Электроны и ионы в опыте Крукса были первой модификацией плазмы. В природе же плазма встречается во многих модификациях. Очень разреженная и холодная плазма заполняет большую часть космического пространства. Вопреки прогнозам Крукса, космонавты изучают свойства плазмы, пролетая сквозь нее. Хорошо изучены современными учеными и верхние слои атмосферы Земли, Венеры и других больших планет — они тоже представляют собой плазму.

Известны современной науке и образцы раскаленной плазмы: это не что иное, как Солнце и большинство звезд. Они представляют собой огромные скопления разогретой до чудовищной температуры плазмы. На поверхности это тысячи, в центральных областях — десятки и сотни миллионов градусов. Одновременно с ростом температуры в глубинах звезд растет и давление. В их недрах протекают термоядерные реакции, основной источник выделяемой ими энергии. К тайне этих реакций приковано внимание всех исследователей, поставивших своей целью создать на Земле источники энергии, подобные щедрому Солнцу. Управляемая термоядерная реакция — это надежда сегодняшней энергетики. Именно в созданной человеком, подвластной его контролю термоядерной плазме будет происходить термоядерная реакция, призванная положить конец угрозе энергетического кризиса. В современных магнитных ловушках — советских «Токамаках», в лазерных термоядерных установках ученые видят черты будущих промышленных электростанций. Покорение термоядерной плазмы означает начало нового этапа цивилизации.

Крукс поразился бы, узнав, как разнообразны в наше время технические применения его лучистой материи, которой сто лет назад он не нашел места в практике. Сегодня плазма светится в неоновых и других разноцветных рекламных трубках, наполненных различными газами. Плазма возбуждает свечение люминесцентных ламп. Плазменные резаки работают более эффективно, чем обычные газовые горелки. Новая плазменная технология позволяет получать чистые тугоплавкие металлы, производить новые химические вещества. Плазменные двигатели применяются для коррекции положения и траектории искусственных спутников Земли и космических объектов. Они же донесут космические лаборатории к звездам.

«Огонёк» № 46, 1979 г.

Почему небо голубое?

Чепуха!

Скажите, вы задумывались над тем, почему небо голубое? Не зеленое, не красное, а… голубое!

Один из вас, возможно, скажет: голубое потому, что таков уж цвет воздуха. Другой добавит: или цвет одного из составляющих его газов.

Конечно, так думали давно, еще до того, как величайший из физиков Ньютон открыл законы смешения цветов и сказал: чепуха! Небо не имеет цвета. Оно лишь кажется голубым благодаря особому рассеянию солнечного света на водяных пузырьках, носящихся в воздухе.

Хотя в этих словах Ньютона и была известная правда, однако загадку небесной лазури он не разрешил. Он не заметил пустяка: никаких водяных пузырьков в воздухе в действительности нет. В этом убедились современные метеорологи.

ОТ ПЫЛИНОК К МОЛЕКУЛАМ

Ошибка Ньютона раззадорила многих ученых. В самом деле — XVII век, а наука не знает, почему небо голубое!

Прошли еще два столетия, и за решение загадочной проблемы взялся видный английский физик лорд Рэлей, увлекавшийся оптикой.

Известно, что посторонний свет мешает тончайшим оптическим опытам, поэтому окна оптической лаборатории всегда затянуты черными непроницаемыми шторами. И Рэлей часами оставался в своей мрачной комнате один на один с пучками света, вырывающимися из приборов. На пути лучей кружились пылинки… Не эти ли пылинки, танцующие в световом луче, подсказали ученому мысль о происхождении цвета неба?

Догадка поначалу ошеломила Рэлея. Неужели? Неужели все так просто?! Рэлей схватил карандаш и на клочке бумаги набросал несколько формул. Математический расчет превратил догадку в уверенность.

Ну, конечно, вскоре объявил Рэлей, именно пылинки рассеивают солнечный свет, и тем сильнее, чем короче длина его волны. А так как фиолетовые и синие лучи в видимом солнечном спектре имеют самую маленькую длину волны, то они рассеиваются наиболее сильно, придавая небу голубую окраску.

Этому расчету Рэлея подчинились и зори, и снежные вершины. Даже они подтвердили теорию ученого.

На восходе и закате, когда солнечный свет проходит через наибольшую толщу воздуха, фиолетовые и синие лучи, говорит теория Рэлея, рассеиваются наиболее сильно. Поэтому они отклоняются от прямого пути и не попадают в глаз наблюдателя. Он видит главным образом красные лучи, которые рассеиваются гораздо слабее. Поэтому на восходе и закате Солнце кажется нам красным. По той же причине кажутся розовыми и вершины отдаленных снежных гор…

Не правда ли, убедительное объяснение? Им так увлекся сам Рэлей, ученые так были поражены стройностью этой теории, что никто не заметил одной простой вещи, которая тем не менее свела всю работу Рэлея на нет.

Кто же будет отрицать, что вдали от городов, где в воздухе гораздо меньше пыли, голубой цвет неба особенно чист и ярок? Трудно было оспаривать такую очевидную истину. Да, спорить и защищать теорию, основанную на пылинках, было бесполезно.

Итак, загадка голубого цвета неба снова возникла перед учеными. Но Рэлей не сдавался. Молекулы воздуха, вскоре объявил он, — вот те мельчайшие частицы, которые рассеивают свет Солнца!

На этот раз Рэлей был очень осторожен. Десятки раз проверял он свои выводы и только после этого опубликовал их.

Казалось, теория Рэлея безупречна. Все ученые приняли ее безоговорочно. Эта теория стала общепризнанной и вошла во все учебники оптики. Тайна небесной лазури была расшифрована.

КТО ДЕРЗНУЛ?

Но (и это еще не самое парадоксальное в злополучной истории с окраской неба!)… в 1907 году на страницах одного научного журнала вновь был поднят вопрос: почему небо голубое?! Кто же дерзнул подвергнуть сомнению общепризнанную Рэлееву теорию!

Как ни странно, это был один из самых горячих поклонников и почитателей ученого. Пожалуй, никто так не ценил и не понимал Рэлея, не знал так хорошо его работ, так не интересовался ими, как молодой русский физик, впоследствии академик, Леонид Мандельштам.

Мандельштам не только показал ошибочность, или, как он сам любил говорить, «недостаточность», Рэлеевой теории молекулярного рассеяния света. Не только раскрыл тайну небесной лазури, но и положил начало исследованиям, приведшим к одному из самых замечательных открытий XX века.

А началось все с заочного спора с Рэлеем. Когда в начале нашего века, еще совсем молодой, Мандельштам познакомился с теорией Рэлея, она поразила его своей недоговоренностью и внутренними противоречиями, которых не замечал многоопытный Рэлей.

Мандельштам указал, что если бы процесс рассеяния происходил так, как считает Рэлей, то рассеяние должно было бы… полностью отсутствовать… И подтвердил это безупречным математическим расчетом.

Вывод был обескураживающий. Выходило, что небо, если верить теории Рэлея, и днем должно быть черным.

Выходило, что расчет Рэлея отбрасывал всю проблему далеко назад…

Итак, здание Рэлеевой теории окончательно рухнуло. Из-под его обломков снова возник пресловутый вопрос: почему же небо голубое?

Откуда новые частоты?

Впрочем, Мандельштам не полностью «разоружил» Рэлея. Он только выбил из его рук главный аргумент. Советский физик вовсе не возражал против того, что в голубой окраске неба повинны молекулы. Но он был против ошибочного объяснения, которое дал этому явлению Рэлей. Следующий решающий шаг сделал польский физик Смолуховский. Он показал, что не сами одиночные молекулы, а их случайные скопления — есть те препятствия, на которых рассеивается солнечный свет.

Если это так, то сгустки молекул, возникая и исчезая хаотически, должны вызывать мигание рассеянного света. Это эффект настолько тонкий, что его нечего и пытаться обнаружить, однако одновременно должен наблюдаться и другой эффект — небольшое изменение длины волны — частоты колебаний рассеянного света по сравнению с падающим. Это также очень тонкий эффект, но в лаборатории его стоит попытаться обнаружить: это окончательно подтвердит теорию…