В древней Москве, застроенной в основном деревянными домами, пожары представляли огромную опасность.
Вот почему в конце XVIII века над зданиями полицейских частей были построены высокие башни, названные пожарными каланчами. На каждой из них круглосуточно дежурил дозорный, внимательно наблюдавший за расстилавшейся перед ним частью города.
Поскольку каланча была намного выше окружающих домов, дозорный сразу же видел место пожара и подавал сигнал тревоги. Если пожар был сильным, то о нем оповещали соседние части с помощью специальных сигналов. В дневное время на высокий шпиль каланчи поднимались разноцветные шары, а ночью – цветные фонари.
По сигналу тревоги к месту пожара выезжала пожарная команда. Она размещалась на специальной повозке, где находились лавки для пожарных и насос для воды. В обязанности пожарной команды входило тушение пожара, а также спасение пострадавших.
Еще в 1736 году в соответствии с указом Петра I на всех улицах Москвы были устроены особые пожарные колодцы, которые использовались только для тушения пожаров. Этим же указом для населения была введена так называемая «пожарная повинность».
Каждые 10 дворов были обязаны предоставлять в распоряжение пожарных по одному человеку, которые должны были нести ночное дежурство и немедленно являться на помощь пожарным.
Данный порядок был отменен только в 1804 году, когда в Москве впервые появились профессиональные пожарные команды, работавшие по найму.
Однако пожарные каланчи продолжали использоваться для дозорной службы до начала XX века, когда появился телефон.
Кто изобрел мельницу?
Мельница была изобретена теми людьми, которые выращивали зерно. Вначале, чтобы превратить зерно в муку, люди использовали ступы (сегодня они используются, например, фармацевтами при изготовлении лекарств).
Позже приспособили устройство из двух плоских камней: зерна пшеницы помещались на камень, который находился внизу, верхний камень поворачивался по нему. Таким образом зерна измельчались, толклись, ссыпались через отверстие и становились мукой.
Постепенно инструмент для измельчения зерен совершенствовался, пока не превратился в мельницу. Она состояла из двух массивных и твердых камней, поверхность которых была гладко отшлифована. Благодаря большой массе они не только растирали, но и раздавливали зерна, насыпанные между ними. Эти камни называются жерновами.
Вначале, чтобы привести в действие жернова, человек использовал силу собственных рук. Это был очень тяжелый труд. Потом человека заменили сильные домашние животные, такие, как бык, лошадь или осел. И, наконец, люди стали использовать силу ветра и воды, чтобы молоть зерно.
Ветряк – это механизм, который совершает работу, используя для этого энергию ветра. Наиболее часто ветряки используются для обмолота зерна или накачивания воды.
Приводимое в движение ветром колесо, которое называется ветряным колесом, состоит из нескольких точно сбалансированных (уравновешенных) крыльев, или парусов, которые расходятся во все стороны от оси вала. Когда ветер дует на крылья, ветряное колесо крутится и вращает вал. Эта вращающая сила передается через шестеренки от вала к тем частям механизма, которые выполняют работу.
Принцип действия ветряных мельниц был известен с древности, но лишь с XII века они начали распространяться по Европе и нашли широкое применение. Самые ранние типы ветряных мельниц, которые назывались осевыми, или немецкими мельницами, крепились на вертикальном столбе, вокруг которого ее можно было повернуть таким образом, чтобы ветряное колесо было обращено к ветру. Совершенно иной вид имели мельницы башенные, или датские, у которых основание было неподвижным, а ветряное колесо и вал крепились на вращающейся башне.
Мощность составляла от 2 до 8 лошадиных сил у мельниц немецкого типа и от 6 до 14 лошадиных сил у мельниц датского типа. Половина мощности терялась на перемещение самой мельницы, поэтому это были не очень эффективные механизмы. Они не были широко распространены, пока в XVIII веке не был изобретен паровой двигатель. Исключение составляли Нидерланды – там в XVII веке насчитывалось около 8000 ветряных мельниц.
Ветряные и водяные мельницы имели и другое применение. С их помощью добывалось масло, которое содержалось в семенах некоторых растений (например оливок), размалывали специи и даже размельчали дерево в опилки для производства бумаги.
Существуют также ветряные мельницы, которые качают подземную воду из глубины на поверхность. А известный специалист по гидравлике Жан Лиуотер (1575–1650) смог осуществить осушение озер с помощью насосов, приводимых в действие ветряными мельницами.
Как устроены силосные хранилища?
Силос – сочный корм, потребляемый всеми сельскохозяйственными животными.
Это законсервированная в процессе силосования зеленая масса кукурузы, подсолнечника, других культур. Чтобы приготовить этот очень питательный корм, собранную зеленую массу сначала измельчают, затем уплотняют и укрывают. Делается все это в специальных хранилищах – башнях или траншеях (ямах). Башни – каменные или кирпичные сооружения с вентиляционными устройствами. Траншеи делают, как правило, из железобетона, они полузаглублены или полностью скрыты в земле. Во время приготовления и последующего хранения силоса в нем накапливаются консерванты – молочная и другие кислоты. Они как бы заквашивают зеленую массу. Через месяц-другой хранения корм готов.
Как устроен современный тоннель?
Современные тоннели представляют собой сложные инженерные сооружения. Их используют для движения поездов метрополитена, прокладки инженерных коммуникаций, устройства транспортных развязок. Большинство тоннелей строят из монолитного железобетона, усиленного специальной арматурой. Такой метод сочетает прочность готового тоннеля с необходимой скоростью строительства.
При проходке твердых и скальных пород применяют метод бурения и взрыва. Мягкие породы – глину, песок, песчаник – удаляют при помощи специальных машин.
В районах с сильным обводнением перед проходкой применяют замораживание грунта. Для этого в грунт вводят специальные трубы, по которым пропускают жидкий азот, а затем прокладывают тоннель сквозь образовавшийся ледяной монолит.
В городских условиях, где вести взрывные работы сложно, а иногда и просто невозможно, на строительстве тоннелей используют специальные землеройные машины, а сам тоннель собирают из готовых бетонных или чугунных секций – тюбингов.
После проходки в тоннеле устанавливаются самые разнообразные механизмы и приспособления. Они отсасывают скапливающиеся вокруг тоннеля грунтовые воды и вентилируют в нем воздух.
Иногда рядом с основным тоннелем сооружают дополнительные участки под уклоном для стока грунтовых вод к мощным откачивающим насосам. Только при таких условиях тоннель остается безопасным и экономичным при эксплуатации.
Как устроен трансатлантический кабель?
Когда в 1858 году проложили первый телеграфный кабель между Европой и Америкой, он проработал всего несколько часов. По неизвестной причине сигналы становились все менее разборчивыми, а вскоре и вовсе прекратились.
Но руководивший проектом американский инженер С. Филд не отступил от реализации своего замысла. Он понял, что причиной неудачи является недостаточная проработка конструкции кабеля. Филд обратился к крупнейшим ученым того времени.
Главным консультантом стал английский физик У. Томпсон, который был за свои научные открытия удостоен титула лорда Кельвина. Томпсон вычислил необходимые параметры будущего кабеля и вывел систему формул для определения электрических характеристик длинных линий. И сегодня при расчетах электрического сопротивления и толщины изоляции используют «телеграфные уравнения» Томпсона.
Вместе с ним работали английский электротехник Ч. Уитсон и немецкие инженеры братья Вернер и Уильям Сименсы. Последние вскоре стали основателями известной электротехнической компании.
По совместным чертежам был изготовлен новый кабель. Испытания показали, что расчеты ученых оказались правильными. Правда, сопротивление токопроводящих жил утроилось, зато более чем в два с половиной раза возросла скорость распространения сигнала.
Кроме того был разработан новый способ бронирования кабеля. Летом 1866 года Америку и Европу соединила электрическая связь. За последующие 10 лет проложили еще 14 кабельных линий, что позволило добиться бесперебойной и постоянной телеграфной связи между континентами.
Казалось, сложная техническая проблема была наконец решена. Однако наука продолжала развиваться. В конце XIX века был изобретен телефон. Но попытка передать телефонный сигнал по трансатлантическому кабелю не удалась.
Причину установили быстро. При телеграфировании использовался ток частотой в десятки герц, а при телефонной связи частота возрастала примерно в 100 раз. Поэтому сигнал затухал, не успевая дойти до другого конца.
Оптимальное решение проблемы на тот момент предложил американский профессор М. Пупин. Он разработал конструкцию специального усилителя, присоединявшегося к небольшим участкам кабеля. Предварительные расчеты показали, что максимальная длина линии должна была составить 50 километров. Правда, усилитель Пупина имел один недостаток – он мог передавать сигнал лишь в одну сторону. Для обеспечения двусторонней связи пришлось прокладывать два параллельных кабеля.
Изобретение Пупина позволило установить на трансатлантических линиях глубоководные усилители. Их применяли до конца тридцатых годов XX века. Постепенно инженеры нашли способ отказаться от громоздкой металлической брони, которая сильно утяжеляла кабель, а иногда при опускании на океанское дно выходила из строя. Лишенный брони кабель, в котором основную нагрузку нес сам металлический проводник, был намного легче. Он имел изоляцию из особо прочного каучука и был неуязвим для коррозии.
В 1935 году английские инженеры создали кабель принципиально нового типа: был оставлен лишь один проводник в виде проволоки, а второй был заменен металлической трубкой. Поскольку проводники имели общую ось, кабель был назван коаксиальным. Можно сказать, что его использование означало настоящую революцию в телеграфной и телефонной связи.
Коаксиальный кабель дал возможность перейти к многоканальным высокочастотным линиям, позволявшим одному кабелю передавать до 100 телефонных разговоров.
Кабель практически не изнашивался и оказался в 5 раз дешевле. Однако строительству кабельных линий помешала начавшаяся Вторая мировая война. Только в 1952 году прерванные работы возобновились, а летом 1954 года удалось проложить новый кабель. Пуск кабеля приурочили к столетию со дня открытия первой телеграфной линии между Европой и Америкой.
В настоящее время континенты соединяют несколько десятков кабелей, по которым можно передавать любые виды сообщений.
Кто придумал телефон?
Телефон такой, каким мы его знаем сегодня, является результатом разработок Александра Грэхэма Белла, шотландского ученого, эмигрировавшего в Канаду, а затем в США. Но еще до Белла в 1856 году опыты, способствовавшие изобретению телефонного аппарата, ставил французский ученый Шарль Бурсель: он пробовал передать звук на расстояние. Затем в 1861 году немецкий ученый Райс придумал аппарат, который передавал звуки и музыку, но не человеческий голос. Райс назвал этот прибор телефоном. Александр Грэхэм Белл, родившийся в 1847 году, был сыном преподавателя школы для глухонемых. Поэтому-то он и заинтересовался способами передачи человеческого голоса с помощью искусственных приборов. В 1873 году Белл стал профессором Бостонского университета, и здесь вместе с Томасом Уотсоном он приступил к экспериментам по передаче сообщений посредством электрического телеграфа. В конце концов Беллу удалось найти способ передачи человеческого голоса на расстояние. Он поставил множество опытов с металлической диафрагмой, помещенной вблизи катушки – проволоки, обернутой вокруг магнита. 10 марта 1876 года Белл случайно опрокинул на себя кислоту и закричал: «Уотсон, идите сюда, помогите мне!» Тот сидел в соседней комнате, и услышав голос Белла по своему телефону, поспешил к коллеге. Это был первый телефонный звонок. Белл не прекращал работ с немыми. Все деньги, полученные за изобретение, он использовал для облегчения жизни своих глухонемых учеников. В 1877 году Белл женился на одной из своих учениц – Мэйбел Хьюбер, которая была глухой с четырехлетнего возраста.
Кто придумал телеграф?
А возможно ли передавать сообщения без проводов? Поначалу это казалось фантастикой. Но вот в 1887 году немецкий физик Генрих Герц открыл невидимые электромагнитные волны.
Правда, чтобы их «поймать», нужны были высокие антенны, которые поднимались с помощью воздушных змеев. Вскоре наш соотечественник Александр Степанович Попов придумывает «грозоотметчик», который улавливает электромагнитные волны от грозовых разрядов. Он же изобретает впоследствии и первый радиотелеграфный прибор. Но царское правительство не спешило давать деньги на важные исследования. Зато у итальянца Маркони были все условия для работы. Он построил мощные по тем временам радиостанции, и ему удалось передать сигналы по радио из Европы в Америку. Трансатлантическая связь без проводов была установлена, и теперь не нужны были дорогостоящие тысячекилометровые кабели.
Всего за несколько десятилетий радио прочно вошло в нашу жизнь. Не менее бурно развивалось и телевидение. Сегодня люди могут запросто не только услышать, но даже и увидеть то, что происходит в любой точке планеты. Вот на какие чудеса способна спутниковая связь!
Кто первым добыл нефть?
Сырая нефть, которая добывается на поверхности Земли, была известна еще древним людям. Она иногда использовалась в лампах и факелах. В Соединенных Штатах в районе гор Аллеганов имеются большие залежи нефти. В некоторых местах нефть залегает так близко к поверхности Земли, что струей прорывается наружу.
Сырая нефть использовалась как медицинское средство, и вскоре в этом появилась большая необходимость. Но никто не догадался бурить поверхность земли для добычи нефти. Первооткрывателем идеи бурения для добычи нефти был нью-йоркский юрист Георг Бисселл.
Бисселл получил образцы нефти для анализа, и химики сделали вывод, что нефть обладает многими полезными качествами. В 1857 году Бисселл нанял человека по имени Эдвин Л. Дрейк, которому поручил заботиться о нефтяной собственности в Нефтяном заливе в штате Пенсильвания.
Дрейк решил бурить землю в поисках нефти. Но скважина забилась обвалившейся в нее землей. У Дрейка возникла идея – почему бы не установить в скважине железную трубу, чтобы поддерживать стенки скважины. С тех пор так и делают в любой нефтяной скважине.
В воскресенье, 28 августа 1859 года, была пробурена скважина глубиною в 21 метр. Дрейк решил проверить содержимое скважины. Внизу он увидел темную жидкость. Он опустил черпак на веревке, вынул его назад, понюхал содержимое. Это была нефть! Он был первым, кто добыл нефть путем бурения. Новость быстро распространилась, и мир охватила нефтяная лихорадка. Она началась во всех уголках Соединенных Штатов, в Канаде и Европе. Начался новый век.
Когда человек начал использовать газ?
Человек может получать газ из природных месторождений или производить его.
Вот пример того, как можно получить газ. Если глиняную трубку наполнить угольным порошком и закрыть ее с одной стороны, а затем нагреть, то из другого конца трубки пойдет дым. Скоро дым перестанет идти. Если к концу трубки поднести огонь, то выходящий оттуда газ загорится ярким и ровным пламенем. Если же увеличить масштабы этого эксперимента в тысячи раз, то вы получите промышленный процесс изготовления газа из угля.
В 1792 году искусственный газ был впервые использован шотландским инженером Уильямом Мэрдо ком. Он очистил газ, выделяющийся из сгорающего угля, и пустил его по трубкам для освещения своего дома. Несколько лет спустя он применил такую же систему для освещения фабрики в Бирмингеме.
В Соединенных Штатах искусственный газ начал использоваться для освещения до того, как стали применять природный газ. В 1812 году Дейвид Мелвилл из Ньюпорта на Род-Айленде осветил свой дом и улицу перед ним с помощью газа, полученного из угля. В 1816 году искусственным газом начали освещать улицы Балтимора в штате Мэриленд. Природный газ впервые применили в 1821 году в городе Фредония, штат Нью-Йорк.
В настоящее время больше используют природный газ. Это происходит потому, что открыты новые газовые месторождения, разработаны новые газовые технологии, проведены новые газопроводы, которые позволяют доставлять в крупные города газ из отдаленных месторождений.
Как работает магнит?
Магнитом называется тело, способное притягивать железо, сталь, никель и некоторые другие металлы. Когда магнит имеет форму бруска, вся его сила притяжения сосредотачивается на концах, т. е. на полюсах. Два полюса – южный и северный – взаимно притягиваются. Если вы поставите северный полюс одного магнита против южного полюса другого, они притянутся друг к другу, два же одноименных полюса станут отталкиваться.
Как легче увидеть силовые линии магнита? Насыпьте на бумагу железную стружку и посреди бумаги положите магнитный брусок. Стружка будет перемещаться, образовывая дуги вокруг полюсов магнита. Если вы привяжете веревочку к центру магнита, вы заметите, что его северный полюс будет показывать на север, т. е. он будет вести себя как компас, на который воздействует магнитное поле Земли.