Если у вас дома есть две стеклянные или прозрачные пластмассовые трубочки да подходящая резиновая трубка, вы можете сделать интересный эксперимент. Вставьте в резиновую трубку две стеклянные с обеих сторон и согните вашу конструкцию в виде буквы U. Налейте в трубочки воды. Как бы вам теперь ни пришлось поднимать и опускать трубочки, вода в них всегда останется на одном уровне. Такие трубочки называют сообщающимися сосудами.
Сколько подобных наблюдений мы могли бы сделать вокруг себя! Вот, например, узбекский крестьянин прокладывает мотыгой путь воде из арыка. Он ловко возводит и разрушает земляные перегородки, направляя воду то в одну выемку, то в другую. И всякий раз вода будет течь до тех пор, пока ее поверхности в соседних выемках не выровняются.
Отличный пример сообщающихся сосудов — шлюзы. Если вам приходилось плавать на речном корабле по большим рекам — Волге, Дону, Днепру, — то вы, конечно, с интересом выбегали на палубу, когда корабль заходил в шлюз. Закрываются огромные ворота. При подъеме мощные насосы закачивают в шлюзовую камеру воду, пока ее уровень не совпадет с уровнем водохранилища. Надо опуститься — воду сбрасывают в нижнее течение реки, и корабль плавно снижается вместе с ней. Ворота открылись, вода на одном уровне — вперед!
Очень часто принцип сообщающихся сосудов используют в фонтанах. Если бак с водой находится выше отверстия присоединенного к нему шланга или трубы, то вода из отверстия будет бить вверх. И тем сильнее, чем больше разность уровней воды в баке и у отверстия. Попробуйте сами сделать подобный фонтан.
Где надо устраивать плотины?
Куда текут реки? Конечно, в озера, моря, океаны. Но можно ответить по-другому — они текут туда, где ниже уровень поверхности Земли. Значит, если мы хотим накопить воды, создатьводохранилище, то нужно реку перегородить. Этим люди занимались издревле, строя дамбы, насыпи, плотины. Со временем возникла целая наука, занимающаяся проектированием и расчетами гидросооружений.
От самой древней плотины, возведенной в Египте примерно 4500 лет назад, до современных циклопических плотин, перекрывших самые крупные реки мира, — огромная дистанция. Просто земляной вал — и гигантская железобетонная перемычка. В нынешних плотинах предусмотрены электростанции, водосливные туннели, регулирующие уровень воды, а также шлюзы для судоходства.
Не всегда места для постройки плотин выбирались удачно. На равнинных реках приходилось затапливать водой огромные площади плодородных угодий, заливать леса и даже переносить села и города. Намного выгоднее строить плотины для гидростанций на высокогорных реках. На них удается получить большой напор воды для вращения турбин, а заливаемые площади — намного меньше.
Правда, огромные массы скопившейся в ущельях воды грозят воздействовать на прочность горных пород. Все эти проблемы лишний раз свидетельствуют о том, насколько важно заранее все точно рассчитать. Чтобы предугадать, какие могут быть последствия таких построек, ученые и инженеры изготовляют модели участков рек и на них проводят эксперименты.
В последние десятилетия появились так называемые приливные гидростанции. Для их работы перегораживают плотиной узкие заливы на берегу океана. Во время прилива и отлива вода, проходя через плотину, заставляет вращаться турбины, производящие электроэнергию.