Мир вокруг нас

Как будто сама природа хочет намекнуть нам, что в основе ее лежит не хаос, не беспорядок, а какие-то очень точные и красивые математические законы.

Как образуются пещеры?

Пещеры – это пустые пространства внутри гор, больших холмов и скал. Одни пещеры совсем маленькие, а другие могут тянуться на многие километры с коридорами и широкими площадками. Раньше люди считали, что в пещерах обитают злые духи, и боялись даже приближаться к ним. Но теперь никаких злых духов люди не боятся, и многие уже побывали в пещерах на экскурсиях.

Внешний вид пещеры в скалах

А ученые изучают пещеры с другими целями. Возникла целая наука, которая называется спелеологией, а ученые, которые занимаются исследованиями пещер, – спелеологи. Они и раскрыли тайны образования пещер, «выселив» оттуда злых духов. Оказалось, что пещеры образуются по-разному. Одни возникают в результате вулканической деятельности или перемещения скальных пород. Другие пещеры пробила подземная вода. От дождя или от тающих снегов вода капля за каплей проникает в глубины Земли и собирается там в реки и ручейки. Эти потоки пробираются среди горных пород, растворяют и уносят с собой известняки, гипс, доломит, а на их месте остаются пустоты. Это и есть загадочные подземные пещеры.

Если взять в руки факел и пройти хотя бы по одной из них, то можно увидеть очень много любопытного. Перед вами откроется необыкновенная картина. Во-первых, вы можете увидеть колонны, которые поддерживают своды пещеры. Но их сделали не люди, а та же природа. Если осветить факелом потолок пещеры, то можно увидеть висящие над головой блестящие нити, как будто кто-то повесил здесь елочный дождь. Это свисают сверкающие сосульки – сталактиты, а с пола тут и там поднимаются столбы разной высоты – сталагмиты. Они постепенно растут навстречу друг другу. Так и образуются нарядные сверкающие колонны. Но откуда же появляются здесь сосульки и столбы – сталактиты и сталагмиты? Их делает та же вода. Она просачивается в пещеры, капли нависают на потолке, какие-то падают, какие-то испаряются, но обязательно оставляют следы – крупицы тех веществ, которые они растворили и принесли с собой из толщи земли. От одной капельки, конечно, сталактит не образуется, но за миллионы лет из этих самых крупинок собираются нити, сосульки, столбы и колонны.

Такие пещеры есть в Уральских горах, в Крыму и на Кавказе. В самых больших пещерах даже текут реки, шумят водопады, образуются озера, в которых плавают безглазые и бесцветные рыбы. Люди называют таких странных рыб мутантами. Но им действительно не нужны глаза – ведь в пещерах всегда темно. Постоянные обитатели пещер – летучие мыши, которые спокойно висят здесь вниз головой и с глумом срываются с места, когда услышат голоса потревоживших их покой экскурсантов. Тогда они темными тенями мечутся по подземным коридорам, пытаясь найти безопасное место. Может быть, когда-то именно их люди и принимали за злых духов.

Летучая мышь

Как изучается океан?

Как и в любой другой научной дисциплине, в океанологии выделяются теоретические и экспериментальные исследования. Они тесно взаимосвязаны. Данные наблюдений, получаемые в экспериментах, требуют теоретического осмысления, чтобы составить целостную картину устройства интересующего вас объекта – океана. Теоретические модели, в свою очередь, подсказывают, как организовать последующие наблюдения, чтобы получить как можно больше новых знаний.

До недавнего времени основным средством экспериментального изучения океана, если не считать попутных наблюдений любознательных мореплавателей, были морские экспедиции на исследовательских судах. Такие суда должны иметь специальное оснащение – приборы для измерения температуры воды, ее химического состава, скорости течений, устройства для отбора проб грунта с морского дна и для лова обитателей морских глубин. Первые океанографические приборы опускались с борта судна на металлическом тросе с помощью обычной лебедки.

Измерение свойств воды на больших глубинах требует особой изобретательности. Действительно, как снять показания прибора, находящегося на глубине в несколько километров? Поднять его на поверхность? Но за время подъема датчик прибора проходит через самые разные слои воды, и его показания многократно изменяются. Чтобы зафиксировать, например, значения температуры на нужной глубине, используется особый, так называемый опрокидывающийся термометр. После переворачивания «вверх ногами» такой термометр уже не меняет своих показаний и фиксирует температуру воды на той глубине, на которой произошло опрокидывание. Сигналом к переворачиванию служит падение посыльного грузика, соскальзывающего вниз по несущему тросу. Точно так же при переворачивании закрываются и горловины сосудов для отбора проб воды на химический анализ. Такие сосуды называют батометрами.

В последние годы на смену таким сравнительно простым приборам, долгое время служившим океанографам, все чаще приходят электронные устройства, которые опускаются в толщу вод на токопроводящем кабеле. Через такой кабель прибор сообщается с бортовым компьютером, запоминающим и обрабатывающим данные, поступающие из глубин.

Но и таких устройств, более точных и более удобных в обращении, чем их предшественники, недостаточно для получения полной картины состояния океана. Дело в том, что размеры Мирового океана столь велики (его площадь составляет 71 % площади всей Земли, то есть 360 млн. кв. км), что самому быстроходному судну потребуются многие десятилетия, чтобы побывать во всех районах океана. За это время состояние его вод существенно меняется, подобно тому как меняется погода в атмосфере. В результате получается лишь фрагментарная картина, искаженная из-за растянутости наблюдений во времени.

На помощь океанологам приходят искусственные спутники Земли, совершающие несколько оборотов в течение одних суток либо же «неподвижно» зависающие над какой-либо точкой земного экватора на очень большой высоте, откуда можно охватить взором почти половину земной поверхности.

Орбитальная станция «Мир» над океаном

Измерять характеристики океана с высоты спутника не так-то просто, но возможно. Даже изменения цвета воды, замеченные космонавтами, многое могут сказать о движении вод. Еще точнее движение вод прослеживается по перемещениям наблюдаемых со спутников дрейфующих буев. Но больше всего информации извлекается из регистрации испускаемого поверхностью океана электромагнитного излучения. Анализируя это излучение, улавливаемое спутниковыми приборами, можно определять температуру поверхности океана, скорость приводного ветра, высоту ветровых волн и другие показатели, которые интересуют океанологов.

Можно ли обжечься льдом?

Странный вопрос, не правда ли? Ведь обжечься по-настоящему можно, только коснувшись горячего предмета. Нервные окончания немедленно пошлют сигнал головному мозгу в форме резкой боли, и мозг прикажет отдернуть пальцы от раскаленной поверхности. Но в том-то и дело, что вы чувствуете такое же жжение, когда касаетесь льда. Конечно, боль не такая сильная, как от горячего предмета, но все равно достаточно чувствительная. И нервы, «настроенные» на тепло, привыкшие к нормальной температуре, реагируют так же быстро. Так что и льдом, оказывается, можно обжечься. Верней, ощутить сходные неприятные чувства. Оно и понятно: суть и в том, и в другом случае заключается в резком перепаде температур. И более ни в чем.

Что такое икс-лучи?

Икс-лучи, или рентгеновские лучи, представляют собой невидимое глазу электромагнитное излучение, которое может проникать через некоторые непрозрачные для видимого света материалы и предметы. Открытые в 1895 году немецким физиком Рентгеном, икс-лучи нашли самое разнообразное применение в жизни. Например, в медицине для выявления заболеваний внутренних органов человека. Однако применять рентгеновские лучи нужно чрезвычайно осторожно, в определенных дозах. Сильное облучение может разрушить живые ткани. Впрочем, это же свойство икс-лучей позволяет им убивать больные клетки в организме. С их помощью можно определять подлинность драгоценных камней и картин, обнаруживать скрытые дефекты в металлах и конструкциях, а также делать массу других полезных вещей.

Кисть руки в рентгеновских лучах

Могут ли камни прыгать?

Со дна океана иногда поднимают удивительные камни – их называют прыгающими. Такой камень, лежащий, например, на палубе исследовательского судна, может сам по себе вдруг подпрыгнуть, но чаще просто трескается, издавая громкие щелчки. Эти камни находят на срединно-океанических хребтах, состоящих из потухших или еще действующих вулканов и тянущихся, как ясно из названия, по серединам океанов, между расходящимися континентами. Главное отличие прыгающих камней – высокая насыщенность пузырьками газа. Пузырьки вулканических газов, преимущественно углекислого, занимают в составе этих пород до 18 процентов объема, что примерно в 20 раз больше, чем в обычной застывшей базальтовой лаве.

Извергающаяся лава

Пузырьки, застывшие в лаве на дне океана, под высоким давлением, после подъема наверх, при снятии давления, буквально разрывают камень – отсюда и прыжки камней, и их самопроизвольное раскалывание. Но почему лишь некоторые вулканические породы, застывшие под водой, так насыщены газом?

Ответ на этот вопрос нашли французские геофизики. Изучив строение подводных вулканов, они пришли к выводу, что магма, перед тем как излиться наружу, чаще всего проходит выдержку в так называемой магматической камере, где из нее успевает выйти газ. Если же такой камеры вулкан не имеет и магма изливалась сразу, без задержки, то газ остается в ней и образует пузырьки с большим внутренним давлением.

Как образуется молоко?

Известно, что вкус молока и его питательность во многом зависят от того, что ест животное. Так, у коровы, например, молоко бывает горькое на вкус. Это значит, что она ела полынь или еще какую-то горькую траву. Таким образом, можно предположить, что молоко образуется из пищи, которую животное ест, – травы или сена. Но вот тигры, например, или киты, волки и кошки, да и множество других млекопитающих сено не едят. Из чего же тогда у них образуется молоко? Причем точно такое же по составу, как и у травоядных.

Молоко у всех млекопитающих образуется одинаково, и «сырьем» для него является обыкновенная кровь. Оказывается, такие не похожие друг на друга вещества, как молоко и кровь, состоят из одних и тех же компонентов. Молочная железа, которая имеется у всех млекопитающих, группирует их в разных пропорциях и количествах, увеличивая, например, процент сахара в молоке по сравнению с его содержанием в крови в 90 раз, жиров – в 20 раз, кальция – в 14 раз и т. д. Входят в молоко и витамины, и минеральные вещества. И чем бы животное ни питалось – травой, мясом или рыбой, – кровь отдает молоку все, что надо, и в нужном количестве.

В основе этого процесса лежат сложные химические реакции, которые происходят с помощью ферментов – катализаторов. Этот процесс лучше всего изучен на примере организма коровы. Каждую минуту через молочную железу коровы для образования молока должно проходить три с половиной литра крови (в сутки – пять тонн). Специальные клетки железы «отжимают» из крови все молочные компоненты и по протокам подают готовый продукт в «цистерну» – у коровы это вымя. Из вымени уже через соски его отсасывает или теленок, или специальная машина с вакуумными пульсирующими трубками – аппарат для доения, а кое-где и доярки – руками.

Образование молока на основе крови, конечно, не значит, что питание не играет в этом никакой роли. Оно поставляет в свою очередь все необходимые вещества и витамины, которые потом через кровь попадают в молоко. Чем насыщеннее кровь, тем питательнее и вкуснее молоко.

Как на Земле появляются озера?

Такой вопрос кого-то может удивить. «Разве озера могут исчезать и появляться?» – спросите вы. Оказывается, могут. Такое однажды наблюдал известный русский путешественник Н. М. Пржевальский, который жил еще в XIX веке. Как-то, путешествуя на западе Китая, он обнаружил там огромное, как море, озеро Лобнор. Потом он еще два раза возвращался туда и плавал по этому озеру. Н. М. Пржевальский, конечно, рассказал о своем открытии коллегам. Но когда спустя время на озеро Лобнор отправилась другая экспедиция, никакого озера уже не было, на этом месте осталась только огромная впадина, а озеро, еще большее, чем Лобнор, обнаружили в другом месте, где его раньше не было. Но вскоре исчезло и оно, а Лобнор вновь наполнился водой. Как же так получилось? Ученые-лимнологи, которые занимаются изучением озер, объясняют эту загадку очень просто.

Озера – это заполненные водой впадины Земли. А вода попадает туда от таяния снегов и ледников, ее приносят ручьи и реки. Так что в засушливый год, когда воды в ручьях и реках становится меньше, может пересохнуть и озеро, а в другой год может появиться опять, как это произошло с озером Лобнор.

Вид на озеро сверху

Сейчас ученые могут рассказать об озерах много интересного. Например, как образуются сами впадины, в которых потом скапливается вода и получается озеро, как появляются там рыбы и различные микроорганизмы.

Озера образуются по-разному. Есть озера, которые появились в результате землетрясений, разлома и деформации земной коры. У нас в стране так образовалось озеро Байкал, в Канаде – озеро Верхнее.

Другие озера появились после извержения вулканов, когда потоки расплавленной лавы блокировали стоки горных ручьев и вода стекала в образовавшуюся в кратере вулкана впадину. Пример озер вулканического происхождения – озеро Севан в Армении и Кратерное озеро на юге штата Орегон в США. А вот Великие озера в Канаде, кроме озера Верхнего и озера Виннипег, образовались другим способом – в результате ледниковой эрозии.

Многие озера в Подмосковье находятся в руслах когда-то существовавших здесь рек. Реки переменили свое течение, а на их месте остались заполненные водой впадины – озера. Бывает и так, что в тех местах, где под почвой много известняка, грунтовые воды растворяют и уносят его, образуя пустые подземные пространства. Почва на этом месте опускается, и тоже получается впадина, которая постепенно заполняется водой. Озер, которые образовались именно таким способом, очень много в американском штате Флорида.

Где родина фигового дерева?

Ученые полагают, что фиговое дерево, на котором растет инжир, или смоковница (так еще его называют), было выведено более пяти тысяч лет назад в Малой Азии, в горной области Карии, откуда смоковница распространилась затем по всей Передней Азии и Северной Африке. В Египте были найдены барельефы, изготовленные более чем за 2500 лет до нашей эры, изображающие сбор фиг. В Древнем Риме инжир также пользовался большим уважением. Известно, что римляне поклонялись фиговому дереву, и когда однажды разнеслась весть о том, что оно стало сохнуть, все население было повергнуто в траур. В Древней Индии в каждом селении обязательно произрастало фиговое дерево, которое считалось покровителем и советником людей. К нему обращались с просьбами о даровании потомства, богатства, мудрого совета. Около священного дерева совершались жертвоприношения: его поливали молоком, смешанным с водой, ему дарили цветы, благовония или печеный хлеб. Как же выглядит столь популярное растение? Инжир представляет собой дерево или кустарник высотой от 4 до 10 метров с толстыми крупными ветвями и красивыми трех– или пятилопастными темно-зелеными листьями. Плод дерева инжир – один из самых замечательных плодов на свете. Он является не только продуктом питания, из его сока получают спирт, вино и красители для тканей, из коры изготавливают прочные веревки.

Почему дует от закрытого окна?

Часто дует от окна, которое закрыто совершенно плотно и не имеет ни малейшей щели. Это кажется странным. Между тем здесь нет ничего удивительного.

Воздух комнаты почти никогда не находится в покое; в нем существуют невидимые для глаза течения, порождаемые нагреванием и охлаждением воздуха. От нагревания воздух разрежается и, следовательно, становится легче; от охлаждения, напротив, уплотняется, становится тяжелее. Легкий нагретый воздух от батареи центрального отопления или теплой печи вытесняется холодным воздухом вверх, к потолку, а воздух охлажденный, тяжелый, возле окон или холодных стен, стекает вниз, к полу.

Эти течения в комнате легко обнаружить с помощью детского воздушного шара, если подвязать к нему небольшой груз, чтобы шар не упирался в потолок, а свободно парил в воздухе. Выпущенный близ натопленной печки, такой шар путешествует по комнате, увлекаемый невидимыми воздушными течениями: от печки под потолком к окну, там опускается к полу и возвращается к печке, чтобы вновь путешествовать по комнате.

Вот почему зимой мы чувствуем, как дует от окна, особенно у ног, хотя рама так плотно закрыта, что наружный воздух не может проходить сквозь щели.

Как образуются ледяные сосульки?

Случалось ли вам задумываться над тем, как образуются ледяные сосульки, которые мы часто видим свешивающимися с крыш?

В какую погоду образовались сосульки: в оттепель или в мороз? Если в оттепель, то как могла замерзнуть вода при температуре выше нуля? Если в мороз, то откуда могла взяться вода на крыше?