Текст книги "В мире металлов"

Автор книги: Сергей Венецкий

сообщить о нарушении

Текущая страница: 10 (всего у книги 16 страниц)

Сплав для эталонов

 14 июля 1789 года восставший народ Франции штурмом взял Бастилию – началась Великая французская революция. Наряду со многими декретами и постановлениями, носившими политический, социальный, экономический характер, революционное правительство приняло решение ввести четкую метрическую систему мер. По предложению комиссии, в которую вошли авторитетные ученые, в качестве единицы длины – метра – была принята одна десятимиллионная часть четверти длины парижского географического меридиана. В течение пяти лет крупнейшие французские специалисты в области астрономии и геодезии скрупулезно измеряли дугу меридиана от Дюнкерка до Барселоны. В 1797 году расчеты были завершены, а спустя два года был изготовлен первый эталон метра – платиновая линейка, получившая название «метр архива», или «архивный метр». За единицу массы – килограмм – приняли массу одного кубического дециметра воды (при 4°С), взятой из Сены. Эталоном килограмма стала платиновая цилиндрическая гиря.

С годами, однако, выяснилось, что естественные прототипы этих эталонов – парижский меридиан и воды из Сены – не очень удобны для воспроизведения, да и к тому же они не отличаются примерным постоянством. Такие "грехи" ученые-метрологи сочли непростительными. В 1872 году Международная метрическая комиссия решила отказаться от услуг природного прототипа длины: эту почетную роль доверили "архивному метру", по которому изготовили 31 эталон в виде брусков, но уже не из чистой платины, а из сплава ее с иридием (10 %). Через 17 лет аналогичная участь постигла и воду из Сены: прототипом килограмма была утверждена гиря, выполненная из того же платиноиридиевого сплава, а международными эталонами стали 40 ее точных копий.

За прошедшее столетие «в царстве мер и весов» произошли некоторые изменения: вынужден был уйти в отставку «архивный метр» (эталоном метра стала длина, равная 1650763,73 длины волны оранжевого излучения изотопа криптона 86 Kr). Но «самый главный в мире» килограмм из сплава платины с иридием по-прежнему остается в строю.

Индий «пробивает» туман

 Редкий металл индий сыграл немаловажную роль в ... защите Лондона от массированных налетов немецкой авиации во время второй мировой войны. Благодаря чрезвычайно высокой отражательной способности индия изготовленные из него зеркала позволяли прожекторам противовоздушной обороны в поисках воздушных пиратов легко «пробивать» мощными лучами плотный туман, частенько окутывающий британские острова. Поскольку индий принадлежит к легкоплавким металлам, во время работы прожектора зеркало постоянно нуждалось в охлаждении, однако английское военное ведомство охотно шло на дополнительные расходы, с удовлетворением подсчитывая число сбитых вражеских самолетов.

Сорок лет спустя

 Весной 1942 года из Мурманска в сопровождении конвоя вышел английский крейсер «Эдинбург», на борту которого находилось более пяти тонн золота – плата СССР союзникам за военные поставки.

Однако в порт назначения крейсер не пришел: он был атакован фашистскими подводными лодками и миноносцами, которые нанесли ему серьезные повреждения. И хотя крейсер еще мог оставаться на плаву, командование английского конвоя приняло решение потопить судно, чтобы ценнейший груз не достался врагу.

Спустя несколько лет после окончания войны родилась идея – извлечь золото из чрева затонувшего корабля. Но понадобилось еще не одно десятилетие, прежде чем идея воплотилась в жизнь.

В апреле 1981 года было достигнуто соглашение между СССР и Великобританией о подъеме золотого груза и уже вскоре английская фирма, с которой был заключен соответствующий контракт, приступила к работе. К месту гибели "Эдинбурга" прибыло специально оборудованное спасательное судно "Стефанитурм".

Для борьбы с морской стихией фирма привлекла опытных и отважных водолазов разных стран. Трудности заключались не только в том, что золото покоилось под 260-метровой толщей воды и слоем ила, но и в том, что рядом с ним находился отсек с боеприпасами, готовыми в любой момент взорваться.

Шли дни. Сменяя друг друга, водолазы шаг за шагом расчищали путь к золотым слиткам, и, наконец, поздно вечером 16 сентября водолаз из Зимбабве Джон Розе поднял на поверхность тяжелую черную болванку.

Когда его коллеги оттерли бензином грязь и мазут, покрывавшие поверхность металла, все увидели долгожданный желтый блеск золота. Лиха беда – начало! Подъем продолжался 20 дней, пока разбушевавшееся Баренцево море не заставило водолазов прекратить работу. Всего из пучины удалось извлечь 431 слиток золота высшей пробы (9999) весом почти по 12 килограмм. Каждый из них по современному курсу оценивается в 100 тысяч фунтов стерлингов. Но 34 слитка еще остались на дне ждать своего часа.

Все поднятое с "Эдинбурга" золото было доставлено в Мурманск. Здесь его тщательно взвесили, "оприходовали" и затем поделили в соответствии с соглашением: часть была передана в качестве вознаграждения фирме "добытчице", а остальное золото разделили между советской и британской сторонами в соотношении два к одному.

Сокровища в пучине

 В конце второй мировой войны в Восточно-Китайском море американская подводная лодка потопила японское судно «Ава мару». Это судно, замаскированное под плавучий госпиталь, на самом деле выполняло ответственную миссию по перевозке ценностей, награбленных в странах Восточной и Юго-Восточной Азии. На его борту, в частности, находилось 12 тонн платины, большое количество золота, в том числе 16 тонн антикварных золотых монет, 150 тысяч каратов необработанных алмазов, около 5 тысяч тонн редких металлов.

Ушедшие в пучину богатства вот уже почти четыре десятилетия не дают покоя многим искателям сокровищ. При поддержке японского правительства недавно была организована экспедиция, которая должна поднять судно, «начиненное» драгоценными металлами. Однако задача осложняется тем, что местонахождение «Ава мару» до сих пор не установлено. Правда, в печати проскальзывают сообщения о том, что японцев опередили китайцы, которые, якобы, обнаружили судно и уже приступили к «очистке» морского дна.

По подсчетам автора известной за рубежом книги "600 миллиардов под водой" Г.Ризберга, именно на эту сумму океан "позаимствовал" у человека золота, серебра, олова и других металлов.

Нефтяная «руда»

 На северо-восточном побережье Каспийского моря есть полуостров Бузачи. Надавно здесь началась промышленная добыча нефти. Само по себе это событие не вызвало бы большого резонанса, если бы не оказалось, что бузачинская нефть характеризуется высоким содержанием ...... ванадия.

Сейчас ученые Института химии, нефти и природных солей, а также Института металлургии и обогащения АН Казахской ССР разрабатывают эффективную технологию извлечения ценного металла из нефтяной "руды".

Ванадий из асцидий

 Некоторые морские растения и животные – голотурии, асцидий, морские ежи – «коллекционируют» ванадий, извлекая его из воды каким-то неведомым человеку способом. Одни ученые полагают, что ванадий, присутствующий в живых организмах этой группы, выполняет те же функции, что железо в крови человека и высших животных, т.е. помогает впитывать кислород, или, образно говоря, «дышать». Другие ученые считают, что ванадий необходим обитателям морского дна не для дыхания, а для питания. Кто из этих ученых прав, покажут дальнейшие исследования. Пока же удалось установить, что в крови голотурий содержится до 10 % ванадия, а у отдельных разновидностей асцидий концентрация этого элемента в крови в миллиарды раз превышает содержание его в морской воде. Настоящие «копилки» ванадия!

Ученые заинтересовались возможностью извлекать ванадий из этих "копилок". В Японии, например, целые километры морских берегов занимают плантации асцидий. Эти животные очень плодовиты: с одного квадратного метра голубых плантаций снимают до 150 килограммов асцидий. После сбора урожая живую ванадиевую "руду" отправляют в специальные лаборатории, где из нее получают нужный промышленности металл. В печати было сообщение о том, что японские металлурги уже выплавили сталь, которая легирована ванадием, "добытым" из асцидий.

Огурцы, «фаршированные» железом

Биологи все чаще обнаруживают, что в живых организмах могут протекать такие процессы, для которых обычно требуются высокие температуры или давления. Так, недавно внимание ученых обратили на себя морские огурцы – представители древнего рода, существующего уже 50 миллионов лет. Оказалось, что в студенистом теле этих животных длиной до 20 сантиметров, обитающих обычно в иле на дне морей и океанов, прямо под кожей накапливается обыкновенное железо в виде крохотных шариков (диаметром не более 0,002 миллиметра) . До сих пор неясно, как морским огурцам удается «добывать» это железо и для чего им нужна такая «начинка». Серия экспериментов с изотопами железа, возможно, даст ответ на эти вопросы.

«Усы» входят в моду

 С тех пор как каменный век сдал свои полномочия эпохе меди и главенствующее положение среди материалов, используемых человеком, занял металл, люди постоянно искали пути повышения его прочности. В середине XX века перед учеными встали проблемы освоения космических пространств, покорения океанских глубин, овладения энергией атомного ядра, и для успешного решения их понадобились новые конструкционные материалы," в том числе сверхпрочные металлы.

Незадолго до этого физики расчетным путем определили максимально возможную прочность веществ: она оказалась в десятки раз больше реально достигнутой. Каким же образом можно приблизить прочностные характеристики металлов к теоретическим пределам?

Ответ, как часто случалось в истории науки, пришел совсем неожиданно. Еще во время второй мировой войны было зафиксировано немало случаев выхода из строя различных электронных устройств, конденсаторов, морских телефонных кабелей. Вскоре удалось установить причину аварий: виновниками их были мельчайшие (диаметром один – два микрона) кристаллики олова или кадмия в форме иголок и волокон, которые вырастали иногда на поверхности стальных деталей, покрытых слоем этих металлов. Чтобы успешно бороться с нитевидными кристаллами, или "усами" (как назвали вредную металлическую "растительность"), нужно было их тщательно изучить. В лабораториях различных стран были выращены нитевидные кристаллы сотен металлов и соединений. Они стали объектом многочисленных исследований, в результате которых выяснилось (поистине, нет худа без добра), что "усы" обладают колоссальной прочностью, близкой к теоретической. Удивительная прочность нитевидных кристаллов объясняется совершенством их структуры, которая, в свою очередь, обусловлена их миниатюрными размерами. Чем меньше кристалл, тем менее вероятно присутствие в нем различных дефектов – внутренних и внешних. Так, если поверхность обычных металлов, даже отполированная, при сильном увеличении напоминает хорошо вспаханное поле, то поверхность нитевидных кристаллов при тех же условиях выглядит практически ровной (у некоторых из них не обнаружена шероховатость даже при увеличении в 40 000 раз).

С точки зрения конструктора, вполне уместно сравнение "усов" с обыкновенной паутиной, которую по отношению прочности к массе или длине можно считать "рекордсменом" среди всех природных и синтетических материалов.

Свинец и вечные снега

 В последние время внимание ученых приковано к проблемам защиты окружающей среды от промышленных загрязнений. Многочисленные исследования свидетельствуют о том, что не только в индустриальных районах, но и вдали от них атмосфера, почва, деревья содержат во много раз больше таких токсичных элементов, как свинец и ртуть.

Любопытны данные, полученные при анализе гренландского фирна (плотного снега). Пробы фирна брались из разных горизонтов, соответствующих тому или иному историческому периоду. В образцах, датированных 800 годом до н.э., на каждый килограмм фирна приходится не более 0,000 000 4 миллиграмма свинца (эта цифра принята за уровень естественного загрязнения, главный источник которого – вулканические извержения). Образцы, относящиеся к середине XVIII века (начало промышленной революции), содержали его уже в 25 раз больше. В дальнейшем же началось настоящее «нашествие» свинца на Гренландию: содержание этого элемента в пробах, взятых с верхних горизонтов, т.е. соответствующих нашему времени, в 500 раз превосходит естественный уровень.

Еще богаче свинцом вечные снега европейских горных массивов. Так, содержание его в фирне одного из ледников Высоких Татр за последние 100 лет возросло примерно в 15 раз. К сожалению, более ранние образцы фирна не были подвергнуты анализу. Если же исходить из уровня естественной концентрации, то оказывается, что в Высоких Татрах, находящихся рядом с промышленными районами, этот уровень превышен почти в 200 тысяч раз!

Дубы и свинец

 Сравнительно недавно объектом исследования шведских ученых стали многовековые дубы, растущие в одном из парков в центре Стокгольма. Оказалось, что содержание свинца в деревьях, возраст которых достигает 400 лет, в последние десятилетия резко увеличилось вместе с ростом интенсивности автомобильного движения. Так, если в прошлом веке в древесине дубов содержалось всего 0,000 001 % свинца, то к середине XX века свинцовый «запас» удвоился, а к концу 70-х годов возрос уже примерно в 10 раз. Особенно богата этим элементом та сторона' деревьев, которая обращена к автомобильным дорогам и, следовательно, более подвержена воздействию выхлопных газов.

Повезло ли Рейну?

Кое в чем Рейну повезло: он оказался единственной на нашей планете рекой, в честь которой назван химический элемент – рений. Но зато другие химические элементы доставляют этой реке немало бед. Недавно в Дюссельдорфе состоялся международный семинар, или «консилиум по Рейну», как назвала его западная печать. Участники консилиума поставили единодушный диагноз: «Река находится при смерти».

Дело в том, что берега Рейна густо "заселены" заводами и фабриками, в том числе химическими, которые щедро снабжают реку своими сточными водами. Неплохо помогают им в этом многочисленные канализационные "притоки". По данным западногерманских ученых, каждый час в рейнские воды поступает 1250 тонн различных солей – целый железнодорожный состав! Ежегодно река "обогащается" 3150 тоннами хрома, 1520 тоннами меди, 12300 тоннами цинка, 70 тоннами окиси серебра и сотнями тонн других примесей. Стоит ли удивляться, что Рейн часто называют теперь "сточной канавой" и даже "ночным горшком индустриальной Европы". А еще говорят, что Рейну повезло ...

Круговорот металлов

 Исследования американских физиков показали, что даже в таких районах, где нет промышленных предприятий и оживленного автомобильного движения, а следовательно, источников загрязнения атмосферы, в ней присутствуют микроскопические количества тяжелых цветных металлов.

Откуда же они берутся?

Ученые полагают, что подземный рудный пласт Земли, содержащий эти металлы, постепенно испаряется. Известно, что некоторые вещества в определенных условиях могут превращаться в пар прямо из твердого состояния, минуя жидкое. Хотя процесс протекает чрезвычайно медленно и в очень малых масштабах, какому-то количеству "беглых" атомов все же удается достичь атмосферы. Однако задержаться здесь им не суждено: дожди и снега постоянно очищают воздух, возвращая испарившиеся металлы в покинутую ими землю.

Алюминий сменит бронзу

 С древних времен медь и бронза пришлись по душе ваятелям и чеканщикам. Уже в V веке до н.э. люди научились отливать бронзовые статуи. Некоторые из них отличались гигантскими размерами. В начале III века до н.э. был создан, например, Колосс Родосский – достопримечательность древнего порта Родоса на побережье Эгейского моря. Статуя бога Солнца Гелиоса, на 32 метра возвышавшаяся у входа во внутреннюю гавань порта, считалась одним из семи чудес света.

К сожалению, грандиозное творение древнего скульптора Хароса просуществовало лишь немногим более полувека: во время землетрясения статуя разрушилась и была затем продана сирийцам как металлолом.

Поговаривают, будто бы власти острова Родос, чтобы привлечь побольше туристов, намерены по сохранившимся чертежам и описаниям восстановить в своей гавани это чудо света. Правда, воскресший Колосс Родосский будет выполнен уже не из бронзы, а из алюминия. По проекту внутри головы возрожденного чуда света намечено разместить ... пивной бар.

«Кипяченая» руда

Не так давно французские ученые, проводя подводные исследования в Красном море, обнаружили недалеко от берегов Судана своеобразную яму глубиной более 2000 метров, причем вода на этой глубине оказалась очень горячей.

Исследователи опустились в провал на батискафе "Сиана", однако вскоре им пришлось возвратиться, поскольку стальные стенки батискафа быстро нагрелись до 43°С. Пробы воды, взятые учеными, показали, что яма заполнена . . . горячей жидкой "рудой": содержание в воде хрома, железа, золота, марганца и многих других металлов оказалось необычайно высоким.

Отчего «потела» гора

С давних пор жители Тувы заметили, что на каменных откосах одной из гор время от времени выступали капельки блестящей жидкости. Не случайно гору назвали Терлиг-Хая, что в переводе с тувинского означает «потная скала». Как установили геологи, «виновата» в этом ртуть, которая содержится в горных породах, слагающих Терлиг-Хая. Теперь у подножья горы работники комбината «Тувакобальт» ведут разведку и добычу «серебряной воды».

Находка на Камчатке

На Камчатке есть озеро Ушки. Несколько десятилетий назад на его берегу были найдены четыре металлических кружка – древние монеты. Две монеты плохо сохранились, и ученые-нумизматы ленинградского Эрмитажа смогли лишь установить их восточное происхождение. Зато два других медных кружка рассказали специалистам многое. Они были отчеканены в древнегреческом городе Пантикапее, стоявшем на берегу пролива, который назывался Боспором Киммерийским (в районе теперешней Керчи).

Любопытно, что одну из этих монет можно с полным основанием считать современницей Архимеда и Ганнибала: ученые датировали ее III веком до нашей эры. Вторая монета оказалась "помоложе" – она изготовлена в 17 году нашей эры, когда Пантикапей стал столицей Боспорского царства. На ее лицевой стороне отчеканено изображение царя Рискупорида Первого, а на оборотной – профиль римского императора, вероятнее всего Тиберия, правившего в 14 – 37 годах нашей эры. Совместное "проживание" на монете сразу двух царственных особ объяснялось тем, что боспорские цари носили титул "Друг цезарей и друг римлян", и поэтому на своих деньгах помещали изображения римских императоров.

Когда и какими путями добрались маленькие медные странницы от берегов Черного моря до глубинки Камчатского полуострова? Но древние монеты хранят молчание.

Грабеж не удался

Успенский собор – красивейшее сооружение Московского Кремля. Интерьер собора освещают несколько люстр, самая большая из которых изготовлена из чистого серебра. Во время войны 1812 года этот драгоценный металл был награблен наполеоновскими солдатами, но «по техническим причинам» вывезти его из России не удалось. Серебро отбили у врага, и в память о победе русские мастера изготовили эту уникальную люстру, состоящую из нескольких сот деталей, украшенных разнообразным орнаментом.

«Как все это музыкально!»

Во время путешествия на яхте по рекам Европы летом 1905 года великий французский композитор Морис Равель посетил крупный завод, расположенный на берегу Рейна. Увиденное там буквально потрясло композитора. В одном из своих писем он рассказывает: «То, что я видел вчера, врезалось мне в память и сохранится навсегда . . . Это гигантский литейный завод, на котором круглые сутки работает 24 000 человек . . . Как передать Вам впечатление от этого царства металла, этих пылающих храмов огня, от этой чудесной симфонии свистков, шума приводных ремней, грохота молотов, которые обрушиваются на вас со всех сторон ... Как все это музыкально! Непременно использую!...» Свой замысел композитор воплотил в жизнь лишь спустя почти четверть века. В 1928 году он написал музыку для небольшого балета «Болеро», ставшего самым значительным произведением

Равеля. В музыке явственно слышатся индустриальные ритмы – более четырех тысяч ударов барабана за 17 минут звучания. Поистине симфония металла!

Как пояснял автор балета, действие развивается под открытым небом, а декорации обязательно должны включать "корпус завода с тем, чтобы рабочие и работницы, выходящие из цехов, постепенно вовлекались в общий танец".