ЗАГАДКА ДОННОГО ЛЬДА
Что такое «донный лед», ясно из самого
названия. Нет, вероятно, ни одного сельского жителя в средней и северной полосе
нашей страны, который не был бы знаком с этим явлением. Но как и почему он
образуется? В самом деле: ведь лед легче воды; кроме того, мороз подступает к
воде с воздуха. Поэтому реки должны замерзать не снизу, а сверху, как это
обычно и бывает. Следовательно, образование донного льда вызывается какими-то
особыми причинами. Выяснение же этих причин очень важно, ведь донный лед — враг,
причиняющий много бедствий. Он нередко закупоривает водопроводы, срывает работу
гидроэлектрических станций, забивает русла рек, что вызывает наводнения, и т.
д.
Общепризнанное объяснение этого явления дано несколько лет назад советским гидрологом В. Я. Альтбергом.
Замечено, что донный лед появляется в закрытых
частях реки, на порогах и порожистых реках, т. е. в местах, где течение воды
быстрое, вследствие чего замерзание поверхности реки наступает значительно
позднее, чем при медленном течении.
Известно далее, что вода замерзает при 0°.
Однако при некоторых особых обстоятельствах, например при быстром течении,
возможна температура воды и ниже нуля. Такая вода называется «переохлажденной».
Переохлаждение ее всего лишь на несколько сотых долей градуса и вызывает уже
появление мельчайших частичек льда, оседающих на растениях, камнях и других
находящихся в воде предметах. По виду можно сравнить это явление с оседанием в
сильные морозы паров от дыхания на волосах в виде «седого» инея.
Из опыта известно, что для растопления льда
требуется много тепла. При обратном явлении — при образовании льда — это тепло
должно возвращаться. Потому что никакая энергия в природе не может пропасть.
Поэтому возникшие в переохлажденной воде частички льда повышают температуру воды
около, себя выше 0°, вследствие чего образование льда должно было бы
прекратиться.
Но мы имеем здесь дело не со стоячей водой, а
с рекой, в которой слои воды непрерывно перемешиваются. Поэтому к частицам льда
на предметах
притекает все время новая переохлажденная
вода, и нарастание льда непрерывно продолжается. Получается нечто вроде ветра:
нагретый нашим телом воздух относится ветром, а на его место все время
поступает более холодный. Подобный «водяной ветер» образует мало-помалу на дне
огромные глыбы льда.
Теперь понятно, почему донный лед появляется
при открытом русле: необходимо непрерывное переохлаждение воды, которое
вызывается постоянным соприкосновением ее с морозным воздухом.
Строение дойного льда рыхлое, губчатое. Донный
лед, всплывший наверх, называется «шугою», которая и забивает русла рек и
гидротехнические сооружения, нанося этим промышленности большой вред.
Донный лед получен искусственным путем на
металлических в деревянных сетках, опущенных специально для этого в
переохлажденную воду с открытой поверхностью. Эти опыты вполне подтверждают
правильность объяснении, данного т. Альтбергом.
ПОЧЕМУ НА ЛУНЕ НЕТ АТМОСФЕРЫ?
Потому что Лупа не в состоянии удержать ее.
Посмотрим, отчего это происходит.
Когда мы бросаем камень под некоторым углом к
плоскости горизонта, камень описывает в пространстве дугу и падает. Сообщая
камню все большую скорость, мы заставляем его проходить все большие расстоянии
и падать все дальше от пас. Но можно ли забросить камень так далеко, чтобы он
вовсе не упал?
Теоретически — можно. Для этого ему нужно
сообщить скорость в 7,9 км/сек (при условии, что земная атмосфера, которая,
оказывает огромное сопротивление, отсутствует). В этом случае дуга, описываемая
камнем, возрастет до полного круга, огибающего земной шар. По этой орбите
камень будет вечно кружиться вокруг Земли, став ее спутником. Если же
увеличивать далее его скорость, то орбита начнет вытягиваться, превращаясь во
все более продолговатые эллипсы. Когда же наконец скорость камня достигнет 11,2
км/сек, эллипс вытянется до бесконечности, т. е. камень будет все более
удаляться от Земли.
Итак, чтобы преодолеть силу тяготения Земли и
удалиться от нее в бесконечность, достаточна скорость в 11,2 км/сек.
Посмотрим теперь, что происходит и земной
атмосфере. Молекулы воздуха движутся с огромными скоростями — в сотни и тысячи
метров в секунду. Однако скорости в 11,2 км/сек они не достигают. Поэтому они
не в состоянии покинуть Землю. Иное дело на Луне. Сила тяжести на ее
поверхности в 6 раз меньше, чем на Земле. И достаточно скорости в 2,36 км/сек.
чтобы тело смогло навсегда покинуть Лупу.
Луна совершает один оборот вокруг своей оси в
27⅛ земных суток. Поэтому на отдельных ее участках день длится почти 14
суток. За эго время лунная поверхность успевает так накалиться, что ее
температура достигает местами 120°. При такой температуре молекулы газов
приобретают скорость, превышающую 2,36 км/сек.
Поэтому, если на поверхности Луны и появлялись когда-либо газы, могущие образовать вокруг нее атмосферу, то они быстро покидали ее, чтобы никогда более не вернуться.
ПОЧЕМУ СОЛНЦЕ И ЛУНА НА ГОРИЗОНТЕ КРАСНЫЕ?
Разгадка этого явления лежит в природе света.
Лучи света есть не что иное, как
электромагнитные волны. Это понятие, очень сложное, по существу, однако, широко
известно благодаря радиотехнике: «Станция работает на волне длиной столько-то
метров». Таковы же и световые волны; разница между ними лишь в длине волны. Но
что такое «длина волны»?
Допустим, что мы водим по поверхности пруда
палкой, вследствие чего на воде появляются одна за другой волны. Расстояние
между двумя смежными гребнями волн и есть длина волны. Чем быстрее мы будем
«колебать» палку, т. е. водить ею туда и обратно, тем чаще будут возникать
волны, тем меньше будут промежутки между ними и, следовательно, тем короче
длина волны.
Длина радиоволн, как все знают, измеряется
сотнями метров, метрами и сантиметрами, длина же световых волн — миллионными
долями миллиметра. Наш глаз различает луч света, длина волны которого не меньше
0,000393 мм и не больше 0,000770 мм. Более длинные и более короткие волны не
видимы нашим глазом. При этом замечательно устройство органов зрения: световые
лучи разной длины волны вызывают у нас различие ощущений, которое мы называем
различием цветов. Например, красному цвету соответствует длина волны в 0,000759
мм, желтому — 0,000589 мм, зеленому — 0,000527 мм, синему — 0,000431 мм,
фиолетовому - 0,000397 мм. Итак, волны красных лучей — самые длинные,
фиолетовых — самые короткие (из видимых глазом).
Вообразим теперь в море, недалеко от берега,
ряд столбов. По морю идут к берегу большие волны. Дойдя до столбов, волны
огибают их и достигают берега. Для длинных волн столбы не являются
препятствием. Но короткие волны, например зыбь или рябь, дойдя до столбов,
отразятся в различных направлениях и рассеются.
Свет, посылаемый Солнцем и Луной, состоит из
волн разной длины. Известно, что белый цвет — это смесь различных цветов;
именно поэтому, разложенный в дождевых каплях на лучи с различной длиной волны,
он дает разноцветную полосу — радугу.
Земную атмосферу можно сравнить с морем. Роль
столбов в ней играют молекулы воздуха, водяные пары и пыль. Эти «столбы»
частично задерживают короткие волны — голубой, синий и фиолетовый свет — и
пропускают свободно длинные волны — желтый и красный свет. Поэтому небесные
светила кажутся нам вообще желтее, чем они есть на самом деле.
Когда Луна или Солнце находятся на горизонте,
лучи света проходят более длинный путь сквозь атмосферу, чем когда они
находятся в зените (см. чертеж), и в этом все дело. Более толстый слой
атмосферы в сильной степени задерживает короткие волны, почти беспрепятственно
пропуская длинные: частично желтые, а главным образом — красные. Источник же
света, от которого мы получаем лучи красного цвета, кажется нам красным. Вот
почему, между прочим, также и при тумане, являющемся препятствием для коротких
волн световых лучей, Солнце кажется красным.
Э. Зеликович
Комментариев нет:
Отправить комментарий