Озоновые дыры
25 сентября 1974 года в журнале «Сайенс» впервые приведены данные исследований, свидетельствующие о том, что аэрозоли способствуют разрушению озонового слоя Земли.
Молекулы озона состоят не из двух атомов кислорода, как обычный кислород, а из трех. Озона в атмосфере очень мало, но без него жизнь на планете была бы иной. Озон находится в стратосфере, на высоте 20–25 км. Формирование озонового слоя закончилось 400 миллионов лет назад, и после этого начали быстро развиваться наземные растения и животные. Озоновый слой, хотя он весьма тонкий, полностью поглощает жесткое ультрафиолетовое излучение Солнца и обеспечивает живым организмам надежную защиту от губительного действия этого излучения. Но в 1970-х годах у ученых возникло беспокойство за судьбу озонового слоя. Было выявлено существенное уменьшение концентрации озона над Антарктидой, получившее название «озоновой дыры». Озоновая дыра над Антарктидой была максимальна в 1987 году, когда ее площадь была равна площади США. Регистрировались «мини-дыры» и в других местах, в частности, над Москвой. Отчего же они возникли? Основная причина – попадание в атмосферу миллионов тонн фреонов (газов, используемых в холодильниках и аэрозольных баллончиках). Молекулы фреонов постепенно поднимаются в стратосферу и расщепляются под действием ультрафиолета с образованием хлора и азота. А один атом хлора может разрушить до 100 000 молекул озона! Даже если мы сегодня же прекратим использование фреонов, действие уже попавших в атмосферу молекул будет продолжаться еще несколько десятилетий.
26 сентября«Прости меня, Ньютон!»
26 сентября 1905 года в немецком журнале «Анналы физики» опубликована специальная теория относительности Эйнштейна.
«Прости меня, Ньютон!» – написал Эйнштейн в коротком автобиографическом эссе. Его специальная теория относительности (через 10 лет появится еще и общая теория относительности) изменила привычную со времен Ньютона картину мира. «Иногда я спрашиваю себя: как же так получилось, что именно я создал теорию относительности? По-моему, причина этого кроется в следующем. Нормальный взрослый человек едва ли станет размышлять о проблемах пространства-времени. Он полагает, что разобрался в этом еще в детстве. Я же, напротив, развивался интеллектуально так медленно, что, только став взрослым, начал раздумывать о пространстве и времени. Понятно, что я вникал в эти проблемы глубже, чем люди, нормально развивавшиеся в детстве», – говорил Эйнштейн. Вызывает изумление, что от возникновения зачаточной идеи до окончания последней страницы знаменитой статьи прошло чуть больше месяца. Увы, ученый мир не спешил приходить в восторг от новой теории. Цюрихский университет отверг рукопись теории относительности, представленную 26-летним ученым как диссертационную, усмотрев в этой работе «крайне неуважительное отношение к авторитетам». А Берлинский университет отказался взять автора этой теории на работу.
Кстати, название «теория относительности» предложил Макс Планк в 1906 году.
Эйнштейн сказал: «Есть только две бесконечные вещи – Вселенная и человеческая глупость. Правда, на счет Вселенной я не уверен».
27 сентябряСудьба человечества на трех страницах
27 сентября 1905 года поступила в печать статья Эйнштейна «Зависит ли инерция тела от содержащейся в нем энергии?», в которой предлагалось знаменитое соотношение между массой и энергией.
На трех страницах из основных положений теории относительности Эйнштейн вывел знаменитую формулу: E = mc2. Эта формула показывает, что даже покоящееся тело заключает в себе энергию – «энергию покоя». Надо только уметь ее извлечь. Формула Эйнштейна объяснила, откуда Солнце и звезды черпают свою энергию. Она позволила людям добывать энергию из ядер атомов – делать атомные и термоядерные бомбы, а также строить атомные электростанции. Мы научились «отщипывать» крохотные кусочки от энергии покоя – это происходит в ядерных реакторах, где менее 0,5 % массы урана или плутония превращается в доступную нам форму энергии.
Эйнштейн не был единственным ученым, кто соотносил энергию и массу (к этой же мысли пришел и Хевисайд – см. 18 мая), но он был первым, кто вывел эту формулу из общих предпосылок теории.
Однажды на семинаре, прослушав доклад одного из участников, Эйнштейн сказал ему: «Мне жаль, но ваша работа базируется на некоторых идеях, которые я недавно опубликовал, но которые, к сожалению, оказались ошибочными». Докладчик возмутился: «Имеете ли вы право менять свои идеи вместо того, чтобы исходить из предыдущих публикаций и развивать их дальше?», на что Эйнштейн ответил: «То есть вы хотите, чтобы я вступил в спор с господом Богом и стал доказывать ему, что он действует не в согласии с моими опубликованными идеями?»
28 сентябряИстория очков
Сегодня примерно половина 12-летних школьников имеет те или иные дефекты зрения, а взрослых еще больше. Виноваты не только компьютеры, телевизоры и чтение. Изменилось наше питание: мы потребляем слишком много очищенных углеводов, что приводит к росту глазных яблок в длину, отчего, помимо всего прочего, возникает, например, близорукость (миопия). Ну а с возрастом слабеют глазные мышцы, и появляется старческая дальнозоркость (пресбиопия). Так что без очков не обойтись.
В античные времена очков не знали, и стареющие философы страдали, не имея возможности читать. В XIII веке английский ученый и философ Роджер Бэкон заметил, что если тщательно отшлифовать сегменты стеклянного шара, они будут хорошим средством от «слабых глаз». Но беда была в том, что в те времена стекло было мутным, с большим количеством пузырьков. Прозрачное стекло научились делать только в Венеции, и тайна его изготовления тщательно оберегалась до XVI века. Поэтому очки оставались дорогой вещью, доступной лишь богачам. Они даже включались в завещания отдельным пунктом. И долгое время очки с выпуклыми линзами служили только дальнозорким. Вогнутые стекла, необходимые для коррекции близорукости, научились делать лишь в XVI веке. Способ крепления очков на голове тоже прошел длинную эволюцию. Сначала очки прикрепляли к шляпам. Потом стали вставлять стекла в железные кольца и закреплять их на стержне. Это было как бы пенсне, но его приходилось придерживать рукой. Затем появились оправы с дужками, но без заушников. Просто к концам дужек прикрепляли шнурки и связывали их на затылке. Лишь в XIX веке стали делать очки, похожие на современные.
29 сентябряЧто такое «ВУРС»?
29 сентября 1957 года на южном Урале произошла крупнейшая авария на радиохимическом заводе «Маяк».
Этот завод был построен в конце 1940-х для производства оружейного плутония. Именно здесь был произведен плутоний для первой советской атомной бомбы. Разработка технологии производства велась в сжатые сроки, не позволявшие создать надежные системы хранения радиоактивных отходов. На «Маяке» жидкие радиоактивные отходы хранились в емкостях из нержавеющей стали, каждая из которых была рассчитана на 70–80 тонн. Эти емкости помещались в ячейки омываемого речной водой глубокого бетонного каньона. Жидкость в одной из емкостей полностью испарилась, что привело к разогреву и взрыву сухих радиоактивных отходов. Взрыв сорвал и отбросил на 25 метров бетонную плиту перекрытия каньона, в атмосферу было выброшено множество радиоактивных веществ. На высоте около километра образовалось радиоактивное облако, которое перемещалось ветром в северо-восточном направлении. В результате на территории Челябинской, Свердловской и Тюменской областей образовался радиоактивный след, вытянутый более чем на 1000 км и имеющий ширину от 10 до 50 км. Он получил название «Восточно-уральский радиоактивный след» (ВУРС). Облучению подверглись почти 300 тысяч человек. Пришлось эвакуировать население с площади более тысячи квадратных километров.
Подобные «шрамы» остались и в других странах, развивавших ядерные технологии. Понимание всей сложности проблемы хранения радиоактивных отходов пришло значительно позднее и основано во многом на опыте сделанных ошибок.
30 сентябряЛучше один раз увидеть, чем сто раз услышать
30 сентября 1870 года родился Жан Батист Перрен, французский физик, лауреат Нобелевской премии «за работу по дискретной природе материи» (ум. 1942).
В XIX веке вовсю бушевали споры: атомы – это реальность или просто удобная гипотеза, фикция? Один из главных аргументов противников атомизма: «А вы видели хотя бы один атом?» По-настоящему увидеть атомы удалось только во второй половине ХХ века с помощью электронных микроскопов. А в XIX веке все свидетельства их существования были косвенными. Между тем еще в 1827 году английский ботаник Роберт Броун сделал открытие, которому было суждено сыграть очень важную роль в победе атомизма. Наблюдая в микроскоп взвесь цветочной пыльцы в воде, он обнаружил, что частицы взвеси все время беспорядочно двигались. Понимание причин «броуновского движения» пришло лишь полвека спустя: оно вызывается толчками молекул окружающей жидкости. А теорию броуновского движения разработал Эйнштейн в 1905 году. Он дал определенные количественные предсказания, однако необходимые для их проверки эксперименты требовали настолько большой точности, что Эйнштейн сомневался в их осуществимости. Такие опыты сумел провести Жан Перрен в 1908–1913 годах. Он выполнил тончайшие наблюдения над броуновскими частицами, которые подтвердили предсказания Эйнштейна. Исследования Перрена позволили ему вычислить число Авогадро (число молекул в одном моле) и размеры молекул. И только тогда атомная теория восторжествовала.
В своей работе Эйнштейн предсказал броуновское движение, не зная, что оно давным-давно открыто!