Текст книги "Знание-сила, 2002 №05 (899)"

Автор книги: авторов Коллектив

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 13 страниц)

Знание-сила, 2002 №05 (899)

Ежемесячный научно-популярный и научно-художественный журнал

Издается с 1926 года

«ЗНАНИЕ – СИЛА» ЖУРНАЛ, КОТОРЫЙ УМНЫЕ ЛЮДИ ЧИТАЮТ УЖЕ 75 ЛЕТ!

ЗАМЕТКИ ОБОЗРЕВАТЕЛЯ

Ждать у моря погоды

Александр. Волков

Надежда…

Надежда допивает чай и, чуть поеживаясь от озноба и глядя в окно, где брезжит самый холодный вечер января, говорит: «А потом скончает свой ток Гольфстрим. Европу покроют льды. W всюду будет невиданный мороз – словно нахлынет Северный океан».

И уже в воздухе – две недели спустя – появляются первые брызги. Они барабанят дождем. Вслед тридцатиградусному морозу грядет январский ливень. Погода переменчива, как море в северных широтах. Мы на нее рассчитываем, а она крошится под ногами корочкой полыньи. Воздушный океан, нам кажется, с каждым годом треплет нас все сильнее. А вдруг под стать ему начнет стремительно меняться и другой океан – стихия воды. И тогда остановится Гольфстрим, как то бывало уже не раз в научных прогнозах?

Прежде таких прогнозов не было. Обширная толща Океана оставалась мало изучена. Тысячи лет навигаторы и натуралисты наблюдали лишь за тем, что происходит на поверхности воды или небольшой глубине. Морские пучины оставались для них «тайной великой и непостижимой». Погрузиться в глубь Океана человеку было не дано.

Так повелось считать, что Океан – это нечто неизменное, неторопливое, сонное. Мерно катятся волны, изредка вспыливая штормом. Одна и та же картина повторяется изо дня в день. Что изменится за какой-то десяток лет? Океан «тяжел на подъем».

Какое заблуждение! Океан – теперь это очевидно – сродни атмосфере. Его просторы бороздят огромные водовороты. Волны, скрывшись в его пучине, обегают весь земной шар. Морские течения то распадаются на отдельные рукава, то сплетаются в единый поток. В глубине Океана тот же хаос, что и в воздухе. Волны, как вихри; валы, как ветры. Смятение небес отражается в пучине вод.

Теперь мы знаем, например, что всего за несколько лет Гольфстрим может изменить свое течение.

Двенадцать тысяч лет назад беда пришла незаметно. Только-только закончился ледниковый период. Земля воспряла от спячки; стало намного теплее. Однако маятник климатических изменений клонился все дальше, добираясь до отметки «Катастрофа». В ту пору север Америки и Евразии был еще покрыт ледниками. Они медленно таяли. Талые воды заполняли естественные впадины, затопляли низменности, пучили русла рек. На обширной части Канады образовалось пресноводное озеро. Его площадь была сравнима с площадью современной Германии. Чаша, в которой покоилось озеро, была отделена от Атлантики лишь стеной льда. Таяла и эта плотина. Озеро готово было излиться в океан.

Наконец, настало время, когда «гора двинулась с места своего» (Отк. 6, 14). Последний ледник, разделявший озеро с океаном, был размыт Природа, словно неловкая хозяйка, роняющая кастрюлю, пролила все озеро в океан. Оно выплеснулось как «чаша гнева». Стремительный вихрь воды, принесшийся с берега, рассеял морские течения, спутал и остановил их. Всего за двадцать лет средняя температура в Северной Европе упала на десять градусов. На зеленых лугах Ирландии грянули сибирские морозы. Почти тысячу лет длилось новое похолодание. Причину его знало море.

Перемены климата мы лишь учимся предвидеть. Самый большой успех ждал метеорологов четыре года назад, когда удалось предсказать появление «Эль-Ниньо» – теплого поверхностного течения у берегов Перу. Этот феномен повторяется через неравные промежутки времени и всякий раз приводит к резким климатическим аномалиям. В последний раз катастрофа произошла в конце 1997 – начале 1998 годов. Почти все части света охватило ненастье. В Северной Австралии и Юго-Восточной Азии разразилась засуха. На Южную Америку обрушились мощные ливневые дожди. Лишь Европу беда обошла стороной. Об этой климатической смуте ученые узнали заранее – за год с лишним до грянувших перемен.

Итак, долгосрочные прогнозы погоды – вещь вполне реальная, и залогом тому – работа географов. Одним из самых успешных проектов девяностых годов был WOCE (World Ocean Circulation Experiment). В нем участвовали ученые из тридцати стран мира; около десяти лет они сообща исследовали Океан. Никогда прежде наука не уделяла ему столько внимания. В некоторых дисциплинах количество собранной информации об Океане увеличилось в десятки раз.

В разных уголках мира в воду сбрасывал буи. Они дрейфовали годами. Их положение определялось по спутниковой связи. Датчики, закрепленные на буях, передавали сведения о температуре и плотности воды. По ним составлялась карта теплых поверхностных течений.

Новейшие модели буев позволяли наблюдать даже за подводными течениями. Они погружались на определенную глубину и дрейфовали, изо дня в день отмечая температуру моря и его соленость. Через каждые десять дней они всплывали и передавали по спутниковой связи свои координаты и собранные данные. В разных частях Мирового океана использовали несколько тысяч подобных буев. Они помогли воссоздать детальную картину глубинных течений. Кроме того, специальные приборы забирали образцы подводных отложений со дна океана или анализировали содержание питательных веществ в воде.

Впрочем, Мировой океан так велик, что наблюдениями была охвачена лишь малая его часть. Обширные просторы Океана остались бы белым пятном на карте, если бы не компьютерная интерполяция. Только так удалось устранить лакуны и пробелы: заполняя их усредненными показателями. Результатом работы, по отзывам ученых, стала «уникальная сеть данных, которая впервые позволит понять, что происходит в Океане».

И все-таки, хоть мы и лучше стали понимать Океан, мы лишь в отдельных чертах представляем себе, как устроена сложная система под названием «Климат». Прежде всего, мы не знаем точно, как повышение температуры, вызванное «парниковым эффектом», влияет на процессы, протекающие в Океане, и как те влияют на климат.

Одно мы знаем наверняка: без Гольфстрима в Северной и Центральной Европе разразился бы новый ледниковый период. Гольфстрим – это огромная океаническая «река». Она берет начало в Мексиканском заливе и течет на север, обогревая берега США и Европы. Постепенно часть теплой воды испаряется. Оставшаяся вода становится солонее и холоднее Плотность ее растет. Наконец, на широте Лабрадорской котловины вода в «реке» делается так тяжела, что «водопадом» стремится в глубь океана.

На глубине двух километров «река» поворачивает на юг. Лет через тридцать пять ее поток достигает окрестности Южного полюса, огибает Антарктиду и поворачивает на север. Совершив кругосветное путешествие, длившееся почти сто лет, этот поток вновь впадает в Мексиканский залив. Гольфстрим и другие морские течения – это великие «уравнители». Они смягчают перепады температуры на нашей планете: они приносят тепло в северные широты и прохладу в тропики.

Все возвращается на круги своя, и все начинается вновь. Тысячи лет воды кружат по Океану. Будто, и в самом деле, работает конвейер, который перевозит все те же массы воды из Северного полушария в Южное, из одного океана в другой. Бутылка, брошенная пять веков назад неудачливым плавателем где-то близ Игольного мыса, все так же стремится назад, отмеряя жизнь Океана, как по огромным водяным часам.

Итак, Гольфстрим – это видимая часть машины, чьи узлы и детали изваяны из воды и рельефа и, надежнее шпилек и болтов, скреплены ветром. Эта махина выдерживает большие перегрузки, но может сломаться и она.

Ее перебои, ее стопорение отзовутся смутой в другом океане – воздушном. Настанет череда драматических изменений климата. Погода на Земле будет напоминать корабль с поломавшимся мотором, который в час бури швыряет во все стороны.

В прошлом такие бури случались не раз. Только перебоями в работе этой «машины» можно объяснить, почему в последнем ледниковом периоде наблюдались резкие перемены климата: всего за каких-то три года среднегодовая температура менялась почти на десяток градусов. Об этом свидетельствуют пробы льда, взятые в Гренландии.

Эти пробы, как хроника, записанная анонимным географом. Только не буквами и цифирью ведется она, а «иероглифами льда» – его кристалликами. По их размерам видно, какие температуры царили в далеком прошлом. Ведь в период потепления кристаллики льда были крупнее, чем в пору оледенения. Подобные иероглифы описывают прошлое так же дотошно, как годовые кольца деревьев.

За последние сто лет потеплело всего на 0,43°С, и мы уже говорим о глобальной катастрофе. Что же думали люди каменного века, когда готовились к теплой зиме, а заставали лютую, ждали жаркого лета, а встречали вечно хмурую весну?

Пока в моделях, представленных учеными, Гольфстрим исправно течет на север, хоть климат в нашем земном «парнике» впрямь меняется. Однако в XXI веке мощь Гольфстрима уменьшится, по разным прогнозам, на 10 – 50 процентов. Это вызвало бы похолодание в Европе, если бы… не началось глобальное потепление. Плюс сливается с минусом, а Гольфстрим все так же несет свои воды.

Впрочем, есть факторы, которые могут заставить события развиваться по худшему сценарию. Так, с повышением средней температуры на Земле воды Атлантики становятся теплее. Их плотность снижается. Напор Гольфстрима слабеет. «Маховое колесо климата» врашается все ленивее.

Повышенное испарение воды лишь усиливает этот эффект. По этой причине выпадает все больше осадков. Сток речных вод растет; все больше пресной воды попадает в Атлантику. Плотность снижается… Слабеет… Колесо ленивее…

За последние 30 лет количество айсбергов у берегов Гренландии выросло почти в три раза. Они дрейфуют и постепенно тают, разбавляя морскую воду пресной. Навигацию титанических гор льда описывает тот же сценарий: снижается, слабеет, ленивее.

Однако приведенные факты вовсе не заставляют ученых говорить: «Это самый вероятный сценарий. Как почти все мои коллеги, я убежден в том, что в ближайшие века Европу ждет похолодание». Причин неуверенного ответа несколько. Так, чем сильнее испаряются воды Мирового океана, тем выше облачность. На Землю попадает меньше солнечных лучей. Вслед за повышением температуры наступает ее понижение. Климат остается прежним.

Различные компьютерные модели, скорее, показывают, что похолодание и потепление лежат сейчас на двух чашах весов, пребывающих в равновесии, но каждый новый факт или прогноз нарушает хлипкую стабильность.

Нам остается лишь радоваться, что «скоро сказка сказывается, но дела в морях медленно деются». Время резких перемен может настать лет через сто, не раньше, но это не повод, чтобы пренебречь исследованиями и прогнозами.

«Знание – сила» 50 лет назад

Русский физик Василий Петров

Профессор Б. Кудрявцев

В текущем 1952 году советский народ отмечает знаменательную дату – 150-летие открытия электрической дуги. Это важнейшее научное открытие было сделано выдающимся русским физиком Василием Владимировичем Петровым.

Многие черты его творчества несут на себе печать ломоносовских традиций. В.В. Петровым сделан ценный вклад в сокровищницу мировой науки.

Василий Владимирович Петров родился 8 июля 1761 года в семье священника в городе Обояни бывшей Курской губернии. По окончании приходской школы он поступил в Харьковский коллегиум – высшее учебное заведение с довольно обширной программой. Из его стен вышли многие люди, получившие в дальнейшем широкую известность. В нем учился известный поэт Н.И. Гнедич, основатель Харьковского университета В.Н. Каразин и другие. По окончании коллегиума, увлекаемый жаждой знания, В.В. Петров отправляется в Петербург и поступает в первый русский учительский институт или, как тогда говорили, учительскую гимназию. Здесь будущий знаменитый физик встретился с людьми, лично знавшими великого М.В. Ломоносова. Общение с ними имело большое значение в жизни В.В. Петрова. Математику в гимназии преподавал племянник Ломоносова М.Е. Головин, физику – П. Гиляровский, автор одного из первых русских учебников физики.

Большое значение для науки имели исследования В.В. Петрова, обнародованные им в 1803 году в его книге – знаменитом «Известии о гальвани-вольтовских опытах».

На рубеже XVIII и XIX столетий произошло событие, имевшее огромное значение для дальнейшего развития науки: итальянский физик А. Вольта изобрел первый генератор электрического тока, так называемый вольтов столб.

В.В. Петров сразу оценил значение нового изобретения.

Построенная им батарейка состояла из 4200 медных и цинковых кружков. Она не имела себе равных в мире. Самая большая батарея, сделанная в 1810 году в Англии, состояла всего из 2000 пар пластинок. Батарея Петрова представляла собой четыре соединенных последовательно вольтовых столба.

Пользуясь этой «наипаче огромной» (как писал он сам) батареей, В.В. Петров изучил многие свойства электрического тока или «гальвани-вольтовой жидкости», как говорили в его время.

Наибольшую ценность в книге В.В. Петрова представляют главы, в которых он рассказывает о световых явлениях, сопровождающих электрический ток. Тут он сделал открытие, выдвинувшее его в первые рвды ученых того времени.

Описанное Петровым явление много позднее наблюдалось английским химиком Дэви и было названо «вольтовой дугой». Как и предвидел Василий Владимирович, электрическая дуга, которую по справедливости следует называть дугой Петрова, впоследствии действительно была применена для освещения.

Пытливый ум Василия Владимировича не довольствовался открытием дуги между угольными электродами. Вскоре он заменил их металлическими. Оказалось, что если металл взять в форме проволоки, то конец ее «почти во мгновение ока краснеет, скоро расплавляется и начинает гореть с пламенем и разбрасыванием весьма многих искр».

Позднее Н.Н. Бенардос и Н.Г Славянов использовали дугу с металлическими электродами для дуговой сварки металлов.

Изменяя условия опытов, В.В. Петров обнаруживает, что если накаливать электрическим током уголек, помещенный в безвоздушное пространство, то он, раскаляясь, издает яркий свет, сам, однако, при этом не сгорая. Если бы работы В.В. Петрова более внимательно изучались после его смерти, они облегчили бы работу изобретателя электрической лампочки накаливания А.Н. Лодыгина.

НОВОСТИ НАУКИ

Три года назад астрофизики обнаружили, что яркость отдаленных сверхновых звезд меньше, чем должна быть по расчетам, и заключили из этого, что наша Вселенная расширяется с ускорением. Для объяснения этого факта было предположено, что Вселенную заполняет невидимая «отрицательная» (то есть распирающая ее) энергия. Сейчас, однако, группа ученых из Лос-Аламоса (США) выдвинула гипотезу, что свет сверхновых менее ярок потому, что часть его по пути превращается в особые легчайшие частицы – «аксионы». Авторы рассчитали, что при достаточно малой массе аксионов и достаточно сильном их взаимодействии с фотонами света в магнитном поле межгалактического пространства до трети фотонов от сверхновых звезд может превратиться в аксионы. Это сделало бы ненужным предположение об ускоренном расширении Вселенной и о загадочной «отрицательной» энергии.

Ученые из Техасского университета успешно клонировали первое домашнее животное – кошку. Достигший уже двух месяцев котенок Сс (от слов Carbon сору) – единственный выживший из 87 эмбрионов, полученных путем клонирования клеток, взятых у взрослой разноцветной домашней кошки (это обычная удача при клонировании животных). Сс является генетической копией матери, хотя не похож на нее по расцветке (индивидуальная расцветка кошек определяется случайным распределением некоторых клеток на определенной стадии развития эмбриона). Эксперимент финансировал 81-летний миллионер, который намерен в будущем продавать желающим клоны их умерших любимцев. Общество защиты животных уже заявило, что эксперимент «жесток и не решает проблемы стареющих домашних животных».

В нашумевшем эксперименте канадским биологам удалось успешно подсадить замороженные крысиные яичники живым крысам. Трансплантированные яичники оказались способны к нормальному выделению типичных для них гормонов, правда, на более низком уровне, чем обычные. Успех трансплантации был обеспечен новым способом хранения замораживаемых органов. Оказалось, что обычная при замораживании яйцеклеток дегидрация может быть успешно предотвращена предварительной их обработкой раствором определенных сахаров.

Новые данные ставят под сомнение так называемую гипотезу «снежного кома», предложенную несколько лет назад гарвардскими учеными Гофманом и Шрагом.

Эта теория объясняла ряд геологических загадок далекого прошлого, постулируя, что 700 миллионов лет назад Земля была покрыта ледяной коркой от полюса и жизнь на ней практически исчезла на миллионы лет. Авторы основывались, в частности, на отсутствии так называемого биологического изотопа углерода С-13 в скалах до и после этого времени. Теперь американские исследователи Кристи-Блик и Догерти показали, что в скалах, образовавшихся в самый разгар периода «полного обледенения», такого углерода, напротив, очень много. По их мнению, это говорит о несостоятельности гипотезы «снежного кома» в целом. Авторы гипотезы ответили на это предположением, что обнаруженный сейчас С-13 появился в скалах не за счет живых организмов, а за счет поглощения его из атмосферы, чего не учли Кристи-Блик и Догерти.

Вслед за компьютерным изображением Вселенной «снаружи» теперь получено такое же «изображение снаружи» нашей галактики Млечный Путь. Наша галактика сверху выглядит как диск со спиральными рукавами, сбоку – как линза со сферическим утолщением («гало») в центре, где находится огромная «черная дыра», окруженная так называемым темным веществом.

Произведено первое успешное практическое использование теории фракталов в климатологии («фракталы» – это геометрические формы, бесконечно повторяющиеся в каждом своем все меньшем участке).

Американский климатолог Бартон успешно использовал «фрактальный» характер распределения ветров в ураганах и с его помощью предсказал параметры очередного урагана, обрушившегося недавно на побережье США.

Найден доселе неизвестный ген Rad 54, который контролирует производство белка, «следящего» за правильностью «починки» наследственной молекулы ДНК, испорченной какими-либо химическими воздействиями. Исследования показали, что при отсутствии или порче этого гена такая починка неэффективна в шести и более случаях из десяти.

Мужчинам, желающим иметь сыновей, следует отправляться хотя бы временно в район Великих американских озер. Обнаружено, что распространенные там химические поллютанты оказывают такое воздействие на мужской организм, что у тамошних мужчин мальчики рождаются нетривиально чаще, чем девочки.

Очень смешная новость. В Австралии существует шесть видов птиц, которые удачно подражают различным звукам природы, в том числе песням других птиц, что помогает им занимать чужую территорию и привлекать чужих самок. Теперь обнаружено, что те из птиц– подражателей, которые живут вблизи населенных пунктов, научились издавать звуки, весьма напоминающие сигналы сирен безопасности, электронных будильников и даже автомобильных двигателей. А самое последнее приобретение этих птиц – звуки мобильных телефонов. Впрочем, специалисты успокаивают, что птицы вряд ли вздумают спариваться с фотоаппаратами или телефонами.

Любопытное исследование американских ученых показало, что в культурах, где ценятся положительные эмоции («стакан наполовину полон»), люди в среднем более счастливы, чем там, где ценятся прежде всего достижения, а жизнь воспринимается скорее в унылых тонах («стакан наполовину пуст»). Проведя сравнение групп студентов из разных стран в ходе различных спортивно-развлекательных состязаний, ученые убедились, что для азиатов (китайцев и японцев) в играх важнее всего результат, тогда как американцы, а также выходцы из латинских стран Европы и Америки хотят и себя показать, и одновременно получить удовольствие.

Генетические исследования подтвердили давнее предположение ученых, что элита индийских каст ведет начало от завоевателей, вторгшихся в страну около 5000 лет назад. Сравнив около 400 индусов с таким же числом европейцев, азиатов и африканцев по трем видам ДНК (так называемой митохондриальной ДНК, а также ДНК в мужской половой хромосоме и в обычных хромосомах), генетики обнаружили, что мужчины высших каст Индии генетически ближе всего к европейцам, причем максимальную близость к ним имеют представители жреческой касты браминов.

Проведено сравнительное изучение воздействия различных приемов засыпания для людей, страдающих бессонницей. Одной группе было предложено представить себе успокоительную картину бесконечно падающей воды (бесшумный водопад), другой – считать слонов, третья была оставлена на собственное усмотрение. Первая группа засыпала на 20 минут быстрее остальных. В тех же опытах было показано, что попытки сознательно подавлять дурные мысли, мешающие сну, скорее мешают засыпанию, действуя примерно так же, как совет «не думать о белой обезьяне». Лучше предоставить мозгу самому справляться с такими мыслями, не насилуя его.

В Западной Австралии обнаружен засыпанный песком и скальной породой кратер огромного астероида, 360 миллионов лет назад столкнувшегося с Землей.

Эта дата примерно соответствует известной биологической катастрофе девонского периода, когда в короткий срок погибло до 85 процентов тогдашних живых видов. Видимо, как и гибель динозавров 65 миллионов лет назад, Девонская катастрофа тоже была результатом удара астероида, который, судя по кратеру, имел размер около 5 километров. Любопытно, что в окружающем кратер граните найдены богатые вкрапления ценных элементов вроде никеля, хрома, меди и т.п.

Одна из догм нейробиологии утверждала, что в мозгу не образуются новые нейроны. Несколько лет назад выяснилось, что в некоторых участках мозга новые нейроны все же образуются, но в малом числе. Затем были обнаружены нейронные стволовые клетки, способные превращаться в нейроны, а сейчас совершен многообещающий прорыв: установлено, что эти клетки принадлежат к так называемой глие, которая образует подслой, несущий на себе нейронную массу.

Два американских исследователя показали, что глия является главным источником новых нейронов, а третий обнаружил, что особая обработка, увеличивающая содержание в мозгу определенных белков (Notch и Рахб), многократно увеличивает образование таких нейронов из глии и позволяет надеяться, что со временем удастся заменять ими нейроны, поврежденные такими болезнями, как Альцхаймер и Паркинсон.

Исследователи, работающие в Китае, обнаружили там впервые в истории палеонтологии останки динозавра с полностью развитым оперением. Тем самым положен конец многолетним спорам о том, находятся ли динозавры в родстве с птицами.

Американские исследователи обнаружили весьма знаменательное сходство человеческих и обезьяньих мозгов. Оказалось, что некая специфическая «Бродмановская область 44» в так называемом центре Брока и у людей, и у шимпанзе, бонобо и горилл больше в левом полушарии мозга, чем в правом. Поскольку эта область у людей отвечает за речь, возникает вопрос, зачем она неговорящим обезьянам. Исследователи выдвинули предположение, что у обезьян эта область управляет «языком жестов», и, следовательно, человеческая речь могла развиться из тех жестов, которые наши предки использовали для коммуникации.

Два американских микробиолога, Дерек Ловли и Даниэль Бонд, сумели приспособить бактерии для производства электричества из… грязи.

Некоторые ученые давно уже заметили, что определенные микробы способны каким-то образом переносить электроны из среды с малым содержанием кислорода в среду с его большим содержанием. Обычно в таком переносе участвовали некоторые промежуточные вещества – продукты жизнедеятельности этих микробов. Ловли и Бонд воспроизвели реальные условия, существующие на дне морей и океанов.

При подходящем подборе концентрации кислорода ток между анодом и катодом – за счет переноса электронов микробами, питающимися на органических осадках, – оказался достаточным, чтобы питать небольшой ручной калькулятор. «Конечно, двигатель автомашины на микробах создать не удастся, – говорит Ловли, – но питать какие– нибудь подводные датчики измерительных приборов микробы вполне способны. А грязи на дне моря – неистощимое количество!»

Правда, оказалось, что микробы в установке Ловли-Бонда быстро истощают «рабочую среду», так что их приходится перемещать во всё новые органические осадки. Кроме того, кпд всей установки был так мал, что для подлинно эффективного использования «микробного электричества» может оказаться необходимым использовать целые поля графитовых электродов, что, согласитесь, неудобно. Сознавая эти недостатки, предприимчивые экспериментаторы занялись теперь усовершенствованием своей методики превращения грязи в электрические «князи». Остается пожелать им успеха. Очень все-таки остроумная придумка – запрячь микробы в производство электроэнергии. Можно представить себе новый план ГОЭЛРО – электрификацию всех океанов. Только не придется ли тогда переименовать «лампочку Ильича» в «лампочку Геобактера»?

Ученые Обсуждают