Галина Шалаева - Кто есть кто в мире природы
Чтобы как-то примирить столь разные свойства огня, человек и придумал существование двух его разновидностей.
Почему огонь горячий?
Ответом на этот вопрос является само определение огня. Огонь сопровождает горение – быстро протекающую реакцию, при которой выделяется тепло и свет.
Существует несколько видов химических реакций, в результате которых может возникнуть явление, называемое огнем. Самая обычная из них – реакция между кислородом и топливом. В результате нее выделяется тепло и свет, и мы получаем огонь.
Чтобы развести огонь, необходимы три вещи. Первое – это горючее, второе – кислород. Горючее быстро начинает соединяться с кислородом. Когда в костре горят дрова или в плите горит газ, происходит бурное взаимодействие между топливом и содержащимся в воздухе кислородом.
Третья вещь, необходимая нам для разведения огня, – это тепло. Бумага или дерево не могут загореться просто от одного воздействия на них воздуха. Обычно для этого нужна зажженная спичка. Когда бумага нагревается достаточно сильно, кислород начинает активно вступать с ней в реакцию – и бумагу охватывает пламя.
Каждый вид топлива может загореться лишь при определенной температуре. Она называется температурой его возгорания.
Представьте себе деревянную палочку, которую зажгли при помощи горящей спички. Она охватывается пламенем не вся. Причина этого состоит в том, что кислород не соприкасается с палочкой в целом, а только с верхним ее слоем. Он превращается под действием жара в газообразное вещество.
Поскольку нагрев продолжается, частички газа и кислород в воздухе двигаются очень быстро. Выделяется тепло и свет: мы получили огонь.
При некоторых видах горения никакого света не выделяется. Если топливо взаимодействуете кислородом медленно, выделяется одно лишь тепло.
Это происходит, например, когда ржавчина съедает железо. Ржавление – это всего лишь очень медленная форма горения, настолько медленная, что вы даже не можете почувствовать тепла, выделяемого при этом. Огонь – это быстрое горение, или воспламенение, а при воспламенении выделяются и тепло, и свет.
Как путешествует свет?
Свет является одной из самых больших тайн мира, в котором мы живем. Сотни лет ученые специально изучают его, но так до сих пор и не знают точно, что же он из себя представляет. Единственное, что удается, это описать свет с точки зрения его поведения.
Нам известно, что свет – одна из форм существования энергии, подобная ее другим формам: теплу, радиоволнам, рентгеновским лучам. Как у них, так и у света можно измерить скорость, частоту и длину волны. Во многих отношениях он ведет себя так же, как и эти формы энергии.
Мы знаем, какова скорость света, она составляет примерно 300 тысяч километров в секунду. Таким образом, за год лучи света (в безвоздушном пространстве) проходят около 9 461 миллардов километров. Такое расстояние астрономы называют световым годом, и оно является главной единицей измерения бескрайних просторов космоса.
Было создано множество теорий, пытающихся объяснить, что такое свет и как он существует. В XVII веке знаменитый английский ученый Исаак Ньютон сделал предположение, что свет состоит из маленьких частичек – «корпускул», нечто вроде крошечных пуль, вылетающих из источника света, как из дула автомата. Однако его «корпускулярная» теория оказалась неспособной объяснить некоторые особенности света.
Примерно в это же самое время другой ученый – Христиан Гюйгенс – развил волновую теорию света.
Его идея заключалась в том, что отражающее излучающее свет тело создает вокруг себя колебания или волны, похожие на круги волн, расходящиеся по спокойной поверхности пруда, если в него уронить камень.
Споры между сторонниками этих двух теорий не замолкали на протяжении двух веков. По мере того, как становились известны определенные особенности света, идея корпускулярной природы света, казалось, начала отмирать.
Однако развитие науки продолжалось, и, в конце концов, ученые пришли к выводу, что природа света может быть объяснена только объединением двух теорий. Экспериментальные исследования показали, что каждая из них может быть справедлива. Начало объединенной теории положил французский физик Луи де Бройль, который ввел понятие волна-частица. Таким образом, точного и однозначного ответа на вопрос, что такое свет, просто не существует.
Что такое холодный свет?
Как правило, все знакомые нам источники света излучают тепло. Это и солнечный свет, и костер (чем не источник света в темном лесу), и электролампочка. Однако кто не знает жуков-светлячков? А ведь они светятся! Причем безо всякого тепла. Просто светятся. Это и есть холодный свет, а процесс называется свечением (или – люминесценцией). Подобное свечение есть также у некоторых глубоководных рыб, медуз, грибов, бактерий и т. д. Впрочем, холодный свет наблюдается и в неживой природе.
Например, в полной темноте светится фосфор. Нарисуй фосфорной краской деления на циферблате, и часами можно пользоваться даже ночью.
Сколько звезд на небе?
Пожалуй, никто не знает ответа на этот вопрос.
Ибо даже самые мощные земные телескопы «видят» далеко не все. Да и Земля, наш дом, – всего лишь маленькая планета (даже не звезда!), которая вращается вокруг звезды средней величины – Солнца. В свою очередь Солнце – не что иное, как одна из звездочек Млечного Пути (так называется наша Галактика), а их там миллионы и миллионы. Но и это еще не все. Сам Млечный Путь – одна из тысяч галактик Вселенной… Но даже наша галактика до того огромна, что световой луч с его колоссальной скоростью из одного ее конца в другой движется тысячелетия. Так что вряд ли мы когда-нибудь узнаем точное число звезд на небе. Впрочем, можем предложить и такой вариант ответа: количество звезд так велико, что находится за пределами наших представлений.
Куда деваются звезды днем?
И днем, и ночью звезды с неба не исчезают. Но, как и Луну, звезд днем мы не видим, так как солнечный свет намного сильнее звездного. Наши глаза не в состоянии различить звезды, ведь Солнце намного ближе к нам. Очень интересно наблюдать небо на закате: какая звездочка появится первой? Нетрудно заметить, уже в полной темноте, что самые яркие звездочки – те, которые на закате появились первыми. Значит, они находятся ближе всех к Земле.
Что такое падающие звезды?
Августовскими ночами на небе вы легко можете наблюдать звездопад. Говорят, что, когда это случается, нужно успеть загадать желание, и оно исполнится. На самом деле звезды не падают – это сгорают в атмосфере падающие на Землю твердые частицы вещества. «Падающие звезды» – это метеоры, попадающие в атмосферу Земли и летящие на большой скорости. Из-за трения в воздушной среде они разогреваются и, сгорая в атмосфере, светятся. Метеоры сгорают так быстро, что лишь немногие достигают поверхности Земли. Они представляют собой осколки взорвавшихся комети планет. Метеоры, которые находят на поверхности Земли, называются метеоритами. Они состоят из никеля и горных пород. Каждый день на землю падает множество метеоритов. Хорошо, что они очень маленькие!
Что такое звездный дождь?
Вы уже знаете, что падающие «звезды» – это на самом деле метеоры, вспышки и свечения, которые вызываются вторжением в атмосферу Земли мельчайших твердых космических частиц. Ежегодно бывают ночи, когда на небе вспыхивают десятки, сотни метеоров. Это и есть звездный, или метеорный, дождь.
Движущиеся в межпланетном пространстве частицы, образующиеся за счет постепенного распада комет, попадают в верхние слои земной атмосферы и, не достигнув поверхности планеты, сгорают. Это происходит из-за огромных скоростей движения метеорных тел (кстати, они весят очень мало) и относительно высокой плотности воздуха. Частицы мгновенно нагреваются до нескольких тысяч градусов и испаряются. Итог – светящийся газ – мы и наблюдаем на ночном небе. Метеорные дожди – это результат встречи нашей планеты с роем метеорных частиц или метеорным потоком. «Падающие звезды» появляются одна за другой как бы из одной точки на небе (ее называют радиантом) и разлетаются во все стороны. На самом деле все частицы метеорного потока движутся параллельно друг другу и лишь кажутся разлетающимися для тех, кто смотрит с Земли.
Настоящий звездный дождь, когда за час можно зарегистрировать тысячи (!) метеоров. На территории нашей страны это явление редкое. И происходит оно в случаях пересечения Землей орбит крупных комет. Таких, как известная комета Галлея или комета Джакобини-Циннера (названа по именам двух астрономов, которые впервые ее открыли). Понятно, что глазом столько метеоров не зафиксируешь. Поэтому начиная с 1930‑х годов «падающие звезды» фотографируют. Система фотокамер, охватывающая все звездное небо и предназначенная для регистрации метеоров, называется метеорным патрулем. Однако и он не всегда помогает, так как не способен «поймать» неяркие частицы. С 1940‑х годов астрономы пользуются еще и радиолокаторами.
