Веревка вокруг Земли и другие сюрпризы науки

Прогресс не стоит на месте, в мире строятся все более и более высокие дома (в Дубае запланировано возведение здания высотой в километр![51]), а колонны в основании таких домов становятся все массивнее и массивнее, ведь вес конструкции тоже нарастает. Но когда речь идет о самых высоких постройках, таких, как Башня Свободы, небоскреб, который строится на месте Всемирного торгового центра в Нью-Йорке, к работе инженеров, конструирующих этих гигантов, добавляется еще одна неожиданная и интересная деталь. Помимо того что колонны должны сопротивляться огромному давлению сверху, их следует конструировать так, чтобы они выдерживали действие сил, направленных в противоположном направлении, то есть вверх. Считается, что возможны ситуации, когда колонны в основании таких зданий вообще не будут испытывать никакой нагрузки сверху — даже наоборот: они станут притягивать дом к земле, не давая ему улететь.

Как такое возможно? Чем выше здание, тем больше шансов, что его будет раскачивать ветром. Когда сильный ветер встречает на своем пути дом, он разделяется и огибает дом слева и справа. При этом поток воздуха создает завихрения, которые толкают здание туда-сюда, заставляя его раскачиваться как камертон. На деле даже лучше, если здание слегка покачивается, — это позволяет погасить часть силы ветра. Но когда дом наклоняется в одну сторону, он тянет вверх колонны-опоры по другую сторону. И если ветер достаточно силен, он не только уменьшает нагрузку на колонны, но даже немного вытягивает их из земли. Кроме того, у инженеров-конструкторов есть еще один повод для раздумий: колонны в той части дома, которая клонится к земле, должны быть рассчитаны на большую нагрузку, нежели вес здания. Это как с качелями: когда один конец поднимается вверх, вся нагрузка приходится на другой конец.

Направление, в котором раскачивается дом, тоже порой удивляет. Возможно, вы полагаете, что при сильном ветре, дующем в северную сторону здания, оно будет клониться к югу? На деле при образовании воздушных завихрений здание может раскачиваться из стороны в сторону под прямым углом к ветру. А если ветер и завихрения будут настолько сильны, чтобы повалить постройку, она упадет на восток или на запад.

Богатства Иттербю

Химические элементы — это те кирпичики, из которых строится материя. К началу восемнадцатого века было открыто около 15 элементов, некоторые из них были хорошо известны — в основном это металлы (железо, медь) или вещества, использовавшиеся в тогдашнем кустарном производстве (сера, фосфор). Начиная с 1700 года и далее химия постепенно усложнялась и становилась более рациональной, полностью вытесняя алхимию. Ученые открывали все новые и новые элементы. Химические элементы в силу самой своей природы щедро рассеяны по всей нашей планете, они содержатся в почве, воздухе и воде. Но впервые обнаружить тот или иной элемент можно где угодно — это дело случая. В 1825–1826 годах французский химик Антуан Жером Балар (1802–1876) нашел элемент бром в морской воде — в своей лаборатории в Монпелье. Примерно в то же время немец Карл Якоб Лёвиг (1803–1890) нашел тот же элемент в минеральных солях.

Но есть на Земле один маленький уголок, который породил сразу семь химических элементов. В 1794 году финский ученый Юхан Гадолин (1760–1852) обнаружил в каменоломне на шведском острове Ресарё химический элемент, который он назвал иттрий — в честь расположенной рядом деревни Иттербю. За последующие сто лет в той же самой каменоломне были найдены еще шесть элементов. Видимо, от недостатка воображения и давая тем самым повод для путаницы три из них назвали в честь все того же населенного пункта — тербий, эрбий и иттербий. Когда в конце XIX века в тех краях нашли новые элементы, химики наконец напрягли фантазию и назвали их гадолиний (в честь Юхана Гадолина), гольмий (от Holmia, латинского названия Стокгольма) и, наконец, тулий — от Туле, старинного латинского обозначения скандинавских стран.

Что ускоряет ускоритель частиц?

В английском языке ускоритель частиц называется «atom-smasher» — от слова «smash», что означает «крушение, столкновение». Многие обыватели, слыша это слово, представляют себе устройство, которое с огромной силой сталкивает атомы друг с другом, в результате чего они разваливаются и мы видим, что у них внутри. Во время экспериментов с ускорителем частиц и впрямь происходит нечто подобное. Атомы, а точнее, входящие в их состав частицы — электроны и протоны — в самом деле движутся друг навстречу другу на необычайно высокой скорости; они действительно сталкиваются; и эти столкновения, что греха таить, приводят к появлению целого ряда новых частиц, которых прежде в ускорителе не было и которые выделились «изнутри» атомов.