Юный техник, 2005 № 08 - [17]

Как-то раз на одном из полигонов в нашей стране обстреливали бронебойными снарядами, летевшими со скоростью более 1500 м/с, толстую броневую плиту. При этом заметили, что она сильно раскалилась. Это вызвало у специалистов недоумение. Решили, что нагрев вызван переходом в тепло кинетической энергии снарядов. Для проверки этой гипотезы достаточно школьного курса физики. Подсчитали и удивились, что тепловая энергия броневой плиты была в четыре раза больше, чем кинетическая энергия попавших в нее снарядов!

Сначала заподозрили, что происходит химическое соединение сердечника снаряда со сталью плиты с выделением тепла. Но никаких продуктов химических реакций обнаружить не удалось. Стало ясно, что энергия берется откуда-то еще. Уж не происходят ли какие-нибудь ядерные процессы в уране? Нет, обстрел броневых плит снарядами с сердечниками из вольфрама и даже стали давал примерно такие же результаты: откуда-то появлялась огромная энергия. Когда же скорость снарядов снижали примерно до 1200 м/с и меньше, эффект исчезал. Плита нагревалась ровно настолько, сколько могла дать ей кинетическая энергия. Тут вспомнили и про одну из загадок астрофизики. Когда на землю падает железоникелевый метеорит со скоростью 700 м/с, то он создает крохотную воронку и сам остается почти целехоньким. Но, если скорость метеорита достигает 3–4 тыс. м/с, образуется громадная воронка, в которой удается найти лишь ничтожные следы метеорита. При этом размеры воронки также не удается объяснить только кинетической энергией небесного тела.

Загадку прояснили в начале 90-х годов прошлого века русские ученые профессор МГТУ Михаил Константинович Марахтанов и его сын, аспирант Калифорнийского университета в Беркли Алексей Марахтанов.

Все металлы имеют кристаллическую структуру, на создание которой затрачивается немалая энергия. Состоит кристалл из отдельных положительно заряженных атомов, расположенных в узлах кристаллической решетки. Между ними, как и между любыми одноименно заряженными телами, действуют силы отталкивания. Казалось бы, атомы должны немедленно разлететься в стороны. Но между ними постоянно находится некоторое количество движущихся электронов. Они выполняют роль клея, удерживающего атомы металла в узлах кристаллической решетки.

Электроны движутся хаотично. Как только один из них уходит со своего места, немедленно находившийся рядом с ним атом металла начинает выходить из узла, но появляется следующий электрон, и атом становится на место.

Если бы каким-то образом удалось вывести из кристалла все электроны, он бы немедленно распался на отдельные атомы, и при этом выделилась бы энергия, затраченная на создание кристалла. Это и происходит при ударе снаряда о броню. Если скорость его достаточно велика, то электроны, скрепляющие атомы кристаллов его сердечника, по инерции вылетают, а атомы под действием электрического отталкивания разлетаются в стороны. Происходит взрыв материала сердечника. А энергия его не меньше, чем энергия взрыва тротила. Скажем в скобках: зная это, можно понять, почему немецкие снаряды из урана вели себя примерно как вольфрамовые — скорость их была невелика. И лишь в 60-х годах достигла нужной величины.

Способность кристаллов металла взрываться возрастает по мере роста их порядкового номера в таблице Менделеева. Наиболее сильно она выражена у урана и вольфрама, наименее — у алюминия. Процесс взрыва кристаллической решетки за счет удара о преграду сегодня имеет лишь сугубо военное применение. Нет сомнения, что его можно использовать и иначе.

М. и А. Марахтановы нашли и иной способ высвобождения энергии кристалла. Но об этом — в следующий раз.

А. ВАРГИН

ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ Поверь ушам своим

В том, что стереозвук — это хорошо, убеждать никого не надо. Но по радио он звучит только в УКВ-диапазоне. В области от коротких до длинных волн, у которых немало поклонников, стереофонических передач нет. Магнитные кассеты и CD-диски выпускаются только со стереозаписью, есть еще множество малогабаритных магнитол, которые воспроизводят и записывают лишь моно, и все же…

Вспомним особенности нашего слуха и принцип действия стереофонического устройства. Когда мы слушаем в зале концерт некоего оркестра, звучание инструментов, находящихся левее и правее нас, воспринимается ухом несколько по-разному, что и создает стереофоническую картину. Чтобы повторить такой эффект, на магнитную ленту одновременно записывают звук на две дорожки, но с микрофонов, расположенных у левого и правого крыла группы исполнителей.

Стереоэффект при последующем воспроизведении обеспечивается двухдорожечной магнитной головкой, сигналы с которой поступают раздельно на усилители «левого» и «правого»; каждый из них работает на свою динамическую головку. Они разносятся на некоторое расстояние левее и правее слушателя. Если мы располагаем только одним каналом, на вход которого поступает монофонический сигнал, а на выходе всего одна динамическая головка, второй канал можно создать искусственно, добавив еще одну «облегченную» головку. Электрическая схема такого акустического выхода достаточно проста (рис. 1).