Помоги проекту - поделись книгой:
А может ли маятник «сам по себе» стать длинней? Конечно, может. Ведь он металлический, а металл при изменении температуры сжимается или расширяется. Стало быть, если мы отрегулировали часы при какой-то температуре, а потом она изменилась, то изменилась и длина маятника: часы пошли неточно. Это первый враг точного времени. Есть у него и другие враги. Как и всякое тело, движущееся в воздухе, маятник испытывает его сопротивление. Но при изменениях атмосферного давления плотность воздуха изменяется и маятник испытывает разное сопротивление. Поэтому отрегулированный при определенном давлении воздуха маятник будет качаться иначе при другом давлении, и часы опять-таки пойдут неточно. Это второй враг точного времени. Есть у него и другие, не менее опасные и коварные враги: изменение влажности воздуха, трение в частях механизма, толчки и т. д.
Как же сохранить точное время?
ХРАНИТЕЛИ ВРЕМЕНИ
Зная врагов точного времени, ученые и конструкторы нашли и средства борьбы с ними. Привело ли это к «полной победе» — увидим позднее.
В самых точных часах, по которым проверяют время между астрономическими наблюдениями, сделали маятник из специального сплава — инвара. Длина такого маятника, а следовательно и частота, с которой он колеблется, почти не зависит от температуры. Чтобы на ход этих часов не влияло атмосферное давление, их помещают в цилиндр, из которого затем откачивают воздух. А для устранения малейших толчков часы опускают глубоко под землю в специальные бетонированные подвалы. Никто не имеет права туда входить, так как на ход часов может повлиять даже тепло человеческого тела!
Показания этих часов передаются специальным устройством в другое помещение, так что сам и-то часы никто и не видит. Благодаря всем этим мерам точность часов — хранителей времени — очень высока: за сутки они «уходят» или отстают всего лишь на тысячную долю секунды. Казалось, большего и желать нельзя, но и такая точность оказалась недостаточной! Ученые потребовали создания еще более точных часов. И вот тогда-то конструкторов выручил прозрачный камешек — кварц.
ЧУДЕСНЫЙ ГНОМИК
Происхождение слова «кварц» связано со старинным» немецкими легендами, а в переводе на русский оно звучит ласково — «гномик», «лилипутик». Да и качества кварца по-сказочному чудесны.
Кварц очень прочен, тверд, почти не расширяется при нагреве и не поддастся воздействию кислот, за исключением плавиковой кислоты.
Но чем же выручил этот камешек ученых?
Здесь придется рассказать еще об одном чудесном свойстве кварца. Вырежем из кварцевого кристалла плоскую пластинку. Вложим ее между двумя металлическими пластинами — электродами, к которым подключим электрометр — прибор дли обнаружении электрического заряда. А теперь сдавим пластинку кварца и посмотрим на стрелку прибора. Стрелка отклонится. Значит, на гранях кварцевой пластинки при сдавливании возник электрический заряд.
И, наоборот, если подключить электроды к электрической батарее, то пластинка сожмется или растянется.
А если подключить электроды к сети, направление тока в которой все время меняется, пластинка начнет поочередно сжиматься и разжиматься, то-есть колебаться. Сколько электрических колебаний произойдет в сети, столько же колебании совершит пластинка. Но это не все. Кварцевая пластинка, как и маятник часов, обладает собственной частотой, которая зависит от размеров самой пластинки. А так как размеры кварца при изменении температуры изменяются ничтожно мало, то и частота его колебании остается почти неизменной. Например, если пластинку нагреть или охладить на один градус, то частота ее изменится всего лишь на несколько десятитысячных, а иногда даже стотысячных долей процента! Что может быть лучше такого маятника для сверхточных часов!
ТОЧНЕЕ САМОЙ ЗЕМЛИ
Колебания кварцевого «маятника» поддерживаются с помощью специального электрического устройства — так называемого лампового генератора. Он возбуждает колебания кварцевой пластинки, служа как бы пружиной кварцевых часов. Роль зубчатого механизма в кварцевых часах играет особый электромотор, у которого скорость вращения (число оборотов в минуту) зависит от частоты переменного тока. Поскольку частота тока, вырабатываемого ламповым генератором, в точности равна собственной частоте кварца, она остается почти неизменной. Строго постоянно и число оборотов мотора в минуту.
Соединив электромотор с механизмом, вращающим часовые стрелки, мы получим чрезвычайно точные часы. Такие часы могут отставать или спешить всего лишь на десятитысячную долю секунды в сутки, — они в десять раз точнее, чем лучшие маятниковые часы!
Когда кварцевые часы были построены и выверены, то ученые пришли к очень интересному выводу. Оказалось, что земной шар не так уж плавно вращается вокруг своей осн. На протяжении года продолжительность суток меняется на несколько десятитысячных долей секунды. Так с помощью часов, созданных человеческим разумом, был проверен ход «часов», созданных самой природой!
Кварцевые часы имеются во многих научно-исследовательских институтах и обсерваториях.
Показания кварцевых часов регулярно сравнивают между собой и проверяют по звездам. В этом и заключается «хранение времени». Конечно, нельзя сбрасывать со счета и маятниковые часы — они пока еще не потеряли своего значения благодаря долговечности и надежности. Ведь в кварцевых часах десятки радиоламп, которые могут перегореть. Сейчас, когда па смену лампам приходят полупроводниковые электронные приборы, значительно более надежные и долговечные, надежней становятся и кварцевые часы.
АТОМ-МАЯТНИК
Но и колоссальная точность кварцевых часов уже не удовлетворяет ученых. Они требуют создания еще более точных часов.
И вот появляются новые — «молекулярные» или «атомные» — часы. Пока они еще недостаточно совершенны, но есть все основания полагать, что в будущем эти часы окажутся значительно точнее кварцевых.
Как же работают атомные часы?
Атомы и молекулы вещества связаны между собой силами взаимодействия. Каждый атом и каждая молекула, подобно любому упругому телу — струне, пружине и т. д., — обладает определенной собственной частотой, на которую резонирует — «откликается». Поскольку атомы или молекулы одного и того же вещества одинаковы, совпадают и их собственные частоты.
Эти частоты исключительно постоянны, почти не зависят от внешних влияний — температуры, атмосферного давлении и др. Вот почему так заманчиво использовать колеблющиеся атомы или молекулы в качестве часового маятника.
Но как это сделать? Ученые разработали несколько вариантов атомных часов. Вот, например, одни из них.
В пространстве, из которого откачан воздух, находится сосуд с разреженным газом аммиаком. В стенке сосуда имеется щель, сквозь нее молекулы аммиака вылетают наружу. При этом одни молекулы совершают только поступательное движение, другие, кроме того, колеблются. Поток молекул проходит через особое электрическое устройство, которое расщепляет его на два пучка. В одном из них молекулы колеблются, в другом нет.
Поток колеблющихся молекул направляется в так называемый объемный резонатор — колебательную систему, настроенную в резонанс с ними, то-есть имеющую ту же собственную частоту. В резонаторе возникают электрические колебания. Они усиливаются и после ряда преобразований приводят в действие часовые стрелки, как это делается в кварцевых часах.
Атомные часы — очень сложное устройство. Они основаны на новейших достижениях физики, радиоэлектроники и вакуумной техники. Как полагают, их погрешность не будет превышать миллионных долей секунды в сутки.
«ПРОВЕРЬТЕ ВАШИ ЧАСЫ!»
Мы познакомились с самыми точными, «эталонными» часами. Но их сравнительно немного. Гораздо более распространены так называемые хронометры (от греческого слова «
Большое распространение получила передача сигналов точного времени по радио. В нашей стране эти сигналы состоят из двух «тире» и одной «точки», которые с ошибкой не свыше 0,1 секунды отмечают определенный момент времени.
Широко распространена также передача сигналов времени по телефону. Позвоните по определенному номеру (в разных городах он неодинаков), и вы услышите голос, называющий часы и минуты. Вы «разговаривали» с особым звуковоспроизводящим аппаратом, который управляется хронометром.
Так работает служба времени.
Вести с пяти материков
Великие изобретения и открытия накладывают отпечаток на всю эпоху, изменяют жизнь всего общества. Мы говорим о веке пара, веке электричества, ныне мы вступили в век атомной энергии и радиоэлектроники. Но есть иные изобретения и открытия. Скромные и незаметные, они не открывают собой эпох, но каждое из них тем не менее важно и значительно, ибо оно служит на пользу людям.
Сообщения нашей сегодняшней почты рассказывают о таких интересных и скромных изобретениях.
СПИЧКА НЕ ГАСНЕТ НА ВЕТРУ. Газетный лист, покрытый иероглифами, переносит нас в Китайскую Народную Республику. Здесь на спичечной фабрике «Дачжунхуа» выпущены новые спички, обладающие необыкновенным свойством: их не может погасить даже сильный ветер. В течение 10 секунд такая спичка горит ровным пламенем. Не боящиеся ветра спички пропитаны составом, который изобрел техник фабрики Вэнь Вэнь.
СОЛНЦЕ ЗАВОДИТ ЧАСЫ. Далеко от огромного Китая, в маленькой стране, славящейся большим искусством своих часовых мастеров, в Швейцарии, задумались над вопросом: нельзя ли сделать часы, о заводке которых не нужно было бы заботиться. Задав вопрос, инженеры ответили на него, создав замечательные часы, которые заводятся светом.
В этих часах есть фотоэлемент, он превращает световую энергию в электрический ток. Ток вращает микромотор весом в 75 граммов! Он-то и заводит пружину часов через зубчатую передачу, уменьшающую скорость вращения в 10 тысяч раз. Пружина заводится тем скорей, чем лучше освещены часы. Пробыв всего 4 часа на свету, часы могут потом итти трое суток в полной темноте.
ВЕРХОМ НА САМОЛЕТЕ. Почта сообщает о постройке самолета необыкновенной конструкции. Этот самолет построил у себя дома один американский летчик-любитель. Самолет имеет мотор в 75 лошадиных сил, прямоугольное крыло и металлический винт. Обычный мотоциклетный руль, укрепленный на качающейся штанге, служит ручкой управления рулями высоты и поворота, а также элеронами. Управление мотором находится на правой ручке руля точно так же, как и у мотоцикла. В довершение сходства, летчик сидит на мотоциклетном седле, «верхом на самолете».
Самодельный самолет, как вы видите, неплохо летает. Он может быть использован для учебно-тренировочных целей, а также для полетов на небольшие расстояния. Ему требуется очень маленькая площадка для взлета и посадки. Скорость машины достигает 110 километров в час.
ПЛАСТМАССА ЗАМЕНЯТ СПИРТ. Канительно да и не всегда удобно заспиртовывать мелких животных в банках. Между тем пока это единственный способ создания хороших наглядных пособий. А нельзя ли вовсе отказаться от спирта?
Природа подает нам пример, сохраняя веками в кусочках янтаря мелких насекомых, раковины и т. д. Инженеры французской компании промышленных пластмасс воспользовались этим примером. Для создания наглядных пособий была применена особая пластмасса, являющаяся одним из самых прозрачных веществ, известных науке. Пластмассовая оболочка позволила не только создавать наглядные пособия из мелких животных и насекомых, но и хорошо сохранять для коллекций марки, мелкие предметы, открытки, рисунки, фотографии, ценные и редкие документы. Заключенный в оболочку предмет можно осматривать во всех положениях.
МАШИНА-МАЛЮТКА. В магазинах ГДР продается новая пишущая машинка для детей. Принцип ее работы совершенно отличается от обычного: буквы-литеры расположены на круглом валике. Если подвести к выбранной букве на панели рычаг со стрелкой, то валик повернется нужной буквой к бумаге. При нажиме на рычаг бумага прижмется к валику и на ней отпечатается буква.
ВОДА ДОБЫВАЕТ УГОЛЬ… Как рассказывает журнал «Чехословакия», на шахтах Чехословацкой республики все шире внедряется гидравлический метод добычи угля. Вода под давлением в 40 атм вырывается мощной струей из специального аппарата — гидромонитора. Струя столь сильна, что легко дробит камень. В минуту гидромонитор выбрасывает до 2 т воды, которая отламывает куски угля и несет их в отстойное подземное озеро. Оттуда уголь доставляется на поверхность многоковшовой лектой. В смену один монитор углубляет штрек на 2 м, а добыча составляет примерно 20 т угля.
…ЗАМЕНЯЕТ СТРОИТЕЛЬНЫЕ ЛЕСА… Инженеры — нефтяники одной из компаний в Саудовской Аравии остроумно придумали, как проверить прочность обшивки нефтехранилища. Чтобы обследовать его обычным путем, пришлось бы строить многоярусные леса или подвешивать на тросах люльку наподобие тех, что служат для робот но фасадах домов. Вместо этого после выкачки нефти нефтехранилище продули паром и стали постепенно наполнять водой. Два специалиста, объезжая вдоль его стен в резиновой лодке, метр за метром проверяли прочность обшивки.
… НО ИНОГДА ЯВЛЯЕТСЯ ВРАГОМ. Вода становится врагом, когда превращает в болота плодородные земли. Справиться с этим злом было не под силу без мощной техники крестьянству отсталой и порабощенной Албании.
С установлением народной власти началось осушение заболоченных земель. За 11 лет в стране прорыто более 7 тысяч километров осушительных каналов. Мощная техника помогает возвращать сельскому хозяйству тысячи гектаров плодородных земель.
ПЛЕСЕНЬ ЗАЩИЩАЕТ СТАЛЬ. На каждые 10 килограммов ежегодно выплавляемого металла приходится около килограмма разрушенного за это же время ржавчиной. Коррозия — страшный бич производства, и ученые непрерывно совершенствуют средства борьбы с нею. Долгое время ученых интересовало странное отсутствие ржавчины на металлических предметах, пробывших многие сотни пет в земле. Британский государственный институт провел большую исследовательскую работу, в результате которой было объяснено это явление.
Оказалось, что сталь в земле хорошо защищена особой плесенью, создаваемой грибками актиномицетами, живущими на металле. Английские ученые намерены извлечь из актиномицетов химические вещества и, определив их состав, изготовить искусственно вещества, которые являются превосходным средством против ржавления стали.
«ВЕЧНЫЙ» ПОДШИПНИК. После многолетних экспериментов польским ученым удалось создать необычайные подшипники. Они сделаны из спрессованной смеси порошка железа, меди, цинка и графита. Такие подшипники обладают интересным свойством: их смазывают всего один раз после изготовления, а потом они работают без повторной смазки о течение ряда лет. В приборах, небольших моторах и тех узлах машин, где трудно производить регулярную смазку, эти подшипники найдут самое широкое применение.
ШКОЛЬНИКИ «ПУТЕШЕСТВУЮТ» В КОСМОСЕ. Белградская радиостанция (Югославия) организовала в этом году Международный конкурс на лучшее научно-фантастическое произведение на тему «Путешествие на Луну». Она обратилась к ребятам всего мира через радиостанции их стран с предложением принять участие в этом конкурсе.
29 пекинских школьников, увлекающихся астрономией, астронавтикой и литературой, нарисовали целую серию картин. В них рассказывается о воображаемой международной ассоциации юных межпланетчиков, которая 1 июня 1975 года, в Международный день защиты детей, организует полет на Луну группы ребят — представителей разных стран.
За большую, талантливую и научно достоверную работу китайские ребята получили первый приз конкурса.
Поделиться книгой: