Термин «звуковой барьер» неверно описывает условия, которые возникают при движении само­лета с определенной скоростью. Можно полагать, что при достижении самолетом скорости звука появляется что-то вроде «барьера» — но ничего подобного не происходит!
Чтобы понять все это, рассмотрим самолет, ле­тящий с небольшой, обычной скоростью. При движении самолета вперед впереди самолета об­разуется волна сжатия. Она образуется движу­щимся вперед самолетом, который спрессовывает частички воздуха.
Эта волна движется впереди самолета со ско­ростью звука. И ее скорость выше скорости само­лета, который, как мы уже сказали, летит с не­большой скоростью. Двигаясь впереди самолета, эта волна заставляет воздушные потоки обтекать плоскости самолета.
Теперь представим, что самолет летит со скоростью звука. Впереди самолета не образуется волны сжатия, так как и самолет, и волны имеют одну скорость. Поэтому волна образуется впереди крыльев.
В результате появляется ударная волна, кото­рая создает большие нагрузки на крылья самоле­та. До того, как самолеты достигли звукового барьера и превысили его, считали, что такие ударные волны и перегрузки создадут для самоле­та что-то вроде барьера — «звуковой барьер». Од­нако звукового барьера не было, так как авиаци­онные инженеры разработали специальную конст­рукцию самолета для этого.
Кстати, сильный «удар», который мы слышим при прохождении самолетом «звукового барьера», и есть ударная волна, о которой мы уже говори­ли — при равной скорости самолета и волны сжа­тия.

Если мы слышим какой-либо звук, значит, по­близости должен находиться вибрирующий пред­мет, который колеблется. Звуки исходят от виб­рирующих предметов.
Но звук должен где-то распространяться. Что-то должно его переносить от источника к прием­нику. Это что-то называется «среда». Средой мо­жет служить что угодно — воздух, вода, предме­ты, даже земля. Индейцы прикладывали ухо к земле, чтобы услышать отдаленные звуки.
Нет среды — нет и звука. Если в каком-то объеме создать вакуум, звук в нем не сможет рас­пространяться. Это связано с тем, что звук рас­пространяется волнами. Вибрирующий предмет передает свою вибрацию соседним молекулам или частичкам. Происходит передача движения от од­ной частички к другой, что приводит к появле­нию звуковой волны.
Средой распространения звуковых волн могут быть различные материалы — дерево, воздух, во­да; следовательно, скорость распространения зву­ковых волн должна быть различной. Если мы го­ворим о скорости звука, мы должны спросить: а в какой среде?
Скорость звука в воздухе составляет около 335 м/сек. Но это при температуре 0° С. С повы­шением температуры скорость распространения звука также увеличивается.
В воде звук распространяется быстрее, чем в воздухе. При температуре 8° С скорость его рас­пространения составляет около 1435 м/сек, или около 6 тыс. км/час. В металле эта скорость до­стигает порядка 5000 м/сек, или 20 000 км/час.
Ты, наверное, думаешь, что сильный звук имеет более высокую скорость, чем слабый, но это не так. Его скорость не зависит и от его вы­соты (высокий или низкий). Скорость звука зави­сит от среды его распространения.
Ты можешь сам провести опыт по сравнению скорости звука в разных средах. Зайди в воду и ударь друг о друга двумя камнями. Теперь опу­стись под воду и снова постучи этими камнями. Ты удивишься тому, что звук распространяется в воде лучше, чем в воздухе.

Пропуская луч света через стеклянную приз­му, Исаак Ньютон доказал, что солнечный свет состоит из различных цветов. Преломляясь в призме, он образует спектр.
Для большинства из нас спектр состоит из 6 или 7 цветов, но приборы выделяют более 100 оттенков. Белый цвет составляют три основных цвета, называемых «первичными цветами». Это — оранжево-красный, зеленый и фиолетово-синий.
В спектре представлены еще три смешанных цвета, которые видны невооруженным глазом. Они называются «второстепенные цвета». Это зе­леновато-голубой, желтый и пурпурно-красный.
Второстепенные цвета можно получить при сме­шении других оттенков.
Цвета соответствуют длине волн, которые вос­принимает человеческий глаз. Насекомые и живо­тные воспринимают другие длины волн и видят другие цвета.
Световые или цветовые волны имеют очень короткую длину.
Для придания цвета в краску добавляют кра­сители, которые не соответствуют цветам света. Второстепенные цвета света соответствуют пер­вичным цветам в краске. То есть в краске пер­вичными являются желтый, зеленовато-синий и красный, второстепенные — оранжево-красный, зеленый и фиолетово-синий.
Оттенок — это цвет без добавления черной или белой краски, например желтый, красный, синий, зеленый. При соединении с белым цветом и другими оттенками получается полутон, напри­мер розовый и слоновая кость. При соединении чистого оттенка, черного и белого получается тон. Это — желтовато-коричневый, бежевый, серый.
Красная краска в банке выглядит черной. Там, где нет световых лучей, нет цвета. В темной ком­нате мы не видим и не различаем цветов, потому что их нет. Цвет предмета зависит от материала, из которого создан данный предмет, и его осве­щения. Оранжево-красный свитер выглядит так потому, что краситель, который использовали для окраски шерсти, отражает оранжево-красную часть световых лучей и поглощает фиолетово-си­нюю и зеленую часть спектра.

Без света мы не смогли бы видеть окружающий нас мир, и тем не менее нам не известно точно, что же такое свет!
Мы знаем, что свет — это одна из форм энер­гии. Можно измерить его скорость и мы знаем его характеристики. Нам также известно, что бе­лый цвет — это не отдельный цвет, это соедине­ние всех цветов. Это называется «спектр».
Мы знаем, что цвет — это не сам объект, а лу­чи света, которые от него исходят. Зеленая бума­га выглядит зеленой, потому что она поглощает все другие цвета, кроме зеленого, который и вос­принимает наш глаз. Синее стекло пропускает только синий цвет, все остальные поглощаются им.
Солнечный свет — это энергия. Тепло солнеч­ных лучей, сфокусированных линзой, превраща­ется в огонь. Свет и тепло отражаются белыми поверхностями и поглощаются черными. Вот почему белая одежда холоднее черной.
Какова же природа света? Первым, кто попытался серьезно заняться изучением света, был Исаак Ньютон. Он считал, что свет состоит из корпускул, которые наподобие пуль выстреливаются источником света. Но некоторые характери­стики света не могли быть объяснимы этой теорией.
Другой ученый, Гюйгенс, предложил другое объяснение природы света. Он разработал «волно­вую» теорию света. Он считал, что свет образует импульсы, или волны, наподобие того, как ка­мень, брошенный в пруд, создает волны.
Почти 150 лет ученые спорили, является ли свет волнами или корпускулами. Большинство ученых приняло волновую теорию. Но затем по­следовал новые открытия, которые поставили под сомнение эту теорию.
Каких взглядов сегодня придерживаются уче­ные на происхождение света? В настоящее время считается, что световые волны имеют характер­ные особенности и частиц и волн одновременно. Проводятся опыты, подтверждающие обе теории. Пока нет ответа на вопрос, что же такое свет.

Представим себе путешественника в пустыне, который умирает от жажды. Он смотрит вдаль и видит озеро с чистой водой в окружении густой растительности. Он бросается вперед, но видение пропадает, а вокруг ничего, кроме горячего песка.
Озеро, которое он видел на расстоянии, не что иное, как мираж. Откуда он взялся? Мираж — это шутка природы, явление, появляющееся при оп­ределенных атмосферных условиях. Во-первых, следует понять, что мы видим объекты, так как свет отражается от них и попадает нам в глаза.
Обычно эти лучи попадают нам в глаза по пря­мой. Поэтому, когда мы смотрим вдаль, мы ви­дим только те предметы, которые находятся над линией горизонта.
А сейчас мы подошли к тем трюкам, которые проделывает атмосфера с лучами света. В пустыне существует слой плотного воздуха над поверхно­стью земли, который может играть роль зеркала. Объект может находиться за пределами нашей ви­димости или за горизонтом. Но когда лучи света от него попадают на такой слой плотного возду­ха, они отражаются нам в глаза. Мы «видим» этот объект, как если бы он находился над горизонтом или в зоне нашей видимости. Мы «видим» пред­мет, который в действительности нам невидим! Отражение неба в таком «воздушном зеркале» можно принять за озеро. Так появляется мираж.
В жаркий день, приближаясь к вершине холма, нам кажется, что дорога впереди мокрая. Это то­же мираж! Ты видишь световые лучи, падающие с неба и преломленные горячим воздухом над зем­ной поверхностью. А кажется, что ты видишь са­му дорогу.
Миражи можно увидеть и в море, когда в небе появляется изображение кораблей! В этом случае все объясняется наличием холодного воздуха над поверхностью воды и слоя теплого воздуха над ним. Корабли, находящиеся за горизонтом, стано­вятся «видимыми», так как лучи света, идущие от них, отражаются от слоя теплого воздуха, и мы видим корабли в воздухе!
Одним из самых известных мест, где можно увидеть красивые миражи, является Сицилия. Го­род Мессина отражается в небе, и призрачные замки как бы плывут в воздухе. Итальянцы называют это Фата Моргана в честь Морганы Ле Фей — злой колдуньи, вызывавшей эти миражи.

Ты, конечно, читал, что запускаемый спутник оснащен различной исследовательской и научной аппаратурой. А ты заметил, что почти всегда на них устанавливаются приборы, исследующие и обнаруживающие космические лучи? Эти лучи все еще представляют для нас загадку!
Около 60 лет назад ученые обнаружили стран­ное явление. Оказалось, что образцы воздуха в закрытом контейнере обладают незначительной электропроводностью. Даже если контейнер по­крывался толстым защитным слоем, происходило то же самое. Это означало, что в контейнер попа­дала неведомая радиация, имеющая огромную проникающую силу!
Что это за загадочная радиация? Было прове­дено множество опытов, чтобы получить ответ. Вначале убедились, что она не земного происхож­дения, так как она существует и над морем. Эта радиация существует днем и ночью, поэтому она не исходит от Солнца. При подъеме на воздуш­ном шаре эту радиацию регистрировали повсюду и в космосе — отсюда и название «космическая», что означает повсеместная.
Что же собой представляют космические лучи? Это частицы атомов. Они путешествуют вне земной атмосферы со скоростью, близкой к световой. Не­которые из них проникают в земную атмосферу.
Эти частички атомов называют «первичные космические лучи». Они сталкиваются с атомами воздуха. В результате создаются новые частицы, которые движутся в том же направлении с огром­ными скоростями, как и первичные частицы. Эти новые частицы называют «вторичными космиче­скими лучами». Они в свою очередь сталкиваются с другими атомами и создают новые частицы. Та­ким образом, настоящий ливень радиации бом­бардирует Землю. Один протон, пришедший из космоса, создает такое излучение, которого доста­точно для того, чтобы покрыть 90 кв. метров.
Насколько нам известно, космические лучи, бомбардирующие поверхность Земли, безвредны, так как их воздействие в течение миллиардов лет не оказало отрицательного влияния на жизнь на Земле.
Науке до сих пор неизвестно, откуда исходят космические лучи, но мы надеемся, что, исследуя космос, мы постепенно решим эту проблему.

Рентгеновские лучи были открыты в 1895 году в Германии Вильгельмом Рентгеном, в честь ко­торого и названы.
Это лучи, наподобие световых, обладают про­никающей способностью. Они отличаются от све­товых лучей длиной волн и энергией. Самая ко­роткая длина волны из рентгеновской трубки со­ставляет от одной пятнадцатитысячной до одной миллионной от длины волны зеленого цвета. Из-за очень маленькой длины волн рентгеновские лучи проникают сквозь материалы, непреодоли­мые для света. Чем короче длина волны, тем вы­ше проникающая способность этих волн.
Рентгеновская трубка испускает рентгеновские лучи. Из трубки выкачивают воздух до одной сто миллионной первоначального объема. В стеклян­ной трубке находятся два электрода. Один назы­вается «катод», он заряжен отрицательно. В нем расположена вольфрамовая катушка провода, ко­торая при нагревании электрическим током испу­скает электроны. Другой электрод — это «ми­шень», или «анод».
Электроны с огромной скоростью движутся от катода к мишени. Они бомбардируют мишень со скоростью от 100 000 до 325 000 мм/сек.
Мишень состоит из вольфрама и позволяет практически мгновенно остановить электроны. Почти вся энергия электронов превращается в тепло, но некоторые превращаются в рентгено­вское излучение, которое выходит через окно в основании трубки в виде рентгеновских лучей.
Ты видел, как делают рентгеновский снимок костей человеческого тела? Рентгеновский сни­мок — это изображение тени. Рентгеновские лучи проходят сквозь исследуемый участок тела и пе­реносят на пленку тени исследуемого предмета. На обе стороны пленки наносится светочувстви­тельная эмульсия. После съемки ее проявляют как обычную фотопленку. Кости и другие пред­меты, не пропускающие лучи, выглядят на пленке темнее.
В настоящее время рентгеновские лучи широ­ко используются в медицине, науке и промыш­ленности, оказывая большую помощь человеку.

Радий — это радиоактивный элемент. Давай рассмотрим, что такое «радиоактивный».
Все химические элементы состоят из атомов. Большинство атомов стабильно, что означает, что они неизменны. Но некоторые из самых тяжелых атомов распадаются и превращаются в другие. Такой распад называется «радиоактивностью».
Каждый радиоактивный элемент при распаде испускает определенные лучи с какой-то часто­той. Эту частоту невозможно ни ускорить, ни за­медлить никаким способом. Некоторые элементы распадаются быстро, другие медленно, но в лю­бом случае это явление не подвластно человеку.
Радий при распаде образует в конечном итоге свинец. Например, полграмма радия превратится в атомы другого вещества с меньшим атомным весом за 1590 лет. Еще через 1590 лет произой­дет превращение оставшегося радия, и так до тех пор, пока весь радий не станет свинцом.
Радий был открыт супругами Кюри. Они про­изводили очистку тонны уранита — руды, содер­жащей уран. Было известно, что уран испускает невидимые лучи, но они считали, что должен су­ществовать еще один более мощный элемент. Вначале удалось получить полоний, еще один ра­диоактивный элемент, и наконец они выделили радий.
Радий выделяет три вида излучений — альфа-, бета— и гамма-лучи. Альфа-излучение — это час­тицы гелия, имеющие большую скорость. Бета-излучение — это быстрые электроны. Гамма-из­лучение похоже на рентгеновские лучи, но обла­дает большей проникающей силой. При испуска­нии одного из этих излучений атом, который яв­ляется его источником, превращается в другой элемент. Такое изменение называется «атомным превращением».
Почему радиоактивность опасна для человека? Представь себе эти летящие частички разрушен­ных атомов. Когда эти частички ударяют по дру­гим атомам, они заставляют их разрушаться, из­меняя их химические характеристики. А когда эти частички попадают в живые клетки организма, они приводят к их изменениям! Они могут про­жечь и уничтожить кожный покров, уничтожить красные кровяные тела, а также вызвать измене­ния в других клетках.
Следовательно, радиоактивность может быть как полезной, так и опасной для человека.

Атомная энергия — это энергия, получаемая из атома. Каждый атом состоит из частичек энер­гии. Эта энергия объединяет все частицы атома вместе. Поэтому в атомной энергии ядро атома является источником энергии. Эта энергия выде­ляется при расщеплении атома.
В действительности существует два способа получения энергии из атома. Первый — это реак­ция синтеза, другой — реакция деления. При ре­акции синтеза два атома сливаются вместе и об­разуют единый атом. При соединении атомов вы­деляется огромная энергия в виде тепла. Большая часть солнечной энергии получается в результате реакции синтеза, происходящей на Солнце. Это один из видов атомной энергии.
Второй способ — это реакция деления, или расщепления. Расщепление происходит при деле­нии одного атома на два. Это происходит при бомбардировке атомов частицами атомов, напри­мер нейтронами (он входит в состав атома).
Не всякая бомбардировка атома приводит к его расщеплению. Большинство атомов расщепить невозможно. Но атомы урана и плутония при со­ответствующих условиях распадаются.
Один из видов урана — уран-235 (его еще на­зывают изотоп урана) при бомбардировке нейтро­нами расщепляется на две части. Ты можешь себе представить, сколько при этом выделяется энер­гии? Один килограмм урана-235 выделяет в мил­лион раз больше энергии, чем выделяется при сгорании одного килограмма угля. Небольшой ку­сочек урана может обеспечить работу целого оке­анского корабля, самолета или генератора. Как видишь, атомная энергия может служить основ­ным источником энергии для человечества в бу­дущем.

Давай начнем с того, что наши знания об ато­ме сегодня могут завтра измениться. С появлени­ем синхрофазотронов ученые постоянно получают все больше информации об атоме.
Интересно, что слово «атом» в греческом язы­ке означал «неделимый». Древние греки считали атом мельчайшей составной частью любой материи.
Сегодня открыто более 20 различных частиц, составляющих атом! Как считают ученые, атом состоит из электронов, протонов, нейтронов, по­зитронов, нейтрино, мезонов и гиперонов. Элект­роны — это отрицательно заряженные частицы. Протон, который примерно в 1836 раз тяжелее электрона, заряжен положительно. Более тяжелая частица, нейтрон, нейтрален. Позитрон, примерно равный электрону, также заряжен положительно. Нейтрино примерно в две тысячи раз меньше электрона и не имеет заряда. Мезоны могут быть заряжены положительно или отрицательно. Гипе­роны больше протонов.
Каким образом все эти частицы, или заряды, располагаются все вместе, до сих пор неизвестно.
Из таких атомов состоят различные химические элементы. Некоторые различаются весом, поэто­му химические элементы объединяют по атомно­му весу. Например, водород имеет номер 1 в та­кой таблице, а железо — номер 55. Это значит, что атом железа в 55 раз тяжелее атома водорода. Однако их вес чрезвычайно мал. Один атом водорода весит всего одну миллион-миллион-мил­лион-миллионную долю грамма! Чтобы предста­вить, насколько малы атомы, подумай, сколько содержится атомов в одном грамме водорода — это цифра «шесть» с 23 нулями. Если начать их пересчитывать — по одному в секунду — потребу­ется десять тысяч миллион-миллионов лет, чтобы пересчитать все атомы в одном грамме водорода!

Открытие гелия похоже на научный детектив! В 1886 году английский ученый сэр Норман Локиер с помощью прибора «спектроскопа» изучал Солнце. Этот прибор позволяет выявлять на­личие отдельных элементов, так как каждому хи­мическому элементу соответствует определенная линия спектра.
В спектре появилась неизвестна линия, и она могла соответствовать только новому элементу, неизвестному до сих пор на Земле! Новый эле­мент назвали «гелий» — от греческого слова «Гелиос», что значит Солнце.
Затем ученые принялись искать этот элемент на Земле. Со временем в результате многих экс­периментов обнаружилось, что в нашей атмосфере присутствует гелий. Но его количество столь мало, что на 247 350 кубических метра воздуха прихо­дится всего лишь один кубический метр гелия!
В результате других опытов было определено, что гелий выделяется из радия и что при выделе­нии различных частиц образуются так называе­мые «альфа-частицы» — атомы гелия, имеющие большую скорость движения.
Гелий оказался очень полезным газом. Он очень легок и обладает большой подъемной си­лой. Так как он не огнеопасен, его очень выгодно использовать в дирижаблях, как военных, так и гражданских, в метеорологических зондах и т.д.
Понимая значение гелия, правительство США занялось поисками естественных источников ге­лия. В некоторых районах США, например в штатах Техас, Нью-Мексико и Канзас, добывают природный газ. Оказалось, что этот газ содержит 1-2% гелия.
Так как не было других источников для про­изводства гелия, США являются единственной страной в мире, которая имеет достаточно гелия! Вначале стоимость одного кубометра этого газа составляла 70 000 долларов, сегодня эта цена во много раз меньше.
А тебе известно, что гелий используется и в медицине? Он помогает больным астмой. Кроме того, водолазам и работающим на больших глуби­нах, дают дыхательную смесь, состоящую из ге­лия и кислорода, чтобы избежать заболевания «кессонной болезнью»!

Много веков тому назад в местечке Дельфы в Греции один пастух заметил, что из земли что-то выделялось такое, что заставляло овец вести себя странно, а люди от этого пьянели, речь их пута­лась. Греки решили, что это был дух какого-то бога, и построили на этом месте храм. «Дух» этот был природным газом.
Сегодня известны три вида газов: природный газ, каменноугольный газ и водяной газ. Место­рождения газа расположены во многих районах Земли. Он концентрируется в подземных храни­лищах, которые образовались в результате фор­мирования земной коры. Длинные газопроводы переносят газ под давлением в города на расстоя­ния в тысячи километров, где он в основном ис­пользуется, на металлургических заводах и элект­ростанциях.
Каменноугольный газ получают из измельчен­ного угля, который разогревают в больших ваку­умных установках. Когда температура разогрева достигает определенного уровня, уголь начинает плавиться, и выделяется газ, который выводится по трубам.
Газ собирается в большую емкость, где он очищается от примесей. Затем его пропускают по охлаждающим трубам и направляют в «очисти­тель», где удаляются оставшиеся примеси. И, на­конец, очищенный газ через счетчик, который определяет его количество, поступает в емкости-хранилища, откуда уже по трубопроводам он до­ходит до жилых домов и предприятий.
Густой черный битум, образующийся при очи­стке газа, содержит много ценных продуктов, ко­торые используются в производстве духов, краси­телей лекарств и масел. Вещество, которое оста­ется в газовой печи, называется «кокс».
В настоящее время газ практически не исполь­зуют для освещения. Более 80% получаемого га­за используется при приготовлении пищи и отоп­ления жилых помещений и промышленных пред­приятий. Газ относится к чистым видам топлива, поэтому он очень широко используется. Он легко управляем, не требует расходов на складирование и уничтожение отходов сгорания.
Сейчас при обжаривании зерен кофе, приго­товлении пищи, выпечке хлеба мы пользуемся га­зом. Есть даже холодильники, работающие на газо­вом топливе. В современных прачечных для полу­чения пара также применяется газ. Использование газового топлива — это один из способов обеспе­чения относительной чистоты воздуха в городах.