какие изобретения помогли
ему стать таким
Современный Новый год:
Новый год к нам мчится… Если вы заняты покупками подарков, новогодними скидками, а у вас в плеере на повторе Last Christmas, то продолжайте в том же духе и не читайте дальше. Но если вы хотите узнать, как наука и техника
на протяжении долгих лет создавали всё то, что есть у нас в этот праздник, то это ваша остановочка.
Начнём с того, что Новый год — это исключительно про договорённость.
В разное время в разных культурах этот день приходился на самые разные даты. Однако, если говорить про так называемый астрономический Новый год, то он, скорее всего, приходится на 22 декабря.
Это день, когда в нашем полушарии ночи становятся короче, а дни длиннее.
В южном — наоборот. Известный со школьных уроков географии факт, которым мы вряд ли кого-то удивим.
А вот ещё один интересный факт про договорённости — это так называемые часовые пояса или часовые зоны.

Известно, что поверхность Земли условно поделена на 24 часовых пояса, на границах которых местное время изменяется ровно на 1 час.
Каждый часовой пояс составляет 15° земной поверхности (которая, кстати, на самом деле не такая уж и круглая). Средним меридианом нулевого часового пояса считается гринвичский меридиан.
Именно в Гринвиче находится Гринвичская королевская обсерватория, которая до 1972 года считалась точкой отсчёта времени во всех других часовых поясах. Сегодня в этом качестве используется всемирное координированное время, UTC, заложенное во всех навигаторах, информационных системах и в любом смартфоне. Таким образом, Новый год формально можно встретить 24 раза, если успеть облететь Землю, пока она совершает полный оборот вокруг своей оси.
Если разбираться в этом вопросе достаточно глубоко, можно найти много интересных нюансов и написать целый научный труд (не надо, за вас это уже сделали, и не раз).

Мы же попробуем рассказать о ключевых научных открытиях, сделавших наш Новый год таким, каким мы привыкли его видеть.
Ёлка — пожалуй, самый главный атрибут праздника.

Сама традиция использования именно вечнозелёного дерева пришла к нам (внезапно) из Германии, где в рождественскую ночь устра-ивались театрализованные представления, в которых ель олицетворяла райское дерево и напоминала о грехопадении.

В Россию традиция пришла в канун 1700 года с указом Петра I, когда император перенес празднование Нового года с сентября на декабрь и ввел в обиход европейские традиции празднования — салюты
и рождественские ели.
1. Новогодняя ёлка
А вот что сделала наука, чтобы это дерево могло украшать праздник миллионов людей:
В 1859 году немецкий ученый Юстус фон Либих разработал теорию минерального питания растений, вставшую в основу современного сельского хозяйства и аграрного дела.

Учёный утверждал, что калий, азот и фосфор могут существенно повысить урожайность большинства культур.
И как оказалось – он был абсолютно прав.

Однако прислушались к его теории лишь спустя несколько десятилетий, когда экономика набрала достаточные обороты для того, чтобы понять, что органические удобрения обходятся крупным производствам значительно дороже.
K
N
P
В начале 20 века окончательно сформировалась наука о методах создания новых и улучшения существующих пород животных, сортов растений, штаммов микроорганизмов — селекция, в основе которой изначально лежал так называемый искусственный отбор.
(Взял самые красивые Ёлки, их и посадил).

Сегодня селекция ушла очень далеко благодаря генной инженерии — совокупности приёмов, методов и технологий осуществления манипуляций с генами и получения за счёт этого новых сортов растений (видов животных, и т.д.). Так что можете быть уверены — если вы не рубили ёлку в лесу, скорее всего она — ГМО!

Однако в этом нет ничего плохого и страшного. Именно благодаря этому ваши ели вкусно пахнут, долго стоят и почти не засыпают пол огромной кучей иголок.
ГМО
А вы знали, что в Германии в XVII веке, когда мишура только появилась, её делали из настоящего тонко нарезанного серебра?

Правда, это было достаточно непрактично: серебро тускнело от дыма свечей и было довольно дорогим. Кроме серебра, в качестве материала для мишуры позже использовалась смесь из свинца
и олова, простые оловянные проволки, а также посеребрённая медь.

На сегодняшний день мишуру делают несколькими способами. Например, из расплющенной в тонкую ленту латунной или медной проволки, такая мишура называется плющенкой. Другой вариант — мишура из алюминиевой фольги, покрытой лаком, или из окрашенной полимерной плёнки.

А прототипом этого новогоднего украшения послужили обычные сосульки!



2. Мишура
Британский экспериментатор Генри Раунд в 1907 году заметил, что если взять два разнородных проводника и пустить через них ток, то в точке контакта этих двух материалов можно наблюдать слабое свечение — электролюминесценцию полупроводникового перехода.

Позднее, в 1923 году эти эксперименты были независимо повторены нашим соотечественником Олегом Лосевым.

В 60-х годах благодаря разработкам Texas Instruments и General Electric началось промышленное производство светодиодов, как самостоятельных источников света. Вплоть до 1968 года светодиоды оставались чрезвычайно дорогими (около $200 за штуку), а их практическое применение было ограничено.
3. Светодиодная
гирлянда
Кроме этого, очень долгое время (несколько десятилетий после начала промышленного производства светодиодов других цветов) учёные и инженеры никак не могли придумать способ сделать синий светодиод, которого так не хватало в связку RGB для создания полноценных светодиодных панелей.

Однако японский инженер Шуджи Накамура решил начать решать эту задачку заново и в результате разработал совершенно новую технологию, которая позволила не только получить светодиоды столь желанного синего цвета, но и значительно повысить яркость излучаемого этими полупроводниковыми приборами света.
Сегодня светодиоды — не только один из самых дешёвых, но и чуть ли не самый экологичный источник искусственного освещения. А светодиодную гирлянду на ель может позволить себе абсолютно каждый.
Первый елочный декор на Руси был призван продемонстрировать изобилие и богатство дома, поэтому новогодние деревья украшали горящими свечами, яблоками и изделиями из теста.
4. Ёлочные
игрушки
А первые стеклянные игрушки: шары, бусы, сферические зеркальные предметы в виде прожекторов и сосулек — появились на российских елках лишь в середине XIX века. Они были тяжелее современных, потому что делались из толстого зеркального стекла. К тому же, игрушки были очень дорогие.

Поэтому именно на Руси придумали наряжать ель женскими украшениями — стеклянными бусами. Их изготовлением занималась вся семья: маленькие шарики выдували мастера-стеклодувы, женщины красили бусины, а дети нанизывали их на нитку. Позднее бусы заменили гирляндами.

В военные годы на елки вешали фигурки самолетов танков, сталинских броневиков. Также мастерили фигурки из военных погон и подручных материалов, например медицинских бинтов. Лишь после 1947 года началось производство игрушек на «мирную» тематику: новогодние деревья украсили сказочные герои, лесные звери, фрукты и овощи.


Традицию дарить подарки на Новый год мир позаимствовал у древних римлян, которые стали первооткрывателями в этой области. Изначально в Древнем Риме этот праздник отмечали в марте. Затем Юлий Цезарь ввел юлианский календарь, таким образом, 46 год до н. э. стал первым, в котором Новый год отметили по-современному – 1 января. А сам месяц январь был назван в честь двуликого бога Януса, один лик которого был обращен к году прошлому, а другой – к будущему.

Первые новогодние подарки также обязаны своим происхождением двуликому богу – ведь 1 января римляне начали обмениваться монетами, изображающими Януса. Помимо монет люди дарили друг другу лавровые ветви – символы счастья и удачи. Вместе с лавровыми ветвями они дарили пожелания добра и благополучия в Новом году, написанные на различных материалах – прототипах современных новогодних открыток.
5. Подарки
Чуть позднее люди перестали ограничиваться монетами и ветвями лавра и начали дарить близким людям презенты самого различного содержания. Но так как в этот день рабам и их владельцам было принято гулять и веселиться вместе, то подарки на Новый год стали дарить друг другу люди различных сословий. Чтобы не останавливаться на достигнутом, древние римляне начали одаривать подарками даже императора, причем сначала эти подношения носили добровольный характер, но позже император стал сам требовать их от своих подданных. А вот Калигула в преддверии новогодних праздников выходил на дворцовую площадь, и не только принимал подношения, но еще и записывал, кто сколько подарил.
Интересно, что создатель снежного шара, Эрвин Перци, задумывал создать усилитель света для свечи — он занимался производством хирургических инструментов.

В колбу с водой были добавлены светоотражающие частицы, которые напоминали снегопад. Вдохновившись данным зрелищем, он основал семейный бизнес в Вене, который и сегодня производит снежные шары. При изготовлении современных снежных шаров используются вода и глицерин. Плотность воды 1 г/см3, а глицерина - 1,26 г/см3.

Глицерин хорошо растворяется в воде, но при этом выделяется тепло и происходит контракция - уменьшение объёма раствора. Таким образом, глицерин необходим для придания "вязкости" воде, чтобы снежинки падали медленно. Чем больше глицерина в смеси, тем дольше они держатся на плаву. Конечно, скорость снегопада зависит и от размера самих снежинок. Часто используются блёстки, но основной материал - пластик.


6. Снежный шар
7. Холодильник
Первого января этот объект становится центром всеобщего притяжения.

До 1850 года все холодильники работали по принципу изолированной камеры, засыпанной льдом, пока американский врач Джон Гори не придумал способ получения искусственного холода.

В своём изобретении он использовал технологию компрессионного цикла, которая применяется в современных холодильниках и по сей день. Позднее его технология была несколько раз доработана и переделана благодаря изобретениям абсорбционной холодильной машины, компрессора, для работы которого использовался аммиак, принципа теплового насоса, а также хладагента фреона, который с 1930 года используется во всех бытовых холодильниках.

Забавно, что в 1926 году Лео Силард со своим учителем предложили вариант конструкции абсорбционного холодильника. И этим учителем был Альберт Эйнштейн, а такой холодильник получил название эйнштейновский.
9. Мандарины
8. Длительное
хранение
Соление
Квашение
Маринование
Кандирование
Сушение
Желирование
Копчение
Вяление
Стерилизация
Пастеризация
Рентген
Гамма-излучение
А вот здесь бактерии нам наоборот помогают, делая игристое вино таким игристым.

В процессе брожения (биохимического процесса, основанного на окислительно-восстановительных превращениях органических соединений бактериями в анаэробных условиях) выделяется большое количество углекислого газа (не путать с газировкой, где жидкость насыщается газом искусственным образом).

Процесс брожения происходит в закрытой бутылке, и образовавшийся газ создаёт внутри давление от 5 до 6 атмосфер (2,5—3 атмосферы для просекко), что примерно вдвое больше, чем давление в автомобильной шине.
12. Шампанское
Из чего состоит мякоть мандарина? В ней содержатся сахара, органические кислоты (например, лимонная), витамины (тиамин, рибофлавин, аскорбиновая кислота, рутин) и фитонциды - активные вещества, подавляющие рост и развитие бактерий. А кожура мандаринов содержит эфирное мандариновое масло и картоин - пигмент, которому мандариновая шкурка обязана своим цветом.

А почему мандарины стали атрибутом именно новогоднего стола? Дело в том, что основную долю этих фруктов выращивают в Турции и Марокко, где деревья начинают цвести весной, а плоды созревают от семи до девяти месяцев. А те мандарины, что попадают на прилавки с мая по август, выращены в Южном полушарии.

Ещё мандарины не только вкусные, но и полезные. Учёные доказали, что аромат этих фруктов помогает снять стресс, улучшает настроение, бодрит и вдохновляет. А кроме этого мандарины помогают печени расщеплять токсины и защищают ее, снижают уровень вредного холестерина в крови и могут помочь в профилактике рака: ученые из США обнаружили в составе мандаринов противораковое вещество сальвестрол Q40.


10. Майонез
Точное место и время изобретения майонеза доподлинно неизвестно. Вероятно, что этот соус появился независимо в нескольких регионах Средиземноморья, где были широко распространены оливковые масла и яйца. Также существует версия, что майонез произошёл от соуса айоли, состоящего из чеснока, перетёртого с оливковым маслом.

Из чего состоит майонез? В его состав входят растительное масло, яичный желток, уксус, лимонный сок, соль, сахар, горчица и другие приправы.
В майонезе промышленного производства используются рафинированные масла, а молоко и яйца добавляют в порошковом виде.

Существует легенда о том, что майонез можно использовать в качестве термопасты для компьютера. Однако во время реального эксперимента компьютер смог проработать со съедобной термопастой лишь 12 дней.
А ещё с помощью майонеза можно удалить пятно от мазута.


11. Холодец
Само по себе желе, из которого состоят заливное и холодец, это так называемый коллоидный раствор, который при застывании превращается в студень. Что такое студни?

Это гомогенные системы (то есть однородные системы, составляющие которых нельзя отделить механическим путём), заполненные жидкостью. Каркас студня состоит из высокомолекулярных соединений.

Основное отличие холодца от заливного состоит в том, что при его приготовлении не нужно добавлять желатин. Мясное желе готовят, вываривая желейный состав из телячьих ног и голов.

Первое упоминание о холодце встречается ещё в Домострое, книге поучений и наставлений, датируемой XVI веком. Однако почти наверняка холодец был изобретён значительно раньше, после случайного застывания говяжьего бульона.


и заливное
Для россиян традиция сжигать бумажку с записанным желанием и выпивать шампанское с пеплом достаточно нова. Она приобрела популярность после фильма "Ёлки", вышедшего в прокат в 2010 году.

Любителям загадывать желание таким образом врачи советуют выбирать обычную белую бумагу, так как в цветной могут быть вредные примеси. Но в золе также содержатся кальций, магний, калий и фосфор - проблема в том, что эти микроэлементы полезны в качестве удобрений. В целом же, количество золы слишком мало, чтобы иметь какой-либо эффект на организм. Тем не менее, даже это количество может вызвать отравление в редких случаях.
13. Загадывание
желания
Ещё одна важная проблема, с которой борется человечество с давних пор — увеличение срока годности продуктов. И главный враг здесь — микроорганизмы, которые эти самые продукты портят.

Для угнетения деятельности бактерий и микробов люди придумали множество способов, известных нам с детства. Самые простые и распространённые — это соление, квашение, маринование и кандирование (добавление большого количества сахара).
В сильной щелочной или кислотной среде микроорганизмы либо чувствуют себя крайне плохо (как и все мы под конец года), либо вообще не могут жить.

Помимо обычной соли, сахара и укуса в промышленности также используются пищевые консерванты (те самые Е-шки, знакомые нам по составам с упаковок).

Ещё одним методом борьбы с микроорганизмами, как ни странно, является уменьшение содержания воды — это сушение, желирование, копчение и вяление. Но и это ещё не всё.

Чтобы в продуктах не появлялись эти самые микроорганизмы, можно ограничить им доступ в продукт. Для этого учёные придумали герметичные и вакуумные упаковки, замену кислородной атмосферы газовой (в основном инертной). Следующий способ связан с критическими температурами (высокими и низкими). Сюда можно отнести стерилизацию, пастеризацию (кстати, это один из двух терминов, носящих имя учёного, Луи Пастера, второй — Платон и платоническая любовь), а также простое охлаждение или заморозка.

Наконец, победить микроорганизмы может помочь облучение продукта рентгеном или гамма-излучением или другие, полезные микроорганизмы, препятствующие развитию "конкурентов" (таким образом, например, делают сыр, где бактерии, его сформировавшие, препятствуют развитию в нём других микроорганизмов).
Именно поэтому при торжественном открытии бутылки пробка так активно рвётся наружу, и может развивать скорость до 100 км/ч.

А пузырьки, которые появляются в бокале — предмет отдельного интереса. В одной бутылке шампанского заперто 10 миллионов пузырьков. Достигая поверхности вина, эти пузырьки взрываются (явление, носящее название «струя Уортингтона»). Пузырёк поднимается к поверхности и разрывается, создавая на ней микро-кратер. Стягиваясь, этот кратер извергает струйку шампанского, которая разлетается на мельчайшие капли, поднимающиеся на высоту до 10 сантиметров от поверхности. Эти же самые пузырьки наполнены «поверхностно-активными» молекулами, среди которых – сотни ароматических, создающих облако аромата над бокалом шампанского.

Кроме этого, учёные выяснили, почему струйки из пузырьков шампанского поднимаются из определённых точек бокала. Это происходит вследствие попадания на стенки бокала микроскопических ворсинок от кухонного полотенца при натирании и прочих случайных частиц, попадающих в бокал из окружающего пространства. Молекулы углекислого газа собираются на этих микрочастицах и, соединяясь, формируют пузырьки.
Первые серийные телевизионные приёмники "Вижнетт" начала выпускать в 1929 году американская компания Western Television. Изображение на таких телевизорах было не крупнее почтовой марки, а чёткость изображения с трудом позволяла различать лица людей на крупных планах.

Массово же телевизоры впервые начали выпускать в Германии в 1934 году, тогда же началось регулярное вещание телестанции DFR ("Немецкое телевизионное вещание"). А в СССР производство телевизионных приёмников поставили на поток после войны, в частности, знаменитый телевизор "КВН-49" запустили в производство, как не трудно догадаться, в 1949 году.


А почему телевизоры долгое время были такими "пузатыми", и только в середине нулевых "похудели"? Все дело в различных технологиях получения изображения. До 2007 года подавляющее большинство телевизоров были кинескопными, то есть преобразовывали электрический сигнал в световой с помощью электронно-лучевых трубок. Внутри таких трубок находится электронная пушка, бомбардирующая электронами экран, покрытый люминофором - веществом, которое светится при попадании пучка электронов. В цветных кинескопах находятся три пушки (красная, зелёная и синяя), а на экран нанесено три соответствующих вида люминофора, которые при комбинации создают разноцветное изображение.


В плоских жидкокристаллических дисплеях вместо люминофора используется матрица - плоский пакет стеклянных пластин, между которыми располагаются жидкие кристаллы. Матрица подсвечена изнутри, проходящий через неё свет подсвечивает субпиксели разными цветами с помощью цветовых фильтров (всё той же комбинации красного, зелёного и синего). Субпиксели расположены настолько близко друг к другу, что их цвета смешиваются, и, в зависимости от яркости каждого из них, мы получаем определённый цвет.


На данный момент начинают получать распространение телевизоры, основанные на OLED-технологии. В экранах таких телевизоров используются органические светодиоды.


14. Телевизор
Первым обращением к народу с помощью теле- и радиотехники в истории СССР считается новогоднее поздравление полярников от председателя ЦИК СССР Михаила Ивановича Калинина, переданное по радио 31 декабря 1935 года.

А историю новогодних телеобращений главы государства начал Леонид Ильич Брежнев в канун 1971 года.
Первое обращение в эфире за несколько минут до полуночи состоялось в 1979 году.Что же касается технической части, то здесь нет ничего сложного. Прямой эфир — это процесс передачи видео- и аудиосигнала с первого дубля посредством радио и проводной связи. Однако даже с развитием оптоволоконных технологий по-настоящему прямого эфира пока что достичь не удалось, и всё, что мы видим по интернету или ТВ, мы видим с задержкой в районе 6 минут, обусловленной скоростью передачи информации по выделенным каналам связи.

Интересно, что в девяностые годы новогодние поздравления по федеральным каналам, помимо президента Ельцина, успели сделать сатирик Михаил Задорнов (в 1991), президент АО "МММ" Сергей Мавроди (в 1994) и певица Алла Пугачёва (в 1995). А 31 декабря 1999 из-за политической ситуации в стране транслировалось двойное обращение: сначала уходящего в отставку Бориса Ельцина, а затем исполняющего обязанности президента Владимира Путина.

Разумеется, обращение президента — это не прямая трансляция.

Запись новогоднего обращения до 2017 года в некоторых регионах России из-за разницы в часовых поясах транслировалась в разное время. Например, на Камчатке обращение показывали уже после нового года, в 0:55.
31 декабря 2017 года обращение впервые было показано с учётом местного времени.


15. Новогоднее
обращение
президента
Куранты на Спасской башне Кремля - одни из древнейших в мире. Первые часы там установили ещё в XV веке, а те, что используются сейчас, появились в 1852 году, после реконструкции часовыми мастерами братьями Бутенопами.


На данный момент Кремлёвские куранты - единственные в мире полностью механические часы, они работают в одном режиме уже более 150 лет. Механизм часов весит 25 тонн и состоит из нескольких тысяч деталей. Точность хода обеспечивает маятник весом 32 килограмма. Стрелки приводятся в действие тремя гирями от 160 до 224 килограммов.


Любопытно, что Новый год наступает не во время первого удара колокола, как принято считать, а за 20 секунд до него, во время начала перезвона курантов.


16. Куранты
18. Бенгальские огни
Бенгальский огонь получил своё название от провинции Индии, Бенгалии, где это пиротехническое изделие впервые начали использовать для световой сигнализации.

Устроены бенгальские свечи несложно: проволку длиной около 20 сантиметров опускают в горючий состав и высушивают. Смесь состоит из азотнокислого бария — окислителя, порошка алюминия или магния — горючего, декстрина или крахмала — клея и оксидированных железных или стальных опилок, которые дают искры.

Интересно, что горение бенгальской свечи происходит по спирали вокруг оси проволки. Это называется спиновым режимом горения.
Так получается потому, что теплопроводность проволки больше,
чем у горючего. Температура бенгальского огня во время горения достигает 1100 градусов Цельсия.


19. Фейерверки
Вы никогда не задумывались, в чём разница между фейерверком и салютом?

В быту мы привыкли использовать эти слова как синонимы, но на самом деле это неправильно. Салют - это приветственный залп из артиллерийских орудий или стрелкового оружия. А вот красивые декоративные узоры на небе, которые раскрашивают небо в новогоднюю ночь - это фейерверки. Вот только откуда они берутся?

Фейерверк состоит из оболочки, заряда, особой взрывчатки с добавками, пороха и фитиля. Корпус современных фейерверков обычно состоит из пластика. В его центре заложена порошковая взрывчатка - она инициирует взрыв. Центральное отделение запечатано, чтобы заряд не смешался с внешним слоем. Во внешний слой засыпают "звёзды" и "кометы" - взрывчатку с примесями, которая дает различные визуальные эффекты. Например, если добавить во взрывчатый порошок магний, вспышка получится белой, медные соли дадут синюю вспышку, а древесный уголь - оранжевую. Сверху взрывчатку засыпают строго определённым количеством пороха.

А как устроены снаряды, дающие многоступенчатый поэтапный взрыв? Всё просто: в корпусе располагают несколько отдельных отсеков, каждый из которых отвечает за свою часть вспышек. После возгорания фитиля отсеки взрываются последовательно.

Запуская фейерверк, помните о технике безопасности! Прежде чем зажечь фитиль, убедитесь, что вокруг в радиусе 100 метров нет домов, деревьев и линий электропередач, а после того, как шнур загорелся - отойдите на безопасное расстояние.


17. Хлопушка
Хлопушка - это простейшее пиротехническое (иногда механическое) устройство. Корпус хлопушки - это картонная гильза, ко дну которой привязана верёвочная петля. В нижней части хлопушки находится пиротехнический состав (гремучее серебро, гремучая ртуть или перхлорат калия), а в верхней - конфетти или серпантин. Когда мы тянем за петлю, гремучая смесь детонирует от тепла, выделяемого трением, и содержимое выбрасывается наружу.


Хлопушки принадлежат к первому классу опасности - самому безопасному, но их, тем не менее, не следует направлять на людей или животных, а также в сторону легковоспламеняемых предметов, помните об этом.


20. Снег
Снег, как известно, состоит из снежинок. Своей необычной формой снежинки обязаны условиям, в которых они образуются. Начинается формирование снежинок в облаках при -15 градусах Цельсия, из-за перехода газа в твёрдое состояние.

Ядром для формирования снежинок являются микроскопические пылинки или кристаллики льда, на которых конденсируется вода. Из-за специфической формы молекулы льда, которая выглядит как тетраэдр (пирамида с треугольным основанием), возможные углы при нарастании новых молекул составляют 60 или 120 градусов, поэтому снежинка формируется в виде шестигранника или игольчатой структуры. Это зависит от того, нарастают молекулы вдоль своей оси или перпендикулярно ей.

Почему при низких температурах снег липкий, а при высоких - нет? Всё дело в том, что при температуре около нуля снежинки подтаивают, соединяясь между собой, зазоры между отдельными льдинками заполняются водой, воздушного пространства между снежинками становится меньше, в результате чего снег становится более плотным - давление извне выше, чем внутри. Ну а при более низких температурах снежинки друг к другу не примерзают, поэтому снег остается рыхлым и пушистым.


С Новым годом!
Желаем научных свершений ;)