Научные открытия для тех, кто любит краткость - Алла Казанцева

29 ноября 1803 года родился австрийский физик Кристиан Доплер (ум. 1853).

Вам наверняка доводилось стоять у дороги, по которой проносится машина с включенной сиреной. Пока машина приближается, тон сирены выше; затем, когда машина начинает удаляться, он понижается. Вы при этом наблюдаете фундаментальное (и полезнейшее) свойство любых волн – эффект Доплера. Кристиан Доплер предсказал его теоретически в 1842 году. Суть эффекта: если источник волн движется вам навстречу (или вы к нему), то «гребень» каждой следующей волны доходит до вас чуть быстрее (чем при неподвижном источнике), так как был испущен ближе к вам – то есть воспринимаемая частота волны возрастает. При удалении источника, наоборот, частота уменьшается. Интересно, как именно эффект был впервые проверен экспериментально. Духовой оркестр был посажен в открытый железнодорожный вагон, а на платформе собрали группу музыкантов с абсолютным слухом (т. е. способностью, выслушав ноту, точно назвать ее). Всякий раз, когда состав с музыкальным вагоном проезжал мимо платформы, духовой оркестр тянул какую-либо ноту, а музыканты фиксировали изменения высоты тона (частоты), подтвердившие предсказание Доплера. Во всем мире этот эффект используется в полицейских радарах для измерения скорости машин. Очень важное применение эффект Доплера нашел в астрофизике. С его помощью было сделано величайшее открытие ХХ века – расширение Вселенной (см. 17 января).

Это обнаружилось в ноябре 1971 года в ходе эксперимента НАСА по лазерному зондированию Луны. Цель экспериментов – определить расстояние до Луны, которая постепенно удаляется – примерно на 38 миллиметров в год. Для измерения расстояния с Земли на Луну направляют мощный лазерный луч, ловят отраженный, засекают время путешествия луча и вычисляют расстояние. Таким способом удается определять расстояние с точностью до нескольких миллиметров! Луч направляют на уголковый отражатель – открытую коробочку с тремя зеркалами, закрепленными перпендикулярно друг другу. Любой луч, попавший на зеркала, отражается точно в том направлении, по которому пришел. Уголковым отражателем были оснащены оба советских лунохода. Так вот, все попытки получить отраженный от Лунохода-1 сигнал, проводившиеся с ноября 1971 года, оставались безуспешными. Метеорит, что ли, в него попал? Лишь в апреле 2010-го «пропажу» обнаружил Лунный орбитальный зонд НАСА (Lunar Reconnaissance Orbiter), который фотографировал участки лунной поверхности. На его фотографиях различимы объекты размером до полуметра! Отчетливо видны все лунные модули спуска Аполлонов – теперь никто не может сомневаться, что американцы были на Луне! Удалось сфотографировать и пропавший Луноход. Уточнив его координаты, ученые отправили на Луноход лазерные импульсы с телескопа обсерватории в Нью-Мексико и наконец-то получили четко различимый отраженный сигнал.

Простой, но очень эффектный опыт поможет вам продемонстрировать могущество атмосферного давления, а также свойства насыщенного водяного пара. Итак, возьмите жестяную банку из-под чая или кофе. Главное, чтобы крышка плотно закрывалась. Налейте в банку немного воды и поставьте на плиту – пусть кипит несколько минут, чтобы водяной пар полностью вытеснил воздух из банки. Теперь снимите банку с плиты и плотно закройте крышку. Для быстрого охлаждения поставьте банку в раковину и облейте холодной водой. Пар в банке конденсируется, давление резко упадет, и… вы будете изумлены: банка сожмется и сплющится! Внимание: обливая банку водой, не трогайте ее руками – берегите пальцы! Что же произошло? Часто пытаются объяснить «катастрофу» понижением давления воздуха внутри банки, но простой расчет показывает, что это понижение очень незначительно и явно недостаточно. Здесь ключевую роль играет резкое снижение давления насыщенных паров воды, которые конденсируются на охлаждаемых стенках банки. Давление насыщенного водяного пара резко уменьшается при понижении температуры: при 100 °C оно равно одной атмосфере, а при 20 °C – менее 0,03 атмосферы. А поскольку воздуха в банке осталось очень мало (помните, он был вытеснен паром при кипячении), некому противостоять внешнему атмосферному давлению. Жестяные стенки для него – пустяк!

2 декабря 1942 года в США под руководством итальянского физика Энрико Ферми (1901–1954) был запущен первый в мире ядерный реактор.

Ферми с ранних лет отличался необыкновенными способностями. У него была к тому же феноменальная память: прочтя книгу хотя бы один раз, он знал ее почти наизусть. На вступительных экзаменах в Реальную высшую Нормальную школу в Пизе Ферми изумил экзаменаторов своими обширными знаниями и точностью ответов и был отмечен как «нечто исключительное». После стажировки в Германии – «эпицентре» квантовой физики – Ферми стал профессором Римского университета и «отцом» первой в Италии школы как теоретической, так и экспериментальной физики. Здесь Ферми выполнил работы, приведшие его к получению Нобелевской премии «за открытие искусственной радиоактивности, вызванной медленными нейтронами» (см. 25 марта). Во время второй мировой войны Ферми вынужден был эмигрировать в США. Там он участвовал в создании первой атомной бомбы. И ему же первому удалось «приручить» атом и положить начало управляемому производству атомной энергии. В его честь назван 100-й химический элемент – фермий, в США учреждена премия имени Э. Ферми, его имя присвоено Чикагскому университету ядерных исследований.

3 декабря 1872 года с английского брига «Дея Грация» заметили бригантину «Мария Целеста».