со всех концов мира приезжали к нему. Он ведь и преподавал со страстью. Прежде чем начать лекцию, Больцман несколько секунд молчал. И вдруг в тишине раздавались слова, похожие на молитву: «Простите меня, если прежде чем приступить к чтению лекций, я буду вас просить кое-что для себя лично, что мне важнее всего, – ваше доверие, ваше расположение, вашу любовь, одним словом, самое большое, что вы способны дать, – вас самих…» И начинал читать лекцию.

6 сентября

«Второе рождение» атома

6 сентября 1766 года родился Джон Дальтон, английский физик и химик (ум. 1844).

Удивительна судьба атомистической гипотезы! Представление о неделимых атомах родилось у Демокрита (460–371 до н. э.). Но вскоре после его смерти гипотеза была раздавлена Артистотелем, который полагал, что первооснову мира составляет непрерывная материя. Впоследствии Католическая церковь превратила учение Аристотеля в догму, противников же вынуждала к отречению от своих взглядов, а сочинения их сжигала. В начале XVII века группа французских ученых решила организовать в Париже публичный диспут и реабилитировать атомистическую гипотезу. Но французский парламент подавил эту инициативу и запретил распространение учения об атомах под страхом смертной казни! Да, непросто жилось в то время ученым. В XVIII веке учение о мельчайших частицах вещества поддержал Михаил Ломоносов, а французский химик Лавуазье впервые разделил все вещества на химические элементы (атомы) и химические соединения (молекулы). Но в наибольшей степени «вторым рождением» атомов мы обязаны Джону Дальтону. Ему принадлежит догадка, что атомы разных химических элементов имеют разные массы. А сравнить массы элементов друг с другом можно, определив, при каких весовых отношениях их химическая реакция протекает без остатка. Он составил целую таблицу относительных атомных масс, приняв за единицу массу атома водорода. Так впервые человек смог измерить невидимое! Но до окончательной победы атомизма в науке было еще очень и очень далеко (см. 30 сентября).

Демокрит считал, что разум у человека живет в груди.

7 сентября

«Хозяйственный» Милликен

В сентябре 1909 года американский физик Роберт Милликен (1869–1953) сообщил о первых результатах измерения заряда электрона. В 1923 году он получил Нобелевскую премию за измерение заряда электрона и работы в области фотоэффекта.

Измерить заряд электрона, открытого Томсонов в 1897 году, не удавалось в течение 10 лет. Милликен определил заряд электрона, наблюдая движение в электрическом поле мельчайших ионизированных капелек масла. Он рассказывал: «Для этого требовалось лишь заставить исследуемую каплю проделать большую серию перемещений вверх и вниз, точно измерив время, потраченное ею на каждое перемещение, а затем высчитать наименьшее общее кратное довольно большой серии скоростей. Чтобы получить необходимые данные по одной отдельной капле, иногда требовалось несколько часов. Однажды г-жа Милликен и я пригласили к обеду гостей. Когда пробило шесть часов, у меня была всего лишь половина необходимых мне данных. Поэтому я вынужден был позвонить г-же Милликен и сказать, что уже в течение полутора часов наблюдаю за ионом и должен закончить работу. Позднее гости осыпали меня комплиментами по поводу моего пристрастия к домашнему хозяйству, потому что, как они объясняли, г-жа Милликен сообщила им, что я в течение полутора часов стирал и гладил и должен был закончить работу» (“наблюдал за ионом” и “стирал и гладил” по-английски звучат почти одинаково – “watched an ion” и “washed and ironed”). Точность измерения заряда электрона, достигнутая Милликеном, оставалась непревзойденной более 70 лет.

8 сентября

Загадки Магеллановых Облаков

8 сентября 1522 года в испанский порт Севилья вернулся единственный уцелевший корабль из эскадры Магеллана, которая тремя годами ранее отправилась в кругосветное путешествие.

Среди 18 вернувшихся членов эскадры был Антонио Пифагетта, знаток математики и морского дела. От него-то европейцы и узнали о двух светящихся «лохматых» туманностях на небе южного полушария. Ничего похожего на северном небе не наблюдается. В память погибшего Магеллана их назвали Магеллановыми Облаками. Больше всего они похожи на оторвавшиеся куски Млечного Пути. Магеллановы Облака – маленькие неправильные галактики, наши ближайшие соседи. Большое Облако находится в 160 тыс. световых годах от нас, диаметром оно в 20 раз меньше нашей Галактики. Малое расположено чуть дальше. Астрономы открыли в Облаках много диковинного. Так, в Большом Облаке есть огромная газовая туманность под названием Тарантул, из ее вещества можно было бы изготовить 5 миллионов Солнц.

А в 2007-м Магеллановы Облака снова стали одной из главных сенсаций года. Дело в том, что их всегда считали спутниками нашей Галактики – это во всех учебниках астрономии было написано. Но когда ученые вычислили скорости этих галактик (помогли снимки, полученные космическим телескопом «Хаббл»), то результат их поразил: эти скорости так велики, что Облака не могут быть спутниками Галактики. Проанализировав расположение в Облаках молодых и старых звезд, ученые пришли к выводу, что Малое и Большое Облака в прошлом сталкивались друг с другом, а к нашей Галактике временно «примкнули» примерно три миллиарда лет назад.

9 сентября

Как поймать солнечный ветер

9 сентября 2004 года при посадке в пустыне Юта разбился спускаемый аппарат зонда «Генезис». На его борту находилось несколько миллиграммов вещества, из которого состоит солнечный ветер.

Так называют поток плазмы, постоянно истекающей с солнечной поверхности в межпланетное пространство. Эта плазма очень разреженная: в районе Земной орбиты в кубическом сантиметре содержится примерно 8 частиц: протоны, ядра гелия и электроны. Они летят со скоростями 300–400 км/c. А рекордная скорость солнечного ветра, зарегистрированная во время солнечных вспышек, более 2000 км/с. Попадая в магнитное поле Земли и других планет, солнечный ветер порождает полярные сияния и радиационные пояса (см. 31 января).

В 2001 году американский исследовательский зонд «Генезис» отправился в космос, чтобы в специальные ловушки собрать частицы солнечного ветра. Три года зонд работал «без сучка и без задоринки», выдержав беспрецедентно мощные вспышки на Солнце. А возвращение его на Землю из ожидавшегося триумфа превратилось в трагедию. Его спускаемый аппарат предполагалось еще в воздухе, после раскрытия парашюта, «подхватить» специальным вертолетом. Но парашют не раскрылся, и аппарат на полной скорости врезался в землю. Сначала все думали, что бесценный научный материал погиб. Но собрав все осколки ловушек солнечного ветра (хоть они и разбились при ударе на множество кусочков), ученые все же спасли крохи драгоценного материала, чтобы извлечь из них полезную информацию. Этот материал поможет уточнить возраст Галактики и то, как формировались планеты Солнечной системы.

10 сентября

Эффект Комптона

10 сентября 1892 года родился Артур Комптон, лауреат Нобелевской премии по физике «за открытие эффекта, названного его именем» (ум. 1962).

В 1922 году молодой американский физик Артур Комптон выполнил свои самые знаменитые эксперименты. Пучок рентгеновских лучей он направлял на кристалл, после чего измерял длины волн лучей, рассеянных под разными углами. С точки зрения классической теории, длина волны не должна была измениться при отражении, однако она увеличивалась! Комптон объяснил это с помощью гипотезы о квантах света – той самой гипотезы, которая позволила Эйнштейну объяснить законы фотоэффекта. Рентгеновские кванты, словно мячики, налетают на электроны в кристалле. Часть своей энергии кванты отдают электронам, из-за чего энергия квантов уменьшается, а длина волны увеличивается. Это простое и наглядное объяснение «эффекта Комптона» еще раз подтвердило гипотезу о квантах излучения. Кстати, именно Комптон предложил назвать частицу света «фотоном».

Комптон прибыл в Мехико с аппаратурой для регистрации космических лучей. Ящики на вид все были одинаковые, хотя два из них были легкие, а остальные нагружены свинцовыми кирпичами. Носильщики заломили огромную цену. Тогда Комптон, подхватив два легких ящика, бодро зашагал по перрону. Пристыженные носильщики, с трудом поднимая вдвоем один ящик, поплелись следом. После этого случая о Комптоне пошла слава как о настоящем Геркулесе. Но это еще не конец истории. После осмотра багажа, состоящего «из двух круглых черных бомб» и кучи свинца (для литья пуль?), Комптон был арестован.

11 сентября

Мобильный телефон и здоровье

11 сентября 1946 года состоялся первый успешный сеанс мобильной телефонной связи.

Вот краткие вехи истории мобильной связи. Первые «мобильники» конца 1940-х едва помещались в багажнике автомобиля. Первый аппарат, который можно было держать в руках (он весил чуть больше килограмма), был сделан в 1973 году. Через 10 лет на рынке появился первый коммерческий сотовый телефон. К 2009 году число абонентов превысило 3,5 миллиарда.

Больной вопрос: как мобильный телефон влияет на здоровье? Ведь его антенна излучает электромагнитные волны высокой частоты, которые, поглощаясь, нагревают организм (подобно микроволновой печи). Особенно достается тканям головы, если мы прижимаем аппарат к уху. Вы замечали, как нагревается ухо после продолжительного разговора? Чем выше частота, на которой работает телефон, тем эффект нагрева сильнее. Реакция организма на постоянное воздействие такого излучения может проявиться спустя годы. Не исключено, что это излучение может послужить пусковым механизмом начала развития опухолей. О влиянии мобильного телефона на иммунную систему человека пока ведутся споры. Но вот факт проверенный: когда в клетку к мышам поместили мобильный телефон, у них начал постепенно снижаться иммунитет, мышки стали худеть и чахнуть. Что же делать, ведь мобильный телефон уже «врос» в нашу жизнь? Прежде всего, использовать гарнитуру (наушники с микрофоном) при всех разговорах длительностью больше минуты. И не стоит разговаривать в машине – излучение отражается от металлического кузова и значительно усиливается его вредное влияние.

12 сентября

Из чертежников – в астрономы

12 сентября 1758 года Шарль Мессье открыл Крабовидную туманность и начал составлять первый каталог туманностей.

До наших дней дошло старинное увлечение – «ловля» комет (то есть разыскивание их на небе). Часто занимаются этим астрономы-любители. Первым за ловлю комет всерьез взялся молодой парижский чертежник Шарль Мессье. Правда, чертежником он работал не где-нибудь, а у знаменитого астронома Делиля. В его обсерватории Шарль научился вести астрономические наблюдения, а свой научный кругозор он расширял, посещая публичные лекции по физике. Его главному увлечению – поиску комет – мешали маленькие туманные пятнышки, встречавшиеся на небе то там, то сям. И Мессье начал вести специальный каталог таких «помех», и первым номером в нем (М1) стала заново открытая им Крабовидная туманность в созвездии Тельца. За 25 лет «охоты» он внес в свой каталог более ста туманностей, из которых 60 он открыл сам. Этот каталог трижды издавался при его жизни и принес ему европейскую известность.

Истинная природа туманностей долго еще оставалась неизвестной. Большинство из них, как выяснилось уже в ХХ веке, являются галактиками, подобными нашей; другие – светящимися газовыми облаками или звездными скоплениями.

Мессье продолжал «ловить» кометы до конца жизни. Когда ему был 71 год, он открыл свою последнюю, 19-ю по счету комету. За свои заслуги в астрономии Шарль Мессье был награжден орденом Почетного легиона, избран в члены Парижской и многих других научных академий. Каталог Мессье продолжают вести современные астрономы.

13 сентября

Бионика: учимся у природы

13 сентября 1960 года – день рождения бионики. Этот термин впервые прозвучал на американском национальном симпозиуме «Живые прототипы – ключ к новой технике».

Природа и люди строят по одним и тем же законам. Так почему бы нам не поучиться у мудрой природы? Бионика возникла на стыке биологии и инженерного искусства. Слово новое, а идея очень старая – еще Леонардо да Винчи пытался «позаимствовать» у птиц конструкцию летательного аппарата с машущими крыльями. Часто бывало и так: инженеры после долгих поисков находили свои решения, а потом оказывалось, что их идеи давно реализованы в природе. Современные высотные сооружения построены по тем же законам, что и стебли злаков. А конструкция Эйфелевой башни в точности повторяет строение большой берцовой кости человека – совпадают даже углы между несущими элементами. Или пример из истории авиации. Долгое время серьезной проблемой был флаттер – внезапно возникающие на определенной скорости вибрации крыльев, из-за которых самолет разваливался в воздухе за несколько секунд. После многочисленных аварий конструкторы нашли выход: крылья стали делать с утолщением на конце. Аналогичные утолщения были затем обнаружены на концах крыльев стрекозы. У глубоководных моллюсков инженеры позаимствовали идею слоистых конструкций: прочные ракушки моллюсков состоят из чередующихся жестких и мягких пластинок; когда жесткая пластинка трескается, то деформация поглощается мягким слоем и трещина не идет дальше. Бионика подтверждает: большинство человеческих изобретений уже «запатентовано» природой.

14 сентября

Рябь на ткани пространства

14 сентября 2015 года впервые были детектированы гравитационные волны.

Не часто в науке случаются открытия, которые ждали своего часа целых сто лет! Общая теория относительности, завершенная Эйнштейном к 1915–1916 гг. (см. 11 мая), предсказала существование гравитационных волн, подобных ряби на ткани пространства, создаваемой при движении массивных тел. «Охота на волны» началась в 1970-е годы. Идея детектирования такова: отслеживается расстояние между двумя не связанными друг с другом подвешенными зеркалами. Из-за колебаний пространства, вызванных гравитационной волной, это расстояние тоже колеблется, что может почувствовать лазерный луч благодаря явлению интерференции. Заметить смещение зеркал на расстояние порядка атомного – не проблема, но для детектирования ожидаемой гравитационной волны требуется зафиксировать смещение на тысячные доли размера атомного ядра! Фантастическая точность! И вот американский проект LIGO, включающий два идентичных детектора, отстоящих друг от друга на 3 тысячи км, впервые зафиксировал гравитационный сигнал из космоса! Наличие двух детекторов позволяет исключить случайный сигнал. А по разности прихода сигнала к детекторам можно определить, из какой части неба он пришел. Как выяснилось, это был гравитационный всплеск от слияния двух черных дыр в далекой галактике на расстоянии около 1,3 млрд световых лет. Такие события – большая редкость (ожидаемая частота в отдельной галактике – раз в тысячи лет). Конечно, если бы такое событие произошло в нашей Галактике, было бы гораздо проще его зафиксировать.

15 сентября

«Три кварка для мистера Марка»

15 сентября 1929 года родился американский физик Гелл-Манн, автор теории кварков, Нобелевский лауреат.

Благодаря современным ускорителям открыто более 300 элементарных частиц. Невозможно представить, чтобы все они были первичными кирпичиками материи! В 1964 году Гелл-Манн и, независимо от него, Дж. Цвейг предположили, что большинство этих частиц построены из двух или трех точечных фундаментальных частиц, названных кварками. Последующие исследования подтвердили правильность этой гипотезы. Правда, к 1995 году число кварков пришлось увеличить до шести (см. 10 ноября). Каждому кварку соответствует свой антикварк. Но хотя частицы и состоят из кварков, выбить эти кварки из них невозможно, они намертво «заключены» внутри частиц. Сталкивая на ускорителях частицы с огромными энергиями, мы не выбиваем из них кварки, а рождаем все новые и новые частицы.

Все кварки имеют дробные электрические заряды: +2/3 и –1/3 (в долях элементарного заряда). Протон и нейтрон, входящие в состав атомных ядер, состоят из самых легких кварков: u (от англ. up – верхний) с зарядом +2/3 и d (от англ. down – нижний) с зарядом –1/3. Кварковый состав протона uud (просуммируйте заряды этих кварков). Угадайте, а каков кварковый состав нейтрона?

Интересно, что необычное слово «кварк» имеет литературное происхождение. Это слово Гелл-Манн нашел в фантастическом романе Джеймса Джойса «Поминки по Финнегану». Герой романа видит сон, в котором чайки кричат загадочные слова: «Три кварка для мистера Марка!» Таинственность слова вполне отвечает загадочной природе кварков.

16 сентября

«Осторожно! Немецкий воздух!»

16 сентября 1804 года французский физик и химик Жозеф Луи Гей-Люссак (1778–1850) совершил полет на воздушном шаре с научной целью, поднявшись на высоту 7 км.

Гей-Люссак был не просто кабинетным ученым. 26-летний Жозеф-Луи совершил два полета на воздушном шаре. Он обнаружил, что на высоте 7 км интенсивность земного магнетизма заметно не изменяется, и установил, что воздух имеет тот же состав, что и у поверхности Земли.

А вам имя Гей-Люссака наверняка знакомо по одному из законов школьной физики: объем газа при постоянном давлении пропорционален его абсолютной температуре. Когда в 1802 году Гей-Люссак проводил в Париже свои знаменитые опыты по тепловому расширению газов, ему были нужны стеклянные трубки, которые тогда вырабатывались стеклодувами только в Германии. Когда ученый их выписал, французские таможенники наложили такую высокую пошлину, что он не мог выкупить посылку. Об этом узнал его коллега Александр Гумбольд и решил помочь Гей-Люссаку. Он посоветовал отправителям запаять концы трубок и наклеить на них этикетки: «Осторожно! Немецкий воздух!» Воздух? Таможенного тарифа на воздух не существовало, и на этот раз трубки дошли до французского ученого без всяких пошлин.

Гей-Люссак во время одного из своих химических опытов лишился глаза. Как-то раз епископ Сиезский, самонадеянный богослов, сказал ему:

– Не понимаю, как можно быть ученым, имея всего один глаз! Что можно увидеть одним глазом?

– Да побольше вашего, – не растерялся Гей-Люссак. – Вот, например, я вижу у вас два глаза, а вы у меня только один!

17 сентября

«Превратить магнетизм в электричество»

Так написал Фарадей в своей записной книжке в 1822 году, после открытия Эрстедом и Ампером магнитных свойств тока (см. 24 сентября). В течение нескольких лет Фарадей возвращался к попыткам решить поставленную самому себе задачу – получить ток с помощью магнита, но безуспешно. Неудачи объяснялись тем, что он использовал постоянные токи и неподвижные магниты. Такие же попытки предпринимали Ампер и Араго в Париже и Джозеф Генри в Америке. Первого успеха Фарадей добился в конце августа 1831 года. На один сердечник были намотаны две обмотки; одна соединялась с источником тока, а другая – с гальванометром. При замыкании и размыкании первой цепи во второй цепи появлялся кратковременный ток. Это устройство стало прототипом современных трансформаторов. А 17 сентября 1831 года Фарадею удалось, наконец, получить ток с помощью одного лишь магнита, внося его внутрь спирали. Так было открыто явление электромагнитной индукции. Ключами к его пониманию стали опыты Фарадея. Полное изучение этого явления и формулировка закона потребовали еще 20 лет работы.

Из «конкурентов» Фарадея успеха добился Джозеф Генри. Но опубликовать свои результаты Генри смог лишь в 1832 году, на год позже Фарадея. Впрочем, никаких обид и претензий между этими двумя великими людьми не возникло – они впоследствии встречались и высказывали друг другу взаимное восхищение.

На экзамене по электротехнике:

– Расскажите, как работает трансформатор.

– Трансформатор работает: ж-ж-ж-ж-ж-ж.

– Неправильно. Трансформатор работает: у-у-у-у-у-у.

18 сентября

Первые полеты к Луне

18 сентября 1968 года советский космический аппарат «Зонд-5» совершил облет Луны и вернулся на Землю.

Сразу после того, как в 1957 году удалось отправить человека в космос, в СССР задумались о полетах к Луне. Советская космическая программа «Луна» стартовала в 1958 году. Первые три попытки запуска лунных аппаратов были неудачными (см. 31 июля). Достичь лунной поверхности смогла станция «Луна-2» в 1959 году, 14 сентября – аппарат буквально врезался в Луну. А еще через месяц «Луна-3» облетела вокруг Луны и передала на Землю первые снимки обратной (невидимой) ее стороны. 1966-й год оказался одним из самых успешных в советской лунной программе. В апреле на окололунную орбиту была выведена станция «Луна-10» – первый искусственный спутник Луны, а в августе у Луны появился второй искусственный спутник – «Луна-11».

Но еще ни один из аппаратов, на тот момент запущенных к Луне, не возвращался обратно на Землю. Главная трудность – так рассчитать траекторию аппарата, чтобы он вошел в атмосферу Земли не слишком круто и не чересчур полого. Эта задача впервые была решена при запуске аппарата «Зонд-5» в сентябре 1968 года. Внутри него находились черепахи – первые живые существа, облетевшие Луну. Аппарат удалось спустить в Индийский океан. В ноябре того же года «Зонд-6» выполнил аналогичную программу. Правда, cпускаемый аппарат разбился при ударе о землю, но черепахи-космонавты перенесли удар и выжили. В течение следующих двух лет еще три аппарата серии «Зонд» обследовали окрестности Луны и в итоге мягко опускались на поверхность Земли.

19 сентября

Опасные астероиды

19 сентября 2000 года в Лондоне были продемонстрированы уникальные кадры, снятые английскими учеными: небольшой астероид, который влетел в атмосферу Земли, прошел по касательной и опять вылетел в космос. Если бы он шел на 20 км ниже, то врезался бы в Землю, что вызвало бы мощный взрыв, как от крупной ядерной бомбы.

В опасной близости от Земли летает около 800 астероидов размером более 1 км и тысячи более мелких. Пока открыта лишь малая их часть. Тела размером менее 10 км могут остаться незамеченными вплоть до самого момента столкновения. За всю историю Земли на нее упало несколько тысяч астероидов диаметром около 1 км и десятки тел диаметром более 10 км. Система предупреждения астероидной опасности находится только в стадии разработки. Подрыв астероида, что любят изображать в голливудских фильмах, – не самая эффективная мера борьбы. Лучше отклонить потенциально опасное тело от траектории, угрожающей Земле. Принимать меры надо за несколько лет до столкновения.

Последние годы астрономы глаз не спускают с астероида Апофиз, который был замечен в 2008 году в 500 тыс. км от нашей планеты. В 2029 году эта 300-метровая глыба промчится на очень малом расстоянии от Земли – 32,5 тысячи километров (это меньше, чем радиус орбиты большинства телекоммуникационных спутников Земли) – и даже будет видна невооруженным глазом. Затем он приблизится к нам в 2036 и 2068 годах. Вероятность столкновений с ним невелика, но уж больно не хочется рисковать…

Астероид пролетел мимо Земли. Его назвали «Пятачок»: не то чтобы не попал, просто не попал в Шарик.

20 сентября

Топливо с Луны?

20 сентября 1970 года межпланетная станция «Луна-16» совершила мягкую посадку на Луну. Был произведен забор образцов лунного грунта, которые были доставлены на Землю.

Образцы лунной породы, доставленные на Землю автоматическими станциями «Луна» (330 граммов) и американскими астронавтами миссии «Аполлон» (380 кг!), были тщательно изучены. В итоге родились проекты, которые пока кажутся фантастическими. В этом столетии США и Россия собираются не просто вернуться на Луну, но создавать там постоянные базы. Готовятся к полетам на Луну Индия, Китай, Япония… Что же такого интересного обнаружилось в лунном грунте, что побуждает людей стремиться освоить это небесное тело? Одна из причин – возможность привозить с Луны большое количество изотопа гелий-3. Его содержание на Луне в 10 тысяч раз больше, чем на Земле: гелий-3 в течение миллиардов лет приносил солнечный ветер (см. 9 сентября). Этот изотоп может стать самым перспективным источником энергии в будущем, когда запасы нефти, газа и урана на Земле истощатся. Избавить человечество от перспективы энергетического кризиса, возможно, суждено термоядерным реакторам. Правда, они до сих пор не построены, но оптимисты полагают, что это дело ближайших десятилетий. Чтобы обеспечить на год все человечество энергией, потребуется 100 тонн гелия-3 с Луны. Чтобы добыть одну тонну гелия-3, надо вскрыть лунный грунт площадью 20 тысяч кв. км на глубину 3 метра. Придется построить на Луне крупные заводы. Помимо гелия, в лунном грунте много и других полезных элементов, например, титана. Одним словом, это целая революция.

21 сентября

«Господин Абсолютный Нуль»

Такое почетное прозвище заслужил голландский физик Камерлинг-Оннес, открывший явление сверхпроводимости и получивший Нобелевскую премию «за исследования свойств вещества при низких температурах, которые привели к производству жидкого гелия». Он родился 21 сентября 1853 года (ум. 1926).

Почему физики так упорно стремятся к недостижимому – абсолютному нулю температуры? Дело в том, что тепловое движение молекул затемняет суть некоторых явлений. Понижение температуры может, по выражению Камерлинг-Онеса, «приподнять завесу, которую простирают над внутренним миром атомов и электронов тепловые движения при обычных температурах». Интуиция его не подвела: приподняв эту завесу, в 1911 году он сделал свое самое поразительное открытие: обнаружил полное исчезновение электрического сопротивления некоторых металлов при очень низких температурах. Это явление он назвал сверхпроводимостью (см. 28 апреля).

Этот человек видел далеко вперед. Созданная им лаборатория низких температур Лейденского университета стала прообразом научно-исследовательских институтов XX века. Одним из первых он понял, что проникновение во все более глубокие тайны природы требует мощной технологической базы. В то время, когда остальные лаборатории мира могли получать жидкие газы (водород, гелий) каплями, в его лаборатории их производили литрами. Он открыл специальное училище для механиков и стеклодувов, и его лаборатория не испытывала недостатка ни в оборудовании, ни в квалифицированных помощниках. Ее двери были открыты для физиков всех стран (см. также 10 июля).

22 сентября

Необычная судьба Майкла Фарадея

22 сентября 1791 года родился великий английский физик Майкл Фарадей, основоположник учения об электромагнитном поле (ум. 1867).

Сын кузнеца в Лондоне, с 12 лет начавший работу переплетчиком в книжном магазине, заинтересовался содержанием умных книг, которые ему приходилось переплетать. Один из посетителей магазина подарил 19-летнему Фарадею абонемент на цикл публичных лекций известного химика сэра Дэви. Майкл, посетив несколько лекций, свои подробные конспекты лекций переплел в кожу и отправил сэру Дэви. И тот сделал Фарадея своим ассистентом в Королевском институте! А вскоре Фарадей стал самым выдающимся британским ученым эпохи. Физик Столетов писал о нем: «Никогда со времен Галилея свет не видал стольких поразительных и разнообразных открытий, вышедших из одной головы».

В те времена еще не было электроизмерительных приборов. Ток в цепи обнаруживали нагреванием проволоки, искоркой и даже оценивали на вкус (гальванометр для своих опытов Фарадей впоследствии сделал сам). Как заметил Гельмгольц, немного проволоки, несколько старых кусков дерева и железа дали Фарадею возможность сделать величайшие открытия. Но математикой он не владел совершенно – более тысячи страниц его трудов не содержат ни одной формулы. Лишь через 20 лет Максвелл перевел на язык математики формулировки Фарадея.

В 1938 году в архиве Фарадея обнаружили запечатанное послание ученого потомкам, датированное 1832 годом. В нем он сообщал о своей уверенности в существовании электромагнитных волн и сожалел, что современники не разделяют его взглядов.

23 сентября

Открытие «на кончике пера»

23 сентября 1846 года немецкий астроном Иоганн Готфрид Галле, руководствуясь вычислениями математика Леверье, обнаружил планету Нептун.

Это открытие стало триумфом классической механики. Дело в том, что шестая планета – Уран, открытая в 1781 году Уильямом Гершелем, вела себя странно. Она едва заметно отклонялась от того пути, по которому должна следовать согласно законам механики с учетом возмущений со стороны известных планет. Французский математик Урбен Леверье и независимо от него англичанин Джон Адамс, пытаясь понять причину «плохого» поведения Урана, предположили, что его движение возмущается притяжением неизвестной планеты. Они почти одновременно рассчитали массу этой планеты и указали место на небе, где в данное время она должна была находиться. Но Адамсу не повезло: его предсказанию астрономы не поверили и наблюдений по существу не начали. А вот немецкий астроном Иоганн Готтфрид Галле, получив письмо от Леверье, сразу кинулся к телескопу, и в тот же вечер отыскал неизвестную планету в указанном месте. Так разногласие между теорией и практикой привело в итоге к триумфу механики Ньютона, а Урбену Леверье и Иоганну Галле досталась слава первооткрывателей.

Галилей, наблюдая за спутниками Юпитера в 1612–1613 годах, обнаружил маленькую звездочку, изменившую со временем свое положение (а перемещаться на небе могут только планеты или кометы) – эта «звездочка» зафиксирована на его рисунках. Только через 366 лет выяснилось, что этой «звездой» был Нептун.

24 сентября

На заре электродинамики

24 сентября 1820 года Ампер обнаружил магнитное взаимодействие токов.

Летом 1820 года Эрстед заметил действие электрического тока на магнитную стрелку. Сообщение об этих опытах изменило судьбу 45-летнего Андре Мари Ампера, французского математика. Ампер – теоретик, у него не было лаборатории, и он никогда не интересовался электричеством. Но именно в его голове в это время родились ключевые идеи о связи магнетизма с электрическим током. Чтобы проверить свои идеи на опыте, ему хватило двух недель. Кстати, именно тогда Ампер первым в мире произнес слова «сила тока». Неудивительно, что через много лет, в 1893 году, единицу силы тока назвали Ампером. Открытие магнитного взаимодействия токов привело к созданию новой науки – электродинамики, которая объясняет магнитные явления действием электрических токов. Ампер заложил основы этой науки.

В личной жизни Ампер был несчастлив. Первая жена умерла, от второй он сам ушел, забрав двоих детей. Несмотря на многочисленные почетные звания, денег вечно не хватало, и Ампер подрабатывал инспектором школ, разъезжая по всей стране. Во время одной из таких поездок он и умер. На могильном камне сделана надпись: «Он был так же добр и так же прост, как и велик».

Ампер славился своей рассеянностью. Однажды он шел по улице, производя в уме сложные расчеты. Он ничуть не удивился, когда прямо перед ним возникла прекрасная черная доска, достал из сюртука мел и стал записывать вычисления. Потом доска начала двигаться вперед, и ему пришлось идти, а затем бежать за ней. Доска оказалась задней стенкой кареты.

25 сентября

Озоновые дыры

25 сентября 1974 года в журнале «Сайенс» впервые приведены данные исследований, свидетельствующие о том, что аэрозоли способствуют разрушению озонового слоя Земли.

Молекулы озона состоят не из двух атомов кислорода, как обычный кислород, а из трех. Озона в атмосфере очень мало, но без него жизнь на планете была бы иной. Озон находится в стратосфере, на высоте 20–25 км. Формирование озонового слоя закончилось 400 миллионов лет назад, и после этого начали быстро развиваться наземные растения и животные. Озоновый слой, хотя он весьма тонкий, полностью поглощает жесткое ультрафиолетовое излучение Солнца и обеспечивает живым организмам надежную защиту от губительного действия этого излучения. Но в 1970-х годах у ученых возникло беспокойство за судьбу озонового слоя. Было выявлено существенное уменьшение концентрации озона над Антарктидой, получившее название «озоновой дыры». Озоновая дыра над Антарктидой была максимальна в 1987 году, когда ее площадь была равна площади США. Регистрировались «мини-дыры» и в других местах, в частности, над Москвой. Отчего же они возникли? Основная причина – попадание в атмосферу миллионов тонн фреонов (газов, используемых в холодильниках и аэрозольных баллончиках). Молекулы фреонов постепенно поднимаются в стратосферу и расщепляются под действием ультрафиолета с образованием хлора и азота. А один атом хлора может разрушить до 100 000 молекул озона! Даже если мы сегодня же прекратим использование фреонов, действие уже попавших в атмосферу молекул будет продолжаться еще несколько десятилетий.

26 сентября

«Прости меня, Ньютон!»

26 сентября 1905 года в немецком журнале «Анналы физики» опубликована специальная теория относительности Эйнштейна.

«Прости меня, Ньютон!» – написал Эйнштейн в коротком автобиографическом эссе. Его специальная теория относительности (через 10 лет появится еще и общая теория относительности) изменила привычную со времен Ньютона картину мира. «Иногда я спрашиваю себя: как же так получилось, что именно я создал теорию относительности? По-моему, причина этого кроется в следующем. Нормальный взрослый человек едва ли станет размышлять о проблемах пространства-времени. Он полагает, что разобрался в этом еще в детстве. Я же, напротив, развивался интеллектуально так медленно, что, только став взрослым, начал раздумывать о пространстве и времени. Понятно, что я вникал в эти проблемы глубже, чем люди, нормально развивавшиеся в детстве», – говорил Эйнштейн. Вызывает изумление, что от возникновения зачаточной идеи до окончания последней страницы знаменитой статьи прошло чуть больше месяца. Увы, ученый мир не спешил приходить в восторг от новой теории. Цюрихский университет отверг рукопись теории относительности, представленную 26-летним ученым как диссертационную, усмотрев в этой работе «крайне неуважительное отношение к авторитетам». А Берлинский университет отказался взять автора этой теории на работу.

Кстати, название «теория относительности» предложил Макс Планк в 1906 году.

Эйнштейн сказал: «Есть только две бесконечные вещи – Вселенная и человеческая глупость. Правда, на счет Вселенной я не уверен».

27 сентября

Судьба человечества на трех страницах

27 сентября 1905 года поступила в печать статья Эйнштейна «Зависит ли инерция тела от содержащейся в нем энергии?», в которой предлагалось знаменитое соотношение между массой и энергией.

На трех страницах из основных положений теории относительности Эйнштейн вывел знаменитую формулу: E = mc^2. Эта формула показывает, что даже покоящееся тело заключает в себе энергию – «энергию покоя». Надо только уметь ее извлечь. Формула Эйнштейна объяснила, откуда Солнце и звезды черпают свою энергию. Она позволила людям добывать энергию из ядер атомов – делать атомные и термоядерные бомбы, а также строить атомные электростанции. Мы научились «отщипывать» крохотные кусочки от энергии покоя – это происходит в ядерных реакторах, где менее 0,5 % массы урана или плутония превращается в доступную нам форму энергии.

Эйнштейн не был единственным ученым, кто соотносил энергию и массу (к этой же мысли пришел и Хевисайд – см. 18 мая), но он был первым, кто вывел эту формулу из общих предпосылок теории.

Однажды на семинаре, прослушав доклад одного из участников, Эйнштейн сказал ему: «Мне жаль, но ваша работа базируется на некоторых идеях, которые я недавно опубликовал, но которые, к сожалению, оказались ошибочными». Докладчик возмутился: «Имеете ли вы право менять свои идеи вместо того, чтобы исходить из предыдущих публикаций и развивать их дальше?», на что Эйнштейн ответил: «То есть вы хотите, чтобы я вступил в спор с господом Богом и стал доказывать ему, что он действует не в согласии с моими опубликованными идеями?»

28 сентября

История очков

Сегодня примерно половина 12-летних школьников имеет те или иные дефекты зрения, а взрослых еще больше. Виноваты не только компьютеры, телевизоры и чтение. Изменилось наше питание: мы потребляем слишком много очищенных углеводов, что приводит к росту глазных яблок в длину, отчего, помимо всего прочего, возникает, например, близорукость (миопия). Ну а с возрастом слабеют глазные мышцы, и появляется старческая дальнозоркость (пресбиопия). Так что без очков не обойтись.

В античные времена очков не знали, и стареющие философы страдали, не имея возможности читать. В XIII веке английский ученый и философ Роджер Бэкон заметил, что если тщательно отшлифовать сегменты стеклянного шара, они будут хорошим средством от «слабых глаз». Но беда была в том, что в те времена стекло было мутным, с большим количеством пузырьков. Прозрачное стекло научились делать только в Венеции, и тайна его изготовления тщательно оберегалась до XVI века. Поэтому очки оставались дорогой вещью, доступной лишь богачам. Они даже включались в завещания отдельным пунктом. И долгое время очки с выпуклыми линзами служили только дальнозорким. Вогнутые стекла, необходимые для коррекции близорукости, научились делать лишь в XVI веке. Способ крепления очков на голове тоже прошел длинную эволюцию. Сначала очки прикрепляли к шляпам. Потом стали вставлять стекла в железные кольца и закреплять их на стержне. Это было как бы пенсне, но его приходилось придерживать рукой. Затем появились оправы с дужками, но без заушников. Просто к концам дужек прикрепляли шнурки и связывали их на затылке. Лишь в XIX веке стали делать очки, похожие на современные.

29 сентября

Что такое «ВУРС»?

29 сентября 1957 года на южном Урале произошла крупнейшая авария на радиохимическом заводе «Маяк».

Этот завод был построен в конце 1940-х для производства оружейного плутония. Именно здесь был произведен плутоний для первой советской атомной бомбы. Разработка технологии производства велась в сжатые сроки, не позволявшие создать надежные системы хранения радиоактивных отходов. На «Маяке» жидкие радиоактивные отходы хранились в емкостях из нержавеющей стали, каждая из которых была рассчитана на 70–80 тонн. Эти емкости помещались в ячейки омываемого речной водой глубокого бетонного каньона. Жидкость в одной из емкостей полностью испарилась, что привело к разогреву и взрыву сухих радиоактивных отходов. Взрыв сорвал и отбросил на 25 метров бетонную плиту перекрытия каньона, в атмосферу было выброшено множество радиоактивных веществ. На высоте около километра образовалось радиоактивное облако, которое перемещалось ветром в северо-восточном направлении. В результате на территории Челябинской, Свердловской и Тюменской областей образовался радиоактивный след, вытянутый более чем на 1000 км и имеющий ширину от 10 до 50 км. Он получил название «Восточно-уральский радиоактивный след» (ВУРС). Облучению подверглись почти 300 тысяч человек. Пришлось эвакуировать население с площади более тысячи квадратных километров.

Подобные «шрамы» остались и в других странах, развивавших ядерные технологии. Понимание всей сложности проблемы хранения радиоактивных отходов пришло значительно позднее и основано во многом на опыте сделанных ошибок.

30 сентября

Лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать

30 сентября 1870 года родился Жан Батист Перрен, французский физик, лауреат Нобелевской премии «за работу по дискретной природе материи» (ум. 1942).

В XIX веке вовсю бушевали споры: атомы – это реальность или просто удобная гипотеза, фикция? Один из главных аргументов противников атомизма: «А вы видели хотя бы один атом?» По-настоящему увидеть атомы удалось только во второй половине ХХ века с помощью электронных микроскопов. А в XIX веке все свидетельства их существования были косвенными. Между тем еще в 1827 году английский ботаник Роберт Броун сделал открытие, которому было суждено сыграть очень важную роль в победе атомизма. Наблюдая в микроскоп взвесь цветочной пыльцы в воде, он обнаружил, что частицы взвеси все время беспорядочно двигались. Понимание причин «броуновского движения» пришло лишь полвека спустя: оно вызывается толчками молекул окружающей жидкости. А теорию броуновского движения разработал Эйнштейн в 1905 году. Он дал определенные количественные предсказания, однако необходимые для их проверки эксперименты требовали настолько большой точности, что Эйнштейн сомневался в их осуществимости. Такие опыты сумел провести Жан Перрен в 1908–1913 годах. Он выполнил тончайшие наблюдения над броуновскими частицами, которые подтвердили предсказания Эйнштейна. Исследования Перрена позволили ему вычислить число Авогадро (число молекул в одном моле) и размеры молекул. И только тогда атомная теория восторжествовала.

В своей работе Эйнштейн предсказал броуновское движение, не зная, что оно давным-давно открыто!

Октябрь

1 октября

Метеоры и метеориты

1 октября 1990 года взорвался крупный метеорит над Тихим океаном. Энергия взрыва в несколько раз превышала энергию атомных взрывов в Хиросиме и Нагасаки.

Множество осколков астероидов и комет влетает в атмосферу Земли с огромными скоростями. Мелкие частицы раскаляются от трения о воздух и сгорают на высоте 80–100 км. Мы можем увидеть их на ночном небе как «падающие звезды» – метеоры. Частицы метеоритной пыли постепенно оседают на Землю – ежедневно к нам поступает порядка 100 тонн внеземного вещества! Спутники регистрируют в атмосфере около 30 ярких вспышек в год. Энергия этих вспышек сравнима с энергией ядерных взрывов, а вызваны они внедрением в атмосферу метеорных тел размером 1–3 метра. Тела массой меньше 1 тонны успевают полностью разрушиться в атмосфере, более крупные достигают поверхности Земли – их называют метеоритами. Атмосфера смягчает последствия соударения: она поглощает до 99 % первоначальной энергии «пришельцев», и лишь 1–3 % энергии выделяется при ударе. При массе более 100 тонн тело не успевает затормозиться в атмосфере и ударяется о Землю с космической скоростью, оставляя на ее поверхности взрывной кратер. Два крупнейших падения в ХХ веке произошли на территории России, оба, к счастью, в малонаселенных районах: это знаменитый Тунгусский метеорит 1908 года и Сихотэ-Алинский железный метеорит 1947 года. Всего на Земле найдено около 120 крупных метеоритных кратеров диаметром от 1 до 100 км.

Зафиксировано только два случая попадания метеоритов в людей – оба без серьезных последствий. Люди занимают не так уж много места на планете.

2 октября

С кого начинается физика?

Можно сказать, что с Архимеда (287–212 до н. э.), создателя статики как науки и первого экспериментатора.

Жизнь Архимеда тесно переплелась с легендами. Одна из них о том, как Архимед выяснил: сделана ли корона царя Гиерона из чистого золота. Для этого надо было как-то измерить объем короны. Говорят, что идея осенила Архимеда, когда он принимал ванну: можно измерить объем тела, погружая его в воду. Это был, наверное, первый физический эксперимент в истории.

Другая легенда рассказывает, что построенный по велению Гиерона огромный корабль никак не удавалось спустить на воду. Архимед соорудил систему блоков и сдвинул корабль одним движением руки, произнеся крылатые слова: «Дайте мне точку опоры, и я сдвину Землю». Инженерный гений Архимеда проявился во всем блеске во время осады Сиракуз римлянами в 212 году до н. э. По словам Плутарха, Архимед «один был душой обороны, приводил все в движение и управлял защитой». И когда предательство открыло римлянам ворота в город, он погиб как солдат под мечом римского легионера.

Популярна легенда, что Архимед с помощью системы зеркал сжег римский флот, осаждавший Сиракузы. Долгое время рассказ этот считался выдумкой. Но летом 2005 года преподаватели и студенты Массачусетского технологического института (США) провели опыт: с помощью системы зеркал они сумели спалить макет римской галеры с расстояния 50 м!

На уроке.

– Кто такой Архимед?

– Ну… это был ученый… как-то раз он мылся в ванне и закричал: «Эврика!», что значит «нашел».

– И что же он нашел?

– Не знаю… Мыло, наверное…

3 октября

Из истории видеомагнитофона

3 октября 1952 года произведена первая запись видеоизображения на магнитную ленту.

Видеомагнитофон пришел к нам с Запада, но его появлением мы обязаны русскому инженеру Александру Матвеевичу Понятову (1892–1980). Сын крестьянина Александр Понятов выучился на инженера, в первую мировую служил офицером авиации. Во время гражданской войны сражался в Белой гвардии, а затем эмигрировал в Америку. Там он основал свою фирму Ampex. Три первые буквы – его инициалы, а две последние – от английского exellence – обращение к офицеру: «Ваше превосходительство». После войны его фирма занялась разработкой аппаратуры магнитной звукозаписи и добилась успеха. Но по-настоящему ее звездным часом стало создание первого в мире видеомагнитофона. Многие крупные фирмы пытались и не смогли решить эту задачу – ведь для записи видеосигнала требуются частоты, в сотни раз превышающие частоты звукозаписи. Это значит, что магнитная лента должна двигаться очень быстро, со скоростью 50 метров в секунду! Метод видеозаписи, который изобрели инженеры Ampex, прославил на весь мир фирму и ее владельца. Вместо быстрого перемещения ленты относительно головок они заставили быстро вращаться сами головки относительно медленно движущейся видеоленты. И с 1956 года «видики» фирмы Понятова начали завоевывать мир.

Незадолго до смерти Понятов говорил своему другу:

«…Все бы передал своей стране, весь свой опыт! Но, ты же знаешь, это невозможно. Даже филиал моей фирмы в России не разрешают создать. И я страдаю…». Фирма Ampex исчезла спустя 15 лет после смерти своего создателя.

4 октября

Самые разные спутники

4 октября 1957 года в СССР произведен запуск первого искусственного спутника Земли (ИСЗ).

Сейчас на околоземной орбите работает около 2700 космических аппаратов. А за всю космическую эру на орбиту было выведено почти 8 тысяч спутников. Если изобразить каждый спутник точкой на рисунке, то Земной шар будет окружен плотным роем таких точек. Вы увидите целый «пояс» спутников в плоскости земного экватора на расстоянии 6,7 земных радиусов – это так называемые геостационарные спутники, «висящие» над одной и той же точкой земной поверхности. Исходя из назначения спутников, раньше их было принято делить на две группы: научно-исследовательские и прикладные. Сейчас в России первая группа практически исчезла. Теперь спутники определяют по другому принципу: гражданские и военные (последних и у нас, и у американцев больше). Спутники обеспечивают глобальную связь, навигацию, наблюдение за погодой, состоянием природной среды, получают информацию для сельского и лесного хозяйства, рыбного промысла и многое другое. Военные спутники ведут электронную и фоторазведки, оповещают о пусках баллистических ракет и испытаниях атомного оружия. Аппараты обеих групп выполняют и научные измерения. Спутниковые системы сегодня определяют и уровень обороноспособности страны, и ее экономический потенциал. Именно сейчас мы являемся свидетелями второй «спутниковой революции».

В околоземном космическом пространстве накопилось более семи с половиной тысяч тонн мусора: это и действующие спутники, и отработавшие свой срок аппараты или их фрагменты.

5 октября

Всемирный день учителей

Сейчас в мире почти 60 миллионов педагогов, в России – более двух миллионов (из них половина – учителя общеобразовательных школ). Педагоги – самая многочисленная группа высокопрофессиональных кадров. Профессиональный праздник учителей на международном уровне был учрежден в 1994 году. Праздник отмечают примерно в ста странах мира, но не везде 5 октября. Иногда даты выбирают в честь национальных событий или героев. Отмечают праздник тоже по-разному. В Великобритании 5 октября учителям дарят чай и устраивают чаепития в школах. Во Франции подарков учителям не дарят, но школы организуют общие чаепития, чтобы учителя и ученики общались в неформальной обстановке. В Аргентине день учителя (11 сентября) – национальный праздник, общий выходной. А в США это не день, а целая неделя в апреле. В эту неделю ученики «подтягивают все хвосты». Ну и праздничный концерт могут устроить. Очень интересная традиция в Индии: в День учителя (5 сентября) в некоторых школах ученики и учителя меняются ролями: старшеклассники проводят открытые уроки для учителей. Ну и поздравляют их, конечно. А самый шумный и красочный праздник в честь учителей устраивают в Австралии в последнюю пятницу октября. На улицах проходят карнавальные шествия, а вечером устраивают фейерверки и салюты. В России продолжают традицию СССР поздравлять учителей в первое воскресенье октября. Только в Японии День учителя не отмечают. Но у них и так культ учителей.

Ученик – учителю:

– Следует ли наказывать кого-то за то, чего он не делал?

– Нет, конечно!

– Хорошо. Я не сделал домашнее задание.

6 октября

Мыльные пузыри – не просто развлечение

«Выдуйте мыльный пузырь и смотрите на него: вы можете заниматься всю жизнь его изучением, не переставая извлекать из него уроки физики», – писал великий английский физик лорд Кельвин. Чтобы выдувать прочные пузыри, приготовьте густой раствор из хозяйственного мыла или шампуня. Хорошо бы добавить туда глицерин (1/3 по объему). С помощью пластмассовой или соломенной трубочки можно выдувать маленькие пузыри. А если взять пластмассовую воронку, то можно выдуть пузырь-гигант диаметром до 30 см! Для этого налейте раствор в тарелку и опустите туда воронку. Затем, держа воронку вертикально, поднимайте ее и дуйте с передышками, каждый раз зажимая пальцем узкий конец воронки. Чтобы увидеть воочию упругость мыльной пленки, поднесите узкий конец воронки к зажженной свече – воздух, выталкиваемый из пузыря силами упругости, потушит свечу.

Мыльный пузырь сразу лопнет, если прикоснуться к нему сухим предметом. А вот если обмакнуть палец в раствор, то можно проткнуть им пузырь, и тот останется цел! Можно выдуть несколько пузырей один в другом, если в уже готовый пузырь ввести смоченную в растворе трубочку. Попробуйте!

Мыльные пузыри могут жить весьма долго. Английский физик Дьюар хранил их в закупоренных бутылках месяцами. Известны случаи, когда пузыри хранились на подставке под стеклянным колпаком годами.

Самый большой пузырь имел длину 32 м! Его выдул в 1996 году некто Алан Маккей в Новой Зеландии. Его имя было занесено в «Книгу рекордов Гиннеса».

7 октября

Стиль Бора

7 октября 1885 года родился Нильс Бор, великий датский физик, Нобелевский лауреат 1922 года «за заслуги в области строения атомов и испускаемого ими излучения» (ум.1962).

В статьях Бора нет ни вступлений, ни заключений. Он сразу переходит к сути дела. Такой стиль у него выработался еще в юности. В школе Нильс однажды поразил учителя своим сочинением под названием «Прогулка в порт», состоящим из двух фраз: «Мой брат и я пришли гулять в порт. Там мы увидели, как корабли причаливают к причалам». Бор слыл тугодумом, но он мыслил очень глубоко и парадоксально. По рассказам немецкого физика Джеймса Франка, «порою он усаживался неподвижно с выражением безнадежной апатии на пустом лице. Глаза его становились бессмысленными, безвольно повисали руки, и он делался до такой степени неузнаваемым, что вы терялись… Но вдруг он озарялся изнутри. Вы видели, как вспыхивает в нем искра, и он произносил: „Так, теперь я это понимаю!“…»

Бор блестяще излагал свои мысли, когда бывал один на один с собеседником, а вот выступления его перед большой аудиторией порой бывали малопонятны. Его брат Харальд, известный математик, был блестящим лектором. «Причина простая, – говорил Харальд, – я всегда объясняю то, о чем говорил и раньше, а Нильс всегда объясняет то, о чем будет говорить позже».

Когда у Н ильса Бора спросили, как ему удалось создать первоклассную школу физиков, он ответил: «Повидимому, потому, что я никогда не стеснялся признаваться своим ученикам, что я дурак…»

8 октября

Микроволны в быту

8 октября 1945 года запатентована микроволновая печь для приготовления еды.

Микроволны – это электромагнитное излучение с длиной волны от миллиметра до метра (в бытовых микроволновых печах длина волны около 12 см). По длине волны микроволны занимают промежуточное положение между радио и инфракрасным излучением. Микроволны используют также в радионавигации, системах спутникового телевидения, сотовой телефонной связи и т. д.

Открытие их теплового воздействия произошло случайно. Однажды, совершенствуя новый генератор микроволн – магнетрон – американский физик Перси Спенсер обнаружил, что шоколадный батончик, лежавший в его кармане, растаял. Почему же именно микроволны подходят для приготовления пищи? Электромагнитные волны разной длины по-разному поглощаются веществом. Длинные радиоволны прошли бы сквозь любое блюдо, оставив его холодным. А инфракрасное излучение поглощается уже в тонком поверхностном слое (именно оно в тостерах и ростерах обеспечивает блюду румяную корочку). Микроволны же проникают в продукт на глубину 2–3 см, быстро разогревая его. Лучше всего микроволны поглощаются водой, а она есть практически в любом продукте. У молекулы воды два разноименно заряженных полюса. Микроволны заставляют этот диполь поворачиваться туда-сюда, качающаяся молекула воды толкает окружающие молекулы, и тепло распределяется по всему нагреваемому объекту.

В микроволновке нельзя варить продукты с плотной оболочкой (яйца, помидоры, сосиски…). Они взрываются, потому что содержащаяся в них вода мгновенно закипает и пар разрывает скорлупу или оболочку.

9 октября

Землетрясения в Москве

9 октября 1445 года в русских летописях отмечено весьма сильное землетрясение в Москве.

С точки зрения геофизики Московская область – благодатное место. Восточно-Европейская равнина, в центре которой расположена Москва, покоится на мощной кристаллической платформе. «Своих» разрушительных землетрясений в Москве не было и никогда не будет. Откуда же берутся не сильные, но ощутимые толчки, которые время от времени будоражат москвичей? Их причиной являются не местные подвижки земной коры, а землетрясения в Южных Карпатах (Румыния). Хотя до Румынии более тысячи километров, в структуре Восточно-Европейской платформы есть, видимо, какой-то «коридор», по которому сейсмические волны из эпицентра в Карпатах достигают центральных областей России. Так, землетрясение, разрушившее Бухарест 4 марта 1977 года, отозвалось в Москве толчками в 4,5 балла. На 14–18 этажах высотных зданий интенсивность колебаний достигала 5–6 баллов, а шпиль Московского университета на Воробьевых горах раскачивался с амплитудой до двух метров. Землетрясение 1445 года, зафиксированное в русских летописях, также было отзвуком карпатских катаклизмов. Доходят и отголоски кавказских и среднеазиатских землетрясений.

Надо признать, что сейсмическая уязвимость Москвы возрастает. Из-под города выкачивают воду, образуются пустоты, идут просадки грунта. Разрастаются сети искусственных подземных полостей, широко используются участки с насыпными грунтами. Все это может усилить сейсмический эффект на балл и более от тех же удаленных очагов Карпатских землетрясений.

10 октября

Как Кавендиш Землю взвесил

10 октября 1731 года родился Генри Кавендиш, английский физик и химик, открывший формулу воды и измеривший вес Земли (ум 1810).

Сэр Генри Кавендиш, богатый аристократ, «самый мудрый из богачей и самый богатый из мудрецов», как говорили о нем современники, вел жизнь отшельника, с наслаждением предаваясь научным исследованиям. Его открытия намного опередили науку того времени, но, увы, их большая часть осталась неизвестной научному сообществу. Сэр Генри не публиковал своих работ и не делал научных докладов. Впервые изучением его архивов занялся Максвелл в конце XIX века и обнаружил, что Кавендиш предвосхитил многие открытия в области электричества, опередив Кулона и Фарадея. А для потомков он остался человеком, который взвесил Землю. Дело в том, что значение гравитационной постоянной в законе всемирного тяготения Ньютона более 100 лет оставалось неизвестным. А Кавендиш в 1798 году измерил эту очень малую величину с помощью изобретенных им крутильных весов. Затем он вычислил массу Земли по ускорению свободного падения, радиусу Земли и гравитационной постоянной, применив закон всемирного тяготения.

Излюбленным способом тратить деньги была для Кавендиша благотворительность. Как-то раз, узнав, что студент, помогавший ему упорядочивать библиотеку, оказался в трудной финансовой ситуации, Кавендиш немедленно выписал ему чек на 10 тысяч фунтов – сумму по тем временам громаднейшую. Подобным образом он поступал всю жизнь – и тем не менее всегда располагал миллионами фунтов стерлингов. Воистину, не оскудевает рука дающего.

11 октября

Женщина во главе Академий

11 октября 1783 года учреждена Императорская Российская Академия, председателем которой стала княгиня Дашкова (1743–1810).

Екатерина Романовна Дашкова – одна из выдающихся женщин России XVIII века. Почти 12 лет, с января 1783 года, она была директором главного научного учреждения страны – Петербургской Академии наук. Благодаря своей неуемной энергии и организаторским способностям княгиня Дашкова за короткое время расплатилась с долгами Академии и создала благоприятные условия для работы академиков; при ней было построено и новое здание Академии наук (сейчас в нем размещается научный центр РАН).

Однажды, прогуливаясь с Екатериной II по Царскосельскому саду, княгиня подала императрице мысль об основании новой Академии, задача которой – усовершенствование русского языка. Княгиня Дашкова высказала мысль, что «нужны только правила и хороший словарь, чтобы поставить наш язык в независимое положение от иностранных слов и выражений». Так была создана Российская Академия для изучения филологических и других гуманитарных наук под председательством княгини Дашковой. Ученые заседания происходили еженедельно. На одном из них родилась новая буква русского языка – Ё. А самым известным делом Академии стало издание в 1789–1794 годах «Словаря Академии Российской», включавшего более 51 тысячи слов. Карамзин считал составление этого Словаря подвигом, совершенным к тому же в кратчайшие сроки.

В 1796 году, через несколько дней после смерти Екатерины II, император Павел I отстранил княгиню Дашкову от «управления порученных ей мест» и отправил в ссылку.

12 октября

Земля и люди

12 октября 1999 года родился шестимиллиардный житель Земли.

Население Земли быстро возрастает: в 1800 году – 1 миллиард, в 1900 – 1,6 млрд, в 1960 – 3 млрд, к июню 2020 – 7,8 млрд. По прогнозам, к 2050 году на Земле будет более девяти миллиардов человек. Хватит ли на всех пресной воды, еды и прочих благ? Сейчас в мире есть и нищета, и плохая экология, и войны. Но напрямую эти беды не связаны с плотностью населения в том или ином регионе. Так, в Голландии на квадратный километр приходится 346 человек, а в Монголии – меньше двух, но монголы живут гораздо беднее голландцев. Производство продуктов в мире растет быстрее, чем численность населения. Сегодня в среднем на одного человека приходится гораздо больше продуктов, чем сто лет назад. Однако где-то люди живут в изобилии, а где-то голодают. Дело в распределении продуктов. То же касается энергоресурсов. Сегодня средний американец потребляет в 33 раза больше энергии, чем житель Индии, и в 13 раз больше, чем китаец. Надо научиться экономить энергию и справедливо ее распределять. Хотя запасы ископаемого топлива ограничены, но альтернативные источники энергии (см. 31 марта) и «прирученные» термоядерные реакции (см. 15 июля) смогут неограниченно долго обеспечивать человечество. Ученые полагают, что Земля может прокормить до 15–25 миллиардов людей. Темпы роста населения Земли замедляются, есть надежда, что процесс стабилизируется в конце концов на уровне заведомо ниже критического.

Жена говорит мужу: «У нас будет не больше четырех детей, потому что каждый пятый из рождающихся на планете младенцев – китаец».

13 октября

Первая «всемирная паутина»

13 октября 1884 года Гринвичский меридиан утвержден в качестве всемирного нулевого меридиана.

Трудно поверить, но почти до конца XIX века чуть ли не каждое государство пользовалось собственным нулевым меридианом: французы и испанцы определяли долготу соответственно по Парижу и Кадису, в России – отсчитывали от Пулковской обсерватории, одновременно использовался еще добрый десяток других нулевых меридианов. Сто лет ученые и правительства разных стран спорили, где будет проходить нулевой меридиан. Возможно, в обычной жизни человек и не нуждается в едином для всего мира меридиане и времени, однако для астрономов, мореплавателей, географов, составителей карт такая необходимость стала насущной. И вот, наконец, свершилось… 13 октября 1884 года в Вашингтоне собралась Международная конференции «для обсуждения и, если представится возможность, для фиксирования меридиана, подходящего для использования в качестве нуля долготы и поясного времяисчисления на всем земном шаре». После жарких дебатов, тянувшихся целый месяц, Гринвичский меридиан был принят за нулевой, а Гринвичское время утверждено в качестве всемирного. С этого времени земной шар охватила первая «всемирная паутина» – географическая.

Гринвич – пригород Лондона, где в 1675 году по указу Карла II была основана обсерватория, знаменитая точностью своих измерений. Линия нулевого меридиана проведена через двор Гринвичской Королевской Обсерватории и разделяет земной шар на восточное и западное полушария.

14 октября

Ускорители спасают людей

14 октября 1967 года в Институте физики высоких энергий (город Протвино) введен в строй крупнейший в мире ускоритель протонов на энергию 70 миллиардов электронвольт (У-70).

Пять лет держал мировое лидерство по энергии и размерам синхротрон У-70 (длина орбиты полтора километра). С его помощью впервые были зарегистрированы ядра антивещества. А сегодня У-70 осваивает дополнительную профессию – медицинскую. Уже давно для лечения рака используют гамма-лучи и пучки электронов из ускорителей. Но сейчас во всем мире переходят к созданию более совершенных центров протонной и ионной терапии. Дело в том, что при облучении рентгеновскими и электронными лучами вместе с очагом заболевания большие дозы получают и окружающие здоровые ткани. Это не позволяет лечить опухоли, находящиеся в непосредственной близости от жизненно важных органов. А при облучении опухоли ускоренными пучками более тяжелых частиц – протонов и ионов – можно фокусировать облучение как раз в очаге заболевания и уничтожать раковые клетки, а окружающие ткани при этом страдают гораздо меньше. Особенно эффективны для уничтожения раковых клеток ядра углерода. В России пока всего три центра протонной лучевой терапии. А центры по лечению пучками ионов есть только в Японии и Германии. Но в Протвино уже работают над тем, чтобы приспособить ускорительный комплекс к задачам протонной и ионной терапии. Вскоре У-70 будет обеспечивать население протонной и ионной терапией.

В мире более 20 центров протонной лучевой терапии работает на «привлеченных» из физики ускорителях.

15 октября

Секрет Торричелли

15 октября 1608 года родился Эванджелиста Торричелли, итальянский математик и физик (ум. 1647).

Торричелли стоял у смертного одра Галилея. Знакомство их было недолгим, но именно ему Галилей завещал свои труды. Торричелли вошел в историю как человек, впервые доказавший, что воздух имеет вес, и сконструировавший первый барометр. Его знаменитый опыт 1643 года прост: в чашку с ртутью опрокидывается открытым концом стеклянная трубка с запаянным верхним концом, тоже заполненная ртутью. Но ртуть не выливается вся в чашку – в трубке остается столбик ртути высотой около 76 см, а в трубке над ним образуется пустота. Своим весом атмосферный воздух давит на свободную поверхность ртути в чашке и не позволяет ртути вытекать из трубки. Этот опыт «поставил точку» в долгом споре о том, имеет ли воздух вес, – споре, который велся со времен Древней Греции.

Торричелли умер в 39 лет, унеся в могилу один секрет. Он сам делал линзы для своих приборов. Когда недавно сравнили линзу Торричелли диаметром 83 мм, взятую из музея во Флоренции, с современными линзами, то линза Торричелли оказалась лучше! Он знал секрет изготовления сверхточных линз. «Я не могу раскрыть мой секрет, так как Великий герцог предписал мне молчать о нем», – писал Торричелли.

Со времен Аристотеля считалось, что вода поднимается за поршнем насоса потому, что «природа не терпит пустоты». Однако при сооружении фонтанов во Флоренции обнаружилось, что засасываемая насосами вода не желает подниматься выше 34 футов (10 метров). Строители обратились за помощью к Галилею, который сострил, что, вероятно, природа перестает бояться пустоты на высоте более 34 футов.

16 октября

Шум и здоровье

16 октября 1987 года в Варне (Болгария) проходила международная конференция «Акустическая среда, методы и средства защиты».

Шум сопровождает нас повсюду – дома, в транспорте, на работе… От шума мы подчас так устаем, что нас раздражает даже тиканье часов. Установлено, что звуковой шум влияет на работоспособность и здоровье. Так, негромкая мелодичная музыка немного повышает артериальное давления, усиливает выработку гормонов, что увеличивает работоспособность. Громкая же музыка и непривычные шумы, напротив, действуют негативно. Постоянное воздействие шума большой интенсивности снижает слух и может даже вызвать глухоту из-за повреждения внутреннего уха. Дети, живущие вблизи аэропорта, чаще болеют, чаще получают травмы и имеют более ослабленную нервную систему по сравнению с детьми, живущими вдали от него, в таких же природных и социальных условиях. К сожалению, даже на утренниках в детских садах уровень громкости звуковой аппаратуры недопустимо высок.

Сейчас начали диагностировать у молодых людей стремительное снижение слуха со скоростью, ранее присущей лишь пожилым пациентам. Некоторые ученые связывают эту тенденцию с постоянным использованием наушников, воспроизводящих музыку с опасной для здоровья громкостью. Дело в том, что нервные волокна наших ушей защищены миелиновой оболочкой, оберегающей наш орган слуха от повреждений. Но оболочка нуждается в тишине для своего восстановления, а кто-то не снимает наушники днем и ночью.

Шум больших городов сокращает жизни обитателей сильнее, чем курение табака.

17 октября

В погоне за трансуранами

17 октября 2006 года российские и американские физики сообщили о получении 118-го, последнего на сегодняшний день, элемента таблицы Менделеева.

Итак, сегодня в таблице Менделеева 118 элементов. Физики продолжают пытаться синтезировать все более далекие трансурановые элементы (см. 8 июня) – те, которые не встречаются в природе, но могут быть получены искусственно. Элементы с порядковыми номерами от 93 до 100 были получены при облучении урановой мишени мощными потоками нейтронов. Этот способ, однако, не позволяет получать еще более массивные ядра. Пришлось перейти к «тяжелой артиллерии». Мишени стали бомбардировать ускоренными ядрами от углерода (№ 6) до криптона (№ 36). Так удалось продвинуться до 118-го элемента: о его открытии почти одновременно сообщили физики из подмосковной Дубны и из Ливерморской национальной лаборатории в США. Надо сказать, что такого рода эксперименты очень сложны и дороги. За несколько дней усиленной «бомбардировки» удается получить всего несколько новых ядер, которые надо еще выделить из миллиарда миллиардов разнообразных других ядер и надежно зарегистрировать – задача далеко не простая!

Такие открытия могут вам показаться бессмысленными, особенно если учесть, что полученные с таким трудом ядра распадаются за доли миллисекунды, так что никакой пользы от них народному хозяйству нет. Почему же тогда ученые проявляют к этим экспериментам такой интерес? Таким способом физики стараются глубже понять фундаментальное устройство нашего мира и проверить, насколько хорошо современная теория описывает реальность.

18 октября

Венера открывает свои тайны

18 октября 1967 года спускаемый аппарат советской межпланетной станции «Венера-4» впервые вошел в атмосферу Венеры.

Укутанная плотной атмосферой с густым слоем облаков, Венера долго хранила свои тайны. Советский Союз стал посылать космические аппараты к ней с 1961 года. Первые три станции «Венера» вышли из строя еще до подлета к Венере. Долгожданный успех принес полет «Венеры-4». В течение 94-х минут спускаемый аппарат погружался в атмосферу планеты. На высоте 25 км от поверхности он разрушился при давлении 20 атм и температуре 270 °C. Было установлено, что атмосфера Венеры почти целиком состоит из углекислого газа. В мае 1969 года добраться до поверхности Венеры пытались «Венера-5» и «Венера-6», но им тоже это не удалось. Но уже 15 декабря 1970 года «Венера-7» впервые совершила мягкую посадку и в течение 20 минут передавала данные с поверхности Венеры на Землю. Температура там составила 460 °C, а давление – 90 атм. Почему же так жарко на Венере? Если бы Земля оказалась на ее месте, температура на ней повысилась бы не более чем на 60 градусов. Все дело в сверхплотной атмосфере из углекислого газа: она работает как парник, пропуская солнечное тепло и не выпуская наружу инфракрасное излучение самой планеты. Станция «Венера-8» в июле 1972 года обнаружила, что облачный слой на Венере оканчивается на высоте 35 км над поверхностью (облака, как оказалось, состоят из капелек серной кислоты), а ниже находится чистая прозрачная атмосфера. Видимость на поверхности Венеры примерно такая же, как в пасмурный день на Земле (см. также 22 октября).

19 октября

Жизнь и смерть звезды

19 октября 1910 года родился Субраманьян Чандрасекар, астрофизик, лауреат Нобелевской премии «за теоретические исследования физических процессов, играющих важную роль в строении и эволюции звезд» (ум. 1995).

Звезды рождаются и умирают. Чандрасекар создал полную теорию эволюции звезд. Когда 20-летний индиец плыл к берегам Англии для продолжения обучения, он читал книгу Артура Эддингтона «Внутреннее строение звезд», полученную в качестве награды на физическом конкурсе. Судьбы умирающих звезд стали темой его дальнейшей работы. Он показал, что большие и малые звезды ведут себя по-разному после того, как погаснет ядерная топка в их недрах и звезда начнет сжиматься под действием собственной тяжести. Если масса звезды не превышает 1,4 солнечной массы, то сжатие остановится на стадии белого карлика (см. 28 декабря). Звезда, масса которой в 2–3 раза превышает солнечную, взорвется, став сверхновой (см. 23 февраля). Ее наружная оболочка будет отброшена, а остаток сожмется до нейтронной звезды. Из-за ее огромной плотности электроны и протоны, «вдавливаясь» друг в друга, превратятся в нейтроны. Масса кубического сантиметра такого вещества около 100 млн тонн! Для физиков нейтронные звезды – это самые интересные объекты: тут и сильное гравитационное поле, и сверхсильные магнитные поля, и сверхтекучесть, и сверхпроводимость. Еще в 1932 году Ландау предсказал возможность их существования, а открыли их лишь в 1974 году (см. 28 ноября). Ну а еще более массивные звезды будут сжиматься беспредельно, превращаясь в черные дыры.

20 октября

Мусор на Земле и в космосе

20 октября 2002 года в Новгороде открылась необычная выставка: мусор, обнаруженный при чистке берегов озера Ильмень и нескольких рек. Почти половина всех отходов – это автомобильные покрышки; также много старых холодильников, скамеек и урн с городских улиц.

Многие тысячелетия цивилизация была практически безотходной: отбросы могли постепенно разлагаться и снова входить в круговорот веществ. Но за последние сто с лишним лет люди во многом перешли на синтетические материалы, не поддающиеся разложению. Мы буквально окружены кладбищами отбросов; они окружают не только города – даже склоны гор покрыты сотнями тысяч тонн мусора. Человечество уже давно достигло того уровня, когда грамотное уничтожение отходов жизненно необходимо. И сейчас ведущие научные центры, наконец, занялись этой проблемой.

Мало нам свалок на Земле – мы замусорили еще и околоземное пространство! Там остались исчерпавшие свой ресурс спутники, третьи ступени ракет-носителей, детали космических аппаратов, а также бытовой мусор, ведь раньше обитатели орбитальных станций запускали прессованные отходы в космос с помощью специальной катапульты. Этот мусор уже создает проблемы. Объектов величиной от 1 до 10 см в околоземном пространстве около 100 тысяч, менее сантиметра – около 10 миллионов. А скорость этих объектов может достигать 15 км/c, и последствия столкновения с ними могут быть катастрофичны.

На одного человека в год приходится около 200 кг твердых бытовых отходов и 800 кг отходов промышленных.

21 октября

Самый знаменитый в мире изобретатель

Это, безусловно, Томас Эдисон (1847–1931), получивший более 4 тысяч патентов – мировой рекорд! Он создал безопасную электрическую лампу накаливания (первое испытание лампы накаливания с угольной нитью состоялось как раз 21 октября 1879 года), построил первые электровозы, положил начало электронике, изобрел фонограф, усовершенствовал телеграф, телефон, киноаппаратуру и т. д.

В школьные годы юный Томас не проявлял особых дарований. После того, как учитель обозвал его «безмозглым тупицей», мать вообще забрала сына из школы. С 12-ти лет он начал работать – сначала разносчиком в поездах, потом станционным телеграфистом. Первыми его изобретениями были технические приспособления, благодаря которым старший телеграфист на линии был уверен, что Эдисон работает, в то время как тот занимался своими делами. В 22 года Эдисон основал собственную фирму по продаже бытовой электротехники. Его девиз: «Никогда не изобретай то, на что нет спроса». В 1880 году Эдисон начал выпуск безопасных лампочек, которые вскоре вытеснили применявшееся до этого газовое освещение.

Эдисон отличался феноменальным трудолюбием, работая по 16–19 часов в сутки. «Гений – это 1 % вдохновения и 99 % пота», – говорил Эдисон. На 85-м году жизни, умирая, он сказал своей жене: «Если есть что-нибудь после смерти, это хорошо. Если нет, тоже хорошо. Я прожил жизнь и сделал лучшее, что мог…»

Томасу Эдисону принадлежит фраза, ставшая лейтмотивом ХХ – XXI веков: «Возможно абсолютно все!»

22 октября

Венера под облаками

22 октября 1975 года спускаемый аппарат межпланетной станции «Венера-9» совершил мягкую посадку на освещенную сторону Венеры и передал первую венерианскую фотопанораму.

«Венера-9» и «Венера-10» совершили мягкую посадку на освещенную сторону планеты с интервалом в три дня. Вскоре весь мир облетели переданные ими панорамы венерианской поверхности. Люди увидели на снимках каменистую пустыню. А в марте 1982 года станции «Венера-13» и «Венера-14» передали уже цветные панорамы, в которых преобладали зелено-коричневые тона, так как синие и голубые лучи поглощаются атмосферой Венеры. На этих станциях был проведен поистине уникальный эксперимент: забор грунта с поверхности Венеры и анализ его химического состава. На «Венере-13» было установлено к тому же звукозаписывающее устройство, которое зафиксировало звук грома. Впервые мы услышали звуки другой планеты. Мы узнали, что на Венере существуют грозы, и они во много раз мощнее, чем на Земле; что ураганные ветры, постоянно бушующие на верхней границе облачного слоя, сменяются у поверхности легким бризом.

А вскоре были получены и подробные радиолокационные карты всей поверхности, благодаря «Венерам» 16-й и 17-й (1983), американскому аппарату «Магеллан» (1989) и европейскому аппарату «Венера-Экспресс» (2006–2014). Шестую часть поверхности планеты занимают низменности (была бы на Венере вода, там были бы океаны). Большая часть поверхности – холмистые равнины. Есть горные цепи с пиками высотой до 11 км – выше нашего Эвереста, и вулканы. Тайны, спрятанные под облаками нашей соседки, раскрываются.

23 октября

Софья Ковалевская – математик и женщина

23 октября 1889 года Петербургская Академия наук отказала Софье Ковалевской (1850–1891) в предоставлении научной работы в России. Тем не менее, она стала членом-корреспондентом Петербургской Академии.

Двери российских вузов в то время были закрыты для женщин. Для получения высшего образования 18-летняя Софья Корвин-Круковская оформила фиктивный брак с Владимиром Ковалевским и уехала с ним в Германию. Там она стала ученицей знаменитого математика Карла Вейерштрасса. Через три года Геттингенский университет «простил», по словам Вейерштрасса, принадлежность Ковалевской к слабому полу и присудил ей степень доктора философии, математических наук и магистра изящных наук. Вскоре «сдался» и совет Берлинского университета, присудив ей степень доктора философии по математике с наивысшей похвалой. Окрыленная успехом, 24-летняя Ковалевская устремилась на родину. Но российский бастион науки оказался непреступным для женщины. Она приняла предложение Стокгольмского университета. В ноябре 1883 года одна из Стокгольмских газет писала: «Сегодня нам предстоит сообщить не о приезде какого-нибудь принца крови… Нет, принцесса науки, госпожа Ковалевская, почтила наш город своим присутствием и будет первым приват-доцентом женщиной в Швеции». Всеобщее признание буквально обрушилось на нее.

«Моя слава лишила меня обыкновенного женского счастья… Почему меня никто не может полюбить? Я могла бы больше дать любимому человеку, чем многие женщины, почему же любят самых незначительных и только меня никто не любит?» (из дневника С.В. Ковалевской).

24 октября

Мир в капле воды

24 октября 1632 года в Голландии родился Антони ван Левенгук, открывший мир микроорганизмов (ум. 1723).

Левенгук был самоучкой с душой настоящего ученого. Увлекшись в молодые годы шлифовкой стекол, он достиг потрясающих результатов. Сделанные им линзы величиной с горошину могли увеличивать предметы в 300 раз! Он вставлял их в деревянную оправу на длинной ручке и прикладывал вплотную к глазу. Это, конечно, еще не был микроскоп в современном понимании. Хотя микроскопы, состоящие из объектива и окуляра, делали уже в начале XVII века, но из-за плохого качества линз изображение получалось тусклым, нечетким. Трудно было что-то разобрать в этом переплетении цветных бликов и темных пятен. Качество же левенгуковых линз было отменным! С их помощью удалось заглянуть в доселе невиданный мир.

Левенгук рассматривал в свой микроскоп все, что можно. Он обнаружил, что в водяной капле обитает несметное число живых существ. Они имели вид и палочек, и спиралей, и шариков. Многие из них быстро двигались. Так в 1673 году совершилось одно из великих открытий, положившее начало микробиологии. Левенгук одним из первых стал проводить опыты на себе. Он первым увидел красные кровяные клетки (эритроциты) и сперматозоиды. Даже умирая, Левенгук детально описывал процесс угасания жизни в своем теле. Почти 50 лет он присылал в Лондонское королевское общество письма, в которых рассказывал о своих открытиях. Они навсегда сохранили его имя в летописях науки.

Размеры атомов – десятые доли нанометра, а разрешение современных электронных микроскопов достигает сотых долей нанометра.

25 октября

Спор Эйнштейна и Бора

В конце октября 1927 года в Брюсселе проходил пятый Сольвеевский конгресс, сыгравший особую роль в формировании квантово-механического мировоззрения.

Начиная с 1911 года и по сей день в Брюсселе регулярно проводятся международные конференции по обсуждению фундаментальных проблем физики и химии, так называемые Сольвеевские конгрессы. На пятом таком форуме «новорожденная» квантовая механика проходила свое «боевое крещение». Главным ее оппонентом выступил Эйнштейн. Защиту возглавлял Бор. Дискуссию открыл Эйнштейн знаменитой фразой: «Я не верю, что Бог играет в кости». Подумав, Бор ответил: «Но, право же, не наша печаль – предписывать господу Богу, как ему следовало бы управлять этим миром!» Как рассказывал Гейзенберг, участник событий и автор знаменитого соотношения неопределенностей, дискуссии начинались уже ранним утром с того, что Эйнштейн за завтраком предлагал очередной мысленный эксперимент, а вечером во время совместного ужина Нильс Бор доказывал, что и этот эксперимент не может поколебать соотношение неопределенностей. И так день за днем…Эренфест сказал тогда Эйнштейну: «Мне стыдно за тебя, Эйнштейн: ты оспариваешь новую квантовую теорию совершенно так же, как это делали с теорией относительности твои враги!» «Матч» завершился победой Бора. Спор же продолжался всю их жизнь.

Из письма Эйнштейна Бору: «Не часто в моей жизни человеческая личность доставляла мне такую радость самим фактом своего существования…» Из письма Бора Эйнштейну: «Встретить Вас и говорить с Вами было одним из сильнейших переживаний в моей жизни…»

26 октября

Точнее метра

В октябре 1982 года начаты испытания российской навигационной системы ГЛОНАСС.

Раньше свое местоположение на Земле определяли по звездам. Сегодня к вашим услугам спутниковые системы навигации. Практически одновременно в 1970-х годах начали разрабатываться американская система GPS и российская ГЛОНАСС (ГЛОбальная НАвигационная Спутниковая Система). К 1995 году эти системы были полностью развернуты. 24 специальных спутника держат в поле зрения весь Земной шар. ГЛОНАСС позволяет определять трехмерные координаты земных и околоземных объектов с точностью меньше одного метра! Приемник, положение которого определяется, принимает сигналы точного времени с 4-х или более спутников, движущихся по точно известным круговым орбитам радиусом около 12000 км. Зная расстояния до спутников и время распространения сигналов, приемник вычисляет свои координаты на карте Земли и высоту. Такой навигатор можно использовать для определения положения путешественников, транспорта, потерявшихся домашних животных, угнанных автомобилей. Он способен проложить маршрут по улицам незнакомого города, указать пути объезда заторов, участков ремонта дорог и многое другое.

Применение дециметровых волн требует прямой видимости спутников. В туннелях, на узких улицах, в ущельях и очень густом лесу система ГЛОНАСС может не сработать. Наибольшая точность достигается при одновременной навигации сразу по трем системам: ГЛОНАСС, GPS и европейской Galileo, встроенным в мобильные и спутниковые телефоны и коммуникаторы. Чем больше спутников «видит» приемник, тем надежнее навигация в сложных условиях.

27 октября

Радиация в медицине

27 октября 1951 года впервые при лечении рака использована радиация.

Применение радиоактивных препаратов в медицине – это настоящая революция. Основной вклад они вносят в борьбу с двумя главными бичами человека – раком и заболеваниями сердечно-сосудистой системы. При лечении раковых заболеваний применяют интенсивное гамма-излучение кобальта-60 («кобальтовую пушку»).

Радиация все шире используется и для диагностики. Вводя в организм так называемые «меченые атомы» (радиоактивные изотопы), можно изучать любую его систему: сердечно-сосудистую и кроветворную, водно-солевого обмена, дыхательную и пищеварительную, костную и лимфатическую, головного и спинного мозга. «Меченые» атомы» способны выявить опухоли и метастазы размером с маковое зернышко – задолго до того, как они становятся заметными на рентгене! С помощью «меченых атомов» было доказано, что за сравнительно небольшое время организм подвергается почти полному обновлению – слагающие его атомы (кроме железа) заменяются новыми. Радиоактивные изотопы применяются и для лечения. Например, йод отлагается в щитовидной железе, особенно при базедовой болезни. Наблюдая с помощью счетчика за отложением радиоактивного йода, можно быстро поставить диагноз. Большие же дозы радиоактивного йода вызывают частичное разрушение аномально развивающихся тканей.

И все же стоит помнить, что радиация – «палка о двух концах». Например, доказано, что частое флюорографическое обследование, особенно в детском и подростковом возрасте, приводит к повышению риска развития рака молочной железы у женщин.

28 октября

Нам повезло с константами!

В основные физические законы входят фундаментальные константы, такие как гравитационная постоянная, скорость света, элементарный заряд и другие. А почему все эти величины именно таковы, как они есть, – может, это простая случайность? И что было бы, будь их значения иными? Сравнительно недавно астрофизики и специалисты в области космологии осознали, что именно существующие значения основных констант необходимы, чтобы Вселенная была такой, какая она есть. Будь они хоть чуточку иными, и нас бы в мире не было. Например, время жизни звезд могло быть слишком мало для возникновения и развития жизни на планетах. Или, скажем, невозможен был бы синтез тяжелых элементов, Вселенная состояла бы только из водорода и гелия – это тоже сделало бы ее совершенно безжизненной. Варианты Вселенной с иными массами элементарных частиц никак не подходят для жизни в том виде, в каком мы ее знаем. Расчеты убеждают: все физические константы нам нужны именно такие, какие они есть! Получается, что во Вселенной все точно «подогнано» так, чтобы жизнь в ней могла появиться и развиваться! Эту удивительную «подгонку» фундаментальных свойств нашего мира можно рассматривать как свидетельство уникальности нашей Вселенной. А отсюда, похоже, один шаг до гипотезы о существовании совершенно других миров, абсолютно не похожих на наш. И их число в принципе может быть неограниченно огромным.

Комбинируя скорость света, постоянную Планка и гравитационную постоянную, Планк получил выражение для «планковской длины». Полагают, что это квант длины: около 10-35 м.

29 октября

Иоффе – глава ленинградской физической школы

29 октября 1880 года родился Абрам Федорович Иоффе (ум. 1960).

Окончив Петербургский технологический институт, Иоффе работал практикантом и ассистентом в Мюнхенском университете в лаборатории Рентгена, который был тогда в зените своей славы. Вернувшись в Россию в 1906 году, Иоффе начал преподавать в Петербургском политехническом институте и продолжал научную работу. О научном уровне России того времени красноречиво говорит эпизод, рассказанный самим Иоффе. Когда он изложил свои планы руководителю в университете, тот спросил, кто и где уже проводил такие исследования. Услыхав, что этого еще никто нигде не делал, профессор изумился: «Что за самомнение у Вас, молодой человек! Нам нечего пытаться искать новое; было бы уже очень хорошо, если бы мы смогли правильно воспроизвести у нас в стране измерения, сделанные за границей!» В 1918 году в Петрограде в невероятно трудных условиях гражданской войны по инициативе Иоффе был создан научно-исследовательский физический институт – ныне физико-технический институт (ФТИ) им. А.Ф. Иоффе. Знаменитая научная школа Иоффе дала стране видных ученых, в том числе специалистов по атомной и ядерной физике – И.В. Курчатова, А.И. Алиханова, Л.А. Арцимовича и других. Из стен ФТИ вышел, работал в нем лауреат Нобелевской премии Жорес Алферов (ум. 2019).

Иоффе поощрял критическую жилку в своих учениках и сотрудниках. Об одном научном работнике института Иоффе сказал: «Он все время спорит со мной, пожалуй, пора дать ему лабораторию», и поставил «спорщика» во главе этой лаборатории.

30 октября

Царь-бомба, или «кузькина мать»

Испытания первой в мире термоядерной (водородной) бомбы успешно прошли под Семипалатинском 12 августа 1953 года. А 30 октября 1961 года на ядерном полигоне архипелага Новая земля был взорвана самая мощная в истории термоядерная бомба.

Мощность ее взрыва составила 58,6 мегатонны в тротиловом эквиваленте. Эта Царь-бомба (неофициальное название – «кузькина мать») была в 1570 раз мощнее ядерных бомб, сброшенных американцами на Хиросиму и Нагасаки, вместе взятых, а также в 10 раз мощнее всех обычных боеприпасов, израсходованных во время Второй мировой войны. Сбылась мечта Нобеля (см. 3 сентября): создано оружие столь мощное и ужасное, чтобы его разрушительная сила предостерегла людей даже от помыслов о войне. Менее чем через два года Вашингтон и Москва подписали первое соглашение по контролю над вооружениями – Московский договор 1963 года о запрещении атмосферных, подводных и космических ядерных испытаний. Международные отношения и военное искусство изменились кардинально и навсегда.

Американские физики рассчитали, к каким последствиям привел бы взрыв Царь-бомбы неподалеку от Вашингтона. Взрыв уничтожил бы все в радиусе 19 километров. Примерно 1,4 млн человек погибли бы мгновенно. Жители городов, удаленных на 100 км от эпицентра, получили бы ожоги третьей степени в результате воздействия светового излучения, окна были бы разбиты на расстоянии до 900 километров от места взрыва.

Слава богу, аналогов «кузькиной матери» больше не выпускали. По мере истечения срока годности и США, и СССР отказались от гигантских термоядерных бомб.

31 октября

Последствия ядерной войны

31 октября 1983 года в Вашингтоне открылась международная конференция «Мир после ядерной войны».

Победителей в такой войне быть не может – разразится глобальная катастрофа. Огненный смерч пожаров поднимет вверх громадные массы воздуха, создавая ураганы у поверхности земли. Дым, сажа и пыль поднимутся до стратосферы и образуют тучу, практически закрывающую солнечный свет. Наступит «ядерная ночь». Из-за глобальной циркуляции атмосферы туча распространится на огромные площади и через две недели накроет всё Северное полушарие и частично Южное. Сажа, нагреваясь солнечными лучами, поднимется вверх вместе с нагретыми ею массами воздуха и выйдет из области образования осадков. Приземный воздух окажется холоднее находящегося выше, и конвекция (включая испарение и выпадение осадков) значительно ослабеет, осадков станет меньше, так что сажа будет вымываться очень медленно. Наступит «ядерная зима», которая может продлиться шесть лет. Температура упадет на 15–40 градусов.

Резкий рост уровня радиации погубит большинство животных и птиц и вызовет лучевое поражение хвойных деревьев. Гигантские пожары уничтожат большую часть лесов, степей, сельскохозяйственных угодий. Во время ядерных взрывов произойдет выброс в атмосферу большого количества окислов азота и серы. Они выпадут на землю в виде пагубных для всего живого кислотных дождей. Когда же к Земле прорвётся солнечный свет, он станет губительным для оставшихся в живых, так как озоновый слой, разрушенный окислами азота и серы, уже не будет защищать Землю от жесткого ультрафиолетового излучения Солнца.

Трудно ожидать, что где-либо на Земле уцелеет хоть какое-то человеческое сообщество. Но даже сегодня нельзя считать, что мы знаем всё о последствиях использования ядерного оружия, и что нет ещё чего-то очень серьезного, о чем мы пока и не подозреваем.

Для непоправимой беды хватит и 1 % существующего ядерного арсенала.

Ноябрь

1 ноября

Женщины хотят учиться!

1 ноября 1872 года основаны Московские высшие женские курсы, положившие начало высшему женскому образованию в России.

До середины XIX века в России вопрос о высшем женском образовании вообще не стоял. В 1860-е женщин стали принимать некоторые европейские университеты. Сотни русских женщин отправились за высшим образованием в Европу. Российские же университеты оставались чисто мужскими. Но невозможно было противостоять веяниям времени, и в 1872 году в Москве открылись высшие женские курсы (МВЖК) под руководством профессора Герье. С них началось высшее женское образование в России.

Хотя женщины учились отдельно от мужчин, занятия с ними проводили лучшие профессора Московского университета. Так, астрономию читал знаменитый Бредихин, историю – Ключевский и Соловьев. Обучение было платным и весьма дорогим. Хотя слушательницы МВЖК получали блестящее образование, они не сдавали государственные экзамены и не получали дипломов специалистов. Право проведения выпускных экзаменов и выдачи дипломов о высшем образовании им было предоставлено лишь в 1916 году. К 1918 году на курсах учились более 8 тысяч девушек, и по численности курсы уступали только Московскому университету. В 1918 году курсы были преобразованы во 2-ой Московский государственный университет. В 1930-м педагогический факультет этого университета преобразовали в Московский Государственный Педагогический Институт, а с 1990 он стал педагогическим университетом – МПГУ.

– Ты всю жизнь мне испортил! Всю молодость на тебя потратила!

– Маша, хватит разговаривать с дипломом.

2 ноября

О полете птиц

2 ноября 1902 года под руководством Н.Е. Жуковского в Московском университете началось строительство первой отечественной аэродинамической трубы. Здесь были проведены первые опыты по аэродинамике.

Полеты и птиц, и самолетов подчиняются законам аэродинамики. Неслучайно изучению полета птиц посвящено много работ выдающихся ученых. Для полета нужны подъемная сила и сила тяги. У самолета подъемная сила создается крыльями, а сила тяги – двигателями. У птиц и подъемная сила, и сила тяги создаются машущими крыльями. Для создания этих сил птица взмахивает крыльями и одновременно поворачивает их вбок. Если крыло птицы рассечь поперек размаха, мы увидим характерный аэродинамический профиль – расширенный в передней части и плавно сужающийся к хвосту. Этим «птичьим профилем» часто пользовались строители первых самолетов.

При парении птица не машет крыльями – она набирает или сохраняет высоту, используя восходящие потоки воздуха. Планирование, в отличие от парения, – это полет со снижением. Современный планер во многом позаимствован у птиц-парителей: альбатросов, чаек, буревестников. Наиболее совершенной птицей в аэродинамическом отношении является альбатрос. Он имеет самый большой размах крыльев, достигающий 4,2 метра. Летными характеристиками птиц являются скорость, дальность и высота полета. Наибольшей скоростью горизонтального полета (144 км/час) обладает стриж, наибольшая высота полета (4500 м) у журавлей, а наибольшая дальность (3500–4000 км) – у чибисов и ржанок.

Наибольшее число взмахов в секунду из всех птиц делает колибри – 38 взмахов.

3 ноября

Можно ли замерзнуть на Меркурии?

3 ноября 1973 года запущена американская межпланетная станция «Маринер-10» для изучения Венеры и Меркурия. Это был первый аппарат, изучавший Меркурий с близкого расстояния.

Вы, конечно, думаете, что на Меркурии жарче, чем на Венере – ведь он ближе к Солнцу. Но высокая температура Венеры связана с парниковым эффектом, создаваемым ее необычайно плотной атмосферой. А на Меркурии атмосферы нет. К тому же день и ночь на этой маленькой планете (его масса в 20 раз меньше, чем у Земли, а радиус меньше в 2,5 раза) длятся по 88 суток – по целому меркурианскому году! Из-за этого на Меркурии самые резкие перепады температур в Солнечной системе. На экваторе в полдень – более 400 °C (олово и свинец плавятся и растекаются лужами), а ночью – минус 180 °C. Смены времен года там тоже нет, так как ось вращения перпендикулярна плоскости орбиты. В полярных областях в вечной тени глубоких кратеров, вероятно, лежит вечный лед.

Меркурий – наименее изученная планета земной группы. В ХХ веке только один аппарат смог к нему подобраться – «Маринер-10», который в 1974–1975 гг. трижды пролетел мимо Меркурия, передав тысячи снимков. Но он заснял менее половины его поверхности. Почему же так мало внимания уделили Меркурию? Ответ прост: это одна из самых труднодостижимых планет Солнечной системы. Чтобы перебраться к нему на орбиту, требуется серия сложных гравитационных маневров. Впервые это смогла сделать американская станция «Мессенджер» в 2011 году. На протяжении четырех лет «Мессенджер» изучал поверхность Меркурия и передал более 277 тысяч снимков.

4 ноября

Вагон-микроволновка

4 ноября 1890 года в Лондоне открылась первая в мире подземная электрическая дорога – метро.

Говорят, что недостатки – это продолжение достоинств. В случае с достижениями технического прогресса это именно так. В больших городах жизнь без метро остановилась бы. А вот еще одно достижение прогресса: мобильный телефон. А теперь объединим два этих достижения прогресса. И что выходит? Мобильный телефон в метро есть почти у каждого. Допустим, в вагон метро набилось в час пик около 200 пассажиров, и каждый с мобильником. Из-за отражения сигнала от металлических конструкций тоннеля и вагона связь ухудшается, и устройства начинают искать сотовую станцию, излучая свою максимальную мощность (до двух ватт). В итоге в одном вагоне в узком диапазоне частот мобильной связи излучается мощность до 400 Вт! Она почти равна мощности микроволновой печи, в которой сильно нагреваются продукты. Эта мощность перераспределяется по вагону неравномерно в зависимости от конструкции вагона и положения пассажиров. Интерференция волн может приводить к сильному увеличению мощности в одних местах и уменьшению в других. К сожалению, вредное действие сверхвысоких частот проявляется не только при больших мощностях. Недаром в инструкциях к современным мобильным телефонам указано, что подносить включенный телефон к телу на расстояние ближе 2,5 см нежелательно.

В мире начинают понимать опасность электромагнитного загрязнения окружающей среды. В Японии, например, в поездах предлагают пассажирам выключать мобильные телефоны. Не пора ли и нам последовать этому примеру?

5 ноября

Причины и последствия магнитных бурь

5 ноября 2003 года на Солнце зарегистрирована самая сильная вспышка за всю историю наблюдений, следствием которой стала сильнейшая магнитная буря на Земле.

Магнитное поле Земли (или геомагнитное поле) выглядит примерно так, как если бы внутри Земли находился гигантский прямоугольный магнит, ось которого наклонена к оси вращения Земли на угол 11,5 градусов. Заряженные частицы космических лучей, попав в магнитное поле Земли, захватываются им и оказываются в ловушке. Они кочуют от одного магнитного полюса к другому и обратно – такое движение продолжается от суток до 30-ти лет. Таким образом, геомагнитное поле является магнитной ловушкой для движущихся из космического пространства быстрых заряженных частиц, которые могли бы погубить все живое на Земле. Магнитное поле – наш защитник.

При вспышках на Солнце в межпланетное пространство выбрасываются быстрые заряженные частицы (протоны, электроны, атомные ядра). Спустя 1,5–2 суток частицы достигают верхних слоев атмосферы Земли и атакуют геомагнитное поле – оно как бы «сотрясается». Это явление называют магнитной бурей. Магнитные бури сопровождаются интенсивными полярными сияниями, ухудшением радиосвязи, бывают случаи отказа компьютеров и другого электронного оборудования; они могут ухудшать самочувствие людей. Опасные дозы облучения грозят космонавтам на околоземной орбите.

Солнечная активность резко возросла после 1940 года, почему – пока неясно. В ХХI веке вспышки на Солнце стали к тому же значительно мощнее, что вызывают беспокойство среди ученых. Гигантские вспышки стали происходить даже в годы относительного минимума солнечной активности. Нам повезло, что вспышка 5 ноября 2003 года произошла на самом краю солнечного диска, и основной удар пришелся не на Землю, однако везение не может длиться вечно…

6 ноября

Триумф теории относительности

6 ноября 1919 года секретарь Королевского астрономического общества сэр Артур Эддингтон объявил на заседании о подтверждении предсказаний, сделанных Эйнштейном на основе общей теории относительности.

7 ноября 1919 года заголовок лондонской Таймс сообщал: «Революция в науке! Новая теория мироздания! Идеи Ньютона низвергнуты!» Как теория тяготения Ньютона, так и общая теория относительности предсказывали, что луч света от звезды, проходя вблизи Солнца, должен искривляться. Но теория Эйнштейна предсказывала вдвое большее искривление, чем теория Ньютона. Чтобы выяснить, какая из теорий права, астрономы ждали с нетерпением полного затмения Солнца в 1919 году, чтобы измерить координаты звезд, видимых около края солнечного диска. Когда путь светового луча искривляется Солнцем, то положение звезды на небе кажется смещенным. Анализ полученных во время затмения фотографий занял пять месяцев. И вот получен ответ: прав Эйнштейн. Именно тогда Эйнштейн писал Максу Планку: «Судьба оказала мне милость, позволив дожить до этого дня».

Артур Эддингтон был выдающимся физиком-теоретиком. Как-то после заседания астрономического общества один из коллег сказал ему:

– Сэр, Вы, должно быть, один из трех человек в мире, которые понимают общую теорию относительности Эйнштейна.

Заметив замешательство Эддингтона, он добавил:

– Не скромничайте, Эддингтон.

На что тот ответил:

– Напротив, я стараюсь понять, кто этот третий человек.

7 ноября

Этот ужасный резонанс

7 ноября 1940 года при сильном ветре обрушился Такомский висячий мост (штат Вашингтон) из-за явления механического резонанса.

Каждый школьник слышал слово резонанс. Простой иллюстрацией резонанса является раскачивание качелей: если их подталкивать не как попало, а сообразуясь с их собственной частотой, можно с помощью небольших усилий очень сильно их раскачать. Собственные частоты есть не только у качелей. Любое твердое тело обладает упругостью и, значит, способностью колебаться. Говорят, что великий тенор Карузо мог разбить своим голосом бокал, взяв ноту надлежащей высоты, – это тоже пример резонанса. Есть и трагические примеры. 2 февраля 1905 года под копытами эскадрона гвардейской кавалерии в Петербурге рухнул Египетский мост через Фонтанку. А в 1940 году в Америке обвалился подвесной Такомский мост. И ветер-то был не такой уж сильный – 19 метров в секунду; строители предусматривали гораздо большую ветровую нагрузку. Но возможность резонанса они не учли. Вертикальные конструкции моста напоминают огромные струны «эоловой арфы». Когда дует ветер, струны эоловой арфы звучат, то есть колеблются. Колебания «струн» моста раскачали полотно моста. Амплитуда колебаний была так велика, что угол наклона проезжей части к горизонту достигал 45o. Многочисленные корреспонденты и зеваки наблюдали за необычным явлением, когда мост стал как живой – качался и извивался. После часа таких колебаний часть проезжего полотна отломилась и рухнула в воду. Это событие было заснято на кинопленку и легло в основу документального фильма.

8 ноября

Самая знаменитая фотография

8 ноября 1895 года немецкий физик Вильгельм Рентген (1845–1923) впервые наблюдал свечение экрана, вызванное неизвестными лучами, которые теперь называют рентгеновскими.

Случайно натолкнувшись на неизвестное проникающее излучение (см. 27 марта), Рентген никому не рассказывал о нем, пока в полном одиночестве в течение семи недель досконально не исследовал его. Он велел приносить себе пищу в университетскую лабораторию и даже поставил там кровать, чтобы избежать перерывов в работе. Он сделал фотографию руки своей жены в открытых им лучах и напечатал ее в статье 28 декабря 1895 года. Это был первый рентгеновский снимок в истории. С этого дня Рентген стал знаменит. Поначалу опасность рентгеновского излучения была неизвестна, ученые и врачи работали без каких бы то ни было мер защиты. Сотни исследователей и техников, работавших с рентгеновскими лучами, стали в первые десятилетия жертвами лучевой смерти.

Как-то раз Рентген получил письмо с просьбой прислать… несколько рентгеновских лучей с указанием, как ими пользоваться. Оказалось, что у автора письма в грудной клетке застряла револьверная пуля, а для поездки к Рентгену у него не нашлось времени. Рентген был человек с юмором и ответил на письмо так: «К сожалению, в настоящее время у меня нет икс-лучей, к тому же пересылка их – дело очень сложное. Считаю, что мы можем поступить проще: пришлите мне Вашу грудную клетку».

9 ноября

Десять минут на краю ядерной войны

Многие знают о «Карибском кризисе» 1962 года, когда в течение 38 дней человечество стояло у края пропасти. Но мало кто знает, что еще как минимум четыре раза мир оказывался на пороге ядерной войны. Первый и самый серьезный из этих инцидентов возник утром 9 ноября 1979 года, когда компьютеры сразу трех командных пунктов центра управления Аэрокосмической обороны США выдали сообщение о том, что СССР начал нанесение массивного ядерного удара. Была объявлена тревога по всей системе противовоздушной обороны, на пусковые установки поступила команда подготовки ракет к запуску, перехватчики были подняты в воздух. В течение нескольких минут после поступления сигнала о нападении проверялись данные со спутников раннего предупреждения и радаров, окружающих территорию США. Но ни одна из систем не обнаруживала признаков ракетного нападения, поэтому тревога была отменена. Позднее было установлено, что причиной инцидента стала компьютерная лента, предназначенная для отработки действий при ракетном нападении, которая была ошибочно загружена в компьютер, находящийся на боевом дежурстве.

Меньше чем через полгода из-за сбоя одной микросхемы в компьютере на командные пункты США вновь поступило предупреждение о ракетном нападении. В 1983 году информация со спутников раннего предупреждения в третий раз спасла военных от опрометчивых действий. А причиной военной тревоги в 1995 году, наоборот, стал ложный сигнал с такого спутника. Вот так и живем на краю войны.

Погранотряд дежурному:

– Товарищ капитан! Учебный нарушитель задержан тремя выстрелами в упор!

10 ноября

Путешествие вглубь материи

10 ноября 1974 года открыт четвертый («очарованный») кварк.

Пытаясь понять, как устроена материя, ученые «снимали» слой за слоем. В начале ХХ века атомы потеряли статус «неделимых»: выяснилось, что они состоят из протонов, нейтронов и электронов. Эти частицы стали называть элементарными. Но элементарные частицы быстро «размножались» – их находили в космических лучах и создавали на ускорителях. Не может же самый глубинный уровень материи содержать более 300 основных элементов! Следующий этап понимания – теория кварков (см. 15 сентября). Все частицы разделились на два основных класса: лептоны и адроны. К первому принадлежит электрон, нейтрино и еще 4 частицы – всего шесть. Ко второму – протон с нейтроном и все остальные. Лептоны, как сейчас думают физики, не из чего не состоят. Их стали называть фундаментальными частицами. А вот адроны состоят из кварков – точечных фундаментальных частиц, которых тоже всего шесть.

Итак, мы имеем всего 12 фундаментальных частиц: 6 лептонов и 6 кварков (и ровно столько же античастиц). К ним надо прибавить особый тип частиц – переносчиков взаимодействий. Теорию, которая описывает, как именно материя образуется из этих базовых компонентов, а также объясняет механизмы взаимодействия между ними, называют Стандартной моделью. Хотя все ее предсказания подтверждены экспериментом (см. 4 июля), физики уверены, что это еще не самый глубинный уровень мироздания. Есть ли он вообще, этот самый последний слой «луковицы» мироздания? С последней четверти ХХ века развивается новая Теория Всего Сущего (см. 22 ноября).

11 ноября

Спасибо звезде

11 ноября 1572 года вспыхнула новая яркая звезда; ее подробно описал датский астроном Тихо Браге (1546–1601).

Тихо Браге, знатный датский аристократ, с юности увлекался астрономией. Он получил блестящее образование в Германии, но после смерти отца бросил науку и занялся родовым поместьем. Редкое астрономическое событие вернуло 26-летнего аристократа к науке о небе. Вечером, осматривая небосвод, он изумился, увидев в Кассиопее новую яркую звезду. Удивление его понятно: ведь мир звезд считался вечным и неизменным. Любопытно, что извозчики и другие люди из простого народа опередили астрономов, заметив раньше них новую звезду на небе. Поначалу она светила так ярко, что ее можно было различить даже днем, но постепенно померкла и исчезла.

Необычная звезда вызвала много вздорных толков. Тихо Браге не сразу решился опубликовать свое сочинение о ней (среди дворянства «писательство» считалось делом недостойным), но его книга «О новой звезде» все же вышла в свет. А Тихо Браге окончательно избрал астрономию делом своей жизни. Он собирался на собственные средства построить себе обсерваторию в Германии, но датский король, чтобы сохранить для своей страны известного ученого, предложил ему в пожизненное владение остров и всяческую поддержку. На этом острове Браге создал знаменитый на всю Европу астрономический центр. Его многолетние наблюдения стали фундаментом, на котором затем была построена теория тяготения Ньютона.

В молодости Тихо Браге не раз дрался на дуэлях.

Шпагой ему отрезали кончик носа, и всю жизнь он носил серебряный протез.

12 ноября

Посадка на комету

12 ноября 2014 года спускаемый аппарат «Филы» космического зонда «Розетта» впервые в истории совершил мягкую посадку на поверхность кометы.

Более 10 лет продолжалась погоня за кометой Чурюмова – Герасименко. В начале 2014 года зонд «пристроился» к комете и несколько месяцев изучал ее ядро издалека, выбирая место для посадки. И вот спускаемый аппарат пошел на посадку. Поле тяжести кометы очень слабое: 100-килограммовый аппарат весит на ней лишь несколько граммов! Чтобы закрепиться на поверхности, аппарат был оснащен двумя гарпунами и тремя бурами, а в момент касания ракетный двигатель должен был на несколько секунд прижать его к грунту. Но что-то пошло не по плану, и «Филы» отскочил от поверхности, как мячик, и опустился снова лишь через 1 час 50 минут (представляете, как волновались на Земле?), но снова отскочил и окончательно «приземлился» через 7 минут, причем лег на бок. Но это не помешало герою приступить к выполнению намеченной программы. Аккумулятор позволил ему работать около 60 часов, а солнечные батареи не могли полноценно функционировать, оказавшись в тени скалы. И все же «Филы» успел передать уникальную информацию, во многом опровергнув прежние представления о кометах.

Главной сенсацией стало обнаружение на комете воды, причем тяжелого водорода (дейтерия) в ней оказалось гораздо больше, чем на нашей планете. Это поставило под сомнение гипотезу о том, что воду на Землю когда-то занесли кометы (см. 22 марта). А еще он нашел сложные органические соединения, что говорит о том, что кометы могли способствовать зарождению жизни на Земле.

13 ноября

«Динозавры» Вселенной

13 ноября 1978 года запущена в космос американская рентгеновская обсерватория «Эйнштейн», с помощью которой обнаружили самые удаленные квазары.

Слово «квазар» означает «похожий на звезду» радиоисточник. Квазары, открытые в 1960 году, когда стала развиваться радиоастрономия, не на шутку озадачили ученых. Их размеры в 100 тысяч раз меньше размеров галактик, а светят они при этом как целая сотня галактик! Откуда они черпают такую гигантскую энергию? К настоящему времени открыты тысячи квазаров, причем все они находятся очень далеко от нас – на расстояниях от 2 до 13 миллиардов световых лет. Это значит, что квазары – очень старые жители Вселенной. В наше время (значит, в ближайших окрестностях) их уже не осталось, и слава богу – это опасные соседи. Поэтому квазары в шутку называют «динозаврами Вселенной»: они вымерли.

Возможно, квазары – это сверхмассивные черные дыры, втягивающие в себя окружающее вещество. А может, это ядра первых галактик в процессе их зарождения. Возможен и «объединенный» вариант: квазар – это черная дыра, находящаяся в центре молодой галактики и поглощающая ее вещество. Сама по себе черная дыра невидима (см. 1 сентября). Но когда галактики только формировались, вокруг черных дыр было много вещества, являвшегося для них «пищей», и черные дыры светились очень ярко. Со временем черные дыры поглотили все вокруг, после чего их излучение почти прекратилось. Остается загадкой, почему самые далекие квазары сияют примерно в 50 раз ярче своих более молодых и близких к нам собратьев. Тайны квазаров все еще не разгаданы.

14 ноября

Вторая лунная экспедиция

14 ноября 1969 года стартовал космический корабль «Аполлон-12», на котором была осуществлена вторая высадка людей на Луну.

Все знают о драматической истории 13-го «Аполлона» (см. 11 апреля). Но полет его предшественника тоже оказался непростым. В день запланированного старта шел проливной дождь, и лететь в такую погоду было нельзя. Но на космодром уже приехал президент и почетные гости… На правила закрыли глаза. Через 36 секунд после старта в ракету ударила молния. Наведенные токи отключили топливные элементы корабля, пульт управления засиял аварийными индикаторами. На 52-й секунде – еще один удар. «Не знаю, что тут случилось – выключилось все на свете…» – передал на Землю командир Пит Конрад. Корабль перешел на питание от посадочных аккумуляторов. Встал вопрос, что делать – включать системы аварийного спасения или «оживлять» корабль. К концу 6-й минуты экипажу удалось перезапустить все системы, кроме навигационной (ее заново выставили по звездам уже на орбите). Полет решили продолжать. Одного не знали точно – не вышла ли из строя парашютная система и не погибнут ли из-за этого астронавты при возвращении на Землю. Представляете, каково это: лететь на Луну и не знать, сможешь ли потом приземлиться? Итак, 19 ноября лунный модуль благополучно прилунился. Пит Конрад, спрыгнув на лунную поверхность, воскликнул: «…Да вы не поверите, что я вижу на той стороне кратера!» (Ох, как только ни толковали эти слова искатели инопланетян!) А увидел он старую станцию «Сервейор», прилетевшую на Луну 3 года назад.

«Веселая» выдалась экспедиция!

15 ноября

Трагическая судьба Блеза Паскаля

15 ноября 1642 года французский математик и физик Блез Паскаль (1623–1662) начал создание своей «суммирующей машины» – первого в мире калькулятора.

Бывают судьбы счастливые. Судьба Паскаля, как будто назло, состоит из сплошных несчастий. В 4 года он потерял мать. В 24 его разбил паралич, и с тех пор он не мог обходиться без костылей. Мало того, однажды во время его поездки по городу лошади понесли и перевернули карету; Паскаль ударился головой. В 35 лет появились ужасные головные боли, и врачи запретили ему любые умственные нагрузки. Но он умудрялся записывать то, что приходило ему в голову, на любом подручном материале. После смерти Паскаля друзья нашли целые пачки таких записок, которые позже были расшифрованы и изданы книгой под названием «Мысли». Он не дожил до 40 лет. Но успел сделать очень многое. Уже в 16 лет Паскаль опубликовал замечательный трактат по математике. Чтобы облегчить работу отца, занимавшегося налогами, 19-летний Паскаль придумал машину, способную складывать и вычитать – прообраз будущих вычислительных устройств. В историю физики Паскаль вошел, установив основной закон гидростатики: давление, оказываемое на жидкость, передается одинаково во всех направлениях. На его основе он изобрел гидравлический пресс, на века опередивший технологию того времени. Паскаль исследовал зависимость атмосферного давления от высоты. Так как сам он не мог подняться на гору из-за костылей, он привлек к этой работе мужа сестры.

В честь Паскаля названы единица измерения давления, язык программирования Pascal и кратер на Луне.

16 ноября

«Послание Аресибо»

В горах Пуэрто-Рико, в кратере Аресибо, расположен самый большой в мире радиотелескоп. Вы могли видеть его в некоторых голливудских фильмах, например: «Контакт», «Золотой глаз». В обсерватории имеется и передатчик, используемый для астрономической радиолокации. С помощью этого передатчика 16 ноября 1974 года было отправлено в космос «Послание Аресибо». Это наш первый активный шаг в направлении контакта с внеземными цивилизациями. Сигнал длительностью 169 секунд отправлен в сторону звездного скопления Геркулеса (в нем около миллиона звезд, подобных Солнцу), находящегося на расстоянии 25 тысяч световых лет. Длина послания – 1679 знаков, что является произведением двух простых чисел 23 и 73, и поэтому сообщение можно расположить в виде прямоугольника единственным образом. Если «братья по разуму» справятся с этой задачей, они увидят картинку: верхний ряд – числа от 1 до 10 в двоичной системе. Далее зашифрована информация о человеке и его ДНК (петлеообразные линии над фигурой человека), о Солнечной системе (ряд под фигурой человека – Солнце и планеты) и о радиотелескопе Аресибо.

Со времени отправки сообщения много спорят о возможности его расшифровки. Составитель послания астроном Франк Дрейк предложил своему коллеге Карлу Сагану расшифровать его. Саган справился с этой задачей почти полностью. Но будут ли столь же понятливы инопланетяне, мы сможем узнать лишь через 50 тысяч лет – столько времени уйдет на путешествие радиосигнала туда и обратно. Будем ждать.

17 ноября

Восемь лунных дней Лунохода-1

17 ноября 1970 года после мягкой посадки на поверхность Луны космической станции «Луна-17» началось путешествие «Лунохода-1».

При работе первого самоходного аппарата на лунной поверхности самой сложной задачей оказалось управление его движением. Занимался этим специально обученный экипаж. Его члены тренировались на специально построенном лунодроме в Крыму. Как выяснилось, управлять самоходным аппаратом, ориентируясь на местности с помощью телевизионной картинки, было очень не просто. На передачу одного кадра уходило от 3 до 20 секунд, поэтому динамика движения воспринималась рывками. Кроме того, изображения оказались чрезвычайно контрастными, – по сути, были видны черно-белые пятна. Потребовался большой навык, чтобы разобраться в этом хаосе – где там кратеры, а где камни. Освещение на Луне своеобразное: отбрасываемые камнями длинные тени видно четко, но если кратер пологий, то теней нет, и края кратера можно и не заметить. А тогда… «Луноход» чем-то был похож на человека, идущего по болоту: сделает несколько шагов, остановится, пощупает грунт, потом снова вперед. Были критические ситуации, но их удалось преодолеть. Программа работы была рассчитана на четыре лунных дня (день и ночь на Луне длятся почти по 14 земных суток). Однако аппарат продержался целых восемь лунных дней! Деятельность его завершилась «естественной смертью в весьма преклонном возрасте» в конце сентября 1971 года. Был пройден путь более 10,5 км, передано свыше 20 тысяч снимков и 200 панорам лунной поверхности, исследованы физико-химические свойства грунта.

18 ноября

Жан Даламбер, математик и энциклопедист

Морозным утром ноября 1717 года на ступеньках церкви святого Жана в Париже нашли подкидыша. Его усыновили стекольщик с женой и назвали Жаном. Уже став взрослым, Жан придумал себе фамилию Даламбер. Он стал мировой знаменитостью и гордостью Франции. В 13 лет Жан увлекся математикой, причем изучал ее самостоятельно. Родители мечтали видеть сына врачом или адвокатом, но побороть свою страсть к математике Жан не мог. Увлекали его также поэзия и философия, теория музыки и эстетика, метеорология и артиллерия. Именно он объяснил, что такое рикошет и в чем суть воздушных приливов, исследовал колебания струны и возмущения движений планет. Он получил странную для нас степень «магистра свободных наук» и в 23 года стал членом Французской академии, но, как и предрекали его родители, не имел никаких материальных средств. Немецкий король Фридрих II, считавшийся покровителем наук, случайно узнал о лишениях знаменитого математика и установил ему ежегодную пенсию. Тогда Французская Академия последовала его примеру. Даламбер не умел тратить деньги на себя – он отдавал их родителям, студентам и просто тем, кто попросит. Екатерина Великая приглашала его в Россию, суля небывалое жалованье, но Даламбер не захотел расставаться с любимым Парижем.

Помимо большого вклада в развитие математики, Даламбер совместно с Дидро написал 20 томов знаменитой «Энциклопедии наук, искусств и ремесел». Он автор всех отделов, относящихся к физике и математике.

Часто неясность происходит столько же от многословия, сколько и от излишней краткости» (Даламбер).

19 ноября

Первый русский академик

19 ноября 1711 года родился Михаил Васильевич Ломоносов (ум. 1765).

Все мы знаем о том, как сын рыбака-помора ушел с обозом в Москву, претерпел тяжкую нужду и лишения, но наук не оставил, а стал первым русским академиком, основал Московский университет и, как сказал Пушкин, «сам был первым нашим университетом». Но нам трудно вообразить себе условия, в которых приходилось работать «гениальному человеку, который своими познаниями делает честь всей науке» (как отзывался о нем старший коллега, петербургский академик Эйлер). Придворные видели в Ломоносове поэта, на любой случай слагавшего пышные оды, и дворцового забавника, готовившего, например, проекты дворцовых иллюминаций. Во времени, потраченном на науку, Ломоносов должен был чуть ли не оправдываться. Так, он писал графу Шувалову: «Полагаю, что мне позволено будет в день несколько часов времени, чтобы их вместо бильярду употребить на физические и химические опыты…». Соотечественники не смогли по достоинству оценить его идеи. Показательна реплика князя Павла на смерть Ломоносова: «А чего дурака жалеть? Только казну разорял, а ничего не сделал». Лишь через полтора столетия после смерти Ломоносова ученые начали изучать его архивы и осознавать, как гениален и велик в своих прозрениях был первый русский академик.

О Ломоносове-ученом до начала ХХ века мало кто знал. Только в книгах по истории химии иной раз попадались упоминания такого рода: «…Среди русских химиков, которые стали известными, мы упомянем Михаила Ломоносова, которого не надо смешивать с поэтом того же имени».

20 ноября

Международная космическая станция

20 ноября 1998 года Россия запустила первый элемент Международной космической станции (МКС) – российский модуль «Заря».

Идея создания Международной космической станции возникла в самом начале 1990-х. А в 1995-м Россия и США подписали контракт о постройке и выводе на орбиту ядра будущей МКС. В проекте участвуют также Европейское космическое агентство, Канада и Япония. Это отрадный пример успешного сотрудничества 16 стран в области исследования космоса. МКС – сооружение размером с 30-этажный дом и внутренним объемом около тысячи кубометров. Все элементы станции доставлялись на орбиту и монтировались в космосе. Для космического строительства потребовалось более 200 пусков космических ракет. Работы по сборке поделили поровну между российскими и американскими космонавтами. Но не дожидаясь окончания строительных работ, с ноября 2000-го на станции постоянно работают международные экипажи. Они занимаются исследованием космоса, атмосферы и земной поверхности, изучением поведения человеческого организма в длительных космических полетах и многое другое. Несколько раз возникали критические ситуации – сбои в работе бортовых компьютеров, выход из строя единственного санузла станции, разрыв солнечной батареи и прочие… Экипажи успешно справляются со всеми этими проблемами. За 20 лет работы на станции побывали 232 человека из 18 стран. Возможно, в недалеком будущем МКС станет «плацдармом» для запуска аппаратов к Луне и Марсу.

МКС можно разглядеть с земли невооруженным взглядом – она уступает в яркости только Венере.

21 ноября

Первый в небе – физик!

21 ноября 1783 года воздушный шар, построенный братьями Монгольфье, поднял в воздух первых путешественников.

С давних пор люди мечтали летать, словно птицы. Но осваивать воздушный океан они начали, плавая, словно рыбы. В качестве «плавательного пузыря» можно использовать оболочку, наполненную более легким, чем воздух, газом: водородом, метаном, аммиаком. Правда, водород и метан взрывоопасны, а аммиак ядовит. Идеален для этой цели гелий – легкий инертный газ. Но в эпоху пионеров воздухоплавания гелий еще не был открыт. Проще всего оказалось нагреть воздух – ведь горячий газ легче, чем холодный. Изменяя температуру воздуха внутри шара, можно регулировать его подъемную силу. Так и поступили братья Жозеф Мишель и Жан Этьенн Монгольфье. Такие шары стали называть монгольфьерами. 19 сентября 1783 года в присутствии короля Людовика XVI во дворе его замка они отправили в воздух барана, петуха и утку. А вскоре был совершен первый полет человека. В корзине монгольфьера поднялись в воздух физик Жан Франсуа Пилатр де Розье, принимавший самое активное участие в постройке монгольфьера, и его друг. Они пролетели над всем Парижем на высоте около 450 метров и приземлились в 8,5 километрах от места старта. Людовик XVI, правда, предлагал отправить в первый полет уголовников, осужденных на вечную каторгу, обещая им за участие в столь рискованном предприятии амнистию. Но де Розье убедил короля, что нельзя отдавать звания первооткрывателей преступникам.

Увы, Пилатр де Розье стал не только пионером воздухоплавания, но и первой его жертвой (см. 24 ноября).

22 ноября

Теория Всего Сущего

Во времена Фарадея великие открытия делались буквально «голыми руками» – без сложной математики, с помощью простых инструментов. Сегодня, чтобы «вопрошать» материю о том, как она устроена, физики сталкивают частицы, разогнанные на гигантских ускорителях. Так удалось проникнуть вглубь материи до расстояний миллиардная от миллиардной доли метра (10-18 м). Так открыли кварки (см. 10 ноября). Теория кварков с успехом выдержала все проверки. И все же трудно поверить, что фундаментальные частицы – кварки и лептоны – это точечные образования, лишенные какой бы то ни было внутренней структуры. Как могут точки обладать массой, зарядом и другими характеристиками? В 1984 году физики Майкл Грин и Джон Шварц впервые представили на суд ученых новые идеи о том, как может выглядеть следующий, еще более глубинный слой Мироздания. Все фундаментальные элементы – это не точки, а крошечные непрерывно вибрирующие струны, свернутые «колечками». Размеры колечек невообразимо малы: 10-35 метра (так называемая «планковская длина»). Разные типы колебаний этих универсальных струн представляют собой все возможные частицы: один тип колебаний дает фотон, другие – гравитон, электрон и т. д. Так начала развиваться теория струн, или Теория Всего Сущего. Теория потребовала нового и очень сложного математического аппарата, который еще не разработан до конца. У нее много авторов. Может быть, и Вы будете одним из творцов Теории Всего Сущего?

Физики подсчитали, что для прямой экспериментальной проверки теории струн потребуется ускоритель размером с Галактику!

23 ноября

Критическое состояние вещества

23 ноября 1837 года родился Ван-Дер-Ваальс, лауреат Нобелевской премии «за работу над уравнением состояния газов и жидкостей» (ум. 1923).

До какой температуры можно нагреть воду? Если нагревать при атмосферном давлении, то вода закипит при 100 °C. В герметически закрытом сосуде, который выдерживает очень высокие давления, воду можно нагреть до 374 °C! Давление ее пара при этом будет огромным: 220 атмосфер. А еще горячее воду сделать уже невозможно. Эту температуру называют критической. Жидкость и пар при критической температуре весьма необычны. Разберемся подробнее. При нагревании плотность воды уменьшается, а плотность ее насыщенного пара, наоборот, сильно увеличивается. При критической температуре эти плотности становятся одинаковыми – около 0,3 г/см^3. Это в три с лишним раза меньше плотности «обычной» воды и в 500 раз больше плотности стоградусного пара. А чем отличается жидкость от пара? На этот вопрос дал ответ Ван-Дер-Ваальс: по существу, ничем. И там, и там молекулы на небольшом расстоянии притягиваются, а сблизившись вплотную, резко отталкиваются. Эти молекулярные силы назвали ван-дер-ваальсовскими. В газе молекулы так удалены друг от друга, что их притяжение почти не ощутимо. Но стоит им достаточно сблизиться, как силы притяжения «сцепляют» молекулы, и получается жидкость. При критической температуре и критическом давлении жидкое и газообразное состояния неразличимы: вода «сливается» со своим паром. Это и есть критическое состояние. Оно присуще всем веществам, у каждого при своей температуре и давлении.

24 ноября

Изобретение профессора Шарля

24 ноября 1783 года впервые состоялась демонстрации полета «шарльера» в России: в Петербурге был запущен небольшой шар диаметром 1,5 фута (около 45 см).

Полет воздушного шара братьев Монгольфье (см. 21 ноября) вызвал большой интерес в научном мире. Молодой профессор физики Жак Шарль (помните газовый закон его имени?) решил, что дымный воздух, наполнявший шар Монгольфье, – не лучшее решение, ведь водород сам по себе гораздо легче воздуха. Он сумел изготовить оболочку, способную долгое время удерживать водород, который он получал, воздействуя серной кислотой на железные опилки. Чтобы полностью надуть шар диаметром 4 м, потребовалось несколько дней, было израсходовано 227 кг кислоты и 454 кг железа. В августе 1783 года состоялся первый запуск (еще без людей) на Марсовом поле в Париже на глазах 300 тысяч человек. «Шарльер» приземлился через 45 минут в 28 км от места старта и так напугал местных жителей, что те разорвали его в клочья. А 1 декабря того же года «шарльер» диаметром более девяти метров унес в первое путешествие самого Шарля. Но водород, как известно, газ горючий и, смешиваясь с воздухом, создает взрывоопасную смесь. Первая воздушная трагедия случилась 15 июня 1785 года. Пионер воздухоплавания Пилатр де Розье со своим помощником хотел впервые перелететь через Ла-Манш на комбинированном аэростате собственной конструкции: один баллон наполнялся водородом, другой – дымным воздухом. Во время полета от искры взорвался водородный баллон, и аэронавты погибли, упав с высоты 900 м на скалы у берегов Франции.

25 ноября

Незамеченное открытие

25 ноября 1814 года родился Роберт Майер, немецкий физик и врач, открывший закон сохранения и превращения энергии (ум. 1878).

Майер сделал в своей жизни одно открытие, но оно обессмертило его имя. Служа корабельным врачом, он задумался над словами штурмана о том, что во время штормов вода в море нагревается, и пришел к выводу, что существует связь между работой и теплотой. Пуская кровь заболевшим матросам, он обратил внимание на то, что в тропиках она не была такого темного цвета, какой бывает венозная кровь в умеренных широтах. Это привело его к мысли, что в жару организму для поддержания температуры нужно «сжигать» меньше вещества. Свою первую статью о сохранении и превращении различных форм энергии он отослал в редакцию журнала «Анналы физики и химии» в 1841 году, но она была отвергнута. В мае 1842-го он отправил вторую статью в химико-фармацевтический журнал, куда физики редко заглядывали. Статья содержала не только четкую формулировку закона сохранения и превращения энергии, но и глубокий анализ имеющихся экспериментальных фактов. Майер указал на необходимость опытного определения механического эквивалента теплоты и предложил идею такого эксперимента. И этот шедевр остался без внимания! В 1847 году Джоуль, не зная о работе Майера, осуществил подобный эксперимент. Научный мир узнал о новом законе из публикаций Джоуля и Гельмгольца. Майер пытался защищать свой приоритет, но наталкивался на непонимание и впал в депрессию. Справедливость восстановили в 1860-х. Ученые стали ссылаться на работы Майера, полагая, что их автор уже умер.

26 ноября

Как считают информацию

26 ноября – Всемирный день информации.

Для человека информацией является все, что он видит, слышит, ощущает. В компьютер информация вводится в виде символов: букв, цифр, знаков. Каждый символ кодируется с помощью нулей и единичек, эти «нули и единички» называются битом. Бит может принимать одно из двух значений: 0 или 1. Само слово «бит» (bit) произошло от английского словосочетания BInary digiT – двоичная цифра. Оперативная память компьютера состоит из множества конденсаторов, каждый из которых может быть заряжен («единица») или нет («ноль»). Биты группируют в блоки (байты) по 8 штук. Один вводимый в компьютер символ обычно занимает 1 байт. Итак, 8 бит образуют байт, 2^10 (1024) байт – килобайт, а 2^20 байт – мегабайт (это объем большой книги). Для хранения фильма с неплохим качеством потребуется примерно гигабайт (ГБ) – 1024 мегабайта. Информация записывается на материальных носителях, которые могут сменять друг друга. При копировании информации образец практически не разрушается. Простота производства, передачи и копирования информации уже привела к информационному взрыву и информационному загрязнению окружающей среды – бумажному, звуковому, электромагнитному, световому и т. д.

Количество хранимой информации каждые 5 лет увеличивается в 10 раз. Полное число бит информации уже больше, чем звезд во Вселенной. 80 % информации представлены в цифровой форме, остальные 20 % хранятся на бумаге, магнитных лентах, фото и кинопленках. Если темпы прироста информации сохранятся, то к 2023 году количество хранимых бит превысит число Авогадро.

27 ноября

История термометра

27 ноября 1701 года родился Андрес Цельсий (ум. 1744), шведский ученый, предложивший температурную «шкалу Цельсия».

Генеральная идея – судить об изменениях температуры по изменениям тепловых свойств тел – принадлежит Галилею. Можно, например, использовать тепловое расширение жидкостей. Для построения температурной шкалы выбирают две «опорные точки» и делят интервал между ними на части – градусы. Голландский стеклодув Фаренгейт, изготовивший в 1724 году первый спиртовой термометр, разделил на 100 градусов интервал от температуры самой холодной зимы в своем городе до температуры человеческого тела. Весьма неудобная шкала, но она до сих пор применяется в Англии и особенно в США. Между тем еще в 1665 году голландский физик Христиан Гюйгенс предложил использовать очень удобные опорные точки: температуру таяния льда и кипения воды. Эту идею реализовал в своем спиртовом термометре француз Рене Реомюр в 1730 году. Правда, разделил он этот интервал не на 100, а на 80 градусов. Во Франции и в России (до революции) использовали именно термометры Реомюра. Сейчас их нигде не употребляют. Наконец в 1742 году профессор астрономии Андрес Цельсий в своем ртутном термометре разделил этот же интервал на 100 частей. Один нюанс: его шкала была «перевернутой»! Температуру кипящей воды он принял за 0 градусов, а тающего льда – за 100. В таком виде шкала оказалась очень неудобной. Ее «вернул на место» уже после смерти Цельсия другой шведский ученый, и долгое время такой градусник называли «шведским», пока не укоренилась традиция называть термометр цельсиевым.

28 ноября

Открытие пульсаров

Это сюжет, достойный кинофильма. В 1967 году 24-летняя аспирантка Джоселин Белл на кембриджском радиотелескопе занималась радиообзором неба. Самописец, регистрирующий радиоизлучение, не выключался ни днем, ни ночью. Просматривая записи, 28 ноября она обнаружила непонятный пульсирующий источник. Строгая периодичность сигнала (с периодом чуть более 1 секунды) и малые размеры источника наводили на мысль об искусственной природе излучения. Новый источник обозначили как LGM-1 (Little Green Men – маленькие зеленые человечки), засекретили исследования и не стали публиковать сенсационные результаты до выяснения природы таинственных сигналов. В течение месяца английские радиоастрономы обнаружили еще несколько таких источников. Не слишком ли много «зеленых человечков»? Исследователи убедились в естественном происхождении сигналов и только после этого сообщили в печати об удивительном открытии. Из-за пульсирующего радиоизлучения такие объекты назвали пульсарами. Сейчас их известно уже более 2000. Теперь мы знаем, что пульсар – это нейтронная звезда (см. 19 октября), генерирующая узконаправленный пучок радиоизлучения. Из-за быстрого вращения звезды этот пучок попадает в поле зрения наблюдателя через равные промежутки времени – так образуются импульсы пульсара.

Если бы Солнце стало нейтронной звездой, оно имело бы радиус 10 км и вращалось с периодом около 0,001 с.

Нобелевскую премию за открытие пульсаров получил в 1974 году Энтони Хьюиш, научный руководитель Джоселин Белл. Заслуги главной «виновницы» открытия премией не отмечены.

29 ноября

Эффект Доплера

29 ноября 1803 года родился австрийский физик Кристиан Доплер (ум. 1853).

Вам наверняка доводилось стоять у дороги, по которой проносится машина с включенной сиреной. Пока машина приближается, тон сирены выше; затем, когда машина начинает удаляться, он понижается. Вы при этом наблюдаете фундаментальное (и полезнейшее) свойство любых волн – эффект Доплера. Кристиан Доплер предсказал его теоретически в 1842 году. Суть эффекта: если источник волн движется вам навстречу (или вы к нему), то «гребень» каждой следующей волны доходит до вас чуть быстрее (чем при неподвижном источнике), так как был испущен ближе к вам – то есть воспринимаемая частота волны возрастает. При удалении источника, наоборот, частота уменьшается. Интересно, как именно эффект был впервые проверен экспериментально. Духовой оркестр был посажен в открытый железнодорожный вагон, а на платформе собрали группу музыкантов с абсолютным слухом (т. е. способностью, выслушав ноту, точно назвать ее). Всякий раз, когда состав с музыкальным вагоном проезжал мимо платформы, духовой оркестр тянул какую-либо ноту, а музыканты фиксировали изменения высоты тона (частоты), подтвердившие предсказание Доплера. Во всем мире этот эффект используется в полицейских радарах для измерения скорости машин. Очень важное применение эффект Доплера нашел в астрофизике. С его помощью было сделано величайшее открытие ХХ века – расширение Вселенной (см. 17 января).

Дорожная полиция перешла на новые методы работы. Чтобы радар показывал больше, они бегут навстречу автомобилю как можно быстрее.

30 ноября

Луноход-1 пропал?

Это обнаружилось в ноябре 1971 года в ходе эксперимента НАСА по лазерному зондированию Луны. Цель экспериментов – определить расстояние до Луны, которая постепенно удаляется – примерно на 38 миллиметров в год. Для измерения расстояния с Земли на Луну направляют мощный лазерный луч, ловят отраженный, засекают время путешествия луча и вычисляют расстояние. Таким способом удается определять расстояние с точностью до нескольких миллиметров! Луч направляют на уголковый отражатель – открытую коробочку с тремя зеркалами, закрепленными перпендикулярно друг другу. Любой луч, попавший на зеркала, отражается точно в том направлении, по которому пришел. Уголковым отражателем были оснащены оба советских лунохода. Так вот, все попытки получить отраженный от Лунохода-1 сигнал, проводившиеся с ноября 1971 года, оставались безуспешными. Метеорит, что ли, в него попал? Лишь в апреле 2010-го «пропажу» обнаружил Лунный орбитальный зонд НАСА (Lunar Reconnaissance Orbiter), который фотографировал участки лунной поверхности. На его фотографиях различимы объекты размером до полуметра! Отчетливо видны все лунные модули спуска Аполлонов – теперь никто не может сомневаться, что американцы были на Луне! Удалось сфотографировать и пропавший Луноход. Уточнив его координаты, ученые отправили на Луноход лазерные импульсы с телескопа обсерватории в Нью-Мексико и наконец-то получили четко различимый отраженный сигнал.

Из школьных перлов: «Мы живем на одной стороне Земли и видим одну сторону Луны, а американцы живут на другой стороне Земли и видят другую сторону Луны».

Декабрь

1 декабря

Физика на кухне: «раздавленная банка»

Простой, но очень эффектный опыт поможет вам продемонстрировать могущество атмосферного давления, а также свойства насыщенного водяного пара. Итак, возьмите жестяную банку из-под чая или кофе. Главное, чтобы крышка плотно закрывалась. Налейте в банку немного воды и поставьте на плиту – пусть кипит несколько минут, чтобы водяной пар полностью вытеснил воздух из банки. Теперь снимите банку с плиты и плотно закройте крышку. Для быстрого охлаждения поставьте банку в раковину и облейте холодной водой. Пар в банке конденсируется, давление резко упадет, и… вы будете изумлены: банка сожмется и сплющится! Внимание: обливая банку водой, не трогайте ее руками – берегите пальцы! Что же произошло? Часто пытаются объяснить «катастрофу» понижением давления воздуха внутри банки, но простой расчет показывает, что это понижение очень незначительно и явно недостаточно. Здесь ключевую роль играет резкое снижение давления насыщенных паров воды, которые конденсируются на охлаждаемых стенках банки. Давление насыщенного водяного пара резко уменьшается при понижении температуры: при 100 °C оно равно одной атмосфере, а при 20 °C – менее 0,03 атмосферы. А поскольку воздуха в банке осталось очень мало (помните, он был вытеснен паром при кипячении), некому противостоять внешнему атмосферному давлению. Жестяные стенки для него – пустяк!

Из школьных ответов: «Насыщенные пары отличаются от ненасыщенных тем, что они уже насытились…»

2 декабря

Энрико Ферми

2 декабря 1942 года в США под руководством итальянского физика Энрико Ферми (1901–1954) был запущен первый в мире ядерный реактор.

Ферми с ранних лет отличался необыкновенными способностями. У него была к тому же феноменальная память: прочтя книгу хотя бы один раз, он знал ее почти наизусть. На вступительных экзаменах в Реальную высшую Нормальную школу в Пизе Ферми изумил экзаменаторов своими обширными знаниями и точностью ответов и был отмечен как «нечто исключительное». После стажировки в Германии – «эпицентре» квантовой физики – Ферми стал профессором Римского университета и «отцом» первой в Италии школы как теоретической, так и экспериментальной физики. Здесь Ферми выполнил работы, приведшие его к получению Нобелевской премии «за открытие искусственной радиоактивности, вызванной медленными нейтронами» (см. 25 марта). Во время второй мировой войны Ферми вынужден был эмигрировать в США. Там он участвовал в создании первой атомной бомбы. И ему же первому удалось «приручить» атом и положить начало управляемому производству атомной энергии. В его честь назван 100-й химический элемент – фермий, в США учреждена премия имени Э. Ферми, его имя присвоено Чикагскому университету ядерных исследований.

«Ферми терпеть не мог ошибаться. В своих мыслях он мог вынашивать самые дерзкие гипотезы, но никогда не публиковал их прежде, чем они не были солидно подтверждены. Точно также он никогда не давал кому-либо обещаний и даже не подавал надежды, если не был уверен, что сможет сдержать слово» (из воспоминаний друга Ферми Э. Сегре).

3 декабря

Звуки, которые мы не слышим

3 декабря 1872 года с английского брига «Дея Грация» заметили бригантину «Мария Целеста».

По поведению бригантины опытным морякам стало понятно, что ею никто не управляет. Когда они поднялись на борт, на судне не было ни души. В матросском кубрике койки были аккуратно заправлены, все рундуки целы, а на столе лежали недокуренные трубки. На камбузе находился большой запас пресной воды и продуктов. Что же могло произойти с судном и его людьми? В истории мореплавания известно несколько подобных случаев. Многие из них остаются загадкой до сих пор. А между тем известно, что при шторме в океане ухудшается самочувствие людей на берегу, возрастает число самоубийств и дорожных происшествий. Это явление получило название «голос моря». Его причиной являются порождаемые штормовой волной инфразвуки, частота которых меньше 20 колебаний в секунду. Инфразвуковая волна распространяется с гораздо большей скоростью, чем штормовая, поэтому воздействует на людей, находящихся даже далеко от места шторма. Инфразвуки человек не слышит, но чувствует. Так, при испытании генераторов инфразвука у исследователей возникают страх, беспокойство, потеря чувства равновесия. При увеличении мощности генератора появляется сильная боль во внутренних органах. Инфразвук с частотой семь колебаний в секунду смертельно опасен для человека, так как может вызвать остановку сердца.

Были попытки использовать инфразвук в кинотеатрах при демонстрации фильмов ужасов. Результат оказался катастрофическим: публику охватила паника. Такие попытки были запрещены.

4 декабря

Закон всегда прав!

4 декабря 1930 года Вольфганг Паули отправил письмо, в котором впервые изложил гипотезу о существовании нейтрино.

К 1930 году были известны всего две элементарные частицы: протон и электрон. В то время физики зашли в тупик: закон сохранения энергии, который еще никогда не подводил, похоже, нарушался при радиоактивном бета-распаде ядер – часть энергии куда-то пропадала. Даже Нильс Бор «не устоял» и предположил возможность нарушения закона сохранения энергии в микромире. Но Паули нашел другое объяснение этой пропаже. Он предположил, что пропавшую энергию уносит неизвестная частица – нейтральная и очень легкая, поэтому она не регистрируется обычными способами. Свою идею он изложил в письме участникам Международной конференции по вопросам радиоактивности. «Дорогие радиоактивные дамы и господа, – писал Паули, – …я предпринял отчаянную попытку спасти закон сохранения энергии…» (далее излагалась гипотеза о новой частице). К счастью, это письмо сохранила «радиоактивная дама» Лиза Мейтнер, благодаря которой мы знаем точную дату рождения в мире физики этой самой таинственной и неуловимой частицы. В своем письме Паули назвал призрачную частицу нейтроном. Два года спустя Энрико Ферми предложил для легкой частицы Паули имя нейтрино.

Паули был уверен, что нейтрино никогда не удастся поймать. Он даже заключил об этом пари. 25 лет спустя пари он проиграл. Сегодня физики ловят нейтрино от ядерных реакторов и ускорителей, взрывов сверхновых звезд, из центра Солнца и т. д. Ежесекундно через ваше тело проходит миллион миллиардов нейтрино.

5 декабря

Соотношение неопределенностей

5 декабря 1901 года родился Вернер Гейзенберг, немецкий физик, лауреат Нобелевской премии 1932 года «за создание квантовой механики» (ум. 1976).

Вернер Гейзенберг был одним из учеников Нильса Бора. В их жарких спорах постепенно рождалось понимание совершенно иного мира – мира микрочастиц. Общие законы природы, проявляясь в микромире, приводят к непривычным для нашего ума следствиям. Так, нам представляется естественным знать одновременно положение и скорость объекта (эта информация позволяет предсказывать его траекторию). Совсем иное дело в микромире: определяя положение микрочастицы, мы «грубо вмешиваемся в ее жизнь», результатом чего становится неопределенность ее дальнейшего движения, т. е. скорости и траектории. В 1927 году Гейзенберг записал знаменитое соотношение неопределенностей для координаты (Dх) и соответствующей проекции импульса (Dр) частицы. Чем точнее мы измеряем одну из этих величин, тем неопределеннее становится вторая. Их произведение не может быть меньше постоянной Планка h = 6,6 × 10-34 кг·м^2/c – фундаментальной константы, присутствующей во всех квантовых законах. Итак, Dх × Dр» h. Постоянная Планка так мала, что это соотношение нисколько не ограничивает точность наших измерений для привычных объектов (даже маленьких пылинок). Но для элементарных частиц, например, электрона в атоме, одновременное знание координаты и скорости становится невозможным.

Гейзенберг ехал на машине и превысил скорость.

Его останавливает дорожная полиция:

– Вы знаете, с какой скоростью едете?

– Нет, зато я точно знаю, где нахожусь.

6 декабря

Что такое диамагнетизм

6 декабря 1845 года Фарадей представил свою статью «О магнитном состоянии всякого вещества», где изложил открытие диамагнетизма.

Ходячее выражение: притягивает, как магнит. На протяжении столетий люди связывали магнетизм с притяжением. Но еще в 1778 году голландский ученый А. Бургманс обнаружил, что магнит может и отталкивать! Он положил в бумажный кораблик кусочек висмута, поставил кораблик на воду и поднес сильный магнит. Кораблик уплывал от магнита (кстати, этот опыт не так-то просто повторить – уж очень слабо действует магнит на висмут). Сообщение Бургманса ученые не приняли всерьез. А в 1845 году 54-летний и уже знаменитый Майкл Фарадей взялся исследовать магнитные свойства веществ. Он подвешивал на длинной нити образцы между полюсами сильного магнита. Оказалось, что все вещества так или иначе реагируют на магнитное поле. Но одни вещества притягивались к ближайшему полюсу магнита, а другие отталкивались от обоих полюсов. Если брать образцы в форме стерженьков, то первые устанавливались вдоль силовых линий магнитного поля, а вторые – поперек. Так возникли названия: парамагнетик (греч. «пара» – вдоль) и диамагнетик («диа» – поперек). Фарадей перепробовал уйму веществ и убедился, что большинство из них – диамагнетики. В их числе оказались: слоновая кость, баранина вяленая, говядина вяленая, говядина свежая, кровь свежая, хлеб, шелковичный червь… Так Фарадей заново открыл диамагнетизм. Надо добавить, что диамагнетики хоть и реагируют на магнитное поле, но чрезвычайно слабо. Именно поэтому они так долго и «скрывались» от ученых.

7 декабря

Жалобный лист летчиков

С 1996 года 7 декабря – Международный день гражданской авиации.

После каждого полета пилоты компании Qantas заполняют «лист жалоб», в котором описывают неполадки, возникшие во время полета. Инженеры устраняют неполадки и внизу листа пишут, какие меры были приняты. Вот несколько реальных записей (П – пилот, И – инженер).

П: Что-то в кабине разболтано.

И: Что-то в кабине подтянуто.

П: Не работает радиолокационная система.

И: Радиолокационная система никогда не работает в положении «OFF».

П: Пробный полет нормальный, за исключением слишком жесткой автоматической посадки.

И: В данной модели не предусмотрена система автоматической посадки.

П: Hа приборной доске три таракана!

И: Один убит, один ранен, одному удалось уйти.

П: Стук в кокпите, как будто человечек молоточком.

И: Молоточек у человечка отняли.

П: Основное внутреннее левое колесо почти требует замены.

И: Основное внутреннее левое колесо почти заменено.

П: Самолет странно ведет себя.

И: Самолет предупрежден, что нужно быть послушным, лететь нормально и не шалить.

Стоит отметить, что у этих шутников не случилось ни одной авиакатастрофы.

– Вышка управления вызывает борт 762. Не можем связаться с вами. Если слышите, качните крылом.

– Борт 762 вызывает вышку управления. Я приземлился два часа назад. Если слышите меня, качните вышкой.

8 декабря

Хвостатые звезды

8 декабря 1831 года в городе Николаеве, на Черноморском побережье, родился выдающийся русский астроном Федор Александрович Бредихин (ум. 1904).

Все его родственники были моряками. Возможно, Федора заманила на иной путь большая комета 1843 года, которую ему довелось наблюдать в детстве. А в середине 1858-го, когда он готовился к работе над диссертацией на физико-математическом факультете Московского университета, на небе появилась необычайно яркая и эффектная комета Донати. Эти впечатления определили главное направление его научной деятельности. Магистерская диссертация Бредихина называлась «О хвостах комет». Его первая научная работа посвящена детальному исследованию кометы Донати. К тому времени о природе этих небесных тел знали еще очень мало. На протяжении веков кометы считали предвестниками различных несчастий: войн, эпидемий, голода, землетрясений и прочих трагедий. В дошедших до нас письменных памятниках содержится большое число фантастических историй, связанных с кометами. В то же время древние записи о кометах и рисунки содержат достоверные сведения, имеющие научное значение. Уже в древности были открыты два важных факта: во-первых, направленность кометных хвостов в сторону, противоположную Солнцу, и, во-вторых, изогнутость некоторых из них. Бредихин детально разработал теорию кометных хвостов и одним из первых начал изучение спектров голов комет.

17 лет он был директором обсерватории Московского университета, создав «московскую астрофизическую школу», а затем руководил Пулковской обсерваторией. Изучать кометы он продолжал до конца своих дней.

9 декабря

Сверхтекучий гелий

В начале декабря 1937 года Петр Леонидович Капица открыл сверхтекучесть жидкого гелия.

Жидкий гелий, полученный в 1908 году, был самым холодным веществом в мире. При температуре 4 градуса Кельвина (минус 269 °C) он уже кипел. Откачивая пар над его поверхностью, можно понизить температуру еще на три градуса. В 1932 году нидерландский физик Кеезом обнаружил, что при охлаждении жидкого гелия ниже двух градусов Кельвина его кипение внезапно прекращается, а поверхность становится абсолютно гладкой. Теплопроводность гелия при этом резко увеличивается.

Удивительные свойства гелия заинтересовали Петра Капицу (см. 9 июля). Он предположил, что увеличение теплопроводности связано с очень активным перемешиванием жидкости. Это возможно, если вязкость гелия становится очень малой. Чтобы проверить свою гипотезу, Капица поставил элегантный эксперимент. Он тщательно отшлифовал две стеклянные пластинки и пропустил гелий через щель толщиной менее одной тысячной миллиметра. Результат поразил: гелий буквально провалился сквозь щель! Для сравнения: литр воды просачивался бы через такую щель в течение двух тысяч лет. Совершенствуя эксперимент, Капица пришел к выводу, что вязкость у гелия вообще отсутствует. Он назвал такое состояние сверхтекучестью. Среди всех жидкостей этим свойством обладает только гелий. Капица говорил: «Мне в жизни в первый раз удалось найти такое фундаментальное свойство вещества».

Ландау, автор теории сверхтекучести, шутил: «Теорфизика состоит из двух частей: одна – собственно теоретическая физика и другая – теория сверхтекучести гелия».

10 декабря

Присуждение Нобелевских премий

10 декабря 1901 года были вручены первые Нобелевские премии. Ежегодно в этот день – день кончины Нобеля (см. 3 сентября) – в Концерт-холле Стокгольма проходит церемония вручения премий.

В истории науки нет награды, сравнимой с Нобелевской премией по престижности и международному авторитету. Механизм отбора кандидатов тщательно отлажен. В сентябре Шведская академия рассылает примерно две тысячи писем крупным ученым, писателям и лауреатам Нобелевских премий прошлых лет с просьбой о выдвижении кандидатов. К 1 февраля прием заявок заканчивается, и тогда приступают к работе Нобелевские комитеты, которые должны свести список кандидатов (их обычно набирается 200–300) до пяти имен в каждой области. На научную экспертизу в Стокгольме не жалеют средств – ежегодно их расходуется больше, чем на выплату самих премий. В конце мая комитет докладывает о результатах отбора. В сентябре академики собираются на обсуждение. Результат голосования объявляется на пресс-конференции в первой декаде октября. Все происходящее в Нобелевских комитетах является строго конфиденциальным, будущие лауреаты до последнего момента не знают о своей «избранности». Бывали случаи, когда «новоиспеченным» лауреатам сообщали об этом по телефону из Стокгольма, а те бросали трубку, подозревая розыгрыш.

Непонятно, почему Нобель не учредил премии по математике. Есть версия, что он не любил математиков, поскольку один отбил у него в молодости невесту, а другой пытался ухаживать за его женой. А может, Нобель просто не верил, что математики могут принести пользу человечеству.

11 декабря

Макс Борн и Нобелевская премия

11 декабря 1882 года родился немецкий физик-теоретик Макс Борн, один из пионеров квантовой механики (ум. 1970).

История не всегда бывает справедлива. В данном случае это проявилось в решении Нобелевского комитета о присуждении премии 1932 года «за создание квантовой механики» только Гейзенбергу. Между тем историческая статья, содержавшая в завершенном виде изложение аппарата квантовой механики, появилась в 1925 году в Берлинском «Физическом журнале», подписанная тремя именами: М. Борн, В. Гейзенберг, П. Иордан. После присуждения премии Вернер Гейзенберг писал своему учителю: «Дорогой Борн! <…> Тот факт, что я один получил Нобелевскую премию за работу, сделанную в Геттингене нами тремя, угнетает меня, и я, право, не знаю, что сказать Вам… Я верю при этом, что все достойные физики хорошо знают, сколь многое сделали Вы и Иордан для возведения здания квантовой механики. И тут ничто не может измениться из-за ложного решения, принятого посторонними. Но я сам не могу сделать ничего иного, кроме как еще раз поблагодарить Вас за дни прекрасного сотрудничества и признаться, что мне немножко стыдно. С сердечным приветом – Ваш В. Гейзенберг».

Прошли годы, и уже не все помнили о роли Борна в построении квантовой механики. Но 22 года спустя, в 1954 году, награда все же нашла своего героя: Макс Борн удостоился Нобелевской премии «за исследования по квантовой механике, особенно за статистическую интерпретацию волновой функции».

Сам термин «квантовая механика» для новой теории был введен Максом Борном.

12 декабря

Почему небо голубое

Каждый ребенок задает этот вопрос. А ответ на него нашел в 1871 году знаменитый английский математик и физик Рэлей. Когда солнечные лучи проходят сквозь атмосферу, они рассеиваются на неоднородностях, возникающих в ее верхних слоях. Не будь этого рассеяния, мы видели бы Солнце на фоне черного неба, каким видят его космонавты с МКС. Рэлей показал, что синий свет рассеивается молекулами воздуха примерно в 6 раз сильнее, чем красный, поэтому небо и выглядит голубым. Чем ниже солнце над горизонтом, тем больший слой воздуха и пыли проходят его лучи и тем меньше в них голубого цвета по сравнению с красным – так возникают багряные закаты.

Большую часть физических исследований Рэлей выполнил в своей усадьбе в маленькой лаборатории с единственным ассистентом. Он посвятил науке всю свою жизнь, не получая платы за этот труд. Напротив, в 1906 году он пожертвовал часть своих средств на строительство левого крыла знаменитой Кавендишской лаборатории, руководителем которой он стал 12 декабря 1879 года, после смерти Максвелла. В 1894 году Рэлей вместе с Рамзаем открыл новый химический элемент – аргон – и определил его место в периодической таблице. Это открытие в 1904 году было отмечено Нобелевской премией.

Он работал до самых преклонных лет и писал так хорошо и ясно, что его труды читают и цитируют до сих пор.

Рэлей был остроумным рассказчиком. Вот один из его коротких рассказов. «Горничная леди N опоздала на звонок и оправдывалась тем, что обо всем забыла, заинтересованная обсуждавшимся внизу вопросом: происходим ли мы все от… Дарвина».

13 декабря

Ремонт на орбите

13 декабря 1993 года успешно завершилась первая космическая экспедиция по обслуживанию и ремонту орбитального телескопа «Хаббл».

При планировании орбитальной обсерватории «Хаббл» (см. 24 апреля) изначально предполагалось спускать телескоп на Землю раз в пять лет для его проверки и обновления, но потом от этой идеи отказались из-за опасности загрязнений и деформаций зеркала при перегрузках. Было решено обслуживать телескоп на орбите раз в три года. Первая экспедиция по ремонту космической обсерватории, состоявшаяся в 1993 году, продолжалась в течение десяти дней. Эта экспедиция была одной из сложнейших за всю историю космонавтики, потребовалось пять длительных выходов в открытый космос. Астронавты установили систему оптической коррекции зеркала, благодаря которой телескоп наконец-то стал работать «во всю силу». 31 января 1994 года НАСА продемонстрировало первые снимки значительно лучшего качества. Наконец-то астрономы получили в свое распоряжение полноценный инструмент, и поистине космические затраты на его строительство стали оправдываться!

За годы работы космической обсерватории уже состоялось несколько экспедиций по ее обслуживанию и усовершенствованию. В итоге существенно расширились возможности телескопа. «Хаббл» помог заглянуть в космос вплоть до эпохи образования первых звезд, которая началась менее чем через миллиард лет после Большого Взрыва (см. 20 февраля), и уточнить возраст Вселенной – как сегодня полагают ученые, он составляет 13,8 миллиардов лет. 24 апреля 2020 года «Хаббл» отметил свое 30-летие на орбите. Его работа продолжается.

14 декабря

Стоит ли заниматься физикой?

14 декабря 1900 года – день рождения квантовой физики. В этот день Макс Планк (см. 23 апреля) на заседании Берлинского физического общества впервые сформулировал гипотезу о квантах энергии. За это открытие в 1918 году ему была присуждена Нобелевская премия по физике.

Молодой Планк пришел к 70-летнему профессору Филиппу фон Жолли и сказал ему, что решил заниматься теоретической физикой. Тот стал его отговаривать: «Зачем вы хотите испортить себе жизнь, ведь теоретическая физика уже в основном закончена… Стоит ли браться за такое бесперспективное дело?!» Так думали о будущем физики к концу XIX века многие ученые. Макс Планк не послушался своего наставника и стал одним из основателей новой, квантовой, физики. Планк также был одним из первых, кто принял и всецело поддержал теорию относительности Эйнштейна – еще одну революционную теорию ХХ века. Кстати, именно Планк и предложил сам термин «теория относительности».

Сегодня, как никогда ранее, физики видят, как много нерешенных задач и интригующих загадок им еще предстоит решить. Все человечество уповает на физику: эта наука должна помочь нам и справиться с экологическими проблемами, и обеспечить энергией растущее население планеты. Если вы собираетесь заняться физикой, вам можно только позавидовать – сколь много важного и интересного предстоит открыть!

«Новая научная истина обычно получает признание не оттого, что противники этой истины проникаются убеждением в ее правильности, а оттого, что они постепенно вымирают, а новое поколение не сомневается в том, что она верна» (М. Планк).

15 декабря

Туманность Андромеды

В декабре 1612 года астроном Симон Мариус, современник Галилея, впервые направил телескоп на маленькое туманное пятнышко в созвездии Андромеды.

Туманность Андромеды – это единственная галактика, которую в северном полушарии видно невооруженным глазом. Впервые об этой туманности упомянул в Х веке персидский астроном Аль-Суфи. Симон Мариус, направив на туманность телескоп, увидел, что «она похожа на зажженную свечу, если на нее смотреть сквозь роговую прозрачную пластинку». Вплоть до начала XX века астрономы считали, что это одна из туманностей нашей Галактики. Теперь-то мы знаем, что это своего рода близнец нашей Галактики, хотя и превышающий ее по размерам почти втрое. Туманность Андромеды удалена от нас на 2,5 миллиона световых лет. Эта огромная спираль повернута к нам чуть-чуть боком, так что нам удобно изучать детали ее строения. Мы знаем о ней даже больше, чем о своем собственном звездном доме. В самом центре ядра, как и в ядре нашей Галактики, прячется сверхмассивная черная дыра. В мощные телескопы можно различить в галактике Андромеды отдельные звезды, в том числе переменные – именно с их помощью и удалось измерить расстояние до этого звездного дома (см. 3 августа). А в 1885 году в Туманности Андромеды вспыхнула сверхновая звезда, затмившая своим блеском миллиарды других звезд. Пристально изучая нашу соседку, мы надеемся больше узнать о своем звездном доме.

Чтобы заметить невооруженным глазом туманность Андромеды, приходится смотреть на нее боковым зрением; если же вы будете глядеть прямо, туманное пятнышко пропадет.

16 декабря

Млечный Путь – наш звездный дом

Широкую белесую полосу, пересекающую звездное небо, древние греки назвали «галаксиас», что значит молочный. Отсюда произошло слово «галактика». Млечный Путь, или Галактика с большой буквы – это звездная система, в которой мы живем. Сто с небольшим лет назад астрономы воспринимали Млечный Путь как всю Вселенную и ничего не знали о других галактиках. А сейчас, наоборот, мы очень подробно изучили соседей, но сравнительно мало знаем о своем звездном доме. Почему так? А попробуйте составить карту города, безвыходно сидя в его переулочке! Мы думаем, что Галактика похожа на Туманность Андромеды. Это тоже крупная спиральная галактика, в профиль похожая на «летающую тарелку», погруженную в звездное гало сферической формы. Она содержит 200 миллиардов звезд, тысячи гигантских облаков газа и пыли, а также звездных скоплений. Есть в ней и загадочная темная материя, которой гораздо больше, чем всего видимого вещества. Галактика вращается, но не равномерно: с приближением к центру скорость вращения растет. Солнце удалено примерно на 25 000 световых лет от центра и делает оборот вокруг него за 220 миллионов лет. Увидеть ядро Галактики в оптические телескопы нельзя из-за большого количества межзвездной пыли. «Нащупать» его удалось с помощью радио– и инфракрасных лучей. Пока детально изучены лишь окрестности Солнца в радиусе около 5000 световых лет (а размер Галактики около ста тысяч световых лет). И все же, согласитесь, мы не так уж мало смогли разглядеть из своего «переулочка».

В крупные телескопы можно разглядеть сотни миллиардов галактик.

17 декабря

Рождение авиации

17 декабря 1903 года состоялся первый в истории полет самолета братьев Райт (США). Это день рождения авиации.

В то время только ленивый не пытался строить летательные аппараты. Братья Уилбер и Орвилл Райт, хотя и не были профессиональными инженерами, подошли к делу основательно. Несколько лет ушло на поиски способов управления полетом. Науки аэродинамики тогда еще не существовало – были лишь разрозненные сведения и догадки. Райты заметили, что птицы для управления полетом отклоняют вверх или вниз задние кромки раскрытых крыльев, и по этому же принципу сконструировали рули планера и самолета. Они построили собственную аэродинамическую трубу и в ней испытали более двухсот профилей крыла. И бензиновый мотор, и винты братья тоже сделали сами (теория воздушного винта была разработана Жуковским лишь десятилетие спустя). В знаменательный день 17 декабря 1903 года братья совершили по очереди три полета, самый длинный из которых занял 59 секунд, после чего самолет сломался. Несколько лет они совершенствовали свой самолет в обстановке секретности, отказываясь совершать публичные демонстрации. Лишь в августе 1908 года в Париже они потрясли публику совершенством своего летательного аппарата и искусством пилотирования. Братья Райт облетели Эйфелеву башню и мгновенно прославились. После кончины Уилбора Райта от брюшного тифа в 1912 году его брат больше никогда не строил самолеты.

Приоритет братьев Райт оспаривают многие. Так, французы считают, что пальма первенства принадлежит Альберто Сантос-Дюмонту – в ноябре 1906 он пролетел 240 м.

18 декабря

Последний универсальный теоретик

В декабре 1929 Лев Давидович Ландау приехал в Копенгаген на стажировку к Нильсу Бору. С тех пор он считал Бора своим единственным учителем.

В день смерти Ландау (1 апреля 1968) академик А. Б. Мигдал написал: «Умер один из удивительнейших физиков нашего времени. В наш век специализации науки это был, быть может, последний из ученых, занимавшийся всеми областями теоретической физики». Трудно найти область физики, которая не интересовала бы его. Сам же Ландау о себе говорил: «Нет, я не разносторонний, я, наоборот, узкий, я просто физик-теоретик. По-настоящему меня интересуют только пока еще неизвестные явления природы. И все. Исследования их я не назвал бы работой. Это высокое наслаждение, удовольствие, огромная радость. Ни с чем не сравнимая…» Это был человек ненасытной любознательности. Рассказывали, что однажды в университете Ландау ошибся дверью и попал на семинар, где обсуждались какие-то метеорологические проблемы. Он сел, послушал некоторое время выступавших, потом попросил слова и, к удивлению всех присутствующих, высказал очень любопытные идеи.

7 января 1962 года Ландау попал в автомобильную катастрофу. В те дни, когда медики и физики боролись за жизнь Ландау, Нильс Бор написал в Нобелевский комитет: «Нобелевская премия за 1962 г. должна быть присуждена Льву Давидовичу Ландау за то поистине решающее влияние, которое его оригинальные идеи и выдающиеся работы оказали на атомную физику нашего времени». И премия за 1962 год была вручена Ландау, – правда, не в Стокгольме, а в больнице Академии наук, и уже после смерти Бора.

19 декабря

«А был ли мальчик?»

19 декабря 1972 года на Землю вернулся «Аполлон-17», совершивший шестую (последнюю) высадку на Луну.

Идеи о том, что высадка американских астронавтов на Луну – это фальсификация, ходили с момента первого пилотируемого полета на Луну «Аполлона-11» в 1969 году. Так, в России, согласно опросам, в 2018 году в «лунный заговор» верило больше половины россиян. Аргументы сторонников заговора были основаны на фото– и киноизображениях, полученных во время лунных экспедиций. Дескать, флаг почему-то колышется, хотя воздуха на Луне нет, звезд на небе не видно… Аргументы достаточно легко опровергались: рябь на флаге после его установки вызвана не ветром, а затухающими колебаниями, а снять одновременно освещенные солнцем объекты и звезды невозможно. Но теория заговора продолжала жить. А снимков Луны с таким высоким разрешением, чтобы можно было разглядеть оставшиеся на Луне модули аппаратов, до поры до времени не было. И вот в 2010 году китайский аппарат «Чаньэ-2» провел новую фотосъемку участков Луны. На его снимках различимы все 6 мест посадок американских астронавтов. Снимки были выложены на портале научных данных китайской программы изучения Луны лишь в 2018 году. А в 2011 году американский искусственный спутник Луны LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) снял с разрешением до 0,55метра все места посадок пилотируемых кораблей, американских и советских автоматических станций. «Нашелся» на снимках и пропавший Луноход-1 (см. 30 ноября), который гораздо меньше посадочных ступеней «Аполлонов». Так что в дискуссии о «лунном заговоре» поставлена жирная точка.

20 декабря

Физические развлечения: свеча горит под водой

Эффектные оптические «фокусы» вы можете сделать с помощью стеклянной пластины или прозрачной коробки от компакт-диска (коробку, раскрыв, удобно ставить вертикально на стол). Фокусы основаны на использовании стеклянной пластины как полупрозрачного зеркала. Зеркальные свойства стекла особенно заметно проявляются, когда по другую сторону стекла нет ярких источников света (вспомните, как хорошо можно смотреться в стеклянные дверцы шкафов). Итак, поставьте свечу перед стеклянной пластиной, а с другой стороны от свечи поставьте дощечку, чтобы спрятать свечу от зрителя. Свеча отразится от поверхности стекла, и вы увидите ее изображение по другую сторону пластины. Если теперь поместить стакан с водой там, где видно изображение свечи, то будет казаться, будто свеча в самом деле горит под водой. Продолжим «фокусы». Вместо стакана с водой поместите на месте изображения горящей свечи такую же свечу, но не зажженную. Будет полная иллюзия, что вторая свеча тоже горит. В ее «пламя» можете опустить пальцы!

21 декабря

Грамм добычи – годы труда

21 декабря 1898 года Мария и Пьер Кюри открыли еще один радиоактивный элемент, который они назвали радием.

Новый элемент обнаружился в минерале ураните, в котором чуть ранее супруги Кюри уже нашли неизвестный элемент полоний (см. 18 июля). Надо было исследовать химические свойства новичков и определить их атомные массы. Для этого супругам Кюри понадобились годы упорной работы. Пожалуй, это был самый героический труд в истории науки. Для выделения этих элементов в чистом виде пришлось переработать тонны довольно дорогого минерала – урановой смолки (самой распространенной разновидности уранита). Ближайшие рудники, в которых она имеется, находятся в Австрии. Там она выделялась из руд с целью последующего извлечения урановых солей, употреблявшихся в стекольном производстве. Купить так много дорогой руды Мария и Пьер не могли. Спасла находчивость: они поняли, что полоний и радий должны оставаться в отходах после извлечения урановых солей. Стоимость отходов невелика. Австрийское правительство по ходатайству Венской академии наук постановило отдать безвозмездно отходы, похожие на дорожную пыль, двум ученым. Пьер Кюри так и не дожил до окончания этой каторжной работы, он трагически погиб в апреле 1906 года. Мария продолжила дело одна. Первый в мире грамм чистого радия был ею получен только в 1910 году. За 12 лет было переработано 8 тонн отходов урановой руды. Через год Мария Кюри была удостоена Нобелевской премии по химии.

Огромные дозы облучения, полученные в ходе работы, не прошли даром. В 66 лет Мария Кюри скончалась от лучевой болезни.

22 декабря

Герой советской теоретической физики

22 декабря 1898 года родился Владимир Александрович Фок, выдающийся физик-теоретик (ум.1974).

Нильсу Бору Фок напоминал Пьера Безухова – не только внешностью, но глубокой порядочностью и углубленностью. Во время Первой мировой войны юный Фок пошел добровольцем на фронт, был контужен и почти оглох (всю жизнь потом пользовался слуховым аппаратом). В университете он увлекся квантовой теорией и стал одним из ее признанных лидеров. В неполные 34 года был профессором и член-корреспондентом Академии. А в 1937-м Фока арестовали. То, что произошло дальше, коллеги назвали «чудом святого Владимира». Жена Фока позвонила академику Крылову и сказала: «Владимир Александрович к вам сегодня обедать не придет». Поскольку никакой договоренности об обеде не было, Крылов понял, что Фок арестован. В этот момент у него находился Петр Капица, который немедленно отправил письмо Сталину: «Таких ученых, как Фок, у нас не много, и им союзная наука может гордиться перед мировой наукой, но это затрудняется, когда его сажают в кутузку». Через несколько дней Фока отпустили.

Когда в конце 40-х – начале 50-х квантовая механика и теория относительности попали в разряд «буржуазных наук», Фок защищал физику от невежества. Вот идет «диспут» физиков с советскими философами. Фок говорит: «Вот что, товарищи, мы с вами спорим 25 лет. За это время мы, физики, изучили диалектический материализм, знаем его, а вы, философы, так ничего и не поняли в физике». Вынимает из ушей микрофоны слухового аппарата, при гробовой тишине зала сходит с эстрады и выходит из зала.

23 декабря

Один, два, много

23 декабря 1947 года американская фирма Bell Labs впервые продемонстрировала транзистор. В 1956 году его создатели Шокли, Бардин и Браттейн получили Нобелевскую премию по физике.

В 1920-х был создан кристаллический детектор, состоящий из крохотного кристалла полупроводника (германия или кремния) и острой иглы. Этот прибор хорошо проводил ток в одном направлении и плохо в другом, т. е. являлся диодом. Кроме того, в темноте у кристаллических диодов можно было заметить слабое свечение (их стали называть «светлячками Лосева»). Сейчас эти светлячки превратились в яркие светодиоды. Если в один кристалл полупроводника воткнуть сразу две иглы, то получится два кристаллических детектора. А если кончики иголок расположить очень близко друг к другу, то получится транзистор – устройство, с помощью которого можно усиливать электрический ток и управлять им. Эти так называемые точечные транзисторы делали вручную, и автоматизировать этот процесс не удалось. Поэтому постепенно их вытеснили планарные (плоские) транзисторы. Сегодня используют не отдельные транзисторы, а микросхемы, содержащие тысячи и миллионы транзисторов на одном кристалле. Они создаются методами групповой технологии, аналогичными книгопечатанию. Если бы не транзисторы, не было бы у нас ни миниатюрной радиоаппаратуры, ни персональных компьютеров, ни смартфонов. По своему воздействию на человеческую культуру появление микросхем вполне сравнимо с началом книгопечатания.

Чем германиевый транзистор отличается от кремниевого? Один делают в Германии, а другой – в Силиконовой (Кремниевой) долине.

24 декабря

Предсказание Лавуазье

24 декабря 1877 года на заседании Парижской Академии наук было сделано сообщение о получении жидкого кислорода, а через неделю – об ожижении азота.

Открывший заседание секретарь Академии прочел цитату из работы Лавуазье, в которой великий химик писал, что если бы температура Земли была такой низкой, как на Юпитере, то все атмосферные газы превратились бы в жидкости. Но почти столетие после этих пророческих строк никак не удавалось сделать воздух жидким. Некоторые из газов (аммиак, углекислый газ) были действительно ожижены путем их сжатия, но ни кислород, ни азот не превращались в жидкости таким способом. Чтобы создать давление в 200 атмосфер, цилиндры с этими газами погружали в океан на глубину около 2 км. Но и при таком давлении они оставались газами! Многие ученые верили, что атмосферные газы относятся к так называемым «постоянным газам». Наконец, выяснилось, что для превращения этих газов в жидкость их надо не только сжимать, но и охлаждать ниже так называемой критической температуры, величина которой зависит от сорта газа. Так, если для углекислого газа эта температура +31 °C, то для кислорода и азота критические температуры очень низки: соответственно –119 °C и –147 °C. Миф о существовании «постоянных газов» был развенчан – предсказание Лавуазье оказалось абсолютно верным.

8 мая 1794 года Лавуазье погиб под ножом гильотины французских революционеров. Эпитафией стали слова известного математика Лагранжа: «Понадобилось одно мгновение, чтобы отрубить эту голову, но и столетия будет мало, чтобы создать подобную ей».

25 декабря

Как заморозили ртуть

25 декабря 1759 года Петербургскому академику Йозефу Брауну впервые удалось заморозить ртуть.

Ртуть – единственный металл, остающийся жидким при комнатной температуре. Впервые обнаружил замерзание ртути в термометре в 1736 году в Иркутске французский астроном и географ Делиль (он прожил у нас более 20 лет). Брауну же, прибывшему к нам из Лейпцига, удалось заморозить ртуть искусственно. Во все времена получать тепло было проще, чем получать холод. Вплоть до конца XVIII века для охлаждения применяли специальные смеси. К примеру, если смешать снег при нулевой температуре и поваренную соль, то можно получить двадцатиградусный мороз. 14 декабря 1759 года в Петербурге «чрезмерная случилась стужа». Браун решил узнать, «сколько сию естественную стужу искусством умножить можно». Он смешал в сосуде лед с азотной кислотой и опустил туда термометр. Через некоторое время ртуть в нем замерзла. Он заказал еще несколько термометров, которые были готовы к 25 декабря. Хорошо, что морозы не уменьшились. В этот день Браун, повторив опыт, разбил термометр и достал шарик твердой ртути. К ее исследованию подключились Ломоносов и другие академики. Ртуть, как типичный металл, изгибалась, ковалась и твердостью напоминала свинец. Сообщение об этом открытии с поразительной для того времени быстротой достигло Европы и произвело настоящую сенсацию. Температуру же замерзания ртути (–38,9 °C) удалось измерить лишь в 1785 году, и тоже петербургским академикам.

– Доктор, мой ребенок откусил кончик градусника и проглотил! Что делать?

– Покупайте новый.

26 декабря

Самое смертоносное землетрясение

Оно произошло 26 декабря 2004 года в Индийском океане.

Это землетрясение привело к гибели более 200 тысяч человек, десятки тысяч пропали без вести. Были в ХХ веке более сильные землетрясения, но погибших тогда было значительно меньше. Что же случилось в тот день? На дне Индийского океана, где Индийская тектоническая плита соприкасается с Бирманской, произошел разлом длиной 1200 км. Одна плита «залезла» под другую. Резкие вертикальные сдвиги морского дна вызвали перемещение огромных масс воды, что породило цунами. Волна побежала от всей линии разлома на запад и восток и достигла побережий. В глубоководной части волна цунами выглядит как небольшой бугорок, с виду неопасный, при этом она перемещается со скоростью самолета. Когда волна приближается к берегу, уровень моря сначала чуть повышается, затем вода на несколько минут отступает, как при отливе, а потом обрушивается на берег со всеразрушающей силой! Радиолокационные спутники зафиксировали цунами в глубоководной части океана (бугорок высотой 60 см). Волне понадобилось от 50-ти минут до 7 часов, чтобы достичь берегов. Несмотря на такой запас времени, практически для всех жертв удар цунами был неожиданным – не разработана система общего оповещения населения прибрежных районов. Если измерять в потерянных жизнях, это одно из десяти худших землетрясений в истории человечества.

Жители острова Северный Сентинел, живущие на уровне каменного века, спаслись от этого цунами. Как только начались подземные толчки, они собрали детей, вещи и ринулись на холмы. Так учили их предки.

27 декабря

Гармония мира Кеплера

27 декабря 1571 года родился Иоганн Кеплер, немецкий математик, астроном и оптик, открывший законы движения планет (ум. 1630).

Кеплер верил, что его призвание – открыть тайны Вселенной. Тихо Браге, оставивший Кеплеру в наследство огромный массив астрономических наблюдений планет, сделал хороший выбор – больше всего на свете Кеплер любил числа и вычисления. 20 лет Тихо Браге вел наблюдения за движением планет. Почти 20 лет Кеплер потратил на обработку этих данных. Венцом его трудов стали три знаменитых закона Кеплера. Первый (открыт в 1605): каждая планета обращается по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце. Второй (1602): радиус-вектор планеты за равные промежутки времени заметает равные площади. Третий (1618): квадраты периодов обращения планет вокруг Солнца относятся, как кубы больших осей их эллиптических орбит. Свои выводы он изложил в книге «Гармония мира». Суть обнаруженных законов представлялась Кеплеру таинственной. Лишь 70 лет спустя Исаак Ньютон сформулирует законы динамики и закон всемирного тяготения. Тогда законы Кеплера станут понятны как частный случай более общих принципов. Помимо этих законов, Кеплер объяснил происхождение приливов, форму снежинок, работу глаза, очков, телескопа, написал научно-фантастическую повесть о полете на Луну и многое другое. При всем при том он редко вылезал из бедности, его семейная жизнь сложилась неудачно, и долгие он годы скитался по Европе в качестве наемного астролога. Терпеливо перенося тяготы жизни, он думал и вычислял. Гармония мира – это и есть смысл жизни Иоганна Кеплера.

28 декабря

Артур Эддингтон

28 декабря 1882 года родился Артур Эддингтон, знаменитый английский астроном и физик (ум. 1944).

Эддингтон стал редким явлением в истории астрономии – талантливый наблюдатель и гениальный теоретик в одном лице. Главный его вклад в астрономию – создание теории внутреннего строения звезд. Он первым предположил, что звезда – газовый шар, а не жидкость, как считали раньше. Внутри звезды при температуре в десятки миллионов градусов идут ядерные реакции синтеза, которые и обеспечивают свечение звезды. Три главные силы поддерживают равновесие звезды: сила тяготения стремится сжать вещество, а упругость горячей плазмы и световое давление – расширить. В нормальной звезде эти силы уравновешены. Световые кванты, испускаемые в звездных недрах, многократно поглощаются атомами и вновь испускаются, «блуждая» в звезде многие тысячи лет, прежде чем выйти наружу. Если бы термоядерная «печка» в центре звезды вдруг погасла, мы бы узнали об этом лишь через тысячелетия.

Эддингтон создал теорию белых карликов – особо плотных звезд. Целая тонна их вещества поместилась бы в спичечную коробку! Белые карлики были открыты еще в XIX веке, но лишь квантовая механика смогла объяснить их природу. Вещество внутри белого карлика так сильно сжато, что внешние электронные оболочки атомов буквально раздавлены. Электроны уже не связаны с отдельными ядрами, а свободно движутся относительно них. Такое вещество в чем-то напоминает металл, но гораздо более плотный.

Когда ядерные реакции внутри нашего Солнца прекратятся, оно сожмется и тоже станет белым карликом (см. 3 мая).

29 декабря

Войны и землетрясения

После бомбардировок Югославии в 1999 году (суммарная мощность сброшенных бомб составила 500 килотонн) ученые обратили внимание, что количество землетрясений в Европе за двухнедельный срок значительно превысило средний уровень. Это был не первый такой урок. Столько же бомб американцы обрушили на Кувейт и Ирак в 1991 году, что вызвало серьезное повышение сейсмичности в этих странах и в Иране. Интенсивные бомбардировки Афганистана в 2001 году привели к целой серии землетрясений в Афганистане и Пакистане и в городах Душанбе, Ташкенте и Самарканде. Уже не вызывает сомнений, что мощные бомбардировки провоцируют землетрясения, воздействуя на их готовящиеся очаги. Земная кора как губка всасывает в себя энергию взрывов, а потом «разряжается» землетрясениями. Когда это произойдет – через месяц, год, десятилетия – предсказать невозможно. Особенно сильно воздействуют на земную кору подземные взрывы. Индия и Пакистан в мае 1998 года провели подземные ядерные испытания, что инициировало сильные землетрясения: в Западном Китае на расстоянии около 1300 километров от полигона; на следующий день в полутора тысячах километров в Киргизии, еще через день в Афганистане. Тогда погибли более шести тысяч человек. Ученые предупреждают: итогом активных боевых действий, а также подземных ядерных испытаний в сейсмически опасных зонах, может стать целая серия крупных геофизических катастроф. «Не будите спящего медведя»!

Разрушительные землетрясения последних лет связаны с выкачиванием из-под земли нефти и газа. Пример – Нефтегорское землетрясение 1975 года на Сахалине.

30 декабря

Космическая хронология Карла Сагана

Итак, год подходит к концу. А что если «сжать» всю историю Вселенной до одного воображаемого «космического года»? Это придумал американский астроном Карл Саган, чтобы нагляднее представить себе эволюцию нашего мира. Представим, что Большой взрыв, с которого началась история нашей Вселенной около 13,8 млрд лет назад, произошел 1 января, а сейчас мы приближаемся к завершению «космического года» (в одной «космической секунде» умещается почти 500 реальных земных лет). За это время образовались галактики, звезды первого и второго поколений, планеты и жизнь. Итак, по этой хронологии события развивались так:

1 января (0ч 0мин) – Большой взрыв;

10 января – образование галактик;

9 сентября – образование Солнечной системы;

14 сентября – образование Земли;

25 сентября – возникновение жизни на Земле;

9 октября – появление бактерий и сине-зеленых водорослей;

12 ноября – возникновение фотосинтеза;

1 декабря – возникновение кислородной атмосферы на Земле;

16 декабря – первые черви;

19 декабря – первые рыбы;

20 декабря – растения колонизируют сушу;

21 декабря – первые насекомые; животные колонизируют сушу;

23 декабря – первые деревья, первые рептилии;

24 декабря – первые динозавры;

26 декабря – первые млекопитающие;

27 декабря – первые птицы;

28 декабря – первые цветы;

29 декабря – первые приматы;

30 декабря – первые человекообразные обезьяны;

31 декабря (около 22ч 30мин) – первые люди.

Ну, а история последних двух тысячелетий занимает менее пяти «космических секунд». Боже, как мы молоды! Хорошо бы дожить до следующего «космического года»!

31 декабря

Что такое «звуковой удар»

31 декабря 1968 года состоялся первый полет сверхзвукового пассажирского самолета Ту-144. С 1978 года его пассажирские рейсы прекращены.

Фронт звуковых волн, испускаемых сверхзвуковым самолетом, имеет вид конуса с вершиной, как бы привязанной к самолету. (Такой же конус образуется на воде при движении катера). На поверхности фронта скачком изменяется воздушное давление. Когда волновой фронт достигает уха человека, резкий скачок давления воспринимается на слух как хлопок или взрыв – это и есть звуковой удар. После этого слышен ровный гул моторов самолета.

Однажды «звуковой удар» самолета, пролетавшего над западногерманским городом Фридрихсхафеном, напугал одну из пациенток в больнице, страдавшую долгое время потерей слуха и речи. Благодаря этому «грому среди ясного неба» она вдруг начала слышать и говорить.

Указ Петра I от 15 декабря 1699: «Поелико в России считают новый год по-разному, с сего числа перестать дурить головы людям и считать новый год повсеместно с 1 января, а в знак того доброго начинания поздравлять друг друга с Новым годом, желать в делах благополучия и в семье благоденствия. В честь Нового года учинять украшения из елей, детей забавлять катанием на санях с гор, а взрослым пьянство и мордобития не учинять, на то других дней хватает».

Content

Алла Казанцева
Научные открытия для тех, кто любит краткость

Дорогие читатели!

Январь

1 января Сколько же планет в Солнечной системе?

2 января Миссия «Звездная пыль»

3 января Жан-Бернар-Леон Фуко

4 января Немного о жизни Ньютона

5 января Незаменимые парашюты

6 января Электрон – и частица, и волна

7 января Начало эры телескопов

8 января Триумф духа

9 января Что находится между звездами?

10 января Оловянная чума

11 января Как «Вояджер-2» потерялся

12 января «Отец» не только атомной бомбы

13 января Какая будет погода?

14 января Загадочный лик Титана

15 января Открытие искусственной радиоактивности

16 января Антарктида – полюс холода

17 января Закон Хаббла

18 января Пауль Эренфест

19 января «Новые горизонты»

20 января Сосуды Дьюара

21 января Болезнь сумасшедшего шляпника

22 января Так говорил Ландау…

23 января Погружение в бездну

24 января Самое дальнее путешествие

25 января Праздник студентов

26 января Клапейрон в России и во Франции

27 января Эрвин Шредингер

28 января Космические челноки

29 января Автомобиль вчера и сегодня

30 января Покорение высоты

31 января Радиационные пояса Земли

Февраль

1 февраля Целый мир на кончике пера

2 февраля Читают все!

3 февраля «Луну считать твердой!»

4 февраля Циолковский: мысли

5 февраля Жизнь без Солнца

6 февраля Свет простой и сложный

7 февраля Леонардо да Винчи ХХ века

8 февраля Как начинались науки в России

9 февраля Сколько нас в России?

10 февраля Первый советский физик-теоретик

11 февраля Как было открыто деление ядер

12 февраля Миссия перевыполнена!

13 февраля Этот удивительный лед

14 февраля Идеи в воздухе витают

15 февраля Принцип относительности Галилея

16 февраля Остановить глобальное потепление!

17 февраля Джордано Бруно

18 февраля Об электричестве «животном» и «металлическом»

19 февраля Из истории фонографа

20 февраля Большой Взрыв

21 февраля Действие электрического тока на человека

22 февраля Неудавшееся опровержение

23 февраля Из чего все?

24 февраля Опыты Лебедева

25 февраля Отец «токамака»

26 февраля Воспевший астрономию

27 февраля Дизель – человек и машина

28 февраля Женщина, оставшаяся в тени

Март

1 марта Случайность и закономерность открытия

2 марта Флеров и атомная бомба

3 марта Космические скорости

4 марта Думайте сами, решайте сами

5 марта Открытия «Путешественника»

6 марта Что под хвостом у кометы?

7 марта Человек, открывший атомное ядро

8 марта Трудный путь женщин в науке

9 марта Ищите на Солнце пятна

10 марта Четырехкратное открытие

11 марта Русский физик Борис Якоби

12 марта Непобедимая «армада» подвела

13 марта Стать астрономом никогда не поздно!

14 марта Реформатор естествознания

15 марта Герой нашего времени

16 марта Попов или Маркони?

17 марта Драма идей

18 марта Человек за бортом

19 марта Лед тронулся

20 марта Вокруг света на воздушном шаре

21 марта Запрет Паули

22 марта Откуда на Земле вода?

23 марта Лаплас – человек-легенда

24 марта Сергей Вавилов

25 марта Лучше меньше, да лучше

26 марта Дубна – город науки

27 марта Самое знаменитое открытие Рентгена

28 марта Плутоний – добро или зло?

29 марта Самый яркий астероид

30 марта День защиты Земли

31 марта Альтернативные источники энергии

Апрель

1 апреля Всемирный день смеха

2 апреля Предтеча волновой оптики

3 апреля Самые быстрые поезда

4 апреля Добрый гений нашей Академии

5 апреля Как Бор атом спас

6 апреля Труженики космоса

7 апреля Метр-революционер

8 апреля Поиски братьев по разуму

9 апреля «Гуманное» оружие

10 апреля Пирамиды ХХ века

11 апреля Несчастливый «тринадцатый»

12 апреля Заявление Ю.А. Гагарина перед стартом

13 апреля Взлет мысли

14 апреля Дисциплина гения

15 апреля Экзопланеты

16 апреля Полезная пустота

17 апреля Высокотемпературная сверхпроводимость

18 апреля Начало космонавтики

19 апреля «Салюты» осваивают околоземное пространство

20 апреля Огюстен Жан Френель

21 апреля Битва за полюс

22 апреля Врачи-физики

23 апреля Человек, придумавший кванты

24 апреля Обсерватория на орбите

25 апреля Вольфганг Паули

26 апреля Трагедия и физика

27 апреля Тучи на горизонте классической физики

28 апреля Пропавшие потери

29 апреля Отцы и дети

30 апреля Единые единицы

Май

1 мая Открытие школьного учителя

2 мая Гений физического эксперимента

3 мая Будущее нашего Солнца

4 мая Открытие реликтового излучения

5 мая Человеческий фактор

6 мая Гибель «Гинденбурга»

7 мая С днем радио!

8 мая «Магдебургские полушария»

9 мая Человек, стоявший у истоков телевидения

10 мая Сможем ли мы долететь до звезд?

11 мая Слепой жук и Эйнштейн

12 мая Что такое нанотехнологии

13 мая Большой человек

14 мая Что за ливни?

15 мая Об опасности науки

16 мая Один против всех

17 мая Максвелл и цветная фотография

18 мая Забытый Хевисайд

19 мая Осторожно! Свинец!

20 мая «Остановивший Солнце, сдвинувший Землю»

21 мая Водородная бомба и Нобелевская премия мира

22 мая Из чего состоит Вселенная?

23 мая Загадка сверхпроводимости

24 мая Художник-изобретатель

25 мая Поверхностное натяжение

26 мая Звездный час Михайло Ломоносова

27 мая Покорение стратосферы

28 мая Из чего сделано ядро?

29 мая Петров – первый электротехник

30 мая Загадки Фобоса

31 мая Только факты

Июнь

1 июня Сади Карно – основатель термодинамики

2 июня Загадка гамма-всплесков

3 июня Изотопы водорода

4 июня Персональные компьютеры

5 июня Всемирный день защиты окружающей среды

6 июня Самый сложный полет в истории «Союзов»

7 июня Символ Парижа

8 июня Как был открыт нептуний

9 июня От Римана к Эйнштейну

10 июня Охотники за водой

11 июня «Прошу миловать науки»

12 июня Дом Науки для всех

13 июня Создатель теории электромагнитного поля

14 июня Спонтанное деление ядер

15 июня «Змей Франклина»

16 июня Колыбель открытий

17 июня Четвертое состояние материи

18 июня Первая женщина в космосе

19 июня Как Эратосфен измерил Землю

20 июня Менделеев – не только химик

21 июня Начало космического туризма

22 июня Как измерили Харон

23 июня Физические развлечения: «дырявая» ладонь

24 июня НЛО

25 июня Удивительное вещество вода

26 июня Король физики викторианской эпохи

27 июня Что же лучше – ТЭС или АЭС?

28 июня Женщина-физик – нобелевский лауреат

29 июня Человек, «сдвинувший» Вселенную

30 июня Тунгусский метеорит – загадка ХХ века

Июль

1 июля Блистательный Лейбниц

2 июля Самые разные звезды

3 июля Бомбометание в космосе

4 июля «Частица Бога»

5 июля Спасибо Галлею и кометам

6 июля Первые следы на Марсе

7 июля Революционер и ученый

8 июля Игорь Евгеньевич Тамм

9 июля Выдающийся физик и инженер

10 июля На пути к абсолютному нулю

11 июля Ученый-энциклопедист

12 июля Из истории телеграфа

13 июля Маркони и радио

14 июля Из истории холодильника

15 июля Проблемы «термояда»

16 июля Первый день ядерной эры

17 июля История солнечных и лунных затмений

18 июля «Полония» значит Польша

19 июля Томас Юнг – необыкновенный человек

20 июля Самолет Можайского

21 июля Первые люди на Луне

22 июля Столкновения планет с кометами

23 июля Чем глубже, тем страшнее

24 июля История электрической лампочки

25 июля Женщины в космосе

26 июля Голоса ушедших лет

27 июля Через океан за 12 лет

28 июля Нобелевское открытие аспиранта

29 июля Из истории кораблекрушений

30 июля Смерчи и кровавые дожди

31 июля Лунные «камикадзе»

Август

1 августа Троекратное открытие

2 августа Первая античастица

3 августа Переменные звезды

4 августа Есть ли атмосфера на Луне?

5 августа Игорь Сикорский

6 августа Открытия любопытного марсохода

7 августа Открытие космических лучей

8 августа Поль Адриен Морис Дира́к

9 августа Опередивший время

10 августа Космическая свадьба

11 августа Загадочные спутники Марса

12 августа «Звездные дожди»

13 августа Двигатель на антивеществе?

14 августа История одного открытия

15 августа Волны де Бройля

16 августа Загадка злаковых кругов

17 августа Как работает ледокол

18 августа Гелий

19 августа Собаки-космонавты

20 августа Я к Вам пишу…

21 августа Чем опасно глобальное потепление

22 августа Властелины колец

23 августа Вода легкая и тяжелая

24 августа Новый взгляд на Солнечную систему

25 августа Как защитить себя от радиации

26 августа От ядерных взрывов не спрячешься

27 августа Самое мощное извержение

28 августа О дирижабле замолвите слово

29 августа Ядерный щит для физиков

30 августа Алхимик ХХ века

31 августа Универсальный ученый

Сентябрь

1 сентября Черные дыры

2 сентября Вокруг света через полюса

3 сентября «Торговец смертью» и благодетель

4 сентября «Титаник» на дне

5 сентября Людвиг Больцман – страстный атомист

6 сентября «Второе рождение» атома

7 сентября «Хозяйственный» Милликен

8 сентября Загадки Магеллановых Облаков

9 сентября Как поймать солнечный ветер

10 сентября Эффект Комптона

11 сентября Мобильный телефон и здоровье

12 сентября Из чертежников – в астрономы

13 сентября Бионика: учимся у природы

14 сентября Рябь на ткани пространства

15 сентября «Три кварка для мистера Марка»

16 сентября «Осторожно! Немецкий воздух!»

17 сентября «Превратить магнетизм в электричество»

18 сентября Первые полеты к Луне

19 сентября Опасные астероиды

20 сентября Топливо с Луны?

21 сентября «Господин Абсолютный Нуль»

22 сентября Необычная судьба Майкла Фарадея

23 сентября Открытие «на кончике пера»

24 сентября На заре электродинамики

25 сентября Озоновые дыры

26 сентября «Прости меня, Ньютон!»

27 сентября Судьба человечества на трех страницах

28 сентября История очков

29 сентября Что такое «ВУРС»?

30 сентября Лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать

Октябрь

1 октября Метеоры и метеориты

2 октября С кого начинается физика?

3 октября Из истории видеомагнитофона

4 октября Самые разные спутники

5 октября Всемирный день учителей

6 октября Мыльные пузыри – не просто развлечение

7 октября Стиль Бора

8 октября Микроволны в быту

9 октября Землетрясения в Москве

10 октября Как Кавендиш Землю взвесил

11 октября Женщина во главе Академий

12 октября Земля и люди

13 октября Первая «всемирная паутина»

14 октября Ускорители спасают людей

15 октября Секрет Торричелли

16 октября Шум и здоровье

17 октября В погоне за трансуранами

18 октября Венера открывает свои тайны

19 октября Жизнь и смерть звезды

20 октября Мусор на Земле и в космосе

21 октября Самый знаменитый в мире изобретатель

22 октября Венера под облаками

23 октября Софья Ковалевская – математик и женщина

24 октября Мир в капле воды

25 октября Спор Эйнштейна и Бора

26 октября Точнее метра

27 октября Радиация в медицине

28 октября Нам повезло с константами!

29 октября Иоффе – глава ленинградской физической школы

30 октября Царь-бомба, или «кузькина мать»

31 октября Последствия ядерной войны

Ноябрь

1 ноября Женщины хотят учиться!

2 ноября О полете птиц

3 ноября Можно ли замерзнуть на Меркурии?

4 ноября Вагон-микроволновка

5 ноября Причины и последствия магнитных бурь

6 ноября Триумф теории относительности

7 ноября Этот ужасный резонанс

8 ноября Самая знаменитая фотография

9 ноября Десять минут на краю ядерной войны

10 ноября Путешествие вглубь материи

11 ноября Спасибо звезде

12 ноября Посадка на комету

13 ноября «Динозавры» Вселенной

14 ноября Вторая лунная экспедиция

15 ноября Трагическая судьба Блеза Паскаля

16 ноября «Послание Аресибо»

17 ноября Восемь лунных дней Лунохода-1

18 ноября Жан Даламбер, математик и энциклопедист

19 ноября Первый русский академик

20 ноября Международная космическая станция

21 ноября Первый в небе – физик!

22 ноября Теория Всего Сущего

23 ноября Критическое состояние вещества

24 ноября Изобретение профессора Шарля

25 ноября Незамеченное открытие

26 ноября Как считают информацию

27 ноября История термометра

28 ноября Открытие пульсаров

29 ноября Эффект Доплера

30 ноября Луноход-1 пропал?

Декабрь

1 декабря Физика на кухне: «раздавленная банка»

2 декабря Энрико Ферми

3 декабря Звуки, которые мы не слышим

4 декабря Закон всегда прав!

5 декабря Соотношение неопределенностей

6 декабря Что такое диамагнетизм

7 декабря Жалобный лист летчиков

8 декабря Хвостатые звезды

9 декабря Сверхтекучий гелий

10 декабря Присуждение Нобелевских премий

11 декабря Макс Борн и Нобелевская премия

12 декабря Почему небо голубое

13 декабря Ремонт на орбите

14 декабря Стоит ли заниматься физикой?

15 декабря Туманность Андромеды

16 декабря Млечный Путь – наш звездный дом

17 декабря Рождение авиации

18 декабря Последний универсальный теоретик

19 декабря «А был ли мальчик?»

20 декабря Физические развлечения: свеча горит под водой

21 декабря Грамм добычи – годы труда

22 декабря Герой советской теоретической физики

23 декабря Один, два, много

24 декабря Предсказание Лавуазье

25 декабря Как заморозили ртуть

26 декабря Самое смертоносное землетрясение

27 декабря Гармония мира Кеплера

28 декабря Артур Эддингтон

29 декабря Войны и землетрясения

30 декабря Космическая хронология Карла Сагана

31 декабря Что такое «звуковой удар»