איך לשמוע את השמש. ציור, תיאור

מעבדה מדעית לילדים
ספרייה חינם / מדריך / מעבדת מדע לילדים

איך לשמוע את השמש. מעבדת מדע לילדים

מעבדת מדע לילדים

קול שטוף שמש... צירוף מילים יוצא דופן, לא? כולנו רגילים למושגים של "אור שמש", "קרני שמש", במילה אחת, לעובדה שניתן לראות את הכוכב שלנו. אבל מה עוד אפשר לשמוע...

השערת קיומו של הקול השמש הועלתה על ידי האסטרונום גורקי, שעבודותיו ידועות בארצנו ומחוצה לה, פרופסור ולדימיר ויאצ'סלבוביץ' רדזיבסקי. יתרה מכך, הוא אף חוזה כיצד יישמע הקול שטוף השמש: בו ניתן לשמוע את שאגת ההוריקנים, ואת יללות הסערות, ואת שאגת הגלישה המדודה של הים, ושילוב מוזר של צלילים נוספים שלא היו ידועים לנו עד כה. ובהיותו מפוענח, הקול הזה, אולי, יגלה סודות רבים של הכוכב שלנו.

איך נולד הרעיון הבלתי רגיל להקשיב לשמש? ולדימיר ויאצ'סלבוביץ', בתשובה לשאלה זו, אומר שתופעה שאינה כל כך נדירה במדע התרחשה כאשר הם מחפשים דבר אחד, אבל מוצאים משהו אחר לגמרי. אבל ההיסטוריה של הרעיון שלו היא לא רק דוגמה לתפניות יוצאות דופן ובלתי צפויות בחיפוש מדעי מרגש, היא גם דוגמה של מעקב עיקש אחר ההיגיון של החיפוש, היכולת להביא את מה שהתחיל לסופו ההגיוני.

ראדזיבסקי חקר כיצד לחץ קל משפיע על תנועת גרמי השמיים. לשם כך, הוא היה צריך למצוא את הדרך המדויקת ביותר למדידת לחץ האור. הדיוק שהושג בניסוי הקלאסי של P. N. Lebedev לא היה מספיק. למרות זאת, כדאי להתחיל את הסיפור בזכור מהו לחץ קל וכיצד בוצע הניסוי של לבדב, שבמהלכו הוכח לראשונה קיומו של לחץ זה ונמדד גודלו.

בכלי זכוכית בוואקום על חוט דק, התלה הפיזיקאי המפורסם גימבל עם שתי "כנפי זבוב" קלות (ראה איור). אז המדען כינה את עלי המתכת הדקים ביותר בקוטר של כ-5 מ"מ. אחת מהכנפיים הללו הייתה מוכספת, השנייה הושחרה. דרך מערכת של עדשות הופנה אליהן אור של קשת חשמלית חזקה. ואז קרה הדבר הבא: המשטח המושחר ספג את האור, בעוד הפוטונים הוחזרו מהמשטח הכסוף, ניתרו, ובכך נתנו לכנף זו דחף נוסף. כתוצאה מכך, ההשעיה עם כנפיים מעוות.

ניסיונו של פ.נ.לבדב, כידוע, הוכיח שקיים לחץ קל. ובהתאם לזווית הפיתול של המתלה, ניתן היה לקבוע בערך את ערכו.

מדידה וחישוב מדויקים של לחץ האור חשובים מאוד לאסטרונומים שצריכים לחשב את מהלך הכוכבים. לחץ זה, למשל, קובע במידה רבה את המראה והצורה של זנבות השביט. עם זאת, הניסיון של פ.נ.לבדב, שניתן בשנה האחרונה של המאה הקודמת, לבעיות של היום, כפי שכבר אמרנו, אינו מספק את הדיוק הנדרש.

ראדזיבסקי חיפש דרך ברורה יותר למדוד. איכשהו הוא נתקל בספר בשם "שמיעה ודיבור". מחבר הספר טען שהאוזן האנושית הרבה יותר רגישה מהעין. נראה כי השוואה בין שני החושים הללו היא חסרת טעם כמו, נניח, השוואה בין איכות היצירות המוזיקליות והקונדיטוריה. אחרי הכל, העין מגיבה לשדה אלקטרומגנטי, והאוזן לאקוסטי. עם זאת, יש גרעין רציונלי בהשוואה כזו. העליונות היחסית של האוזן על העין ברורה מדוגמה זו. העין אינה מסוגלת לתפוס את רצף הפריימים על מסך הסרט, המתרחש בתדירות של 24 פריימים בשנייה בלבד. וקרום התוף של האוזן הוא שיטת לחץ בתדירות של עד 20 אלף הרץ.

המדען גם זכר שכבר זמן רב קיים מכשיר פשוט ונוח מאוד לבדיקת שמיעה - תרמופון. בעזרתו, בדק, למשל, מתגייסים בצבא. התרמופון הוא קופסה אטומה עם חוט מושחר, שממנו יש יציאה אחת - לתוך האוזן. זרם של 1 אמפר מופעל על החוט, אשר מאופנן על ידי זרם חילופין בתדר קול - 600 הרץ. המשתנים כאן קטנים ונעלמים: המשרעת של זרם החילופין, למשל, היא עשר מיליון וולט. במשך 1/600 שניה, לחוט יש זמן להתרחב מעט, במיקרו-אינטרוול הבא הוא מתכווץ מעט... אבל גם את הרעידות הבלתי משמעותיות הללו האוזן שומעת, אולם לכל אדם יש דרכים שונות, המשמשות לבדיקה שמיעה.

עובדות אלו הובילו את רדזייבסקי לרעיון: אם השמיעה כל כך רגישה, אולי בעזרתה ניתן יהיה למדוד לחץ קל בצורה מדויקת יותר? כדי לבדוק, הוא ערך ניסוי פשוט (ראה איור) המדען הכין דיסקית שבה נחתכו חמישה חורים עגולים בקוטר שווה באותו מרחק זה מזה. הדיסק מתחיל להסתובב במהירות של 100 סל"ד ואלומת אור עוצמתית מכוונת אליו. מאחורי הדיסק, מול אחד החורים, יש קופסה אטומה עם קרום מצופה כסף. צינור דק יוצא מהקופסה ומוכנס לאוזן. תוך דקה, האור נחסם 500 פעמים ונפתח מחדש, הממברנה תחת השפעת האור, או לא. לכן, זה צריך להישמע, חווה חשיפה תקופתית ללחץ קל. החוויה הייתה מוצלחת. הצליל היה חזק מספיק. נותר רק לכייל את עוצמתו, והיה אפשר לחשב את ערכו של לחץ קל... אאוריקה?

הצלחה, חלקן קלה מדי, לא יכלה אלא להזהיר את החוקר האמיתי. לצורך אימות, המדען (כפי שהוא עצמו מודה - באופן אינטואיטיבי גרידא) השחיר את הממברנה בפיח. הצליל היה צריך להיעלם, או לפחות להיות חלש משמעותית. אחרי הכל, לחץ האור הוא פרופורציונלי למקדם החזר האור, ועבור משטח מושחר הוא זניח. עם זאת, משהו שונה לגמרי קרה. הקרום ממש שאג!

איך לשמוע את השמש
השעיה עם "כנפי זבוב" בניסוי של P. N. Lebedev.

התברר שלא לחץ קל התבטא בעיקר בניסוי. מהי אם כן הסיבה לתופעה הנצפית? ברור שהחוקר הציע שהפיח פשוט מתחמם בהשפעת שטף האור ומתקרר כאשר האור נחסם (זכור את החוט בתרמופון). כתוצאה מכך, שכבת האוויר הסמוכה לממברנה מתרחבת ומתכווצת מעת לעת. תנודות אוויר אלסטיות מועברות לעור התוף. שוב, רמז זה אושר על ידי ניסוי חדש, שבו במקום קשת חשמלית חזקה, נורה רגילה שימשה כמקור אור. האפקט בא לידי ביטוי, אבל הצליל, כמובן, נעשה שקט יותר.

באופן קפדני, ניסוי הבדיקה אינו קשה לשחזור. כדי לעשות זאת, אתה צריך מכשיר פשוט - טלפון רפואי רגיל, שבעזרתו הרופא מקשיב למטופל. אם תרים אותו, תראה שאגוז מוברג על תא איסוף הקול, לוחץ בחוזקה קרום קשיח לתא (ראה איור). הברג אותו, כסה את החלק הפנימי של החדר בשכבה עבה של פיח, ולאחר מכן החזיר את האגוז והממברנה למקומם, תוך בדיקת אטימות שלהם. גם צינורות גומי וקצות אוזניים צריכים להיות אטומים. אחרי הכל, אנרגיית הקול המתעוררת בתא היא זניחה, והדליפה הקלה ביותר שלה תוביל לכישלון.

אם תביאו כעת את הפוננדוסקופ אל הנורה (המרחק ביניהם יהיה תלוי בחדות השמיעה שלכם ויכול לנוע בין 10 ס"מ ל-1 מ'), תשמע זמזום נמוך אפילו המתאים לצליל של מזלג כוונון עם תדר של 50 הרץ. אולי למישהו יש ספקות - האם הצליל נגרם משדה אלקטרומגנטי מתחלף? נסה לחסום את האור עם כל מסך אטום. הצליל ייעלם מיד ויופיע באותו הרגע שבו יוסר המסך. להיפך, מסך שקוף, למשל, עשוי פרספקס, אינו מסיר צליל של נורה.

איך לשמוע את השמש
חווית דיסק מסתובב

מקור הצליל כאן זהה לחלוטין לניסוי שתואר לעיל. רדזייבסקי כינה את התופעה הזו "אפקט הפוטופון", ולמכשיר לזיהויו ("הסטטוסקופ עבר מודרניזציה" בעזרת פיח) - הפוטופון.

אדם עם חשיבה טכנית ימציא מיד כיצד להשתמש באופן מעשי בפוטופון. ובכן, לפחות כדי לבדוק את איכות הנורות. אופי הצליל של הנורה, ככל הנראה, צריך להיות קשור למצב הטכני של החוט.

איך לשמוע את השמש
מכשיר פוטופון

אבל, כמובן, הנורות הן לא העיקר. בסופו של דבר, הם יודעים לקבוע את האיכות שלהם גם בלי פוטופון. בהרהר על האפקט שהתגלה, תפס את עצמו רדזייבסקי לפתע במחשבה פשוטה ובו בזמן נועזת בצורה יוצאת דופן. אם הפוטופון שומע נורת XNUMX וואט רגילה, זה אומר שהוא יכול להגיב גם לפולט חזק יותר לאין שיעור - השמש ...

כאן עקבנו באופן כללי אחר הנתיב של מקור הרעיון של האזנה לשמש. קורא מתחשב, אפילו מהאירועים והעובדות המעטים הללו, יוכל כנראה לנחש וולדימיר ויאצ'סלבוביץ' שייך לאותו סוג נדיר של חוקרים המכונים "מחוללי רעיונות" בעולם המדעי. אכן, קשה אפילו לספור, שלא לדבר על רשימה, את כל ההשערות שהועלו על ידו במהלך שנות פעילות מדעית רבות. במקביל, המדען חולק ברצון את רעיונותיו עם עמיתיו, בעיקר עם תלמידיו העובדים בערים רבות במדינה. למרות שחלק מהשערותיו לא אושרו - זה בלתי נמנע במדע, אבל רעיונות אחרים מפותחים בצורה פורייה. וזה גם קל לראות שרדזיבסקי יכול להסתדר בלי ציוד יקר או כמה מכשירים מיוחדים. הוא תמיד ניצל על ידי חשיבה לא סטנדרטית, בדיוני ודמיון יצירתי. כדי לוודא זאת, עדיין יהיו לנו הזדמנויות חדשות.

נחזור להשערה. אור השמש, כמו אור של נורה, למעשה אינו חלק כמו שהוא נראה בעין בלתי מזוינת. במבט מבעד לטלסקופ, פני השטח של המנורה שלנו מזכירים דייסת אורז רותחת. כל גרגר "דייסה" - גרגיר - הוא תוצאה של פריצת דרך הסעה דרך הפוטוספירה של השמש של מסה לוהטת יותר של גז ממעמקיה. גודלו של כל גרגיר הוא בין 150 ל-1000 ק"מ, אורך החיים הממוצע שלו הוא 3-5 דקות, והטמפרטורה גבוהה ב-300-500 מעלות מהרקע שמסביב. בכל מאית שנייה נולדים ומתים כ-50 גרגירים, ובמקביל נצפים כמיליון מהם על השמש. מכאן הרושם של דייסה רותחת. כל התהליכים הללו של לידה מתמדת ומוות של גרגירים מעניקים בהכרח לאור השמש "רעד", שתדירותו משתנה בספקטרום קולי רחב, כולל, כמובן, זה הנשמע. ואז הפנטזיה הציעה למדען שבתמונת קול ססגונית כזו הוריקנים צריכים לרעום, סופות מייללות... ומאחוריהן תהליכים פיזיקליים אמיתיים, שאולי יכולים לספר הרבה על עצמם. נכון, צריך ללמוד גם לפענח את שפת סופות השמש והלחישות.

אז, ההזדמנות לשמוע את השמש, אתה מבין, נראית מפתה מאוד. אבל השמש, למרות שיש לה עוצמה אדירה של קרינה, נמצאת, כזכור, במרחק של 150 מיליון קילומטרים. אתה לא יכול להביא אותו לפוטופון כמו נורה. האם צליל המכשיר ייגרם מקרניים המגיעות ממרחק כזה? רדזייבסקי ערך את החישובים הדרושים. התברר שכדי לבדוק את ההשערה יש צורך בטלסקופ רב עוצמה בקוטר מראה של 6-7 מ' לפחות, מה הקשר לטלסקופ? מטרתו היא לא רק (ולא כל כך) לקרב את גרמי השמים הנחקרים אל המתבונן, אלא להגביר את האותות המגיעים מהם. הרווח גדל עם ריבוע קוטר המראה. רק עם מגבר חזק - טלסקופ, ההזדמנות לשמוע את קול השמש הפכה אמיתית (ראה איור).

איך לשמוע את השמש
מעגל האזנה לשמש

לפני כמה שנים טלסקופים כאלה לא היו קיימים. ואצל רדזייבסקי הכל היה מוגבל למאמר בכתב עת מדעי מיוחד. דעותיהם של עמיתים לגבי הרעיון של רדז'יבסקי היו חלוקות.

אחד הטיעונים החמורים ביותר של ספקנים נשמע כך: הרעשים באטמוספירה כל כך חזקים שדרכם קול השמש לא יגיע לכדור הארץ. בתגובה לספקות כאלה, ולדימיר ויאצ'סלבוביץ' נותן דוגמה ידועה עם ... עטלפים.

כולם יודעים שעטלפים הם ליליים. הם רואים גרוע, אבל נעים בעזרת אותות קוליים, פולטים גל המוחזר מהאובייקטים הסובבים וחוזרים אליהם מאפשר התמצאות נכונה. בשלב מסוים החליטו מדענים לבדוק: האם אורח החיים שלהם קשור פשוט להרגל לישון בשעות מסוימות או שיש לכך סיבות אחרות, עמוקות יותר? לשם כך, העטלפים הועלו על מטוס והועברו על פני מספר אזורי זמן, תוך הזזה של יומם ב-8 שעות. ומה - העכברים ישבו בשלווה על העמודים עד השקיעה, ועם פרוץ החשיכה החלו בטיסותיהם הרגילות.

ראדזיבסקי מסביר עובדה זו כדלקמן. כדור הארץ מגיב לקרינת השמש כמו קרום קולט ענק. תגובה זו מתבטאת ברעש שאינו נשמע לבני אדם, אך נלכד היטב על ידי עטלפים רגישים יותר. עבורם, רעש הוא רקע חזק שנגדו אובדים האותות החלשים שלהם. לכן, במהלך היום נשללת מהם אפשרות ההתמצאות. לאחר השקיעה, הרעש נעלם, והעכברים מסוגלים לנוע. רעשי אטמוספירה, הקיימים גם בלילה, אינם מפריעים לעטלפים. זה אומר שהם לא כל כך חזקים כדי להפריע להאזנה לשמש.

במילה אחת, זה תלוי בניסוי העתידי באחד הטלסקופים החזקים שנבנו בשנים האחרונות. רק ניסיון יכול לאשש או להפריך רעיון. וכיום אפילו קשה לחזות מה יבוא בעקבות תוצאות הניסוי, אם יצליח. אולי הקול הסולארי יספק מידע חדש על התהליכים המתרחשים בכוכב שלנו, שעדיין רחוקים מלהיות מובנים במלואם. אולי פוטופון פשוט יהפוך לבסיס של מכשירים רגישים במיוחד שיצליחו ללכוד את הרעש של כדור הארץ, שנולד מאור השמש. והרעש הזה יכול לספר הרבה על כדור הארץ והשמש...

מחבר: V. Meyerov

אנו ממליצים על מאמרים מעניינים סעיף מעבדת מדע לילדים:

▪ שרירים מהאוויר

▪ גלגל אוויר

▪ מאילו גזים מורכב האוויר?

ראה מאמרים אחרים סעיף מעבדת מדע לילדים.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

דרך חדשה לשלוט ולתפעל אותות אופטיים 05.05.2024

עולם המדע והטכנולוגיה המודרני מתפתח במהירות, ובכל יום מופיעות שיטות וטכנולוגיות חדשות שפותחות בפנינו אפשרויות חדשות בתחומים שונים. חידוש אחד כזה הוא פיתוח של מדענים גרמנים של דרך חדשה לשלוט באותות אופטיים, שעלולה להוביל להתקדמות משמעותית בתחום הפוטוניקה. מחקרים אחרונים אפשרו למדענים גרמנים ליצור לוח גלים שניתן לכוונן בתוך מוליך גל סיליקה מאוחה. שיטה זו, המבוססת על שימוש בשכבת גביש נוזלי, מאפשרת לשנות ביעילות את הקיטוב של האור העובר דרך מוליך גל. פריצת דרך טכנולוגית זו פותחת אפשרויות חדשות לפיתוח התקנים פוטוניים קומפקטיים ויעילים המסוגלים לעבד כמויות גדולות של נתונים. הבקרה האלקטרו-אופטית של הקיטוב שמספקת השיטה החדשה יכולה לספק את הבסיס לסוג חדש של התקנים פוטוניים משולבים. זה פותח הזדמנויות גדולות עבור ... >>

מקלדת Primium Seneca 05.05.2024

מקלדות הן חלק בלתי נפרד מעבודת המחשב היומיומית שלנו. עם זאת, אחת הבעיות העיקריות שעמן מתמודדים המשתמשים היא רעש, במיוחד במקרה של דגמי פרימיום. אבל עם מקלדת Seneca החדשה של Norbauer & Co, זה עשוי להשתנות. Seneca היא לא רק מקלדת, היא תוצאה של חמש שנים של עבודת פיתוח ליצירת המכשיר האידיאלי. כל היבט של מקלדת זו, ממאפיינים אקוסטיים ועד מאפיינים מכניים, נשקל ומאוזן בקפידה. אחד המאפיינים המרכזיים של Seneca הוא המייצבים השקטים שלה, הפותרים את בעיית הרעש המשותפת למקלדות רבות. בנוסף, המקלדת תומכת ברוחב מקשים שונים, מה שהופך אותה לנוחה לכל משתמש. למרות ש-Seneca עדיין לא זמין לרכישה, הוא מתוכנן לצאת בסוף הקיץ. Seneca של Norbauer & Co מייצגת סטנדרטים חדשים בעיצוב מקלדת. שֶׁלָה ... >>

המצפה האסטרונומי הגבוה בעולם נפתח 04.05.2024

חקר החלל והמסתורין שלו היא משימה שמושכת את תשומת לבם של אסטרונומים מכל העולם. באוויר הצח של ההרים הגבוהים, הרחק מזיהום האור בעיר, הכוכבים וכוכבי הלכת חושפים את סודותיהם בבהירות רבה יותר. עמוד חדש נפתח בהיסטוריה של האסטרונומיה עם פתיחתו של המצפה האסטרונומי הגבוה בעולם - מצפה הכוכבים אטקמה של אוניברסיטת טוקיו. מצפה הכוכבים אטקמה, הממוקם בגובה של 5640 מטר מעל פני הים, פותח הזדמנויות חדשות עבור אסטרונומים בחקר החלל. אתר זה הפך למיקום הגבוה ביותר עבור טלסקופ קרקעי, ומספק לחוקרים כלי ייחודי לחקר גלי אינפרא אדום ביקום. למרות שהמיקום בגובה רב מספק שמיים בהירים יותר ופחות הפרעות מהאטמוספירה, בניית מצפה כוכבים על הר גבוה מציבה קשיים ואתגרים עצומים. עם זאת, למרות הקשיים, המצפה החדש פותח בפני אסטרונומים אפשרויות מחקר רחבות. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

טרנזיסטור סייבורג 20.11.2011

העברת אותות מסיבי עצב לאלקטרודות ולהיפך יהפוך בקרוב למציאות. כדי ליצור קשר מלא בין אדם למחשב, כלומר להבטיח חילופי אותות ישירים, יש צורך להבטיח תאימות של נושאי מידע. והם אינם תואמים, כי במחשבים זורמים זרמי אלקטרונים במעגלים מיקרוניים, וביצורים חיים בתאי עצב - פרוטונים.

ברור שאפשר לקוד מחדש זרם חשמלי לזרם פרוטון באמצעות טרנזיסטור פרוטונים הנשלט על ידי שדה זרם אלקטרוני. אב הטיפוס של טרנזיסטור כזה נוצר על ידי חוקרים מאוניברסיטת וושינגטון, בראשות פרופסור חבר מרקו רולנדי.

הפרט העיקרי שלו הוא מוליך פרוטון. הוא היה עשוי מננו-סיבי של צ'יטוסן, המתקבל מקונכיות סרטנים וממקורות דומים אחרים. החומר הזה רווי בקלות במים, והפרוטון נע לאורך רשת קשרי המימן בין אלקטרודות העשויות מפלדיום הידריד חדיר לפרוטון. ואלקטרודת השער שולטת בתנועת הפרוטונים: בהתאם לפוטנציאל המופעל עליה, הזרם זורם או לא זורם, בהתאמה לאפס לוגי או אחד.

אז התקרבנו לאפשרות ליצור סייבורג - יצור חי, בשילוב מכשיר חשמלי.

עוד חדשות מעניינות:

▪ בקבוק מטף שיאומי

▪ מערכות אחסון קלטות של Fujitsu Eternus LT

▪ חזור לאדיסון

▪ סוכריות המשחזרות את אמייל השן

▪ שריר מלאכותי המבוסס על חלבונים טבעיים

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ קטע של חומרי ריגול באתר. בחירת מאמרים

▪ מאמר מעובד. ביטוי עממי

▪ מי המציא את תקליט הגרמופון הראשון? תשובה מפורטת

▪ מאמר מכונת כרסום שולחנית. סדנה ביתית

▪ מאמר מאפיינים טכניים של אלקטרודות מתוצרת חוץ המיועדות לריתוך פלדות פחמן. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר שלושה ספקי כוח עם ווסת מיתוג. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר