— На Международной космической станции вентиляторы работают круглые сутки, — начал свой рассказ 7-классник из Екатеринбурга Антон Щербаков. — И хотя космонавты иногда жалуются на шум, они понимают: выключить вентиляторы нельзя. В невесомости законы конвекции не работают, теплый и холодный воздух не перемещается под воздействием сил тяжести, помещения не проветриваются. Так что хочешь не хочешь — шум работающих механизмов приходится терпеть…

И вот Антон вместе со своим научным руководителем, заведующим лабораторией робототехники и механотроники Института информатики и информационных технологий Уральского государственного политехнического университета, кандидатом физико-математических наук, доцентом Олегом Александровичем Горновым разработал конструкцию бесшумного электромотора, который может быть использован для перемешивания и электростатической очистки воздуха от пыли на орбитальных космических станциях.

— В основу нашего изобретения, на которое получен патент, положен эффект Бифельда — Брауна, — продолжал рассказывать Антон. — Суть его заключается в том, что в заряженном конденсаторе под высоким напряжением возникает сила, стремящаяся переместить его в сторону положительного электрода.

Впервые электрическое явление возникновения ионного ветра, который передает свой импульс окружающим нейтральным частицам, напомним, открыли независимо друг от друга немецкий исследователь Пауль Альфред Бифельд и его американский коллега Томас Таусенд Браун еще в 20-е годы прошлого века. С тех пор данный эффект не раз пытались использовать в самых различных целях, но дальше изготовления демонстрационных моделей дело обычно не двигалось.

Антон, исследовав этот эффект вместе со своим руководителем, разработал оригинальный электродвигатель, который работает при напряжении 15–30 кВ. Частота вращения ротора этого двигателя пропорциональна величине подаваемого напряжения. При работе мотора не возникают помехи, которые могли бы помешать работе оборудования станции. А применение в конструкции недорогих пластиков делает электродвигатель вполне доступным для использования не только в космосе, но и на земле.

Электропоезд для России

Сегодня ведется много разговоров о создании скоростных поездов во всем мире. Не остались в стороне от этой темы и ребята из школы № 39 Юго-Восточной железной дороги ОАО «Российские железные дороги». Школьники 10-11-х классов продумали, сконструировали и построили действующую модель российского скоростного электропоезда. Об ее особенностях мне рассказал один из участников работы, Станислав Плевако.

— Все, наверное, слышали о скоростных поездах «Сапсан» и «Аллегро», которые начали курсировать на некоторых железнодорожных маршрутах страны, — начал свой рассказ Станислав. — Многие хвалят разработку немецких конструкторов. Однако нашим специалистам известны и недостатки этих моделей. Дело в том, что изначально эти поезда были рассчитаны на западную колею, которая не так широка, как российская, а также на более мягкий климат Западной Европы. Так что для условий нашей страны эти поезда пришлось приспосабливать — ставить их на другие колесные пары, учитывать сибирские морозы. Но все равно получилась довольно нежная конструкция…

Школьники под руководством российских специалистов постарались учесть не только наши природные и технические возможности, но и придумать что-то принципиально новое. Так, разработанный ими поезд предлагается сделать двухэтажным.

— В двухэтажных вагонах, которые ходят между Адлером и Москвой, на второй этаж трудно подниматься по узкой лестнице, особенно с багажом. Да и сами купе не очень просторные, — рассказывал Станислав. — Наша конструкция вагона на 70 пассажиров предполагает, что второй этаж, напротив, будет самым комфортабельным. Здесь размещаются спальные купе на 2 человек, а внизу — стандартные отделения на 4 пассажиров.

В общей сложности ребята работали над своим проектом около полугода и представили на форум действующую модель поезда из двух вагонов. Модель была проверена в аэродинамической трубе и показала, что поезда такой конструкции вполне смогут развить скорость до 470 км/ч.

Модель скоростного российского электропоезда.

Трансформируемая сумка для туристов и дачников

Школьницы из г. Ирбита Свердловской области — Анна Лукиных и Настя Шабалина — разработали и изготовили вещь, необходимую многим. Мы рассказывали в журнале о самодельных сумках-холодильниках, которые можно изготовить своими силами. Однако должны признать, что те сумки во многом уступают конструкции, которую разработали девушки.

— Мы специально сделали нашу сумку-трансформер большой, объемом 38 л, чтобы ее содержимого хватило на всю семью или компанию друзей, — рассказала мне Анна Лукиных. — Внутри сумка разделена передвижными перегородками на 4 отсека. Стенки сумки двойные, из изолона, чтобы холод внутри держался подольше. А съемная крышка сумки может при необходимости послужить своеобразной столешницей. Если ее поместить, скажем, на пенек, получится отличный столик для всей компании.

Внутри этой сумки помещается еще одна, поменьше, объемом 17 л. На ее дно кладется контейнер с хладагентами, а сверху — продукты, которые наиболее важно поддерживать в замороженном состоянии, — например, рыба, мясо, пельмени или, скажем, мороженое.

Сумка сшита из искусственной кожи и рассчитана, прежде всего, на перевозку в автомобиле или в туристическом автобусе. Можно, конечно, везти ее и в электричке, но тогда для переноски понадобятся два человека. Одному все-таки тяжело. На месте стоянки можно оставить саму сумку в багажнике, а с собой на прогулку взять отстегивающуюся термосумочку-карман объемом 2 л. На длинном ремне ее можно повесить на плечо, и, как показал опыт, 2 часа прохладительные напитки в такой сумке остаются холодными.

Аня Лукиных демонстрирует сумку-трансформер.

Кроме того, на стенках сумки еще множество многофункциональных карманов для столовых приборов, салфеток и прочих полезных предметов. Термосумки можно использовать как в комплекте, так и по отдельности, в зависимости от конкретной необходимости. Все детали выполнены очень аккуратно, так что у изделия уже сейчас вид фабричного. Однако девушки вместе со своей руководительницей Юлией Васильевной Шабалиной не успокаиваются на достигнутом. Они хотят, чтобы в стране было налажено массовое производство таких сумок, и делают все от них зависящее, чтобы запатентовать свое изделие и найти предприятие-изготовитель.

Так назвали своеобразный ансамбль из 5 кукол-роботов, которые умеют танцевать под свое собственное музыкальное сопровождение, ребята, представлявшие в Москве Центральную станцию юных техников из Санкт-Петербурга. Как рассказала мне руководитель делегации Галина Николаевна Кутузова, ребята решили создать такой ансамбль, поскольку на многих выставках и смотрах видели практически одно и то же — роботы-планетоходы, роботы-игрушки. Впрочем, это вовсе не значит, что юных техников совсем перестали интересовать и подобные конструкции. Из набора «Лего» они продолжают конструировать всевозможные варианты. Например, мне показали робота-исследователя, имеющего при себе перекидной мостик, благодаря которому он способен преодолевать трещины и даже пропасти. Создали ребята и искусственную руку, которая по команде может сгибаться и разгибаться, сжимать пальцы.

Разработали питерцы и демонстрационную коробку передач, наглядно показавшую, как действует этот механизм, без которого не поедет ни один автомобиль, и в устройстве которого должен разбираться каждый автолюбитель.

— Но все-таки сконструировать робота-ударника или робота-гитариста нам показалось более интересной творческой задачей, — сказала Галина Николаевна.

И под ритмичную мелодию или просто под барабанную дробь собратьев-музыкантов остальные роботы из ансамбля маршируют или танцуют. Причем чем сильнее звук, тем быстрее они движутся, соблюдая ритм.

На выставку Антон Щербаков предоставил действующий макет своей установки, изготовленный собственными силами.

7-классник из Екатеринбурга Антон Щербаков.

Искусственная рука может сгибаться и разгибаться по команде.

Ансамбль «Веселые роботы»

ЦЕНТР IТ-ТЕХНОЛОГИЙ вскоре будет создан в Новосибирском госуниверситете. Как сообщила пресс-служба вуза, работники центра будут заниматься новым программным обеспечением и биоинформатикой.

Новосибирский госуниверситет стал одним из 19 победителей конкурса Минобрнауки и Минкомсвязи РФ, которые могут претендовать на получение госфинансирования своих работ в первую очередь. Проект НГУ был отобран из 130 заявок вузов и научно-исследовательских институтов России.

Кроме обычных планетоходов — на колесах или на гусеницах — конструкторы в свое время предлагали еще и шагоходы. Однако испытания на наземных полигонах показали, что они не очень надежны.

Тогда свое внимание специалисты обратили на конструкции типа «перекати-поле». Они называются так потому, что используют принцип передвижения этого пустынного растения. Сначала оно растет, как обычно. А по мере роста его побеги смыкаются, образуя крону в виде шара. По осени они высыхают, отламываются от корня, и ветер гонит перекати-поле по пустыне. А растению только этого и надо — ведь таким образом оно распространяет свои семена по всей округе.

Подобную конструкцию в начале ХХ века пытались использовать для исследования Арктики и Антарктиды, где сильные ветры не редкость. Однако шар, внутри которого находились исследователь и научная аппаратура, очень часто становился игрушкой ветра: его несло куда попало, било о торосы. В общем, подобное путешествие оказалось настолько некомфортным, что от шарообразных конструкций при обследовании «макушек» Земли пришлось отказаться.

Зато подобная конструкция может пригодиться для Марса, решили инженеры. В 70-80-е годы ХХ века для обследований Красной планеты и ее спутника Фобоса разрабатывали проект планетохода-«ежа». Настоящий ежик в случае опасности, как известно, сворачивается в клубок, выставляя во все стороны свои иголки. Нечто подобное создали и конструкторы. Внутри «ежа», а точнее даже «колобка», были размещены 3 вращающихся диска и система противовесов. Раскручивание дисков на малых оборотах позволяло смещать центр тяжести всей системы таким образом, чтобы «колобок» катился в нужном направлении. Ну, а если еще и ветер поможет, тут уж «колобок-еж» помчится с немалой скоростью.

Так все выглядело на бумаге. Но «в железе» конструкция так и не появилась. Фобос показался ученым малоинтересным для исследования, а на Марсе, как оказалось, иной раз свирепствуют столь сильные бури, что такому планетоходу там не поздоровится. Пришлось ограничиться планетоходами на колесах. А недавно возникла проблема обследования спутника Юпитера — Титана. На нем вроде бы обнаружены некие признаки жизни. Туда собираются послать исследовательский зонд, для которого вполне пригодился бы некий «планетопрыг». Такое необычное название данному аппарату присвоили из-за того, что его собираются десантировать на поверхность Титана, просто сбросив с 20-километровой высоты.

По идее, один транспортный корабль может сбросить на Титан сразу множество таких модулей, которые прямо в воздухе примут необходимую для безопасной посадки форму.

Поскольку тяготение на Титане слабое, а атмосфера довольно плотная, можно не опасаться, что «планетопрыг» разобьется. Тем более что конструкция его, состоящая из тросов и труб, получается довольно эластичной и прочной. Но как будет передвигаться это сооружение по сыпучей поверхности, где есть озера, довольно часто идут дожди, предположительно, есть даже болота, скрытые под твердой на вид поверхностью? Обычный планетоход может застрять на первых же метрах пути. Спускаемый аппарат «Гюйгенс» при посадке едва не проломил поверхность, считавшуюся твердой, и сразу утонул бы в болоте, если бы не малое тяготение.

Так что же делать? Как двигаться? «Надо перекатываться, подобно перекати-полю», — предлагают Эдриан Агогино и Витас Санспирал из Исследовательского центра Эймса (США). Для будущих путешествий по этому небесному телу специалисты NASA хотят использовать тенсегрити. Под этим мудреным термином скрывается принцип построения конструкций, который основан на применении элементов, работающих только на сжатие или только на растяжение.

Эта замысловатая конструкция и есть тенсегрити-планетоход для Титана.

Аппарат не только передвигается вперевалочку и перекатываясь, но и способен совершать небольшие подскоки.

Эти конструкции редки даже в архитектуре, откуда они позаимствованы. Взгляните на иллюстрации. Как видите, этот набор элементов (трубок и тросов) похож на скульптуру перекати-поля в исполнении абстракциониста. Преимущество конструкции в том, что она позволяет после деформации возвращаться в исходное состояние без всяких усилий. Опять же, точек опоры множество, и сцепление оказывается достаточным в любой ситуации, в том числе после переворачивания. Даже если Super Ball Bot — так разработчики называют свой тенсегрити-планетоход для Титана — застрянет между парой камней, за счет деформаций собственной формы он всегда сможет выбраться.

Если же он попадет на топкое место, то, перебирая «конечностями», выкарабкается на твердую поверхность. «Он будет действовать, словно живое существо, — поясняет Эдриан Агогино. — Наши мускулы сокращаются и растягиваются. В определенном смысле в нашей конструкции использован тот же принцип»…

Все это хорошо, но как планетоход будет проводить исследования? Когда потребуется применить масс-спектрограф или иную технику для анализов поверхности, аппарат сложится, опустив находящиеся в центре научные модули на поверхность.

Пока разработка Super Ball Bot находится на стадии концепта. Однако NASA уже выделило средства на дальнейшее развитие проекта. Ведь полет в район Титана может состояться где-то к 2030 году, а проблем с отработкой конструкции еще много. Какова энергоэффективность такого перемещения? Насколько сильно придется модифицировать электродвигатели для условий Титана? Где провести испытания конструкции в условиях, приближенных к боевым, чтобы выбрать оптимальный вариант?..

И все же, несмотря на множество вопросов, новинка выглядит многообещающе: сочетание малой гравитации и топкой поверхности на Титане для Солнечной системы уникально, и решение этой проблемы действительно требует нетривиального подхода и действий.

Кстати…

НА ТИТАНЕ ОБНАРУЖЕНА ЖИЗНЬ?

Ученые NASA обнаружили признаки существования жизни на спутнике планеты Сатурн Титане. Выводы о наличии примитивных видов биологической жизни на Титане сделаны на основе анализа данных, полученных с американского спутника «Кассини». Согласно им, «жизненные формы дышат атмосферой этой крупнейшей луны Сатурна и потребляют находящиеся на поверхности Титана химические соединения, получая тем самым необходимую энергию».

Исследователь Крис Маккей заявил: «Мы уверены, что водород, который находится в атмосфере Титана, используется биологическими формами так же, как на Земле живые организмы дышат кислородом». Он не исключил, что речь идет о совершенно новой форме биологической жизни, полностью отличной от земной.

Титан — крупнейший спутник Сатурна, второй по величине спутник в Солнечной системе. Он был открыт в 1655 году голландским астрономом Христианом Гюйгенсом. Диаметр Титана — 5152 км, что на 50 % больше Луны. Наклон оси к плоскости орбиты Сатурна — 27 градусов. Ускорение свободного падения на поверхности — 1,35 м/г, что почти в 10 раз меньше, чем на Земле.

Средняя температура — минус 179 градусов по Цельсию. Давление на поверхности — 1,4 атмосферы.

Структура Титана:

_{1 — силикатное ядро, 2 — атмосфера, 3 — лед Ic, 4 — жидкая вода, 5 — высокосжатые льды.}

Спутник Сатурна — одно из самых интересных тел Солнечной системы. Это единственный неземной мир, на котором зафиксирован полный круговорот жидкости в природе. Правда, в качестве жидкости здесь выступает не привычная для нас вода, а углеводороды. На Титане есть мощная атмосфера, где плавают тучи, из которых часто идут дожди. Выпавшая влага собирается в ручьи и реки, которые текут к озерам и морям.

Наличие на Титане озер и рек выявила пара исследовательских зондов Cassini-Huygens, прибывшая в систему Сатурна около 6 лет назад. Сначала космический аппарат Cassini, ощупывая спутник лучами своего радара SAR, обнаружил обширные гладкие области, которые могли быть образованы только жидкостью, собранной в озера. А потом и посадочный зонд Huygens, проткнув непрозрачный слой дымки, сфотографировал многочисленные русла рек, текущих в заливы обширных озер Титана.

На поверхности Huygens прожил недолго — он все же утонул в местной трясине. Однако Cassini продолжает свои витки вокруг Сатурна и за это время уже 60 с лишним раз подлетал к Титану. И каждый раз ученые узнавали что-нибудь новое. Например, спектроскопические наблюдения атмосферы спутника и данные, собранные во время посадки Huygens, позволили установить, из чего состоят озера Титана — большей частью из жидкого этана (около 75 %). Еще около 10 % приходится на метан и пропан, 3 % — на синильную кислоту и по 1 % — на бутан, бутилен и ацетилен.

Ну, сделать это очень просто. Надо взять лабораторные или аптекарские весы и на одну чашку положить молекулу, а на другие — атомы, которые мы будем использовать в качестве гирек.

Конечно, это шутка. На самом деле взвешивают сверхмалые объекты вовсе не так. Устройства, которым можно доверить столь деликатную задачу, и на весы-то, в общем, совсем не похожи. Потому как нет таких гирь и пружин, которые бы могли почувствовать разницу в массе той или иной молекулы. А потому решается подобная задача следующим образом. Представьте себе картину. Девочка Маша качается на качелях. Она раскачивает качели ритмичными толчками с постоянной силой — старается, как может. В результате качели имеют постоянную амплитуду отклонений и частоту качаний.

В какой-то момент к Маше на качели подсаживается соседский мальчик Миша. Он намного тяжелее Маши, но еще и ленив. А потому не раскачивает качели, а просто сидит на них. Раскачивает одна Маша. В итоге, как вы сами понимаете, амплитуда и частота качаний существенно изменятся. Причем степень изменения будет пропорциональна массе Миши.

Именно на таком принципе основана работа кварцевых микровесов. Кварцевая пластина, установленная на дне герметичной камеры, колеблется в поперечном направлении. Колебания эти возбуждаются электродами по краям пластины, к которым прикладывается переменное напряжение (кварц — пьезоэлектрик). Параметры колебаний регистрируют специальные датчики. Если на пластину осядут молекулы, то параметры колебаний изменятся. Существуют формулы, которые позволяют пересчитать изменение частоты в изменение массы.

Сам принцип измерения массы с помощью колеблющейся системы далеко не нов. Идея использовать в качестве весов кантилевер — кварцевую пластину, закрепленную одним концом, словно доска трамплина для прыжков в воду, родилась в конце 70-х годов ХХ века, почти одновременно с созданием самого атомно-силового микроскопа. С тех пор кварцевые микровесы (в английской литературе QCM — quarts crystal microbalances) прижились, и сегодня существует множество их разновидностей. Использование относительно крупной пластины в качестве подложки дает возможность не только определять массу молекул, но и исследовать процессы их слипания, сорбции-десорбции, а также изучать свойства пленок, регистрировать изменения структуры гелей и многое другое.

Наши специалисты из фирмы НТ-МДТ разработали устройство, которое интегрировано со сканирующим зондовым микроскопом. Таким образом, исследователь имеет возможность не только зарегистрировать изменение массы на подложке, но и сразу же увидеть, чем именно это изменение вызвано.

Разновидность подобных микровесов создали недавно физики из Калифорнийского технологического института (Калтеха). Ими сконструировано первое наноустройство, способное взвешивать отдельные биомолекулы. По словам Майкла Роукеса, профессора прикладной физики и биоинженерии из Калтеха и одновременно директора недавно основанного Института нанотехнологий, возглавляемой им группе специалистов удалось создать принципиально новый измерительный наноразмерный прибор для применения в медицинских и научных исследованиях.

Устройство называется «наноэлектромеханический резонатор» и представляет собой крошечный камертон длиной порядка микрона и шириной около 100 нанометров. Если опять-таки приложить к нему переменное электрическое напряжение, он начинает колебаться со своей собственной, строго определенной частотой. Правда, услышать издаваемый им звук не удастся, поскольку частота колебаний лежит уже в микроволновой области.

Но это неважно. Главное, что исследователи собрали электросхему, которая непрерывно возбуждает и контролирует частоту вибрирующей полоски. Периодически в герметической камере, куда помещен камертон, срабатывает заслонка, и на пластинку обрушивается пучок атомов или молекул. А поскольку пластинка предварительно охлаждалась до очень низкой температуры, атомы или молекулы тут же примерзают к камертону, неизбежно понижая его частоту.

Причем изменение частоты пропорционально массе молекул. Остается их пересчитать под электронным микроскопом и узнать, сколько весит каждая молекула.

Еще одна аналогичная установка создана в Массачусетском технологическом институте (МТИ). Она позволяет взвешивать наночастицы с точностью до одного аттограмма (10–18 г).

Пару лет тому назад Скотт Маналис, сотрудник МТИ, разработал метод взвешивания отдельных живых клеток в подвешенном микроканальном резонаторе (ПМР), измеряющем массу объекта при его прохождении или протекании через узкий канал. Изначально такое устройство представляло собой микроканал в крохотном кремниевом кронштейне. Когда по каналу проходила клетка, кронштейн менял частоту своих вибраций. А поскольку он делал это в маленькой вакуумной полости, изменение частоты не так уж сложно было измерить с высокой точностью и пересчитать в доли грамма.

Экзосомы играют важную роль в организме человека. Но чтобы понять, какую именно, неплохо бы иметь точные средства взвешивания столь малых объектов…

Затем этот кронштейн еще уменьшили, доведя его длину до 22,5 мкм, а канал и вовсе имел всего 1 мкм в ширину и 0,4 мкм в глубину. Одновременно источник энергии колебаний заменили с электростатического на пьезокристаллический, имеющий большую собственную амплитуду вибраций и меньший уровень шумов. В итоге сейчас размеры измеряющей системы уменьшены в несколько раз, за счет чего погрешность измерения составляет 0,85 аттограмма, снизившись в 30 раз по сравнению с предшествующим устройством.

«Теперь мы в состоянии взвешивать мелкие вирусы и большинство искусственно созданных на сегодня наночастиц, используемых в молекулярной медицине», — подчеркнул Селим Олкум, один из авторов нынешней разработки. — Наша система весьма производительна — на взвешивание 30 тысяч наночастиц у нее ушло 1,5 часа. И у нас еще есть возможность для совершенствования как методики измерений, так и конструкции самого устройства».

Для демонстрации возможностей прибора исследователи взвешивали наночастицы, сделанные из фрагментов ДНК, прикрепленных к золотым наносферам. При этом удалось установить, какую долю массы составляет золото, а какую — ДНК. Но практическое использование «весов» видится куда более широким.

М. МАКСИМОВ

ЧТЕНИЕ ДЕЙСТВУЕТ НА МОЗГ

Длительное погружение в художественную реальность производит долговременное воздействие на мозг. Изменения в некоторых его участках, вызванные, к примеру, чтением романа, остаются с нами иной раз даже на всю жизнь. В этом убедились исследователи из Университета Эмори (США).

Грегори Бернс и его коллеги пригласили 21 добровольца поучаствовать в эксперименте. Людей заставили в течение 9 дней читать роман Роберта Харриса «Помпеи». Сюжет в книге довольно распространенный: главный герой предчувствует опасность извержения и пытается предупредить других, но ему, как водится, никто не верит.

Испытуемые каждый день ходили в лабораторию, где после сканирования мозга им давали прочесть 30 страниц романа. Участников эксперимента также просили почитать на ночь, а на следующее утро проверяли, «усвоили» ли они очередной фрагмент.

В итоге, как уверяют профессор Бернс и его коллеги, регулярное чтение усиливало нейронные связи в левой височной коре, участвующей в анализе языка. Исследователи особо отмечают, что усиление этой зоны наблюдалось даже в спокойном состоянии, на следующее утро после вечернего чтения романа и до утреннего сеанса чтения. Авторы сравнивают это с мышечной памятью, когда к мышцам возвращается былая сила, даже если человек долго не тренировался.

Многие из участников эксперимента отметили, что они теперь с большим вниманием относятся к событиям окружающей жизни, развивают в себе интуицию, способность предугадывать грядущие события.

Самая известная версия истории о Всемирном потопе приведена в библейской книге «Бытие». Излагается там она примерно так.

Праведнику Ною Бог заблаговременно сообщил, что собрался наказать всех грешников. И предложил ему построить ковчег длиной 300 и шириной 50 локтей (135x22,5 м), который поплывет по водам, когда Творец затопит ливнем грешный мир. При этом в сознании многих утвердилось представление, что ковчег, говоря попросту, являл собой огромную деревянную барку, на которой нашлось место «всякой твари по паре».

А потому вот уже много лет исследователи ищут (и даже находят!) остатки библейского судна на горе Арарат, куда вроде бы и пристал ковчег Ноя, когда вода стала спадать. Дело в том, что, хотя в тексте Библии упоминается, что построен был ковчег «из дерева гофер», есть сомнения: реально ли исполнение такого указания? Такое строительство потребовало бы огромного количества дерева, а лесов в Месопотамии было не так уж много.

А потому профессор Ирвин Финкель, видный специалист по древней Месопотамии из Британского музея, расшифровав клинописную глиняную табличку, которой почти 3 900 лет, утверждает, что Ноев ковчег не был похож на корабль в нашем привычном понимании этого слова, а имел круглую форму. По мнению И. Финкеля, ошибались историки и археологи и относительно материалов, из которых он был сделан. В книге «Ковчег до Ноя: расшифровка истории Великого потопа» Ирвин Финкель утверждает, что это был огромный хлев для скота диаметром 66 м и что он был сделан не из дерева гофер, а из тростника, стянутого веревками. Тростник был пропитан битумом для придания ему водонепроницаемости. Правда, в тексте Библии сказано, что Господь велел Ною покрыть судно «смолою внутри и снаружи», но это, по мнению профессора, уже мелочи.

Находка таблички, которая датируется примерно 1850 годом до н. э., была сделана во время раскопок на Ближнем Востоке в 1945–1948 годах. На ней 60 строк текста, якобы описывающего разговор Бога с шумерским царем Атрамом-Хасисом. По словам Финкеля, текст вполне можно назвать руководством по строительству ковчега.

Ноев ковчег был окружен стеной 6-метровой высоты и разделен на отсеки для разных животных. Это было двухэтажное сооружение с крышей. Его форма, коренным образом отличающаяся от общераспространенного представления, пишет газета Mail on Sunday, объясняется тем, что ему не нужно было куда-то плыть. Главная его задача была просто продержаться на плаву, пока не спадет вода. Между прочим, подобного рода плавучие средства для скота до сих пор изредка используются в Иране и Ираке.

По мнению исследователей, такое разночтение может свидетельствовать о том, что потопов было несколько.

ПЛАВУЧИЙ ЗАВОД создали специалисты известной американской фирмы «Шелл». Обычно танкеры или газовозы следуют от места добычи углеводородного сырья до перерабатывающего завода несколько суток. Если же смонтировать перерабатывающее оборудование непосредственно на борту танкера, то в порт назначения судно-завод будет привозить уже готовую продукцию. Такой завод имеет длину 448 м и ширину — 74 м.

СКАНЕР ИЗ СМАРТФОНА. Небольшое устройство из Новой Зеландии превращает смартфон в лазерный дальномер и трехмерный сканер. Приспособление носит имя Spike и имеет программное обеспечение, как для iOS, так и для Android. Spike прикрепляется к задней части смартфона и внутри содержит компас, акселерометр и лазер.

Bluetooth-модуль позволяет интегрировать дальномер со встроенными в телефон GPS-модулем и камерой. Тандем из Spike и смартфона позволяет измерять расстояния до 200 м с точностью до 20 см. Установив, например, на углах здания контрольные точки, можно создать его трехмерную модель, которую затем легко экспортировать в редактор SketchUp или в Google Earth для создания чертежей здания. Сейчас Spike готовится к серийному производству.

ДИСПЛЕЙ НА СТОЛЕ. Для тех, кому мало четырехдюймового экрана смартфона, предложено еще два уникальных в своем классе устройства — с диагональю 32 и 60 дюймов. Подключение к смартфону осуществляется с помощью HDMI, Bluetooth или Wi-Fi.

После подключения пользователь получает увеличенную копию экрана своего смартфона или планшета.

Дисплей, изготовленный по специальной технологии, позволяет выполнять все привычные действия по управлению устройством и использованию приложений прямо на столе.

Выключив дисплей, «столешницу» можно использовать, например, для приготовления уроков. При желании устройство можно закрепить и вертикально. Тогда получится нечто вроде интерактивной классной доски.

КОМПЬЮТЕР ДЛЯ ГОРНОЛЫЖНИКОВ Recon Snow 2 похож на защитные очки. Однако на самом деле это устройство считается самым передовым носимым компьютером на рынке. Дело в том, что оборудованные набором датчиков очки формируют перед глазами изображение, подобное картинке на 14-дюймовом дисплее с удаления в 1,5 м.

Гаджет может отображать как графическую, так и текстовую информацию, позволяет вести фото- и видеосъемку, собирать данные об окружающей среде…

Новинка предназначена, прежде всего, на людей, увлекающихся горнолыжным спортом. Благодаря акселерометру, гироскопу, магнитометру, датчику давления, барометру, высотомеру и приемнику системы спутниковой навигации GPS компьютер позволяет с высокой точностью измерять скорость спуска со склона, длину прыжков, текущую высоту над уровнем моря, собственные координаты и другие параметры.

ГЛАЗНОЙ «ГИБРИД». Ученые из Университета штата Огайо создали гибкую полимерную линзу с уникальными свойствами. Она позволяет получать картинку с полем зрения в 150 градусов, что соответствует показателям сверхширокоугольных составных (из нескольких линз) объективов.

В отличие от аналогичных составных оптических приборов, новая полимерная линза ограничивает глубину резкости — объекты не в фокусе кажутся размытыми, что позволяет оценивать относительные расстояния в кадре.

Добиться такого сочетания оптических свойств инженерам удалось, объединив принцип работы глаза человека и насекомого. Линза состоит из основной полимерной капли, на которой размещаются капли меньшего размера — наподобие того, как устроен фасеточный глаз мухи. Сами капли сделаны полыми, чтобы в них можно было закачать желатиновый раствор, тем самым регулируя размер капель и меняя фокусное расстояние — подобным образом работают мускулы в глазу человека.

Главной областью применения новой линзы разработчики называют конфокальные микроскопы — приборы, получающие высококонтрастные изображения за счет ограничения отражаемого от объекта исследования света.

НЕ СПИ, ШОФЕР! Голландские водители автобусов теперь не уснут за рулем. Об этом позаботится особый прибор. С помощью инфракрасных лучей и камеры для регистрации движения глаз можно будет определить, насколько водитель близок к тому, чтобы клевать носом. Так, например, если он слишком долго смотрит в одну точку на дороге или начинает моргать все реже, система это зафиксирует, подаст звуковой сигнал и команду на экстренное торможение.

Из анабиоза Ник вышел сам, без вмешательства робота-врача. Едва слышно попискивали, вспыхивали и гасли разноцветные датчики приборов. Полет проходил вполне себе нормально.

Ник отстегнул ремни, сбросил прозрачный колпак капсулы и опустил ноги на ребристый пол.

У кухонного автомата он выбрал кофе с кренделем и овсяную кашу с земляникой. Его всегда разбирало любопытство по поводу ингредиентов, из которых готовятся все эти космические изыски. Вот откуда, скажите, в космосе земляника?

С чашкой кофе и кренделем он подошел к пилотскому креслу и глянул в монитор внешнего вида. Слева проплывала желто-розовая планета, окруженная пылевыми кольцами. Красновато-желто-черная планета была похожа на Ио. А дальше… Метида и Адрастея?.. Ник понял, что находится совсем рядом с Землей, и едва не уронил кофе на приборную панель.

Дрожащими пальцами он переключился на ручное управление и посмотрел на карту: да, корабль шел в районе Юпитера.

Что-то случилось с системой навигации — она никак не хотела перенастраиваться на верный курс. И связь утеряна. И топлива нет. И аппаратура перестала повиноваться, и Ник впервые в своей недолгой летной практике пожалел о том, что, кроме него, на корабле нет ни одного человека.

Так или иначе, нужно было куда-то сесть, а единственным местом для приземления была Европа.

Ник пристроил звездолет рядом с огромной трещиной во льду. Двигатель смолк, в кабине повисла оглушительная тишина.

Минус двести градусов по Цельсию почувствовались даже сквозь скафандр, но оболочки начали адаптироваться к условиям, и стало теплее. Из-за холода Ник не сразу сообразил, что здесь он весит намного меньше, чем на Земле. А тут еще по ровной поверхности свободно гулял ветер. Пришлось наклониться, чтобы не повалило на спину и не унесло невесть куда. Получилось так, что Ник наклонился над трещиной, а оттуда, с невообразимой глубины, на него глянул вдруг ярко-голубой глаз.

— Глюки, — пробормотал Ник и направился к днищу корабля, чтобы осмотреть целостность экранов. И тут под ногами у него завибрировало. Так обычно вздрагивают рельсы, когда вдалеке идет поезд. Вибрация усиливалась.

Рядом с кораблем словно открылся громадный люк — ледяная «крышка» многометровой толщины стала быстро подниматься в небо, а за ней из глубин выступила прозрачная труба, распространяющая тепло, вся в туманной дымке испарины. Внутри плескались крупные, метровой длины черви-многоножки с яркими плавниками, которые Ник поначалу принял за крылья. Червей было двое.

Ник попятился, когда существа синхронно вытянулись перед ним и начали странный танец. Покружившись некоторое время, один застыл на месте, другой юркнул вниз и исчез. Раздался звук, напоминающий рев реактивного двигателя, менявший тональность с низкой на пронзительно-высокую.

«Разговаривают», — сообразил Ник и пожалел о пропущенных занятиях по ксенобиологии. Все, что ему оставалось, — это приветственно поднять руки.

Внезапно прямо перед ним развернулась голограмма, на которой шел по воде голый мужчина. Вот он остановился, приблизилась крупным планом его ладонь, сжатая в кулак, стала гигантской. Кулак разжался, из него выскользнули крохотные многоножки, забились на воде, расплылись, размножились, человек помахал им рукой, нырнул и исчез.

— Что это значит? — вслух изумился Ник. — Хотите сказать, что предками червяков были люди? Предтечи?..

Потом ему показали червей, его самого, стоящего у трубы. Потом его же внутри трубы. Потом в освещенном пластиковом лабиринте, где повсюду черви. Они возводят его на пьедестал. Смотрят, не шевелясь. А он словно рассказывает им что-то жестами, как сурдопереводчик.

Ник пришел в восторг, догадавшись, что внутри могут жить сообразительные существа, которые помогут ему с топливом.

Червь, что исчез в глубине, внезапно выбрался на поверхность планеты и оказался у Ника прямо под ногами. Приглядевшись, тот сообразил, что червь-контактер одет во что-то вроде прозрачного гермокостюма. Червь приветливо зашевелил антеннами усиков, указывая ими направление — в прозрачный секционный шланг, опущенный на лед.

Шланг странным образом напоминал лифт. Едва Ник подошел вслед за провожатым к стенке, как в ней протаяло круглое отверстие с неровными краями. Ник коснулся рукой в металлокерамической перчатке краев — аккуратно закруглены, будто их прожгли в полиэтилене. Он втиснулся внутрь, пропустив семенящего бесчисленными ножками посланца, за спиной зашелестело — проем срастался. А потом Ник оказался в воде.

Провожатый сзади потрогал его ногу усиком, другим указывая вниз. Ник помотал головой, хотел жестами объяснить, что здесь нужен специальный костюм для глубоководного плавания, но не смог: побежавшие по телу волны парализовали ноги от ступни, затем поясницу, плечи, кисти рук. Ник мог лишь безмолвно наблюдать, как многоножка откуда-то из-под скафандра вытянула странную спираль, помахала ею, держа четырьмя лапками. Полупрозрачная штуковина ожила, обвилась вокруг Никова туловища и потащила вниз.

Становилось все темнее. Появились мерцающие существа, парящие в океане. Никто никуда не спешил. Похоже, здесь, внизу, никто ни на кого не охотился.

Паралич постепенно отступал! Ник попытался пошевелить пальцами правой руки — с трудом, но получилось. Он медленно обернулся, чтобы увидеть своего похитителя. Тот следовал за ним, блестя россыпью глазок.

Ник не понял, как оказался в норе, глубоко под поверхностью планеты. Стоп! В какой норе, если их в океан выпустили? Или эти… твари и подземные норы накопали, живут теперь в глубоководных городах?

— Приветливое отношение, чужой! — услышал Ник и повертел головой. Он лежал на полу без скафандра, а прямо перед ним стояли три червя и с интересом его рассматривали.

— Очень-очень приветливое, — поспешно заверил их Ник, думая, что, если его решат сварить, он ничего не сможет сделать.

— Значение «сварить»? — снова прозвучал вопрос в голове. Только тут Ник заметил, что к головам червей прикреплены крошечные приборчики с проводочками, ведущими к его голове. Ощупав голову, Ник обнаружил на ней нечто вроде тюбетейки. Ага, датчики.

— Вы залезли ко мне в голову? — спросил он, подумав, что надо бы контролировать мысли на всякий случай.

— Попытка взаимодействия на психологическом уровне, — пояснили черви. — Плохо решается. Слишком глупый, слишком юный представитель расы. Мало понятий, много эмоций. Желательна зрелая особь для общения-ознакомления.

Ник приподнялся на локтях, сел. Было обидно, но ясно, что вреда ему пока не причинят.

— Ну, где я вам другую особь найду? Вот если вы поможете мне с топливом. Есть у вас глюрон или что-то в этом роде?

Черви замерли. Казалось, у них идет незримое, мысленное совещание.

— Нам незнакомо понятие «глюрон», расположенное в твоем сознании. Вода — жидкость, окружающая нас повсюду. Есть также жидкость, плюющая огонь, другие, похожие на нее. Что есть топливо?

— Скорее всего, что-то похожее на плюющую огонь. Нефть, что ли? Думаю, слабовато будет, — размышлял он. — Вообще, топливо — это то, что приводит в движение большие машины, как мой звездолет. У вас тоже есть какая-то аппаратура?

— У нас есть варианты топлива, — сообщили ему после паузы. — Очень хорошие. Мы рассмотрели тебя и поняли — ты из рода Предтеч, нам интересен контакт. Если ты согласен провести отрезок жизни здесь, то мы установим на твой аппарат новое устройство для передвижения в пространстве и переместим в точку, из которой ты прибыл. А ты пришлешь к нам нескольких мудрых представителей расы.

Услышав про «отрезок жизни», Ник насторожился: рабский труд в обмен на топливо? Вот так дела!..

Его отвлекло от тяжких размышлений легкое попискивание, похожее на смех.

— Какая работа? — услышал он голос в голове. — Ты ни на что не годен! У тебя всего две пары конечностей и одна пара глаз! Мы не представляем, кто сделал тебе механизм для передвижения в пространстве Вселенной! У тебя нет даже гипнотической железы, чтобы заставить выполнять свои желания или хотя бы защищаться от низших тварей!

— Зато у меня есть мозг! — возразил Ник.

— Да, объем сравнительно большой, — согласились черви после недолгого молчания. — Но извилин мало, они недостаточно развиты. Задействовано процентов десять от общей массы. Нерациональное использование.

— А вы, кстати, стали неплохо по-нашему разговаривать.

— Небольшая практика общения с носителем языка позволяет приноровиться к его образу мышления, — ответили ему. — Так что решил насчет двигателей? Тебе на период реконструкции твоего летательного аппарата предоставят удобные условия.

Ник огляделся: окружающее напоминало чистенькую, еще не введенную в строй канализацию.

— В пределах нашей компетенции и возможностей, — добавил представитель цивилизации червей.

— На какое время затянутся работы? — поинтересовался Ник.

— Время? — вопрос поставил собеседника в тупик. Глазки всех участников беседы дружно сошлись на самом крупном червяке, стоявшем в центре. — Ага! Мы понимаем, — произнес переводчик, — что ты подразумеваешь под этим понятием. Ты хочешь знать, как много цифр сменится на твоей корабельной аппаратуре. Абсурдное восприятие длительности.

— Интеллектуалы, — усмехнулся Ник. — Время — такое же понятие, как пространство. Оно течет так же, как пространство. Нельзя попасть в точку времени, уже пройденную тобой.

Кажется, черви снова засмеялись.

— Ты имеешь в виду длительность и изменения материи, — возразил его оппонент. — Она зависит от покоя или движения, но ни от чего много. Пойми, твое сейчас состоит из тогда и потом. Твое тогда уже было, его нет, а потом еще не сбылось. То есть существует только сейчас, которое можно двигать, как тебе угодно.

— Ерунда! — возмутился Ник. — Я не верю.

— Доказать что-то в этой области можно только с помощью аппаратуры. А мы находимся в приемной правителя поселения — какая тут аппаратура?

— Ну да, — согласился Ник. На пальцах показать не получилось. — Кстати, насчет комфорта. Можно я на корабле побуду, пока вы у меня устанавливаете свои движки? Если уж в приемной правителя такая спартанская обстановка, то я представляю.

— Нельзя, — произнес червяк. — Предстоит установить несколько приемников под кристаллические накопители энергии, а это опасно.

Переделки на звездолете длились, по представлениям Ника, несколько дней. Ему отвели отсек (он подозревал, вырыли специально для него), снабдили пружинящей субстанцией «для сна», таким же «креслом», объяснив, что те быстро «подрастут» под его комплекцию, кормили чем-то вроде тушеных овощей и мяса. Умудрились изобрести даже что-то похожее на кофе с сахаром. Расспрашивали, как на Земле одомашнивали животных, не прибегая к мысленному внушению. Показывали фермы по разведению живых камней, в которых росли кристаллы, способные аккумулировать огромные запасы энергии.

К моменту отбытия Ник успел привыкнуть к своим новым знакомцам и уже слегка жалел, что больше их не увидит.

По той же лифтовой трубе его выплюнули назад, к трещине. Корабль стоял на прежнем месте. Но какой красавец! Он сиял и искрился в отблесках ледяных глыб — глаз не отвести. Ник оглянулся на провожатого, восторженно поднял два пальца на обеих руках, надеясь, что тот его поймет — переводчик с его головы сняли. Червяк неожиданно поднял вверх две передние ноги и тоже сцепил их над головой. Получилось немного карикатурно, но Ник едва не прослезился.

Внутри звездолета все осталось прежним. Если не считать энергетической начинки, панель управления была привычной. Однако ученые мужи рекомендовали ему использовать новые возможности осторожнее — неизвестно, как именно поведет себя старый звездолет после тюнинга.

Ник вдохнул полной грудью воздух с привычным содержанием кислорода и улыбнулся самому себе.

Заказал кухонному автомату кофе с сахаром и крендель. Дождался, пока вылезет стаканчик, привычным жестом взял из лотка тарелочку. Затем уселся в кресло пилота, вывел на экран навигационные карты и стал выстраивать маршрут.

— Ты уже сел к пульту, значит, готов улетать, — послышался из бортового динамика знакомый голос. — Мы поправили кое-что после столкновения с метеором — он сбил тебя с курса. Внесли маленькие приятные дополнения. Думаем, тебе понравится. После нас должна остаться добрая память, как у вас говорят.

— Спасибо, — улыбнулся Ник, хотя понимал, что звучит запись и никто его не слышит. — Мне очень понравилось.

Он тщательно вычертил путь, включил автопилот, вывел корабль на орбиту, наблюдая, как отдаляется ледяная расщелина, и подумал, что где-то там, в невообразимой дали, смотрят на него любопытные голубые глазки.

Он долго наблюдал за исчезающей из виду поверхностью Европы, потом отхлебнул кофе и подумал, что можно бы и полежать. Но тут снова включился динамик.

— Вот что ты еще должен знать, — проговорил голос. — В данный момент твоего настоящего ты находишься в том месте Вселенной, где твой корабль повредил метеоритный дождь. Включи защитные экраны и прощай. Или до встречи.

Ник посмотрел на экран — метеоритное облако стремительно приближалось. Он активировал защиту, слегка вильнул в сторону, пропуская осколки под собой. Впереди просматривался привычный маршрут к Змееносцу.

«Действительно переместили меня во времени, — подумал Ник. — Спасибо за все и прощайте. А скорее всего — до встречи».

Camcopter S-100 — единственный в мире беспилотник вертолетного типа, пригодный для палубного базирования и принятый на вооружение морскими флотами различных стран мира.

Не так давно в Ростове-на-Дону было налажено совместное с фирмой-разработчиком производство аппаратов, получивших название «Горизонт Эйр S-100».

Несколько аппаратов были использованы для патрулирования объектов Олимпиады-2014 в Сочи.

Технические характеристики «Горизонт Эйр S-100»:

Длина фюзеляжа… 3110 мм

Высота… 708 мм

Ширина… 500 мм

Полная высота до втулки винта… 1118 мм

Клиренс… 343 мм

Колея… 1240 мм

Диаметр несущего винта… 3400 мм

Диаметр хвостового винта… 660 мм

Длина стабилизатора… 500 мм

Снаряженная масса… 110 кг

Максимальная взлетная масса… 200 кг

Количество топлива на борту… 41 л

Масса полезной нагрузки… 50 кг

Статический потолок… 3 050 м

Динамический потолок… 4572 м

Максимальная скорость… 240 км/ч

Крейсерская скорость… 185 км/ч

Максимальная скороподъемность… 5 м/с

Продолжительность полета… не менее 6 ч

Подводные лодки проекта 705(К) «Лира» СССР, 1971 год

Подводные лодки проектов 705, 705К «Лира» — серия небольших высокоскоростных атомных подлодок с титановым корпусом. Они не имели аналогов по скорости и маневренности и были предназначены для уничтожения субмарин противника.

«Лиры» могли преследовать любую субмарину и сами оторваться от любого преследования. Скорость лодки позволяла ей отрываться даже от многих противолодочных торпед, а на разворот в 180° ей требовалось 42 с.

Управление подводной лодкой, ее боевыми и техническими средствами осуществлялось из главного командного пункта. Комплексная автоматизация обеспечивала решение задач применения оружия, сбора и обработки тактической информации, боевого маневрирования, воспроизведения внешней обстановки, кораблевождения, автоматического и дистанционного управления техническими средствами и движением. Трудности в техническом обслуживании этих субмарин и сокращение финансирования привели к окончанию карьеры этих кораблей.

Технические характеристики:

Классификация НАТО… Alfa

Длина корпуса… 81,4 м

Ширина корпуса… 10,0 м

Средняя осадка… 7,6 м

Водоизмещение надводное… 2280 т

Водоизмещение подводное… 3180 т

Скорость (надводная)… 14 узлов

Скорость под водой… до 41 узла

Рабочая глубина погружения… 320 м

Предельная глубина погружения… 450 м

Автономность плавания… 50 суток

Экипаж… 32 чел.

Вооружение: 6 торпедных аппаратов калибра 533 мм с боезапасом 20 торпед или 24 мины ПМР-1 и ПМР-2.

Начиная наблюдения над кипящей водой, американский физик Дж. Уокер прежде всего настоятельно советует не забывать, что кипяток опасен. Малейшая неосторожность — и ожог, как минимум, третьей степени вам обеспечен. Так что будьте осмотрительны и аккуратны, постарайтесь проводить свои наблюдения и опыты в то время, когда на кухне будет кто-нибудь из взрослых.

Начнем с наблюдений. Причем для их удобства возьмем не чайник, а кастрюлю, и лучше всего стеклянную, сквозь стенки и крышку которой все хорошо видно. Нальем в кастрюлю водопроводную воду и поставим на огонь газовой горелки или на электрическую конфорку. Накрывать крышкой не будем, опять-таки для удобства наблюдений.

Внимательно смотрите, что происходит. По мере нагревания воды на дне кастрюли появляются крошечные пузырьки газа. Откуда они? Это выделяются из воды растворенные в ней молекулы воздуха и собираются в крошечные пузырьки на дне кастрюли. Со временем каждый пузырек раздувается, его плавучесть увеличивается. В конце концов, пузырьки начинают всплывать на поверхность воды. Это первый признак того, что вода нагрелась.

Однако точки кипения она еще не достигла. Вода, соприкасающаяся с атмосферой при нормальном давлении (760 мм рт. ст., или 1 атм.), кипит при температуре около 100 °C. Так как вода на дне кастрюли не соприкасается с атмосферой, она остается жидкостью, даже если нагревается немного выше точки кипения. Однако, как известно, горячая вода несколько легче холодной, поэтому она поднимается вверх, а ее замещает более холодная вода. Поэтому, как показывают замеры электронным градусником, дно кастрюли холоднее 100 градусов.

Расчет показывает, что при кипении воды для парообразования необходима дополнительная энергия, порядка 80 % от того, что нужно, чтобы нагреть это количество воды от 0 до 100 градусов.

И вся эта энергия поступает через днище кастрюли или чайника. Соответственно дно остается относительно холодным.

Начальная фаза кипения отмечена отрывистыми звуками, гудением и иногда жужжанием. Вода как бы ворчит, оповещая окружающий мир о том, как ей не нравится нагреваться. Каждый раз, как пузырек пара поднимается в более холодную воду, он внезапно исчезает, потому что пар внутри него конденсируется. При каждом таком исчезновении возникает звуковая волна — хлопок, который вы и слышите.

Если вы продолжаете нагревать кастрюлю, шум пузырьков становится громче, а потом исчезает. Шум начинает смягчаться, когда вся вода достаточно горяча, чтобы пузырьки пара достигли поверхности, там они лопаются с легким всплеском. И вы отчетливо видите, что вода закипела.

Кривая кипения воды:

_{1 — пузырчатое кипение; 2 — изолированные пузырьки; 3 — столбы и «куски» пара; 4 — переходный режим кипения; 5 — пленочное кипение.}

ФИЗИКА ЧАЙНИКА

Часто «чайниками» называют дилетантов — людей, ничего не смыслящих, например, в компьютерах или в автоделе. Мы же здесь поговорим о чайнике как таковом.

Известно ли вам, что чайник с плотно закрытой крышкой закипает быстрее, чем вовсе без нее? А знаете ли вы, почему так происходит?..

Правильно, плотно закрытая крышка не позволяет пару улетучиваться, унося с собой немалое количество тепла, и вода быстрее доходит до точки кипения. Особенно отчетливо этот эффект проявляется в скороварках. Их ведь так называют вовсе не случайно. В науке такие кастрюли, с герметично закрывающимися крышками и клапанами на крышке, называют автоклавами.

Кстати, вы можете провести несколько опытов, меняя количество воды в чайнике или скороварке и доводя жидкость до кипения с открытой и закрытой крышкой. В итоге у вас получится некий дневник наблюдений, который позволит вам точно знать, когда именно нужно пойти на кухню и выключить закипевший чайник.

А если вы пользуетесь электрокипятильником, который выключается сам, то поймете, когда он вскипит, если вы зальете в него 1 л воды, 1,5 или 2…

С кипящими чайниками связаны еще два эффекта, о которых мы сейчас и поговорим.

Во-первых, обращали ли вы внимание, что во время кипения воды в чайнике через все щели и неплотности вырывается определенное количество пара? Оно заметно увеличивается в первые мгновения после отключения пламени под чайником. Как это можно объяснить?

Вероятно, так происходит потому, что пламя создает вокруг чайника объем воздуха с высокой температурой, при которой пар не образует настолько крупных капель, чтобы быть очень заметным. После отключения пламени этот нагретый объем воздуха исчезает, и пар начинает сильнее конденсироваться до капель заметного размера, образуя как бы туман. Поэтому и кажется, что количество выходящего пара резко увеличивается в первые мгновения.

ТЕОРИЯ СВИСТА

Второй эффект, который связан с кипящим чайником, это его свист. Многие современные чайники имеют на носиках особые пробки с дырочкой в центре. Вырывающийся через эту дырочку пар и издает свист.

Про это явление многие слышали, но лишь недавно исследователи из Кембриджского университета изучили процесс появления звука в свистке кипящего чайника досконально. Они, таким образом, сумели решить 100-летнюю физическую проблему, которую поставил в теории звука

Джон Уильям Стретт, более известный в истории физики как Лорд Рэлей.

При анализе явления физиков интересовал поток пара в камере, которая является цилиндром с дырками в основаниях — снизу широкой, сверху — узкой. Исследователи провели серию тестов (в общей сложности работа заняла четыре года!), после чего рассчитали две модели появления звука.

Эти модели используются для разных чисел Рейнольдса Re — одна для Re < 2000, другая для Re > 2000. Здесь, видимо, надо сказать, что числа Рейнольдса, используемые в гидро- и аэродинамике, являются важной безразмерной характеристикой потока. Их величина зависит от физических свойств жидкости или газа, формы, устройства свистка и прочих факторов. Если ограничиться паром и свистком конкретной формы, то с большой долей вероятности можно полагать, что числа Рейнольдса зависят от скорости потока.

Как выяснили экспериментаторы, при скорости ниже критической источником звука становятся колебания застрявшего между двумя пластинами воздуха. При этом тон вызывается физическими характеристиками самого свистка. Аналогичный механизм, по мнению ученых, приводит к возникновению звука в бутылке, если подуть наискось в ее горлышко. Подобная математическая модель, кстати, называется резонатором Гельмгольца.

По мнению ученых, вопреки кажущейся несерьезности их работы, она может быть использована во множестве случаев. Модель свистка, которую применили физики, подходит для исследования множества реальных физических процессов — к примеру, звуков в водопроводных трубах, системе вентиляции, автомобильных глушителях, фенах и так далее. Вновь полученные данные могут помочь избавиться от неприятных звуков, когда в них нет надобности, пообещали физики.

…А вы говорите, что поставить чайник — это просто.

Наша справка

ЧТО ТАКОЕ КИПЕНИЕ

Кипение — это процесс перехода вещества из жидкого в газообразное состояние, с возникновением границ разделения фаз. Температура кипения при атмосферном давлении обычно является одной из основных физико-химических характеристик химически чистого вещества.

Кипение является фазовым переходом первого рода. Кипение происходит гораздо более интенсивно, чем испарение с поверхности, из-за возникновения очагов парообразования, обусловленных как достигнутой температурой кипения, так и наличием примесей.

На процесс образования пузырьков можно влиять с помощью давления, звуковых волн, ионизации и других факторов возникновения центров парообразования. В частности, именно на принципе вскипания микрообъемов жидкости от ионизации при прохождении заряженных частиц работает пузырьковая камера, используемая в опытах с элементарными частицами.

Кипение отличается от испарения тем, что может происходить при определенной температуре и давлении.

Кстати…

ВОПРОС НА ЗАСЫПКУ

Чайник вскипел, чай заварен, налит в чашку, а еще лучше — в прозрачный стакан. Вы насыпали сахару и начинаете помешивать напиток ложечкой.

Но что это? Посмотрите, как себя ведут чаинки. Сначала они размещались на дне стакана, поскольку тяжелее молекул воды. Когда вы начали вращать жидкость в стакане ложечкой, на чаинки, как и на молекулы Н₂О, тоже стали действовать центробежные силы. По идее, они должны были бы прижать чаинки к стенкам стакана. Однако на самом деле большинство чаинок вращается у центра стакана. Почему чаинки ведут себя столь странно?

Что обычно делают с йодом, хорошо известно каждому с детства. Спиртовой настойкой йода мажут всякие ссадины и царапины. Ранку немного пощиплет, зато она быстрее заживет.

Мои личные эксперименты с йодом начались с такого случая. Когда мне было лет десять, я нечаянно поцарапал шкаф. На его темно-коричневой полировке осталась отчетливая белесая царапина. Это грозило большими неприятностями, и я нашел блестящий, как мне показалось, выход из положения. Перед приходом родителей с работы я старательно замаскировал царапину на шкафу настойкой йода. Ведь она тоже коричневого цвета. Царапина и вправду стала почти незаметной.

Но утром мне все равно влетело. Знаете почему? Да потому что, как оказалось, йод обладает одним интересным свойством — он возгоняется, то есть со временем просто улетучивается с поверхности. Царапина снова стала белесой и весьма заметной.

Через пару дней, когда страсти со шкафом улеглись, мне пришла в голову еще одна идея, как можно использовать йод для маскировки. Только теперь уже письменных сообщений.

В одной книжке я вычитал, что революционеры в свое время писали письма молоком. То есть сначала писалось обычное письмо невинного содержания обычными чернилами. А затем между строк в письмо вписывалось тайное послание. Когда молоко высыхало, его следы на странице становились практически не видны. Но тот, кто знал секрет, просто проглаживал полученное письмо горячим утюгом, и тайный текст на бумаге отчетливо проступал.

Я придумал еще один способ тайнописи. Надо писать скрытый текст йодом, решил я. Йод возгонится, текст обесцветится, но какая-то часть йода на странице все же останется. И запись можно будет проявить, протерев страницы картошкой. Йод очень хорошо взаимодействует с крахмалом, оставляя лиловые следы.

Задумано было замечательно, но на практике получилось вот что. Когда я написал текст на бумаге йодом, он и не подумал исчезать. На бумаге так и остался коричневый след.

Тогда зачем я вам все это рассказываю? А вот зачем. Приобретенный опыт все же позволил мне сделать открытие. Впрочем, как потом оказалось, не только мне одному. Но это в данном случае не важно. А важно вот что.

Вы обратили внимание, как трудно порой различить вещи, сделанные на одном заводе или фабрике? Они словно близнецы, и порой бывает очень трудно доказать, что эта вещь твоя, а не соседа.

Бывалые люди в таких случаях ставят на своих инструментах и прочих личных вещах метки. И вот тут некоторые свойства йода могут оказаться как раз кстати.

Кроме пузырька с йодом, вам понадобится обычная парафиновая свеча. Ну и конечно, тот предмет, на котором вы хотите поставить свою метку.

Металлическую поверхность, где будут выгравированы ваши инициалы или какой-то рисунок, надо сначала зачистить шкуркой до блеска. Затем зажгите свечку и наклоните ее так, чтобы парафин капал на блестящую поверхность. Слегка нагрейте сам предмет (например, лезвие вашего перочинного ножа), тогда парафин растечется тонким слоем.

А когда он охладится и застынет, иглой процарапайте по поверхности парафина канавки так, чтобы они дошли до металла. Наберите пипеткой аптечный йод и капните на царапины. Через несколько минут раствор йода побледнеет, и тогда надо вновь нанести его на царапины. Примерно через час снимите слой парафина, и вы увидите на металле ясные следы, они точь-в-точь повторяют рисунок на парафине.

Суть же дела тут такова. Железо вступает в реакцию с йодом, в результате образуется соль — йодид железа. Эта соль представляет собой порошок, который легко удаляется с металлической поверхности. И там, где были царапины, образуются углубления в металле.

Итак, на коробке с новыми наушниками указана чувствительность 120 дБ. Или SPL = 120 dB. Это ровным счетом ничего не значит, поскольку не известно, в каких условиях эта цифра получена. Можно лишь догадаться, что это есть уровень звукового давления (SPL — Sound Pressure Level), по сути, громкость, получаемая при подаче на наушники какого-то сигнала. Вообще-то, по современным международным стандартам чувствительность измеряется при подаче на наушники либо напряжения 1 В, либо мощности 1 мВт со звуковой частотой 500 или 1000 Гц (в разных стандартах по-разному).

Впрочем, рассмотрим технические данные конкретных наушников, причем я выбрал самые чувствительные — AKG K451.

Диапазон воспроизводимых частот у них 11–29 500 Гц, чувствительность 126 дБ/мВт, а максимальная входная мощность 30 мВт.

При электрической мощности 1 мВт эти наушники обеспечивают громкость 126 дБ — это выше болевого порога! А если подвести разрешенные 30 мВт, получится 141 дБ. Это недалеко до смертельного уровня!

Так какая же выходная мощность УМЗЧ плеера или приемника реально нужна этим наушникам? Взяв допустимую норму громкости из СанПиН 90 дБ и добавив на всякий случай еще 6 дБ, получаем 96 дБ — на 30 дБ меньше указанной чувствительности. На столько же децибел и выходная мощность усилителя должна быть меньше 1 мВт, то есть Рвых = -30 дБм, или 1 мкВт — всего один микроватт!

Если бы наш УМЗЧ был спроектирован под эти наушники и отдавал бы не десятки и сотни милливатт, как пишут в рекламе, выдавая это за достоинство, а требуемые нам микроватты, то и потреблял бы он, соответственно, в тысячу раз меньше энергии. Батареи прослужили бы не 30 часов, как сейчас, а 30 000 часов — это года три с половиной непрерывной работы!

Полагаю, что именно радиолюбителям здесь стоит поработать, поскольку фирмы не откажутся от сверхприбылей, производя плохие УМЗЧ, «тупые» наушники и батарейки в огромном количестве.

Теперь о конструкциях наушников. Наивысшей чувствительностью обладают телефоны с дифференциальной электромагнитной системой (по типу наших ДЭМ и ДЭМШ, а также старинного громкоговорителя «Рекорд» — большой черной «тарелки»): -88…-90 дБм для речевого сигнала и — 92…-94 дБм для телеграфного. На втором месте обычные электромагнитные телефоны с жестяной мембраной и пьезонаушники: -70…-80 дБм. И хуже всех по чувствительности ширпотребовские «затычки»: -60 дБм.

Как радиолюбитель-связист, автор всегда интересовался наушниками высокой чувствительности.

В иностранной печати наиболее чувствительные телефоны с механизмом типа ДЭМ или ДЭМШ часто называли «Balanced Armature» и «Sound Powered». Первое название понятно — якорь у них сбалансирован между полюсами магнита, отсутствует постоянное натяжение, как у наушников с жестяной мембраной и магнитом с одной ее стороны, что повышает чувствительность (см. рис. 1).

Используя принцип сбалансированной арматуры (якоря), делают и высококачественные наушники, и даже «затычки». Иногда для краткости их называют просто «арматурными» и подчеркивают, что их часто используют музыканты во время выступлений на сцене. В англоязычной литературе такие наушники часто относят к классу IEM — In-Ear monitor (мониторные вставные наушники). Преимущества арматурных наушников: низкий уровень искажений, высокая чувствительность, сбалансированная передача звука на всем диапазоне частот.

Второе иностранное название ставило в тупик: Sound Powered — питаемые звуком. Что это значит? На английских и американских кораблях времен Второй мировой войны (а возможно, и на наших) существовала аварийная система связи, например, между мостиком и орудийной башней. Когда основная связь в бою была повреждена, из специальных шкафов доставали катушки с кабелем и разматывали его по палубе между необходимыми местами. Кабель с обеих сторон заканчивался наушником. Он же служил и микрофоном. Никаких батарей, вообще ничего лишнего! А недавно мне рассказали, что два друга-радиолюбителя, живущие на разных этажах одного дома, пользовались «телефоном» из двух капсюлей типа ДЭМ и отрезка телефонного провода, пропущенного по внешней стене дома из окна в окно (схема на рис. 2).

Точно так же вы можете проверить чувствительность любых наушников, динамиков и акустических систем (АС). Соедините два наушника (динамика, АС) длинной двухпроводной линией, один расположите рядом с любым источником звука, с другим уйдите в соседнюю комнату, закрыв дверь. В этом наушнике вы услышите звук, если наушники хорошие. Если же звука в наушнике нет или же он очень слабый и искаженный — остается вам посочувствовать.

Теперь о диапазоне частот. Для вышеупомянутых AKG K451 это 11–29 500 Гц. Однако не сказано, какова неравномерность амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) и при каком «завале на краях» получены эти граничные частоты.

Мне так и не удалось найти ни этих данных, ни самой АЧХ. Зато попалась АЧХ на порядок более дорогих студийных наушников той же фирмы (см. рис. 3). Видим, что неравномерность достигает ±12 дБ, а верхняя граница полосы частот по уровню — 12 дБ всего 20 кГц. Но этого достаточно, выше 16 кГц мы уже все равно не слышим! Да и в воспроизводимых программах эти частоты бывают редко. Радиостанции УКВ FM не передают частот выше 14 кГц, АМ — 10 кГц.

Неравномерность АЧХ ±12 дБ не должна удивлять — это нормально для электроакустических систем. Вспомним фигурное катание по телевизору — троекратное прохождение звука через громкоговорители и микрофон может повысить неравномерность АЧХ даже до ±45 дБ, а это уже разница между «очень тихо» и «очень громко».

В результате одни звуки пропадают, другие превращаются в выкрики, возрастают и «завалы на краях», что приводит к отсутствию басов и верхов — звук становится «как по телефону».

Следующий важный параметр — сопротивление. Бытует мнение, что высокоомные наушники чувствительнее. Это неверно, ведь чувствительность определяется силой магнита и конструкцией механизма. Но выход детектора высокоомный (десятки килоом), и чтобы он отдавал в нагрузку максимальную мощность, ее сопротивление должно равняться внутреннему сопротивлению источника. Это известное условие согласования. Поэтому низкоомные наушники в детекторном приемнике работают плохо. Положение может исправить трансформатор, преобразующий ток и напряжение в N раз, а сопротивление, соответственно, в N² раз.

Большинство выпускаемых наушников — электродинамические, они устроены так же, как и обычные динамики от АС, но миниатюрнее и, конечно, по многим параметрам хуже, особенно по КПД. Они в принципе не могут быть высокоомными, поскольку намотать много витков очень тонкого провода на подвижную звуковую катушку, колеблющуюся в узком магнитном зазоре, чрезвычайно трудно. Принято стандартное значение 32 Ом, но бывает и меньшее сопротивление.

При подведении мощности 1 мВт, пользуясь элементарными формулами электротехники: P = U∙I, I = U/r, получаем 0,18 В и 5,6 мА. Для бестрансформаторного усилителя такие параметры крайне невыгодны, поскольку потребляемый ток как минимум раза в полтора превышает ток нагрузки. При этом КПД усилителя не превышает 3 %.

Гораздо выгоднее было бы поставить согласующий трансформатор 10:1, но фирмы, особенно при массовом производстве, катастрофически боятся намоточных изделий.

А любителю намотать такой трансформатор тонким проводом и внавал (без укладки рядами), вообще ничего не стоит.

К тому же главный бич экономичных двухтактных УМЗЧ, работающих в классе В, — искажения типа «ступенька». Если не принять никаких мер по их устранению, то амплитуда искажений будет около 0,5 В, а коэффициент нелинейных искажений составит 30 %; слушать что-либо через такой усилитель нельзя. В то же время при 9-вольтовом питании и такой же амплитуде выходного сигнала ЗЧ получаем всего около 6 %, и для связи, например, это уже приемлемо. Все же попытки уменьшения искажений связаны с увеличением потребляемого тока.

Уже заканчивая эту часть статьи, мне довелось побеседовать с академиком и просто умным человеком, любителем электроакустики. Он рассказал, что ухо человека способно детально разобрать звуковую картину, выделить звучание отдельных инструментов в оркестре лишь при громкостях ниже 60 дБ. Более громкие звуки смазывают звуковую картину, а совсем громкие смешивают ее в сплошную какофонию. Учитывайте это, любители громкой музыки, в рекламных проспектах такого не прочтешь!

В. ПОЛЯКОВ, профессор

За прошедшее время исследователи отыскали множество мелких осколков и подняли из озера самый большой обломок весом более полутонны.

Международная группа исследователей на основании полученных данных полагает, что метеорит, ворвавшийся в атмосферу Земли над Челябинском, возможно, был частью более крупного астероида. «Астероид-папа, вероятно, до сих пор кружит по Солнечной системе», — полагает исследователь из Хельсинкского университета Микаель Гранвик.

Ученый считает, что, по всей видимости, родина метеорита — семейство Флора, что расположено на внутреннем крае главного пояса астероидов, между Марсом и Юпитером. Оттуда небесное тело и отправилось в путь.

Лабораторные анализы показали, что возраст «челябинца» — порядка 1,2 млн. лет. Ранее ученые оценивали его возраст в 4,5 млрд. лет.

«Родительское тело метеорита представляло собой, скорее всего, астероид из семейства так называемых аполлонов, орбиты которых пересекают земную с внешней стороны. Судя по доле изотопов неодима и самария, а также структуре фрагментов, приблизительно 290 млн. лет назад астероид-родитель столкнулся с другим небесным телом, вследствие чего и откололся фрагмент. Или даже их несколько», — сказал астроном Михаил Маров на конференции в Институте космических исследований РАН.

А недавно уральские ученые в осколке метеорита обнаружили воду межпланетного происхождения. Челябинский астрофизик, доцент кафедры теоретической физики ЧелГУ Сергей Замоздра пояснил, что существует три версии наличия влаги в космическом объекте.

«В межпланетной среде действительно может быть вода: она образуется в холодных межзвездных облаках, например, при температуре ниже 300–500 кельвинов, — объясняет ученый. — Молекулы воды прилипают к пылинкам, которые затем обрастают льдом. Получается, что внутри астероидов могут быть остатки воды, которая была между звезд, в облаках». Такова первая версия.

Второй вариант возникновения воды в порах метеорита — это налипшая к метеориту пыль вперемешку с водой во время долгих блужданий по космосу. Согласно третьей гипотезе, метеорит вообще состоял из осколков разных размеров, а лед служил подобием цемента, скреплявшего их.

Напомним, что метеорит упал на Челябинск 15 февраля 2013 года. Его скорость равнялась 20 км/с. Диаметр небесного тела составлял 17 м, а масса — около 10 тыс. т.

Макароны появились позже лапши примерно на 1 500 лет. И это понятно: лапшу сделать проще, для этого нужны лишь тесто, скалка и острый нож. Так изготовляли лапшу древние египтяне еще в IV тысячелетии до н. э. — об этом свидетельствуют рисунки в гробницах фараонов.

Барельефы же этрусского некрополя Бандитачча, где, как утверждают археологи, изображено оборудование для приготовления макарон, датируются IV веком до н. э.

Далее история выглядит так. В 396 году до н. э. этрусский город Вейи был завоеван римлянами. Возможно, что рецепт изготовления макарон был тогда же позаимствован уроженцами Древнего Рима.

Во всяком случае, макароны и по сей день являются национальным блюдом итальянцев. Поначалу их изготавливали вручную с помощью особых матриц, сквозь которые продавливали тесто. Потом в Неаполе появились первые заводы по производству макарон. Случилось это уже в XIV веке. Макароны там формовали на специальных прессах, которые, впрочем, тоже поначалу приводили в действие вручную.

Через бронзовые матрицы различных видов выпускались «спагетти», «фиделини», «вермишели», а также большой выбор коротких макарон — «перья», «ракушки», «спирали»…

В России первая макаронная фабрика открылась в конце XVIII века в Одессе, а в 1913 году в стране насчитывалось уже 39 макаронных предприятий, производивших около 30 тыс. т этих изделий в год.

Так что не верьте первоапрельской шутке, которая время от времени гуляет по страницам СМИ и в эфире. Еще 1 апреля 1957 года телекомпания Би-би-си впервые дала сенсационное сообщение о небывалом урожае макарон в Швейцарии. На фоне кадров, показывающих крестьян, собирающих на полях макароны, диктор утверждал, что эти растения — следствие длительных экспериментов селекционеров.

Наши традиционные три вопроса: