Научные открытия для тех, кто любит краткость - Алла Казанцева

В 2019 году были изменены определения основных единиц СИ. Теперь все они определяются через фиксированные значения фундаментальных физических постоянных (заряда электрона, постоянных Планка, Больцмана и Авогадро). При этом величины единиц не изменились, но привязки к материальным эталонам больше не требуется.

1 мая 1825 года родился Иоганн Бальмер, швейцарский математик (ум. 1898).

Еще в XVII веке Ньютон, пропустив узкий солнечный луч сквозь призму, разложил солнечный свет в спектр – цветную полоску, состоящую из всех цветов радуги. Но научная спектроскопия родилась лишь через 200 лет. В 1853 году шведский физик Андерс Ангстрем установил, что спектры раскаленных газов, в отличие от солнечного спектра, состоят из отдельных ярких линий. Так, в спектре водорода он обнаружил всего четыре линии (красную, голубую и две фиолетовые) и точно измерил их длины волн. Через год исследованием спектров занялся немецкий физик Густав Кирхгоф. Он сформулировал основные законы спектрального анализа. Стало ясно, что атомы любого элемента обладают своим, характерным только для него, спектром. Спектральные линии оказались тем языком, на котором даже далекие космические объекты могут рассказать нам о себе.

В конце XIX века спектрами занимались многие физики. Однако важнейший шаг вперед в этой области сделал не физик, а математик Иоганн Яков Бальмер. Всю свою жизнь он преподавал математику в школе для девочек в швейцарском городе Базеле. Он не сделал себе имени на математическом поприще, зато в 1885 году он сумел найти простую формулу, объединяющую длины волн всех водородных линий. Формулу Бальмера знает сегодня каждый студент. Она сыграла большую роль в физике. Во-первых, формула предсказала инфракрасные и ультрафиолетовые линии спектра водорода – и эти линии вскоре были обнаружены. А через 90 лет эта формула помогла Нильсу Бору создать квантовую теорию атома.

2 мая 1868 года родился Роберт Вуд, американский физик, с 1930 – почетный член Академии наук СССР (ум. 1955).

«Моцарт физики», «виртуоз эксперимента», «отец современной оптики», «американский мальчик, который стал самым оригинальным экспериментатором, но так и не вырос» – так называли Роберта Вуда, веселого, красивого, азартного и жизнелюбивого человека. В школе он устраивал поджоги и взрывы, ездил по периллам винтовой лестницы, за что и был исключен. Но уже в 33 года стал профессором университета.

Вуда порой раздражало, что широкая публика знает его не по научным работам, а по физическим фокусам да «небольшим изобретеньицам» (за некоторые из которых его университет получал очень большие государственные премии). Но что делать, если его вклад в науку не так просто объяснить простыми словами. Больше всего он занимался физической оптикой. Вуд стал «отцом» инфракрасной и ультрафиолетовой фотографии, его спектрографы расширили возможности астрофизики. В физике и технике известны «эффект Вуда», «аномалия Вуда», «сплав Вуда», «стекло Вуда», «лампа Вуда». Эту лампу еще называют «лампой черного света». Она практически не излучает видимый свет – только ультрафиолетовый. Криминалисты с ее помощью обнаруживают следы крови, которые флюоресцируют в ультрафиолетовом свете, разведчики – тайнопись на бумаге, одежде или теле, банковские работники проверяют подлинность денежных банкнот.

3 мая – День Солнца.

Звезды рождаются и умирают. Уже не одно поколение звезд сменилось во Вселенной за 13,8 миллиардов лет ее существования. Наше Солнце относится к звездам второго поколения и принадлежит к классу желтых карликов – спокойных долгоживущих звезд. Уже около 5 млрд лет оно светит, практически не меняясь. Это возможно благодаря термоядерным реакциям превращения водорода в гелий в ядре Солнца. После выгорания водорода в ядре «горение» переместится в слои вокруг ядра. Это приведет к «раздуванию» Солнца, постепенному увеличению его размеров. Температура в ядре будет повышаться, а на поверхности – падать. Расширение Солнца может начаться уже через 0,5–1 млрд лет. Через 4 миллиарда лет Солнце раздуется так, что поглотит Меркурий, Венеру и почти достигнет орбиты Земли. На Земле вся вода испарится, а большая часть атмосферы рассеется в космическое пространство. Ничего живого на Земле не останется. Из желтого карлика Солнце превратится в красного гиганта. В ядре этого гиганта гелий начнет превращаться в углерод. Когда же и гелий «выгорит», Солнце может взорваться, сбросив свою распухшую оболочку.

Изредка мы видим на небе вспыхнувшую на несколько дней или недель новую звезду – это смерть звезды. Оставшееся после взрыва компактное ядро (белый карлик) будет постепенно остывать, превращаясь в холодное безжизненное тело. Никуда от этого сценария не деться. Предусмотрительные ученые уже задумываются, как бы заранее эвакуировать нашу планету.

Срок жизни более массивных звезд гораздо меньше. Поэтому около них не может успеть зародиться жизнь.

Весной 1964 года сотрудники лаборатории «Белл телефон» Арно Пензиас и Роберт Вилсон намеревались измерять радиоизлучение Галактики. В их распоряжении был самый чувствительный на тот момент радиотелескоп. Они начали свои наблюдения на волнах длиной 7,35 см, на которых излучение Галактики должно быть очень мало. К своему удивлению, они обнаружили некий радиошум, от которого никак не получалось избавиться. Проверка всех компонентов устройства эффекта не принесла. В начале 1965 года они даже демонтировали рупор антенны и вычистили всю грязь, однако и это не уменьшило уровня шума. Исследователи вынуждены были сделать вывод, что излучение приходит из космоса, причем со всех сторон с одинаковой интенсивностью. Оказалось, что пространство излучает так, как будто оно имеет температуру примерно 270 °C. Если бы исследователи слышали о реликтовом тепловом излучении, предсказанным Гамовым (см. 20 февраля), то сразу бы поняли, что именно его они и обнаружили! А между тем группа астрофизиков из соседнего Принстонского университета как раз собиралась приступать к поиску реликтового излучения, и аппаратура для этого была уже смонтирована. Когда они узнали о «проблеме» Пензиаса и Уилсона, то поняли, что включать аппаратуру уже не имеет смысла.