Читать онлайн Энциклопедия профессора Зазнайкина

Ужасные ящеры

– Сегодня по телевизору показывали крокодилов, – поделилась новостью любознательная девочка Настя. – Говорили, что они – очень древний вид!..

– А ты знаешь, что крокодилы – предки динозавров? – хитро прищурился Профессор Зазнайкин.

– Не может быть! Динозавры ведь вымерли. Как же их предок может быть жив?

– А вот как, – пояснил Зазнайкин. – В далёком прошлом динозавры – в переводе «ужасные ящеры» – были доминирующим видом животных на планете Земля. Сейчас мы находим лишь ископаемые останки (скелеты). Но даже по ним можно представить всю мощь и красоту этих удивительных животных. Что ты о них знаешь?

– Ну-у, – Настя растопырила ручки, – они были очень большими!..

– Верно: в расцвет эпохи динозавров (в триасовый геологический период – около 230 млн. лет назад) существовало свыше 1000 видов. Динозавры населяли и сушу, и воду, и воздух. Среди них попадались животные, размером с домашнюю кошку (например, эорапторы). Но были и гиганты: травоядная амфицелия («родственница» узнаваемого диплодока) – весила 150 тонн! Встречались и грозные хищники…

– Знаю, знаю – это тираннозавр Рекс!

– Верно! Знакомый нам по фильмам, «Рекс» был самым крупным и ужасающим хищником за всю историю животного мира!..

– При чём же здесь маленькие крокодилы? – удивилась Настя.

– Предками динозавров были ящеры – архозавры. По иронии эволюции все динозавры к нашему времени вымерли. А вот их предки архозавры, в лице единственного сохранившегося вида – крокодила – прекрасно живут и поныне.

– Но ведь динозавры совсем не похожи на крокодилов!

– Ты права, – согласился Зазнайкин. – В процессе эволюции боковые конечности архозавров значительно вытянулись и переместились к низу туловища. Благодаря этому динозавры (особенно хищники) смогли передвигаться по суше очень быстро. У некоторых видов даже появилась шерсть и молочные железы – как у млекопитающих (которые возникнут много позже)…

– Но ведь динозавры вылуплялись из яиц, – перебила Настя.

– Да, – согласился Профессор, – по каким-то причинам эволюция «запретила» динозаврам иметь «продвинутые» для выживания признаки. И приблизила их к холоднокровным яйцекладущим. Но и в таком виде «ужасные ящеры» господствовали на земле свыше 160 млн. лет.

– Почему же они вымерли? – загрустила Настя.

Профессор задумался: – Вымирание динозавров – одна из загадок эволюции. Ты, наверно, слышала о «гипотезе метеорита»?

– Да! После его падения стало холодно…

– Это одна из гипотез. Но даже глобальное похолодание не привело к мгновенной гибели. Динозавры «вымирали», вернее спокойно жили ещё сотни тысяч лет! Большая загадка в том, почему они перестали развиваться – зашли в тупик эволюции…

– Как интересно! Расскажи, пожалуйста, ещё!

– А подробности ты можешь узнать сама. Почитай энциклопедию.

– Ну-у-у, в энциклопедии скучно!..

– А ты попробуй! – подбодрил Зазнайкин. – А непонятные моменты разберём вместе!

Диодный фонарик

– Профессор, где Вы?

– Я тут, Настя, – глухо отозвался Зазнайкин из-под стола. – Никак не могу найти ручку!

– Давайте я посвечу Вам.

– Вот спасибо, – поблагодарил ученицу Профессор, когда ручка отыскалась. – Какой у тебя замечательный фонарик!

Настя пожала плечами: – Обычный брелок.

– Да, нет – совсем не обычный: такой маленький, но очень яркий! А всё потому, что фонарик – диодный.

– А разве бывают другие? – удивилась Настя.

– Сейчас уже нет, но раньше фонарики были гораздо больше и тяжелее. При этом светили тускло и батарейки в них быстро «садились». Батарейки, кстати, были тоже тяжёлыми.

– Кажется, я видела такой фонарик у дедушки. Он у нас ретроград, – Настя тщательно выговорила «учёное слово».

– Так уж и ретроград! – укорил девочку Зазнайкин. – Просто любой хозяин внимательно относится к своим вещам. К тому же старые фонарики действительно требовали бережного отношения. В них была хрупкая лампочка накаливания. Для усиления светового потока использовался зеркальный рефлектор – он очень легко царапался, боялся пыли и грязи. Так что ронять старые фонарики было не желательно. А учитывая их тяжесть, они так и норовили упасть на пол – и перестать светить!

Настя внимательно посмотрела на свой брелок: – А современные «светлячки» не такие капризные?

– Нет, они очень неприхотливы. Вместо тусклой лампы накаливания в них применяют световые диоды – они в десятки раз ярче и экономичней.

– Поэтому фонарик такой маленький, – догадалась Настя. – Огромные батарейки не нужны!

– Верно! Для питания диода достаточно двух-трёх «кнопочных» батареек от наручных часов – и твой брелок будет ярко светить несколько месяцев. А при экономном использовании – и год!

– Почему же раньше не применялись диоды? И что это такое – «диод»?

– Световой диод, – поправил девочку Зазнайкин – это кристалл из особого материала, который называется полупроводником. Такой материал проводит ток лишь при определённых условиях, зависящих от вида кристалла, наличия в нём примесей, окружающей температуры и так далее.

– Ой, я слышала о полупроводниках – они применяются в компьютерах!

– Правильно, – согласился Зазнайкин. – Большинство микросхем в электронных устройствах – полупроводники. Но там они работают иначе. Мы говорим о световом диоде: при пропускании напряжения электроны внутри кристалла переходят «вниз», ближе к ядру атома. А избыток энергии выделяется в виде фотонов – то есть частиц видимого света. Его цвет будет определяться природой кристалла. К примеру, селенид цинка излучает синий цвет. А трёхвалентный фосфид галлия – красный…

– Всегда-то у Вас, Профессор, незнакомые слова!

– Ничего страшного, – ободрил ученицу Зазнайкин, – это всего лишь названия веществ. Таких же, как железо, или кислород…

– Значит, всё так просто? – удивилась Настя. – Подключаем батарейку к диоду – и получаем свет?

– Именно так! – засмеялся Профессор. – Но для этой «простоты» потребовалось создать целые новые разделы физики. С которыми ты обязательно познакомишься в своё время.

Флеш-накопитель

– Профессор, Вы как всегда на работе?.. Вот файлы, которые Вы просили, – Настя протянула Зазнайкину связку ключей с брелоком.

– А-а, знаменитый фонарик! В прошлый раз он здорово нас выручил.

– Да, нет же, Профессор! – засмеялась Настя. – Данные на флешке: на брелке, рядом с фонариком…

– Я смотрю у тебя целое полупроводниковое изобилие, – восхитился Зазнайкин. – И всё уменьшается в ладошке!

– А разве флешка – тоже полупроводник?

– Вот именно – «тоже». Они с диодным фонариком «родственники», так сказать…

– Но ведь Вы говорили, что фонарик (точнее, светодиод) излучает видимый свет? А флешка ведь ничего не излучает?..

– Ты правильно всё запомнила, – похвалил ученицу Зазнайкин. – Но если вспомнишь получше: под внешним напряжением электроны внутри светового диода меняют своё положение (говоря по научному «рекомбинируют»). Отсюда и выделение фотонов – то есть света. Внутри флеш-накопителя тоже находится полупроводник. Но под внешним напряжением он ничего не выделяет – внутри происходит рекомбинация заряженных частиц. Их количество как раз и кодирует информацию – изменяя его можно стирать/перезаписывать данные.

– Это как же так получается? – Настя удивлённо наморщила лоб.

– А точно так же, как в твоём рюкзачке! – засмеялся Зазнайкин. – Если бы мы условились, что зеркальце и расчёска – это цифра 1, а только расчёска – цифра 0, то ты могла бы передавать мне зашифрованные сообщения!

– Я серьёзно спрашиваю, а Вы всё шутите!

– И я серьёзно! В электронных системах используется двоичный код – это очень удобно. Есть напряжение (или электрический заряд) – это единица. Нет – нуль. Ну, а любую информацию можно представить в двоичной системе – в виде кода из нуля и единиц. Таким образом, можно записать информацию на флешку – образно выражаясь «током внутрь кристалла».

– А откуда берётся ток? – всё ещё недоверчиво спросила Настя.

– А ты же вставляешь флешку в USB-разъём? Через металлический контакт кристалл и получает напряжение. Причём разъём содержит несколько пар контактов: два из них для питания, остальные для чтения/записи информации. И учти, флешь-память ставится не только в USB-флешки, но и встраивается в телефоны, планшеты, электронные книги. Выпускается в виде других карт памяти: mini-SD, micro- и прочее.

– Да, о таких устройствах я знаю – очень удобные!

– Ты права. Флешки не только удобные, но компактные, выносливые – не боятся ударов. Иногда их даже постирать можно, – усмехнулся Зазнайкин, – и ничего, продолжат работать!

– Так значит, все накопители памяти лучше сделать «флешками»! А как же жёсткие диски или ДиВиДи?

– О-о, это уже совсем другие устройства – о них расскажу тебе в следующий раз!

Облачное хранилище данных

– Профессор, Вы пользуетесь «облаком»? – спросила любопытная ученица Настя.

– Скорее облако использует меня – в качестве мишени, – пошутил Зазнайкин. – Сегодня как назло вышел без зонтика – и весь промок!

– Да нет же, – засмеялась Настя, – я говорю не о погодном облаке. А про облачное хранилище данных!

– Не знаю о таком! – удивился Зазнайкин. – Расскажи-ка подробней, пожалуйста.

– Ну-у, как Вам объяснить?.. Облачное хранилище – это когда все данные хранятся в разных компьютерах (на многочисленных серверах). И каждый пользователь, кто обладает правами доступа, может работать с ними – независимо от своего местоположения, – Насте очень понравилось, что Профессор внимательно слушает её объяснения. Она старалась говорить «учёными словами», так же как сам Зазнайкин, когда объясняет ЕЙ что-либо. – Возможности «облака» гораздо солидней, чем у отдельных пользователей. Надёжность хранения данных тоже высокая. Можно работать коллективно…

– Значит, сплошные плюсы? – уточнил Профессор.

– Конечно! Главное иметь доступ в Интернет…

– А если его нет? Или соединение медленное?

– Тогда и правда – загвоздка, – согласилась Настя. – Но ведь сейчас подключение к сети есть практически у каждого.

– Ну, ладно, – согласился Профессор. – А чем ещё привлекательно «облако»?

– О-о, у этой технологии огромные перспективы. В теории, отдельный компьютер может обойтись и без операционной системы – лишь бы мог подключится к «облаку». А там «операционка» есть, так сказать, изначально.

– Но раз не надо даже операционной системы, то и другие программы не нужны?

– Верно! – догадливость Профессора обрадовала Настю. – Если у пользователя нет текстового или графического редактора, он всё равно сможет полноценно работать – открыв их внутри «облака». Там они есть обязательно.

– Выходит, получается большая экономия на лицензионном ПО?

– Вы снова правы, Профессор! Если все программы эмулируются внутри облака, то пользователю не обязательно иметь их на своём компьютере. И файлы тоже хранятся в облаке. Одним словом, всё уже там – бери и работай!

– Но мы-то ещё здесь! – хитро улыбнулся Профессор. – А значит реферат, который я задавал тебе, тоже будем читать здесь. И желательно, сейчас!

Настя немножко смутилась: – Понимаете, Профессор, я не успела распечатать. Какие-то трудности с принтером. Вот и спросила про «облако» – реферат-то готов, и мы смогли бы его оттуда скачать…

– Ну, вот и славно! – согласился Зазнайкин. – Реферат может подождать. А твой рассказ про облачное хранилище данных вполне тянет на отличную оценку.

– Так Вы всё знали про «облако»?! – удивилась Настя. – Просто решили меня проверить?

– Конечно, знал! – улыбнулся Зазнайкин. – Рад, что и ты всё твёрдо знаешь. И не просто знаешь, а можешь доходчиво объяснить другому. Это – самое ценное!

Принтеры

– Реферат готов, Профессор! – Настя протянула Зазнайкину пачку чёрненьких по краям листов.

– Вижу, спасибо! Только почему он такой «чумазый»?

– С принтером что-то, – пожаловалась ученица, – «полосит»!

– Я вижу, ты с ним изрядно повоевала, – засмеялся Зазнайкин. – Вон и пальчики все перемазала.

– Да, пришлось картридж потрясти…

– И помогло?

– Не очень! Может, я что-то неправильно делала?

– Не знаю, не знаю, – задумчиво протянул Зазнайкин. – Давай вспомним, как устроен принтер…

– Скажите тоже – «вспомним». Чтобы вспомнить, нужно сначала узнать!

– Ну, тогда я вспомню, а ты ЗАпомнишь, – предложил Зазнайкин. – Значит, устройство… принтеры бывают нескольких типов: лазерные, струйные, матричные. Судя по твоим усилиям, – (Настя внимательно слушала, пытаясь одновременно вытереть испачканные пальцы), – реферат печатался на лазерном принтере. В нём главная деталь – широкий (во всю ширину листа) вращающийся барабан. Именно он прокатывается по бумаге и оставляет на ней отпечаток. Для этого лазерный луч предварительно «рисует» на барабане фрагмент изображения. Засвеченные лазером области получают статический заряд – и притягивают красящий порошок. Барабан прокатывается по бумаге и переносит порошок на неё. Тем временем лазер «рисует» на барабане новый фрагмент… Процесс повторяется – и выходящая из принтера бумага уже несёт на себе цельный отпечаток.

– А откуда лазер «знает», что рисовать на барабане? – спросила Настя.

– Этот процесс контролирует электроника. Принтер имеет собственную оперативную память и микропроцессор. Он-то и формирует изображение – и синхронизирует работу лазера, протяжного механизма, «следит» за наличием бумаги в приёмном лотке… А для процессора заданием на печать является файл, полученный с компьютера, локальной сети или напрямую с карт памяти.

– Знаю-знаю, – обрадовалась Настя. – В некоторые принтеры можно вставлять флешки и сразу печатать фотографии!

– Верно! Однако цветные лазерные принтеры – достаточно сложная и дорогая вещь. Поэтому для печати фотографий часто используют струйные принтеры. Они работают совершенно иначе.

– Ой, расскажите, пожалуйста, и про струйные, – попросила Настя.

– В струйных принтерах поперёк протягиваемой бумаги движется специальная печатающая головка. Сверху в неё вставляется картридж с жидкими чернилами. А снизу есть управляемые сопла с крошечными отверстиями. Микропроцессор принтера («Опять процессор, – тихо проворчала ученица, – Без него никуда!») строго рассчитывает: сколько чернил нужно для формирования каждой точки изображения. Поскольку используется несколько сопел – и картриджи с чернилами разных цветов – печатающая головка может сформировать любое цветное изображение. Из множества мельчайших точек.

– Как мозаика? – уточнила Настя. – Выходит, струйный принтер «брызгает» чернилами?

– Ты наверно хотела сказать «плюётся»! – поддразнил ученицу Профессор. – Можно представить и так.

– А почему же чернила не растекаются?

– Потому что капельки, вылетающие из сопла, очень мелкие. Они сразу впитываются в бумагу. К тому же применяются быстросохнущие чернила. Но всё равно не рекомендуется тереть свежую распечатку из струйного принтера – можно смазать изображение!

– Сколько же нужно капелек, чтобы заполнить целый лист?!!

– Много, – согласился Зазнайкин. – Поэтому «струйники» и работают медленнее лазерных принтеров. Печатающая головка проходит поперёк листа – наносит на бумагу узкую полоску изображения – потом движется обратно – ещё полоску. Бумажный лист смещается на небольшой шаг – головка снова туда и обратно… и так весь лист!

– Вот это ничего себе – устройство! – восхитилась Настя. – А ещё какие-нибудь конструкции бывают?

– Конечно: очень распространены матричные принтеры. Они похожи на струйные, только вместо летящий капель по бумаге ударяют иголки печатающей головки – через красящую ленту. Получается монохромное изображение из множества точек.

– Вот чудо! А бумагу они не прокалывают?

– Да, нет, – засмеялся профессор, – Не «осиляют» – только касаются. Но шум при работе стоит приличный. Ты, должно быть, слышала – во многих сберкассах матричные принтеры используются. Всё потому, что они легко подстраиваются под любую толщину документа. А ещё…

– Профессор, – робко перебила Настя, – а может, остановимся? Я всё равно с первого раза не запомню!

– Как хочешь, – согласился Зазнайкин. – Тем более что ж это я: совсем про твой «чумазенький» реферат забыл! Сейчас почитаю…

Автомобиль

– Профессор, а как устроена автомашина? – неожиданно спросила Настя.

– Ма-ши-на?.. – удивился Зазнайкин. – Как-то так сразу и не ответишь…

– Расскажите, пожалуйста! Так чтобы просто и понятно – как Вы умеете.

– Что ж, попытаюсь! Две самые большие и главные части автомобиля – это двигатель и шасси. Двигатель предназначен для получения механической энергии – именно она разгоняет автомобиль и в принципе даёт возможность движения. Для получения механической энергии двигатель сжигает топливо…

– Ага, отсюда все вредные выхлопы! – перебила Профессора нетерпеливая ученица.

– Есть такой факт, – согласился Зазнайкин. – Однако вредные компоненты – это лишь малая часть выхлопа. Основные же продукты сгорания топлива – безвредные вода и углекислый газ.

– Вы хотите сказать, что двигатель выбрасывает воду! – удивилась Настя.

– Конечно! Но, разумеется, не как из поливального шланга. Вода в отработавших газах представлена в виде пара – газы ведь очень горячие. В цилиндре бензинового двигателя температура достигает тысячу градусов!

– Ничего себе! Как же мотор не плавится?

– Потому что он металлический, – улыбнулся Зазнайкин. – Но главное, двигатель содержит массу вспомогательных систем: для смазки, охлаждения, впуска рабочей смеси и выпуска отработавших газов. Таким образом, мотор эффективно преобразует энергию топлива во вращение вала – при этом остаётся целым и работоспособным долгое время.

– Вот это здорово! – восхитилась Настя. – Но почему всё-таки топливо нужно сжигать? Разве нельзя как-нибудь иначе?..

– Видишь ли, в двигателе топливо вначале смешивается с воздухом. А затем – при сжигании в цилиндре – в этой рабочей смеси происходит молекулярное изменение. И вся суть в том, что молекулы продуктов сгорания (тех самых воды и углекислого газа) занимают в пространстве больший объём, чем исходные бензин и воздух. В результате такой «тесноты» в цилиндре значительно повышается давление. А значит рабочая смесь – расширяясь – может совершить работу. Что она и делает – толкает поршень вниз и вращает соединённый с ним вал двигателя. А с этого вала вращение – через трансмиссию (сцепление и коробку передач) – передаётся на ведущие колёса.