Текст книги "Все обо всем. Том 4"

Автор книги: Аркадий Ликум

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 24 страниц)

Ликум Аркадий
Детская энциклопедия
"ВСЕ ОБО ВСЕМ" – 4

Часть 1. МИР ВОКРУГ НАС

Что такое излучение?

В самом общем виде излучение – это распространение волн энергии. Вы знакомы с этим явлением с раннего детства, хотя и не знали, что это такое. Когда вы держите руку перед горячей печью, или радиатором, или перед лампочкой, вы чувствуете излучаемое тепло. Когда вы сидите на солнце, излучение, которое называется «ультрафиолетовые лучи», воздействует на вашу кожу. Все это примеры электромагнитного излучения.

Другой основной тип излучения называется радиоактивным излучением. Оно происходит от радиоактивных материалов или ядерных реакций. При радиоактивном излучении испускаются частицы и волны энергии. Поскольку электромагнитное излучение – это распространение волн энергии, нам следует коечто знать об этих волнах. Расстояние между волнами называется длиной волны. Количество волн, проходящих через данную точку за секунду, называется частотой. А группу волн в определенном диапазоне длин волн мы назовем спектром.

Группа с самой короткой длиной волны называется спектром рентгеновских лучей. Затем идет ультрафиолетовый спектр. За ним – спектр видимого света, волны которого мы видим. В следующем диапазоне волны удлиняются, и мы больше не можем видеть их. Это инфракрасный спектр.

Еще более длинные волны используются врадио, телевидении, радиолокации. Где находится источник этих волн? В некоторых случаях для их создания нужны машины, в других – они получаются в природе. Природные волны идут, например, от Солнца. Для того, чтобы вызвать излучение нужна энергия. Что касается Солнца, то энергия создается здесь в результате термоядерной реакции. А для получения рентгеновских лучей цель должна быть бомбардирована частицами.

Радиоактивное излучение – это процесс изменения или распада, который претерпевают определенные элементы. Такие химические элементы называются радиоактивными. Они излучают частицы (и волны) в результате расщепления ядер их атомов.

Что такое НЛО?

Их обычное название – «летающие тарелки». НЛО значит «неопознанный летающий объект». Существуют ли они в действительности? О них написано много книг, и тысячи людей говорят, что видели их, некоторые даже утверждают, что сфотографировали их. И несмотря на то, что показывают научные исследования, всегда будут люди, верящие в существование НЛО. Изучение сообщений о летающих тарелках показывает, что НЛО очень отличаются друг от друга. Некоторые люди сообщали, что видели тарелки плоской формы, другие видят тарелки в форме сфер, сигар или пончиков. Похоже, цвет тарелок так же разнообразен, как и их форма. Поступали сообщения о тарелках почти всех цветов. Некоторые даже изменяли свой цвет, пока за ними наблюдали.

Люди видели, что тарелки двигались с разной скоростью и во всех направлениях – под углом, вертикально вверх и вниз или зигзагом. Они могут неподвижно зависать в воздухе, издавать свистящий звук или рев. Когда Военно-воздушные Силы США стали изучать доклады о летающих тарелках, они обнаружили, что люди ничего не придумывали. Все, кто сообщал о летающих тарелках, действительно что-то видели. Но что?

В некоторых случаях «что-то» оказывалось зондом. В других случаях это был спутник, облако, комета, метеорит, звезда, птица, планета или фейерверк. Среди видений были также и отражения солнца в кристаллах льда. Многие представления о летающих тарелках были вызваны шаровыми молниями. Если бы тарелки были действительно космическими кораблями, во всех рассказах о них было бы что-то общее. Но этого нет. И причина в том, что люди видят не космические корабли, а другие объекты. Поэтому ученые полагают, что нет свидетельств того, что нас посещают, что за нами наблюдают или к нам вторгаются мыслящие существа из других миров.

Сколько существует галактик?

Разбросанные по всей Вселенной, существуют огромные скопления звезд, называемые галактиками. Наше Солнце – это звезда в галактике Млечный Путь, которую составляют миллиарды звезд. Нужно около ста тысяч лет, чтобы свет с одного конца нашей галактики достиг другого (а светпутешествует со скоростью 9 000 000 000 000 километров в год!) Астрономы обнаружили с помощью телескопов, что существуют еще миллионы галактик, кроме нашей. В основном выделяют 3 типа известных нам галактик. Те, которые имеют спиральную форму, как наш Млечный Путь, называются спиральными галактиками.

Ближайшая из них находится от нас на расстоянии около двух миллионов световых лет. Это огромная спиральная галактика в созвездии Андромеды. Около 17 процентов самых ярких наблюдаемых галактик составляют эллиптические галактики (эллипс похож на вытянутый круг). Эти галактики состоят в основном из звезд и, похоже, имеют мало или совсем не имеют газа и пыли.

Некоторые галактики называются неправильными, так как они не имеют определенной формы. Эти галактики состоят из звезд, пыли и газа. Две самых близких к Млечному Пути галактики относятся к неправильным галактикам. Есть также несколько маленьких галактик, которые называются «карликами». Самые маленькие из них размером всего в несколько сот световых лет и образованы только несколькими тысячами звезд. Во Вселенной, может быть, гораздо больше «карликов», чем больших галактик.

Галактики отделены друг от друга сотнями тысяч световых лет. Они обычно существуют группами, или кластерами, содержащими от нескольких десятков домногих тысяч галактик. Наиболее отдаленные кластеры галактик, которые можно наблюдать, находятся в триллионах световых лет от нашего МлечногоПути. Есть галактики, которые так далеки от нас, что просто трудно представить громадность расстояния до них. Поэтому ответ на вопрос: «Сколько существует галактик во Вселенной?» – вероятно, всегда останется загадкой.

Почему все планеты выглядят неодинаково?

Причина того, что планеты кажутся нам разными, в том, что каждая из них состоит из разных веществ. Несмотря на то, что все они вращаются вокруг Солнца и являются частью одной Солнечной системы, их состав различается. Очень мало известно о том из чего состоят планеты, и это один из тех вопросов, на которые человек надеется получить ответ с помощью космических исследований, которые проводились и которые планируются в будущем. Давайте взглянем на каждую из планети посмотрим, что известно об их составе. Меркурий – это маленький горный мир.

На нем есть несколько темных участков и много кратеров, нотам нет никакой атмосферы или воды. Венера – это белый шар с туманными пятнами. Она почти полностью покрыта слоем белых облаков, которые состоят не из водяного пара, а из паров соляной кислоты. Под этими облаками – атмосфера Венеры, в основном состоящая из углекислого газа, непригодного для дыхания. Она поглощает солнечное тепло, как одеяло, поэтому температура на поверхности планеты достигает около 500 °C, и из-за этого на Венере нет жидкой воды. Марс называют красной планетой из-за цвета его пустынь. Он в два раза меньше Земли и имеет очень тонкий слой атмосферы, состоящей из углекислого газа, в котором образуются облака. Никаких определенных признаков жизни на Марсе не найдено. Может быть, причина в том, что там очень холодно.

Юпитер предстает перед нами желтоватым шаром с цветными полосами облаков, кружащимися вокруг него, и гигантским красным пятном, хорошо видным на фоне облаков. Юпитер – это гигантский жидкий шар, состоящий в основном из водорода и гелия, который становится плотнее к центру планеты. Сатурн в основном состоит из жидкого водорода и имеет вокруг себя несколько ярких колец. Они состоят из бесчисленного количества частиц, двигающихся по своим орбитам вокруг планеты, как маленькие луны.

Вокруг Урана тоже есть кольца, но они намного темнее, чем кольца Сатурна. Нептун – тусклая зеленоватая планета, а Плутон, самая маленькая планета Солнечной системы. У него эллиптическая орбита, и поэтому он иногда подходит к Солнцу ближе, чем Нептун. Исследование космоса с помощью спутников и автоматических станций помогает ученым узнать больше о каждом элементе нашей Солнечной системы.

Каковы размеры планет?

Планета очень отличается от звезды. Звезда – это огромный шар, состоящий из горячих газов, которые выделяют тепло и свет. Планета – намного меньшее небесное тело, которое светит отраженным светом. Давайте начнем с планет, ближайших к Солнцу.

Первая из них – это Меркурий. Диаметр Меркурия 4640 км – это почти ширина Атлантического океана, то есть это только часть размера Земли.

Следующая планета – Венера. Она почти такого же размера, что и Земля. Ее диаметр 12160 км, в то время как диаметр Земли 12660 км.

Кстати, известен такой странный факт, что Венера вращается в противоположном направлении, то есть с востока на запад.

Следующая планета – наша Земля, а затем Марс. Марс светит красноватым светом. Его диаметр 6720 км, что немного больше половины диаметра Земли. Некоторые части его поверхности похожи на лунные пейзажи, с большими кратерами, очевидно образованными упавшими метеоритами, но там также есть и гигантские вулканы и долины, что доказывает возможную геологическую активность планеты.

Юпитер – следующая планета – находится далеко от Солнца. Ему требуется 11,9 лет, чтобы совершить один круг по орбите. Юпитер – самая большая из планет. Его диаметр 141 920 км, почти в 11 раз больше диаметра Земли.

Сатурн, следующий за ним, – тоже гигант. Его диаметр 120 160 км. Это почти в 9 раз больше земного. Сатурн необычен тем, что его окружает группа плоских колец. Эти кольца состоят из миллиардов мельчайших частиц.

Следующая планета, Уран, намного больше, чем Земля. Уран немного наклонен в сторону: его ось наклонена под углом 98° к своей орбите. (Ось Земли наклонена на угол в 23,5°.)

Далее идет Нептун – планета с диаметром 48 000 км.

И, наконец, последняя из известных планет – Плутон, который, как полагают, имеет диаметр 3000 км. Он находится так далеко от Солнца, что оно для Плутона – просто яркая звезда на небосклоне.

Что такое солнечная корона?

Видели ли вы когда-нибудь фотографию солнечного затмения? На ней вокруг темного диска Солнца видно неровное свечение. Это свечение и называется короной. Чтобы понять, что такое корона, мы должны знать кое-что о самом Солнце. Для начала хотя бы то, что Солнце – по крайней мере на его поверхности – не такое твердое, как Земля. Его поверхность – единственное, что мы можем наблюдать, – состоит из газов.

Действительно, Солнце окружено четырьмя слоями газообразного вещества, которое скрывает все, что находится под ним. Внутренний слой называется фотосферой. Следующие два слоя известны как противоположный слой и хромосфера. Вместе они образуют атмосферу Солнца. Внешний слой и есть корона.

Давайте посмотрим, что представляют собой эти газовые слои. Фотосфера (или сфера света) – это то, что мы видим, когда смотрим на Солнце. Часто на яркой поверхности Солнца наблюдают темные пятна. «Противоположный слой», который состоит из газовых паров, распространяется на несколько сотен километров от фотосферы. Этот слой не виден, но он может быть изучен с помощью инструмента, который называется спектрограф. За противоположным слоем идет хромосфера, или цветовая сфера. Ее толщина около 14 400 км и состоит она в основном из водорода и гелия. Во время полного затмения она светится вокруг темного диска ярко-алым пламенем.

От этой красной границы на высоту в более чем миллион километров выбрасываются пламенные клубы того же состава. Они называются протуберанцами и выглядят как огромные вспышки пламени. Затем идет внешний слой, который называется «корона». Он состоит из газообразного вещества и имеет две части. Внутренняя корона, идущая вслед за красной хромосферой, – полоса бледно-желтого цвета. Внешняя корона – белая, с потоками, идущими от края на миллионы километров. Таково описание слоев, окружающих Солнце. Что под ними – досих пор остается загадкой.

Что такое ультрафиолетовые лучи?

Световые, тепловые, рентгеновские и ультрафиолетовые лучи – все это виды излучения. Длины волн излучения имеют огромный диапазон. Самые длинные – радиоволны, самые короткие – гамма-лучи. Посередине между самыми длинными и самыми короткими по длине волны находятся световые волны, или видимое излучение. Но и сами световые лучи включают в себя большое количество волн разной длины.

Каждый цвет – это волна определенной длины. Красный свет – самая длинная волна из видимых человеку. Затем идет оранжевый цвет, за которым следует желтый, зеленый, голубой и фиолетовый, имеющий самую короткую длину волны. Сразу за длиной волны фиолетового цвета идет излучение, которое ученые называют ультрафиолетовым диапазоном. Эти волны испускает Солнце, а также специально созданные для этого лампы.

Ультрафиолетовые лучи существуют в диапазоне от длины волны фиолетового цвета до уровня более чем 1 000 000 волн на сантиметр. Поскольку ультрафиолетовые лучи короче, чем другие, они обладают проникающей способностью. В то же время лишь половина ультрафиолетовых лучей, посылаемых Солнцем, достигает Земли. Многие из них поглощаются атмосферой Земли далеко от ее поверхности.

Всегда ли Земля находилась на одном и том же расстоянии от Солнца?

Знаете ли вы, почему летом жарко, а зимой холодно? Это происходит потому, что положение земной оси по направлению к Солнцу изменяется во время ее вращения вокруг Солнца. Это изменение очень мало, если взять во внимание огромное расстояние между этими небесными телами. Но этого изменения достаточно, чтобы мы почувствовали жару летом и холод зимой.

Можете ли вы представить, какой бы была жизнь, если бы расстояние от Земли до Солнца изменилось намного? Если бы мы отодвинулись дальше, жизнь стала бы невозможной из-за холода. Если бы мы намного приблизились, то сгорели бы от сильной жары. На самом деле расстояние от Земли до Солнца все время почти одинаково, и оно составляет около 148 миллионов километров. Но орбиты планет, вращающихся вокруг Солнца, не совсем круглые, и поэтому у многих других планет расстояние до Солнца значительно меняется в течение года.

Например, Плутон, дальше всех расположенный от Солнца, имеет менее круглую орбиту, чем другие планеты. Расстояние от Венеры до Солнца колеблется от 107 до 108 миллионов километров. Марсу требуется 687 дней для обращения вокруг Солнца. Во время этого путешествия расстояние до Солнца изменяется, но в среднем оно составляет около 226 720 000 километров. Юпитер, третья планета от Солнца после Земли и Марса, является примером планеты, чье расстояние до Солнца изменяется значительно.

Итак, мы видим, что при обсуждении расстояния от планеты до Солнца берется средняя величина. Причина возникновения колебаний заключается во взаимном притяжении планет Солнечной системы.

Почему мы не чувствуем вращения Земли?

Еще несколько столетий назад люди верили, что Земля неподвижна, а Солнце, Луна и звезды вращаются вокруг нее. Легко понять, почему люди так думали. По крайней мере, именно так все выглядело. И никто не мог почувствовать, что Земля вращается. Если Земля вращается, почему предметы не улетают с нее, включая воду в океанах? Сегодня мы, конечно, знаем, что Земля вращается в двух направлениях. Она движется вокруг Солнца и вращается вокруг собственной оси.

Причина того, почему мы не чувствуем этого, – в том, что мы движемся вместе с поверхностью Земли. Нас, как и воду в океанах, на поверхности Землиудерживает гравитация. Вращение Земли известно нам по многим вещам, которые мы наблюдаем и чувствуем. Именно вращение вызывает смену дня и ночи. Если бы Земля не вращалась, то на стороне, обращенной к Солнцу, всегда был бы день, а противоположная сторона всегда находилась бы в темноте. Но каждая точка Земли в течение 24 часов находится сначала на освещенной стороне, а затем на темной.

Другое важное движение Земли, которое мы не можем «чувствовать», но которое меняет нашу жизнь, – это вращение Земли вокруг Солнца. Именно это движение является причиной смены времен года, а вы знаете, как меняется наша жизнь каждый сезон. Это путешествие вокруг Солнца происходит за 365,25 дня, то есть за год, который является мерилом нашей истории, наших жизней и т. д. Смена времен года вызвана наклоном земной оси. Он составляет 23,5 градуса по вертикали. Каждый полюс наклонен к Солнцу в течение полугода и отклонен от него в течение второй половины. Поэтому 6 месяцев северная часть Земли получает больше солнечного света и тепла (на ней лето), а в течение других месяцев она получает меньше солнечного света (это более прохладные времена года).

Вращаются ли другие планеты?

Давайте рассмотрим иходна за другой и посмотрим, что получится в каждом случае. Меркурий вращается вокруг Солнца за 88 дней. Ученые полагают, что Меркурий обращается вокруг своей оси за 58 или 59 дней. Это значит, что он имеет солнечный день (период, включающий день и ночь) длиной около 180 земных дней.

Венера, как это было открыто не так давно, обращается вокруг своей оси за 243 дня.

Марс вращается почти с такой же скоростью, что и Земля. А так как его ось тоже наклонена, то он имеет такие же времена года, что и Земля.

Юпитер, самая большая из всех планет, вращается очень быстро. Ему требуется меньше 10 часов, чтобы сделать один оборот вокруг своей оси.

Сатурн также вращается очень быстро. Ему требуется только 10 часов 14 минут, чтобы обернуться вокруг своей оси.

Уран вращается очень странно, так как практически лежит на боку.

Нептун и Плутон – самые дальние и наименее изученные планеты по сравнению с другими. Нептун поворачивается вокруг своей оси за 18,5 часов, а его путь вокруг Солнца занимает почти 165 лет. Плутону же требуется почти 249 земных лет, чтобы обойти вокруг Солнца один раз. Сейчас, когда мы живем в век космических исследований, ученые узнают больше о другой части Солнечной системы, чем человек когда-либо знал, и человечество постоянно приобретает больше знаний о движении других планет.

Сколько весит Земля?

Так как Земля подвешена в космосе, «взвесить» ее – совсем не то же самое, что положить предмет на чашу весов. Когда мы говорим о весе Земли, мы имеем в виду количество вещества, из которого она состоит. Это называется массой. Масса Земли – около 5,976 секстиллионов тонн. Чтобы вы могли наглядно себе представить, как выглядит что число, то вот оно: 5 976 000 000 000 000 000 000. Как же ученые подсчитали, что масса Земли именно такая. Чтобы сделать это, они использовали принцип, основанный на том, что два тела притягиваются друг к другу. От этого зависит сила гравитации.

Проще говоря, закон гравитации гласит, что два тела притягиваются друг к другу с силой, которая зависит от их массы и расстояния между ними. Чем больше предметы, тем значительнее сила, которая притягивает их друг к другу. Чем дальше друг отдруга они находятся, тем эта сила меньше. Чтобы измерить вес Земли, нужно сделать следующее: маленький груз подвесить на нити, затем измерить точное положение этого груза. Потом тонну свинца надо расположить рядом с подвешенным грузом. Между ним и свинцом возникнет притяжение, в результате которого груз чуть-чуть отклоняется в сторону. (В действительности это отклонение составляет меньше чем 0,00002 мм, то есть вы видите, насколько точным должно быть измерение.)

После этих измерений ученые могут с помощью математики вычислить вес Земли. Они измерили силу земного притяжения по отношению к весу, и измерили силу, с которой тонна свинца притягивает подвешенный груз. Относительная разница может быть вычислена, она и скажет о массе Земли. Чем же создается эта масса? Сюда входит кора из твердых горных пород, затем слой, называемый мантией, который также представляет собой твердые породы и уходит вглубь на 2880 км, затем идет внутренняя часть – ядро (около 3360 км врадиусе). Ядро жидкое из-за высокой температуры в центре Земли.

Откуда мы знаем, что находится в центре Земли?

Поскольку ученые (даже с помощью приборов) не могут проникнуть очень глубоко в недра Земли, они вынуждены использовать другие методы исследования ее внутреннего содержания. Один из этих методов – изучение вулканических извержений. Они выбрасывают на поверхность раскаленные газы и расплавленные горные породы, что указывает на то, что внутри Земли очень жарко.

Другой метод – изучение землетрясений. Волны, возникающие во время землетрясений, создают подобие рентгеновского снимка внутренней части Земли. Когда происходит землетрясение, различные типы колебаний распространяются во всех направлениях через горные породы. Эти волны называются сейсмическими волнами. Они проходят через разные материалы с разной скоростью, а их направление изменяется, когда они идут от одного вида горной породы к другому.

Изучая эти волны с помощью очень чувствительных приборов, ученые могут узнать, что находится внутри Земли. Они заметили, что на глубине 2880 км происходит резкое изменение направления движения сейсмических волн. Одни типы волн изменяют направление, другие полностью гасятся. Поэтому на этой глубине должно быть изменение материала. Ударные волны от землетрясения достигают разных сейсмических станций в разное время. Отчасти это происходит из-за материала, через который проходят волны. В этом другой ключ к разгадке того, что находится внутри Земли.

Вот лишь краткий ответ на вопрос, что находится внутри Земли: верхний слой, кора, состоит из твердых горных пород. Ее толщина составляет около 48 км под континентами и 5 км под океанами. Под корой находится мантия, которая также состоит из твердых пород. Она уходит вглубь на 2880 км. Внутренняя часть Земли – ядро. Существует внешнее жидкое ядро, в основном состоящее из расплавленного железа и никеля, внутри которого находится внутреннее твердое металлическое ядро, диаметр его около 2560 км.