АСФАЛЬТИРОВАНИЕ, устройство асфальтобетонных покрытий на автомобильных дорогах, улицах, аэродромах и т. п. путём укладки и уплотнения асфальтобетонной смеси по предварительно подготовленному основанию. В зависимости от назначения покрытия асфальтобетонную смесь (асфальтобетон) укладывают в один или два слоя на основание из щебня, гравия (нежёсткое основание) или бетона (жёсткое основание). Нижний слой толщиной 4-5 см устраивают из крупно- или среднезерни-стой смеси с остаточной пористостью 5-10% ; верхний слой толщиной 3-4 см-из средне- или мелкозернистой смеси (остаточная пористость 3-5%). При тяжёлых нагрузках и интенсивном движении транспорта покрытия устраивают 3-4-слойными общей толщиной 12-15 см. АСФАЛЬТИРОВАНИЕ начинается с очистки основания от пыли и грязи механич. дорожными щётками и поливомоечными машинами, исправления неровностей основания, обработки его поверхности жидким битумом или битумной эмульсией. Асфальтобетонная смесь приготовляется в асфальтобетоно-смесителях на стационарных или полустационарных заводах (установках), доставляется на место автомобилями-самосвалами и загружается в приёмный бункер асфалътобетоноукладчика, к-рый укладывает, разравнивает и предварительно уплотняет смесь. Окончат. уплотнение осуществляется катками дорожными. .
КОММУНАЛЬНОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО, отрасль строительства, занятая сооружением объектов, связанных с обслуживанием жителей городов, посёлков городского типа, районных сельских центров и населённых пунктов сельской местности. В числе этих объектов: системы водоснабжения и канализации с очистными сооружениями и сетями; сооружения городского электрического транспорта с путевым, энергетическим хозяйством, депо и ремонтными предприятиями; сети газоснабжения и теплоснабжения с распределительными пунктами, районными и квартальными котельными; электрические сети и устройства напряжением ниже 35 кв; гостиницы; городские гидротехнические сооружения; объекты внешнего благоустройства населённых мест, озеленения, дороги, мосты, путепроводы, ливнестоки; предприятия санитарной очистки, мусороперерабатывающие и др. Планомерное развитие КОММУНАЛЬНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА в СССР началось ещё в 1-й пятилетке и осуществлялось нарастающими темпами до начала Великой Отечеств, войны 1941-45. В годы 4-й пятилетки (1946-50) проводились работы по восстановлению объектов коммунального назначения, разрушенных во время нем.-фаш. оккупации. В последующие годы КОММУНАЛЬНОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО велось высокими темпами в связи с бурным развитием промышленности, культуры, увеличением численности городов и посёлков городского типа .
ГРАДОСТРОИТЕЛЬСТВО, теория и практика планировки и застройки городов (см. Город). ГРАДОСТРОИТЕЛЬСТВО определяют социальный строй, уровень развития производственных сил, науки и культуры, природно-климатичие условия и национальные особенности страны. ГРАДОСТРОИТЕЛЬСТВО охватывает сложный комплекс социально-экономических, строительно-технических, архитектурно-художественных, а также санитарно-гигиенических проблем. Общим для ГРАДОСТРОИТЕЛЬСТВО досоциалистических формаций является большее или меньшее влияние на него частной собственности на землю и недвижимое имущество..
ЗЕЛЁНОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО, составная часть современного градостроительства. Городские парки, сады, скверы, бульвары, загородные парки (лесопарки, лугопарки, гидропарки, исторические, этнографические, мемориальные), национальные парки, народные парки, тесно связанные с планировочной структурой города, являются необходимым элементом общегородского ландшафта. Они способствуют образованию благоприятной в санитарно-гигиеническом отношении среды, частично определяют функциональную организацию городских территорий, служат местами массового отдыха трудящихся и содействуют художественной выразительности архитектурых ансамблей. При разработке проектов садов и парков учитывают динамику роста деревьев, состояние и расцветку их крон в зависимости от времени года.
| помогат. оборудование, устройства автоматич. управления и контроля; в центральном посту управления - пульт оператора-диспетчера или автооператор гидроэлектростанции. Повышающая трансформаторная подстанция размещается как внутри здания ГЭС, так и в отд. зданиях или на открытых площадках. Распределителъные устройства зачастую располагаются на открытой площадке. Здание ГЭС может быть разделено на секции с одним или неск. агрегатами и вспомогат. оборудованием, отделённые от смежных частей здания. При здании ГЭС или внутри него создаётся монтажная площадка для сборки и ремонта различного оборудования и для вспомогат. операций по обслуживанию ГЭС.
Рис. 2. Схема концентрации падения реки деривацией (подводящей): ВБ- верхний бьеф; НБ - нижний бьеф; Нб -напор брутто.
Рис. 3. Смешанная схема концентрациипадения реки плотиной и деривацией: ВБ - верхний бьеф; НБ - нижний бьеф; Нб - напор брутто.
По установленной мощности (в Mвт) различают ГЭС мощные (св. 250), средние (до 25) и малые (до 5). Мощность ГЭС зависит от напора Нб (разности уровней верхнего и нижнего бьефа), расхода воды Q (м3/сек), используемого в гидротурбинах, и кпд гидроагрегата . По ряду причин (вследствие, напр., сезонных изменений уровня воды в водоёмах, непостоянства нагрузки энергосистемы, ремонта гидроагрегатов или гидротехнич. сооружений и т. п.) напор и расход воды непрерывно меняются, а кроме того, меняется расход при регулировании мощности ГЭС. Различают годичный, недельный и суточный циклы режима работы ГЭС.
По максимально используемому напору ГЭС делятся на высоконапорные (более 60 м), средненапорные (от 25 до 60 м) и низконапорные (от 3 до 25 м). На равнинных реках напоры редко превышают 100 м; в горных условиях посредством плотины можно создавать напоры до 300 м и более, а с помощью деривации - до 1500 м. Классификация по напору приблизительно соответствует типам применяемого энергетич. оборудования: на высоконапорных ГЭС применяют ковшовые и радиально-осевые турбины с металлич. спиральными камерами; на средненапорных - поворотноло-пастные и радиально-осевые турбины с железобетонными и металлич. спиральными камерами, на низконапорных - поворотнолопастные турбины в железобетонных спиральных камерах, иногда горизонтальные турбины в капсулах или в открытых камерах. Подразделение ГЭС по используемому напору имеет приблизительный, условный характер.
По схеме использования водных ресурсов и концентрации напоров ГЭС обычно подразделяют на русловые, приплотинные, деривационные с напорной и безнапорной деривацией, смешанные, гид-роаккумулирующие и приливные. В русловых и при плотинных ГЭС напор воды создаётся плотиной, перегораживающей реку и поднимающей уровень воды в верхнем бьефе. При этом неизбежно нек-рое затопление долины реки. В случае сооружения двух плотин на том же участке реки площадь затопления уменьшается. На равнинных реках наибольшая экономически допустимая площадь затопления ограничивает высоту плотины. Русловые и приплотинные ГЭС строят и на равнинных многоводных реках и на горных реках, в узких сжатых долинах.
В состав сооружений русловой ГЭС, кроме плотины, входят здание ГЭС и водосбросные сооружения (рис. 4). Состав гидротехнич. сооружений зависит от высоты напора и установленной мощности. У русловой ГЭС здание с размещёнными в нём гидроагрегатами служит продолжением плотины и вместе с ней создаёт напорный фронт. При этом с одной стороны к зданию ГЭС примыкает верхний бьеф, а с другой - нижний бьеф. Подводящие спиральные камеры гидротурбин своими входными сечениями закладываются под уровнем верхнего бьефа, выходные же сечения отсасывающих труб погружены под уровнем нижнего бьефа.
Рис. 4. Разрез здания Волжской ГЭС имени 22-го съезда КПСС: 1 - водоприёмник; 2 - камера турбины; 3 - гидротурбина; 4 - гидрогенератор; 5 - отсасывающая труба; 6 - распределительные устройства (электрические); 7 - трансформатор; 8 - портальные краны; 9 - кран машинного зала; 10 - донный водосброс; НПУ - нормальный подпорный уровень, м; УНБ - уровень нижнего бьефа, м.
В соответствии с назначением гидроузла в его состав могут входить судоходные шлюзы или судоподъёмник, рыбопропускные сооружения, водозаборные сооружения для ирригации и водоснабжения. В русловых ГЭС иногда единственным сооружением, пропускающим воду, является здание ГЭС. В этих случаях полезно используемая вода последовательно проходит входное сечение с мусорозадерживающими решётками, спиральную камеру, гидротурбину, отсасывающую трубу, а по спец. водоводам между соседними турбинными камерами производится сброс паводковых расходов реки. Для русловых ГЭС характерны напоры до 30-40 м; к простейшим русловым ГЭС относятся также ранее строившиеся сельские ГЭС небольшой мощности. На крупных равнинных реках осн. русло перекрывается земляной плотиной, к к-рой примыкает бетонная водосливная плотина и сооружается здание ГЭС. Такая компоновка типична для мн. отечеств. ГЭС на больших равнинных реках. Волжская ГЭС им. 22-го съезда КПСС- наиболее крупная среди станций руслового типа.
При более высоких напорах оказывается нецелесообразным передавать на здание ГЭС гидростатич. давление воды. В этом случае применяется тип припло-тинной ГЭС, у к-рой напорный фронт на всём протяжении перекрывается плотиной, а здание ГЭС располагается за плотиной, примыкает к нижнему бьефу (рис. 5). В состав гидравлич. трассы между верхним и нижним бьефом ГЭС такого типа входят глубинный водоприёмник с мусорозадерживающей решёткой, турбинный водовод, спиральная камера, гидротурбина, отсасывающая труба. В качестве дополнит, сооружений в состав узла могут входить судоходные сооружения и рыбоходы, а также дополнит, водосброс. Примером подобного типа станций на многоводной реке служит Братская ГЭС на р. Ангара.
Другой вид компоновки приплотинных ГЭС, соответствующий горным условиям, при сравнительно малых расходах реки, характерен для Нурекской ГЭС на р. Вахш (Cp. Азия), проектной мощностью 2700 Мвт. Здание ГЭС открытого типа располагается ниже плотины, вода подводится к турбинам по одному или неск. напорным туннелям (см. рис. 2 в ст. Гидроузел). Иногда здание ГЭС размещают ближе к верхнему бьефу в подземной (подземная ГЭС) выемке. Такая компоновка целесообразна при наличии скальных оснований, особенно при земляных или набросных плотинах, имеющих значит, ширину. Сброс паводковых расходов производится через водосбросные туннели или через открытые береговые водосбросы.
В деривационных ГЭС концентрация падения реки создаётся посредством деривации; вода в начале используемого участка реки отводится из речного русла водоводом, с уклоном, значительно меньшим, чем ср. уклон реки на этом участке и со спрямлением изгибов и поворотов русла. Конец деривации подводят к месту расположения здания ГЭС. Отработанная вода либо возвращается в реку, либо подводится к след, деривационной ГЭС. Деривация выгодна тогда, когда уклон реки велик. Деривац. схема концентрации напора в чистом виде (бесплотинный водозабор или с низкой водозаборной плотиной) на практике приводит к тому, что из реки забирается лишь небольшая часть её стока. В др. случаях в начале деривации на реке сооружается более высокая плотина и создаётся водохранилище; такая схема концентрации падения наз. смешанной, т. к. используются оба принципа создания напора. Иногда, в зависимости от местных условий, здание ГЭС выгоднее располагать на нек-ром расстоянии от конца используемого участка реки вверх по течению; деривация разделяется по отношению к зданию ГЭС на подводящую и отводящую. В ряде случаев с помощью деривации производится переброска стока реки в соседнюю реку, имеющую более низкие отметки русла. Характерным примером является Ингурская ГЭС, где сток р. Ингури перебрасывается туннелем в соседнюю р. Эрисцкали (Кавказ).
Сооружения безнапорных деривационных ГЭС состоят из трёх осн. групп: водозаборное сооружение, водоприёмная плотина и собственно деривация (канал, лоток, безнапорный туннель). Дополнит, сооружениями на ГЭС с безнапорной деривацией являются отстойники и бассейны суточного регулирования, напорные бассейны, холостые водосбросы и турбинные водоводы. Крупнейшая ГЭС с безнапорной подводящей деривацией - ГЭС Роберт-Мозес (США)мощностью 1950 Mem, а с безнапорной отводящей деривацией - Ингурская ГЭС (СССР) мощностью 1300 Mвт.
На ГЭС с напорной деривацией водовод (туннель, металлич., деревянная или железобетонная труба) прокладывается с неск. большим продольным уклоном, чем при безнапорной деривации. Применение напорной подводящей деривации обусловливается изменяемостью горизонта воды в верхнем бьефе, из-за чего в процессе эксплуатации изменяется и внутр. напор деривации. В состав сооружений ГЭС этого типа входят: плотина, водозаборный узел, деривация с напорным водоводом, станционный узел ГЭС с уравнительным резервуаром и турбинными водоводами, отводящая деривация в виде канала или туннеля (при подземной ГЭС). Крупнейшая ГЭС с напорной подводящей деривацией - Нечако-Ке-мано (Канада) проектной мощностью 1792 Mвm.
ГЭС с напорной отводящей деривацией применяется в условиях значит, изменений уровня воды в реке в месте выхода отводящей деривации или по экономич. соображениям. В этом случае необходимо сооружение уравнит. резервуара (в начале отводящей деривации) для выравнивания неустановившегося потока воды в реке. Наиболее мощная ГЭС (350 Mвт) этого типа - ГЭС Харспронгет (Швеция).
Особое место среди ГЭС занимают гидроаккумулирующие электростанции (ГАЭС) и приливные электростанции (ПЭС). Сооружение ГАЭС обусловлено ростом потребности в пиковой мощности в крупных энергетич. системах, что и определяет генераторную мощность, требующуюся для покрытия пиковых нагрузок. Способность ГАЭС аккумулировать энергию основана на том, что свободная в энергосистеме в нек-рый период времени (провала графика потребности) электрич. энергия используется агрегатами ГАЭС, к-рые, работая в режиме насоса, нагнетают воду из водохранилища в верхний аккумулирующий бассейн. В период пиков нагрузки аккумулированная т. о. энергия возвращается в энергосистему (вода из верхнего бассейна поступает в напорный трубопровод и вращает гидроагрегаты, работающие в режиме генератора тока). Мощность отд. ГАЭС с такими обратимыми гидроагрегатами достигает 1620 Мвт (Корнуол, США).
ПЭС преобразуют энергию морских приливов в электрическую. Электроэнергия приливных ГЭС в силу нек-рых особенностей, связанных с периодич. характером приливов и отливов, может быть использована в энергосистемах лишь совместно с энергией регулирующих электростанций, к-рые восполняют провалы мощности приливных электростанций в течение суток или месяцев. В 1967 во Франции было завершено строительство крупной ПЭС на р. Ране (24 агрегата общей мощностью 240 Мвт). В СССР в 1968 в Кислой Губе (Кольский п-ов) вступила в строй первая опытная ПЭС мощностью 0,4 Мвт, на к-рой ныне проводятся экспериментальные работы для будущего строительства ПЭС.
По характеру использования воды и условиям работы различают ГЭС на бытовом стоке без регулирования, с суточным, недельным, сезонным (годовым) и многолетним регулированием. Отд. ГЭС или каскады ГЭС, как правило, работают в системе совместно с конденсационными электростанциями (КЭС), теплоэлектроцентралями (ТЭЦ), атомными электростанциями (АЭС), газотурбинными установками (ГТУ), причём в зависимости от характера участия в покрытии графика нагрузки энергосистемы ГЭС могут быть базисными, полупиковыми и пиковыми (см. Энергосистема).
Важнейшая особенность гидроэнерге-тич. ресурсов по сравнению с топливно-энергетич. ресурсами - их непрерывная возобновляемость. Отсутствие потребности в топливе для ГЭС определяет низкую себестоимость вырабатываемой на ГЭС электроэнергии. Поэтому сооружению ГЭС, несмотря на значит, удельные капиталовложения на 1 квт установленной мощности и продолжит, сроки строительства, придавалось и придаётся большое значение, особенно когда это связано с размещением электроёмких производств (см. Гидроэнергетика).
Одни из первых гидроэлектрич. установок мощностью всего в неск. сотен вт были сооружены в 1876-81 в Штангассе и Лауфене (Германия) и в Грейсайде (Англия). Развитие ГЭС и их пром. использование тесно связано с проблемой передачи электроэнергии на расстояние: как правило, места, наиболее удобные для сооружения ГЭС, удалены от осн. потребителей электроэнергии. Протяжённость существовавших в то время линий электропередач не превышала 5-10 км; самая длинная линия 57 км. Сооружение линии электропередачи (170 км) от Лауфенской ГЭС до Франкфурта-на-Майне (Германия) для снабжения электроэнергией Междунар. электротехнич. выставки (1891) открыла широкие возможности для развития ГЭС. В 1892 пром. ток дала ГЭС, построенная на водопаде в Бюлахе (Швейцария), почти одновременно в 1893 были построены ГЭС в Гельшене (Швеция), на р. Изар (Германия) и в Калифорнии (США). В 1896 вступила в строй Ниагарская ГЭС (США) постоянного тока; в 1898 дала ток ГЭС Рейнфельд (Германия), а в 1901 стали под нагрузку гидрогенераторы ГЭС Жонат (Франция).
В России существовали, но так и не были реализованы детально разработанные проекты ГЭС русских учёных Ф. A. Uu-роцкого, И. А. Тиме, Г. О. Графтио, И. Г. Александрова и др., предусматривавших, в частности, использование порожистых участков pp. Днепр, Волхов, Зап. Двина, Вуокса и др. Так, напр., уже в 1892-95 русским инж. В. Ф. Добротворским были составлены проекты сооружения ГЭС мощностью 23,8 Мвт на р. Нарова и 36,8 Мвт на водопаде Б. Иматра. Реализации этих проектов препятствовали как косность царской бюрократии, так и интересы частных капиталистич. групп, связанных с топливной пром-стью. Первая пром. ГЭС в России мощностью ок. 0,3 Мвт (300 кет) была построена в 1895-96 под руководством русских инженеров В.Н.Чиколева и P. Э. Классона для электроснабжения Охтинского порохового з-да в Петербурге. В 1909 закончилось строительство крупнейшей в дореволюц. России Гиндукушской ГЭС мощностью 1,35 Мвт (1350 кет) на р. Мургаб (Туркмения). В период 1905-17 вступили в строй Саткинская, Алавердин-ская, Каракультукская, Тургусунская, Сестрорецкая и др. ГЭС небольшой мощности. Сооружались также частные фабрично-заводские гидроэлектрич. установки с использованием оборудования иностранных фирм.
1-я мировая война 1914-18 и связанный с ней интенсивный рост пром-сти нек-рых зап. стран повлекли за собой развитие действовавших и строительство новых энергопром. центров, в т. ч. на базе ГЭС. В результате мощность ГЭС во всём мире к 1920 достигла 17 тыс. Мвт, а мощность отд. ГЭС, напр. Масл-Шолс (США), Иль-Малинь (Канада), превысила 400 Мвт (400 тыс. квт).
Общая мощность ГЭС России к 1917 составляла всего ок. 16 Мет', самой крупной была Гиндукушская ГЭС. Строительство мощных ГЭС началось по существу только после Великой Октябрьской социалистич. революции. В восстановит, период (20-е гг.) в соответствии с планом ГОЭЛРО были построены первые крупные ГЭС - Волховская (ныне Волховская ГЭС им. В. И. Ленина) и Земо-Авчалъская ГЭС им. В. И. Ленина. В годы первых пятилеток (1929-40) вступили в строй ГЭС - Днепровская, Ниж-несвирская, Рионская и др.
К началу Великой Отечеств, войны 1941-45 было введено в эксплуатацию 37 ГЭС общей мощностью более 1500 Мет. Во время войны было приостановлено начатое строительство ряда ГЭС общей мощностью около 1000 Мвт (1 млн. квт). Значит, часть ГЭС общей мощностью около 1000 Мет оказалась разрушенной или демонтированной. Началось сооружение новых ГЭС малой и средней мощности на Урале (Широковская, Верхотурская, Алапаевская, Белоярская и др.), в Cp. Азии (Аккавакские, Фархадская, Саларская, Нижнебуэсуйские и др.), на Северном Кавказе (Майкопская, Орд-жоникидзевская, Краснополянская), в Азербайджане (Мингечаурская ГЭС), в Грузии (Читахевская ГЭС) и в Армении (Гюмушская ГЭС). К кон. 1945 в Советском Союзе мощность всех ГЭС, вместе с восстановленными, достигла 1250 Мвт, а годовая выработка электроэнергии - 4,8 млрд. квт-ч.
В начале 50-х гг. развернулось строительство крупных гидроэлектростанций на р. Волге у гг. Горького, Куйбышева и Волгограда, Каховской и Кременчугской ГЭС на Днепре, а также Цимлянской ГЭС на Дону. Волжские ГЭС им. В. И. Ленина и им. 22-го съезда КПСС стали первыми из числа наиболее мощных ГЭС в СССР и в мире. Во 2-й пол. 50-х гг. началось строительство Братской ГЭС на р. Ангаре и Красноярской ГЭС на р. Енисее. С 1946 по 1958 в СССР были построены и восстановлены 63 ГЭС общей мощностью 9600 Мвт. За семилетие 1959-65 было введено 11 400 Мвт новых гидравлич. мощностей и суммарная мощность ГЭС достигла 22200 Мвт (табл. 1). К 1970 в СССР продолжалось строительство 35 пром. ГЭС (суммарной мощностью 32 000 Мвт), в т. ч. 11 ГЭС единичной мощностью свыше 1000 Мет'. Саяно-Шушенская, Красноярская, Усть-Илимская, Нурекская, Ингурская, Саратовская, Токтогульская, Нижнекамская, Зейская, Чиркейская, Чебоксарская.
Табл. 1. - Развитие ГЭС в СССР за период 1965-80
Показатели ГЭС
1965
1970
1975
1980
(прогноз)
Установленная мощность ГЭС, Мвт
22200
32000
50000
74500
Доля ГЭС в общей мощности электростанций СССР, %
19,3
18,6
20
20,3
Выработка электроэнергии в год, млрд. квт- ч
81,4
121
182
260
Доля ГЭС в выработке электроэнергии в СССР, %
16,1
16
15,6
14,6
Мощность ГАЭС, Мвт
30
1410
5100
В 60-х гг. наметилась тенденция к снижению доли ГЭС в общем мировом произ-ве электроэнергии и всё большему использованию ГЭС для покрытия пиковых нагрузок. К 1970 всеми ГЭС мирапроизводилось ок. 1000 млрд. квт-ч электроэнергии в год, причём начиная с 1960 доля ГЭС в мировом произ-ве снижалась в среднем за год примерно на 0,7 %. Особенно быстро снижается доля ГЭС в общем произ-ве электроэнергии в ранее традиционно считавшихся "гидроэнергетическими" странах (Швейцария, Австрия, Финляндия, Япония, Канада, отчасти Франция), т. к. их экономический гидроэнергетический потенциал практически исчерпан.
Табл. 2. - Крупнейшие ГЭС мира
Наименование ГЭС
мощность Мвт
год начала эксплуатации
Действующие
Красноярская, СССР
5000 (6000)
1967
Братская, СССР
4100 (4600)
1961
Волжская им. 22-го съезда КПСС, СССР
2530
1958
Волжская им. В. И. Ленина, СССР
2300
1955
Джон-Дей, США
2160 (2700)
1968
Гранд-Кули, США
1974 (9711)
1941
Роберт-Мозес (Ниагара), США
1950
1961
Св. Лаврентия, Канада - США
1824
1958
Высотная Асуанская, АРЕ
1750 (2100)
1967
Боарнуа, Канада
1639
1948
Строятся
Саяно-Шушенская, СССР
6300
Черчилл-Фоле, Канаца
4500
Усть-Илимская, СССР
4320
Илья-Солтейра, Бразилия
3200
Нурекская, СССР
2700
Портидж-Маунтин , Канада
2300
Железные Ворота , Румыния - Югославия
2100
Тарбалла, Пакистан .
2000
Мика, Канада
2000
* Мощность ГЭС приведена по состоянию на 1 янв. 1969; в скобках указана проектная мощность.
Несмотря на снижение доли ГЭС в общей выработке, абсолютные значения произ-ва электроэнергии и мощности ГЭС непрерывно растут вследствие строительства новых крупных электростанций. В 1969 в мире насчитывалось св. 50 действующих и строящихся ГЭС единичной мощностью 1000 Мвт и выше, причём 16 из них - в Сов. Союзе.
Дальнейшее развитие гидроэнергетич. строительства в СССР предусматривает сооружение каскадов ГЭС с комплексным использованием водных ресурсов в целях удовлетворения нужд совместно энергетики, водного транспорта, водоснабжения, ирригации, рыбного х-ва и пр. Примером могут служить Днепровский, Волжско-Камский, Ангаро-Енисей-ский, Севанский и др. каскады ГЭС.
Крупнейшим р-ном гидроэнергострои-тельства СССР до 50-х гг. 20 в. традиционно была Европ. часть терр. Союза, на долю к-рой приходилось ок. 65% электроэнергии, вырабатываемой всеми ГЭС СССР. Для совр. гидроэнергостроитель-ства характерно: продолжение строительства и совершенствование низко- и средне-напорных ГЭС на pp. Волге, Каме, Днепре, Даугаве и др., строительство крупных высоконапорных ГЭС в труднодоступных р-нах Кавказа, Cp. Азии, Вост. Сибири и т. п., строительство средних и крупных деривационных ГЭС на горных реках с большими уклонами и использованием переброски стока в соседние бассейны, но главное - строительство мощных ГЭС на крупных реках Сибири и Д. Востока - Енисее, Ангаре, Лене и др. ГЭС, сооружаемые в богатых гидроэнергоресурсами р-нах Сибири и Д. Востока, вместе с тепловыми электростанциями, работающими на местном ор-ганич. топливе (природный газ, уголь, нефть), станут осн. энергетич. базой для снабжения дешёвой электроэнергией развивающейся пром-сти Сибири, Средней Азии и Европ. части СССР (см. Единая электроэнергетическая система).
Лит.: Аргунов П. П., Гидроэлектростанции, К., 1960; Денисов И. П., Основы использования водной энергии, М.-Л., 1964; Энергетические ресурсы СССР, [т. 2] - Гидроэнергетические ресурсы, M., 1967; Никитин Б. И., Энергетика гидростанции, M., 1968; Электрификация СССР. 1917 - 1967, под ред. П. С. Непорожнего, M., 1967; Труды Гидропроекта. Сборник 16. M., 1969; Гидроэнергетика СССР. Статистический обзор, M., 1969. В. А. Прокудин.
0636.htm
ГИПЕРБОЛА (греч. hyperbole), линия пересечения круглого конуса с плоскостью, встречающей обе его полости (рис. 1). Г. может быть также определена как геометрич. место точек M
плоскости, разность расстояний к-рых до двух определ. точек Ft и F2 (фокусов Г.) плоскости постоянна. Если выбрать систему коовдинат хОу так, как указано на рис. 2 (OF1 = OF2 = с), то уравнение Г. примет вид:
(*)
Г.- линия второго порядка; состоит из двух бесконечных ветвей K1A1K'1 и K2A2K'2, она симметрична относительно осей F1 F2 и B1B2', точка О - центр Г.- является её центром симметрии; отрезки A1A2 = = 2а, B1B2 = 2b называются соответственно действит. осью Г. и мнимой осью Г., число е = с/а > 1 - эксцентриситетом Г. Прямые D1D'1 и D2D'2, уравнения к-рых x = -a/e TS. х = a/e, наз. директрисами Г.; отношение расстояния точки Г. до ближайшего фокуса к расстоянию до ближайшей директрисы постоянно и равно эксцентриситету. Точки A1 и A2 пересечения Г. с осью Ox наз. её вершинами. Прямые (изображённые на рис. 2 пунктиром) являются асимптотами Г. График обратной пропорциональности у ~ k/x является Г. См. также Конические сечения.
ГИПЕРБОЛА (от греч. hyperbole - преувеличение), стилистич. фигура или художеств, приём, основанные на преувеличении: явлению приписывается к.-л. признак в такой мере, в какой оно им реально не обладает (напр., у H. В. Гоголя: "шаровары шириной в Чёрное море"). T. о., Г. является художеств, условностью и вводится в экспрессивных целях. Г. характерна для поэтики эпич. фольклора, для поэзии романтизма и жанра сатиры (H. В. Гоголь, В. В. Маяковский). Противоположная Г. стилистич. фигура - литота.
ГИПЕРБОЛИЧЕСКАЯ ГЕОМЕТРИЯ, то же, что Лобачевского геометрия.
ГИПЕРБОЛИЧЕСКАЯ СКОРОСТЬ, см. Космические скорости.
ГИПЕРБОЛИЧЕСКАЯ СПИРАЛЬ, плоская кривая. См. Линия.
ГИПЕРБОЛИЧЕСКАЯ ТОЧКА поверхности, точка, в к-рой полная кривизна поверхности отрицательна.
ГИПЕРБОЛИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ, функции, определяемые формулами:
(гиперболический синус),
(гиперболический косинус).
Иногда рассматривается также гипербо-лич. тангенс:
(графики Г. ф. см. на рис. 1). Г. ф. связаны между собой соотношениями, аналогичными соотношениям между триго-нометрич. функциями:
Г. ф. можно выразить через тригонометрические:
Геометрически Г. ф. получаются из рассмотрения равнобочной гиперболы х2 - у2 = 1, к-рую можно задать пара-метрич. ур-ниями x = ch t, у = sh t; аргумент t представляет двойную площадь сектора гиперболы OAC (см. рис. 2). Обратные Г. ф. (ареа-синус гиперболический и ареа- косинус гиперболический)
определяются формулами:
Лит.: Янпольский А. Р., Гиперболические функции, M., 1960.
ГИПЕРБОЛИЧЕСКИЙ ЛОГАРИФМ, то же, что натуральный логарифм.
ГИПЕРБОЛИЧЕСКИЙ ПАРАБОЛОИД, один из двух видов параболоидов.
ГИПЕРБОЛИЧЕСКИЙ ЦИЛИНДР, линейчатая цилиндрич. поверхность, ур-ние к-рой может оыть приведено к виду x2/a2 - y2/b2 = 1. См. Поверхности второго порядка.
ГИПЕРБОЛОИДНАЯ ПЕРЕДАЧА, зубчатая передача для осуществления вращения между произвольно расположенными, не лежащими в одной плоскости осями, при постоянном передаточном числе. Начальные поверхности (ак-соиды) колёс в Г. п. являются частямигиперболоидов вращения и соприкасаются по прямой линии. В качестве начальных поверхностей пшерболоидных зубчатых колёс используются либо произвольно вырезанные сопряжённые части гиперболоидов, либо части, вырезанные из их горловин. Вследствие сложности изготовления пгаерболоидных зубчатых колёс Г. п. практически не применяются. Для передачи вращения между осями, не лежащими в одной плоскости, используют винтовые зубчатые передачи, в колёсах к-рых части, вырезанные из горловин гиперболоидов, заменены цилиндрами, или гипоидные передачи, в колёсах к-рых части гиперболоидов заменены усечёнными конусами.
ГИПЕРБОЛОИДЫ (от греч. hyperbole - гипербола и eidos - вид), незамкнутые центральные поверхности (второго порядка). Различают два вида Г.: одно-полостный Г. (рис. 1) и двуполостный Г. (рис. 2). Они представляют собой два типа из общего числа пяти основных типов поверхностей второго порядка и в пересечении со всевозможными плоскостями дают все конические сечения - эллипс, гиперболу и параболу, а также пары прямых (в случае однополостного Г.). Г. неограниченно приближается к ко-нич. поверхности (т. н. асимптотич. конусу). Однополостный Г. представляет собой линейчатую поверхность. В надлежащей системе координат (см. рис. 1, 2) уp-ния Г. имеют вид:
ГИПЕРБОРЕЙСКАЯ ПЛАТФОРМА (от греч. hyperboreios - находящийся на крайнем севере), гипотетическая до-кембрийская континентальная платформа, располагавшаяся в области совр. Сев. Ледовитого ок. к С. от Новосибирских о-вов, о. Врангеля, Аляски, Канадского Арктич. архипелага и к В. от подводного хр. Ломоносова. С позднего мезозоя значит, часть Г. п. претерпела глубокое погружение и океанизацию и утратила свой континентальный характер (котловины Бофорта и Макарова). Реликтами Г. п., по геофизич. (аэромагнитным) данным, могут являться хр. Менделеева, прилегающие участки арктич. шельфа. В. Е. Хаин.
ГИПЕРВИТАМИНОЗ (от гипер... и витамины), интоксикация, вызываемая приёмом резко повышенных доз витаминов А и D. В отношении др. витаминов возможность развития Г. точно не установлена. Гипервитаминоз D у детей развивается после введения дозы витамина D св. 50 000 ME, а у взрослых 100 000-150 000 ME в день. У взрослых Г. чаще протекает остро, с болями в животе, тошнотой, рвотой, поносами или запорами; резко нарушены функции почек, появляются гипертония, головная боль, боли в костях и мышцах. У детей признаки тс же, но выражены менее резко. Лечение: прекращение приёма витамина D, обильное питьё, вливание физиол. раствгра, приём глюкозы, аскорбиновой кислоты, витамина Е и др. Гипервптаминоз А развивается после приёма продуктов (напр., печень белого медведя) или препаратов, богатых витамином А. У взрослых проявляется сильной головной болью, тошнотой, рвотой, поносами, шелушением кожи лица и тела; у детей после приёма Сольшого количества препаратов витамина А может развиться хронич. Г., к-рый проявляется сухой, шершавой, зудящей кожей, развитием твёрдых, похожих на скорлупу, глубоких болезненных опуханий на предплечьях, реже - на руках и ногах; иногда наблюдается увеличение печени. После прекращения приёма витамина А наступает выздоровление.
Лит.: Ефремов В. В., Токсичность витамина А. Токсичность витамина D, в кн.: Многотомное руководство по внутренним болезням, отв. ред. Е. М. Тареев, т. 8, М., 1965, с. 488 и 625. В. В. Ефремов.
ГИПЕРГЕНЕЗ (от гипер... и ...генез), совокупность гипергенных процессов.
ГИПЕРГЕННЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ, седиментогенные месторождения, экзогенные месторождения, месторождения полезных ископаемых, связанные с древними и совр. геохим. процессами на поверхности Земли. Местом их образования служат: 1) поверхность Земли; 2) её тонкая верхняя часть, включающая горизонты грунтовых и частично пластовых подземных вод; 3) дно болот, озёр, рек, морей и океанов. Г. м. формируются в результате механич. И биохим. преобразования и дифференциации минеральных веществ эндогенного происхождения. Среди Г. м. различают четыре группы: остаточные, инфильтрацион-ные, россыпные и осадочные. Остаточные месторождения формируются вследствие выноса растворимых минеральных соединений из коры выветривания и накопления труднорастворимого остатка, имеющего экономич. ценность (руды никеля, железа, марганца, магнезит, боксит, каолин). Инфильтрац. месторождения возникают при осаждении из подземных вод ценных растворённых веществ ниже поверхности Земли (руды урана, меди, самородная сера). Россыпные месторождения создаются при накоплении в рыхлых отложениях склонов, рек и морских побережий тяжёлых и прочных ценных минералов (золото, платина, минералы титана, вольфрама, олова). Осадочные месторождения образуются в процессе осадконакопления на дне морских и континентальных водоёмов (уголь, горючие сланцы, нефть, горючий газ, соли, фосфориты, руды железа, марганца, алюминия, урана, меди, ванадия; гравий, пески, глины, известняки, цемент, гипс, яшма, трепел). Г. м. полезных ископаемых имеют крупное пром. значение.
Лит.: Смирнов В. И., Геология полезных ископаемых, 2 изд., М., 1969; Страхов Н. М., Основы теории литогенеза, т. 1 - 3, М., 1960-62. В. И. Смирнов.
ГИПЕРГЕННЫЕ МИНЕРАЛЫ, минералы, возникающие в зоне гипергенеза, т. е. в самой поверхностной части земной коры, при низких значениях темп-р и давлений (см. Гипергенные процессы).
Для Г.м. характерны гидратация (вхождение в кристаллич. решётку молекулярной воды или гидроксила), высокие степени окисления элементов (железа, марганца, серы и др.). К наиболее распространённым Г. м. относятся глинистые минералы, образующиеся при выветривании силикатных пород. Среди Г. м. много соединений типа окислов, гидроокислов, солей кислородных кислот (карбонаты, сульфаты, нитраты, фосфаты и др.), хлоридов. Большое практич. значение имеют Г. м. в зонах окисления рудных месторождений; это - соединения железа, меди, свинца, цинка (малахит, церуссит, англезит и др.). Состав Г. м. при одинаковых исходных породах или рудах зависит от климатич. условий, при к-рых протекают гипергенные процессы. Напр., при выветривании силикатных горных пород в условиях умеренного климата возникают глинистые минералы преим. гидрослюдистого типа, а при выветривании в тропиках за счёт тех же пород образуются каолиновые глины, гидраты глинозёма (бокситы).
ГИПЕРГЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ, процессы хим. и физ. преобразования минерального вещества в верх, частях земной коры и на её поверхности под воздействием атмосферы, гидросферы и живых организмов при низких темп-рах. Г. п. заключаются в хим. разложении, растворении, гидролизе, гидратации, окислении, карбонатизации и др. явлениях.
Под влиянием Г. п. происходят: образование коры выветривания и зоны окисления месторождений, почвообразование, формирование состава подземных вод, рек, озёр, морей и океана, хемогенное и биогенное осадкообразование, диагенез и ранний эпигенез осадков.
Если для эндогенных процессов гл. факторами служат темп-pa и давление, то в Г. п. ведущие факторы - щёлочность или кислотность среды и окисли-тельно-восстановит. потенциал. Широко развиты коллоидно-хим. процессы, в частности сорбция, а кроме того-раскристал-лизация гелей, переосаждение и явления ионного обмена. Большую роль играют биогеохим. процессы. Важнейшим внеш. фактором Г. п. является климат, а закономерностью размещения Г. п. на поверхности Земли - зональность, впервые установленная В. В. Докучаевым (зональность почв, коры выветривания, континентальных отложений, грунтовых вод и т. д.). В результате Г. п. образуются месторождения ценных полезных ископаемых (см. Гипергенные месторождения).
Лит.: Страхов Н. М., Типы литогенеза и их эволюция в истории Земли, М., 1963; Перельман А. И., Геохимия эпигенетических процессов (Зона гипергене-за), 3 изд., М., 1968. В. В. Щербина.
ГИПЕРГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ, аналитич. функции, определяемые для |z| < 1 с помощью гипергеометрического ряда. Назв. "Г. ф." было дано Дж. Валлисом (1650). Г. ф. являются интегралами гипергеометрич. ур-ния
Это ур-ние имеет три регулярные особые точки О, 1 и оо и является канонич. формой ур-ний гипергеометрич. типа. Важнейшие спец. функции математич. анализа являются интегралами ур-ний гипергеометрич. типа (напр., шаровые функции) или ур-ний, возникающих из гипергеометрических путём слияния их особых точек (напр., цилиндрическиефункции). Теория ур-ний гипергеометрич. типа явилась основой для возникновения важной математич. дисциплины - аналитич. теории дифференциальных ур-ний.
Между различными Г. ф.
имеется большое число соотношений, напр.:
Лит.: Уиттекер Э. T. и Ватсон Д ж. H., Курс современного анализа, пер. с англ., 2 изд., ч. 2, M., 1963.
ГИПЕРГЕОМЕТРИЧЕСКИЙ РЯД, ряд вида
Г. р. был впервые изучен Л. Эйлером (1778). Разложение многих функций в бесконечные ряды представляет собой частные случаи Г. р. Напр.:
где Г(г) - гамма-функция. Аналитич. функция, определяемая для |z| < 1 с помощью Г. р., наз. гипергеометрической функцией и играет важную роль в теории дифференциальных уравнений.
ГИПЕРГИДРОЗ (от гипер... и греч. hidros - пот), чрезмерное потоотделение, потливость. У здоровых людей Г. может наблюдаться при высокой темп-ре окружающей среды как один из механизмов терморегуляции, при повыш. физич. нагрузке. Общий Г. может наблюдаться при нек-рых эндокринных заболеваниях, различных инфекциях и интоксикациях, а также при поражении гипоталамич. области головного мозга. Местный Г. (потливость ладоней, стоп, подмышечных впадин и др.) может зависеть от повыш. возбудимости нервной системы. Г. предрасполагает к простудным заболеваниям, гнойничковой и грибковой инфекциям (проникновение возбудителей через разрыхлённый поверхностный слой кожи), потёртостям.
Лечение: устранение причины Г.; гигиенич. содержание тела; общеукреп-ляющее лечение, иногда - физиотерапия, местно-антисептич. и адсорбирующие средства.
ГИПЕРГЛИКЕМИЯ (от гипер... и гликемия), увеличение содержания сахара в крови выше 120 мг %. Врем. Г. может появиться у здоровых людей после приёма больших количеств сахара (т. н. пищевая Г.), при сильных болях, эмоциональных напряжениях и др. Стойкая Г. встречается при диабете сахарном, нек-рых др. эндокринных заболеваниях, гиповитаминозах С и B1, лихорадке, гипоксии и др.
ГИПЕРЕМИЯ (от гипер... и греч. hai-та - кровь), полнокровие, увеличение кровенаполнения ткани или органа. Различают артериальную Г. и венозную Г. Артериальная (активная) Г. возникает вследствие усиления притока крови по артериям при повышении тонуса сосудорасширяющих или снижении тонуса сосудосуживающих нервов. Причины: повышение чувствительности сосудов к физиол. раздражителям, влияние чрезвычайных раздражителей (бактериальные токсины, высокая темп-ра, продукты тканевого распада и др.); у человека большую роль играют психогенные факторы (стыд, гнев и др.). Характеризуется расширением артерий в гиперемированном участке, повышением его темп-ры, ускорением кроветока, покраснением (напр., Г. лица). Сопровождается усилением обменных процессов в тканях и способствует их регенерации. При патологич. изменениях в сосудах при артериальной Г. могут возникать кровоизлияния. С леч. целью артериальную Г. вызывают горчичниками, банками. Венозная (пассивная, застойная) Г. происходит при нарушении оттока крови по венам при неизменном притоке вследствие сдавления венозной стенки (рубец, опухоль, варикозное расширение вен, отёк и др.), ослаблении сердечной деятельности. Характеризуется замедлением кроветока вплоть до его полной остановки. Развивается кислородное голодание тканей, повышается проницаемость сосудистой стенки, образуется отёк. Длит, застой крови и отёк могут привести к атрофии паренхимы органа.
В. А. Фролов.
ГИПЕРЗАРЯД, одна из характеристик сильно взаимодействующих элементарных частиц (адронов), равная сумме барионного заряда и странности.
ГИПЕРЗВУК, упругие волны с частотой от 109 до 1012-1013 гц; высокочастотная часть спектра упругих волн. По физич. природе Г. ничем не отличается от ультразвука, частоты к-рого простираются от 2*104 до 109 ги,. Однако благодаря более высоким частотам и, следовательно, меньшим, чем в области ультразвука, длинам волн значительно более существенными становятся взаимодействия Г. с квазичастицами среды - электронами, фононами, магнонами и др.
Область частот Г. соответствует частотам электромагнитных колебаний дециметрового, сантиметрового и миллиметрового диапазонов (т. н. сверхвысоким частотам - СВЧ). Используя технику генерации и приёма электромагнитных колебаний СВЧ, удалось получить и начать исследование частот Г. ~ 1011 ги,.
Частоте 109 гц; в воздухе при нормальном атм. давлении и комнатной темп-ре соответствует длина волны Г. 3,4*10-5 см, т. е. эта длина одного порядка с длиной свободного пробега молекул в воздухе при этих условиях. Поскольку упругие волны могут распространяться в упругой среде только при условии, что длины этих волн заметно больше длины свободного пробега в газах (или больше межатомных расстояний в жидкостях и твёрдых телах), то в воздухе и газах при нормальном атм. давлении гиперзвуковые волны не распространяются. В жидкостях затухание Г. очень велико и дальность распространения мала. Сравнительно хорошими проводниками Г. являются твёрдые тела в виде монокристаллов, но гл. обр. лишь при низких темп-pax. Так, напр., даже в монокристалле кварца, отличающемся малым затуханием упругих волн, на частоте
1,5*109 гц продольная гиперзвуковая волна, распространяющаяся вдоль оси X кристалла, при комнатной темп-ре ослабляется по амплитуде в 2 раза при прохождении расстояния всего в 1 см. Однако имеются проводники Г. лучше кварца, в к-рых затухание Г. значительно меньше (напр., монокристаллы сапфира, ниобата лития, железо-иттриевого граната и др.).
Долгое время гиперзвуковые волны не удавалось получать искусств, путём (в этом одна из причин выделения этой области спектра упругих волн, названной "гиперзвуком"), поэтому изучали Г. теплового происхождения. Твёрдое кри-сталлич. тело можно представить как нек-рую объёмную пространств, решётку, в узлах к-рой расположены атомы или ионы. Тепловое движение представляет собой непрерывные и беспорядочные колебания этих атомов около положения равновесия. Такие колебания можно рассматривать как совокупность продольных и поперечных плоских упругих волн самых различных частот - от самых низких собственных частот упругих колебаний данного тела до частот 1012-1013 гц (далее спектр упругих волн обрывается), распространяющихся по всевозможным направлениям. Эти волны наз. также дебаевскими волнами, или тепловыми фононами.
Фонон представляет собой элементарное возбуждение решётки кристалла или квазичастицу с энергией hv и импульсом hv/c, где v - частота, с - скорость звука в кристалле и h - постоянная Планка. Фонону соответствует плоская упругая волна определ. частоты подобно тому, как фотону соответствует плоская электромагнитная волна определённой частоты. Тепловые фононы имеют широкий спектр частот, тогда как искусственно получаемый Г. может иметь к.-н. одну определ. частоту. Поэтому искусственно генерируемый Г. можно представлять как поток когерентных фононов (см. Когерентность). В жидкостях тепловое движение имеет характер, близкий к характеру теплового движения в твёрдых телах, поэтому в жидкостях, как и в твёрдых телах, тепловое движение непрерывно генерирует некогерентные гиперзвуковые волны.
До того как стало возможным получать Г. искусств, путём, изучение гиперзвуковых волн и их распространения в жидкостях и твёрдых телах проводилось гл. обр. оптич. методом. Наличие Г. теплового происхождения в оптически прозрачной среде приводит к рассеянию света с образованием неск. спектральных линий, смещённых на частоту Г. v, т. н. Мандельштама - Бриллюзна рассеяние. Исследования Г. в ряде жидкостей привели к открытию в них зависимости скорости распространения Г. от частоты и аномального поглощения Г. (см. Дисперсия звука).
Совр. методы генерации и приёма Г. основываются гл. обр. на использовании явлений пьезоэлектричества (возникновения электрич. зарядов на поверхности пьезоэлектрич. кристалла, напр, на пластинке кварца, вырезанной определ. образом под действием механич. деформации, и, наоборот, деформация кристалла, помещённого в электрическое поле) и маг-нитострикции (изменения формы и размеров тела при намагничивании и изменения намагниченности при деформации).
Одним из наиболее распространённых методов генерации Г. является возбуждение Г. с поверхности пьезоэлектрич. кристалла. Для этого последний своим торцом помещается в ту часть резонатора, где имеется макс, напряжённость электрич. поля СВЧ; если кристалл - не пьезоэлектрик, то на его торец наносится тонкая пьезоэлектрич. плёнка, напр, из сернистого кадмия. Под действием электрич. поля СВЧ возникает переменная деформация с той же частотой, к-рая распространяется по кристаллу со скоростью Г. в виде продольной, или сдвиговой, волны. При этом источником этой волны служит сама торцовая поверхность кристалла. В свою очередь, механич. деформация вызывает на поверхности кристалла появление электрич. заряда и, следовательно, подобным же образом может осуществляться приём Г.
При распространении упругих волн в кристаллах диэлектриков, не содержащих свободных носителей зарядов, эти волны затухают благодаря их нелинейному взаимодействию с тепловыми фононами. Характер этого взаимодействия, а следовательно, и характер затухания зависят от частоты распространяющихся волн. Если частота невелика (область ультразвука), то волна только нарушает равновесное распределение тепловых фононов, к-рое благодаря случайным неупругим столкновениям их между собой затем восстанавливается; при этом происходит потеря энергии волны. В случае высоких гиперзвуковых частот происходит непосредств. нелинейное взаимодействие Г., искусственно получаемого, и Г. теплового происхождения; когерентные фононы неупругим образом сталкиваются с тепловыми фононами и передают им свою энергию, что в данном случае и определяет потерю энергии Г. С понижением темп-ры тепловые фононы "вымораживаются", их становится меньше. Соответственно этому затухание ультразвука и Г. при понижении темп-ры существенно понижается.
При распространении Г. в кристаллах полупроводников и металлов, где имеются электроны проводимости, кроме взаимодействия Г. с тепловыми фононами, имеет место взаимодействие Г. с электронами. Упругая волна, распространяющаяся в таких кристаллах, почти всегда несёт с собой со скоростью звука локальное электрич. поле. Это связано с тем, что волна деформирует кристаллич. решётку, смещая атомы или ионы из их положения равновесия, что приводит к изменению внутрикристаллич. электрич. полей. Возникшие электрич. поля изменяют движение электронов проводимости и их энергетич. спектр. С другой стороны, если почему-либо происходят изменения состояния электронов проводимости, то изменяются внутрикристаллич. поля, что вызывает деформации в кристалле. T. о., взаимодействие электронов проводимости с фононами сопровождается поглощением или испусканием фононов.
Изучение затухания Г. в металлах на электронах проводимости позволяет исследовать важные характеристики металлов (времена релаксации, поверхность Ферми, энергетическую щель в сверхпроводниках и др.).
Взаимодействие между искусственными, или когерентными, фононами и электронами становится существенным в области ультразвуковых и особенно в области гиперззуковых частот в полупроводниках, обладающих пьезоэлектрич. свойствами (напр., кристалл сернистого кадмия, в к-ром взаимодействие между фононами и электронами проводимости очень сильно). Если к кристаллу приложить постоянное электрич. поле, величина к-рого такова, что скорость электронов будет несколько больше скорости упругой волны, то электроны будут обгонять упругую волну, отдавая ей энергию и усиливая её, т. е. будет происходить усиление упругих волн. Взаимодействие между когерентными фононами и электронами приводит также к акустоэлектрическому эффекту - явлению, к-рое состоит в том, что фононы, отдавая свой импульс электронам, создают в кристалле постоянную эдс и постоянный электрич. ток. В случае, когда электроны отдают энергию упругой волне, акусто-эдс также возникает, однако имеет противоположный знак.
Рассматривая взаимодействие Г. с электронами, следует принять во внимание тот факт, что электрон, кроме массы и заряда, обладает ещё собств. механич. моментом (спином) и связанным с ним магнитным моментом, а также орбитальным магнитным моментом (см. Атом). Между орбитальным магнитным моментом и спином имеет место спин-орбитальное взаимодействие: если меняется наклон орбиты, несколько меняется и направление спина. Прохождение Г. подходящей частоты и поляризации может вызвать изменение магнитного состояния атомов. Так, при частотах Г. порядка 10'° гц в кристаллах парамагнетиков (см. Парамагнетизм) взаимодействие Г. со спин-орбитальной системой выражается, напр., в явлении акустического парамагнитного резонанса (АПР), аналогичного электронному парамагнитному резонансу (ЭПР) и состоящего в избират. поглощении Г., обусловленном переходом атомов с одного магнитного уровня на другой. При помощи АПР оказывается возможным изучать переходы между такими уровнями атомов в парамагнетиках, к-рые являются запрещёнными для ЭПР.
Используя взаимодействие когерентных фононов со спин-орбитальной системой, можно в парамагнитных кристаллах при Низких темп-pax усиливать и генерировать гиперзвуковые волны на принципе, сходном с тем, на к-ром работают квантовые генераторы (см. Квантовая электроника). В магнитоупорядоченных кристаллах (ферромагнетики, антиферромагнетики, ферриты) распространение гиперзвуковой волны вызывает появление спиновой волны (изменения магнитного момента, передающиеся в виде волны) и, наоборот, спиновая волна вызывает появление гиперзвуковой волны. T. о., один тип волн порождает другой, поэтому в общем случае в таких кристаллах распространяются не чисто спиновые и упругие волны, а связанные магнитно-упругие волны.
Взаимодействие Г. со светом проявляется, как упоминалось выше, в рассеянии света на Г. теплового происхождения, но эффективность этого взаимодействия очень мала. Однако применив мощный источник света (напр., импульс мощного рубинового лазера), можно получить заметное усиление падающим светом упругой волны. В результате можно генерировать интенсивную гиперзвуковую волну в кристалле мощностью неск. десятков кет. В свою очередь, усиленная упругая волна будет в большей степени рассеивать падающий свет, так что при определ. условиях интенсивность рассеянного света может быть одного порядка с падающим; это явление наз. вынужденным рассеянием Мандельштама-Бриллюэна.
T. о., свойства Г. позволяют использовать его как инструмент исследования состояния вещества. Особенно велико его значение для изучения физики твёрдого тела. В области технич. применений, развитие к-рых только начинается, уже сейчас существенно его использование для т. н. акустич. линий задержки в области СВЧ (ультразвуковые линии задержки).
В. А. Красильников.
ГИПЕРИОН (греч. Hyperion), спутник планеты Сатурн. Диаметр ок. 500 км, расстояние от Сатурна 1 480 000 км. Открыт в 1848 Дж. Бондом. См. Спутники планет.
ГИПЕРКАПНИЯ (от гипер... к греч. kapnps - дым), повышенное парциальное давление (и содержание) CO2 в артериальной крови (и в организме). Встречается при недостаточности внеш. дыхания различного происхождения, при асфиксии (удушье), при избытке CO2 в окружающей среде.
ГИПЕРКЕРАТОЗ (от гипер.... и греч. keras, род. падеж keratos - рог, роговое вещество), чрезмерное развитие рогового слоя кожи человека. Г. может быть вызван внешними (длит, давление, трение, действие смазочных масел и т. п.) и внутренними (нарушение функции эндокринных желез, гиповитаминоз А, проф. интоксикации) факторами. Г. проявляется образованием роговых пластинок, различной величины узелков, выступов, шипов; кожа становится сухой, потоотделение уменьшается. Г. может сопровождаться образованием болезненных трещин (ладони, подошвы). Г. бывает ограниченным (мозоли, бородавки, кера-трмы) и диффузным, распространяющимся на большие поверхности или весь кожный покров (ихтиоз). Лечение: содовые или мыльные ванны, витаминотерапия, растворяющие роговое вещество леч. средства.
ГИПЕРКИНЕЗ (от гипер... и греч. kinesis - движение), чрезмерные насильственные непроизвольные движения, появляющиеся при органич. и функциональных поражениях нервной системы. Г. возникают обычно при поражениях коры головного мозга, подкорковых дви-гат. центров или стволовой части мозга. К Г. относят атетоз, хорею, дрожат, паралич, миоклонию (короткое вздрагивание мышцы или мышечного пучка с молниеносным темпом сокращения) и др.
ГИПЕРКОМПЛЕКСНЫЕ ЧИСЛА, обобщение понятия о числе, более широкое, чем обычные комплексные числа. Смысл обобщения состоит в том, чтобы обычные арифметич. действия над такими числами одновременно выражали нек-рые геометрич. процессы в многомерном пространстве или давали количеств, описание к.-л. физич. законов. При попытках построить числа, к-рые играли бы для 3-мерного пространства ту же роль, какую играют комплексные числа для плоскости, выяснилось, что здесь не может быть полной аналогии; это привело к созданию и развитию систем Г. ч.
Г. ч. представляют собой линейные комбинации (с действит. коэффициентами x1, x2, ..., xn) нек-рой системы е1, е2, ...,еn "базисных единиц":
подобно тому, как комплексные числа x + iy являются линейными комбинациями двух "базисных единиц": действит. единицы 1 и мнимой единицы г. Для того чтобы использовать Г. ч., надо в первую очередь установить правила арифметич. действий над ними. Сложение и вычитание Г. ч., очевидно, получают однозначное определение, если для новых чисел сохранить обычные правила арифметики; именно, компоненты x1, x2, ..., Xn "базисных единиц" должны соответственно складываться или вычитаться. Истинное значение проблемы отчётливо выступает только при установлении правила умножения; для установления почленного перемножения Г. ч. вида (*) приходят к необходимости установить значения n2 произведений eiеk (i = 1, 2, ..., n; k = l, 2, ..., n). Задача состоит в том, чтобы этим произведениям приписать значения вида (*), сохраняющие в силе все обычные правила арифметич. операций. Этому требованию удовлетворяет (кроме простейшего случая действительных чисел) единственная система Г. ч.- система комплексных чисел. При установлении же всякой другой системы Г. ч. необходимо отказаться от того или иного правила арифметики; обычно такими правилами, терпящими нарушение, оказываются: однозначность результата деления; переместительность умножения; правило, в силу к-рого равенство нулю произведения двух чисел влечёт за собой обращение в нуль, по крайней мере, одного из сомножителей, и т. п. Важнейшая система Г. ч. - кватернионы - получается при отказе от коммутативности (переместительности) умножения и сохранения остальных свойств сложения и умножения.
Лит.: Математика, ее содержание, методы и значение, т. 3, M., 1956, гл. 20.
ГИПЕРМЕТАМОРФОЗ (от гипер... и греч. metamorphosis - превращение), сложный способ развития нек-рых насекомых (нарывников, веероносцев и нек-рых др. жуков, веерокрылых, сет-чатокрылых, мух-жужжал' и нек-рых перепончатокрылых), при к-ром строение и образ жизни личинок разных возрастов резко различаются. В первом возрасте личинки активно передвигаются, расселяются, но не питаются. Питающиеся личинки старших возрастов обитают в спе-цифич. среде (в теле насекомого-хозяина при паразитизме, в запасах пищи пчёл и т. д.). Иногда переход от одной активной формы к следующей требует перестройки, при к-рой личинка не питается и неподвижна (ложнокуколка, аналогичная куколке). М. С. Гиляров.
ГИПЕРМЕТРОПИЯ (от гипер... и Греч, metron - мера и ops, род. падеж opos- глаз), нарушение зрения; то же, что дальнозоркость.
ГИПЕРМОРФОЗ (от гипер... и греч. morphe - вид, форма), гипертелия, сверхспециализация, тип филогенетич. развития, ведущий к нарушению отношений организма со средой вследствие гипертрофии отд. органов (напр., клыков у ископаемого саблезубого тигра - махайрода, рогов у гигантского оленя, клыков у совр. кабана - бабируссы и т. п.). Частный случай Г.- общее увеличение размеров тела, ведущее к нарушению корреляций отд. органов. Г.- показатель отставания эволюции организма от изменений условий существования; при значит, проявлении ведёт к вымиранию.
Лит.: Шмальгаузен И. И., Пути и закономерности эволюционного процесса, М. -Л., 1940.
ГИПЕРНЕФРОМА (от гипер... и греч. nephros - почка и -ота - окончание в названиях опухолей), опухоль, развивающаяся из клеток коры надпочечников (истинная Г.) или эпителия почечных канальцев (см. Почки). Истинная Г. обычно доброкачественная, проявляется извращением вторичных половых признаков (гирсутизм, вирилизм и др.), гипертонией и повышением темп-ры тела, у детей - преждевременной половой зрелостью. Лечение хирургическое. Г. почки, опухоль Граница, почечноклеточный рак - зло-качеств, опухоль, исходящая из эпителия почки. Впервые описана нем. патологом П. А. Гравицем в 1883. Встречается чаще у мужчин в возрасте 40- 60 лет. Лечение хирургическое.
Лит.: Шапиро И. Н., Опухоли почек, лоханок и мочеточников, в кн.: Многотомное руководство по хирургии, отв. ред. Б. В.Петровский, т. 9, М., 1959.
В. М. Вертепова, В. Г. Цомык.
ГИПЕРОНЫ (от греч. hyper - сверх, выше), тяжёлые нестабильные элементарные частицы с массой, большей массы нуклона (протона и нейтрона), обладающие барионным зарядом и большим временем жизни по сравнению с "ядерным временем" Известно несколько типов Г.: лямбда
омега [значки-, О, + справа сверху у символа частиц означают соответственно отрицательно заряженную, нейтральную и положительно заряженную частицы]. Все Г. имеют спин 1/2, кроме , спин к-рого, согласно теоретич. представлениям, должен быть равен 3/2 (т. е. Г. являются фермионалш). Г. участвуют в сильных взаимодействиях, т. е. принадлежат к классу адронов. Время жизни Г. порядка 10-10 сек (за исключением к-рый, по-видимому, имеет время жизни порядка 10-20 сек); за это время они распадаются на нуклоны и лёгкие частицы (я-мезоны, электроны, нейтрино).
Г. были открыты в космических лучах англ, физиками Рочестером и Бат-лером в 1947, однако убедит, доказательства существования Г. были получены к 1951. Детальное и систематич. изучение Г. стало возможным после того, как их начали получать на ускорителях заряженных частиц высокой энергии при столк новениях быстрых нуклонов, я-мезонов и К-мезонов с нуклонами атомных ядер. Открытие Г. существенно расширило физич. представления об элементарных частицах, поскольку были впервые открыты частицы с массой, большей нуклонной, и установлена новая важнейшая характеристика элементарных частиц - странность. Введение странности понадобилось для объяснения ряда парадоксальных (с точки зрения существовавших представлений) свойств Г. Интенсивное рождение Г. при столкновении адронов высокой энергии с несомненностью свидетельствовало о том, что они обладают сильным взаимодействием. С другой стороны, если бы распад Г. вызывался сильным взаимодействием, их время жизни должно было бы составлять по порядку величины 10-23 сек, что в 1013 раз (на 13 порядков) меньше установленного на опыте. Время жизни Г. можно объяснить, если считать, что их распад происходит за счёт слабого взаимодействия, относит, интенсивность к-рого в этой области энергий как раз на 12-14 порядков меньше сильного (а следователь но, время распада во столько же раз больше). Парадоксом казалось то, что частицы, обладающие сильным взаимодействием, не могут распадаться с помощью этого взаимодействия.
Важное значение для разрешения этого парадокса имел тот факт, что при столкновении я-мезонов и нуклонов с нуклонами Г. всегда рождаются совместно с К-мезонами (рис. 1), в поведении которых обнаруживаются те же странности, что и у Г. Особенности поведения Г. и К-мезонов были объяснены в 1955 Гелл-Маном и Нишиджимой существованием особой характеристики адронов - странности (S), к-рая сохраняется в процессах сильного и электромагнитного взаимодействий. Если приписать - и-мезонам странность S = + 1, а .и .- равное по величине и противоположное по знаку значение странности, S --1, и считать странность я-мезонов и нуклонов равной нулю, то сохранение суммарной странности частиц в сильных взаимодействиях объясняет и совместное рождение с К-мезонами, и невозможность распада частиц с неравной нулю странностью (такие частицы получили название странных частиц) с помощью сильных взаимодействий на частицы с нулевой странностью. При этом , к-рые рождаются совместно с двумя К-мезонами, следует приписать S = -2, а - странность S = -3. Распады Г. указывают на то, что процессы, обусловленные слабыми взаимодействиями, протекают с изменением странности. Рис. 2 иллюстрирует процессы сильного и слабого взаимодействия Г.
Согласно совр. теории элементарных частиц, каждому Г. должна соответствовать античастица, отличающаяся от своего Г. знаком электрического и барион-ного зарядов и странности. Все антигипе-роны наблюдались на опыте; последним был открыт (1971) антиомега-Г. , или (рис. 3).
Сильное взаимодействие Г. Помимо сохранения странности, сильные взаимодействия Г. обладают определ. симметрией, наз. изотопической инвариантностью. Эта симметрия была установлена ранее для нуклонов и -мезонов и проявляется в том, что частицы группируются в нек-рые семейства - изотопические мультиплеты [(р, n) и , где р означает протон, а n - нейтрон]. Частицы, входящие в опре дел. изотопич. мультиплет, одинаково участвуют в сильном взаимодействии, имеют почти равные массы и отличаются лишь электромагнитными характеристиками (электрич. зарядами, магнитными моментами). Число частиц в изотопич. мультиплете характеризуется специальным квантовым числом - изотопическим спином I и равно 2I + 1. Г. образуют 4 изотопич. мультиплета (см. табл.).
Предположение о существовании изотопич. мультиплетов Г. позволило Гелл-Ману и Нишиджиме предсказать существование до их экспериментального открытия.
по ряду своих свойств аналогичны нуклонам. Эта аналогия послужила исходным пунктом в поисках симметрии сильных взаимодействий, более широкой, чем изотопич. инвариантность. Наибольший успех при этом имела т. н. унитарная симметрия (SU3-симметрия), на основе к-рой была создана систематика адронов. С помощью этой симметрии удалось, напр., предсказать существование и свойства (см. Элементарные частицы).
Распады Г. Основные способы распада Г. указаны в табл. Распады Г. подчиняются след, закономерностям: 1) S = = 1 - странность изменяется по абс. величине на единицу; исключение составляет распад на и фотон, протекающий за счёт электромагнитного взаимодействия (отсюда и время жизни должно быть~ 10-20 сек, а не 10-10 сек) и поэтому не сопровождающийся изменением странности. Этот закон запрещает прямой распад. на нуклон и л-мезоны, т. к. при таком распаде странность изменилась бы на две единицы. Распад происходит в два этапа: ; (где N означает нуклон). Поэтому . называют каскадным. Каскадные распады претерпевают также
2) Q= S - в распадах с испусканием лептонов изменение заряда Q адронов равно изменению странности S. Этот закон запрещает, напр., распад ( - положит, мюон, - нейтрино).
3) - изотопич. спин меняется на 1/2. Это правило позволяет объяснить соотношения между вероятностями различных наблюдаемых способов распада Г.
При взаимодействии быстрых частиц с ядрами могут возникать гипер-ядра, в к-рых один или несколько нуклонов в результате сильного взаимодействия превратились в Г.
Лит.: Гелл-Манн M., Розенбаум П. E., Элементарные частицы, в кн.: Элементарные частицы, пер. с англ., M., 1963 (Над чем думают физики, в. 2); Эдер P. К., Фаулер Э. К., Странные частицы, пер. с англ., M., 1966; Фриш Д., Торндайк А., Элементарные частицы, пер. с англ., M., 1966. Л. Г. Ландсберг.
Таблица гиперонов
А-гиперон (синглет)
S-гиперон (триплет)
3-гиперон (дублет)
Q-пшерон (синглет)
Состав изотопического мультиплета
Масса , Мэв
1115,6
1314,7 1321,3
1672,4
Изотопический спин I
0
1
1/2
0
Странность S
-1
-1
-2
-3
Время жизни, сек
2,52*10-10
0, 80*10-10 по теоретич. 1,49*10-10 оценкам 10-20
3,03*10-10 1,66*10-10
1 ,3*10-10
Основные схемы распада*
* В таблице не указаны распады гиперонов с испусканием лептонов; они составляют по порядку величины доли процента от основных способов распада.
ГИПЕРОСМИЯ (от гипер... и греч. osme - запах, обоняние), повышенная чувствительность к запахам. Может возникать при беременности и нек-рых др. состояниях.
ГИПЕРПАРАТИРЕОЗ [от гипер... и лат. (glandula) parathyreoidea - околощитовидная железа], заболевание, обусловленное избыточной продукцией гормона околощитовидных желез (паратгор-мона); обычно наблюдается при аденоме (опухоли) этих желез. Избыток парат-гормона мобилизует содержащийся в костях кальций, повышает его уровень в крови и снижает уровень фосфора; повышает количество кальция и фосфора в выделяемой моче. В результате происходят р |
