Книга фактов в вопросах и ответах

Кондрашов Анатолий Павлович

В чем сущность оптического эффекта под названием «зеленый луч»?

Зеленым лучом называют вспышку зеленого света над диском Солнца при его заходе, наблюдаемую в течение нескольких секунд, когда верхний край солнечного диска исчезает за горизонтом. Происхождение зеленого луча связано с рефракцией солнечных лучей в атмосфере. Поскольку атмосфера в нижних слоях плотнее, чем в верхних, лучи света, проходя через нее, искривляются и разлагаются на основные цвета, так как преломление красных лучей несколько меньше, чем зеленых и голубых; при этом угол преломления лучей увеличивается по мере приближения светила к горизонту. При спокойном состоянии атмосферы «растягивание» спектра от верхнего (фиолетового) до нижнего (красного) края достигает 30 угловых секунд. На длинном пути солнечных лучей сквозь нижние слои атмосферы большая часть

желтых и оранжевых лучей поглощается водяным паром и молекулами кислорода, фиолетовые и голубые значительно ослабляются вследствие рассеяния, так что остаются главным образом зеленые и красные лучи. Это приводит к тому, что видны два солнечных диска, зеленый и красный, в большей части, но не полностью перекрывающие друг друга. Поэтому в последний момент перед полным исчезновением солнечного диска, когда его красное изображение оказывается под горизонтом, короткое время виден верхний край зеленого изображения. Зеленый луч наблюдается лишь при очень прозрачном воздухе, чаще всего на морском горизонте. Иногда, если воздух очень чист, виден и голубой луч. Зеленый луч может возникать и при восходе Солнца.

Кто изобрел зрительную трубу?

В 1608 году один из учеников Ганса Липперши, голландского мастера по изготовлению очков, развлекаясь в свободное от работы время, стал рассматривать предметы через две линзы, расположенные одна за другой. Он очень удивился, обнаружив, что предметы, находившиеся на некотором расстоянии, выглядели так, будто были у него на ладони. Ученик рассказал об этом хозяину, и Липперши изготовил первую зрительную трубу, поместив в трубке на соответствующем расстоянии друг от друга две линзы. Принц Мауриций Нассау, командовавший голландскими вооруженными силами, понял, что этот инструмент можно применять в военных целях, и приказал держать его в секрете. Однако слухи об изобретении приспособления, позволяющего хорошо рассмотреть отдаленный предметы, все же распространились. Среди тех, до кого дошли эти слухи, был великий физик, механик и астроном Галилео Галилей. Зная лишь то, что в загадочном приспособлении используются линзы, Галилей сумел самостоятельно разобраться в принципе его действия. В 1609 году он собственноручно собрал свою зрительную трубу, значительно более совершенную, чем изготовленная Липперши. Проведя с помощью зрительной трубы множество наблюдений земных объектов в самых разнообразных условиях и убедившись в достоверности получаемой с ее помощью информации, Галилей обратил ее к небу и тем самым превратил зрительную трубу в телескоп – важнейший инструмент науки нового времени.

Во сколько раз температура термоядерной реакции выше температуры видимой поверхности Солнца?

Температура видимой поверхности Солнца составляет величину около 6 тысяч градусов Кельвина. В центре Солнца, где протекает термоядерная реакция (превращение ядер водорода в гелий), температура, по современным представлениям, достигает величин около 15 миллионов градусов. Таким образом, температура термоядерной реакции выше температуры видимой поверхности Солнца приблизительно в 2,5 тысячи раз.

Сколько элементарных частиц известно в настоящее время?

Элементарными частицами называют мельчайшие частицы физической материи. Представления об элементарных частицах отражают ту степень в познании строения материи, которая достигнута современной наукой. Характерной особенностью элементарных частиц является их способность к взаимным превращениям – это не позволяет рассматривать элементарные частицы как простейшие, неизменные «кирпичики мироздания», подобные атомам Демокрита. Число частиц, которые называются в современной теории элементарными, очень велико. Каждая элементарная частица (за исключением истинно нейтральных частиц) имеет свою античастицу. Всего вместе с античастицами открыто более 350 элементарных частиц. Из них стабильны фотон, электронное и мюонное нейтрино, электрон, протон и их античастицы. Остальные элементарные частицы самопроизвольно распадаются за время от приблизительно 1000 секунд (для свободного нейтрона) до ничтожно малой доли секунды, выражаемой дробью с единицей в числителе и единицей с 22—24 нулями в знаменателе (для резонансов). Рассказывают, что когда некий студент спросил Энрико Ферми о названии какой-то элементарной частицы, великий физик ответил: «Молодой человек, если бы я мог запомнить названия всех этих частиц, я бы стал ботаником».

Каким считали атом до Резерфорда?

К началу ХХ века было известно, что

атомы состоят из частей (электрон был открыт в 1897 году), но никто не знал, как много этих частей, как они стыкуются в атоме и какую форму имеет атом. Некоторые физики полагали, что атомы должны быть кубической формы, поскольку именно она обеспечивает наиболее плотную «упаковку», без ненужных затрат пространства. Однако наиболее распространенным мнением было то, что атом напоминает булочку с изюмом – плотный твердый объект, несущий положительный заряд и утыканный отрицательно заряженными электронами-изюминами.

Какая часть объема атома приходится на его ядро?

Размер атома определяется радиусом наиболее удаленной от ядра электронной орбиты, порядок величины этого радиуса в метрах выражается дробью с единицей в числителе и единицей с 10 нулями в знаменателе. Порядок величины радиуса атомного ядра в метрах выражается дробью с единицей в числителе и единицей с 14—15 нулями в знаменателе. Таким образом, радиус атомного ядра на 4—5 порядков (в 10 000 – 100 000 раз) меньше радиуса атома. Отсюда следует, что объем атомного ядра меньше объема, занимаемого атомом, на 12—15 порядков величины, то есть в триллион – квадриллион раз.

Как велика плотность атомного ядра?

В ядре сконцентрирована почти вся масса атома, а поскольку объем атомного ядра ничтожно мал по сравнению с объемом самого атома, плотность атомного ядра огромна: она составляет 200 квадриллионов килограммов на кубический метр (квадриллион – число, изображаемое единицей с 15 нулями). Один кубический миллиметр ядерного вещества на поверхности Земли весил бы 200 тысяч тонн.

Как долговечны атомы?

Атомы практически вечны. Согласно некоторым оценкам, продолжительность их существования, выраженная в годах, изображается единицей с 35 нулями – сто триллионов секстиллионов.

Что больше: энергия, выделяемая при распаде одного ядра урана, или энергия, затрачиваемая комаром на один взмах крыла?

Энергия, выделяемая при распаде одного ядра урана, составляет величину порядка 10 триллионных джоуля, а затрачиваемая комаром на один взмах крыла – величину порядка 1 десятимиллионной джоуля. Таким образом, энергия одного взмаха комариного крыла равна энергии, выделяемой при распаде приблизительно 10 тысяч ядер урана!

Что такое период полураспада?

Периодом полураспада называют промежуток времени, в течение которого количество радиоактивных ядер в среднем уменьшается вдвое. Величина периода полураспада различных изотопов может составлять несколько минут, других – многие миллионы и даже миллиарды лет. Так, например, период полураспада кислорода-15 составляет 124 секунды, азота-13 – 10 минут, брома-82 – 35,5 часа, фосфора-32 – 14,3 суток, цинка-65 – 246 суток, прометия-147 – 2,5 года, радия-226 – 1601 год, урана-234 – 250 тысяч лет, урана-235 – 710 миллионов лет, урана-238 – 4,5 миллиарда лет.

Что представляет собой полярное сияние?

Полярное сияние – одно из наиболее впечатляющих небесных явлений, красочное свечение, появляющееся в ночном небе. Его формы и цвета быстро меняются. Полярные сияния происходят в интервалах высот 90—100 и 400—1000 километров. Наблюдать их можно главным образом в высоких широтах, то есть в полярных областях. Полярное сияние принимает обычно дугообразную или лентообразную форму шириной в десятки километров, а в длину – даже до тысячи километров. Его лучи ориентированы по линиям магнитного поля Земли. Реже полярное сияние имеет форму паруса, закрывающего широкие зоны неба. Причиной полярного сияния является взаимодействие атомов верхних слоев атмосферы с заряженными частицами больших энергий (электронами и протонами), вторгающимися в земную атмосферу из космоса. Испускаемые Солнцем заряженные частицы увлекаются магнитным полем Земли и стягиваются к полюсам. Здесь соударения частиц с нейтральными атомами верхней атмосферы (кислородом и азотом) приводят к возбуждению последних, то есть к переходу в состояние с более высокой энергией. Возврат в начальное, равновесное состояние происходит путем излучения квантов света характерных длин волн, что мы и наблюдаем как полярное сияние. Частота и интенсивность полярных сияний связана с 11-летним солнечным циклом. Чем активнее Солнце, тем выше вероятность их появления, в период спокойного Солнца их почти не бывает. Космический телескоп Хаббла заснял северное сияние на Юпитере. Возникает оно по тем же причинам, что и на Земле.