«Наука и Техника» [журнал для перспективной молодежи], 2008 № 01 (20)

В НАШЕЙ КОФЕЙНЕ

Известный английский ученый Джордж Кейли (1773–1857) заинтересовался проблемами полета еще в 23-летнем возрасте. В 1809 голу он соорудил планер с площадью крыльев 27 м² и, не рискуя сам, усадил в него своего кучера. Аппарат успешно выдержал испытания — без приключений перелетел через неширокую долину. Но когда счастливый Кейли подбежал к «воздухобежцу», он вместо изъявлений восторга выслушал от потрясенного кучера гневную отповедь.

— Сэр! Я протестую! — категорично заявил он своему хозяину. — Вы нанимали меня, чтобы я правил вашими лошадьми, а не для того, чтобы заставлять меня летать!

Знаменитый французский физик, математик и астроном Лаплас отличался изумительной политической беспринципностью. В годы революции он — активный республиканец, при Наполеоне — министр внутренних дел, а после реставрации Бурбонов — роялист, маркиз и пэр Франции.

Характерный эпизод. Происходит баллотирование двух кандидатов на должность непременного секретаря Академии наук Фурье и Био. Лаплас вместо одного бюллетеня берет два. Заполнив, кладет их в шляпу и просит соседа выбрать наобум один из бюллетеней. Другой он тут же публично рвет в клочья, громко заявляя: «Я не знаю, кому из кандидатов отдал свой голос». Но сосед случайно заметил, что в оба бюллетеня Лаплас вписал одно имя — Фурье.

Эта тихая кабинетная жизнь

Бытует представление, что математики и астрономы — это жрецы чистой науки, проводящие свое время за письменным столом, чтобы «найти новую планету на кончике пера». Однако подобное мнение далеко от действительности. Вот лишь один пример, когда жизнь «кабинетных ученых» отнюдь не отличалась миром и спокойствием…

Англичанин Эдмунд Галлей 0656–1742) был астрономом на королевской службе. Интенсивно развивающееся мореходство в то время нуждалось в научной разработке целого ряда вопросов, от которых зависит безопасность плавания. Нужно было изыскать методику точного определения географической долготы судна в море вдали от берегов, изучить снижение магнитной стрелки компаса и многое другое. И вот Галлей получает в 1698 году звание капитана английского военно-морского флота, а под свое командование — небольшой корабль «Парамур». В ноябре того же года он отплыл из Англии, но вскоре убедился, что офицеры флота не склонны повиноваться какому-то там звездочету. Галлей был вынужден вернуться и добиться смены непокорных. В сентябре 1699 года он вторично уходит в плавание, благополучно пересекает экватор и наконец приступает к научной работе. Вернувшись на родину 6 сентября 1700 года, уже в следующем году Галлей опубликовал карту магнитных склонений — первую в своем роде.

Человек с зализами

В 1930-х годах выяснилось, что прямоугольный стык самолетного крыла с фюзеляжем может порождать отрыв воздушных вихрей, сопровождающийся сильными колебаниями всей конструкции самолета. Группа исследователей, в которую входил и Т. Карман, предложила предотвращать отрыв вихрей с помощью зализа стыка крыла и фюзеляжа. В 1932 году Карман сделал в Париже доклад об этой работе, и новый метод дал во Франции такие же прекрасные результаты, как и в США. После этого французские самолетостроители стали называть зализы «карманами». Термин привился, и когда через несколько лет Т. Карману довелось посетить Францию, он как-то раз услышал при упоминании своего имени недоуменный возглас:

— Карман? Человек с зализами?

Пионеры метрической системы в России

С середины XIX столетия в Российской Империи начали работать научные комиссии, изучавшие возможность введения метрической системы. Но никаких практических результатов от их работы так и не последовало. Гораздо больше сделали для введения этой системы другие люди. В первую очередь портные, белошвейки и модистки.

Этому способствовало то, что парижская мода завоевала все пошивочные и портновские мастерские России, в которых в основном работали приехавшие из-за границы мастера со своими мерами длины — метрами. Это от них вошли в русскую жизнь те мягкие «сантиметры» в виде узких полосок клеенчатой материи, на которых с обеих сторон напечатаны крупными цифрами сантиметровые деления от 0 до 100.

Но метр — одна стомиллионная часть четверти Парижского меридиана — проник в Россию и другим путем. В 1887 году, утверждая образцы новых кредитных билетов, правительство, вопреки всем существовавшим тогда правилам, при их описании дало размеры в миллиметрах. Так впервые проникла метрическая система мер в официальные установления Российского государства. И только 31 год спустя, уже при Советской власти, метрическая система мер была узаконена декретом Совета Народных Комиссаров.

Какая разница?

После того как в 1911 году австро-венгерский, а впоследствии американский аэродинамик Т. Карман (1881–1963) рассчитал условия, при которых система вихрей, возникающих в потоке жидкости за круглым цилиндром, становится устойчивой, это явление стали называть «вихре вой дорожкой Кармана». Такое название вызвало возражения французского ученого Анри Бенара (1874–1939), который за три года до Кармана опубликовал статью о своих наблюдениях над подобными вихрями.

На нескольких международных конгрессах Бенар настаивал на своем первенстве. Наконец, Карман не выдержал и в ответном выступлении сказал:

— Я согласен с тем, что то явление, которое в Берлине и Лондоне называют «дорожкой Кармана», в Париже будет именоваться «Авеню де Анри Бенар».

Услыхав это, Бенар расхохотался, и мир между коллегами был восстановлен.

Фотонные кристаллы станут драгоценными камнями

Американская компания Lightsmyth Technologies объявила о начале выпуска бижутерии с "камнями" из фотонных кристаллов — материалов, структура которых характеризуется периодическим изменением коэффициента преломления в одном или нескольких пространственных направлениях. Примерами природного фотонного кристалла являются опал, кальцит, лабрадор. Искусственные фотонные кристаллы делают различными методами, чаше всего из обычного оксида кремния. Учёные создают фотонные кристаллы для самых разных нужд. Например — для оптоволоконных сетей.

Томасу Моссбергу, директору Lightsmyth Technologies, впервые пришло в голову, как использовать обыкновенный кремнезём и технологии производства фотонных кристаллов для создания необычных и очень красивых "камней". Используя метод фотолитографии (получение рисунка на тонкой плёнке материала), Моссберг вытравил на образцах будущих "бриллиантов" круглые, треугольные и шестиугольные фигуры, "вставляя" в один кристалл до 200 различных образцов рисунков. Таким образом он добился эффекта огранки как у алмазов: каждая нанесённая на фотонный кристалл фигура отражает свет определённой длины волны и в определённом направлении. И "камень" играет всеми цветами радуги.

В опале роль таких фигур выполняют сферические частицы кремнезёма диаметром 150–450 нанометров, которые, в свою очередь, сложены мелкими глобулами диаметром 50-100 нанометров, расположенными концентрическими слоями или беспорядочно. Они образуют довольно упорядоченную упаковку (псевдокристаллическую структуру опала).

Создано новое средство для быстрой остановки кровотечения

Учёные из американской корпорации Aurora Flight Sciences разработали новое средство для остановки кровотечения за несколько минут в случае серьёзного ранения. Внешне новинка напоминает пакет, наполненный горохом. Его необходимо вложить в открытую рану, где он разбухнет и остановит ток крови. Оболочка пакета сделана из эластичного синтетического волокна (спандекса), способного растягиваться под давлением образующегося геля.

Разработчики использовали широко распространённый хорошо впитывающий полимерный материал на основе полиакриловой кислоты. В ходе предварительных тестирований выяснилось, что так! как порошок полимера поглотает только воду, он также ускоряет процесс свёртывания крови (Увеличивается концентрация коагулирующих веществ). Использовать новинку можно везде: она заменит собою и обычные перевязочные материалы (например, дома или в клиниках, в случае небольших ранений), и жгуты (в случае крупных потерь крови, к примеру, на поле боя). Материал поглощает большее количество жидкости, и при этом его можно оставить в ране на достаточно длительное время (несколько часов), не опасаясь за жизнь или здоровье пострадавшего.

Ещё одно преимущество новинки: при площади её поверхности почти в 20 квадратных сантиметров весит она всего около 50 граммов, поэтому поместится как в аптечке, так и в кармане солдатской формы. При этом полимер способен впитать жидкости почти в 30 раз больше собственного веса всего лишь за две минуты, а обратно её не выпустит специальный верхний слой.

Источники геотермальной энергии можно искать по гелию

Новый способ быстрого поиска на местности потенциальных источников геотермальной энергии разработали Мак Кеннеди из лаборатории в Беркли и Мэттийс ван Соэст из университета Аризоны. Метод не требует ни бурения, ни спутниковых съёмок.

Учёные определяют наличие в данной точке близкого очага геотермальной энергии по соотношению изотопов гелия в поверхностных водах, прошедших через подземные горизонты (из родников, колодцев и так далее). Пробы воды берутся так, чтобы исключить их взаимодействие с воздухом.

Затем исследователи проверяют точное соотношение растворённых в воде гелия-4 и гелия-3. Первый изотоп гелия преобладает в земной коре, а второго, напротив, гораздо больше в мантии. Повышенное содержание гелия-3 в воде показывает, что она взаимодействовала с породами, ведущими своё происхождение из мантии. Так что необычное соотношение изотопов может указать на места, где вода циркулирует через глубокие горячие подземные пласты.

Такие каналы циркуляции могут найтись не только в зонах вулканической активности, но и в районах, где есть подвижки пород в результате активности сейсмической. В таких точках уже целесообразно бурить скважину и налаживать постоянное получение геотермальной энергии.

Мак Кеннеди в своей лаборатории

Открыта самая молодая солнечная система

Кэтрин Эспайллат (Catherine Espaillat) из университета Мичигана (University of Michigan) и её коллеги обнаружили при помощи телескопа Spitzer, что звезда UX Таи А в созвездии Тельца, по всей видимости, уже обзавелась планетами, несмотря на свой очень небольшой возраст. UX Таи А находится на расстоянии 450 световых лет от Земли. Эта звезда похожа на Солнце, с поправкой на то, что от роду ей всего миллион лет!

Астрономы рассмотрели в деталях газопылевой диск вокруг этой звезды и обнаружили, что в нём зияет большой разрыв. Приходится он на промежуток от 0,2 до 56 астрономических единиц, так что в нашей Солнечной системе он занимал бы пространство между Меркурием и Плутоном. Поскольку в других протопланетных дисках у столь юных звёзд подобной картины не наблюдается, Кэтрин пришла к выводу, что перед нами удивительный случай раннего формирования планетной семьи. Вероятно, несколько планет, возникших в данном промежутке, послужили космическим пылесосом, очистившим диск от составлявшего его материала.

Правда, ранее учёные уже видели различные дефекты в протопланетных дисках у молодых солнц, но только те прорехи больше напоминали просто пробелы в центре диска, поскольку непосредственно рядом со звёздами плотность пыли оказывалась очень небольшой. Такие дыры в центре могут объясняться воздействием излучения.

А для данного солнца это объяснение не подходит: UX Таи А уникальна именно тем, что вплотную к звезде расположен очень толстый и плотный диск пыли, затем идёт чистый разрыв, а далее — снова толстый и плотный диск.

Эспайллат полагает, что в данной системе имеет смысл заняться поиском планет, возможно, земного типа. Это находка проливает свет на формирование нашей собственной Солнечной системы и поможет ответить на вопрос — насколько рано в ней появились планеты?

Обнаружены белые карлики с углеродной атмосферой

Патрик Аюфур (Patrick Dufour), астроном из университета Аризоны в Тусоне (University of Arizona), вместе со своими коллегами из США, Канады и Франции обнаружил новый тип белых карликов. Газ во внешней оболочке таких звёзд состоит из углерода, а не из водорода и гелия, как у обычных звёзд этого типа.

До настоящего времени около 80 % обнаруживающихся белых карликов обладают атмосферой, богатой водородом, остальные — гелиевой. Нет ничего удивительного, что белые карлики, у которых доминирует углерод, не входили в эту классификацию, ибо их доля очень мала: ориентировочно, это 0,1 %. В ходе наблюдений исследователи отыскали всего восемь таких "углеродных" объектов. Но, по утверждению Патрика Аюфура, их значительно больше. Если какая-то звезда находится на определённой линии эволюции, приводящей к трансформации в белый карлик, то она теряет около 85 % массы. По предположению Аюфура, некоторые из них при этом сбрасывают и окружающий их водород или гелий. В итоге остаются открытыми нижележащие слои, содержащие углерод, сформировавшийся в результате ядерных реакций.

О том, каковы особенности звёзд, которые должны превратиться в подобные белые карлики, учёные пока могут лишь догадываться. Одна из гипотез — такие звёзды должны обладать массой в 8-10 солнечных. Дальнейшие исследования с помощью более мощных телескопов должны помочь открыть больше объектов такого рода и выяснить что-то об их свойствах и эволюции.