Покоренная плазма - Борис Васильевич Фомин

Радиоволны, вырвавшись из антенны, под углом устремляются в небо, но очень далеко не уходят. На своем пути они встречают ионосферу, которая есть не что иное, как плазма. Ионосфера, как зеркало, отражает волны, посылает их снова на Землю. Радиоволны снова встречаются с Землей уже на расстоянии тысяч километров от того места, где стоит передатчик. Антенна приемника «ловит» отраженный радиолуч, который несет с собой сигналы азбуки Морзе, музыку, человеческую речь.

Недавно использован для радиосвязи еще один вид плазмы.

Видели вы, как ночью «падают» звезды? Теперь всякий знает, что это не звезды, а метеоры — твердые космические тела, врывающиеся в атмосферу Земли. Ежедневно тысячи таких метеоров «бомбят» атмосферу и сгорают в ней. Сгоревший метеор — это облачко плазмы.

Радиопередатчики небольшой мощности, спаренные с приемниками, нацеливаются на определенный участок неба и, когда там появляется и сгорает метеор, производят быстрый радиообмен. Исчезнет одно облачко плазмы — ждут, когда появится новое. Аппаратура работает автоматически, без вмешательства человека.

Эти примеры говорят о том, что эстафету использования плазмы для нужд радио, которую первым поднял Александр Степанович Попов, современная наука успешно продолжает нести.

Открытие ученого-чудака

Когда я рылся в каталогах Библиотеки имени В. И. Ленина, безуспешно пытаясь найти хотя бы одну научно-популярную книгу о применениях плазмы, я обратил внимание на карточку: «М. Бронштейн „Солнечное вещество“».

«Наконец-то, — обрадовался я, — наверняка эта книжка о плазме, ведь солнечное вещество — не что иное, как плазма».

И вот книга у меня в руках, я прочел ее одним дыханием… хотя она была совсем не о плазме. Так интересно, так талантливо написал ее физик Матвей Петрович Бронштейн.

Автор дал правильное название книге. В ней рассказал он всю историю открытия гелия, а ведь в раскаленной массе Солнца гелия содержатся многие миллиарды миллиардов тонн. Кроме того, гелий впервые был обнаружен на Солнце, а потом уже открыт на Земле. Отсюда и название нового элемента. «Гелиос» по-гречески и значит — солнце.

Но о книге Бронштейна я заговорил по другой причине.

В ней есть рассказ об одном английском ученом, который впервые заставил плазму исполнять обязанности химика.

Кто был этот ученый, вы узнаете из небольшого отрывка из книги, который я приведу здесь.

«В конце восемнадцатого века жил в Лондоне ученый-химик, которого звали Генри Кавендиш. Это был нелюдимый и одинокий человек. Он появлялся на улицах с узловатой палкой, в длинном дедовском сюртуке и в широкополой шляпе. О его странностях и причудах по городу ходило множество слухов и басен. Передавали, будто нелюдимость его и суровость доходят до того, что иной раз за целый день он не произносит ни одного слова. Говорили еще, что он очень богат и все свое огромное состояние тратит на всякие опыты и на покупку научных машин и приборов. Об опытах своих и открытиях он никому не рассказывает: опытами и открытиями он занят для собственного удовольствия и мнение других людей его нисколько не интересует…»

Странный ученый, не правда ли?

О научных трудах Кавендиша мы, пожалуй, и не узнали бы, если бы не Джемс Максвелл, который однажды опубликовал найденные им рукописи Кавендиша.

Генри Кавендиш первый из ученых вычислил, сколько весит земной шар, первый открыл, что вода состоит из водорода и кислорода, первый заставил электрическую искру потрудиться для химии.

Последнее непосредственно относится к нашему рассказу, остановимся на этом подробнее.

Что сделал Кавендиш?

Ученый имел у себя в лаборатории машину для добывания электрических искр. Она была несовершенна: стеклянный круг при помощи рукоятки вращался на оси и терся о кожаные подушки. Стекло и кожа заряжались разноименными зарядами, эти заряды и могли создавать искры.

Кавендиш присоединил к зажимам электрической машины два провода и свободные концы этих проводов опустил в два стеклянных стакана с ртутью, а в ртуть поместил концы изогнутой стеклянной трубки. В незанятый ртутью объем трубки ученый «запер» смесь кислорода и азота, добытого из воздуха.

Три недели, днем и ночью, Кавендиш и его слуга вращали стеклянный круг электрической машины. Искры неутомимо прыгали внутри трубки из одного стакана в другой. Постепенно трубка наполнилась оранжево-красным дымом. Ученый тщательно исследовал его и обнаружил, что это были окислы азота — соединения азота с кислородом. В воздухе подобная реакция происходит при грозовых разрядах, но во времена Кавендиша этого никто не знал.

Так электрическая искра, умело использованная ученым, родила новые вещества.

Но Кавендиш не прекратил на этом опыта. Пипеткой он впустил в трубку раствор едкого натра. Красноватый дым исчез — едкий натр поглотил окислы азота. А машина продолжала работать. Новые искры скакали из стакана в стакан, все выше и выше поднималась по трубке ртуть, заполняя пустоту. Ученый решил превратить в окислы весь азот, имеющийся в трубке, поэтому все вращал и вращал ручку машины. Своей цели Кавендиш не достиг. Сколько ни гонял он искры, в трубке оставался крохотный пузырек газа, который никак не хотел вступать в реакцию.

«Это был остаток азота, — записал пунктуальный ученый, — который почему-то не удалось соединить с кислородом». Такая запись появилась в 1785 году.

Как были обнаружены световые позывные плазмы

Оставим пока в покое маленький пузырек газа, оказавшийся в стеклянной трубке у Кавендиша.

Перекочуем из восемнадцатого века в середину девятнадцатого и заглянем в лабораторию профессора химии Роберта Бунзена, который жил в небольшом немецком городе Гейдельберге.

Многие часы проводит профессор около газовой горелки, которую он сам изобрел.

Горелка Бунзена — устройство простое. На подставке стоит металлическая трубка. Снизу по шлангу в нее подается светильный газ, а с боков через два отверстия в средней части поступает воздух. Стоит поднести спичку к верхнему концу трубки, и над ней вспыхнет бледное, почти бесцветное пламя.

Маленькое пламя, но жаркое: температура внутри него равна 2300 градусам — это на полтысячи градусов больше, чем внутри домны.

Бунзен, конечно, не знал, что пламя его газовой горелки — плазма. Не знал он точно и какова температура пламени. Но, погружая в пламя различные металлы и другие вещества, он убеждался, что они испарялись. При этом пары металлов окрашивали пламя горелки в какой-либо цвет. Натрий делал пламя ярко-желтым, калий — фиолетовым, литий — красным, медь — зеленым.

«По цвету пламени можно распознавать вещества!» — решил Бунзен и стал помещать в пламя всё новые и новые пробы. Но вскоре ученый обнаружил, что пользоваться световыми сигналами, полученными им, нельзя. Оказалось, что два разных вещества могли по-одинаковому окрасить пламя. Так,