Тесла и сверхсекретные проекты Пентагона

Впервые он тщательно вел дневник, внося записи каждый день, которые отражали каждый аспект его исследований. А поскольку зрительные эффекты были столь же полезными, сколь и возбуждающими, он посвятил много часов точно воспроизводимым экспериментам.

Тесла надеялся, что оборудование, которое он усовершенствовал, когда-нибудь будет приспособлено для коммерческих целей. Но до того надо было провести тысячи наблюдений и точную регулировку. Он больше не полагался на свою легендарную память, что она сможет хранить такие объемы информации. В его ежедневных записях постоянно упоминаются эксперименты, которые не стали успешными, и он спрашивал себя «почему?». Этот процесс сильно противоречил тому, что, по его утверждению, он использовал раньше всю свою жизнь. Теперь, достигнув средних лет, он мог ощущать, как понемногу ухудшается его память. Конечно, он чувствовал, как на него давят сроки, которые он сам себе определил.

1901–1905 годы — строительство башни «Варденклиф» на острове Лонг-Айленд, предназначенной для получения колоссальной электроэнергии путем резонансной раскачки ионосферы. Ее пробный пуск и грандиозный успех: ошарашенные журналисты писали, что он зажег небо на пространстве в тысячи миль над просторами океана. Это был триумф и апогей.

Но за ним последовало нечто странное: Тесла покинул башню, чтобы никогда больше туда не возвращаться, и ушел в тень. Он жил еще 40 лет, патентуя кое-что, но по мелочи, и время от времени появлялись таинственные слухи о его успехах: автомобиль на газоразрядных трубках; синхронный двигатель, работающий на гравитационных волнах планет; силовые лучи, с помощью которых он разрушил какой-то кратер на Луне; прием сообщений с Марса и даже — визуализация тонкого плана (!).

Его достижения поразительны и по их количеству (за столь короткое время), и по их качеству: они многоплановы и касаются ключевых моментов дальнейшего технического развития. Частично они вошли в практику, а частично попали в легенды. Похоже, что основные достижения Теслы относятся именно к последнему периоду его жизни, но мы о них практически ничего не знаем…

Вот что он писал в те далекие годы:

«В настоящее время многие одареннейшие умы стремятся отыскать средства для предотвращения возможности повторения того ужасающего конфликта, который закончился только теоретически, продолжительность и основные последствия которого я правильно предсказал в статье, опубликованной в журнале «Сан» 20 декабря 1914 года. По мнению ряда компетентных лиц, Лига не только является средством предотвращения этого конфликта, а, наоборот, может привести как раз к обратным последствиям. Особенно заслуживает сожаления тот факт, что карательная политика была применена под покровом мирных договоров, ибо через несколько лет народы смогут воевать оружием, разрушительная сила и радиус действия которого не имеет границ. Противник сможет разрушить любой город на любом от него расстоянии, и никакая сила на земле не в состоянии будет этому воспрепятствовать. Если мы хотим предотвратить неминуемую катастрофу и изменить положение вещей, которое, возможно, превратит нашу планету в ад, мы должны безотлагательно, всеми силами и возможностями способствовать усовершенствованию летающих машин и беспроводной передачи энергии».

Это и другие завещания Теслы было уже некому выполнить, ведь, как отмечает Б.Н. Ржонсницкий:

«Тесла не оставил после себя научной школы, так как не имел учеников. Его сотрудники хотя и стали под его руководством прекрасными экспериментаторами, но не восприняли ни его идей, ни его способности к изящному и остроумному решению поставленных задач. Целиком полагаясь на свою превосходную память, Тесла не записывал многих своих весьма оригинальных мыслей, подтверждение которых можно ожидать при последующем развитии науки».

Именно поэтому расшифровывать тайный смысл изобретений «пионера переменного тока» довольно непросто. Когда в начале ушедшего века Теслу попросили общедоступно описать его изобретения для популярного научно-технического журнала «Электрический экспериментатор» таким образом, чтобы молодые читатели смогли понять его объяснения и заинтересоваться электрофизикой, изобретатель просто превзошел себя в интригующей таинственности. Вначале он сделал шокирующее заявление о том, что достичь напряжения в сто миллионов вольт вполне осуществимо и он в самом ближайшем времени намерен наглядно продемонстрировать эту возможность. Затем он рассказал, что создал такой контур катушки индуктивности, что его легко возбудить импульсами любого рода, даже низкочастотными, и что при этом получаются синусоидальные непрерывные колебания, подобные колебаниям генератора переменного тока. И в заключение последовал оригинальный рассказ о главном проекте его жизни «Всемирной системе передачи информации и энергии»:

«Однако если следовать самому точному значению термина, это резонансный трансформатор, который помимо данных свойств точно соответствует земному шару и его электрическим константам и свойствам, и благодаря такой конструкции он становится высокоэффективным при беспроводной передаче энергии. При этом расстояние полностью несущественно, и совсем не происходит снижения интенсивности передаваемых импульсов. Можно даже увеличить активность с ростом расстояния от электростанции в соответствии с точным математическим законом».

Кто же вы — «Доктор Электричество» и «повелитель молний»? Что вы хотели оставить своим потомкам, но, разочаровавшись в их этических качествах и гуманизме, решили навсегда унести с собой?

Ответы на эти вопросы еще ждут своих исследователей, впрочем, не менее вероятно, что их просто не существует…

БИОГРАФИЧЕСКИЕ СПРАВКИ

(Сведения приводятся на основе энциклопедий БСЭ, БДЭ, Википедии и «Кругосвет»)

ТЕСЛА, НИКОЛА (Tesla, Nikola) (1856–1943), американский изобретатель (серб по происхождению). Родился 10 июля 1856 года в Смилянах (Хорватия). Окончил Политехнический институт в Граце (1878) и Пражский университет (1880). Работал инженером в Будапеште и Париже. В 1884 году приехал в Нью-Йорк, организовал лабораторию и вскоре изобрел генератор двухфазного переменного тока. Тесла разработал несколько конструкций многофазных генераторов, электродвигателей и трансформаторов, а также системы передачи и распределения многофазных токов. Позже такая система была применена на гидроэлектростанции Ниагарского водопада. В 1888 году Тесла открыл явление вращающегося магнитного поля, на основе которого построил электрогенераторы высокой и сверхвысокой частот. В 1891 году сконструировал резонансный трансформатор (трансформатор Теслы), позволяющий возбуждать высоковольтные колебания (до 106В) высокой частоты (до 1,5.10 Гц), и первым указал на физиологическое воздействие токов высокой частоты. Исследовал возможность беспроволочной передачи сигналов и энергии на значительные расстояния, в 1899 году публично продемонстрировал лампы и двигатели, работающие на высокочастотном токе без проводов. Построил радиостанцию в Колорадо-Спрингс и радиоантенну на Лонг-Айленде. Именем Теслы названа единица измерения плотности магнитного потока (магнитной индукции). Среди наград ученого — медали Э. Крессиа-на, Дж. Скотта, Т. Эдисона. Умер Тесла в Нью-Йорке 7 января 1943 года.

ВЕСТИНГАУЗ, ДЖОРДЖ (Westinghouse, George) (1846–1914), американский изобретатель, инженер и промышленник. Родился б октября 1846 года в Сентрал-Бридже (штат Нью-Йорк). Во время Гражданской войны в США служил в армии и на флоте северян. Вестингауз приобрел известность благодаря своим изобретениям в области железнодорожного транспорта. В те времена тормозная система железнодорожного состава была устроена так, что штурвал тормоза надо было начинать крутить почти за километр до остановки. Оказавшись однажды пассажиром поезда, на пути которого столкнулись два состава, Вестингауз понял, что нужна принципиально иная тормозная система. Вначале он сконструировал тормоз, срабатывавший под давлением пара, а в 1868 году заменил пар сжатым воздухом. Вскоре его пневматический тормоз был установлен на пассажирских поез-дах всех железных дорог. Следующим изобретением Вестингауза стал автоматический пневматический тормоз для большегрузных товарных составов. Затем он создал сигнальные автоматы и переоборудовал всю систему сигнализации на железных дорогах, разработал метод демпфирования ударов при столкновениях вагонов в начале движения состава и при его остановке. Обратившись к иным областям техники, Вестингауз разработал способы безопасной транспортировки природного газа по трубам на большие расстояния, усовершенствовал электрический трансформатор, благодаря чему Буффало (штат Нью-Йорк) стал первым городом США, для освещения которого использовался переменный ток. В 1893 году электросеть Вестингауза освещала Всемирную выставку в Чикаго, а в 1894 году он установил 10 электрогенераторов на новой гидроэлектростанции Ниагарского водопада. Среди других значительных изобретений Вестингауза — трамвайный тяговый электродвигатель; электроприводной тормоз метропоезда, обеспечивающий быструю и безопасную остановку состава; электрифицированный локомотив; амортизатор для автомобиля. Всего он получил более 400 патентов. В 1910 году Вестингауз стал президентом Американского общества инженеров-механиков. Умер Вестингауз в Нью-Йорке 12 марта 1914 года.

ЭДИСОН, ТОМАС АЛВА (Edison, Thomas Alva) (1847–1931), американский изобретатель. Родился 11 февраля 1847 года в Майлане (штат Огайо) в семье эмигрантов из Нидерландов. У его отца был небольшой завод по производству дранки, а мать работала школьной учительницей. Когда Томасу исполнилось семь лет, семья переехала в Порт-Гурон (штат Мичиган). Здесь мальчик пошел в школу, однако вскоре Томаса забрали из учебного заведения, так как учитель считал его пустоголовым мечтателем, «который никогда ничего не добьется». После этого мать начала учить Тома дома.

В возрасте 12 лет Томас стал продавцом газет и сладостей в поезде на железной дороге, связывающей Порт-Гурон с Детройтом. В подвале своего дома он устроил химическую лабораторию. Освоил профессию телеграфиста. 11 октября 1868 года получил патент на изобретение электрического регистратора числа голосов. Следующее изобретение имело более практическое применение и позволяло передавать информацию о биржевых курсах с помощью телеграфного аппарата. На этом изобретении Эдисон заработал 40 тысяч долларов и в 1870 году организовал в Ньюарке (штат Нью-Джерси) мастерскую, где изготавливал автоматические телеграфные аппараты и другую электроаппаратуру. Примерно в это время взялся за ту же проблему, которая занимала А. Белла, — мультиплексный телеграф и разработал систему дуплексного и квадруплексного, а в 1875 году — сентаплексного телеграфа. В 1875 году Эдисон открыл явление термоэлектронной эмиссии (эффект Эдисона), нашедшее применение при создании электровакуумных приборов (прежде всего радиоламп) и термоэлектронных генераторов. Годом позже организовал крупную лабораторию с мастерскими в Менло-Парке (штат Нью-Джерси) и сделал множество изобретений: усовершенствовал микрофон телефонного аппарата Белла (1876), изобрел прибор для измерения активности солнечного излучения, создал первый фонограф (1877). Газеты провозгласили фонограф «величайшим открытием века», а сам Эдисон предложил множество способов его применения: диктовка писем и документов без помощи стенографистки, воспроизведение музыки, запись переговоров (в сочетании с телефоном) и др.

В 1878 году Эдисон обратился к проблеме электрического освещения и, проведя за один год более 6 тысяч опытов в поисках материала для лампы накаливания, создал в 1879 году первую пригодную для коммерческого производства лампу с угольной нитью, сконструировал для нее патрон и цоколь. Эдисон создал сверхмощный электрогенератор и участвовал в сооружении и пуске в Нью-Йорке первой в мире центральной тепловой электростанции с разветвленной сетью подачи электроэнергии для освещения и других нужд (1881). Помимо этого, Эдисон изобрел щелочной железоникелевый аккумулятор, предохранитель, поворотный выключатель, мегафон.

В 1891 году Эдисон получил патент на кинетоскоп — аппарат для демонстрации последовательных фотографий движущихся предметов. Купив патент на проектор, изобретенный Т. Арматом, 23 апреля 1896 года осуществил в Нью-Йорке первый публичный показ кинофильма, а в 1913 году продемонстрировал кинофильм с синхронным звуковым сопровождением.

Во время Первой мировой войны Эдисон возглавлял консультационный совет ВМС США. Участвовал в создании лекарственных препаратов, красителей и других материалов, ранее импортировавшихся из Г ер-мании, разработал процесс получения синтетического фенола и жидких продуктов перегонки каменного угля, необходимых для производства взрывчатых веществ.

Несмотря на почтенный возраст, Эдисон проводил за работой многие часы, занимаясь усовершенствованием беспроволочного телеграфа, радио, силового электрооборудования, киноаппаратуры, автомобилей и самолетов. Всего Эдисон запатентовал более 1000 изобретений. Умер Эдисон в Вест-Ориндже 18 октября 1931 года.

ЭЙНШТЕЙН, АЛЬБЕРТ (Einstein, Albert) (1879–1955), физик-теоретик, один из основоположников современной физики. Известен прежде всего как автор теории относительности. Эйнштейн внес также значительный вклад в создание квантовой механики, развитие статистический физики и космологии. Лауреат Нобелевской премии по физике 1921 года («за объяснение фотоэлектрического эффекта»).

Родился 14 марта 1879 года в Ульме (Вюртемберг, Германия) в семье мелкого коммерсанта. К 16 годам Эйнштейн овладел основами математики, включая дифференциальное и интегральное исчисления. В 1896 году Эйнштейн стал студентом Цюрихского политехникума. После выпускного экзамена в 1900 году Эйнштейн в течение двух лет не имел постоянного места работы. Недолгое время он преподавал физику в Шаффгаузене, давал частные уроки, а затем по рекомендации друзей получил место технического эксперта в Швейцарском патентном бюро в Берне. В этом «светском монастыре» Эйнштейн проработал 5 лет (1902–1907) и считал это время самым счастливым и плодотворным периодом в своей жизни.

Хронологически первыми были исследования Эйнштейна по молекулярной физике (начало им было положено в 1902 году), посвященные проблеме статистического описания движения атомов и молекул и взаимосвязи движения и теплоты. В статье 1905 год «О движении взвешенных в покоящейся жидкости частиц» он с помощью статистических методов показал, что между скоростью движения взвешенных частиц, их размерами и коэффициентами вязкости жидкостей существует количественное соотношение, которое можно проверить экспериментально. Эйнштейн придал законченную математическую форму статистическому объяснению этого явления, представленному ранее польским физиком М. Смолуховским. Закон броуновского движения Эйнштейна был полностью подтвержден в 1908 году опытами французского физика Ж. Перрена. Работы по молекулярной физике доказывали правильность представлений о том, что теплота есть форма энергии неупорядоченного движения молекул. Одновременно они подтверждали атомистическую гипотезу, а предложенный Эйнштейном метод определения размеров молекул и его формула для броуновского движения позволяли определить число молекул.

Если работы по теории броуновского движения продолжили и логически завершили предшествовавшие работы в области молекулярной физики, то работы по теории света, тоже базировавшиеся на сделанном ранее открытии, носили поистине революционный характер. В своем учении Эйнштейн опирался на гипотезу, выдвинутую в 1900 году М. Планком, о квантовании энергии материального осциллятора. Но Эйнштейн пошел дальше и постулировал квантование самого светового излучения, рассматривая последнее как поток квантов света, или фотонов (фотонная теория света). Это позволяло простым способом объяснить фотоэлектрический эффект — выбивание электронов из металла световыми лучами, явление, обнаруженное в 1886 году Г. Герцем и не укладывавшееся в рамки волновой теории света. Девять лет спустя предложенная Эйнштейном интерпретация была подтверждена исследованиями американского физика Милликена, а в 1923 году реальность фотонов стала очевидной с открытием эффекта Комптона (рассеяние рентгеновских лучей на электронах, слабо связанных с атомами). В чисто научном отношении гипотеза световых квантов составила целую эпоху, без нее не могли бы появиться знаменитая модель атома Н. Бора (1913) и гениальная гипотеза «волн материи» Луи де Бройля (начало 1920-х годов).

В том же 1905 году была опубликована работа Эйнштейна «К электродинамике движущихся тел». В ней излагалась специальная теория относительности, которая обобщала ньютоновские законы движения и переходила в них при малых скоростях движения ^ << с). В основе теории лежали два постулата: специальный принцип относительности, являющийся обобщением механического принципа относительности Галилея на любые физические явления (в любых инерциальных, т. е. движущихся без ускорения системах все физические процессы — механические, электрические, тепловые и т. д. — протекают одинаково), и принцип постоянства скорости света в вакууме. Это привело к ломке многих основополагающих понятий (абсолютность пространства и времени), установлению новых пространственно-временных представлений (относительность длины, времени, одновременности событий). Минковский, создавший математическую основу теории относительности, высказал мысль, что пространство и время должны рассматриваться как единое целое (обобщение евклидова пространства, в котором роль четвертого измерения играет время). Разным эквивалентным системам отсчета соответствуют разные «срезы» пространства-времени.

Исходя из специальной теории относительности, Эйнштейн в том же 1905 году открыл форму взаимосвязи массы и энергии. Из нее следует, что любой перенос энергии связан с переносом массы. Эта формула трактуется также как выражение, описывающее «превращение» массы в энергию. Именно на этом представлении основано объяснение так называемого «дефекта массы». В конце 1909 года Эйнштейн получил место экстраординарного профессора теоретической физики Цюрихского университета. Здесь он преподавал только три семестра, затем последовало почетное приглашение на кафедру теоретической физики Немецкого университета в Праге. Исходя из своего принципа относительности, он в 1911 году в статье «О влиянии силы тяжести на распространение света» заложил основы релятивистской теории тяготения, высказав мысль, что световые лучи, испускаемые звездами и проходящие вблизи Солнца, должны изгибаться у его поверхности. Таким образом, предполагалось, что свет обладает инерцией и в поле тяготения Солнца должен испытывать сильное гравитационное воздействие. Летом 1912 года Эйнштейн возвратился в Цюрих, где в Высшей технической школе была создана кафедра математической физики. Здесь он занялся разработкой математического аппарата, необходимого для дальнейшего развития теории относительности. В этом ему помогал его соученик Марсель Гросман. Плодом их совместных усилий стал труд «Проект обобщенной теории относительности и теории тяготения». В Берлин Эйнштейн прибыл в апреле 1914 году, будучи уже членом Академии наук (1913), и приступил к работе в созданном Гумбольдтом университете — крупнейшем высшем учебном заведении Германии. Здесь он провел 19 лет — читал лекции, вел семинары, регулярно участвовал в работе коллоквиума, который во время учебного года раз в неделю проводился в Физическом институте.

В 1915 году Эйнштейн завершил создание общей теории относительности. Всего через год после опубликования работы по общей теории относительности Эйнштейн представил еще одну работу, имеющую революционное значение. Поскольку не существует пространства и времени без материи, т. е. без вещества и поля, отсюда с необходимостью следует, что Вселенная должна быть пространственно конечной. В 1916–1917 годах вышли работы Эйнштейна, посвященные квантовой теории излучения. В них он рассмотрел вероятности переходов между стационарными состояниями атома (теория Н. Бора) и выдвинул идею индуцированного излучения. Эта концепция стала теоретической основой современной лазерной техники.

Середина 1920-х годов ознаменовалась в физике созданием квантовой механики. Несмотря на то что идеи Эйнштейна во многом способствовали ее становлению, вскоре обнаружились значительные расхождения между ним и ведущими представителями квантовой механики. Эйнштейн не мог примириться с тем, что закономерности микромира носят лишь вероятностный характер. Между тем политическая ситуация в Германии становилась все более напряженной. Вскоре началась планомерная кампания против создателя теории относительности. В начале 1933 года Эйнштейн находился в Пасадене и после прихода Гитлера к власти никогда более не ступал на немецкую землю. В марте 1933 года он заявил о своем выходе из Прусской академии наук и отказался от прусского гражданства.

С октября 1933 года Эйнштейн приступил к работе в Принстонском университете, а вскоре получил американское гражданство, одновременно оставаясь гражданином Швейцарии. Ученый продолжал свои работы по теории относительности; большое внимание уделял попыткам создания единой теории поля.

Находясь в США, ученый старался любыми доступными ему средствами оказывать моральную и материальную поддержку немецким антифашистам, его очень беспокоило развитие политической ситуации в Германии. Эйнштейн опасался, что после открытия деления ядра Ганом и Штрассманом у Гитлера появится атомное оружие. Тревожась за судьбу мира, Эйнштейн направил президенту США Ф. Рузвельту свое знаменитое письмо, которое побудило последнего приступить к работам по созданию атомного оружия. После окончания Второй мировой войны Эйнштейн включился в борьбу за всеобщее разоружение. На торжественном заседании сессии ООН в Нью-Йорке в 1947 году он заявил об ответственности ученых за судьбы мира, а в 1948 году выступил с обращением, в котором призывал к запрещению оружия массового поражения. Мирное сосуществование, запрещение ядерного оружия, борьба против пропаганды войны — эти вопросы занимали Эйнштейна в последние годы его жизни не меньше, чем физика.

Умер Эйнштейн в Принстоне (США) 18 апреля 1955 года. Его прах был развеян друзьями в месте, которое должно навсегда остаться неизвестным.

НЕЙМАН, ДЖОН ФОН (Neumann, John von) (1903–1957), американский математик. Родился 3 декабря 1903 года в Будапеште. В 1926 году окончил Будапештский университет, получил степень доктора философии. Продолжил математические исследования в Геттингене, Берлине и Гамбурге. В 1931–1933 годах работал в Принстонском университете — вначале в качестве лектора, а затем профессора математической физики. В 1933 году перешел в Институт перспективных исследований в Принстоне; оставался профессором этого института до конца жизни. Во время Второй мировой войны Нейман принимал участие в различных оборонных проектах, в том числе в создании атомной бомбы.

Нейман внес значительный вклад в развитие многих областей математики. Первые его работы, написанные под влиянием Д. Гильберта, посвящены основаниям математики. Когда К. Гедель показал неосуществимость предложенной Гильбертом программы, Нейман оставил исследования в этой области и занялся функциональным анализом и его применением к квантовой механике. Нейману принадлежит строгая математическая формулировка принципов квантовой механики, в частности ее вероятностная интерпретация; его труд «Математические основы квантовой механики» (Mathematical Foundations of Quantum Mechanics, 1932) считается классическим. В 1932 году Нейман доказал эквивалентность волновой и матричной механики. Исследование оснований квантовой механики побудило его к более глубокому изучению теории операторов и созданию теории неограниченных операторов.

Труды Неймана оказали влияние на экономическую науку. Ученый стал одним из создателей теории игр — области математики, которая занимается изучением ситуаций, связанных с принятием оптимальных решений. Приложение теории игр к решению экономических задач оказалось не менее значимым, чем сама теория. Результаты этих исследований были опубликованы в работе «Теория игр и экономическое поведение» (The Theory of Games and Economic Behavior, совместно с экономистом О. Моргенштерном, 1944). Третьей областью науки, на которую оказало влияние творчество Неймана, стала теория вычислительных машин и аксиоматическая теория автоматов. Настоящим памятником его достижениям являются сами компьютеры, принципы действия которых были разработаны именно Нейманом (отчасти совместно с Г. Г олдстайном).

Умер Нейман в Вашингтоне 8 февраля 1957 года.

ТОЛКОВЫЙ СЛОВАРИК

Аннигиляция — процесс, при котором частица и ее античастица, сталкиваясь, взаимно уничтожают друг друга.

Антициклон — область в атмосфере, характеризующаяся повышенным давлением воздуха. На картах распределения давления он представляется концентрическими замкнутыми изобарами (линиями равного давления) неправильной, приблизительно овальной формы. Наивысшее давление — в центре антициклона и убывает к периферии.

Античастица—у каждой частицы материи есть соответствующая античастица. При соударении частицы и античастицы происходит их аннигиляция, в результате которой выделяется энергия и рождаются другие частицы.

Астрономическая единица (а.е.) — среднее расстояние между центрами Земли и Солнца, примерно равное большой полуоси (половине наибольшего диаметра эллипса) земной орбиты. Одна из наиболее точно определенных астрономических постоянных, используемая в качестве единицы измерения расстояний между телами в Солнечной системе. 1 а.е. = 149 597 870 ± 2 км.

Атмосфера Земли (от греч. atmos — пар и sphaira — шар) — газовая оболочка, окружающая Землю. Атмосферой принято считать ту область вокруг Земли, в которой газовая среда вращается вместе с Землей как единое целое.

Атмосфера обеспечивает возможность жизни на Земле и оказывает большое влияние на разные стороны жизни человечества.

Атмосферное давление — гидростатическое давление, оказываемое атмосферой на все находящиеся в ней предметы. Атмосферное давление — важнейшая характеристика состояния атмосферы; в каждой точке атмосферы оно определяется весом вышележащего воздуха.

Атмосферное электричество — совокупность электрических явлений и процессов в атмосфере. Раздел физики атмосферы, изучающий электрические явления в атмосфере и ее электрические свойства. При исследовании атмосферного электричества изучают электрическое поле в атмосфере, ее ионизацию и проводимость, электрические токи в ней, объемные заряды, заряды облаков и осадков, грозовые разряды и многое др. Все проявления атмосферного электричества тесно связаны между собой, и на их развитие сильно влияют метеорологические факторы — облака, осадки, метели и т. п. К области атмосферного электричества обычно относят процессы, происходящие в тропосфере и стратосфере.

Атом—наименьшая частица обычного вещества. Атом состоит из крошечного ядра (составленного из протонов и нейтронов) и обращающихся вокруг него электронов.

Аэрономия (от греч. аег — воздух и nomos — закон) — наука, изучающая физические и химические процессы в верхних слоях атмосфер планет, в том числе и земной ионосферы на высотах от пятидесяти до пятисот километров, где процессы диссоциации и ионизации газов имеют доминирующее значение.

Биосфера — естественная среда обитания живых существ.

Вакуум — пространство с низким давлением или вообще без давления газа. Различают космический вакуум с 10—1000 частиц в кубометре, лабораторный вакуум с откачанным газом до долей земной атмосферы и физический вакуум с полным отсутствием каких-либо микрочастиц.

Вихревые токи, или токи Фуко (Фуко, Жан Бернар Леон (1819–1868) — знаменитый французский физик и астроном), — замкнутые электрические токи в массивном проводнике, которые возникают при изменении пронизывающего его магнитного потока.

Воздушные массы — части нижнего слоя атмосферы — тропосферы, горизонтальные размеры которых соизмеримы с большими частями материков и океанов. Каждая воздушная масса обладает определенной однородностью свойств и перемещается как целое в одном из течений общей циркуляции атмосферы. При этом они разделены пограничными зонами — фронтами (см. Фронты атмосферные). Расчленение тропосферы на воздушные массы непрерывно меняется: в сложной системе воздушных течений они перемещаются из одних областей Земли в другие, меняя при этом свои свойства, исчезая и формируясь заново.

Гамма-излучение — электромагнитное излучение с очень малой длиной волны, испускаемое при радиоактивном распаде или при соударениях элементарных частиц.

Гравитационное взаимодействие — самое слабое из четырех фундаментальных взаимодействий, обладающее большим радиусом действия. В гравитационном взаимодействии участвуют все частицы материи.

Гром — звуковое явление в атмосфере, сопровождающее разряд молнии; вызывается колебаниями воздуха под влиянием мгновенного повышения давления на пути молнии. Раскаты грома объясняются тем, что молния имеет большую длину и звук от разных ее участков доходит до уха наблюдателя неодновременно, а также отражениями звука от облаков.

Длина волны — расстояние между двумя соседними гребнями волны или между двумя ее соседними впадинами.

Закон сохранения энергии — закон науки, согласно которому энергия (или ее массовый эквивалент) не может ни создаваться, ни уничтожаться.

Ионы (от греч. ion — идущий,) — электрически заряженные частицы, образующиеся при потере или присоединении электронов (или других заряженных частиц) атомами или группами атомов. Такими группами атомов могут быть молекулы, радикалы или другие частицы.

Ионизация — образование положительных и отрицательных ионов и свободных электронов из электрически нейтральных атомов и молекул.

Ионосфера (от ионы и греч. sphaira — шар) — ионизированная часть верхней атмосферы; расположена выше 50 км. Верхней границей является внешняя часть магнитосферы. Представляет собой природное образование разреженной слабоионизированной плазмы, находящейся в магнитном поле Земли и обладающей благодаря своей высокой электропроводности специфическими свойствами, определяющими характер распространения в ней радиоволн и различных возмущений.

Квант — минимальная порция, которой измеряется испускание или поглощение энергии.

Квантовая механика — теория, разработанная на основе квантово-механического принципа Планка и принципа неопределенности Гейзенберга.

Конвекция (от лат. convectio — принесение, доставка) — перенос теплоты в жидкостях, газах или сыпучих средах потоками вещества. Различают естественную, или свободную, и вынужденную конвекцию.

Космогония — раздел астрономии, изучающий происхождение и развитие планет и Солнечной системы в целом, звезд, галактик и т. д.

Космология — наука, занимающаяся изучением Вселенной как целого.

Магнитное поле — поле, создающее магнитные силы. Сейчас магнитное поле и электрическое поле объединяются в электромагнитное поле.

Микроволновое сверхвысокочастотное излучение (СВЧ-излучение) — электромагнитное излучение, включающее в себя сантиметровый и миллиметровый диапазоны радиоволн (от 30 см — частота 1 ГГц до 1 мм — 300 ГГ ц). Г рани-цы между инфракрасным, терагерцовым, микроволновым излучением и ультравысокочастотными радиоволнами приблизительны и могут определяться по-разному. Микроволновое излучение большой интенсивности используется для бесконтактного нагрева и термообработки металлов в микроволновых печах, а также для радиолокации.

Молния — гигантский электрический искровой разряд в атмосфере, проявляющийся обычно яркой вспышкой света и сопровождающим ее громом. Наиболее часто возникает в кучево-дождевых облаках, тогда они называются грозовыми; иногда образуется в слоисто-дождевых облаках, а также при вулканических извержениях, торнадо и пылевых бурях.

Муссоны (франц. mousson, от араб, маусим — время года) — устойчивые сезонные переносы воздуха у земной поверхности и в нижней части тропосферы. Характеризуются резкими изменениями направления от зимы к лету и от лета к зиме, проявляющимися над обширными районами Земли.

Нейтрино — легчайшая (возможно, безмассовая) элементарная частица вещества, участвующая только в слабых и гравитационных взаимодействиях.

Нейтрон — незаряженная частица, очень близкая по свойствам к протону. Нейтроны составляют более половины частиц, входящих в состав большинства атомных ядер.

Парниковый эффект (оранжерейный эффект) атмосферы — свойство атмосферы пропускать солнечную радиацию, но задерживать земное излучение и тем самым способствовать аккумуляции тепла Землей. Земная атмосфера сравнительно хорошо пропускает коротковолновую солнечную радиацию, которая почти полностью поглощается земной поверхностью, так как альбедо земной поверхности, в общем, мало. Нагреваясь за счет поглощения солнечной радиации, земная поверхность становится источником земного, в основном длинноволнового, излучения, прозрачность атмосферы для которого мала и которое почти полностью поглощается в атмосфере.

Пассаты (нем., ед. число, Passat, от голл. passaat) — воздушные течения в тропических широтах океанов, сравнительно устойчивые в течение всего года. Являются частью общей циркуляции атмосферы. Общее направление пассата — с востока на запад. В нижней части тропосферы (на высоте 1–2 км) его дополняют меридиональные составляющие, направленные преимущественно к экватору; в результате в Северном полушарии пассаты чаще всего являются северо-восточными ветрами, а в Южном — юговосточными. Пассаты тесно связаны с субтропическими океаническими антициклонами (дуют по обращенным к экватору перифериям этих антициклонов). Над материками в тропиках, где режим ветра более изменчив, они выражены менее определенно, а в ряде районов заменяются муссонами.

Плазма (от греч. plasma — вылепленное, оформленное) — частично или полностью ионизованный газ, в котором плотности положительных и отрицательных зарядов практически одинаковы. При достаточно сильном нагревании любое вещество испаряется, превращаясь в газ. Если увеличивать температуру и дальше, резко усилится процесс термической ионизации, т. е. молекулы газа начнут распадаться на составляющие их атомы, которые затем превращаются в ионы. Ионизация газа, кроме того, может быть вызвана его взаимодействием с электромагнитным излучением (фотоионизация) или бомбардировкой газа заряженными частицами.

Позитрон — античастица (положительно заряженная) электрона.

Поле — нечто, существующее во всех точках пространства и времени, в отличие от частицы, которая существует только в одной точке в каждый момент времени.

Полярное сияние — свечение верхних слоев атмосферы Земли (ионосферы) и других планет: Юпитера, Сатурна, Урана, Нептуна, вследствие их взаимодействия с заряженными частицами солнечного ветра.

Протон — положительно заряженная частица. Протоны образуют примерно половину всех частиц, входящих в состав ядер большинства атомов.

Радиационный фон — радиоактивное излучение, присутствующее на Земле от естественных и техногенных источников, в условиях которого постоянно находится человек. Избежать радиоактивного облучения невозможно. Жизнь на Земле возникла и развивается в условиях постоянного облучения.

Радиоактивность — самопроизвольное превращение одного атомного ядра в другое.

Радиоизлучение — электромагнитное излучение с длинами волн 5 х 10-5 — 1010 метров и частотами, соответственно от 6 х 1012 Гц и до нескольких Гц. Радиоволны используются при передаче данных в радиосетях.

Радиолокация (РЛ) — техническая наука, объединяющая методы и средства обнаружения, измерения координат, а также определение свойств и характеристик различных объектов, основанные на использовании радиоволн.

Различают активную, полуактивную, активную с пассивным ответом и пассивную РЛ. Подразделяются по используемому диапазону радиоволн, по виду зондирующего сигнала, числу применяемых каналов, числу и виду измеряемых координат, месту установки РЛС.

Солнечный ветер — поток микрочастиц, испускаемых Солнцем со скоростью 300-1200 км/с в окружающее космическое пространство. Множество природных явлений связано с солнечным ветром, в том числе магнитные бури и полярные сияния. В отношении других звезд употребляется термин «звездный ветер», так что по отношению к солнечному ветру можно сказать «звездный ветер Солнца».

Спектр — расщепление волны (например, электромагнитной) на частотные компоненты.

Стационарное состояние — состояние, не изменяющееся со временем: вращающийся с постоянной скоростью шар находится в стационарном состоянии, потому что, несмотря на вращение, в каждый момент он выглядит одинаково.

Стратосфера (от лат. stratum — слой и греч. sphaira — шар) — слой атмосферы между тропосферой и мезосферой (от 8-16 км до 45–55 км), температура в стратосфере в общем растет с высотой. Газовый состав воздуха в стратосфере сходен с тропосферным, но в нем меньше водяного пара и больше озона с наибольшей концентрацией в слое от 20 до 30 км. Тепловой режим стратосферы в основном определяется лучистым теплообменом, в меньшей степени — вертикальными движениями и горизонтальным переносом воздуха.

Стримеры (англ., ед. число, streamer, от stream — течь, проноситься) — узкие светящиеся каналы, образующиеся внутри газа в электрическом поле при давлениях, близких к атмосферному и более высоких, в стадии, предшествующей электрическому пробою этого газа. Возникнув, они удлиняются с большой скоростью, во много раз превосходящей скорость движения заряженных частиц между электродами. Объясняется это фотоионизацией, происходящей в сильном электрическом поле, создаваемом пространственным зарядом. По структуре стримеры во многом сходны с лидерами молний.

Струйное течение — воздушное течение в верхней тропосфере и в нижней стратосфере с почти горизонтальной осью, характеризующееся большими скоростями, относительно малыми поперечными размерами и большими вертикальными и горизонтальными градиентами ветра. Такое течение напоминает гигантскую струю среди относительно слабых ветров окружающей атмосферы.

Техносфера — область Вселенной, технически освоенная человеческой цивилизацией.

Тропосфера (от греч. tropos — поворот, изменение — и сфера) — нижняя, преобладающая по массе часть земной атмосферы, в которой температура понижается с высотой, простирается в среднем до высот 8—10 км в полярных широтах, 10–12 км в умеренных, 16–18 км в тропических. Над тропосферой располагается стратосфера, от которой она отделена сравнительно тонким переходным слоем — тропопаузой. В тропосфере сосредоточена вся основная масса воздушной оболочки Земли. Среднее атмосферное давление на верхней границе в умеренных широтах менее атмосферного давления у земной поверхности. Самые высокие горы остаются в пределах тропосферы и вся деятельность человека проходит в тропосфере, только космический и воздушный транспорт выходит за пределы тропосферы — в стратосферу.

Турбулентность — явление, наблюдаемое во многих течениях жидкостей и газов и заключающееся в том, что в этих течениях образуются многочисленные вихри различных размеров, вследствие чего их гидродинамические и термодинамические характеристики (скорость, температура, давление, плотность) испытывают хаотические флуктуации и потому изменяются от точки к точке и во времени нерегулярно. Этим турбулентные течения отличаются от так называемых ламинарных течений. Большинство течений жидкостей и газов в природе (движение воздуха в земной атмосфере, воды в реках и морях, газа в атмосферах Солнца и звезд и в межзвездных туманностях и т. п.) и в технических устройствах являются турбулентными.

Ускоритель частиц — устройство, которое с помощью электромагнитов дает возможность ускорять движущиеся заряженные частицы, постоянно увеличивая их энергию.

Фаза (для волны) — положение точки в цикле в определенный момент времени; мера того, находится ли точка на гребне, во впадине или где-нибудь в промежутке.

Фотоионизация — ионизация атома или молекулы при их взаимодействии с одним или несколькими фотонами (подробнее см. Ионизация).

Фотон (от греч. phos, род. падеж photos — свет) — элементарная частица, квант электромагнитного излучения (в узком смысле — света).

Фотоэлектрические явления — электрические явления, происходящие в веществах под действием электромагнитного излучения.

Фотоэффект — испускание электронов веществом под действием электромагнитного излучения (фотонов).

Фронты атмосферные (фронты тропосферные) — промежуточные, переходные зоны между воздушными массами в тропосфере. Зона атмосферного фронта очень узка по сравнению с разделяемыми ею воздушными массами, поэтому ее приближенно рассматривают как поверхность раздела двух воздушных масс разной температуры, называемой фронтальной поверхностью. На синоптических картах атмосферный фронт изображают в виде линии (линия фронта). Поверхность фронта располагается наклонно к земной поверхности, причем холодный воздух лежит в виде очень пологого клина под теплым.