X.8. Стекло севера и стекло юга

В 1800 году английский астроном Гершель решил узнать, какие лучи несут больше всего тепла. Он пропустил солнечный свет через призму, так что получился спектр. Затем в различных местах спектра он положил термометры. А один из термометров он положил за красной полоской спектра, там, где было темно. Вскоре все термометры нагрелись. В зеленой полоске спектра ртуть термометра поднялась на три градуса, в фиолетовой — на два. А больше всего — почти на семь градусов — поднялась она в том термометре, который лежал в темноте. Это было очень странно. Много раз повторяли этот опыт, и каждый раз больше всего нагревался тот термометр, который оставался в темноте, за красной полоской. Это можно было объяснить только так: спектр на самом деле шире, чем его видят наши глаза. По соседству с красными лучами имеются еще какие-то, невидимые нами, лучи. И эти-то лучи несут больше всего тепла. Так были открыты невидимые лучи, лежащие за красной полоской спектра. Назвали эти лучи инфракрасными. Не прошло и года, как были открыты другие невидимые лучи, те, что находятся за другим краем спектра, по соседству с фиолетовой полоской. На эти лучи указал не термометр: ультрафиолетовые лучи несут очень мало тепла. Их уловила фотопластинка: она потемнела там, где ее коснулись эти лучи. Кто бы мог подумать прежде, что кроме видимого нами света есть еще и такой, который мы не видим? Инфракрасных лучей мы не видим, но всё же мы их чувствуем: ощущаем их теплоту. Ультрафиолетовые лучи мы не ощущаем никак. А между тем эти лучи — очень сильные: они, например, убивают бактерии. Человеку такие лучи — конечно, не в чрезмерном количестве — полезны. Недаром их называют «лучами жизни». И вот, оказывается, эти «лучи жизни» не могут проникнуть к нам в комнаты. Стены домов задерживают большую часть всего солнечного света, а стекла в окнах, пропуская видимые лучи, задерживают примерно половину ультрафиолетовых. Значит, в комнаты проникает ультрафиолетового света во много раз меньше, чем содержится его в солнечных лучах, доходящих до земли. Понятно, что человек, не выходящий из комнаты, не может загореть, даже если комната считается солнечной. Тот, кто проводит большую часть времени в помещении, расплачивается за это — особенно, если он живет на севере,— малокровием. Еще хуже приходится детям: кости у них не крепнут и ножки становятся кривыми. И всё это из-за недостатка ультрафиолетовых лучей! Как, было бы хорошо, если бы можно было создать «искусственное солнце» в комнате, то есть источник света, излучающий необходимые человеку ультрафиолетовые лучи! Ультрафиолетовых лучей очень много содержится в лампах, в которых свет дают пары ртути, когда через них проходит электрический ток. Но для того, чтобы эти лампы могли заменить солнечный свет, их стеклянная трубка должна хорошо пропускать ультрафиолетовые лучи. Оказывается, такое стекло можно сварить не из обычной смеси соды, извести и песка, а из кварца. Лампы из кварцевого стекла изливают целые потоки ультрафиолетового света. В каждой больнице имеются теперь специальные лампы из этого стекла; их называют «горным солнцем». Болезни боятся их света: раны быстрее затягиваются, воспаление проходит, малокровие исчезает. Из кварцевого стекла делают в больших количествах трубки для ртутных ламп, а большие тонкие листы делать еще не научились. А хорошо было бы по возможности пропустить ультрафиолетовую часть солнечного света через оконные стекла в комнаты. Нельзя ли всё же сделать оконное стекло прозрачным для ультрафиолетовых лучей? Это была не легкая задача, но химики ее разрешили. Химики начали с того, что попытались узнать, какое же вещество из тех, что составляют стекло, задерживает ультрафиолетовые лучи. Оказалось, что ни песок, ни известь, ни сода в этом не виновны. Виновно железо, — ничтожная примесь железа имеется в стекле. Наоборот, примесь борной кислоты облегчает ультрафиолетовым лучам прохождение сквозь стекло. Узнав это, химики составили особый рецепт стекла, такого стекла, в котором почти нет железа и много борной кислоты. Это стекло назвали увиолевым. Так химики разрешили трудную задачу: создали стекло, прозрачное для ультрафиолетовых лучей. Казалось бы, недалеко то время, когда в окна можно будет вставлять увиолевое стекло и в комнату впервые за тысячи лет вольется настоящий, оздоравливающий солнечный свет. Но, к величайшему огорчению ученых и врачей, оказалось, что в больших городах, над которыми всегда поднимается дым и копоть многочисленных заводов, утьтрафиолетовые лучи почти полностью поглощаются в атмосфере, и до нас доходит солнечный свет, почти лишенный целебных ультрафиолетовых лучей. Так что вставлять в окна городских домов увиолевые стекла бесполезно. Но зато за городом, в больницах и санаториях, где лечатся и отдыхают больные, конечно, надо стараться использовать весь ультрафиолетовый свет. Особенно это важно на севере, где солнце не так щедро и его свет надо ловить и ценить. Но только разрешили ученые, задачу получения стекол, пропускающих ультрафиолетовые лучи, как перед ними встала другая, обратная: создать стекло, совершенно не пропускающее эти лучи. Мы уже говорили, что обычное стекло пропускает очень мало ультрафиолетового света. Но даже и это малое количество невидимого света может иногда натворить большие беды. В витрине магазина выставлены красивые пестрые ткани. Их заливают потоки солнечного света. Не пройдет и десяти дней, как краски заметно поблекнут, дорогие ткани «выгорят». Это сделали ультрафиолетовые лучи. В просторных залах библиотеки имени Ленина в Москве бережно хранятся рукописи и письма великих русских писателей: Пушкина, Гоголя, Толстого, Горького. В широкие окна льется солнечный свет, а с ним и ультрафиолетовые лучи. Чернила бледнеют и выцветают, сама бумага желтеет. Если не принять мер, то через месяц вместо драгоценного документа у нас окажется простой листок бумаги: все, что на нем было написано, исчезнет бесследно. Можно ли сделать стекло совершенно непрозрачным для ультрафиолетовых лучей? Казалось бы, проще всего сварить стекло с большой примесью железа; ведь именно железо задерживает эти лучи. Но такое стекло было бы зеленым, оно плохо пропускало бы и видимый свет. Химики нашли среди «редких земель» такие, которые задерживают ультрафиолетовый свет еще сильнее, чем железо. Сварили стекло с примесью этих веществ. Получилось стекло бесцветное и не пропускающее невидимых лучей. Такое стекло изготовляют теперь специально для музеев и библиотек. Инфракрасные лучи тоже причиняют подчас большие неприятности. Больному делают сложную операцию. Над столом висит очень мощная лампа: хирургу надо отчетливо видеть все кровеносные сосуды и нервы, идущие к больному органу. Но всякая лампа дает не только обычные, а еще и инфракрасные, тепловые лучи. И вот в операционной становится жарко, как в бане, хирургу работать тяжело, лампа обжигает и сушит рану. Нужно было как-то обезвредить лампу: придумать фильтр, который задерживал бы тепловые лучи. Конечно, таким фильтром могло быть только стекло. Химики сумели создать и такое стекло. В этом случае железо сослужило полезную службу. Ни один другой металл не задерживает инфракрасные лучи так хорошо, как железо, если одновременно с железом в стекло добавить немного угля и металлического олова или цинка. При этом железо окрашивает стекло довольно слабо в зеленовато-голубой цвет. Поэтому теплозащитное стекло, избавляя от теплового действия инфракрасных лучей, почти не искажает окраску рассматриваемых через него предметов. Такое стекло нужно не только в операционных. Теплозащитные светофильтры используются, например, в кинопроекционных аппаратах. Дело в том, что цветные киноленты менее прозрачны, чем черно-белые, и для того, чтобы цветное изображение на экране было достаточно ярким, надо иметь в кинопроекторе очень мощный источник света. Но такие источники света вместе с мощным потоком света излучают и очень много тепла. Сильный перегрев очень вреден для цветной пленки: она пересыхает, краски ее выцветают. Понятно, что при таких условиях пленка очень быстро портится, а ведь картина должна жить как можно дольше, чтобы ее посмотрели во всех уголках страны. Как же сохранить кинопленку? И здесь также помогло теплозащитное стекло; его ставят между источником света и кинолентой. Стекло поглощает почти все тепловые лучи, и пленка не перегревается. Очень полезны теплозащитные стекла и тогда, когда людям приходится работать рядом с печами, от которых пышет жаром. Но у всех теплозащитных стекол есть один существенный недостаток. Ведь когда стекло поглощает тепло, оно само нагревается. Чем дольше находится теплозащитное стекло на пути тепловых лучей, тем сильнее оно нагревается. Наконец температура стекла становится настолько высокой, что оно само делается источником тепла. Многие, не учитывая собственного нагревания теплозащитных стекол, считали, что на юге, где летом очень жарко, надо вставлять в окна домов и веранд теплозащитные стекла, и тогда в помещениях будет приятная прохлада. Однако это не совсем так. Поглощая солнечные лучи, стекла постепенно накалятся, и от них начнет излучаться тепло, как от жарко натопленных печек. Ясно, что в этом случае значительной защиты от тепловых лучей не получится. Для защиты помещений от перегрева солнцем было бы значительно интереснее иметь стекла, которые не поглощают, а отражают тепловые лучи. Обыкновенное зеркало получается при нанесении на стекло тончайшего слоя алюминия или другого металла. Блестящая поверхность металла отражает почти весь падающий на нее видимый свет. Можно найти и нанести на стекло такие пленки, которые будут пропускать все видимые лучи и отражать тепловые. Такие инфракрасные зеркала почти не нагреваются и смогут служить надежной защитой от тепловых лучей как угодно долго.