Элен Черски - Физика и жизнь. Законы природы: от кухни до космоса

Проблема в том, что, когда вам приходится иметь дело со столь малыми и проворными объектами, как электроны, баланс время от времени нарушается. При соприкосновении двух разных материалов электроны довольно часто переходят из одного материала в другой. Это происходит постоянно, но обычно не имеет большого значения, так как избыточные электроны, как правило, довольно быстро возвращаются назад. Хождение по дому в носках не было проблемой: с каждым очередным шагом немногочисленные электроны перебирались с синтетического коврика мне на ноги, но вскоре возвращались обратно на коврик. Ситуация переменилась, как только я надела ботинки с утеплителем из натуральной шерсти и резиновой подошвой. «Бродячие» электроны, как и прежде, перебирались с синтетического коврика на резиновые подошвы моих ботинок. Но какими бы шустрыми они ни были, есть материалы, проникнуть в которые электронам крайне трудно; это так называемые электрические изоляторы, и резина один из них. У резины хватает собственных электронов, но она очень неохотно вбирает в себя любые «посторонние» электроны. Пока я складывала в сумку все, что может мне пригодиться днем, подбирала одежду по погоде и убирала после завтрака, я постепенно накапливала на себе электроны. В результате на поверхности моего тела их скопилось изрядное количество. К моменту, когда я вышла из дому, я несла на себе несколько тысяч миллиардов избыточных электронов – гигантское количество, которое все же составляло лишь микроскопическую долю электронов, принадлежащих моему собственному телу.

Почему же эти избыточные отрицательно заряженные электроны не желали покидать мое тело? Каждый из них отталкивался другими электронами; покинуть меня было бы для них более приемлемым вариантом, чем оставаться на мне. Но непреодолимым препятствием на их пути становились мои ботинки с резиновой подошвой. Помимо стекания на землю, электроны могли бы покидать меня через влажный окружающий воздух. Он содержит множество молекул воды, у каждой из которых есть положительный участок, который мог бы приютить лишний электрон на какое-то время. В большинстве других случаев скопившиеся на мне избыточные электроны постепенно «рассосались» бы, присоединяясь один за другим к молекулам воды. Но в морозные дни после сильного снегопада в воздухе очень мало влаги. Поэтому избыточные электроны, скопившиеся на моем теле, не могли рассосаться постепенно и незаметно для меня.

Таким образом, каждый сухой, снежный день я шла по дорожке от коттеджа к автомобилю, забыв о миллиардах отрицательно заряженных пассажиров на моем теле – по крайней мере до того момента, пока им не представлялся удобный случай от меня сбежать. Мой автомобиль стоял на земле, представляя собой огромный резервуар сбалансированных электронов и ядер. В то самое мгновение, когда мои пальцы прикасались к металлу автомобиля, словно открывался туннель для массового бегства электронов, накопившихся на моем теле. Металл прекрасный электрический проводник, поэтому электроны могут стекать на него практически беспрепятственно. Мои «электронные пассажиры» рванули толпой через небольшой участок кожи на кончике моего пальца, поспешно стекая на металлический корпус автомобиля. Нервные окончания в коже, получив мощный электрический импульс от потока электронов (по сути, электрического тока), вздрогнули не на шутку. Забыв на мгновение об очаровании первого снега и бодрящей свежести морозного воздуха, я невольно чертыхнулась.

В наше время удар электрического тока для большинства из нас – это непосредственное и яркое напоминание об электричестве. Между тем в повседневной суете мы забываем о его вездесущности в нашей жизни. Стены зданий, всевозможные электронные устройства, автомобили и осветительные приборы, часы и электрические фены – буквально все вокруг пронизано электричеством. Но электричество – это не только электрические розетки и провода, электрические цепи и плавкие предохранители. Все это лишь зримые свидетельства способности человека использовать данное явление в своих целях. Наша планета буквально жужжит от пронизывающего ее электричества, причем его можно обнаружить в самых неожиданных местах. Примером может служить обычная пчела.

Представьте теплый погожий летний день в каком-нибудь английском саду. В аккуратно подстриженной траве порхают с места на место в поисках корма птички. Цветы, высаженные на клумбе заботливыми руками хозяев, ведут неспешную, но тем не менее ожесточенную борьбу друг с другом за воду, питательные вещества, солнечный свет и внимание со стороны насекомых-опылителей. По травке стелется аромат жасмина и душистого горошка, рекламируя достоинства того и другого. Над клумбой деловито жужжит пчела, проверяя, нельзя ли здесь чем-нибудь поживиться. На человека такая сцена производит расслабляющее впечатление, но для пчелы это тяжелый труд, расслабляться ей некогда. Чтобы держаться в воздухе, пчела вынуждена прилагать немалые усилия. Ей приходится непрестанно махать своими крошечными крылышками, совершая примерно двести взмахов в секунду. Это постоянное взбивание воздуха настолько интенсивно, что мы способны слышать создаваемые им вибрации – жужжание. Для пчелы оказываемое воздухом сопротивление ощущается гораздо сильнее, чем для человека. С каждым взмахом крылышек ей приходится преодолевать значительное сопротивление со стороны молекул воздуха. Когда вы летите, изо всех сил колошматя крыльями воздух, ваш полет кажется не столь величественным и элегантным, как парение орла. Но если у вас нет иного способа перемещаться по воздуху, то годится и такой. Пчела останавливается в полете на секунду возле розовой петунии, прежде чем решить, что этот цветок заслуживает более тщательного обследования. Подлетев к цветку, но еще не успев прикоснуться к нему, пчела совершает неожиданный маневр. Пыльца, сосредоточенная в центре петунии, внезапно вздымается в воздух, оседая на волосках «воротника», в который укутана пчела. Усевшись на цветок, пчела принимает на себя дополнительную порцию пыльцы. Она еще не успела отведать нектар цветка, но уже приняла на себя покров из ДНК растения, причем все выглядит так, будто пыльца сама «перебралась» на тело пчелы.

Оказывается, полет делает пчелу очень привлекательной – в буквальном смысле слова. Но объясняется это вовсе не ее внешним видом или поведением, а тем, что пчела электрически заряжена – правда, заряд очень слабый. Все дело в том, что, как и в случае с электрическим зарядом, который ударил меня током в момент прикосновения к автомобилю, пчела тоже переносит электроны. Впрочем, на этот раз обошлось без пострадавших.