Наталья Сердцева - 99 секретов науки

Почему же сегодня ученые бьют тревогу? Потому что из-за промышленной деятельности человека увеличилось количество парниковых газов, тех самых, что задерживают тепло в атмосфере. Это привело к повышению температуры на планете на несколько градусов и может стать причиной губительных последствий: таяния ледников, повышения уровня воды в мировом океане, нарушения экологического баланса.

Все знают, что вода замерзает при 0 °C, но у этого физического правила есть исключения. Когда вода находится в нормальном состоянии, ее молекулы хаотично движутся – как посетители в крупном торговом центре. Когда вода превращается в лед, молекулы ходят строем, как солдаты на плацу, при этом они держатся друг от друга на расстоянии, создавая высокую плотность.

Есть вещество, в котором расстояние между молекулами гораздо больше, чем у воды, – это метан. Он может содержаться в трубопроводах, и тогда вода замерзает при +20 °C – потому что молекулы метана как бы расталкивают молекулы воды, уменьшая давление, увеличивая плотность и значительно повышая температуру замерзания. В почве вода может замерзнуть при +4 °C, если там присутствует много белка, чьи молекулы действуют подобно молекулам метана.

Иногда вещи не таковы, какими кажутся. Об этом говорили многие из великих, а австралийский профессор Томас Парнелл решил наглядно продемонстрировать данную аксиому своим студентам. Он взял кусок битума, который выглядит как твердое вещество, и решил доказать, что это – жидкость, просто очень вязкая. Для этого ему понадобились воронка, штатив, стеклянная емкость и… несколько десятков лет.

Эксперимент был начат в 1927 году. Профессор нагрел битум, налил его в запечатанную воронку и оставил в неприкосновенности на 3 года. Через этот период времени можно было начинать собственно эксперимент. Парнелл установил воронку на небольшой штатив, поместил под ней прозрачную емкость, распечатал дно воронки… и стал ждать, когда упадет первая капля жидкости, выглядящей как твердое вещество.

Ждать пришлось более восьми лет. Само падение капли профессору увидеть не довелось, он очень расстроился, но эксперимент не завершил. Вторая капля битума упала в 1947 году, третья – в 1954, четвертая – в 1962-м. Далее капли падали приблизительно с такой же периодичностью – раз в 8–9 лет. Это позволило ученым сделать потрясающий вывод: вязкость битума и ему подобных веществ (например, смолы) в 230 миллиардов раз больше вязкости воды.

К слову, ни одному из ученых, начавших и продолживших эксперимент, не довелось своими глазами увидеть падение капли битума. Эти знаменательные события, происходили, как назло, всегда без свидетелей. Физики могли только установить свершившийся факт: капля снова упала. В ХХI веке для наблюдения за экспериментом была установлена веб-камера. И все же увидеть падение последней на сегодняшний день капли, 14-й по счету, снова никому не удалось. Как раз в тот момент, когда она падала, возникли какие-то технические неполадки. Ученые очень надеются, что в следующий раз они все же заснимут этот неуловимый процесс.

Говорят, на огонь можно смотреть бесконечно долго. Еще интереснее это делать, если разглядывать при этом цвета пламени. Какого цвета костер? В основном оранжевого, но есть в нем проблески голубого, белого, красного. Этот калейдоскоп оттенков зависит от температуры огня и от того, какое именно вещество горит.

Возьмем обыкновенную парафиновую свечу и зажжем фитиль. Что мы увидим? Длинный язычок пламени, вытянутый вертикально вверх – за счет того, что теплые газы имеют склонность подниматься. В своей самой нижней части, у фитиля, пламя будет синим – потому что там много топлива и почти нет кислорода, стимулирующего горение. Вокруг синего огонька находится более яркая, красноватая зона, где больше кислорода и выше температура – около 1000–1200 °C. Еще дальше от центра пламя становится желтым, здесь сгорают несгоревшие частицы топлива при участии самого большого количества кислорода. Это самое горячее место в язычке пламени свечи.

Древесина горит при относительно низкой температуре, цвет пламени в этом случае будет оранжевым, а не желтым, как у ободка пламени свечи. Но желтоватые язычки в костре все же есть – из-за присутствия солей натрия. Если огонь посолить обычной поваренной солью, он пожелтеет. Если в костре каким-то образом окажутся примеси меди, то это придаст ему зеленоватый оттенок. Такой же цвет дают при горении сурьма, барий, фосфор. Селен горит чистым синим пламенем, бор – сине-зеленым, калий добавляет в палитру огня фиолетовый, кальций и литий – красный цвет. Некоторые из этих веществ используются при изготовлении фейерверков, они помогают раскрасить салют в разные цвета.

Самый привычный цвет пламени для горожан – голубовато-синий. Так горят конфорки на газовых плитах в наших квартирах. Этот цвет обусловлен выделением угарного газа.

Древние считали ее огненным глазом некоего потустороннего чудовища или проявлением божией кары и, естественно, боялись до смерти. Сегодня о чудовищах речь не идет, и все же шаровая молния остается непонятным и очень пугающим явлением. Даже ученые не могут толком ответить на вопросы, что это такое, откуда берется и как себя вести при появлении сверкающего шипящего огненного шара. Теорий существует немало, но так как молнию необычной формы очень трудно получить в лабораторных условиях, она все еще остается неизученной и загадочной. Большая часть исследователей сходится во мнении, что шаровая молния представляет собой газовый шар, сформировавшийся под воздействием атмосферного электричества.

Некоторые скептики из научного мира долгое время отрицали существование шаровых молний, считая их вымыслом и игрой воображения очевидцев. Была разработана целая теория, доказывающая, что это яркое и пугающее явление не более чем зрительная галлюцинация. Но в начале ХХI века две шаровые молнии попали в поле зрения приборов, исследующих спектр обычных молний. Так их существование было научно доказано.