Атомы у нас дома. Удивительная наука за повседневными вещами

Хотя ультрафиолет и опасен для кожи человека, он во многом полезен. Когда ультрафиолетовые лучи попадают на молекулы диоксида титана на самоочищающихся окнах, они выбивают из них электроны (это явление известно как фотоэффект). Электроны ударяются о молекулы воды, содержащиеся в воздухе, и превращают их в гидроксильные радикалы[112]. Из молекулы воды «выбивается» один атом водорода, и возникает гидроксильный радикал ОН⁻. Он работает как сильный окислитель и моющее средство, измельчая скопившуюся на стеклах грязь в микроскопические образования. Во время дождя мельчайшие частицы грязи смываются начисто.

По крайней мере так это работает в теории. Внутренним поверхностям окон, которые мы должны мыть своими руками, стоит устыдиться.

То видно, то нет

Одно из самых интересных, даже обескураживающих свойств стекла состоит в том, что когда вы сквозь него смотрите, то видите обманчивую картину того, что происходит за ним. Если вы прогуливаетесь по улице и случайно бросаете взгляд в окно магазина или чьего-то дома, то видите очень немногое. Когда же вы внутри помещения и видите, что кто-то заглядывает через окна, вам кажется, что этот человек может рассмотреть всё вокруг вас в деталях. Именно поэтому люди используют разные шторы, занавески, жалюзи и т. д.

Но на самом деле всё совсем не так. Причина в том, что внутри помещения обычно гораздо меньше света, чем снаружи. Насколько? Очевидно, что это зависит от времени года, времени суток, состояния погоды и вашего местоположения на Земле (что в конечном счете влияет на ваше положение по отношению к Солнцу). Однако в широком смысле естественная освещенность вне помещения в среднем в 2000 раз превышает таковую внутри него[113].

Если вы в комнате, то за ее окном значительно светлее. Поэтому вы легко можете видеть световые лучи, проникающие в помещение и приносящие изображение происходящего снаружи. Вне помещения вас окружает много света. Но внутри дома его гораздо меньше, и еще меньше его проникает наружу сквозь окна. Хотя стекло и выглядит прозрачным, оно пропускает не весь свет, падающий на него. Около 10–15 % этого света оно отражает[114]. Даже если в помещении и есть свет, не весь он может проникнуть сквозь окна наружу. Именно поэтому, как ни удивительно, окна обычно хранят тайны вашей частной жизни, даже если на них нет штор.

Ночью, разумеется, всё меняется с точностью до наоборот. Когда садится солнце и мы остаемся с уличным освещением и слабым молочным светом луны (если она полная), на открытом пространстве света остается очень мало. Обычная внутренняя освещенность помещений в 500 раз выше, чем освещенность внешнего пространства луной[115]. Если при включенном комнатном освещении вы в темноте посмотрите в окно, то едва разглядите человека, заглядывающего в ваше окно снаружи. В лучшем случае вы увидите в окне свое отражение. А вот человек на улице увидит вас и всё происходящее в комнате очень отчетливо.

Можно и без штор

Большинство из нас защищают свою личную жизнь от посторонних глаз при помощи штор, жалюзи или даже ставень. Но у всех них есть существенные недостатки – в первую очередь тот факт, что нужно постоянно поддерживать их чистоту. Как хорошо было бы, если бы нам удалось избавиться от них и превращать окна из прозрачных в непрозрачные щелчком выключателя. Уже есть окна, в которых используются стекла, меняющие прозрачность и цвет. Они называются электрохромными (способными менять цвет) и работают по тому же принципу, что и аккумуляторные батареи в ноутбуках или смартфонах.

В аккумуляторных батареях есть два электрода (положительный и отрицательный, анод и катод) и расположенное между ними химическое вещество, называемое электролитом. Когда батарея заряжается, катионы лития (атомы без электронов) двигаются по электролиту в одном направлении, запасая энергию. Когда батарея отсоединена от зарядного устройства и используется в ноутбуке, ионы лития движутся в ней в обратном направлении, высвобождая энергию в форме электрического поля.