Алла Казанцева – Научные открытия для тех, кто любит краткость (страница 6)

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.