Что представляет собой полярное сияние?
Полярное сияние – одно из наиболее впечатляющих небесных явлений, красочное свечение, появляющееся в ночном небе. Его формы и цвета быстро меняются. Полярные сияния происходят в интервалах высот 90-100 и 400-1000 километров. Наблюдать их можно главным образом в высоких широтах, то есть в полярных областях. Полярное сияние принимает обычно дугообразную или лентообразную форму шириной в десятки километров, а в длину – даже до тысячи километров. Его лучи ориентированы по линиям магнитного поля Земли. Реже полярное сияние имеет форму паруса, закрывающего широкие зоны неба. Причиной полярного сияния является взаимодействие атомов верхних слоев атмосферы с заряженными частицами больших энергий (электронами и протонами), вторгающимися в земную атмосферу из космоса. Испускаемые Солнцем заряженные частицы увлекаются магнитным полем Земли и стягиваются к полюсам. Здесь соударения частиц с нейтральными атомами верхней атмосферы (кислородом и азотом) приводят к возбуждению последних, то есть к переходу в состояние с более высокой энергией. Возврат в начальное, равновесное состояние происходит путем излучения квантов света характерных длин волн, что мы и наблюдаем как полярное сияние. Частота и интенсивность полярных сияний связана с 11–летним солнечным циклом. Чем активнее Солнце, тем выше вероятность их появления, в период спокойного Солнца их почти не бывает. Космический телескоп Хаббла заснял северное сияние на Юпитере. Возникает оно по тем же причинам, что и на Земле.
Что такое килограмм и чему равно его эталонное значение?
Килограмм – единица массы, одна из семи основных единиц Международной системы единиц (СИ). Килограмм равен массе международного прототипа, хранимого в Международном бюро мер и весов (в Севре, близ Парижа). При создании в XVIII веке метрической системы мер килограмм определили как массу 1 кубического дециметра воды при температуре ее наибольшей плотности (4 градуса по Цельсию), однако прототип килограмма в 1799 году выполнили в виде цилиндрической гири из платины. Масса прототипа килограмма оказалась приблизительно на 0,028 грамма больше массы 1 кубического дециметра воды. В 1889 году в качестве международного прототипа килограмма была утверждена гиря, изготовленная из платиноиридиевого сплава (90 процентов платины и 10 процентов иридия) и имеющая форму цилиндра диаметром и высотой 39 миллиметров.
Что такое метр и чему равно его эталонное значение?
Метр – единица длины, одна из семи основных единиц Международной системы единиц (СИ). По первому определению, принятому во Франции в 1795 году, метр равнялся одной десятимиллионной части четверти длины Парижского меридиана, его размер был определен на основе геодезических и астрономических измерений. Первый эталон метра изготовили в 1799 году в виде концевой меры длины – платиновой линейки с расстоянием между концами, равным принятой единице длины. Он получил наименование "метр архива", или "архивный метр". Однако, как оказалось, определенный таким образом метр не мог быть вновь воспроизведен из – за отсутствия точных данных о фигуре Земли и значительных погрешностей геодезических измерений. В 1872 Международная метрическая комиссия приняла решение об отказе от "естественных" эталонов длины и о принятии архивного метра в качестве исходной меры длины. По нему изготовили эталон в виде штриховой меры длины – бруса из сплава платины (90 процентов) и иридия (10 процентов). Эталон метра и две его контрольные копии хранятся в Севре (Франция) в Международном бюро мер и весов. Однако рост требований к точности линейных измерений и необходимость создания воспроизводимого эталона стимулировали исследования по определению метра через длину световой волны. В 1960 году 11–я Генеральная конференция по мерам и весам приняла новое определение метра, положенное в основу Международной системы единиц (СИ): "Метр – длина, равная 1650763,73 длины волны в вакууме излучения, соответствующего переходу между уровнями 2p10 и 5d5 атома криптона–86". Согласно современному определению, принятому в 1983 году 17–й Генеральной конференцией по мерам и весам, "метр – длина пути, проходимого светом в вакууме за /299792458 долю секунды".
Благодаря чему рожковое дерево дало миру две единицы массы?
Твердые плоские бурые семена культивируемого издавна в Средиземноморье рожкового дерева (Ceratonia siliqua) по весу почти не отличаются друг от друга, а потому древние ювелиры и аптекари использовали их в качестве природных гирек. У древних римлян существовало 22 единицы веса. Самые маленькие из них – силиква и гран (или гранула) – равнялись соответственно 0,189 и 0,057 грамма. С древности и до наших дней аптекари измеряли гранами сильнодействующие вещества, например яды, а ювелиры – силиквами вес драгоценных камней и золота (позднее силикву стали именовать каратом). На весах же в качестве гирь использовали семена рожкового дерева. Гран и карат сохранились и до наших дней, только несколько "потяжелели". В системе английских мер (употребляется в Великобритании, США, Канаде и некоторых других странах) и сегодня применяют гран, равный 64,8 миллиграмма. А метрический карат, установленный 4–й Генеральной конференцией по мерам и весам в 1907 году, равен 200 миллиграммам.
Чему равна эталонная продолжительность секунды?
Секунда – единица времени, одна из семи основных единиц Международной системы единиц (СИ). В 1967 году на 13–й Генеральной конференции по мерам и весам принято следующее определение секунды: "Секунда – время, равное 9 192 631 770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия–133". Определяемая таким образом секунда называется атомной.
Какие свойства водорода и кислорода отражены в их названиях?
Что водород (H) является химическим элементом, установил французский химик Антуан Лоран Лавуазье (1743–1794). Он же дал этому элементу современное название "гидроген", что в переводе с греческого означает "рождающий воду". Современное русское наименование "водород" предложил в 1824 году М. Ф. Соловьев. Название кислороду (O) дал тоже Лавуазье. Поскольку кислород входит в состав кислот, Лавуазье назвал его "оксиген", то есть "образующий кислоты"; отсюда и русское название "кислород".
Как давно сахар получают из свеклы?
Содержание сахара в свекле впервые обнаружил в 1747 году немецкий химик Андреас Сигизмунд Маргграф (1709–1782), исследуя срезы корней под микроскопом. Однако метод, позволяющий извлекать сахар из свеклы, был изобретен лишь в 1786 году. Развитие сахарного свекловодства началось в начале XIX века. До этого времени Европа ввозила из тропических колоний сахарный тростник. Этот импорт прекратился в период Континентальной блокады (1806–1814), проводимой наполеоновской Францией, – и получение сахара из свеклы стало важнейшим средством решения возникшей проблемы.
В каком изделии впервые использовали нейлон?
Первым изделием, в котором использовали нейлон, были не женские чулки, как принято думать, а зубные щетки с нейлоновой щетиной. Они появились в продаже в середине февраля 1938 года, а чулки-только в 1940 году.
Как Эдисон относился к перспективам синтеза каучука?
Выдающийся русский химик Сергей Васильевич Лебедев (1874–1934) в 1910 году первым в мире получил образец синтетического (бутадиенового) каучука. В 1913 году он опубликовал работу "Исследование в области полимеризации двуэтиленовых углеводородов", которая явилась научной основой для промышленного синтеза каучука. В 1926–1928 годах Лебедев с группой сотрудников разработали метод получения натрий – бутадиенового каучука. Узнав об этих работах, знаменитый американский изобретатель Томас Алва Эдисон (1847–1931) не поверил им и заявил: "Мой собственный опыт и опыт других показывает, что вряд ли сам процесс синтеза каучука вообще когда – либо увенчается успехом". Эдисон ошибался: в 1932 году по способу, разработанному Лебедевым, в СССР впервые в мире был осуществлен синтез каучука в промышленном масштабе, в 1938 году началось производство синтетического каучука в Германии, в 1942 году – в США.
Какой древний символ подсказал формулу строения бензола?
В 1865 году немецкий химик – органик Фридрих Август Кекуле (1829–1896) предложил циклическую формулу строения бензола. По его собственным словам, идею этой формулы ему подсказал популярный в Древнем Египте и Древней Греции символ – змей, держащий во рту собственный хвост (пожирающий сам себя и возрождающийся из себя самого).
Почему авторство в открытии периодического закона химических элементов принадлежит именно Д. И. Менделееву, хотя свои варианты таблицы элементов предлагали (одновременно с ним и даже ранее него) другие ученые?
Открытие Д. И. Менделеевым периодического закона химических элементов датируется 17 февраля 1869 года, когда он составил таблицу, озаглавленную "Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве". Это был результат долголетних поисков. Однажды на вопрос, как он открыл периодическую систему, Менделеев ответил: "Я над ней, может быть, двадцать лет думал, а вы думаете: сидел и вдруг… готово". У Менделеева были предшественники. В 1862 году итальянский химик С. Канниццаро выступил с докладом о роли атомных весов элементов как важнейшем химическом инструменте. В том же 1862 году французский геолог А. де Шантуркуа установил, что элементы можно разместить в порядке возрастания атомных весов в специальной таблице, причем в вертикальные столбцы попадают элементы со сходными свойствами. Независимо от Шантуркуа к тому же выводу пришел и английский химик Д. Ньюлендс. Практически одновременно с Менделеевым предложил свой вариант таблицы элементов немецкий ученый Л. Мейер. Признание получила именно таблица Менделеева, который не только проявил смелость и умение при доказательстве своих взглядов, но и развил их дальше своих коллег. Во – первых, периодическая таблица Менделеева (названная так за периодическое чередование элементов со сходными химическими свойствами) имела более полный вид, чем аналогичные таблицы его вышеупомянутых коллег, и более сходную форму с той, которая повсеместно принята в наше время. Во – вторых, когда свойства того или иного элемента заставляли Менделеева помещать элемент вне принятой последовательности атомных весов, он смело шел на изменение формального порядка, исходя из определяющей роли химических свойств, а не атомного веса. И всякий раз он оказывался абсолютно прав. И в – третьих, самое важное: там, где в таблице не хватало элементов для заполнения ячеек, Менделеев оставил свободные места, дерзко предвосхитив будущие открытия новых элементов. Основываясь на свойствах соседей по периодической таблице, он даже довольно точно описал три элемента, которым еще только предстояло занять свободные ячейки. Здесь ему сопутствовала явная удача: все три элемента (галлий, скандий и германий) были открыты еще при жизни Менделеева, и он дожил до триумфа своей периодической системы. Периодический закон получил всеобщее признание как один из основных законов химии. Так сбылось предвидение Менделеева: "Периодическому закону – будущее не грозит разрушением, а только надстройки и развитие обещает".
Кто и как впервые обнаружил, что воздух является смесью газов?
Первым, кто понял, что воздух является смесью газов, был французский химик Антуан Лоран Лавуазье (1743–1794). В 1770–х годах он, экспериментируя, нагревал ртуть в закрытом сосуде и обнаружил, что ртуть в комбинации с воздухом образует красную пудру (окись ртути), но около 80 процентов воздуха превращается в какой-то газ. При дальнейшем нагревании это количество газа оставалось неизменным. Свеча в этом газе не горела, мышь погибала. Лавуазье решил, что воздух состоит из двух газов. Ту часть (20 процентов) воздуха, которая вступает в реакцию с ртутью и обеспечивает жизнь и горение, он назвал кислородом (O). Остальной части (80 процентов) он дал название "азот" (N), что в переводе с греческого означает "нет жизни". Оба газа были уже открыты в предыдущее десятилетие: азот в 1772 году шотландским химиком Даниелем Резерфордом (1749–1819), азот в 1774 году английским священником Джозефом Пристли (1733–1804).
В честь каких мифических существ названы кобальт и никель?
Окись кобальта применялась в Древнем Египте, Вавилоне, Китае для окрашивания стекол и эмалей в синий цвет. Для той же цели в XVI веке в Западной Европе стали пользоваться цафрой, или сафлором, – серой землистой массой, которую получали при обжиге некоторых руд, носивших название "кобольд". Эти руды выделяли при обжиге обильный ядовитый дым, а из продукта их обжига выплавить металл не удавалось. Средневековые рудокопы и металлурги считали это проделками мифических существ – кобольдов. Получил этот металл в 1735 году шведский химик Георг Брандт (1694–1768), который назвал его "корольком кобольда". Вскоре это название было изменено на "кобольт", а затем на "кобальт" (Со). Никель (Ni) впервые получил шведский химик Аксель Фредрик Кронстедт (1722–1765). Он же предложил и название элемента – от минерала купферникеля, известного уже в XVII веке и часто вводившего в заблуждение горняков внешним сходством с медными рудами (по-немецки купфер – медь, а никель – горный дух, якобы подсовывавший горнякам вместо руды пустую породу).
Как Луи Пастер помог виноделам?
До середины XIX века одна из важнейших проблем виноделия состояла в том, что вина при созревании часто прокисали, их невозможно было пить, из – за чего виноделы терпели большие убытки. Эту проблему разрешил Луи Пастер (1822–1895), когда в 1854–1857 годах преподавал в Лилле – одном из центров французского виноделия. Изучая под микроскопом присутствующие в вине дрожжевые клетки, Пастер обнаружил, что они бывают разных типов. Все вина содержали клетки, вызывающие ферментацию, но в винах, которые начали закисать, присутствовали и другие клетки. Поняв, что закисание вина начинается только после того, как заканчивается его брожение, Пастер заключил: поскольку после окончания брожения потребность в дрожжах исчезает, почему бы их не удалять на этом этапе, предотвращая вредное воздействие дрожжевых клеток второго типа? Он предложил виноделам умеренно прогревать вино после брожения, чтобы убить присутствующие в нем дрожжевые клетки. Виноделы отнеслись к "дилетантскому" предложению молодого университетского профессора с недоверием, но все – таки решили попробовать. Результаты превзошли самые оптимистические ожидания: после тепловой обработки вино не закисало и, что не менее важно, вкус его ничуть не ухудшался. Французское виноделие получило "новое дыхание". Со временем процесс умеренного подогревания (пастеризацию) стали применять в производстве и других продуктов питания (пива, молока, фруктово – ягодных соков).
Почему тантал и ниобий названы в честь героев древнегреческой мифологии?
В 1802 году шведский химик Андерс Густав Экеберг (1767–1813) открыл тантал (Ta) и назвал новый элемент именем героя древнегреческой мифологии Тантала из – за трудностей его получения в чистом виде. В 1801 году английский химик Чарлз Хатчет (1765–1847) открыл новый элемент в минерале, найденном в Колумбии, и потому назвал его "колумбий". В 1844 году немецкий химик Генрих Розе (1795–1864) также обнаружил неизвестный ему элемент и назвал его "ниобий" в честь Ниобы, дочери Тантала. Этим он подчеркнул сходство ниобия с танталом. Позднее было установлено, что ниобий (Nb) – тот же элемент, что и колумбий.
Что такое патина?
Слово "патина" обозначает пленку различных оттенков, образующуюся на поверхности меди и медьсодержащих сплавов (бронзы и латуни) под воздействием естественной среды либо в результате патинирования, то есть нагревания или обработки окислителями. Иногда патиной называют пленки оксидов на поверхности металлов, а также пленки или слои, возникающие со временем на поверхности камня (например, мрамора) или деревянных предметов. Первые сведения об изготовлении медных изделий человеком относятся к IV–III тысячелетиям до нашей эры, и с той поры люди постоянно сталкиваются с медной патиной разных типов. Особенно много оттенков патины бывает на старинных монетах из медных сплавов: зеленый, оливковый, черный, красный, голубой, землистый и др. Цвет часто зависит от типа почвы, в которой найдена монета, а также от условий ее хранения. Многообразие оттенков патины обусловлено возможностью перехода от зеленого через оливковый в черный цвет. Естественное образование патины на поверхности меди препятствует ее дальнейшей коррозии. При этом важно, чтобы не менялся химический механизм ее образования, так как в противном случае можно получить обратный эффект. Толстые (3–6 миллиметров) кованые листы кровельной меди, которые использовали мастера в древности, обладают высокой атмосферостойкостью. Рекордсменом, по-видимому, является медная крыша собора в Хильдесхайме в Нижней Саксонии (Германия), которой уже более 700 лет. Кроме того, плотная патина, нарастающая на поверхности бронзовой скульптуры в неагрессивной атмосфере за 80-120 лет, украшает скульптуру и подчеркивает возраст, что немаловажно для монумента. Декоративную ценность патины как "налета старины" осознавали еще художники Древнего Рима. Патинированием называют также окраску под бронзу изделий из других материалов (например, гипсовой скульптуры).
Кто дал платине название и как давно узнали этот металл европейские ученые?
В XVI веке испанские конкистадоры обнаружили в Южной Америке вместе с самородным золотом очень тяжелый тускло – белый металл, который не удавалось расплавить. Испанцы назвали его платиной (от исп. plata – серебро). В 1744 году испанский морской офицер Антонио де Ульоа привез образцы платины в Лондон. Они вызвали живой интерес ученых Европы. Самостоятельным металлом платина (Pt), которую первоначально считали белым золотом, признана в середине XVIII века.