Текст книги "Почему у пингвинов не мерзнут лапы? и еще 114 вопросов, которые поставят в тупик любого ученого"

Автор книги: Мик О'Хара

сообщить о нарушении

Текущая страница: 8 (всего у книги 12 страниц)

Если лечь на пол перед зеркалом, можно наблюдать оба эффекта сразу. Комната сделает поворот вокруг вертикальной оси, так что поменяются местами левая и правая стороны, а у вашего тела стороны поменяются местами из-за поворота вокруг горизонтальной оси, проходящей из головы в ноги.

Питер РасселлЛондон, Великобритания

На самом деле изображение не перевернутое. Присмотритесь к своему лицу в зеркале: левая сторона находится слева, а правая – справа.

А теперь посмотрите на лицо другого, человека без зеркала. Оно тоже перевернуто, потому что иначе на него не взглянуть: его правая сторона находится напротив вашей левой. С таким же успехом можно посмотреть на вставшего на голову человека: его левая сторона будет соответствовать вашей левой, а ноги – голове. Но обычно мы так не делаем, потому что это очень неудобно.

Проведите такой эксперимент. Напишите на листе бумаги какое-нибудь слово и приложите его к зеркалу. Вы машинально повернете его вокруг вертикальной оси, и в зеркале левая и правая части слова поменяются местами. Это поворот изображения, а не зеркала.

Повторите эксперимент, на этот раз приложите к зеркалу листок, повернутый вокруг горизонтальной оси. Слово перевернется «вверх ногами».

Алан ХардингСтэнстед, Эссекс, Великобритания

Проблема связана с тем, как мы воспринимаем отражение в зеркале. Мы представляем себя стоящими на карусели, которая сделала пол-оборота и перенесла нас туда, где мы видим отражение, т. е. в зеркало. Мы видим, что верх и низ тела остались на прежних местах, но левая и правая стороны поменялись местами.

Если вместо карусели воспользоваться чертовым колесом и представить, что оно подняло нас вверх, результат будет другим. Когда колесо делает пол-оборота, левая и правая стороны в зеркале оказываются на своих местах, а верх и низ меняются местами.

Трудность в том, что мы ошибочно пользуемся в этих экспериментах вращением, когда на самом деле в отражении меняются планы. Поскольку нам нелегко вращать свое тело в реальности, мы создаем умозрительную картину, но она не всегда соответствует тому, что мы видим в действительности.

Как правило, мы предпочитаем, чтобы верх и низ оставались на своих местах, потому воспринимаем левую и правую стороны как поменявшиеся в зеркале местами. Хотя при желании мы могли бы переставлять верх и низ.

Дэвид СингерСан-Франциско, Калифорния, США

Запечатано светом

«Вскрывая конверты с самоклеящейся полоской, я иногда замечаю в клее лиловое флуоресцентное свечение. Оно продолжается очень короткое время, но может повториться, если снова запечатать конверт и опять открыть его. Чем вызван этот эффект?»

Стюарт ДугуидЭдинбург, Великобритания

Окрашенное свечение – одна из форм хемилюминесценции. Для разделения склеенных поверхностей требуется энергия, которая разрушает силы притяжения между молекулами клея.

Предположительно, процесс открывания конверта придает избыточную энергию молекулам клея и приводит их в состояние возбуждения. Пока они возвращаются в нормальное состояние, энергия проявляется в виде зримого свечения. Разница в энергии между возбужденным и нормальным состоянием определяет длину волны, отсюда и цвет свечения, в данном случае – лиловый. Это явление отличается от флуоресценции, при которой свет (обычно ультрафиолетовый) сначала впитывается, а затем испускается с увеличенной длиной волны (в видимом спектре). При флуоресценции появляются яркие, радужные цвета, а синее свечение вы могли наблюдать, потягивая тоник возле ультрафиолетовой лампы, какие часто встречаются в ночных клубах.

Пол РайтПил, остров Мэн

Подобный эффект можно увидеть, если оторвать кусок изоленты.

Впервые я заметил его примерно 30 лет назад, и это открытие по случайности произошло вскоре после взрыва в угольной шахте. Последними людьми, которые спустились в шахту до взрыва, были электрики.

Я задумался о том, пользовались ли электрики изолентой, и даже отправил властям письмо с вопросом о возможной опасности изоленты как причины взрыва.

Но мне ответили, что описанный эффект давно известен и что в этом свечении недостаточно энергии, чтобы вызвать взрыв метана в шахте.

Майк ГэйКанада

Я заметил свечение, о котором пишет автор предыдущего ответа, на конвертах из Королевского химического общества и задумался о том, как оно действует на воспламеняющиеся газы в атмосфере. Как я пошутил в обратном письме, члены Королевского химического общества часто вскрывают конверты в более взрывоопасной атмосфере, нежели метановая.

Недавно один из взрывов приписали именно этой причине – по крайней мере, сдиранию наклеенной этикетки. Возможно, в будущих изданиях «Справочника Бретрика по химически опасным реакциям» появится новая статья: «Клейкие этикетки. Толсон П. и др.».

Мощный свинцовый аккумулятор взорвался, когда оператор оторвал от него клейкую этикетку. Расследование показало, что при этом возникло напряжение более 8 киловольт. Взрыв вызван разрядом в заполненном водородом и кислородом пространстве после перезарядки аккумулятора. Разряды такого же рода редактор наблюдал при вскрывании конвертов с самоклеящимися полосками, полученных из Королевского химического общества.

П. АрбенКенилуорт, Уорикшир, Великобритания

Барабанка

«Почему банка Swarfega при ударе издает барабанный звук?»

Брюс БасуэллБат, Сомерсет, Великобритания

Очищающему средству для рук Swarfega, как и многим другим веществам, присущи одновременно вязкость и эластичность. Этот гель образован сетью слабых эластичных связей. Под действием сдвигающего усилия они легко рвутся; это происходит, когда мы чистим этим средством руки. Если же связи не разорваны, а подвергнуты действию силы, не превышающей предел эластичности вещества (например, при ударе по банке), они не теряют энергию и вибрируют, как пружина.

Период вибрации зависит от энергии и длины связей. Еслиудар приходится по разветвленным сетям прочных и сравнительно коротких связей, например в металлической наковальне, звук будет звенящим и высоким. Сети слабых и длинных связей, как в средстве Swarfega, дают натуральные низкочастотные гармонические колебания при ударе. Эти колебания быстро гасит вязкий компонент средства, который не хранит энергию удара, а рассеивает ее в виде тепла и энтропии.

Уэйн КоллинзТоддингтон, Бедфордшир, Великобритания

Средство Swarfega – либо гель, либо очень вязкая жидкость (фазовый переход возможен при обычных комнатных температурах). Есть что-то необычное в том, что самые распространенные вещества в природе обладают высокими внутренними потерями на трение, и при ударе по банке раздается глухой звук. Низкие внутренние потери Swarfega указывают, что на молекулярном уровне это вещество может обладать какой-то структурной упорядоченностью.

Поскольку это очищающее средство, у его молекул есть ионное окончание, которое соединяется с водой, и жировое окончание, которое вода отталкивает. Молекулы могут образовывать почти сферические структуры, в которых жировые окончания направлены наружу, а водяные – внутрь. Затем они будут легко скользить друг по другу, пока вещество не деформируется и в нем не возникнет механический резонанс с низкими потерями в случае малой амплитуды управляющего возмущения. Помнится, если в банку с Swarfega добавить воду, резонирующий эффект ослабеет.

Дж. М. ВудгейдРэлей, Эссекс, Великобритания

В плену пленки

«Почему пищевая пленка не липнет к металлической посуде так же хорошо, как к такой же гладкой стеклянной или керамической?»

Тим БлумфилдЛетчуорт, Хартфордшир, Великобритания

Пищевая, или упаковочная, пленка при отрывании от рулона приобретает электрический заряд. Затем она липнет к изолирующей поверхности по тому же принципу, по которому незаряженные клочки бумаги липнут к наэлектризованному экрану компьютера или телевизора.

Пленка прилипает к поверхности предмета, если между ним и пленкой имеется значительная разность электрических потенциалов. Это достигается, когда предмет служит изолятором. Если предмет металлический, заряд из пленки рассеивается в нем, нужный эффект не наблюдается.

Не липнет к посуде и старая пленка, давно оторванная от рулона. Спустя некоторое время пленка теряет заряд, а вместе с ним – и клейкие свойства.

Алистер ГамильтонПо электронной почте, без обратного адреса

Пищевая пленка приобретает статический заряд, когда ее отрывают от рулона. Можно почувствовать этот заряд, если оторвать кусок пленки и поднести его к лицу: вы ощутите, что волоски на щеке встали дыбом. Этот заряд проникает в металл, а в стекле или в пластике остается на поверхности. Чем больше статического электричества, тем надежнее держится пленка.

Джеффри УэллсПо электронной почте, без обратного адреса

Кто шуршит?

«Откуда берется энергия, от которой тонкий белый пакет из супермаркета так громко шуршит?»

Люси БеркиншоуЛестер, Великобритания

Эту энергию создаете в основном вы, потому что сам по себе пакет не шуршит. Шорох создают резкие движения, таких же можно добиться, если тереть или сгибать жесткую пластину. Пакеты делают из полиэтиленовой пленки, которая в отсутствие специальной обработки отличается податливостью, хорошо мнется и почти не издает шума. Она эластичнее, чем пластик, поэтому легко поглощает напряжение. Но для изготовления пакетов пленку растягивают, чтобы она стала тонкой, удобной в обращении и настолько дешевой, чтобы выдавать ее бесплатно вместе с товарами. При этом молекулы выравниваются, образуют более жесткие поверхности. Чтобы пакеты выглядели лучше, а их содержимое не было таким заметным, производители добавляют в полиэтилен красители и затвердители. В итоге получаются пакеты, которые отзываются громким шорохом на каждое движение, прикосновение и трение.

Джон РичфилдДеннесиг, Южная Африка

Первое включение

«Почему нить лампочки обычно лопается, когда свет включают после перерыва, а не в конце длинного вечера, когда нить раскалена после длительной работы?»

Алан СтейтенСент-Айвс, Корнуолл, Великобритания

Когда лампочку включают, на тонкую нить накаливания обрушивается тройной удар.

От сопротивления металла повышается температура нити. При включении сопротивление составляет одну десятую долю обычного рабочего, поэтому через нить проходит ток силой, в десять раз превышающей расчетную величину, быстро нагревает нить и создает тепловое напряжение.

Если какая-нибудь часть нити тоньше остальных участков, она будет нагреваться еще быстрее. Удельное сопротивление на миллиметр длины окажется выше, чем в остальной нити, поэтому на данном участке тепло будет накапливаться быстрее, чем на соседних, в результате тепловое напряжение резко возрастет.

Вдобавок ко всему, нить представляет собой спираль, которая также действует как электромагнит. Из-за магнитных свойств соседние витки отталкиваются друг от друга, поэтому проходящий по нити ток оказывает воздействие на тонкую и хрупкую нить, создавая механическое напряжение.

Неудивительно, что бедняжка рвется при включении света.

Роберт СениорАшгингем, Ратленд, Великобритания

Чем выше сила электрического тока, который проходит через вольфрамовую нить обычной лампочки накаливания, тем сильнее нагревается металл. Когда лампочку только включают, температура нити очень быстро повышается, нить раскаляется добела. При таком быстром нагревании нить подвергается максимальному воздействию физического и теплового напряжения. Когда ток выключается, нить находится в тепле лампочки, поэтому температура изменяется медленнее, чем при включении. Следовательно, вероятность, что нить лопнет при включении, гораздо выше, чем во время работы или при остывании после включения.

Росс X. КлеменсНорт-Наррабин, Новый Южный Уэльс, Австралия

Нить накаливания лампочки лопается при включении тока потому, что сила тока и температура при этом максимальны. Если измерить сопротивление холодной нити лампочки, обнаружится, что оно гораздо меньше расчетного.

Для 100-ваттной лампочки сопротивление, измеренное мной в холодном состоянии, составило всего 6 Ом, а в горячем – около 140 Ом. Таким образом, сила тока и температура гораздо выше при включении, чем после того, как лампочка уже поработала некоторое время и достигла расчетной температуры. Это особенно справедливо для тех участков нити, где она истончилась от старости и испарения частиц металла. Большая начальная сила тока действует на эти участки нити, создавая температуру гораздо выше стандартной, отчего нить и плавится. Сразу после включения лампочки выполняют более трудную работу, тонкие участки нити нагреваются гораздо сильнее, чем просто при эксплуатации.

У. АнрахВанкувер, Канада

Лампочка накаливания дает свет благодаря нагреванию вольфрамовой нити до температуры около 2500 °C. При высокой температуре атомы вольфрама испаряются с поверхности нити, вызывая почернение, которое иногда видно внутри стеклянной колбы. Из-за этого испарения нить со временем становится тоньше.

Горячая точка, разрушающая нить, может появиться на ней по двум причинам. Во-первых, если расстояние между двумя витками вольфрамовой спирали окажется меньше среднего, температура сжатых витков будет выше нормальной, поскольку пространства для излучения у них меньше. Во-вторых, некоторые витки спирали могут быть тоньше остальных. Сопротивление этих витков окажется выше, чем уобычных.

Следовательно, скорость теплообразования в горячих точках будет больше, чем на соседних участках, а поскольку площадь поверхности тонких участков меньше, скорость теплоотдачи падает, таким образом температура нити оказывается выше нормальной.

Поскольку скорость испарения увеличивается экспоненциально росту температуры, более горячие точки будут истончаться быстрее. По мере утончения нити в горячих точках ее сопротивление растет, следовательно, увеличивается и температура. Поэтому температура будет продолжать повышаться, а нить – истончаться в ускоряющемся темпе.

Сопротивление холодной нити лампочки составляет примерно одну десятую сопротивления при нормальной рабочей температуре. Это означает, что при включении сила тока очень велика по сравнению с нормальной рабочей. Если диаметр нити в горячей точке станет достаточно мал, мощный ток при включении может расплавить нить.

Когда между концами разорванной нити образуется зазор, электрический разряд вызывает искру или дугу в нем. Эта дуга может распространиться на провода, подводящие ток к нити накаливания. В этом случае дуга низкого сопротивления резко увеличивает силу тока в лампочке, и это, в свою очередь, вызывает срабатывание предохранителя или выключение тока в цепи. Дугу можно увидеть как вспышку света внутри лампы.

Билл МадиллУниверситет Центральной Англии, Бирмингем, Великобритания

6. Наша планета, наша Вселенная

Полюсное время

«Какое время на Северном полюсе?»

Найджел ГудвинНоттингем, Великобритания

На этот вопрос можно дать два ответа. Первый: для каждого человека время будет определяться его суточным (циркадным) ритмом. Поначалу это физиологическое время будет соответствовать времени на той долготе, на которой человек жил до того, как попал на полюс.

За несколько недель, проведенных на полюсе, индивидуальный ритм установится, суточный период составит примерно 25 часов.

Разумеется, есть также местное время, неподвластное человеческому измерению, если вы, конечно, не философ, живущий где угодно, только не на полюсе.

Итак, второй ответ: время либо дневное (на протяжении шести летних месяцев), либо ночное (в шесть зимних месяцев).

На равноденствие я не бывал на полюсе, но могу представить себе несколько сумеречных недель, когда солнце находится на горизонте.

Уилл ХопкинсУниверситет Отаго, Новая Зеландия

Суть вопроса в следующем: каким образом измерять время человеку, который родился и вырос на Северном полюсе иникогда не слышал ни о Гринвиче, ни о Токио, ни о других городах Земли?

Можно сделать это таким образом. Допустим, на Северном полюсе есть темный период года, когда солнце постоянно находится у линии горизонта. Прикрепите к шесту горизонтальную доску и нарисуйте на ней окружность, в которой начертите два диаметра перпендикулярно друг другу. Обозначьте точки пересечения окружности и диаметров А, Б, В и Г.

На Северном полюсе звезды вращаются в плоскости, параллельной горизонту. Плоскость горизонта на полюсах совпадает с плоскостью небесного экватора.

Затем выберите на горизонте какую-нибудь звезду и определите как нулевой час момент, когда эта звезда пересекает линию визирования через точку А, если Смотреть от центра круга (шеста). Моменты пересечения звездой точек Б, В и Г соответствуют 6, 12 и 18 часам.

После этого легко провести на доске другие прямые линии согласно промежуточным часам.

Если бы мне потребовалось выполнить эту задачу в данный момент (на Северном полюсе), в качестве опорной точки я выбрал бы одну из трех звезд на поясе Ориона, потому что они находятся почти на небесном экваторе, являются самыми яркими из всех соседних звезд, а также из звезд на небесном экваторе и отчетливо видны невооруженным глазом.

Следующей проблемой на полюсе будет выбор средств отсчета времени летом, когда звезд не видно из-за полярного дня.

Нанеся зимой часовые линии, следует дождаться, когда солнце поднимется над горизонтом. В тот момент, когда оно появится и возвестит приближение полярной весны, мы отмечаем азимут солнца. Часовая линия, которой он соответствует, будет называться временем восхода по 24-часовой системе, разработанной зимой.

Подобно звездам зимой, солнце будет вращаться в плоскости, параллельной горизонту, но, в отличие от нашей опорной звезды, которая вращается всегда в одной и той же плоскости, плоскость вращения солнца будет день ото дня подниматься и наконец достигнет наивысшей точки, расположенной под утлом 23,5° к горизонту.

После этого солнце будет опускаться все ниже, пока через шесть месяцев после первого появления не скроется за горизонтом.

Д. С. ПаренсисТехнологический университет Лулео, Швеция

Вопрос задан некорректно: время не зависит от местонахождения. Когда в Лондоне 18:00 по Гринвичу, на Северном полюсе, в Тимбукту и на обратной стороне Луны по Гринвичу тоже будет 18:00.

Можно было бы спросить, в каком временном поясе находится Северный полюс, но и такая постановка вопроса неверна. Временной пояс – политическое и административное, а не географическое понятие. Поскольку Северный полюс находится за пределами территориальных вод, для него временной пояс не определен.

Попытки определить время астрономическим путем также обречены на провал. Полдень – это время, когда солнце на юге, но на Северном полюсе оно всегда на юге.

Полдень – время, когда солнце достигает самой высокой точки, но на Северном полюсе высота солнца над горизонтом всегда постоянна. Полдень – момент времени, разделяющий световой день на равные отрезки, но на Северном полюсе шесть месяцев светло, а потом еще шесть – темно

Майк ГайКембридж, Великобритания

С геофизической точки зрения время имеет отношение к положению солнца относительно земли, а также к положению наблюдателя. Поскольку любое направление на Северном полюсе будет южным, солнце всегда находится на юге, следовательно, время на Северном полюсе всегда одно и то же.

Какое это время? Международная демаркационная линия суточного времени проходит через Северный полюс, следовательно, сам полюс находится между текущим днем и следующим. Другими словами, на Северном полюсе всегда полночь.

Этим объясняется, как Дед Мороз ухитряется доставлять подарки всем девочкам и мальчикам мира за единственную ночь.

Он просто выходит из своего грота на юг (т. е. в любую сторону – ведь дело происходит на Северном полюсе), раздает столько подарков, сколько поместится в санях, а потом оказывается дома ровно в то же время, в какое вышел оттуда. Так что можно взять следующую партию подарков, раздать их, вернуться домой и т. д.

Патрик УиттейкерХаунслоу, Миддлсекс, Великобритания

Северный полюс – истинная родина политиков, потому что здесь на вопрос: «Который час?» – каждый может со всей честностью ответить: «А какой вам нужен?»

Пол БирчеллМайклоувер, Дербишир, Великобритания

Дышите глубже

«Правда ли, что с каждым вдохом или глотком воды в наш организм попадает несколько атомов, которые вдыхал или глотал Леонардо да Винчи (об этом я читал в детской научно-популярной книжке в 1960 году)?»

Стив МолайнУэнтуорт-Фоллс, Новый Южный Уэльс, Австралия

Мы действительно вдыхаем значительное количество молекул, когда-то побывавших в легких Леонардо, и, увы, Адольфа Гитлера и ему подобных. Проверить это нетрудно, расчеты достаточно просты.

Общая масса атмосферы Земли – около 5 х 10 ²¹граммов. В воздухе на четыре молекулы азота приходится одна молекула кислорода, вес 1 моля воздуха равен 28,8 грамма. В одном моле любого вещества содержится около 6 х 10 ²³молекул. Следовательно, в атмосфере Земли всего 1,04 х 10 ⁴⁴молекул.

Один моль любого газа при температуре тела и атмосферном давлении имеет объем около 25,4 литра. Объем воздуха, в среднем вдыхаемый и выдыхаемый человеком за один вдох, – 1 литр. Отсюда можно сделать вывод, что за один раз Леонардо да Винчи выдыхал около 2,4 х 10 ²²молекул.

Так как мы вдыхаем каждый раз примерно 2,4 х 10 ²²молекул, вполне вероятно, что в наш организм попадает 4,9 х 10 ⁹молекул, которые выдохнул Леонардо. В сущности, таким же способом можно доказать, что мы вдыхаем примерно 5 молекул, которые Леонардо выдохнул перед смертью.

Разумеется, чтобы прийти к такому выводу, требуется принять ряд довольно грубых допущений. Мы исходим из предположения, что молекулы Леонардо хорошо перемешаны с остальными молекулами атмосферы (что вполне вероятно – за 500 лет), что он не использовал повторно свои же молекулы, что потерь атмосферных молекул из-за будущих поколений, сгорания, связывания азотом и т. д. не наблюдалось. Тем не менее значительная часть молекул может потеряться и повлиять на результат вычислений.

Зная, что суммарное количество молекул в гидросфере 5,7 х 10 ⁴⁶, подобные подсчеты можно произвести для воды. Они показывают, что в одном глотке жидкости содержится около 18 х 10 ⁶молекул, которые при жизни Леонардо побывали в его организме. Поэтому вполне вероятно, что в каждом выпитом вами стакане воды есть частица мочи Леонардо.

Питер БорроузЭппинг, Эссекс, Великобритания

В соответствии с законом сохранения материи атомы во Вселенной участвуют в непрекращающемся «цикле переработки». Благодаря гравитации почти все они остаются на Земле. Некоторые атомы на нашей планете действительно побывали в организме да Винчи, хотя доля этих атомов в атмосфере Земли так ничтожна, что это маловероятно.

Если вспомнить, как долго Землю населяли динозавры, можно быть абсолютно уверенными в том, что в каждом нашем вдохе содержится частица, которая когда-то была частицей динозавров, а в каждом яблоке – много атомов, ранее входивших в организм животного или даже человека. Вегетарианцам есть о чем задуматься.

Гленн АлександерУоллонгонг, Новый Южный Уэльс, Австралия

Этот вопрос наверняка даст пищу для размышлении гомеопатам. Чрезвычайно высока вероятность, что в стакане воды содержится несколько гомеопатических молекул, эффективных для лечения всех известных нам болезней.

И все это абсолютно бесплатно.

Дасси ХивариненЛе Весине, Франция

Полуденный раздел

«После полудня дневных часов больше, чем до полудня, особенно летом. Значит ли это, что полуднем назвали не то время?»

Дин ШервинРединг, Беркшир, Великобритания

Полуденным называется тот момент, когда Солнце пересекает местный меридиан – одну из воображаемых линий, соединяющих Северный полюс с Южным и проходящих под прямым углом к экватору. Если выставить на часах полдень в то время, когда Солнце пересекает меридиан, продолжительность дня до и после полудня будет одинаковой. Но это означает, что в поездках на восток или запад даже на короткие расстояния часы придется настраивать заново. Чтобы избежать этой путаницы, мы пользуемся часовыми поясами – зонами, на всей территории которых время одинаковое, безотносительно к реальному меридиану. Номинально ширина часовых поясов составляет 15°, но на практике они различаются по размеру и форме из политических, географических и практических соображений. Разница между временем по местному меридиану и временем по часовому поясу может быть довольно заметной, особенно если живешь у границы часового пояса, имеющей сложную форму.

Дэвид Эдди Перт, Западная Австралия

Появление часовых поясов обычно приписывают необходимости, возникшей в связи с развитием сети железных дорог в США, протянувшихся преимущественно с востока на запад. До строительства железных дорог в большинстве городов действовало местное время, полдень устанавливали по положению солнца. Затем поезда начали ходить так быстро, что необходимость подстраиваться к местному времени вызывала сбои в графике. Именно поэтому были введены часовые пояса.

Кит АндерсонКингстон, Тасмания, Австралия

Стандартное время в Великобритании вычисляется по Гринвичскому меридиану. Автор вопроса из Рединга находится на той же широте, что и Гринвич, но на один градус долготы западнее. Следовательно, местный полдень и закат наступают на четыре минуты позже, чем в Гринвиче, а местное время Рединга отстает на четыре минуты от стандартного местного времени, принятого в Великобритании.

Это значит, что в Рединге продолжительность светового дня после полудня, показываемого часами, в среднем дольше продолжительности светового дня до полудня. К востоку от Гринвичского меридиана после полудня световой день в среднем короче, чем утром. В Гринвиче разница между продолжительностью светового дня до и после двенадцати часов в среднем в году равна нулю.

В любой отдельно взятый день продолжительность светового дня утром и после обеда зависит не только от географических широты и долготы, но и от уравнения времени. Это разница во времени между средним Солнцем, по которому устанавливается время на часах, и истинным Солнцем. Она возникает из-за эксцентриситета орбиты вращения Земли вокруг Солнца и наклона оси Земли к плоскости орбиты. Значение уравнения времени меняется на протяжении года от -14 минут до +16 минут, и это основная причина разницы во времени, которую можно определить по солнечным и по обычным часам. Существует также незначительная разница между продолжительностью светового дня до и после полудня, вызванная ежегодным движением Солнца вокруг эклиптики.

Сочетание перечисленных эффектов может создавать разницу между продолжительностью светового дня до и после полудня, для Рединга превышающую полчаса.

Все это не значит, что полуднем назвали не то время: просто стандартная временная система, простота и единообразие которой необходимы для коммуникаций, не может учесть все нюансы сложного движения Солнца.

Дальнейшее удлинение послеполуденных дневных часов и укорачивание их же до полудня во время перехода на летнее время – предсказуемый результат перевода часов на один час.

Дэвид Ле КонтАстрономическое общество Гернси

Полдень по среднему гринвичскому времени – всего лишь середина дня на гринвичском меридиане. Если вы находитесь западнее Гринвича, например в Рединге, где Солнце встает и садится позднее, 12:00 по среднему гринвичскому времени наступают раньше, нежели точно между рассветом и закатом. За 24 часа Солнце проходит путь в 360° – по 15 за час. Я пишу эти строки на севере Лондона (0°10′ западной долготы), здесь 12:00 по среднему гринвичскому времени наступают за 24 секунды до полудня. Если бы я жил в Суонси (3°36′ западной долготы), 12:00 по среднему гринвичскому времени наступали бы за 16 минут до полудня. Согласно центральноевропейскому зимнему времени 12:00 в Берлине (13°30′ восточной долготы) наступают на 6 минут раньше полудня, а в Париже (2°15′ восточной долготы) – почти за 50 минут до полудня.

Крайний пример – Лиссабон в Португалии (9° западной долготы), где недавно было принято центральноевропейское время: часы там бьют 12:00 за два с половиной часа до полудня.

Найджел УитлиЛондон, Великобритания

Под голубыми небесами

«Почему в ясный день небо голубое?»

Джеспер Грэм-ДжонсСаутгемптон, Гемпшир, Великобритания

Голубизна неба объясняется процессом, который называется рассеянием Рэлея. Солнечный свет встречает на своем пути молекулы воздуха и рассеивается во всех направлениях. Степень рассеивания напрямую зависит от частоты, т. е. от цвета лучей. Голубой цвет, имеющий высокую частоту, рассеивается в десять раз сильнее, чем красный, которому соответствует более низкая частота. Поэтому «фоновым» рассеянным светом, который мы видим в небе, является голубой.

Тот же процесс объясняет красивые красно-оранжевые оттенки неба на закате. Когда Солнце висит низко над горизонтом, его свет проходит через толщу атмосферы по пути к нам. На этом пути голубой свет рассеивается, а красный, менее подверженный рассеянию, остается видимым для нас.

Рик ЭрахоКлекхитон, Западный Йоркшир, Великобритания

Голубой цвет небо имеет благодаря рассеянию Рэлея. Согласно классической физике ускоряющиеся частицы обладают электромагнитным излучением. И наоборот, электромагнитное излучение может влиять на заряженные частицы, вызывая их колебания. Колеблющаяся частица постепенно ускоряется и создает излучение. Мы говорим, что она становится вторичным источником излучения. Этот эффект называется рассеянием падающего излучения.

Атмосфера Земли состоит из различных газов, которые, смешиваясь, образуют воздух. Каждую молекулу воздуха можно рассматривать как электронный излучатель. Распределение электронного заряда каждой молекулы – рассеяние падающего излучения в поперечном сечении. Это территория, на которую должно попасть падающее излучение, чтобы произошло рассеяние. Количество рассеянного излучения будет зависеть от величины поперечного сечения. При рассеянии Рэлея поперечное сечение пропорционально биквадрату частоты падающего излучения. Солнечный свет состоит из различных видимых частот: от низкой (красный цвет) до высокой (голубой). Поскольку голубой цвет имеет более высокую частоту, чем другие видимые компоненты, голубая часть спектра солнечного света будет рассеяна сильнее. Этот рассеянный свет мы видим, поэтому небо кажется нам голубым.

Заодно можно объяснить, почему закаты красные. Когда Солнце садится за горизонт, его свет проходит через атмосферу. Голубой рассеивается сильнее, а красный, имеющий низкую частоту и менее подверженный рассеянию, достигает наблюдателя.

Д. РобертеКафедра физики, Университет Шеффилда, Южный Йоркшир, Великобритания

Китайская головоломка

«Говорят, Великая Китайская стена – единственный рукотворный объект, видимый из космоса. Чтобы объект был виден из космоса, глаз должен воспринимать его как двумерный. Великая Китайская стена невероятно длинная, но очень узкая. Если можно увидеть ее из космоса, значит, видимыми будут и другие объекты, которые можно воспринимать как двумерные – например, пирамида Хеопса, хотя ее суммарная площадь гораздо меньше. Может быть, способность зрения воспринимать предметы меняется из-за влияния большего размера объекта на меньший? Или на самом деле Великую Китайскую стену не видно из космоса?»

А. Р. Макдермед-ГордонСейл, Чешир, Великобритания

Стену из космоса не видно. Общеизвестно, что это одна из современных легенд, вероятно, занимающая второе место в мире по известности после массовых самоубийств леммингов.