23 мая
Загадка сверхпроводимости
23 мая 1908 года родился американский физик Джон Бардин (ум. 1991), лауреат Нобелевской премии «за создание теории сверхпроводимости».
Сверхпроводимость, открытая в 1911 году (см. 28 апреля), долго оставалась загадкой. Только в 1957-м Джон Бардин и его молодые сотрудники Леон Купер и Джон Шриффер построили теорию, объяснившую это явление. Эту теорию называют БКШ – по начальным буквам фамилий ученых. Они показали, что в сверхпроводнике свободные электроны могут двигаться согласованным образом. На квантовом языке это означает, что они находятся в одном и том же квантовом состоянии. Вы можете удивиться: это же противоречит запрету Паули (см. 21 марта)! Но Леон Купер выдвинул идею: электроны при низкой температуре спариваются, образуя пары с нулевым спином (их называют куперовскими парами). Запрет Паули не действует на эти пары, и в одном квантовом состоянии их может быть сколько угодно. Вы опять можете удивиться: спариваться – значит притягиваться, но одноименно заряженные электроны отталкиваются друг от друга! Оказывается, спариванию электронов помогает положительно заряженная ионная решетка. Электрон стягивает на себя ионы решетки, и другой электрон притягивается к этому сгущению положительного заряда. Когда огромное число пар движется согласованно, т. е. течет ток, отдельные возмущения решетки (тепловые колебания, дефекты) не могут нарушить это движение, поэтому сопротивление отсутствует. А при нагревании сверхпроводника до определенной критической температуры куперовские пары распадаются, и сверхпроводимость исчезает (см. 17 апреля).
24 мая
Художник-изобретатель
24 мая 1844 года изобретатель Сэмюэл Морзе ввел в эксплуатацию первую в США линию пишущего электромагнитного телеграфа между Вашингтоном и Балтимором длиной свыше 60 км.
Всем известна телеграфная «азбука Морзе» – точки, тире… Достаточно двух проводов и всего двух сигналов, чтобы зашифровать все буквы и цифры. Автор этой азбуки Сэмюэл Морзе (1791–1872) сначала был художником, причем вполне успешным. Он основал в Нью-Йорке Национальную академию рисунка и был ее президентом. Будучи в Европе, он написал самую известную свою картину «Галерея Лувра», на заднем плане которой изображено в миниатюре столько шедевров, сколько смогло вместить полотно. Вернувшись в Америку, Морзе стал профессором живописи в Нью-Йоркском университете. Но в это время он увлекся новым делом.
Интерес к электричеству возник у Морзе в то время, когда он был в Европе. Как раз тогда вышла книга Фарадея по электромагнетизму, и описанные в ней опыты демонстрировались повсеместно. Увиденные опыты натолкнули Морзе на мысль о создании системы передачи сигналов по проводам. Во время месячного плавания домой он сделал несколько предварительных чертежей, а по прибытии в Америку построил по ним электромагнитный телеграфный аппарат. В 1838 году Морзе разработал для своего телеграфа специальный код (азбуку Морзе) и послал первое телеграфное сообщение: «Чудны дела твои, Господи!» Усовершенствованные им (совместно с физиком Дж. Генри) телеграфные аппараты были установлены на первой в Америке коммерческой телеграфной линии Вашингтон – Балтимор.
25 мая
Поверхностное натяжение
Поверхность жидкости похожа на упругую пленку. Причина в том, что молекулы, находящиеся на поверхности, гораздо сильнее притягиваются внутрь (к молекулам плотной жидкости), чем наружу (к молекулам разреженного воздуха). Упругость этой пленки заставляет маленькие капли принимать сферическую форму.
Вот что Ричард Фейнман увидел через лупу с большим увеличением. «На листе сидела тля, мимо пробегал муравей, он подбежал к ней и начал пошлепывать ее лапками – всю тлю, шлеп, шлеп, шлеп. Зрелище было потрясающее! Потом на спинке тли начал выделяться сок. И поскольку я смотрел через лупу, я видел огромный, красивый, блестящий мяч, который из-за поверхностного натяжения походил на воздушный шар. Муравей взял этот мяч передними лапками, поднял его с тли и держал его. Мир становится совсем другим, когда на него смотришь в таком масштабе, где можно поднять каплю воды и удержать ее! Возможно, на лапках муравьев есть какая-то смазка, которая не разрушает поверхностное натяжение воды, когда они поднимают каплю. Потом муравей надкусил поверхность капли, и под давлением поверхностного натяжения капля попала прямо в его живот. Было безумно интересно наблюдать, как это происходит».
Когда вы будете в космическом корабле в состоянии невесомости, то сможете держать даже большие водяные шары в руках, как тот муравей – там сила тяжести не «конкурирует» с поверхностным натяжением и не заставляет воду растекаться, поэтому в невесомости жидкость принимает форму шара. Не забудьте только предварительно смазать руки каким-либо жиром, чтобы вода не смачивала ладони.
26 мая
Звездный час Михайло Ломоносова
26 мая 1761 года Михаил Ломоносов открыл атмосферу на Венере, наблюдая ее прохождение по Солнечному диску.
26 мая 1761 года все астрономы прильнули к окулярам своих телескопов: они всматривались в край Солнца, на котором вот-вот должна была появиться черная горошина – диск Венеры. Ломоносов наблюдал явление «любопытства больше для физических примечаний». Он обратил внимание на то, что при соприкосновении Венеры с диском Солнца вокруг планеты возникло «тонкое, как волос, сияние». Такой же светлый ореол наблюдался и при схождении Венеры с солнечного диска. Нюанс этот заметили многие астрономы, но лишь Ломоносов дал верное объяснение: «Венера окружена знатной атмосферой, таковой (лишь бы не большею), какова обливается около нашего шара земного». Открытие атмосферы на другой планете – одно из ярчайших событий XVIII века. Ломоносов мечтал разглядеть поверхность планеты, которая могла оказаться обитаемой. Однако атмосфера оказалась настолько «знатной», что в течение еще двух веков мы так и не смогли увидеть поверхность Венеры. Ровно через 200 лет, в 1961 году, к Венере направилась первая космическая станция (см. также 18 и 22 октября).
Хотя Ломоносов опубликовал сообщение об открытии атмосферы Венеры на русском и немецком языках, но оно прошло незамеченным. И через 30 лет Уильям Гершель открыл атмосферу Венеры во второй раз. Приоритет Ломоносова был восстановлен лишь в середине ХХ века.
27 мая
Покорение стратосферы
27 мая 1931 года швейцарские ученые Огюст Пикар и Пауль Кипфер совершили первый в мире полет на стратостате, достигнув высоты 15,785 км.
На высоте от 11 до 50 км располагается стратосфера – сильно разреженная атмосфера. На высоте 30–35 км атмосферное давление в 100 раз меньше, чем на земле. Для подъема в стратосферу служат стратостаты. Чтобы сохранять величину подъемной силы, несмотря на уменьшение плотности окружающего воздуха, баллон стратостата по мере движения вверх увеличивает свой объем. На старте он имеет сильно вытянутую грушевидную форму, а вблизи верхней точки полета баллон раздувается и становится шарообразным. Наполняют баллон гелием (до войны использовали водород, но он в смеси с воздухом очень взрывоопасен). Снизу к баллону подвешивается герметичная гондола для пилотов.
