ЧТО ТАКОЕ СУМЕРКИ?
Постепенный переход от дня к ночи и от ночи к дню наблюдается на Земле, благодаря наличию у нее атмосферы, которая рассеивает свет. Из-за рефракции — света в атмосфере — светила кажутся приподнятыми над горизонтом. Если бы у нашей планеты не было воздушной оболочки, то мгновенно с заходом Солнца за горизонт наступала бы на Земле тьма, и не было бы вечера, а после ночи внезапно наступал бы день и не было утра. Переход от тьмы к свету и наоборот занимает некоторый промежуток времени, который и называется сумерками. В утренние и вечерние сумерки все явления протекают в обратном порядке. Момент восхода или захода Солнца может быть точно определен. А вот другой границы сумерек — наступления дня или полной ночной темноты — нет, ее не определишь. Продолжительность сумерек зависит от времени года и географической широты места. В дни летнего и зимнего солнцестояния (22 июня и 22 декабря) сумерки самые короткие — быстро темнеет и светлеет, а в дни осеннего и весеннего равноденствий (23 сентября и 21 марта) сумерки самые длинные. С увеличением широты места наблюдения (при перемещении от экватора к полюсу) длительность сумеречного времени увеличивается. На широте Санкт-Петербурга (более 60° с.ш.) ночная глубина погружения Солнца не достигает большой величины. Солнце поздно садится и рано встает в летнее время, вечерние сумерки переходят в утренние, наступает удивительное время белых ночей. А.С.Пушкин, вдохновленный красотой летнего неба над Невой, писал: "...и не пуская тьму ночную на голубые небеса, одна заря сменить другую спешит, дав ночи полчаса".
В полярных областях Земного шара на широтах более 66°, когда наступает полярный день, сумерек не бывает вообще, так как Солнце не опускается за горизонт.
Люди, побывавшие в космосе, описывали необычайно яркий цветной ореол Земли во время сумерек. Световые явления из космоса наблюдаются необыкновенно яркими и разнообразными. Вид цветовой гаммы сумеречного ореола Земли зависит от высот корабля и от глубины погружения Солнца. Красно-оранжевый цвет у поверхности плавно переходит в оранжево-темный, затем в желтый. Выше идет узкая неяркая полоска темно-синего цвета, над ней голубой цвет сменяется светло-голубым, белесым и постепенно переходит в фиолетово-черный цвет космического пространства. При наличии облаков слои, прилегающие к земной поверхности, становятся пурпурно-красными. Красива наша Земля в любое время суток, если смотреть на нее с любой точки земной поверхности и с околоземной орбиты.
Постепенный переход от дня к ночи и от ночи к дню наблюдается на Земле, благодаря наличию у нее атмосферы, которая рассеивает свет. Из-за рефракции — света в атмосфере — светила кажутся приподнятыми над горизонтом. Если бы у нашей планеты не было воздушной оболочки, то мгновенно с заходом Солнца за горизонт наступала бы на Земле тьма, и не было бы вечера, а после ночи внезапно наступал бы день и не было утра. Переход от тьмы к свету и наоборот занимает некоторый промежуток времени, который и называется сумерками. В утренние и вечерние сумерки все явления протекают в обратном порядке. Момент восхода или захода Солнца может быть точно определен. А вот другой границы сумерек — наступления дня или полной ночной темноты — нет, ее не определишь. Продолжительность сумерек зависит от времени года и географической широты места. В дни летнего и зимнего солнцестояния (22 июня и 22 декабря) сумерки самые короткие — быстро темнеет и светлеет, а в дни осеннего и весеннего равноденствий (23 сентября и 21 марта) сумерки самые длинные. С увеличением широты места наблюдения (при перемещении от экватора к полюсу) длительность сумеречного времени увеличивается. На широте Санкт-Петербурга (более 60° с.ш.) ночная глубина погружения Солнца не достигает большой величины. Солнце поздно садится и рано встает в летнее время, вечерние сумерки переходят в утренние, наступает удивительное время белых ночей. А.С.Пушкин, вдохновленный красотой летнего неба над Невой, писал: "...и не пуская тьму ночную на голубые небеса, одна заря сменить другую спешит, дав ночи полчаса".
В полярных областях Земного шара на широтах более 66°, когда наступает полярный день, сумерек не бывает вообще, так как Солнце не опускается за горизонт.
Люди, побывавшие в космосе, описывали необычайно яркий цветной ореол Земли во время сумерек. Световые явления из космоса наблюдаются необыкновенно яркими и разнообразными. Вид цветовой гаммы сумеречного ореола Земли зависит от высот корабля и от глубины погружения Солнца. Красно-оранжевый цвет у поверхности плавно переходит в оранжево-темный, затем в желтый. Выше идет узкая неяркая полоска темно-синего цвета, над ней голубой цвет сменяется светло-голубым, белесым и постепенно переходит в фиолетово-черный цвет космического пространства. При наличии облаков слои, прилегающие к земной поверхности, становятся пурпурно-красными. Красива наша Земля в любое время суток, если смотреть на нее с любой точки земной поверхности и с околоземной орбиты.
КАК СВЕТИЛА ОБМАНЫВАЮТ НАБЛЮДАТЕЛЯ
Мы не раз обращали внимание на то, что Солнце и Луна у горизонта кажутся крупнее, а когда поднимутся на свое самое высокое положение на небосводе, становятся в 3—4 раза меньше. Точно так же и созвездия у горизонта кажутся больше, чем в верхней кульминации. Угловые размеры всех объектов кажутся увеличенными у горизонта. Подобно этому мы также переоцениваем количество облаков у горизонта, и недооцениваем их, если они расположены в околозенитной части неба. Эти оптические обманы были замечены и описаны еще Аристотелем. Объяснять эту иллюзию можно, вспомнив о явлении под названием "перспектива". Чем дальше от наблюдателя на земной поверхности находится предмет, тем под меньшим углом мы его видим. Эта иллюзия — оптический обман зрения. Если бы рельсы сошлись, поезд бы не поехал. Луна находится от Земли на расстоянии 384 000 км. По сравнению с расстоянием до наземных предметов, оно во много раз больше, поэтому по мере приближения Луны к горизонту видимого уменьшения ее размеров не происходит. Наблюдатель ожидает, что размер Луны у горизонта должен уменьшиться, как у всех видимых в поле зрения предметов у горизонта. Так как этого не происходит, то создается впечатление увеличенного лунного диска. Луна, Солнце и созвездия по прихоти природы нас "обманывают". На восходе или заходе светила нам кажутся больше не потому, что они действительно увеличиваются в размерах, а потому что не сокращаются, как все другие тела, по закону перспективы. Проверить одинаковость размеров Луны, например, можно так. Сделайте из бумаги длинную трубку и посмотрите через нее на низко стоящую Луну так, чтобы в трубку не видны были никакие земные "объекты". Обнаружится, что размер Луны обычный, как и тогда, когда она поднялась высоко. Мы ведь не видим в трубку других предметов и их перспективного уменьшения. Но если убрать трубку, Луна снова станет большой. Проявляются при этих иллюзиях особенности человеческого зрения: если мы смотрим вверх, то не видим никаких предметов между глазом наблюдателя и небосводом, в горизонтальном же направлении обычно виден ряд предметов на разных расстояниях, в том числе и очень удаленных. В вертикальном направлении светило нам не с чем сравнить, и небосвод кажется ближе, чем в горизонтальном направлении. Небесный свод кажется приплюснутым сверху. Все что мы видим на небе, мы проецируем на него, как на экран. Из-за приплюснутости неба этот экран оказывается от нас далеким, когда мы смотрим в направлении горизонта, и значителъно более близким в направлении на зенит. Но угловой диаметр Солнца, Луны при любом их положении на небе останется одинаковым.
Мы не раз обращали внимание на то, что Солнце и Луна у горизонта кажутся крупнее, а когда поднимутся на свое самое высокое положение на небосводе, становятся в 3—4 раза меньше. Точно так же и созвездия у горизонта кажутся больше, чем в верхней кульминации. Угловые размеры всех объектов кажутся увеличенными у горизонта. Подобно этому мы также переоцениваем количество облаков у горизонта, и недооцениваем их, если они расположены в околозенитной части неба. Эти оптические обманы были замечены и описаны еще Аристотелем. Объяснять эту иллюзию можно, вспомнив о явлении под названием "перспектива". Чем дальше от наблюдателя на земной поверхности находится предмет, тем под меньшим углом мы его видим. Эта иллюзия — оптический обман зрения. Если бы рельсы сошлись, поезд бы не поехал. Луна находится от Земли на расстоянии 384 000 км. По сравнению с расстоянием до наземных предметов, оно во много раз больше, поэтому по мере приближения Луны к горизонту видимого уменьшения ее размеров не происходит. Наблюдатель ожидает, что размер Луны у горизонта должен уменьшиться, как у всех видимых в поле зрения предметов у горизонта. Так как этого не происходит, то создается впечатление увеличенного лунного диска. Луна, Солнце и созвездия по прихоти природы нас "обманывают". На восходе или заходе светила нам кажутся больше не потому, что они действительно увеличиваются в размерах, а потому что не сокращаются, как все другие тела, по закону перспективы. Проверить одинаковость размеров Луны, например, можно так. Сделайте из бумаги длинную трубку и посмотрите через нее на низко стоящую Луну так, чтобы в трубку не видны были никакие земные "объекты". Обнаружится, что размер Луны обычный, как и тогда, когда она поднялась высоко. Мы ведь не видим в трубку других предметов и их перспективного уменьшения. Но если убрать трубку, Луна снова станет большой. Проявляются при этих иллюзиях особенности человеческого зрения: если мы смотрим вверх, то не видим никаких предметов между глазом наблюдателя и небосводом, в горизонтальном же направлении обычно виден ряд предметов на разных расстояниях, в том числе и очень удаленных. В вертикальном направлении светило нам не с чем сравнить, и небосвод кажется ближе, чем в горизонтальном направлении. Небесный свод кажется приплюснутым сверху. Все что мы видим на небе, мы проецируем на него, как на экран. Из-за приплюснутости неба этот экран оказывается от нас далеким, когда мы смотрим в направлении горизонта, и значителъно более близким в направлении на зенит. Но угловой диаметр Солнца, Луны при любом их положении на небе останется одинаковым.
ПОЧЕМУ МЕРЦАЮТ ЗВЕЗДЫ?
Многие из вас видели на ночном небе мерцающие звезды. Причина мерцания звезд — неоднородность воздуха и его движение. Мерцание звезд усиливается к горизонту. Уже это одно указывает, что на данное явление влияет атмосфера. Посмотрите на рисунок, и вы увидите, что чем длиннее путь луча, тем меньше угол между лучом и плоскостью горизонта. Мерцание звезд объясняется тем, что в воздухе постоянно действуют небольшие потоки и завихрения. Свет преломляется в такой воздушной среде по-разному в разных местах и изменяется со временем.
При мерцании меняется цвет звезд. Дело в том, что свет звезд, так же как и свет Солнца, составной, состоит из разных лучей, которые по-разному преломляются атмосферой. Синие лучи испытывают большее преломление, чем красные. Интересно, что в один и тот же момент времени одна и та же звезда для разных наблюдателей может иметь разный цвет. Оказывается, что "мгновенный" цвет звезды различен даже для правого и левого глаза одного и того же наблюдателя.
За пределами земной атмосферы звезды светят спокойно, не мерцая, не переливаясь различными цветами радуги.
Многие из вас видели на ночном небе мерцающие звезды. Причина мерцания звезд — неоднородность воздуха и его движение. Мерцание звезд усиливается к горизонту. Уже это одно указывает, что на данное явление влияет атмосфера. Посмотрите на рисунок, и вы увидите, что чем длиннее путь луча, тем меньше угол между лучом и плоскостью горизонта. Мерцание звезд объясняется тем, что в воздухе постоянно действуют небольшие потоки и завихрения. Свет преломляется в такой воздушной среде по-разному в разных местах и изменяется со временем.
При мерцании меняется цвет звезд. Дело в том, что свет звезд, так же как и свет Солнца, составной, состоит из разных лучей, которые по-разному преломляются атмосферой. Синие лучи испытывают большее преломление, чем красные. Интересно, что в один и тот же момент времени одна и та же звезда для разных наблюдателей может иметь разный цвет. Оказывается, что "мгновенный" цвет звезды различен даже для правого и левого глаза одного и того же наблюдателя.
За пределами земной атмосферы звезды светят спокойно, не мерцая, не переливаясь различными цветами радуги.
ПОЧЕМУ В ДНЕВНОЕ ВРЕМЯ НА НЕБЕ НЕ ВИДНЫ ЗВЕЗДЫ?
Днем воздух так же прозрачен, как и ночью, однако звезды не видны. Все дело в том, что в дневное время атмосфера рассеивает солнечный свет.
Попробуйте вечером из хорошо освещенной комнаты посмотреть на улицу. Сквозь оконное стекло яркие фонари, расположенные снаружи, видны достаточно хорошо, а слабо освещенные предметы разглядеть почти невозможно. Но стоит только выключить свет в комнате, как стекло перестанет служить препятствием для нашего зрения.
Похожее происходит и при наблюдении неба: днем атмосфера ярко освещена и сквозь нее видно Солнце, однако не может пробиться слабый свет далеких звезд. Но после того, как Солнце погружается за горизонт и солнечный свет (а с ним и свет, рассеянный воздухом) "выключается", атмосфера становится "прозрачной" я можно наблюдать звезды.
Иное дело в космосе. По мере подъема космического корабля на высоту плотные слои атмосферы остаются внизу, и небо постепенно темнеет. На высоте 200 — 300 км, там, где обычно совершают полеты пилотируемые космические корабли, небо совершенно черное. Черное всегда, если даже на видимой части в данный момент находится Солнце.
"Небо имеет совершенно черный цвет. Звезды выглядят исключительно ярче и четче видны на фоне черного неба", — так описывал свои впечатления первый космонавт Ю.А.Гагарин.
Но все же и с борта космического корабля на дневной стороне неба видны далеко не все звезды, а только самые яркие. Глазу мешает ослепительный свет Солнца и свет Земли.
Привычные созвездия выглядят в космосе так же, как и на Земле. Звезды находятся на огромных расстояниях от нас, и удаление от земной поверхности на какие-нибудь несколько сотен километров ничего не может изменить в их видимом взаимном расположении. Даже при наблюдении с Плутона очертания созвездий были точно такими же.
Днем воздух так же прозрачен, как и ночью, однако звезды не видны. Все дело в том, что в дневное время атмосфера рассеивает солнечный свет.
Попробуйте вечером из хорошо освещенной комнаты посмотреть на улицу. Сквозь оконное стекло яркие фонари, расположенные снаружи, видны достаточно хорошо, а слабо освещенные предметы разглядеть почти невозможно. Но стоит только выключить свет в комнате, как стекло перестанет служить препятствием для нашего зрения.
Похожее происходит и при наблюдении неба: днем атмосфера ярко освещена и сквозь нее видно Солнце, однако не может пробиться слабый свет далеких звезд. Но после того, как Солнце погружается за горизонт и солнечный свет (а с ним и свет, рассеянный воздухом) "выключается", атмосфера становится "прозрачной" я можно наблюдать звезды.
Иное дело в космосе. По мере подъема космического корабля на высоту плотные слои атмосферы остаются внизу, и небо постепенно темнеет. На высоте 200 — 300 км, там, где обычно совершают полеты пилотируемые космические корабли, небо совершенно черное. Черное всегда, если даже на видимой части в данный момент находится Солнце.
"Небо имеет совершенно черный цвет. Звезды выглядят исключительно ярче и четче видны на фоне черного неба", — так описывал свои впечатления первый космонавт Ю.А.Гагарин.
Но все же и с борта космического корабля на дневной стороне неба видны далеко не все звезды, а только самые яркие. Глазу мешает ослепительный свет Солнца и свет Земли.
Привычные созвездия выглядят в космосе так же, как и на Земле. Звезды находятся на огромных расстояниях от нас, и удаление от земной поверхности на какие-нибудь несколько сотен километров ничего не может изменить в их видимом взаимном расположении. Даже при наблюдении с Плутона очертания созвездий были точно такими же.
КАК ИЗМЕРИЛИ ОКРУЖНОСТЬ ЗЕМЛЕ?
Известно, что ученые древности для геодезических измерений прибегали к помощи небесных светил. Так, древнегреческий ученый Эратосфеп (Ш—II века до н.э.) впервые определил длину земной окружности с помощью Солнца. Он заметил, что когда в Сиене в полдень 22 июня Солнце находится точно в зените, в Александрии оно расположено ниже зенита на 1/50 часть окружности, что соответствует 7°12'. Тогда ученый написал простую пропорцию, которую в наши дни составит любой семиклассник: "Расстояние от Александрии до Сиены так относится к длине окружности земного шара, как 712' относится к 360°". Но для решения задачи Эратосфену надо было еще измерить расстояние между выбранными городами, кстати, разделенными пустыней. И тут уже пришлось прибегнуть к чисто земным средствам. Ученый нашел остроумный выход. Из Сиены в Александрию и обратно, сквозь горячие пески, упрямо шли караваны верблюдов. Мерно покачиваясь, живые корабли пустыни двигались так плавно, что по времени их передвижения можно было определять расстояния. Эратосфен так и поступил. В результате всех его расчетов получилось, что длина земной окружности по меридиану составляет 250000 стадий, что в переводе на современные меры составляет примерно 3100 км.
Через 150 лет другой ученый Посидоний для решения аналогичной задачи, определяя расстояние между Александрией и островом Родосом, воспользовался временем движения торговых судов.
В начале XVII века французский ученый Жан Пикар произвел измерение дуги меридиана, заключенной между Парижем и Амьеном, методом триангуляции. Суть этого метода в следующем: где-нибудь в подходящей местности выбирают отрезок — базис — и как можно точнее измеряют его длину. Затем на базисе строят треугольник, на одной из его сторон строят следующий. Продолжают построения множества треугольников до тех пор, пока интересующие пункты не окажутся в вершинах одного из треугольников. Теперь по известному базису и его измеренным углам построенных треугольников можно определить искомое расстояние. Ж.Пикар длину одного градуса получил равной 111 212 м, что соответствует радиусу Земли в 6 371 692 м.
В настоящее время для измерений на поверхности Земли используют специальные геодезические спутники, снабженные отражателями для лазерных лучей. С их помощью можно весьма точно определить положение различных географических пунктов. Такой метод называют космической триангуляцией.
Известно, что ученые древности для геодезических измерений прибегали к помощи небесных светил. Так, древнегреческий ученый Эратосфеп (Ш—II века до н.э.) впервые определил длину земной окружности с помощью Солнца. Он заметил, что когда в Сиене в полдень 22 июня Солнце находится точно в зените, в Александрии оно расположено ниже зенита на 1/50 часть окружности, что соответствует 7°12'. Тогда ученый написал простую пропорцию, которую в наши дни составит любой семиклассник: "Расстояние от Александрии до Сиены так относится к длине окружности земного шара, как 712' относится к 360°". Но для решения задачи Эратосфену надо было еще измерить расстояние между выбранными городами, кстати, разделенными пустыней. И тут уже пришлось прибегнуть к чисто земным средствам. Ученый нашел остроумный выход. Из Сиены в Александрию и обратно, сквозь горячие пески, упрямо шли караваны верблюдов. Мерно покачиваясь, живые корабли пустыни двигались так плавно, что по времени их передвижения можно было определять расстояния. Эратосфен так и поступил. В результате всех его расчетов получилось, что длина земной окружности по меридиану составляет 250000 стадий, что в переводе на современные меры составляет примерно 3100 км.
Через 150 лет другой ученый Посидоний для решения аналогичной задачи, определяя расстояние между Александрией и островом Родосом, воспользовался временем движения торговых судов.
В начале XVII века французский ученый Жан Пикар произвел измерение дуги меридиана, заключенной между Парижем и Амьеном, методом триангуляции. Суть этого метода в следующем: где-нибудь в подходящей местности выбирают отрезок — базис — и как можно точнее измеряют его длину. Затем на базисе строят треугольник, на одной из его сторон строят следующий. Продолжают построения множества треугольников до тех пор, пока интересующие пункты не окажутся в вершинах одного из треугольников. Теперь по известному базису и его измеренным углам построенных треугольников можно определить искомое расстояние. Ж.Пикар длину одного градуса получил равной 111 212 м, что соответствует радиусу Земли в 6 371 692 м.
В настоящее время для измерений на поверхности Земли используют специальные геодезические спутники, снабженные отражателями для лазерных лучей. С их помощью можно весьма точно определить положение различных географических пунктов. Такой метод называют космической триангуляцией.
ПОЧЕМУ ЗЕМЛЯ ШАРООБРАЗНА?
Солнце, Луна, большие планеты, их достаточно крупные спутники и подавляющее число далеких звезд имеют форму шара. Во всех случаях причина этого — гравитация. Силы тяготения действуют на все тела во Вселенной. Любая масса притягивает к себе другую массу тем сильнее, чем меньше расстояние между ними, причем никаким способом нельзя изменить (усилить или ослабить) это притяжение. Поэтому разные части достаточно большого и массивного тела первоначально произвольной формы стремятся занять такие положения, при которых они находились бы как можно ближе друг к другу. Это стремление и приводит к тому, что тело принимает форму, близкую к форме шара. К телам привычных для нас размеров это не относится, так как действуют другие силы иной природы, более мощные, чем гравитационные.
Окинем мысленным взором поверхность нашей планеты: горы, долины, равнины; под водами морей и океанов также найдем горные хребты, впадины. Рельеф Земли весьма разнообразен, но ни одна из неровностей не будет выступать над средней поверхностью более, чем на 10 км.
Если, удаляясь, смотреть на Землю, то ее поверхность выглядит все более и более ровной и шарообразной.
Гравитационные силы направлены к центру Земли, их действие придает всем небесным телам шарообразную форму.
Солнце, Луна, большие планеты, их достаточно крупные спутники и подавляющее число далеких звезд имеют форму шара. Во всех случаях причина этого — гравитация. Силы тяготения действуют на все тела во Вселенной. Любая масса притягивает к себе другую массу тем сильнее, чем меньше расстояние между ними, причем никаким способом нельзя изменить (усилить или ослабить) это притяжение. Поэтому разные части достаточно большого и массивного тела первоначально произвольной формы стремятся занять такие положения, при которых они находились бы как можно ближе друг к другу. Это стремление и приводит к тому, что тело принимает форму, близкую к форме шара. К телам привычных для нас размеров это не относится, так как действуют другие силы иной природы, более мощные, чем гравитационные.
Окинем мысленным взором поверхность нашей планеты: горы, долины, равнины; под водами морей и океанов также найдем горные хребты, впадины. Рельеф Земли весьма разнообразен, но ни одна из неровностей не будет выступать над средней поверхностью более, чем на 10 км.
Если, удаляясь, смотреть на Землю, то ее поверхность выглядит все более и более ровной и шарообразной.
Гравитационные силы направлены к центру Земли, их действие придает всем небесным телам шарообразную форму.
ЕСЛИ НА ЗЕМЛЮ СМОТРЕТЬ ИЗ КОСМОСА
По удаленности от Солнца планета Земля третья, после Меркурия и Венеры. Интересно, как бы выглядела Земля для наблюдателя, находящегося на другой планете, например, на Луне? Земля так же, как и Луна, проходит смену фаз, так как ночная сторона Земли — темная, а дневная — светлая. По времени "земные фазы" точно противоположны лунным. Когда мы видим полную Луну, к Луне обращена темная сторона Земли, т.е. наблюдателю на Луне в этот момент будет "новоземелие". Когда для нас новолуние, на Луне наступает "полноземелие", и Земля с Луны видна как полностью освещенный диск. Земля освещает поверхность Луны значительно сильнее, чем полная Луна освещает поверхность Земли, так как Земля крупнее и лучше отражает солнечные лучи. Вид с Луны нашей планеты совсем не похож на те глобусы, которые мы используем на уроках географии. Вместо очертаний материков и океанов половина диска Земли занята белыми изменчивыми по форме пятнами — это облака и тучи. В промежутках между ними можно было бы разглядеть очертания берегов, но воздушная дымка стирает четкость изображения. Если бы посмотреть на нашу планету с Венеры или Марса, то она бы выглядела как яркая звезда чуть голубоватого оттенка. Недалеко от нее невооруженным глазом можно было бы разглядеть Луну. Земля неоднократно фотографировалась со спутников и межпланетных станций.
По удаленности от Солнца планета Земля третья, после Меркурия и Венеры. Интересно, как бы выглядела Земля для наблюдателя, находящегося на другой планете, например, на Луне? Земля так же, как и Луна, проходит смену фаз, так как ночная сторона Земли — темная, а дневная — светлая. По времени "земные фазы" точно противоположны лунным. Когда мы видим полную Луну, к Луне обращена темная сторона Земли, т.е. наблюдателю на Луне в этот момент будет "новоземелие". Когда для нас новолуние, на Луне наступает "полноземелие", и Земля с Луны видна как полностью освещенный диск. Земля освещает поверхность Луны значительно сильнее, чем полная Луна освещает поверхность Земли, так как Земля крупнее и лучше отражает солнечные лучи. Вид с Луны нашей планеты совсем не похож на те глобусы, которые мы используем на уроках географии. Вместо очертаний материков и океанов половина диска Земли занята белыми изменчивыми по форме пятнами — это облака и тучи. В промежутках между ними можно было бы разглядеть очертания берегов, но воздушная дымка стирает четкость изображения. Если бы посмотреть на нашу планету с Венеры или Марса, то она бы выглядела как яркая звезда чуть голубоватого оттенка. Недалеко от нее невооруженным глазом можно было бы разглядеть Луну. Земля неоднократно фотографировалась со спутников и межпланетных станций.
МОЖНО ЛИ "ЗАДЕЛАТЬ ОЗОННУЮ ДЫРУ"?
В "воздушной шубе" нашей Земли — атмосфере — в конце 70-х годов специалисты с помощью спутников обнаружили нарушение озонового слоя. В атмосфере, в которой мы существуем — дышим, разговариваем, ходим, летаем, и которая состоит в основном из азота и кислорода, есть еще так называемые малые газы, роль которых отнюдь не мала. Один из важнейших малых газов атмосферы — озон. Его молекула состоит из таких же атомов, как и молекулы кислорода, но в отличие от кислорода, у озона атомов не два, а три. После грозы, в хвойном лесу этим газом легко и приятно пахнет (озон как раз и означает в переводе с греческого "пахнущий"). На высоте 20—25 км над поверхностью Земли расположен тонкий слой озона, который играет роль экрана, защищающего нас от ультрафиолетового излучения, в больших дозах вредного для здоровья. В отсутствие озонного экрана жизнь на Земле в современных ее формах оказалась бы невозможной. Озон образуется благодаря ультрафиолетовому излучению Солнца: под воздействием этих лучей молекула кислорода разбивается на два атома, которые "прилипают" еще к двум молекулам кислорода. Так из трех молекул 02 образуются две молекулы Оз.
Разрушение защитного озонового слоя можно сравнить со снятием тепловой "крышки" с "кастрюли", в которой "варится" погода. Стабильность, т.е. устойчивость этого слоя определяет устойчивость, нормальность погоды. Многочисленные стихийные бедствия по всему земному шару пока ничем другим невозможно объяснить, как только глобальным сдвигом в тепловом балансе атмосферы. Снег падает там, где его никогда не было, ливни затапливают целые государства, град выбивает посевы, смерчи опустошают огромные территории.
Ученые ищут механизм этих аномальных явлений. С началом космических исследований атмосферы Земли обнаружено нарушение озонового слоя над Антарктидой. Слой озона разрушается под воздействием загрязнения атмосферы оксидами азота, содержащимися в выбросах летательных аппаратов, при извержении вулканов, но главный враг озонового слоя — не самолеты и ракеты, а... домашние и промышленные холодильники, аэрозольные баллончики! Точнее, содержащийся в них газ фреон. Он удобный, недорогой, нетоксичный, однако, поднимаясь к атмосфере, он распадается под воздействием ультрафиолета и становится сильнейшим разрушителем озона. Одна единственная молекула загрязняющего вещества может дать начало последовательности реакций, в которых исчезает множество молекул озона. Значит, главная причина образования озоновых дыр — бытовая и хозяйственная деятельность человека.
Ученые многих стран мира выработали план действий в защиту озонового слоя: сократить, а затем и вообще прекратить использование фреона в быту, технике, проверить очистку атмосферы от оксидов азота. Несмотря на принимаемые меры, озонная дыра может разрастись. Опасения вполне резонные. Но есть и такие факты: солнечные лучи падают на "ледовый купол" планеты под углом, по касательной и поэтому менее опасны. К тому же население шестого континента весьма незначительно — только персонал научных станций, а он регулярно обновляется. Может ли дыра перекочевать в другое место? Вряд ли... По сегодняшним сведениям ученых, она представляет собой гигантский вихрь, где все компоненты атмосферы вращаются против часовой стрелки. А известный ход воздушных течений в данном месте таков, что они идут к полюсу, а не от полюса. Таким образом, единственное серьезное опасение вызывают масштабы озонной дыры, ее стремление к дальнейшему увеличению. Есть предложение доставлять в озонный слой газы, которые нейтрализуют действие фреона. Другой вариант — вырабатывать озон, создавая в атмосфере искусственные молнии или обстреливая верхнюю часть атмосферы ультрафиолетовым лазером. Все эти методы ликвидации озоновых дыр очень дороги. Наиболее технически реальным кажется "радиоштопка" — создание разряда в верхних слоях атмосферы с помощью радиоволн сверхвысоких частот. Для этого необходимы несколько антенн с передатчиками, расположенные на площадке в сотни метров. Управляя излучением радиоволн, можно сфокусировать лучи там, где расположен озоновый слой, сложить их таким образом, что они усилят друг друга, и получить высокую концентрацию энергии в одной точке. На пути этого проекта, предложенного Россией, лежит немало технических трудностей, но его осуществление может решить экологическую проблему всей Земли.
В "воздушной шубе" нашей Земли — атмосфере — в конце 70-х годов специалисты с помощью спутников обнаружили нарушение озонового слоя. В атмосфере, в которой мы существуем — дышим, разговариваем, ходим, летаем, и которая состоит в основном из азота и кислорода, есть еще так называемые малые газы, роль которых отнюдь не мала. Один из важнейших малых газов атмосферы — озон. Его молекула состоит из таких же атомов, как и молекулы кислорода, но в отличие от кислорода, у озона атомов не два, а три. После грозы, в хвойном лесу этим газом легко и приятно пахнет (озон как раз и означает в переводе с греческого "пахнущий"). На высоте 20—25 км над поверхностью Земли расположен тонкий слой озона, который играет роль экрана, защищающего нас от ультрафиолетового излучения, в больших дозах вредного для здоровья. В отсутствие озонного экрана жизнь на Земле в современных ее формах оказалась бы невозможной. Озон образуется благодаря ультрафиолетовому излучению Солнца: под воздействием этих лучей молекула кислорода разбивается на два атома, которые "прилипают" еще к двум молекулам кислорода. Так из трех молекул 02 образуются две молекулы Оз.
Разрушение защитного озонового слоя можно сравнить со снятием тепловой "крышки" с "кастрюли", в которой "варится" погода. Стабильность, т.е. устойчивость этого слоя определяет устойчивость, нормальность погоды. Многочисленные стихийные бедствия по всему земному шару пока ничем другим невозможно объяснить, как только глобальным сдвигом в тепловом балансе атмосферы. Снег падает там, где его никогда не было, ливни затапливают целые государства, град выбивает посевы, смерчи опустошают огромные территории.
Ученые ищут механизм этих аномальных явлений. С началом космических исследований атмосферы Земли обнаружено нарушение озонового слоя над Антарктидой. Слой озона разрушается под воздействием загрязнения атмосферы оксидами азота, содержащимися в выбросах летательных аппаратов, при извержении вулканов, но главный враг озонового слоя — не самолеты и ракеты, а... домашние и промышленные холодильники, аэрозольные баллончики! Точнее, содержащийся в них газ фреон. Он удобный, недорогой, нетоксичный, однако, поднимаясь к атмосфере, он распадается под воздействием ультрафиолета и становится сильнейшим разрушителем озона. Одна единственная молекула загрязняющего вещества может дать начало последовательности реакций, в которых исчезает множество молекул озона. Значит, главная причина образования озоновых дыр — бытовая и хозяйственная деятельность человека.
Ученые многих стран мира выработали план действий в защиту озонового слоя: сократить, а затем и вообще прекратить использование фреона в быту, технике, проверить очистку атмосферы от оксидов азота. Несмотря на принимаемые меры, озонная дыра может разрастись. Опасения вполне резонные. Но есть и такие факты: солнечные лучи падают на "ледовый купол" планеты под углом, по касательной и поэтому менее опасны. К тому же население шестого континента весьма незначительно — только персонал научных станций, а он регулярно обновляется. Может ли дыра перекочевать в другое место? Вряд ли... По сегодняшним сведениям ученых, она представляет собой гигантский вихрь, где все компоненты атмосферы вращаются против часовой стрелки. А известный ход воздушных течений в данном месте таков, что они идут к полюсу, а не от полюса. Таким образом, единственное серьезное опасение вызывают масштабы озонной дыры, ее стремление к дальнейшему увеличению. Есть предложение доставлять в озонный слой газы, которые нейтрализуют действие фреона. Другой вариант — вырабатывать озон, создавая в атмосфере искусственные молнии или обстреливая верхнюю часть атмосферы ультрафиолетовым лазером. Все эти методы ликвидации озоновых дыр очень дороги. Наиболее технически реальным кажется "радиоштопка" — создание разряда в верхних слоях атмосферы с помощью радиоволн сверхвысоких частот. Для этого необходимы несколько антенн с передатчиками, расположенные на площадке в сотни метров. Управляя излучением радиоволн, можно сфокусировать лучи там, где расположен озоновый слой, сложить их таким образом, что они усилят друг друга, и получить высокую концентрацию энергии в одной точке. На пути этого проекта, предложенного Россией, лежит немало технических трудностей, но его осуществление может решить экологическую проблему всей Земли.
ЧТО ТАКОЕ АТМОСФЕРА?
Воздушной "шубой" нашей Земли называют атмосферу. Без нее жизнь на Земле невозможна. На тех планетах, где нет атмосферы, нет жизни. Атмосфера защищает планету от переохлаждения и перегрева. Бесит она 5 миллионов миллиардов тонн. Ее кислородом мы дышим, углекислый газ поглощают растения. "Шуба" оберегает все живые существа от губительного града космических осколков, которые сгорают на пути к Земле, от космических лучей нас спасает озоновый слой атмосферы. Наша планета окружена многослойной атмосферой, подобно тому как в яйце желток окружен белком. Самый нижний слой тропосфера (ее толщина до 15 км) — "кухня погоды", там все время перемещаются, перемешиваются теплые и холодные воздушные массы, образуются туманы, облака, тучи. В стратосфере (ее толщина 25 — 30 км), в ее верхней части накапливается озон, жизненно важный для Земли газ. Толщина слоя озона незначительна. В результате загрязнения воздуха в атмосферу стали поступать химические вещества, разрушающие озоновый слой. Мезосфера начинается с высоты 50 — 55 км примерно до 80 км над Землей. С увеличением высоты подъема приборы отмечают резкое повышение температуры. Начинается термосфера, или ионосфера — бездонное море ионизованного газа. Воздух сильно разрежен и под действием космических излучений имеет высокую электропроводность. Именно в высоких слоях атмосферы возникают чудесные явления — полярные сияния. Ионизованный газ атмосферы называют плазмой. Атмосфера Земли — это смесь газов: кислород (21%) растворен в азоте (78%), но "раствор" с примесями аргона, углекислого газа. Много в атмосфере и водяного пара. На пути к звездам атмосфера для космических кораблей является и другом, и врагом: она нагревает и тормозит, пропускает и не пропускает. Атмосфера заставляет мерцать звезды, светила краснеют или бледнеют.
Воздушной "шубой" нашей Земли называют атмосферу. Без нее жизнь на Земле невозможна. На тех планетах, где нет атмосферы, нет жизни. Атмосфера защищает планету от переохлаждения и перегрева. Бесит она 5 миллионов миллиардов тонн. Ее кислородом мы дышим, углекислый газ поглощают растения. "Шуба" оберегает все живые существа от губительного града космических осколков, которые сгорают на пути к Земле, от космических лучей нас спасает озоновый слой атмосферы. Наша планета окружена многослойной атмосферой, подобно тому как в яйце желток окружен белком. Самый нижний слой тропосфера (ее толщина до 15 км) — "кухня погоды", там все время перемещаются, перемешиваются теплые и холодные воздушные массы, образуются туманы, облака, тучи. В стратосфере (ее толщина 25 — 30 км), в ее верхней части накапливается озон, жизненно важный для Земли газ. Толщина слоя озона незначительна. В результате загрязнения воздуха в атмосферу стали поступать химические вещества, разрушающие озоновый слой. Мезосфера начинается с высоты 50 — 55 км примерно до 80 км над Землей. С увеличением высоты подъема приборы отмечают резкое повышение температуры. Начинается термосфера, или ионосфера — бездонное море ионизованного газа. Воздух сильно разрежен и под действием космических излучений имеет высокую электропроводность. Именно в высоких слоях атмосферы возникают чудесные явления — полярные сияния. Ионизованный газ атмосферы называют плазмой. Атмосфера Земли — это смесь газов: кислород (21%) растворен в азоте (78%), но "раствор" с примесями аргона, углекислого газа. Много в атмосфере и водяного пара. На пути к звездам атмосфера для космических кораблей является и другом, и врагом: она нагревает и тормозит, пропускает и не пропускает. Атмосфера заставляет мерцать звезды, светила краснеют или бледнеют.
КАК УСТРОЕНА ЗЕМЛЯ?
Земной шар имеет послойное строение. Внешний слой — оболочку — представляет земная кора. Ее верхний тонкий плодородный слой называют почвой. В центре Земли находится ядро. Между ним и земной корой расположена мантия. Лучше всего изучена земная кора. Трудно узнать что-нибудь о строении Земли в ее глубоких недрах. Каков химический состав, каковы физические условия в мантии и ядре? Самые глубокие шахты не превышают 10 — 15 км, а до центра Земного шара 6400 км. Как узнать, что там внутри? На помощь ученым приходит наука о землетрясениях — сейсмология. На нашей планете каждый час в разных местах происходит несколько колебаний земной поверхности. Часто случаются землетрясения с катастрофическими последствиями. Во время землетрясений возникают сейсмические волны, которые распространяются от очага землетрясения в разных направлениях. Ученые узнают по характеру распространения волн, по их скорости о свойствах вещества глубоких недр Земли, о строении Земли в целом. Определили примерные размеры слоев Земли: толщина земной коры от 6 до 10 км под океанами, на материках от 35 до 70 км. Верхний слой коры состоит из кремния, алюминия, железа, соединенных кислородом. Средний слой, толщиной 30 —40 км, гранитный, содержит кремнезем. Нижний слой, толщиной около 30 км, сложен из базальтов. При бурении скважин установлено, что температура Земли с глубиной повышается, на глубине 10 км она достигает почти 200°. Это объясняется мощным тепловым потоком, идущим из горячих недр Земли. В Земле содержатся подземные воды, газы (гелий, водород, азот, метан и др,). Под корой лежит мантия (толщина слоя около 3000 км), под ней находится ядро Земли. Оно состоит из двух частей: внешнее ядро, которое имеет свойства тяжелой тягучей жидкости, и внутреннее ядро, радиусом 1250 км, обладающее свойствами твердого тела. Температура в центральной зоне внутреннего ядра оценивается учеными в пределах 8000 — 9000°С. Наша Земля — горячая планета. В ее недрах происходят процессы распада радиоактивных элементов, плавление вещества, перемещение глубинных масс расплавленных веществ — магмы. Когда магма поднимается по щелям и каналам на поверхность Земли — происходят извержения вулканов. Ученые-вулканологи изучают характер вулканов, их деятельность, вещества, извергнутые из Земли, изучают также потухшие и разрушенные древние вулканы. Накопление таких знаний очень важно для геологии — науки о Земле
Земной шар имеет послойное строение. Внешний слой — оболочку — представляет земная кора. Ее верхний тонкий плодородный слой называют почвой. В центре Земли находится ядро. Между ним и земной корой расположена мантия. Лучше всего изучена земная кора. Трудно узнать что-нибудь о строении Земли в ее глубоких недрах. Каков химический состав, каковы физические условия в мантии и ядре? Самые глубокие шахты не превышают 10 — 15 км, а до центра Земного шара 6400 км. Как узнать, что там внутри? На помощь ученым приходит наука о землетрясениях — сейсмология. На нашей планете каждый час в разных местах происходит несколько колебаний земной поверхности. Часто случаются землетрясения с катастрофическими последствиями. Во время землетрясений возникают сейсмические волны, которые распространяются от очага землетрясения в разных направлениях. Ученые узнают по характеру распространения волн, по их скорости о свойствах вещества глубоких недр Земли, о строении Земли в целом. Определили примерные размеры слоев Земли: толщина земной коры от 6 до 10 км под океанами, на материках от 35 до 70 км. Верхний слой коры состоит из кремния, алюминия, железа, соединенных кислородом. Средний слой, толщиной 30 —40 км, гранитный, содержит кремнезем. Нижний слой, толщиной около 30 км, сложен из базальтов. При бурении скважин установлено, что температура Земли с глубиной повышается, на глубине 10 км она достигает почти 200°. Это объясняется мощным тепловым потоком, идущим из горячих недр Земли. В Земле содержатся подземные воды, газы (гелий, водород, азот, метан и др,). Под корой лежит мантия (толщина слоя около 3000 км), под ней находится ядро Земли. Оно состоит из двух частей: внешнее ядро, которое имеет свойства тяжелой тягучей жидкости, и внутреннее ядро, радиусом 1250 км, обладающее свойствами твердого тела. Температура в центральной зоне внутреннего ядра оценивается учеными в пределах 8000 — 9000°С. Наша Земля — горячая планета. В ее недрах происходят процессы распада радиоактивных элементов, плавление вещества, перемещение глубинных масс расплавленных веществ — магмы. Когда магма поднимается по щелям и каналам на поверхность Земли — происходят извержения вулканов. Ученые-вулканологи изучают характер вулканов, их деятельность, вещества, извергнутые из Земли, изучают также потухшие и разрушенные древние вулканы. Накопление таких знаний очень важно для геологии — науки о Земле