Возвращение чародея, стр. 34
Повторяю: это было сенсацией. И вдруг — открытие «памяти» у воды!
В чем же эта «память» проявляется?
А вот в чем. Плавили лед и получали воду. Тут же исследовали ее свойства и вдруг убеждались, что некоторыми свойствами получающаяся вода продолжала походить на лед, хотя и была уже жидкостью. Какими, например? Например, вязкостью (и лед и вода обладают этим свойством, но значения их разные).
Выходило, что вода как бы «помнила» некоторое время свое прошлое. «Помнила» и не хотела с ним расставаться. По данным новосибирских физико-химиков А. Н. Каргинцева, В. М. Соколова и Л. Н. Ефанова, а также пакистанца М. Кураши и некоторых других ученых, вода «помнит» свое прошлое много часов. Только после этого она его окончательно «забывает» и становится водой, ничем уже не отличаясь от всех прочих вод такого же состава и в одинаковых условиях.
«Память» была установлена и у других жидкостей, например у расплавленного таллия.
Поговорим теперь особо о воде, о самой распространенной на Земле жидкости.
Известнейший советский геохимик и исследователь истории Земли академик Александр Павлович Виноградов сказал однажды: «Вода — самая удивительная жидкость, с которой встречается человек».
Как это точно сказано! Кажется, нет теперь специалиста, который не подписался бы под этими словами. Кто бы из ученых ни «смотрел на воду своими глазами», то есть не изучал бы ее с позиций своей науки, всякий видит в ней что-то совершенно исключительное, что-то существующее у нее одной.
«Для физиков и химиков вода — это вещество, занимающее особое место среди миллионов веществ, известных науке, — писал, развивая мысль А. П. Виноградова, профессор И. А. Хвостиков, — почти все физические и химические свойства воды — нечто исключительное, необычное в природе».
В самом деле, почему если объем всех твердых тел при плавлении увеличивается и они тонут в своем расплаве, то лед не тонет, а плавает в воде? — спрашивает физик.
Химика поражает другое. Это способность воды растворять в себе всевозможные вещества. Растворять так много, как ни одна другая земная жидкость.
Физиолог заметит то же и добавит, что все жизненно важные процессы идут в организме в водных растворах.
Биохимики и астрофизики убедительно доказывают, что сама жизнь на Земле обязана своим зарождением воде. Многие при этом добавляют: не пресной, а соленой воде (средняя соленость океанической воды 3,5 процента). Не будь вода в океанах соленой — не было бы на Земле ничего живого, жизнь на нашей планете не могла бы зародиться. Ведь соли те — это питание живого.
И еще три мнения, отмечающих важность и исключительность воды.
Географ: «Вода — это строитель природы. Весь облик планеты постоянно меняется, а это ведь проявляет себя работа воды. Нет на Земле ни одного твердого тела, в котором не было бы воды».
Метеоролог: «Круговорот воды в природе составляет главный процесс в биосфере Земли».
Наконец, физико-химик: «Заметьте, какое большое поверхностное натяжение свойственно воде! Благодаря ему вода в капиллярах, то есть в тонких трубках, может подниматься на несколько метров. Вместе с огромной способностью растворять в себе соли это свойство капиллярности воды делает возможным земледелие: поднимающаяся из почвы вода снабжает питательными растворами всю растительность, в том числе и самые высокие деревья». (Все эти примеры я взял из статьи профессора И. А. Хвостикова «Самая удивительная на Земле жидкость — вода», опубликованной в журнале «Земля и Вселенная» № 3 за 1969 г.)
Что же можно сказать о происхождении этих свойств воды? Как можно их объяснить, хотя бы в некоторых случаях приблизительно?
Ответим на вопросы, которые могли бы возникнуть у любознательного человека, узнавшего впервые о некоторых из приведенных выше мнениях.
Почему при расплавлении все твердые тела тонут в своем расплаве, а лед плавает?
Это объясняется тем, что во льду каждая молекула связана с четырьмя соседними. Находятся же все они, судя по микромасштабам, далеко одна от другой, поэтому лед сравнительно мало плотен: в нем много внутренних пустот. Когда же лед расплавляется, то часть связей, соединяющих его молекулы, разрушается, и молекулы, оторвавшиеся от соседей, устремляются в пустоты. Вода получается плотнее, и легкий, нерастаявший лед всплывает на поверхность. У других твердых тел дело обстоит иначе. Там плотность вещества при расплавлении не увеличивается, а уменьшается и, скажем, «металлические льдины» тонут в своей «металлической воде».
Почему вода — хороший растворитель?
Популярно это объяснить непросто. Ответим в самом общем смысле: это связано с молекулярным строением воды и вытекающими отсюда ярко выраженными электрическими свойствами молекул. Тело, оказавшееся в воде, очень чувствует эти свойства. На поверхности тела чрезвычайно ослабляется молекулярное притяжение. Настолько, что это притяжение уже не может сопротивляться ударам молекул друг о друга при их тепловом движении. Атомы или молекулы начинают постепенно отрываться от поверхности тела и переходить в воду. А это и есть процесс растворения.
Какова, с современной точки зрения, общая картина перемещения воды на нашей планете?
Ученые отвечают так. Миллионы лет вода постепенно переходит из недр Земли на поверхность, образуя и заполняя океаны. С поверхности водной оболочки Земли вода каждодневно испаряется, образует облака и туманы. Затем, сгустившись в дождь, снег или росу, вода опять возвращается на Землю — в почву и в океаны. Но возвращается не вся. Часть паров увлекается воздушными потоками через стратосферу в более высокие слои атмосферы, и там под действием солнечных ультрафиолетовых лучей молекулы H2O распадаются на водород и кислород. Водород, частицы которого самые легкие и быстрые, преодолевает в какой-то своей доле земное притяжение и ускользает в мировое пространство.
Выходит, что Земля наша все время «испаряется», но страшного здесь, кажется, ничего нет. Она не только испаряется: одновременно она захватывает своей атмосферой водород из плазмы так называемого солнечного ветра (о плазме смотри чуть дальше: «Четвертое состояние вещества»). Такой захваченный водород проникает в более глубокие слои атмосферы и образует там новые молекулы H2O.
Может быть, как полагают некоторые ученые, эти именно молекулы дают начало «солнечному дождю» на высотах около 100 км над уровнем моря, в слоях, где иногда появляются самые высокие облака Земли — серебристые облака.
Газообразное — третье состояние вещества
Не задумывались ли вы когда-нибудь над тем, какое состояние вещества для нас всего важнее? Почти все, кому я задавал такой вопрос, прося ответить не подумав, ответить сразу, ошибались. Потом лишь, в следующий момент спохватывались: «Газ, конечно!»
Да, безусловно, газ. Живем мы на твердом веществе, живем у жидкого (даже то, что едим, на 90 процентов состоит из воды), но всего важнее для нас третье состояние вещества, потому что мы живем в нем.
Если рыб называют морскими существами, кротов — земляными, то было бы вполне естественно применять иногда к человеку определение «существо воздушное». Воздух — наша стихия, без него нам не прожить и десяти минут.
Мы живем на дне чудесного океана, прозрачность которого, бывает, вводит в заблуждение наивных: не сразу соглашаются, что он тяжел. А он весит, как мы говорили, 5000 триллионов тонн. И он фантастически глубок, по последним данным — до 3000 километров.
Мы уже говорили о некоторых отличиях газообразных стихий от твердых тел и от жидкостей. Назовем еще одно: молекулы твердых тел и жидкостей — каждые в своей среде — вплотную прижимаются одна к другой. Совсем иное у газов. Плотность газа, находящегося под нормальным атмосферным давлением, примерно в 100 раз меньше. Это значит, что средние расстояния между молекулами газа очень велики. Чтобы столкнуться с другой молекулой, газовая молекула должна пройти расстояние, во много раз превышающее собственный размер. Частицы газа «живут» куда обособленнее частиц жидкостей и твердых тел.