Александр Штейнгауз - Девять цветов радуги

Вот один из примеров такого процесса.

Известно, что при аварии в воздухе члены экипажа покидают самолет и спасаются при помощи парашютов. В винтомоторных самолетах у команды всегда есть хотя бы небольшой запас времени, для того чтобы успеть благополучно покинуть падающую машину. Кроме того, скорость таких самолетов не очень велика, и встречный поток воздуха в этом случае не является особой помехой спасающимся. Другое дело — прыжок с парашютом из современного реактивного самолета, Такой самолет невозможно оставить столь же просто. На случай аварии в нем предусмотрены специальные спасательные средства. Это катапультируемые сиденья. Все члены экипажа располагаются в таких сиденьях. При необходимости они мгновенно выстреливаются в воздух и с очень большой скоростью преодолевают встречный воздушный поток, относя сидящего на безопасное расстояние. И только тогда в свои права вступает парашют.

От надежности таких сидений, четкости их работы, устойчивости положения в воздушной струе зависит жизнь человека. И поэтому конструкторы самолетов непрерывно совершенствуют катапультируемые сиденья, создавая все новые и новые типы. Однако, прежде чем рекомендовать даже очень хорошую новинку, ее надо отработать и тщательно всесторонне испытать. Ибо только эксперимент в состоянии дать точные сведения о качестве и надежности работы. Математические расчеты, к сожалению, не обладают в данном случае столь высокой точностью, чтобы на них можно было полагаться без всякой опытной проверки. Как же испытывают такое сиденье? Ведь нельзя же поставить его в самолет и выстрелить в воздух с человеком. Прежде чем сделать это, надо быть твердо уверенным, что опасность сведена до минимума. Поэтому отрабатывают конструкцию и надежность работы катапультируемого сиденья на земле. Одна из фотографий таких испытаний здесь приведена. Как видите, условия, в которых они проводятся, очень близки к реальным.

По гладкому рельсовому пути с огромной скоростью мчится тележка, разгоняемая реактивным двигателем. На ней установлена точная копия кабины нового самолета с испытываемым механизмом катапультирования. Вы видите, что на сиденье, взлетевшем над кабиной, находится человек. Не беспокойтесь, это не живой человек, а кукла, очень точная копия летчика, одетого в скафандр. Ее вес, размеры, местонахождение центра тяжести точно такие же, как и у человека. И благодаря всему этому поведение механизма катапультирования и самого сиденья будут точно такими же, как и в реальных условиях. В случае аварии все произойдет точно так же: отделится от кабины и поднимется над ней верхний колпак, а вслед за ним пороховые шашки выстрелят сиденье. И, если оно правильно сконструировано, оно будет устойчивым в воздухе.

Но обо всем этом можно узнать, только сфотографировав проведенный опыт, так как глаз не успеет рассмотреть все его этапы. Для съемки быстро протекающих процессов применяются не обычные кинокамеры, а специальные скоростные съемочные камеры, которые способны делать по многу тысяч кадров в секунду.

Тележка разгоняется по рельсам до огромной скорости с помощью ракетного двигателя. В передней части тележки установлена самолетная кабина. По команде испытателей от кабины отделяется колпак (вверху, справа), взрывается заряд катапультируемого сиденья, и оно вылетает из кабины. На сиденье находится манекен. На снимке сиденье, вылетевшее из кабины, занимает в воздухе правильное положение. Испытания проведены не зря.

Другой пример применения скоростной съемки относится тоже по преимуществу к области авиации. Но на этот раз к испытаниям тел различной формы в сверхзвуковых аэродинамических трубах. При таких испытаниях инженеров интересует, какими будут воздушные потоки возле поверхностей испытуемых тел. Изучая их, они смогут найти наилучшие формы самолетов, ракет, снарядов, обладающие наименьшим сопротивлением при движении в воздухе.

Эта задача сложна не только быстротечностью процессов. Не меньшая сложность заключается в том, что воздух прозрачен и увидеть в нем волны и завихрения обычным путем невозможно. Для того чтобы преодолеть такую трудность, применяют специальные источники света, посылающего лучи сквозь воздушный поток, и особые методы фотографирования. И только тогда невидимое невооруженным глазом становится хорошо различимым на отснятых кадрах.

В настоящее время скоростная съемочная камера со скоростью съемки, равной 100 тысячам кадров в секунду, не является особой редкостью и очень часто применяется для самых разнообразных целей. А ведь если вдуматься, это — чудо. Одну секунду можно растянуть в сутки! Взрывные процессы, вспышки молнии и любого другого электрического разряда, столкновения быстро перемещающихся тел, полет снаряда — все это может быть теперь запечатлено на фотографиях, которые отобразят мельчайшие этапы, мельчайшие изменения процесса, возникающего и прекращающегося за тысячные доли секунды.

Но кинематография умеет не только растягивать время — она в равной степени способна и на противоположное: сжать, спрессовать дни и месяцы в секунды. Этим свойством пользуются для исследования чрезвычайно медленных процессов, когда глаз не в состоянии заметить очень малые и медленные изменения.

Взгляните на циферблат часов — минутная и часовая стрелка кажутся совершенно неподвижными. И, хотя точно известно, что они вращаются, мы не в состоянии уловить их движение. По этой же причине нельзя наблюдать рост деревьев, цветов, злаков, протекание некоторых химических процессов, например кристаллизацию, и многое, многое другое.

Снимок потока газов, огибающих препятствие.

Тут-то на помощь приходит сверхмедленная кинематография.

Представим себе, что мы хотим снять кинофильм о развитии какого-либо растения. Для этого горшок, в который высажен молодой побег или даже высеяно семя, устанавливают перед автоматической камерой, делающей, к примеру, десять снимков в сутки. Для того чтобы условия освещения при фотографировании не менялись, растение в момент съемки освещается вспышкой яркой лампы. Если вести такое кинонаблюдение за растением в течение двух месяцев, получим 600 кадров. На них будут запечатлены малейшие изменения в развитии растения на протяжении 60 суток. Мы же с помощью обычного кинопроектора увидим, как тянулся к свету стебель, как развивались листья, наливались бутоны и распускались цветы, за 25–30 секунд.