Z E SZ Y T IX. LISTOPAD 1925 RO CZNIK IV.
PRZYRODA I TECHNIKA
MIESIĘCZNIK, PO ŚW IĘC O N Y N A U K O M PRZYRODNICZYM I ICH Z A STO SO WANIU, W Y D A W A N Y PRZEZ PO L. TOW. PRZYRODNIKÓW IM. M, K O PERN IKA
ANDRZEJ KOŻDOŃ. C IESZYN .
Współczesne teorje światła.
W wykładzie w ygłoszonym w r. 1889 na zjeździe przyrodników w. Heidelbergu, wypowiedział H enryk Hertz następujące charaktery
styczne zdanie o naturze światła:
„Czem jest św iatło? Od czasu Younga i F r e sn e la 1) w iem y, że jest
0110
ruchem falowym. Znam y prędkość tych fal, znam y ich długość, wiemy, że są falami poprzecznem i, słow em , poznaliśm y najdokładniej geometryczne stosunki tego ruchu. W tych rzeczach jest dla fizyka wszelka wątpliw ość wykluczona, obalenie tych poglądów nie jest do pomyślenia. W j ę z y k u l u d z k i m j e s t f a l o w a t e o r j a ś w i a t ł a p e w n o ś c i ą “.
A dzisiaj ? C zy zdobycze kilkudziesięcioletniej wytężonej pracy nau
kowej w szystkich narodów świata nie naruszyły m axwel!owskiej teorji światła? Co powiedziałby d zisiejszy fizyk, gdyby mu wypadło na to samo pytanie odpowiadać, na które słyn n y odkrywca fal elektroma
gnetycznych z tak imponującą pew nością odpowiedział? Oto pytania, które się nam nastręczają, a które w niniejszym krótkim szkicu om ó
wić pragniemy.
* * *
Wiemy, że światło oddziaływa na różne substancje także chem icz
nie. (Zjawiska foto-chem iczne). Na tej w łasności promieni świetlnych opiera się fotografowanie. W iem y również, że nie w szystk ie promienie działają na płytę fotograficzną jednakowo2). W ybitnemi w łasnościam i chemicznemi odznaczają się przedew szystkiem promienie krótkofalowe, a więc niebieskie, fiołkowe, pozafiołkowe 'i roentgenowskie. Pochodze
nie promieni nie odgrywa tu żadnej roli. (Fotografowanie przy ośw ie
tleniu sztucznem !) C hem iczne działanie promieni na kliszę fotograficzną nie jest zjawiskiem odosobnionem . Ze zjawiskam i fotochem icznem i spo
tykamy się bowiem zarówno w pracowni chemika, jakoteż na łonie przy-
*) C z y ta j: Junga i Frcnela.
J) Mowa tu o kliszach brom o-srebrowych. Klisze t. zw. ortochrom atyczne są przez dodatek odpowiednich związków chemicznych uczulone n a barwy: czerwoną, żółtą i zieloną.
25
R y c. 136. O p to g ra m u a sia tk ó w c e o k a ż a b ie g o . (P o d łu g G ra c ie S a e n is c h ’a). U trw a lo n y n a sia tk ó w c e o b r a z p o w sta ł w sk u tek c h e m ic z n e g o d z ia ła n ia p ro m ie n i św ietln y ch
n a p u r p u r ę w z ro k o w ą.
rody. Szczególnie ważną rolę odgrywają promienie słon eczne w życiu roślin.
Stwierdzono dalej, że także n asze wraże
nia wzrokowe zaw dzięczam y zjawiskom fotochem icznym , odbywającym się na siatkówce wskutek rozkładu znajdują
cego się tu barwika, zwanego purpurą w zrokow ą1).
Każde zjaw isko chem iczne polega na przebudowie cząsteczek. Np. zm iany na k liszy pochodzą z dokonywującego się pod wpływ em światła rozpadu bromku srebra, pokrywającego powierzchnię kli
sz y . D o tej przebudowy potrzebna jest pewna śc iśle określona ilość energji, którą cząsteczka czerpie z promieni świetlnych.
Około roku 1887 zauważono (Hertz, H allw achs), że płyty metalowe, naświetlone promieniami krótkofalowemi, ładują się dodatnio. (Zjawiska fotoelektryczne). W yjaśnienie tego zjawiska zaw dzięczam y Leonar
dowi (1899). W ykazał on, że skutkiem naświetlania odrywają się od atomów pojedyncze elektrony, w ydobywające się z metalu z pewną prędkością, zależnie od długości promieni naświetlających. Ładunek dodatni metalu pochodzi od dodatnich jonów, pow stałych z
obojętnychatomów wskutek oderwania się od nich w spom nianych powyżej ujem
nych elektronów. Energja promieni wykonuje w ięc tu pracę odrywania elektronów od atomów.
Zjawiska fotoelektryczne i fotochem iczne mogą być jakościowo wy
tłum aczone na podstawie teorji falowej. Fale elektrom agnetyczne prze
noszą bowiem energję od ciała promieniującego na ciała otaczające.
Energję tę pochłaniają cząsteczki ciał i obracają czy to na zm iany we
wnętrzne, czy to na odrywanie elektronów. D a lsze jednak ilościowe wnioski, wyprowadzone stąd, są przeważnie błędne. Teoretyczne ujęcie i dokładne w ytłum aczenie tych i innych, pozornie prostych zjawisk, jak pochłanianie (absorbeja), w ysyłan ie (em isja), rozpraszanie (dys
persja) promieniowania, stało się dopiero m ożliwe po przyjęciu teoryj zgoła rewolucyjnych.
Stworzenie tych teoryj zaw dzięczam y czterem najw iększym genju- szom doby w spółczesnej. Oto ich nazw iska: P l a n c k , R u t h e r f o r d , B o h r i E i n s t e i n . Zasługą Plancka jest stworzenie przez niego te-
l) Zobacz notatkę w zeszycie III „P rzyrody i Techniki“ pod „Rzeczy ciekawe“ :
„Utrwalenie na siatkówce ofiary fotografji rysów m ordercy“.
orji k w a n t ó w , wprowadzającej niejako cząsteczkową budowę energji.
Rutherford skonstruował model atomu, odzwierciedlający wiernie w e
wnętrzną strukturę najmniejszej cząsteczki materji. Bohr tchnął w m o
del Rutherforda życie x), związane z przejawami energji promienistej, stosując doń teorję kwantów, E instein w swej t e o r j i w z g l ę d n o ś c i dał nam związek pom iędzy energją i masą.
Pojęcie kwantu wyprowadzone zostało przez Plancka w grudniu 1900r. na podstawie długoletnich obserwacyj t.zw . p r o m i e n i o w a n i a c z a r n e g o 2). Pragnąc pogodzić zaobserw owane tu zjawisko z teore
tycznym wzorem przyjętym przez niego, stworzył Planck teorję nową, zwaną t e o r j ą k w a n t ó w . 1 W m yśl tej teorji promieniowanie i po
chłanianie energji odbywa się zaw sze niejako porcjami, w skończenie małych ilościach energji, które w łaśnie nazwano kwantami.
Zasady teorji kwantów pozostają w jaskrawej sprzeczności z za
sadami m echaniki i elektrodynamiki klasycznej. Według nich energja może zm ieniać się w sposób ciągły. Planck tym czasem twierdzi, że z m i a n y e n e r g j i p r o m i e n i o w a n i a n i e p o d l e g a j ą z a s a d z i e c i ą g ł o ś c i , l e c z o d b y w a j ą s i ę s k o k a m i , które odpowiadają owym maleńkim kwantom. Mimo tej sprzeczności została przyjęta te- orja kwantów w naukach ścisły ch ,
ponieważ potrafiła w ytłum aczyć wiele zjawisk, niezrozum iałych po
przednio.
Zdumiewające zdobycze nau
kowe lat ostatnich, um ożliwiające podpatrywanie przyrody w jej naj
skrytszych, przez siły przyrody przed ciekaw ym wzrokiem czło
wieka naintensyw niej chronionych zakątkach, t. j. atomach, stało się m ożliwe jedynie dzięki usta
lonym prZeZ Plancka pojęciom
Cy m p r z e z zw o je d r u tu D. W y so k o ść te m p e r a tu r y ___* w sk a z u je te r m o m e tr T. K o m o ra C ' u m o ż liw ia k o n tro lę» K w a n t ó w , t a K ^ B n j a i H l C z a s t o * * te m p e r a tu r y c ia ła c z a rn e g o . W y d o s ta ją c a s ię z p rz y - c n n r T i u m D , , r i ^ r z ą d u w iąz k a p r o m ie n i c ie p ln y c h P b ie g n ie p rz e z S O W a n y m p r Z B Z o O f i r a W O b j a ś n i ć * - o tw ó r O o ra z p r z e z sz c z e lin ę z a s ło n y Z d o o d p o w ie d -
niu zjaw isk promieniowania, od- Ś Ś f P$ Ę $ '
bywających się wewnątrz atomów. *d~
*) Patrz artykuły W. Gorzechowskiego. „Prz. i Techn.“ zesz. I, II i III z 1925 r.
J) Nazwa „promieniowanie czarne“ pochodzi stąd, źe przestrzeń, zewsząd otoczona ścianami o jednakowej tem peraturze, zachowuje się pod względem wysyłania i pochła
niania promieni zupełnie tak samo, jak ciało idealnie czarne, które, jak wiadomo, Wszyst
kie promienie pochłania. (Ryc. 137).
R yc. 137. C ia ło d o s k o n a le c z a rn e . C ia łe m d o s k o n a le c z a r n e m je st tu k o m o ra C, w y d rą ż o n a w w a lc u m ie d z ia n y m W , o b ło ż o n y m n a z e w n ą trz p ły ta m i a s b e s to - w p m i /?_ a n m p w a n y m n r a d p m p . l e l r t r v r r n v m . n ł v n a -
25*
W iem y, jak powstaje widmo linjowe, w iem y jaki jest mechanizm w ysyłania promieni przez atomy gazów lub p a r 1). M ożem y określić energję każdego promienia; w yn osi ona w m y śl teorji Bohr’a Ev — hv, gdzie h stała uniwersalna, t. zw. stała Plancka, albo „kwant działania“, v — częstość drgari fali na sekundę. M ożem y nawet m ówić o masie promienia; w yn osi ona według teorji E insteina ■ — = [i, gdzie c — Ev
prędkość rozchodzenia się światła. R więc powracam y do starej teorji em isyjnej (Newton), do teorji, która zakładała, że ciała promieniujące w ysyłają materjalny fluid św ietlny i cieplny (Ryc. 140 a).
Energja świetlna danego promienia zależy stosow nie do powyższego wzoru tylko od częstości jego drgań. Im szy b sze te drgania, tem więk
szą jest ta energja. Energja promieni jądrowych (promieni y) jako naj
szybciej drgających jest przeto największa, stosow ane zaś dzisiaj wra- djotelefonji kilometrowe fale hertzowskie (fale elektryczne) należą na
tomiast do promieni o najmniejszej energji. Znając częstość drgań da
nego promienia, obliczym y z łatw ością jego energję skupioną w cha
rakteryzującym ten promień kwancie. Np. kwant promienia Roentgena, którego długość fali l — 10~9 cm (twarde promienie), w yn osi Ev =
= 6’55 . 10~27 . 3 19 . 10 == około 20 . 10-8 ergom, a „m asa“ ^ ■=
= 2 . 10-28 gram a2). Energja taka odpowiada w przybliżeniu pracy, potrzebnej do podniesienia papierowego sześcian u o krawędzi 0 01 mm na w ysok o ść 2 mm. Jestto pozornie bardzo m ały zapas energji. Gdy jednak zw ażym y olbrzym ie ilości takich kwantów, w ydzielanych przez atomy w ciągu krótkiego czasu, to zrozum iem y, jak poważne skutki ta
kie promienie w yw ołać mogą.
W miarę oddalania się od źródła promieniowania, ilość kwantów, przypadających na jednostkę powierzchni, staje się coraz mniejsza, zm niejsza się ich gęstość — natężenie światła przeto m aleje. Jakość światła i jego natężenie zależy oczyw iście od w ielkości i ilości wyrzucanych kwantów. Stosow nie do tych zapatrywań promieniowanie nie m oże być uważane za zjaw isko rozchodzenia się fal elektrom agnetycznych ciągłych, lecz każdy promień składa się z bardzo wielu szybko po sobie następu
jących wybuchów kwantów energji, określonych wzorem Bohra. Źródłem tych wybuchów są ruchy elektronów atom owych i cząsteczkowych.
Takie zasadnicze założenie zrobił Einstein (1916 r.), tworząc nową, na teorji kwantów opartą teorję światła, którą nazwał t e o r j ą k wa n -
') Patrz artykuł W. Gorzcchowskiego. „Prz. i Techn.“ zesz. II z 1925 r.
2) M asa najlżejszego jądra atomowego (wodór) wynosi około 2 . 10~24. M asa elek
tronu około 1 .. 10-57 g, a więc zaledwie pięć razy, większa od „m asy“ powyższego kwantu.
R y c. 138. F a lc w o d n e p o s tę p o w e i o d b ite . R y c. 139. I n te rfe re n c ja fal w o d n y c h .
Na podstawie teorji Einsteina, zjawiska om awiane poprzednio da
dzą się w ytłum aczyć w sposób łatw y i prosty:
1. Odpowiedni kwant energji, pochłonięty przez cząsteczkę pewnych związków chem icznych, m oże spowodować zm iany jej budowy, o ile energja jego wystarcza do wykonania potrzebnej tu pracy. Przyczem , jak w ykazały badania, każda cząsteczka pochłania tylko jeden kwant.
Zrozumiałą jest rzeczą, że prom ienie nisko-kwantowe (długie) nie mogą wywołać żadnych zm ian chem icznych. (Zjawiska fotochem iczne.)
2. A tom y lub cząsteczki pierwiastków, absorbując kwanty energji, zużywają je na zm iany położeń elektronów krążących. Elektrony te, wra
cając do normalnego stanu, wyrzucają zpowrotem pochłonięte poprzed
nio kwanty (absorbeja i emisja). Przyczem znów każdy atom p och ła
nia tylko jeden kwant i to ściśle określony. Jeżeli jednak energja kwantu jest tak duża (promienie krótkie), że potrafi odsunąć elektron daleko od atomu, to wtedy elektron taki straci związek z atomem i wylatuje w przestrzeń (zjawisko fotoelektryczne). Atom , który utracił jeden lub więcej elektronów, nazyw am y ż j o n i z o w a n y m .
*) Określenie „cząsteczka energji“ jest zgodne z t e o r j i
dług której pojęcia materji a energji zupełnie się nakrywają. M asa = — — , c prę kość światła.
t ów ś w i e t l n y c h (Lichtąuantentheorie). Jest ona poniekąd odrodze
niem em isyjnej teorji Newtona. W m yśl Einsteinow skiej teorji kwantów
świetlnych, wyrzuca ciało promieniujące m aleńkie „cząsteczki energji“ J),
biegnące na w szystk ie strony ze znaną prędkością, w ynoszącą w próżni
300.000 Ar/77/sek; cząsteczki te tworzą energję promienistą.
’) Teorja kwantów nie stosuje się również do łal bardzo długich, np. fale elek
tryczne.
2) U każe się niebawem obszerniejsza notatka o tem zjawisku.
3) Charakterystycznym przykładem tego jest choćby kwantowy wzór Bohra:
Ev — h v , w którym występują dwie wielkości obok siebie: kwantowa — h i falowa — v.
W tych dwóch punktach teorja kwantów stworzyła podstawy rozle
głych dziedzin w iedzy: fotochemji i analizy widmowej wraz zteorjami o budowie materji.
Wiele jednak zjaw isk św ietlnych, jak: zjaw iska interferencji, pola
ryzacji i dyfrakcji nie dają się w ytłum aczyć przy pom ocy teorji kwan
tó w 1). (Ryc. 138 i 139). Zjawiska te dają się natomiast znakomicie wyprowadzić z zasad falowej teorji światła.
R yc. 140. R o z c h o d z e n ie s ię c n c rg ji ś w ie tln e j: a) w e d łu g te o rji e m is y jn e j, p r z y ję te j i o p ra c o w a n e j p rz e z N ew ton’a ;
b) w ed łu g te o rji falo w ej, s tw o rz o n e j p rz e z H u y g h e n s ’a i o p ra c o w a n e j n a s tę p n ie p rz e z Y o u n g ’a.
Podkreślić jednak m usim y, że gromadzone z dniem każdym nowe fakty z dziedziny budowy atomów, oraz odbywającej się w ich wnętrzu przem iany energji, przemawiają coraz wyraźniej na korzyść teorji kwan
tów. W ostatnim czasie np. teorja falowa zagrożona została nieoczeki
wanym rezultatem badan A r t u r a C o m p t o n a , dotyczących rozpra
szania promieni Roentgena. Okazuje się m ianowicie, że m iędzy dłu
gością fali promieni padających i odbitych zachodzi pewna różnica, dająca się jasno w ytłum aczyć na podstawie teorji kw antów 8).
A jednak całkowite odrzucenie teorji falowej wydaje się narazie nie
m ożliw e ze względów om ówionych poprzednio3). Nawet twórca opisa
nej teorji skrajnie kwantowej — E instein — zm ienił obecnie zdanie i spo-
dziewa się, że w nauce utrzyma się nadal teorja falowa M axwell’a, na
turalnie po przeprowadzeniu zm ian i uzupełnień.
Mamy również i dziś zagorzałych zwolenników teorji skrajnie kwan
towej. Poniew aż jednak „złoty środek“ jest zaw sze najlepszy, więc najwięcej sza n s powodzenia ma teorja pośrednia Bohra-Kramersa, która stara się połączyć dwie teorje, pozornie sp rzeczn e: kwantową i falową.
Narazie jednak twórcy podają jej zarysy, w ięc należy jeszcze zacze
kać na całkowite i śc isłe sformułowanie.
W idzim y więc, że w przeciwieństw ie do pewności, charakteryzują
cej poglądy fizyków pod koniec wieku ubiegłego, panuje dzisiaj w spra
wach energji promienistej wielka niepewność, lecz w ierzyć należy, że najbliższa p rzyszłość da nam całkowite i jasne w yjaśnienia tego pod
stawowego w nauce zagadnienia.
LITERÄTURÄ.
D r. P. K i r c h b e r g e r : „Ätom- und Q uantentheorie“. M ath.-Physikalische Biblio
thek Bd. 44 u. 45 1923. Teubner. Berlin.
Ä r n o l d S o m m e r f e l d : „Ätom bau und Spektrallinien“ 4 Äuflage 1924. Vieweg u. Sohn Braunschw eig 1924.
H. Ä . K r a m e r s und H o l s t : D as Ä tom und die Bohr’sche Theorie seines Bau
es — 1925. V erlag Springer in Berlin.
INŻ. WITOLD ROMER.
Jak powstaje ilustracja?
N ie jest rzeczą całkiem prostą odróżnić pd fotografji d zisiejsze ilu
stracje, zam ieszczane w zbytkownych wydawnictwach na kredowym papierze, a mało kto wie zapewne, jak długa i skom plikowana droga prowadzi od kopji fotograficznej do k liszy drukarskiej.
W drukarstwie książkowem , o którem będę mówił, panuje jeszcze niepodzielnie druk w ysoki, gdzie w przeciwieństw ie do druku głębo
kiego (kwasoryty, m iedzioryty, heliograwjury i t. d.) i druku płaskiego (litografja, offset), rysunek (druk) jest podniesiony, stoi w yżej niż części, które na odbitce będą białe. Walec, nadający farbę na formę drukarską, dotyka tych tylko części czcionki lub kliszy, które leżą w płaszczyźnie druku, i te tylko części otrzym am y później na odbitce.
A co bardzo ważne, otrzym am y je całkiem czarne, a półtonów nie
uzyskam y w żaden sposób. Jeżeli zaś chcem y otrzym ać półtony, jak
to jest koniecznem przy ilustracjach, uciec się m usim y do pewnych
szczególnych zabiegów. Wiadomem jest, że jeżeli drobne, czarne punkty
lub linje leżą gęsto na papierze, otrzym ujem y wrażenie półtonu. T onbę-
dzie jaśn iejszy lub ciem niejszy, zależnie od w ielkości i gęstości tych elem entów, t. zn. od tego, jaką one zajmują c z ęść powierzchni pa
pieru. Sposób to dawno znany i zastosow any w drukarstwie pod po
stacią drzeworytów, miedziorytów i t. d. Tam rozkład półtonów na punkty lub kreski dokonany jest ręcznie przez rytownika i jest do
skonale w idoczny na każdym drzeworycie.
Jeśli przypatrzym y się now oczesnym ilustracjom przez szkło po
w iększające, zauw ażym y, że składają się one z drobniutkiej, regularnej siatki punktów czarnych różnej w ielkości, zależnie od tonu. W cieniach punkty czarne zlewają się w pła
szczy zn y , zasiane większe- mi lub m niejszem i punk
tami białem i. Są to t. zw.
autotypje. Ryc. 141 przed
stawia nam taką autotypję w znacznem powiększeniu.
W szystkie ilustracje (wy
jąw szy polegające na zasa
dzie druku głębokiego, np.
heljograwury), począw szy od najw spanialszych, dru
kow anych na kredowym papierze, aż do ilustracyj w gazetach, na których czasem nic prócz siatki punktów nie widać, wykazują tę samą strukturę. Rozkład półtonów na punkty odbywa się tu fotograficznie.
Z dostarczonego oryginału (fotografji, lub rysunku) w ykonujem y zdjęcie, przytem w aparacie fotograficznym przed płytą światłoczułą um ieszczam y t. zw. raster, to jest drobniutką siatkę, w yrysow aną na płycie szklanej, którą w pow iększeniu w idzim y na ryc. 142. Jako płyty światłoczułej nie używ am y zwyczajnej kliszy fotograficznej,
lecz tak zwaną mokrą kliszę kollodjonową, która w fotografji w yszła już dawno z użycia, a tutaj jedynie doskonale się nadaje z po
wodu swej »twardości“, to jest skłonności do dawania obrazów kontrastowych, jakoteż z powodu ostrości otrzym yw anych obrazów.
Ryc. 143 przedstawia nam schem atycznie aparat fotograficzny w przekroju. O oznacza objektyw, r — raster, k — kliszę. Jak wi
dzim y, każdy otwór rastru rzuca nam stożek
Ry c . 142.światła, wierzchołkiem sw ym dotykający kliszy w punkcie a. Stożek ten przechodzi stopniowo szerokim kręgiem półcienia w zupełną ciem ność (w punkcie c). Obserwator, znajdujący się w punkcie a, widzi cały otwór objektywu, w punkcie b widzi tylko jego część, w punkcie zaś c cały otwór jest zasłonięty. N a k liszy zam iast kwadratowego obrazu otworu rastru otrzym ujem y plamę świetlną, najjaśniejszą w środku, coraz ciemniejszą ku brzegom. Plam y te na całej powierzchni k liszy w yka
zują tę sam ą strukturę, jednakowoż w jasn ych m iejscach obrazu, np. na niebie, będą
jasne, w cien iach zaś będą m iały mało światła, by w yw o
łać zaczernienie kli
szy fotograficznej, potrzebna jest pewna
»ilość“ światła (ilo
czyn z natężenia i czasu działania światła). W m iej
scach, gdzie ta ilość
została przekroczona, otrzym am y na k liszy kolodjonowej odrazu (po wywołaniu, odpowiednim wzm ocnieniu i t. d.) osad srebra, nie prze
puszczający zupełnie światła, zupełne „krycie“ negatywu. W ten spo
sób na k liszy w m iejscach, odpowiadających cieniom oryginału, otrzy
mamy m aleńkie punkty czarne, gdyż tylko środkowy najjaśniejszy stożek dostarczył dostatecznej „ilości“ światła dla wyw ołania zaczer
nienia kliszy. W m iejscach jaśniejszych oryginału otrzym am y punkty, stopniowo coraz to w iększe, gdyż zależnie od jasności danego m iejsca mniejsza lub w iększa część kręgu półcienia wyw ołała zaczernienie kliszy. W reszcie w światłach punkty czarne się zlewają, pozostawiając niewielkie punkty przeźroczyste. W. ten sposób otrzym ujem y na płycie szklanej obraz negatyw ny (to zn aczy m iejscom czarnym oryginału odpowiadają przeźroczyste na k liszy i naodwrót), złożony z elem en
tów zupełnie nieprzeźroczystych lub zupełne przeźroczystych.
Hby teraz obraz ten zam ienić na kliszę drukarską, dającą pozy
tywne odbitki, m usim y negatyw skopjować na metalu i jasne części wgłębić (przez trawienie) tak, aby w płaszczyźnie druku pozostały tylko te części, które w negatywie są przeźroczyste. Jest kilka metod sporzą
dzania kwasotrwałej odbitki na metalu. N ajczęściej kopjujemy na
»emalji“. Płytę metalową, zw ykle cynkową, powlekam y roztworem
kleju rybiego z dodatkiem dwuchromianu potasu lub dwuchromianu
amonu. (Dwuchrom ian w obecności substancyj organicznych rozkłada się pod wpływ em światła (K2C r i 0 7= K 20 ^ 3 0 ^ - C r 20ęj. Pow stały trójtle
nek chromu (Cr2Os) działa garbująco na klej i zam ienia go w naświetlo
nych m iejscach na ciało nierozpuszczalne w wodzie). Tak „spreparo
w aną“ płytę naśw ietlam y pod negatywem i kopjujem y zupełnie tak sam o, jak w fotografji kopjujemy klisze na papierze. Po skopjowa- niu płóczem y płytę w wodzie, przez co klej nienaśw ietlony się roz
puszcza, i otrzym ujem y pozytyw ny obraz z w arstwy kleju zgar- bowanego. Warstwa ta nie jest jednak odporna na działanie kwasu i, aby m óc płytę trawić, „w palam y“ ją, t. j. ogrzew am y tak długo, aż klej zbrunatnieje. Teraz płyta jest już gotowa do trawienia, bo otrzymana jed
nolita, brunatna warstewka (tak zwana „em alja“) wytrzym uje doskonale działanie kwasu. Traw im y rozcieńczonym kw asem azotowym tak długo, aż przestrzenie m iędzy punktami są dość głębokie. Kwas działa jed
nakże nietylko wgłąb, ale także z boku na punkty tak, że w miar?
trawienia stają się one coraz m niejsze, a obraz coraz jaśn iejszy. Gdy
byśm y jednak trawili kliszę tak długo, aż ona w m iejscach, gdzie przestrzenie białe są stosunkowo wielkie, t. zn. w światłach, będzie dość głęboka, zanadtoby się cienie rozjaśniły, a obraz byłby zbyt szary. To też zw ykle po krótkiem działaniu kw asu przerywam y tra
wienie, zakrywam y m iejsca, które powinne być ciem ne, odpornym na kwas lakierem i trawimy dalej. Jest to t. zw. „efektowanie“, powta
rzane zw ykle kilkakrotnie, po którem dopiero jest klisza gotowa.
O w iele prostsza jest praca, gdy chcem y reprodukować oryginał, składający się tylko z czarnych i białych elem entów, np. rysunek ge
om etryczny, piórkowy i t. p. Wtedy całkiem zw yczajnie, bez rastra fotografujemy go, kopjujemy na metalu i trawimy. Jednakże trawienie takich klisz jest bardziej skom plikowane. Z powodu w ystępujących tu dużych powierzchni, całkiem białych, m usim y te t. zw. „klisze kreskowe“
trawić dużo głębiej, niż autotypje o gęsto leżących punktach, gdyż ela
styczn y w alec m aszyn y drukarskiej, uginając się, zostaw iłby nam farb?
m iędzy kreskami rysunku. G dybyśm y zaś chcieli za jednym zama
chem kliszę wytrawić tak głęboko, jak potrzeba, działanie boczne kwasu poprzegryzałoby nam zupełnie cień sze kreski. Trawim y w ięc raz bar
dzo płytko, potem na rysunek nakładam y twardym, gładkim walcem dużo rozcieńczonej farby tak, aby się ona przelała poza powstałe przy trawieniu kanty i nieco rozlała poniżej stopnia, i trawimy dalej.
Proces ten powtarzamy jeszcze raz i w ten sposób otrzym ujem y do
okoła każdej kreski lub punktu dwa poziom y, jakby schodki, flby usunąć te schodki trawimy jeszcze trzy razy, nadając za każdym ra
zem na w yczyszczon ą z poprzednich warstw kliszę coraz m niej farby
Jakkolwiek rezultaty, dające się osiągnąć przy pom ocy autotypji, nie pozostawiają nic do życzenia, to jednak rezultat średni, na zw yczaj
nym, a nawet na dobrym papierze drukarskim, jest daleki od dosko
nałości, o czem się każdy niejednokrotnie miał sposobność przekonać.
Stają tu z nią do walki coraz now sze metody, druk głęboki, a ostatnio offsetowy. Powodzenie sw e zawdzięcza autotypja temu głównie, że jest drukiem „w ysokim “ i że ona jedynie umożliwia druk ilustracyj równo
cześnie z tekstem, t. zn. czcionkam i na m aszynie drukarskiej. R le i ten wielki protektor, druk czcionkow y, m oże być w niedalekiej przyszłości zagrożony w sw ych podstawach. Coraz częściej się s ły s z y o m ożli
wości zastąpienia „składania“ czcionek procesam i fotograficznemu Walka wchodzi w ostrą fazę, a w yniki jej trudno przewidzieć.
ZDZISŁAW T. PAZDRO. LWÓW .
O wieku ziemi.
Człowiek, poruszający się na ziem i na niewielkiej stosunkowo prze
strzeni i ży jący w krótkim stosunkowo czasie zm ysłam i sw em i, ziem i ogarnąć nie potrafi. M usi się dopiero w znieść w dziedziny abstrakcyj
nego m yślenia, by pojąć i zrozum ieć ziem ię jako ogromną kulę, spła
szczoną na sw ych biegunach i zaw ieszoną w niezm iernych przestrze
niach w szechśw iata. N a nieskończone odległości i chyżości otworzyła nam widok astronomja. Geologja pokazała nam obrazy zadziwiająco długich okresów czasu.
Geologja rozpada się na dwa wielkie d ziały: ogólny i historyczny.
Już w zjawiskach, które rozpatruje geologja ogólna czas odgrywa po
ważną rolę; Natom iast w geólogji historycznej zagadnienie czasu jest jakby osią, około której w szystko się obraca. Geologja historyczna ma odtworzyć dzieje głobu ziem skiego, m usi się zatem z czasem liczyć bar
dzo poważnie. Jak w każdej w iedzy historycznej, tak i tu m usi być wprowadzona pewna miara czasu, któraby um ożliwiała porozum ienie się.
Całe dzieje ziem i podzielono na pewne ery, okresy, oddziały. Za podstawę tego podziału słu ży ły takie dane, jak rozwój świata organicz
nego, rozdział mórz i lądów, stosunki klim atyczne i wogóle paleogeogra- ficzne. N ie m ożna dokładnie określić w jednostkach czasow ych, ile trwał dany okres. U żyw a się więc w badaniach geohistorycznych w yłącznie czasu n i e a b s o l u t n e g o , chronologji, opartej na c z a s i e w z g l ę d n ym. C zas w zględny pozwala nam Określić jedynie starszeństw o da
nych skał, objektów lub faktów, zaszłych w dziejach ziem i. Geolodzy
opierają się przedew szystkiem na tak zw anem „ p r a w i e s u p e r p o z y c j i “. Stwierdza ono, że w normalnej serji warstw skalnych, leżą
cych poziomo, m łodsze leżą na starszych. Prawo to odnosi się w pierw
szej m ierze do skał osadow ych. Jest ono jasne, gdy uprzytomnimy sobie, iż skały osadowe pow staw ały w formie osadów na dnie basenów m orskich. M ożem y zatem, gdy m am y do czynienia z nieprzerwaną serją warstw, określić zupełnie ściśle, która z nich jest starszą, która m łodszą. Nawet w wypadku, gdy warstwy są zaburzone, pofałdowane i nie znajdują się w położeniu poziom em , m ożem y z łatw ością zapo- m ocą pew nych cech określić ich wiek w zględny.
Trudniejsza sprawa zachodzi, gdy m am y określić wiek w zględny dwu warstw, znajdujących się daleko jedna od drugiej, pom iędzy któremi istnieje przerwa. Tu przychodzi nam z wydatną pom ocą f a u n a ko
p a l n a , zawarta w tych warstwach. Każdemu okresowi geologicznemu odpowiada pewna faza rozwojowa świata organicznego, charakteryzu
jąca się pewnem i osobnikam i lub cecham i, ograniczonem i śc iśle do da
nego okresu. Są to takzw ane s k a m i e n i a ł o ś c i p r z e w o d n i e . I tak naprzykład dla sarm atu1) charakterystycznem i gatunkami są pewne ślim aki i m ałże jak: Murex sublavatus, Cerithium mitrale, Cerithium ru- bigenosum, Ervilia podolica i inne.
Znacznie trudniej, a nieraz wręcz niem ożliw ie jest określić wiek w zględny takich warstw skalnych, które skam ieniałości w cale nie za
wierają. U żyw a się w tym wypadku pew nych metod, opartych na tek
tonice. Są one jednak często wątpliwe w rezultacie, gdyż nie można dokładnie poznać architektoniki danego obszaru, dopóki nie ustali si?
stratygrafji, a w ięc stosunków w iekowych.
Tak się ma sprawa wieku względnego w geologji historycznej. Jak widzim y, m ożem y ostatecznie bez wielkich pom yłek przydzielać różne warstwy do różnych okresów dziejów ziem i. W konsekw encji dalej m ożem y posunąć się do określenia wieku względnego rozmaitych fak
tów i zdarzeń, które w ciągu tych dziejów zaszły.- Naprzykład: wybu
ch y wulkanów, ruchy górotwórcze, zalew anie lądów przez morza, zlo
dow acenie lądów i tak dalej.
Lecz m y śl ludzka, dążąca wytrwale, choć żmudnie nieraz, do Idei Prawdy, nie zatrzym uje się tutaj. N ie poprzestano na zadowoleniu, wy- wołanem ustaleniem wieku względnego w dziejach ziem i, lecz posu
nięto się dalej. Już od 80 lat usiłow ano i usiłuje się w ciąż określić śc iśle zapom ocą jednostek czasow ych w i e k b e z w z g l ę d n y poszcze
gólnych zdarzeń i okresów, a nawet próbowano niejednokrotnie roz-
*) Por. Słowniczek.
maitemi sposobam i w y liczyć absolutny w i e k z i e m i od tej chwili, gdy zaczęła ona pędzić byt sam oistny w niezm ierzonych przestworzach wszechświata.
Istnieje powiedzenie, że natura non facit saltus (przyroda nie robi skoków). Może nigdzie tak dobrze nie stosuje się ono jak w geologji.
W m yśl tej zasady w szystk ie procesy geologiczne są w ynikiem i su mowaniem bardzo powolnych wydarzeń. Góry naprzykład nie pow stały dzięki jakiem uś gwałtownem u ruchowi górotwórczemu, lecz są w yni
kiem bardzo pow olnych, ledwo dostrzegalnych, zapom ocą najczulszych przyrządów, pulsacyj. Z drugiej znów strony i procesy n iszczące na powierzchni ziem i, dążące do niwelacji lądów, trwają wieki całe. W po
łowie ubiegłego stulecia powstał pogląd, że na powierzchni ziem i nie było gwałtownych katastrof i kataklizmów, lecz że każde przeobrażenie wymaga niezw ykle długiego okresu czasu. Uświadom ienie, że ilość ta
kich przeobrażeń już dokonanych jest bardzo wielka, dało nam miarę wieku ziem i bardzo długiego. Ten doniosły wynik jest zasługą znako
mitego geologa angielskiego L y e l l a .
Pierwszą próbę określenia absolutnego czasu w odniesieniu do zja
wisk geologicznych w ykonał L y e l l na wodospadzie Niagary. Wedle tych obliczeń, w ykonanych w roku 1842, wodospad cofa się co roku o 33 cm, z czego wynikałoby, że 36.000 lat upłynęło od rozpoczęcia erozyjnej czynności wodospadu, oczyw iście, jeżeli przyjm iem y, że przedtem odbywała się działalność wodospadu z tą sam ą siłą erozyjną, co dzisiaj. Jeżeli w eźm iem y pod uwagę odległość od m iejsca, w którem dzi
siaj wodospad się znajduje od jeziora Erie, to obliczenie w ykaże, że po 70.000 lat kenion wodospadu dojdzie do jeziora, a wtedy wody jego przeleją się i jezioro przestanie istnieć. Z now szych pomiarów wynika, że cofanie się Niagary po stronie am erykańskiej w yn osi 19 cm, zaś po stronie kanadyjskiej 66 cm rocznie. O bliczyw szy przeciętną, da nam to znacznie krótszy czas na istnienie Niagary, gdyż tylko 7.000 lat.
To jest najprostszy przykład, jak wygląda obliczenie czasu absolut
nego w odniesieniu do pew nych konkretnych faktów lub zjawisk geo logicznych. Wślad za opisanem obliczeniem poszły szybko i inne. Za
równo takie obliczenia, jak i obliczenia wieku kuli ziem skiej, w ykony
wano przy pom ocy całego szeregu najrozm aitszych metod. Metody te możemy sobie podzielić na dwie grupy, a m ianowicie:
1) metody, oparte na dynam ice zjawisk, zachodzących na powierzchni ziemi, oraz
2) metody, oparte na faktach i założeniach fizycznych i fizyko-che
micznych.
Którym metodom przypisać należy w yższą wartość, jeśli chodzi o obliczenie ogólnego wieku ziem i, nad tern zastanow im y się później.
W każdym razie metody pierwszej grupy odnoszą się przeważnie tylko do poszczególnych zjaw isk. Studjowano przy ich pom ocy bardzo pilnie najm łodsze okresy geologiczne, jak dyluwjum i aluwjum.
Tak naprzykład z czasu, potrzebnego do podniesienia się delty Mis
sisip i i Nilu, usiłow ano obliczyć czas, w którym one zostały utworzone.
Na obszarze A lp studja nad pomiarami czasu czyn ił A l b e r t He i m.
Brał on pod uwagę i za podstawę obliczeń ilość iłu, osadzonego przy pew nym wale m orenowym w jeziorze Czterech Kantonów. Długość czasu od ostatniego okresu lodowego do dziś ma w A lpach wynosić według tych obliczeń conajmniej 16.000 lat, a najwyżej 50.000 lat. Jak widzim y, granice te w stosunku do krótkiej dość epoki są zbyt szerokie.
Podobne też studja czyn ił P e n c k .
W Skandynawji usiłow ano z dzisiejszej szybkości podnoszenia się lądu (dowodem na to jest znalezienie na w ysok ości 300 m nad pozio
m em morza osadów m orskich, z bardzo młodą fauną kopalną) — i wy
sokości dyluw jalnych teras obliczyć również czas, który dzieli nas od epoki lodowej. D e G e er, również w Skandynawji, obliczał czas od epoki lodowej na podstawie warstewek iłu, osadzanych w jeziorach lo
dow cow ych odm iennie w lecie jak w zim ie (t. zw. iły warwo we lub w stęgow e). W ynik był 12.000 lat.
J o l l y z zawartości sodu w oceanach i z rocznej ilości przytrans- portowanego przez rzeki do mórz sodu obliczał czas, jaki dzieli nas od chwili powstania mórz na 90 miljonów lat. M e l l a r d K e a d e tą sam ą metodą znalazł cyfrę 600 miljonów lat.
Z szybkości osadzania się osadów na dnie mórz obliczył Wa l l c o t czas trwania ery paleozoicznej na 17'5 miljona lat. Na tej samej za
sadzie stosunkow y wiek poszczególnych er wyrażono w następującej proporcji: przedpaleozoikum: paleozoikum : m ezozoik um : kenozoikum 1)
= 40 : 12 : 3 : 1.
Stosunek ten jest bardzo prawdopodobny, gdy zastanow im y się nad rozwojem fauny i flory w ciągu dziejów ziem i. Przedkambryjski czas rozwojowy organicznego świata jest według paleontologów znacznie dłuższy, aniżeli czas, jaki upłynął od kambrjum do dziś. Najstarsza kam bryjska fauna nie jest bardziej prymitywna, niż w iele dzisiaj żyją
cych gatunków bezkręgow ych. Jeśli przyjm iem y, że rozwój organów zw ierzęcych był w ynikiem niezliczonych nieraz płonnych prób, by przejść w niezliczone fazy i dalej się przeobrażać, to słu sznie można
J) Terminy powyższe, jak
i
inne używane w tej rozprawie, były już wyjaśnione w poprzednich zeszytach P. i T. z roku bieżącego.za J a e c k l e m przyjąć dalej, że okres czasu, który upłynął od kamb- rjum jest j f a lub nawet J S 1 ogólnego rozwoju świata organicznego.
Dziesiątki ty sięcy pokoleń żyło pom iędzy dwoma, dobrze się od siebie dającemi odróżnić rodzajami lub nawet gatunkami. T rw ająceod kamb- rjum po dziś dzień gatunki ramienionogów, jak L i n g u l a , D i s c i n a i inne, wskazują na to, że ich przodkowie tworzyli zupełnie nam nie
znany, lecz niezm iernie długi pod względem czasu szereg rozwojowy.
To daje nam dobre pojęcie, z jak długiem i czasam i m am y w dziejach ziemi do czynienia.
Na szerszą m iarę zakrojone b yły obliczenia S o l i a s a. Przyjmuje on grubość stratosfery, czyli całkowitą m iąższość skał osadowych, na 345.000 stóp. C zas osadzania się osadu, grubości 1 stopy, szacuje na 100 lat. Zatem czas od najstarszych osadów do dziś w ynosiłby 34 mi- ljonów lat. N a tej samej podstawie w ykonane obliczenia przez P e n c k a dały wiek osadów oceanów na ziem i w liczbie 135— 187 miljonów lat.
R o m e r obrał za miernik wieku ziem i słon ość wód morskich. W y
chodzi on z założenia, że słon ość morza jest następstw em za g ęszcze
nia soli, zawartych w wodach rzek. Ponieważ znaną jest m asa wód oceanicznych i znaną jest również ta ilość wody, która bierze udział w obiegu na ziem i, więc m ożliwem jest obliczenie, ile czasu potrzeba było, by skutkiem obiegu wody na lądach odnowiła się cała m asa wód oceanicznych. Na podstawie zawartości chlorku sodowego (Na Cl) w m o
rzu w stosunku do tegoż w rzekach w y liczy ł R o m e r , że od czasu skroplenia się wody na globie ziem skim dokonało się 3.000 razy odno
wienie wód m orskich. Ponieważ jedno odnowienie trwało 52.217 lat, zatem wiek ziem i, z tej rachuby w ynikający, w ynosi okrągło 158 miljonów lat.
Wśród metod, opartych na pew nych założeniach fizycznych i fizy
ko-chemicznych, na pierw szy plan wybiła się sw ego czasu i bardzo szeroko opracowaną była metoda oparta na t e r m i c z n y c h (cieplnych) stosunkach globu ziem skiego. Przyjęto m ianowicie, że ziem ia dzięki promieniowaniu stale i jednostajnie się oziębia. W i l i a m T h o m s o n (Lord K elvin) pierw szy obliczył wiek ziem i od czasu skrzepnięcia jej skorupy, wyprowadzając swoje rachunki z równania term icznego F o u r i e r a . Założył on, że w m om encie krzepnięcia najgórniejszej części skorupy ziem skiej cała ziem ia, a więc tak zewnętrzny płaszcz skalny, jak i jądro ziem i, posiadała równą w szędzie temperaturę 3000° C. D o dal
szego rachunku trzeba było w staw ić d zisiejszy stopień geoterm iczny.
(Stopień geoterm iczny jest to ilość metrów, o jaką trzeba zejść w głąb ziemi, by temperatura wzrosła o 1 0 C).
L. Kelvin wziął wartość 28 m. W reszcie temperaturę powierzchniową
(dzisiejszą) przyjął K. za 0°. Okazało się z rachunku o takich założę-
niach, że od tego czasu upłynęło okrągło 100 miljonów lat. Żadne jed
nakże z tych założeń nie jest zupełnie ścisłe. Przedew szystkiem tempe
ratura powierzchniowa jest znacznie w yższa, niż 0°. Wprawdzie na dnie mórz i oceanów w ynosi ona m niejwięcej tyle, — a pod lodowcami jest nawet niższa od 0°, to jednak średnia roczna temperatura lądów jest znacznie w yższa, niż 0°. N astępnie stopień geoterm iczny w ynosi nie 28 m, lecz waha się w dość dużych ramach. Lord K elvin pominął też w rachunku sw ym takie w ażne m om enty, jak ciepło chem iczne (wy
twarzane wskutek reakcyj chem icznych, zachodzących w skorupie ziem
skiej), oraz ciepło promieniotwórcze, któreto czynniki, w każdym ra
zie na oziębianie się ziem i w pływ ały hamująco. Podobne obliczenia, wykonane przez O. F i s c h e r a , dały 33 miljonów lat, zaś D a r w i n a , R e a d e ’a M e l l a r d a 100 miljonów lat.
Lord Kelvin, jak już w iem y, założył, że temperatura początkowa ziem i równa jest 3000° C. Inną, zdaje się lepiej uzasadnioną, podał C l. K i n g . Powiada on, że oziębianie się ziem i m oże być obliczone dopiero od tego momentu, kiedy skorupa ziem i w zupełności się usta
liła. Tak sam o bowiem, jak działanie k siężyca na morze wywołuje zja
wisko przypływu i odpływu, tak sam o i wewnątrz ziem i w ognisto-płyn- nej m agm ie m uszą zachodzić podobne zjawiska. M ogły one niekiedy być tak silne, że skorupa ziem ska w m iejscu, gdzie była zbyt cienką, mogła być przerwaną, a w konsekw encji oczyw iście proces oziębia
nia się kuli ziem skiej m usiałby ulec pewnym zaburzeniom. Trzeba zatem przyjąć według Kinga taką grubość skorupy, by ta starość jej była w zupełności zagwarantowana. Taką grubość zapewnia tempera
tura powierzchniowa, równa 1200° C, do której K ing doszedł po wielu obliczeniach, w których była brana pod uw agę topliwość skał i ich prze
wodnictwo cieplne. Stąd obliczony wiek ziem i w yn iósł 10 miljonów lat.
O bliczenie Kinga zmodyfikował następnie B e c k e r w tym duchu, iż pierwotnie temperatura ziem i nie była w szędzie jednakową, lecz wnętrze jej posiadało o wiele w yższą, a ponadto d zisiejszy stopień geoterm iczny podniósł do 42 m. Wiek ziem i z tego rachunku wypada na 60 miljonów lat.
Rozmaite jeszcze b yły losy tej metody. Jednak w idzim y jasno, z przedstawionego tutaj w najogólniejszych zarysach toku rachunków i założeń, że zbyt w iele jest tu niewiadom ych, a zatem i ostateczne rezultaty są mało prawdopodobne. N iestety, nie m ożem y podać teorji term icznego stanu ziem i. Z jednej strony nie w iem y, jakim właściwie prawom podlega wnętrze ziem i, nie w iem y, czy przy olbrzym ich ci
śnieniach, a m oże i temperaturach, materja ulega prawom analogicz
nym d op raw stanu ciekłego, czy gazowego, czy m oże jakimś innym
prawom, zupełnie odm iennym . Zadanie zatem bez znajom ości równań, określających nam te stosunki, jest prawie niem ożliw e do wykonania.
A dalej odkrycie radu i jego w łasności radykalnie zm ieniło sytuację.
Rad znajduje się w skałach, ulega rozkładowi i w ydziela ciepło, być może, że w ydziela go nawet więcej, aniżeli ziem ia traci przez promie
niowanie, a w takim razie ziem ia nie oziębia s i ę x), lecz ogrzewa i dla teorji Kelvina niem a m iejsca.
Zupełnie nową metodę w obliczaniu wieku ziem i zastosował an
gielski geofizyk R .T . S t r u t t ( L o r d R a y l e i g h ) . Oparta jest ona na obecności w m inerałach i skałach pierwiastków prom ieniotwórczych, i płynących stąd konsekw encyj. M ianowicie jeszcze R u t h e r f o r d , R a m s a y i S o d d y doszli na podstawie badań nad pierwiastkami pro- mieniotwórczemi do wniosku, że z zawartości h e l u lub o ł o w i u 2) w jakimś m inerale m ożna obliczyć jego wiek. Jeżeli teraz dany m ine
rał znajduje się w skale, o której w iem y napewno, że jest np. wieku kambryjskiego, to w takim razie obliczyć m ożem y wiek od kambrjum do dziś. S t r u t t i J o l y nową tę i interesującą metodę opracowali bar
dzo dokładnie.
Mierzą oni ilość helu, zawartego w m inerale. Badania R u t h e r f orda ustaliły, że do utworzenia 1 cm kubicznego helu z ilości 1 grama tlenku uranowego potrzeba 11,000.000 lat. Natom iast 1 gram tlenku toru do wytworzenia tej samej ilości helu (1 cms) potrzebuje 55,000.000 lat.
Na podstawie tych danych utworzyć m ożna równania, z których łatwo obliczyć niewiadomą X, która reprezentuje nam już wiek danego minerału.
Strutt przy badaniu skał osadow ych zwracał przedewszystkiem uwagę na zawarte w nich fosforyty i rudy żelaza, zaś przy skałach wybuchowych na rudy, cyrkony i tytanity, które należą do najsilniej
szych radjoaktywnych minerałów skałotwórczych. Ustalono wiek ca
łego szeregu skał, pochodzących z różnych epok geologicznych. Po
daję kilka dla przykładu w tabeli na str. 402.
Z tabeli tej widać doskonale, jak wzrasta zawartość helu w ska
łach coraz to starszych i jak wpływa na ich wiek. Trzeba jednakże zwrócić uwagę na to, że cyfry pow yższe wzięte są jako minima, gdyż przy rozpadzie obu pierwiastków m acierzystych, uranu i toru,
ł) S trutt oblicza, że gdyby każdy centymetr kubiczny ziemi zawierał tylko 1‘75X 10-13 grama radu, to coroczna produkcja ciepła z radu wytworzonego byłaby rów na tej ilości ciepła, którą ziemia traci w ciągu roku przez promieniowanie. Tymczasem w skałach jest 50—60 razy więcej radu. Nie jest wiadomem jeszcze, czy wnętrze ziemi zawiera rad, czy. też nie, wobec tego cała ta kwestja czeka jeszcze na cały szereg wyjaśnień.
3) P atrz » 0 przem ianach ciał prom ieniotw órczych“. P. i T., zesz. V z r. 1925.
26
pow stały hel nie pozostaje w skale, lecz częściow o, dzięki rozmaitym wpływ om destrukcyjnym , z niej uchodzi. B a r r e l twierdzi, że nawet połowa.
S k a ł a Epoka Ilo ść 1)
helu
wiek w miljonach lat Sanidynit z W e z u w ju s z a ... Czw artorzęd 0-009 o-i Skała wylewna z Z e l a n d j i ... Piiocen 0-223 1
„ f l u v e r g n e ... Miocen 0'57 2 S łerosyderyt z prow. r e ń s k i e j ... Oligocen 0-76 6-3 Syenit cyrkonow y z Brevig (Norwegja) . Jura 3-88 50 Ruda ż e l a z n a ... K arbon 13-3 146
» » ... Dewon 13-4 200 Różne skały g r a n ito w e ... flrchaikum 13—65 2 0 0 -7 1 5
Obok helu przy rozpadzie uranu i toru tworzy się także pewna śc iśle określona ilość o ł o w i u . Różni się on od zw ykłego ołowiu cię
żarem atomowym. Otóż zawartość takiego ołowiu w skale wzrasta również z wiekiem tejże, a ten da się obliczyć. Oto kilka dat średnich z w ielu analiz różnych skał w ylew nych, tą metodą osiągniętych:
Epoka geol. Ilość ołowiu Wiek w miljonach lat K a r b o n ... 0-041 300—340 Dewon ... 0-045 350—370 S y l u r ... 0-053 430 K a m b r ... o - i o - o - i i 7 0 0 -9 0 0
El S z w e c ja ...| 0-125 0-155
1025 1270 B10 S tany Zjedn. . . . | 0-160
0-175
1310 U 1435
o J C e jlo n ... 0-200 1640
N a podstawie tych danych obliczył niedawno B a r r e l długość geo
logicznych er i okresów, przyczem dostał on liczby znacznie wyższe, aniżeli dały próby, robione poprzednio innem i drogami. Perjody młod
sze trwały średnio od 35— 45 mil. lat. Starsze znacznie dłużej. Na- przykład: karboński: 90 mil., dolno-sylurski: 90— 130 mil., kambryjski:
100 — 150 mil. Na długość er geologicznych otrzymał Barrel następujące cza sy :
9 Ilość helu podana jest w centym etrach kubicznych w stosunku do ilości uranu i toru, potrzebnej do jego wyemanowania.
Kenozoikum M ezozoikum Paleozoikum Eozoikum i
1 2 0 0 -1 4 0 0 „ „ 55—65 milj. lat 135— 180 „ „ 3 6 0 - 5 4 0 „ „
Archaikum
R zatem ogólnie wiek ziem i obliczony według metody Barrela w y
nosiłby okrągło 1700—2200 m i l j o n ó w la t.
To są już cyfry wprost zawrotne, i w drastyczny sposób różniące się od cyfr, osiągniętych innem i metodami. Metoda oznaczania wieku geologicznego zapom ocą pierwiastków promieniotwórczych posiada tą wielką zaletę, że precyzyjnie m ożna w ym ierzyć ilości helu i ściśle określić, ile czasu potrzeba było na jego wytworzenie się. N ie jest ona jednakże pozbawioną wad. O jednej już wspom niałem , m ianow icie jest bardzo m ożliwem , iż c z ęść helu, dzięki rozmaitym niszczącym w pły
wom, m oże z minerału ujść, a w takim razie cyfry są za niskie. Z dru
giej zaś strony również c z ęść helu w danym m inerale m oże pochodzić z jakichś ubocznych źródeł, niekoniecznie z uranu i toru, a w reszcie nie m am y pew ności, czy c z ęść helu (względnie ołowiu) nie wchodzi do minerału rów nocześnie z jego powstawaniem , wobec tego cyfry mogą być za w ysokie.
T yle mniej więcej pozwalają mi ramy niniejszego artykułu powiedzieć o problemie wieku ziem i. Jak widzim y, próbowano go rozwiązać najróż- niejszemi sposobam i. D ały one cyfry bardzo różniące się m iędzy sobą, cyfry, które sprawiają pewną trudność w wyborze. Zdaje mi się jednakże, że stanowczą w y ższo ść należałoby przypisać metodom ostatnim, to jest opartym na pierwiastkach prom ieniotwórczych. Mimo pewnych wad i nie
dociągnięć nie należy wątpić, że w niedalekiej przyszłości zostaną one do tego stopnia udoskonalone, że będziem y w m ożności określić całkiem do
kładnie wiek ziem i. R m oże przyszłość i nowe badania przyniosą nam jeszcze lep sze metody, którym w zupełności będzie m ożna zaufać.
L. S n D Z Y Ń S K I, W A R S Z A W A .
Zagadnienia technologiczne wytwarzania tłuszczów na tle stosunków wojennych.
Cz. I.
Ostatnia wojna europejska w ysunęła z pośród licznych zagadnień chemicznych na pierw sze m iejsce sprawę zaopatrzenia poszczególnych państw w tłuszcze. Sprawa ta była dominującego znaczenia dla N ie-
26*
m iec i państw z niem i sprzym ierzonych, gdyż nigdzie m oże brak tłu
szczów nie był tak dotkliwy, jak w N iem czech. T łuszcze, jak wiadomo, niezbędne są do w yżyw ienia ludności, wytwarzania kw asów tłuszczo
w ych, służących do wyrobu m ydeł i innych przetworów technicznych, oraz przedew szystkiem do wytwarzania gliceryny, będącej produktem w yjściow ym w otrzym ywaniu dynamitu i innych materjałów wybucho
w ych.
Z pośród głów nych, niezbędnych do w yżyw ienia ludności składni
ków pokarm owych: tłuszczów , węglowodanów i białka (a, jak tego do
wiodły badania z ostatnich lat, i witamin), najwięcej energji cieplnej dostarczają tłuszcze. Proces fizjologiczny, zachodzący w organiźmie w czasie spożyw ania pokarmów, polega na spalaniu składników po
karmu, skutkiem czego organizm zyskuje pewien zapas energji cieplnej.
Z zestaw ienia przeciętnych wartości spalania wyżej wym ienionych składników:
1 g tłuszczu = . 9*4 kal.
1 g węglowodanów = 4’2 kal.
1 g białka = 4’4 kal.
widać, że tłuszcze dostarczają organizm owi przeszło 2 razy tyle energji cieplnej, co białka i węglowodany. Badania z ostatnich lat powojen
nych stwierdziły, że w tłuszczach, szczególniej zw ierzęcych, znajdują się witam iny, ciała nie należące co do sw ego charakteru ani do ciał białkowych, ani węglowodanów, ani też tłuszczów. Jakkolwiek nie znamy dotychczas składu chem icznego witamin, to jednak w iem y już, że są one niezbędne dla wzrostu i prawidłowego funkcjonowania organizmu, oraz, że brak witamin w pokarmach stanowi przyczynę szeregu cho
rób, jak szkorbut, beri-beri i t. p.
W N iem czech, w czasie m asow ego zapotrzebowania gliceryny do celów wojennych, spotkano się z groźnym dla dalszego prowadzenia w ojny brakiem tłu szczó w 1).
9 Jak dotkliwym musiał być ten brak tłuszczów w czasie wybuchu wojny i po zamknięciu przez blokadę źródeł dowozu, zilustrują do pewnego stopnia następujące cyiry:
W 1913 r. przywieziono do Niemiec 1,600.000 tonn nasion i płodów olejodajnych, co odpowiada 600.000 tonnom oleju roślinnego. W tymże roku Niemcy skonsumowały 2 miljony tonn tłuszczów zwierzęcych, z czego 300.000 tonn pochodziło z zagranicy. Kon
sum pcja przemysłowa wyniosła 400.000 tonn. Reszta, a więc więcej niż połowa, spożyta została przez ludność. W czasie wojny konsumpcję przemysłową ograniczono przepisami do 40.000 tonn, a spożycie tłuszczów przez ludność ograniczone zostało niżej możliwego minimum.
Mimo tych wielkich ograniczeń ilość posiadanych tłuszczów daleką była od wzma
gającego się zapotrzebowania. Nie pozostało nic innego, jak poszukiwać gwałtownie no
wych, dotychczas niewyzyskanyćh źródeł.
Przedsięwzięto liczne, gorączkowe badania, uruchomiono cały apa
rat naukowy i techniczny ; w ysoki poziom nauk i przem ysłu chem icz
nego pozwolił N iem com rozwiązać to zagadnienie o tyle, że przedłu
żono wojnę o lat parę.
W szystkie próby, poczynione w N iem czech w celu rozwiązania tego zagadnienia, można ująć w następujące 3 grupy:
1. O trzym yw anie tłuszczów ze świata roślinnego.
2. U szlachetnianie i próby lepszego użytkowania istniejących tłu
szczów naturalnych.
3. Synteza tłuszczów.
Co się ty czy otrzym ywania tłuszczów ze świata roślinnego, w y zy skano ograniczoną dotychczas hodowlę gorczycznika, rzepaku, lnu, s o ja 1)
i
słonecznika. Prasowano ziarna buczyny, pestek ow ocow ych i ziarn winogronowych, przyczem m usiano przezw yciężać trudności techniczne.
Np. przy prasowaniu pestek owocow ych łupiny, nie zawierające tłusz
czu, stanow iły zbyteczny balast, póki nie zastosowano sposobu, zna
nego przy wytwarzaniu oleju palm owego; pestki owocowe po zm iele
niu wprowadzano do roztworu soli kuchennej o odpowiednim ciężarze właściwym, wtedy łupiny, jako cięższe, opadły na dno, a ziarna, zaw ie
rające tłuszcz, pływ ały na powierzchni i w ten sposób je można było oddzielić. Podobnież przerabiano na olej ziarna winogron w Niem czech i flustrji, w ilości około
5 . 0 0 0tonn rocznie. We Francji, która również znalazła się w trudnem położeniu pod względem zaopatrzenia w tłusz
cze, w yzyskiw ano w szystk ie te źródła roślinne. Z danych statystycz
nych propagandowych Intendantury Wojennej widać, że Francja obli
czała ilość m ożliw ych do zebrania ziarn winogronowych na
1 5 . 0 0 0tonn rocznie; ziarna te przerabiano zarówno w fabrykach państwow ych, jak i prywatnych. W N iem czech wielkie nadzieje pokładano w masowej hodowli słonecznika, jednakże m usiano ją w reszcie zarzucić, ponieważ słoneczniki zbyt silnie w yjaław iały grunt. N ow e źródło, poważnego z n a czenia, otrzym ywania olejów tłuszczow ych z zarodków zbożowych, sz cz e gólniej kukurydzy, w ynalezione zostało dopiero podczas wojny. Zarodki kukurydzy stanowią
1 0 — 1 4 %wagi ziarna i zawierają
1 2 %tłuszczu.
Przeróbka kukurydzy odbywała się w ten sposób, że ziarna b yły prze- dewszystkiem śrutowane, przyczem elastyczne zarodki walcowano na płatki i wtedy łatwo było je oddzielić od pozostałej mąki i śrutu. Przez ekstrahowanie (wyciąganie) odpowiedniemi rozpuszczalnikam i otrzy
mywano olej, nadający się do fabrykacji m argaryny, oraz jadalny.
Źródło to okazało się bardzo poważnem ; w ftustrji np. w ten sposób
9 R oślina m otylk ow a, p ok rew na tasoli, upraw iana p o w sz ec h n ie w e w sch od n iej A zji, dziś także w E u rop ie i A m e r y c e .
