БСЭ. Большая Советская Энциклопедия (ГЕ)

Гелиболу

Гелиболу'(тур. Gelibolu), Галлиполи (Gallipoli), древний Каллиполис (Kallipolis), город и порт на европейском берегу Дарданелльского пролива. Важная крепость и крупный торговый центр Византии. В марте 1354 был захвачен турками-османами и стал опорной базой их дальнейших завоеваний на Балканах. В середине 19 в. здесь были построены новые военные укрепления, усиленные в 70-х гг. Во время 1-й мировой войны на полуострове Г. (Галлипольский полуостров) происходили активные военные действия (см. Дарданелльская операция 1915 ).

Гелидиум

Гели'диум(Gelidium), род красных водорослей ; включает около 40 видов, обитающих в тёплых морях. Слоевище жёсткое, хрящеватое, часто перисто-разветвлённое, высотой 1-25 см. Спорофит и гаметофит сходны по строению. Спорофит даёт тетраспоры. Гаметофит в результате полового процесса образует карпоспоры. Г. используют для получения агар-агара , особенно в Японии. В СССР встречается в Японском и Чёрном морях в незначительных количествах.

Гелий

Ге'лий(лат. Helium), символ Не, химический элемент VIII группы периодической системы, относится к инертным газам ; порядковый номер 2, атомная масса 4,0026; газ без цвета и запаха. Природный Г. состоит из 2 стабильных изотопов: ³He и ⁴He (содержание ⁴He резко преобладает).

  Впервые Г. был открыт не на Земле, где его мало, а в атмосфере Солнца. В 1868 француз Ж. Жансен и англичанин Дж. Н. Локьер исследовали спектроскопически состав солнечных протуберанцев. Полученные ими снимки содержали яркую жёлтую линию (т. н. D ₃-линию), которую нельзя было приписать ни одному из известных в то время элементов. В 1871 Локьер объяснил её происхождение присутствием на Солнце нового элемента, который и назвали гелием (от греч. helios - Солнце). На Земле Г. впервые был выделен в 1895 англичанином У. Рамзаем из радиоактивного минерала клевеита. В спектре газа, выделенного при нагревании клевеита, оказалась та же линия.

  Гелий в природе. На Земле Г. мало: 1 м ³воздуха содержит всего 5,24 см ³Г., а каждый килограмм земного материала - 0,003 мгГ. По распространённости же во Вселенной Г. занимает 2-е место после водорода: на долю Г. приходится около 23% космической массы.

  На Земле Г. (точнее, изотоп ⁴He) постоянно образуется при распаде урана, тория и других радиоактивных элементов (всего в земной коре содержится около 29 радиоактивных изотопов, продуцирующих ⁴He).

  Примерно половина всего Г. сосредоточена в земной коре, главным образом в её гранитной оболочке, аккумулировавшей основные запасы радиоактивных элементов. Содержание Г. в земной коре невелико - 3 · 10 ^-7% по массе. Г. накапливается в свободных газовых скоплениях недр и в нефтях; такие месторождения достигают промышленных масштабов. Максимальные концентрации Г. (10-13%) выявлены в свободных газовых скоплениях и газах урановых рудников и (20-25%) в газах, спонтанно выделяющихся из подземных вод. Чем древнее возраст газоносных осадочных пород и чем выше в них содержание радиоактивных элементов, тем больше Г. в составе природных газов. Вулканическим газам свойственно обычно низкое содержание Г.

  Добыча Г. в промышленных масштабах производится из природных и нефтяных газов как углеводородного, так и азотного состава. По качеству сырья гелиевые месторождения подразделяются: на богатые (содержание Не > 0,5% по объёму); рядовые (0,10-0,50) и бедные < 0,10). В СССР природный Г. содержится во многих нефтегазовых месторождениях. Значительные его концентрации известны в некоторых месторождениях природного газа Канады, США (шт. Канзас, Техас, Нью-Мексико, Юта).

  В природном Г. любого происхождения (атмосферном, из природных газов, из радиоактивных минералов, метеоритном и т.д.) преобладает изотоп ⁴He. Содержание ³He обычно мало (в зависимости от источника Г. оно колеблется от 1,3 · 10 ^-4до 2 · 10 ^-8%) и только в Г., выделенном из метеоритов, достигает 17-31,5%. Скорость образования ⁴He при радиоактивном распаде невелика: в 1 тгранита, содержащего, например, 3 гурана и 15 гтория, образуется 1 мгГ. за 7,9 млн. лет; однако, поскольку этот процесс протекает постоянно, за время существования Земли он должен был бы обеспечить содержание Г. в атмосфере, литосфере и гидросфере, значительно превышающее наличное (оно составляет около 5 · 10 ¹⁴ м ³). Такой дефицит Г. объясняется постоянным улетучиванием его из атмосферы. Лёгкие атомы Г., попадая в верхние слои атмосферы, постепенно приобретают там скорость выше 2-й космической и тем самым получают возможность преодолеть силы земного притяжения. Одновременное образование и улетучивание Г. приводят к тому, что концентрация его в атмосфере практически постоянна.

  Изотоп ³He, в частности, образуется в атмосфере при бета-распаде тяжёлого изотопа водорода  - трития (Т), возникающего, в свою очередь, при взаимодействии нейтронов космического излучения с азотом воздуха:

 

  Ядра атома ⁴He (состоящие из 2 протонов и 2 нейтронов), называют альфа-частицами или гелионами, - самые устойчивые среди составных ядер. Энергия связи нуклонов (протонов и нейтронов) в ⁴He имеет максимальное по сравнению с ядрами других элементов значение (28,2937 Мэв); поэтому образование ядер ⁴He из ядер водорода (протонов) ¹Н сопровождается выделением огромного количества энергии. Считают, что эта ядерная реакция: 4 ¹H = ⁴He +2b ⁺+ 2n [одновременно с ⁴He образуются 2 позитрона ( b ⁺) и 2 нейтрино ( n)] служит основным источником энергии Солнца и других схожих с ним звёзд. Благодаря этому процессу и накапливаются весьма значительные запасы Г. во Вселенной.

  Физические и химические свойства. При нормальных условиях Г. - одноатомный газ без цвета и запаха. Плотность 0,17846 г/л, t _kип - 268,93°С. Г. - единственный элемент, который в жидком состоянии не отвердевает при нормальном давлении, как бы глубоко его ни охлаждали. Наименьшее давление перехода жидкого Г. в твёрдый 2,5 Мн/м2(25 am), t _плпри этом равна - 272,1°С. Теплопроводность (при 0°С) 143,8 · 10 ^-3 вт/см( K[343,4 · 10 ^-6 кал/( см( град( сек)]. Радиус атома Г., определённый различными методами, составляет от 0,85 до 1,33 . В 1 лводы при 20°С растворяется около 8,8 млГ. Энергия первичной ионизации Г. больше, чем у любого другого элемента, - 39,38 · 10 ^-13 дж(24,58 эв); сродством к электрону Г. не обладает. Жидкий Г., состоящий только из ⁴He, проявляет ряд уникальных свойств (см. ниже).

  До настоящего времени попытки получить устойчивые химические соединения Г. оканчивались неудачами (см. Инертные газы ). Спектроскопически доказано существование в разряде иона He ₂+. В 1967 советские исследователи В. П. Бочин, Н. В. Закурин, В. К. Капышев сообщили о синтезе в зоне дугового разряда за счёт реакции Г. с фтором, с BF ₃или с RuF ₅ионов HeF ⁺, HeF ₂ ²⁺и HeF ₂ ⁺. Согласно расчёту, величина энергии диссоциации иона HeF ⁺равна 2,2 эв.

  Получение и применение. В промышленности Г. получают из гелийсодержащих природных газов (в настоящее время эксплуатируются главным образом месторождения, содержащие > 0,1% Г.). От других газов Г. отделяют методом глубокого охлаждения, используя то, что он сжижается труднее всех остальных газов.

  Благодаря инертности Г. широко применяют для создания защитной атмосферы при плавке, резке и сварке активных металлов. Г. менее электропроводен, чем другой инертный газ - аргон, и поэтому электрическая дуга в атмосфере Г. даёт более высокие температуры, что значительно повышает скорость дуговой сварки. Благодаря небольшой плотности в сочетании с негорючестью Г. применяют для наполнения стратостатов. Высокая теплопроводность Г., его химическая инертность и крайне малая способность вступать в ядерную реакцию с нейтронами позволяют использовать Г. для охлаждения атомных реакторов. Жидкий Г. - самая холодная жидкость на Земле, служит хладагентом при проведении различных научных исследований. На определении содержания Г. в радиоактивных минералах основан один из методов определения их абсолютного возраста (см. Геохронология ). Благодаря тому что Г. очень плохо растворим в крови, его используют как составную часть искусственного воздуха, подаваемого для дыхания водолазам (замена азота на Г. предотвращает появление кессонной болезни ). Изучаются возможности применения Г. и в атмосфере кабины космического корабля.

  С. С. Бердоносов, В. П. Якуцени.

 Гелий жидкий. Относительно слабое взаимодействие атомов Г. приводит к тому, что он остаётся газообразным до более низких температур, чем любой другой газ. Максимальная температура, ниже которой он может быть сжижен (его критическая температура T _K), равна 5,20 К. Жидкий Г. - единственная незамерзающая жидкость: при нормальном давлении ( рис. 1 ) Г. остаётся жидким при сколь угодно низких температурах и затвердевает лишь при давлениях, превышающих 2,5 Мн/м ²(25 am).

  При температуре T _l=2,19 К и нормальном давлении жидкий Г. испытывает фазовый переход второго рода. Г. выше этой температуры называется Не I, ниже - Не II. При температуре фазового перехода наблюдаются аномальное возрастание теплоёмкости (т. н. l-точка, рис. 2 ), излом кривой температурной зависимости плотности Г. ( рис. 3 ) и др. характерные явления.

  В 1938 П. Л. Капица открыл у Не II сверхтекучесть - способность течь практически без вязкости. Объяснение этого явления было дано Л. Д. Ландау (1941) на основе квантовомеханических представлений о характере теплового движения в жидком Г.

  При низких температурах это движение описывается как существование в жидком Г. элементарных возбуждений - фононов (квантов звука), обладающих энергией e·= hv( v -частота звука, h -постоянная Планка) и импульсом р= e/c( с= 240 м/сек- скорость звука). Число и энергия фононов растут с повышением температуры Т. При T> 0,6 К появляются возбуждения с большими энергиями (ротоны), для которых зависимость e(p)имеет нелинейный характер. Фононы и ротоны (см. Квазичастицы ) обладают импульсом и, следовательно, массой. Отнесённая к 1 см, эта масса определяет плотность r _nт. н. нормальной компоненты жидкого Г. При низких температурах r _nстремится к нулю при Т® 0. Движение нормальной компоненты, как и обычного газа, имеет вязкостный характер. Остальная часть жидкого Г., т. н. сверхтекучая компонента, движется без трения; её плотность r _s= r - r _n. При Т ® T _l r _n® r, так что в l-точке r _sобращается в нуль и сверхтекучесть исчезает (Не I - обычная вязкая жидкость).

  Т. о., в жидком Г. одновременно могут происходить два движения с различными скоростями.

  На основе этих представлений удаётся объяснить ряд наблюдаемых эффектов: при вытекании He II из сосуда через узкий капилляр температура в сосуде повышается, т.к. вытекает главным образом сверхтекучая компонента, не несущая с собой теплоты (т. н. механокалорический эффект); при создании разности температур между концами закрытого капилляра с Не II в нём возникает движение (термомеханический эффект) - сверхтекучая компонента движется от холодного конца к горячему и там превращается в нормальную, которая движется навстречу, при этом суммарный поток отсутствует. В жидком Г. может распространяться звук двух видов - обычный и т. н. второй звук . При распространении второго звука в местах сгущения нормальной компоненты происходит разрежение сверхтекучей.

  Всё сказанное относится к обычному Г., состоящему в основном из изотопа ⁴He. Более редкий изотоп ³He имеет иные, чем у ⁴He, квантовые свойства (см. Квантовая жидкость ). Жидкий ³He - также незамерзающая жидкость ( T _K= 3,33 К), но не обладающая сверхтекучестью: вязкость ³He неограниченно возрастает с понижением температуры.

  Л. П. Питаевский.

  Лит.:Кеезом В., Гелий, пер. с англ., М., 1949; Фастовский В. Г., Ровинский А. Е., Петровский Ю. В., Инертные газы, М., 1964; Халатников И. М., Введение в теорию сверхтекучести, М., 1965; Смирнов Ю. Н., Гелий вблизи абсолютного нуля, «Природа», 1967, № 10, с. 70; Якуцени В. П., Геология гелия, Л., 1968. См. также лит. к ст. Инертные газы .

Рис. 2. Теплоёмкость жидкого ⁴He вблизи l-точки. Кривая имеет характерную форму, напоминающую греческую букву l.

Рис. 1. Диаграмма состояния ⁴He.

Рис. 3. Плотность r жидкого ⁴He вблизи l-точки.

Геликоид

Гелико'ид(от греч. hйlix, родительный падеж hйlikos - спираль и йidos - вид), один из видов винтовой поверхности .

Геликон

Гелико'н(от греч. hйlix, родительный падеж hйlikos - кольцо, спираль), духовой инструмент семейства бюгельгорнов , модификация басовой и контрабасовой тубы . Сконструирован в России в 40-х гг. 19 в. Употребляется главным образом в духовых оркестрах. Чтобы инструмент было удобно носить на плече, ствол изогнут в виде кольца.

Геликониды

Геликони'ды(Heliconinae), подсемейство дневных бабочек семейства нимфалид (Nymphalidae). Около 200 видов; распространены в тропической Америке. Г. - сравнительно крупные (крылья в размахе иногда более 6 см) узкокрылые бабочки, имеющие яркую окраску (красочный рисунок на общем чёрном фоне); тело гусениц покрыто ветвистыми шипами. Скверный запах и острый вкус выделяемых Г. веществ делают их несъедобными и тем самым защищают от птиц и др. врагов. Яркая окраска Г. - один из классических примеров т. н. предупреждающей окраски . Морфологическое сходство принадлежащих к другим семействам бабочек (не выделяющих едких веществ) с Г. дало основание говорить об их приспособительном подражании (см. Мимикрия ).

Геликоприон

Гелико'прион(от греч. hйlix, родительный падеж hйlikos - спираль и prion - пила) (Helicoprion), род ископаемых животных класса акулообразных рыб. Описаны русским учёным А. П. Карпинским. Были распространены в морях ранней перми на территории Приуралья, Японии, Австралии, Шпицбергена и США. Средний (симфизный) ряд зубов нижней челюсти сливался в спираль из 2-3 оборотов (отсюда название), выдвигался изо рта вперёд и загибался снаружи в особую хрящевую полость. Спирали противопоставлялись мелкие дробящие зубы верхней челюсти.

  Лит.:Обручев Д. В., Изучение едестид и работы А. П. Карпинского, «Тр. Палеонтологического института», 1953, т. 45.

Спиральный орган геликоприона.

Геликоптер

Гелико'птер(от греч. hйlix, родительный падеж hйlikos - спираль, винт и pterуn - крыло), то же, что вертолёт .

Гелио...

Гелио...(от греч. helios - Солнце), составная часть сложных слов, указывающая на их отношение к Солнцу, солнечной энергии (например, гелиограф , гелиотехника ).

Гелиобиология

Гелиобиоло'гия(от гелио... и биология ), раздел биофизики, изучающий влияние изменений активности Солнца на земные организмы. Основоположник Г. - советский физик А. Л. Чижевский (его первая работа в этой области вышла в 1915), однако на связь между колебаниями активности Солнца и многими проявлениями жизнедеятельности у обитателей Земли указывали до него шведский учёный С. Аррениус и др. Колебания солнечной активности, сопровождающиеся периодическим увеличением количества пятен и хромосферными вспышками (цикл в среднем 11 лет), ведут к изменению интенсивности рентгеновского, ультрафиолетового и радиоизлучения Солнца, а также испускаемых им потоков корпускулярных частиц. Циклические колебания солнечного излучения отражаются на жизнедеятельности земных организмов. Так, установлено влияние изменений солнечной активности на рост годичных слоев деревьев и урожайность зерновых, размножение и миграцию насекомых, рыб и др. животных, на возникновение и обострение ряда заболеваний у человека и животных. Крупные исследования по Г. выполнены советскими учёными. А. Л. Чижевский установил связь возникновения эпидемий и эпизоотий, обострений нервных и психических заболеваний и ряда др. биологических явлений с изменениями солнечной активности. Врач С. Т. Вельховер показал изменения окрашиваемости и болезнетворности некоторых микроорганизмов при солнечных вспышках. Энтомолог Н. С. Щербиновский наблюдал, что периодичность налётов саранчи соответствует ритму Солнца (т. е. повторяется каждые 11 лет). Гематолог Н. А. Шульц установил влияние перепадов активности Солнца на число лейкоцитов в крови человека и относительный лимфоцитоз. Итальянский физико-химик Дж. Пиккарди обнаружил влияние различных физических факторов, и в частности изменений активности Солнца, на состояние коллоидных растворов. Японский гематолог М. Таката разработал пробу на осаждение белков крови, чувствительную к изменениям активности Солнца. Врач М. Фор (Франция) и др. показали, что учащение внезапных смертей и обострений хронических заболеваний связано с повышением солнечной активности; Фор организовал первую в мире «медицинскую службу Солнца». Исследования по Г. включают: 1) изучение корреляции изменений определённого биологического показателя (по статистическим данным) с колебаниями активности Солнца; 2) испытания на различных биологических объектах действия условий, моделирующих отдельные факторы солнечной активности. Развитие второго направления только начинается - первая лаборатория по Г. организована в СССР в 1968 (Иркутск). Г. тесно связана с др. отраслями биологии, с медициной, космической биологией, астрономией и физикой. Основные задачи, стоящие перед Г., - выяснить, какие факторы активности Солнца влияют на живые организмы и каковы характер и механизмы этих влияний. Прогнозы резких колебаний солнечной активности (в частности, хромосферных вспышек) должны будут учитываться не только в космической биологии и медицине, но и в практике здравоохранения, в сельском хозяйстве и др. отраслях науки и народного хозяйства. См. также Гелиогеофизика .

  Лит.:Чижевский А. Л., Эпидемические катастрофы и периодическая деятельность солнца, М., 1930; Щербиновский Н. С., Циклическая активность Солнца и обусловленные ею ритмы массовых размножений организмов, в кн.: Земля во Вселенной, М., 1964; Солнечная активность и жизнь, Рига, 1967; Чижевский А. Л., Шишина Ю. Г., В ритме солнца, М., 1969.

  А. Т. Платонова.

Гелиогеофизика

Гелиогеофи'зика(от гелио... и геофизика ), научная дисциплина, изучающая влияние процессов, происходящих на Солнце, на геофизические явления. Излучение спокойного Солнца (при отсутствии на нём активных процессов) состоит из постоянного во времени электромагнитного излучения во всех диапазонах спектра (рентгеновском, ультрафиолетовом, видимом, инфракрасном и радиодиапазоне) и слабого потока корпускул (в основном электронов и протонов) - т. н. солнечного ветра . Из перечисленных компонентов поверхности Земли достигают только видимое и радиоизлучение. Первое несёт основное количество энергии, поступающей в тропосферу и гидросферу и определяющей их тепловой и динамический режим. Ультрафиолетовое и рентгеновское излучения ионизуют верхние слои атмосферы (создают ионосферу) и т. о. делают возможной коротковолновую радиосвязь на большие расстояния. Корпускулярная радиация пополняет частицами радиационные пояса Земли и хвост магнитосферы Земли , вытянутый в сторону, противоположную от Солнца.

  При появлении активных процессов на Солнце происходит усиление излучения в рентгеновском, ультрафиолетовом и радиодиапазоне спектра и выбрасываются (в узком телесном угле) корпускулярные потоки со скоростями несколько сотен км/секи выше. Усиление коротковолновой радиации вызывает увеличение плотности ионосферных слоев, что приводит на освещенной стороне Земли к ослаблению или прекращению радиосвязи на коротких волнах и к улучшению радиосвязи на длинных. Корпускулы, насыщая радиационные пояса, ускоряются в них и проникают в земную атмосферу до глубин ионосферных слоев в приполярных областях. При этом возникает аномальная ионизация, приводящая к сильным нарушениям радиосвязи, полярным сияниям и усилению свечения ночного неба (в результате возбуждения корпускулами атомов воздуха), возникают магнитные бури как результат движений потоков заряженных частиц. В свою очередь, следствием колебаний магнитного поля являются земные токи и индукционные токи в проводниках различных устройств, создающие помехи в их работе. Возможно, корпускулярные потоки могут изменять также и характер циркуляций в земной атмосфере и тем самым, не меняя общего количества получаемой Землёй теплоты, приводить к её перераспределению по Земле, т. е. к изменениям погоды. Исследуется влияние электромагнитных полей, связанных с солнечными корпускулами, на различные эффекты в биосфере Земли.

  Лит.:Митра С. К., Верхняя атмосфера, пер. с англ., М., 1955; Солнечные корпускулярные потоки и их взаимодействие с магнитным полем Земли. Сб. ст., пер. с англ., М., 1962; Поглощение радиоволн в полярной шапке. [Сб. ст.], пер. с англ., М, 1965; Тверской Б. А., Динамика радиационных поясов Земли, М., 1968; Дорман Л. И. и Мирошниченко Л. И., Солнечные космические лучи, М., 1968

  М. Н. Гневышев.

Гелиогравюра

Гелиогравю'ра(от гелио... и гравюра ), один из способов глубокой печати , при котором печатная форма изготовляется с применением фотографических и химических процессов. Появилась во 2-й половине 19 в. Диапозитив изображения копируют на бумагу со светочувствительным желатиновым слоем (пигментная бумага). Копию переносят на медную пластину, покрытую асфальтовыми зёрнами, образующими растр . В результате проявления копии на пластине получается желатиновый рельеф различной толщины в соответствии с насыщенностью тонов изображения. При обработке раствором хлорного железа на пластине образуются углублённые печатающие элементы. Способ Г. отличается высоким качеством воспроизведения, но малопроизводителен; вытеснен ракельной глубокой печатью.

Гелиограф

Гелио'граф(от гелио... и греч. grбpho - пишу), 1) в метеорологии прибор для автоматической регистрации продолжительности солнечного сияния, т. е. времени, когда Солнце находится над горизонтом и не закрыто облаками. Существует много конструкций Г. В СССР наиболее распространён Г. Кэмпбелла - Стокса, в котором неподвижный шар служит линзой, собирающей лучи Солнца на картонной ленте, разделённой часовыми линиями. Лента прожигается солнечными лучами, если облученность превышает 0,3-0,4 кал/см ²мин. Вследствие видимого суточного движения Солнца прожог имеет вид линии, длина которой служит мерой продолжительности сияния. Г. может служить также актинограф с непрерывной регистрацией (см. Актинометр ).

  Лит.:Стернзат М. С., Метеорологические приборы и наблюдения, Л., 1968, с. 209.

  2) В астрономии телескоп, приспособленный для фотографирования Солнца; применяется для получения фотографий всего или части солнечного диска в широком диапазоне длин волн. Г. может применяться в комбинации с целостатом . Вследствие огромной освещённости, создаваемой Солнцем, светосила объектива Г. может быть минимальной. Для получения изображений Солнца больших линейных размеров фокусное расстояние Г. выбирают возможно большим; чтобы при этом не увеличивать размеров инструмента, применяют дополнительные увеличительные системы. Г. снабжен быстродействующим затвором (обычно шторного типа), дающим время экспозиции от 0,02 до 0,001 сек. Один из первых Г. был установлен русским астрофизиком М. М. Гусевым в Вильно (Вильнюс) в 1854.

  3) В военном деле в 19 - начало 20 вв. светосигнальный прибор для подачи сигналов (с помощью азбуки Морзе) зеркалом, отражающим световые лучи. Дальность действия Г. днём - 18-40 км, ночью - 3-8 км.

Гелиографические координаты

Гелиографи'ческие координа'ты, гелиографические широта и долгота, величины, с помощью которых определяют положения точек на поверхности Солнца. Гелиографическая широта В- угловое расстояние данной точки от солнечного экватора, отсчитываемое по солнечному меридиану. Гелиографическая долгота L- угол между плоскостью меридиана данной точки и плоскостью начального меридиана, в качестве которого принимают т. н. меридиан Керрингтона, прошедший через восходящий узел солнечного экватора в средний Гринвичский полдень 1 января 1854. В астрономических ежегодниках на каждый день приводятся сведения (Г. к. видимого центра Солнца, ориентация оси его вращения), необходимые для определения Г. к. любой точки поверхности Солнца.