Бесплатная техническая библиотека

Как услышать Солнце. Детская научная лаборатория

Справочник / Детская научная лаборатория

 Комментарии к статье

Солнечный голос... Необычное сочетание слов, не правда ли? Все мы привыкли к понятиям "солнечный свет", "солнечные лучи", словом, к тому, что нашу звезду можно видеть. Но что ее можно еще и слышать...

Гипотезу о существовании солнечного голоса выдвинул горьковский ученый-астроном, труды которого хорошо известны у нас в стране и за рубежом, профессор Владимир Вячеславович Радзиевский. Больше того, он даже предсказывает, как будет звучать солнечный голос: в нем можно услышать и грохот ураганов, и завывание бурь, и мерный рокот морского прибоя, и причудливое сочетание иных, доселе неведомых нам звуков. А будучи расшифрован, этот голос, возможно, откроет немало тайн нашей звезды.

Как родилась необычная идея слушать Солнце? Владимир Вячеславович, отвечая на этот вопрос, говорит, что случилось не столь уж редкое в науке явление, когда ищут одно, а находят совсем другое. Но история его идеи - это не только пример необыкновенных, неожиданных поворотов в увлекательном научном поиске, это еще и образец упорного следования логике поиска, умения доводить начатое до логического конца.

Радзиевский изучал, как влияет световое давление на движение небесных тел. Для этого ему было необходимо отыскать возможно более точный способ измерить давление света. Точности, достигаемой в классическом опыте П. Н. Лебедева, было недостаточно. Тем не менее начать рассказ лучше всего, вспомнив, что такое световое давление и как был проведен опыт Лебедева, в ходе которого впервые было доказано существование этого давления и измерена его величина.

В стеклянном сосуде в вакууме на тонкой нити знаменитый физик подвешивал карданный подвес с двумя легонькими "мушиными крылышками" (см. рис.). Так ученый назвал тончайшие металлические листочки диаметром около 5 мм. Одно из таких крылышек было посеребренным, другое - зачерненным. Через систему линз на них направляли свет мощной электрической дуги. А дальше происходило следующее: зачерненная поверхность свет поглощала, от посеребренной же фотоны отражались, отскакивали, придавая тем самым этому крылышку дополнительный импульс. В результате подвес с крылышками закручивался.

Опыт П. Н. Лебедева, как известно, доказал, что световое давление существует. А по углу закручивания подвеса удалось приближенно установить и его величину.

Точное измерение и расчет давления света очень важны для астрономов, которым надо вычислять ход звезд. Это давление, к примеру, во многом предопределяет вид и форму кометных хвостов. Однако опыт П. Н. Лебедева, приведенный еще в последнем году прошлого столетия, для сегодняшних задач, как мы уже сказали, требуемой точности не дает.

Радзиевский искал более четкий способ измерения. Как-то ему на глаза попалась книга под названием "Слух и речь". Автор книги доказывал, что человеческое ухо гораздо чувствительней глаза. Казалось бы, сравнивать два этих органа чувств между собой так же бессмысленно, как, скажем, сопоставлять качество музыкальных произведений и кондитерских изделий. Ведь глаз реагирует на электромагнитное поле, а ухо - на акустическое. Тем не менее рациональное зерно в таком сопоставлении есть. Относительное превосходство уха над глазом очевидно хотя бы из такого примера. Глаз не в состоянии уловить чередование кадров на киноэкране, которое происходит с частотой всего лишь 24 кадра в секунду. А барабанная перепонка уха способ-давления с частотой до 20 тыс. герц.

Вспомнилось ученому и то, что давно уже существует весьма простой и удобный прибор для проверки слуха - термофон. С его помощью испытывали, например, новобранцев в армии. Термофон представляет собой герметичную коробочку с зачерненной проволочкой, от которой имеется один выход - в ухо. На проволочку подается ток силой 1 ампер, который модулируется переменным током звуковой частоты - 600 герц. Переменные величины здесь исчезающе малы: амплитуда переменного тока, например, составляет одну десятимиллионную долю вольта. За 1/600 долю секунды проволочка успевает чуть-чуть расшириться, в следующий микроинтервал - чуть-чуть сжаться... Но даже эти ничтожные колебания ухо слышит, правда, у каждого человека по-разному, что и используют для проверки слуха.

Эти факты навели Радзиевского на мысль: если слух настолько чуток, быть может, с его помощью удастся измерить световое давление более точно? Для проверки он провел несложный опыт (см. рис.) Ученый сделал диск, в котором на одинаковом расстоянии друг от друга было вырезано пять круглых отверстий равного диаметра. Диск начинают вращать со скоростью 100 об/мин и направляют на него мощный пучок света. Позади диска, напротив одного из отверстий установлена герметичная коробочка с посеребренной мембраной. Из коробочки выходит тонкая трубка, которую вставляют в ухо. В течение минуты свет 500 раз перекрывается и снова открывается, мембрана то находится под действием света, то нет. Следовательно, она должна звучать, испытывая периодическое воздействие светового давления. Опыт удался на славу. Звук рождался достаточно сильный. Оставалось только откалибровать его силу, и можно было вычислять величину светового давления... Эврика?

Успех, какой-то уж слишком легкий, не мог не насторожить настоящего исследователя. Для проверки ученый (как он сам признается - чисто интуитивно) зачернил мембрану сажей. Звучание должно было исчезнуть, или, по крайней мере, стать значительно слабее. Ведь световое давление пропорционально коэффициенту отражения света, а у зачерненной поверхности он ничтожно мал. Однако случилось совсем другое. Мембрана буквально заревела!.

Подвес с "мушиными крылышками" в опыте П. Н. Лебедева.

Стало ясно, что в опыте главным образом проявляет себя вовсе не световое давление. В чем же тогда причина наблюдаемого явления? Очевидно, в том, предположил исследователь, что сажа попросту нагревается под воздействием светового потока и охлаждается, когда свет перекрыт (вспомните проволочку в термофоне). Следовательно, прилегающий к мембране слой воздуха периодически расширяется и сжимается. Упругие колебания воздуха и передаются барабанной перепонке. Еще раз такую разгадку подтвердил новый эксперимент, где вместо мощной электрической дуги источником света служила обычная лампочка. Эффект проявлялся, но звучание, естественно, стало потише.

Собственно говоря, проверочный опыт нетрудно воспроизвести. Для этого понадобится несложный прибор - обычный медицинский фонендоскоп, каким врач прослушивает больного. Взяв его в руки, вы увидите, что на звукоулавливающую камеру навинчена гайка, прочно прижимающая к камере жесткую мембрану (см. рис.). Отвинтите ее, покройте внутреннюю поверхность камеры толстым слоем копоти, а затем поставьте гайку и мембрану на место, тщательно проверив плотность их прилегания. Резиновые трубки и ушные вкладыши также должны быть герметичны. Ведь возникающая в камере звуковая энергия ничтожно мала, и самая незначительная ее утечка приведет к неудаче.

Если теперь вы поднесете фонендоскоп к лампочке (расстояние между ними будет зависеть от остроты вашего слуха и может колебаться от 10 см до 1 м), то услышите ровное низкое гудение, соответствующее звучанию камертона с частотой 50 герц. У кого-то могут возникнуть сомнения - не вызван ли звук переменным электромагнитным полем? Попробуйте перекрыть свет любым непрозрачным экраном. Звук сразу пропадет и появится в тот же момент, когда экран будет убран. Напротив, прозрачный экран, к примеру из оргстекла, звучания лампочки не снимает.

Опыт с вращающимся диском

Происхождение звука здесь точно такое же, как и в описанном выше эксперименте. Радзиевский назвал это яввление фотофонным эффектом, а прибор для его обнаружения ("модернизированный" с помощью сажи фонендоскоп) - фотофоном.

Человеку с техническим складом ума сразу же придет в голову, как практически применить фотофон. Ну хотя бы для проверки качества лампочек. Характер звучания лампочки, по-видимому, должен быть связан с техническим состоянием нити накала.

Устройство фотофона

Но, конечно, не в лампочках главное. В конце концов, качество их умеют определять и без фотофона. Размышляя над обнаруженным эффектом, Радзиевский вдруг поймал себя на простой и в то же время необычайно дерзкой мысли. Если фотофон слышит обычную стоваттную лампочку, значит, он может отозваться и на неизмеримо более мощный излучатель - Солнце...

Вот мы и проследили в общих чертах путь зарождения идеи прослушивания Солнца. Вдумчивый читатель даже по этим немногим событиям и фактам, наверное, сможет догадаться о том, что Владимир Вячеславович принадлежит к тому нечасто встречающемуся типу исследователей, который в научном мире называют "генераторами идей". Действительно, трудно даже сосчитать, не говоря уже о том, чтобы перечислить, все гипотезы, выдвинутые им на протяжении многолетней научной деятельности. При этом ученый охотно делится своими идеями с коллегами, прежде всего со своими учениками, работающими во многих городах страны. Пусть некоторые его гипотезы и не подтвердились - это неизбежно в науке, зато другие идеи плодотворно разрабатываются. И еще нетрудно заметить, что Радзиевский может обойтись без дорогостоящего оборудования или каких-то особенных приборов. Его всегда выручает нестандартное мышление, выдумка и творческая фантазия. Убедиться в этом у нас еще будут новые возможности.

Вернемся к гипотезе. Солнечный свет, как и свет лампочки, в действительности совсем не такой ровный, как это воспринимает невооруженный глаз. При наблюдении в телескоп поверхность нашего светила напоминает кипящую рисовую кашу. Каждое зернышко "каши" - гранула - это результат конвективного прорыва через фотосферу Солнца более раскаленной массы газа из его недр. Размер каждой гранулы составляет от 150 до 1000 км, среднее время ее жизни - 3-5 минут, а температура на 300-500 градусов выше окружающего фона. Каждую сотую долю секунды рождается и умирает около 50 гранул, а одновременно на Солнце их наблюдается около миллиона. Отсюда и создается впечатление кипящей каши. Все эти процессы постоянного рождения и смерти гранул неизбежно придают солнечному свету "дрожание", частота которого колеблется в широком звуковом спектре, в том числе, естественно, и слышимом. А дальше фантазия подсказала ученому, что в такой пестрой звуковой картине должны греметь ураганы, завывать бури... А за ними стоят реальные физические процессы, которые, быть может, многое могут рассказать о себе сами. Правда, надо еще научиться расшифровывать язык солнечных бурь и шепотов.

Итак, возможность услышать Солнце, согласитесь, кажется очень заманчивой. Но Солнце, хотя и обладает колоссальной мощностью излучения, находится, как мы помним, на расстоянии 150 миллионов километров. Его, как лампочку, к фотофону не поднесешь. Вызовут ли звучание прибора лучи, идущие из такой дали? Радзиевский сделал необходимые расчеты. Оказалось, что для проверки гипотезы нужен мощный телескоп с диаметром зеркала не менее 6-7 м. При чем здесь телескоп? Его назначение не только (и не столько) в том, чтобы приблизить к наблюдателю изучаемые небесные тела, сколько в том, чтобы усиливать идущие от них сигналы. Усиление возрастает пропорционально квадрату диаметра зеркала. Только с мощным усилителем - телескопом возможность услышать солнечный голос становилась реальной (см. рис.).

Схема прослушивания Солнца

Еще каких-то несколько лет назад подобных телескопов не существовало. И у Радзиевского все ограничилось статьей в специальном научном журнале. Мнения коллег об идее Радзи евского разделились.

Один из самых серьезных доводов скептиков звучит так: шумы в атмосфере настолько сильны, что сквозь них солнечный голос до Земли не дойдет. В ответ на подобные сомнения Владимир Вячеславович приводит хорошо известный пример с... летучими мышами.

Все знают, что летучие мыши ведут ночной образ жизни. Видят они плохо, а передвигаются с помощью ультразвуковых сигналов, излучая волну, которая отражается от окружающих предметов и, возвращаясь к ним, дает возможность правильно ориентироваться. В свое время ученые решили проверить: связан ли их образ жизни просто с привычкой спать в определенные часы или имеет другие, более глубокие причины? Для этого летучих мышей посадили в самолет и перевезли через несколько часовых поясов, сдвинув их сутки на 8 часов. И что же - мыши спокойно сидели на шестках до самого захода Солнца, а с наступлением темноты начали свои обычные полеты.

Радзиевский объясняет этот факт следующим образом. Земля реагирует на солнечное излучение как гигантская поглощающая мембрана. Эта реакция выражается в шуме, который не слышен людям, но хорошо улавливается более чувствительными летучими мышами. Для них шум представляет собой мощный фон, на котором теряются их собственные слабые сигналы. Поэтому днем они лишены возможности ориентировки. После захода Солнца шум пропадает, и мыши получают возможность передвигаться. Атмосферные же шумы, существующие и ночью, летучим мышам не мешают. Значит, они не настолько сильны, что бы помешать прослушиванию Солнца.

Словом, дело за будущим экспериментом на одном из построенных в последние годы мощных телескопов. Только опыт может подтвердить или опровергнуть идею. А сегодня даже трудно прогнозировать, что последует за исходом проверочного эксперимента, если он будет удачным. Может быть, солнечный голос позволит получить новую информацию о происходящих на нашей звезде процессах, которые понятны еще далеко не полностью. Может быть, простенький фотофон станет основой сверхчувствительных приборов, которые смогут уловить шум Земли, рождаемой солнечным светом. А этот шум многое мог бы рассказать и о Земле и о Солнце...

Автор: В.Мейеров

 Рекомендуем интересные статьи раздела Детская научная лаборатория:

▪ За кормой, в пенной струе

▪ МГД генератор

▪ Делаем холод

Смотрите другие статьи раздела Детская научная лаборатория.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Психологическое состояние и старение 26.04.2026

Наука все чаще рассматривает старение не только как биологический процесс, но и как явление, тесно связанное с психологическим состоянием человека. Эмоциональное благополучие, уровень стресса и ощущение социальной включенности могут напрямую влиять на то, как быстро изнашивается организм на клеточном уровне. Китайские исследователи провели масштабный анализ данных людей старше 45 лет и обнаружили важную закономерность: такие факторы, как одиночество и субъективное ощущение несчастья, связаны с ускорением биологического старения примерно на 1,65 года. Иными словами, внутреннее эмоциональное состояние может "добавлять" организму лишний возраст даже при одинаковом паспортном возрасте. Чтобы получить более точную оценку биологического старения, ученые использовали комплексный подход. В их анализ вошли 16 биомаркеров крови, семь биометрических параметров, а также данные, связанные с биологическим полом участников. Такой набор позволил сформировать более многослойную картину состояния ...>>

BMW i7 2027 26.04.2026

Компания BMW представила обновленный флагманский седан BMW i7 модельного года 2027, который стал заметным шагом в эволюции линейки. Внешность автомобиля сохранила узнаваемые черты бренда, однако была переосмыслена в стилистике Neue Klasse. Фирменная решетка радиатора стала шире и ниже, получив светодиодную подсветку, а передняя оптика разделилась на два уровня: основные фары смещены вниз, а тонкие дневные ходовые огни расположены выше. Задняя часть получила удлиненные фонари и обновленный матовый логотип, подчеркивающий современный характер модели. Интерьер BMW i7 2027 года во многом строится вокруг новой системы Panoramic iDrive. Она выводит информацию на всю нижнюю часть лобового стекла, создавая расширенное поле визуализации данных для водителя. Центральную роль по-прежнему играет 17,9-дюймовый дисплей, а передний пассажир впервые получает собственный экран диагональю 14,6 дюйма, который автоматически затемняется при отвлечении водителя. Задняя часть салона остается ориенти ...>>

Новизна корма влияет на кошачий аппетит 25.04.2026

Пищевое поведение животных часто кажется простым, но на деле оно зависит от множества тонких сенсорных и когнитивных механизмов. Особенно это заметно у кошек, чьи предпочтения в еде могут меняться не только из-за насыщения, но и из-за восприятия вкуса и запаха. Новое исследование японских ученых позволило точнее понять, почему питомцы нередко оставляют корм в миске. В лабораторных условиях исследователи из Японии наблюдали за двенадцатью кошками, чтобы изучить, как меняется их аппетит при повторяющемся питании. Животным поочередно предлагали шесть видов промышленного сухого корма, обозначенных от A до F, что позволило сравнить их предпочтения и оценить стабильность потребления. В ходе экспериментов выяснилось, что корм F оказался наиболее привлекательным для кошек и заметно опережал остальные варианты по уровню потребления. Однако даже он не сохранял свою "привлекательность" при многократном повторении: когда один и тот же корм предлагали шесть раз подряд в течение двух часов, жи ...>>

Случайная новость из Архива Креветки помогут в добыче урана 06.09.2012 Пытаясь облегчить для креветочной и крабовой промышленности проблему утилизации панцирей, ученые неожиданно обнаружили дешевый способ добывать уран из морской воды. Как известно, запасы урановой руды на Земле скоро могут закончиться, что поставит крест на получении энергии с помощью АЭС. Однако есть другой, практически неисчерпаемый, в миллиарды тонн, источник урана - океанская вода. Но поскольку содержание в ней урана не превышает 3,3 миллиграмм на тонну, его добыча на сегодня остается нерентабельной. Химики давно бьются над этой проблемой и в последние годы достигли некоторых успехов. Наилучшие результаты были получены японскими исследователями в начале XXI века. Они создали циновку из пластиковых волокон, пропитанных молекулами, которые одновременно связывали эти волокна и впитывали уран. В 2003 году с помощью такой циновки японцы "достали" из воды килограмм урана. Подобные ковры длиной до 100 метров можно опускать на глубину до 200 метров. Они извлекаются из воды, промываются раствором кислоты, чтобы освободить уран, и вновь опускаются в воду. Различные лаборатории пытались улучшить работу "урановой" циновки, добавляя в ее состав пористые "наночастицы" из оксида кремния либо углерода, однако первого серьезного результата добилась команда химиков из Университета Алабамы с помощью полимеров, полученных из панцирей моллюсков. Эта группа работала по контракту с компанией, производящей продукцию из крабов и креветок. Организация была насколько заинтересована в скорейшем решении вопроса утилизации панцирей, что была готова заплатить за это сотни тысяч долларов. Ученые разработали соответствующий метод, выяснив, что "ионная жидкость" - расплавленная соль - способна извлекать из панцирей хитин. Обнаружилось также, что хитин составляет не только основу панцирей, но и представляет идеальное средство для накапливания урана, причем очень легко и прочно "встраивающееся" в состав волокон "урановой" циновки. По утверждению доктора Робина Роджерса, возглавляющего команду исследователей, их циновка способная собирать вдвое больше урана, чем японская. Это приближает ее к стандартам промышленного использования, хотя, говорит Роджерс, их результаты "пока не слишком хороши для современной экономики". Он, тем не менее, уверен, что модернизируя полученную методику, его группе удастся найти выход из положения.

Другие интересные новости:

▪ Молекулярная память работает при комнатной температуре

▪ Инновационный модульный смартфон от Google

▪ Кроссовер Genesis GV60 узнает своего владельца по лицу

▪ Выбросы углекислого газа превратили в камень

▪ Двойной объектив для съемки VR-контента от Canon

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Важнейшие научные открытия. Подборка статей

▪ статья Тайны мадридского двора. Крылатое выражение

▪ статья Как Персей ухитрился убить Медузу, способную одним лишь взглядом превратить человека в камень, и что ему для этого потребовалось? Подробный ответ

▪ статья Платан восточный. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Как зажечь люминесцентную лампу. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Мощные усилители с режимом А+. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

[an error occurred while processing this directive] Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026