Сочинения

(1голосов, средний: 5,00 out of 5)

Загрузка...

Для того, чтобы записать алгоритм на алгоритмическом языке, нужно прежде всего придумать название алгоритму, указать имена величин, которые сообщаются алгоритму в качестве исходных данных (аргументы алгоритма), и величин, которые получаются в результате работы алгоритма (результаты алгоритма). Аргументы и результаты вместе называются параметрами алгоритма. Затем для каждого параметра нужно указать, какого типа значения он принимает: числовые (натуральное, целое, дробное, вещественное) или нечисловые (например, литерное) значения. Чтобы указать тип значения величины, нужно перед ее именем написать сокращенное название:

• нат для «натуральное»
• цел для «целое»
• дроб для «дробное»
• вещ для «вещественное»
• лит для «литерное» и т. д.

Если несколько величин имеют общий тип, соответствующее служебное слово можно указывать один раз: цел а, Ь, с вместо цел а, цел Ь, цел с.

Все эти сведения об алгоритме составляются в виде заголовка алгоритма.

Например, заголовок алгоритма для решения квадратного   уравнения   может выглядеть следующим образом: алг КОРНИ КВАДРАТНОГО УРАВНЕНИЯ (цел а, Ь, с, вещ хь х2) арг а, Ь, с, рез X], х2

Здесь алг (алгоритм), арг (аргумент) и рез (результат) — служебные слова. Список параметров, как указано, берется в скобки и разделяется запятыми. В списке параметров перед именами величин помещается служебное слово — название типа значения. В списке аргументов через запятую. Знаменатель в обеих формулах один и тот же. Очевидно, что его не надо вычислять дважды. Целесообразно ввести промежуточную величину, например й, и присвоить ей значение соответствующего выражения.

• алг ЛИНУР (вещ Ьь с,, аь Ь2, с2, а2, Х\
• арг Ьь сь о!ь Ь2, с2, (12;
• рез XI, х2
• нач вещ а
• а: = Ь,с2 —с,Ь2;
• Хь = (а!С2 —с,а2)/а;
• х2: = (Ъ1Й2 — а1Ь2)/а.

Так как величина а не является ни аргументом, ни результатом алгоритма, информация о ней помещается не в заголовке, а в дальнейшем тексте алгоритма, сразу же за его началом.

Упражнения

5) Запишите в виде серии присваиваний алгоритм вычисления определителя третьего порядка

I ан    а12   а( а21    а22    а2з I Эз1     азг     азз .

таким образом, чтобы количество записей промежуточных результатов при вычислении на микрокалькуляторе было по возможности наименьшим.

6) Расставьте скобки в присваивании

у: == ах2 + х + с так, чтобы вычислить результат без записи промежуточных      результатов.       Сам алгоритм записывается под своим заголовком и заключается между служебными словами   нач  (начало)    и   кон   (конец).

(Еще не оценили)

Загрузка...

Алгоритмический язык — это система обозначений для формальной записи алгоритмов над величинами. Алгоритмический язык дает возможность составлять программы — то есть алгоритмы, предназначенные для исполнения машиной и записываемые на специальных языках программирования. Можно сказать, что алгоритмический язык — это система обозначений и понятий, присущих в той или иной форме любому языку программирования.

В алгоритмическом языке будет употребляться некоторое количество слов, смысл и способ употребления которых заданы раз и навсегда. Эти слова называются служебными словами. При записи алгоритмов они будут подчеркиваться и записываться, как правило, в сокращенной форме.

(Еще не оценили)

Загрузка...

Для изучения математики, физики и химии, а также для решения задач с помощью микрокалькуляторов и ЭВМ особое значение имеют алгоритмы работы с величинами. В школьном курсе математики и физики мы больше всего привыкли к числовым величинам, значениями которых являются числа — натуральные, целые или дробные. В повседневной жизни, однако, столь же часто встречаются к нечисловые величины — постоянные и переменные,— значениями которых являются слова, списки, таблицы, тексты и вообще самые разные предметы. Величины, значениями которых являются слова или текст, называются литерными. Например, графа «ФИО» в пустом бланке истории болезни является литерной величиной, не имеющей значения, а в заполненном бланке — это постоянная литерная величина, значением которой являются три слова — фамилия, имя и отчество пациента. Графа «возраст» не имеет значения в незаполненном бланке и является переменной числовой величиной в заполненном бланке. Ее значением является натуральное число — возраст пациента в годах. Класс 8 «б» в школе является переменной величиной, значение которой — множество учеников, обучающихся в этом классе в текущем учебном году.

Упражнения

• Запишите по образцу примера 2 алгоритм сложения столбиком.
• Запишите по образцу примера 3 алгоритм деления отрезка пополам.
• Известно, что если а>Ь, то наибольший общий делитель у чисел а, Ь и Ь, а — Ь один и тот же (а и Ь — натуральные числа).

Укажите ошибку в нижеследующей записи алгоритма нахождения наибольшего общего делителя двух любых натуральных чисел:

• 1.         Из  большего   числа   вычесть  меньшее и  заменить  разностью   большее  число.
• Если разность равна нулю, взять другое число в качестве ответа.
• 3.         Если  разность  не равна   нулю,  повторить сначала.

Исправьте алгоритм так, чтобы в исправленном варианте был невозможен бесконечный цикл.

(Еще не оценили)

Загрузка...

Прежде чем решать на том или ином компьютере сколько-нибудь серьезную задачу, надо продумать действия, позволяющие получить искомый результат, верно их организовать, приспособить к возможностям и особенностям используемой машины — и только потом переходить к следующим этапам решения: например, писать программу для компьютера (будь то программируемый микрокалькулятор или «большая» ЭВМ). В своем окончательном виде такая программа представляет собой цепочку из тех символов, что нанесены на клавиши микрокалькулятора или на клавиатуру устройства ввода в ЭВМ. Такая запись хороша, чтобы не ошибиться при нажатии клавиш, но совершенно непригодна, чтобы рассказать кому-нибудь или даже вспомнить самому, какую же задачу решает эта длинная последовательность символов. В то же время понимание программы и лежащего в ее основе алгоритма необходимо всегда — хотя бы для того, чтобы знать, как исправить программу при обнаружении ошибок в ней или немного видоизменить ее при необходимости.

Этой цели отвечает алгоритмический язык, о котором рассказывается ниже. Его наглядность облегчает запись и изучение алгоритмов, а его точность и строгость позволяет использовать эту запись для дальнейшего программирования. Кроме того, алгоритмы, записанные на алгоритмическом языке, можно подвергать закономерным преобразованиям, не нарушая их правильности, подобно тому, как это делается с алгебраическими выражениями. Такие преобразования позволяют строго выводить из записи алгоритма программу, более приспособленную для решения задачи на конкретном компьютере. Человеку, знающему этот язык, в дальнейшем легче будет освоиться с любым из языков, на котором сегодня   общаются   с   ЭВМ   специалисты.

Алгоритм — это понятное и точное предписание исполнителю совершить последовательность действий, направленных на достижение указанной цели или на решение поставленной задачи. Исполнителем алгоритма может быть или человек или автоматическое устройство (машина), способное воспринять предписание и выполнять указанные в нем действия.

Запиши множимое. I. Подпиши   множитель    под    множимым так, чтобы разряды множителя находились под соответствующими разрядами множимого.

• Проведи черту под множителем. Под ней будут подписываться частные суммы.
• 4.         Возьми   очередную  цифру   множителя, начиная с единиц.
• Если очередная цифра множителя равна нулю, пропусти ее и перейди к пункту 4.
• Если очередная цифра не равна нулю, умножь на нее множимое и произведение как очередную частную сумму под пиши под чертой или под предыдущей частной суммой так, чтобы единицы произведения приходились бы под очередной цифрой множителя.

Не всякое предписание является алгоритмом. Например, персонажу известной сказки приказывают: «Поди туда, не знаю куда, принеси то, не знаю что». Это задание непонятно, неточно и нерезультативно. Предписание понятно, если каждое его действие может быть выполнено исполнителем.

Предписание точно, если на каждом шаге его выполнения известно, какое действие надо выполнить. Предписание результативно, если его завершение всегда означает, что цель достигнута или задача решена, или указано, что цель недостижима или задача не имеет решения.

ПРИМЕРЫ АЛГОРИТМОВ Пример 1.  Переход улицы.

• Подойди к краю улицы.
• Посмотри налево.
• Если приближается машина, подожди,
• Если очередная цифра не была последней, перейди к пункту 4.
• Если очередная цифра оказалась последней, сложи частные суммы столбиком и общую сумму возьми в качестве искомого произведения; если под чертой ничего не оказалось, произведение равно нулю.

Пример   3.   Проведение   перпендикуляра   к прямой АВ в заданной точке а.

• Отложить в обе стороны от точки а на прямой АВ циркулем отрезки равной длины с концами Ь и с.
• Увеличить раствор циркуля до радиуса, в полтора-два раза большего длины отрезков аЬ и ас.
• Провести указанным раствором циркуля последовательно с центрами в точках Ь и с дуги окружностей так, чтобы они охватили точку а и образовали две точки пересечения друг с другом а и е.
• Взять линейку и приложить ее к точкам й и е и соединить их отрезком. При правильном построении отрезок пройдет через точку а и будет искомым перпендикуляром.

(Еще не оценили)

Загрузка...

Звезда, дающая нам жизнь, наше Солнце, все еще полно загадок. И вместе с тем трудами астрофизиков все больше выясняется конкретных механизмов солнечной активности, все более понятным становится, что и как именно происходит в этом гигантском термоядерном реакторе. Один из примеров — объяснение механизма солнечных вспышек, грозного явления, привлекающего пристальное внимание физиков, астрономов, энергетиков, метеорологов, биологов, медиков, специалистов в области космонавтики. Используя богатейшие материалы астрофизических наблюдений, теоретики разработали модели солнечной вспышки, где главные действующие лица — это магнитные сгустки, выплывающие из недр Солнца, плазма солнечной атмосферы, пронизанная магнитными полями и гигантской силы электрические токи, которые при изменении магнитного поля наводятся в плазме, как и в любом проводнике, в полном соответствии с правилом правой руки.

Динамика плазмы в сильных магнитных полях — лишь в последние десятилетия. Интерес к плазме появился

[smszamok]

сначала в основном в связи с задачами физики Солнца и астрофизики, а затем — и очень интенсивно— в связи с исследованиями по проблеме управляемого термоядерного синтеза. В этих исследованиях плазма в сильных магнитных полях как раз и является основным объектом изучения. Любопытно, что и в этой области, как и в астрофизике, в последнее время стала выясняться важная роль процессов так называемого «лересоединения», которые играют фундаментальную роль для солнечных вспышек и о которых пойдет речь ниже.

И вот еще что — солнечные вспышки имеют принципиальное значение для астрофизики как наиболее близкий и доступный для исследования пример генерации нетепловых частиц, радиоволн, рентгеновских и гамма-лучей во Вселенной.

Более того, процессы типа солнечных вспышек происходят также в магнитосфере Земли (здесь с ними связано известное явление полярных сияний) и в магнитосферах других планет, например, Юпитера. Наконец, эти процессы существенны также в некоторых лабораторных экспериментах и установках с сильными разрядами в магнитном поле. Таким образом, изучение солнечных вспышек очень важно не только для астрофизики, но и для физики плазмы вообще.

Исследование солнечных вспышек имеет и прямое практическое значение. Уже давно известно, что вспышки на Солнце оказывают сильное воздействие на ионосферу, вызывая нарушения радиосвязи, работы радионавигационных устройств и другой техники, связанной с радиоволнами. В последние десятилетия в связи с пилотируемыми космическими полетами возникла очень серьезная задача защиты экипажей космических кораблей от ионизующего излучения вспышек и заблаговременного предупреждения о возможной радиационной опасности. Имеются данные о влиянии вспышек на погоду. Как уже отмечалось, непосредственное энергетическое воздействие вспышек на земную атмосферу относительно невелико. Однако большой поток ультрафиолетового и рентгеновского излучения от вспышек, значительно превышающий поток от спокойного Солнца, может изменять состояние верхней атмосферы и соответственно характер переноса главных потоков тепла в атмосфере. Эти вопросы стали сейчас предметом серьезного изучения. Наконец, имеются свидетельства влияния вспышечной активности Солнца на биосферу. Так, в частности, ряд исследователей, по данным массовых клинических наблюдений, устанавливают связь между вспышками и ходом сердечнососудистых и других заболеваний.

Что же мы знаем о солнечных вспышках? Что известно о природе этого явления?

Прежде всего, заметим, что результаты наблюдений вспышек публикуются в научных журналах уже более ста лет, начиная с первой документально зарегистрированной вспышки 1 сентября 1859 года. Уже несколько десятилетий наблюдения за солнечными вспышками ведутся на регулярной основе многими обсерваториями мира. За это время накоплен огромный материал, и были высказаны и серьезно обсуждались в литературе самые разнообразные гипотезы происхождения вспышек. В их числе были и такие, как удар больших масс вещества о поверхность Солнца или термоядерные взрывы непосредственно на этой поверхности.

Трудность выбора наиболее правдоподобной гипотезы была в основном связана с тем, что наблюдения, хотя и весьма многочисленные, были очень ограниченными по своему характеру: все они велись в оптическом диапазоне спектра. В то же время, как показали уже первые внеатмосферные наблюдения на спутниках и ракетах, при солнечной вспышке оптическое излучение, скорее всего, возникает как вторичный эффект, причем, как правило, вдали от сердцевины вспышки. Непосредственно в этой сердцевине возникает рентгеновское излучение, которое нельзя наблюдать с Земли из-за его сильного поглощения в атмосфере.

И все же многие годы оптических наблюдений нельзя считать затраченными впустую. Благодаря им были установлены закономерности развития вспышек в хромосфере, их связь с активными областями и, что особенно важно для понимания механизма вспышек, тесная связь вспышек с магнитными полями на поверхности Солнца. Именно измерения магнитного поля, а они ведутся в процессе наблюдения линий оптического спектра, показали, что вспышки возникают там и только там, где имеется достаточно сильное магнитное поле. Более того, детальные наблюдения магнитных полей, выполненные в Крымской астрофизической обсерватории, выявили в атмосфере Солнца в области вспышки электрические токи огромной силы — в сотни миллиардов ампер.

Связь вспышек с магнитными полями и токами в солнечной атмосфере и дает ключ к пониманию этого явления. Но прежде, чем говорить об этом конкретно, нужно хотя бы кратко остановиться на поведении магнитного поля в хорошо проводящей электричество подвижной среде, какой является высокоионизованная плазма солнечной атмосферы.

Как известно еще со времен Фарадея, изменяющееся магнитное поле наводит электрический ток в проводниках, которые находятся в этом поле,— на этом эффекте основано действие машинных генераторов тока. С другой стороны, на проводник с током, находящийся в магнитном поле, действует сила, которая стремится привести проводник в движение — этот эффект используется в электродвигателях. Если же проводником является жидкость, плазма или газ, заполняющие большой объем и пронизанные полем, то оба эффекта осуществляются одновременно: изменения магнитного поля возбуждают в такой среде электрические токи.

До сих пор мы говорили о магнитном поле пятен, полностью пренебрегая тем обстоятельством, что атмосфера Солнца представляет собой очень хорошо проводящую плазму. Если считать, что плазма — идеальный проводник, что ее электрическое сопротивление равно нулю, то нетрудно выяснить характер взаимодействия старого и нового полей. Именно в силу уже известного нам свойства вмороженности поля каждая силовая линия остается связанной с одними и теми же частицами плазмы, и мы можем непрерывно следить за перемещением и деформацией поля. В частности, если какая-то силовая линия вначале соединяла два определенных магнитных пятна, то при любых перемещениях плазмы и пятен она будет соединять те же самые пятна. Иначе пришлось бы допустить «перескок» магнитных силовых линий от одного пятна на другое, например, с южного полюса нового «магнита» на южный полюс старого «магнита», а это противоречит условию вмороженности поля.

Вместо нулевой линии появится граница раздела этих двух полей — поверхность, на которой происходит переход от нового поля к старому. Как показывает теория, эта поверхность имеет первостепенное значение для развития вспышек.

[/smszamok]

Старое и новое магнитные поля независимы и поэтому практически всегда по-разному направлены — в нашем примере они противоположны друг другу на границе раздела. Следовательно, на поверхности раздела старого и нового полей происходит быстрое изменение, как говорят, «скачок» величины и направления магнитного поля. Токовые слои в атмосфере Солнца как раз и являются причиной солнечных вспышек, причем вспышки появляются именно в области токовых слоев. Прежде чем перейти непосредственно к конкретному механизму появления солнечных вспышек, скажем еще несколько слов об их первопричине, о токовых слоях.

(Еще не оценили)

Загрузка...

Сердолик относится к самоцветным разностям халцедона, и из них он, пожалуй, самый известный. В нем, по словам академика А. Е. Ферсмана, «все оттенки красного цвета сливаются в полную чудес сказку». Цвет камня может быть розовым, светло-оранжевым, морковно-красным или темно-красным до лилового. Глубокая просвечиваемость и неравномерность окраски придают ему особую прелесть и привлекательность.

Лучший по качеству во всей Европейской части сердолик встречается в Крыму, на заповедном Карадэге. Здесь одна из бухт так и называется — Сердоликовая. Правда, сердоликов там давно уже нет: разноцветную гальку разобрали на сувениры.

Карадаг очень древний подводный вулкан его называют минеральной жемчужиной, окаменелой сказкой природы. Все здесь   сурово   и   величественно.   Черные   и

К счастью, сердоликовые жилы на Карадаге располагаются на труднодоступных береговых утесах или запрятаны под каменным чехлом осыпей.

В вулканических породах довольно часто встречаются   миндалины — округлые   вытянутые  тела,    по   форме   похожие   на   ядро миндального  ореха,  образовавшиеся в  застывшей вулканической лаве. Первоначально это были пустоты на месте газовых пузырей.   Потом в слепки этих пузырей (их размеры от 3 до 25 сантиметров в  поперечнике)   проникали   пульсирующие   горячие   перенасыщенные   кремнеземом   растворы. В пустотах равномерно концентрическими  слоями  отлагались  и  застывали  выделения халцедона. Если сделать поперечный разрез миндалины,   четко видно,   как концентрическими слоями от периферии к центру    полости    отлагались    слои    разной толщины, разной окраски, разной прозрачший родственник кварца, волокнистая, сталлическая разность его. Под микроскопом хорошо видны тонколучистые, волокна халцедона и кристаллики кварца, расходящиеся радиально из множества центров во все стороны.

Ты в день печали был мне дан. Пускай же в век сердечных ран Не растравит воспоминанье. Прощай, надежда; спи, желанье; Храни меня, мой талисман.

Письма, которые Пушкин получал в Михайловском от Воронцовой, были запечатаны сургучом с отпечатком камня-интальо, таким же, как в его перстне. После новой встречи с Воронцовой в Петербурге в ноябре 1827 года Пушкин написал известное стихотворение «Талисман». На листках черновика поэт поставил пять оттисков сердоликового перстня. Еще восемь лет спустя Пушкин на одном из черновиков нарисовал заветный перстень на указательном пальце левой руки. Поэт носил его и на большом пальце правой руки. Это видно по известному портрету Пушкина, написанному в 1827 году В. А. Тропининым.

В пушкинский перстень был вправлен восьмиугольный сердолик с вырезанной сокращенной надписью на древнееврейском языке: «Симха, сын почтенного рабби Иосифа, да будет благословенна его память». Стиль надписи, по мнению некоторых специалистов, указывает на крымско-караимское происхождение перстня. Надпись на камне, возможно, сделана в ЧуфутКале в Крыму. Сердолик скорее всего   не   местный,  а   с   Ближнего   Востока.

Пушкин не знал, что означает «магическая» надпись на его сердолике, где «слова святые начертала» безвестная рука. Поэт всю жизнь не расставался со своим талисманом. Был он у него на руке и во время    роковой    дуэли.

• В нем таинственная сила!
• Он тебе любовью дан.
• От недуга, от могилы,
• В бурю, в грозный ураган
• Головы твоей, мой милый,
• Не спасет мой талисман.

Сохранились еще и такие данные. В. Б. Пасек встречался с И. С. Тургеневым и так записал его слова: «Я очень горжусь обладанием пушкинского перстня и придаю ему, так же, как и Пушкин, большое значение. После моей смерти я бы желал, чтобы этот перстень был передан графу Льву Николаевичу Толстому как высшему представителю русской современной литературы, с тем, чтобы, когда настанет, и «его час», граф Толстой передал бы мой перстень, по своему выбору, достойнейшему последователю пушкинских традиций между   новейшими   писателями». После смерти Тургенева Полина Виардо передала пушкинский перстень музею Александровского лицея. К сожалению, в марте 1917 года перстень был похищен вместе с другими вещами из музея. Украденные вещи вскоре нашли. Все, кроме пушкинского перстня-талисмана. И сейчас в собрании Всесоюзного музея А. С. Пушкина можно увидеть слепки и отпечатки на сургуче сердоликового перстня и пустой сафьяновый футляр от него. Были сообщения о том, что след перстня-талисмана будто бы недавно отыскался в Италии. Но так ли это? И потом ведь было два подобных перстня с резным сердоликом, второй оставался у графини Воронцовой…

Сегодня сердолику не приписываются какие-либо особые свойства, в том числе и лечебные, И тем не менее этот халцедоновый самоцвет волшебно прекрасен, всегда в моде и всегда любим. Его приятно трогать, на него радостно смотреть. Красивые камни, как цветы, поднимают настроение, приносят праздник, и только в этом их «жар    целебный».

(1голосов, средний: 5,00 out of 5)

Загрузка...

Как известно, природе потребовались сотни миллионов лет эволюции и бесчисленные пробы и ошибки, чтобы создать молекулярный носитель наследственной информации, способный управлять жизнью клетки. Молодым ученым из Гамбурга удалось воспроизвести одну из таких молекулярных структур за четыре недели. Кусок за куском «пристегивали» они так называемые нуклеотиды друг к другу, пока в конечном счете не был получен искусственный ген — двойник известного в природе гена, управляющего в организмах млекопитающих синтезом гормона «ангеотензин-2». Этот гормон участвует в регуляции кровяного давления и в сокращении гладких мышц.

Гамбургских ученых (их работы возглавляет доктор Кестер) прежде всего интересовала возможность с помощью такого синтеза лучшим образом изучить жизненные процессы, происходящие в живых организмах. Ведь мы, по существу, до сих пор в самых грубых чертах представляем себе сложнейший механизм жизнедеятельности живых существ. Хорошо, например, известно, что гены построены из различной длины двойных спиралей, образованных нук-леотидными молекулами. Что в последовательности соединения различных нук-леотидов зашифрована та или иная наследственная информация.

Но вот представим себе: например, человеческому организму потребовалась новая порция какого-либо гормона. Происходит активизация гена, заведующего синтезом этого гормона. Известно, что одна из спиральных нитей этого гена начинает управлять синтезом, производством необходимого гормона. Но какая именно из двух нитей

это делает и почему определенные нук-леотиды действуют только в этом тройном союзе, до сих пор еще не понятно.

Для разрешения подобных вопросов искусственный ген, синтезированный учеными из Гамбурга, особенно удобен. Он состоит «всего» из тридцати трех нуклеоти-дов. Следовательно, его двойная спираль относительно коротка, ее легко можно обозреть в электронном микроскопе. Вместе с тем синтезируемый под его управлением гормон особенно активен, благодаря этому его присутствие легко обнаруживается в химических реакциях.

Доктор Кестер и его группа предполагают внедрить свой ген в наследственный аппарат бактерии с тем, чтобы точнее изучить функции сотворенной ими структуры. Затем этот ген будут также целенаправленно «переконструировать» для того, чтобы по изменениям его внешних функций сделать заключение о роли его частей.

Как важное достижение биохимии надо рассматривать и метод, которым велось строительство искусственного гена. Вместо того, чтобы «пришивать» нуклеотиды один за другим поштучно, подобно звеньям цепи, к вырастающей спирали молекулы, ученые применили «монтаж» нуклеотидными блоками. Семь отдельных молекулярных цепочек они сумели разместить в правильной последовательности и соединить воедино. Так возник желаемый ген.

Эта«генная  технология»,как  надеются исследователи, может послужить со временем для практических целей.. Синтезируя нужные гены, можно будет, например, искусственно создавать бактерии, полезные для человека. Скажем, бактерии, продуктом жизнедеятельности которых будут, например, гормоны, тот же инсулин, нужный для лечения людей, больных диабетом.

Можно представить себе и другие способы использования «генной технологии», примененной гамбургскими учеными. Представьте, что исследователи взяли из пищеварительного тракта больного человека бактерии, входящие в его постоянную микрофлору. Затем у этих бактерий этим методом несколько изменяется наследственный аппарат в таком направлении, чтобы они могли продуцировать вещества, целительные для данного больного. Затем бактерии будут вновь возвращены в организм, чтобы служить там своего рода живым лекарством постоянного действия.

Однако доктор Кестер, как и американские биохимики, которые недавно синтезировали гены, отвечающие за продукцию краевых кровяных шариков у кроликов, довольно сдержанны по поводу прогнозов того, как могут быть в дальнейшем применены синтетические гены для лечения генетических заболеваний. Ученые прежде всего рассматривают свой синтетический ген как инструмент, который должен им помочь понять действие генетического аппарата в высокоразвитых организмах.

(Еще не оценили)

Загрузка...

Материалы высокой чистоты еще недавно изготовлялись в очень небольших количествах в научных лабораториях для исследовательских целей. В последние два-три десятилетия потребность в них резко увеличилась. Для развития новых отраслей современной техники нужны значительные количества различных веществ особой чистоты. Атомная энергетика одной из первых предъявила невиданные до тех пор требования к чистоте металлов. Ей понадобились материалы с общим содержанием примесей не более 0,03—0,04 процента. Прежде всего речь шла об уране — ядерном горючем. Элементов, обильно захватывающих тепловые нейтроны (гафний, бор, кадмий и некоторые другие), в уране не должно быть больше Ю-3—Ю-4 процента.

Не менее высокие требования предъявляются к чистоте конструкционных материалов, непосредственно не участвующих в ядерной реакции. Цирконий, используемый для

[smszamok]

изготовления внутренних деталей реактора, обладает ковкостью и механической прочностью только при весьма малом содержании примесей. В присутствии кислорода (0,7 процента) он утрачивает эти свойства, а примесь азота (0,01 процента) лишает металл его коррозионной стойкости, но и тщательно очищенный цирконий был вначале забракован для работы в реакторе на том основании, что слишком активно захватывал нейтроны. Только высокочувствительными методами анализа было доказано, что повинен в этом не сам цирконий, а его неизменный спутник в природе гафний, трудноотделимый от него из-за почти полной идентичности свойств. Цирконий реакторной чистоты не должен содержать более 0,01 процента гафния. Развитие реактивной авиации и ракетной техники потребовало целый ряд цветных и редких металлов, обладающих неизвестным до того времени комплексом свойств жаропрочностью (механической прочностью при высоких температурах), жаростойкостью (устойчивостью к окислению при высоких температурах) и пластичностью. Только благодаря глубокой очистке удалось получить пластичные, тугоплавкие и жаростойкие металлы и сплавы на их основе. Особенно вредными примесями в этом случае оказались кислород, азот, водород и углерод. Примеси других элементов (мышьяка, олова, свинца и висмута) могут присутствовать в количествах не более одного грамма на одну или десять тонн жаропрочного металла.

В материалах еще более высокой степени чистоты нуждается промышленность полупроводников. Для производства полупроводниковых приборов требуются, кроме химических элементов особой чистоты, интерметаллические соединения, сульфиды, окислы, селениды и множество других сложных соединений. И в каждом из компонентов содержание контролируемых примесей должно составлять не более Ю-6—Ю-8 процента.-

(Насколько техническое применение полупроводниковых материалов зависит от их чистоты, можно увидеть на примере германия. Открытый в 1866 году, он более полувека числился металлом, так как при той степени очистки был хорошим проводником электричества.) В производстве чистых металлов и полупроводников большую роль играют вспомогательные материалы (графит, кварц), газы (водород, аргон, гелий), вода и химические реактивы. Чтобы не внести в обрабатываемые материалы примусных частиц, все они должны обладать соответствующей степенью чистоты. Поэтому предварительной глубокой очистке необходимо подвергнуть и их. В свою очередь, эти процессы очистки могут быть осуществлены при помощи других чистых веществ. Создается цепочка производств чистых веществ, где с повышением чистоты одного материала эта же задача сразу встает перед смежными производствами. Основным рабочим элементом в современных лазерах служат как монокристаллы (искусственный рубин, фтористый барий, флюорит, двуокись титана и др.), так и жидкости и газы. Общее требование ко всем этим веществам — высокая степень чистоты. Допустимое содержание примесей лежит в пределах Ю-8—Ю-9 процента: это один атом примеси на 1—10 миллиардов атомов основного материала.

Но и это далеко не предел возможной чистоты. Очевидно, в ближайшем будущем микроэлектроника будет нуждаться в материалах, содержащих не более Ю-10 — Ю-12 процента примесей. Самое чистое вещество на нашей планете— германий чистотой 1012—10лз процента — стали получать в начале 70-х годов для приборов, регистрирующих излучения малых энергий. В столь чистом германии один атом примесей приходится на несколько триллионов атомов германия. В материалах глубокой очистки заинтересованы не только отрасли новой техники. Например, примеси в лекарствах могут ослабить их лечебную функцию, и даже стать причиной токсического действия. Примером могут служить антибиотики: они утрачивают свое лечебное действие в присутствии следов цинка.

Для получения веществ высокой чистоты разрабатываются и используются сложные многоступенчатые технологические схемы. Выбор методов очистки определяется как свойствами самого, вещества, так и требованиями к его чистоте. Методы очистки металлов делятся на три группы: электрохимические, химико-металлургические и физические, включающие в себя кристаллофизические. Электрохимические методы. В процессе электролиза водных растворов или расплавов с анодов в электролит переходят очищаемый металл и примеси. В определенном режиме процесса на катоде выделяется лишь очищаемый металл и в некоторых случаях — незначительные количества примесей. Так рафинируют бериллий, галлий, торий, тантал, цирконий, алюминий, медь и т. д.

Химико-металлургические методы, применяемые для очистки многих металлов, включают все способы, использующие химическое взаимодействие примесей или самого очищаемого металла с вводимым реагентом. Это в основном удаление примесей в виде малорастворимых соединений или с образованием летучих соединений очищаемого металла. В последнем случае говорят о транспортных химических реакциях. Они обеспечивают перенос очищаемого металла в виде газообразного соединения в другую зону аппарата, где в условиях иных температур и давлений оно разлагается с выделением металла высокой чистоты. Так очищают титан, цирконий, алюминий, кремний и т.д.

Многие физические методы рафинирования основаны на различной растворимости очищаемого вещества (например, растворимого соединения металла) и примесей в тех или иных жидкостях. Один из таких методов — жидкостная экстракция, когда растворенное вещество избирательно извлекается из одного жидкого растворителя с помощью другого, не смешивающегося с первым, в котором при этом остаются и примеси. Так получают чистые хлориды железа, кобальта, никеля, сурьмы, золота, платины, меди, германия.

Дистилляцией (или перегонкой) можно разделить раствор или расплав на его компоненты, характеризующиеся разными значениями давления паров. Кристаллофизические методы основаны на различии в составе твердой и жидкой фаз при кристаллизации металла из расплава. Примеси при этом остаются в расплаве. Так удается снизить их содержание до Ю-8—Ю-9 процента. Эти методы важны при очистке полупроводниковых материалов и прежде всего германия и кремния, а также очень многих металлов — железа, алюминия и т.д.

До недавнего времени наиболее чистыми веществами считались химические реактивы, используемые для научных исследований и при химических анализах. В таких реактивах содержание основного вещества выражали обычно в процентах, остальное были примеси. По степени чистоты различают реактивы трех квалификаций: чистые, чистые для анализа и химически чистые. С повышением требований к чистоте материалов содержание примесей стали выражать десятыми долями процента — промилле, затем— в «частях на миллион» и равновеликим ей показателем «грамм на тонну». Затем стали пользоваться числом «частей на миллиард» или «миллиграммов на тонну». Сейчас техника очистки близка к применению следующего показателя чистоты— «части на триллион».

[/smszamok]

В Советском Союзе с 1965 года введена новая классификация особо чистых веществ, выражаемая «числом девяток». Чистые вещества разделяют на три класса, и каждый из них, в свою очередь, делится на два — четыре подкласса. В таблице на цветной вкладке цифры, стоящие за буквенным обозначением класса чистоты, соответствуют числу девяток после запятой в содержании основного компонента (или количеству нулей в числе, определяющем сумму анализируемых примесей).

(Еще не оценили)

Загрузка...

Очисткой веществ человек занимается с незапамятных времен. Известно, что еще в далекой древности воду для питья очищали фильтрованием, при помощи овечьего руна отделяли золото от «пустой породы». Опыт очистки, накопленный в практических ремеслах, впоследствии развили алхимики, много занимавшиеся процессами дистилляции, возгонки, кристаллизации. Разработанные способы «очищать и разрешать» вещества сделали возможным открытие новых элементов и определение истинного состава ряда веществ. Необычайно плодотворной в этом отношении была первая половина 19-го столетия: за это время было выделено и изучено 27 ранее неизвестных химических элементов. Установление законов химии с их вершиной — периодическим законом — также обязано чистоте объектов исследования и чувствительности методов и приборов.

На приборном отсеке космического корабля «Союз», изображенного на рисунке, укреплены солнечные батареи: они расходятся в стороны от корпуса корабля, словно крылья диковинной птицы. В батарее применен кремний высокой чистоты: кремниевые диоды преобразуют энергию солнечного излучения в электрическую.

Можно ли получить абсолютно чистое вещество? Под этим термином подразумевают

[smszamok]

химически и физически однородное простое тело или химическое соединение, состоящее из одного определенного вида атомов (ионов) или молекул и обладающее только ему присущим комплексом постоянных свойств. В реальных условиях абсолютно чистых веществ нет, и не может быть. Абсолютная чистота в химии недостижима, подобно абсолютному нулю температуры в физике. Мы приближаемся к ней, но на пути к ее достижению встречаемся с принципиальными трудностями. Дело в том, что очистка производится с помощью той или иной химической реакции. А скорость любой реакции пропорциональна концентрации вещества. По мере снижения концентрации примесных атомов уменьшается и скорость их удаления. Отсюда следует, что удаление «последних» следов примесей и достижение их нулевой концентрации теоретически потребуют бесконечного времени. Другая особенность глубокой очистки связана с сохранением достигнутой чистоты. Не существует такого идеально инертного вещества, атомы которого не участвовали бы в процессах адсорбционного, диффузионного или химического взаимодействия. Эти процессы неизбежно протекают на поверхности образца, приготовленного из очищенного вещества.

Поэтому сохранить высокую чистоту часто бывает даже труднее, чем ее достигнуть.

С точки зрения аналитической химии особо чистым веществом считается такое, в котором тем или иным методом современной экспериментальной техники не обнаруживаются примеси. А это значит, что те вещества, что вчера считались особо чистыми, сегодня могут уже не соответствовать этому определению. В технике вещество считают достаточно чистым, если оно не содержит примесей такого рода и в таких количествах, которые мешают использованию этого вещества для данной конкретной цели. Отсюда возникли и названия частот — вещества реакторной чистоты, полупроводниковой чистоты и пр. До сих пор речь шла о химической чистоте, характеризующей степень загрязненности вещества чужеродными частицами. Не менее важное значение имеет и чистота физическая. Даже очищенное от химических примесей вещество может быть загрязнено своими же атомами, такими же по химическим свойствам, но отличающимися от основных лишь своей массой — изотопами. Содержание изотопов во многих производствах не вызывает интереса. Но в отдельных случаях необходимость изотопической чистоты выдвигает особые требования к методам разделения и очистки. Так, для получения тяжелой воды, содержащей изотоп водорода — дейтерий, создана особая технология производства. Для твердых веществ особое значение имеет строение кристаллической решетки. Алмаз и графит, состоящие из одинаковых атомов углерода, белое и серое олово различаются лишь структурами кристаллов. С точки зрения физиков, эти различия делают их разными веществами. И действительно, алмаз с примесью графита никак нельзя считать чистым, а примесь серого олова в белом изменяет его свойства.

Нарушения или искажения кристаллической решетки способны вызвать такие же изменения, какие возникают от присутствия примесей. Здесь химическая и физическая чистота тесно связаны между собой: появление примесных атомов провоцирует структурные дефекты в кристалле, а нарушение кристаллической решетки облегчает проникновение примеси. Даже весьма чистый в химическом отношении металл бывает иногда непригоден, если он состоит из множества кристаллических зерен, пронизан микротрещинами и порами. В таких случаях предпочтительны монокристаллы — образцы с единой для всего их объема кристаллической решеткой. Для изготовления материалов высокой чистоты обычно используются многоступенчатые процессы с последовательным применением химических и физических методов. Сложность их настолько велика, что, по мнению одного из видных ученых в этой области, академика Н. П. Сажина, «есть все основания считать настоящим научным подвигом разработку технологических методов получения веществ с содержанием примесей менее миллионных долей процента».

Свои истинные свойства вещество может проявлять только в предельно чистом виде. С появлением примеси мы наблюдаем уже, как говорят специалисты, «кооперативные свойства ансамблей атомов».

Еще в начале века английский химик Бейкер обнаружил поразительное явление: различные жидкости после очень длительного обезвоживания (в продолжение 8—9 лет) показали резкое повышение температуры кипения. У бензола она повысилась на 26°, у четыреххлористого углерода — на 34°, у брома — на 55°, у этилового спирта — на 60°, у ртути — на 62°. Коренным образом изменяются и химические свойства обезвоженных веществ: окись углерода не горит больше в кислороде, водород перестает реагировать с хлором, смесь кислорода с водородом, которую за бурную реакцию соединения обычно называют гремучим газом, больше не взрывается. Все эти вещества после удаления следов воды теряют свою химическую активность.

Вот какова степень влияния примесей на свойства веществ! Хром, тантал, молибден, цирконий, титан, вольфрам имели репутацию хрупких металлов, не поддающихся механической обработке. Лишь после того, как содержание примесей удалось снизить до стотысячной доли процента, они предстали в новом качестве — пластичных мягких металлов.
Хром, например, не уступает своей пластичностью ковкому железу. А 10 граммов тугоплавкого вольфрама, нагретого до 500—700°С, можно вытянуть в тонкую нить длиною четыре километра. Долгое время для хрома не была известна температура плавления — в зависимости от чистоты она изменялась от 1513° до 1920°С. Высокой чистоты хром плавится при 1890°С, но и это значение нельзя считать окончательным.

Железо высшей чистоты (Ю-4 процента примесей) теряет способность растворять кислород и другие газы, становится химически инертным. Если столь чистое железо легировать определенными металлами, оно способно выдерживать нагрузку до 600 кГ/мм 2 вместо обычных 17—21.

Алюминий — второй после железа металл по объему потребления — с повышением чистоты изменяет практически все свои свойства. Способностью отражать свет он почти не уступает серебру, притом в отличие от серебра он не темнеет под действием некоторых газов (например, сероводорода). Поэтому им покрывают поверхности технических зеркал, прожекторов, рефлекторов. Чаша самого большого на нашей планете телескопа, установленного в этом году на Северном Кавказе, покрыта тончайшим слоем чистого алюминия. Чистый алюминий не окисляет витамины в пище: им покрывают изнутри кухонную алюминиевую посуду. Но значительнее всего возрастает коррозионная устойчивость алюминия — в 10—25 раз по мере повышения чистоты. Вот почему львиная доля выпускаемого чистого алюминия идет на защитные антикоррозионные покрытия самолетов, судов, на изготовление аппаратуры для химической и пищевой промышленности, на нужды многих других областей народного хозяйства.

Во всех приведенных примерах с повышением чистоты материалы как бы освобождались от недостатков и обретали более полезные и ценные свойства. Но чистота не всегда благо.

Вводимые в чистые вещества дозированные добавки примесей могут вести себя как истинные «друзья», выявляя лучшие черты и свойства материалов. Это относится в первую очередь к полупроводникам. Ничтожно малая примесь может привести к значительному повышению их электропроводности. Полупроводники, в которых проводимость создана преднамеренно внесенными примесями, широко используются для изготовления диодов и триодов.

Иногда чрезмерная чистота может принести не пользу, а вред. Для примера вспомним широко известные фотографические материалы. Все они содержат слой желатины с зернами светочувствительного вещества — бромида серебра. Но, как это ни покажется парадоксальным, совершенно чистый бромид серебра был бы вообще лишен чувствительности к свету. Центрами светочувствительности в зернах бромида серебра служат дефекты кристаллической решетки. Успехи производства органических полимеров во многом обязаны повышению чистоты исходных веществ — мономеров. Химикам известно двоякое влияние примесей на синтез органических полимеров.

[/smszamok]

В одних случаях примеси могут затормозить рост полимерной молекулы. Так было, например, с давно известным процессом полимеризации формальдегида. Попытки наращивать молекулярную массу до необходимой величины оставались безуспешными до тех пор, пока мономер содержал следы воды и метилового спирта. Лишь очистив от них мономер, удалось получить полиформальдегид— одну из самых прочных пластмасс.

В других случаях, наоборот, примесные частицы инициируют полимеризацию. И даже если они несколько ухудшают качество полимера, их все же сознательно вносят — без них не обойтись.

Теперь судите сами, чем же являются примеси — врагами или друзьями.

(Еще не оценили)

Загрузка...

Большое внимание, уделяемое в последние годы охране окружающей среды, активизировало интерес к этим проблемам со стороны широкого круга специалистов, в частности физиков и химиков. Их участие в разработке экологических проблем наверняка может оказать помощь исследователям атмосферы, климата, влияния природной среды на развитие растительного и животного мира, то есть тем ученым, для которых экология лежит в сфере основных, профессиональных интересов. Автор публикуемой статьи Борис Михайлович Смирнов, заведующий лабораторией Института атомной энергии имени И. В. Курчатова, специалист в области элементарных процессов в плазме, стремится привлечь внимание к изучению конкретных механизмов, определяющих влияние человека на атмосферу, и утверждает: знание этих механизмов совершенно необходимо для грамотной организации взаимодействия человека с природой.

Казалось бы, что степень нашего воздействия на окружающую природу можно было

[smszamok]

установить, сравнивая интенсивность естественных процессов и искусственных, то есть протекающих при активном участии человека. Из этой таблицы, которая любопытна сама по себе, видно, что современное производство опирается на энергетику, интенсивность которой значительно ниже интенсивности основных естественных процессов, определяющих тепловой баланс Земли. Однако влияние человека на природу оказывается гораздо сильнее, чем это может показаться при знакомстве с таблицей. И в основном за счет загрязнения атмосферы.

Атмосфера, если можно так сказать, важна для человека главным образом в двух отношениях. Во-первых, само существование человека и растительного мира на Земле связано с химическим составом воздуха, и, во-вторых, совокупность протекающих в атмосфере процессов определяет климат, формирует погоду. При этом оказывается, что даже очень малая концентрация примесей в атмосфере способна заметно изменить ее оптические свойства и этим самым повлиять на климат. Существенную роль могут играть примеси, которые имеют концентрацию уже порядка 10~8— Ю-7, то есть число молекул, которых составляет миллионные доли процента от числа молекул воздуха. Тот факт, что на состояние атмосферы сильно влияют весьма малые изменения в ее составе, требует, с одной стороны, более детального исследования явлений, протекающих в атмосфере, и, с другой стороны, заставляет задумываться о тех конкретных механизмах, которые могут привести к воздействию человека на атмосферу.

А, предположив, что Земля испускает инфракрасное излучение как абсолютно черное тело, легко придем к выводу: наше гипотетической загрязнение атмосферы увеличит температуру поверхности Земли примерно на 5°С. Это, конечно, предельная ситуация — мы предположили, что загрязнение атмосферы полностью закрыло ее «окна прозрачности» в инфракрасном диапазоне. И оказалось, что даже в таком крайнем случае изменение теплового баланса Земли ограниченно. Это, конечно, не основание для благодушия — существует мнение, что серьезные и притом необратимые явления, существенные для жизни на Земле, произойдут уже и в том случае, когда средняя температура Земли поднимется на 1°С.

Попробуем представить себе, какие конкретно загрязнения могут повлечь за собой значительное изменение прозрачности атмосферы в инфракрасной области. В таблице 2 приведены данные для некоторых веществ, появляющихся в результате деятельности человека, и указано, какая концентрация этих веществ в атмосфере (третья строка таблицы; приведенную величину необходимо умножить на 10~8) приведет в итоге к увеличению температуры Земли на 1°С. Таблица построена, исходя из предположения, что до введения данного вещества, в той области спектра, где оно поглощает, атмосфера была для него абсолютно прозрачна.

Анализ таблицы 2 приводит к выводу: даже очень небольшие концентрации (порядка 1С-8—Ю-7) некоторых молекул в атмосфере могут привести к заметному повышению температуры Земли. Атмосфера Земли не всегда была такой, какой мы наблюдаем ее сейчас. На первой стадии существования нашей планеты так же, как на наших ближайших соседях, на Венере и Марсе, основными компонентами ее атмосферы были углекислый газ и азот. В начальной атмосфере Земли давление углекислого газа составляло 3,2 атм, а давление азота — 0,8 атм (сейчас соответственно 3.10—4 атм и 0,8 атм).

Анализ горных пород показывает, что кислород начал появляться в земной атмосфере примерно 1,8 млрд. лет назад (возраст Земли — 4,6 млрд. лет) в результате деятельности бактерий, перерабатывавших углекислый газ в кислород. Появление кислорода привело к образованию озонового пояса, который мог защитить живые организмы от губительного действия ультрафиолетового излучения с длиной волны менее 3000 ангстрем. А это, в свою очередь, привело к появлению большого разнообразия живых организмов и растений, жизнедеятельность которых связана с переработкой углекислого газа, и еще сильнее изменило состав атмосферы — из нее почти полностью исчез углекислый газ, и появилось большое количество кислорода. Наличие же кислорода привело к появлению таких организмов, жизнь которых связана с окислительными процессами, то есть в итоге с превращением кислорода и углерода органических веществ в углекислый газ. Эти превращения происходят также в процессах гниения и горения. В итоге установился определенный баланс кислорода, углекислого газа и других компонентов атмосферы. Человек, в последнее время активно включившийся в эти процессы, начинает изменять сложившееся в природе равновесие, и сейчас мы попытаемся оценить, насколько велики эти изменения для ряда составных частей атмосферы.

Баланс углерода, основные пути углеродного обмена между атмосферой и поверхностью Земли с учетом деятельности современного человека. В биосфере содержится 800 млрд. тонн углерода, в органическом веществе почвы — 1000—3000 млрд. тонн и в океанах — 40 000 млрд. тонн. На рис. 2 показана лишь та часть этого углерода, которая участвует в активном обмене с атмосферой, при этом используются данные концентрации углекислого газа в атмосфере, получаемые в обсерватории Мауна-Лоа на Гавайских островах, где были выполнены наиболее детальные измерения такого типа. Прогнозы на 2000 год, приведенные на рисунке, основаны на данных по добыче горючих ископаемых, приводимых американским энергетиком Ротти; кроме того, сделано предположение, что доля углерода, остающегося в атмосфере в результате деятельности человека, не изменяется.

Если бы не было углекислого газа в атмосфере, то не существовал бы растительный мир на Земле. Скорость фотосинтеза в растениях пропорциональна концентрации углекислого газа в атмосфере, и увеличение этой концентрации должно приводить к повышению урожая, к ускорению роста растений (если, конечно, достаточно влаги, удобрений и т. п.). В то же время с накоплением углекислого газа в атмосфере связано изменение температуры поверхности Земли. Концентрация углекислого газа в атмосфере Земли в 1958 году составляла 312-Ю-6, в 1978 году — 330-10—6, и есть основания считать, что в 2000 году концентрация углекислого газа составит 363-Ю-6, а в 2025 году — 444-Ю-6.

При средней влажности воздуха 70% расчеты дают такие изменения температуры поверхности Земли по сравнению с 1958 г.: +0,05, +0,17 и +0,46 градуса Цельсия соответственно для 1978, 2000 и 2025 годов. Как видно, в ближайшие десятилетия изменение температуры за счет накопления углекислого газа не превысит ее естественных колебаний.

Один из наиболее важных элементов, необходимых для жизни на Земле,— это азот. Он входит в состав биологических молекул и занимает четвертое место по распространенности в химических соединениях живых клеток. Атомарный азот, как и многие его соединения, является химически активным, в то время как молекулярный азот (N2), составляющий основную массу атмосферы, сравнительно инертен. Молекула азота очень прочна, у нее одно из самых высоких значений энергий диссоциации (развала молекулы), оно превышает энергию, необходимую для ионизации многих химических элементов. В то же время связанный азот, который входит в состав различных соединений, активно участвует в химических превращениях.

Масса связанного азота, находящегося у поверхности Земли, оценивается в Ю12 тонн; это сравнительно немного — масса молекулярного азота в атмосфере составляет примерно 4.1015 тонн, то есть в 4000 раз больше. Основная часть связанного азота находится в океане; в биомассе, сосредоточенной на суше, его всего около 1%, то есть около Ю10 тонн, Рисунок 4 показывает потоки связанного азота при его образовании и разрушении в атмосфере и на поверхности Земли. В верхних слоях почвы и в океане связанный азот появляется главным образом в результате жизнедеятельности бактерий и превращается в молекулярный азот, в частности при разложении органического вещества. Летучие соединения азота, главным образом аммиак и его соединения, попадают в атмосферу при испарении влаги, а из атмосферы вымываются дождем и возвращаются в почву или в океан. Следует отметить, что эти соединения составляют основу аэрозолей.

Важную роль в связывании азота играет человек.

Удивительный парадокс сопутствует развитию человеческой цивилизации: чем дальше идет она по пути увеличения материальных благ и комфорта в жизни, тем больше зависит от естественных богатств земли. Вот несколько цифр. Некоторые из них, впрочем, стали в последнее время известны не менее, чем самые громкие космические ракорды.

За 75 лет XX века мировая добыча угля возросла примерно в 3,3 раза, нефти— в ИЗ раза, газа — в 632 раза, выплавка чугуна1—в 12 раз, стали — в 17,6 раза, вывозка древесины — в 8 раз. А население Земли увеличилось за это время более чем в 2,4 раза. Если сравнение с началом века кому-то покажется неубедительным, вот те же данные за последние 25 лет (1951—1975 гг.): добыча угля увеличилась в 1,6 раза, нефти — в 8,3 раза, газа — в 6,5 раза, выплавка чугуна— в 3,6 раза, стали — в 3,4 раза, вывозка древесины— в 1,6 раза, а население возросло почти в 1,6 раза.

И, наконец, переработка и использование минерального сырья ведет к образованию большого количества отходов — производственных (иногда небезвредных), эксплуатационных, которые оказываются источником засорения биосферы.

Способов экономии природного сырья не так уж мало, но все они взаимосвязаны, и ни один из них сам по себе не может решить проблему. С каждым днем, например, возрастает значение использования вторичных ресурсов, этих отходов производства, которые наверняка в близком будущем станут хлебом индустрии. Но уже сейчас они определяют собой важнейший фактор повышения эффективности общественного производства, и, что не менее важно, снижения загрязнения биосферы.

Прежде всего, мы должны научиться брать у природы максимум того, что она нам предлагает. Что это означает? Допустим, открыто новое месторождение железной руды с запасами 500 миллионов тонн. Это, к сожалению, не значит, что, построив горнорудное предприятие, мы сумеем, в конце концов, получить все эти пятьсот миллионов. Из-за несовершенства технологии добычи значительная часть сырья теряется при эксплуатации, а существенная часть железной руды так и остается в недрах — 13—14 процентов при шахтной добыче и 8—10 процентов при открытой разработке. Еще больше потери при подземной добыче угля — до 20 процентов. Мы до сих пор не умеем брать более 45 процентов продукта из нефтяного продукта, хотя это и довольно высокий уровень на общем мировом фоне. При добыче цветных металлов потери достигают 15—30 процентов, калийных солей — 50 процентов и т. д.

Конечно, чтобы повысить степень использования месторождения нефти, скажем, до 50 процентов и выше с помощью поддержания пластового давления или других методов, необходимы определенные затраты, которые удорожают стоимость добычи. Тем не менее, учитывая это, можно было бы подождать с созданием еще одного или нескольких нефтедобывающих предприятий. Разумеется, специальные научные исследования и расчеты должны помочь в каждом конкретном случае найти оптимальное решение.

Итак, полнота использования месторождения. Но она состоит не только в уменьшении потерь при добыче. Важнейший путь рационального расходования природных ресурсов — в комплексном их использовании. Сейчас это направление рассматривается, пожалуй, как самое главное. Дело в том, что в природе редко встречается месторождение лишь с одним полезным ископаемым. Обычно из породы извлекается наряду с основным содержимым один-два сопутствующих компонента. Остальное — отходы, так называемая пустая порода, или шлам. Вот наглядный пример. В Загликском месторождении в Азербайджане добывается руда под названием «алунит». На Кирова-бадском алюминиевом заводе, куда она поступает, из нее извлекают три продукта — глинозем, или окись алюминия (основной продукт), серную кислоту и сульфат калия. Остальное идет в отвал. Но в шламе содержатся еще 7 полезных компонентов, в числе которых окись титана. В тонне алунита ее до 10—f5 килограммов. А ведь в шламе алунита еще немало ванадия. Кстати, шлам этого завода уже сейчас ложится тяжелым бременем на земельные угодья. К сожалению, технология извлечения титана из алунита еще не ‘разработана. Но имеется технология получения из шлама (около 90 процентов кремнезема) силикатного кирпича, нужда в котором не иссякает.

Теперь давайте сравним. Сейчас алунит используется на 45 процентов, а при получении из него титана, ванадия и силиция полнота использования возрастет до 90 процентов.

В Армении, на Каджаранском месторождении с значительными запасами меди и молибдена, используются только руды с высоким содержанием этих металлов, а остальное сбрасывается в отвалы. Расчеты показывают, что вовлечение в переработку так называемых «смешанных» степень использования руд месторождения до 84 процентов. Кроме того, переработка этих руд позволит получить немало рения, селена, теллура и других редких металлов, на которые современная техника предъявляет большой спрос.

Сейчас более полное извлечение полезных ископаемых из недр и рациональное, комплексное использование минерально-сырьевых ресурсов становятся одним из важнейших направлений технической политики в горнорудной промышленности.

Холодильник нужен каждой семье. Но как самостоятельный агрегат в каждой квартире он нерационален. Не лучше ли в каждом доме иметь один или несколько компрессорных агрегатов, а в квартирах — встроенные шкафы, куда подавать хладагент от централизованного пункта. Расчеты показывают, что на 1 килограмм веса холодильного агрегата бытового холодильника вырабатывается примерно 4—5 килокалорий, а в крупных агрегатах, типа торговых (ФАК), не менее 15, при этом удельная холодопроизводительность (выработка холода на 1 ватт-час) последнего почти в 1,5 раза превышает показатели первого. Групповое использование бытовых предметов позволит сэкономить большое количество металла (значительная часть его — нержавеющая сталь), полистирола, кабеля, приборов и других материалов; трудовых затрат на их изготовление; средств населения на их покупку и содержание; существенно освободит площади квартир и обеспечит квалифицированный уход за этим оборудованием.

[/smszamok]

Кроме того, переход на групповое использование бытовых приборов значительно сократит потребность в них. А это, в свою очередь, позволит использовать рациональнее освобождающиеся производственные площади заводов, организовывая выпуск других изделий, нужных народному хозяйству и населению, и тем самым экономя значительные капитальные вложения и время.