Вторая Книга всеобщих заблуждений - Митчинсон Джон - Страница 4

Несмотря на прочность связей между молекулами воды, связи эти, увы, не прочны. Они беспрерывно разрываются и создаются вновь: за секунду каждая из молекул воды сталкивается с другими молекулами воды 10 000 000 000 000 000 раз.

В воде можно растворить так много всего, что ее называют «универсальным растворителем». Если растворить металл в кислоте, можно забыть о нем навсегда. Но если в воде растворить, скажем, гипс, то после выпаривания он так и останется гипсом. Столь удивительная способность растворять вещества, не уничтожая их, делает воду, как это ни парадоксально звучит, самой разрушительной субстанцией на планете. Рано или поздно вода разъедает все – от железной водосточной трубы до Большого каньона.

И она – всюду. На Луне и Марсе есть солидные отложения льда; даже на поверхности Солнца (в более прохладных его участках) обнаружены следы пара. На Земле лишь крошечная часть всей воды находится в атмосфере. Если бы вся атмосферная вода равномерно выпала на землю по всему миру дождевого осадка получилось бы не более 25 мм. Большая часть воды на Земле недоступна для человека: она заперта глубоко в недрах, унесенная туда при перекрытии тектонических плит либо удерживаемая внутри минеральной структуры самих скальных пород.

Если бы скрытая вода прорвалась на поверхность Земли, она еще тридцать раз заполнила бы все наши океаны.

При какой температуре замерзает вода?

Чистая вода при О °С не замерзает – как и вода морская.

Для того чтобы вода замерзла, ей нужно что-то, к чему могли бы прицепиться ее молекулы. Кристаллы льда формируются вокруг «ядер» – например, частичек пыли. Если же таковых нет, можно охладить воду до -42 °C, прежде чем та начнет замерзать.

Охлаждение воды без замораживания известно как «переохлаждение». Делать это нужно не торопясь. Можно, к примеру, поместить бутылку очень чистой воды в морозильник и переохладить ее. Но стоит вам вытащить бутылку наружу и постучать пальцем по стеклу – вода в момент превратится в лед.

Сверхбыстрое охлаждение воды имеет совершенно иной эффект. Минуя стадию льда (обладающую равномерной кристаллической решетчатой структурой), она трансформируется в хаотическое аморфное твердое тело, известное как «стеклообразная вода» (названная так из-за случайного расположения молекул, схожего со структурой стекла). Для получения «стеклообразной воды» температуру необходимо понизить до -137 °C буквально за пару миллисекунд. «Стеклообразную воду» на Земле можно встретить лишь в стенах лабораторий, но во Вселенной как раз эта форма воды встречается наиболее часто – именно из нее состоят кометы.

Из-за высокого содержания солей морская вода регулярно охлаждается ниже О °С без замерзания. Кровь рыб, как правило, замерзает где-то при -0,5 °C, поэтому морских биологов долго ставил в тупик вопрос: как рыбы ухитряются выживать в полярных морях? Оказывается, такие виды, как антарктическая ледяная рыба и сельдь, вырабатывают в поджелудочной железе белки, впитываемые их кровью. Именно белки препятствуют образованию ядер кристаллизации льда (почти как антифриз в радиаторе автомобиля).

Зная об особенностях воды при низких температурах, вы не удивитесь, узнав, что точка ее кипения (даже при нормальном давлении) – не обязательно 100 °C. Она вполне может быть и гораздо выше. Правда, и здесь жидкость нужно нагревать медленно, причем в сосуде без единой царапины. Именно в царапинах содержатся те самые воздушные полости, возле которых формируются первые пузырьки.

Кипение начинается, когда пузырьки водяного пара, расширяясь, пробивают поверхность воды. Чтобы такое произошло, температура должна быть достаточно высока – настолько, чтобы давление, создаваемое паровым пузырьком, превысило атмосферное. В нормальных условиях это 100 °C, но если в воде нет мест, где могут образовываться пузырьки, для преодоления поверхностного натяжения пробивающихся в жизнь пузырьков требуется больше тепла. (По той же причине надувать воздушный шарик вначале труднее, чем под конец.)

Этим, кстати, объясняется, почему чашка с кипящим кофе может взорваться, забрызгав все вокруг, стоит вынуть ее из микроволновой печи или помешать в ней ложкой. Движение вызовет цепную реакцию, в результате чего вся содержащаяся в кофе вода стремительно испарится.

И наконец, еще одна, последняя водяная странность: горячая вода замерзает быстрее холодной. Первым на это обратил внимание Аристотель еще в IV веке до н. э„однако научный мир признал его правоту лишь в 1963 г. – спасибо упорству танзанийского школьника по имени Эрасто Мпемба. Мальчуган подтвердил слова древнего грека, наглядно продемонстрировав, что подслащенная молочная смесь превратится в мороженое быстрее, если ее сначала нагреть. Но в чем тут секрет, нам неизвестно до сих пор.

Где находится самое крупное из известных озер?

В 842 млн миль от нас, в самом центре Солнечной системы.

В 2007 г. космический зонд «Кассини – Гюйгенс» отправил на Землю снимки Титана – крупнейшего спутника планеты Сатурн. Радиолокационное изображение, полученное рядом с северным полюсом Титана, выявило гигантское озеро, покрывающее, по оценкам ученых, 388 500 кв. км поверхности спутника, что существенно больше Каспийского моря – крупнейшего озера на Земле с площадью 370 400 кв. км.

Озеро получило название Кракен Маре: mare — от латинского «море», а kraken — это морское чудовище из скандинавской мифологии.

На Титане много других озер, и это единственные стабильные жидкостные емкости за пределами Земли, известные науке. Правда, жидкость эта отнюдь не вода: средняя температура Титана -181 °C, и любая вода промерзла бы там насквозь. Это озера сжиженных газов, метана и этана – главных ингредиентов природного газа нашей планеты, и настолько холодны, что, возможно, даже содержат замороженные «метанберги».

По химическому составу Титан считают сходным с Землей тех времен, когда на ней только зарождалась жизнь, и это единственный спутник во всей Солнечной системе, у которого имеется своя атмосфера.

В 2004 г. букмекерская контора «Лэдброукс» (совместно с журналом «Нью сайнтист») в качестве рекламного хода предложила ставки 10 000 к 1 против того, что на Титане обнаружится жизнь. Может, рискнуть да поставить на это титан-другой? («Титан» – это облигация достоинством в 100 миллионов фунтов стерлингов, используемая Банком Англии в межбанковских расчетах.)

Хотя, по здравом размышлении, наверное, все же нет. Развитие ДНК на Титане маловероятно в силу крайнего холода и отсутствия жидкой воды. Тем не менее некоторые астробиологи допускают, что углеводородные озера Титана могут поддерживать формы жизни, использующие для дыхания водород вместо кислорода. Согласно другой теории, жизнь могла попасть на Титан с Земли – через микробы, прилипшие к обломкам камней, выбитых с орбиты нашей планеты бродячими астероидами. Теория эта носит название панспермия (от греческих pan, «весь», «всякий», и sperma, «семя») и еще в V веке до н. э„когда ее впервые предложил греческий философ-космолог Анаксагор, применялась для объяснения появления жизни на Земле.

С уверенностью можно сказать одно: по мере того как Солнце становится горячее, температура на Титане также будет расти, делая все более вероятными подходящие для жизни условия. Существование «Лэдброукс» в этой связи, скажем, через шесть миллиардов лет и их возможность выплатить выигранные деньги вызывают намного больше сомнений.

Зонд «Кассини – Гюйгенс» назван так в честь двух великих людей, Джованни Доменико Кассини (1625–1712) – итальянского астронома, открывшего четыре новых спутника Сатурна в период с 1671 по 1684 г., и голландского энциклопедиста Христиана Гюйгенса (1629–1695) – того самого, что обнаружил кольцо Сатурна и, собственно. Титан. Среди других достижений Гюйгенса разработка теории центробежной силы, публикация книги об использовании вероятностей при игре в кости, изобретение первых маятниковых часов и составление первого в мире физического уравнения.