Если молекулы постоянно движутся со страш­ными скоростями и это происходит повсюду — даже в деревяшке — то почему мы не видим, что­бы вещи меняли форму?

Молекула — наименьшая из существующих частиц вещества, которая сохраняет свойства це­лого. Например, молекула сахара (сукроза) — наименьшая частица сахара, которая тем не менее сохраняет в себе такие свойства сахара, как вкус, цвет, форма, растворимость и другие.

Молекулы различных веществ сильно отлича­ются друг от друга. Некоторые из них имеют длину лишь в несколько миллиардных долей мил­лиметра, а другие — в тысячи раз больше. Моле­кулы газов, из которых состоит воздух, настолько малы, что в одном кубическом сантиметре воздуха содержится 30 675 000 000 000 000 000 молекул!

Но даже несмотря на то, что в веществе содер­жится столько молекул, между ними остается мно­го незанятого пространства. Поскольку молекулы всегда находятся в движении, они передвигаются в абсолютном вакууме. Между молекулами воздуха нет воздуха, есть только вакуум, и между мо­лекулами железа нет воздуха, только — вакуум.

Движение молекул вызывается теплом. Чем выше температура, тем интенсивнее движение. В горячих газах это движение очень интенсивно. В жидкости или в твердом веществе оно гораздо медленней, но движение есть даже в куске льда!

Если молекулы в веществе постоянно сталки­ваются друг с другом и выталкивают друг друга в разные стороны во всех направлениях, то почему мы не видим результатов этого движения? Поче­му, например, мы не видим, чтобы кусок железа изменялся из-за этого движения? Почему он ка­жется таким твердым? Причина этого в том, что в твердых телах или в жидкостях молекулы удер­живаются на своих местах силами притяжения между молекулами. В противном случае вещество было бы разорвано на части. Силы электричества, взаимоудерживающие молекулы, достаточно ве­лики, чтобы поддерживать даже самые твердые материалы в неизменном состоянии.

Но если очень сильно нагреть вещество, то движение молекул ускорится, и это вещество ста­нет жидкостью. Если увеличить температуру еще больше, то молекулы смогут преодолеть силы электричества, разлетятся в разные стороны, и вещество перейдет в газообразное состояние!

Туман, роса и облака имеют друг к другу пря­мое отношение. То или иное состояние — туман, роса или туман — может быть вызвано за счет какого-нибудь одного изменения условий: напри­мер, наличия или отсутствия воздушных потоков. Давайте рассмотрим, почему так получается и по­чему в некоторых местах появляются туманы.

Частицы тумана очень невелики — меньше 0,001 миллиметра. Когда перед вами густой туман и вы ничего не видите перед собой, это значит, что в одном кубическом сантиметре тумана может быть не меньше 1227 таких частичек.

Чтобы появился туман, влага должна покинуть воздух и сконденсироваться. Это значит, что воз­дух должен каким-то образом охладиться, потому что холодный воздух не может удерживать такое количество влаги, как и теплый. Когда воздух ох­лаждается ниже определенной точки, которая на­зывается точкой насыщения, или точкой росы, тогда начинает образовываться туман.

Образование тумана также требует, чтобы хо­лодный воздух воздушными потоками перемеши­вался с теплым. Если воздух неподвижен, то тог­да холодный воздух скопится у земли, и появится роса. Если же есть быстро восходящие воздушные потоки, охлаждение будет происходить высоко в воздухе, и тогда появляются облака. Поэтому воздушные потоки, перемешивающие холодный воздух с теплым, должны быть не слишком силь­ными, чтобы появился туман.

Это может получиться тогда, когда масса теп­лого воздуха проходит над холодной сушей или холодным водоемом. Может быть и наоборот, когда холодный воздух проходит над теплой во­дой. Последний случай возможен ранним осенним утром возле таких водоемов, как озера или пру­ды. Холодный воздух плавно перемешивается с потоками теплого, и появляются всем знакомые туманы, которые висят в воздухе над водоемами.

Стал бы мир действительно намного лучше, если бы не было пыли? Ответ таков: в некоторых отношениях — да, в других — нет. А что такое пыль, собственно говоря? Она состоит из части­чек почвы или других твердых веществ, и частички эти достаточно легкие, чтобы их мог подни­мать и нести ветер. Откуда появляются эти час­тички? Их источником могут быть останки расти­тельного или животного мира, морская соль, вулка­нический песок и песок пустынь, пепел или сажа.

В большинстве случаев пыль нежелательна и бесполезна. Но, с другой стороны, она помогает сделать мир более красивым! Чудесные краски вос­ходов и закатов в большой степени обязаны своей красотой именно пыли, рассеянной в воздухе.

Частицы пыли в верхних воздушных слоях от­ражают солнечные лучи. Это делает солнечный свет видимым еще час или два после заката. Цве­та, составляющие солнечный свет, преломляются под разными углами, отражаясь от пыли и частиц водяного пара, рассеянных в воздухе. Солнечные закаты имеют красный цвет, потому что эти час­тицы преломляют красные лучи солнца таким об­разом, что те становятся последними лучами, пропадающими из поля зрения.

Другая важная функция пыли связана с до­ждем. Содержащийся в воздухе водяной пар не слишком быстро превратится в жидкость, если бы не было пылинок, которые служат центром для каждой капельки воды. Следовательно, облака, ту­ман, дождь в основном образуются из бесчислен­ного числа пылинок, обволакиваемых жидкостью.

Большинство из нас считают, что воздух — это «ничто», но воздух — это явное «что-то», если он состоит из определенных газов. Газ не имеет оп­ределенных размеров или формы, но он занимает пространство.

Огромный воздушный океан, окружающий Землю и простирающийся на многие мили вверх, притягивается и удерживается за счет земного тя­готения. Следовательно, воздух имеет вес. А по­скольку воздух находится повсюду вокруг нас, он увеличивает вес любого наполняемого им предме­та. Например, в волейбольном мяче содержится небольшое количество воздуха. Если вы взвесите два таких мяча, один — накачанный, а другой — спущенный, то вы обнаружите, что спущенный мяч легче.

Вес воздуха создает давление. Воздух давит на все ваше тело со всех сторон, подобно воде, если вы находитесь на дне моря. Огромная масса воз­духа очень сильно давит на Землю, и давление при этом составляет примерно один килограмм на квадратный сантиметр.

Килограмм — это вес колонны воздуха с пло­щадью основания 1 квадратный сантиметр и вы­сотой, равной высоте атмосферы. Площадь вашей ладони — примерно 77 квадратных сантиметров. Представьте, что на вашу ладонь положен груз весом в 77 килограммов! Причиной того, что вы этого не замечаете, служит то, что воздух, нахо­дящийся под вашей рукой, давит с такой же си­лой, как и сверху. И на вашу голову воздух давит с силой в 270 килограммов, но вас не сплющива­ет, потому что и внутри вашего тела есть воздух, который уравновешивает давление наружного воздуха.

Чем выше вы поднимаетесь (например, на вер­шину горы), тем меньше воздуха над вами, тем меньше давление. На высоте в 6000 метров дав­ление составляет примерно 0,4 килограмма на квадратный сантиметр. На высоте 3000 метров — 0,7 килограмма на квадратный сантиметр. Если бы вам удалось подняться на высоту в 100 кило­метров, то вы обнаружили бы, что там почти нет давления.

Когда мы читаем об освоении человеком Луны и планет, мы часто сталкиваемся с вопросами, ка­сающимися атмосферы. Есть ли атмосфера и на других планетах?

Насколько известно ученым, ни одна планета или звезда не имеет атмосферы, похожей на на­шу. Что такое атмосфера? Мы можем представить ее в виде океана воздуха, окружающего Землю и имеющего высоту в несколько сотен миль.

Океан воздуха имеет один и тот же состав по всей Земле. В основном он состоит из определен­ных газов, которые всегда остаются в одной и той же пропорции. Около 78 процентов составляет азот, 21 процент — кислород, и оставшийся один процент составляют газы, которые называются редкими — аргон, неон, гелий, криптон и ксенон.

Воздух, окутывающий Землю, имеет одинако­вый химический состав до высоты 18 миль, хотя эта цифра может доходить и до 44 миль. Когда вы достигаете верхнего слоя атмосферы, вы ока­зываетесь в верхней точке того, что называется тропосферой. Это ближайший к поверхности Зем­ли слой.

На высоте от 18 до 31 мили от поверхности Земли находится слой горячего воздуха, темпера­турой около 42 градусов по Цельсию. Причиной нагрева этого слоя является поглощение тепла солнечных лучей имеющимся здесь озоном. Озон — это особая форма кислорода, где молеку­ла состоит из трех атомов кислорода вместо обычных двух. Горячий озоновый слой служит для того, чтобы защитить нас от наиболее актив­ных солнечных лучей — ультрафиолетовых. Без него мы не выдержали бы солнечного света.

Еще выше находится слой, или несколько сло­ев, которые называются ионосферой, находящей­ся на высоте от 44 до 310 миль над землей. Ионосфера состоит из частиц, наэлектризованных Солнцем.

Молекулы воздуха находятся в постоянном движении. Атмосфера может удерживаться лишь в том случае, когда молекулы все время сталкиваются друг с другом и не могут улететь. Но чем выше, тем воздух становится все более разрежен­ным. Очень мала вероятность того, что молекула снизу отскочит обратно после столкновения с мо­лекулой сверху. Поэтому молекулы выходят в от­крытое пространство, и атмосфера разрежается полностью. Существует зона, которая называется экзосфера, где оторвавшиеся молекулы движутся почти свободно, и эта зона начинается с высоты 400 миль и простирается до 1500 миль.

Когда ручей или река переливается через сте­ну из камня в виде утеса или обрыва, то получа­ется водопад. Там, где стена не обрывается верти­кально, а имеет пологую форму, стекающая вода называется каскадом. Иногда в каскаде вода сте­кает по целой серии пологих склонов.

Ниагарский водопад — хороший пример того, как нависающий край скалы создает водопад. Верхний слой скалистых пород на Ниагаре состо­ит из твердого доломита. Под доломитом находят­ся мягкие глинистые сланцы. Река Ниагара пере­ливается через доломитовый утес в огромную водную чашу внизу, где бурлящие воды вымыва­ют сланцы и подмывают, таким образом, верхние слои доломита. Время от времени огромные мас­сы доломита обрушиваются, и обрыв остается по-прежнему крутым. В других водопадах этого типа в качестве твердой породы могут служить песча­ник, известняк или лава.

Другой тип водопада представляет из себя Ниж­ний Йеллоустонский водопад. Когда-то в незапа­мятные времена из-под земли поднялась огромная масса расплавленной породы, которая потом за­твердела и образовала стену на пути течения реки.

В некоторых случаях в горные долины глубо­ко вгрызались ледники, оставляя за собой отвес­ные стены, с которых низвергались водопады. В других случаях высокие плато поднимались из-за перемещений в земной коре, и водные потоки пе­реливались через их края.

В мире наиболее известны три водопада: Ниа­гарский водопад, водопад Виктория на реке За­мбези в Африке и водопад Игуассу на стыке гра­ниц Аргентины, Бразилии и Парагвая. Наиболь­ший объем воды имеет Ниагарский водопад.

Самый высокий водопад в мире находится в Венесуэле. Это водопад Анхель, вода в котором падает с высоты 1005 метров. Впервые его увидел с самолета Джимми Эйнджел в 1935 году, а в 1948 году здесь впервые появились люди.

Некоторые водопады приносят большую поль­зу в обеспечении человека энергией. Водопады используются для выработки электроэнергии, ко­торая приводит в действие заводы. Примерно по­ловина гидроэнергетических ресурсов мира сосре­доточена в Африке, но они еще большей частью не разработаны.

Вода из артезианского колодца может взлетать высоко в воздух, как и из гейзера, из емкости, находящейся глубоко под землей. Название про­исходит от названия местности Артуа в северной Франции, где более 800 лет тому назад был про­бурен первый колодец такого типа.

Артезианские колодцы возможны только при определенных условиях. Между двумя слоями во­донепроницаемой скальной породы должен быть слой из пористого камня или из песка. Где-то этот пористый слой должен выходить на поверх­ность, чтобы дождевые или снеговые осадки мог­ли впитываться в него и опускаться вниз, пока не попадут между водонепроницаемыми слоями, рас­полагающимися сверху и снизу.

Огромное давление со всех сторон держит воду в заточении, пока ее не освобождает человек. Когда отверстие диаметром в несколько сантиметров пробуривается прямо через твердый верхний слой и попадает в водоносный слой, освобожденная во­да с огромной силой вырывается на поверхность.

Еще древние китайцы и египтяне делали арте­зианские колодцы. В старину в Европе некоторые колодцы бурились в течение шести-восьми лет. Современная техника выполняет эту задачу легко и быстро.

В районе Эджмонта в Южной Дакоте два ко­лодца, пробуренные на глубину примерно 915 метров, дают около 4 миллионов литров воды ежедневно. Температура воды, достигшей поверх­ности с такой глубины, составляет 37 градусов по Цельсию. Из другого колодца в этом же районе течет поступает более горячая вода!

В некоторых крупных городах США, а также во многих местах Лондонского региона значи­тельная часть, а то и вся потребляемая вода до­бывается из артезианских скважин. Самый боль­шой в мире артезианский район находится в Авс­тралии.

За всю историю человечества накопилось нема­ло свидетельств, рассказов и преданий о крупных наводнениях. Причина этого проста: наводнения были всегда. Первобытные люди намеренно сели­лись в долинах, расположенных на пути наводнений — потому что земли здесь были плодородными.

Что такое наводнение? Это такое состояние, когда вода выходит из берегов и растекается по­всюду. А что является причиной наводнений? — накопление большого количества воды в реке в результате сильных дождей. Вода может появ­ляться из других источников или резервуаров, от­куда она течет в реку. Река обычно омывает обшир­ный район, или «бассейн», и сильный поток воды из любого места в этом бассейне заставляет подни­маться уровень воды в реке и затоплять берега.

Некоторые наводнения очень полезны. Нил, например, каждый год с незапамятных времен вместе с разлившейся водой приносит плодород­ный ил с высокогорья. С другой стороны, река Хуанхэ в Китае периодически становится причи­ной гибели людей и разрушений. Например, в 1935 году из-за разлива этой реки 4 миллиона людей остались без крыши над головой!

Можно ли предотвращать наводнения? Навер­ное, это невозможно, потому что сильные дожди идут независимо от воли человека. Но предприни­маются большие усилия, чтобы обуздать наводне­ния, и когда-нибудь, наверное, это будет сделано.

Существуют три способа обуздать наводнения. Один из них — строить дамбы и делать насыпи для защиты сельскохозяйственных угодий в тех местах, куда доходит вода. Второй способ — уст­раивать каналы для экстренных случаев, или во­досливы, чтобы отводить избыток воды. Третий способ — содержать большие резервуары для на­капливания воды и постепенного ее слива в боль­шие потоки.

Во многих странах количество дождевых осад­ков измеряется прибором, который называется дождемером. Дождемер, используемый метеоро­логами Соединенных Штатов, имеет вид полой трубки, закрытой снизу и имеющей раструб в верхней части.

Этот прибор помещается на открытом месте, и градуированная шкала на нем показывает, сколь­ко в него попало дождевой воды. Метеорологи говорят, что выпал дюйм дождевых осадков, если в данной местности воды выпало столько, чтобы образовать на поверхности этого места слой воды толщиной в один дюйм.

Место, где выпадает меньше 10 дюймов (25 сантиметров) в год, называется пустыней. От де­сяти до двадцати дюймов достаточно для того, чтобы росла трава, но для сельского хозяйства требуется больше 20 дюймов.

Если в течение теплого времени года выпадает больше 250 сантиметров осадков, дикая расти­тельность становится такой густой, что заглушает культивируемые растения. Так происходит в джунглях Бразилии, в Центральной Африке и в Индии. В Индии есть место, которое называется Черрапунджи, где в год выпадает около 1140 сан­тиметров дождя! И напротив, Египту достается лишь 4 сантиметра дождя в год. В Соединенных Штатах наибольшее количество осадков выпадает на побережье штата Вашингтон и в Орегоне — 200-250 сантиметров. В некоторых местностях Аризоны выпадает меньше 8 сантиметров в год. Самый большой уровень осадков, зарегистриро­ванный в Великобритании, составляет 257 дюймов (653 сантиметра) в Камберленде в 1954 году.

Вы когда-нибудь летели на самолете сквозь облака или, может быть, забирались высоко на гору и наблюдали, как вокруг вас клубятся обла­ка? Тогда вы должны хорошо представлять, что такое облако: просто скопление тумана.

Как вы знаете, в воздухе всегда содержатся водяные пары. В летнее время в воздухе больше пара, потому что температура выше. Когда пара в воздухе очень много, достаточно небольшого по­нижения температуры, чтобы он начал конденси­роваться (то есть образуются капельки воды). В этом случае мы говорим, что воздух насыщается.

Достаточно лишь небольшого понижения темпе­ратуры, чтобы водяные пары в насыщенном воз­духе стали конденсироваться. Поэтому, когда на­сыщенный теплый воздух поднимается на высоту, где температура ниже, происходит конденсация, и получаются облака. Молекулы воды соединяются и образуют бесчисленные маленькие капельки.

Что происходит, когда все эти водяные ка­пельки в облаке встречаются с массой теплого воздуха? Они испаряются — и облако исчезает! Поэтому облака постоянно меняют свою форму. Содержащаяся в них вода постоянно превращает­ся то в воду, то в пар.

Капли воды, содержащиеся в облаке, имеют вес, поэтому тяготение тянет их вниз, и они опу­скаются все ниже и ниже. Когда большая их часть упадет, они достигают более теплых воз­душных слоев, и этот теплый воздух заставляет их испаряться. Поэтому получаются облака, из которых не льется дождь. Они испаряются, и кап­ли не успевают достичь земной поверхности.

Но если предположить, что воздух под тучей не является более теплым? Что это очень сырой воздух? Тогда капли будут все увеличиваться и увеличиваться в размерах, и конденсация будет все сильнее.

Довольно скоро все маленькие капельки пре­вратятся в большие капли, достигающие земли, и пойдет дождь!

Даже если бы из гейзера не била в воздух ог­ромная струя воды, он все равно оставался бы од­ним из наиболее интересных чудес природы. Гей­зер действительно представляет собой горячий ис­точник, а горячий источник — это уже само по себе удивительно. Вот отверстие в земле, напол­ненное горячей водой. Откуда появляется эта во­да? Почему она горячая? И что заставляет ее вы­стреливать фонтаном в воздух, образуя гейзер?

У всех гейзеров отверстие, которое называется трубкой, ведет с поверхности земли в подземные резервуары, которые служат хранилищами воды. Источником основного количества воды являются дожди и снега.

В недрах Земли горные породы очень горячие. Скорее всего, это не остывшая лава, которая на­зывается магмой. Газы от этих раскаленных по­род, в основном пар, поднимаются по трещинам в скальных породах и достигают подземных резер­вуаров. Здесь они нагревают воду до температуры кипения, а то и выше.

Так получается горячий источник. А что дела­ет его гейзером? Трубка или проход, идущий от воды до горячих пород вниз (туда, откуда исхо­дит тепло), имеет изогнутую, неправильную фор­му, что мешает пару просто подниматься на по­верхность. Если бы пар и вода свободно выходи­ли снизу, то получился бы просто постоянно ки­пящий источник.

Гейзер извергается, потому что вода в камен­ных ловушках подземной водоносной системы на­гревается до кипения и сразу превращается в пар.

Пару требуется большее пространство, чем той воде, из которой он образовался, и поэтому он выталкивает находящийся над ним водяной столб. По мере того, как пар перемещается наверх, давление внизу снижается, и в пар превращается еще большее количество воды. Вместо того, чтобы спокойно вытекать на поверхность, вода мощно вырывается наружу из-за выталкивающего ее па­ра—и мы видим гейзер!

Отвечая на этот вопрос, мы должны подчерк­нуть, что речь идет об истории известной, то есть о той, о которой есть сведения в источниках. В доисторические времена и во времена формирова­ния поверхности Земли наверняка были изверже­ния и землетрясения страшной силы.

Но, насколько мы знаем из источников, самое крупное извержение было в 1883 году на вулка­ническом острове Кракатау в Голландской Индии (Республика Индонезия). Мощнейшая серия вул­канических взрывов произошла 27 августа того года.

Давайте посмотрим, каковы были некоторые последствия этого невероятного взрыва. Прежде всего, просто исчезла вся северная часть острова и его более низкие участки! До взрыва площадь острова составляла 18 квадратных миль, а его вы­сота над уровнем моря колебалась от 91 до 4250 метров. После взрыва на дне океана образовалась дыра, которая была на 300 метров ниже уровня воды!

В воздух на высоту до 17 миль поднялись столбы камней, пыли и пепла, и когда все это стало рассеиваться, все в радиусе 150 миль погру­зилось во тьму среди бела дня!

Звук этих вулканических взрывов был слышен на огромной территории. Это было действительно самое большое расстояние, когда либо пройден­ное звуком, — 3000 миль!

Самые сильные разрушения были, вероятно, связаны с волнами в океане, поднявшимися в ре­зультате этого чудовищного взрыва. Самая боль­шая волна достигала в высоту 15 метров, она сно­сила целые деревни и стала виновницей гибели 36 000 людей. Вдобавок эти волны прошли ог­ромные расстояния и достигли, возможно, даже Ла-Манша, расположенного в 11000 миль.

Между прочим, вулкан Кракатау оживал еще и в 1927 году, но, к счастью, на этот раз обош­лось без большого вулканического взрыва.