ПОЧЕМУ ПЫЛЬ И ОБЛАКА НЕ ПАДАЮТ?
На вопрос о том, почему пылинки держатся в воздухе не падая, у многих готов уверенный ответ: потому что они легче воздуха. На первый взгляд это кажется правдоподобным. Однако достаточно хоть немного вдуматься в такой ответ, чтобы понять полную его несостоятельность. Пылинки, как они ни малы, все же представляют собой твёрдые или жидкие частицы. А какое твёрдое или жидкое тело легче воздуха? Частицы дерева и растительных волокон тяжелее равного объёма воздуха в несколько сот раз, а металлические — в несколько тысяч раз. Такие частицы, по закону Архимеда, не могут плавать в воздухе. Почему же они все-таки плавают?
Они и не плавают, а парят или витают, медленно опускаясь вниз в спокойном воздухе и увлекаясь вверх самым слабым воздушным течением. Замедленное падение их объясняется сопротивлением воздуха, весьма значительным по сравнению с ничтожным весом пылинки.
Это сопротивление зависит от величины поверхности тела и изменяется пропорционально второй степени его линейных размеров; вес же, обуславливающий падение, зависит от объёма тела и изменяется пропорционально третьей степени его линейных размеров.
Какое это имеет значение в нашем случае, ясно из следующего примера. Возьмём крокетный шар диаметром в \(10\) сантиметров и крошечный шарик из того же материала диаметром в \(1\) миллиметр. Отношение их линейных размеров равно \(100\), потому что \(10\) сантиметров больше \(1\) миллиметра в сто раз. Маленький шарик легче крупного в \(100^3\), т. е. в миллион раз; сопротивление же, встречаемое им при движении через воздух, слабее только в \(100^2\), т. е. в десять тысяч раз. Ясно, что маленький шарик должен падать медленнее крупного.
Короче говоря, причиной того, что пылинки держатся в воздухе, является их «парусность», обусловленная малыми размерами, а вовсе, не то, что они будто бы легче воздуха.
По той же причине держатся в воздухе и облака, даже в высоких, более разреженных его слоях. Облака — не водяной пар и не водяные пузырьки, наполненные паром, как многие думают, а скопление мельчайших водяных пылинок (диаметром от \(0,001\) до \(0,02\) миллиметра). Самый слабый восходящий поток воздуха способен поэтому не только прекратить крайне медленное падение облаков, поддерживая их на определенном уровне, но и поднять их вверх.
ВИДНЫ ЛИ ДНЕМ ЗВЕЗДЫ СО ДНА КОЛОДЦЕВ?
Кому не приходилось слышать или читать о том, что со дна глубоких колодцев, шахт, заводских труб можно днём видеть на небе звезды? Однако достоверных свидетельств, подтверждающих этот факт, не существует. Все говорят и пишут об этом с чужих слов. Первым высказал такое утверждение Аристотель, не приводя никаких подкрепляющих фактов. Римский писатель и учёный Плиний заимствовал это наблюдение у Аристотеля без всякой проверки. В средние века астроном Шейнер, современник Галилея, писал о том же со слов «одного весьма образованного и достойного доверия испанца»; Джон Гершель ссылается на слова знаменитого художника, но о собственных наблюдениях не сообщает никто.
Зато известны противоположные свидетельства. Так, например, Александр Гумбольдт, расспрашивавший берлинских трубочистов, случалось ли им видеть днём звезды со дна высоких труб, не получил от них ни одного утвердительного ответа.
Да и нет никаких научных оснований к тому, чтобы со дна колодцев, даже самых глубоких, были видны днём звезды. С поверхности земли их не видно, потому что частицы земной атмосферы рассеивают солнечные лучи, благодаря чему образуется сплошная сияющая завеса. Она существует, конечно, и для наблюдателя, смотрящего на небо со дна колодца. Единственное, что можно увидеть оттуда благодаря отсутствию бокового освещения и защите глаз от ослепляющего действия солнца, это две планеты — Венеру и Юпитер, которые сияют ярче звёзд. Но они бывают иногда видны днём и непосредственно с земли. Не это ли послужило поводом к зарождению всей легенды?
Другое дело — наблюдение с высокой горы. В этом случае самая плотная и запылённая часть атмосферы остаётся внизу; поэтому можно видеть днём наиболее яркие звезды. С вершины Арарата, т. е. с высоты 5 тыс. метров, в 2 часа дня видны звезды первой величины.
Остаётся ещё разъяснить: почему звезды можно видеть днём в телескоп. Вовсе не потому, как думают многие, что наблюдатель смотрит «со дна длинной трубы». Истинная причина та, что вследствие прохождения лучей через стекла (или отражения их от зеркал) яркость небесного фона, видимого в телескоп, ослабевает, яркость же звёзд — сияющих точек — вследствие сосредоточения лучей, наоборот, возрастает. Вот почему даже в небольшую трубу, с диаметром объектива в 7 сантиметров, уже видны днём звезды первой и второй величины.
МОЖНО ЛИ НАМАГНИТИТЬ ШАР?
Многие сомневаются в том, чтобы можно было изготовить магнит в форме шара, а иные даже твёрдо уверены в невозможности этого. Рассуждают обычно так: полюсы магнита должны находиться в его крайних точках; но у шара нет выдающихся точек, значит не может быть и полюсов; магниты же без полюсов не бывают.
Рассуждение это целиком ошибочно и опровергается хотя бы тем фактом, что уже первый исследователь магнитных явлений, английский учёный XVI в. Вильям Гильберт, производил опыты с магнитом именно шарообразной формы. Если бы шар невозможно было намагнитить, то стальные шарики не притягивались бы магнитом. Почему? Да потому, что магнитное притяжение обусловлено тем, что притягиваемое тело вследствие индукции само становится магнитом. Между тем легко убедиться хотя бы на опыте с шариками велосипедного подшипника, что шарообразные тела притягиваются магнитом так же, как и тела любой иной формы.
Где же находятся полюсы шарообразного магнита? Расположение их зависит вовсе не от формы магнита, а от тех условий, в каких он намагничивался. Если намагничивание шара производится, например, с помощью полосового магнита, то в точке шара, ближайшей к северному полюсу магнита, возникает южный полюс, а в противоположной, удалённой точке шара — северный полюс. Таким образом, никакого исключения в отношении явлений магнетизма шар не представляет.
Комментариев нет:
Отправить комментарий