Так как энергия протонов и электронов велика, они ионизируют и возбуждают атомы и молекулы атмосферы, начинающие излучать свет, который можно наблюдать в южных и северных приполярных областях. Основные газы атмосферы, как известно, азот и кислород. Возбужденные атомы кислорода излучают в зеленой и красной областях видимого спектра, а молекулы азота дают инфракрасные и ультрафиолетовые волны. Так в приполярных широтах и возникают завораживающие картины сияний. Кстати, точно так же объясняются полярные сияния на Юпитере, обнаруженные 27 ноября 1998 года с помощью ультрафиолетового спектрографа знаменитого космического телескопа «Хаббл».
Полярные сияния лишь одно из проявлений солнечных вспышек. Мощнейшие электрические токи, вызванные сложным движением заряженных частиц, создают магнитные поля, и происходит то, что называют магнитной бурей. Особенно сильно возмущается верхний атмосферный слой — ионосфера. Это сильно влияет на жизнь на Земле. Изменяется погода, у людей обостряются заболевания. Атмосферные токи нарушают радиосвязь, выводят из строя электрические приборы. Словом, у людей достаточно оснований считать полярное сияние грозной приметой, что они и делают с древних времен.
Полярные сияния плохо поддаются предсказанию, но поддаются пониманию. В научном эксперименте удалось создать искусственное полярное сияние. Для этого в 1985 году был запущен специальный спутник, на котором находился ускоритель электронов. Он выбросил быстрые электроны в расчетной точке у экватора, а специальные наблюдательные станции в сопряженных точках Южного и Северного полушарий Земли, расположенных по одному меридиану на французском острове Кергелен в Индийском океане и в поселке Согра Архангелькой области, зафиксировали вспышку излучения. Увидеть искусственное полярное сияние воочию, к сожалению, не удалось из-за облачности.
Иногда полярные вспышки бывают так сильны, что их сияние распространяется до средних широт. Может быть, повезет и нам?
Что такое пустота?
С бытовой точки зрения проблемы в определении пустоты нет. Мы всегда с легкостью видим, пусто ли помещение, пуста ли посуда. Пустое место — это где ничего нет. Мало того, его нередко понимали как место, где нет ничего важного, существенного. Например, старцы-пустынники жили в пустынях, где всего-навсего не было людей. С этой точки зрения вся Земля была пустой, пока на ней не появились люди.
В науке же с пустотой не так просто. Аристотель определял пустоту как пространство, не занятое предметами и веществом. При этом он четко отделял вещество от пустоты. Главнейший из основоположников атомистического учения Демокрит утверждал, что и внутри тел есть пустота, поскольку многие тела сжимаемы. Современная наука это подтверждает. Она признает, что все вещества состоят из атомов. Однако она знает и то, что промежутки между атомами могут быть весьма велики. Мало того, сам атом в основном состоит из пустоты. Судите сами. Его размер приблизительно равен 10–8 см. Хотя это и маленькая величина, ядро атома и того меньше — около 10–13 см. То есть сам атом по объему больше своего ядра в миллион миллиардов раз — практически он состоит из пустоты.
Для обозначения такой пустоты, то есть отсутствия атомов, в современной науке используется понятие вакуума. Однако наука оперирует и другими объектами, в частности полями — гравитационным и электромагнитным. Эти поля существуют и в вакууме. Они обладают энергией, которая может передаваться в пространстве. Например, именно так мы получаем энергию от Солнца. Благодаря такой энергии мы видим окружающий мир, так как свет — это электромагнитное поле. Вакуум, следовательно, можно считать носителем энергии.
Таким образом, вакуум и пустота не одно и то же. Современная наука знает и другие объекты — элементарные частицы, из которых, в частности, образуются атомы. Элементарные частицы живут сложной жизнью, могут претерпевать превращения, сопровождаемые генерацией полей. Например, частица и античастица при взаимодействии друг с другом аннигилируют — исчезают, образуя излучение. Непустое пространство превращается в вакуум. Одновременное возникновение в пространстве частицы и античастицы тоже не запрещено, но требуется энергия для их возникновения. Поэтому в вакууме могут появиться частицы.
Сами элементарные частицы в действительности вовсе не элементарны, так как состоят из кварков, жизнь которых сложна и не изучена полностью. Известно, однако, что она тесно переплетена с жизнью Вселенной, символизирующей для нас пространство.
Таким образом, пустота — это скорее философское понятие, поскольку пространства, в котором совсем ничего бы не было, то есть не было бы наблюдаемых объектов, не обнаружено.
Что такое смерч?
Смерч — одно из самых впечатляющих явлений природы. Возникший смерч виден невооруженным глазом и представляет собой крутящийся вихрь, соединяющий поверхность суши или моря с низкой грозово-дождевой тучей. Давление внутри вихря меньше, чем в окружающей среде, и поэтому он с жутким шумом и грохотом затягивает внутрь себя все, что попадается на его пути, и в зависимости от своей силы или вскоре выбрасывает, или переносит на многие километры. Низкое давление внутри вихря может привести к тому, что попавшие внутрь герметизированные предметы — закупоренные банки, шины, замкнутые помещения — со взрывом лопаются. Описаний разрушительных действий смерча предостаточно.
Несмотря на сложность всего, что связано со смерчем, причина его возникновения довольно проста и легко объяснима. Подобное явление мы можем видеть каждый день, когда выпускаем воду из наполненной ванны. Внутри нее образуется вихрь, воронка которого на поверхности воды, а ножка пронизывает всю ее толщу и уходит в отверстие на дне ванны.
Когда на пространство над нагретой земной или водной поверхностью наползает грозово-дождевое облако, возникает неустойчивая неравновесная ситуация. Теплый воздух стремится подняться, ему препятствует слой холодного воздуха, принесенного тучей. В силу неустойчивости в холодном слое образуется брешь, и туда устремляется теплый воздух из нижних нагретых слоев. Видно, как из дождевой тучи, которую называют материнской, начинает вырастать хобот. Скорость всасываемого воздуха так велика, что его струя закручивается. Через некоторое время хобот вытягивается до земной или водной поверхности, в точности как воронка в ванне. Иногда брешей в материнском облаке образуется сразу несколько, и тогда возникает сразу несколько смерчей.
Мощь смерча бывает такова, что внутри происходят сложные электрические, химические и акустические явления. Количественно изучать смерчи весьма сложно, потому что они разрушают любую попадающую внутрь аппаратуру. Однако оценки скорости движения вращающегося воздуха известны — от 10–20 м/с, когда происходят лишь слабые разрушения (падают трубы, заборы, деревья), до 100–150 м/с. Такие скорости сопоставимы со скоростью распространения звука в воздухе, что приводит к качественно иным физическим явлениям в вихре и, как правило, к полному разрушению всего, что встречается на пути.
Диаметр воронки смерча может достигать 500 м. Такой же будет и полоса разрушений от смерча. Высота смерча может вырасти до 10 км и более.
Смерч может жить от нескольких минут до нескольких часов и преодолевать расстояния от единиц до сотен километров.
В течение года на земном шаре возникает 1000–1500 смерчей, больше половины из них — в США. Там их принято называть торнадо.
Безусловно, смерч — одно из явлений, заставляющих уважать природу и ее мощь.
Есть упоение в бою,И бездны мрачной на краю,И в разъяренном океане,Средь грозных волн и бурной тьмы,И в аравийском урагане,И в дуновении Чумы.
А. С. Пушкин. Пир во время чумыЧто такое страх?
Страх — одна из главных наших эмоций. Чувство страха возникает условно-рефлекторно, помимо воли. Он может проявляться в форме волнения, беспокойства, опасений, тревоги, собственно страха, испуга и, наконец, ужаса.
У испуганного человека искажается лицо, движения становятся суетливыми или, наоборот, заторможенными. Происходит изменение силы и частоты сердцебиений, меняются характер дыхания и выделение желудочного сока, потеют ладони. Из-за изменения кровообращения люди бледнеют или краснеют.
Естественный страх необходим человеку. В нем эмоционально закодирована информация о возможной опасности, что позволяет избежать встречи с ней. Естественные страхи человека могут быть инстинктивными, как и у животных, или социально обусловленными.
Один из крупнейших психологов и нейрофизиологов XX века Дональд Хебб изучал возникновение страха у шимпанзе. Он показывал им различные тестовые объекты, например: гипсовые слепки головы шимпанзе и человека, манекен ребенка человека и детеныша шимпанзе, находящегося под анестезией. До возраста четырех месяцев у обезьян не возникало никаких признаков страха. После этого страх вызывали лишь знакомые объекты в незнакомом виде. Шимпанзе приходили в ужас от вида моделей отдельных частей тела человека. Пугали их и анестезированные шимпанзе, так как вид тела не подкреплялся характерными звуками и движениями. Такой же Хебб считал природу страха человека перед мертвыми телами.
