Read the book: «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…»