«Загадки» природы
Шрифт:
О материальном единстве Вселенной говорит исследование и всех других небесных тел.
В середине прошлого века был открыт замечательный способ изучения далеких небесных тел – спектральный анализ. При помощи этого метода ученые определяют химический состав, температуру, характер движения Солнца и звезд. Спектральным анализом ученые установили, что все небесные тела состоят из тех же химических элементов, что и Земля. Природа Солнца, звезд, комет, метеоритов едина.
Единому закону – закону всемирного тяготения – подчиняется движение Земли и всех других небесных тел.
Законы природы едины всюду, во всей Вселенной.
ОТКУДА БЕРУТСЯ ВЕТРЫ
Велика наша Земля. Вся она окутана воздушной оболочкой – атмосферой (атмосфера – греческое слово, составленное из двух слов: «атмос» – воздух и «сфайра» – шар, оболочка). Это – одежда Земли. Воздух лежит на Земле слоем толщиной в несколько сотен километров и защищает ее от холода межпланетного пространства.
Изучая свойства воздуха, ученые давно установили, что воздух занимает место и имеет вес, как и все предметы. Проверить это можно сравнительно просто.
Опустите опрокинутый вверх дном стакан в воду. Вы увидите, что вода не заполняет его. Это воздух, находящийся в стакане, не впускает воду. Но стоит слегка наклонить стакан, как воздух в виде пузырьков выйдет из него, и вода займет место воздуха.
Нетрудно убедиться и в том, что воздух имеет вес. Для этого надо взять большую пустую стеклянную бутыль, плотно закрыть ее специальной пробкой с зажимом и взвесить бутыль на весах. Если открыть зажим на пробке, отсосать из бутылки часть воздуха в себя, закрыть зажим и снова взвесить бутыль, мы увидим, что бутыль стала легче. Следовательно, отсосанный воздух имел вес.
Вес воздуха не везде одинаков. Самый большой вес воздуха – на уровне моря: здесь один кубический метр его при температуре нуль градусов весит около 1300 граммов, то есть воздух примерно в 770 раз легче воды. Но чем выше от уровня моря будем брать воздух для взвешивания, тем меньше он будет весить. Воздух, взятый с высокой горы, весит уже в два раза меньше. Вверху, над землей, воздух не так плотен, как у самой земли. В каждом кубическом метре воздуха там содержится меньшее количество газов, из которых он состоит (главные составные части воздуха: азот и кислород). Иными словами, чем выше над землей, или, точнее, чем выше над уровнем моря, тем больше разрежен воздух. Когда люди стали подниматься высоко над землей, было установлено, что на высоте 12 километров кубометр воздуха весит только 319 граммов.
Воздушная оболочка Земли состоит как бы из многих слоев различной плотности, лежащих друг на друге. Чем ближе к земле находится воздушный слой, тем он плотнее. Это и понятно, если вспомнить, что земной шар притягивает к себе все предметы. Сила этого притяжения и выражается весом предметов. А так как воздух тоже имеет вес, то верхние слои воздуха давят на нижние и уплотняют их.
Давление воздуха передается во все стороны одинаково. Значит, воздух давит и на все окружающие нас предметы. Чем плотнее воздух, тем больше его давление. С высотой давление воздуха постепенно понижается. Сила давления воздуха огромна; у поверхности земли она равняется одному килограмму на каждый квадратный сантиметр площади любого предмета,
Очень простой и наглядный опыт показывает силу этого давления. Налейте в стакан доверху воды, закройте его небольшим листом бумаги и, поддерживая этот лист рукой, быстро переверните стакан вверх дном. Теперь вы
Рис. 16. Опыт, показывающий давление воздуха.
В природе не бывает покоя. Каждый день и каждый час в воздушной оболочке Земли рождаются и умирают разнообразные воздушные течения – ветры.
В полуденные часы лета солнце стоит высоко над головой. На деревьях не шелохнется ни один лист. Нагретый воздух горяч и недвижим.
Но недолог этот кажущийся покой. Вдруг зашумели листвой деревья, дохнуло свежестью. Жаркий, застоявшийся воздух трогается и медленно плывет, освобождая место для притекающего воздуха. Дышать становится легче.
Постепенно движение воздушного потока усиливается. Вот вы уже ощущаете на лице совсем свежий, прохладный воздух. В каждую секунду около вас перемещаются большие воздушные массы. Клубы дыма быстро уносятся вместе с движущимся воздухом. Набегающие массы воздуха колеблют ветви и молодые стволы деревьев. Дует сильный, порывистый ветер.
Каждый может сделать в комнате маленький искусственный ветер. Для этого стоит лишь помахать перед собой каким-либо предметом – книгой, газетой или платком: спокойный воздух придет в движение и лицо почувствует воздушную волну.
Ветры различаются по их направлению и скорости, или, как говорят, силе. Чтобы определить направление и силу ветра, применяют различные приборы. Один из этих приборов – флюгер. Вот как устроен один из простейших флюгеров (рис. 17). На высоком столбе вертикально закреплен стальной стержень. Сверху на него надета железная трубка, к которой прикреплены с одной стороны пластинки, а с другой – стерженек с металлическим шаром на конце. Это указатель направления ветра. Шар свободно вращается вместе с трубкой на вертикальном стержне и таким образом показывает направление ветра. Пластинки указателя всегда направлены в ту сторону, куда дует ветер, а стерженек с шаром – туда, откуда дует ветер.
Ветер может дуть со всех сторон горизонта – с юга, востока, севера и запада. Название ветру дается по той стороне части света, откуда ветер дует. Ветер, дующий с юга, называется южным, с северо-востока – северо- восточным и т. д. Чтобы точнее определять направление ветра, к нижней части вертикального стального стержня флюгера крепятся от четырех до восьми металлических прутьев (см. рис. 17); каждый из них указывает определенную сторону горизонта – север, юг, юго-запад и т. д.
Рис. 17. Схема устройства одного из простейших флюгеров.
На верхнем конце подвижной трубки флюгера укреплено приспособление, показывающее силу ветра. Оно состоит из железной рамы, к верхней части которой подвешена металлическая дощечка. Эта рама закреплена на трубке таким образом, что плоскость дощечки всегда перпендикулярна к направлению ветра. Если ветра нет, дощечка висит вертикально. Но как только начинает дуть ветер, она отклоняется в сторону, и тем больше, чем сильнее ветер.