Физика для всех. Книга 4. Фотоны и ядра

Каких-нибудь двадцать лет назад не возлагали больших надежд на ветер как источник энергии. Но тенденции современной энергетики меняются на наших глазах. Одна за другой создаются комиссии, задача которых — подумать об использовании даровых источников энергии. К богатствам земных недр относятся не так, как ранее: человечество начинает думать, что пришла пора позаботиться о целесообразном, а не хищническом использовании богатств, скрытых под земной корой. Поэтому и энергией ветра занялись всерьез. Трезво оценивая технические возможности, можно считать реальным использование долей процента от 100 млрд. кВт. Но и это очень много.

Созданы проекты гигантских «мельниц». Размах крыльев более 100 м, высота башни примерно такая же, скорость конца крыла мельницы около 500 км/ч. Мощность такой мельницы при обычной погоде достигает 1-3МВт. Несколько тысяч таких мельниц, работающих в стране, где сильный ветер не редкость, могут обеспечить ее энергией. В Западной Европе в 1973 г. было произведено 1261,6 млрд. кВт∙ч электрической энергии. В принципе (если не жалеть капитальных затрат) это малая часть той энергии, которую технически возможно взять у ветра! Строительство гигантских «ветряков» уже началось.

Расчеты показывают, что максимальную энергию ветряной двигатель дает тогда, когда ротор уменьшает скорость ветра на одну треть. Не надо думать, что ветряной двигатель должен обязательно копировать мельницу. Возможно применение роторов с вертикальной осью вращения. Ротор, показанный на рис. 6.6, может давать мощности порядка 20 кВт. Достоинство такого ротора — его независимость от направления ветра, недостаток в том, что он пригоден только тогда, когда сила ветра велика. Роторы такого типа изготовляются диаметром 5,5 м.

Вполне понятно, что генераторы, работающие за счет ветра, должны быть установлены на небольшой площади, но все же на таких расстояниях друг от друга, чтобы их взаимодействие не играло роли. Для того чтобы создать электростанцию мощностью 1000 МВт, нужна площадь порядка 5—10 км².

Глава 7 Физика Вселенной

ИЗМЕРЕНИЕ РАССТОЯНИЙ ДО ЗВЕЗД

В настоящее время почти невозможно провести границу между астрономией и физикой. До тех пор, пока астрономы, вроде как географы, ограничивались описанием звездного неба, предмет астрономии мало привлекал внимание физиков. Однако картина радикально изменилась за последние десятилетия, в особенности после того, как начали проводиться наблюдения звездного неба со спутников и с Луны.

Если земная атмосфера не мешает, то удается принять все сигналы, приходящие к нам со всех уголков Вселенной. Это и потоки различных частиц, и электромагнитное излучение практически всего спектра — от гамма-лучей до радиоволн. Колоссально возросли возможности наблюдения звездного неба и в видимом свете.

Изучение потоков частиц и электромагнитного спектра безусловно относится к физике. Если добавить еще к этому, что изучение космоса сталкивает нас со множеством явлений, которым пока что не удается дать однозначного истолкования, если учесть, что мы можем и должны быть готовыми к тому, что физика Вселенной может привести к открытию новых законов природы, то становится ясным, почему исследователями звездного мира сейчас являются физики — физики по образованию и по методу мышления.

Мы начнем наш разговор о Вселенной с классической астрономической проблемы. Как измерить расстояния от Земли до небесных тел? Сейчас расстояния до Солнца и планет измеряются с очень большой точностью с помощью радиолокаторов. Среднее расстояние до Солнца равно 149 597 800±2000 км.

Но астрономы сумели промерить расстояния внутри планетной системы, а также до ближайших звезд (находящихся от Земли на расстоянии до 300 световых лет) и без помощи радара, пользуясь нехитрым в принципе методом, называемым триангуляцией.

Вдали от нас находится высокая башня. Добраться до нее трудновато. Ну, скажем, отделяют нас от башни непроходимые болота. Наведем зрительную трубу на башню, фиксируем это направление. Теперь отъедем на несколько километров по прямой линии, перпендикулярной к направлению на башню, и повторим наше наблюдение. Разумеется, теперь по отношению к далекому пейзажу башня будет видна под другим углом. Угол смещения называется параллаксом; расстояние, на которое мы отъехали от первой точки наблюдения, называется базисом. Параллакс измерен, базис известен. Строим прямоугольный треугольник и находим расстояние до башни. Вот этим методом и пользуются астрономы, определяя параллакс, наблюдая за светилом из двух обсерваторий, расположенных по прямой на расстоянии, равном радиусу Земли. При помощи сначала нехитрых приспособлений, а затем телескопов астрономы измеряли углы между направлениями на отдельные звезды (рис. 7.1). И обратили внимание на то, что можно отыскать группу звезд, которая движется по небу как одно целое. С каких позиций ни наблюдай, углы между направлениями остаются теми же самыми.