Kapitulli i katërt
FORCAT ELEKTROMAGNETIKE NË VEPRIM

5. Valët elektromagnetike në natyrë

5-1. rrezet e diellit

"Gjethet ngjitëse që lulëzojnë në pranverë janë të dashura për mua, qielli blu është i dashur", tha Ivan Karamazov, një nga heronjtë e lindur nga gjeniu i Dostojevskit.

Drita e diellit ka qenë dhe mbetet për një person një simbol i rinisë së përjetshme, gjithë të mirat që mund të jenë në jetë. Mund të ndihet gëzimi i ngazëllyer i një njeriu që jeton nën diell, dhe në poezinë e parë të një djali katërvjeçar:

Le të ketë gjithmonë diell
Qoftë gjithmonë parajsa, le të ketë gjithmonë nënë,
Qoftë gjithmonë unë!

Dhe në kuadratet e poetit të mrekullueshëm Dmitry Kedrin:

Ju thoni se zjarri ynë është shuar.
Ti thua se jemi plakur me ty,
Shikoni si shkëlqen qielli blu!

Mbretëria e errët, mbretëria e errësirës, ​​nuk është vetëm mungesa e dritës, por një simbol i gjithçkaje që është e rëndë dhe shtypëse për shpirtin e një personi.

Adhurimi i diellit është kulti më i vjetër dhe më i bukur i njerëzimit. Ky është perëndia përrallore Kon-Tiki i peruanëve, kjo është hyjnia e egjiptianëve të lashtë - Ra. Në agimin e ekzistencës së tyre, njerëzit ishin në gjendje të kuptonin se Dielli është jetë. Ne e dimë prej kohësh që Dielli nuk është një hyjni, por një top i nxehtë, por njerëzimi do të ketë përgjithmonë një qëndrim nderues ndaj tij.

Edhe një fizikan, i mësuar të merret me regjistrimin e saktë të fenomeneve, ndihet sikur po bën blasfemi kur thotë se rrezet e diellit janë valë elektromagnetike me një gjatësi të caktuar dhe asgjë më shumë. Por kjo është pikërisht kështu, dhe në librin tonë ju dhe unë duhet të përpiqemi të flasim vetëm për këtë.

Si dritë, ne i perceptojmë valët elektromagnetike me një gjatësi vale nga 0,4 mikrometra në 0,72 mikrometra (dhe nëse drita e kuqe është shumë e ndritshme, atëherë deri në 0,8 mikrometra ose pak më shumë). Valët e tjera nuk shkaktojnë përshtypje vizuale.

Gjatësia e valës së dritës është shumë e shkurtër. Imagjinoni një valë mesatare deti që u rrit aq shumë sa pushtoi të gjithë Oqeanin Atlantik nga Nju Jorku në Amerikë deri në Lisbonë në Evropë. Gjatësia e valës së dritës me të njëjtën zmadhim do të tejkalonte paksa gjerësinë e një faqe libri.

5-2. Gazi dhe valët elektromagnetike

Por ne e dimë shumë mirë se ekzistojnë valë elektromagnetike me një gjatësi vale krejtësisht të ndryshme. Ka dallgë kilometërshe; Ka edhe më të shkurtër se drita e dukshme: ultravjollcë, rreze x, etj. Pse natyra i bëri sytë tanë (si edhe sytë e kafshëve) të ndjeshëm ndaj një gamë të caktuar, relativisht të ngushtë të gjatësive valore?

Në shkallën e valëve elektromagnetike, drita e dukshme zë një brez të vogël të vendosur midis rrezeve ultravjollcë dhe infra të kuqe. Përgjatë skajeve shtrihen breza të gjerë të valëve të radios dhe rrezeve gama të emetuara nga bërthamat atomike.

Të gjitha këto valë mbartin energji dhe, me sa duket, mund të bëjnë po aq mirë për ne atë që bën drita. Syri mund të jetë i ndjeshëm ndaj tyre.

Sigurisht, mund të themi menjëherë se jo të gjitha gjatësitë e valëve janë të përshtatshme. Rrezet gama dhe rrezet X lëshohen dukshëm vetëm në rrethana të veçanta, dhe ato janë pothuajse inekzistente rreth nesh. Po, kjo është "faleminderit Zotit". Ato (veçanërisht rrezet gama) shkaktojnë sëmundje nga rrezatimi, kështu që njerëzimi nuk mund të shijonte gjatë pamjen e botës në rrezet gama.

Valët e gjata të radios do të ishin jashtëzakonisht të papërshtatshme. Ata përkulen lirshëm rreth objekteve me përmasa metër, ashtu si valët e detit përkulen rreth gurëve të dalë të bregdetit dhe ne nuk mund të ekzaminojmë objektet që na duhen jetik për t'i parë qartë. Përkulja e valëve rreth pengesave (difraksioni) do të çonte në faktin se ne do ta shihnim botën "si një peshk në baltë".

Por ka edhe rreze infra të kuqe (nxehtësie) që mund të ngrohin trupat, por janë të padukshme për ne. Duket se ata mund të zëvendësojnë me sukses gjatësitë e valëve që syri percepton. Ose, më në fund, syri mund të përshtatet me dritën ultravjollcë.

Epo, zgjedhja e një rripi të ngushtë gjatësi vale, që ne e quajmë dritë e dukshme, pikërisht në këtë pjesë të shkallës, është krejtësisht e rastësishme? Në fund të fundit, Dielli lëshon dritë të dukshme dhe rreze ultravjollcë dhe infra të kuqe.

Jo dhe jo! Kjo është larg nga rasti këtu. Para së gjithash, emetimi maksimal i valëve elektromagnetike nga Dielli qëndron pikërisht në rajonin e verdhë-jeshile të spektrit të dukshëm. Por kjo nuk është gjëja kryesore! Rrezatimi do të jetë gjithashtu mjaft intensiv në rajonet fqinje të spektrit.

5-3. “Dritare” në atmosferë

Ne jetojmë në fund të oqeanit të ajrit. Toka është e rrethuar nga një atmosferë. Ne e konsiderojmë atë transparente ose pothuajse transparente. Dhe ajo

është i tillë në realitet, por vetëm për një seksion të ngushtë gjatësi vale (një seksion i ngushtë i spektrit, siç thonë fizikanët në një rast të tillë), të cilin syri ynë i percepton.

Kjo është "dritarja" e parë optike në atmosferë. Oksigjeni thith fuqishëm rrezatimin ultravjollcë. Avulli i ujit bllokon rrezatimin infra të kuqe. Valët e gjata të radios hidhen prapa, duke reflektuar nga jonosfera.

Ekziston vetëm një "dritare radio" tjetër, transparente ndaj valëve nga 0,25 centimetra deri në rreth 30 metra. Por këto valë, siç është përmendur tashmë, nuk janë të përshtatshme për syrin, dhe intensiteti i tyre në spektrin diellor është shumë i ulët. U desh një hap i madh në zhvillimin e teknologjisë së radios, i shkaktuar nga përmirësimi i radarëve gjatë Luftës së Dytë Botërore, për të mësuar se si të kapeshin me besueshmëri këto valë.

Kështu, në procesin e luftës për ekzistencë, organizmat e gjallë fituan një organ që reagonte pikërisht ndaj atyre rrezatimeve që ishin më intensivet dhe shumë të përshtatshme për qëllimin e tyre.

Fakti që rrezatimi maksimal nga Dielli bie saktësisht në mes të "dritares optike" duhet të konsiderohet ndoshta një dhuratë shtesë nga natyra. (Natyra në përgjithësi doli të ishte jashtëzakonisht bujare ndaj planetit tonë. Mund të themi se ajo bëri gjithçka, ose pothuajse gjithçka në fuqinë e saj, në mënyrë që ne të lindnim dhe të jetonim të lumtur. Ajo, natyrisht, nuk mund t'i "parashikonte" të gjitha pasojat e bujarisë së saj, por ajo na dha arsye dhe në këtë mënyrë na bëri përgjegjës për fatin tonë të ardhshëm.) Ndoshta do të ishte e mundur të bëhej pa koincidencën goditëse të rrezatimit maksimal të Diellit me transparencën maksimale të atmosferës. Rrezet e Diellit, herët a vonë, do të zgjonin ende jetën në Tokë dhe do të ishin në gjendje ta mbështesin atë në të ardhmen.

5-4. Qielli blu

Nëse po e lexoni këtë libër jo si një manual për vetë-edukim, të cilin do të ishte për të ardhur keq ta hidhni, pasi koha dhe paratë tashmë janë shpenzuar, por "me ndjenjë, sens, rregullim", atëherë duhet t'i kushtoni vëmendje kontradikta në dukje e dukshme. Rrezatimi maksimal nga Dielli bie në pjesën e verdhë-jeshile të spektrit, dhe ne e shohim atë si të verdhë.

Atmosfera e ka fajin. Ai transmeton më mirë pjesën me valë të gjatë të spektrit (të verdhë) dhe më keq transmeton pjesën me valë të shkurtër. Prandaj, drita jeshile duket se është dobësuar shumë.

Gjatësi valore të shkurtra përgjithësisht shpërndahen nga atmosfera në të gjitha drejtimet veçanërisht intensivisht. Prandaj, mbi ne "shkëlqen qielli blu", dhe jo i verdhë apo i kuq. Nëse nuk do të kishte atmosferë fare, nuk do të kishte qiell të njohur mbi ne. Në vend të kësaj ka një humnerë të zezë me një diell verbues. Deri më tani vetëm astronautët e kanë parë këtë.

Një diell i tillë pa veshje mbrojtëse është shkatërrues. Lartë në male, kur ka ende diçka për të marrë frymë, Dielli digjet në mënyrë të padurueshme *): nuk mund të qëndroni pa rroba, dhe në dëborë - pa syze të errëta. Ju mund të digjni lëkurën dhe retinën tuaj.

*) Rrezatimi ultravjollcë nuk absorbohet mjaftueshëm nga shtresat e sipërme të atmosferës.

Shënim SuperCook. Burimi kryesor i kaltërtisë së qiellit të tokës është oksigjeni atmosferik (azoti është i pangjyrë). Pluhuri në ajër e shpërndan këtë kaltërsi të oksigjenit, duke e bërë atë të bardhë. Sa më i pastër të jetë ajri, aq më i ndritshëm dhe më i kaltër është qielli i tokës. Nëse Toka do të kishte një atmosferë klori, qielli do të ishte i gjelbër.

5-5. Dhuratat e Diellit

Valët e dritës që bien në Tokë janë një dhuratë e paçmuar e natyrës. Para së gjithash, ato ofrojnë ngrohtësi dhe bashkë me të edhe jetë. Pa to, i ftohti kozmik do ta kishte prangosur Tokën. Nëse sasia e gjithë energjisë së konsumuar nga njerëzimi (karburanti, uji që bie dhe era) do të rritej me 30 herë, atëherë edhe atëherë kjo do të ishte vetëm një e mijëta e energjisë që Dielli na furnizon pa pagesë dhe pa asnjë sherr.

Për më tepër, llojet kryesore të karburantit - qymyri dhe nafta - nuk janë asgjë më shumë se "rrezet e konservuara të diellit". Këto janë mbetjet e bimësisë që dikur mbulonin harlisur planetin tonë, dhe ndoshta, pjesërisht, botën e kafshëve.

Uji në turbinat e termocentraleve dikur ngrihej lart në formën e avullit nga energjia e rrezeve të diellit. Janë rrezet e diellit që lëvizin masat ajrore në atmosferën tonë.

Por kjo nuk është e gjitha. Valët e dritës bëjnë më shumë sesa thjesht ngrohje. Ata zgjojnë aktivitetin kimik në substancë që ngrohja e thjeshtë nuk mund të shkaktojë. Zbehja dhe nxirja e pëlhurës janë rezultat i reaksioneve kimike.

Reagimet më të rëndësishme ndodhin në "gjethet ngjitëse të pranverës", si dhe në hala pishe, gjethe bari, pemë dhe shumë mikroorganizma. Në një gjethe jeshile nën Diell ndodhin proceset e nevojshme për të gjithë jetën në Tokë. Na japin ushqim, na japin edhe oksigjen për të marrë frymë.

Trupi ynë, si organizmat e kafshëve të tjera më të larta, nuk është i aftë të kombinojë elementë të pastër kimikë në zinxhirë komplekse atomesh - molekula të substancave organike. Fryma jonë e helmon vazhdimisht atmosferën. Duke konsumuar oksigjen jetik, ne nxjerrim dioksid karboni (CO2), duke lidhur oksigjenin dhe duke e bërë ajrin të papërshtatshëm për frymëmarrje. Duhet të pastrohet vazhdimisht. Bimët në tokë dhe mikroorganizmat në oqeane e bëjnë këtë për ne.

Gjethet thithin dioksidin e karbonit nga ajri dhe zbërthejnë molekulat e tij në pjesët përbërëse të tyre: karbon dhe oksigjen. Karboni përdoret për të ndërtuar inde të gjalla të bimëve dhe oksigjeni i pastër kthehet në ajër. Duke bashkuar atomet e elementeve të tjerë të nxjerrë nga toka nga rrënjët e tyre në zinxhirin e karbonit, bimët ndërtojnë molekula të proteinave, yndyrave dhe karbohidrateve: ushqim për ne dhe për kafshët.

E gjithë kjo ndodh për shkak të energjisë së rrezeve të diellit. Për më tepër, ajo që është veçanërisht e rëndësishme këtu nuk është vetëm vetë energjia, por forma në të cilën ajo vjen. Fotosinteza (siç e quajnë shkencëtarët këtë proces) mund të ndodhë vetëm nën ndikimin e valëve elektromagnetike në një gamë të caktuar të spektrit.

Ne nuk do të përpiqemi të flasim për mekanizmin e fotosintezës. Ende nuk është sqaruar plotësisht. Kur kjo të ndodhë, një epokë e re ka të ngjarë të lindë për njerëzimin. Proteinat dhe lëndët e tjera organike mund të rriten direkt në retorte nën qiellin blu.

5-6. Presion i lehtë

Reaksionet kimike më të mira krijohen nga drita. Në të njëjtën kohë, ai rezulton të jetë i aftë për veprime të thjeshta mekanike. Ushtron presion mbi trupat përreth. Vërtetë, edhe këtu drita tregon një delikatesë të caktuar. Presioni i lehtë është shumë i ulët. Forca për metër katror të sipërfaqes së tokës në një ditë të pastër me diell është vetëm rreth gjysmë miligram.

Një forcë mjaft domethënëse vepron në të gjithë globin, rreth 60,000 tonë, por është e papërfillshme në krahasim me forcën gravitacionale (1014 herë më pak).

Prandaj, talenti i madh i P. N. Lebedev ishte i nevojshëm për të zbuluar presionin e lehtë. Në fillim të shekullit tonë, ai mati presionin jo vetëm në trupat e ngurtë, por edhe në gaz.

Përkundër faktit se presioni i dritës është shumë i ulët, efekti i tij ndonjëherë mund të vërehet drejtpërdrejt me sy të lirë. Për ta bërë këtë ju duhet të shihni një kometë.

Prej kohësh është vënë re se bishti i një komete, i përbërë nga grimca të vogla, kur lëviz rreth Diellit, drejtohet gjithmonë në drejtim të kundërt me Diellin.

Grimcat e bishtit të kometës janë aq të vogla saqë forcat e presionit të dritës rezultojnë të jenë të krahasueshme apo edhe më të larta se forcat e tërheqjes së tyre ndaj Diellit. Kjo është arsyeja pse bishtat e kometës janë larguar nga Dielli.

Nuk është e vështirë të kuptosh pse ndodh kjo. Forca e gravitetit është në përpjesëtim me masën dhe, rrjedhimisht, me kubin e dimensioneve lineare të trupit. Presioni diellor është proporcional me madhësinë e sipërfaqes dhe, për rrjedhojë, me katrorin e dimensioneve lineare. Ndërsa grimcat bëhen më të vogla, forcat gravitacionale rrjedhimisht zvogëlohen më shpejt se presioni, dhe kur madhësitë e grimcave janë mjaft të vogla, forcat e presionit të dritës bëhen më të vogla.

Një incident interesant ka ndodhur me satelitin amerikan Echo. Pasi sateliti hyri në orbitë, një predhë e madhe polietileni u mbush me gaz të ngjeshur. U formua një top i lehtë me diametër rreth 30 metra. Pa pritur, doli se gjatë një rrotullimi presioni i rrezeve të diellit e zhvendos atë nga orbita me 5 metra. Si rezultat, në vend të 20 viteve, siç ishte planifikuar, sateliti qëndroi në orbitë për më pak se një vit.

Brenda yjeve, në temperatura disa milionë gradë, presioni i valëve elektromagnetike duhet të arrijë vlera të mëdha. Duhet të supozohet se, së bashku me forcat gravitacionale dhe presionin e zakonshëm, ai luan një rol të rëndësishëm në proceset ndëryjore.

Mekanizmi për shfaqjen e presionit të lehtë është relativisht i thjeshtë dhe mund të themi disa fjalë për të. Fusha elektrike e një valë elektromagnetike që bie në një substancë i tund elektronet. Ata fillojnë të lëkunden në mënyrë tërthore në drejtim të përhapjes së valës. Por kjo në vetvete nuk shkakton presion.

Fusha magnetike e valës fillon të veprojë mbi elektronet që kanë ardhur në lëvizje. Është pikërisht kjo që i shtyn elektronet përgjatë rrezes së dritës, e cila përfundimisht çon në shfaqjen e presionit në pjesën e materies në tërësi.

5-7. Lajmëtarë të botëve të largëta

Ne e dimë se sa të mëdha janë hapësirat e pakufishme të Universit, në të cilin Galaktika jonë është një grumbull i zakonshëm yjesh, dhe Dielli është një yll tipik që i përket xhuxhëve të verdhë. Vetëm brenda sistemit diellor zbulohet pozicioni i privilegjuar i globit. Toka është më e përshtatshme për jetë nga të gjithë planetët e sistemit diellor.

Ne e dimë jo vetëm vendndodhjen e botëve të panumërta yjore, por edhe përbërjen e tyre. Ato janë ndërtuar nga të njëjtat atome si Toka jonë. Bota është një.

Drita është një lajmëtar i botëve të largëta. Ai është burimi i jetës, dhe ai është gjithashtu burimi i njohurive tona për Universin. "Sa e mrekullueshme dhe e bukur është bota," na thonë valët elektromagnetike që vijnë në Tokë. Vetëm valët elektromagnetike "flasin" - fushat gravitacionale nuk japin ndonjë informacion ekuivalent për Universin.

Yjet dhe grupimet e yjeve mund të shihen me sy të lirë ose përmes një teleskopi. Por si e dimë se nga përbëhen ato? Këtu syrit i vjen në ndihmë një aparat spektral, i cili i “rendit” valët e dritës sipas gjatësisë dhe i dërgon në drejtime të ndryshme.

Lëndët e ngurta ose lëngjet e nxehta lëshojnë një spektër të vazhdueshëm, domethënë të gjitha gjatësitë e valëve të mundshme, duke filluar nga rrezet e gjata infra të kuqe në ultravjollcë të shkurtër.

Atomet e izoluara ose pothuajse të izoluara të avujve të nxehtë të një substance janë një çështje krejtësisht e ndryshme. Spektri i tyre është një palisadë linjash me ngjyra me shkëlqim të ndryshëm, të ndara nga vija të gjera të errëta. Çdo vijë me ngjyrë korrespondon me një valë elektromagnetike me një gjatësi të caktuar *).

*) Le të vërejmë, meqë ra fjala, se jashtë nesh nuk ka ngjyra në natyrë, ka vetëm valë me gjatësi të ndryshme.

Gjëja më e rëndësishme: atomet e çdo elementi kimik japin spektrin e tyre, ndryshe nga spektri i atomeve të elementeve të tjerë. Ashtu si gjurmët e gishtërinjve të njeriut, spektri i linjës së atomeve ka një personalitet unik. Veçantia e modeleve në lëkurën e gishtit ndihmon për të gjetur kriminelin. Në të njëjtën mënyrë, individualiteti i spektrit u jep fizikantëve mundësinë të përcaktojnë përbërjen kimike të një trupi pa e prekur atë, dhe jo vetëm kur ai ndodhet afër, por edhe kur largohet në distanca që edhe dritës i duhen miliona vjet. Udhëtim. Është e nevojshme vetëm që trupi të shkëlqejë shkëlqyeshëm **).

**) Përbërja kimike e Diellit dhe e yjeve përcaktohet, në mënyrë rigoroze, jo nga spektrat e emetimit, pasi ky është një spektër i vazhdueshëm i fotosferës së dendur, por nga spektri i absorbimit nga atmosfera diellore. Avujt e një lënde thithin më intensivisht pikërisht ato gjatësi vale që lëshojnë në një gjendje të nxehtë. Linjat e errëta të thithjes në sfondin e një spektri të vazhdueshëm bëjnë të mundur përcaktimin e përbërjes së trupave qiellorë.

Ata elementë që janë në Tokë u "gjendën" edhe në Diell dhe yje. Heliumi u zbulua edhe më herët në Diell dhe vetëm atëherë u gjet në Tokë.

Nëse atomet që lëshojnë janë në një fushë magnetike, atëherë spektri i tyre ndryshon ndjeshëm. Vijat me ngjyra individuale ndahen në disa rreshta. Kjo është ajo që bën të mundur zbulimin e fushës magnetike të yjeve dhe vlerësimin e madhësisë së saj.

Yjet janë aq larg sa që ne nuk mund të vërejmë drejtpërdrejt nëse ata po lëvizin apo jo. Por valët e dritës që vijnë prej tyre na e sjellin këtë informacion. Varësia e gjatësisë së valës nga shpejtësia e burimit (efekti Doppler, i cili u përmend më herët) bën të mundur gjykimin jo vetëm të shpejtësisë së yjeve, por edhe të rrotullimit të tyre.

Informacioni bazë rreth universit na vjen përmes një "dritare optike" në atmosferë. Me zhvillimin e radioastronomisë, gjithnjë e më shumë informacione të reja rreth Galaxy po vijnë përmes "dritares së radios".

5-8. Nga vijnë valët elektromagnetike?

SuperCook Shënim: I vetmi burim i valëve elektromagnetike është nxitimi i grimcave të ngarkuara. Dhe përshpejtime të tilla mund të ndodhin për arsye krejtësisht të ndryshme.

Ne e dimë, ose mendojmë se e dimë, se si krijohen valët e radios në univers. Një nga burimet e rrezatimit u përmend më herët: rrezatimi termik që lind nga ngadalësimi i grimcave të ngarkuara që përplasen. Me interes më të madh është emetimi i radios jo termike.

Drita e dukshme, rrezet infra të kuqe dhe ultravjollcë janë pothuajse ekskluzivisht me origjinë termike. Temperatura e lartë e Diellit dhe e yjeve të tjerë është arsyeja kryesore për lindjen e valëve elektromagnetike. Yjet gjithashtu lëshojnë valë radio dhe rreze X, por intensiteti i tyre është shumë i ulët.

Kur grimcat e ngarkuara të rrezeve kozmike përplasen me atomet e atmosferës së tokës, gjenerohet rrezatimi me valë të shkurtër: rrezet gama dhe x-rrezet. Vërtetë, duke u lindur në shtresat e sipërme të atmosferës, ato thithen pothuajse plotësisht, duke kaluar nëpër trashësinë e saj dhe nuk arrijnë në sipërfaqen e Tokës.

Prishja radioaktive e bërthamave atomike është burimi kryesor i rrezeve gama në sipërfaqen e Tokës. Këtu energjia merret nga "depoja e energjisë" më e pasur e natyrës - bërthama atomike.

Të gjitha qeniet e gjalla lëshojnë valë elektromagnetike. Para së gjithash, si çdo trup i ndezur, rrezet infra të kuqe. Disa insekte (të tilla si fishekzjarrët) dhe peshqit e thellë të detit lëshojnë dritë të dukshme. Këtu lind për shkak të reaksioneve kimike në organet ndriçuese (drita e ftohtë).

Së fundi, gjatë reaksioneve kimike që lidhen me ndarjen e qelizave në indet bimore dhe shtazore, lëshohet drita ultravjollcë. Këto janë të ashtuquajturat rreze mitogjenetike, të zbuluara nga shkencëtari sovjetik Gurvich. Në një kohë dukej se ato kishin një rëndësi të madhe në jetën e qelizave, por më vonë eksperimentet më të sakta, për aq sa mund të gjykohet, lindën këtu një sërë dyshimesh.

5-9. Era e nuhatjes dhe valët elektromagnetike

Nuk mund të thuhet se vetëm drita e dukshme ndikon në shqisat. Nëse e ngrini dorën në një kazan ose sobë, do të ndjeni ngrohtësinë nga një distancë, trupi ynë është në gjendje të perceptojë rryma mjaft intensive të rrezeve infra të kuqe. Vërtetë, elementët e ndjeshëm të vendosur në lëkurë nuk reagojnë drejtpërdrejt ndaj rrezatimit, por ndaj ngrohjes së shkaktuar prej tij. Mund të ndodhë që rrezet infra të kuqe të mos prodhojnë ndonjë efekt tjetër në trup, por ndoshta nuk është kështu. Përgjigja përfundimtare do të merret pas zgjidhjes së enigmës së nuhatjes.

Si e nuhasin njerëzit, madje edhe më shumë kafshët dhe insektet, praninë e disa substancave në një distancë të konsiderueshme? Një përgjigje e thjeshtë sugjeron vetë: duke depërtuar në organet e nuhatjes, molekulat e substancës shkaktojnë acarimin e tyre specifik të këtyre organeve, të cilat ne i perceptojmë si një erë të caktuar.

Por si mund ta shpjegojmë këtë fakt: bletët dynden te mjalti edhe kur ai është i mbyllur hermetikisht në një kavanoz qelqi? Ose një fakt tjetër: disa insekte nuhasin në një përqendrim kaq të ulët të substancës sa mesatarisht ka më pak se një molekulë për individ.

Në këtë drejtim, është paraqitur dhe po zhvillohet një hipotezë sipas së cilës shqisa e nuhatjes shkaktohet nga valë elektromagnetike më shumë se 10 herë më të gjata se gjatësia e valës së dritës së dukshme. Këto valë lëshohen nga dridhjet me frekuencë të ulët të molekulave dhe prekin organet e nuhatjes. Është kurioze që kjo teori na afron sytë dhe hundën në një mënyrë të papritur. Të dy janë lloje të ndryshme marrësish dhe analizues të valëve elektromagnetike. Është ende mjaft e vështirë të thuhet nëse e gjithë kjo është në të vërtetë e vërtetë.

5-10. "Re" e rëndësishme

Lexuesi, i cili gjatë këtij kapitulli të gjatë ndoshta është lodhur duke u habitur me shumëllojshmërinë e pafund të manifestimeve të elektromagnetizmit, duke depërtuar edhe në një zonë kaq delikate si parfumeria, mund të arrijë në përfundimin se nuk ka teori më të favorshme në botë sesa kjo. Vërtetë, kishte një konfuzion kur flitej për strukturën e atomit. Përndryshe, elektrodinamika duket e përsosur dhe e paprekshme.

Kjo ndjenjë e mirëqenies së madhe u ngrit në mesin e fizikantëve në fund të shekullit të kaluar, kur struktura e atomit nuk dihej ende. Kjo ndjenjë ishte aq e plotë sa fizikani i famshëm anglez Thomson, në fund të dy shekujve, dukej se kishte arsye të fliste për një horizont shkencor pa re, mbi të cilin vështrimi i tij pa vetëm dy "re të vogla". Biseda ishte rreth eksperimenteve të Michelson-it për matjen e shpejtësisë së dritës dhe problemin e rrezatimit termik. Rezultatet e eksperimenteve të Michelson formuan bazën e teorisë së relativitetit. Le të flasim për rrezatimin termik në detaje.

Fizikanët nuk ishin të befasuar që të gjithë trupat e nxehtë lëshojnë valë elektromagnetike. Ishte e nevojshme vetëm të mësohej se si të përshkruante në mënyrë sasiore këtë fenomen, duke u mbështetur në një sistem harmonik të ekuacioneve Maxwellian dhe ligjet e mekanikës së Njutonit. Duke zgjidhur këtë problem, Rayleigh dhe Genet morën një rezultat mahnitës dhe paradoksal. Nga teoria rrjedh me pandryshueshmëri të plotë, për shembull, që edhe një trup i njeriut me një temperaturë prej 36.6 ° C do të duhet të shkëlqejë verbues, duke humbur në mënyrë të pashmangshme energjinë dhe duke u ftohur shpejt në pothuajse zero absolute.

Këtu nuk nevojiten eksperimente delikate për të verifikuar konfliktin e dukshëm midis teorisë dhe realitetit. Dhe në të njëjtën kohë, ne përsërisim, llogaritjet e Rayleigh dhe Jeans nuk ngritën asnjë dyshim. Ato ishin pasojë e drejtpërdrejtë e pohimeve më të përgjithshme të teorisë. Asnjë mashtrim nuk mund ta shpëtonte situatën.

Fakti që ligjet shumë herë të testuara të elektromagnetizmit hynë në grevë sapo u përpoqën t'i zbatonin ato në problemin e rrezatimit të valëve të shkurtra elektromagnetike i mahniti aq shumë fizikantët sa filluan të flasin për "katastrofën ultravjollcë" *). Kjo është ajo që Thomson kishte parasysh kur fliste për një nga "retë". Pse vetëm një "re"? Po, sepse fizikantëve në atë kohë u dukej se problemi i rrezatimit termik ishte një çështje e vogël private, jo e rëndësishme në sfondin e arritjeve të përgjithshme gjigante.

*) "Katastrofa" u quajt ultravjollcë, pasi telashet shoqëroheshin me rrezatim të valëve shumë të shkurtra.

Sidoqoftë, kjo "re" ishte e destinuar të rritej dhe, duke u kthyer në një re gjigante, të errësonte të gjithë horizontin shkencor, duke u derdhur me një rrebesh të paparë, që gërryente të gjithë themelin e fizikës klasike. Por në të njëjtën kohë, ai gjithashtu solli në jetë një kuptim të ri fizik të botës, të cilin ne tani e tregojmë shkurtimisht me dy fjalë - "teori kuantike".

Përpara se të flasim për diçka të re që ka revolucionarizuar ndjeshëm idetë tona si për forcat elektromagnetike ashtu edhe për forcat në përgjithësi, le ta kthejmë shikimin mbrapa dhe të përpiqemi, nga lartësia në të cilën jemi ngritur, të imagjinojmë qartë se përse luajnë forcat elektromagnetike natyra ka një rol kaq të spikatur. .

Server me qira. Pritja e faqes në internet. Emrat e domenit:

Mesazhe të reja nga C --- redtram:

Mesazhe të reja nga C --- Thor:

"Gjethet ngjitëse që lulëzojnë në pranverë janë të dashura për mua, qielli blu është i dashur", tha Ivan Karamazov, një nga heronjtë e lindur nga gjeniu i Dostojevskit.

Drita e diellit ka qenë dhe mbetet për një person një simbol i rinisë së përjetshme, gjithë të mirat që mund të jenë në jetë. Mund të ndihet gëzimi i ngazëllyer i një njeriu që jeton nën diell, dhe në poezinë e parë të një djali katërvjeçar:

Qoftë gjithmonë Dielli, Qofshin gjithmonë qielli, Qoftë gjithmonë nënë, Qofshim gjithmonë unë!

dhe në kuadratet e poetit të mrekullueshëm Dmitry Kedrin:

Ju thoni se zjarri ynë është shuar. Ti thua se unë dhe ti jemi plakur, Shiko si shkëlqen qielli i kaltër! Por është shumë më e vjetër se ne ...

Mbretëria e errët, mbretëria e errësirës, ​​nuk është vetëm mungesa e dritës, por një simbol i gjithçkaje që është e rëndë dhe shtypëse për shpirtin e një personi.

Adhurimi i diellit është kulti më i vjetër dhe më i bukur i njerëzimit. Ky është perëndia përrallore Kon-Tiki i peruanëve, kjo është hyjnia e egjiptianëve të lashtë - Ra. Në agimin e ekzistencës së tyre, njerëzit ishin në gjendje të kuptonin se Dielli është jetë. Ne e dimë prej kohësh që Dielli nuk është një hyjni, por një top i nxehtë, por njerëzimi do të ketë përgjithmonë një qëndrim nderues ndaj tij.

Edhe një fizikan, i mësuar të merret me regjistrimin e saktë të fenomeneve, ndihet sikur po bën blasfemi kur thotë se rrezet e diellit janë valë elektromagnetike me një gjatësi të caktuar dhe asgjë më shumë. Por kjo është pikërisht kështu, dhe në librin tonë ju dhe unë duhet të përpiqemi të flasim vetëm për këtë.

Si dritë, ne i perceptojmë valët elektromagnetike me një gjatësi vale nga 0,00004 centimetra në 0,000072 centimetra. Valët e tjera nuk shkaktojnë përshtypje vizuale.

Gjatësia e valës së dritës është shumë e shkurtër. Imagjinoni një valë mesatare deti që u rrit aq shumë sa pushtoi të gjithë Oqeanin Atlantik nga Nju Jorku në Amerikë deri në Lisbonë në Evropë. Gjatësia e valës së dritës me të njëjtën zmadhim do të ishte vetëm pak më e gjatë se gjerësia e kësaj faqeje.

Syri dhe valët elektromagnetike

Por ne e dimë shumë mirë se ekzistojnë valë elektromagnetike me një gjatësi vale krejtësisht të ndryshme. Ka dallgë kilometërshe; Ka edhe më të shkurtër se drita e dukshme: ultravjollcë, rreze x, etj. Pse natyra i bëri sytë tanë (si edhe sytë e kafshëve) të ndjeshëm ndaj një gamë të caktuar, relativisht të ngushtë të gjatësive valore?

Në shkallën e valëve elektromagnetike, drita e dukshme zë një brez të vogël të vendosur midis rrezeve ultravjollcë dhe infra të kuqe. Përgjatë skajeve shtrihen breza të gjerë të valëve të radios dhe rrezeve gama të emetuara nga bërthamat atomike.

Të gjitha këto valë mbartin energji dhe, me sa duket, mund të bëjnë po aq mirë për ne atë që bën drita. Syri mund të jetë i ndjeshëm ndaj tyre.

Sigurisht, mund të themi menjëherë se jo të gjitha gjatësitë e valëve janë të përshtatshme. Rrezet gama dhe rrezet X lëshohen dukshëm vetëm në rrethana të veçanta, dhe ato janë pothuajse inekzistente rreth nesh. Po, kjo është "faleminderit Zotit". Ato (veçanërisht rrezet gama) shkaktojnë sëmundje nga rrezatimi, kështu që njerëzimi nuk do të ishte në gjendje të shijonte pamjen e botës në rrezet gama për një kohë të gjatë.

Valët e gjata të radios do të ishin jashtëzakonisht të papërshtatshme. Ata përkulen lirshëm rreth objekteve me përmasa metër, ashtu si valët e detit përkulen rreth gurëve të dalë të bregdetit dhe ne nuk mund të ekzaminojmë objektet që na duhen jetik për t'i parë qartë. Përkulja e valëve rreth pengesave (difraksioni) do të çonte në faktin se ne do ta shihnim botën "si një peshk në baltë".

Por ka edhe rreze infra të kuqe (nxehtësie) që mund të ngrohin trupat, por janë të padukshme për ne. Duket se ata mund të zëvendësojnë me sukses gjatësitë e valëve që syri percepton. Ose, më në fund, syri mund të përshtatet me dritën ultravjollcë.

Epo, zgjedhja e një rripi të ngushtë gjatësi vale, që ne e quajmë dritë e dukshme, pikërisht në këtë pjesë të shkallës, është krejtësisht e rastësishme? Në fund të fundit, Dielli lëshon dritë të dukshme dhe rreze ultravjollcë dhe infra të kuqe.

Jo dhe jo! Kjo është larg nga rasti këtu. Para së gjithash, emetimi maksimal i valëve elektromagnetike nga Dielli qëndron pikërisht në rajonin e verdhë-jeshile të spektrit të dukshëm. Por kjo nuk është gjëja kryesore! Rrezatimi do të jetë gjithashtu mjaft intensiv në rajonet fqinje të spektrit.

“Dritare” në atmosferë

Ne jetojmë në fund të oqeanit të ajrit. Toka është e rrethuar nga një atmosferë. Ne e konsiderojmë atë transparente ose pothuajse transparente. Dhe është e tillë në realitet, por vetëm për një seksion të ngushtë gjatësi vale (një seksion i ngushtë i spektrit, siç thonë fizikanët në një rast të tillë), të cilin syri ynë i percepton.

Kjo është "dritarja" e parë optike në atmosferë. Oksigjeni thith fuqishëm rrezatimin ultravjollcë. Avulli i ujit bllokon rrezatimin infra të kuqe. Valët e gjata të radios hidhen prapa, duke reflektuar nga jonosfera.

Ekziston vetëm një "dritare radio" tjetër, transparente ndaj valëve nga 0,25 centimetra deri në rreth 30 metra. Por këto valë, siç është përmendur tashmë, nuk janë të përshtatshme për syrin, dhe intensiteti i tyre në spektrin diellor është shumë i ulët. U desh një hap i madh në zhvillimin e teknologjisë së radios, i shkaktuar nga përmirësimi i radarëve gjatë Luftës së Dytë Botërore, për të mësuar se si të kapeshin me besueshmëri këto valë.

Kështu, në procesin e luftës për ekzistencë, organizmat e gjallë fituan një organ që reagonte pikërisht ndaj atyre rrezatimeve që ishin më intensivet dhe shumë të përshtatshme për qëllimin e tyre.

Fakti që rrezatimi maksimal nga Dielli bie saktësisht në mes të "dritares optike" duhet të konsiderohet ndoshta një dhuratë shtesë nga natyra. (Natyra në përgjithësi doli të ishte jashtëzakonisht bujare ndaj planetit tonë. Mund të themi se ajo bëri gjithçka, ose pothuajse gjithçka në fuqinë e saj, në mënyrë që ne të lindnim dhe të jetonim të lumtur. Ajo, natyrisht, nuk mund t'i "parashikonte" të gjitha pasojat e bujarisë së saj, por ajo na dha arsye dhe në këtë mënyrë na bëri përgjegjës për fatin tonë të ardhshëm.) Ndoshta do të ishte e mundur të bëhej pa koincidencën goditëse të rrezatimit maksimal të Diellit me transparencën maksimale të atmosferës. Rrezet e Diellit, herët a vonë, do të zgjonin ende jetën në Tokë dhe do të ishin në gjendje ta mbështesin atë në të ardhmen.

Nëse po e lexoni këtë libër jo si një manual për vetë-edukim, të cilin do të ishte për të ardhur keq ta hidhni, pasi koha dhe paratë tashmë janë shpenzuar, por "me ndjenjë, sens, rregullim", atëherë duhet t'i kushtoni vëmendje kontradikta në dukje e dukshme. Rrezatimi maksimal nga Dielli bie në pjesën e verdhë-jeshile të spektrit, dhe ne e shohim atë si të verdhë.

Atmosfera e ka fajin. Ai transmeton më mirë pjesën me valë të gjatë të spektrit (të verdhë) dhe më keq transmeton pjesën me valë të shkurtër. Prandaj, drita jeshile duket se është dobësuar shumë.

Gjatësi valore të shkurtra përgjithësisht shpërndahen nga atmosfera në të gjitha drejtimet veçanërisht intensivisht. Kjo është arsyeja pse qielli blu shkëlqen mbi ne, jo i verdhë apo i kuq. Nëse nuk do të kishte atmosferë fare, nuk do të kishte qiell të njohur mbi ne. Në vend të kësaj ka një humnerë të zezë me një diell verbues. Deri më tani vetëm astronautët e kanë parë këtë.

Një diell i tillë pa veshje mbrojtëse është shkatërrues. Lartë në male, kur ka ende diçka për të marrë frymë, Dielli digjet në mënyrë të padurueshme *: nuk mund të qëndroni pa rroba, dhe në dëborë - pa syze të errëta. Ju mund të digjni lëkurën dhe retinën tuaj.

* (Rrezatimi ultravjollcë nuk absorbohet mjaftueshëm nga shtresat e sipërme të atmosferës.)

Valët e dritës që bien në Tokë janë një dhuratë e paçmuar e natyrës. Para së gjithash, ato ofrojnë ngrohtësi dhe bashkë me të edhe jetë. Pa to, i ftohti kozmik do ta kishte prangosur Tokën. Nëse sasia e gjithë energjisë së konsumuar nga njerëzimi (karburanti, uji që bie dhe era) do të rritej me 30 herë, atëherë edhe atëherë kjo do të ishte vetëm një e mijëta e energjisë që Dielli na furnizon pa pagesë dhe pa asnjë sherr.

Përveç kësaj, llojet kryesore të karburantit - qymyri dhe nafta - nuk janë asgjë më shumë se "rrezet e konservuara të diellit". Këto janë mbetjet e bimësisë që dikur mbulonin harlisur planetin tonë, dhe ndoshta, pjesërisht, botën e kafshëve.

Uji në turbinat e termocentraleve dikur ngrihej lart në formën e avullit nga energjia e rrezeve të diellit. Janë rrezet e diellit që lëvizin masat ajrore në atmosferën tonë.

Por kjo nuk është e gjitha. Valët e dritës bëjnë më shumë sesa thjesht ngrohje. Ata zgjojnë aktivitetin kimik në substancë që ngrohja e thjeshtë nuk mund të shkaktojë. Zbehja dhe nxirja e pëlhurës janë rezultat i reaksioneve kimike.

Reagimet më të rëndësishme ndodhin në "gjethet ngjitëse të pranverës", si dhe në hala pishe, gjethe bari, pemë dhe në shumë mikroorganizma. Në një gjethe jeshile nën Diell ndodhin proceset e nevojshme për të gjithë jetën në Tokë. Na japin ushqim, na japin edhe oksigjen për të marrë frymë.

Trupi ynë, si organizmat e kafshëve të tjera më të larta, nuk është i aftë të kombinojë elementë të pastër kimikë në zinxhirë komplekse atomesh - molekula të substancave organike. Fryma jonë e helmon vazhdimisht atmosferën. Duke konsumuar oksigjen jetik, ne nxjerrim dioksid karboni (CO 2), duke lidhur oksigjenin dhe duke e bërë ajrin të papërshtatshëm për frymëmarrje. Duhet të pastrohet vazhdimisht. Bimët në tokë dhe mikroorganizmat në oqeane e bëjnë këtë për ne.

Gjethet thithin dioksidin e karbonit nga ajri dhe zbërthejnë molekulat e tij në pjesët përbërëse të tyre: karbon dhe oksigjen. Karboni përdoret për të ndërtuar inde të gjalla të bimëve dhe oksigjeni i pastër kthehet në ajër. Duke bashkuar atomet e elementeve të tjerë të nxjerrë nga toka nga rrënjët e tyre në zinxhirin e karbonit, bimët ndërtojnë molekula të proteinave, yndyrave dhe karbohidrateve: ushqim për ne dhe për kafshët.

E gjithë kjo ndodh për shkak të energjisë së rrezeve të diellit. Për më tepër, ajo që është veçanërisht e rëndësishme këtu nuk është vetëm vetë energjia, por forma në të cilën ajo vjen. Fotosinteza (siç e quajnë shkencëtarët këtë proces) mund të ndodhë vetëm nën ndikimin e valëve elektromagnetike në një gamë të caktuar të spektrit.

Ne nuk do të përpiqemi të flasim për mekanizmin e fotosintezës. Ende nuk është sqaruar plotësisht. Kur kjo të ndodhë, një epokë e re ka të ngjarë të lindë për njerëzimin. Proteinat dhe lëndët e tjera organike mund të rriten direkt në retorte nën qiellin blu.

Presion i lehtë

Reaksionet kimike më të mira krijohen nga drita. Në të njëjtën kohë, ai rezulton të jetë i aftë për veprime të thjeshta mekanike. Ushtron presion mbi trupat përreth. Vërtetë, edhe këtu drita tregon një delikatesë të caktuar. Presioni i lehtë është shumë i ulët. Forca për metër katror të sipërfaqes së tokës në një ditë të pastër me diell është vetëm rreth gjysmë miligram.

Një forcë mjaft domethënëse vepron në të gjithë globin, rreth 60,000 tonë, por është e papërfillshme në krahasim me forcën gravitacionale (1014 herë më pak).

Prandaj, talenti i madh i P. N. Lebedev ishte i nevojshëm për të zbuluar presionin e lehtë. Në fillim të shekullit tonë, ai mati presionin jo vetëm në trupat e ngurtë, por edhe në gaz.

Përkundër faktit se presioni i dritës është shumë i ulët, efekti i tij ndonjëherë mund të vërehet drejtpërdrejt me sy të lirë. Për ta bërë këtë ju duhet të shihni një kometë.

Prej kohësh është vënë re se bishti i një komete, i përbërë nga grimca të vogla, kur lëviz rreth Diellit, drejtohet gjithmonë në drejtim të kundërt me Diellin.

Grimcat e bishtit të kometës janë aq të vogla saqë forcat e presionit të dritës rezultojnë të jenë të krahasueshme apo edhe më të larta se forcat e tërheqjes së tyre ndaj Diellit. Kjo është arsyeja pse bishtat e kometës janë larguar nga Dielli.

Nuk është e vështirë të kuptosh pse ndodh kjo. Forca e gravitetit është në përpjesëtim me masën dhe, rrjedhimisht, me kubin e dimensioneve lineare të trupit. Presioni diellor është proporcional me madhësinë e sipërfaqes dhe, për rrjedhojë, me katrorin e dimensioneve lineare. Ndërsa grimcat zvogëlohen, forcat gravitacionale zvogëlohen si rezultat më shpejt, se presioni, dhe në madhësi mjaft të vogla të grimcave, forcat e presionit të dritës bëhen më të vogla.

Një incident interesant ka ndodhur me satelitin amerikan Echo. Pasi sateliti hyri në orbitë, një predhë e madhe polietileni u mbush me gaz të ngjeshur. U formua një top i lehtë me diametër rreth 30 metra. Pa pritur, doli se gjatë një rrotullimi presioni i rrezeve të diellit e zhvendos atë nga orbita me 5 metra. Si rezultat, në vend të 20 viteve, siç ishte planifikuar, sateliti qëndroi në orbitë për më pak se një vit.

Brenda yjeve, në temperatura disa milionë gradë, presioni i valëve elektromagnetike duhet të arrijë vlera të mëdha. Duhet të supozohet se, së bashku me forcat gravitacionale dhe presionin e zakonshëm, ai luan një rol të rëndësishëm në proceset ndëryjore.

Mekanizmi për shfaqjen e presionit të lehtë është relativisht i thjeshtë dhe mund të themi disa fjalë për të. Fusha elektrike e një valë elektromagnetike që bie në një substancë i tund elektronet. Ata fillojnë të lëkunden në mënyrë tërthore në drejtim të përhapjes së valës. Por kjo në vetvete nuk shkakton presion.

Fusha magnetike e valës fillon të veprojë mbi elektronet që kanë ardhur në lëvizje. Është pikërisht kjo që i shtyn elektronet përgjatë rrezes së dritës, e cila përfundimisht çon në shfaqjen e presionit në pjesën e materies në tërësi.

Lajmëtarë të botëve të largëta

Ne e dimë se sa të mëdha janë hapësirat e pakufishme të Universit, në të cilën Galaktika jonë është një grumbull i zakonshëm yjesh, dhe Dielli është një yll tipik që i përket numrit të xhuxhëve të verdhë. Vetëm brenda sistemit diellor zbulohet pozicioni i privilegjuar i globit. Toka është më e përshtatshme për jetë nga të gjithë planetët e sistemit diellor.

Ne e dimë jo vetëm vendndodhjen e botëve të panumërta yjore, por edhe përbërjen e tyre. Ato janë ndërtuar nga të njëjtat atome si Toka jonë. Bota është një.

Drita është një lajmëtar i botëve të largëta. Ai është burimi i jetës, dhe ai është gjithashtu burimi i njohurive tona për Universin. "Sa e madhe dhe e bukur është bota," na thonë valët elektromagnetike që vijnë në Tokë. Vetëm valët elektromagnetike "flasin" - fushat gravitacionale nuk japin ndonjë informacion ekuivalent për Universin.

Yjet dhe grupimet e yjeve mund të shihen me sy të lirë ose përmes një teleskopi. Por si e dimë se nga përbëhen ato? Këtu syrit i vjen në ndihmë një aparat spektral, i cili i “rendit” valët e dritës sipas gjatësisë dhe i dërgon në drejtime të ndryshme.

Lëndët e ngurta ose lëngjet e nxehta lëshojnë një spektër të vazhdueshëm, domethënë të gjitha gjatësitë e valëve të mundshme, duke filluar nga rrezet e gjata infra të kuqe në ultravjollcë të shkurtër.

Atomet e izoluara ose pothuajse të izoluara të avujve të nxehtë të një substance janë një çështje krejtësisht e ndryshme. Spektri i tyre është një palisadë linjash me ngjyra me shkëlqim të ndryshëm, të ndara nga vija të gjera të errëta. Çdo vijë me ngjyrë korrespondon me një valë elektromagnetike me një gjatësi të caktuar *.

* (Le të theksojmë, meqë ra fjala, se jashtë nesh nuk ka ngjyra në natyrë, ka vetëm valë me gjatësi të ndryshme.)

Gjëja më e rëndësishme: atomet e çdo elementi kimik japin spektrin e tyre, ndryshe nga spektri i atomeve të elementeve të tjerë. Ashtu si gjurmët e gishtërinjve të njeriut, spektri i linjës së atomeve ka një personalitet unik. Veçantia e modeleve në lëkurën e gishtit ndihmon për të gjetur kriminelin. Në të njëjtën mënyrë, individualiteti i spektrit u jep fizikantëve mundësinë të përcaktojnë përbërjen kimike të një trupi pa e prekur atë, dhe jo vetëm kur ai ndodhet afër, por edhe kur largohet në distanca që edhe dritës i duhen miliona vjet. Udhëtim. Është e nevojshme vetëm që trupi të shkëlqejë me shkëlqim *.

* (Përbërja kimike e Diellit dhe e yjeve përcaktohet, në mënyrë rigoroze, jo nga spektri i emetimit, pasi ky është një spektër i vazhdueshëm i fotosferës së dendur, por nga spektri i thithjes nga atmosfera diellore. Avujt e një lënde thithin më intensivisht pikërisht ato gjatësi vale që lëshojnë në një gjendje të nxehtë. Linjat e errëta të thithjes në sfondin e një spektri të vazhdueshëm bëjnë të mundur përcaktimin e përbërjes së trupave qiellorë.)

Ata elementë që janë në Tokë u "gjendën" edhe në Diell dhe yje. Heliumi u zbulua edhe më herët në Diell dhe vetëm atëherë u gjet në Tokë.

Nëse atomet që lëshojnë janë në një fushë magnetike, atëherë spektri i tyre ndryshon ndjeshëm. Vijat me ngjyra individuale ndahen në disa rreshta. Kjo është ajo që bën të mundur zbulimin e fushës magnetike të yjeve dhe vlerësimin e madhësisë së saj.

Yjet janë aq larg sa që ne nuk mund të vërejmë drejtpërdrejt nëse ata po lëvizin apo jo. Por valët e dritës që vijnë prej tyre na e sjellin këtë informacion. Varësia e gjatësisë së valës nga shpejtësia e burimit (efekti Doppler, i cili u përmend më herët) bën të mundur gjykimin jo vetëm të shpejtësisë së yjeve, por edhe të rrotullimit të tyre.

Informacioni bazë rreth universit na vjen përmes një "dritare optike" në atmosferë. Me zhvillimin e radioastronomisë, gjithnjë e më shumë informacione të reja rreth Galaxy po vijnë përmes "dritares së radios".

Nga vijnë valët elektromagnetike?

Ne e dimë, ose mendojmë se e dimë, se si krijohen valët e radios në univers. Një nga burimet e rrezatimit u përmend më herët: rrezatimi termik që lind nga ngadalësimi i grimcave të ngarkuara që përplasen. Me interes më të madh është emetimi i radios jo termike.

Drita e dukshme, rrezet infra të kuqe dhe ultravjollcë janë pothuajse ekskluzivisht me origjinë termike. Temperatura e lartë e Diellit dhe e yjeve të tjerë është arsyeja kryesore për lindjen e valëve elektromagnetike. Yjet gjithashtu lëshojnë valë radio dhe rreze X, por intensiteti i tyre është shumë i ulët.

Kur grimcat e ngarkuara të rrezeve kozmike përplasen me atomet e atmosferës së tokës, gjenerohet rrezatimi me valë të shkurtër: rrezet gama dhe x-rrezet. Vërtetë, duke u lindur në shtresat e sipërme të atmosferës, ato thithen pothuajse plotësisht, duke kaluar nëpër trashësinë e saj dhe nuk arrijnë në sipërfaqen e Tokës.

Prishja radioaktive e bërthamave atomike është burimi kryesor i rrezeve gama në sipërfaqen e Tokës. Këtu energjia merret nga "depoja e energjisë" më e pasur e natyrës - bërthama atomike.

Të gjitha qeniet e gjalla lëshojnë valë elektromagnetike. Para së gjithash, si çdo trup i ndezur, rrezet infra të kuqe. Disa insekte (të tilla si fishekzjarrët) dhe peshqit e thellë të detit lëshojnë dritë të dukshme. Këtu lind për shkak të reaksioneve kimike në organet ndriçuese (drita e ftohtë).

Së fundi, gjatë reaksioneve kimike që lidhen me ndarjen e qelizave në indet bimore dhe shtazore, lëshohet drita ultravjollcë. Këto janë të ashtuquajturat rreze mitogjenetike, të zbuluara nga shkencëtari sovjetik Gurvich. Në një kohë dukej se ato kishin një rëndësi të madhe në jetën e qelizave, por më vonë eksperimentet më të sakta, për aq sa mund të gjykohet, lindën këtu një sërë dyshimesh.

Era e nuhatjes dhe valët elektromagnetike

Nuk mund të thuhet se vetëm drita e dukshme ndikon në shqisat. Nëse e vendosni dorën pranë një kazan ose sobë të nxehtë, do ta ndjeni ngrohtësinë nga larg. Trupi ynë është në gjendje të perceptojë rryma mjaft intensive të rrezeve infra të kuqe. Vërtetë, elementët e ndjeshëm të vendosur në lëkurë nuk reagojnë drejtpërdrejt ndaj rrezatimit, por ndaj ngrohjes së shkaktuar prej tij. Mund të ndodhë që rrezet infra të kuqe të mos prodhojnë ndonjë efekt tjetër në trup, por ndoshta nuk është kështu. Përgjigja përfundimtare do të merret pas zgjidhjes së enigmës së nuhatjes.

Si e nuhasin njerëzit, madje edhe më shumë kafshët dhe insektet, praninë e disa substancave në një distancë të konsiderueshme? Një përgjigje e thjeshtë sugjeron vetë: duke depërtuar në organet e nuhatjes, molekulat e substancës shkaktojnë acarimin e tyre specifik të këtyre organeve, të cilat ne i perceptojmë si një erë të caktuar.

Por si mund ta shpjegojmë këtë fakt: bletët dynden te mjalti edhe kur ai është i mbyllur hermetikisht në një kavanoz qelqi? Ose një fakt tjetër: disa insekte nuhasin në një përqendrim kaq të ulët të substancës sa mesatarisht ka më pak se një molekulë për individ.

Në këtë drejtim, është paraqitur dhe po zhvillohet një hipotezë sipas së cilës shqisa e nuhatjes shkaktohet nga valë elektromagnetike më shumë se 10 herë më të gjata se gjatësia e valës së dritës së dukshme. Këto valë lëshohen nga dridhjet me frekuencë të ulët të molekulave dhe prekin organet e nuhatjes. Është kurioze që kjo teori na afron sytë dhe hundën në një mënyrë të papritur. Të dy janë lloje të ndryshme marrësish dhe analizues të valëve elektromagnetike. Është ende mjaft e vështirë të thuhet nëse e gjithë kjo është në të vërtetë e vërtetë.

"Re" e rëndësishme

Lexuesi, i cili gjatë këtij kapitulli të gjatë ndoshta është lodhur duke u habitur me shumëllojshmërinë e pafund të manifestimeve të elektromagnetizmit, duke depërtuar edhe në një zonë kaq delikate si parfumeria, mund të arrijë në përfundimin se nuk ka teori më të favorshme në botë sesa kjo. Vërtetë, kishte një konfuzion kur flitej për strukturën e atomit. Përndryshe, elektrodinamika duket e përsosur dhe e paprekshme.

Kjo ndjenjë e mirëqenies së madhe u ngrit në mesin e fizikantëve në fund të shekullit të kaluar, kur struktura e atomit nuk dihej ende. Kjo ndjenjë ishte aq e plotë sa fizikani i famshëm anglez Thomson, në fund të dy shekujve, dukej se kishte arsye të fliste për një horizont shkencor pa re, mbi të cilin vështrimi i tij pa vetëm dy "re të vogla". Biseda ishte rreth eksperimenteve të Michelson-it për matjen e shpejtësisë së dritës dhe problemin e rrezatimit termik. Rezultatet e eksperimenteve të Michelson formuan bazën e teorisë së relativitetit. Le të flasim për rrezatimin termik në detaje.

Fizikanët nuk ishin të befasuar që të gjithë trupat e nxehtë lëshojnë valë elektromagnetike. Ishte e nevojshme vetëm të mësohej se si të përshkruante në mënyrë sasiore këtë fenomen, duke u mbështetur në një sistem harmonik të ekuacioneve Maxwellian dhe ligjet e mekanikës së Njutonit. Duke zgjidhur këtë problem, Rayleigh dhe Genet morën një rezultat mahnitës dhe paradoksal. Nga teoria rrjedh me pandryshueshmëri të plotë, për shembull, që edhe një trup i njeriut me një temperaturë prej 36.6 ° C do të duhet të shkëlqejë verbues, duke humbur në mënyrë të pashmangshme energjinë dhe duke u ftohur shpejt në pothuajse zero absolute.

Këtu nuk nevojiten eksperimente delikate për të verifikuar konfliktin e dukshëm midis teorisë dhe realitetit. Dhe në të njëjtën kohë, ne përsërisim, llogaritjet e Rayleigh dhe Jeans nuk ngritën asnjë dyshim. Ato ishin pasojë e drejtpërdrejtë e pohimeve më të përgjithshme të teorisë. Asnjë mashtrim nuk mund ta shpëtonte situatën.

Fakti që ligjet e testuara në mënyrë të përsëritur të elektromagnetizmit hynë në grevë sapo u përpoqën të zbatoheshin në problemin e rrezatimit të valëve të shkurtra elektromagnetike i mahniti aq shumë fizikantët sa filluan të flasin për një "katastrofë ultravjollcë" *. Kjo është ajo që Thomson kishte parasysh kur fliste për një nga "retë". Pse vetëm "re"? Po, sepse fizikantëve në atë kohë u dukej se problemi i rrezatimit termik ishte një çështje e vogël private, jo e rëndësishme në sfondin e arritjeve të përgjithshme gjigante.

* ("Katastrofa" u quajt ultravjollcë, pasi problemet shoqëroheshin me rrezatim me gjatësi vale shumë të shkurtër.)

Sidoqoftë, kjo "re" ishte e destinuar të rritej dhe, duke u kthyer në një re gjigante, të errësonte të gjithë horizontin shkencor, duke u derdhur me një rrebesh të paparë, që gërryente të gjithë themelin e fizikës klasike. Por në të njëjtën kohë, ai gjithashtu solli në jetë një kuptim të ri fizik të botës, të cilin ne tani e tregojmë shkurtimisht me dy fjalë - "teori kuantike".

Përpara se të flasim për diçka të re që ka revolucionarizuar ndjeshëm idetë tona si për forcat elektromagnetike ashtu edhe për forcat në përgjithësi, le ta kthejmë shikimin mbrapa dhe të përpiqemi, nga lartësia në të cilën jemi ngritur, të imagjinojmë qartë se përse luajnë forcat elektromagnetike natyra ka një rol kaq të spikatur. .

), duke përshkruar fushën elektromagnetike, teorikisht tregoi se fusha elektromagnetike në vakum mund të ekzistojë në mungesë të burimeve - ngarkesave dhe rrymave. Një fushë pa burime ka formën e valëve që përhapen me një shpejtësi të kufizuar, e cila në vakum është e barabartë me shpejtësinë e dritës: Me= 299792458±1,2 m/s. Koincidenca e shpejtësisë së përhapjes së valëve elektromagnetike në vakum me shpejtësinë e matur më parë të dritës i lejoi Maxwellit të konkludonte se drita është valë elektromagnetike. Një përfundim i ngjashëm më vonë formoi bazën e teorisë elektromagnetike të dritës.

Në 1888, teoria e valëve elektromagnetike mori konfirmim eksperimental në eksperimentet e G. Hertz. Duke përdorur një burim të tensionit të lartë dhe vibratorë (shih vibratorin Hertz), Hertz ishte në gjendje të kryente eksperimente delikate për të përcaktuar shpejtësinë e përhapjes së një valë elektromagnetike dhe gjatësinë e saj. Në mënyrë eksperimentale u konfirmua se shpejtësia e përhapjes së një valë elektromagnetike është e barabartë me shpejtësinë e dritës, gjë që vërtetoi natyrën elektromagnetike të dritës.