Непознатата вселена

НЕПОЗНАТАТА ВСЕЛЕНА

Чудноватата и безпределна наука в битието - на Земята и отвъд нея

Боб Бърман

На жените от моето семейство (в отдалечаващ се от компютъра ми ред) - Марси, Анджали, Алиса, Джейн, Рита, Пола, Лара, Дориан и Джесика

Въведение

Основните реалности в нашето ежедневие - светлина, време и гравитация - са поразителни, ако не и направо загадъчни. Баналните аспекти на физическата вселена, които са навсякъде около нас, се превръщат в магически, чудни и дори абсурдни, ако се вгледаме по-внимателно в тях.

Възможно ли е да привлече вниманието ни нещо толкова обикновено като сянката? Само си помислете - защо сенките на дърветата са сини, когато падат върху сняг? По кое време на деня сянката на Земята се рее в небето?

Природните чудатости са навсякъде. Не ви ли се струва странно (както и на древните гърци), че пълната луна изглежда плоска като чиния и сякаш е нарисувана в небето? Този въпрос е озадачавал наблюдателите цели векове - докато загадката на плоската луна бе разрешена, при това едва наскоро.

И най-краткото вглеждане в най-обикновените неща може да прикове вниманието ни. Да вземем за пример водата. Тя е най-често срещаното съединение в космоса. И въпреки това в течно състояние можем да я намерим само на едно място в познатата ни вселена. Като се има предвид малкият размер на молекулата й, водата би трябвало да е в газообразно състояние при стайна температура. Но тя не е - благодарение на един-единствен променящ реалността каприз. Освен това поглъща червената светлина, но отразява синята и зелената - затова океаните са тюркоазени. Тя забавя светлината до 75 процента от обичайната й скорост - затова виждаме рибите на призрачни места. Подобни неочаквани последици, парадокси и невероятни истини очакват да извикаме "Еврика!", когато ги забележим.

Странните обекти, събития, процеси и феномени, описани в тази книга, са избрани именно защото всеки ден се сблъскваме с тях. Целта ми е не да ви засипя със сложни описания или да обяснявам добре известни странности на изкушените от науката, а да предложа свеж материал на читатели, учители и други професионалисти, който да споделят с приятели и ученици. Тъй като е покрит огромен и разнопосочен диапазон, разделих темите в две части. Първата обхваща странности, свързани пряко с нас самите и със заобикалящия ни свят - изненадващи исторически данни, статистически приумици, непроучени събития и явления като Деня на мармота, прищевките на гравитацията, естеството на светлината. Втората част разглежда аномалиите и загадките извън нашата планета - от непубликувани досега гафове и странности на американската и руската космическа програма до миризмата на космоса и на самия Голям взрив.

Едно пълно и подробно описание на чудатостите на вселената би заело много и дебели томове. Изборът на теми тук е основан на последните научни открития и на собствената ми преценка какво би се сторило любопитно на читателя. След три десетилетия преподаване в колеж, а и в качеството си на дългогодишен автор за списание "Дискавър" и редактор и автор в "Астронъми" и "Олд фармърс алманак", съм научил, че вселената е толкова пълна с неочаквани неща, колкото и с електрони. Тази книга хвърля светлина върху най-миниатюрните и най-монументалните реалности - простички като обикновена снежна топка и странни като семка от ябълка, която тежи повече от самолетоносач.

Тук се опитвам да разкрия онова, което съм научил за всякакви весели и ужасяващи неща, за гафове и слава, за прекрасната хармония и смисления хаос - загадките и особеностите, които изпълват нашето ежедневие и забързания ни свят.

Елате с мен на разтърсващо и пълно с открития пътешествие, което надявам се, ще се превърне в част от вашето ежедневие, както е в моето.

Първа част.

Какво се случва тук?

1. Внимавай там долу!

Само някакъв пропуск и законите на вероятността може да обясни защо метеоритните дъждове се изсипват отгоре ни винаги в рамките на период от двадесет седмици. По време на ежегодните звездни фойерверки, които достигат своя пик около 12 август, 21 октомври, 18 ноември, 13 декември и 3 януари, всеки час въздухът непосредствено над главите ни бива разсичан от стотици парчета от комети. В началото на зимата обаче представлението свършва и през следващите седем месеца само отделни заблудени камъчета озаряват небето. Така че ако личната ви параноя се простира чак до космоса, а медицинската ви застраховка не покрива нападение от метеори, можете да се смятате в безопасност до средата на лятото.

Но къде такъв късмет!... Историята учи, че всеки път, когато човек, къща или имущество имат близки и неприятни срещи с космическите снаряди, това се случва през спокойния период. Като се замислим, хич не е случайно! С изключение на на Геминидите от 13 декември, съставени от по-твърди фрагменти от астероиди, всички по-големи метеоритни потоци са от дребни колкото ябълка и леки парчета от комети, които изгарят без следа при сблъсъка с атмосферата. След преселването на натрапника в метеорния рай от него остава само една прашна диря, подобно на усмивката на Червения котак. Спорадично появяващите се метеори обаче могат да бъдат съставени от всичко и да се изсипят отвсякъде. Могат да бъдат скалисти фрагменти от астероиди и дори от Луната и Марс. Много от тях съдържат значителни количества желязо и никел и в зависимост от скоростта и първоначалните си размери някои от тези твърди парчета могат да се доберат чак до повърхността на планетата.

Заради забавянето и охлаждането в плътните долни слоеве на атмосферата, с приближаването си към повърхността метеорите вече не са нажежени до бяло, а когато се приземят, са само леко затоплени. На 31 август 1991 г. един от тях се забил в една поляна недалеч от две момчета в Нобълсвил, Индиана. Хлапетата моментално го взели и по-късно разказали, че бил леко топъл. Всъщност метеорите престават да светят, след като се спуснат на височина под 80 километра и рязко намалят скоростта си от първоначалните ужасяващи 20-70 километра в секунда до някакви си 200-800 метра в секунда. Но и това е достатъчно висока скорост, за да стори беля.

Изданието "Риск" на списание "Дискавър" (май 1996) помести статистически данни, според които вероятността да загинем от сблъсък с метеорит е е шест пъти по-висока от тази да свършим дните си при самолетна катастрофа. Причината е проста - ударната вълна и останалите ефекти от сблъсъка, ако метеоритът е с диаметър няколко километра са в състояние да изтрият от лицето на Земята по-голямата част от човешката раса, докато на малцина от нас би се случило да станем жертви на самолетна катастрофа.

На практика всички метеорити, които падат на земята или се взривяват във въздуха, причиняват някакви щети, макар и изобщо да не могат да се сравняват с чудовищата, които пристигат веднъж на много милиони години и повдигат сериозни философски въпроси относно общата стабилност на Слънчевата система. Най-прочутият от тези титанични сблъсъци унищожил половината форми на живот на Земята преди 65 милиона години, в края на кредата и началото на терциера - период, известен на геолозите и метеоритните запалянковци като граница К-Т. Образувалият се кратер на дъното на океана, разположен непосредствено до полуостров Юкатан в Мексико и с диаметър около 190 километра, красноречиво говори за количеството земна маса, изхвърлена в небето. Тя затулила слънцето за години, изтрила динозаврите с методичността на студио за специални ефекти във филмова компания и позволила на нас, бозайниците, да започнем забележителното си еволюционно изкачване към плъховете и ситуационните комедии.

По-малко известна, но много по-голяма катастрофа се случила 185 милиона години преди това, в края на пермския период. През 2002 г. група геохимици начело с Кунио Кайхо от Токийския университет откриха убедителни доказателства, че при това най-голямо масово измиране в историята на планетата, в сравнение с което събитието К-Т направо бледнее, са изчезнали 95 процента от всички видове. Привеждайки като допълнителен довод неотдавнашни проучвания върху натрупаните газове в седименти от различни части на света, Кайхо открил, че сблъсъкът е превърнал твърдата сяра в наситени серни газове, които изпълнили около 40 процента от земната атмосфера. В резултат на това безумно глобално производство на киселина океаните буквално се мариновали и повърхността им заприличала на лимонов сок! Земята била едва ли не нокаутирана. Растенията и микроскопичните организми, оцелели милиарди години, изведнъж изчезнали завинаги.

По-слаби катастрофи са се случвали много по-често, макар и да не са причинявали такива мащабни поражения. За тях свидетелстват кратери, подобни на колоса Барингър в аризонската пустиня западно от Уинслоу - дупка с диаметър километър и половина, образувала се преди около 50 000 години.

Тези събития не са запазена територия единствено на далечното минало. Все още има столетници, които са били съвременници на 30 юни 1908 г. На тази дата около 1300 квадратни километра гора в басейна на сибирската река Тунгуска била повалена от взривил се във въздуха метеорит. Ударната вълна изхвърлила от стола човек на 80 километра от взрива, но други пострадали нямало. Дори самите поражения останали неизвестни. Едва десетилетие по-късно, когато изследователите се добрали до този район, ахнали при вида на безбройните повалени иглолистни дървета, нападали радиално от центъра на взрива.

Истинските заплахи (да кажем, с диаметър между един и половина и осем километра) рядко ни уцелват поради простата причина, че около планетата ни има предостатъчно празно пространство - нали затова се нарича космос. Те обаче стават все по-обезпокоителни - непрекъснато подобряващите се средства за наблюдение ни показват колко често се разминаваме на косъм. През 2002 г. астероид с размерите на Тунгуския се размина с нас на разстояние, по-малко от половината от разстоянието до Луната.

Голям метеорит ни идва на гости средно на всеки 1000 години. Единствената утеха е, че по-голямата част от планетата ни се състои от океани или необитаеми земи и всеки път късметът е на наша страна. Междувременно непрекъснато ни сполетяват по-слаби удари, сякаш под действието на някаква неуморна космическа машина за изстрелване на бейзболни топки. Средно веднъж на всеки петнадесет месеца някоя сграда в Северна Америка бива уцелена от метеорит.

Звучи зловещо. Но метеоритът често пъти носи временна слава и дори богатство. И (засега) винаги ни се е разминавало без смъртни случаи - освен може би историята за един францискански монах от Милано, умрял мистериозно през седемнадесети век, след като бил ударен в крака от "паднал от небето камък", който разкъсал бедрената му артерия. Макар че вероятно е истина, този случай не може да се потвърди - също както и съобщенията във вестниците за уцеленото в Охайо теле през 1860 г. и убитото куче в Египет през 1911 г.

В наше време най-сигурният случай на нараняване на човек или животно е фоторазказът в списание "Лайф" от 1954 г. за една жена от Силакауга, Алабама. Госпожа Е. Хюлет Хъджис седяла на канапето си, когато малък метеорит пробил покрива на къщата й, рикоширал от радиото и я ударил в бедрото. Получената синина засега е единственото потвърдено метеоритно нараняване.

Да обърнем внимание - синоними ли са думите "метеор" и "метеорит"? В никакъв случай. Падащата звезда винаги е метеор, а намереният на земята камък - метеорит. Имената са взаимозаменяеми в един-единствен случай - в момента на сблъсъка. Тъй като метеорът става метеорит, когато удари планетата ни, можете да използвате двата термина, когато описвате или наблюдавате подобно събитие. А отвъд Земята притихналите, тъмни и "безопашати" летящи камъни си имат трето име - метеороиди. Това би бил подходящ термин за всяко нещо, пробило дупка в някоя космическа станция или совалка.

Осемнадесетгодишната Мишел Нап от Пийкскил, Ню Йорк на ушите си, когато на 9 октомври 1992 година чула силен трясък откъм двора на дома си. Когато видяла гротескно унищожената задна част на шевролета си, тя решила, че е дело на някакъв свръхсилен вандал. Не знаела, че хората по Източния бряг току-що са наблюдавали и дори заснели огнените метеори, профучали с вой в северна посока. Колата й просто имала късмета да стене пощенска кутия на единственото намерено парче. На пръв поглед обаче изобщо не приличало на късмет - пораженията определено не се покривали от гаранцията на производителя. Дори когато следователите открили единадесеткилограмовия метеорит на земята под обезобразения багажник, събитието приличало на шантава измислица, в която Съдбата нанася удар върху колата й с грозен камък. Щастливият край на историята дошъл, когато един колекционер й предложил 69 000 долара за метеорита и съсипаната десетгодишна таратайка.

Боб и Уанда Донъхю от Уедърсфийлд, Кънектикът преживели подобен кошмар вечерта на 30 ноември 1982 г. Гледали любимото си телевизионно предаване, когато изневиделица в съседната стая избухнал същински ад. Втурнали се към вратата и открили, че помещението е изпълнено с прах и дим, мебелите са се разхвърчали, а в тавана зее дупка. Когато пристигнали пожарникарите, един от тях открил под масата два и половина килограмов камък. Преди да спре там, той на няколко пъти бил рикоширал от пода в тавана, както можело да се съди от следите по килима. За щастие застрахователната компания покрила щетите и семейство Донъхю щедро дарили ценния екземпляр на музея в Ню Хевън.

Всъщност те не били толкова изненадани - единадесет години по-рано, през април 1971 г., метеор уцелил покрива на една къща на по-малко от два километра от дома на Донъхю. Странното съвпадение би могло да се обясни с близостта на Уедърсфийлд до Хартфорд с неговите многобройни застрахователни оценители - експерти, които биха заложили репутацията си, че е невъзможно един и същи град да бъде последователно бомбардиран от падащи звезди.

И това не спира нито за миг. По няколко заблудени метеора ще минат на десетки километри от вас в рамките на следващите шейсет минути - при това два пъти повече в часовете между полунощ и обяд, тъй като тогава се намирате във водещата част на Земята по пътя й в космоса. Подобно на всеки друг, имате съвсем приличен шанс някой метеорит да се стовари върху масата в кухнята ви и да ви дари с поражения, богатство и доказателство, че наистина живеем в една странна вселена.

2. Физика сутрин

Ставате, вземате душ, излапвате набързо закуската, скачате в колата или във влака и тръгвате на работа.

Наука? Не кой знае колко. Така че нека проиграем отново рутинните си действия, сякаш сме запленени от чудесата на битието, както са били Архимед или Нютон. Първо, още щом се събудите, погледнете прозореца. Ако климатикът е бил пуснат, запотените отвън стъкла означават, че точката на оросяването (температурата, при която се образува пара или мъгла) е по-висока от стайната температура, което се случва само при изключително влажно време. Изпотяването на прозорците от външната страна е нещо съвсем обичайно за югоизточните щати, наблюдава се от време на време в Североизтока и Средния изток, докато в останалите райони не е често явление. Да, лоши новини. Облечете се за мокро време. Дори и да няма облаци, небето ще бъде млечнобяло вместо синьо.

Завесата дърпа ли се към крака ви, когато пуснете душа? Водните струи са причина за този ефект - нарича се принцип на Бернули. Бързият поток течност или газ намалява въздушното налягане около себе си. Потокът повлича околния въздух и създава частичен вакуум, който всмуква завесата. Заради същия принцип торнадото може да вдигне покрив на къща, а самолетът - да лети.

Приключвате с душа и ви е по-топло в банята, отколкото ако излезете от нея, но не е защото стаята е по-студена, а защото е по-суха. По-ниската влажност ускорява изпаряването на водата от кожата ви, а изпарението е винаги охлаждащ процес - преминаването на водата от течно в газообразно състояние изисква енергия. Затова водата изсмуква топлина от тялото ви и по този начин ви охлажда. На същия принцип работи хладилникът в кухнята ви.

Ако по пътя за работа вали дъжд или сняг, обърнете внимание как целият валеж идва сякаш от една-единствена точка право пред вас и по-високо от нивото на очите ви. Колкото по-бързо се движите, толкова по-ниска е точката. Този ефект се нарича аберация - промяна във видимото положение на даден обект поради движението на наблюдателя - и се отнася дори и за достигащата Земята звездна светлина. Всички обекти във Вселената изглеждат леко изместени от действителното си положение поради орбиталното движение на Земята. Изместването на звездите е от порядъка на 20 арксекунди - горе-долу размерите на грейпфрут, отдалечен от нас на километър и половина (по-подробно ще разгледаме аберацията в глава 30). Отправната точка на дъжда или снега се издига и спуска, когато намалявате или увеличавате скоростта. С малко практика бихте могли дори да минете без километраж и да определяте скоростта си само според височината на тази почти хипнотизираща точка.

Ако небето е чисто, преценете цвета му. Повечето хора просто не му обръщат внимание - синьо е, и какво от това? Но от различните му нюанси може да се научи какво ли не. Изсветляването на небето по хоризонта е нещо толкова обичайно, че почти не му обръщаме внимание. И все пак то ни дава бърз отчет за нивото на запрашеност, влага и замърсяване в района. Когато гледаме към хоризонта, погледът ни минава през тринадесет пъти повече въздух, отколкото ако гледаме право нагоре. Ето защо каквито и боклуци да има в него, те са много повече. Включенията отразяват еднакво всички дължини на слънчевата светлина и избледняването на хоризонта е белег за присъствието им. Ако се разглежда от сухи и чисти местности, небето над хоризонта избледнява съвсем леко. Така че степента на изсветляването му е отлично средство да се определи качеството на въздуха там, където живеете - белия цвят издава наличието на мръсотия (или влажност, или пък и двете).

Към вас приближава линейка с пусната сирена и ви демонстрира чудния Доплеров ефект. Докато машината минава покрай вас, ще усетите двоен феномен. Воят става по-нисък, а интервалите между отделните пикове - по-дълги, сякаш батериите на сирената са почти изтощени. Звуковите вълни от бързо приближаващ се автомобил стигат до ухото ви със скорост 1350 км/ч, а на отдалечаващ се - едва с 1000 км/ч - доказателство, че звукът за разлика от светлината не се движи с константна скорост. Същия драматичен ефект можете да чуете и от прелитащите над главата ви самолети.

Попаднали сте в задръстване? Ако носите слънчеви очила, погледнете за бели облачета около слънцето. По краищата им често може да се наблюдава иридесценция - ярки розови, пурпурни или аквамаринени тонове. Слънцето не излъчва бяла светлина, а всички цветове от спектъра. Много повърхности, като например облаци или плажове, отразяват всички нюанси еднакво, те достигат заедно до очите и мозъка ни и той регистрира смесицата като бяло. Но тъй като краищата на облаците често съдържат бързо изпаряващи се водни капки с различен диаметър, преминаващата през тях светлина изминава различни разстояния и така пикът на една светлинна вълна може да съвпадне с най-ниската точка на друга, като по този начин двете се анулират. Премахването на основен цвят премахва и част от смесицата, която прави облака бял. Останалите вълни образуват нови цветове, които не са част от нормалния спектър. Цветовете, получени чрез интерференция (като например розовият и тюркоазеният), не съществуват в спектъра на Слънцето или на останалите звезди; не бихме могли да ги видим никъде другаде във вселената.

Подобни интерференции създават и онези многоцветни хипнотизиращи отблясъци в локвите по пътя. В случая светлината действа като вълна, а не на ниво частици, тъй като частиците не могат да си взаимодействат по такъв начин. Зяпачите на локви определено имат предимство при дебатите дали светлината представлява вълна или частица.

Поредният светофар и поредното откритие. Обърнете внимание как блестят металните плоскости (например броните на автомобилите). Как става така, че нещо започва да блести? Интересен процес - електроните по повърхността на металите са способни да абсорбират и след това да излъчват обратно фотоните, докато вътрешните електрони са замръзнали на място и имат много по-малка възможност да трептят и да излъчват фотони (фотонът е светлина във вида й на частица). В резултат достигащата до металните повърхности слънчева светлина не минава през външните електрони, а бива отразена от тях и затова металът не е нито прозрачен, нито матов, а нещо друго - блестящ.

На следващото спиране погледнете още веднъж към небето и вижте дали можете да откриете месечината. Всеки месец в продължение на една седмица тя лесно се забелязва в утринното небе. Никога няма да я видите пълна, всеки път ще бъде осветена от лявата страна и ще намалява, обикновено полукръг или почти полукръг - фазата, която е пред нас, докато Земята и Луната заедно обикалят около Слънцето. Представете си, че се намирате в пилотско кресло и сте обърнат напред в посоката, в която нашата планета се движи в космоса. Когато утринната луна се намира точно пред вас, вие гледате напред по орбитата и се движите със 106 000 км/ч над допустимата скорост.

Докато карате, температурата в купето се повишава. Причините са две. Първо, всеки човек излъчва средно около 96.8 вата топлина - горе-долу колкото една 100-ватова крушка. Така че вие и евентуалните ви спътници бързо ще загреете ограниченото пространство. Втората причина се крие във взаимодействието на слънчевата светлина с прозорците на автомобила и демонстрира атомната структура на стъклото. Видимата светлина трепти около 100 трилиона пъти в секунда, което е много близо до естественото трептене на електроните в стъклото. Затова те много бързо "откликват" на светлината - всеки път, когато бъдат бомбардирани от фотон, електроните също излъчват фотон, който достига следващия атом и така нататък, докато последният фотон напусне прозореца и попадне в купето. Именно поради тази причина стъклото е прозрачно. Ударилият прозореца фотон се репродуцира отново и отново, докато от другата страна не се появи точно негово копие. Светлината, попаднала в очите ви, не е същата, която е попаднала върху стъклото, а неин клонинг.

Озовала се в купето, светлината отчасти се абсорбира от седалката, от кожата ви, облеклото и от всички останали тела около вас, които на свой ред излъчват обратно част от нея в инфрачервената (топлинната) част от електромагнитния спектър. Тази топлина обаче не може да излезе навън - дългите инфрачервени вълни не са в състояние да накарат електроните да затрептят. Вместо това трептят целите атоми, което поражда топлина, но не и нови фотони. Ето защо стъклото е непроницаемо за инфрачервените лъчи. Това обяснява и принципа на действие на парника - видимата светлина прониква вътре, но топлината не може да излезе навън, а се натрупва. Също като в колата ви - между другото, това се отнася и за огнедишащата планета Венера.

В горещи дни, особено когато закъснявате за работа, може да видите пътен мираж - локви, които не съществуват. В силно нагорещения въздух непосредствено над асфалта слънчевата светлина се движи по-бързо, отколкото в по-студения и гъст въздух няколко сантиметра по-горе. Когато светлината променя скоростта си (константна само във вакуум), тя се "пречупва", създавайки имагинерни отражателни зони, които изглеждат като локви. Рефракцията е причина лъжичката в чашата с вода да изглежда пречупена, рибите в аквариума да се виждат на различно място от действителното и стъклената бутилка от кока-кола да изглежда така, сякаш съдържа два пъти повече течност от реалното количество.

Включвате радиото и УКВ-станциите редовно заглъхват, когато минавате покрай хълмове или сгради. Сигналът на средни вълни обаче е много по-стабилен. Това се дължи на пречупването на електромагнитното излъчване около препятствията - явление, наречено дифракция. По-дългите вълни се пречупват по-лесно. Станциите на средни вълни излъчват на далеч по-дълги честоти в сравнение с мегахерцовия УКВ-диапазон. Много дългите вълни (също като вълните в океана) на практика не могат да бъдат спрени от малките прегради. Обърнете внимание как вълната в океана се разделя от някоя скала, след което просто се съединява отново и продължава пътя си. Ако бяха по-бързи и по-близки една до друга, зад малките островчета щеше да има повече "сянка", в която морето щеше да бъде винаги спокойно. Дифракция навсякъде!

Излизате от задръстването и увеличавате скоростта. Отваряте прозореца и изведнъж важните ви хвърчащи листа политат навън. Но вече знаете защо става така - и тук действа принципът на Бернули. Движението на колата ви е породило поток от бързо движещ се въздух непосредствено до прозореца. Високата скорост означава ниско налягане, което създава достатъчно вакуум, за да засмуче документите. Погледнете през задното стъкло и се наслаждавайте как отлитат в далечината.

На последното спиране свалете слънчевите очила и погледнете през едната леща, като същевременно я въртите. Отделни части от небето ви изглеждат по-тъмни? Отраженията от прозорците на колата изчезнаха ли? В такъв случай лещите на очилата ви са поляризирани - ето че сме готови за още наука. Отраженията са навсякъде около нас. Освен ако не гледате право към слънцето (не, не го правете), цялата светлина, която виждате, е отразена от нещо и това отражение изравнява вълните си в една равнина, също както житните класове се люлеят в унисон през полето. Поляризираните стъкла са прозрачни за трептящата в една равнина светлина, но блокират голяма част от останалата. Именно затова можете като с магическа пръчка да премахнете отраженията само с едно завъртане на очилата си. Освен това на предното стъкло ще видите цветове и шарки, които са невидими без слънчевите очила.

Вече сте паркирали и докато вървите към офиса, може би ще забележите, че по-ниските хора крачат по-бързо. Да сте се запитвали защо е така? Всяко тяло има свой естествен резонанс - също както стъклото на колата ви резонираше със светлината. Махало с дължина един ярд (91 см) спокойно прави един мах за една секунда, но започва да се движи два пъти по-бързо, ако се скъси наполовина. Е, краката на хората донякъде приличат на махала. Без дори да си даваме сметка, ние оставяме крайниците ни да се движат с определена скорост и естествената ни походка се определя от дължината на краката ни. Естествено, хората могат съзнателно да изберат дали да се движат по-бързо или по-бавно, но всяка походка, различна от естествената скорост на махалото, изисква по-големи усилия. Така че светът е изпълнен с пешеходци, вървящи според принципа на махалото.

Най-накрая собствените ви крачки ви отвеждат в офиса, където някой колега ви поздравява с едно "Здрасти, какво ново около теб?".

"Нищо особено" - бихте отговорили вие в нормална ситуация.

Днес обаче отговорът е: "Рефракция, рефлексия, дифракция, поляризация, аберация, интерференция, принцип на Бернули, Доплеров ефект, движение на Земята, резонанс на електрони, поглъщащо енергия преминаване от течно в газообразно агрегатно състояние и ефект на махалото у пешеходците... А при теб?"

3. Имаме газ

"От какво е направено това?" До сравнително неотдавна отговорът на този въпрос е бил очевиден сам по себе си. Всеки изработен от човека предмет е бил от метал, дърво, керамика или камък. Днес обаче от всички страни ни заобикалят фибростъкло, композитни материали и хиляди най-различни пластмаси. Нищо чудно, че съвсем сме се отказали от опитите си да разберем от какво е направен декорът, на който играем ролята на живота си. Когато пръстът ни докосне нещо неизвестно, гъсто и лепкаво, може и да възкликнем с погнуса "Ау, това пък какво е?", но всъщност не ни се иска да научаваме. Някои от нас дори не знаят защо сапунът ще се справи с мръсотията. (Отговор: молекулите на сапуна имат две свободни "кукички"; едната се свързва с водата, а другата - с мазнина. Всяка молекула прихваща частица от мазната мръсотия и същевременно с водата я отмива.)

Един от малкото останали естествени композити е въздухът, който дишаме - най-същественият и общодостъпен аспект на живота на нашата планета. Когато поемаме дъх, ние вдишваме поне един атом, издишан от всяко друго човешко същество, живяло някога на Земята. Или, за да бъдем по-точни, от всеки умрял човек и от всички живи на възраст над шест години - толкова е необходимо, за да може издишаният въздух да се смеси с атмосферата до такава степен, че атомите му да са разпределени равномерно и навсякъде.

Положението е такова още от времето, когато далечните ни предшественици са се отървали от хрилете и са предпочели белите дробове. И въпреки това е изминал само около век, откакто два от най-блестящите човешки умове успели да разкрият естеството на невидимите газове, които ни обгръщат отвсякъде и дори проникват в нас. Откритията им останали сравнително неизвестни. Жалко! Атмосферата може и да изглежда несъществена, но тя е нещо повече от наш неизменен и жизненоважен спътник. Тя е пълна с изненади.

От раждането до смъртта си ние вдишваме предимно азот, който съставлява около 78 процента от въздуха. Това не ни вреди, но не ни и помага - също като музика в асансьор.

Вторият компонент (една пета от въздуха) е кислородът, който несъмнено заема едно от първите места в списъка на любимите елементи за всеки от нас. Това е единственият елемент, който човек може да си купи от автомат (на места като Токио). Макар че е третият от най-разпространените във вселената елементи, кислородът се среща в особено голямо количество на Земята. Тук той е натрупан в много кондензирана форма, също като концентриран портокалов сок. Може да се открие навсякъде, загнездил се е дори в повечето от скалите на повърхността и съставлява две трети от всяка частица пясък и кварц.

Земята е единственото известно небесно тяло с кислородна атмосфера. Дори не би трябвало да се очаква той да бъде основен компонент от въздуха на планетата, ако не беше отделян от растенията като страничен продукт при процеса на фотосинтезата. Тъй като кислородът създава зелена аура, когато бива стимулиран от звездните субатомни частици, всяко засичане на зелена светлина около друго небесно тяло би трябвало да означава, че на него е възможно да се открие живот. Сякаш през цялата вселена растенията оповестяват присъствието си чрез зеленото сияние на въздуха.

Дотук разгледахме 99 процента от състава на атмосферата. А какъв е останалият 1 процент от онова, което вдишваме? Или, с други думи, кой е следващият най-разпространен елемент след азота и кислорода, който поемаме непрекъснато от самото си раждане - субстанцията номер три, която винаги е около нас?

Познайте.

Мнозина ще кажат - въглеродният двуокис. Той обаче съставлява по-малко от 0.001 от състава на атмосферата, независимо от лошата му слава на виновник за парниковия ефект. Приемаме, че въглеродният двуокис е основен атмосферен играч само защото сме склонни да обръщаме повече внимание на злодеите - тъкмо затова СО2 има толкова лоша слава. Което си е напълно разбираемо. Въглеродният двуокис, който издишаме, е газообразният еквивалент на урината. Не го искаме, а това, че растенията го харесват, само омаловажава статута му - в края на краищата растенията обичат и амоняка в конската тор. Въглеродният двуокис не е третият по ред компонент от въздуха, също както и водните пари - за разлика от всичко останало в атмосферния коктейл, количеството им до такава степен варира различни места и в различни часове, че не могат да се приемат за надежден компонент.

Водород? В никакъв случай. Количеството водород във вселената е три пъти повече от всички останали елементи, взети заедно, но не бихте могли да научите това от ситуацията на Земята. За разлика от нашата чудата планета обектите, които са далеч по-характерни за космоса (като например Сатурн, Слънцето или огромните красиви мъглявини) са съставени предимно от водород, а на второ място след него е хелият. Тук обаче нещата не стоят така. Онази част от земния водород, която не се е уредила да се свърже здраво в други елементи - като Н2О (вода) или СН4 (метан), - си е намерила несигурно място високо в горните слоеве на атмосферата. Там под въздействието на променливата слънчева топлина водородните атоми подскачат в различни посоки като топки за тенис, докато накрая не се озоват в космоса. Към наше време останалият свободен водород е сведен до положението на незначителен наблюдател в обвивката на Земята.

Знаете ли верния отговор? Ако е така, значи сте един от малцината. Защото става въпрос за елемент, открит само преди век.

Аргон.

Този газ се използва за пълненето на електрическите крушки, така че го виждаме често, но никога не се сещаме за него. Което си е съвсем честно, тъй като в края на краищата аргонът с нищо не улеснява мисловните ни процеси за разлика от водорода и кислорода - основните съставки, от които природата е изградила мозъците ни.

Аргонът е открит от един шотландец на име Уилям Рамзи (1852-1916), който впоследствие спечелил и Нобелова награда за химия за работата си върху газовете. Той е откривател и на така наречените благородни газове - неон, криптон и ксенон. Същият този Рамзи пръв пуснал електричество през инертен газ и получил прекрасно обагрените неонови лампи, които днес изпълват малките часове със съществителни като "Бира" и предложения от сорта на "Хапни".

Вижте само каква проста идея - високото напрежение възбужда газа в тръбата, докато накрая електроните на всеки атом минават в по-висока орбита - нещо, което по принцип никак не им се прави. И затова при първа възможност (за част от секундата) те се втурват обратно надолу, като изпускат частица светлина с точно определен цвят.

Това се случило само преди стотина години. Кой днес е чувал за Рамзи? Би могло да се очаква, че откривателят на най-голям брой от естествените деветдесет и два елемента в нашата вселена и главен виновник за неоновия сюрреализъм на нашата култура ще бъде помнен поне едно столетие.

На същия остров около век по-рано английският пастор Джоузеф Пристли останал толкова впечатлен от срещата си с Бенджамин Франклин в Лондон, че започнал да се заиграва с наука и станал друга голяма звезда на небесклона.

Първо открил въглеродния двуокис - това всъщност бил широкоразпространеният газ, който потушавал огъня. След това успял да го разтвори във вода и така газираните напитки. От всичките му постижения именно това му спечелило медала Копли на Кралското дружество - по онова време това било по-добре и от днешния Оскар. Така с помощта на содата на Пристли и неоновите лампи на Рамзи получаваме първия нощен клуб. Всъщност по-късно Пристли открил и азотния окис (райския газ), по който всички в края на деветнадесети век буквално полудели.

През 1774 г. добрият пастор направил нещо съвсем просто, но много хитро. Затворил една горяща свещ в колба с растение, чиито корени били потопени в малко вода. Разбира се, пламъкът на свещта бързо угаснал поради липса на кислород. По-късно обаче установил, че отново може да я запали. Растението създало кислород! Така Пристли открил едновременно и кислорода, и фотосинтезата. По онова време такива основни открития просто се търкаляли на пътя и чакали някой да им обърне внимание.

За съжаление в района където живеел Пристли, не липсвал кислород и домът му бързо изгорял до основи. Запалили го съседите, раздразнени от подкрепата му за френската и американската революция. Пристли събрал семейството си и емигрирал в Пенсилвания, където и починал през 1804 г. Четиридесет и осем години по-късно се родил Рамзи.

По времето, когато Уилям Рамзи достигнал апогея на възможностите си, вече нямало толкова много безцелно реещи се и очакващи откривателя си газове. Ярките разноцветни линии на обикновения спектроскоп, появяващи се когато някой елемент бива възбуден чрез електричество, направили идентифицирането на субстанциите достъпно за всеки. С помощта на този инструмент бил определен дори сложният химичен състав на Слънцето и било установено, че същите елементи се срещат и на Земята - с изключение на няколко непонятни загадъчни линии, регистрирани за първи път по време на пълното слънчево затъмнение през 1865 г. Очевидно на най-близката до нас звезда имало някаква мистериозна субстанция, която не се срещала тук. Била наречена хелий на името на старогръцкия бог слънце Хелиос и изглежда се срещала навсякъде във вселената, само не и на нашата планета. Това мнение битувало до 1895 г., когато вторият най-често срещан във вселената елемент бил открит и на Земята - не от друг, а именно от Рамзи, който сравнил спектралния му подпис" и установил, че съвпада с онези неидентифицирани линии на Слънцето.

Жалко че Рамзи не е в състояние да зърне съвременния свят и да научи до каква степен се е променил той благодарение на откритията му. Какво ли би си помислил за нашата неонова джунгла? Нито една естествена светлина - била тя звездна, лунна, метеорна, на дъгата или от мълния - не излъчва по такъв начин. И това обяснява защо неоновите светлини (и флуоресцентните, които са на подобен принцип) ни изглеждат толкова чужди.

За протокола ще отбележим, че не всички "неонови" лампи съдържат въпросния газ; той се среща само в оранжевите и червените. Повечето от другите цветове в така наречените неонови светлини се получават от тръби с оцветен газ, съдържащи (да, познахте) аргон, примесен с малко живак.

Аргонът и повечето други газове не играят особена роля, когато става въпрос за твърдата част от Земята; освен това аргонът не е основен съставен елемент в атмосферите на другите планети. При четирите гиганта в нашата Слънчева система те се състоят предимно от отегчителни смески на водородни съединения с тук-там малко инертен хелий. Двете съседни на нас планети не могат да се похвалят с нещо друго, освен с въглероден двуокис - убийствено горещ и плътен на Венера, студен и рядък на Марс. Достатъчно е марсианските ветрове със скорост 160 км/ч да побушуват малко по-дълго в този рехав въздух, за да предизвикат огромните прашни бури, които периодично обхващат цялата планета и изтриват всички подробности от повърхността й, сякаш огледалата на телескопа ни изведнъж са се изпотили. Марсианската атмосфера се разкрива тъкмо по този начин, докато всички останали планети с изключение на лишения от атмосфера Меркурий са обвити в газов покров, подобно на броня срещу безмилостния вакуум, простиращ се навътре в четвъртото измерение.

Но не и тук. За разлика от другите планети атмосферата на Земята е винаги прозрачна. Наистина водните изпарения често се кондензират и образуват облаци, но облаците не са газове, а малки капчици течност. Това качество на Н2О да бъде непрозрачна, както и фактът, че хората могат да усетят влагата върху кожата си в мъглив ден, ни кара да си мислим, че парата или мъглата е по-тежка от въздуха и затова реещите се в небето облаци изглеждат нелогично. Обратно на предположенията на здравия разум, водните пари са по-леки от всички други компоненти в земната атмосфера. Сухият въздух е много по-гъст от влажния. Именно затова на самолетите им е нужна по-голяма скорост и повече място за засилване, за да излетят в мъгливо време. Колкото и странно и противоречащо на интуицията ни да звучи, влажният въздух е по-разреден и затова крилете могат да се опрат на по-малко вещество.

Прозрачността на съставките на нашата атмосфера обяснява способността на аргона да се крие успешно чак допреди едно столетие. А сега човекът, който ни го показа, е изчезнал от културното ни съзнание и славата му е не по-веществена от газа в неоновите тръби. Нека го поздравим и да си представим как името му примигва в ярки оранжеви светлини: РАМЗИ. РАМЗИ. РАМЗИ.