99 секретов физики - Валерия Черепенчук

Вы уже знаете, что магнетизм и электричество прочно связаны. То есть можно сформировать магнитное поле при помощи электрического тока. Можно намагнитить тело, которое до того не проявляло магнитных свойств. Но не всегда требуются «усилия со стороны»: на нашей планете немало тел, обладающих собственным сильным магнитным полем. Да и сама Земля, по сути, большой магнит!

Область вокруг намагниченного предмета, в которой проявляются его особые свойства, именуют магнитным полем. Причем каждый магнит имеет так называемые полюса, которые принято обозначать как S и N («Юг и «Север»). Удивительно, но разломив магнит пополам, мы получим два магнита поменьше, у каждого из которых тоже будут два полюса! Мы можем измельчить магнит буквально на группы молекул (кстати, каждая такая группа именуется доменом), и у каждой группы снова возникнут два полюса – все те же S и N.

Магнитное поле невозможно увидеть невооруженным глазом – так утверждают все учебники. Но мы все же попробуем «проявить» его. Возьмите немного железных опилок и равномерно рассыпьте их по листу бумаги. А потом поместите под него магнит. Опилки на бумаге «сложатся» в очень интересную картинку: большая их часть соберется возле полюсов, а остальные распределятся по бумаге, напоминая то ли барханы в пустыне, то ли концентрические круги на воде. То есть магнитное поле обретет форму, по крайней мере, в нашем зрительном восприятии.

Если вы возьмете два магнита и попробуете совместить их одинаковые полюса, например, N и N, то вы почувствуете явное сопротивление.

Опилки располагаются вдоль магнитных силовых линий

Почему стрелка компаса всегда указывает на север? Так как Земля является магнитом, то, соответственно, у нее есть магнитные полюса и магнитное поле. Если представить, что у нас есть возможность провести опыт с железными опилками в масштабах целой планеты, то наиболее густо опилки собрались бы возле полюсов, а сама планета была бы окружена красивыми расходящимися «опилочными» кругами…

Стрелка компаса – это тоже магнит, и у нее тоже есть полюса. Под воздействием земного магнитного поля она обязательно «синхронизируется» с ним и укажет, где по линии меридиана находятся север и юг. Но бывают случаи, когда компасу доверять нельзя. Стрелка может «сойти с ума» в районе залегания больших пластов магнитных руд (классический пример – «Курская магнитная аномалия») либо вблизи крупных намагниченных предметов из металла.

Круговая шкала

Магнитная стрелка

Когда начинается строительство железной дороги, линии электропередач, моста или другого крупного объекта, инженеры обязательно должны принимать во внимание явление теплового расширения, то есть тот факт, что при нагревании большинство твердых тел, жидкостей и газов увеличиваются в объеме. Конечно, странно было бы предполагать, что металлический рельс в жару будет на метр длиннее, чем в мороз. Изменения не столь велики. Например, считается, что знаменитая Эйфелева башня летом на 13–15 сантиметров выше, чем зимой.

Чем же объясняется это явление?

При нагревании атомы вещества начинают двигаться более активно, нежели в охлажденном состоянии. Амплитуда движения увеличивается, они как бы «расталкивают» своих соседей – и в результате тело немного расширяется. Причем в жидкостях и газах эффект более заметен.

Для жителей севера сосульки на краю крыш являются настолько привычным «украшением», что они не задумываются об их происхождении. А ведь процесс довольно интересный!

Обычно сосульки ассоциируются с оттепелью, когда температура воздуха повышается. Но в это время они просто больше обращают на себя внимание, так как начинают «плакать» и с шумом отваливаться с крыш, балконов и веток деревьев. А вот для образования сосульки нужны иные условия. Идеальный вариант – небольшой мороз и яркое солнце, которое нагревает твердые тела (например, крышу дома), и из-за этого лежащий там снег начинает таять. Тонкие струйки воды под воздействием силы тяжести стекают вниз, по пути застывая на холодном воздухе. Один слой намерзает на другой, и в итоге сосулька может достигнуть длины в несколько метров.

Глаз большинства живых существ имеет круглую форму (отсюда и название «глазное яблоко»). В передней части оболочки-склеры находится прозрачная роговица. Непосредственно под ней – радужная оболочка, она у разных людей может иметь разный цвет: черный, голубой, зеленый… В центре радужки находится отверстие – зрачок. Это поистине уникальное изобретение природы, так как в зависимости от освещения зрачок может менять свой диаметр. Непосредственно за зрачком расположена еще одна удивительная штука – хрусталик. Он играет роль линзы. Полость между радужкой и роговицей заполнена жидкостью.

За хрусталиком всю полость склеры заполняет так называемое стекловидное тело. Так же как и хрусталик, оно прозрачно. Наконец, задняя часть склеры выстлана сетчаткой, состоящей из тонких волокон, непосредственно соединенных со зрительными нервами. И как же все это работает?

Когда в глаз попадает свет, он преломляется роговицей, стекловидным телом и хрусталиком и «передает» на сетчатку изображения предметов, которые в это время находятся в непосредственной близости от нас. Там изображение воспринимается зрительными нервами (их дополнительно раздражает свет) и передается в мозг. Мы получаем сигнал и воспринимаем предмет таким, каким его представили нам сложнейшие механизмы глаза. Удивительно, но хрусталик обладает способностью «подстраиваться» под наши нужды: когда нам надо рассмотреть предмет, находящийся в отдалении, хрусталик слегка сжимается окружающими его мышцами, соответственно, меняется его кривизна, и эта природная линза становится более мощной!

Эта особенность ярче всего выражена у животных, ведущих ночной образ жизни. Их глаза обладают одной особенностью: дополнительным слоем ткани, отражающей свет, внутри склеры. Но этот слой вовсе не «порождает» свет, как многие думают. Если посадить кошку в совершенно темную комнату, ее глаза не будут светиться, так как для этого нужен какой-то посторонний источник света – пусть даже очень слабого. В природе эту роль с успехом играют звезды и луна. Попадая в глаз животного, свет достигает отражающего слоя и исходит обратно. Весь этот процесс значительно улучшает ночное зрение кошки или другого животного.