Гравитация — вот та сила, которая притягивает во Вселенной один объект к другому. Это та сила, которая заставляет космические объекты двигать­ся в сторону Земли.
Только во времена Галилео Галилея (1564-1642) были предприняты попытки определить ве­личину гравитации. До этого времени считалось, что скорость, с которой падающий предмет ударя­ется о поверхность Земли, зависит только от веса этого объекта.
Галилей бросал различные по весу предметы с падающей башни в итальянском городе Пиза с целью изучения воздействия на них «силы» грави­тации. Он доказал, что тяжелый и легкий предме­ты, брошенные вниз вместе, достигают поверхно­сти Земли одновременно.
Он заставлял скатываться по склону шар, из­меряя в определенные отрезки времени его поло­жение. Галилей открыл, что увеличение скорости шара пропорционально его времени движения. Это значит, что к концу второй секунды он дви­гался в два раза быстрее, чем в конце первой, в конце третьей — в три раза быстрее, и так далее.
Он также вычислил, что пройденное шаром расстояние пропорционально квадрату времени его движения (квадрат числа получается при ум­ножении этого числа на эту же величину), то есть к концу второй секунды шар проходил расстояние в четыре раза большее, чем в конце первой се­кунды, в конце третьей — в девять раз большее, и так далее.
Исаак Ньютон продолжил открытия в области гравитации. Он предположил, что сила, притяги­вающая предмет к Земле, уменьшается с увеличе­нием расстояния между Землей и предметом. В результате опытов и наблюдений Ньютон вывел закон всемирного тяготения. Основное положение
закона заключается в том, что если масса (коли­чество вещества) одного из притягивающихся предметов удваивается, сила тяготения также уд­ваивается, но если расстояние между предметами увеличивается в два раза, сила притяжения соста­вит одну четвертую от первоначальной величины.
Альберт Эйнштейн попытался ответить на воп­рос: «Что такое гравитация?», доказывая, что про­странство-время имеет четыре измерения. Это очень сложная теория, требующая для своего по­нимания глубоких научных знаний. По его по­следней теории гравитационное поле связано электрическим, магнитным и электромагнитным полями. Однако следует отметить, что до настоя­щего времени никто еще не предложил определе­ние гравитации, которое удовлетворило бы всех.
Тем не менее нам известно, что увеличение скорости, вызываемое гравитацией, составляет 10 м в каждую последующую секунду. Это значит, что скорость падающего предмета каждую секун­ду возрастает на 10 м/сек. В конце первой секун­ды скорость падения составляет 10 м/сек, в конце второй — 20 м/сек, и так далее. Если в конце первой секунды падающий объект пролетит 5 м, то в конце второй — 20 м, в конце третьей — 45 м.

Трение — это сопротивление, оказываемое при движении одного объекта по поверхности другого. Это могут быть два любых предмета.
Многие виды работ, которые мы выполняем в жизни, были бы невозможны без трения. Без тре­ния машинные ремни соскочили бы, не смогли бы удержаться гвозди и шурупы, мы не смогли бы двигаться по тротуарам, колеса вращались бы, не продвигаясь вперед! Вместе с тем во многих слу­чаях, особенно в технике, мы стремимся макси­мально уменьшить трение.
Трение между твердыми телами вызвано в ос­новном неровностями их поверхности. Чем ров­нее эти поверхности, тем меньше трение. Инте­ресно, что трение между однородными материала­ми больше, чем между разнородными. Когда мы смазываем поверхности (например, подшипники в двигателе), мы уменьшаем трение, заменяя трени­ем жидкостей трение твердых поверхностей.
Трение между твердыми телами бывает двух типов. Это качение и скольжение. При качении трение меньше, чем при скольжении. Вот почему колесо является величайшим открытием человека. Это позволило заменить скольжение на качение и уменьшить трение во много раз, особенно при пе­ремещении грузов.
Рассмотрим следующий пример. Возьмем и разместим на неровной поверхности большой ка­мень. Потребуется десяток человек, чтобы пере­двинуть его. Если мы положим под такой камень катки, человек шесть смогут перевезти его. Раз­местив камень в тележку на двух колесах, нам потребуется только четыре человека. Здесь будет скольжение осей тележки и качение по неровной поверхности. Смажем оси тележки и сделаем гладкой поверхность — при этом потребуется все­го два человека.
Если мы будем использовать подшипники в колесах, всего один человек спокойно перевезет этот самый камень!
Воздух и вода также создают трение. Мы при­даем обтекаемую форму самолетам, чтобы умень­шить сопротивление воздуха. Корабли также име­ют определенную форму, чтобы уменьшить со­противление воды.

Мы все испытали на себе, что огонь и горячие предметы вызывают болезненное ощущение. Ре­бенок этого не знает — и получает ожог. Мы по­лучаем урок на собственном опыте.
В горячем утюге атомы вибрируют с огромной частотой — возможно, до миллиона колебаний в секунду! Если дотронуться до утюга кончиком пальца, мы почувствуем боль, так как быстро движущиеся частицы заставят молекулы нашей кожи также двигаться резко и быстро. Это быст­рое движение вы почувствуете в виде боли — вот почему горячие предметы обжигают.
Можно себе представить, с какой скоростью должны двигаться молекулы, чтобы кожа получи­ла такое ощущение. Приведем такое сравнение Для примера. При температуре таяния льда, а это совсем не жарко, молекулы водорода движутся со скоростью более 1700 м/сек!

Научный термин для обозначения сжигания — «горение». Известно множество видов горения, но в большинстве случаев все очень просто. Кислород воздуха должен вступить во взаимодействие с каким-либо материалом, который может гореть.
В результате выделяется тепло. Если процесс протекает быстро, мы наблюдаем пламя или тле­ние или просто чувствуем, что происходит такая реакция — например, при взрыве. Когда дерево или бумага вступают в реакцию с кислородом, мы наблюдаем огонь. Но подобное сжигание проис­ходит и в автомобильном двигателе. Бензин сго­рает при соприкосновении с кислородом из окру­жающего воздуха.
В автомобильном двигателе сгорание происхо­дит так быстро, что мы называем этот процесс взрывом. И наоборот, существует сгорание, кото­рое протекает так медленно, что мы годами его не замечаем. Например, при ржавлении металла мы имеем дело с процессом горения!
При медленном горении, если выделяемое теп­ло не попадает в воздух, температура может до­стичь такого уровня, когда начнется возгорание. Это называется «спонтанным загоранием». Спонтанное возгорание может начаться в куче промасленных тряпок, оставленных в закрытом помещении. Масло будет медленно окисляться, что приведет к выделению тепла. Если для него не будет выхода, оно будет аккумулироваться. Постепенно его станет достаточно, чтобы загоре­лись тряпки.
Кислород, необходимый для горения, широко распространен в природе. В окружающем нас воз­духе содержится примерно 21% кислорода. Кис­лород всегда готов начать процесс горения.
Тем не менее, для того, чтобы этот процесс начался, помимо кислорода, необходимо наличие «горючих» материалов. Горючие материалы, кото­рые специально используются для сжигания, на­зываются «топливо». Например, дерево, уголь, кокс, керосин, некоторые газы являются топли­вом, или горючим.
В процессе горения два атома кислорода из окружающего воздуха соединяются с одним ато­мом углерода топлива, в результате получается двуокись углерода. А тебе известно, что в резуль­тате процесса горения в нашем организме, необ­ходимого для производства тепла и энергии, так­же выделяется двуокись углерода, который мы выдыхаем?

Когда-то считали, что тепло — это своего рода жидкость, которая переходит из одного тела в другое. Эту воображаемую жидкость назвали «теплота».
Сегодня мы знаем, что тепло — это постоян­ное движение атомов и молекул в предмете; на­пример, в воздухе атомы и молекулы двигаются хаотично. При возрастании скорости перемеще­ния этих атомов и молекул мы говорим, что тем­пература воздуха высокая или что воздух горя­чий. Если их скорость низка, например в холод­ный день, мы ощущаем холодный воздух.
Атомы и молекулы в жидких и твердых телах не могут двигаться столь же свободно, как в воздухе, но тем не менее такое движение существует.
Даже при температуре таяния льда молекулы продолжают движение. Молекула водорода при данной температуре движется со скоростью 1950м/сек. В 16 кубических сантиметрах воздуха каж­дую секунду происходит тысяча миллион-миллио­нов столкновений между молекулами.
Тепло и температура не одно и то же. Темпе­ратура поверхности маленькой газовой горелки такая же, как и у большой горелки. Просто боль­шая горелка дает больше тепла, так как сжигает больше газа. Тепло — это форма энергии, и когда мы измеряем тепло, мы измеряем энергию. Тепло измеряется в калориях. Калория — это величина тепловой энергии, необходимой для увеличения температуры одного грамма воды на 1° С. Темпе­ратура тела отмечает уровень тепловой энергии, которую имеет данное тело. Температуру измеря­ют термометром, она выражается в градусах.
При соединении двух тел и при отсутствии пе­редачи тепла от одного к другому мы говорим, что тела имеют одинаковую температуру. Но если одно тело потеряло часть тепловой энергии (мо­лекулы замедлили свое движение), а второе тело получило дополнительно от него такую же часть тепла (его молекулы ускорили свое движение), мы говорим, что тепло перешло от более теплого тела к более холодному и что у первого тела тем­пература была выше, чем у второго.

Ты читал, наверное, в газетах, что самой глав­ной задачей ученых является получение атомной энергии, которая служила бы человеку в мирных целях. То, что этого уже достигли, является величайшим достижением человеческого разума. Альберт Эйнштейн выдвинул теорию о взаи­мосвязи материи и энергии. Другими словами, он доказал, что материя может превращаться в энер­гию. Это изменило наше восприятие окружающе­го мира. Материя оказалась вторичной: самым важным фактором в мире оказалась энергия.
Что же такое энергия? Энергия — это способ­ность выполнять работу. Это то, что стоит за по­нятием силы, что дает возможность существовать силам. Для того чтобы понять это, возьмем авто­мобиль.
Для того чтобы привести в движение двига­тель, необходимо применить силу. Ее надо отку­да-то получить. Из энергии. А откуда берется энергия? Ее получают из бензина, во время его сгорания в цилиндрах. Эта энергия приводит в действие определенные силы, которые сообщают движение механизмам автомобиля. В результа­те — двигатель работает, и это стало возможным благодаря энергии.
Существует два вида энергии — потенциальная и кинетическая. Вначале рассмотрим потенциаль­ную. В бензине электрические силы притягивают молекулы друг к другу. Энергия хранится в этих молекулах — это потенциальная энергия. При сжигании бензина эта потенциальная энергия вы­свобождается.
Другим примером потенциальной энергии мо­жет служить подвешенный груз. Энергия хранится в данном грузе, мы можем ее высвободить, когда груз начнет падать вниз. Вода на краю водопада или у гребня плотины также обладает потенци­альной энергией.
Теперь отпустим груз или проследим за водой, падающей в водопаде. Они падают с определенной скоростью, совершая работу, эта энергия на­зывается «кинетической энергией». Эта энергия, получаемая движущимся с определенной скоро­стью телом. Падающее тело теряет потенциаль­ную энергию и приобретает кинетическую энер­гию. Величина двух видов энергии равнозначна. В действительности общий объем энергии во Все­ленной всегда остается неизменным. Мы не мо­жем уничтожить или создать заново энергию. При выработке энергии мы используем энергию падающей воды, угля, атома, превращая один вид энергии в другой.

В настоящее время, когда нас все интересует в природе, мы хотим получить правильный, науч­ный ответ. В древности люди создавали легенды, чтобы объяснять всевозможные события. Древние греки придумали очень красивую легенду для объяснения эхо. Вот она.
Давным-давно жила прекрасная нимфа по имени Эхо. У нее был лишь один недостаток — она слишком много говорила. В наказание богиня Гера запретила ей говорить, если с ней не загово­рят. Нимфа могла лишь повторять то, что ей го­ворили. Однажды Эхо увидала красивого молодого Нарцисса и сразу влюбилась в него. Однако Нарцисс не замечал ее. Нимфу охватила такая печаль, что Эхо растворилась в воздухе, оставив лишь свой голос. И мы слышим ее голос, кото­рый повторяет все, что мы говорим.
Конечно, эта печальная легенда не сможет нам объяснить природу эхо. Для того, чтобы получить ответ, нужно кое-что вспомнить о звуке. Звук движется в воздухе со скоростью 335 м/сек. Он переносится волнами наподобие того, как появля­ются волны в воде от брошенного туда камешка. Звуковые волны распространяются во все сторо­ны, как и свет от электрической лампочки.
При встрече с препятствием звуковая волна отражается наподобие света. При этом мы слы­шим эхо. Итак, эхо — это отраженный звук.
Но не все препятствия создают эхо. Некото­рые предметы поглощают, а не отражают звук. То есть звук не возвращается, эхо не слышно. Но обычно гладкие ровные поверхности, например стены, скалы, перекрытия, создают эхо.
А ты знаешь, что облака отражают звук и со­здают эхо? И действительно, когда мы слышим раскаты грома, это свидетельствует о том, что звук грома многократно отражается от облаков

Термин «звуковой барьер» неверно описывает условия, которые возникают при движении само­лета с определенной скоростью. Можно полагать, что при достижении самолетом скорости звука появляется что-то вроде «барьера» — но ничего подобного не происходит!
Чтобы понять все это, рассмотрим самолет, ле­тящий с небольшой, обычной скоростью. При движении самолета вперед впереди самолета об­разуется волна сжатия. Она образуется движу­щимся вперед самолетом, который спрессовывает частички воздуха.
Эта волна движется впереди самолета со ско­ростью звука. И ее скорость выше скорости само­лета, который, как мы уже сказали, летит с не­большой скоростью. Двигаясь впереди самолета, эта волна заставляет воздушные потоки обтекать плоскости самолета.
Теперь представим, что самолет летит со скоростью звука. Впереди самолета не образуется волны сжатия, так как и самолет, и волны имеют одну скорость. Поэтому волна образуется впереди крыльев.
В результате появляется ударная волна, кото­рая создает большие нагрузки на крылья самоле­та. До того, как самолеты достигли звукового барьера и превысили его, считали, что такие ударные волны и перегрузки создадут для самоле­та что-то вроде барьера — «звуковой барьер». Од­нако звукового барьера не было, так как авиаци­онные инженеры разработали специальную конст­рукцию самолета для этого.
Кстати, сильный «удар», который мы слышим при прохождении самолетом «звукового барьера», и есть ударная волна, о которой мы уже говори­ли — при равной скорости самолета и волны сжа­тия.

Если мы слышим какой-либо звук, значит, по­близости должен находиться вибрирующий пред­мет, который колеблется. Звуки исходят от виб­рирующих предметов.
Но звук должен где-то распространяться. Что-то должно его переносить от источника к прием­нику. Это что-то называется «среда». Средой мо­жет служить что угодно — воздух, вода, предме­ты, даже земля. Индейцы прикладывали ухо к земле, чтобы услышать отдаленные звуки.
Нет среды — нет и звука. Если в каком-то объеме создать вакуум, звук в нем не сможет рас­пространяться. Это связано с тем, что звук рас­пространяется волнами. Вибрирующий предмет передает свою вибрацию соседним молекулам или частичкам. Происходит передача движения от од­ной частички к другой, что приводит к появле­нию звуковой волны.
Средой распространения звуковых волн могут быть различные материалы — дерево, воздух, во­да; следовательно, скорость распространения зву­ковых волн должна быть различной. Если мы го­ворим о скорости звука, мы должны спросить: а в какой среде?
Скорость звука в воздухе составляет около 335 м/сек. Но это при температуре 0° С. С повы­шением температуры скорость распространения звука также увеличивается.
В воде звук распространяется быстрее, чем в воздухе. При температуре 8° С скорость его рас­пространения составляет около 1435 м/сек, или около 6 тыс. км/час. В металле эта скорость до­стигает порядка 5000 м/сек, или 20 000 км/час.
Ты, наверное, думаешь, что сильный звук имеет более высокую скорость, чем слабый, но это не так. Его скорость не зависит и от его вы­соты (высокий или низкий). Скорость звука зави­сит от среды его распространения.
Ты можешь сам провести опыт по сравнению скорости звука в разных средах. Зайди в воду и ударь друг о друга двумя камнями. Теперь опу­стись под воду и снова постучи этими камнями. Ты удивишься тому, что звук распространяется в воде лучше, чем в воздухе.

Пропуская луч света через стеклянную приз­му, Исаак Ньютон доказал, что солнечный свет состоит из различных цветов. Преломляясь в призме, он образует спектр.
Для большинства из нас спектр состоит из 6 или 7 цветов, но приборы выделяют более 100 оттенков. Белый цвет составляют три основных цвета, называемых «первичными цветами». Это — оранжево-красный, зеленый и фиолетово-синий.
В спектре представлены еще три смешанных цвета, которые видны невооруженным глазом. Они называются «второстепенные цвета». Это зе­леновато-голубой, желтый и пурпурно-красный.
Второстепенные цвета можно получить при сме­шении других оттенков.
Цвета соответствуют длине волн, которые вос­принимает человеческий глаз. Насекомые и живо­тные воспринимают другие длины волн и видят другие цвета.
Световые или цветовые волны имеют очень короткую длину.
Для придания цвета в краску добавляют кра­сители, которые не соответствуют цветам света. Второстепенные цвета света соответствуют пер­вичным цветам в краске. То есть в краске пер­вичными являются желтый, зеленовато-синий и красный, второстепенные — оранжево-красный, зеленый и фиолетово-синий.
Оттенок — это цвет без добавления черной или белой краски, например желтый, красный, синий, зеленый. При соединении с белым цветом и другими оттенками получается полутон, напри­мер розовый и слоновая кость. При соединении чистого оттенка, черного и белого получается тон. Это — желтовато-коричневый, бежевый, серый.
Красная краска в банке выглядит черной. Там, где нет световых лучей, нет цвета. В темной ком­нате мы не видим и не различаем цветов, потому что их нет. Цвет предмета зависит от материала, из которого создан данный предмет, и его осве­щения. Оранжево-красный свитер выглядит так потому, что краситель, который использовали для окраски шерсти, отражает оранжево-красную часть световых лучей и поглощает фиолетово-си­нюю и зеленую часть спектра.

Без света мы не смогли бы видеть окружающий нас мир, и тем не менее нам не известно точно, что же такое свет!
Мы знаем, что свет — это одна из форм энер­гии. Можно измерить его скорость и мы знаем его характеристики. Нам также известно, что бе­лый цвет — это не отдельный цвет, это соедине­ние всех цветов. Это называется «спектр».
Мы знаем, что цвет — это не сам объект, а лу­чи света, которые от него исходят. Зеленая бума­га выглядит зеленой, потому что она поглощает все другие цвета, кроме зеленого, который и вос­принимает наш глаз. Синее стекло пропускает только синий цвет, все остальные поглощаются им.
Солнечный свет — это энергия. Тепло солнеч­ных лучей, сфокусированных линзой, превраща­ется в огонь. Свет и тепло отражаются белыми поверхностями и поглощаются черными. Вот почему белая одежда холоднее черной.
Какова же природа света? Первым, кто попытался серьезно заняться изучением света, был Исаак Ньютон. Он считал, что свет состоит из корпускул, которые наподобие пуль выстреливаются источником света. Но некоторые характери­стики света не могли быть объяснимы этой теорией.
Другой ученый, Гюйгенс, предложил другое объяснение природы света. Он разработал «волно­вую» теорию света. Он считал, что свет образует импульсы, или волны, наподобие того, как ка­мень, брошенный в пруд, создает волны.
Почти 150 лет ученые спорили, является ли свет волнами или корпускулами. Большинство ученых приняло волновую теорию. Но затем по­следовал новые открытия, которые поставили под сомнение эту теорию.
Каких взглядов сегодня придерживаются уче­ные на происхождение света? В настоящее время считается, что световые волны имеют характер­ные особенности и частиц и волн одновременно. Проводятся опыты, подтверждающие обе теории. Пока нет ответа на вопрос, что же такое свет.

Представим себе путешественника в пустыне, который умирает от жажды. Он смотрит вдаль и видит озеро с чистой водой в окружении густой растительности. Он бросается вперед, но видение пропадает, а вокруг ничего, кроме горячего песка.
Озеро, которое он видел на расстоянии, не что иное, как мираж. Откуда он взялся? Мираж — это шутка природы, явление, появляющееся при оп­ределенных атмосферных условиях. Во-первых, следует понять, что мы видим объекты, так как свет отражается от них и попадает нам в глаза.
Обычно эти лучи попадают нам в глаза по пря­мой. Поэтому, когда мы смотрим вдаль, мы ви­дим только те предметы, которые находятся над линией горизонта.
А сейчас мы подошли к тем трюкам, которые проделывает атмосфера с лучами света. В пустыне существует слой плотного воздуха над поверхно­стью земли, который может играть роль зеркала. Объект может находиться за пределами нашей ви­димости или за горизонтом. Но когда лучи света от него попадают на такой слой плотного возду­ха, они отражаются нам в глаза. Мы «видим» этот объект, как если бы он находился над горизонтом или в зоне нашей видимости. Мы «видим» пред­мет, который в действительности нам невидим! Отражение неба в таком «воздушном зеркале» можно принять за озеро. Так появляется мираж.
В жаркий день, приближаясь к вершине холма, нам кажется, что дорога впереди мокрая. Это то­же мираж! Ты видишь световые лучи, падающие с неба и преломленные горячим воздухом над зем­ной поверхностью. А кажется, что ты видишь са­му дорогу.
Миражи можно увидеть и в море, когда в небе появляется изображение кораблей! В этом случае все объясняется наличием холодного воздуха над поверхностью воды и слоя теплого воздуха над ним. Корабли, находящиеся за горизонтом, стано­вятся «видимыми», так как лучи света, идущие от них, отражаются от слоя теплого воздуха, и мы видим корабли в воздухе!
Одним из самых известных мест, где можно увидеть красивые миражи, является Сицилия. Го­род Мессина отражается в небе, и призрачные замки как бы плывут в воздухе. Итальянцы называют это Фата Моргана в честь Морганы Ле Фей — злой колдуньи, вызывавшей эти миражи.