Рис. 11. Как вода замерзает в бомбе

Я советую вам повторить опыт. Только не делайте его между оконными рамами, чтобы не повредить стёкол и никого не испугать. Бутылку, наполненную водой и крепко закрытую пробкой, положите в морозилку. Как только вода замёрзнет, бутылка лопнет, а вы получите кусок льда в форме бутылки.

Пробовали сдержать силу замерзающей воды чугунными стенками, наполняли водой чугунный шар и плотно забивали отверстие деревянной пробкой. На морозе эта пробка с силой вылетала вон, а из отверстия выходила ледяная палочка. Если вместо простой пробки делали винтовую, которую лёд не мог вытолкнуть, тогда разрывались сами стенки шара (рис. 11).

Можно убедиться, что вода начинает расширяться ещё незадолго до замерзания. Для этого возьмите ту же колбу, которая служила нам при опыте с расширением воды от нагревания. Наполнив колбу водой, поставьте её в большую кастрюлю, обложите высоко смесью льда с солью6^* и наблюдайте, что будет. Как только вода сильно охладится, она станет подниматься вверх по трубке. Стало быть, в отличие от всех других тел природы, вода перед замерзанием расширяется, хотя она при этом и охлаждается7.

Вам, вероятно, не раз попадались камни, которые при одном только прикосновении к ним или при лёгком толчке рассыпаются в песок. Обратите внимание на каменные памятники ближайшего кладбища. Только самые новые среди них отличаются блеском. А на старых плитах и крестах видно множество трещин, тут и там отвалились целые куски8.

Отчего же разрушаются камни? Понаблюдайте за ними летом. Полуденное солнце накаливает их своими жгучими лучами. Ночью камни сильно остывают. От нагревания и охлаждения они то расширяются, то сжимаются. Вы помните, что сталось со стеклянным пузырьком, который мы бросили в кипяток. То же самое происходит и с камнями. Они мало-помалу прорезываются трещинами.

Но эти трещины ещё очень малы. Их расширяет вода. Она забирается в них осенью и с наступлением морозов замерзает. Лёд занимает больше места, чем вода, а потому трещины всё более и более расширяются, и наконец камень разваливается.

Из камня сложены целые горы. Красиво и причудливо иззубрены их вершины. Эта красота зависит от разрушения. Зубья, столбы и пики – только уцелевшие части скал. Иногда огромная скала вся прорезана трещинами. Только корни деревьев и травяной покров скрепляют её. Бывали случаи, когда такие скалы мгновенно обваливались, производя большие разрушения.

Осенью 1806 г. в Альпах случился грозный обвал.

Всё лето шли, не переставая, проливные дожди. Ручьи вышли из берегов и затопили окрестность. Пастухи, бродившие со стадами по зелёным склонам гор, были в тревоге. Лачужки их, кое-как сделанные из драни, сломало бурей. Ветер грозил всё разрушить. Дёрн, размытый водой, в некоторых местах совсем сполз, и в обнажённых камнях виднелись глубокие трещины. В лесу слышался шум, точно какая-то могучая сила ломала корни громадных сосен, скалистые обломки обрывались тут и там… Наступил сентябрь. Пастбища были усыпаны обломками камней, и скоту негде было пастись. Пастухи собирались гнать в долины своих коз и коров. В ночь на 2 сентября дождь ещё усилился. Это был какой-то потоп. Раскаты грома и завывание бури заглушали человеческий голос. В лесу высокие сосны колыхались, будто колосья на ниве. Заалела бледная заря, и день озарил ужасную картину: почва была усеяна огромными камнями и обломками деревьев, трава выдернута и смята. Вдруг что-то загрохотало наверху. Перепуганные птицы – вороны, галки, ястребы, испуская жалобные крики, поднялись стаями и полетели. Земля заволновалась, и с вершин стал скользить дёрн, песок, камни, сначала медленно, а потом всё скорее и скорее. Пастухи чувствовали, как почва уходила из-под их ног, и бросились бежать, сами не зная куда. Перепуганные стада с рёвом неслись за ними, но сосны и камни, падая с высоты, убивали их и влекли за собой.

Вдруг раздался такой треск, будто разрывалась вся земля. Всё закружилось, запрыгало – камни, земля, трава, кустарники и деревья… Огромные скалы летели вниз, встречались и, точно бомбы, брошенные невидимым снарядом, отскакивали, прыгали по земле, то останавливались, то снова неслись с грохотом и стоном. Иные разбивались вдребезги, и тучи щебня и пыли устремлялись вниз. Пастухи, не помня себя, бежали через пропасти, думая только о своём спасении… Каменные глыбы настигали их и увлекали за собой.

В то время склоны Рассберга были покрыты жилищами, а у подошвы лежали богатые деревни (Гольдау, Безинген, Ловерц). Грозный обвал уничтожил их в мгновение ока. На месте их лежала безотрадная пустыня, усеянная обломками скал, деревьев и брёвен… Всего было разрушено более 100 домов, а число человеческих жертв доходило до 4,5 сотни. Они заживо были погребены под развалинами или погибли от ран.

Такие же обвалы случались не раз и у нас на Кавказе.

Однажды мне пришлось наблюдать такое интересное явление. Был подан на стол самовар. Из-под крышки валил пар. Стали заваривать чай, и оказалось – вода холодная! Попробовал я самовар рукой: вверху и дотронуться нельзя – так он горяч, а внизу совсем холодный. Первый раз в жизни наблюдал я такой удивительный случай! Посмотрел я в трубу: она полна углей. Угли так и пышут; над ними длинные синие языки: самовар разогрет на славу. Но когда я вылил воду и опростал от углей трубу, всё объяснилось. Оказывается, наложили в трубу плотных покупных углей почти до самого верха и на них насыпали горячих углей из-под плиты. Верхние угли разгорелись, а нижние как были положены, так и остались тёмными. Вверху вода сильно нагревалась и скоро закипела, внизу осталась холодной. Вышел преинтересный опыт, которого нарочно, пожалуй, и не сделаешь.

«Странно! – скажете вы, если видели, как работает самовар. – Сколько раз приходилось видеть, что в самоварной трубе лежит угольков чуть на донышке, а самовар отлично нагревается весь, и вода закипает не только внизу, а вся»9^*.

Но в этом странного ничего нет: так и быть должно. Если самовар или какой-нибудь сосуд нагревается снизу, то находящаяся в нём вода скоро закипит вся; а если мы станем нагревать сосуд сверху, то произойдёт что-нибудь вроде того, что сейчас было рассказано; во всяком случае, нагреется только верхний слой. Почему же? Дело очень просто.

В воде теплота медленно передаётся от частицы к частице, и наш самовар не нагрелся бы никогда, если бы частички воды оставались неподвижными. А они приходят в движение, и вот почему. Тёплые, нагревшиеся внизу слои воды расширяются, делаются легче и потому всплывают наверх. Их вытесняют сверху холодные частички, которые нагреваются, делаются лёгкими и опять идут вверх. И чем больше мы нагреваем самовар, тем всё быстрее и быстрее движутся частички. Скоро вода начинает кипеть. Она нагрелась потому, что частички воды забирали тепло внизу, где больше всего горячих углей, и переносили его вверх.

Теперь посмотрим, что произойдёт, если мы станем нагревать воду сверху. Верхние слои воды нагреются, сделаются легче, чем были, и останутся на своих местах. Тяжёлая холодная вода не может прийти на их место; она останется внизу. Никакого движения в самоваре не произойдёт: всё останется спокойным. Между тем верхний слой будет нагреваться всё больше и больше, и может случиться, что он закипит в то время, как большая часть воды под ним останется холодной. Вот почему в самовар не следует накладывать много углей, пока не разгорелись угли в нижней части трубы.