Начальные классы

Калькулятор расчета пеноблоков смотрите на этом ресурсе
Все о каркасном доме можно найти здесь http://stroidom-shop.ru
Как снять комнату в коммунальной квартире смотрите тут comintour.net

Разработки уроков

Калькулятор расчета пеноблоков смотрите на этом ресурсе
Все о каркасном доме можно найти здесь http://stroidom-shop.ru
Как снять комнату в коммунальной квартире смотрите тут comintour.net

Русский язык

Калькулятор расчета пеноблоков смотрите на этом ресурсе
Все о каркасном доме можно найти здесь http://stroidom-shop.ru
Как снять комнату в коммунальной квартире смотрите тут comintour.net

Литература

Калькулятор расчета пеноблоков смотрите на этом ресурсе
Все о каркасном доме можно найти здесь http://stroidom-shop.ru
Как снять комнату в коммунальной квартире смотрите тут comintour.net

Английский язык

Калькулятор расчета пеноблоков смотрите на этом ресурсе
Все о каркасном доме можно найти здесь http://stroidom-shop.ru
Как снять комнату в коммунальной квартире смотрите тут comintour.net

Немецкий язык

Калькулятор расчета пеноблоков смотрите на этом ресурсе
Все о каркасном доме можно найти здесь http://stroidom-shop.ru
Как снять комнату в коммунальной квартире смотрите тут comintour.net

Французский язык

Калькулятор расчета пеноблоков смотрите на этом ресурсе
Все о каркасном доме можно найти здесь http://stroidom-shop.ru
Как снять комнату в коммунальной квартире смотрите тут comintour.net

История

Калькулятор расчета пеноблоков смотрите на этом ресурсе
Все о каркасном доме можно найти здесь http://stroidom-shop.ru
Как снять комнату в коммунальной квартире смотрите тут comintour.net

Обществознание

Калькулятор расчета пеноблоков смотрите на этом ресурсе
Все о каркасном доме можно найти здесь http://stroidom-shop.ru
Как снять комнату в коммунальной квартире смотрите тут comintour.net

Биология

Калькулятор расчета пеноблоков смотрите на этом ресурсе
Все о каркасном доме можно найти здесь http://stroidom-shop.ru
Как снять комнату в коммунальной квартире смотрите тут comintour.net

География

Калькулятор расчета пеноблоков смотрите на этом ресурсе
Все о каркасном доме можно найти здесь http://stroidom-shop.ru
Как снять комнату в коммунальной квартире смотрите тут comintour.net

Математика

Калькулятор расчета пеноблоков смотрите на этом ресурсе
Все о каркасном доме можно найти здесь http://stroidom-shop.ru
Как снять комнату в коммунальной квартире смотрите тут comintour.net

 

Задания

Из предложенных 7 заданий рекомендуется выбрать самые интересные (1-2 задания для 8 класса и младше, 2-3 для 9-11 классов). Пере­чень вопросов в каждом задании можно использовать как план единого ответа, а можно отвечать на все (или некоторые) вопросы по отдельности. Ответы снабдите разумным количеством примеров и пояснений по вашему выбору.


1. Как все знают, на небе звёзды светят собственным светом, а пла­неты — отражённым. Бывает ли так, чтобы звезда — не светилась? И наоборот, какое у планет может быть собственное излучение? Чем, собственно, отличаются планеты и звёзды?

2. Линия тропика в северном полушарии Земли (параллель 23,5° север­ной широты) исторически называется тропиком Рака, а в южном — тропиком Козерога. Когда и почему установили такие названия? Быть может, по тем животным, которые на этих широтах водятся? Насколько правильны ли эти названия сейчас, в 21 веке?

3. Как будет изменяться вес пакета молока (1000 г), если опускаться с ним к центру Земли? Как будет изменяться его вес, если отправиться С ним в космос (например, на МКС), на Луну, на другие планеты, за пределы Солнечной системы, за пределы Галактики?

4. Бывают минералы, которые занимают заметно больший объём, чем образовавшие их вещества, из-за чего такие минералы раздвигают в сто­роны окружающие породы. Приведите хотя бы 2 примера таких мине­ралов и Опишите их (почему они ведут себя таким образом, почему представляют интерес, как их можно обнаружить).

5. В 1973 году произошло извержение вулкана на острове Хэймаэй (Исландия), которое известно тем, что идущую на город лаву оста­навливали морской водой, качая её насосами из океана. Как именно вода останавливала лаву? Какие другие крупные извержения вулканов вы знаете? Использовались ли во время этих извержений какие-либо способы защиты населения?

6. Везде ли на Земле (и всегда ли) можно пользоваться компасом для ориентирования по сторонам горизонта? А на других планетах?

7. Из чего состоят звёзды, которые вы видите на небе?


Ответы и комментарии к заданиям

Задание 1

В этом вопросе под словом «светит» мы понимаем видимый свет. Светом этот диапазон электромагнитного излучения (длина волны в интервале от 0,4 до 0,7 мкм) мы называем только для своего удобства. Физически этот диапазон ничем не выделяется и не отличается от инфракрасного излучения (длина волны больше) и ультрафиолетового (длина волны меньше).

Человеческий глаз начинает воспринимать как светящиеся пред­меты, нагретые до температуры примерно 550 °С.

Тепловое электромагнитное излучение испускают все нагретые тела. В частности, наша Земля. В чём легко убедиться, например, с помощью оборудования для ночного видения в инфракрасном диапазоне. Если бы мы могли самостоятельно наблюдать излучение инфракрасного диапа­зона, то вполне могли бы назвать светящейся и свою планету.

Свойства теплового излучения, как это естественно ожидать по названию, зависят от температуры излучающего тела. Чем больше тем­пература, тем излучение оказывается более интенсивным, и, главное, тем большая часть спектра излучения попадает в видимый диапазон. (Речь идёт о достаточно плотных телах, в частности, как раз о планетах и звёздах.)

Обычные звёзды имеют достаточно высокую температуру поверхно­сти (несколько тысяч градусов), и, соответственно, испускают тепловое электромагнитное излучение во всех диапазонах длин волн, в том числе и в диапазоне видимого света.

Иногда звёздами также называют объекты, которые через какое-то время станут светящимися звёздами, но пока ещё не разогрелись и не достигли высокой температуры. И, соответственно, пока не светятся. Или же у них пока разогрета только внутренняя часть, а до поверхности свет не доходит.

Звезда (бывшая) может иметь слишком большую массу и относи­тельно небольшие размеры, из-за чего испускаемый свет не может пре­одолеть гравитационное притяжение и вырваться наружу. Такие объ­екты иногда так и называют — «чёрные дыры».

Может быть и так, что звезда светится, как ей и положено, но что-то мешает её наблюдению. Для на,с (земных наблюдателей) это тоже будет выглядеть так, что «звезда не светится». В формулировке вопроса явно не оговаривалось, нужно или нет рассматривать такие ситуации. Поэтому при оценивании ответов рассмотрение таких слу­чаев оценивается баллами, но не требуется в качестве обязательного.

В дневное время звёзды (кроме Солнца) не видны с поверхности Земли. Конечно, днём звёзды не гаснут и светятся как обычно. Просто яркость солнечной засветки в атмосфере оказывается намного больше яркости звёзд, сами звёзды на таком ярком фоне просто незаметны.

При этом само голубое небо (а точнее, земная атмосфера) све­тит отражённым и рассеянным солнечным светом. (Кстати, на самом Солнце бывают тёмные пятна — участки поверхности, которые хотя и светятся, но с существенно меньшей интенсивностью, чем остальная солнечная поверхность).

Звёзды также могут исчезать на время из-за того, что они загоражи­ваются Луной или астероидом, или даже просто облаком в атмосфере Земли. Внешне это выглядит так, как будто звезда погасла, а потом зажглась.

Заметим, что даже когда условия наблюдения звёзд на ночном небе С поверхности Земли кажутся идеальными, на самом деле они иска­жаются земной атмосферой до полной неузнаваемости. И то, что мы видим, — это скорее не сами звёзды, а свечения земной атмосферы.

Ну и звезда может просто находиться очень далеко от нас — тогда её излучение будет незаметным. Также не очень заметно световое излу­чение звёзд, находящихся на поздних стадиях эволюции. Эти объекты хотя и горячие, но имеют маленький размер и маленькую излучающую поверхность. Некоторые из них так и называются — карлики.

Тела с холодной (в нашем понимании) поверхностью теплового излу­чения в видимом диапазоне практически не испускают.

Отметим, что поверхность планеты не обязательно холодная. Так, температура поверхности и атмосферы Венеры может достигать 550 градусов Цельсия и более. Наблюдая эту планету, мы, кроме отражён­ного солнечного излучения, видим и её собственное тепловое излучение (правда, это излучение почти полностью попадает в инфракрасный, а не видимый диапазон, что обусловлено плотным и более холодным облач­ным слоем атмосферы Венеры).

Горячие места могут образовываться и на других планетах. Напри­мер, светится раскалённая вулканическая лава.

Также свечение может быть связано с разогревом падающих на пла­нету метеоритов. А если метеорит достаточно крупный — он может устроить не только сильное свечение в атмосфере, но и мощный взрыв на поверхности планеты, также сопровождающийся световой вспыш­кой. (Например, вспомним метеорит, упавший в Челябинской области 15 февраля 2013 года: его полёт в атмосфере сопровождался очень ярким свечением).

Кроме того, на планетах могут быть источники света нетепловой природы. (Нетепловое излучение также есть и у звёзд, но там оно вносит очень незначительный вклад в общую яркость).

Далее мы не будем рассматривать свечение объектов, созданных человеком, и биологических объектов, считая, что в вопросе речь идёт о наблюдении с Земли других планет.

В атмосферах планет могут наблюдаться свечения, связанные с тем, что атомы и молекулы по какой-то причине переходят в возбуждён­ное состояние, а затем возвращаются в основное состояние, излучая лишнюю энергию в виде света. На Земле такие эффекты, связанные с попаданием в атмосферу космических частиц, называются Полярными сияниями. В основном они наблюдаются у полюсов, что обусловлено гео­метрией магнитного поля Земли (которое влияет на траекторию заря­женных частиц). На других планетах могут происходить аналогичные явления, соответствующие строению атмосферы и магнитного поля пла­неты. (Атмосферные излучения имеют линейчатый спектр, по которому можно определить, какие атомы или молекулы такое излучение испус­кают — то есть получить информацию о химическом составе атмосферы планеты).

В атмосферах планет, также, как и на Земле, происходят электриче­ские явления, сверкают грозовые разряды (молнии).

Теоретически, излучение светового диапазона могла бы генериро­вать магнитосфера планеты. Но реально такие явления именно в види­мом диапазоне обнаружены не были, хотя, например, магнитосфера Юпитера является очень мощным источником излучения в диапазоне радиоволн.

Планеты от звёзд в основном отличаются массой. От массы зависит, сожмётся ли вещество под действием сил тяжести настолько сильно для того, чтобы там начали происходить термоядерные реакции, которые и являются источником энергии для звезды. Чтобы стать звездой, косми­ческому объекту достаточно иметь массу, примерно в 10 раз меньшую массы нашего Солнца. Объекты меньшей массы так и Останутся отно­сительно холодными и будут называться планетами.

Конечно, между планетами и звёздами бывают и другие отличия (впрочем, обусловленные первоначальным различием масс). Например, Земля и Солнце различаются по химическому составу и, разумеется, по температуре и размерам.


Задание 2

Названия тропика Рака и тропика Козерога не имеют никакого отноше­ния к животным, которые водятся в этих широтах.

Эти названия связаны с названиями созвездий Рака и Козерога. Созвездия же получили такие названия в глубокой древности (пред­положительно более 2 тысяч лет назад) по названиям живых существ (реальных или мифических) в связи со сходством их внешнего вида и очертаний созвездий на небе.

Взаимное расположение звёзд на небе человечеству было известно, опять же, с глубокой древности. Для получения таких знаний вполне достаточно жить в одном месте, ежедневно в течении года наблю­дать ночное небо и сопоставить результаты наблюдений между собой. Такие наблюдения имели важное практическое значение — они позво­ляли вести календарь, ориентироваться по сторонам света, определять свою географическую широту. Также, несомненно, кроме практиче­ских целей эти наблюдения были связаны и с мифологией. Всё это способствовало созданию достаточно хорошо продуманных систем ори­ентирования на звёздном небе. Системы координат, как мы бы сейчас сказали. И все такие системы координат по сути были сферическими — позволяли ориентироваться из точки наблюдения по всем возможным направлениям пространства.

Отдельный интерес представляло расположение на звёздном небе Солнца. Точнее, само Солнце одновременно со звёздами обычно не наблюдается, но можно мысленно представить (вычислить) место, где оно находится, если бы звёзды были видны. Или, что тоже самое, какой участок звёздного неба в данный сезон года не виден из-за того, что засвечивается для наблюдателя на Земле Солнцем. Именно так и опре­деляются сезоны солнечного календаря, (Скорей всего люди смотрели на созвездия после захода Солнца и до его восхода и примерно при­кидывали его положение. Потом скорей всего заметили, что полная Луна на небе находится против Солнца, и тогда повысили точность определения положения Солнца.)

Солнце может располагаться на звёздном небе не в произвольном месте, а только в определённой полосе. Условные линии, ограничива­ющие это полосу, назывались тропиками. (Тропик — поворотный круг по-древнегречески.) Солнце во время своего сезонного путешествия по звёздному небу перемещается между этими линиями тропиков. Дойдя до такой линии, оно разворачивается и начинает движение в обратном направлении.

Примерно 2 тысячи лет назад в период самых длинных дней в году (в Северном полушарии) Солнце находилось на линии тропика и засве­чивало собой созвездие Рака (или, как говорят, находилось в этом созвез­дии). Поэтому линия и получила название тропика Рака. А в сезон самых коротких световых дней Северного полушария Солнце находи­лось на другой линии тропика и засвечивало собой созвездие Козерога. В связи с чем возникло название тропика Козерога.

Много позднее, в эпоху Великих географических открытий (в 15-17 веках) выяснилось, что наша Земля имеет шарообразную форму. И ока­залось, что для ориентирования на поверхности сферической Земли удобно использовать те же методы (те же системы координат, как бы мы сейчас сказали), что и на звёздном небе. Например, наносить на карты Земли и звёздного неба условные параллели и меридианы. Так, неко­торые объекты, раньше использовавшиеся для ориентирования среди звёзд, стали использоваться на Земле. В том числе и условные линии тропиков.

Земными тропиками стали называть географические параллели, прямо над которыми (то есть если смотреть в небо вертикально вверх) находятся линии тропиков на небе. Солнце в дни солнцестояний при наблюдении с линий земных тропиков в полдень будет располагаться в зените: в декабре — для южного тропика, а в июне — для северного тропика.

Полуденная высота Солнца над горизонтом и длина светового дня (эти величины связаны между собой — чем больше одна, тем больше и другая) существенно влияют на климат в данной местности. Чем длин­нее световой день, тем больше успевает прогреться поверхность Земли в данном месте. Чем более отвесно падают солнечные лучи на поверх­ность Земли, тем больше солнечной энергии попадает за одинаковое время на одинаковую площадь поверхности. Именно этим обстоятель­ством определяется жаркий тропический климат (в местности, где све­товой день всегда достаточно длинный) и смена времён года в умерен­ных широтах (где — попеременно в Северном и Южном полушарии — длина светового дня увеличивается в летний период и уменьшается в зимний).

Линии тропиков (параллели 23,5° северной широты и 23,5° южной широты) ограничивают тропическую область Земли — область, кото­рую Солнце может освещать перпендикулярно земной поверхности. Гео­графическая широта тропиков равна углу между осью суточного вра­щения Земли и перпендикуляром к плоскости орбиты Земли вокруг Солнца 23,5°.

Тропические созвездия — то есть созвездия, в которых солнце нахо­дится в момент достижения небесного тропика (или, что то же самое, когда в соответствующем полушарии Земли везде, кроме тропической зоны, максимальна продолжительность светового дня) — определяются тем, в какую именно сторону (ориентируясь относительно звёзд) ось вращения Земли наклонена.

Ориентация в пространстве оси суточного вращения Земли меняется очень медленно. В результате астрономические события, связанные с перемещением по небу Солнца, повторяются по сезонам из года в год. Разница между двумя соседними годами (и даже на протяжении деся­тилетий и столетий) практически незаметна. Именно на этой повторяе­мости основан солнечный календарь и связанные с ним понятия (в том числе и тропики).

(Кто-то может написать непосредственное название явления — «пре­цессия». Полный круг земная ось делает за примерно 26000 лет.)

Однако для более длинных промежутков времени — тысяча лет и более — разница оказывается существенной. В современную нам эпоху Солнце, достигая на небе тропика Рака (на Земле в этот день наблюда­ется максимальная для данной местности продолжительность светового дня на тропике Рака и севернее) уже не находится в созвездии Рака. Аналогично, тропик Козерога сейчас уже никак не связан с созвездием Козерога. Но названия тропиков с древних времён остались совпадаю­щими с названиями этих созвездий.

С помощью математических вычислений можно установить, когда эти (ныне «устаревшие») названия были «правильными». Получается, что это было примерно 2 тысячи лет назад.


Задание 3

Уточним, что весом нашего пакета молока в каком-то месте мы будем называть силу, которую нужно приложить к пакету, чтобы удержать его в этом месте.

На поверхности Земли вес равен mg, где m — масса пакетика, а g — ускорение свободного падения (на поверхности Земли равно при­мерно 9,81 м/с2, в разных местах поверхности Земли может немного отличаться).

В центре Земли ввиду симметрии вес будет равен 0 (нет выделенного направления, в котором могла бы действовать сила).

При перемещении пакета молока от поверхности до центра Земли вес уменьшается до нуля. Однако в процессе этого перемещения есть участок, где вес, наоборот, возрастает. Это происходит из-за прибли­жения к массивному ядру Земли, плотность которого в несколько раз больше плотности Земной коры. Максимум находится на глубине около 2,5 тысяч километров. Там вес примерно на 10% больше, чем на поверх­ности. (Разумеется, это установлено расчётным путём, а не эксперимен­тально).

На МКС вес пакета молока будет равен нулю — пакет будет висеть в невесомости в пределах МКС, для его удержания в этом положении прикладывать дополнительных сил не требуется.

На поверхности Луны вес предметов примерно в 6 раз меньше, чем на поверхности Земли.

Вес нашего пакетика молока на поверхности других планет зависит от массы и радиуса планеты. Вес можно посчитать по формуле




Интересно, что более точное значение гравитационной постоянной в настоящее время неизвестно из-за сложности экспериментальных измерений. За последние несколько лет рекомендуемое для использо­вания в расчётах значение гравитационной постоянной несколько раз уточнялось, при этом цифры «6,67» оставались такими же, а следую­щая цифра уже менялась. Разумеется, речь идёт именно О точности эксперимента, а не об изменении самой величины О со временем.

За пределами Солнечной системы и нашей Галактики ничего прин­ципиально другого не наблюдается. Скорее всего законы природы там точно такие же, как и на Земле, и вес определяется точно также.


Задание 4

Самый известный пример — вода и лёд. Вода, замерзая и превращаясь в лёд, увеличивает занимаемый объём примерно на 9%. Происходит это из-за того, что в кристаллической структуре льда молекулы воды рас­полагаются менее компактно, чем они могут это сделать в жидкой воде. (Впрочем, у льда существуют и кристаллические модификации, плот­ность которых больше плотности воды — они образуются под болыпйм давлением.)

Обнаружение льда никаких сложностей не представляет. Важность воды для жизни и хозяйственной деятельности человека также оче­видна.

Другие вещества, у которых объём в твёрдом состоянии больше, чем в жидком, также встречаются, но относительно редко.

Метамикты — радиоактивные минералы, первоначальное кристалли­ческое упорядочение структуры которых нарушается в процессе радио­активного распада отдельных атомов и появления на их месте других атомов. А неупорядоченная структура занимает больше места, чем упо­рядоченная.

Внешний признак для обнаружения таких минералов в горных поро­дах — от места расположения такого включения по породе во все сто­роны распространяются трещины.

Так как метамикты содержат радиоактивные элементы, их можно обнаружить по радиоактивному излучению с помощью приборов, реги­стрирующих такое излучение. При нагревании метамиктные минералы уменьшаются в объёме вплоть до своего естественного (неувеличенного) объёма за счёт восстановления (полного или частичного) исходной кристаллической структуры. По этому признаку их также можно иден­тифицировать. Это же объясняет и причину заметного разрушения окружающих горных пород — увеличение объёма произошло уже после застывания и охлаждения пород и утраты пластичности.

Метамикты интересны как источники радиоактивных элементов (прежде всего урана) и как маркеры для обнаружения месторождений радиоактивных элементов.

Один из самых распространённых на земле минералов — кварц (SiO2) — имеет несколько кристаллических модификаций. Переход из одной модификации в другую происходит с повышением температуры и сопровождается скачкообразным увеличением объёма. В процессе нагревания при достижении температуры 573°С объём увеличивается на 0,8%, затем при достижении температуры 870°С происходит увели­чение объёма на 12,7%. Подобным образом ведут себя и многие другие минералы.

Породы с высоким содержанием кварца будут механически разру­шаться при нагревании или охлаждении при прохождении через ука­занные температуры (573°С и 870°С). Такое нагревание и охлаждение может происходить как по естественным причинам, так и создаваться искусственно (например, с помощью электронагревателя). На этом осно­ван способ термобурения, когда при прохождении скважины породы разрушаются не буром, а многократным нагреванием и охлаждением вблизи подходящей температуры.

В качестве ещё одного важного и интересного примера можно при­вести минерал эттрингит (другое название — вудфордит). Химическая формула Са6Аl2(SO4)з(OН)12 • 26Н2O. Этот минерал встречается в при­роде и даже считается полудрагоценным (возможно, потому, что боль­шие по размеру экземпляры встречаются редко).

Этот же минерал, образуясь при застывании цемента, обеспечивает увеличение объёма застывающего цемента. Такой цемент делают спе­циально — он подходит для герметизации швов и стыков в тоннелях и подобных сооружениях. Расширяясь и создавая высокое давление, цемент проникает во все щели и пустоты, застывает там и делает невоз­можным протекание там воды.

Образование эттрингита в уже готовых цементных конструкциях, наоборот, может привести к их разрушению, что является серьёзной проблемой.

Можно привести и различные другие примеры. Тем более, что в хотя вопросе и есть слова «заметно больший объём», но конкретного нижнего предела изменения объёма не указано. А то или иное изменение объёма вещества происходит практически в любом физическом или химическом процессе.


Задание 5

Возможности людей по управлению текущим потоком лавы сильно огра­ничены. Такой поток бесполезно полностью заливать водой. Потоки лавы могут течь по дну водоёма под толщей воды. При этом снаружи потока от охлаждения водой образуется плотная корка, внутри кото­рой достаточно долго продолжает течь жидкая лава. Просто поливая водой поток лавы, остановить его, скорее всего, не получится. Точнее, не получится сделать это быстро.

А это — как раз самое важное. Заливание чего-либо лавой — дей­ствие практически необратимое (в отличие, например, от наводнения, когда затопленное пространство возможно осушить).

Но можно попытаться управлять направлением потока лавы, напра­вив его по пути, где ничего ценного нет (если есть такая возможность), или же пожертвовав чем-то менее ценным, сохраняя более ценное и полезное.

Ввиду сложности и опасности такого мероприятия этим обычно либо не занимаются, либо такие попытки оказываются неудачными.

Во время извержения вулкана Хельгафедль на острове Хэймаэй в 1973 году проводились масштабные работы по охлаждению лавы водой с участием большого количества людей и техники.

Это извержение и связанные с ним события приобрели большую известность, чему способствовало сразу несколько обстоятельств — уни­кальность и неожиданность самого природного явления (вулкан счи­тался давно потухшим), энтузиазм населения и масштабность работ по борьбе С лавой, большой причинённый ущерб и даже специальные дополнительные налоги, временно введённые в Исландии для покрытия расходов по ликвидации последствий извержения.

Поливание водой, безусловно, в определённой степени повлияло на траекторию потоков лавы. Эффективнее всего было поливать перед­нюю часть потоков лавы. Тогда из охлаждённой водой и затвердевшей лавы получается своеобразная запруда, и последующие порции лавы находят себе дорогу вниз по склону в другом месте. Постоянно охла­ждая поток лавы с одной стороны, его траекторию можно сдвинуть в противоположную сторону на заметное расстояние.

Такой результат расценивался местными жителями как определён­ный успех, хотя значительного ущерба всё равно избежать не удалось.

Крупными можно считать извержения вулканов, существенно повли­явшие на рельеф земной поверхности за счёт излияния большого объёма лавы и выброса большого объёма пепла (они как раз и известны по оставшимся массивным геологическим образованиям из застывшей лавы и прослоям вулканического пепла, осевшего из атмосферы и образовавшего слоисто расположенные примеси в толще геологических пород), заметно повлиявшие на климат Земли за счёт выбросов в атмо­сферу большого количества пепла и газов («вулканическая зима») или причинившие заметный ущерб людям (сильным взрывом, выбросами лавы, пепла, газов, твёрдых фрагментов и т. п.).

Классический пример — погребённый под слоем вулканического пепла в результате извержения Везувия 24 августа 79 года древнерим­ский город Помпеи.

Крупнейшим за последние 5 тысяч лет считается извержение вул­кана Таупо в Новой Зеландии около 180 года н. э. Это извержение не причинило непосредственного ущерба людям (Новая Зеландия в это время, скорее всего, просто не была населена).

Последнее по времени крупное извержение — извержение вулкана Пинатубо на Филиппинских островах в июне 1991 года.

Вулканическая активность наблюдается на значительных по пло­щади территориях Земли, в том числе густонаселённых. Совсем отка­зываться от проживания на таких территориях явно нецелесообразно.

Самый эффективный способ защиты населения от извержений вул­канов — своевременная эвакуация. Для этого необходимо изучение про­цессов вулканической деятельности, их постоянный мониторинг и свое­временное принятие решений об эвакуации в случае необходимости. Для любой возможной эвакуации, естественно, необходимо заранее подго­товить место переселения, пути следования к этому месту, продумать организацию жизнеобеспечения на новом месте (снабжение продоволь­ствием, медицинское обслуживание и т. п.); неорганизованная эвакуа­ция может принести больше вреда, чем само извержение вулкана.

Извержение вулкана может сопровождаться мощными взрывами, от которых трудно придумать какой-либо другой способ защиты, чем эва­куация. То же относится к выбросам газов, непригодных для дыхания, и выбросам вулканического пепла, который может всё засыпать (как это произошло в Помпеях).

Лавовый поток, обладая большой массой и плотностью, как пра­вило, сминает и срывает все находящиеся на своём пути препятствия — строения, земляные возвышенности естественного и искусственного про­исхождения. Защищаться от такого потока с помощью дамб, земля­ных валов и тому подобных сооружений практически бесполезно. Суще­ственно повлиять на движение потока лавы могут только оказавшиеся на пути скальные породы.

Один из немногих случаев успешного управления лавовым пото­ком — извержение вулкана Этна, расположенного на восточном побе­режье Сицилии, в 1983 году. В этом случае лавовый поток вышел на отрог и мог повернуть как в одну, так и в другую сторону. Причём один из вариантов был куда менее благоприятным с точки зрения возмож­ного ущерба, чем другой.

Здесь была выполнена достаточно сложная техническая работа, суть которой заключалась в рытье от имеющегося лавого потока нового русла в нужном направлении и в последующем разрушении с помощью взрывов твёрдой стенки лавого потока, что позволило лаве вытечь в новое искусственное русло, и поток был перенаправлен на другую сторону отрога.

Процессы, подобные вулканической деятельности на Земле, наблю­даются и на других космических телах. Самые характерные пример — гора (вулкан) Олимп на Марсе и вулканическая деятельность на Ио (спутнике Юпитера).

 

Задание 6

В настоящее время Земля имеет магнитное поле такой конфигурации, что она похожа на двухполюсный магнит, магнитные полюса кото­рого расположены вблизи географических полюсов Земли. Магнитные линии такого магнитного поля идут от одного магнитного полюса к дру­гому. Поэтому, узнав направление магнитного поля в данном месте поверхности Земли, можно с той или иной точностью узнать направле­ние на магнитный полюс. А заодно и направление на географический полюс, расположенный рядом с ним.

Такой способ ориентирования хорошо работает в средних широтах. А в полярных областях вблизи магнитных полюсов ориентирование по магнитному полю становится всё менее точным, а в определённых районах и бесполезным — там, где магнитные линии перпендикулярны земной поверхности. Также, чем ближе мы располагаемся к географи­ческому и магнитному полюсам, тем больше различаются направления на них. А для наблюдателя, располагающегося между географическим и магнитным полюсами, эти направления будут противоположными (то есть северный конец стрелки компаса там будет показывать на юг).

В разных местах Земли встречаются магнитные аномалии. Это места залегания больших массивов намагниченных геологических пород (в частности, железных руд). Так, в районе Курской магнит­ной аномалии магнитное поле залегающих там пород в несколько раз превышает глобальное магнитное поле Земли. Магнитное поле этих пород может перевесить глобальное магнитное поле Земли, в резуль­тате направление результирующего поля может быть любым. То есть северный конец стрелки компаса в различных местах на территории Курской магнитной аномалии может показывать не только на север, а вообще в любом направлении. Ориентирование по сторонам света с помощью компаса оказывается невозможным. Эта аномалия — далеко не единственная, на Земле есть много других подобных мест.

Кроме того, с развитием промышленности появилось много искус­ственных объектов, искажающих естественное магнитное поле Земли — прежде всего это массивные конструкции из магнитных материалов (железа, стали), а также линии электропередач постоянного тока.

Способность магнитного поля Земли ориентировать в определённом направлении намагниченные предметы (например, поплавок с магнит­ной стрелкой) известны с глубокой древности. Первые дошедшие до нас упоминания прототипов современного компаса относятся к Китаю и датируются концом первого тысячелетия нашей эры. Первые упо­минания об использовании в Европе магнитной стрелки на поплавке относятся к 12 веку. Со временем устройство компаса становилось всё более совершенным и удобным для использования как в наземных похо­дах, так и на кораблях (где ориентации стрелки в нужном направлении мешает качка).

Древние путешественники и воины, ориентируясь с помощью ком­паса (прежде всего в открытом океане и в пустынях, где нет других ориентиров) и записывая маршруты, которые ими были таким образом пройдены, фактически составили и зафиксировали подробную историю магнитного поля Земли за несколько предыдущих столетий (по понят­ным причинам сохранилась только информация о направлениях маг­нитного поля в разное время в разных местах Земли; информация об интенсивности магнитного поля, которая с помощью компаса не изме­ряется и для ориентирования была не нужна, не сохранилась).

Как мы теперь знаем, с течением времени направление магнитного поля Земли в каждой точке меняется достаточно существенно. Напри­мер, в Лондоне с 1580 по 1820 год направление стрелки компаса поменя­лось на 35 градусов. А в современную эпоху скорость изменения поло­жения магнитных полюсов Земли составляет более 60 км в год. То есть по компасу можно сходить в поход на 1 день и затем вернуться, ори­ентируясь по тому же компасу в обратном направлении. То же самое можно сделать через несколько дней и даже через месяц. А вот если мы попробуем повторить по архивным записям путешествие 100-летней давности, точно повторяя все элементы ориентирования по компасу, то в итоге попадём уже совершенно не туда, где путешественник побывал 100 лет назад.

Что же касается более длительных промежутков времени, соответ­ствующих геологической истории Земли, то оказывается, что магнитное поле Земли в прошлом много раз меняло своё направление на проти­воположное. То есть северный и южный магнитный полюса менялись местами. В те моменты, когда это происходило, магнитное поле Земли, как предполагается, было совсем слабым.

Историю магнитного поля Земли можно проследить по вулкани­ческим магматическим породам. Извержения магмы случались посто­янно. Застывая, магма приобретает и сохраняет намагниченность в том направлении, в котором в этот момент было направлено магнитное поле Земли. Пока направление было постоянным, формировался слох! с этим направлением намагниченности. Когда направление магнитного поля Земли поменялось, вновь застывавшие слои магмы оказывались намагниченными уже в этом направлении. И так слой за слоем.

Теперь, когда мы умеем определять намагниченность геологических пород и их возраст, можно восстановить магнитную историю Земли. Так, выяснилось, что последняя перемена направления магнитного поля Земли происходила примерно 700 тысяч лет назад.

Точная причина возникновения магнитного поля Земли неизвестна. Одно из предположений — гипотеза так называемого магнитного динамо, предполагающая создание магнитного поля в результате тече­ний в ядре Земли жидкой составляющей, проводящей электрический ток. Для создания нужных условий также требуется достаточно быст­рое вращение Земли вокруг своей оси.

У Венеры никакого достаточно сильного магнитного поля нет, что можно объяснить отсутствием быстрого суточного вращения (хотя у этой планеты есть необходимое для эффекта магнитного динамо жид­кое ядро).

У Марса, наоборот, есть быстрое вращение, но нет жидкого ядра, и поэтому также нет сколько-нибудь значительного магнитного поля.

Нет подходящих условий и, соответственно, нет существенного маг­нитного поля у Меркурия, Луны и более мелких космических тел — ледяных планет, астероидов и т. п.

Нептун имеет достаточно сильное магнитное поле, которое, однако, совершенно непригодно для ориентирования с помощью компаса. Маг­нитная ось наклонена примерно на 47 градусов к оси вращения и про­ходит на большом расстоянии от центра планеты. Вращение Нептуна с периодом около 16 часов приводит к периодическим изменениям струк­туры магнитосферы. У магнитного поля Нептуна есть и много других интересных особенностей. Но из сказанного уже понятно, что с компа­сом на такой планете делать совершенно нечего.

На Уране дело обстоит аналогично — магнитное поле есть, и струк­тура его похожа на то, что имеется на Нептуне. От магнитного компаса на Уране также нет практически никакой пользы.


Задание 7

Прежде всего отметим, что С поверхности Земли в буквальном смысле слова можно наблюдать (видеть) только одну звезду — наше Солнце. Видимость других звёзд (а в вопросе речь идёт про видимые на небе звёзды) несколько условна, что требует дополнительных пояснений.

Невооружённым глазом мы видим звёзды в виде светящихся точек. При попытке рассмотреть их в телескоп, находящийся на поверхности Земли, мы увидим так называемые диски дрожания. То есть «дрожа­щие» (постоянно меняющие яркость) круглые пятна, сформированные из света звезды неоднородностями земной атмосферы. Размер диска дрожания существенно больше, чем ожидаемый размер изображения звезды, и практически никакой информации о внешнем виде звезды диск дрожания не содержит. Поэтому видимые звёзды на ночном небе — это скорее атмосферные оптические явления, чем собственно сами звёзды. (Ситуацию можно сравнить с тем, как в сильном тумане мы видим свечение фонаря, а сам фонарь — не видим.)

При этом из космоса (из-за пределов земной атмосферы) звёзды наблюдать можно. Для некоторых относительно близких и удобных для наблюдения звёзд уже удалось составить карты поверхности (аналогич­ные тем, что уже давно составлялись для поверхности Солнца).

Видимые (светящиеся в оптическом диапазоне) звёзды в основном состоят из водорода и гелия с небольшими примесями (обычно не более нескольких процентов) других химических элементов. Точнее, в цен­тральной части звезды, где температура достигает миллионов граду­сов, вещество существует в виде плазмы, в которой ядра химических элементов не связаны с электронами. В поверхностных слоях звезды (излучение которых мы и видим) также имеются атомы с полностью или частично заполненными электронными оболочками.

Электронные переходы в этих оболочках создают спектральные линии излучения, по которым мы и можем судить о химическом составе звёзд. Но основное излучение звёзд — непрерывный спектр теплового излучения (по этому спектру можно определить температуру звезды).

Нагреваются звёзды за счёт термоядерных реакций — то есть сли­яний и распадов атомных ядер, проходящих с выделением энергии. Реакции происходят по последовательным циклам — цепочкам превра­щений. В этих реакциях в основном расходуется водород и образуется гелий, а остальные элементы превращаются друг в друга циклически.

Один из таких циклов (он называется протон-протонным) состоит в последовательном образовании дейтерия (из двух ядер атомов водо­рода — протонов), трития (из ядра дейтерия и протона), с последующим образованием из двух ядер трития ядра гелия и снова двух протонов. В некоторых названных реакциях также образуются позитроны и ней­трино (которые, можно сказать, тоже входят в состав звезды).

Для протон-протонного цикла нужны только протоны (ядра атома водорода). В звёздах также могут протекать ядерные реакции, в кото­рых, циклически превращаясь друг в друга, участвуют ядра азота, кис­лорода и углерода. При этом расходуются протоны и образуются (далее не участвующие в цикле) ядра гелия.

В звёздах могут протекать и другие ядерные реакции, которые не играют существенной роли в выделении энергии и разогревании звёзд­ного вещества, но служат источником самых разных химических эле­ментов в звёздном веществе.

Мы не будем подробно описывать циклы ядерных реакций в звёздах (приводить их схемы и уравнения), так как такую информацию легко найти в интернете. Отметим только, что поскольку синтез элементов идёт последовательно из лёгких элементов (начиная с водорода), в звёз­дах преобладают более лёгкие элементы (синтезированные по цепочке первыми). Таким образом в звёздах образуются элементы в основном до железа включительно, так как синтез более тяжёлых элементов идёт уже не с выделением, а с поглощением энергии.

Отдельно нужно отметить взрывы сверхновых звёзд. Такие собы­тия в нашей Галактике наблюдаются с Земли невооружённым глазом (правда, последний раз такие события наблюдались достаточно давно — в 1572 и 1604 годах), а в других галактиках их можно наблюдать доста­точно часто (с помощью телескопа и других технических средств). Во время такого взрыва у звезды существенно меняется (увеличивается) температура, изменяются условия протекания циклов ядерных реакций и, как следствие, меняется химический состав.

Остаточные вещества от других звёзд (в том числе и взрывов сверх­новых) могут принимать участие в образовании новых звёзд, поэтому в их составе с самого начала могут содержаться тяжёлые элементы.

В принципе, к видимым звёздам можно добавить и звёзды, види­мые в телескоп. К таким звёздам можно отнести ещё белые карлики (они могут практически полностью состоять из гелия, углерода, дру­гих тяжёлых элементов, в зависимости от массы) и нейтронные звёзды (в большей степени состоят из нейтронов). Например, белый карлик в центре туманности Кольцо (М57) имеет яркость 15m, нейтронная звезда (пульсар) в центре крабовидной туманности (М1) имеет яркость 16.5m, и теоретически их можно увидеть в 8-метровый телескоп.

Поиск

Поделиться:

Физика

Калькулятор расчета пеноблоков смотрите на этом ресурсе
Все о каркасном доме можно найти здесь http://stroidom-shop.ru
Как снять комнату в коммунальной квартире смотрите тут comintour.net

Химия

Калькулятор расчета пеноблоков смотрите на этом ресурсе
Все о каркасном доме можно найти здесь http://stroidom-shop.ru
Как снять комнату в коммунальной квартире смотрите тут comintour.net

ОГЭ и ЕГЭ

Калькулятор расчета пеноблоков смотрите на этом ресурсе
Все о каркасном доме можно найти здесь http://stroidom-shop.ru
Как снять комнату в коммунальной квартире смотрите тут comintour.net

Педагогическая копилка

Калькулятор расчета пеноблоков смотрите на этом ресурсе
Все о каркасном доме можно найти здесь http://stroidom-shop.ru
Как снять комнату в коммунальной квартире смотрите тут comintour.net

Школьный психолог

Калькулятор расчета пеноблоков смотрите на этом ресурсе
Все о каркасном доме можно найти здесь http://stroidom-shop.ru
Как снять комнату в коммунальной квартире смотрите тут comintour.net

Переменка

Калькулятор расчета пеноблоков смотрите на этом ресурсе
Все о каркасном доме можно найти здесь http://stroidom-shop.ru
Как снять комнату в коммунальной квартире смотрите тут comintour.net
Яндекс.Метрика
Рейтинг@Mail.ru