|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ДИТЯЧА НАУКОВА ЛАБОРАТОРІЯ
Як почути Сонце. Дитяча наукова лабораторія
Довідник / Дитяча наукова лабораторія Сонячний голос... Незвичайне поєднання слів, чи не так? Всі ми звикли до понять "сонячне світло", "сонячне проміння", словом, до того, що нашу зірку можна бачити. Але що її можна ще й чути... Гіпотезу про існування сонячного голосу висунув горьківський вчений-астроном, праці якого добре відомі у нас у країні та за кордоном, професор Володимир В'ячеславович Радзієвський. Більше того, він навіть пророкує, як звучатиме сонячний голос: у ньому можна почути і гуркіт ураганів, і завивання бур, і мірний гуркіт морського прибою, і химерне поєднання інших, досі невідомих нам звуків. А розшифрований, цей голос, можливо, відкриє чимало таємниць нашої зірки. Як народилася незвичайна ідея слухати Сонце? Володимир В'ячеславович, відповідаючи на це питання, каже, що трапилося не таке вже рідкісне в науці явище, коли шукають одне, а знаходять зовсім інше. Але історія його ідеї - це не лише приклад незвичайних, несподіваних поворотів у захоплюючому науковому пошуку, це ще й зразок завзятого дотримання логіки пошуку, уміння доводити розпочате до логічного кінця. Радзієвський вивчав, як впливає світловий тиск на рух небесних тіл. Для цього йому потрібно було знайти якомога точніший спосіб виміряти тиск світла. Точності, що досягається у класичному досвіді П. Н. Лебедєва, було недостатньо. Проте почати розповідь найкраще, згадавши, що такий світловий тиск і як було проведено досвід Лебедєва, під час якого вперше було доведено існування цього тиску та виміряно його величину. У скляній посудині у вакуумі на тонкій нитці знаменитий фізик підвішував карданний підвіс із двома легенькими "мушиними крильцями" (див. рис.). Так вчений назвав найтонші металеві листочки діаметром близько 5 мм. Одне з таких крилець було посрібленим, інше – зачорненим. Через систему лінз ними спрямовували світло потужної електричної дуги. А далі відбувалося таке: зачорнена поверхня світло поглинала, від посрібленої фотони відбивалися, відскакували, надаючи цим крильцю додатковий імпульс. В результаті підвіс із крильцями закручувався. Досвід П. М. Лебедєва, як відомо, довів, що світловий тиск існує. А по кутку закручування підвісу вдалося приблизно встановити і його величину. Точне вимірювання та розрахунок тиску світла дуже важливі для астрономів, яким треба обчислювати хід зірок. Це тиск, наприклад, багато в чому визначає вигляд і форму кометних хвостів. Однак досвід П. М. Лебедєва, наведений ще в останньому році минулого сторіччя, для сьогоднішніх завдань, як ми вже сказали, потрібної точності не дає. Радзієвський шукав більш чіткий спосіб виміру. Якось йому на очі потрапила книга під назвою "Слух і мова". Автор книги доводив, що людське вухо набагато чутливіше за очі. Здавалося б, порівнювати два цих органи почуттів між собою так само безглуздо, як, скажімо, зіставляти якість музичних творів та кондитерських виробів. Адже око реагує на електромагнітне поле, а вухо – на акустичне. Проте раціональне зерно у такому зіставленні є. Відносна перевага вуха над оком очевидна хоча б з такого прикладу. Око не в змозі вловити чергування кадрів на кіноекрані, яке відбувається з частотою лише 24 кадри в секунду. А барабанна перетинка вуха спосіб тиску з частотою до 20 тис. герц. Згадалося вченому і те, що давно вже існує дуже простий та зручний прилад для перевірки слуху – термофон. З його допомогою випробовували, наприклад, новобранців в армії. Термофон є герметичною коробочкою із зачорненим дротом, від якого є один вихід - у вухо. На зволікання подається струм силою 1 ампер, який модулюється змінним струмом звукової частоти - 600 герц. Змінні величини тут зникають: амплітуда змінного струму, наприклад, становить одну десятимільйонну частку вольта. За 1/600 частку секунди зволікання встигає трохи розширитися, в наступний мікроінтервал - трохи стиснутись... Але навіть ці нікчемні коливання вухо чує, щоправда, у кожної людини по-різному, що й використовують для перевірки слуху. Ці факти навели Радзієвського на думку: якщо слух настільки чуйний, можливо, з його допомогою вдасться виміряти світловий тиск точніше? Для перевірки він провів нескладний досвід (див. рис.). Вчений зробив диск, в якому на однаковій відстані один від одного було вирізано п'ять круглих отворів рівного діаметра. Диск починають обертати зі швидкістю 100 об/хв та спрямовують на нього потужний пучок світла. Позаду диска, навпроти одного з отворів встановлена герметична коробочка з срібною мембраною. З коробочки виходить тонка трубка, яку вставляють у вухо. Протягом хвилини світло 500 разів перекривається і знову відкривається, мембрана знаходиться під дією світла, то ні. Отже, вона повинна звучати, відчуваючи періодичний вплив світлового тиску. Досвід вдався на славу. Звук народжувався досить сильним. Залишалося відкалібрувати його силу, і можна було обчислювати величину світлового тиску... Еврика? Успіх, якийсь надто легкий, не міг не насторожити справжнього дослідника. Для перевірки вчений (як він сам зізнається – суто інтуїтивно) зачорнив мембрану сажею. Звучання мало зникнути, або, принаймні, стати значно слабшим. Адже світловий тиск пропорційно коефіцієнту відбиття світла, а в зачорненої поверхні він дуже малий. Проте сталося зовсім інше. Мембрана буквально заревіла!
Стало ясно, що в досвіді головним чином поводиться зовсім не світловий тиск. У чому тоді причина наблюдаемого явища? Очевидно, в тому, припустив дослідник, що сажа просто нагрівається під впливом світлового потоку і охолоджується, коли світло перекрито (згадайте тяганину в термофоні). Отже, шар повітря, що прилягає до мембрани, періодично розширюється і стискається. Пружні коливання повітря передаються барабанній перетинці. Ще раз таку розгадку підтвердив новий експеримент, де замість потужної електричної дуги джерелом світла була звичайна лампочка. Ефект виявлявся, але звучання, природно, стало тихіше. Власне, перевірочний досвід неважко відтворити. Для цього знадобиться нескладний прилад – звичайний медичний фонондоскоп, яким лікар прослуховує хворого. Взявши його в руки, ви побачите, що на звуковловлюючу камеру нагвинчена гайка, що міцно притискає до камери жорстку мембрану (див. рис.). Відгвинтіть її, покрийте внутрішню поверхню камери товстим шаром кіптяви, а потім поставте гайку та мембрану на місце, ретельно перевіривши щільність їх прилягання. Гумові трубки та вушні вкладки також повинні бути герметичні. Адже звукова енергія, що виникає в камері, мізерно мала, і найнезначніший її витік призведе до невдачі. Якщо тепер ви піднесете фонендоскоп до лампочки (відстань між ними залежатиме від гостроти вашого слуху і може коливатися від 10 см до 1 м), то почуєте рівне низьке гудіння, яке відповідає звучанню камертону з частотою 50 герц. У кого можуть виникнути сумніви - чи не викликаний звук змінним електромагнітним полем? Спробуйте перекрити світло будь-яким непрозорим екраном. Звук відразу пропаде і з'явиться в той же момент, коли екран буде прибрано. Навпаки, прозорий екран, наприклад з оргскла, звучання лампочки не знімає.
Походження звуку тут таке саме, як і в описаному вище експерименті. Радзієвський назвав це явище фотофонним ефектом, а прилад для його виявлення (модернізований за допомогою сажі фонендоскоп) - фотофоном. Людині з технічним складом розуму відразу ж спаде на думку, як практично застосувати фотофон. Ну хоч би для перевірки якості лампочок. Характер звучання лампочки, очевидно, може бути пов'язані з технічним станом нитки розжарення.
Але, звісно, не в лампочках головне. Зрештою, якість їх можуть визначати і без фотофона. Розмірковуючи над виявленим ефектом, Радзієвський раптом упіймав себе на простій і водночас надзвичайно зухвалої думки. Якщо фотофон чує звичайну стоватну лампочку, значить, він може відгукнутися і на більш потужний випромінювач - Сонце... Ось ми й простежили загалом шлях зародження ідеї прослуховування Сонця. Вдумливий читач навіть за цими небагатьма подіями і фактами, напевно, зможе здогадатися про те, що Володимир В'ячеславович належить до того типу дослідників, що нечасто зустрічається, який у науковому світі називають "генераторами ідей". Справді, важко навіть порахувати, не кажучи вже про те, щоб перерахувати всі гіпотези, висунуті ним протягом багаторічної наукової діяльності. При цьому вчений охоче ділиться своїми ідеями з колегами, насамперед зі своїми учнями, які працюють у багатьох містах країни. Нехай деякі його гіпотези і не підтвердилися – це неминуче у науці, натомість інші ідеї плідно розробляються. І ще неважко помітити, що Радзієвський може обійтися без дорогого обладнання чи якихось особливих приладів. Його завжди рятує нестандартне мислення, вигадка та творча фантазія. Переконатись у цьому ще будуть нові можливості. Повернемося до гіпотези. Сонячне світло, як і світло лампочки, насправді зовсім не таке рівне, як це сприймає неозброєне око. При спостереженні телескоп поверхню нашого світила нагадує киплячу рисову кашу. Кожне зернятко “каші” – гранула – це результат конвективного прориву через фотосферу Сонця більш розпеченої маси газу з його надр. Розмір кожної гранули становить від 150 до 1000 км, середній час її життя - 3-5 хвилин, а температура на 300-500 градусів вище за навколишній фон. Кожну соту частку секунди народжується та вмирає близько 50 гранул, а одночасно на Сонці їх спостерігається близько мільйона. Звідси і створюється враження киплячої каші. Всі ці процеси постійного народження та смерті гранул неминуче надають сонячному світлу "тремтіння", частота якого коливається в широкому звуковому спектрі, у тому числі, природно, і чутному. А далі фантазія підказала вченому, що в такій строкатій звуковій картині мають гриміти урагани, завивати бурі... А за ними стоять реальні фізичні процеси, які, можливо, багато що можуть розповісти про себе самі. Щоправда, треба ще навчитися розшифровувати мову сонячних бур та шепотів. Отже, можливість почути Сонце, погодьтеся, здається дуже привабливою. Але Сонце, хоч і має колосальну потужність випромінювання, знаходиться, як ми пам'ятаємо, на відстані 150 мільйонів кілометрів. Його, як лампочку, до фотофону не піднесеш. Чи викликають звучання приладу промені, що йдуть з такої дали? Радзієвський зробив необхідні розрахунки. Виявилося, що для перевірки гіпотези потрібен потужний телескоп із діаметром дзеркала не менше 6-7 м. До чого тут телескоп? Його призначення не тільки (і не стільки) в тому, щоб наблизити до спостерігача вивчені небесні тіла, скільки в тому, щоб посилювати сигнали, що йдуть від них. Посилення збільшується пропорційно квадрату діаметра дзеркала. Тільки з потужним підсилювачем – телескопом можливість почути сонячний голос ставала реальною (див. мал.).
Ще якихось кілька років тому таких телескопів не існувало. І у Радзієвського все обмежилося статтею у спеціальному науковому журналі. Думки колег про ідею Радзієвського розділилися. Один із найсерйозніших аргументів скептиків звучить так: шуми в атмосфері настільки сильні, що крізь них сонячний голос до Землі не дійде. У відповідь на подібні сумніви Володимир В'ячеславович наводить добре відомий приклад із... кажанами. Всі знають, що кажани ведуть нічний спосіб життя. Бачать вони погано, а пересуваються за допомогою ультразвукових сигналів, випромінюючи хвилю, яка відбивається від навколишніх предметів і, повертаючись до них, дає змогу правильно орієнтуватися. Свого часу вчені вирішили перевірити: чи пов'язаний їхній спосіб життя просто зі звичкою спати у певний годинник чи має інші, глибші причини? Для цього кажанів посадили в літак і перевезли через кілька часових поясів, зрушивши їхню добу на 8 годин. І що ж - миші спокійно сиділи на шістках до заходу Сонця, а з настанням темряви почали свої звичайні польоти. Радзієвський пояснює цей факт в такий спосіб. Земля реагує на сонячне випромінювання як гігантська поглинаюча мембрана. Ця реакція виявляється у шумі, який чутний людям, але добре вловлюється більш чутливими кажанами. Для них шум є потужним тлом, на якому губляться їхні власні слабкі сигнали. Тому вдень вони позбавлені можливості орієнтування. Після заходу Сонця шум зникає, і миші отримують можливість пересуватися. Атмосферні шуми, що існують і вночі, кажанам не заважають. Значить, вони не настільки сильні, щоб перешкодити прослуховуванню Сонця. Словом, справа за майбутнім експериментом на одному з побудованих останніми роками потужних телескопів. Тільки досвід може підтвердити чи спростувати ідею. А сьогодні навіть важко прогнозувати, що буде за результатом перевірочного експерименту, якщо він буде вдалим. Можливо, сонячний голос дозволить отримати нову інформацію про процеси, що відбуваються на нашій зірці, які зрозумілі ще далеко не повністю. Можливо, простенький фотофон стане основою надчутливих приладів, які зможуть вловити шум Землі, що народжується сонячним світлом. А цей шум багато міг би розповісти і про Землю і про Сонце... Автор: В.Мейєрів
▪ З компасом через магнітні поля
Шум транспорту затримує зростання пташенят
06.05.2024 Бездротова колонка Samsung Music Frame HW-LS60D
06.05.2024 Новий спосіб управління та маніпулювання оптичними сигналами
05.05.2024
▪ Відеокамера для блогерів Sony BloggerCam ZV-1 ▪ Швидкісний контролер Flash Media типу PCI7621 ▪ Нові високоточні акселерометри, що мало споживають.
▪ Розділ сайту Дозиметри. Добірка статей ▪ стаття Слідство закінчено: забудьте. Крилатий вислів ▪ стаття Що таке рак? Детальна відповідь ▪ стаття Водій шнекороторного снігоочисника. Типова інструкція з охорони праці ▪ стаття Кабельний датчик металошукача. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Уйгурські прислів'я та приказки. Велика добірка
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Рекомендуємо цікаві статті розділу 
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page