Джирл Уокер - Новый физический фейерверк

Провод, соединяющий звукосниматель с усилителем, наматывается на маленький магнит, расположенный прямо под струной. Магнитное поле магнита намагничивает струну, и когда она колеблется, ее движение изменяет магнитное поле внутри катушки и, следовательно, наводит в ней ток. Струна колеблется по направлению к катушке и от нее, а ток меняет направление с той же частотой, с которой колеблется струна, передавая этот сигнал усилителю и динамику.

Существуют разные варианты конструкции, например на электрогитаре марки Stratocaster имеется три группы звукоснимателей, размещенных ближе к концам струн, закрепленным на широкой части гитары. Группа, расположенная ближе всего к этим концам, чувствительнее к высокочастотным колебаниям, а самая дальняя от них группа лучше воспринимает низкочастотные колебания. Переключаясь с одного звукоснимателя на другой, музыкант может выбрать группу или пару групп, подающих сигналы на усилитель и динамик.

Чтобы менять звучание своей электрогитары, Хендрикс иногда перематывал провода на катушках звукоснимателей, меняя количество витков провода на них. Таким образом он менял ток, создаваемый в катушках звукоснимателей, и, следовательно, их чувствительность к колебаниям струн.

Физика твердого тела и переход на транзисторы и интегральные схемы радикально изменили современную жизнь. Например, в первых компьютерах использовались электронные лампы, и компьютеры занимали огромные помещения. В настоящее время в гораздо более мощных компьютерах используются интегральные схемы на транзисторах, и компьютеры помещаются на столе или в кармане. Вакуумные радиолампы используются сейчас только в мощных и высокочастотных схемах (ускорители элементарных частиц, токамак, радиолокация, космическая связь, высокочастотный нагрев). Однако в настоящее время многие гитаристы, исполняющие тяжелый рок, настаивают на том, чтобы в усилителях использовались вакуумные радиолампы, и отказываются от транзисторных усилителей. Почему гитарные рок-музыканты выбирают усилители на вакуумных лампах вместо транзисторных?

ОТВЕТ •Механические колебания струны электрогитары возбуждают электрические колебания в катушке звукоснимателя, помещенной прямо под струнами. Чтобы в системе динамиков мог возникнуть достаточно мощный звук — такой, чтобы аудитория его услышала, — эти электрические колебания должны быть усилены. Когда в начале 1960-х в среде любителей рока электрогитара стала популярной, в усилителях использовались вакуумные радиолампы, поскольку усилители на транзисторах хотя и существовали, но были еще ненадежными. Когда позже рок стал сначала психоделическим, а затем тяжелым, гитаристы начали выжимать из усилителей все возможное, чтобы приводить в экстаз своих слушателей. Такое мощное усиление в установках на вакуумных лампах приводило к сильным искажениям звука на выходе, и эти искажения быстро стали ассоциироваться с рок-музыкой.

На смену ламповым усилителям пришли транзисторные. Но если гитарист хочет извлечь из гитары звуки максимальной громкости, в транзисторных усилителях появляется другой тип искажений, они создают гармоники с другим спектром. Поэтому рок-гитаристы стараются не пользоваться транзисторными усилителями из-за того, что те не дают «правильного» рок-звука. Джими Хендрикс, первым осознавший, что электрогитара и ее усилители составляют единый музыкальный инструмент, сказал однажды: «Мне действительно нравятся мои старые маршалловские [63]усилители на лампах, потому что… когда на них выставишь максимальную громкость, ничто не может с ними сравниться…»

Если вы окажетесь темной ночью под открытым небом где-то в северных широтах, то сможете наблюдать северное (полярное) сияние — призрачный занавес из света, опускающийся с небес. Этот занавес может растянуться на несколько сот километров в высоту и несколько тысяч километров в длину, образуя дугу вокруг Земли. А толщина этого занавеса — всего 100 м. Как образуется такое захватывающее зрелище и почему занавес такой тонкий?

ОТВЕТ •Иногда северное сияние можно связать со вспышками на Солнце, если частицы, выброшенные при вспышках (солнечный ветер), влияют на электрические и магнитные поля в атмосфере Земли.

Северное сияние возникает, когда электроны ускоряются на высотах от 3000 до 12 000 км, а потом дрейфуют вдоль силовых линий магнитного поля Земли в сторону высоких широт — по направлению к северному и южному магнитным полюсам. Поскольку при приближении к полюсам магнитные силовые линии сгущаются и опускаются, электроны там движутся на меньшей высоте, где концентрация газа выше, и сталкиваются с атомами и молекулами, возбуждая их. Позже атомы и молекулы возвращаются в основное состояние, испуская свет. Северное сияние — как раз и есть этот свет, например кислород испускает свет в зеленой части спектра, азот — в красной. Однако свечение может быть таким слабым, что воспринимается только как белое. Иногда может казаться, что свечение движется по небу, как будто его сдувает ветер, но это движение — иллюзия.

Поскольку электроны движутся вдоль сходящихся в одну точку силовых линий поля, поблизости от полюса они оказываются зажатыми в очень узком пространстве. И только атомы и молекулы, находящиеся в этом пространстве, вносят вклад в создание северного сияния. К сожалению, из этого простого объяснения следует, что толщина занавеса северного сияния должна быть гораздо больше, чем есть на самом деле. В настоящее время ученые работают над более сложным объяснением этого явления.

Ночью 13 марта 1989 года в 2:45 обрушилась вся энергосистема канадской провинции Квебек, оставив миллионы жителей без электричества на всю холодную ночь (как говорят, произошел блэкаут). На самом деле в эту ночь давали сбои все энергосистемы Северного полушария, это был ночной кошмар для обслуживающих эти системы инженеров. Причиной сбоя был не выросший вдруг спрос на электроэнергию и не изношенность оборудования. Причиной стала вспышка на Солнце (солнечный протуберанец) , случившаяся за три дня до этого. Как мог взрыв на Солнце привести к отказу энергосистемы?

ОТВЕТ •При солнечной вспышке с поверхности Солнца в космическое пространство выбрасывается огромное количество заряженных частиц — электронов и протонов. 10 марта 1989 года в сторону Земли был выброшен гигантский солнечный протуберанец. Когда спустя три дня частицы долетели до Земли, они передали свою энергию земной магнитосфере — расположенной на большой высоте области вокруг Земли, где поведение частиц управляется электрическими и магнитными полями Земли. В частности, эта энергия пошла на образование электроджетов — потоков электронов.