У спокійній атмосфері спостерігають положення зірок. Розгадана таємниця спалахів червоних карликів
УРЯД МОСКВИ
ДЕПАРТАМЕНТ ОСВІТИ МІСТА МОСКВИ
СХІДНЕ ОКРУЖНЕ УПРАВЛІННЯ
ДЕРЖАВНЕ БЮДЖЕТНА освітні установи
СЕРЕДНЯ ЗАГАЛЬНООСВІТНЯ ШКОЛА № 000
111141 м.Москва вул. Перовська будинок 44-а, стор. 1,2 Телефон
Заняття №5 (28.02.13)
«Робота з текстом»
В екзаменаційні матеріали з фізики включені завдання, які перевіряють вміння учнів освоювати нову для них інформацію, працювати з цією інформацією, відповідати на питання, відповіді до яких слідують із запропонованого для вивчення тексту. Після вивчення тексту пропонуються три завдання (№16,17 - базового рівня, №18 - підвищеного рівня).
Досліди Джильберта по магнетизму.
Джильберт вирізав з природного магніту куля так, щоб в ньому вийшли полюси в двох діаметрально протилежних точках. Цей кулястий магніт він назвав Терелл (рис.1), тобто маленької Землею. Наближаючи до неї рухливу магнітну стрілку, можна наочно показати ті різноманітні положення магнітної стрілки, які вона приймає в різних точках земної поверхні: на екваторі стрілка розташована паралельно площині горизонту, на полюсі - перпендикулярно площині горизонту.
Розглянемо досвід, який виявляє «магнетизм через вплив». Підвісимо на нитках дві залізні смужки паралельно один одному і будемо повільно підносити до них великий постійний магніт. При цьому нижні кінці смужок розходяться, так як намагнічуються однаково (рис.2). При подальшому наближенні магніту нижні кінці смужок кілька сходяться, так як полюс самого магніту починає діяти на них з більшою силою (рис. 2б).
завдання 16
Як змінюється кут нахилу магнітної стрілки у міру руху по земній куліуздовж меридіана від екватора до полюса?
1) весь час збільшується
2) весь час зменшується
3) спочатку збільшується, потім зменшується
4) спочатку зменшується, потім збільшується
Правильна відповідь: 1
завдання 17
У яких точках розташовані магнітні полюси Терелл (рис.1)?
Правильна відповідь: 2
завдання 18
Під час експерименту, що виявляє «магнетизм через вплив», обидві залізні смужки намагнічуються. На малюнках 2а і 2б для обох випадків вказані полюса лівої смужки.
На нижньому кінці правої смужки
1) в обох випадках виникає південний полюс
2) в обох випадках виникає північний полюс
3) в першому випадку виникає північний, а в другому виникає південний
4) в першому випадку виникає південний, а в другому виникає північний
Правильна відповідь: 2
Досліди Птолемея з заломлення світла.
Грецький астроном Клавдій Птолемей (близько 130 р. Н.е..) - автор чудової книги, яка протягом майже 15 століть служила основним підручником з астрономії. Однак крім астрономічного підручника, Птолемей написав ще книгу «Оптика», в якій виклав теорію зору, теорію плоских і сферичних дзеркал і дослідження явища заломлення світла.
З явищем заломлення світла Птолемей зіткнувся, спостерігаючи зірки. Він зауважив, що промінь світла, переходячи з одного середовища в іншу, «ламається». Тому зоряний промінь, проходячи через земну атмосферу, доходить до поверхні Землі не по прямій, а по кривій лінії, тобто відбувається рефракція. Викривлення ходу променя відбувається через те, що щільність повітря змінюється з висотою.
Щоб вивчити закон заломлення, Птолемей провів наступний експерімент..gif "width =" 13 "height =" 24 src = "> (див. Малюнок). Лінійки могли обертатися біля центру кола на загальної осіО.
Птолемей занурював це коло в воду до діаметра АВ і, повертаючи нижню лінійку, домагався того, щоб лінійки лежали для ока на одній прямій (якщо дивитися вздовж верхньої лінійки). Після цього він виймав коло з води і порівнював кути падіння α і заломлення β . Він вимірював кути з точністю до 0,5 °. Числа, отримані Птолемей, представлені в таблиці.
кут падіння α , град | ||||||||
кут заломлення β , град |
Птолемей не знайшов «формули» взаємозв'язку для цих двох рядів чисел. Однак якщо визначити синуси цих кутів, то виявиться, що ставлення синусів виражається практично одним і тим же числом навіть при такому грубому вимірі кутів, до якого вдавався Птолемей.
завдання 16
Під рефракцією в тексті розуміється явище
1) зміни напрямку поширення світлового променя через відображення на кордоні атмосфери
2) зміни напрямку поширення світлового променя через заломлення в атмосфері Землі
3) поглинання світла при його поширенні в атмосфері Землі
4) огибания світловим променем перешкод і, тим самим, відхилення від прямолінійного поширення
Правильна відповідь: 2
завдання 17
Який з наведених нижче висновків суперечитьдослідам Птолемея?
1) кут заломлення менше кута падіння при переході променя з повітря у воду
2) зі збільшенням кута падіння лінійно збільшується кут заломлення
3) відношення синуса кута падіння до синуса кута заломлення не змінюється
4) синус кута заломлення лінійно залежить від синуса кута падіння
Правильна відповідь: 2
завдання 18
Через рефракції світла в спокійній атмосфері здається положення зірок на небосхилі щодо горизонту
1) вище дійсного стану
2) нижче дійсного стану
3) зрушено в ту чи іншу сторону по вертикалі щодо дійсного стану
4) збігається з дійсним станом
Правильна відповідь: 1
Досліди Томсона і відкриття електрона
Під кінець 19-го століття було проведено багато дослідів з вивчення електричного розряду в розріджених газах. Розряд збуджується між катодом і анодом, запаяними всередині скляної трубки, з якої був відкачано повітря. Те, що проходило від катода, було названо катодними променями.
Щоб визначити природу катодних променів, англійський фізик Джозеф Джон Томсон (1856 - 1940) провів наступний експеримент. Його експериментальна установка представляла собою вакуумну електронно-променеву трубку (див. Малюнок). Розжарюваний катод К був джерелом катодних променів, які прискорювалися електричним полем, що існують між анодом А і катодом К. В центрі анода був отвір. Катодні промені, що пройшли через цей отвір, потрапляли в точку G на стінці трубки S навпроти отвору в аноді. Якщо стінка S покрита флуоресцирующим речовиною, то потрапляння променів в точку G проявляється як світиться цятка. На шляху від A до G промені проходили між пластинами конденсатора CD, до яких могло бути докладено напруга від батареї.
Якщо включити цю батарею, то промені відхиляються електричним полем конденсатора і на екрані S виникає цятка в положенні. Томсон припустив, що катодні промені поводяться як негативно заряджені частинки. Створюючи в області між пластинами конденсатора ще й однорідне магнітне поле, перпендикулярне площині малюнка (воно зображено точками), можна викликати відхилення плямочки в тому ж або зворотному напрямку.
Досліди показали, що заряд частинки дорівнює по модулю заряду іона водню (Кл), а її маса виявляється майже в 1840 разів менша за масу іона водню.
Надалі вона отримала назву електрона. День 30 квітня 1897 р коли Джозеф Джон Томсон доповів про свої дослідження, вважається «днем народження» електрона.
завдання 16
Що являють собою катодні промені?
1) рентгенівські промені
2) гамма-промені
3) потік електронів
4) потік іонів
Правильна відповідь: 3
завдання 17
А.Катодні промені взаємодіють з електричним полем.
Б.Катодні промені взаємодіють з магнітним полем.
1) тільки А
2) тільки Б
4) ні А, ні Б
Правильна відповідь: 3
завдання 18
Катодні промені (див. Малюнок) потраплять в точку G за умови, що між пластинами конденсатора CD
1) діє тільки електричне поле
2) діє тільки магнітне поле
3) дія сил з боку електричного і магнітного полів скомпенсировано
4) дія сил з боку магнітного поля дуже малий
Правильна відповідь: 3
Експериментальне відкриття закону еквівалентності тепла і роботи.
У 1807 р фізик Ж. Гей-Люссак, який вивчав властивості газів, поставив простий досвід. Давно було відомо, що стиснений газ, розширюючись, охолоджується. Гей-Люссак змусив газ розширюватися в порожнечу - в посудину, повітря з якого був попередньо відкачано. На його подив, ніякого зниження температури не відбулося, температура газу не змінилася. Дослідник не міг пояснити результат: чому один і той же газ, однаково стислий, розширюючись, охолоджується, якщо його випускати прямо назовні в атмосферу, і не охолоджується, якщо його випускати в порожню посудину, де тиск дорівнює нулю?
Пояснити досвід вдалося німецькому лікарю Роберту Майеру. У Майера виникла думка, що робота і теплота можуть перетворюватися одна в іншу. Ця чудова ідея відразу дала можливість Майеру зробити ясним загадковий результат в досвіді Гей-Люссака: якщо теплота і робота взаємно перетворюються, то при розширенні газу в порожнечу, коли він не робить ніякої роботи, так як немає ніякої сили (тиску), протидіє збільшення його обсягу, газ і не повинен охолоджуватися. Якщо ж при розширенні газу йому доводиться здійснювати роботу проти зовнішнього тиску, його температура повинна знижуватися. Задарма роботу отримати не можна! Чудовий результат Майера був багато разів підтверджено прямими вимірами; особливе значення мали досліди Джоуля, який вимірював кількість теплоти, необхідне для нагрівання рідини, що обертається в ній мішалкою. Одночасно вимірювалися і робота, витрачена на обертання мішалки, і кількість теплоти, отримане рідиною. Як не змінювалися умови досвіду, бралися різні рідини, різні посудини і мішалки, результат був один і той же: завжди з однієї і тієї ж роботи виходило одне й те саме кількість теплоти.
https://pandia.ru/text/78/089/images/image010_68.jpg "width =" 250 "height =" 210 src = ">
Крива плавлення (p - тиск, Т - температура)
Відповідно до сучасних уявлень велика частина земних надр зберігає твердий стан. Однак речовина астеносфери (оболонка Землі від 100 км до 300 км в глибину) знаходиться в майже розплавленому стані. Так називають твердий стан, яке легко переходить у рідкий (розплавлене) при невеликому підвищенні температури (процес 1) або зниженні тиску (процес 2).
Джерелом первинних розплавів магми є астеносфера. Якщо в якомусь районі знижується тиск (наприклад, при зміщенні ділянок літосфери), то тверда речовина астеносфери негайно перетворюється в рідкий розплав, т. Е. В магму.
Але які фізичні причини приводять в дію механізм виверження вулкана?
У магмі поряд з парами води містяться різні гази (вуглекислий газ, хлористий і фтористий водень, оксиди сірки, метан та інші). Концентрація розчинених газів відповідає зовнішньому тиску. У фізиці відомий закон Генрі: концентрація газу, розчиненого в рідині, пропорційна його тиску над рідиною. Тепер уявімо, що тиск на глибині зменшилася. Гази, розчинені в магмі, переходять в газоподібний стан. Магма збільшується в об'ємі, спінюється і починає підніматися вгору. У міру підйому магми тиск падає ще більше, тому процес виділення газів посилюється, що, в свою чергу, призводить до прискорення підйому.
завдання 16
В яких агрегатних станузнаходиться речовина астеносфери в областях I і II на діаграмі (див. малюнок)?
1) I - в рідкому, II - в твердому
2) I - в твердому, II - в рідкому
3) I - в рідкому, II - в рідкому
4) I - в твердому, II - в твердому
Правильна відповідь: 2
завдання 17
Яка сила змушує розплавлену спінив магму підніматися вгору?
1) сила тяжіння
2) сила пружності
3) сила Архімеда
4) сила тертя
Правильна відповідь: 3
завдання 18
Кесонна хвороба - захворювання, що виникає при швидкому підйомі водолаза з великої глибини. Кесонна хвороба виникає у людини при швидкій зміні зовнішнього тиску. При роботі в умовах підвищеного тискутканини людини поглинають додаткову кількість азоту. Тому аквалангісти повинні спливати повільно, щоб кров встигала забирати утворюються бульбашки газу в легені.
Які твердження справедливі?
А.Концентрація азоту, розчиненого в крові, тим більше, чим більше глибина занурення водолаза.
Б.При надмірно швидкому переході з середовища з високим тиском в середу з низьким тиском розчинений в тканинах надлишковий азот звільняється, утворюючи бульбашки газу.
1) тільки А
2) тільки Б
4) ні А, ні Б
Правильна відповідь: 3
гейзери
Гейзери розташовуються поблизу діючих або недавно заснули вулканів. Для виверження гейзерів необхідна теплота, яка надходить від вулканів.
Щоб зрозуміти фізику гейзерів, нагадаємо, що температура кипіння води залежить від тиску (див. Малюнок).
Залежність температури кипіння води від тиску https://pandia.ru/text/78/089/images/image013_71.gif "width =" 25 "height =" 21 "> Па. При цьому вода в трубці
1) буде переміщатися вниз під дією атмосферного тиску
2) залишиться в рівновазі, так як її температура нижче температури кипіння
3) швидко охолоне, так як її температура нижче температури кипіння на глибині 10 м
4) закипить, так як її температура вища за температуру кипіння при зовнішньому тиску Па
Правильна відповідь: 4
туман
При певних умовах водяну пару, перебувають в повітрі, частково конденсуються, в результаті чого і виникають водяні крапельки туману. Крапельки води мають діаметр від 0,5 мкм до 100 мкм.
Візьмемо посудину, наполовину заповнимо водою і закриємо кришкою. Найбільш швидкі молекули води, подолавши тяжіння з боку інших молекул, вискакують з води і утворюють пар над поверхнею води. Цей процес називається випаровуванням води. З іншого боку, молекули водяної пари, стикаючись один з одним і з іншими молекулами повітря, випадковим чином можуть виявитися у поверхні води і перейти назад в рідину. Це конденсація пара. Зрештою, при даній температурі процеси випаровування і конденсації взаємно компенсуються, тобто встановлюється стан термодинамічної рівноваги. Водяна пара, що знаходиться в цьому випадку над поверхнею рідини, називається насиченим.
Якщо температуру підвищити, то швидкість випаровування збільшується і рівновага встановлюється при більшій щільності водяної пари. Таким чином, щільність насиченого пара зростає зі збільшенням температури (див. Малюнок).
Залежність щільності насиченої водяної пари від температури
Для виникнення туману необхідно, щоб пар став не просто насиченим, а пересиченим. Водяна пара стає насиченим (і пересиченим) при достатньому охолодженні (процес АВ) або в процесі додаткового випаровування води (процес АС). Відповідно, що випадає туман називають туманом охолодження і туманом випаровування.
Друга умова, необхідне для утворення туману - це наявність ядер (центрів) конденсації. Роль ядер можуть грати іони, дрібні крапельки води, порошинки, частинки сажі та інші дрібні забруднення. Чим більше забрудненість повітря, тим більшою щільністю відрізняються тумани.
завдання 16
З графіка на малюнку видно, що при температурі 20 ° С щільність насиченої водяної пари дорівнює 17,3 г / м3. Це означає, що при 20 ° С
5) в 1 м маса насичених парів води становить 17,3 г
6) в 17,3 м повітря знаходиться 1 г насиченого водяної пари
8) щільність повітря дорівнює 17,3 г / м
Правильна відповідь: 1
завдання 17
При якому процесі, зазначеному на графіку, можна спостерігати туман випаровування?
1) тільки АВ
2) тільки АС
4) ні АВ, ні АС
Правильна відповідь: 2
завдання 18
Які твердження справедливі?
А.Міські тумани, в порівнянні з туманами в гірських районах, відрізняються більш високою щільністю.
Б.Тумани спостерігаються при різкому зростанні температури повітря.
1) тільки А
2) тільки Б
4) ні А, ні Б
Правильна відповідь: 1
Колір неба і призахідного Сонця
Чому небо має блакитний колір? Чому призахідне Сонце стає червоним? Виявляється, в обох випадках причина одна - розсіювання сонячного світла в земній атмосфері.
У 1869 році англійський фізик Дж. Тиндаль виконав наступний досвід: через прямокутний акваріум, заповнений водою, пропустив слабо розходиться вузький пучок світла. При цьому було відзначено, що якщо дивитися на світловий пучок в акваріумі збоку, то він видається блакитним. А якщо дивитися на пучок з вихідного торця, то світло набуває червонуватого відтінку. Це можна пояснити, якщо припустити, що синій (блакитний) світло розсіюється сильніше, ніж червоний. Тому при проходженні білого світлового пучка через розсіюють середу з нього розсіюється в основному синє світло, так що в що виходить з середовища пучку починає переважати червоне світло. Чим більший шлях проходить білий промінь в розсіює середовищі, тим більше червоним він здається на виході.
У 1871 році Дж. Стретт (Релей) побудував теорію розсіювання світлових хвиль на частинках малого розміру. Встановлений Релєєм закон стверджує: інтенсивність розсіяного світла пропорційна четвертого ступеня частоти світла або, інакше кажучи, обернено пропорційна четвертого ступеня довжини світлової хвилі.
Релей висунув гіпотезу, за якою центрами, що розсіюють світло, є молекули повітря. Пізніше, вже в першій половині 20-го століття було встановлено, що основну роль в розсіянні світла грають флуктуації щільності повітря - мікроскопічні згущення і розрідження повітря, що виникають внаслідок хаотичного теплового руху молекул повітря.
https://pandia.ru/text/78/089/images/image017_61.gif "height =" 1 src = ">
Диск, на якому проводиться звукозапис, виготовляється зі спеціального м'якого воскового матеріалу. З цього воскового диска гальванопластичним способом знімають мідну копію (кліше). При цьому використовується осадження на електроді чистої міді при проходженні електричного струму через розчин її солей. Потім з мідної копії роблять відбитки на дисках з пластмаси. Так отримують грамофонні платівки.
При відтворенні звуку грамофонну пластинку ставлять під голку, пов'язану з мембраною грамофона, і призводять пластинку в обертання. Рухаючись по хвилястою бороздке пластинки, кінець голки коливається, разом з ним коливається і мембрана, причому ці коливання досить точно відтворюють записаний звук.
завдання 16
Які коливання здійснює мембрана рупора під дією звукової хвилі?
5) вільні
6) затухаючі
7) вимушені
8) автоколебания
Правильна відповідь: 3
завдання 17
Яке дію струму використовується при отриманні кліше з воскового диска?
1) магнітне
2) теплове
3) світлове
4) хімічне
Правильна відповідь: 4
завдання 18
При механічного запису звуку використовується камертон. При збільшенні часу звучання камертона в 2 рази
5) довжина звукової борозенки збільшиться в 2 рази
6) довжина звукової борозенки зменшиться в 2 рази
7) глибина звуковий борозенки збільшиться в 2 рази
8) глибина звуковий борозенки зменшиться в 2 рази
Правильна відповідь: 1
магнітна підвіска
Середня швидкість поїздів на залізницяхне перевищує
150 км / год. Сконструювати поїзд, здатний змагатися за швидкістю з літаком, непросто. При великих швидкостях колеса поїздів не витримують навантаження. Вихід один: відмовитися від коліс, змусивши потяг летіти. Один із способів «підвісити» поїзд над рейками - використовувати відштовхування магнітів.
У 1910 році бельгієць Е. Башле побудував першу в світі модель літаючого поїзда і випробував її. 50-кілограмовий сигароподібний вагончик літаючого поїзда розганявся до швидкості понад 500 км / год! Магнітна дорога Башле представляла собою ланцюжок металевих стовпчиків з укріпленими на їх вершинах котушками. Після включення струму вагончик з вбудованими магнітами піднімався над котушками і розганявся тим же магнітним полем, над яким був підвішений.
Практично одночасно з Башле в 1911 році професор Томського технологічного інститутуБ. Вейнберг розробив набагато більш економічну підвіску літаючого поїзда. Вейнберг пропонував не відштовхувати дорогу і вагони один від одного, що загрожує величезними витратами енергії, а притягувати їх звичайними електромагнітами. Електромагніти дороги були розташовані над поїздом, щоб своїм тяжінням компенсувати силу тяжіння поїзда. Залізний вагон розташовувався спочатку неточно під електромагнітом, а позаду нього. При цьому електромагніти монтувалися по всій довжині дороги. При включенні струму в першому електромагніт вагончик піднімався і просувався вперед, у напрямку до магніту. Але за мить до того, як вагончик повинен був прилипнути до електромагніту, ток вимикався. Поїзд продовжував летіти по інерції, знижуючи висоту. Включався наступний електромагніт, поїзд знову підводився і прискорювався. Помістивши свій вагон в мідну трубу, з якої був відкачано повітря, Вейнберг розігнав вагон до швидкості 800 км / год!
завдання 16
Яке з магнітних взаємодій можна використовувати для магнітної підвіски?
А.Тяжіння різнойменних полюсів.
Б.Відштовхування однойменних полюсів.
1) тільки А
2) тільки Б
3) ні А, ні Б
Правильна відповідь: 4
завдання 17
При русі поїзда на магнітній підвісці
1) сили тертя між поїздом і дорогий відсутні
2) сили опору повітря нехтує малі
3) використовуються сили електростатичного відштовхування
4) використовуються сили тяжіння однойменних магнітних полюсів
Правильна відповідь: 1
завдання 18
У моделі магнітного поїзда Б. Вейнберга знадобилося використовувати вагончик з більшою масою. Для того щоб новий вагончик рухався в тому ж режимі, необхідно
5) замінити мідну трубу на залізну
6) не вимикати струм в електромагнітах до моменту "прилипання" вагончика
7) збільшити силу струму в електромагнітах
8) монтувати електромагніти по довжині дороги через більші проміжки
Правильна відповідь: 3
П'єзоелектрика
У 1880 році французькі вчені брати П'єр і Поль Кюрі досліджували властивості кристалів. Вони помітили, що якщо кристал кварцу стиснути з двох сторін, то на його гранях, перпендикулярних напрямку стиснення, виникають електричні заряди: на одній грані - позитивні, на інший - негативні. Таким же властивістю володіють кристали турмаліну, сегнетової солі, навіть цукру. Заряди на гранях кристала виникають і при його розтягуванні. Причому якщо при стисненні на межі накопичувався позитивний заряд, то при розтягуванні на цій межі буде накопичуватися негативний заряд, і навпаки. Це явище було названо П'єзоелектрика (від грецького слова "пьезо" - тисну). Кристал з такою властивістю називають п'єзоелектриком. Надалі брати Кюрі виявили, що п'єзоелектричний ефект звернемо: якщо на гранях кристала створити різнойменні електричні заряди, він або стиснеться, або розтягнеться, в залежності від того, до якої межі прикладений позитивний і до якої негативний заряд.
На явищі п'єзоелектрики заснована дія широко поширених п'єзоелектричних запальничок. Основною частиною такої запальнички є п'єзоелемент - керамічний п'єзоелектричний циліндр з металевими електродами на підставах. За допомогою механічного пристрою проводиться короткочасний удар по п'єзоелементи. При цьому на двох його сторонах, розташованих перпендикулярно напрямку дії деформуючий сили, з'являються різнойменні електричні заряди. Напруга між цими сторонами може досягати декількох тисяч вольт. За ізольованим проводам напруга підводиться до двох електродів, розташованих в наконечнику запальнички на відстані 3 - 4 мм один від одного. Виникає між електродами іскровий розряд підпалює суміш газу і повітря.
Незважаючи на дуже велику напругу (~ 10 кВ) досліди з П'єзозапальнички абсолютно безпечні, так як навіть при короткому замиканні сила струму виявляється мізерно малою і безпечної для здоров'я людини, як при електростатичних розрядах при зніманні вовняний або синтетичного одягу в суху погоду.
завдання 16
П'єзоелектрика - це явище
1) виникнення електричних зарядів на поверхні кристалів при їх деформації
2) виникнення деформації розтягування і стиснення в кристалах
3) проходження електричного струму через кристали
4) проходження іскрового розряду при деформації кристалів
Правильна відповідь: 1
завдання 17
Використання П'єзозапальнички не представляє небезпеки, так як
7) сила струму дуже мала
8) сила струму в 1 А для людини безпечна
Правильна відповідь: 3
завдання 18
На початку 20-го століття французький вчений Поль Ланжевен винайшов випромінювач ультразвукових хвиль. Заряджаючи межі кварцового кристала електрикою від генератора змінного струму високої частоти, він встановив, що кристал робить при цьому коливання з частотою зміни напруги. В основі дії випромінювача лежить
1) прямий п'єзоелектричний ефект
2) зворотний п'єзоелектричний ефект
3) явище електризації під дією зовнішнього електричного поля
4) явище електризації при ударі
Правильна відповідь: 2
Будівництво єгипетських пірамід
Піраміда Хеопса є одним з семи чудес світу. До сих пір залишається багато питань, як саме була побудована піраміда.
Транспортувати, підняти і встановити камені, маса яких становила десятки і сотні тонн, було справою нелегкою.
Для того щоб підняти кам'яні брили нагору, придумали дуже хитрий спосіб. Навколо місця будівництва споруджували насипні земляні пандуси. У міру того, як росла піраміда, пандуси піднімалися все вище і вище, як би оперізуючи всю майбутню споруду. За пандусу камені тягли на санчатах таким же чином, як і по землі, допомагаючи собі при цьому важелями. Кут нахилу пандуса був дуже незначним - 5 або 6 градусів, через це довжина пандуса виростала до сотень метрів. Так, при будівництві піраміди Хефрена пандус, що з'єднував верхній храм з нижнім, при різниці рівнів, що складала більш 45 м, мав довжину 494 м, а ширину 4,5 м.
У 2007 році французький архітектор Жан-П'єр Уден висловив припущення, що при будівництві піраміди Хеопса давньоєгипетські інженери використовували систему як зовнішніх, так і внутрішніх пандусів і тунелів. Уден вважає, що за допомогою зовнішніх пандусів зводилася тільки нижня,
43-метрова частина (загальна висота піраміди Хеопса складає 146 метрів). Для підйому і установки інших брил використовувалася система внутрішніх пандусів, розташованих спиралеобразно. Для цього єгиптяни розбирали зовнішні пандуси і переносили їх всередину. Архітектор упевнений, що виявлені в 1986 році порожнини в товщі піраміди Хеопса - це тунелі, в які поступово перетворювалися пандуси.
завдання 16
До якого виду простих механізмів відноситься пандус?
5) рухливий блок
6) нерухомий блок
8) похила площина
Правильна відповідь: 4
завдання 17
До пандусах відноситься
5) вантажний ліфт у житлових будинках
6) стріла підйомного крана
7) воріт для підняття води з колодязя
8) похила майданчик для в'їзду автомашин
Правильна відповідь: 4
завдання 18
Якщо знехтувати тертям, то пандус, що з'єднував при будівництві піраміди Хефрена верхній храм з нижнім, дозволяв отримати виграш
5) в силі приблизно в 11 разів
6) в силі більш ніж в 100 разів
7) в роботі приблизно в 11 разів
8) в відстані приблизно в 11 разів
Правильна відповідь: 1
альбедо Землі
Температура на поверхні Землі залежить від відбивної здатності планети - альбедо. Альбедо поверхні - це відношення потоку енергії відбитих сонячних променів до потоку енергії падаючих на поверхню сонячних променів, виражене у відсотках або частках одиниці. Альбедо Землі у видимій частині спектра- близько 40%. За відсутності хмар воно було б близько 15%.
Альбедо залежить від багатьох чинників: наявності та стану хмарності, зміни льодовиків, пори року, і, відповідно, від опадів. У 90-х роках 20-го століття стала очевидна значна роль аерозолів - дрібних твердих і рідких частинок в атмосфері. При спалюванні палива в повітря потрапляють газоподібні оксиди сірки і азоту; з'єднуючись в атмосфері з крапельками води, вони утворюють сірчану, азотну кислотиі аміак, які перетворюються потім в сульфатний і нітратний аерозолі. Аерозолі не тільки відображають сонячне світло, Не пропускаючи його до поверхні Землі. Аерозольні частки служать ядрами конденсації атмосферної вологи при утворенні хмар і, тим самим, сприяють збільшенню хмарності. А це, в свою чергу, зменшує приплив сонячного тепла до земної поверхні.
Прозорість для сонячних променів в нижніх шарахземної атмосфери залежить також від пожеж. Через пожежі в атмосферу піднімаються пил і сажа, які щільним екраном закривають Землю і збільшують альбедо поверхні.
завдання 16
Під альбедо поверхні розуміють
1) загальний потік падаючих на поверхню Землі сонячних променів
2) відношення потоку енергії відбитого випромінювання до потоку поглиненого випромінювання
3) відношення потоку енергії відбитого випромінювання до потоку падаючого випромінювання
4) різниця між падаючої і відбитої енергією випромінювання
Правильна відповідь: 3
завдання 17
Які твердження справедливі?
А.Аерозолі відбивають сонячне світло і, тим самим, сприяють зменшенню альбедо Землі.
Б.Виверження вулканів сприяють збільшенню альбедо Землі.
1) тільки А
2) тільки Б
4) ні А, ні Б
Правильна відповідь: 2
завдання 18
У таблиці наведено деякі характеристики для планет сонячної системи- Венери і Марса. Відомо, що альбедо Венери А = 0,76, а альбедо Марса А = 0,15. Яка з характеристик, головним чином, вплинула на відмінність в альбедо планет?
Характеристики | Венера | Марс |
А.Середня відстань від Сонця, в радіусах земної орбіти | ||
Б.Середній радіус планети, км | ||
В.число супутників | ||
Г.наявність атмосфери | дуже щільна | розріджена |
Правильна відповідь: 4
Парниковий ефект
Для визначення температури нагрівається Сонцем об'єкта важливо знати його відстань від Сонця. Чим ближче планета Сонячної системи до Сонця, тим вище її середня температура. Для об'єкта, віддаленого від Сонця як Земля, чисельна оцінка середньої температури на поверхні дає наступний результат: T Å ≈ -15 ° C.
Насправді клімат Землі значно м'якший. Її середня температура на поверхні складає близько 18 ° C за рахунок так званого парникового ефекту - нагрівання нижній частині атмосфери випромінюванням поверхні Землі.
У нижніх шарах атмосфери переважають азот (78%) і кисень (21%). На інші складові припадає лише 1%. Але саме цей відсоток і визначає оптичні властивості атмосфери, так як азот і кисень майже не взаємодіють з випромінюванням.
Ефект «парника» відомий всім, що мали справу з цим нехитрим городнім спорудою. В атмосфері він виглядає так. Частина випромінювання Сонця, що не відбилася від хмар, проходить через атмосферу, виконуючу роль скла або плівки, і нагріває земну поверхню. Нагріта поверхня остигає, випускаючи теплове випромінювання, але це вже інше випромінювання - інфрачервоне. Середня довжина хвилі такого випромінювання значно більше, ніж приходить від Сонця, і тому майже прозора для видимого світла атмосфера пропускає інфрачервоне випромінювання значно гірше.
Пари води поглинають близько 62% інфрачервоного випромінювання, що сприяє нагріванню нижніх шарів атмосфери. За водяною парою в списку парникових газів слід вуглекислий газ (СО2), який поглинає в прозорому повітрі 22% інфрачервоного випромінювання Землі.
Атмосфера поглинає висхідний від поверхні планети потік довгохвильового випромінювання, нагрівається і, в свою чергу, нагріває поверхню Землі. Максимум в спектрі випромінювання Сонця припадає на довжину хвилі близько 550 нм. Максимум в спектрі випромінювання Землі припадає на довжину хвилі приблизно 10 мкм. Роль парникового ефекту ілюструє малюнок 1.
Рис.1 (а). Крива 1 - розрахунковий спектр випромінювання Сонця (з температурою фотосфери 6000 ° С); крива 2 - розрахунковий спектр випромінювання Землі (з температурою поверхні 25 ° С)
Рис.1 (б). Поглинання (у відсотковому відношенні) земною атмосферою випромінювання на різних довжинах хвиль. На ділянці спектра від 10 до 20 мкм знаходяться смуги поглинання молекул CO2, H2O, O3, CH4. Вони-то і поглинають випромінювання, що приходить з поверхні Землі
завдання 16
Який з газів грає найбільшу роль в парниковому ефекті атмосфери Землі?
10) кисень
11) вуглекислий газ
12) водяна пара
Правильна відповідь: 4
завдання 17
Яке з наведених нижче тверджень відповідають кривої на малюнку 1 (б)?
А.Видиме випромінювання, відповідне максимуму сонячного спектра, проходить крізь атмосферу практично безперешкодно.
Б.Інфрачервоне випромінювання з довжиною хвилі, що перевищує 10 мкм, практично не проходить за межі земної атмосфери.
5) тільки А
6) тільки Б
8) ні А, ні Б
Правильна відповідь: 3
завдання 18
Завдяки парниковому ефекту
1) в холодну похмуру погоду вовняний одяг оберігає тіло людини від переохолодження
2) чай в термосі залишається тривалий час гарячим
3) сонячні промені, що пройшли через засклені вікна, нагрівають повітря в кімнаті
4) в літній сонячний день температура води в водоймах нижче температури піску на березі
Правильна відповідь: 3
слух людини
Найнижчий тон, що сприймається людиною з нормальним слухом, має частоту близько 20 Гц. Верхня межа слухового сприйняття сильно різниться у різних людей. Особливе значення тут має вік. У вісімнадцять років при бездоганному слуху можна почути звук до 20 кГц, але в середньому кордону чутності для будь-якого віку лежать в інтервалі 18 - 16 кГц. З віком чутливість людського вуха до високочастотним звуків поступово падає. На малюнку наведено графік залежності рівня сприйняття звуку від частоти для людей різного віку.
Хворобливість "href =" / text / category / boleznennostmz / "rel =" bookmark "> хворобливі реакції. Транспортний або виробничий шум пригнічує на людину - стомлює, дратує, заважає зосередитися. Як тільки такий шум змовкає, людина відчуває почуття полегшення і спокою .
Рівень шуму в 20-30 децибел (дБ) практично нешкідливий для людини. Це природний шумовий фон, без якого неможливе людське життя. Для "гучних звуків" гранично допустима межа приблизно 80-90 децибел. Звук в 120-130 децибел вже викликає у людини больові відчуття, а в 150 - стає для нього нестерпним. Вплив шуму на організм залежить від віку, слуховий чутливості, тривалості дії.
Найбільш згубні для слуху тривалі періоди безперервного впливу шуму великої інтенсивності. Після впливу сильного шуму помітно підвищується нормальний поріг слухового сприйняття, тобто найнижчий рівень (гучність), при якому дана людинаще чує звук тієї чи іншої частоти. Вимірювання порогів слухового сприйняття виробляють в спеціально обладнаних приміщеннях з дуже низьким рівнем навколишнього шуму, подаючи звукові сигнали через головні телефони. Ця методика називається заудіометрія; вона дозволяє отримати криву індивідуальної чутливості слуху, або аудіограму. Зазвичай на аудіограма відзначають відхилення від нормальної чутливості слуху (див. Малюнок).
0 "style =" margin-left: -2.25pt; border-collapse: collapse ">
джерело шуму
Рівень шуму (дБ)
А.працюючий пилосос
Б.шум у вагоні метро
В.оркестр поп-музики
Г.автомобіль
Д.шепіт на відстані 1 м
8) У, Б, Г і А
Правильна відповідь: 1
В атмосфері існують холодні і гарячі потоки повітря. Там, де теплі шари над холодними утворюються повітряні вихори, під дією яких світлові промені викривляються, і відбувається зміна положення зірки.
Яскравість зірки змінюється з тієї причини, що промені, що відхиляються неправильно, нерівномірно концентруються над поверхнею планети. При цьому весь пейзаж постійно зміщується і змінюється через атмосферних явищ, наприклад, через вітер. Спостерігач же за зірками виявляється то в більш освітленій області, то, навпаки, в більш затіненій.
Якщо ви хочете поспостерігати за мерехтінням зірок, то майте на увазі, що у зеніту при спокійній атмосфері можна лише зрідка виявити це явище. Якщо ви перекладете свій погляд на небесні об'єкти, розташовані ближче до горизонту, то виявите, що вони мерехтять набагато сильніше. Це пояснюється тим, що ви дивитеся на зірки через більш щільний шар повітря, і, відповідно, пронизливим поглядом більше число повітряних потоків. Ви не помітите змін кольору зірок, розташованих на висоті більше 50 °. Але виявите часта зміна кольору у зірок, що знаходяться нижче 35 °. Дуже красиво мерехтить Сіріус, переливаючись всіма кольорами спектра, особливо в зимові місяці, Низько над горизонтом.
Сильне мерехтіння зірок доводить неоднорідність атмосфери, що пов'язано з різними метеорологічними явищами. Тому багато хто думає, що мерехтіння пов'язане з погодою. Часто воно набирає силу при низькому атмосферному тиску, зниженні температури, збільшення вологості і т.д. Але стан атмосфери залежить від такого великого числа різних факторів, що на даний моментне представляється можливим прогнозувати погоду за мерехтінню зірок.
Це явище зберігає свої загадки і неясності. Передбачається, що воно посилюється в сутінки. Це може бути і оптичною ілюзією, І наслідком незвичайних атмосферних змін, які часто відбуваються в цей час доби. Є думка, що мерехтіння зірок з північним сяйвом. Але це дуже важко пояснити, якщо врахувати, що північне сяйво знаходиться на висоті понад 100 км. Крім того, залишається загадкою, чому білі зірки мерехтять менше, ніж червоні.
Зірки - це сонця. Перша людина, що відкрив цю істину, був вченим італійського походження. Без жодного перебільшення, його ім'я відоме всьому сучасного світу. Це легендарний Джордано Бруно. Він стверджував, що серед зірок є схожі на Сонце і розмірами, і температурою своїй поверхні, і навіть кольором, який безпосередньо залежить від температури. Крім того, є зірки, значно відрізняються від Сонця, - гіганти і надгіганти.
Табель про ранги
Різноманіття незліченної безлічі зірок на небі змусило астрономів встановити певний порядок серед них. Для цього вчені вирішили розбити зірки на відповідні класи їх світності. Наприклад, зірки, які випромінюють світло в кілька тисяч разів більше ніж Сонце, отримали назву гіганти. Навпаки, зірки з мінімальною світність - це карлики. Вчені з'ясували, що Сонце, відповідно до даної характеристиці, є середньою зіркою.
по-різному світять?
Якийсь час астрономи думали, що зірки світять неоднаково через їх різного розташування від Землі. Але це не зовсім так. Астрономи з'ясували, що навіть ті зірки, які розташовуються на одному і тому ж відстані від Землі, можуть мати абсолютно різний видимий блиск. Цей блиск залежить не тільки від відстані, але і від температури самих зірок. Щоб порівнювати зірки по їх мабуть блиску, вчені використовують певну одиницю виміру - абсолютну зоряну величину. Вона і дозволяє обчислювати даний випромінювання зірки. Користуючись цим методом, вчені підрахували, що на небі знаходяться всього лише 20 найяскравіших зірок.
Чому зірки різного кольору?
Вище було написано, що астрономи розрізняють зірки за їх розмірами та їх світності. Однак це ще не вся їх класифікація. Поряд з розмірами і видимим блиском всі зірки поділяються і за своїм власним кольором. Справа в тому, що світло, що визначає ту чи іншу зірку, має хвильове випромінювання. Ці досить короткими. Незважаючи на мінімальну хвилю світловий довжини, навіть сама незначна різниця в розмірах світлових хвиль різко змінює колір зірки, який безпосередньо залежить від температури її поверхні. Наприклад, якщо розжарити на залізну сковороду, то вона набуде і відповідний колір.
Колірний спектр зірки - це своєрідний паспорт, який визначає її найхарактерніші риси. Наприклад, Сонце і Капела (зірка, подібна Сонця) були виділені астрономами в один і той же. Обидві вони мають жовто-блідий колір, температуру своєї поверхні в 6000оС. Більш того, їх спектр має в своєму складі однакові речовини: лінії, натрію і заліза.
Такі зірки, як Бетельгейзе або Антарес взагалі мають характерний червоний колір. Температура їх поверхні дорівнює 3000оС, в їх складі виділяють оксид титану. Білий колір мають такі зірки, як Сіріус і Вега. Температура їх поверхні дорівнює 10000оС. Їх спектри мають лінії водню. Існує і зірка з температурою поверхні в 30000оС - це блакитно-біла Оріона.
Проходячи через земну атмосферу, промені світла змінюють прямолінійний напрямок. Внаслідок збільшення щільності атмосфери переломлення світлових променів посилюється в міру наближення до поверхні Землі. В результаті спостерігач бачить небесні світила як би піднятими над горизонтом на кут, який отримав назву астрономічної рефракції.
Рефракція є одним з головних джерел як систематичних, так і випадкових помилок спостережень. У 1906р. Ньюкомб писав, що немає такої галузі практичної астрономії, про яку б так багато писали, як про рефракції, і яка була б в такому незадовільному стані. До середини 20 століття астрономи редукували свої спостереження за таблицями рефракції, складеним в 19 столітті. Основним недоліком всіх старих теорій було неточне уявлення про будову земної атмосфери.
Приймемо поверхню Землі АВ за сферу радіуса ОА = R, а атмосферу Землі представимо у вигляді концентричних з нею шарів ав, а 1 в 1, а 2 в 2... з густиною, що збільшуються в міру наближення шарів до земної поверхні (рис.2.7). Тоді промінь SA від якогось дуже віддаленого світила, заломлюючись в атмосфері, прийде в точку А у напрямку S ¢ A, відхилившись від свого початкового положення SA або ж від паралельного йому напрямку S²A на деякий кут S ¢ AS² = r, Званий астрономічної рефракцією. Всі елементи криволінійного променя SA і остаточне видиме його напрямок AS ¢ будуть лежати в одній і тій же вертикальній площині ZAOS. Отже, астрономічна рефракція тільки підвищує дійсний напрям на світило в що проходить через нього вертикальній площині.
Кутове піднесення світила над горизонтом в астрономії називають висотою світила. Кут S ¢ AH = h ¢буде видимою висотою світила, а кут S²AH = h = h ¢ - rє справжня його висота. кут z- справжнє зенітне відстань світила, а z¢ є видимим його значенням.
Величина рефракції залежить від багатьох факторів і може змінюватися в кожному місці на Землі навіть протягом доби. Для середніх умов отримана наближена формула рефракції:
Dh = -0,9666ctg h ¢. (2.1)
Коефіцієнт 0,9666 відповідає щільності атмосфери при температурі + 10 ° С і тиску 760мм ртутного стовпа. Якщо характеристики атмосфери інші, то поправку за рефракцію, розраховану за формулою (2.1), необхідно коригувати поправками за температуру і тиск.
Ріс.2.7.Астрономіческая рефракція
Для обліку астрономічної рефракції в зенітальних способах астрономічних визначень під час спостереження зенітних відстаней світил вимірюють температуру і тиск повітря. У точних способах астрономічних визначень зенітні відстані світил вимірюються в межах від 10 ° до 60 °. Верхня межа обумовлена інструментальними помилками, нижній - помилками таблиць рефракції.
Зенітна відстань світила, виправлене поправкою за рефракцію, обчислюється за формулою:
Середня (нормальна при температурі + 10 ° С і тиску 760мм рт. Ст.) Рефракція, що обчислюється за z¢;
Коефіцієнт, що враховує температуру повітря, який вираховується за значенням температури;
B- коефіцієнт, що враховує тиск повітря.
Теорією рефракції займалися багато вчених. Спочатку в якості вихідного служило припущення, що щільність різних шарів атмосфери зменшується зі збільшенням висоти цих шарів в арифметичної прогресії(Бузі). Але незабаром це припущення було визнано в усіх відношеннях незадовільним, так як воно приводило до занадто малою величиною рефракції і до занадто швидкого зменшення температури з висотою над поверхнею Землі.
Ньютон висловив гіпотезу про зменшення щільності атмосфери з висотою за законом геометричній прогресії. І ця гіпотеза виявилася незадовільною. За цією гіпотезою виходило, що температура у всіх шарах атмосфери повинна залишатися постійною і рівною температурі на поверхні Землі.
Самою дотепною виявилася гіпотеза Лапласа, проміжна між двома вищевикладеними. На цій гіпотезі Лапласа були засновані таблиці рефракції, які щорічно містилися у французькому астрономічному календарі.
Земна атмосфера з її нестабільністю (турбуленція, варіації рефракції) накладає межа на точність астрономічних спостережень із Землі.
При виборі місця установки великих астрономічних приладів попередньо всебічно вивчається астроклімат району, під яким розуміється сукупність факторів, що спотворюють форму проходить через атмосферу хвильового фронту випромінювання небесних об'єктів. Якщо хвильовий фронт доходить до приладу неспотвореним, то прилад в цьому випадку може працювати з максимальною ефективністю (з роздільною здатністю, яка наближається до теоретичної).
Як з'ясувалося, якість телескопічного зображення знижується головним чином через перешкоди, що вносяться приземним шаром атмосфери. Земля завдяки власним теплового випромінюванняв нічний час значно охолоджується і охолоджує прилеглий до неї шар повітря. Зміна температури повітря на 1 ° С змінює його показник заломлення на 10 -6. На ізольованих гірських вершинах товщина приземного шару повітря зі значним перепадом (градієнтом) температури може досягати кілька десятків метрів. У долинах і на рівнинних місцях у нічний час цей шар значно товщі і може складати сотні метрів. Цим пояснюється вибір місць для астрономічних обсерваторій на відрогах хребтів і на ізольованих вершинах, звідки більш щільний холодне повітря може стікати в долини. Висоту вежі телескопа вибирають такий, щоб прилад знаходився вище основної області температурних неоднорідностей.
Важливим фактором астроклімату є вітер у приземному шарі атмосфери. Перемішуючи шари холодного і теплого повітря, він викликає поява неоднорідностей густини в стовпі повітря над приладом. Неоднорідності, розміри яких менше діаметра телескопа, призводять до дефокусировки зображення. Більші флуктуації щільності (в кілька метрів і більше) не викликають різких спотворень фронту хвилі і призводять в основному до зміщення, а не до дефокусировки зображення.
У верхніх шарах атмосфери (в тропопаузе) також спостерігаються флуктуації щільності і показника заломлення повітря. Але обурення в тропопаузе не впливають помітно на якість зображень, що даються оптичними приладами, так як температурні градієнти там значно менше, ніж в приземному шарі. Ці шари викликають не тремтіння, а мерехтіння зірок.
При астрокліматіческіх дослідженнях встановлюють зв'язок між кількістю ясних днів, що реєструються метеослужбою, і числом ночей, придатних для астрономічних спостережень. Найвигіднішими районами, за даними астрокліматіческого аналізу території колишнього СРСР, є деякі гірські райони середньоазіатських держав.
земна рефракція
Промені від наземних предметів, якщо вони проходять в атмосфері досить великий шлях, також відчувають рефракцію. Траєкторія променів під впливом рефракції викривляється, і ми бачимо їх не на тих місцях або не в тому напрямку, де вони насправді знаходяться. При деяких умовах в результаті земної рефракції виникають міражі - помилкові зображення віддалених об'єктів.
Кутом земної рефракції a називається кут між напрямком на видиме і дійсне становище спостережуваного предмета (рис.2.8). Значення кута a залежить від відстані до спостережуваного предмета і від вертикального градієнта температури в приземному шарі атмосфери, в якому відбувається поширення променів від наземних предметів.
Рис.2.8. Прояв земної рефракції при візуванні:
а) - від низу до верху, б) - зверху вниз, a - кут земної рефракції
З земною рефракцією пов'язана геодезична (геометрична) дальність видимості (рис.2.9). Приймемо, що спостерігач перебуває в точці А на деякій висоті h Н над земною поверхнеюі спостерігає горизонт в напрямку точки В. Площина НАН - горизонтальна площина, що проходить через точку А перпендикулярно радіусу земної кулі, називається площиною математичного горизонту. Якби промені світла поширювалися в атмосфері прямолінійно, то сама далека точка на Землі, яку може побачити спостерігач з точки А, була б точка В. Відстань до цієї точки (дотична АВ до земної кулі) і є геодезична (або геометрична) дальність видимості D 0. Кругова лінія на земній поверхні ВВ - геодезичний (або геометричний) горизонт спостерігача. Величина D 0 обумовлена тільки геометричними параметрами: радіусом Землі R і висотою h Н спостерігача і дорівнює D o ≈ √ 2Rh H = 3,57√ h H, Що випливає з рис.2.9.
Рис.2.9. Земна рефракція: математичний (НН) і геодезичний (ВВ) горизонти, геодезична дальність видимості (АВ = D 0)
Якщо спостерігач спостерігає деякий предмет, що знаходиться на висоті h пр над поверхнею Землі, то геодезичної дальністю буде відстань АС = 3,57 (√ h H + √ h пр). Ці твердження були б вірними, якби світло поширювався в атмосфері прямолінійно. Але це не так. При нормальному розподілі температури і щільності повітря в приземному шарі крива лінія, яка зображує траєкторію світлового променя, звернена до Землі своєї увігнутою стороною. Тому самої далекої точкою, яку побачить спостерігач з А, буде не В, а В ¢. Геодезична дальність видимості АВ ¢ з урахуванням рефракції буде в середньому на 6-7% більше і замість коефіцієнта 3,57 у формулах буде коефіцієнт 3,82. Геодезична дальність обчислюється за формулами
, h - в м, D - в км, R - 6378 км
де hн і hпр - в метрах, D -в кілометрах.
Для людини середнього зросту дальність горизонту на Землі становить близько 5 км. Для космонавтів В.А.Шаталова і А.С.Елісеева, що літали на космічному кораблі«Союз-8», дальність горизонту в перигеї (висота 205км) була 1730км, а в апогеї (висота 223км) - 1800км.
Для радіохвиль рефракція майже не залежить від довжини хвилі, але крім температури і тиску залежить ще від змісту в повітрі водяної пари. При однакових умовах зміни температури і тиску радіохвилі заломлюються сильніше, ніж світлові, особливо при великій вологості.
Тому в формулах для визначення дальності горизонту або виявлення предмета променем радіолокатора перед коренем буде коефіцієнт 4,08. Отже, горизонт радіолокаційної системи виявляється далі приблизно на 11%.
Радіохвилі добре відбиваються від земної поверхні і від нижньої межіінверсії або шару зниженої вологості. В такому своєрідному волноводе, утвореному земною поверхнею і підставою інверсії, радіохвилі можуть поширюватися на дуже великі відстані. Ці особливості поширення радіохвиль успішно використовуються в радіолокації.
Температура повітря в приземному шарі, особливо в його нижній частині, далеко не завжди падає з висотою. Вона може зменшуватися з різною швидкістю, вона може не змінюватися по висоті (изотермия) і може збільшуватися з висотою (інверсія). Залежно від величини і знака градієнта температури рефракція може по-різному впливати на дальність видимого горизонту.
Вертикальний градієнт температури в однорідної атмосфері, в якій щільність повітря з висотою не змінюється, g 0 = 3,42 ° С / 100м. Розглянемо, який буде траєкторія променя АВпри різних градієнтах температури біля поверхні Землі.
Нехай, тобто температура повітря зменшується з висотою. При цьому умови убуває з висотою і показник заломлення. Траєкторія світлового променя в цьому випадку буде звернена до земної поверхні своєї увігнутою стороною (на рис. 2.9 траєкторія АВ¢). Таку рефракцію називають позитивною. Найдальшу точку В¢ спостерігач побачить в напрямку останньої дотичній до траєкторії променя. Ця дотична, тобто видимий за рахунок рефракції горизонт, становить з математичним горизонтом НАНкут D, менший кута d. кут d- це кут між математичним і геометричним горизонтом без рефракції. Таким чином, видимий горизонт піднявся на кут ( d - D) і розширився, так як D > D 0.
Тепер уявімо, що gпоступово зменшується, тобто температура з висотою убуває все повільніше і повільніше. Настане момент, коли градієнт температури стане рівним нулю (изотермия), а далі градієнт температури стає негативним. Температура вже не убуває, а зростає з висотою, тобто спостерігається інверсія температури. При зменшенні градієнта температури і перехід його через нуль видимий горизонт буде підніматися вище і вище і настане момент, коли D стане рівним нулю. Відомий геодезичний горизонт підніметься до математичного. Земна поверхня як би випросталася, стала плоскою. Геодезична дальність видимості - нескінченно велика. Радіус кривизни променя став рівним радіусу земної кулі.
При ще більш сильною температурної інверсії D стає негативним. Відомий горизонт піднявся вище математичного. Спостерігачеві в точці А буде здаватися, що він знаходиться на дні величезної улоговини. З-за обрію піднімаються і стають видимими (як би ширяють у повітрі) предмети, що знаходяться далеко за геодезичним горизонтом (рис.2.10).
Такі явища можна спостерігати в полярних країнах. Так, з Канадського берега Америки через протоку Сміта можна іноді бачити берег Гренландії з усіма будівлями на ньому. Відстань до гренландського берега близько 70км, в той час як геодезична дальність видимості становить не більше 20 км. Інший приклад. З англійської сторонипротоки Па-де-Кале з Гастингса доводилося бачити французький берег, що лежить через протоку на відстані близько 75 км.
Рис.2.10. Явище незвичайної рефракції в полярних країнах
Тепер припустимо, що g=g 0, отже, щільність повітря з висотою не змінюється (однорідна атмосфера), рефракція відсутня і D = D 0 .
при g > g 0 показник заломлення і щільність повітря з висотою збільшуються. У цьому випадку траєкторія світлових променів звернена до земної поверхні своєї опуклою стороною. Таку рефракцію називають негативною. Остання точка на Землі, яку побачить спостерігач в А, буде В². Відомий горизонт АВ² звузився і опустився на кут (D - d).
З розглянутого можна сформулювати наступне правило: якщо вздовж поширення світлового променя в атмосфері щільність повітря (а, значить, і показник заломлення) змінюється, то світловий промінь буде згинатися так, що його траєкторія завжди звернена опуклістю в бік зменшення щільності (і показника заломлення) повітря .
Рефракція і міражі
Слово міраж французького походження і має два значення: «відображення» і «оманливе бачення». Обидва значення цього слова добре відображають сутність явища. Міраж - це зображення реально існуючого на Землі предмета, часто збільшене і сильно спотворене. Розрізняють декілька видів міражів в залежності від того, де розташовується зображення по відношенню до предмету: верхні, нижні, бічні і складні. Найбільш часто спостерігаються верхні і нижні міражі, які виникають при незвичайному розподілі щільності (і, отже, показника заломлення) по висоті, коли на деякій висоті або у самої поверхні Землі є порівняно тонкий шар дуже теплого повітря (з малим показником заломлення), в якому промені, що йдуть від наземних предметів, відчувають повне внутрішнє відбиття. Це відбувається при падінні променів на цей шар під кутом більше кута повного внутрішнього відображення. Цей більш теплий шар повітря і грає роль повітряного дзеркала, що відображає потрапляють в нього промені.
Верхні міражі (рис.2.11) виникають при наявності сильних температурних інверсій, коли щільність повітря і показник заломлення з висотою швидко зменшуються. У верхніх міражі зображення розташовується над предметом.
Рис.2.11. верхній міраж
Траєкторії світлових променів показані на малюнку (2.11). Припустимо, що земна поверхня плоска і шари однакової щільності розташовані паралельно їй. Так як щільність убуває з висотою, то. Теплий шар, який грає роль дзеркала, лежить на висоті. У цьому шарі, коли кут падіння променів стає рівним показнику заломлення (), відбувається поворот променів назад до земної поверхні. Спостерігач може бачити одночасно сам предмет (якщо він не за горизонтом) і одне або кілька зображень над ним - прямих і перевернутих.
Рис.2.12. Складний верхній міраж
На рис. 2.12 представлена схема виникнення складного верхнього міражу. Видно сам предмет аb, Над ним його пряме зображення а ¢ b ¢, перевернуте в²b²і знову пряме а² ¢ b² ¢. Такий міраж може виникнути, якщо щільність повітря зменшується з висотою спочатку повільно, потім швидко і знову повільно. Зображення виходить перевернутим, якщо промені, що йдуть від крайніх точок предмета, перетнуться. Якщо предмет знаходиться далеко (за горизонтом), то сам предмет може бути і не бачимо, а його зображення, високо підняті в повітря, видно з великих відстаней.
Місто Ломоносов знаходиться на березі Фінської затокив 40км від Санкт-Петербурга. Зазвичай з Ломоносова Санкт-Петербург не видно зовсім або видно дуже погано. Іноді ж Санкт-Петербург видно «як на долоні». Це один із прикладів верхніх міражів.
До числа верхніх міражів, мабуть, слід віднести хоча б частину так званих примарних Земель, які десятиліттями розшукували в Арктиці і так і не знайшли. Особливо довго шукали Землю Санникова.
Яків Санніков був мисливцем, займався хутровим промислом. У 1811р. він відправився на собаках по льоду до групи Новосибірських островів і з північного краю острова Котельний побачив в океані невідомий острів. Досягти його він не зміг, але повідомив про відкриття нового острова уряду. У серпні 1886р. Е.В.Толь під час своєї експедиції на Новосибірські острови теж побачив острів Санникова і зробив запис у щоденнику: «Горизонт абсолютно ясний. У напрямку на північний схід, 14-18 градусів, ясно побачили контури чотирьох столових гір, які на сході з'єднувалися з ницої землею. Таким чином, повідомлення Санникова підтвердилося повністю. Ми маємо право, отже, нанести у відповідному місці на карту пунктирну лінію і надписати на ній: «Земля Санникова».
Пошуків Землі Санникова Толь віддав 16 років життя. Він організував і провів три експедиції в район Новосибірських островів. Під час останньої експедиції на шхуні «Зоря» (1900-1902гг.) Експедиція Толя загинула, так і не знайшовши Землі Санникова. Більше Землю Санникова не бачив ніхто. Можливо, це був міраж, який в певний часроку з'являється в одному і тому ж місці. Як Санніков, так і Толь, бачили міраж одного і того ж острова, розташованого в цьому напрямку, тільки значно далі в океані. Може бути, це був один з островів Де-Лонга. Можливо, це був величезний айсберг - цілий крижаний острів. Такі крижані гори, площею до 100 км 2, подорожують по океану кілька десятків років.
Не завжди міраж обманював людей. Англійська полярний дослідник Роберт Скотт в 1902р. в Антарктиді побачив гори, як би висять в повітрі. Скотт припустив, що далі за горизонтом знаходиться гірський ланцюг. І, дійсно, гірський ланцюг була виявлена пізніше норвезьким полярним дослідником Раулем Амундсеном якраз там, де і припускав її знаходження Скотт.
Рис.2.13. Нижній міраж
Нижні міражі (рис.2.13) виникають при дуже швидкому зменшенні температури з висотою, тобто при дуже великих градієнтах температури. Роль повітряного дзеркала грає тонкий приземний найтепліший шар повітря. Міраж називається нижнім, так як зображення предмета розміщується під предметом. В нижніх міражі здається, ніби під предметом знаходиться водна гладь і всі предмети відображаються в ній.
У спокійній воді добре відображаються всі, хто стоїть на березі предмети. Відображення в тонкому нагрітому від земної поверхні шарі повітря абсолютно аналогічно відображенню у воді, тільки роль дзеркала грає сам повітря. Стан повітря, при якому виникають нижні міражі, вкрай нестійке. Адже внизу, у землі, лежить сильно нагрітий, а значить і більш легкий повітря, а вище нього - більш холодний і важкий. Піднімаються від землі струменя гарячого повітря пронизують шари холодного повітря. За рахунок цього міраж змінюється на очах, поверхня «води» здається хвилястою. Достатньо невеликого пориву вітру або поштовху і станеться обвал, тобто перевертання повітряних шарів. Важкий повітря спрямується вниз, руйнуючи повітряне дзеркало, і міраж зникне. Сприятливими умовами для виникнення нижніх міражів є однорідна, рівна подстилающая поверхню Землі, що має місце в степах і пустелях, і сонячна безвітряна погода.
Якщо міраж є зображення реально існуючого предмета, то виникає питання - зображення будь водної поверхні бачать подорожні в пустелі? Адже води в пустелі немає. Справа в тому, що гадана водна поверхня або озеро, видимі в міражі, в дійсності є зображенням НЕ водній поверхні, а неба. Ділянки неба відображаються в повітряному дзеркалі і створюють повну ілюзію блискучою водної поверхні. Такий міраж можна побачити не тільки в пустелі або в степу. Вони виникають навіть у Санкт-Петербурзі і його околицях в сонячні дні над асфальтовими дорогами або рівним піщаним пляжем.
Рис.2.14. бічний міраж
Бічні міражі виникають в тих випадках, коли шари повітря однакової щільності розташовуються в атмосфері не горизонтально, як зазвичай, а похило і навіть вертикально (рис.2.14). Такі умови створюються влітку, вранці незабаром після сходу сонця у скелястих берегів моря або озера, коли берег уже освітлений Сонцем, а поверхня води і повітря над нею ще холодні. Бічні міражі неодноразово спостерігалися на Женевському озері. Бічний міраж може з'явитися у кам'яної стіни будинку, нагрітої Сонцем, і навіть збоку від нагрітої печі.
Складного виду міражі, або фата-моргана, виникають, коли одночасно є умови для появи як верхнього, так і нижнього міражу, наприклад при значній температурної інверсії на деякій висоті над відносно теплим морем. Щільність повітря з висотою спочатку збільшується (температура повітря знижується), а потім так само швидко зменшується (температура повітря підвищується). При такому розподілі щільності повітря стан атмосфери вельми нестійкий і схильне раптових змін. Тому вид міражу змінюється на очах. Найпростіші скелі і вдома внаслідок багаторазових спотворень і збільшення на очах перетворюються в чудові замки феї Моргани. Фата-моргана спостерігається біля берегів Італії, Сицилії. Але вона може виникнути і в високих широтах. Ось як описав бачену їм в Нижньоколимського фата-моргану відомий дослідник Сибіру Ф.П.Врангель: «Дія горизонтальної рефракції справило рід фата-моргана. Гори, що лежать на південь, здавалися нам в різних спотворених видах і висячими в повітрі. Дальні гори представлялися перекинутими вниз вершинами. Річка звузилася до того, що протилежний берег здавався знаходяться майже у наших хат ».
У світі багато цікавого. Мерехтіння зірок - одне з найдивовижніших явищ. Скільки всіляких повір'їв пов'язано з цим явищем! Невідоме завжди лякає і притягує одночасно. Яка ж природа такого явища?
вплив атмосфери
Астрономи зробили цікаве відкриття: мерехтіння зірок ніяк не пов'язане з їх змінами. Тоді чому зірки мерехтять на нічному небі? Вся справа в атмосферному русі потоків холодного і гарячого повітря. Де проходять теплі шари над холодними, там утворюються вихори повітря. Під дією цих вихорів промені світла викривляються. Так світлові промені викривляються, змінюючи видиме положення зірок.
Цікавим є той факт, що зірки взагалі не мерехтять. Таке бачення створюється на землі. Очі спостерігачів сприймають світло, що виходить від зірки, після його проходження крізь атмосферу. Тому на питання про те, чому зірки мерехтять, можна відповісти, що зірки не мерехтять, а то явище, які ми спостерігаємо на землі, - це спотворення світла, що пройшов шлях від зірки крізь атмосферні шари повітря. Якби таких рухів повітря не відбувалося, то і мерехтіння не спостерігалося б, навіть від самої далекої зірки в космосі.
наукове пояснення
Якщо розкрити більш детально питання про те, чому зірки мерехтять, то варто відзначити, що цей процес спостерігається тоді, коли світло від зірки переходить з більш щільного атмосферного шару в більш легкий. До того ж, як було сказано вище, ці шари постійно переміщаються відносно один одного. Із законів фізики відомо, що тепле повітря піднімається, а холодний, навпаки, опускається. Саме тоді, коли світло проходить цю межу шарів, ми і спостерігаємо мерехтіння.
Проходячи крізь шари повітря, різні по щільності, світло зірок починає мерехтіти, а їх контури розпливаються і зображення збільшується. При цьому інтенсивність випромінювання і, відповідно, яскравість теж змінюються. Таким чином, вивчаючи і спостерігаючи вищеописані процеси, вчені зрозуміли, чому зірки мерехтять, а їх мерехтіння різниться по інтенсивності. У науці така зміна світловий інтенсивності називається сцинтилляций.
Планети і зірки: в чому різниця?
Цікавий і той факт, що ні від кожного космічного світиться об'єкта вихідний світло дає явище сцинтиляції. Візьмемо планети. Вони теж відбивають сонячне світло, але не мерехтять. Саме за характером випромінювання планету відрізняють від зірки. Так, світло зірки дає мерехтіння, а планети - немає.
Ще з давніх часів людство навчилося за зірками орієнтуватися в просторі. В ті часи, коли точні прилади не були винайдені, небо допомагало знайти вірний шлях. І сьогодні ці знання не втратили свого значення. Астрономія як наука зародилася в 16 столітті, коли вперше винайшли телескоп. Ось тоді і стали впритул спостерігати світло зірок і вивчати закони, за якими вони мерехтять. слово астрономіяв перекладі з грецького - це "закон зірок".
Наука про зірок
Астрономія вивчає Всесвіт і небесні тіла, їх рух, розташування, будова і походження. Завдяки розвитку науки, астрономи пояснили, чим мерехтлива зірка на небі відрізняється від планети, яким чином відбувається розвиток небесних тіл, їх систем, супутників. Ця наука заглянула далеко за межі Сонячної системи. Пульсари, квазари, туманності, астероїди, галактики, чорні діри, міжзоряний і міжпланетний речовина, комети, метеорити і все, що стосується космічного простору, Вивчає наука астрономія.
На інтенсивність і колір мерехтливого зоряного сяйва впливає ще висота атмосфери і наближеність до горизонту. Неважко помітити, що зірки, розташовані близько до нього, світять яскравіше і переливаються різними кольорами. Особливо красивим стає це видовище в морозні ночі або відразу після дощу. У ці моменти небо безхмарне, що сприяє більш яскравого мерехтіння. Особливу сяйво у Сіріуса.
Атмосфера і зоряне сяйво
При бажанні спостерігати за зоряним мерехтінням слід розуміти, що при спокійній атмосфері у зеніту це можливо тільки зрідка. Яскравість світлового потоку постійно змінюється. Це знову-таки пов'язано з відхиленням світлових променів, які нерівномірно концентруються над земною поверхнею. На зоряний краєвид вплив робить і вітер. При цьому спостерігач зоряної панорами постійно виявляється поперемінно в затемненій або освітленій області.
При спостереженні за зірками, розташованими на висоті понад 50 °, зміна кольори не буде помітним. А ось зірки, які знаходяться нижче 35 °, будуть мерехтіти і міняти колір досить часто. Дуже інтенсивне мерехтіння говорить про неоднорідність атмосфери, що безпосередньо пов'язано з метеорологією. Під час спостереження за зоряним мерехтінням було помічено, що воно має властивість посилюватися при зниженому атмосферному тиску, температури. Посилення мерехтіння можна помітити також при збільшенні вологості. Однак прогнозувати погоду за сцинтиляції можна. Стан атмосфери залежить від великої кількості різних факторів, що не дозволяє робити висновки про погоду тільки по зоряному мерехтінню. Безумовно, деякі моменти працюють, але до сих пір це явище має свої неясності і загадки.
