В облаках живут микробы

В плывущих по небу облаках, оказывается, вовсю резвятся бактерии. И оказывают существенное влияние на погоду. А может, даже и на климат.

Ученые из Инсбрука нашли в среднем 1500 бактерий в одном миллилитре жидкости, собранной из облаков над горами близ Зальцбурга. Значит, и там, наверху, есть жизнь, и она активно размножается.

Эти жительницы облаков производят содержащие кислоту соединения, так называемые карбонилы, которые в реакции со светом образуют свободные радикалы и тем самым повышают образование озона.

А еще небесные микроорганизмы влияют на образование облаков и погоду. Именно вокруг них образуются кристаллы льда, выпадающие потом в виде капель дождя. Вместе с ними падают на благодатную земную почву и бактерии.

Так что теперь осталось только выяснить, что было вперед -- курица или яйцо. То ли эти бактерии пришли из космоса, а потом с дождем упали на Землю, то ли, наоборот, земные поднялись с паром и поселились в облачных высотах...

Терракотовая армия Китая

В 1974 году местные крестьяне, копавшие колодец в окрестностях древней китайской столицы города Сиань, вдруг наткнулись на глиняного солдата. Так была найдена легендарная терракотовая армия первого императора Китая Цинь Шихуанди (и снова о нем!), правившего в 221-210 гг. до н.э. 8000 воинов, сделанных из обожженной глины, охраняли покой своего монарха.

Воины, навечно застывшие в строю, сделаны в полный рост, и ни один не похож на другого. Древние скульпторы лепили фигуры с живых людей. Ученые назвали находку "восьмым чудом света". В настоящее время открыты три гробницы: первая была обнаружена в 1974 году, вторая -- в 80-м и третья -- в 94-м.

Над первой, самой большой, сверху установлена защитная конструкция -- кровля. Шесть тысяч солдат в полном обмундировании расположены в боевом порядке согласно военной стратегии тех времен. В первом боевом ряду находятся военачальники и советники, за ними кавалерия, пехотинцы, стрелки, стоящие коленом на земле в позе натягивания луков и, наконец, лошади, запряженные в боевые колесницы. Всего 11 рядов и 38 колонн. В полном порядке и боевое оружие.

Второе захоронение, предназначенное для генералитета, меньше по площади, но впечатляет не менее. Глиняные фигуры сделаны чуть больше натуральных размеров, рост каждой около 1,96 м. Лица, абсолютно не похожие друг на друга. Действительно, армия Цин Шихуань состояла из представителей многих национальностей: ханьцы, монголов, татар и т.д. Длинные волосы уложены в сложные прически, в строгом согласии с военной иерархией.

Там же найдены две бронзовые колесницы, сделанные в половину их реальной величины. Уздечки и вожжи выполнены из золота и серебра.

Первоначальный замысел древних мастеров, видимо, был еще грандиознее. Комплекс остался незавершенным к моменту кончины императора, а после свержения династии работы в нем были прекращены.

Фигуры для него выполнялись лучшими мастерами Китая, каждому из них помогали ученики: всего в создании изваяний участвовали не менее 1000 человек. Каждый воин имеет массивное глиняное основание, на которое надевались глиняные "одежды". Тела делались из глиняных валиков, к которым затем крепились руки и прочее. Головы, а также изваяния коней изготовлялись в особых формах. Во время окончательной отделки воины приобретали индивидуальные черты. Затем статуи обжигались в печи при температуре 900°С. Раскрашивались, снабжались деревянным оружием, как правило, красного цвета. И отвозились в усыпальницу.

Подземные стражники пережили 20 веков. Были сокрушительные восстания, революции и землетрясения. Но теперь, в начале третьего тысячелетия, древнейшему памятнику мировой культуры грозит смертельная опасность. На подземную императорскую армию напал грибок: из 10 000 глиняных фигур он поразил уже полторы тысячи.

Специалисты до сих пор не могут определить ни природу грибка, ни его происхождение. Совершенно точно, что 25 лет назад, когда была обнаружена эта ставшая всемирно известной терракотовая армия, никакой инфекции не было и в помине. Теперь же ситуация столь трагична, что Китай запросил помощи у международного сообщества. Бельгийской фармакологической компании "Янссен" поручено провести исследование и установить, какие именно разновидности плесени разрушают терракотовую армию, а затем разработать методику "лечения" древних воинов.

В случае неудачи Китай лишится своей главной туристической достопримечательности, а человечество -- памятника мировой культуры. Пока удалось лишь установить, что инфекция не опасна для человека.

Пока эксперты бьются над противогрибковой сывороткой, торговцы набивают карманы. Фигурки-копии императорских стражников -- самый ходовой товар в сувенирных лавках Китая; спрос на них так велик, что производители, говорят, перешли на круглосуточный режим работы.

Полешко в солнечную печку

Дэвид Скотт, один из американских астронавтов, побывавших на Луне, предложил прорывную, по его мнению, технологию утилизации радиоактивных отходов. Отработанное ядерное топливо (ОЯТ) будет отправляться на кораблях многоразового использования к Солнцу и сбрасываться на него в специальных контейнерах. По мнению Скотта, подобная операция не будет иметь отрицательных последствий ни для земной атмосферы, ни для Солнца, поскольку это равнозначно тому, как "бросить соломинку в очаг".

У экспертов идея Скотта не вызвала особого энтузиазма. Во-первых, проект по уничтожению ОЯТ в недрах нашего светила уже разрабатывался в советское время в рамках секретного проекта НПО "Энергия". А во-вторых, и это главное, новые технологии производства атомной электроэнергии позволяют использовать "радиоактивный мусор" в качестве полноценного сырья. Сбрасывать его на Солнце -- значит "топить печь ассигнациями".

У Венеры свои причуды

Венера -- не то что другие планеты: если большинство небесных тел в нашей Солнечной системе вращаются с запада на восток, то она предпочитает делать это в обратном направлении. Для венерианца, кем бы он ни был, солнце всходит на западе и заходит на востоке.

Прежде астрономы полагали, что однажды из-за какого-то необычайного события ось вращения Венеры перевернулась -- возможно, за счет трения между ядром и мантией планеты, возможно, за счет каких-либо катаклизмов в плотной венерианской атмосфере. И для Земли некоторые такую же катастрофу до сих пор пророчат.

Астроном Жак Ласкар вычислил, что Венера в своем пути по орбите может иметь четыре стабильных состояния -- два с нормальным вращением и два с обратным. Причем обе ретроградные возможности значительно вероятнее.

Известно, что ось всех внутренних планет не постоянна, а делает маленькие хаотические движения. И как бы ни были малы эти изменения, они могут повлечь за собой большие последствия. Например, неправильное вращение Венеры.

Первобытные дантисты

Доисторические люди еще 8000 лет назад пользовались каменными борами для лечения зубов. Ученые из Колумбийского университета в черепах, найденных на территории древнего Пакистана в Мехрагаре, обнаружили свидетельства работы дантиста. Крошечные отверстия в зубах с четко закругленными краями были явно делом рук человеческих. Под микроскопом видны концентрические канавки, очевидно, оставленные бором с крошечным каменным наконечником. А поскольку зубы оставались в челюсти, то трудно предположить, что их сверлили, чтобы сделать ожерелье.

Значит, отверстия в зубах были сделаны для того, чтобы остановить разрушение зубов. После сверления в дупло закладывались части какого-то растения или другие субстанции, убивающие бактерии.

Ученые не сомневаются, что люди Мехрагара имели соответствующие орудия и знания для выполнения столь тонкой работы.

Волшебный луч для мира и войны

Универсальный инструмент XXI века

Едва построив первый лазер, ученые поняли, что создали самый совершенный переносчик данных. Сегодня подавляющее количество битов мировой информации идет по стекловолоконному кабелю, заполняемому светом лазера.

Но лазер хорош не только в коммуникации. Он открыл новую главу в медицине, с его помощью создают самые высокие температуры на Земле, на его основе работают чувствительнейшие измерительные приборы. Лазер сплавляет материалы, которые, вообще-то, не соединяются, и управляет химическими реакциями на молекулярном уровне.

Укрощенный фотон

Первый лазер появился в 1960 году. Слово LASER -- это сокращение от Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation.

Между двумя зеркалами находится лазерная среда -- какой-либо материал, атомы которого при возбуждении испускают свет определенной длины волны. Этот свет, словно звук в органной трубе, колеблется между зеркалами, принуждая к излучению все новые атомы. Лишь малая часть возникших таким образом световых волн проникает сквозь частично проницаемое зеркало, становясь лазерным лучом. В котором фотоны -- элементарные частицы света -- обузданы. И четко выполняют команды человека.

Вид лазера зависит от среды. В газовом в качестве среды используются смесь гелия и неона или двуокись углерода. Именно они считаются "рабочими лошадками" промышленности.

Лазер с твердой средой состоит из кристалла или стекла, в котором содержатся атомы, способные светиться. Так стеклянные волокна становятся "волоконным лазером".

Полупроводниковый лазер применяется в CD-плейерах, в кассовых аппаратах, принтерах и коммуникационной технике. Луч в нем испускает полупроводниковый кристалл.

В цветном лазере в качестве среды используется жидкость с растворенными в ней красителями.

Лазер, работающий на свободных электронах, излучает за счет электронов из ускорителя. Его свет особенно богат энергией и простирается до рентгеновского диапазона.

Быстрее, еще быстрее

Лазер обладает магическим свойством -- когерентностью. Солнце или лампа накаливания излучают волны хаотично, но укрощенные фотоны в лазере браво маршируют в едином такте. Таким светом можно управлять абсолютно по-новому. Например, с помощью неприметного светового переключателя. Он не содержит никакой медлительной электроники, а просто управляет светом при помощи другого света. Только поэтому он способен обрабатывать поток данных со скоростью, которую невозможно достичь в любых других системах. 640 гигабайт -- текст 320 экземпляров "Советского энциклопедического словаря" -- он упаковывает за секунду.

Или чудо науки, изготовленное немецкими учеными: суперинтегрированный лазерный модем -- коммуникационный лазер, приемник света и вся обрабатывающая электроника умещаются на одном-единственном чипе величиной с булавочную головку. Лет через 10 этот крошечный ускоритель данных станет массовым продуктом для частных пользователей.

Вскоре ожидается и революция в массовых накопителях информации. Лазеры, которые сегодня используются в CD- или DVD-плейерах, являются лишь первым маленьким шагом. В новом поколении накопителей будут использованы волшебные создания когерентного света -- голограммы. Кристалл размером с кусочек сахара сможет накапливать целый терабайт информации. Это соответствует содержимому сотен теперешних жестких плат PC.

Вместо отдельных битов в кристалле мгновенно откладываются гигантские блоки данных в виде голографических изображений. Через несколько лет такой голограммный накопитель станет обычным вместилищем больших объемов данных.

А крошечные микролазеры смогут делать в своих чипах то, что они уже делают в длинных стекловолокнах -- переносить гигантские количества данных со световой скоростью.

Фильмы о субатомных страстях

Но чтобы сотни гигабайт обрабатывались за одну секунду, уже сегодня самые современные коммуникационные лазеры должны иметь свой собственный пульс в одну биллионную долю секунды -- фемосекунду. Так самые быстро мигающие лампы вводят в нашу будничную жизнь лихорадочный субатомарный квантовый мир. Но что может произойти в этот отрезок времени? Словно во вспышках стробоскопа, мы сможем наблюдать электроны на их пути через полупроводник. В лазерных вспышках можно даже снять фильм о химических реакциях, точное течение которых пока неясно.

В других разработках ученых световые импульсы используются в дистанционном химическом управлении: точно рассчитанные энергетические удары вырывают из молекулярных соединений отдельные молекулы. Прежде невозможно было точно рассчитать подходящий импульс, чтобы получить маленькую несложную молекулу. Теперь трудно синтезируемые лекарственные вещества можно просто вырезать лазером.

Зажечь звезду, подслушать Космос

В Лазерном центре Ганновера разрабатываются кристаллы для измерения завихрений пространства и времени. Они испускают особо стабильный лазерный свет. Такие кристаллы станут основой самого большого измерительного прибора во Вселенной: с 2009 года LISA (Laser Interferometr Space Antenna) начнет прослушивать, как взрываются суперновые и как сыто урчат черные дыры, поглощая друг друга. При этом будут измерены таинственные "гравитационные волны", которые предсказал Альберт Эйнштейн, но которых еще никто никогда не наблюдал.

В одной из пещер Новой Зеландии установлен так называемый кольцевой лазер, самый большой в мире. С помощью бегущих по кругу лучей ученые точно, как никогда прежде, измеряют вращение Земли.

При помощи лазера космический зонд Mars Global Suvryor составил подробнейшую трехмерную карту Красной планеты.

Самый большой лазер на Земле, National Ignition Facility (NIF), занимающий площадь футбольного стадиона, находится на территории Ливерморской военной лаборатории (Калифорния, США). Он способен воспроизвести настоящую реакцию слияния ядер, точь-в-точь такую, какая протекает на Солнце. При этом возникает самая высокая температура из когда-либо бывших на планете -- сто миллионов градусов.

Правда, необходимые для опытов по созданию звездных температур 1,2 миллиарда долларов эта лаборатория получает не столько для исследований в ядерной физике и астрофизике, сколько для развития оборонных лазеров, например способных разрушать в полете вражеские боеголовки.

На зависть Оби ван Кеноби

Сегодня без когерентного света не возможна ни одна война. По лазеру наводятся ракеты, и уже придуманы (но пока не применялись!) лазерные пушки.

Как только был построен первый лазер, он сразу же стал использоваться в военной технике -- поначалу просто для измерения расстояний. До сих пор прецизионный свет визирует военные цели или даже маркирует их: для бомб НАТО в Косово ориентиром часто служили лазерные точки. Правда, лазерные дальномеры опасны -- они могут ослепить. Поэтому экипажи натовских самолетов надевали специальные лазерозащитные очки.

Не за горами и оружие из арсенала "Звездных войн". К 2008 году для ВВС США будут построены семь Боингов-747, бортовые лазеры которых предназначены для разрушения стартующих ракет. Кроме того, еще в 1997 году США начали эксперименты с гигантским лазером, который способен выводить из строя спутники. По данным Пентагона, Китай также работает над антиспутниковой лазерной системой.

Но военным лазерам найдется и мирное применение. Ученые Чикагского института исследования газа бурят ими нефтяные скважины.

Самый деликатный эскулап

К счастью, лазер способен не только убивать и разрушать. Его магический свет может быть крайне чувствительным. Оптические измерительные приборы способны проследить за движением больных клеток крови.

Физиками Гамбурга построен особо чувствительный переносной лазерный детектор для анализа окружающей среды. Он может определять даже отдельные молекулы вещества. Свет в него проникает через частично проницаемый конец стекловолокна и миллионы раз колеблется между этим концом и вторым зеркалом, прежде чем выходит наружу. При каждом колебании он пересекает газовую пробу, все молекулы которой рано или поздно попадут под луч и абсорбируются в виде характерного фрагмента светового спектра.

Этот же принцип используют ученые лаборатории Сандиа (Нью-Мексико, США) для создания лазерного чипа, который в течение минуты определяет злокачественные клетки крови. С его помощью можно диагностировать даже СПИД.

Увязанный в узкий пучок лазерный свет давно стал универсальным инструментом не только в промышленности. Да, им сваривают, сверлят, формируют и облагораживают. В автомобиле- и авиастроении. Но с его помощью и в зубной эмали можно делать отверстия диаметром тоньше волоса. А офтальмологи лазерным импульсом моделируют роговицу глаза при коррекции зрения.

В качестве хирургического скальпеля лазер борется с отдельными клетками опухолей, разрезает молекулы ДНК, оперирует коронарные сосуды сердца, лечит варикозное расширение вен, удаляет татуировки, рубцы, морщины или следы от ожогов. И это, наверное, только начало победного шествия лазерных технологий в благородном деле оздоровления человека.

А что главнее -- спасать или убивать -- решать не лазеру. А тому, кто управляет его лучом.

Валентина БОГОМОЛОВА

использованы материалы из еженедельной газеты "kоMоk"



www.koMok.ru

Web-portal @Kokshetau Online



free counters

Дайджест интересных статей