Книга Научные открытия для тех, кто любит краткость - Алла Казанцева

Если бы Солнце стало нейтронной звездой, оно имело бы радиус 10 км и вращалось с периодом около 0,001 с.

Нобелевскую премию за открытие пульсаров получил в 1974 году Энтони Хьюиш, научный руководитель Джоселин Белл. Заслуги главной «виновницы» открытия премией не отмечены.

29 ноября

Эффект Доплера

29 ноября 1803 года родился австрийский физик Кристиан Доплер (ум. 1853).

Вам наверняка доводилось стоять у дороги, по которой проносится машина с включенной сиреной. Пока машина приближается, тон сирены выше; затем, когда машина начинает удаляться, он понижается. Вы при этом наблюдаете фундаментальное (и полезнейшее) свойство любых волн – эффект Доплера. Кристиан Доплер предсказал его теоретически в 1842 году. Суть эффекта: если источник волн движется вам навстречу (или вы к нему), то «гребень» каждой следующей волны доходит до вас чуть быстрее (чем при неподвижном источнике), так как был испущен ближе к вам – то есть воспринимаемая частота волны возрастает. При удалении источника, наоборот, частота уменьшается. Интересно, как именно эффект был впервые проверен экспериментально. Духовой оркестр был посажен в открытый железнодорожный вагон, а на платформе собрали группу музыкантов с абсолютным слухом (т. е. способностью, выслушав ноту, точно назвать ее). Всякий раз, когда состав с музыкальным вагоном проезжал мимо платформы, духовой оркестр тянул какую-либо ноту, а музыканты фиксировали изменения высоты тона (частоты), подтвердившие предсказание Доплера. Во всем мире этот эффект используется в полицейских радарах для измерения скорости машин. Очень важное применение эффект Доплера нашел в астрофизике. С его помощью было сделано величайшее открытие ХХ века – расширение Вселенной (см. 17 января).

Дорожная полиция перешла на новые методы работы. Чтобы радар показывал больше, они бегут навстречу автомобилю как можно быстрее.

30 ноября

Луноход-1 пропал?

Это обнаружилось в ноябре 1971 года в ходе эксперимента НАСА по лазерному зондированию Луны. Цель экспериментов – определить расстояние до Луны, которая постепенно удаляется – примерно на 38 миллиметров в год. Для измерения расстояния с Земли на Луну направляют мощный лазерный луч, ловят отраженный, засекают время путешествия луча и вычисляют расстояние. Таким способом удается определять расстояние с точностью до нескольких миллиметров! Луч направляют на уголковый отражатель – открытую коробочку с тремя зеркалами, закрепленными перпендикулярно друг другу. Любой луч, попавший на зеркала, отражается точно в том направлении, по которому пришел. Уголковым отражателем были оснащены оба советских лунохода. Так вот, все попытки получить отраженный от Лунохода-1 сигнал, проводившиеся с ноября 1971 года, оставались безуспешными. Метеорит, что ли, в него попал? Лишь в апреле 2010-го «пропажу» обнаружил Лунный орбитальный зонд НАСА (Lunar Reconnaissance Orbiter), который фотографировал участки лунной поверхности. На его фотографиях различимы объекты размером до полуметра! Отчетливо видны все лунные модули спуска Аполлонов – теперь никто не может сомневаться, что американцы были на Луне! Удалось сфотографировать и пропавший Луноход. Уточнив его координаты, ученые отправили на Луноход лазерные импульсы с телескопа обсерватории в Нью-Мексико и наконец-то получили четко различимый отраженный сигнал.

Из школьных перлов: «Мы живем на одной стороне Земли и видим одну сторону Луны, а американцы живут на другой стороне Земли и видят другую сторону Луны».

Декабрь

1 декабря

Физика на кухне: «раздавленная банка»

Простой, но очень эффектный опыт поможет вам продемонстрировать могущество атмосферного давления, а также свойства насыщенного водяного пара. Итак, возьмите жестяную банку из-под чая или кофе. Главное, чтобы крышка плотно закрывалась. Налейте в банку немного воды и поставьте на плиту – пусть кипит несколько минут, чтобы водяной пар полностью вытеснил воздух из банки. Теперь снимите банку с плиты и плотно закройте крышку. Для быстрого охлаждения поставьте банку в раковину и облейте холодной водой. Пар в банке конденсируется, давление резко упадет, и… вы будете изумлены: банка сожмется и сплющится! Внимание: обливая банку водой, не трогайте ее руками – берегите пальцы! Что же произошло? Часто пытаются объяснить «катастрофу» понижением давления воздуха внутри банки, но простой расчет показывает, что это понижение очень незначительно и явно недостаточно. Здесь ключевую роль играет резкое снижение давления насыщенных паров воды, которые конденсируются на охлаждаемых стенках банки. Давление насыщенного водяного пара резко уменьшается при понижении температуры: при 100 °C оно равно одной атмосфере, а при 20 °C – менее 0,03 атмосферы. А поскольку воздуха в банке осталось очень мало (помните, он был вытеснен паром при кипячении), некому противостоять внешнему атмосферному давлению. Жестяные стенки для него – пустяк!

Из школьных ответов: «Насыщенные пары отличаются от ненасыщенных тем, что они уже насытились…»

2 декабря

Энрико Ферми

2 декабря 1942 года в США под руководством итальянского физика Энрико Ферми (1901–1954) был запущен первый в мире ядерный реактор.

Ферми с ранних лет отличался необыкновенными способностями. У него была к тому же феноменальная память: прочтя книгу хотя бы один раз, он знал ее почти наизусть. На вступительных экзаменах в Реальную высшую Нормальную школу в Пизе Ферми изумил экзаменаторов своими обширными знаниями и точностью ответов и был отмечен как «нечто исключительное». После стажировки в Германии – «эпицентре» квантовой физики – Ферми стал профессором Римского университета и «отцом» первой в Италии школы как теоретической, так и экспериментальной физики. Здесь Ферми выполнил работы, приведшие его к получению Нобелевской премии «за открытие искусственной радиоактивности, вызванной медленными нейтронами» (см. 25 марта). Во время второй мировой войны Ферми вынужден был эмигрировать в США. Там он участвовал в создании первой атомной бомбы. И ему же первому удалось «приручить» атом и положить начало управляемому производству атомной энергии. В его честь назван 100-й химический элемент – фермий, в США учреждена премия имени Э. Ферми, его имя присвоено Чикагскому университету ядерных исследований.

«Ферми терпеть не мог ошибаться. В своих мыслях он мог вынашивать самые дерзкие гипотезы, но никогда не публиковал их прежде, чем они не были солидно подтверждены. Точно также он никогда не давал кому-либо обещаний и даже не подавал надежды, если не был уверен, что сможет сдержать слово» (из воспоминаний друга Ферми Э. Сегре).

3 декабря

Звуки, которые мы не слышим

3 декабря 1872 года с английского брига «Дея Грация» заметили бригантину «Мария Целеста».