«Настоятельно просим вас покинуть мост!» — снова и снова раздается по радиотрансляции жестяной голос диктора. И как-то даже забываешь, что и сам мост игрушечный, сделанный из деталей конструктора, и тот кораблик, что к нему приближается, движется лишь потому, что его тянет к себе за веревочку автор этой разработки и создатель макета Иван Алексеевич Якимичев. Так он значится в выставочном буклете, хотя лет ему всего 11 и учится он в 4-м классе 78-й школы г. Ярославля.

В этом красивом древнем городе протекает река Которосль, которую Иван и собирается оснастить автоматическим поворотным мостом, чтобы жителям было удобнее добираться из одного городского района в другой.

Под руководством Ирины Аркадьевны Уваровой, педагога дополнительного образования объединения «Робототехника и программирование», он разработал проект, главной частью которого является автоматический наклоняемый мост.

Лично я такой конструкции раньше не видел. Модель моста состоит из двух дуг, одна из которых играет роль палубы для прохода пешеходов и проезда велосипедистов, а вторая ее поддерживает. Они опираются на две площадки и тянутся от одной набережной к другой.

Иван Якимичев демонстрирует конструкцию своего моста.

— Прообразом конструкции стал мост Миллениум, построенный в 2001 году в английском городе Гейтсхед, — честно рассказал Иван. — Когда возникает необходимость пропустить судно, часть моста поворачивается на 40 градусов на шарнирах, и под дугой образуется пространство для прохождения судов по реке.

— В отличие от английского моста, наша модель автоматическая, — продолжал он свой рассказ. — Благодаря датчикам расстояния мост реагирует на приближение судна, и через компьютерную программу приводится в действие мотор, который и поднимает дугу с помощью ременной передачи. Затем через фиксированное время, заложенное в программе, мост автоматически опускает дугу в горизонтальную плоскость, давая возможность пешеходам и велосипедистам попасть на другой берег…

Остается добавить, что идея создания модели пришла в голову Ивану во время посещения Санкт-Петербурга, а его проект вызвал большой интерес у телевизионщиков и других посетителей выставки. Ну, а мы вручили Ивану наш приз как одному из самых юных техников, которые принимали участие в данном смотре.

Подводный робот К-2

Он получил такое название потому, что его создали два Константина — отец и сын Уколовы из г. Геленджика Краснодарского края. Старший подал идею, а младший ее осуществил. Немало помог им в этом и научный руководитель, кандидат технических наук Владимир Александрович Фоменко.

— Телеуправляемый подводный аппарат К-2 сделан из подручных материалов, — рассказал мне 11-классник Костя Уколов. Основу конструкции составляют сантехнические трубы из ПВХ. К ним добавлены поплавки из пенопласта. В качестве осветителей служат обычные фонарики, корпуса которых я дополнительно загерметизировал. Телеизображение получается при помощи обычной веб-камеры, а в движение всю конструкцию приводят два электродвигателя от омывателей лобового стекла автомобиля ВАЗ-2108. Словом, никаких дефицитных деталей. На все про все мы потратили около 5 000 рублей. Тем не менее, аппарат способен погружаться на глубину до 5 м и, как показали испытания, вполне может проводить осмотр днища маломерных судов, помогать подводным археологам, проводить мониторинг окружающей среды и наблюдения за обитателями моря…

Причем его услугами, подчеркнул Костя, могут воспользоваться не только частные лица, но и представители служб МЧС, полиции, рыбнадзора.

Интересная деталь: когда мы уже заканчивали беседу с Костей, к нам подошел один из телевизионщиков, работавших на выставке. У них с Уколовым завязался профессиональный разговор, как лучше передавать видеоинформацию из-под воды. Профессионал дал пару дельных советов по усовершенствованию конструкции, и Костя обещал их использовать в дальнейшем.

Константин Уколов-младший объясняет конструкцию робота К-2.

Тушим пожар… электричеством

Именно такой способ борьбы с огнем предложил Александр Богатый, 7-классник из г. Снежногорска Мурманской области.

— При тушении конструкций из современных легких сплавов, ликвидации возгораний во внутренних помещениях кораблей, подлодок, самолетов традиционные способы тушения огня водой или пеной работают плохо, — рассказал мне Саша. — И тогда я заинтересовался: а какие еще способы воздействия на огонь существуют в мире? И вскоре узнал, что факел пламени, как правило, имеет электростатический заряд — положительный по краям и отрицательный в центре. А если так, значит, есть принципиальная возможность воздействовать на пламя электрическим полем…

По мнению Александра, теперь огонь надо тушить так. Из пожарной машины на телескопических штангах выдвигаются два диска. Один размещается справа, другой — слева от очага пожара. На них подается электростатическое поле от генератора, расположенного на автомобиле. Факел огня начинает дробиться и вскоре гаснет.

Честно сказать, я не очень поверил, что с огнем можно справиться таким необычным образом. Однако проверка показала, что Саша прав. Инженеры из американского военного агентства DARPA разработали аналогичный способ тушить пожар без использования химических реагентов — с помощью звука или электричества.

Александр Богатый и его модель пожарной машины.

В первом случае пламя тушили с помощью специального электрода, покрытого защитной стеклянной оболочкой. Воздействие поля на плазму огня приводило к образованию мощных потоков ионов. Потоки фактически сдували пламя и таким образом тушили огонь.

Другой способ тушения заключался в облучении пламени звуковыми волнами. В экспериментальной установке сосуд с горящим гептаном помещали между двумя динамиками. Акустическое воздействие динамиков оказалось способно потушить огонь за несколько секунд. По словам инженеров, такое действие звука объясняется двумя причинами. Во-первых, акустические волны истончают зону сгорания, а во-вторых, воздействуют на поверхность горючего, увеличивая скорость его испарения. Это не приводит к увеличению скорости сгорания, а только понижает температуру огня. В результате пламя гаснет.

Подобные разработки могут оказаться весьма полезными, например, для помещений, где располагаются архивы, библиотеки. Электростатические электроды стоит размещать в самих стенках помещений уже на стадии строительства, полагает Александр. Вспомните хотя бы о недавнем пожаре в научной библиотеке РАН, где в начале нынешнего года сгорело немало ценной литературы. А еще многие из книг, рукописей, документов в немалой степени пострадали от воды и пены, примененных пожарными при ликвидации очагов огня.

Сильфон нам поможем

Кроме пожаров, немалый ущерб наносят и наводнения. Вспомните, сколько хлопот принесло половодье, случившееся в 2013 году на Дальнем Востоке. Бывают также набеги «большой воды» по весне и в других регионах России — в Сибири, на Кавказе, на Кубани…

— Воду частенько потом приходится выкачивать из домов, — рассказал 9-классник Денис Медведев из г. Тулы. — Конечно, в ход идут пожарные помпы и прочие насосы. Только вот беда — их часто не хватает. И мы с моим научным руководителем Владиславом Александровичем Куловским решили, что многие смогут помочь себе сами, если воспользуются нашей разработкой…

Сама идея такого устройства восходит к временам Древней Греции. Принцип действия сильфона был известен уже тогда. Да и ныне многим водителям хорошо знаком такой способ перелива, например, бензина из бака автомобиля в канистру. В горловину бака опускают конец шланга. Из него отсасывают воздух через другой конец, который затем быстро опускают в канистру. И горючее идет туда самотеком. Раньше воздух из шланга шоферы откачивали ртом. Потом, чтобы не глотать ядовитую жидкость, придумали такое новшество. В середину шланга вставляется резиновая груша. Вставив один конец шланга в канистру, шофер сдавливает грушу рукой, опускает второй конец шланга в бак и отпускает грушу. Возникшее в шланге разрежение гонит горючее из одного сосуда в другой.

Денис в своей конструкции предлагает заменить грушу герметичным сосудом из эластичного пластика. В принципе, это не важно. Главное, что таким образом в шланге тоже создается разрежение и вода начинает переливаться из одного ведра в другое, что автор и продемонстрировал всем желающим.

Модель устройства для перекачки жидкости без мотора.

Как жить на Крайнем Севере?

Коренные жители Крайнего Севера во время кочевий и сегодня предпочитают жить в чумах — разборных строениях из жердей и звериных шкур. В экстренных случаях они знают, как построить иглу — хижину из снежных кирпичей. Этому, кстати, ныне обучают и военных, которым приходится нести службу в Заполярье.

Анастасия Беспалова, 11-классница из «Ломоносовского лицея» г. Ногинска Московской области, при создании своего проекта рассуждала так:

— Россия — уникальная страна. Мы занимаем первое место в мире по территории и лишь 181-е по плотности населения. При таких обстоятельствах обеспечение людям комфортных условий проживания в отдаленных районах — большая проблема…

И Настя разработала такой проект. В качестве основы быстровозводимого дома она выбрала так называемый геодезический купол. В таких полусферических куполах потери тепла минимальны из-за меньшего давления холодного ветра на стены, благодаря хорошему аэродинамическому обтеканию жилища. Кроме того, геодезическая решетка купольного дома равномерно распределяет напряжение в конструкции, которая собирается из стандартных треугольных элементов — коннекторов. Они, в свою очередь, состоят из легких, например, алюминиевых швеллеров и балок, соединенных вместе шпильками и винтами с гайками на резьбе.

Всего Настя разработала три варианта куполов из одних и тех же деталей, но различной вместимости. Самый большой купол имеет диаметр около 17 м, самый маленький — втрое меньше. Сверху остов накрывают плотной прочной пленкой или синтетической тканью. И все — в таком куполе можно уже жить.

А светом и теплом его жителей обеспечит ветрогенератор, который представляет собой конструкцию в виде привязного беспилотника, немного похожего на воздушный змей, — закончила свой рассказ Анастасия. — Его четыре ротора и вырабатывают электричество…

Анастасия Беспалова и модель купола для Крайнего Севера.

Курить вредно!

Эту очевидную истину в очередной раз взялась доказать 10-классница Елизавета Кудинова из с. Солдато-Александровского Ставропольского края. Причем не только теоретически, но и на практике. Для этого она собрала группу из 31 курильщика самых различных возрастов — от пятиклассников до своего собственного отца. И они все вместе стали обстоятельно выяснять, как табачный дым влияет на организм человека.

Еще она разработала алгоритм отказа от курения, помогающий людям бросить эту вредную привычку в кратчайшее время, и 8 практических работ, наглядно показывающих, как смолистые вещества проникают в легкие, а никотин оказывается в крови.

— Тут недавно Надя Рейсланд, профессор факультета психологии Даремского университета в Лондоне, выяснила, что продукты курения добираются даже до плодов, вынашиваемых беременными женщинами. Когда будущие мамы закуривают, их дети в животах начинают беспокойно шевелиться, морщатся и даже ручками прикрывают себе рот и нос…

Достигнутыми результатами своей работы Лиза вполне довольна. Из ее группы 16 человек, в том числе и ее отец, бросили курить.

— Получается, что эффективность моей методики составляет более 50 процентов, — улыбается она. — Такое, согласитесь, случается не часто…

НОВЫЙ ВИД ПЛИОЗАВРА — крупнейшей водоплавающей рептилии юрского периода — обнаружен на территории Рязанской области. Открытие сделали ученые РАН и члены кружка при палеонтологическом музее имени Ю. А. Орлова (Москва), сообщил руководитель кружка, кандидат биологических наук Алексей Шмаков.

Плиозавры — крупные морские динозавры, обитавшие в конце юрского периода. Животные передвигались в воде при помощи 4 узких плавников и внешне были похожи на современных крокодилов. Останки похожих динозавров в разное время были обнаружены в Южной Америке и в Европе.

«Наша находка отличается от всего, что было найдено раньше, прежде всего размерами. Поэтому можно говорить, что найден самый крупный вид этого исчезнувшего животного», — уточнил А. Шмаков.

Плиозавры достигали 25 м в длину. По мнению исследователей, найденный ими ящер жил в келловейском веке юрского периода — примерно 145 млн. лет назад.

Члены палеонтологического кружка приезжают в Рязанскую область уже 4 года подряд. Раскопки ведутся вдоль берега Оки, где десятки миллионов лет назад располагалось теплое море.

Еще в 1905 году, то есть 110 лет тому назад, известный теоретик Альберт Эйнштейн проводил опыты по наблюдениям фотоэлектрического эффекта, за что впоследствии и был удостоен Нобелевской премии. При этом он обратил внимание, что атомы некоторых металлов испускают свободные электроны под воздействием падающего на них света.

Почему так? Поразмыслив, Эйнштейн пришел к выводу о том, что луч света является не просто волной электромагнитного излучения, а состоит из дискретных «энергетических волновых пакетов», называемых фотонами, которые и сбивают электроны в атомах с их орбит.

Впоследствии этот принцип дуализма, то есть двойственности природы света, закрепился в физике. Однако до последнего времени никому еще не удавалось непосредственно наблюдать фотон в образе волны и частицы. Лишь недавно ученые из Швейцарского федерального политехнического университета Лозанны, Швейцария, используя так называемые поляритоны в ходе достаточно сложного эксперимента, впервые в истории получили портрет фотона, на котором наглядно проявилась двойственность его натуры.

Поляритон — это устройство, состоящее, как сообщают физики, из трех компонентов: оптического резонатора — набора из двух зеркал-отражателей, заключенной между ними световой волны и квантового колодца — атома и вращающегося вокруг него электрона, который периодически поглощает и испускает квант света.

Исследователи создали такой поляритон, за «переключениями» которого они могли следить при помощи электронного микроскопа.

Им удалось достичь этого благодаря плазменным резонаторам — другой относительно новой технологии, позволяющей преобразовать коллективные колебания электронов в металлах в свет, тепло и другие формы энергии или же поглощать их.

Роль такого резонатора играла небольшая серебряная нанонить, которую ученые периодически облучали ультракороткими импульсами лазера.

Лазер придал энергию заряженным частицам в нанонити, заставляя их вибрировать. Свет стал перемещаться по нити в противоположных направлениях (как машины на двухполосной магистрали). При встрече этих двух волн образовалась третья. Именно за ней наблюдали экспериментаторы.

В общем, согласитесь, разобраться в этом так же непросто, как в самом фотоне. Но, так или иначе, появился снимок, на котором портрет фотона представлен, причем в цветном изображении. На нем, если присмотреться, видно, как частицы в правом верхнем углу постепенно превращаются в волны, обозначенные синим цветом.

В. ЧЕРНОВ

ПОЖЕВАЛ, ЗАОДНО И ПОЧИСТИЛ…

Blizzident — так называется разработка американских стоматологов, призванная, по их мнению, заменить традиционную зубную щетку. Производители щетки утверждают, что с ее помощью можно полностью почистить зубы в течение 6 с, впрочем, независимые исследования еще не подтвердили эффективность приспособления.

Чистить зубы по-новому надо теперь так. В рот вставляется специальная капа, наподобие той, что используют боксеры или хоккеисты во время соревнований. После этого

надо в течение 6 с делать жевательные движения, во время которых 600 щетинок, по идее, идеально вычистят зубы и ротовую полость.

Впрочем, чтобы добиться этого, каждому человеку надо иметь индивидуальную капу. Сначала сканируются его челюсти и создается их 3D-модель. Исходя из полученных данных, определяется оптимальное размещение щетинок. Затем на 3D-принтере происходит изготовление основы зубной щетки в соответствии с особенностями строения зубов. В итоге стоит она весьма прилично — 299 долларов США.

В январе 2015 года Хэнк Хесслер, геолог, работающий в Йеллоустонском национальном парке, объявил, что супервулкан может взорваться в ближайшие две недели. Это, дескать, видно по нарастающей активности данного вулкана. СМИ тут же подхватили сенсацию. Эксперты стали рассуждать, до каких границ может докатиться стихийное бедствие и жителям каких регионов стоит готовиться к эвакуации.

Местным властям с трудом удалось успокоить граждан, разъясняя им, что никто в мире еще не научился предсказывать землетрясения и извержения вулканов с достаточной точностью. Кроме того, у руководителей того или иного города или местечка есть планы, как действовать в той или иной критической ситуации.

Йеллоустон по сей день так и не проснулся. Однако ближе к весне подобные разговоры возникли на Кавказе. Уже здесь жители все чаще стали интересоваться, правда ли, что Эльбрус — это спящий вулкан, который вроде бы начал проявлять признаки активности. Дело дошло до того, что со специальным заявлением были вынуждены выступить вулканологи. И вот что они рассказали.

Эльбрус — высочайшая гора Большого Кавказа. Она представляет собой двухвершинный конус потухшего вулкана, который покоится на высоком цоколе из гранитов и кристаллических сланцев вот уже более 2 млн. лет. Высота западной вершины — 5 642 м, восточной — 5 621 м. Они разделены седловиной (полого-выпуклое понижение высотой 5 200 м) и отстоят друг от друга примерно на 3 км. Общая площадь ледников Эльбруса — 134,5 км.

За это время не раз случались периоды его затухания и активизации. Как считают ученые, последнее извержение с выбросом лавы произошло 1500–1700 лет назад. А примерно 500 лет назад здесь произошли выбросы пепла. «Извержение Эльбруса может случиться и в нынешнем XXI веке», — сообщила на встрече с журналистами руководитель Эльбрусской учебно-научной базы МГУ Наталья Володичева. Далее она рассказала такие подробности.

Косвенным подтверждением идущих вулканических процессов стало обнаружение учеными МГУ на вершине Эльбруса, на высоте 5 621 м, колонии зеленых мхов. Они обычно выбирают теплые места. В самом деле, температура поверхности горы в этом месте составляет плюс 21 градус, даже в то время, когда окружающий воздух остывает до минус 20 градусов и ниже.

«Это свидетельство так называемой поствулканической активности Эльбруса, которая проявляется в виде выбросов фумарольных газов. Такие газы обладают разными запахами, в основном — характерным ядовитым запахом сероводорода», — отметила Н. Володичева.

Кроме того, вокруг Эльбруса много термальных источников — например, температура минеральных ключей Джилы-Су на северном склоне горы составляет плюс 24 градуса. «Это, конечно, отражение продолжающейся внутренней активности вулкана», — заключила Н. Володичева.

Однако в ближайшие десятилетия извержение вряд ли произойдет, полагают эксперты. «Признаков скорого извержения не обнаружено. Думаю, что он проснется не раньше, чем через полвека», — подтвердил мнение своих коллег заведующий лабораторией геодинамики Института имени П. К. Штернберга МГУ Вадим Милюков.

Впрочем, есть ученые, которые не верят в возможность пробуждения вулкана даже в ближайшие столетия. Минувшей весной в Приэльбрусье состоялась Всероссийская научная конференция по современному вулканизму на Северном Кавказе. Участвовавший в ней заведующий кафедрой чрезвычайных ситуаций Кабардино-Балкарского госуниверситета (КБГУ) профессор Александр Шевченко заявил, что извержения Эльбруса не стоит ждать, по крайней мере, в ближайшие 200–300 лет.

И все же вулканологи призывают местные власти быть настороже. «Если извержение Эльбруса все же случится, то расплав снега и льда приведет к сходу селя с восточного склона, который распространится на 50 км до города Тырныауз, — сказала Н. Володичева. — При этом скорость схода селя составит до 20 м/с, так что убежать от него невозможно»…

Это подтверждает печальный опыт киногруппы Сергея Бодрова-младшего, участники которой погибли в 2002 году как раз в результате схода селевой лавины.

Между тем ныне в Тырныаузе, который является административным центром Эльбрусского района Кабардино-Балкарии, проживают более 20 тысяч человек. Поэтому местные спасатели все же учитывают и возможности катастрофического развития ситуации.

На рабочем совещании органов власти и силовых структур Северо-Кавказского федерального округа в Пятигорске первый заместитель министра по чрезвычайным ситуациям РФ Руслан Цаликов, говоря о задачах, которые стоят перед региональным Центром МЧС на Северном Кавказе, обмолвился, что от Кисловодской солнечной астрономической станции до жерла вулкана Эльбрус рукой подать — всего 80 км.

Каких-то 10–12 млн. лет назад нынешние скалы Кисловодского курортного парка еще покоились на дне палеоокеана Тетис. Затем плиты земной коры в очередной раз столкнулись, образовав впадину Черного моря, гряду вершин Большого Кавказа и обширные плоскогорья, на одном из которых уютно разместился курортный рай — Кавказские Минеральные Воды.

Сегодня дверца огненной топки Эльбруса закрыта. Но под огромной горой еще клокочет расплавленная магма. Эти симптомы «пробуждения» вулкана игнорировать нельзя, что, видимо, и имел в виду Руслан Цаликов.

Однако и преувеличивать опасность, сеять панику не стоит, считает многоопытный начальник Кисловодского управления по защите населения, территорий от чрезвычайных ситуаций Эдуард Абзатов. «Не только в нашей стране, но и в мире до сих пор нет надежных методов выявления предстоящих землетрясений и извержений вулканов, — сказал Э. Абзатов. — Поэтому те признаки, что заметили ученые на Эльбрусе, возможно, еще многие годы, а то и десятилетия не получат никакого развития».

Тем не менее, у спасателей уже есть наготове план, как действовать при возникновении чрезвычайной ситуации. В зависимости от того, насколько велика и реальна будет опасность, глава МЧС даст команду, по какому режиму действовать. В систему оповещения заведено 18 текстов. Город обеспечен сиренами, громкоговорителями и радиоточками, чтобы за несколько минут оповестить население. По договоренности с сотовыми операторами все абоненты получат соответствующее сообщение на мобильные телефоны.

Время от времени спасатели проводят и специальные учения, чтобы не забыть, как надо действовать, если спящий Эльбрус однажды все же проснется. Ведь с природой шутки плохи… Наглядным свидетельством тому стали недавние события в Катманду, где из-за «шалостей» природы погибли тысячи людей, разрушены десятки тысяч строений.

В. ВЛАДИМИРОВ, И. ЗВЕРЕВ

КРУПНЕЙШИЙ В МИРЕ спиральный эскалатор запустили японские инженеры. Такие эскалаторы встречаются довольно редко ввиду их сложности. А конструкция, возведенная в торговом центре New World Daimaru Department Store, вообще поражает воображение — дюжина изогнутых эскалаторов образует две огромные винтовые лестницы в центральном атриуме.

Японская компания Mitsubishi Electric является единственным в мире производителем спиральных эскалаторов. Ее инженеры впервые разработали спиральный эскалатор еще в 1985 году и с тех пор выполнили 103 заказа по всему миру, самым крупным из которых стал проект для Шанхая.

Плавность хода достигнута посредством специально разработанных цепей, которые могут реагировать на разные углы движения, а направляющие ступеней и поручней сделаны с применением специальных технологий для достижения оптимальной гибкости.

САМЫЙ БОЛЬШОЙ АВТОКЛАВ в мире создан в Японии. Он предназначен для изготовления деталей пассажирских авиалайнеров. Изготовила это уникальное оборудование промышленная корпорация Kawasaki Heavy Industries Ltd.

Автоклав представляет собой печь цилиндрической формы длиной 30 и диаметром 9 м, которая позволяет проводить обработку деталей из композита при температуре в 190 °C и давлении в 270 килопаскалей.

Как ожидается, новый автоклав будет установлен на заводе в городе Ятоми (префектура Айти), где его используют для изготовления деталей авиалайнера Boeing-787 Dreamliner.

ВОЛЕЙБОЛЕН ИЗ СЕМЕЙСТВА БАКИБОЛЛОВ. Кристаллическая решетка таких материалов сформирована в виде полой сферы. Основным и самым распространенным бакиболлом является фуллерен С60 — молекула, состоящая из 60 атомов углерода, имеющая форму футбольного мяча, состоящего из 20 шестиугольников и 12 пятиугольников.

Но, проводя исследования в этом направлении, ученые уже синтезировали молекулы фуллеренов, насчитывающие по 72, 76, 84 и даже 100 атомов углерода. А не так давно химики начали экспериментировать, заменяя в молекулах фуллеренов некоторые атомы углерода другими химическими элементами.

В итоге Джинг Ван из Хэбэйского университета (Китай) и несколько его коллег создали пока теоретическую модель еще одного экзотического представителя семейства бакиболлов. Используя методы компьютерного моделирования, китайские ученые построили модель молекулы фуллерена, состоящей из 60 атомов углерода и 20 атомов скандия, и определили некоторые из ее основных свойств.

Эта молекула состоит из 6 однотипных обособленных областей, состоящих из 8 атомов скандия и 10 атомов углерода, соединенных друг с другом по образцу, который используется для сшивки волейбольных мячей. Отсюда новое вещество и получило свое название — волейболен (Volleyballene).

Расчеты указывают на то, что волейболен является самой устойчивой из молекул веществ, имеющих химическую формулу Sc₂₀C₆₀. Он должен сохранять свою форму и стабильность вплоть до температуры в 727 °C.

Теперь ученые принялись за подготовку методов синтеза таких молекул. Они надеются, что волейболену найдется применение в самых разных областях науки и техники.

ПОРТРЕТ КОРАБЛЯ с точки зрения птицы — так охарактеризовал свой новый цикл фотографий американский фотограф Джеффри Мильштейн. Он 14 лет снимал летящие самолеты с земли, а теперь решил заняться прямо противоположным делом: его новый проект состоит из фотографий кораблей, сделанных с воздуха. Фотограф попытался запечатлеть каждую деталь гигантских пассажирских лайнеров — поля для гольфа, танцполы, баскетбольные площадки и разнообразные бассейны.

ПОЛУЧЕН ЛУЧ ЗВУКА? Ученые из Мэриленда (США) продемонстрировали возможность управления многочастотным режимом работы акустического лазера, пишет журнал Physical Review Letters.

Сазер — акустический лазер — представляет собой усилитель звуковых колебаний определенной частоты.

Принцип работы сазера напоминает работу лазера. Изменение частоты фотонов сопровождается генерацией фононов. Направленные пучки фононов от акустических лазеров могут найти применение как переключатели в некоторых электрических схемах и для исследования трехмерной структуры твердых тел.

Музыка вдруг оборвалась, и какое-то время Олег обескураженно крутил головой, а потом над площадью раздался усиленный динамиками голос:

— Внимание! Парни с Четвертой наблюдательной засекли корабль-матку флибов. Время подлета уточняется. Юбилей колонии будет сокращен на два часа.

Музыка полилась вновь, и нарядно одетые танцоры как ни в чем не бывало закружили по площади.

«Что за черт», — подумал Олег и тронул за плечо стоящего впереди Габриэля. Тот повел широченными плечами, переступил с ноги на ногу и лишь затем обернулся.

— Слушай, Гейб, — сказал Олег, — кто такие флибы?

— Ну-у… — протянул здоровяк. — Это сленг, сокращенное «флибустьеры». Вооруженный до зубов сброд, который шатается по космосу и грабит колонии. Сам знаешь, у нас им есть чем поживиться.

Еще бы не знать! Основу мессенской экономики составляла торговля платиноидами. Новые месторождения открывались чуть ли не каждый месяц, а общие запасы никто не мог оценить даже приблизительно.

— Никогда не слыхал… Они опасны?

— Ну, от Земли с ее мощным флотом они держатся подальше. А вот такие, как мы, — лакомая добыча. Хуже всего, если они встречают сопротивление. На Аргосе устроили настоящий ад — из шести поселений уцелели всего два.

Олег был неробкого десятка, но при этих словах ему стало не по себе.

— Как вы думаете отбиваться? Обратились к кому-нибудь за помощью?

— Нет.

Олег прилетел на Мессению две недели назад. Узнал, что с толковыми биотехнологами здесь напряг, условия показались заманчивыми, вот и решил попытать счастья. Одно показалось странным — колонисты были чересчур беззаботны, словно дети на прогулке.

— Но это же нелюди, убийцы. — Олег словно вразумлял несмышленое дитя. — Или вы так и решили: никакого отпора, пусть грабят, лишь бы все были целы?

Габриэль и не подумал обижаться.

— Оружие у нас есть. Там. — Он ткнул пальцем себе под ноги.

Значительная часть колонии была упрятана под землю — генераторы, склады, ангары… Бродя по сложному лабиринту, Олег не раз натыкался на запертые двери без всяких знаков. Так вот что они скрывали…

«Подготовились, значит, — подумал Олег. — Да только оружие само не стреляет, без бойцов это просто груда железа. Таких миролюбивых людей я в жизни не встречал. Кто воевать будет? Этот пацан, что ли?»

Он посмотрел на отплясывающего метрах в десяти от них Энцо. Парнишку точно не волновали пираты.

— Настроение боевое? — раздался сзади голос неслышно подошедшего Сдобина.

Мэру очень подходила его фамилия. Кругленький, с пухлыми щечками и излишне полной нижней губой.

— Как самочувствие? — спросил он, щурясь от слепящего мессенского солнца. — Воевать доводилось?

— Я состоял в добровольной организации содействия армии! — отчеканил Олег. — И проходил военные сборы, когда случилась заварушка на Лауре.

Мэр в раздумье потеребил губу.

— Ясно. Будет правильно, если ты поедешь на свою биостанцию и погоняешь ее в усиленном режиме. Я хочу быть уверен, что она не подведет в сезон дождей.

— Но… — попытался возразить Олег.

— Иди, — вяло махнул рукой Сдобин. — И больно там не спеши. Даю пару суток.

Любая разработка, как известно, начинается с идеи. В нашем конкретном случае дизайнеры уже разработали столько предложений, что только выбирай. По их мнению, подоконники нужны не только для того, чтобы было куда ставить цветы в горшках, на что опереться, выглядывая из окошка, и где поставить радиаторы отопления. В мире еще есть множество нестандартных решений, позволяющих трансформировать подоконник в красивую и практичную часть интерьера.

Например, подоконник не так уж сложно превратить в письменный стол, если сделать подоконную доску достаточно широкой. Такое решение пригодится семьям, где есть дети-учащиеся и родители, работающие дома.

Такой стол может быть фиксированным, и тогда под ним можно расположить дополнительные полочки для справочников, тетрадок и учебников. Он может быть и откидным. Тогда под подоконником укрепляют деревянный брус, на петлях подвешивают столешницу из цельной доски или ДСП, а к ней крепят ножки. Они могут быть также откидными либо ввинчивающимися по резьбе. При этом столешница окрашивается в цвет стен или обоев, так чтобы в опущенном состоянии, закрывая батарею, была незаметна.

Подобный стол может быть и чертежным, если в семье есть в нем необходимость. В таком случае панель из ДСП может заменить сама чертежная доска, которая будет стоять на ножках под нужным наклоном.

Достоинство такого варианта еще и в том, что стол максимально приближен к окну, значит, хорошо освещен в дневное время.

А вот вам вариант для квартир с небольшим угловым окном. Здесь подоконник также может быть превращен в стол. Столешница с одной опорой, заполняющая угол, создает треугольный стол. А если его «нарастить» до квадрата, то на кухне получится полноценный обеденный стол. Кстати, широкий подоконник, переходящий в обеденный стол, может стать очень практичным решением в небольшой кухне, где окно не угловое, а самое обычное.

Подоконник-шкаф уместен, если вам показалась привлекательной мысль использовать пространство под подоконником для хранения разных мелочей и инструментов, которые необходимы во всяком домашнем хозяйстве.

Подоконник может выступить и роли зимнего сада. Особенно он удобен в эркерном проеме. Такие окна-эркеры еще встречаются в домах старой постройки, а также в некоторых ультрасовременных. Здесь много солнечного света, столь необходимого растениям, а также немало свободного пространства, куда не задвинешь тяжелую мебель. Часть растений размещается на подоконнике, а те, что покрупнее, — на полу. А если рядом поставить еще небольшой столик и кресло, то получится неплохой уголок для отдыха и чтения.

Если подоконник достаточно просторен, то здесь можно устроить и детский уголок. Тут пространства хватит настолько, чтобы задергивать уголок занавеской-кулиской наподобие кукольного театра. Здесь можно разыгрывать представления или просто спрятаться за занавеской на время от взрослых с их проблемами.

Подоконник-ложе возможен скорее в домах с индивидуальной планировкой, с большими окнами, доходящими почти до пола. В основании такого спального места можно устраивать ящики для хранения постельных принадлежностей, белья, одежды.

Подоконник-подиум становится настолько многофункциональной деталью, что его можно рассматривать и как рабочий уголок, и как спортивную площадку, и как место для отдыха. Днем под него можно задвигать кровать, и тогда останется достаточно места для активной спортивной и культурной жизни хозяина.

Подоконник — спортивная стенка подойдет для маленькой квартиры, жители которой не могут себе позволить полноценные тренажеры и спортивные снаряды. Можно соорудить металлическую раздвижную конструкцию и с помощью шарниров прикрепить ее к подоконнику. Для занятий спортом она раздвигается, а в сложенном состоянии висит под подоконником, закрывая батарею отопления. Для отжимания и накачивания пресса достаточно самого простого варианта, но при желании ваша фантазия подскажет вам, как ее можно дополнить и усложнить.

Подоконник-раковина годится как для кухонь, так и для ванных комнат, имеющих окно. Умывальник или мойка встраивается в подоконник, который одновременно является поверхностью цокольной конструкции, рабочего стола или шкафа.

И наконец, подоконник может стать «персональной квартирой» для вашего любимого кота.

Таким образом, подоконник таит в себе немало возможностей. И здесь мы изложили далеко не все интересные идеи! Особенности планировки вашей квартиры подскажут вам иные идеи, возможно, еще оригинальнее представленных здесь.

А воплотить их в жизнь вам помогут родители или привлеченные ими мастера-профессионалы. При этом стоит обратить внимание не только на ширину, но и на высоту подоконника. В жилых помещениях данный размер должен варьироваться в диапазоне 70–90 см. Почему так? Дело в том, что обычно под окном устанавливаются радиаторы отопления, которым необходимо место. Далее — необходим доступ света через окно, он должен быть равномерно распределенным и достаточным (все это учитывается еще на стадии проектирования самого дома).

Этот стандарт обычно имеют в виду и изготовители мебели. Они стараются, чтобы спинки кресел и дивана не превышали высоту подоконной доски. И все-таки при покупке новой мебели на эту «мелочь» стоит обратить внимание.

Причем для кухни просто замечательно, когда высота кухонного стола равна высоте подоконника. Тогда достаточно придвинуть стол вплотную к подоконнику, чтобы получить дополнительное место. Рабочая поверхность стола и подоконная доска на кухне образуют единую плоскость. Что весьма удобно, особенно при широком подоконнике.

В ванной комнате и подсобных помещениях окон часто не бывает вообще или они расположены под самым потолком. Но если при строительстве нового дома вы всей семьей такие окна запланировали, то оптимальная высота установки подоконной доски должна быть 120–160 см. Такой размер устанавливается потому, что эти помещения относятся к категории «влажных», и здесь необходим хороший обмен воздуха. Во избежание появления сырости окно и соответственно подоконник располагают повыше.

В заключение позвольте обратить внимание на такую «мелочь». В городских квартирах задана стандартная высота от пола до подоконника, хотя многое зависит от серии дома. Так вот, стандартный размер, как правило, 83–85 см. И если по каким-то причинам вы решили изменить этот размер, то нарастить высоту подоконника, заложив кирпичами часть окна, вполне можно. А вот снижать этот показатель, то есть вырубать часть стены, ни в коем случае нельзя, поскольку внешние стены обычно являются несущими.

Первый полет Airbus A400M был запланирован на январь 2008 года, но самолет поднялся в воздух только в конце 2009 года. Он предназначен для переброски грузов и войск, их десантирования парашютным или посадочным способом в любых метеоусловиях и ночью с использованием неподготовленных ВПП, в том числе грунтовых. Кроме того, А400М должен выполнять полеты на высокой дозвуковой скорости на малых высотах в составе группы, иметь бронированные кабину экипажа и жизненно важные системы.

Объем грузового отсека будет около 340 м³, что почти в 2 раза больше, чем у существующих самолетов аналогичного назначения. Это позволит размещать без предварительной разборки вертолеты, артиллерийские орудия, реактивные системы залпового огня и бронетранспортеры.

На базе А400М планируется создать вариант транспортно-заправочного самолета с 2 или 3 точками заправки. Считается, что, имея на борту 45 т топлива, он сможет обеспечить патрулирование в течение 3 ч на удалении около 930 км от аэродрома базирования.

Технические характеристики:

Грузоподъемность… 37,00 т

Размах крыла… 42,40 м

Длина самолета… 45,10 м

Высота самолета… 14,70 м

Площадь крыла… 221,5 м²

Масса пустого самолета… 76,50 т

Масса максимальная взлетная… 141,00 т

Мощность двигателя… 4x11 000 л. с.

Крейсерская скорость… 555 км/ч

Перегоночная дальность… 8 700 км

Практическая дальность… 7 870 км

Дальность с максимальной загрузкой… 3 300 км

Максимальная высота полета… 12 200 м

Экипаж… 2–4 чел.

Основной боевой танк Т-14 «Армата» (Россия, 2014 год)

Танк Т-14 «Армата» — новейший российский основной боевой танк на гусеничной платформе «Армата», поставка которого в Вооруженные силы России начнется в 2015 году.

Главным достоинством Т-14 специалисты называют его оснащение необитаемой башней и расположение экипажа в специальной бронированной капсуле.

Машина оснащена 12-цилиндровым дизельным двигателем с турбонаддувом и семикатковой активной подвеской с дифференциальным механизмом поворота. Автомат заряжания пушки отделен от экипажа, что позволяет сохранить ему жизнь даже при детонации снарядов.

Т-14 оборудован радаром на активной фазированной антенной решетке, которую можно использовать как локатор артиллерийской разведки.

Радар, способный захватить до 24 воздушных целей, позволяет использовать танк как средство ПВО. Словом, Т-14 можно считать универсальной ударной машиной сухопутных войск, включающей в себя полноценный тактический ракетный комплекс, зенитную систему противовоздушной обороны, комплекс армейской разведки и целеуказания и собственно танк.

Технические характеристики:

Боевая масса… 48 т

Активная защита… «Афганит»

Динамическая защита… «Малахит»

Броня… комбинированная, многослойная

Мощность двигателя… до 2 200 л. с.

Скорость на шоссе… до 90 км/ч

пересеченной местности… до 70 км/ч

Экипаж… 3 чел.

Реакции такого типа известны многим с раннего детства. Если, например, добавить в воду немного лимонной кислоты, а потом сахара и соды, получится «шипучка-газировка».

Выражаясь научным языком, при этом в результате химической реакции между лимонной кислотой (которую, кстати, можно заменить столовым уксусом) и содой возникает энергия активации, которая приводит к переходу вещества из одного состояния в другое. В данном случае — из жидкого в газообразное.

«Море» пены вы можете также получить, если добавить в раствор хлорки стакан кока-колы.

Аналогичную бурную реакцию вы можете наблюдать в школьном кабинете химии, если проведете такой эксперимент. В колбе смешиваем раствор перекиси водорода и жидкое мыло. Отдельно аммиак смешиваем с медным купоросом, получая сульфат аммония. Доливаем полученный раствор в колбу и наблюдаем бурную реакцию ценообразования.

Если вы при этом полагаете, что в колбе идут многочисленные реакции, которые можно описать лишь длинными строчками уравнений, то ошибаетесь. Перед вами лишь наглядная демонстрация способности перекиси водорода самопроизвольно разлагаться на воду и кислород из-за слабой связи между атомами кислорода.

2Н₂О₂ = 2Н₂О + О₂

При разложении одной части 6 %-ного раствора перекиси водорода выделяется 20 частей газообразного кислорода. Он-то и вспенивает жидкое мыло.

Скорость разложения, как обычно, зависит от температуры, концентрации, наличия примесей. Под действием катализаторов (каталитическое разложение) оно происходит быстрее. В этой роли выступают ионы переходных металлов (медь, железо, кобальт и др.), а также некоторые ферменты.

Когда в раствор медного купороса мы добавили аммиак, то получили аммиакат меди, который и стал катализатором в нашей реакции разложения.

CuSО₄ + 6NH₃ + 2Н₂О = [Cu(NH₃)4](OH)2 + (NH₄)2SО₄

Реакция разложения запущена. А мыльный раствор не дает кислороду сразу улетучиться. Пузырьки выделившегося кислорода обволакиваются слоем молекул мыла и поднимаются на поверхность. Соприкасаясь друг с другом, они образуют ячеистую структуру — пену. Она получается плотной и долго не оседает из-за низкого содержания воды. Для пущей зрелищности можно добавить красители перед началом реакции.

И наконец, еще один рецепт, который можно оформить в виде своеобразного химического фокуса.

В бутылку налейте 50 мл 15–20 %-ной перекиси водорода Н₂О₂, купленной в аптеке. Аккуратно заткните бутылку пробкой и продемонстрируйте окружающим. Жидкость в бутылке ведет себя вполне миролюбиво.

А теперь резко встряхните бутылку. И все увидят, что в бутылке словно проснулся джинн — вся жидкость как будто вскипает…

А вся хитрость в том, что в корковой пробке вы снизу сделали небольшое отверстие, куда затолкали ватку с кристаллами оксида марганца, то есть марганцовки. Как только перекись водорода соприкоснулась с оксидом, она начала бурно разлагаться на кислород и воду. Вот вам и весь фокус!

Кстати…

ПОЛУЧЕНИЕ ЙОДА

Всем известный препарат, который находится в виде настойки в каждой аптечке, йод, говорят, появился благодаря… обыкновенному коту. Правда, у него был необыкновенный хозяин.

Парижский химик Бернар Куртуа занимался производством селитры и для некоторых опытов использовал золу морских водорослей. Однажды в 1811 году, пока хозяин размышлял над очередным опытом, кот рассудил по-своему. Он прыгнул на стол и, опрокинув колбу, залил концентрированной соляной кислотой золу водорослей.

В результате произошла бурная реакция, все помещение наполнилось сине-фиолетовым паром, который, оседая повсюду, вскоре превратился в такого же цвета кристаллы. Из этих кристаллов позднее и догадались делать ту настойку, которой мы ныне замазываем мелкие царапины и ссадины.

Вообще-то поначалу Фуко экспериментировал в погребе своего дома в Париже с маятником длиной 2 м. Эксперимент вызвал повышенный интерес и вскоре был повторен публично. Под куполом Пантеона на стальной проволоке длиной в 67 м был подвешен 28-кг груз с острием. Вокруг маятника оградили круг, по периметру которого насыпали песок. Качаясь, маятник постепенно смещался, очерчивая на песке траекторию своего вращения. С помощью этого эксперимента было наглядно продемонстрировано суточное вращение Земли.

К слову, в Московском планетарии, где тоже установлен маятник Фуко (длина нити 16 м, масса шара — 50 кг), проводят более зрелищный эксперимент. У края траектории движения маятника ставят какой-нибудь предмет. Маятник в ходе эксперимента постепенно изменяет плоскость вращения и в какой-то момент, наконец, этот предмет сбивает.

В апреле 1931 года маятник Фуко был установлен в Исаакиевском соборе Ленинграда. Около 7 тыс. зрителей стали свидетелями научного триумфа, когда бронзовый шар, подвешенный к куполу, был приведен в действие для наглядной демонстрации вращения Земли. Маятник сняли в 1986 году.

Еще один 25-метровый маятник Фуко есть в портовом японском городе Нагасаки на острове Кюсю, а самым подходящим, пожалуй, местом для демонстрации маятника Фуко стал итальянский «город наук» Болонья, где был основан старейший университет Европы (1088 год). В Кафедральном соборе города, под сводом высотой 45 м, тоже подвешен маятник. Наконец, еще один есть в Вильнюсском государственном университете, в местном музее науки.

Каким же образом изменения плоскости вращения маятника доказывали вращение Земли? На самом деле все просто. Маятник в действительности не вращается — по законам физики, маятники не меняют плоскости своего раскачивания. А изменение плоскости вращения в ходе эксперимента наблюдается потому, что наблюдатели вращаются вместе с поверхностью Земли в ходе ее суточного кругового движения.

А чтобы опыт получился как можно более зрелищным, металлический шар надо подвешивать на возможно более длинной нити. Неплохо было бы, например, подвесить на прочном шнуре, один конец которого закреплен под потолком спортзала, а к другому привязана массивная гиря.

Так, говорят, выглядел эксперимент, проведенный самим Ж. Фуко.

Впрочем, опыты с маятником вы вполне можете провести и у себя дома, полагает известный экспериментатор Ф. Рабиза. Начнем мы вот с чего.

Привяжите к карандашу нитку с грузиком — например, с гайкой. Положите на стол линейку и, держа карандаш горизонтально, подтолкните маятник, чтобы он качался вдоль линейки. Начните постепенно поворачивать карандаш в горизонтальной плоскости. Вы убедитесь, что поворот карандаша не повлиял на маятник, он будет по-прежнему качаться вдоль линейки. Во время этого опыта не должно быть ветра или сквозняка, которые могли бы оказать влияние на маятник.

Модель маятника Фуко можно сделать еще и так. Переверните вверх ногами кухонную табуретку. Укрепите на концах двух ее ножек, по диагонали, деревянную палку или металлическую трубку, а к середине ее привяжите маятник. Заставьте его качаться так, чтобы плоскость качания проходила между ножек табуретки. Медленно поворачивайте табуретку вокруг ее вертикальной оси, и вы заметите, что теперь маятник качается уже в другом направлении.

На самом деле он качается все так же, а изменение произошло из-за поворота самой табуретки, которая в данном опыте играет роль нашей Земли.

Кстати, колебания маятника можно складывать и вычитать. Если они направлены в одну сторону, то получаются колебания, размах которых равняется сумме размахов слагаемых колебаний. Если же направления колебаний одинакового размаха противоположны, то колебания вычитаются друг из друга и прекращаются. Мы с вами будем складывать два взаимно перпендикулярных колебания, сообщив их одному маятнику.

Опыт 1. Подвесьте маятник в таком месте, чтобы его колебаниям ничто не мешало (например, в дверном проеме). Отклоните его вправо и, перед тем как отпустить, толкните вперед. Маятник получит сразу два направления движения: ему надо качаться справа налево и одновременно вперед и назад, поскольку вы его так толкнули. Направления колебаний перпендикулярны друг другу, они складываются, и маятник будет описывать эллипсы или даже окружности.

Еще один вариант маятника

Опыт 2. Возьмите велосипедную или длинную вязальную спицу или прямой кусок металлической проволоки примерно такой же толщины и длины. Зажмите ее конец в тисках или между двумя деревянными брусками. Спица (или проволока) должна быть в вертикальном положении. На свободный ее конец наденьте кусочек резиновой трубки со вставленным в нее (наполовину) блестящим стальным шариком от шарикового подшипника.

Опыт будем наблюдать сверху, поэтому позаботьтесь, чтобы шарик на спице был хорошо освещен.

Если вы немного отклоните спицу и отпустите ее, она начнет колебаться, блик на шарике будет описывать эллипсы. Почему же эллипсы, а не прямую линию? Дело в том, что, отклонив и отпустив спицу, вы, скорее всего, сами того не замечая, сообщили ей сразу два направления колебаний.

Впрочем, потренировавшись, можно добиться, чтобы блик шарика при отпускании спицы чертил только короткую прямую линию. Когда вы этого добьетесь, ударьте по спице, поперек ее колебаний, деревянной палочкой. Шарик сразу начнет описывать эллипсы. Это наглядный результат сложения двух перпендикулярных колебаний.

Ионосфера, как вы, наверное, знаете, это слой атмосферы, расположенный на высоте от 90 до 400 и более километров. Разреженный газ в ней сильно ионизирован солнечным излучением, проводит электрический ток и отражает радиоволны. Именно там наблюдаются полярные сияния и магнитные бури, влияющие на состояние здоровья людей. Благодаря своей высокой чувствительности, ионосфера способна очень точно реагировать на события как на Солнце, так и на Земле.

Некоторые исследователи считают, что есть ионосферные предвестники больших землетрясений, что может быть использовано в их прогнозе. А поскольку ионосфера отражает сигналы далеких радиостанций, для ее изучения не обязательно запускать спутники и зонды, использовать радары и сложный математический аппарат. Достаточно научиться слушать и наблюдать радиоэфир.

Спектры сигналов и их наблюдение. Спектр показывает, из каких частотных составляющих состоит сигнал. Чистая музыкальная нота (звучание камертона) содержит лишь одну частоту, например, 440 Гц (используется для настройки музыкальных инструментов). Свист также содержит лишь одну частоту, но более высокую, где-то от 2 до 3 кГц. Речь или музыка содержат уже целый набор частот, и такой спектр удобно изображать графически.

Наверняка вы уже видели спектры на дисплеях аудиоаппаратуры, где интенсивность спектральных компонент отображается высотой светящихся столбиков. Если же надо записать спектр и его изменения во времени, то лучше отображать интенсивность яркостью, по одной координате отложить время, по другой — частоту.

Именно так сделано в программе «Спектран» (Spectran), отображающей графически в режиме реального времени спектр поступающего сигнала в виде «водопада» — непрерывной ленты с координатами время — частота, и способной автоматически, с определенной периодичностью сохранять изображения, формируя, таким образом, «историю» сигнала за период работы.

Программа создана двумя итальянскими радиолюбителями с позывными I2PHD и IK2CZL, предназначена для исследования спектров звуковых сигналов, наблюдения слабых сигналов в шуме и т. д. Она распространяется бесплатно и доступна на многих радиолюбительских сайтах в сети Интернет. Ее часто используют для визуального приема телеграфных сигналов. Вот пример записи сигнала авиационного маяка на средних волнах (СВ).

Скриншот с экрана программы «Спектран».

Спектр тонального сигнала маяка.

Сигнал маяка тональный, с частотой 1000 Гц. После длительной посылки маяк дважды передает букву W, и затем цикл повторяется. Для удобства чтения телеграфа «водопад» запускают по горизонтали и подбирают скорость «протяжки». Этот сигнал чистый, сильный и неискаженный, поскольку маяк находился близко и принимался земной волной.

Иное дело при приеме дальних станций на коротких волнах (КВ). Сигнал приходит после одного, а то и нескольких отражений от ионосферы, иногда даже двумя-тремя лучами. Ионосфера, как правило, состоит из нескольких отражающих слоев, концентрация электронов (которая, собственно, и определяет отражающую способность) в них сильно изменяется ото дня к ночи, зависит от времени года, солнечной активности и многих других факторов. Хотя газ в ионосфере очень разрежен, там дуют ветры со скоростями до многих сотен метров в секунду. Одним словом, «погода» в ионосфере еще изменчивее, чем на поверхности Земли.

Эффект Доплера состоит в изменении частоты сигнала, принимаемого от движущегося объекта. Всем знакомо повышение тона гудка приближающегося поезда, и понижение — удаляющегося. Частота ударов волн о днище моторной лодки повышается, если идти навстречу волне. Эффект этот проявляется с волнами любой природы, в том числе и электромагнитными. Первый радиолокатор, созданный в нашей стране под руководством П.К. Ощепкова еще в 1934 году, работал на эффекте Доплера.

Передатчик метровых волн (УКВ) был установлен на крыше здания, где размещалась лаборатория, на нынешней улице Радио в Москве. Он излучал в восточном направлении. Приемник был вынесен примерно на 10 км вперед, в Новогиреево, тогда ближнее Подмосковье (любопытно заметить, что в первом месте я сейчас работаю, а во втором — живу). С аэродрома в Монино поднимали самолет, летавший к Москве и обратно. На вход приемника поступали два сигнала: прямой от передатчика и отраженный от самолета. Поскольку частота отраженного сигнала была сдвинута из-за движения, в приемнике возникали биения низкого тона, слышимые в телефонах. Испытания прошли успешно, но до широкого использования этого радара в войсках дело тогда не дошло.

Формула для доплеровского сдвига частоты F при отражении от движущегося объекта проста:

F = 2Vf_o/c, где V — радиальная скорость объекта, f_o — частота передатчика, с — скорость распространения радиоволн, равная скорости света.

Ее удобно преобразовать для быстрых расчетов. Поскольку c/f_o = λ, F = 2V/λ. Итак, доплеровский сдвиг частоты равен числу полу

волн, проходимых объектом за секунду в радиальном направлении (к передатчику или от него). Когда объект находится на траверсе приемопередатчика и расстояние до него не изменяется (радиальная скорость нулевая), доплеровского сдвига частоты нет, то есть F = 0.

Сейчас доплеровские РЛС широко использует дорожная полиция для контроля скорости автомобилей. Луч ручного радара (спид-гана) направляют вдоль шоссе, следя за приближающимися или удаляющимися автомобилями. Несложно сосчитать, что при длине волны

3 см и скорости автомобиля 30 м/с (108 км/ч) доплеровский сдвиг составит 2 кГц. Схема радара крайне проста: он содержит генератор, смеситель, УНЧ, частотомер и, конечно, направленную антенну. На смеситель поступает часть сигнала передатчика и его отражение от автомобиля. На выходе смесителя выделяется низкочастотный сигнал биений, частота которого зависит от скорости автомобиля.

Схема изменения доплеровского сдвига частоты.

Именно этот эффект используют для исследования ионосферы. Подъем или опускание отражающего слоя должны приводить, соответственно, к понижению или повышению частоты принятого сигнала, по которым легко вычислить скорость движения слоя. Однако, поскольку двигаться слои могут очень медленно, доплеровский сдвиг может измеряться долями, в лучшем случае единицами герц.

Измерить такой сдвиг несложно ионозонду, когда передатчик и приемник рядом (как в спид-гане), но оказывается проблемой при приеме удаленных станций. Все дело в стабильности и точности установки частоты как радиостанции, так и гетеродинов приемника.

Однако ионосфера — это турбулентная среда, в которой возникают не только медленные изменения, но и вихри, и прочие крупно- и мелкомасштабные неоднородности.

Флуктуации электронной концентрации неизбежно приводят к изменению коэффициента отражения, и даже места, от которого отражается сигнал. Из-за этого быстро изменяется как амплитуда, так и фаза отраженного сигнала. В результате вместо чистого синусоидального сигнала, посылаемого к ионосфере, мы получаем сложный псевдошумовой сигнал с размытым спектром.

Решение проблемы стабильности частоты предложено автором и состоит в использовании несущих частот радиостанций. Они расположены в соответствии со строгой сеткой вещания х5 кГц, и их частота по ГОСТу должна устанавливаться с точностью не хуже 10 Гц. Стабильность частоты радиовещательных KB-станций лучше 10^-8, что означает уходы менее 1 Гц на 100 МГц! Следовательно, дрейф частоты принимаемого сигнала на частотах 2…30 МГц может составлять от 0,02 до 0,3 Гц в худшем случае. Доплеровское смещение, вызываемое движением ионосферы, даже на одном скачке может быть намного больше. Итак, эталоны частоты уже есть в эфире!

«Спектран» можно программно настроить на частоту биений между несущими радиостанций 5 или 10 кГц. Частота выборок должна быть, по крайней мере, вдвое выше частоты биений. В «Спектране» есть частоты выборок 11025 и 22050 Гц. Максимальное разрешение при этом 0,042 и 0,084 Гц. Как показала практика, сетка частот радиовещательных станций на КВ с шагом 5 кГц соблюдается не слишком строго, и приходилось наблюдать частоты биений от 4950 до 5050 Гц или от 9900 до 10100 Гц.

Приемник должен иметь полосу пропускания не менее 5 кГц, а настраивать его надо примерно посередине между несущими частотами станций или с некоторым сдвигом настройки в сторону более слабой станции. Телеграфный гетеродин в приемнике вообще не нужен — для выделения биений включают режим AM. Теперь стабильность его гетеродина не имеет значения, ведь частота биений определяется исключительно частотами двух соседних радиостанций.

Словом, для ионосферных исследований годятся любые дешевые приемники, включая китайские «мыльницы» с веревочным верньером. А уж описанные в нашем журнале детекторные и простые транзисторные приемники, обладая невысокой избирательностью, подходят как нельзя лучше!

Конечно, желательно, чтобы одна из станций была местной, тогда ее сигнал будет чистым и не искаженным ионосферой. К сожалению, такое бывает редко. В случае же двух дальних станций «Спектран» зарегистрирует суммарный доплеровский сдвиг обоих сигналов и суммарное уширение их спектров. Сигналы ведь приходят из разных мест разными путями, и ионосферные возмущения мы наверняка увидим.

Первые же опыты дали замечательный результат. Я выбрал короткие волны с хорошим на тот момент прохождением в 19-метровом диапазоне.

В. Поляков, профессор

_{(Продолжение следует.)}

Настоящее имя Иоганна Орфиреуса — одного из наиболее удачливых изобретателей вечного двигателя — Карл Элиас Бесслер. Он родился в 1680 году и с детских лет проявлял удивительную любознательность. Был он и часовых дел мастером, и стеклодувом, и гравером, и оружейником, и астрологом, и целителем. Но прославился он созданием вечного двигателя!

Прежде чем его построить, Орфиреус изучил, изготовил и испытал более 300 различных механизмов! Наконец, он выбрал наиболее подходящий и продемонстрировал его в действии авторитетным ученым того времени. Дела Орфиреуса пошли и вовсе замечательно, когда у него появился могущественный благодетель в лице Гессен-Кассельского ландграфа Карла. В 1716 году Орфиреус обосновался в графском замке Вайсенштайн. Здесь для двигателя была отведена специальная комната, куда никого не допускали без разрешения изобретателя.

Двигатель имел вид полого колеса диаметром около 4 м и шириной 35 см. Оно было изготовлено из дерева и обтянуто вощеным полотном, скрывавшим внутренний механизм. Колесо вращалось на толстой оси. «Я осмотрел эту ось, — писал известный физик Гравезанд, — и теперь твердо убежден, что снаружи колеса решительно ничто не способствует его движению».

Все же ученая комиссия решила подвергнуть двигатель Орфиреуса особым испытаниям. Колесо запустили, после чего закрыли двери комнаты, опечатали их и выставили охрану. Лишь спустя две недели двери были открыты и все убедились, что колесо вращается с той же скоростью, что и вначале! Комнату снова закрыли. Теперь уже — на 40 дней. Результат оказался тем же.

В третий раз машину держали надежно запертой в течение двух месяцев. Но и после этого она работала!..

Однако вскоре пошли слухи о том, что вращение колеса поддерживается с помощью веревок людьми, спрятанными в соседнем помещении. Люди эти — брат и служанка Орфиреуса. Но они его не выдали. Изобретатель скончался в 1745 году, похоронив вместе с собой тайну созданной им машины.

СБОРНАЯ МОДЕЛЬ ПАРУСНИКА