Алла Казанцева - Научные открытия для тех, кто любит краткость

Физики с трудом принимали идею о двойственной природе света. Известно шутливое высказывание Брэгга: «Свет ведет себя подобно волнам по понедельникам, средам и пятницам, подобно частицам по вторникам, четвергам и субботам, и ни с чем не сравним по воскресеньям».

18 марта 1965 года космонавт Алексей Леонов впервые в мире вышел в открытый космос с борта корабля «Восход».

Уже в начале космической эры встала задача – уметь выходить в открытый космос. Создание в будущем орбитальных станций было бы невозможно без продолжительных выходов в открытый космос для выполнения монтажно-ремонтных работ. И вот 18 марта 1965 года Алексей Леонов мягко оттолкнулся от корабля, осторожно подвигал руками и ногами. Движения выполнялись сравнительно легко, несмотря на 100-килограммовый скафандр, и космонавт, раскинув руки, стал свободно парить в безвоздушном пространстве, а пятиметровый фал надежно связывал его с кораблем. В скафандре поддерживалась комфортная температура, хотя его наружная поверхность разогревалась на солнце до +60° и охлаждалась в тени до –100 °C. Но при возвращении на корабль возникла проблема. В открытом космосе скафандр Леонова раздулся. То, что подобное может произойти, ожидали, но не предполагали, что настолько сильно. Леонов не мог втиснуться в люк шлюза! Он делал попытку за попыткой, а запас кислорода в скафандре заканчивался. В конце концов, Леонову удалось сбросить давление в скафандре, и вопреки инструкции, предписывающей заходить в шлюз ногами, он «вплыл» в него лицом вперед. Леонов пробыл в открытом космосе 12 минут, за это короткое время он взмок так, как будто на него вылили ушат воды!

Опасный инцидент с повреждением скафандра в открытом космосе произошел в 1991 году во время полета шаттла «Атлантис»: маленький прут проколол перчатку астронавта. К счастью, прут застрял и заблокировал собою отверстие.

19 марта 2002 года обнаружен гигантский айсберг, отколовшийся от шельфового ледника в Антарктиде. Это самое большое обрушение ледника за последние 10 тысяч лет.

Ледники текут подобно рекам, только очень медленно, со скоростью несколько метров в год. Сползая с континента, они надвигаются на береговые бухты и примерзают ко дну. Так формируются шельфовые льды. Временами от их краев откалываются крупные глыбы. Кусок, отколовшийся в 2002 году, по площади в шесть раз больше территории Москвы.

Ученые уже давно заметили, что ледники на полюсах тают, особенно на Южном полюсе. Ученые пока спорят: является ли это результатом глобального потепления климата Земли или локального потепления в районе Антарктиды. За 60 лет температура там повысилась на 3,5 °C – словно за многие тысячелетия! Если современные темпы таяния льда сохранятся, южный полюс растает примерно за 600 лет, а уровень Мирового океана повысится на 70 метров.

Изучая Антарктиду, ученые обнаружили, что под ледниками толщиной более двух километров ее поверхность испещрена глубокими бороздами. Они сравнимы с Большим каньоном в США. Но это не трещины в земной коре, а следы водных потоков! 12–14 миллионов лет назад скрытые под толстым слоем льда антарктические озера вскрылись из-за временного потепления климата. Примерно 130 тысяч лет назад, во время последнего межледникового периода, льды Западно-Антарктического ледяного щита тоже быстро таяли, а уровень мирового океана в то время повысился на 6–9 метров.

Кто виноват в нынешнем потеплении – человек или естественные природные процессы – мы точно не знаем.

20 марта 1999 года завершился первый в истории беспосадочный кругосветный полет на воздушном шаре. Швейцарец Бертран Пиккар и англичанин Брайн Джонс облетели Землю за 19 дней 21 час 55 минут.

Воздушный шар, казалось бы – игрушка ветров: куда они дуют, туда он и летит. Трудно поверить, что переменчивые ветры могут перенести доверившиеся им воздушные корабли вокруг света. И все же такое возможно. В середине ХХ века в атмосфере были открыты так называемые струйные течения. Это ветры, дующие на высотах 9–13 километров. Они весьма стабильны и дуют с запада на восток с большими скоростями – от 200 до 450 километров в час. Ширина струйных течений – несколько сотен километров, длина – несколько тысяч километров. Вот он, природный конвейер для переноса воздушных шаров! Когда одна струя заканчивается, пилотам приходится искать другую. На высотах 35–45 километров проходят другие струйные течения.

Бертран Пикар, совершивший кругосветное путешествие на воздушном шаре – внук Огюста Пикара, который сконструировал первый стратостат и поднялся в нем на высоту более 16 км, а также построил первый батискаф, на котором его сын Жак Пикар, отец Бертрана, погрузился на дно глубочайшей Марианской впадины (см. 23 января). Такое вот уникальное семейство рекордсменов!

В 1970 году был зафиксирован рекорд продолжительности полета беспилотного аэростата: находясь в воздухе на высоте около 35 км четыре с лишним года, аэростат облетел Землю более 100 раз!

21 марта 1924 года 24-летний физик Вольфганг Паули опубликовал знаменитый квантово-механический «принцип запрета».

В первоначальной формулировке принцип Паули звучал так: на каждой атомной орбите могут находиться не более двух электронов. В то время еще не была создана последовательная квантовая теория, и принцип этот выглядел каким-то искусственным построением, «подгонкой» теории под опытные факты. Основателей квантовой физики тяготила такая ситуация. Неслучайно одновременно с публикацией своей исторической статьи о принципе запрета Паули писал в письме другу: «…Физика слишком трудна для меня, и я жалею, что не сделался комиком в кино или кем-нибудь в этом роде, лишь бы никогда и ничего не слышать больше о физике».

В 1940 году, когда уже была разработана квантовая механика, Паули строго доказал «теорему Паули»: для частиц с полуцелым спином s выполняется принцип запрета – в одном квантовом состоянии может находиться не более (2s+1) одинаковых частиц.

Вольфганг Паули был стопроцентным теоретиком. Его неспособность обращаться с экспериментальным оборудованием вошла у друзей в поговорку. Утверждали даже, что ему достаточно просто войти в лабораторию, чтобы в ней что-нибудь переставало работать. Это мистическое явление окрестили «эффектом Паули». Однажды в лаборатории Джеймса Франка в Геттингене произошел взрыв. Как раз в эту минуту на вокзале, в нескольких километрах от лаборатории, останавливался поезд, в котором ехал Паули. Франк добавлял: «Сам радиус действия этого эффекта заставляет признать Паули величайшим теоретиком всех времен!»