Если бы поверхность нашей Земли не была бы покрыта почвой, человек не смог бы на ней су­ществовать. Без почвы не было бы растительно­сти, и человек и другие животные не смогли бы добыть себе пищу.
Почва — это легкий, порошкообразный по­кров, в котором произрастает растительность. В ее состав входят мелкие камни, остатки расти­тельности и животных организмов. Мелкие камни в свое время были большими скалами, остатки растений и животных принадлежали живым расте­ниям и живым существам.
Самые твердые скалы со временем разруша­ются. Постоянно происходит процесс «выветрива­ния» — разрушения скальных пород. Ледники при­носят массы горных пород, разрушая скалы и горы.
В сочетании с химическими элементами вода растворяет и вымывает некоторые виды горных пород. Смена температур способствует разруше­нию гор. От нагревания и охлаждения на поверх­ности скал образуются трещины. Туда попадает вода, которая при замерзании еще больше разру­шает горы. Даже корни растений разрушают ска­лы. В трещины в горных породах попадают семе­на деревьев, они дают побеги и своими корнями также содействуют разрушению горных пород. Довершает разрушительную работу ветер, кото­рый приносит песок.
Но это только начало образования почвы. Для образования настоящей почвы в песок или в мельчайшие частички скальных пород необходимо добавить «гумус». Гумус — это органическая мас­са, получаемая из растений и остатков животных.
В результате деятельности бактерий остатки почти всех растений и животных превращаются в почву. Бактерии разлагают их и повышают плодоро­дие почвы. Земляные черви и другие насекомые также обогащают почву. Самым плодородным яв­ляется верхний слой почвы, называемый «пахот­ный слой». В нем больше всего гумуса. Следую­щий за ним слой — подпочва, которая в основном состоит из остатков скальных пород. Еще ниже расположена коренная подстилающая порода.

Когда ученые пытаются найти жизнь на других планетах, они часто задают вопрос: «А есть ли там вода?» Как мы знаем, без воды жизнь суще­ствовать не может.
Вода — это жидкость без вкуса, запаха, цвета, которая входит в состав всех живых существ. Она имеется в почве и в воздухе.
Живые организмы потребляют только ту пи­щу, которая растворена в воде. Живые ткани в основном состоят из воды. Что входит в состав воды? Это простое соединение двух газов: очень легкого газа водорода и более тяжелого, активно­го газа кислорода.
При сгорании водорода в кислороде образует­ся вода. Но по своим характеристикам вода не похожа на составляющие ее элементы. Она обла­дает своими свойствами.
Вода имеет, как и многие другие вещества, три основных состояния: жидкое (ее обычное), твер­дое, называемое «лед», и газообразное, или «водя­ные пары». Состояние воды зависит от ее темпе­ратуры.
При 0° С вода из жидкого переходит в твердое состояние, или замерзает. При температуре 100° С вода из жидкого переходит в газообразное состояние. Такой переход из видимого в невиди­мое состояние называется «испарение».
Если принести в теплую комнату кусок льда, он начинает таять. Если в комнате достаточно тепло, лужица воды, оставшаяся ото льда, вскоре исчезнет. Жидкость превратилась в пары воды. При охлаждении вода увеличивается в объеме.
Вода в природе никогда не бывает чистой в прямом смысле этого понятия. Она содержит рас­творенные минеральные соли, газы, частицы мик­роорганизмов.

Часто нам приходится читать о чем-нибудь, без чего «человек не может жить». Но уж без че­го действительно не может жить человек, так это без кислорода. Без кислорода человек может вы­держать всего несколько минут.
Кислород — это химический элемент, самый распространенный во Вселенной. Почти половину земной коры составляет кислород, а в воздухе его более одной пятой всего объема. Попадая в лег­кие, он с помощью красных кровяных телец до­стигает всех клеток организма. В организме он сжигает пищу, вырабатывая тепло, необходимое для деятельности человека.
Кислород очень хорошо соединяется с другими элементами. Такая реакция называется «окисле­нием». При быстром окислении происходит горе­ние. Почти при любом окислении выделяется теп­ло. При горении тепло выделяется очень быстро, резко повышается температура, и появляется пла­мя.
Итак, с одной стороны, мы имеем дело с горе­нием — быстрым окислением, в результате кото­рого появляется огонь, а с другой — с окислени­ем, которое перерабатывает пищу в организме че­ловека и поддерживает процесс жизнеобеспече­ния. Мы встречаем медленное окисление повсю­ду. Ржавеет металл, высыхает краска, алкоголь превращается в уксус — все это окисление.
Воздух, которым мы дышим, — смесь азота и кислорода. Поэтому чистый кислород можно по­лучить из воздуха. Воздух охлаждают до очень низких температур, при которых он становится жидким. Это температура ниже минус 180° С. Когда температура жидкого воздуха начинает не­много повышаться, воздух начинает кипеть. Вна­чале испаряется азот, а кислород остается. Было спасено много жизней больных со слабыми легки­ми, когда им давали для дыхания чистый кисло­род.

Когда была опубликована эта теория, счита­лось, что во всем мире ее смогут понять не боль­ше десятка ученых! Вот почему мы и не будем стараться представить ее технические особенно
сти. Однако будет полезно понять, чем занимался Эйнштейн, какие исследовал проблемы.
Мы знаем, что любое движение «относитель­но». Это означает, что его можно измерить по от­ношению к чему-то. Например, мы находимся в вагоне поезда и смотрим в окно. Наблюдая за мелькающими за окном предметами, мы знаем, что поезд движется. Но по отношению к пассажиру, сидящему напротив вас, вы остаетесь на месте!
Поэтому наличие движения можно определить по отношению к чему-то неподвижному. Это пер­вая часть теории Эйнштейна. Мы можем сформу­лировать его следующим образом: движение тела с постоянной скоростью в космическом простран­стве невозможно зафиксировать безотносительно к другим объектам.
Вторым основным положением теории Эйнш­тейна является то, что единственно неизменным во Вселенной является скорость света. Нам изве­стна его скорость — около 300 000 км/сек. Но нам трудно даже представить, что это неизменная величина. И вот почему: если автомобиль движет­ся со скоростью 100 км/час, это означает, что его скорость по отношению к неподвижно стоящему наблюдателю, составляет 100 км/час. Если пер­вый автомобиль обгоняет второй, движущийся со скоростью 60 км/час, это значит, что скорость первого на 40 км/час выше, чем второго. А если второй автомобиль едет навстречу, их суммарная скорость в точке встречи составит 160 км/час.
Итак, согласно теории Эйнштейна, если изме­рять скорость движения луча света таким же об­разом (например, мы движемся в одном направ­лении, а луч света — в противоположном), его скорость останется неизменной — порядка 300 тыс. км/сек. Это дает только общее представле­ние о теории относительности Эйнштейна. Кроме этого, он исследовал вопросы, связанные с массой и энергией, способами перехода одного состояния в другое.

Гравитация — вот та сила, которая притягивает во Вселенной один объект к другому. Это та сила, которая заставляет космические объекты двигать­ся в сторону Земли.
Только во времена Галилео Галилея (1564-1642) были предприняты попытки определить ве­личину гравитации. До этого времени считалось, что скорость, с которой падающий предмет ударя­ется о поверхность Земли, зависит только от веса этого объекта.
Галилей бросал различные по весу предметы с падающей башни в итальянском городе Пиза с целью изучения воздействия на них «силы» грави­тации. Он доказал, что тяжелый и легкий предме­ты, брошенные вниз вместе, достигают поверхно­сти Земли одновременно.
Он заставлял скатываться по склону шар, из­меряя в определенные отрезки времени его поло­жение. Галилей открыл, что увеличение скорости шара пропорционально его времени движения. Это значит, что к концу второй секунды он дви­гался в два раза быстрее, чем в конце первой, в конце третьей — в три раза быстрее, и так далее.
Он также вычислил, что пройденное шаром расстояние пропорционально квадрату времени его движения (квадрат числа получается при ум­ножении этого числа на эту же величину), то есть к концу второй секунды шар проходил расстояние в четыре раза большее, чем в конце первой се­кунды, в конце третьей — в девять раз большее, и так далее.
Исаак Ньютон продолжил открытия в области гравитации. Он предположил, что сила, притяги­вающая предмет к Земле, уменьшается с увеличе­нием расстояния между Землей и предметом. В результате опытов и наблюдений Ньютон вывел закон всемирного тяготения. Основное положение
закона заключается в том, что если масса (коли­чество вещества) одного из притягивающихся предметов удваивается, сила тяготения также уд­ваивается, но если расстояние между предметами увеличивается в два раза, сила притяжения соста­вит одну четвертую от первоначальной величины.
Альберт Эйнштейн попытался ответить на воп­рос: «Что такое гравитация?», доказывая, что про­странство-время имеет четыре измерения. Это очень сложная теория, требующая для своего по­нимания глубоких научных знаний. По его по­следней теории гравитационное поле связано электрическим, магнитным и электромагнитным полями. Однако следует отметить, что до настоя­щего времени никто еще не предложил определе­ние гравитации, которое удовлетворило бы всех.
Тем не менее нам известно, что увеличение скорости, вызываемое гравитацией, составляет 10 м в каждую последующую секунду. Это значит, что скорость падающего предмета каждую секун­ду возрастает на 10 м/сек. В конце первой секун­ды скорость падения составляет 10 м/сек, в конце второй — 20 м/сек, и так далее. Если в конце первой секунды падающий объект пролетит 5 м, то в конце второй — 20 м, в конце третьей — 45 м.

Трение — это сопротивление, оказываемое при движении одного объекта по поверхности другого. Это могут быть два любых предмета.
Многие виды работ, которые мы выполняем в жизни, были бы невозможны без трения. Без тре­ния машинные ремни соскочили бы, не смогли бы удержаться гвозди и шурупы, мы не смогли бы двигаться по тротуарам, колеса вращались бы, не продвигаясь вперед! Вместе с тем во многих слу­чаях, особенно в технике, мы стремимся макси­мально уменьшить трение.
Трение между твердыми телами вызвано в ос­новном неровностями их поверхности. Чем ров­нее эти поверхности, тем меньше трение. Инте­ресно, что трение между однородными материала­ми больше, чем между разнородными. Когда мы смазываем поверхности (например, подшипники в двигателе), мы уменьшаем трение, заменяя трени­ем жидкостей трение твердых поверхностей.
Трение между твердыми телами бывает двух типов. Это качение и скольжение. При качении трение меньше, чем при скольжении. Вот почему колесо является величайшим открытием человека. Это позволило заменить скольжение на качение и уменьшить трение во много раз, особенно при пе­ремещении грузов.
Рассмотрим следующий пример. Возьмем и разместим на неровной поверхности большой ка­мень. Потребуется десяток человек, чтобы пере­двинуть его. Если мы положим под такой камень катки, человек шесть смогут перевезти его. Раз­местив камень в тележку на двух колесах, нам потребуется только четыре человека. Здесь будет скольжение осей тележки и качение по неровной поверхности. Смажем оси тележки и сделаем гладкой поверхность — при этом потребуется все­го два человека.
Если мы будем использовать подшипники в колесах, всего один человек спокойно перевезет этот самый камень!
Воздух и вода также создают трение. Мы при­даем обтекаемую форму самолетам, чтобы умень­шить сопротивление воздуха. Корабли также име­ют определенную форму, чтобы уменьшить со­противление воды.

Мы все испытали на себе, что огонь и горячие предметы вызывают болезненное ощущение. Ре­бенок этого не знает — и получает ожог. Мы по­лучаем урок на собственном опыте.
В горячем утюге атомы вибрируют с огромной частотой — возможно, до миллиона колебаний в секунду! Если дотронуться до утюга кончиком пальца, мы почувствуем боль, так как быстро движущиеся частицы заставят молекулы нашей кожи также двигаться резко и быстро. Это быст­рое движение вы почувствуете в виде боли — вот почему горячие предметы обжигают.
Можно себе представить, с какой скоростью должны двигаться молекулы, чтобы кожа получи­ла такое ощущение. Приведем такое сравнение Для примера. При температуре таяния льда, а это совсем не жарко, молекулы водорода движутся со скоростью более 1700 м/сек!

Научный термин для обозначения сжигания — «горение». Известно множество видов горения, но в большинстве случаев все очень просто. Кислород воздуха должен вступить во взаимодействие с каким-либо материалом, который может гореть.
В результате выделяется тепло. Если процесс протекает быстро, мы наблюдаем пламя или тле­ние или просто чувствуем, что происходит такая реакция — например, при взрыве. Когда дерево или бумага вступают в реакцию с кислородом, мы наблюдаем огонь. Но подобное сжигание проис­ходит и в автомобильном двигателе. Бензин сго­рает при соприкосновении с кислородом из окру­жающего воздуха.
В автомобильном двигателе сгорание происхо­дит так быстро, что мы называем этот процесс взрывом. И наоборот, существует сгорание, кото­рое протекает так медленно, что мы годами его не замечаем. Например, при ржавлении металла мы имеем дело с процессом горения!
При медленном горении, если выделяемое теп­ло не попадает в воздух, температура может до­стичь такого уровня, когда начнется возгорание. Это называется «спонтанным загоранием». Спонтанное возгорание может начаться в куче промасленных тряпок, оставленных в закрытом помещении. Масло будет медленно окисляться, что приведет к выделению тепла. Если для него не будет выхода, оно будет аккумулироваться. Постепенно его станет достаточно, чтобы загоре­лись тряпки.
Кислород, необходимый для горения, широко распространен в природе. В окружающем нас воз­духе содержится примерно 21% кислорода. Кис­лород всегда готов начать процесс горения.
Тем не менее, для того, чтобы этот процесс начался, помимо кислорода, необходимо наличие «горючих» материалов. Горючие материалы, кото­рые специально используются для сжигания, на­зываются «топливо». Например, дерево, уголь, кокс, керосин, некоторые газы являются топли­вом, или горючим.
В процессе горения два атома кислорода из окружающего воздуха соединяются с одним ато­мом углерода топлива, в результате получается двуокись углерода. А тебе известно, что в резуль­тате процесса горения в нашем организме, необ­ходимого для производства тепла и энергии, так­же выделяется двуокись углерода, который мы выдыхаем?

Когда-то считали, что тепло — это своего рода жидкость, которая переходит из одного тела в другое. Эту воображаемую жидкость назвали «теплота».
Сегодня мы знаем, что тепло — это постоян­ное движение атомов и молекул в предмете; на­пример, в воздухе атомы и молекулы двигаются хаотично. При возрастании скорости перемеще­ния этих атомов и молекул мы говорим, что тем­пература воздуха высокая или что воздух горя­чий. Если их скорость низка, например в холод­ный день, мы ощущаем холодный воздух.
Атомы и молекулы в жидких и твердых телах не могут двигаться столь же свободно, как в воздухе, но тем не менее такое движение существует.
Даже при температуре таяния льда молекулы продолжают движение. Молекула водорода при данной температуре движется со скоростью 1950м/сек. В 16 кубических сантиметрах воздуха каж­дую секунду происходит тысяча миллион-миллио­нов столкновений между молекулами.
Тепло и температура не одно и то же. Темпе­ратура поверхности маленькой газовой горелки такая же, как и у большой горелки. Просто боль­шая горелка дает больше тепла, так как сжигает больше газа. Тепло — это форма энергии, и когда мы измеряем тепло, мы измеряем энергию. Тепло измеряется в калориях. Калория — это величина тепловой энергии, необходимой для увеличения температуры одного грамма воды на 1° С. Темпе­ратура тела отмечает уровень тепловой энергии, которую имеет данное тело. Температуру измеря­ют термометром, она выражается в градусах.
При соединении двух тел и при отсутствии пе­редачи тепла от одного к другому мы говорим, что тела имеют одинаковую температуру. Но если одно тело потеряло часть тепловой энергии (мо­лекулы замедлили свое движение), а второе тело получило дополнительно от него такую же часть тепла (его молекулы ускорили свое движение), мы говорим, что тепло перешло от более теплого тела к более холодному и что у первого тела тем­пература была выше, чем у второго.

Ты читал, наверное, в газетах, что самой глав­ной задачей ученых является получение атомной энергии, которая служила бы человеку в мирных целях. То, что этого уже достигли, является величайшим достижением человеческого разума. Альберт Эйнштейн выдвинул теорию о взаи­мосвязи материи и энергии. Другими словами, он доказал, что материя может превращаться в энер­гию. Это изменило наше восприятие окружающе­го мира. Материя оказалась вторичной: самым важным фактором в мире оказалась энергия.
Что же такое энергия? Энергия — это способ­ность выполнять работу. Это то, что стоит за по­нятием силы, что дает возможность существовать силам. Для того чтобы понять это, возьмем авто­мобиль.
Для того чтобы привести в движение двига­тель, необходимо применить силу. Ее надо отку­да-то получить. Из энергии. А откуда берется энергия? Ее получают из бензина, во время его сгорания в цилиндрах. Эта энергия приводит в действие определенные силы, которые сообщают движение механизмам автомобиля. В результа­те — двигатель работает, и это стало возможным благодаря энергии.
Существует два вида энергии — потенциальная и кинетическая. Вначале рассмотрим потенциаль­ную. В бензине электрические силы притягивают молекулы друг к другу. Энергия хранится в этих молекулах — это потенциальная энергия. При сжигании бензина эта потенциальная энергия вы­свобождается.
Другим примером потенциальной энергии мо­жет служить подвешенный груз. Энергия хранится в данном грузе, мы можем ее высвободить, когда груз начнет падать вниз. Вода на краю водопада или у гребня плотины также обладает потенци­альной энергией.
Теперь отпустим груз или проследим за водой, падающей в водопаде. Они падают с определенной скоростью, совершая работу, эта энергия на­зывается «кинетической энергией». Эта энергия, получаемая движущимся с определенной скоро­стью телом. Падающее тело теряет потенциаль­ную энергию и приобретает кинетическую энер­гию. Величина двух видов энергии равнозначна. В действительности общий объем энергии во Все­ленной всегда остается неизменным. Мы не мо­жем уничтожить или создать заново энергию. При выработке энергии мы используем энергию падающей воды, угля, атома, превращая один вид энергии в другой.

В настоящее время, когда нас все интересует в природе, мы хотим получить правильный, науч­ный ответ. В древности люди создавали легенды, чтобы объяснять всевозможные события. Древние греки придумали очень красивую легенду для объяснения эхо. Вот она.
Давным-давно жила прекрасная нимфа по имени Эхо. У нее был лишь один недостаток — она слишком много говорила. В наказание богиня Гера запретила ей говорить, если с ней не загово­рят. Нимфа могла лишь повторять то, что ей го­ворили. Однажды Эхо увидала красивого молодого Нарцисса и сразу влюбилась в него. Однако Нарцисс не замечал ее. Нимфу охватила такая печаль, что Эхо растворилась в воздухе, оставив лишь свой голос. И мы слышим ее голос, кото­рый повторяет все, что мы говорим.
Конечно, эта печальная легенда не сможет нам объяснить природу эхо. Для того, чтобы получить ответ, нужно кое-что вспомнить о звуке. Звук движется в воздухе со скоростью 335 м/сек. Он переносится волнами наподобие того, как появля­ются волны в воде от брошенного туда камешка. Звуковые волны распространяются во все сторо­ны, как и свет от электрической лампочки.
При встрече с препятствием звуковая волна отражается наподобие света. При этом мы слы­шим эхо. Итак, эхо — это отраженный звук.
Но не все препятствия создают эхо. Некото­рые предметы поглощают, а не отражают звук. То есть звук не возвращается, эхо не слышно. Но обычно гладкие ровные поверхности, например стены, скалы, перекрытия, создают эхо.
А ты знаешь, что облака отражают звук и со­здают эхо? И действительно, когда мы слышим раскаты грома, это свидетельствует о том, что звук грома многократно отражается от облаков

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.