PRZYRODA i TECHNIKA
c z a s o p is m o , p o ś w ię c o n e p o p u l a r y z a c j i nauk p r z y r o d n i c z y c h i t e c h n i c z n y c h
W y c h o d z i r a z n a m i e s i ą c z w y j ą t k i e m l i p c a i s i e r p n i a
K O M I T E T R E D A K C Y J N Y : Przewodniczący prof. E. Romer, wiceprzew. prof. M. Siedlecki R E D A K C J A : Dr. A n n a d’A b a n c o u r t - K o c z w a r owa, Katowice, ul. Sienkiewicza 19 A D M I N I S T R A C J A : Lwów, Czarnieckiego 12. P .K .0 .500.800
T R E S C
Artykuły. D r. I. T u r o w sk a : Za ga dnien ia b u d ow y k o m órk i u S in ic w św ietle now szych badań. — Inż. W ł.
K o l lis : J a k z en erg ji w odn ej rzek p ow s ta je p rą d elek t ry c z n y ?
Postępy i zdobycze wiedzy. C z y ziem niakom grozi in w a z ja n ow ego szk od n ik a ? Z badań nad w nętrzem z ie m i. — Now e zd ob y cze z ch em ji fiz y cz n e j s top ów k rz e
m ia n ow ych . — C yrk on i je g o zastosow an ie. — N a j
głęb sze o tw o ry w iertn icze. — W y n ik i p ierw szego p ię
c iolecia w Z S R R . — O statnie w ielk ie w y p ra w y o c e a n ograficzn e.
Rzeczy ciekawe.
Co się dzieje w Polsce? G dynia - Gdańsk. — Spadek ilo ś c i sam och odów w P olsce. — O lejarstw o w P olsce. — T rzęsien ie ziem i w P łock iem . — K a len d a rzyk a stron o
m iczn y na lipiec, sierpień i w rzesień.
Książki nadesłane, św ia t i Ż ycie. D ie A rk tisfa h rt des L u fts ch iffe s ,,G ra f Z ep p e lin “ im J u li 1 931. — N. Ur- v a n t z e v : Severn aya Zem lya.
Przegląd czasopism. C zasopism o P rz y rod n icz e. — W szech św ia t.
Słowniczek wyrazów obcych i terminów naukowych.
ROK XII ZESZYT 6
C Z E R W I E C 1 9 3 3 Prenumerata roczna zł. 8'40
9
-2.460
N A K Ł A D S. A. KSIĄŻNICA-ATLAS T . N. S. W., L W Ó W -W A R S Z A W A
Artykuły i notatki uprasza się nadsyłać p r z e p i s a n e n a m a s z y n i e , lub pisane odręcznie w sposób b a r d z o c z y t e l n y . Artykuły te i notatki są honorowane w wysokości 60 zł.
za arkusz, o ile ukażą się w druku.
Oprócz honorarjum może autor otrzymać bezpłatnie 20 egzem
plarzy odnośnego zeszytu. Odbitki wykonuje się tylko na wyraźne życzenie autora na poczet honorarjum. Autorzy, reflektujący na odbitki, wunni zaznaczyć, w jakiej formie życzą je sobie otrzymać (w okładce, bez okładki, z nadrukiem tytułu lub bez, łamane lub nie i t. p.).
Rękopisów ani maszynopisów redakcja nie zwraca.
Uwagi dla P. T. Prenumeratorów.
Pisma w sprawie prenumeraty nadsyłać należy tylko pod adresem Admi
nistracji Przyrody i Techniki: Książnica-Atlas, Lwów, Czarnieckiego 12.
Prenumeratę najlepiej wpłacać blankietem P. K. O. na nr. 500.800.
Prenumerata roczna zł. 8,40, półroczna zł. 4,20.
Zeszyt pojedyńczy zł. 1,— .
S k ł a d y g ł ó w n e : Książnica-Atlas, Oddział w Warszawie, ul. Nowy Świat 59. — Księgarnia św. Wojciecha, Poznań, plac Wolności 1, Lublin i Wilno. — S. A. Krzyżanowski, Kraków, Linja A— B. — R. Ja
sielski, Stanisławów. — W . Uzarski, Rzeszów. — F. Welker, Przemyśl.
S. Seipelt, Ska z ogr. odp., Łódź, Piotrkowska 47.
S k ł a d h u r t o w y : Księgarnia Katolicka, Katowice, św. Jana 14.
T y s i ą c e rodzin polskich posiada już
„Świat i Życie“!
Patrz strona 3 okładki!
Bok XII. CZERWIEC 1933. ZESZYT' 6.
PRZYRODA I TECHNIKA
C ZA SO PIS M O P O Ś W IĘ C O N E P O P U L A R Y Z A C J I N A U K P R Z Y R O D N . I T E C H N IC Z N Y C H
W S Z E L K IE P R A W A Z A S T R Z E Ż O N E . P R Z E D R U K D O Z W O L O N Y Z A P O D A N IE M ŹRÓD ŁA.
Dr. IREN A T U R O W SK A , Kraków.
ZAGADNIENIA BUDOWY KOMÓRKI U SINIC W ŚWIETLE NOWSZYCH BADAŃ.
Sinice (C yan oph yceae) należą w spólnie z bakterjam i do grupy rozprątek (S cłiizop h yta ), odzn aczającej się w zględnie najprostszą budową kom órki. W przeciw ieństw ie bow iem do innych grup roślin
nych i zw ierzęcych nie w idzim y w nich norm alnie rozw iniętego jądra kom órkow ego.
D zięki tej właśnie odrębności stały się rozprątki przedm iotem licznych badań cytologiczn ych . Czy rzeczyw iście nie posiadają or
ganizmy te j gru py ją d ra k om órkow ego, ani tw orów , k tóreb y mu od pow iadały ?
Poszczególni badacze m ają różne zapatryw ania na tę sprawę.
Zagadnienie to dla bakteryj zostało omówione przed paru laty na łamach „P rz y r o d y i Techniki“ w artykule świetnego specjalisty B. P i e c z e n k i .
Obecnie chcielibyśm y p oda ć czytelnikom w króciutkim zarysie, ja k się przedstaw ia opracow anie tego problem u dla sinic.
Sinice są to m ikroorganizm y, żyją ce ja k o p ojed yń cze kom órki lub tw orzące k olon je, często kształtu nitkow atego (R y c. l a ) . W iększe skupienia k olon ij sinic (podobn ie ja k b a k te ry j) widzialne są gołem okiem np. w postaci t. zw. zakw itów na w odzie, n ajczęściej barw y niebiesko-zielonej (stąd n azw a), lub też p urp urow ej, brunat
nej i t. d.
K om órka sinic, bardziej zróżnicow ana od kom órki b ak teryj, dzieli się na dw ie cz ę ś ci: obw odow ą i środkow ą. W części ob w odow ej znaj
duje się rozproszony barwik, u m ożliw iający asym ilację. W łaściw ie jest to mieszanina barw ików : chlorofilu, karotynoidów i fyk ocyjan in y.
Od stosunku ilościow ego tych składników zależy właśnie barwa u sinic.
Część środkow ą, bezbarwną, zajm u je t. zw. ciało środkow e. Za
wiera ono substancje chłonące (p rzy barw ieniu sztucznem ) te bar
wiki, k tórych u żyw a m y do barwienia ją d ra kom órkow ego.
Opisana p ow yżej struktura kom órki u sinic nasuwa dwa pytan ia:
czy część obw odow a jest odpow iednikiem ch rom atoforów (t. j. ciał, zaw ierających barw ik asym ilacyjny, które u innych grup roślinnych są wyodrębnione z reszty plazm y k o m ó rk o w e j), oraz czy ciało środ
kowe możemy uważać za odpow iednik jądra. D ysku sja rozwinęła się
około tych zagadnień. B ü t s c h l i (1890) barwikami zasadowemi uzyskał obraz t. zw. czerwonych ziarn w ciele środkowem i uważał je za identyczne z chroinatyną (R y c. I b ) .
M a c a l i u rn (1899) na poparcie tych przypuszczeń wskazuje na obecność fo sfo ru i żelaza w czerw onych ziarnach. K o h l (1904) rozróżnia w ciele środkow em chrom atynę, czynną w czasie podziału kom órek, oraz t. zw. ciałka centralne, zbliżone do w olutyny, spoty
kanej u b ak teryj. Podobne zapatryw anie w yrażają O l i v e (1905), G a r d n e r (1906), A c t o n (1914).
B a u m g a r t e l (1920) w idzi w części środk ow ej endoplasty, kuliste tw ory, pow stające przez łączenie się produ ktu asym ilacji:
glyk ogen u z proteidam i, na glykop roteidy. O bok endoplastów,, tk w ią
cych w oczkach sieci „centroplazm y“ , zauważa epiplasty, zaw ierają
ce n u k leoglyk op roteidy (R y c. l c ) . W interpretacji B a u m g a r t l a ciało środkow e jest jądrem „otw artem “ , nie odgraniczonem defini
tyw nie od reszty kom órki, a m ającem zdolność zużytkowania asy- milatów.
W p a rtji ob w odow ej „chrom atoplazm y“ rozróżnia B a u m g a r- t e 1 ectoplasty, identyczne z podawanem i przez innych autorów ziarnami specyficznej substancji zapasowej: cy ja n ofin y (R yc. l c ) .
Jeden z n ajw ybitn iejszych cy to lo g ó w d oby obecnej, G u i l l e r - m o n d , pośw ięcił swą szczególną uw agę sinicom. Francuski badacz doszedł do wniosku, że ciało centralne musimy uważać za prym i
tyw ne ją d ro, źle odgraniczone od cytoplazm y, zredukow ane do kłęb
ka chrom atynow ego (peloton chrom atique) i w ykazujące pierwotną mitozę (R y c. 1 e ).
W części ob w odow ej, czyli k orow ej (couche corticale) w ykrył, obok glykogenu, cy ja n oficyn y i barwika, granulacje tłuszczowe oraz rozprószoną substancję m itochondrjalną.
Na pograniczu obu w arstw zn ajd u je się system wakuoli, w ypeł
nionych metachromatyną, czyli substancją wolutynową (R yc. I d ) . Nie brak b yło przeciw n ików te o rji ją d row ej ciała centralnego u sinic.
F i s c h e r (1897), p osłu gu jąc się m etodą traw ienia (działania) pepsyn y z kwasem solnym na poszczególne substancje, doszedł do wniosku, iż produ kt asym ilacji, glykogen, zamienia się w sp ecyficz
ną substancję anabeninę (w ęg low od a n ), która nagrom adza się w cie
le centralnem i w y w ołu je zjaw iska pseudom itozy. Substancji, będą
cej rów now ażną z ehromatyną, w edle Fischera brak sinicom zupełnie.
Podobne negatyw ne zapatryw ania w y ra ża ją : B o r n e t , F l a h a u t , B o r z i , C h o d a t , M a l i n e s c o, P a l l a , P r a t o oraz M e y e r (1904), k tóry uważa w olutynę za głów n y składnik ciała centralnego.
Om ówiwszy w krótkości dyskusję na temat budow y kom órki u si
nic, chcem y na zakończenie przedstaw ić w yniki p racy P e t r u s ' z e w- s k y ’e g o i P o 1 j a ń s k y ’e g o, która jest ja k b y ukoronowaniem dotychczasow ych badań na tern polu, przynosząc m ożliw ie defini
tyw ne rozstrzygnięcie problem u, oraz do pewnego stopnia uzgodnie
nie poszczególnych teoryj.
Zagadnienia budowy komórki u sinic w świetle nowszych badań. 243
R o sy jscy badacze stosow ali do w ykryw an ia substancji ją d row ej t. zw. rea k cję F e u l g e n ’ a. R ea k cja ta odznacza się szczególną elektyw nością. P olega ona na w ykryw an iu specyficzn ego składnika chrom atyny : kwasu tym o-nukleinow ego, zaw ierającego w swym składzie heksozy. P rzy poddan iu badanego m aterjału hydrolizie w yzw alają się w olne gru p y aldehydow e, które w y k ryw a się zapo- mocą odczynnika S c h i f f a (zabarwienie na czerw ono). Metodą F e u l g e n ’a w y k ry li P e t r u s z e w s k y i P o l j a ń s k y w ciele środkow em tw o ry siatkowate, złożone z substancji chrom atynow ej (przypom in ające strukturę ją d row ą innych roślin, ale nie odgrani-
A-
R y c . 1.
czone błoną, (R y c. l f ) . Podział tego prym ityw nego jądra jest mito- tyczn y. A u torzy nie u w ażają całego ciała środ k ow ego za odpow iednik ją d ra. Jego substancję zasadniczą, w śród której rozm ieszczona jest chrom atyna, uznają za cytoplazm ę, gdyż w y k ryli w je j obrębie skład
niki, niespotykane w jądrze, a m ianow icie w ęg lo w o d a n y : glyk ogen i anabeninę. S pecjalną uw agę pośw ięcili badacze ziarnom m etachro- m atynow ym (R y c. I g ). Stw ierdzili, że składają się w całości lub przyn ajm n iej w części obw od ow ej z w olutyny, substancji, zbliżonej d o chrom atyny, ale nieco innej struktury chem icznej.
W olu tyn a ma b yć związkiem kwasu nukleinow ego z jakąś zasadą organiczną.
Uprzedni badacze n iejedn ok rotnie brali m etachrom atynę za chro- matynę (czerwone ziarna B i i t s c h l i ’e g o , epiplasty B a u m g a r t l a ,
„chrom osom y“ 0 1 i v e ’g o ).
P e t r u s z e w s k y i P o l j a ń s k y obserw ow ali ziarna meta- chrom atynow e nietylko na obw odzie, ale i w obrębie ciała środkow ego.
Jak w idać z pow yższego k rótk iego przeglądu, s i n i c e przed
sta w ia ją grupę p i e r w o t n ą i p r z e j ś c i o w ą z a r a z e m . S u b s t a n c j a j ą d r o w a j e s t u n i c h j u ż b a r d z i e j
16*
s k o n c e n t r o w a n a n i ż u b a k t e r y j , a l e j e s z c z e n i e d o c h o d z i d o w y o d r ę b n i e n i a j ą d r a z o b r ę b u c y- t o p 1 a z 111 y, ja k to w idzim y u innych roślin.
O bserw ujem y również w tej grupie znaczną plastyczność p artji ją d ro w e j, na k tórej kształtowanie w pływ a w iek kom órki i odżyw ia
nie, zwłaszcza fosforow e; prace P r a t a (1925) dow iodły zależności rozw oju ciała środkow ego od żywienia fosforem , zaś R e i c ł i e n o w uważa m etachrom atynę za rezerwę jądrow ą.
Przez posiadanie b a r w i k a a s y m i l a c y j n e g o stoją sinice w yżej od bakteryj, b a r w i k ten jednak, ja k widzieliśm y, rozpró
szony w części obw odow ej plazm y, nie kon cen truje się jeszcze i n i e w y d z i e l a w p o s t a c i c h r o m a t o f o r ó w, ja k to ma m iejsce u innych zielonych roślin.
Inż. W Ł A D Y S Ł A W KOLLIS.
JAK Z ENERGJI WODNEJ RZEK POWSTAJE PRĄD ELEKTRYCZNY?
Już stosunkowo bardzo dawno uw agę człow ieka zw rócić musiała tajem nicza siła, ukryta w wodach, płyn ących rzekami. Zwłaszcza w okresie wezbrań rzecznych nieham owany niczem żyw ioł, pozosta
w iając po sobie ślady zniszczenia, zmuszał człow ieka do obmyślenia środków w alki obronnej.
P oczątk ow y strach i bezradność w obec żyw iołu ustępow ać p oczęły próbom ujarzm iania tej potęgi i wyzyskania je j dla potrzeb codzien
nego życia.
W starożytnym Rzym ie, ju ż za panowania cesarza A ugusta, a w ięc w początku naszej ery, istniały liczne m łyny wodne.
Następnie w ciągu w ielu wieków , aż do X I X stulecia, sposoby w y zyskania w odn ej en ergji nie u legły żadnym zmianom.
Jedynym znanym w ted y silnikiem było zw ykłe drewniane k oło wodne, które jeszcze i dziś p ra cu je skromnie w w iejskich młynach, foluszach i m ałych tartakach. Powszechnie wiadomem jest, że woda, spadając ze znacznych w ysokości, poruszać może swym ciężarem ustawione na drodze sztuczne ruchom e przeszkody, które stać się m ogą źródłem siły m otoryczn ej. Zarów no istnienie ch oćby n ajw ięk szego spadku bez dostatecznej ilości w ody, ja k i kolosalne zbiorniki w od y stoją cej, pozbaw ionej spadu, nie m ogą w ytw orzyć energji.
D o poruszania m otoru niezbędne są oba czynniki.
Nie jest rzeczą łatwą odnaleźć w naturze m iejsce, w którem zarówno spad, ja k i ilość w od y w ystępow ałyby w stanie, m ożliw ym do wyzyskania bez dodatk ow ych urządzeń. To też zw ykle budowane b yły w rzece najprostszej kon stru k cji p rzegrody w postaci narzutu kam iennego, które piętrzyły wodę, tw orząc skoncentrow any w jed - nem m iejscu stopień. W oda z wyższego poziomu dopływała drewnia-
nem korytem lub też ziem nym kanałem do koła wodnego i, przele
wając się p o je g o łopatkach, spadała niżej, w y k on u ją c przytem zadaną je j pracę.
Nie ulega w ątpliw ości, że sprawa w yzyskania en ergji w o d y nie mogła postępow ać n aprzód bez udoskonalenia m etod, którem i się przy tern posługiw ano. R o zw ó j ten krępow any b ył przedew szystkiem szczupłemi m ożliwościam i, które zaw ierał w sobie pierw szy silnik wodny. K ażda p róba w ykorzystania w iększych mas w o d y musiała się spotkać z ograniczoną w ytrzym ałością drew nianego koła. Na przeszkodzie w yzyskania w ielkich spadów stanąć też musiały bar
dzo małe w ym iary tych kół.
W X V I I I w ieku silnik w od n y w je g o p rym ityw n ej postaci nie może ju ż p odołać w zrastającem u zapotrzebow aniu energji. Poszu
kiw ania m yśli lu d zk iej w kierunku m ożliw ego zmechanizowania p ra cy zostają w reszcie uw ieńczone epokow ym wynalazkiem p aro
w ej m aszyny i od tego czasu m otor w od n y zaczyna stopniowo upadać. Źródłem niezbędnej energji cieplnej staje się w pierw szym rzędzie drzew o, późn iej w ęgiel. Rozlwój przem ysłu od tego czasu postępu je tak szybkiem i krokam i, że eksploatacja bogactw leśnych w ym agać poczęła coraz oględn iejszej i bardziej racjon aln ej gospodarki. Zapom niany przez w szystkich i pozbaw ion y p raw o b y w atelskich silnik w o d n y od zysk u je sw oją rolę i zaczyna skutecznie kon ku row ać ze swym zazdrosnym o pracę rywalem . S taje się to m ożliw em dzięki w ynalazkow i francuskiego inżyniera B u r d i n.
O pierając się na pracach naukow ych fizyków" i m atem atyków, p rzed ło ży ł inżynier B urdin w rok u 1824 P aryskiej A k ad em ji U m iejętno
ści rozpraw ę o p oziom ych kołach w odn ych , które nazwał t u r b i- n a 111 i, od słowa turbo — co znaczy po ła c in ie : bąk. Turbiny B u rd in ’a p osiad ały jeszcze bardzo pow ażne braki i nie znalazły prak tyczn ego zastosowania. D opiero F o u r n e y r o n znacznie ulepszył ich k onstrukcję. W rok u 1833 otrzym ał on na w ystaw ie turbin na
grodę i tę w łaściw ie datę należy uważać za datę urodzin now ego m otoru.
H istorja w ynalazków nie zna praw ie w ypadk ów , aby ja k iek ol
w iek bądź od k rycie było dziełem w yłącznie jed n ej osoby. Z w ykle w ynalazcy k on tyn u u ją prace sw ych poprzedników , ch w yta jąc skwapliwie n ić przewodnią genjalnego pomysłu. Czasami przez całe w ieki nie d aje się osiągnąć w idocznego rezultatu mimo u p o rczy w y ch p rób posunięcia się naprzód, aż w pew n ej chw ili zjaw ia się człow iek, k tó ry łączy rozproszone dotąd w ysiłki. Z w yk le to, co nazyw am y now ym wynalazkiem , jest w ynikiem m ozolnych prac i dośw iadczeń całego szeregu ludzi. Jesteśm y tylk o skłonni nie brać p od uw agę drogi, k tórą należało przejść, i przyzn ajem y często ostat
niem u całą zasługę odkrycia. Potrzeba było kilkunastu stuleci, by w zasadzie nienowa idea k ół w od n ych znalazła sw ój ostatni wyraz w skom plikow anej dziś turbinie.
Prace F o u rn e y ro n ’a d od a ły bodźca następnym konstruktorom , a lata 1846 i 1886 przynoszą nowe p om ysły w sztuce b u d ow y turbin.
Jak z energji wodnej rżek powstaje prąd elektryczny? 245
R yc. 1. W irnik turbiny w od n ej. Ryc. 2. Turbiny P elton’a.
Inżynierow ie F r a n c i s i P e l t o n stw orzyli dwa nowe typy, k tóre poza drobnem i ulepszeniami i zmianami przetrw ały do chwili obecnej i nazywane są im ionami ich konstruktorów . Dzisiejsze tu r
bin y posiadają ju ż tak udoskonalone konstrukcje, że m ogą przy p o
m ocy odpow iednich urządzeń regulow ać dopływ w ody, w ykorzystu ją c przytem bardzo duże spady.
Zasada kon stru k cji turbin w od n ych jest prosta. Turbiny typu F r a n c i s a składają się z dw óch części. W nieruchom o osadzonem kole kieruj ącem, zaopatrzonem w odpow iednio w ygięte łopatki, umie
szczone jest drugie k oło ruchome, t. zw. wirnik. W irn ik sprzę
gn ięty jest wałem pion ow ym p rzy p om ocy którego ruch sw ój prze
nosi na m aszyny robocze.
Turbinę umieszcza się zw ykle w specjalnie zbudowanym szybie, do k tórego d opływ a spiętrzona w oda zakładu i przez k tóry w y d o staje się ona zpow rotem do rzeki. Ł opatki koła stałego tu rbiny skie
row u ją strugi w o d y na łopatki wirnika, w prow adzając je w ruch.
Turbiny Francisa zn ajd u ją zastosowanie p rzy spadach średnich i znacznych ilościach w od y. Odmiennie w ygląda kon stru k cja turbin natryskow ych typ u P e l t o n a . Turbina taka składa się z osadzo
nego na poziom ym wale koła ruchom ego, zaopatrzonego na swym obw odzie szeregiem łopatek w kształcie łyżki. W o d ę doprow adza się tutaj rurą tłoczącą, zakończoną stosunkowo małym otworem. Otw ór ten um ieszczony jest w ten sposób, że strugi w od y z całą siłą ude
rzają w łopatki koła ruchom ego i od d a ją mu swą prędkość. Typ Peltona stosuje się zw ykle p rzy bardzo w ysokich spadach i m ałych ilościach w ody. Jednym z najnow szych w ynalazków jest pom ysł Kapłana, k tóry polega na zastosowaniu w irników śm igłow ych o ogra
niczonej ilości łopatek (o d 4 do 2-ch). Turbiny Kapłana b y w a ją dziś budowane na olbrzym ie w prost m oce i m ogą w yk orzystyw a ć bardzo małe spady p rzy znacznych ilościach w ody. N aprzykład w zakładzie R yb u rg Schw órstadt nad Renem każda z 4 instalow anych turbin Kapłana posiada m oc 35.000 KM. Są to narazie najw iększe tu rbiny w Europie.
Postęp w dziedzinie w yzyskania en ergji w od y nie m ógł o cz y w iście opierać się na sam ych tylk o ulepszeniach m otoru. Pokonanie w ielkich spadów w ym agało rozw oju sztuki budow lanej. Początkow o en ergję w odną zużytkow ano jed yn ie w m iejscach istnienia natural
nych w odospadów . Jednym z p odobn ych rzadkich w ypa dk ów p o siadania gotow ej do u życia siły jest naprzykład w odospad N iagary, k tóry kon cen truje w jednem m iejscu spad 53 m oraz prawie stałą ilość p rzep ływ ają cej w o d y 11.000 m 3/sek. W od osp ad ten zdoln y jest zatem w y tw orzyć siłę 5,5 m lj. KM . W ystarczy tu dla porów nania pow iedzieć, że silniki we w szystkich elektrow niach Polski posiadają łączną m oc praw ie 3-krotnie m niejszą, niż m oc, którą można b y ło b y uzyskać ze samego ty lk o w odospadu N iagary. W p raktyce technicz
nej rzadko jed n ak w ypadn ie korzystać z gotow ych ju ż w arunków w yzyskania siły w od n ej. Trzeba te w arunki dopiero stw orzyć odpo- wiedniem i urządzeniam i technicznem i. To też m iejsce daw nych n a j
prostszych p rzegród rzeki z narzuconego kamienia lub faszyn y za
częły zastępow ać poważne budow le piętrzące, tak zwane jazy. P o tężne zastaw y żelazne, um ieszczone pom iędzy kamiennemi filaram i, m ogły piętrzyć w odę w rzece do znacznych ju ż w ysokości. M im o to nie zawsze i nie wszędzie zakłady w odne m ogły stoczyć pom yślną dla siebie w alkę ze swym i konkurentam i, opartym i na en ergji ciepl
nej węgla. Dzięki w ynalazkom i ulepszeniom m otoru cieplikow ego staw ał się on czasami w prost niezw yciężonym . Pow ażną w adą za
kładów w od n ych była konieczność um iejscow ienia ich p rzy rzekach, tym czasem rozw ój przem ysłu nie zawsze m ógł się zadaw alać zg ó ry narzuconem i m u m iejscam i. To też zakłady w odne mimo tańszej p ro d u k cji ogran iczyły się do roli podrzędn ej. Szybki postęp w dzie
dzinie b u d ow y zakładów przem ysłow ych opierał się bow iem o kolosalne i niew ykorzystane złoża w ęgla kam iennego. S ceptycy zaczęli jed n ak obliczać istniejące zasoby w ęgla oraz przew idyw ać, na ja k długo zasobów ty ch m oże w ystarczyć dla zaspokojenia w zra
stających potrzeb przemysłu. N aprzykład, w edłu g obliczeń niektórych geologów w ypadało, że w ciągu m niej w ięcej 175 lat A n g lja ca łk o
wicie wyczerpie swoje złoża węglowe. Może właśnie te sceptyczne w nioski p rzyczyn iły się do tego, że zw rócon o znów uwagę na za
gadnienie w yzyskania taniej en ergji w ody. Z pom ocą żyw iołow i w odnem u przyszły postępy w iedzy e l e k t r o t e c h n i c z n e j . W la
tach 1883— 86 w ykonane b y ły pierwsze p r ó b y p r z e s y ł a n i a e n e r g j i e l e k t r y c z n e j p r z e w o d a m i n a o d l e g ł o ś ć 50 k i l o m e t r ó w , w praw dzie ze stratą do 60°/0. Dziś elektrotech
nika praw ie nie zna ju ż przeszkód p od tym względem . Przesyłanie na 300 kim nie jest rzadkością, straty przytem doch odzą 10°/o, przy bardzo zaś w ysok ich napięciach nawet m niej. D zięki tym m ożliw o
ściom siły w odne u tra ciły charakter lokalnego źródła energji.
Z m i a n a e n e r g j i s p a d a j ą c e j w o d y n a e n e r g j ę e l e k t r y c z n ą s t a ł a s i ę m o m e n t e m z w r o t n y m w d z i e j a c h w y z y s k a n i a s i ł w o d n y c h . D rogą tej zmia
n y u da je się dziś zasilać w en ergję nieraz znacznie odległe ośrodki Jak z energji wodnej rzek powstaje prąd elektryczny? 247
przem ysłowe. N aprzykład stolica S zw ecji Sztokholm zasilana jest częściow o prądem z w od n ej elektrowni, zbudow anej na rzece D alalv w od ległości 130 km. M oc tej elektrowni wynosi 40.000 KM . W ostat
nich czasach pow stał we F ra n cji p rojek t połączenia przewodem elektrycznym elektrowni, zasilających obecnie Paryż, z zakładem w odnym , bud u jącym się w dolinie rzeki L oa ry w m. Jargeau.
D otąd Paryż korzystał częściowo z prądu w odn ych elektrowni, posia
d ają cy ch m oc około 140.000 KM . Połączenie z nowem i zakładami w dolinie L oa ry p o zw oliły by m oc tę prawie p odw oić. Obecnie we w szystkich państwach E u ropy pow stają coraz większe w odne elek
trownie, które obsługują całe połacie kraju, zaopatru jąc w energję miasta i k oleje. D la ilustracji skali, w ja k iej się od byw a rozbudow a w od n ych elektrowni, w arto p odać kilka charakterystycznych liczb.
W Kanadzie w ciągu 5 lat od r. 1923 do 1928 zainstalowano silników w od n ych na ogólną m oc około 2 m ilj. KM . W e W łoszech ogólna za
instalowana m oc w szystkich w od n ych elektrowni do r. 1929 w yn o
siła ok oło 3 m ilj. KM . W S zw ajcarji, F ra n cji oraz k rajach skandy
naw skich S zw ecji i N orw eg ji instalowana m oc zakładów w odno- elektryczn ych doch odzi do 1,5 m ilj. K M dla każdego z tych krajów . Mimo tak znacznego rozm achu rozbu dow y sił w od n ych stosunek sił w yzyskanych do posiadanych w całej E uropie jest jeszcze bardzo niski i w ynosi około 10% , ja k k olw iek dla poszczególnych państw waha się on od kilkudziesięciu do kilku.
W pracach nad wyzyskaniem siły w odn ej rzek w Polsce stoim y jeszcze na początku drogi, prow adzącej do ich rozbudow y. Zasoby energji, u k rytej w naszych w odach, w ynoszą około 2 m ilj. .KM , z czego zaledwie 3 % zdążyliśm y dotąd w yzyskać. Zainteresowanie siłami wodnem i zmusiło praw ie wszystkie państwa europejskie do rozpoczęcia specjaln ych stu djów dla ustalenia zasobów w odnej ener
gji. Studja te prow adzone są w dw óch kierunkach. Z jed n ej strony m ają one za zadanie w yjaśnienie, jakiem i ilościam i w o d y możemy rozporządzać w różnych rzekach, posiadających większe spadki, z dru giej strony, które rzeki i w jak ich m iejscow ościach posiadają n ajodpow iedn iejsze w arunki terenow e dla w yzyskania siły. W sp o
m nieliśm y ju ż uprzednio, że na w ielkość m ożliw ej do wyzyskania en ergji w odn ej ma w p ływ ilość p rzepływ ają cej w rzece w od y oraz w ysokość spadu. Ilość w ody, niestety, jest czynnikiem ogrom nie zmiennym. Zwłaszcza dla rzek górskich zm iany te w ystępują n a j
bardziej jaskraw o. Posucha w yw ołu je obniżenie poziom ów w od y w rzece, gdyż ilości d op ływ a ją cej w od y są małe a zasilanie odbyw a się kosztem zm agazynow anych w ziemi zapasów. Ulewa, odwrotnie, w yw ołu je podniesienie poziom u w od y w rzece wskutek zwiększenia je j dopływ u z przyległych terenów. Dla przedsiębiorstwa, op ierają cego sw ój byt na en ergji w ody, wahania te posiadają pierw szorzęd
ną wagę. W ytw órczość w ym aga ciągłego dostarczania pew nej ilości energji. To też, bu d u jąc zakład w odny, zgóry należy się upewnić, ja k ą ilością w od y w ciągu roku m ożem y stale rozporządzać. O czyw i
ście, dane te uzyskać można w drodze dosyć d łu giej, a więc p rzy
najm niej kilkuletniej ob serw acji poziom ów w o d y na rzece oraz w drodze specjaln ych pom iarów . Jeżeli chodzi o wyzyskanie spadku, to dzisiejsza technika budow lana stoi na takim poziom ie, k tóry um ożliwia stosowanie praw ie dow oln ych je g o w ysokości. Oczywiście, zależnie od charakteru terenu lub też w ielkości spadu, sposoby je g o w ykorzystania są m niej lub w ięcej złożone. Zasadniczo jedn ak p o stępuje się dwom a drogam i. Znaną jest rzeczą, że rzeki częstokroć tw orzą liczne zakola. Spadek naturalny rzeki może nie osiągać nawet w iększych w artości, skrócenie jed n ak biegu przez połączenie n ajbard ziej zbliżonych od cin k ów rzeki może dać bardzo duży spad.
Jak z energji wodnej rzekj powstaje prąd elektryczny? 249
R yc. 3. S erpentyn a rzeki Sanu w M yczkow cach .
Za przyk ład posłużyć może zakole, czyli serpentyna rzeki Dniestru w M ałopolsce w Uniżu, gdzie przez połączenie rzeki na dłu gości za
ledw ie 1 kim 4 a się skrócić je j b ieg o 27 kim i bez jak ichk olw iek- bądź dodatkowych urządzeń m ógłby się utw orzyć w jednem miejscu spad około 10 mtr. Często też w ykorzystuje się różnice poziomów d w óch różnych rzek lub jezior, p osiad a jących stałe d opływ y. Na- przyk ład u nas w Polsce pom iędzy poziom am i rzeki Strwiąż około C hyrow a w M ałopolsce oraz rzeki W ia r w D obrom ilu istnieje różnica ok oło 100 m, podczas gd y m iejscow ości te odległe są zaledw ie o kilka kilom etrów . Podobne do w spom nianych skrócenia biegu uskutecznia się przez przekopanie kanałów, lub też, o ile na przeszkodzie stoją góry, przez w ykonanie podziem nych tuneli (R y c. 4) dla przeprow a
dzania niemi w ody. śm iałość technicznych pom ysłów nie zna obecnie trudności. N iedaw no naprzykład został opracow an y p ro je k t bu d ow y elektrow ni nad brzegiem Jordanu. E lektrow nia ma b yć zasilana w od ą m orza Ś ródziem n ego; przew idu je się przytem wyzyskanie różnicy poziomów pom iędzy morzem Śródziemnem a Martwem, w y
noszącą około 394 m. Zakład ten ma dać około 426.000 KM.
Istn ieją jeszcze inne sposoby uzyskania znacznego co do w y so
k ości spadu, sztucznie w jednem m iejscu skoncentrow anego.
W wąskich dolinach rzek bu d u ją n iek iedy w ysokie tam y piętrzą
ce, które tw orzą poza sobą olbrzym ie zbiorniki w odne (R y c. 5 ).
Tą d rogą d aje się uzyskać nietylko duży spad, lecz także w yrów nać niekorzystne wahania ilości p rzep ływ ają cej w ody.
Tamy i zbiorniki w odne znane b yły ju ż w starożytności. W E gip cie i A s y rji służyły one dla nawadniania pustynnych obszarów.
W In d ja ch oraz A lgierze dotąd jeszcze zachow ały się budow le piętrzące, poch odzące z od ległej bardzo przeszłości.
P rzegrod y dolin budowane b yw a ją z ziemi, kamienia, betonu lub żelazobetonu. Tam, gdzie wystarczyć może małe spiętrzenie, lub gdzie dno doliny jest zbyt słabe, by m ogło utrzym ać znaczny ciężar budow li, stosowane b yw a ją ziemne groble.
W Polsce w ykonano w latach ostatnich duże ziemne p rzegrody dla w yzyskania en ergji rzeki Czarnej W o d y na Pom orzu. Jedna
R yc. 4. W ylot tunelu w od n ego (sztolni), sk racającego serpentynę rzeki Sanu w M yczkow cach.
z nich, w Gródku, posiada w ysokość 13 m i tw orzy zbiornik w od y 0 pojem n ości 6 m ilj. m 3, druga, położona nieco w yżej na tej samej rzece w Żurze, piętrzy w odę do 15,5 m, uzyskany zaś w ten sposób zbiornik w od n y posiada pojem n ość 14 m ilj. m 3. P rzy obu zbiornikach w ybudow ane zostały największe w Polsce w odne elektrownie, które zasilają prądem całe w ojew ództw o pom orskie, ob ejm u ją c zasięgiem swym nasz p ort na Bałtyku, Gdynię. Poza wspomnianemi prow adzi się obecnie u nas budowę p rzegrody betonow ej na rzece Sole w P o rąbce, gdzie stanie w przyszłości zakład w odn o-elektryczn y o sile około 14.000 KM , oraz projektuje się wykonacie Wielkiej przegrody 1 zbiornika w odnego w R ożnow ie na D unajcu.
Śmiałość pom ysłów w p rojek tach now oczesnych przegród n ajle
p iej charakteryzują rekordow e w prost w ysokości tych budowli.
N aprzykład p rzegroda R oosevelta w St. Z jed n oczon ych Am. Płn.
posiada wysokość 79 m, Boquilla w Meksyku 110 m, a więc
m niej w ięcej w ysokość 35 p iętrow ej k am ien icy; obecnie w A m eryce opracow an y i częściow o już w ykon an y został p ro je k t tam y na rzece C olorado. P rzegroda ta spiętrzyłaby w odę o 151 m. B yłab y to w yso
kość w przybliżeniu 50 piętrow ego am erykańskiego drapacza, za którym należałoby sobie w yobrazić olbrzym ie, o takiej samej głębo
kości jezioro.
Podobne zbiorniki w od y ostatnio zysk ują coraz szersze zastoso
wanie. P rzy budow ie w od n ych elektrow ni dziś coraz częściej stoso
wane b yw a ją zbiorniki w odne nietylko dla w yrów nania wahań prze
p ły w a ją ce j w o d y w roku, lecz także ja k o regu latory zm iennego w ciągu dnia zapotrzebow ania energji.
Jak z energji wodnej rzek powstaje prąd elektryczny? 251
R yc. 5. Przegroda S chw arzenbach ( x ) oraz w id oczn y za nią zbiornik w odn y.
Elektrownie, które obsługują przeważnie oświetlenie miast i tylko częściow o zaopatrują w en ergję przem ysł, muszą wzm agać sw oją p ro d u k cję do znacznych rozm iarów na przeciąg kilku godzin w ie
czornych. R ów nież tam, gdzie zapotrzebow anie en ergji przez prze
m ysł nie trw a rów nom iernie przez całą dobę, p rod u k cja prądu elek
tryczn ego w ykazyw ać musi znaczne wahania.
E lektrow nie m usiałyby zatem w godzinach m niejszego zapotrze
bowania albo zm arnow ać część energji, którą w y tw orzy spadająca w ciąż w oda, albo też zakum ulować, zam agazynow ać ją W taki spo
sób, b y w w ypadk u w iększego zapotrzebow ania można było ją ce
low o w yzyskać. W y sta rczy przetrzym ać część w o d y w zbiorniku do godzin bardziej krytyczn ych , by później w ten sposób uzbieraną w odę w ciągu k rótk iego czasu rzucić ponow nie do pracy.
Ostatnim pom ysłem w tej dziedzinie są liczne ju ż dziś, zwłaszcza w Niem czech, zakłady w odno-elektryczne t. zw. pom pow e. W urzą
dzeniach tego rod zaju chodzi o to, że w okresie m ałego od bioru prądu
przez abonentów części p ra cy turbin w odn ych używ a się na pom po
wanie w od y z w ielkiego zbiornika w odnego do znacznie w yżej p o ło żonego m ałego zbiornika. W okresie zwiększonego zapotrzebowania, które trw a zazw yczaj krótko, całą przepom pow aną uprzednio wodę zrzuca się ze znacznych w ysokości, u zysku jąc kolosalne niekiedy siły.
T en rodzaj w odn ej akum ulacji energji, ja k w ykazało doświadczenie, jest bardziej ekonom iczny, niż wszelkie inne sposoby, dotąd sto
sowane.
K rótk i przegląd historji prac na polu w yzyskania w odn ej energji pokazuje, ja k pow olnem i krokam i postępow ała ludzkość, b y od n a j
bardziej p rym ityw n ych m łynów d ojść do dzisiejszych olbrzym ich zakładów w odnych. W praw dzie w w ielu zakątkach usłyszym y je szcze m iarowe ob roty koła w odnego, a krajobraz często jeszcze urozm aica swą naiwną prostotą drew niany młyn, jed n ak obrazy te zawsze przenoszą nas w daleką, bezpow rotną przeszłość. W ym a
gania gospodarcze n ow ych czasów ru gu ją p ow oli z życia te sielan
kow e obrazki, zastępując je w idokiem p rzygn iatają cych mas betonu i żelaza, w k tóry ch ujarzm iona w oda rzek w ytw arza prąd elek
tryczny.
POSTĘPY I ZDOBYCZE WIEDZY.
Czy ziemniakom grozi inwazja nowego szkodnika? D orzecze rzeki C olorado jest ojczyzn ą chrząszczyka z rod zin y S tonkow atych (C h r y- s o m e l i d a e ) , k tóry zyskał sobie sławę w nauce o dziedziczności,
R yc. 1. K oloradów ka ziem niaczanka (Leptinołarsa decem lineata). Owad doskonały, larwa, jaja — w edług Taschenberga.
a nadto od lat kilku stanowi groźbę dla hodow li ziemniaków w Europie.
Chrząszczyk ten, około 12 mm długi, posiada ubarwienie żółte z pięknem i paskami czarn em i; nosi nazwę łacińską L e p t i n o t a r s a d e c e m l i n e a t a , niem iecką C olorado-K artoffelkäfer, cob y można spolszczyć na K o l o r a d ó w k a z i e m n i a c z a n k a , o ile nazwę S t o n k a chcem y zachować dla głów nego rodzaju tej rodziny
Postępy i zdobycze wiedzy. 253
C h r y s o m e l a , gdyż w przeciw nym razie m ożnaby go po prostu nazyw ać Stonką ziemniaczanką.
D o p o ło w y X I X w ieku żył on w yłącznie w dorzeczu Colorado, w zachodniej części A m ery k i P ółn ocn ej, żyw iąc się obojętnem i dla człow ieka roślinam i z rod zin y P siankow atych ( S o l a n a c e a e ) . D o piero w d ru giej p ołow ie ub. stulecia, gd y dawne p rerje am erykań
skie zostały zam ienione na pola uprawne, przeszedł on na ziemniaki
R yc. 2. O bszary, op a n ow a n e przez K olora dów k ę ziem niaczankę w e Francji w r. 1922 (1) i w r. 1923 (2).
i posuw ał się stale na w schód ku w ybrzeżom A tlantyku, niszcząc w niektórych ok olicach olbrzym i procent pól upraw y tej rośliny.
W r. 1877 zauważono go w N iem czech ; w idocznie k ilka osobników dostało się do E u rop y w następstwie zawleczenia p rzy transporcie jak ichś roślin. R ozpoczęto w ted y energiczne zwalczanie, w następ
stwie k tórego został on w ów czas na terenie E u rop y zupełnie w ytę
piony.
Z początkiem X X w ieku zyskał ten owad, ja k w yżej zaznaczy
liśmy, sławę św iatow ą dzięki temu, że am erykański b iolog Tow er przeprow adzał na nim dośw iadczenia, m ające na celu w yśw ietlić sprawę dziedziczności cech n abytych czyli sprawę pow staw ania n o
w y ch odmian. W yn ik iem tych dośw iadczeń była specjalna teorja, m o d y fik u ją ca teorję m u tacji D e Yriesa. D e V ries bow iem na p o d stawie obserw acyj nad W iesiołkiem ( O e n o t h e r a L a m a r c k i a - n a) doszedł do wniosku, że now e odm iany p ow stają przez nagłą zmianę w zawiązkach cech, zn a jd u ją cy ch się w kom órkach rozrod czych, Tow er zaś udow odnił, że na pow stanie tych zmian w p ły w ają w arunki zewnętrzne (w ysok a lub niska tem peratura, w ielka susza
lub w ilgotn ość p ow ietrza), o ile od działyw u ją one na organizm y ro d zicielskie w pew nych okresach specjalnej wrażliwości.
W okresie pow ojen n ym p ojaw iła się Ziem niaczanka ja k o szkodnik w południow o-zachodniej F ra n cji w ok olicy miasta B ordeaux w roku 1922. Nie ulega w ątpliw ości, że przedostała się z A m eryki razem z transportam i w ojsk am erykańskich p od koniec w ielkiej w ojn y (w r. 1918), gdyż B ordeaux było w ted y głów nym portem w y ła d o
wania dla w ojsk a am erykańskiego. Jak z załączonej mapki widzim y, stw ierdzono ją odrazu w r. 1922 na dość w ielkiej powierzchni, a w rok u następnym ju ż na w ielokrotnie w iększej. D ow odzi to, że o d r. 1918 rozszerzała się ona stale, ale, nie w ystępu jąc masowo, uszła u w agi rolników . R ozpoczęto a k cję zwalczania szkodnika, która je d nak przez całe lat dziesięć nie w ydała rezultatów, gdyż przyszła za- późno. Rozm nażanie się Ziem niaczanki polega na je j w ielkiej p ło d n o ści; samiczka składa około 700 jajeczek , a nadto w ystępuje w ciągu rok u kilka generacyj. Trudność zwalczania p rzy p om ocy zw ykłych m etod (opryskiw anie lub opylanie opadniętych przez szkodniki pól truciznam i w płynach lub proszkach) poch odzi stąd, że przepoczw a
rzenie odbyw a się w ziemi, dzięki zaś istnieniu kilku generacyj za
wsze część chrząszczyków uniknie trucizn, zn ajd u ją cych się głęboko w ziemi (ok oło 30 cm p od pow ierzchnią) właśnie w stadjum poczwa- rek. Chrząszczyk lata dość dobrze, a p rzy p om ocy w iatrów odbyw a nieraz drogę do 30 km dziennie.
W edłu g ostatnich wiadom ości Ziem niaczanka opanowała ju ż pra
w ie całą F ran cję i je j wschodnie stanowiska są oddalone około 20 km o d granicy niemieckiej., a 60 km od S zw ajcarji. W Niem czech za
rządzono ju ż ostre p ogotow ie, k on trolu jąc na zachodnich kresach upraw ę ziemniaków, aby przy pierwszem pojaw ien iu się groźnego gościa przystąpić do energicznej walki. R ów nież i w naszej prasie p o ja w iły się, n aogół nieścisłe, w iadom ości o zbliżającym się w rogu ziem niaków, a w zeszłym roku nawet Polska A g e n cja Telegraficzna podała pew ien kom unikat, pozosta ją cy praw dopodobnie w związku z Ziem niaczanką we F ran cji. Kom unikat ten m ów ił o „zarazie ziem
n iaczan ej", która to nazwa jed n ak d otyczy oddawna znanej choroby, w yw oływ an ej przez grzyb P h y t o p h t h o r a i n f e s t a n s .
W ed łu g w szelkiego praw dopodobieństw a p rod u k cji ziemniaków w P olsce narazie jeszcze katastrofa ze strony Ziemniaczanki nie grozi. Oddzieleni jesteśm y od niej jeszcze całą powierzchnią N ie
miec, przez które przemarsz dla tego szkodnika zapewne nie będzie łatw y. Bardzo kapryśny nasz klimat n aogół nie sprzyja osiedleniu się szkodników , poch od zących z obcych krain. Niemniej jed n ak na
leży zw racać baczną uwagę na uprawę ziemniaków i na transporty tow arów , a zwłaszcza- roślin z F ran cji, aby być przygotow an ym na •
wszelkie niespodzianki. K. K.
Z badań nad wnętrzem ziemi. Od czasu stu djów W ich erta nad przechodzeniem fal sejsm icznych przez wewnętrzne p a rtje ziemi, po głębiły się znacznie nasze wiadom ości co do pan u jącej tam tempe-
ratury, przypuszczalnego stanu fizykoch em iczn ego, składu i struk
tury.
Z dob ycze te b y ły referow ane w poprzednich rocznikach „P rz y ro d y i Techniki“ . Obecnie m am y m ożność przytoczenia ciekaw ych p o g lą d ó w W a s h i n g t o n a i A d a m s a , przedstaw ionych w „Jou rn al o f the W ashington A cadem ie o f Science“ , p oprzedzając je kilkom a zdaniami ogóln ego wstępu.
B ezpośrednio w nętrza naszej ziemi zbadać nie m ożemy. W ie r
cenia sięgają niespełna do głębokości 3 km i nie m ają znaczenia, poniew aż są dokon yw an e w skałach w tórnych, osadow ych. W ięcej danych dostarczają naturalne p rzek roje skorupy ziem skiej, w ynie
sionej dzięki ruchom tektonicznym i odsłoniętej przez erozję. W prze
k roja ch takich m ożem y n iejedn ok rotnie obserw ow ać zaskrzepłe p ro cesy, ja k ie się tam od byw ały. Na tej drodze m ożem y zyskać w iado
m ości o budow ie ziemi, sięgające do głębokości 10— 15 km. Dla roz
wikłania problem u wnętrza musiano zbudow ać szkielet logicznego pow iązania znanych nam p ra w i fak tów .
W i c h e r t, dzięki badaniom nad rozchodzeniem się trzęsień zie
mi, w yróżn ił trzy Strefy, różniące się ciężarem w ła ściw y m ; ciężar ten w yzn aczył i stwierdził, że fale sejsm iczne przechodzą przez śro
d ek ziemi ja k przez ciało o gęstości i sprężystości stali.
Pow ięk szająca się z rok u na rok ilość analiz chem icznych skał m agm ow ych dała m ożność w glądnięcia w n ajogóln iejsze zasady gru pow ania się pierw iastków chem icznych w tych skałach. Stwierdzono, że p ow in ow actw o chem iczne i izom orfizm pierw iastków d ecyd u ją o ich ugrupow aniu się w poszczególne zespoły skał. Otrzymane sche
m aty, z uw zględnieniem średnich ciężarów w łaściw ych, um ieszczono w p ro filu ziemi, podanym przez W icherta. Ponadto W ashington stwierdził, że podział taki odpow iada dokładnie perjodycznem u ukła
d ow i pierw iastków M endelejew a. Jeżeli bow iem um ieścim y p ier
wiastki w układzie w spółrzędnych p rostokątn ych w ten sposób, że na osi od ciętych odm ierzym y ich ciężary atom owe, a na osi rzędnych od pow iednie ob jętości atomowe, i jeżeli pun k ty p ro je k cy jn e p ier
w iastków połą czym y linjam i, otrzym am y krzyw ą p erjod yczn ą o sze
ściu maksym ach i pięciu minimach. Otóż minima są zajęte przez pierw iastki, które przypuszczalnie dom inują we w nętrzu ziemi, prze- dewszystkiem żelazo i nikiel, maksyma zaś są zajęte przez p ier
w iastki, n ajczęściej spotykane w zewnętrznej skorupie ziemi. O trzy
mano w ięc zgodn ość m iędzy wynikiem badań sejsm icznych, w ynikiem poszukiw ań nad składem skoru py ziem skiej i teoretycznym p odzia
łem elem entów chem icznych.
W yp ad ało obecnie poszukać jeszcze jed n ego spraw dzianu w ysnu
tych dotychczas te o ry j. Znaleziono ten spraw dzian poza ziemią, w m eteorytach. Badania W ashingtona i Adamsa, oparte na składzie chem icznym m eteorytów , zm ieniły nieco zapatryw ania poprzednie.
W m iejsce ostro odgran iczonych stref krzem ieniow ej i m etalicznej w prow adzono strefy pośrednie, odpow ia da ją ce m eteorytom typu pallasitów. W szczególności w ydzielon o następujące s tre fy :
Postępy i zdobycze wiedzy. 255
S i0 2, Si, O
a. Jądro żelazno-niklowe . . — — —
b. Pas l i t o s p o r y c z n y ... • 18,1, 8,5, 19,3%
c. Pas f e r r o s p o r y e z n y ... . 35,4, 16,6, 32,3%
d. Pas bezm etaliczny ... • 44,2, 20,8, 40,4%
e. Dolna część skorupy ziemi . . . 48,0. 22,4, 44,3 % f. Górna część skorupy ziemi . . . 59,1, 27,7, 46,6%
Grubość łączna stref d, e, f, w ynosi około 1600 km. S trefy te od pow iadają składem swym m eteorytom kam iennym i nakryw ają się z dawnym podziałem „sal“ i „sim a“ . S trefy b i c są w prow adzo- nemi przez autorów strefam i przejściow em i m iędzy pasem krzem ia
n ów a jądrem metalicznem. Pas ferrosporyezn y odpow iada m eteory
tom typu sporadosyderytów i składa się z kontinuum krzem iano
w ego, w którem sporadycznie są zanurzone drobne part je metaliczne.
Pas litosp oryczn y odpow iada m eteorytom typu syssyderytów i składa się z kontinuum m etalicznego, w którem w ystępu ją w postaci „sp or“
part je krzemianowe. Jądro „a “ odpow iada daw niej w ydzielonej stre
fie „n ife “ i m eteorytom m etafizycznym .
Ściślejsze rozm ieszczenie pierw iastków chem icznych można scha
rakteryzow ać w sposób następujący. W pasie ferrosporyczn ym ma
m y do czynienia z przew agą piroksenu i oliwinu, które to m inerały sporadycznie w ystępu ją i w strefie b. W górnej części strefy ferro- sporycznej p ojaw ia się wapń ob ok znikom ych ilości sodu i potasu.
Od tego m iejsca ilość wapnia ku górze rośnie kosztem tlenków że
laza i magnezu i osiąga sw oje maksymum w dolnej części bazaltow ej strefy e. Idąc dalej ku górze, procent wapna m aleje na rzecz sodu.
W najw yższych strefach przychodzi do znaczenia potas.
N astępstwo pierw iastków ku górze ustalone jest ich zwiększa- jącem się pow inow actw em do krzemu. Szereg tego p ow in ow a ctw a : K 20 > N a20 > CaO > M gO > FeO jest identyczny ze zbadanym przez Tammanna szeregiem elektrochem icznego napięcia. J. Rylski.
Nowe zdobycze z chemji fizycznej stopów krzemianowych. Bada
nia nad stopam i krzem ianów posiadają ogrom ne znaczenie teoretyczne i przem ysłowe. Mimo dużych trudności lab ora tory jn ych robi się dla stopów z krzem ionką to samo, co dla soli w roztw orach w odn ych zrobił V a n ’t H o ff. Badania V a n ’t H o ff a okazały się niezmiernie płodne i wówczas, gd y przeniesiono je w stosunki naturalne do w iel
kiego laboratorjum , jakiem jest przyroda. Tam na podstaw ie zdo
b y cz y V a n ’t H o ffa rozw iązuje się pom yślnie zawikłaną budowę, mi- n eralogję i p etrog ra fję złoży solnych.
R ów n oległe badania nad krzemianami postępow ały znacznie op or
niej z p ow odu trudności instrum entalnych. Dośw iadczenia w ym agają tem peratur od 1000 do 1800° C, dokładnej m ożności regu la cji i usta
lania ciepłoty, konieczności sw obody op era cji i obserw acji, oraz u trzy
mania odpow iedniej atm osfery w obrębie pieca. Z tych pow odów dopiero w ostatnim dziesiątku lat p o ja w ia ją się p rób y zastosowania w yn ik ów dośw iadczeń do odcyfrow an ia procesów , które zachodzą
Postępy i zdobycze wiedzy. 257
w tym naturalnym stopie krzem ianów, ja k im jest magma. W tej dziedzinie znane są nazwiska H omm la, Bowena, V ogta, Goldschm idta, N ig li’ego i innych.
P rocesy m agm ow e p row adzą do zróżnicow ania się m agm y na p o chodne o bardzo rozm aitym składzie. Te p rocesy d y fe re n cja cy jn e są jedn ym z najw iększych działań geochem icznych. Na tej drodze od byw a się wym iana i w ęd rów ka składników m iędzy sferam i w głęb- nemi a pow ierzchnią, h yd rosferą i atm osferą. D zieje się to w krze
m ianowej osłonie naszej ziemi, która w edle W a s h i n g t o n ’a mie
rzy 1600 km m iąższości.- Z dobyw an ie w iadom ości o procesach dyfe- renc.jacyjnych p ogłębia naszą znajom ość istoty skał m agm ow ych, lecz rów nież d aje nam w ręce m etody poszukiw ania złoży cennych m ine
rałów, które w dużej mierze są w ynikiem procesów d yferen cjacyjn yęh . Ustalenie zróżnicow ania ma to samo znaczenie, co genetyka dla zoo- lo g ji i botaniki, na tej podstaw ie bow iem można ustalić naturalną system atykę skał i złóż m ineralnych. :
D otych czasow e k o n ce p cje z tej dziedziny opierane b y ły przede- wszystkiem na twierdzeniu, że p ow yżej p un k tów topliw ości krze
m iany m ieszają się ze sobą w każdym stosunku, to znaczy, że p o
w yżej tem peratury topliw ości układu p ow staje tylk o jed n a płynna faza. Tw ierdzenie to uważano za tak ważne, że V o g t w swej fu n dam entalnej p ra cy umieszcza je w pierwszem zdaniu, tw orzącem n iejak o m otto je g o zasadniczych myśli. W kon sekw en cji tego tłum a
czono różnicow anie jed yn ie procesem fra k cjo n u ją ce j k rystalizacji składników magmy.
W tym stanie przekonań ukazała się niedawno w „A m erican Journal o f Science“ praca G r e i g a , robiąca w yłom w murze d o
tych czasow ych twierdzeń. G reig w ykazu je m ianow icie w n iektórych układach dw uskładnikow ych, że p od działaniem w yższych tem pera
tur p ow staje luka w m ieszalności się składników , czyli że w spół
istnieją ob ok siebie dw ie fa zy ciekłe o różnym składzie chemicznym.
W tabelce zebrano głów ne w ynik i tej ciekaw ej pracy. Z czterech dośw iadczeń przedstaw iono poniżej tem peraturę zjaw isk oraz od n o
śne składy obu faz.
Temperatura w 0 C. Skład fa zy ciekłej I. Skład fa zy ciekłej II.
1698 ± 5 0.6 CaO, ' 99,4 S i0 2 27,5 CaO, 72,5 S i0 2 1695 ± 5 0,8 M gO, 99,2 „ 31 MgO, 69
1693 ± 5 2,4 SrO, 97,6 „ 30 SrO, 70 1690 ± 10 3,0 FeO, 97,0 „ 42 FeO, 58
W id zim y więc, że zasiąg dośw iadczeń ob ejm u je wiele w ażnych w skorupie- ziem skiej tlenków , a w ysoka tem peratura zjaw iska nie przekracza przypuszczalnej ciep łoty wnętrza ziemi, k tórą Goldschm idt ocenia na 1700— 1750° C. Znaczenia luk greigow skich nie obniża fakt, że tlenki alkalji i glinki nie tw orzą z krzem ionką interw ałów i mie
szają się w każdym stosunku.
B adania Greiga otw ierają narazie okno na świat i stanowią je d y nie d ro b n y w ycinek całokształtu zagadnienia. W spom nieć jednak
17
należy, że J. M o r o z e w i c z w ostatnim dziesiątku ubiegłego w ie
ku, podczas badań, p olega ją cy ch na topieniu skał m agm ow ych w pie
cach przem ysłow ych, otrzym yw ał rów nież dwie fa zy ciekłe ja k o p ro
dukt dośw iadczenia. R ów nież M. K a m i e ń s k i w p racy o bazal
tach w ołyńskich zwraca uw agę i publiku je m ik ro fo to g ra fję prze
k ro ju oczka szklistego ze skały bazaltow ej. Pow stanie tych drobnych residuów szklistych jest dotychczas niewytłum aczone. Na fo to g r a fji K am ieńskiego d ają się w yróżn ić trzy strefy, które b y ły b y ja s n o ,w y tłum aczone p rzyjęciem trzech faz płynnych. Identyczne zjaw isko obserwowane i analizowane b yło rów nież w A n g lji, gdzie je skiero
wano ostrzem przeciw tw ierdzeniom B o w e n a i V o g t a.
R ów n olegle do tych problem ów i faktów , skreślonych na m argi
nesie p ra cy Greiga, należy p rzytoczyć m om enty techniczne i przem y
słowe. Te wszystkie dziedziny fa b ryk a cji, które p od d a ją krzemiany działaniu w ysokich tem peratur w celu ich spiekania czy topienia, m ogą b yć zależne od praw, rządzących w ynikiem dośw iadczeń Greiga.
Na-leży tutaj ceram ika porcelany, a przedew szystkiem m aterjałów ogniotrw ałych, tech n ologja cementów, technolog.ja w yrobu szkła, oraz żużle i szlaki w przem yśle hutniczym . W związku z tern p rzytoczyć można fakt, podan y w tom ie I czasopisma „F eu erfest“ przez Grum- Grzyma.jłę, w którym autor p od a je sw oje obserw acje nad zachowa
niem się silnie żelazistych dynasów. W rejon ie tem peratur 1600 do 1700° C w ytap ia ją się m ianowicie kroplam i tlenki żelaza z cegły, przyczem szkielet krzem ionkow y kamienia pozostaje bez zmiany.
Rów nież i Greig zw raca uw agę na przem ysłow e zastosowanie swoich
doświadczeń. J. Rylski.
Cyrkon i jego zastosowanie. Po od k ryciu brazylijskich złoży rud cyrk on ow ych coraz bardziej zwiększa się zapotrzebowanie cyrkonu do celów technicznych. M inerał cyrk on jest chemicznie krzemianem cyrk on u o wzorze Z r 0 2 . S i0 2 i jest związkiem niezmiernie rozprze
strzenionym . Piękne, regularnie w ykształcone kw adratow e słupki cyrkonu, zakończone z obu stron piramidkam i, czasami zaś zresor- bowane do postaci elipsoidu, zn ajdu jem y we wszystkich skałach m agm ow ych i klastycznych skałach osadow ych w w ielkości m ikro
skopow ej i w ilości nieznacznej, bo od 0,1 do 0,01°/0. Czasami w y stępuje cy rk on w dużych, doskonale przezroczystych i pozbaw io
n ych skaz kryształkach. W tej postaci jest bardzo poszukiwanym drogim kamieniem. Szlachetne je g o odm iany są często w odojasne, inne odznaczają się pięknem i barw am i: ognistoczerwoną, fioletow ą, brunatną, czasami zaś są żółte lub zielone. C yrkony cejlońskie od znaczają się kolorem płom ienno-pom arańczow ym i znane są pod ju bilerską nazwą hiacyntów . Jednakże nieczęsto usłyszy się nazwę
„c y rk o n “ z za ju bilersk iej lady, zw ykle mieszają je z rubinami, sza
firam i, topazam i i szm aragdami, jeżeli tylk o barwą śą do nich zbli
żone.
C yrkon y i hiacyn ty w yróżn iają się bardzo silnym w spółczynni
kiem załamania światła i dzięki niem u iskrzą się wspaniałym ogniem
i blaskiem, rów nym jed yn ie diam entowi, lecz z p ow od u m ałej zdol
ności rozszczepiania widm a słonecznego posiad a ją słabszą grę barw, niż brylanty.
O bfite złoża cy rk on ów zw yczajn ych , częstokroć m ętnych i zanie
czyszczonych, poszukiwane są do celów technicznych. M iędzy innemi wiemy, że w N o rw e g ji w ystępu je sienit cy rk o n o w y ; duże złoża, eksploatow ane na w ielką skalę, znamy z B r a z y lji; ob ok tego cy rk o nów dostarcza M adagaskar i inne tereny.
T echnicznie używ a się cyrk on u w postaci tlenku i krzemianu.
Zw iązki te odznaczają się bardzo w ysokim punktem topliw ości, który u Z r 0 2 w ynosi 2720° C, a u Z r S i0 3 2550° C. Tlenek cyrk on u odzna
cza się ogrom ną odporn ością chem iczną, nie roztw arzając się ani w kwasach, ani w zasadach, a nawet znosi bez zm iany działanie sto
p ion ych alkaljów . U żyw ając m etody topienia, w zględnie zm iękcze
nia tlenku cyrk on u w specjaln ych elektryczn ych piecach łukow ych, form u je się z n iego ty g le i p rob ów k i lab ora toryjn e i techniczne.
Poniew aż w spółczynn ik rozszerzalności pław ionego cyrk on u jest nie
mal rów n y zeru, m ożem y bez obaw y rozżarzone przedm ioty cy rk o nowe zanurzać w zim nej w odzie. Tlenek cyrk on u posiada bardzo małe p rzew odn ictw o elektryczne, nawet w tem peraturach bardzo w y sokich, to też nadaje się ja k o dosk on ały m aterjał izo la cy jn y i ogn io
trw ały do la b ora tory jn ych i technicznych pieców oporow ych , da
ją cy ch w ysokie tem peratury. Próbow ano rów nież zastosować cy r
kon do p ieców płom iennych i obecnie istnieją ju ż w handlu ogn io
trw ałe kamienie cyrkonow e, używane często do p ieców m etalurgicz
nych. W ysok a cena czystego tlenku cyrk on u nie pozw ala na szersze je g o zastosowanie, częściej używ anym jest nieco zanieczyszczony, techniczny preparat tlenku cyrkonu, istn ieją cy w handlu p o d nazwą terraru. Obok tlenku cyrk on u i terraru używane są rów nież w y roby, cegły, kamienie i zapraw y ogniotrw ałe, sporządzone z krze
mianu cyrkonu.
Przem ysł ceram iczny jeszcze na innej drodze spożytkow u je te m aterjały. W pew n ych w ypadk ach m ianow icie zależy na tern. by w y ro b y cienkościenne lub k afle p ok ryć glazurą białą i k ry ją cą p o d łoże. Do w yw ołania takiego zmętnienia glazury u żyw any jest prze- dewszystkiem tlenek cyny, a obok niego trójtlen ek antymonu, kriolit i inne. Tlenek cyrk on u okazał się tutaj znacznie ekonom iczniejszy, bo 5°/0 dodatek Z r 0 2, n ajczęściej w postaci terraru, w ystarcza, by u czynić glazurę zupełnie białą i nieprzezroczystą. C yrkon posiada w ięc duże zastosowanie p rzy w yrobach z zakresu ceram iki ozdobnej, szczególnie m ajoliki, faja n su i kam ionki. J. Rylski.
Najgłębsze otwory wiertnicze. W historji badań i eksploatacji bogactw m ineralnych a w szczególności n afty olbrzym ią rolę odegrało w iertn ictw o. Nie ulega najm n iejszej w ątpliw ości, że rozw ój głębo
kich w ierceń b y ł bezpośrednią przyczyn ą od k rycia w spaniałych b o
gactw w głębi ziemi i w rozw oju techniki ostatnich lat pięćdzie
sięciu od egrał pierw szorzędną rolę.
Postępy i zdobycze wiedzy. 259
17*
Pierw szy otw ór od w iercon y b y ł w Stanach Z jed n oczon ych w Pen- sylw anji w 1859 r. na głębokość 19,2 m etrów po trzy tygod n iow ej pracy.
Dwa epokow e od krycia w tej d zied zin ie: zastosowanie płóczki i użycie koron y diam entowej p rzy wierceniu, w ynalezionej przez ge
new skiego zegarm istrza Leschot w 1864 r., pchnęły technikę w iertni
czą na nowe tory rozw oju.
Posypały się rekordy, k tórych kolejność ilustruje załączona tabela:
1881 S c h l a d e b a c h 1748 m Europa 1888 P a r u s z o w i c e ... 2003 m „ 1909 Czuchow ■... 2240 m ,, 1918 Glarsburg, W irg in ja . . . . 2242 m U .S .A . 1918 M ac Donald, Pensylw anja . . 2248 m ,, 1919 V alley Falls, W irg in ja . . . 2286 m „ 1919 Fairm ont, W irg in ja . . . - 2311 m „ 1929 Olnida, K a liforn ja . . . . 2452 m „ 1931 Ventura, K a lifo rn ja . . . . 3066 m „ 1931 Cement, O k la h o m a ... 3074 m ,, 1931 V era Cruz . . . . 3228 m M eksyk
•lak w idać, zaszczyt w ykonania n ajgłębszych otw orów w iertni
czych przez 37 lat przysługiw ał Niemcom, które w ykon ały trzy n a j
głębsze swego czasu w świecie wiercenia koroną diamentową. Z nich dwa na terenie Polski.
W 1918 r. Stany Zjedn oczon e przek roczyły o niewiele głębokość, osiągniętą w Czuchowie, lecz postęp głębokości przez następnych lat 12 b ył n iezn a czn y; najw iększa bowiem głębokość doszła w 1929 r.
do 2452 m. D opiero rok 1931 przyniósł nieczekiw any skok, w tym bowiem roku trzykrotnie przekroczono głębokość 3000 m.
N ajgłęb szy' otw ór odw iercono w V era Cruz w M eksyku o głę
bokości 3228 m, a ukończono wiercenie 30 sierpnia 1931 r. Nosi on nazwę „J ard in 35“ i w ykonany został celem zbadania złóż ropnych w wapieniu kredowym .
Ze w zględu na niską kulturę kraju, w którym czynu tego d ok o
nano i odległości m iejsca p racy od środk ów przem ysłow ych, robota ta musi być zaliczoną do n ajw ybitn iejszych prac technicznych w tej dziedzinie i czyni zaszczyt zarówno towarzystw u, które ją p od jęło, ja k i załodze, która ją wykonała.
Nie ulega w ątpliw ości, że osiągnięcie tak niepraw dopodobnych jeszcze przed kilku laty głębokości stało się m ożliwem tylk o przez w spóln y w ysiłek m etalurgów, k tórzy dostarczyli m aterjałów o w y m aganych tu własnościach, i konstruktorów , k tórzy m aterjały te um iejętnie w ykorzystali. W szystko to było m ożliwe w przem yśle naftow ym Stanów Zjedn oczon ych , k tóry przerasta w ielokrotnie roz
miarami, bogactw em , organizacją a. także rozmachem i środkami, stojącem i do rozporządzenia naukowym badaniom, wszystko, to, co w innych k rajach produ ku jących ropę istnieć może.
C ałkow ity czas p racy p rzy wierceniu otw oru „J ardin 35“ trw ał
Postępy i zdobycze wiedzy. 261
552 dni, z k tóry ch 214 odpada na rurow anie (zakładanie rur do w y w ierconego otw oru ) a pozostałe 338 dni przypada na wiercenie.
Średni postęp, z ja k im posuw ano się w głąb ziemi, w ynosi średnio 9,5 ni na d o b ę ; należy przytem uw zględnić, że w ostatniem stadjum ro b o ty sama wym iana dłóta, t. j. w ydob ycie, wym iana i pow tórne zapuszczenie, w ym agało 16 godzin.
Z postępu jącą głębokością w ystępow ały trudności, z którem i nie liczon o się p rzy p rojek tow an iu w iercenia. I tak, na głębokości 718 m, prócz w y d o b y w a ją cy ch się gazów, w ystąpiło w otw orze znaczne ci
śnienie 17,5 atm., które wzrastało czasami tak gw ałtow nie, że pew nego razu w yrzu ciło żerdzie z otw oru i odrzuciło je na odległość 40 m etrów od wieży, a w ybu ch w o d y zabił jed n ego człowieka.
Olbrzym ią przeszkodę stanow iły niezw ykle silne p rzy p ły w y solanki, o temp. do 70° C, k tórej ilości przekraczały 300.000 baryłek dzien
nie, t. j. około 2000 m 3 na godzinę.
Osiągnięcie tak znacznych głębokości postaw iło p rzy wierceniach n aftow y ch bardzo w ysokie w ym agania rurowania. R ury, wpuszczane na taką głębokość celem w zm ocnienia ścianek otw oru i odizolow ania go od w ó d podskórn ych , w ykonane b y ły z bardzo w ytrzym ałej stali.
P rzytoczon ego w iercenia otw oru w V era Cruz dokonano m etodą w iercenia obrotow ego ,,rotary“ , stosowaną w Stanach Z jed n oczon ych praw ie wyłącznie. Obok tej m etody jednak, która dla głębokich w ierceń jest obecnie niezastąpioną, utrzym ało się jeszcze gdzie niegdzie dziś praw ie przestarzałe w iercenie m etodą linową.
W sierpniu 1931 r. ukończono w stanie W yom in g w iercenie n a j
głębszego otw oru 2661 m, w ykonanego właśnie tą metodą.
W o b e c b ogactw a rezultatów techniki am erykańskiej, polskie w y nik i na polu w iertn ictw a są dość ubogie, ale tern niem niej dla nas dużą przedstaw iają wartość.
Ü nas nie p rzyjęła się d otąd na większą skalę, rozpowszechniona ju ż na całej kuli ziem skiej, m etoda w iercenia „r o ta r y “ , natomiast znalazła zastosowanie m etoda linowa. Przed w prow adzeniem w ier
cenia lin ow ego wiercenie otw oru głębokości 1300 m w naszem za
głębiu naftow em m etodą kan adyjską w ym agało trzech lat. Obecnie, w ydoskonaliw szy w łasny personel, tak kierow niczy, ja k i rob otn i
czy, w w ierceniu linowem , osiąga się wiercenie otw oru 1000 m w. ciągu 160 dni, a rek ord polski dla 1680 m jest rów no 12 miesięcy.
R ezultaty polskie są oczyw iście znacznie skrom niejsze od am ery
kańskich, ale p rzy porów n yw an iu trzeba mieć na uwadze dwie bar
dzo ważne okoliczności, które wiele, jeśli nie w szystko tłumaczą, a m ianow icie, że u nas istnieją z w iertniczego punktu widzenia znacz
nie trudniejsze w arunki przyrodnicze, oraz olbrzym ia różnica w środ
kach rozporządzalnych, dla k tórych scharakteryzow ania w ystarczy p rzy toczy ć fakt, że w Stanach Z jed n oczon ych odw iercą się rocznie przeszło 30.000 otw orów , gd y u nas od p oczątku istnienia przemysłu n aftow ego, t. j. od r. 1853, w ykonano ich łącznie z kopanem i nieco
w ięcej niż 6000. (Przegl. Górn.-Hutn.) iw.
