Вокруг Света 2006 №05 - Вокруг Света

Разве что вам по какому-либо специальному случаю надо подняться еще выше по магистрали? Например, у вас дела в том же Колумбийском университете Но ведь сейчас — темное время суток, и вас, пожалуй, не пустят даже за ограду гигантского зеленого сада. Все профессора и студенты давно разъехались по разным окраинам великого города, и никто в этот час не разделит с вами тихих восторгов: Господи, мол, неужели этот потаенный уголок находится в двух шагах от «центральной оси всего мира»? Неужели все это видели вы, своими глазами и совсем недавно — неон рекламы, «пасти» театров, вавилонскую толпу из представителей всех народов, богемные клубы, яркие витрины, детей на роликах, модные бутики? Неужели далекие вершины небоскребов на Южном Бродвее и во всем даунтауне на самом деле — близко, на расстоянии одной прогулки? Что ж, так и есть, хоть в это и трудно поверить сразу после нее.

Сергей Ходнев  Фото Константина Кокошкина

Энергия искры

Электрический ток невидим. Он, как вода, течет повсюду: и в окружающей нас неживой среде, и внутри биологических объектов, порождая целый спектр разнообразных явлений. Наиболее яркие из них можно наблюдать в небе в виде электрических разрядов — молний. Менее зрелищно, но весьма ощутимо действие статического электричества, когда самые обычные предметы — шерстяной свитер или дверь автомобиля — вдруг начинают «кусаться» и «бить током». И уж совсем не просто увидеть проявления электричества в живом организме, а ведь именно оно управляет работой нашего тела.

Искусственно созданный электрический разряд в газе. Так образуется плазма — светящийся поток раскаленных ионов. В центре стеклянного шара установлен электрод. Когда напряжение на нем достигает критической величины, происходит разряд и электроны, устремляясь к стеклу, ионизируют молекулы газа, вызывая излучение квантов света

Потоки заряженных частиц, влетающие в высокие слои атмосферы, порождают северное сияние, которое можно увидеть в приполярных областях, где магнитное поле 3емли увлекает к полюсам солнечный ветер. Быстролетящие электроны сталкиваются с атомами кислорода и азота в атмосфере, передают им часть своей энергии, вызывая свечение

Не за горами время, когда электрический ток будут использовать в клеточной терапии. На картине — два наноробота (справа) посылают электрический импульс раковой клетке (слева). Разряд заставляет клетку производить особый фермент вызывающий ее самоуничтожение (апоптоз)

Снаружи наша планета укутана огромным воздушным одеялом, которое постоянно бомбардируют и ионизируют космические лучи. Глубоко в недрах жидкое металлическое ядро работает как динамомашина, создавая токи и магнитное поле. По сути, мы живем внутри огромной машины, производящей и преобразующей гигантские количества электричества. Поэтому нет ничего удивительного в том, что время от времени мы становимся свидетелями ее грандиозной деятельности. Первым в ряду естественных электрических явлений следует назвать молнию.

Огненные зигзаги, распарывающие небо, — это разновидность искрового электрического разряда. Он возникает в грозовом облаке, когда между частями самого облака или между облаком и землей появляется большая разность потенциалов. Разделение зарядов внутри грозового облака происходит благодаря конвективным потокам, переносящим наэлектризованные из-за трения капельки воды. Перед самой вспышкой молнии от облака к земле устремляется поток электронов, которые, соударяясь с молекулами воздуха — кислорода и азота, — ионизируют их. В результате в газовой среде возникает яркий разряд тока силой в десятки тысяч ампер. Быстро нагреваясь, атмосферный газ расширяется, порождая ударную звуковую волну, и мы слышим гром.

Несмотря на изученную природу, молнии продолжают удивлять. Так, в 1989 году ученые открыли их новый вид — высотные электрические разряды, или спрайты. Они образуются в ионосфере и бьют сверху вниз, по направлению к грозовым облакам на расстояние 40—50 км, но исчезают, не достигая их. Еще более странные молнии наблюдали ученые из Тайваньского национального университета имени Чена Куна во время нескольких гроз над Южно-Китайским морем в 2002 году. Разряды атмосферного электричества били не вниз, а вверх — от грозовых облаков в верхние слои атмосферы. Разветвленные молнии имели гигантские размеры: светящиеся зигзаги длиной 80 км уходили ввысь на 95 км. Разряды продолжались менее секунды и сопровождались низкочастотным радиоизлучением. Чтобы их увидеть, ученые использовали специальные фотокамеры, чувствительные к очень слабым световым вспышкам.

Шаром покати

О шаровой молнии можно рассказать немало удивительных историй, но это не приблизит нас к постижению ее природы. Одни считают ее клубком горячей плазмы, другие — сферическим газовым разрядом, возникающим при ударе обычной молнии. Свойства шаровой молнии удивительны. Во-первых, она появляется в штормовую погоду, в грозу и часто сопровождается линейной молнией. Обычно шар размером от нескольких сантиметров до метра движется горизонтально с писком, треском и шумом, любит «заглядывать» в помещения, протискиваясь в любое отверстие. Он живет секунды или несколько минут, не выделяя заметного тепла, но может с грохотом взорваться, оплавив предметы. Движение молнии непредсказуемо: она с легкостью опрокидывает трактор, взрывается от соприкосновения с автомобилем, позволяет переехать себя мотоциклу, пробив в шлеме мотоциклиста крошечную дырочку и выйдя через его грудь. Известен случай, когда в 1761 году проникшая в церковь венской академической коллегии молния, «съев» позолоту с карниза алтарной колонны, отложила ее на серебряной кропильнице.

Почему шаровая молния двигается горизонтально, а не поднимается вверх, каким образом обходит препятствия и откуда в ней столько энергии? Эти вопросы еще ждут своего разрешения. Ученые пока только пытаются создать теорию шаровой молнии и воспроизвести в лаборатории рождение разноцветных электрических шаров с загадочными свойствами.

Загадка для Фалеса

Наблюдая за работой своей дочери, древнегреческий философ Фалес из Милета заинтересовался необычным феноменом. Девочка пыталась очистить янтарное веретено от ниточек, но те снова липли, как будто их что-то тянуло к камню. Тогда, во времена Фалеса, это явление так и осталось загадкой. Теперь мы знаем о существовании заряженных частиц, которые переходят с одного предмета на другой. Наименьшим отрицательным зарядом обладает электрон (–1,67 *10-19 кулон), а точно таким же по величине, но положительным — протон. Когда янтарь натирают шерстяной тканью, происходит обмен электронами, и два первоначально нейтральных предмета оказываются заряженными. Законы нашего мира таковы, что разноименные заряды притягиваются, поэтому мелкие ниточки и липнут к янтарю.