ББК 22.253.3 В70
Рецензенты:
А. Г. Прудников, доктор технических наук, Л. А. К л я ч к о, доктор технических наук.
Волынский М. С.
В70 Необыкновенная жизнь обыкновенной капли.—* М.: Знание, 1986.— 144 с. (Наука и прогресс).
25 к. 110000 экз.
Капля жидкости. Вот она сорвалась с кончика пипетки и летит вниз — какую форму она при этом принимает? Как происходит испарение неподвижной капли и капли, которая обдувается потоком воздуха? А как и почему вообще образуется капля? Ответы на эти простые, казалось бы, вопросы на самом деле не так просты. Капля всегда в движении, в динамике рождения и исчезновения: полет, колебание, распад, испарение и конденсация. Бесконечная цепь превращений, форм и размеров. Поэтому каплю можно назвать перекрестком, на котором сходятся интересы разных научных дисциплин — от гидродинамики до химии.
Для широкого круга читателей.
----------------------- ББК 22.253.3
© Издательство «Знание», 1986 г
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ КАПЛИ
(Вместо предисловия)
О капле писали многие и по-разному.
В целях познавательных, строго технических, популярно-художественных. А мне всегда хотелось написать о капле еще что-нибудь личное, лирическое. Тому есть серьезные причины: ей, капле, обязан я выбором научного пути. Эта скромная тропинка вела меня долгие годы непростыми маршрутами, они сходились и расходились с путями человеческих судеб, пересекали шумные магистрали и отворачивали порой от манящих горизонтов. Я продолжал с упорством, достойным лучшего применения, как считали иные, идти к своей, «мелкой», «капельной» цели. Потом выяснилось — цель не мельче, а путь не уже и не хуже других в сложном перепутье современных научных специализаций. Он привел меня в удивительный и многообразный «мир в капле воды».
Маленький прозрачный шарик, а сколько научных направлений и проблем пересекалось в нем, как лучи в фокусе линзы!
Еще недавно, в преддверии века, ученые и инженеры не знали, какая ответственная роль уготована капле в развитии современной техники.
В наше время мудрено не видеть телепередачи или фотографии величественных ракетно-космических стартов, красавцев авиалайнеров. Все слышали про реактивные двигатели. А что их двигает, что там внутри? Там сложно и много всего, и среди многого — капля. Нам помнится капля дождя на оконном стекле. Мы любуемся жемчужиной в ювелирной оправе цветочного бутона на лесной поляне в выходной день.
Ну а в будни? Глубоко спрятан от постороннего взгляда, но не менее важен для человека повседневный, будничный быт капли-труженицы в тесных отсеках и огненных вихрях камер сгорания, в реве турбин, в перестуке поршней.
Капля — гениальное изобретение природы, которое успешно использует человек. В природе тоже работает основанная на каплеобразовании «машина» — круговорот влагообмена на нашей планете: испарение, конденсация, дождь.
Где капля, там и пузырь,— общие законы поверхностного натяжения сближают их: пузырь в жидкости — это капля и воздух, вывернутые наизнанку; кристаллик льда — это замерзшая капля или капля — это оттаявший лед.
Капля необходима для всего живого — защитная капля крови на царапине, очистительная слеза в глазу. Капля — носитель зародыша в процессе оплодотворения. Велика вероятность гипотезы, что жизнь зародилась именно в капельной форме. Может быть, Земля и планеты Солнечной системы — огромные остывающие капли, выброшенные когда-то нашим Солнцем...
В очень интересной книге Я. Е. Гегузина «Капля» рассказывается, как некий физик-энтузиаст мечтал создать особую науку о капле — «сталагмологию» (каплеведение). Но капля — перекресток многих наук: гидродинамики, физики, физикохимии, биологии и других.
Трудно дать краткое и полное определение капли. Можно, конечно, сказать: капля — частица жидкости, в состоянии равновесия ограниченная поверхностью вращения и стремящаяся под действием силы поверхностного натяжения к шарообразной форме. Но это скучно и неточно. Капля всегда в движении, в динамике рождения и исчезновения: полет, колебание, распад, слияние, испарение и вновь конденсация. Бесконечная цепочка метаморфоз. А разнообразие форм: эллипсоид, кольцо, купол парашюта. А диапазон размеров: капельки туманов диаметром с длину волны света (десятые доли микрометра), капли форсунок — сотня микрометров, дождь — это два—четыре миллиметра. Хотите каплю величиной с яблоко, ее можно получить в невесомости, но попробуйте откусить — очень неудобно: выскальзывает изо рта...
«Поле деятельности» капли настолько обширно и разнообразно, что попытка подробного описания и объяснения всех связанных с каплей явлений вылилась бы в несколько объемных томов. В этой книге мы не будем претендовать даже на популярное изложение еще не созданной науки «сталагмологии». Задача автора много скромнее: рассказать о личном участии в изучении свойств и поведения капли, о тех каплях знаний о капле, которые были добыты в лаборатории, чтобы затем влиться в море сведений, которыми располагает наука.
Надеемся, что знакомство с каплей лишний раз убедит читателей в неправомерности бытующего мнения, будто в науке уже почти не осталось нехоженых троп. В мире достаточно такого, что скрыто от нашего взора покровом привычных, обыденных представлений («обманчивость видимости вещей»). Полным загадок может оказаться каждое явление, каждый даже самый примелькавшийся предмет, коль скоро мы дерзнем погрузиться в его глубину.
Но погружение имеет смысл в том случае, когда ясна цель. Поэтому перед тем, как начать рассказ об исследованиях свойств и поведения капли, хотелось бы дать читателям общее представление о том, насколько широк круг связанных с каплей проблем. Но как это сделать? Подробный рассказ обо всех явлениях, в которых участвует капля, был бы равносилен попытке объять необъятное. Ограничить рассказ рамками технического использования капли — значит, сузить ракурс до ложного впечатления, что человек не заимствовал у природы каплю, а изобрел ее сам.
В поисках формы повествования, которая позволила хотя бы кратко коснуться многих связанных с каплей сторон, пришлось вспомнить, что людей, обладающих пусть не слишком детальной, зато широкой эрудицией сразу в нескольких областях знаний, именуют энциклопедистами. Энциклопедия — вот та емкая форма, которая издавна используется для краткого изложения сведений из разных областей!
Так зародилась идея «Малой энциклопедии капли», сокращенно МЭК (см. Приложение).
Возможно, кому-то такое название покажется чересчур громким, поскольку количество содержащихся в МЭК сведений даже для малой энциклопедии слишком мало. Чтобы спасти идею энциклопедии, будем считать, что буква М в названии МЭК обозначает не «малая», а «микро». Согласны даже считать МЭК не энциклопедией, а всего лишь микроэнциклопедическим словарем. Главное — сосредоточить в одном месте самые разнородные сведения о капле, чтобы в отличие от остальных разделов книги читатель мог читать МЭК не подряд, а выборочно, как и любую другую энциклопедию, которую вряд ли кто-то возьмется читать том за томом от «А» и до «Я».
Для начала можно, быстро перелистав страницы МЭК, пробежать глазами включенные в нее термины. Это даст самое общее представление о круге связанных с каплей проблем. Не исключено, что уже при первом беглом просмотре возникнет желание узнать о чем-то чуть-чуть подробнее.
В МЭК найдутся, надеемся, некоторые интересные сведения о применении капель и в области химии, металлургии, геологии...
Сказанное в МЭК о капле в двигателях (внутреннего сгорания, реактивных, твердотопливных, жидкостных и др.) будет освещено подробнее на страницах соответствующих глав книги.
Еще раз подчеркнем, что МЭК, конечно, не претендует на какую-либо полноту — для этого она должна была бы превратиться в многотомную БЭК.