28 Сентября 2010
Физмат - Астрономия

Можно ли "заштопать 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.

Подробнее...

28 Сентября 2010
Физмат - Астрономия

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.

Подробнее...

28 Сентября 2010
Физмат - Астрономия

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.

Подробнее...

30 Мая 2010
Физмат - Астрономия

Концепция «Большого взрыва».

Возможность расширения Вселенной была предсказана теоретически как одно из следствий применения к решению космологических проблем общей теории относительности. Первые труды в этой области принадлежат талантливому советскому математику Александру Александровичу Фридману (1888- 1925). Он широко известен как геофизик-метеоролог, специалист по прикладным вопросам динамики атмосферы. Но много времени Фридман отдал математическому анализу решений космологических уравнений Эйнштейна. Незадолго до смерти Фридман получил серию решений уравнений Эйнштейна. Выходило, что расширение может явиться одним из основных общих свойств Вселенной - важнейшим атрибутом ее эволюции. Работы русского ученого поначалу не привлекли к себе должного внимания. Они были оценены по достоинству лишь в связи с открытием Э. Хабблом красного смещения и развитием современных представлений о первоначально горячей Вселенной и Большом Взрыве.

В 1927 году Ж. Леметр, студент из Эддингтона, независимо от Фридмана выдвинул свою идею возникновения Вселенной и ее дальнейшего расширения из точки. Ей дали на некоторое время название «атома-отца». Сам Леметр категорически был против подобного образа и вообще теологической трактовки своей теории. Процесс возникновения Вселенной Леметр представил в форме Большого Взрыва. Молодой ученый первым попытался найти и вероятные следы начального Взрыва. Леметр допускал, что таким отголоском могли быть космические лучи. Его гипотезу астрономы заметили лишь после выступления в 1933 году, когда Леметр выдвинул новый вариант концепции расширения Вселенной - из плотного сгустка материи конечных, но очень малых размеров.

Подробнее...

30 Мая 2010
Физмат - Астрономия

Классификация галактик. История развития представлений.

История «открытия» мира галактик весьма поучительна. Больше двухсот лет назад Гершель построил первую модель Галактики, преуменьшив ее размеры в пятнадцать раз. Изучая многочисленные туманности, разнообразие форм которых он первый и обнаружил, Гершель пришел к выводу, что некоторые из них являются далекими звездными системами «типа нашей звездной системы». Он писал: «Я не считаю необходимым повторять, что небеса состоят из участков, у которых солнца собраны в системы». И еще: «...эти туманности также могут быть названы млечными путями - с малой буквы в отличие от нашей системы».

Однако, в конце концов, сам Гершель занял в отношении природы туманностей другую позицию. И это было не случайностью. Ведь ему удалось доказать, что большинство открытых и наблюдавшихся им туманностей состоят не из звезд, а из газа. Он пришел к весьма пессимистическому выводу: «Все, что за пределами нашей собственной системы, покрыто мраком неизвестности».

Английский астроном Агнесса Кларк писала в книге «Система звезд» в 1890 году: «Можно с уверенностью сказать, что ни один компетентный ученый, располагающий всеми имеющимися доказательствами, не станет придерживаться мнения, что хотя бы одна туманность является звездной системой, сравнимой по размерам с Млечным Путем. Практически установлено, что все объекты, наблюдаемые на небе (как звезды, так и туманности), принадлежат к одному огромному агрегату»...

Подробнее...

30 Мая 2010
Физмат - Астрономия

Закон Хаббла. Эдвин Хаббл.

«В 1744 году швейцарский астроном де Шезо и независимо от него в 1826 году Ольберс сформулировали следующий парадокс, - пишет в своей книге Т. Редже, - который привел к кризису тогдашних наивных космологических моделей. Представим себе, что пространство вокруг Земли бесконечно, вечно и неизменно и что оно равномерно заполнено звездами, причем их плотность в среднем постоянна. С помощью несложных вычислений Шезо и Ольберс показали, что полное количество света, посылаемое на Землю звездами, должно быть бесконечным, из-за чего ночное небо будет не черным, а, мягко говоря, залито светом. Чтобы избавиться от своего парадокса, они предположили существование в космосе обширных блуждающих непрозрачных туманностей, заслоняющих наиболее отдаленные звезды. На самом деле так выйти из положения нельзя: поглощая свет от звезд, туманности поневоле нагревались бы и сами излучали свет так же, как и звезды.

Итак, если справедлив космологический принцип, то мы не можем принять идею Аристотеля о вечной и не изменяющейся Вселенной. Здесь, как и в случае относительности, природа, похоже, предпочитает в своем развитии симметрию, а не мнимое Аристотелево совершенство».

Однако самый серьезный удар незыблемости Вселенной был нанесен не теорией эволюции звезд, а результатами измерений скоростей удаления галактик, полученными великим американским астрономом Эдвином Хабблом.

Подробнее...

30 Мая 2010
Физмат - Астрономия

Космонавтика. Константин Эдуардович Циолковский.

В наше время полет космического корабля считается обыденным явлением. И даже порою странным кажется, что еще сто лет назад люди только могли мечтать о таких полетах.

«В XVII веке появился рассказ французского писателя Сирано де Бержерака о полете на Луну, - пишет И.А. Минасян. - Герой этого рассказа добрался до Луны в железной повозке, над которой он все время подбрасывал сильный магнит. Притягиваясь к нему, повозка все выше поднималась над Землей, пока не достигла Луны. Известный английский писатель Герберт Уэллс описал фантастическое путешествие на Луну в снаряде, корпус которого был сделан из материала, не подверженного силе тяготения.

Разные предлагались средства для осуществления космического полета, но ни один ученый, ни один писатель-фантаст за многие века не смог назвать единственного находящегося в распоряжении человека средства, с помощью которого можно преодолеть могучую силу земного притяжения и унестись в межпланетное пространство. Великая честь открыть людям дорогу к звездам выпала на долю нашего соотечественника Константина Эдуардовича Циолковского.

Подробнее...

30 Мая 2010
Физмат - Астрономия

Планета Нептун. Урбен Леверье.

После открытия Гершелем Урана во многих обсерваториях мира начались тщательные наблюдения за движением новой планеты. Используя законы Ньютона и учитывая притяжение открытых к тому времени планет, астрономы уточнили орбиту Урана и уже к середине первой половины XIX века окончательно убедились в том, что видимая орбита новой планеты и результаты расчетов с каждым годом наблюдений... все больше расходятся.

Наиболее проницательные ученые высказали смелое предположение, что на движение Урана оказывает сильное влияние расположенная за ним и еще неизвестная науке довольно большая планета.

Урбен Леверье во Франции и Джон Адаме в Англии сумели математически точно определить положение и размеры неизвестной планеты, «возмущающей» орбиту Урана.

Подробнее...