月と水星と地震について。図面、説明

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月、水銀、地震について。子ども科学実験室

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スタヘエフの単純なトリックは完璧に機能した。彼の質問に対して、私がそもそも「水銀」という言葉から連想するものについては、ユーリ・イワノビッチが事前に示唆したように、私は正直に「温度計」と答えました。固定観念に囚われているのは、いつも残念なことです。もちろん、記憶をたどれば、水銀蛍光灯、「液体銀」が錬金術師のお気に入りの物質の XNUMX つであったこと、水銀が先史時代にも知られていた金属であること、そして温度計を思い出すこともできるでしょう。

月、水星、地震について

なぜこの一見平凡な事実から始めたのでしょうか? なぜなら、水銀の千年の歴史の中で、ソ連の科学者たちが最近、驚くべき独創性を持ったまったく新しいページを書いたからです。そしてもう XNUMX つ、非固定的な思考についてお話します。これは、珍しい関連性と調和のとれた研究ロジック、目標に向かう途中の忍耐力、忍耐力を組み合わせたものです。おそらくそれが、ソ連科学アカデミー地球化学・分析化学研究所の宇宙化学研究室の上級研究員によって語られたこの物語が一種の科学探偵小説のような理由である。

それは数年前、ルナ13号自動ステーションが月の土壌サンプルを地球に届けたときに始まりました。科学者たちは、月の地殻の構造、少なくともサンプラーが到達したその部分を解明する必要がありました。そして最初のステップは、ステーションが採取したのと同じ順序でサンプルを並べることでした。これ以前は、すべてのサンプルはいわば匿名のままで、すべて XNUMX つの容器の中で混合されていました。

それで、月の石は宇宙化学の研究室に行きました。このサンプルまたはそのサンプルがどの深さから採取されたかを調べるには、それらの化学組成の違いを見つける必要がありました。スペクトル研究によると、月にはモリブデン、鉛、鉄、水銀など、地球上とほぼ同じ元素が存在することがわかっています。科学者たちは何よりも水銀に興味を持っていました。研究者らによれば、彼女は研究において最も信頼できるガイドとして機能する可能性があるという。アイデアは次のとおりでした。月の表面の温度は一日の中でも大きく変化します。夜は寒いです - マイナス150°です。そして日中はプラス150℃です。そして水銀は液体の揮発性物質です。日中、上層に含まれる水銀は活発に蒸発します。より深い層は熱が低くなるため、より多くの水銀がそこに残るはずです。この目的のために特別に作成された装置の助けを借りて、これらの違いを捉える必要がありました。

この物語のデバイスは特別な役割を果たしているので、それについてさらに詳しく見てみましょう。まず、それを発明する必要がありました。確かに、大気を衛生的に管理するための装置はありましたが、月のスペクトル研究によると、その感度は、月の土壌中の水銀濃度を測定するのに必要な感度よりも約XNUMX倍低いことが判明しました。また、他の機器はより高感度であり、放射能に関連しているため、長時間連続して動作することができません。

新しい家電の本体は家電量販店で購入しました。紫外線を照射する水銀灯を内蔵した携帯型人工日焼け用美容器「Photon」です。水銀蒸気は紫外線で光ることが知られています。さらに、輝きの強さは水銀の濃度に比例します。彼らは「フォトン」ランプを取り出し、90°の角度でXNUMXつの穴のある金属製のシリンダーを彫りました。一方の端からはランプがそのようなシリンダーに光を当て、反対側の端からは光電池が見えます。水銀蒸気を含む空気がシリンダーに送り込まれると、フォトセルがその輝きを「認識」し、それを電流に変換します。輝きが強いほど、電流も強くなります。しかし、これは単なる模式図です。実際のデバイスで最も困難だったのは、適切な調光を見つけることでした。ランプの光線はシリンダーの内壁で繰り返し反射され、光電池に当たります。そして、蒸気の輝きは非常に弱いので、何千回反射した光線でもさらに強くなることがあります。シリンダーの内側をろうそく、ガス、石炭などで吸ったものは何でも...最後に、彼らは紫外線に対する最も黒いコーティングを見つけました。彼は白樺の樹皮からすすを与えられました。デバイスはこれまで知られていなかった感度で動作を開始しました。

最初の測定の結果は、月の土壌中の水銀が予想のほぼ半分であることを突然示しました。私たちはこれらの結果を再確認することにしました。現在、水銀は...さらに多くのものになりました。文字通りXNUMX時間後、別の一連の検証実験が行われました。水銀濃度が上昇中…どうしたの？デバイスが故障していますか? それは再調整され、検証されました...悲しいことに、新しい実験では同じ結果が得られました。最初は土壌中の水銀がどこかに消え、その後ゆっくりと戻ってくることが判明しました。

なぜ水銀は消滅するのでしょうか？実験用サンプルは空気中で粉砕した。たぶんそのとき水銀が蒸発するのでしょうか？しかし同時に、土壌はまったく加熱されておらず、ここには月の昼と夜の模倣はありませんでした。それでも、私たちはそれを調べてみることにしました。土壌の次の部分は粉砕されませんでしたが、大気から隔離されていたため、酸で溶解されました。すべてが所定の位置に収まりました。実験では、水銀のほぼ半分が圧力下で失われることが証明されました。しかし、これはどのように説明できるのでしょうか? そんな仮説を立ててみてください。圧力下でのサンプルの破壊は、岩石の微小せん断によって引き起こされます。岩石内部の水銀は、この石を構成する粒子 - 結晶の表面にあります。ここで、遠い話だが、研究者によればかなり正確な例えを使ってみましょう。バターサンドイッチにもう一枚のパンを乗せたものを想像してみてください。一方の部品をもう一方の部品に対して動かすと、オイルが絞り出されます。水銀についても同じことが言えます。それは岩石の破壊中に露出し、集中的に蒸発し始めます。

さて、XNUMX 番目の質問に何らかの方法で答える必要がありました。水銀はどこから来るのでしょうか? そこで彼らは、いわゆる「水銀のパラドックス」を思い出しました。地球上の岩石よりも数千倍も大きい巨大な隕石では、水銀含有量が何度も発見されました。さらに、彼らは、隕石が博物館のコレクションに長く眠っていればいるほど、より多くの水銀が含まれていることが判明したことに気づきました。月の土壌サンプルも、密封されたガラスキャップの下から取り出された後、検証実験の前にしばらく外気にさらされました。あるアイデアが生まれました。博物館に一定期間留まった隕石と月の土壌による水銀の蓄積速度を比較したらどうなるでしょうか? 速度はほぼ同じであることがわかりました。

これで、XNUMX 番目の質問は回答されました。月の石のサンプルはスポンジのように、地球の大気から水銀を吸収します。しかし、科学研究では常に起こることですが、XNUMX つの謎が解決されると、新しい謎が生まれます。なぜ地球の大気中にこれほど多くの水銀が存在するのでしょうか? なぜ地上の岩石にはそれが蓄積しないのでしょうか？水銀はどのようにして大気中に入るのでしょうか?

宇宙化学研究室の従業員は、装置を装備して、遠く離れた、しかし完全に地球上の遠征に出かけました。彼らの結果は、地上のプロセスにおける水銀の役割についての新たな理解でした。

私たちは学校で水、炭素、窒素の自然界の循環について学びます...現在、このリストには水銀が追加されています。さらに、明らかになったように、水銀サイクルの規則性についての知識がなければ、生物圏で起こっている複雑な地球化学的、生物学的、物理的プロセスの全体像を形成することは不可能です。探検中に、科学者たちは、地球のいわゆるガスの呼吸とともに、水銀が地球の深部から岩石を通って上昇していることを発見しました。大気中に放出された水銀は雨によって洗い流され、再び地中に戻ります。

遠征中に行われた測定結果も新たな謎をもたらしました。測定が始まると、最初は空気中の水銀濃度が上昇しました。これが約XNUMX週間続きました。その後、集中力が低下し始めました。そして一週間後にはまた伸び始めました。この隔週の周期性はどのようにして生まれるのでしょうか? 科学者たちは、月が原因であると示唆しています。それは長さメートルの海の潮の波を引き起こし、地殻をまったく同じ周波数で上下させます。同時に、地球の深部に応力や亀裂が発生します。このとき、水銀は腸から最も集中的に蒸発します。

この事実を考えると、研究者らはまた、月の土壌から水銀を「盗んだ」という報道機関との謎を思い出した。実際、どちらの場合も、水銀の集中的な蒸発の理由は同じでした...しかし結局のところ、地球物理学者がその時までに発見したように、地震中にはまったく同じ状況が発生します。大惨事の直前に、地下では応力が増大し、岩石の亀裂の数が増加します。これは、震源近くで地震が発生する前には、水銀の濃度も増加する必要があることを意味します。

この装置は地震の多い地域に持ち込まれました。研究はトルクメニスタン、タジキスタン、キルギスで実施された。当時、これらの地域では大きな地震はありませんでした。しかし、小規模な地下ストライキが多数発生した。そして、この装置は非常に信頼できる予測装置であることがすぐに証明されました。地震の XNUMX ～ XNUMX 日前に、この装置は「地震が起こるだろう」と予測していました。 XNUMX 件中 XNUMX 件の場合、予測は正しかったことが判明しました。そして現在、科学者たちはこの珍しい予報官の信頼性を高めるために取り組んでいます。

著者: A.フィン

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