Рассказ о самых стойких - Локерман Аркадий Александрович - Страница 42

Современная техника требует высокой точности измерения всех параметров, ничтожные ошибки нередко приводят к трагическим последствиям. Это обусловило развитие особой науки — метрологии, привело к созданию многоступенчатой иерархии эталонов. «Родоначальники» метрической системы хранятся в Севре — предместье Парижа, который называют «метрологической Меккой». Там находится Международное бюро мер и весов, туда для сверки периодически совершают паломничество из других стран эталоны-копии.

Государственные эталоны нашей страны (метр № 28, килограмм № 9) хранятся в Ленинграде, на Московском проспекте, в подвалах здания, где в 1893 году под руководством Д. И. Менделеева начала работу Главная палата мер и весов. Теперь это Всесоюзный научно-исследовательский институт метрологии, носящий его имя. Там получают право на существование эталоны-копии, эталоны-свидетели и рабочие эталоны различных рангов. Оттуда они начинают свой путь во все концы страны с тем, чтобы периодически возвращаться для сверки.

С помощью этих эталонов непрерывно осуществляется контроль рабочих мер на заводах и в институтах, на кораблях и в магазинах — словом, везде, где производятся измерения. (Установлено, что на них в наши дни затрачивается в промышленности от 10 до 50 процентов всего рабочего времени.)

Эталонов низших рангов требуется все больше, требования к их точности растут, и все труднее обеспечить их изготовление и хранение.

Незначительное отклонение, и эталон уже не эталон. Поэтому заветная мечта поколений метрологов — избавиться от материальных эталонов, заменить их природными, невещественными константами, неизмененными и легко воспроизводимыми.

Хранение времени, определение его эталона (секунды), астрономическими методами было мучительно трудным, пока не установили, что секунда равна 9192631770 периодам колебаний атома цезия, которые безошибочно «отсчитывает» созданный для этой цели прибор.

В 1960 году усилиями ученых многих стран удалось «вывести в отставку» платино-иридиевый эталон метра. По решению состоявшейся тогда XI Генеральной конференции по мерам и весам метр получил новое определение, был признан равным 1 650 736,73 длины волны оранжевого излучения криптона-86.

Калибровка и сличение мер длины теперь производятся с помощью эталонных установок, состоящих из криптоновой лампы, спектроинтерферометра и компаратора. А прежний наш государственный эталон-копия № 28, так же как и его парижский родоначальник, хранится в подземных сейфах уже в качестве дублера.

Из триады важнейших эталонов (м, кг, с) до наших дней неизменным остался только эталон массы — килограмм. По-прежнему это платино-иридиевый цилиндрик высотой и диаметром 39 миллиметров. Он, как и копии государственные эталоны, хранится в стабильных условиях глубоко под землей, на подставке из горного хрусталя, под двойным стеклянным колпаком. Поблизости на таком же массивном фундаменте глубиной 7 метров установлены точнейшие весы для сличения с другими эталонами более низких рангов. Управление весами и перемещение эталонов производятся дистанционно, без прикосновения рук. Процесс медленный, трудный, а потребности очень велики, особенно потому, что не только эталоны, но и рабочие гири многих приборов необходимо изготовлять с эталонной точностью, например для гравиметров, которыми «взвешивают» нашу планету. Если бы она была однородна, значение силы тяжести в любой точке зависело бы только от его географических координат. Но горные породы имеют различную плотность, и поэтому реальные значения силы тяжести обычно отличаются от теоретических. Знать эти отклонения необходимо для расчета траекторий полетов, поисков полезных ископаемых и других целей. Силу тяжести определяют по растяжению или сокращению кварцевой нити, на которой подвешен платиновый груз в герметическом сосуде гравиметра.

От попыток заменить платину более легким металлом пришлось отказаться — это снижало точность, а требования к гравиметрическим измерениям становятся все выше.

Приведенный пример-один из многих, показывающих, как разнообразна область весовых измерений, требующих эталонирования. Поэтому проблема замены материального эталона веса иным, более удобным, очень актуальна, и над ее решением работают во многих странах, но пока платиново-иридиевый цилиндрик, хранимый в Севре, по-прежнему остается основой основ.

Велико также стремление уменьшить расход платиновых металлов на эталоны, но осуществить это не удается. Так, не обошлись без платины при создании нового эталона, который получил название кандела (кд) — свеча и призван обеспечить единство световых измерений, необходимое при всевозрастающем разнообразии источников освещения.

Государственный световой эталон разработан ВНИИМ им. Менделеева и утвержден 10 декабря 1968 года Комитетом стандартов, мер и измерительных приборов при Совете Министров СССР. Эталон представляет собой полный излучатель, или абсолютно черное тело, устойчиво порождающее при определенной температуре свет всех длин волн видимого спектра с постоянной яркостью.

Конструктивно это сосуд с платиной, в который погружена трубочка из окиси тория. Нагрев платины до плавления током высокой частоты порождает свечение окиси тория. Процесс затвердевания платины характерен замечательным постоянством температуры, и свечение окиси тория при таких условиях признано эталонным.

Луч света из трубочки излучателя попадает в оптическое устройство, с помощью которого фиксируют силу и яркость эталона, определяют в световых единицах яркость других объектов.

Многочисленные эксперименты показали, что сочетание окись тория платина обеспечивает наибольшую надежность определения канделы.

Долгое время иридий использовался в эталонах лишь в качестве добавки к платине, улучшающей свойства сплава. Теперь установлено, что иридий обладает наиболее постоянным коэффициентом линейного расширения при низких температурах. Это свойство обусловило его применение в качестве эталона при замерах строения кристаллической решетки различных веществ.

Все это не дает оснований предполагать, что в близком будущем удастся существенно сократить расход платиновых металлов на эталоны.

Металл роскоши. Рекламное предсказание 1776 года полностью подтвердилось примерно через полвека: платина стала металлом роскоши, «ювелирной королевой», и не только из-за престижности, обусловленной высокой ценой. В платиновой оправе бриллианты, изумруды, аквамарины, жемчуг выглядят крупнее, ярче становятся присущая им окраска и рисунок. Такая оправа и самая надежная-лучшие драгоценные камни давно уже в нее одеты. Не случайно высшая награда для полководцев нашей страны-орден Победы, несущий более ста бриллиантов, выполнен из платины.

По расходованию ее на ювелирные изделия можно разграничить благополучные и трудные годы в истории.

В 1913 году, перед началом первой мировой войны на предметы роскоши, если причислить к ним и платиновые зубы, ушло около 3 тонн, почти 60 процентов всего использованного металла. Это рекорд, но только в процентном отношении. В дальнейшем резко возросли технические применения, они составляют около 80 процентов, хотя на украшения используется платины теперь раз в 15 больше, чем в тот рекордный год. Только одна Япония, занимающая ведущее место в ювелирной промышленности капиталистических стран, производит в год около 30 тонн платиновых украшений.

Долгое время для них использовали лишь самые высокопробные сплавы (добавки, увеличивающие прочность, составляли в них не более 6 процентов). Теперь в связи с расширением и демократизацией спроса японские и другие фирмы капиталистических стран стали использовать низкопробные сплавы, в них серебро преобладает над платиной, но ее содержание (30–40 процентов) обеспечивает благородный вид и неизменность украшений. Промышляют в капиталистических странах и различными подделками под платину, например, изделиями из сплава, содержащего 70 процентов серебра и 30 процентов золота, азотная кислота на этот сплав не действует, поэтому лишь тщательное исследование позволяет изобличить обман.