Особливості перебігу фізичних явищ землі та у космосі. Чи можна закип'ятити чайник

Ця популярна книга викладає у загальнодоступній формі питання фізики та астрономії, так чи інакше пов'язані із завоюванням космосу. Науковий зміст книги багатий і різноманітний. Автор має широку та різнобічну ерудицію і вводить читача в курс сучасного стану науки. Рівень викладу вимагає від читача спеціальної підготовки. Книга написана ясною мовою і чудово ілюстрована. Вона буде цікава та корисна широкому колу читачів, у тому числі школярам старших класів.

Фізика як наука про природу покликана допомогти людині у досягненні великої мети: досконально вивчити природу, проникнувши в її найпотаємніші куточки і охопивши весь величезний світ загалом. Фізика не ставить меж нашому пізнанню світу і не відсахується від надзвичайного. Для неї існує лише один авторитет — реальні факти та явища, які спостерігає людина. Вільна від ідолопоклонства та умовностей, фізика використовує абсолютно всі можливості розуму та визнає лише ті закони природи, які можна встановити за допомогою спостережень та експерименту. Тому фізичні закони — це та сама дійсність, але виражена у найчіткішій формі. З часом стало ясно, що закони фізики утворюють єдине велике ціле. Вже давно поле діяльності фізики не обмежують стіни лабораторії та стіл експериментатора. За допомогою спектрографів, потужних телескопів та штучних супутників фізика проникає у глибини Всесвіту. Ця наука напрочуд цікава. Космонавти — посланці радянських та американських вчених — нині вже досліджують таємниці космосу за межами Землі. Зрозуміло, у цій справі не можна виявляти легковажність і кидатися в космічний океан без достатньої підготовки.

Тому фізичні умови в космічному просторі скрупульозно вивчаються з Землі з усією можливою точністю. І познайомимося з тими закономірностями, які панують у космосі. Але правильно зрозуміти їх ми зможемо тільки в тому випадку, якщо ґрунтовно розберемося в деяких основних фізичних законах, оскільки саме в розумінні речей, що здаються очевидними, за останні десятиліття відбулися деякі зміни.

Крім того, автору хотілося б зробити вивчення фізики можливо доступнішим для допитливих. Для цього ми постараємося показати на конкретних прикладах, як можна пояснити у всіх деталях закономірності, що діють у космосі, та застосувати загальні фізичні закони для вирішення суто «космічних» питань. При цьому ми навмисне уникатимемо набагато більш «простого» способу, який полягає у піднесенні читачеві готових результатів і приголомшливих цифр. Читач, який справді хоче зрозуміти суть справи, має не сліпо довіряти друкованому тексту, а самостійно зробити розрахунок та переконатися, що все правильно. Найчастіше при цьому не потрібно вищої математики.

Муніципальний автономний загальноосвітній заклад

«Середня загальноосвітня школа №2» муніципальної освіти

«Леніногорський муніципальний район» Республіки Татарстан

РЕФЕРАТ

на тему: «Фізика та космос»

Виконали:

Хамідулліна А.М.,

Золіна С.С.,

учениці 11 Б класу

Викладач:

Журавльова М.П.

Леніногорськ 2011

I. Вступ

ІІ. Фізика та космос

ІІІ. Астрофізичні методи

IV. Астрофізичні інструменти

Радіоастрономія

Інфрачервоне випромінювання

Ультрафіолетове, рентгенівське, гама – випромінювання

V. Нейтринна астрономія

VI. Висновок

VII. Список літератури

Вступ

Під час знайомства з навколишнім Всесвітом виникали нові області пізнання. Народжувалися окремі напрями досліджень, які поступово складалися в самостійні наукові дисципліни. Всі вони, зрозуміло, об'єднувалися загальними інтересами астрономії, але порівняно вузька спеціалізація всередині астрономії все більше і більше давалася взнаки.

Астрофізика – та галузь астрономії, яка вивчає фізичну природу небесних тіл. А стало це можливим завдяки винаходу телескопа, який далеке зробив близьким та дозволив розглянути дивовижні подробиці на небі та небесних тілах. Особливо бурхливий розвиток астрофізика зазнала з відкриттям спектрального аналізу у XIX ст. Стрімке зростання астрофізичних знань, небачено швидке розширення засобів дослідження фізики космосу продовжується і в наш час.

Ми хотіли б більше дізнатися про фізичну сферу астрономії. Ця тема актуальна особливо цього року, оскільки 12 квітня 2011 року виповнилося 50 років від дня першого польоту в космос, а також останнім часом професії в галузі астрономії дуже популярні. Цей матеріал може бути використаний викладачами та учнями у школах.

Мета даного реферату:вивчення теми, навчання методики аналізу, узагальнення, осмислення інформації та набуття знань з прочитаного курсу.

Завдання :

Вивчення літератури, пов'язаної з фізикою та астрономією;

Збір та узагальнення матеріалу;

Написання та оформлення реферату;

Подання реферату в медіа-додатку.

Ще з давніх-давен нескінченно-глибокий простір, усипаний безліччю сяючих алмазів, приваблював людей і притягував їх погляди.

З того часу, як на Землі існують люди, вони завжди прагнули знати більше про небесні тіла, про далекі зоряні світи, про неосяжний чарівний всесвіт.

Стародавні єгиптяни спостерігали за Місяцем, Сонцем і зірками. Нарешті людина досягла того, чого прагнула багато мільйонів років.

Фізика та космос

Астрофізика –саме та наука, яка дозволила людині зробити найважливіші відкриття у найдальших куточках всесвіту . Астрофізика –розділ астрономії, що вивчає фізичну природу небесних тіл та їх систем, їх походження та еволюцію .

Як зрозуміло із самої назви, астрофізика – це фізика небесних тіл. Космос є по суті великою фізичною «лабораторією», де виникають умови, часто зовсім недосяжні в земних фізичних лабораторіях і тому винятковий інтерес для науки.

Астрофізика виявила велику різноманітність у зоряному світі. Зірки відрізняються температурами, світності (тобто потужностями випромінювання), розмірами та ін характеристиками. Класифікація зору ґрунтується на порівняльному вивченні їх спектрів. Між спектрами зірок та його світності встановлено певний зв'язок, що виражається діаграмою спектр - світність. Більшість зору розміщується майже по діагоналі діаграми, утворюючи головну послідовність (до неї належить і Сонце). Багато хто зір не вкладається в головну послідовність і утворює особливі класи. Такі, наприклад, класи щодо холодних зірок, класи гігантів та надгігантів тощо. Дуже цікавий клас білих карликів – гарячих зірок порівняно невеликих розмірів із дуже великою щільністю (до 105 – 106 г/см 3 ). Спостерігається багато подвійних зірок, кратних зірок, і навіть змінних зірок різних типів. Особливо цікавими є нові зірки, які раптово спалахують, посилюючи своє випромінювання в десятки тисяч разів. Астрофізика досягла великих успіхів у вивченні зіркових атмосфер, зокрема атмосфери Сонця. У нижній частині сонячної атмосфери – фотосфері виникає випромінювання з безперервним спектром. У розташованому над нею перетворюючому шарі відбуваються складні процеси, під впливом яких у спектрі Сонця виникають темні лінії поглинання – Фраунгофера лінії. Ще вище є хромосфера. Зовнішня частина сонячної атмосфери – сонячна корона – дуже широким утворенням, під час повних сонячних затемнень спостерігається у вигляді сріблястого сяйва. Різні властивості сонячної корони, які тривалий час здавалися загадковими, пояснюються її високою кінетичною температурою, що сягає мільйонів градусів. Процеси у атмосфері Сонця впливають геофізичні явища.

Внутрішню будову Сонця та зір можна обчислити теоретично, на підставі законів механіки та фізики. Розрахунки показують, що температура, щільність та тиск зоряної речовини з наближенням до центру зірки зростають. Джерелом енергії більшості зірок головної послідовності, очевидно, термоядерні реакції, що супроводжуються перетворенням водню на гелій.

Великий інтерес становлять нестаціонарні зірки, у яких відносно швидко відбуваються зміни фізичних властивостей. Вивчення цих зір є основою вирішення проблеми зоряної еволюції. Значно розвинулася фізика газових туманностей, особливо планетарних. Їхнє свічення викликається флуоресценцією під впливом випромінювання гарячих зірок.

Важливих результатів досягла астрофізика у вивченні планет. Зокрема дослідження поверхні Марса дозволили наблизитися до вирішення питання про життя на цій планеті. Астрофізика успішно вивчає фізичні особливості комет. Дослідження метеорів становить як астрофізичний, а й геофізичний інтерес, оскільки пов'язані з проблемою верхніх верств атмосфери.

У розвиток астрофізики великий внесок зробили радянські вчені. Імена Ф. А. Бредіхіна, А. А. Білопольського, Г. А. Тихова, В. Г. Фесенкова, С. В. Орлова та багатьох інших пов'язані з розробкою основних розділів астрофізики. Академік В. А. Амбарцумян та його учні виконали фундаментальні дослідження у вивченні газових туманностей та зоряних атмосфер, з теорії розсіювання світла, фізики нестаціонарних зірок та в інших галузях астрофізики. Великих успіхів досягнуто у вивченні процесів на Сонці (Е. Р. Мустель, А. Б. Північний, В. А. Крат, І. С. Шкловський та ін), у вивченні планет (Г. А. Тихов, Н. П. .Барабашев та ін), міжпланетного середовища (В. Г. Фесенкова та ін).

Головним завданням щодо планет є приведення в систему численних фактів і створення цілісного уявлення про їхню природу.
Вивчення руху планет велося з незапам'ятних часів, тому що космічні тіла, наприклад Місяць, спостерігаються з Землі без спеціальних апаратів. Візуально можна побачити асиметричну будову півкуль нашого супутника. Але справжнє вивчення планет, їх особливостей розпочалося за допомогою фізики та телескопів. На основі цих спостережень були пояснені місячні затемнення, вплив Місячних фаз на стан людини та природні явища.

На основі даних спостережної астрофізики, спираючись на закони фізики, астрономи роблять висновки щодо умов у небесних тілах, які безпосередньо не спостерігаються. Наприклад, розраховують внутрішню будову зірок та Сонця з використанням спостережних даних про умови на їх поверхні. Теоретична астрофізика дозволяє також описати еволюцію Сонця, зірок та інших небесних тіл.

Астрофізичні методи

Серед методів астрофізики велике значення має астрофотометрія, завданням якої є вимірювання блиску небесних тіл за допомогою візуальних, фотографічних та фотоелектричних спостережень. Ще більшу роль в астрофізиці грає астроспектроскопія. Вивчення спектрів небесних тіл дозволяє судити про хімічний склад та фізичний стан речовини на цих тілах, визначати температуру зір, обчислювати швидкість наближення або видалення зірки, робити висновки про обертання зірок, про різні фізичні процеси, що відбуваються в атмосферах Сонця та зірок, у газових туманностях та у міжзоряному середовищі. У зв'язку із запуском у СРСР перших штучних супутників Землі та Сонця астрофізика отримала нові методи досліджень. Апаратура, встановлена ​​на супутниках, дозволяє реєструвати випромінювання небесних тіл далеко поза атмосфери Землі.

Астрофізичні методи дослідження мають дві суттєві особливості, що відрізняють їх від методів лабораторної фізики. По-перше, в лабораторії фізик сам ставить експерименти, що піддає досліджувані тіла різним впливам. В астрофізиці можливі лише пасивні спостереження, оскільки поки що не можна проводити експерименти, наприклад, на зірках. По-друге, якщо в лабораторії можна безпосередньо вимірювати температуру, щільність, хімічний склад тіл і т. д., то в астрофізиці майже всі дані про далекі небесні тіла отримують за допомогою аналізу електромагнітних хвиль, що приходять від них - видимого світла та інших, невидимих ​​оком променів.

Які ж особливості планет та Місяця були виявлені та пояснені астрофізиками?
Місяць обертається протягом того самого часу, як навколо своєї осі, так і навколо осі Землі, отже, земляни бачать лише один бік цього космічного тіла. Тому астрофізика дозволила за допомогою радіолокації, заснованої на фізичних законах, скласти карту місячної поверхні, видимої із Землі. Величезні поглиблення були названі морями, але без води, а світлі ділянки – це справжні гори, висота яких сягає 8000 метрів. Виявлено гострі скелі, величезну кількість кратерів вулканічного та метеоритного походження.

Основу астрофізики складають астрофізичні спостереження. При цьому найважливіший метод - спектральний аналіз, тобто дослідження потоку енергії випромінювання, що приходить на землю, залежно від довжини електромагнітних хвиль. Електромагнітні хвилі несуть інформацію про умови в речовині, де вони зароджуються або зазнають поглинання та розсіювання. Завдання спектрального аналізу – розшифрувати інформацію. Поява спектрального аналізу у другій половині ХХ століття одразу дозволило робити висновки про хімічний склад небесних тіл.

p align="justify"> Одним з перших блискучих досягнень астрофізики, отриманих за допомогою цієї експериментальної методики, стало відкриття невідомого раніше елемента - гелію - при вивченні спектра хромосфери Сонце під час повного затемнення в 1968р. Надалі, в результаті розвитку експериментальної та теоретичної фізики стало можливим за допомогою спектрального аналізу визначати буквально всі фізичні характеристики небесних тіл та міжзоряного середовища.

Спектри дозволяють дізнатися температуру газу, його щільність, відносний вміст різних хімічних елементів, стан атомів цих елементів, швидкість руху газу, напруженість магнітних полів. За спектрами зірок можна також обчислити відстань до них, дізнатися про швидкість руху з променю зору, виміряти обертання і з'ясувати багато іншого.

У сучасних спектральних приладах, що застосовуються в телескопах, використовують новітні фотоелектричні приймачі випромінювання, які набагато точніше, чутливіші, ніж фотопластинка або людське око.

Фотоелементи– це пристрої, що перетворюють світловий потік на електричний сигнал. Фотоеф ект - випромінювання електронів речовиною під впливом електромагнітного випромінювання.

Астрофізичні інструменти

Бурхливий розвиток експериментальної фізики спричинило створення астрофізичних інструментів, призначених для вивчення невидимих ​​оком електромагнітних хвиль.

Астрофізика стала «багатохвильовий». Це, звісно, ​​незмірно розширило її можливості отримувати інформацію про небесні тіла. Ще 30-ті гг. поточного століття було відкрито радіовипромінювання нашої Галактики. У наступні роки побудовано гігантські радіотелескопи та складні системи таких радіотелескопів. За допомогою радіотелескопів спостерігають, наприклад, холодний міжзоряний газ, що не випромінює видимого світла, вивчають рух електронів у міжзоряних магнітних полях. Радіовипромінювання приходить на Землю від далеких галактик, часто свідчуючи про бурхливі вибухові процеси, що відбуваються там.

Грудень 1931 року... В одній із армійських лабораторій її співробітник Карл Янський вивчає атмосферні перешкоди радіоприйому. Нормальний перебіг радіопередачі на хвилі 14,7 мпорушений шумами, інтенсивність яких залишається постійної. Поступово з'ясовується загадкова періодичність – кожні 23 години 56 хвилин перешкоди стають особливо сильними. І так день у день, з місяця на місяць.

Втім, загадка швидко знаходить своє рішення. Дивний період точно дорівнює тривалості зоряної доби в одиницях сонячного часу. Через кожні 23 години 56 хвилин за звичайним годинником, що відраховує сонячний час, земна куля здійснює повний оберт навколо своєї осі, і всі зірки знову повертаються в початкове положення щодо горизонту будь-якого пункту Землі.

Звідси Янський робить природний висновок: прикро завади мають космічне походження. Якась таємнича космічна «радіостанція» щодня займає таке становище на небі, що її радіопередача досягає найбільшої інтенсивності.

Янський намагається знайти об'єкт, що викликає радіоперешкоди. І, незважаючи на досконалість радіоапаратури, винуватця знайдено. Радіохвилі виходять із сузір'я Стрільця, того самого, у напрямку якого знаходиться ядро ​​нашої зіркової системи – Галактики. Так народилася радіоастрономія- одна з найцікавіших галузей сучасної астрономії

Радіоастрономія- Частина астрофізичної науки - стала одним з основних способів вивчення нейтронних зірок-пульсарів. Радіохвилі несуть відомості про залишки спалахів наднових зірок і про дивовижні умови в щільних газових хмарах.

При падінні 30 червня 1908р. Тунгуського метеорита по всій центральній Сибіру було видно великий сліпучо-яскравий болід. Встановлено, що у земну атмосферу зі швидкістю 70 км/с. влетіло метеоритне тіло масою понад 1 000 000 тонн, торкнулося Землі, знову злетіло в небо і, пролетівши якусь відстань, впало остаточно. Удари величезної сили було чути за тисячу кілометрів від місця падіння. Хвиля стиснення, створена атмосфері, кілька разів обійшла навколо Землі. Коливання магнітного поля, згасаючи, тривали кілька годин. Характер цих коливань вдалося визначити лише з допомогою астрофізичних спостережень.

Зрештою, яскраве відкриття! Радіоастрономія дозволила відкрити реліктове випромінювання Всесвіту - слабке електромагнітне випромінювання, що заповнює весь Всесвіт і має температуру близько 3 К.

Радіоастрономія використовує зараз найчутливіші приймальні пристрої та найбільші антенні системи. Радіотелескопи проникли в такі глибини космосу, які поки що залишаються не досяжними для звичайних оптичних телескопів. Радіоастрономія стала невід'ємною частиною сучасного природознавства. Перед людством розкрився радіо космос – картина Всесвіту у радіохвилях.

Ми живемо у світі хвиль. Будь-яке тіло, чи то книга, ваше тіло чи зірка, випромінює енергію у формі електромагнітних хвиль. Людське око чутливе далеко не до всіх із них. Лише незначна частка електромагнітних хвиль, потрапляючи на сітківку ока, викликає відчуття світла. Але і цієї частки виявляється достатньо, щоб наповнити земну кулю сяйвом сонячного світла та гамою всіляких фарб. Можливо, наша обмеженість у сприйнятті електромагнітних хвиль є благодійною турботою про нас самої природи. Адже якби людина сприймала всі випромінювання, що існують у природі, чи не була б вона пригнічена їх нескінченним різноманіттям?

Інфрачервоне випромінювання

Багато цікавого дізналися астрофізики за допомогою інфрачервоних променів, які вільно проходять крізь хмари пилу, що поглинає видиме світло. Інфрачервоне випромінювання – це електромагнітне випромінювання, що займає спектральну область між червоним кінцем видимого світла та короткохвильовим радіовипромінюванням. За червоною межею видимого спектру лежить область невидимих ​​інфрачервоних променів. Деякі з них, з довжиною хвилі значно меншою за один сантиметр, здатні помітно нагріти наше тіло, і тому їх іноді називають тепловими променями. Коли ви підносите руку до розжареної праски і на якійсь відстані відчуваєте її тепло, в цей момент ваша рука піддається саме цим інфрачервоним, «тепловим» променям.

Так, в інфрачервоних променях спостерігаються процеси в ядрі нашої Галактики, а також молоді зірки, що зароджуються в щільних газово-пилових комплексах.

Ультрафіолетове, рентгенівське, гама – випромінювання

Особливий інтерес для астрономії має астрофізика високих енергій, що вивчає процеси бурхливого виділення енергії, які часто пов'язані з катастрофічними явищами в небесних тілах. Електромагнітне випромінювання, що виникає при цьому, має високу частоту, відповідно коротку довжину хвилі і відноситься до невидимих ​​ультрафіолетових, рентгенівських і гамма-променів. Ультрафіолетові промені- електромагнітне випромінювання, що займає діапазон між фіолетовим кінцем видимого випромінювання та рентгенівським випромінюванням. Рентг еНовий промінь і -електромагнітне іонізуюче випромінювання, що займає спектральну область між гамма-і ультрафіолетовим випромінюванням. Гамма-промені- вид електромагнітного випромінювання з надзвичайно малою довжиною хвилі і, внаслідок цього, яскраво вираженими корпускулярними (Корпускулярні властивості світла проявляються при фотоефекті. Фотон поводиться і як частка, яка випромінюється або поглинається цілком об'єктами, розміри яких набагато менші за його довжину хвилі.) і слабо вираженими хвильовими властивостями.

Добре відомо, що по обидва боки видимого спектра розташовані області невидимих ​​випромінювань. Такими є ультрафіолетові промені з довжиною хвилі менше 400 мілімікрон. Вони виявляють своє існування по-різному. У спекотний сонячний день деякі з них викликають засмагу на нашій шкірі. Ті самі промені сильно впливають на емульсію звичайних фотопластинок, залишаючи на ній добре видимі сліди. До ультрафіолетових променів примикають рентгенові промені, що широко застосовуються в медицині. Найбільш короткохвильові з відомих випромінювань, звані гамма промені, виділяються при радіоактивному розпаді. Їхня енергія дуже велика і вони дуже небезпечні - потужне гамма-випромінювання може породити болісне явище променевої хвороби.

Ці види випромінювань поглинаються земною атмосферою. Тому розвиток цих розділів спостережної астрофізики стало можливим лише з початком космічної ери, після створення населених та автоматичних наукових станцій за межами земної атмосфери.

Астрофізика високих енергій призвела до багатьох дивовижних відкриттів. За допомогою рентгенівських телескопів було відкрито гарячий газ у скупченнях галактик, імпульсне рентгенівське випромінювання нейтронних зірок у подвійних зіркових системах. Нарешті, було відкрито випромінювання сильно - нагрітого щільного газу, що, мабуть, закручується вихором при падінні в чорну дірку. Гамма-телескопи дозволили виявити в центрі нашої Галактики процеси анігіляції електронів та позитронів – перетворення їх при зіткненні на гамма-випромінювання.

Нейтринна астрономія

Це новий розділ спостережної астрономії, пов'язаний із пошуком та дослідженням потоків Нейтрино від джерел позаземного походження почав розвиватися у 80-ті роки. Нейтрино є єдиним видом випромінювання, який приходить до земного спостерігача з найглибших надр Сонця і зірок і несе в собі інформацію про їх внутрішню структуру і про процеси, що там відбуваються. Сучасні засоби реєстрації нейтрино допускають можливість виявлення нейтринного випромінювання лише від Сонця та наднових зірок нашої Галактики.

Вже перші дані про сонячні потоки нейтрино дозволили зробити дуже цікаві гіпотези в процесах. термоядерного синтезуу надрах сонця; їх доведеться перевірити у майбутніх дослідах.

Існування потужного потоку нейтрино від Сонця випливає із сучасної концепції походження та будови Сонця, згідно з якою його світність повністю забезпечується енергією термоядерного перетворення водню на гелій у центральній області Сонця. Як свідчать розрахунки моделей Сонця, основний внесок у енерговиділення дає водневий цикл, а частка вуглецево-азотного (CNO) циклу становить трохи більше 1% .

Перші експерименти зі спостереження сонячних нейтрино здійснені американським ученим Р. Девісом зі співробітниками у 1967-68 за допомогою радіохімічного нейтринного детектора, що містить 610 т рідкого перхлоретилену (C 2 Cl 4).

Потоки нейтрино від інших «спокійних» зірок, навіть найближчих, дуже малі і не можуть бути зареєстровані сучасними методами. Разом з тим, цілком здійсненним є завдання спостереження нейтринних спалахів від зірок у момент їх гравітаційного колапсу. Найбільш ймовірними об'єктами є наднові зірки нашої Галактики, безпосередньо перед вибухом яких відбувається колапс центрального ядра. Нейтринний спалах може бути зареєстрований навіть у тому випадку, якщо надновий оптично не спостерігається. Тривалість такого спалаху 0,01 сік. Вимірюючи час запізнення початку спалаху, зареєстрованого детекторами у різних місцях земної кулі, можна встановити напрямок приходу нейтринного випромінювання. Спалахи можуть бути зареєстровані водневмісним сцинтилятором масою в кілька сотень тяк характерної серії імпульсів. Такі експерименти проводяться в Росії та США.

Висновок

Протягом тисячоліть астрономи отримували лише ту інформацію про небесні явища, яку їм приносило світло. Можна сміливо сказати, що вони вивчали ці явища через вузьку щілину у широкому діапазоні електромагнітних випромінювань. Три десятиліття тому завдяки розвитку радіофізики виникла радіоастрономія, що надзвичайно розширила наші уявлення про Всесвіт. Вона допомогла дізнатися про існування багатьох космічних об'єктів, про які раніше не було відомо. Додатковим джерелом астрономічних знань стала ділянка електромагнітної шкали, що лежить у діапазоні дециметрових та сантиметрових радіохвиль.

Величезний потік наукової інформації приносять з космосу інші види електромагнітного випромінювання, які досягають поверхні Землі, поглинаючись у її атмосфері. З виходом людини у космічний простір народилися нові розділи астрономії: ультрафіолетова та інфрачервона астрономія, рентгенівська та гамма-астрономія. Надзвичайно розширилася можливість дослідження первинних космічних частинок, що падають на межу земної атмосфери: астрономи можуть досліджувати всі види частинок та випромінювань, що надходять з космічного простору. Обсяг наукової інформації, отриманої астрономами за останні десятиліття, набагато перевищив обсяг інформації, здобутої за минулу історію астрономії. Методи дослідження, що використовуються при цьому, і реєструюча апаратура запозичуються з арсеналу сучасної фізики; давня астрономія перетворюється на молоду, що бурхливо розвивається астрофізику.

Зараз створюються основи нейтринної астрономії, яка доставлятиме вченим відомості про процеси, що відбуваються в надрах космічних тіл, наприклад, у глибинах нашого Сонця. Створення нейтринної астрономії стало можливим лише завдяки успіхам фізики атомних ядер та елементарних частинок.

Найдивовижніше в сучасній фізиці - це несподіваний зв'язок між космосом, де галактики і зоряні скупчення розкидані подібно до рідкісних порошинок, і тісним, зникаюче малим мікросвітом елементарних частинок. Два полюси світобудови! На одному величезний, Всесвіт, що розширюється, на іншому-не видимі ні під яким мікроскопом, майже ефемерні «цеглинки» речовини. І ось виявляється, що за певних умов Всесвіт може мати властивості мікрочастинки, а деякі мікрооб'єкти, можливо, містять у собі цілі космічні світи. Принаймні так говорить теорія. Велике і мале, складне і просте-тут усе переплелося. Як хитро влаштована природа! Вона як масштабна лінійка, зав'язана у вузол. Іди розберись, де тут почало! З чого складаються протон та нейтрон? Чи є щось глибше, менше? І взагалі, чи може бути межа подільності матерії? Що діялося в нашому Всесвіті, коли він був ще зовсім юний і його розміри були в мільярди мільярдів разів меншими за атом? Що таке античастинки і чи існують світи з антиречовини? Маса питань, і кожен з них тягне за собою низку нових, про які і самим ученим ще далеко не все ясно. Всесвіт виявляється нескінченно різноманітним, невичерпним для дослідника.

«Тут приховані такі глибокі таємниці і такі піднесені думки, що, незважаючи на старання сотень найдотепніших мислителів, які працювали протягом тисяч років, ще не вдалося проникнути в них, і радість творчих пошуків і відкриттів все ще продовжує існувати». Ці слова, сказані Галілеєм три з половиною сторіччя тому, анітрохи не застаріли.

Список використаної литературы.

1. Засов А.В., Кононович Е.В. Астрономія: Підручник для 11 класу загальноосвітніх закладів. 3-тє вид. -М.: Просвітництво, АТ «Московські підручники», 2001.

2. О. Струве, Б. Ліндс, Е. Пілланс. Елементарна астрономія. 2-ге вид. -М.: Наука, 1967.

3. Моше Д. Астрономія: Книжка учнів. Переклад з англійської / За редакцією А. А. Гурштейна. - М.: Просвітництво, 1985.

4. Агекян Т. А. Зірки, галактики, Метагалактика. -3-тє вид. -М.: Наука, 1981.

5. Зігель Ф.Ю. Астрономія у її розвитку: Книжка учнів 8-10 класів середньої школи. -М.: Просвітництво, 1988.

6. Енциклопедичний словник молодого фізика. -М.: Педагогіка, 1984.

Slovari.yandex.ru

Перші активні кроки до пізнання космосу людство зробило нещодавно. Від запуску першого космічного апарату з першим супутником на борту минуло лише якихось 60 років. Але за цей невеликий історичний уривок часу вдалося дізнатися про багато космічних явищ і провести велику кількість найрізноманітніших досліджень.

Як не дивно з глибшим пізнанням космосу перед людством відкривається все більше загадок і явищ, які не мають на даному етапі відповідей. Варто відзначити, що навіть найближче космічне тіло, а саме Місяць ще далеко не вивчений. Через недосконалість технологій та космічних апаратів ми не маємо відповіді на величезну кількість питань, що стосуються космічного простору. Все ж наш портал сайт зможе відповісти на багато питань, що Вас цікавлять, і розповісти дуже багато цікавих фактів про космічні явища.

Найдивовижніші космічні явища від порталу сайт

Досить цікавим космічним явищем є галактичний канібалізм. Незважаючи на те, що галактики є неживими істотами, все ж таки з терміну можна зробити висновок, що в основі його покладено поглинання однією галактикою іншу. Справді, процес поглинання собі подібних характерний як живих організмів, але й галактик. Так, нині зовсім недалеко від нашої галактики відбувається подібне поглинання Андромедою дрібніших галактик. За рахунком у цій галактиці близько десяти таких поглинань. Серед галактик подібні взаємодії є досить поширеними. Також досить часто, крім канібалізму планет, може відбуватися їх зіткнення. При дослідженні космічних явищ змогли дійти невтішного висновку, що багато вивчені галактики будь-коли мали контакти з іншими галактиками.

Ще одним цікавим космічним явищем можна назвати квазари. Під цим поняттям мають на увазі своєрідні космічні маяки, які можна виявити із застосуванням сучасного обладнання. Вони розкидані у всіх віддалених частинах нашого Всесвіту та свідчать про зародження всього космосу та його об'єктів. Особливістю цих явищ можна назвати те, що вони випромінюють величезну кількість енергії, за своєю потужністю вона більша за енергію, яку випромінюють сотні галактик. Ще на початку активного вивчення космічного простору, а саме на початку 60-х років, було зафіксовано багато об'єктів, які вважали квазарами.

Їх основною характеристикою є потужне радіовипромінювання та досить малі розміри. З розвитком технологій стало відомо, що лише 10% усіх об'єктів, які вважали квазарами, справді були цими явищами. Інші 90% практично не випромінювали радіохвилі. Всі об'єкти, що відносяться до квазар, мають дуже потужне радіовипромінювання, яке можуть фіксувати спеціальні прилади землян. Все ж таки про дане явище відомо дуже мало, і вони залишаються загадкою для вчених, з цього приводу висунуто маса теорій, але наукових фактів про їх походження не існує. Більшість схильна вважати, що це галактики, що зароджуються, в середині яких знаходиться величезна чорна діра.

Дуже відомим і водночас невивченим явищем космосу є темна матерія. Багато теорій говорять про її існування, але жодному вченому не вдалося не те щоб її побачити, а й зафіксувати за допомогою приладів. Все ж таки прийнято вважати, що в космосі існують певні скупчення цієї матерії. Для того щоб провести дослідження такого явища людство ще не має необхідного обладнання. Темна матерія, на думку вчених, утворена з нейтрино чи невидимих ​​чорних дірок. Існують думки про те, що ніякої темної матерії не існує зовсім. Зародження гіпотези про присутність у Всесвіті темної матерії було висунуто за рахунок невідповідностей гравітаційних полів, також вивчено, що щільність космічних просторів неоднорідна.

Для космічного простору також характерні гравітаційні хвилі, ці явища дуже мало вивчені. Під цим явищем прийнято вважати спотворення тимчасового континууму у космосі. Про це явище було передбачено ще дуже давно Ейнштейном, де він говорив про неї у своїй відомій теорії відносності. Рух подібних хвиль відбувається зі швидкістю світла, а вловити їхню присутність вкрай складно. На цьому етапі розвитку ми можемо їх спостерігати лише під час досить глобальних змін у космосі, наприклад, при злитті чорних дірок. І те спостереження навіть за такими процесами можливе лише із застосуванням потужних гравітаційно-хвильових обсерваторій. Слід зазначити, що зафіксувати ці хвилі можливо при випромінюванні двох потужних взаємодіючих об'єктів. Найбільш якісно гравітаційні хвилі можна фіксувати при контакті двох галактик.

Зовсім недавно стало відомо про енергію вакууму. Це підтверджує теорії про те, що міжпланетний простір не порожній, а зайнятий субатомними частинками, які постійно зазнають руйнувань та нових утворень. На підтвердження існування енергії вакууму виступає наявність енергії космосу антигравітаційного порядку. Все це і надає руху космічні тіла та об'єкти. Це породжує ще одну загадку про значення та мету руху. Вчені навіть дійшли висновку, що енергія вакууму дуже велика, просто людство ще не навчилося її використовувати, ми звикли отримувати енергію з речовин.

Всі ці процеси та явища відкриті для вивчення в даний час, наш портал сайт допоможе Вам ознайомитися з ними більш детально і зможе дати багато відповідей на запитання, що Вас цікавлять. Ми володіємо детальною інформацією про всі вивчені та маловивчені явища. Також ми володіємо передовою інформацією про всі дослідження космічного простору, які відбуваються нині.

Цікавим та досить невивченим космічним явищем можна назвати і мікро чорні дірки, які були виявлені зовсім недавно. Теорія про існування чорних дірок дуже малого розміру на початку 70-х років минулого століття мало не перевернула всіма прийняту теорію про великий вибух. Вважається, що мікродири розташовані по всьому Всесвіту і мають особливий зв'язок із п'ятим виміром, крім того, вони мають свій вплив на тимчасовий простір. Для вивчення явищ, пов'язаних із чорними дірками малого розміру, мав допомогти Адронний Коллайдер, але експериментально подібні дослідження вкрай складні навіть із застосуванням цього пристрою. Все ж таки вчені не залишають вивчення цих явищ і найближчим часом планується їх детальне дослідження.

Крім маленьких чорних дірок, відомі такі явища, що досягають гігантських розмірів. Вони відрізняються високою щільністю та сильним гравітаційним полем. Гравітаційне поле чорних дірок є настільки потужним, що навіть світло не може вирватися від цього притягування. Вони дуже часто зустрічаються у космічному просторі. Чорні дірки є практично в кожній галактиці, причому їх розміри можуть перевищувати десятки мільярдів разів розміри нашої зірки.

Люди, які цікавляться космосом та її явищами повинні бути знайомими з поняттям нейтрино. Ці частки загадкові в першу чергу за рахунок того, що вони не мають власної ваги. Їх активно використовують для подолання щільних металів таких, як свинець, оскільки вони практично не взаємодіють із самою речовиною. Вони оточують все в космосі та на нашій планеті, вони з легкістю проходять через усі речовини. Навіть через тіло людини проходить 10^14 нейтрино кожну секунду. В основному ці частинки випущені при випромінюванні Сонця. Усі зірки є генераторами цих частинок, також вони активно викидаються у космічний простір під час вибухів зірок. Щоб зафіксувати випромінювання нейтрино, вчені розміщували на дні морів великі нейтринодетектори.

Чимало загадок пов'язано і з планетами, а саме з дивними явищами, пов'язаними з ними. Існують екзопланети, які розташовані далеко від нашої зірки. Цікавим фактом можна назвати те, що ще до 90-х років минулого століття людство вважало, що планет поза нашою сонячною системою існувати не може, але це зовсім не так. Навіть на початку нинішнього року налічується близько 452 екзопланети, які розміщені в різних планетних системах. Тим більше, що всі відомі планети мають найрізноманітніші розміри.

Вони можуть бути як карликовими, так і величезними газовими гігантами, які мають розмір зірки. Вчені вперто шукають планету, яка б нагадувала нашу Землю. Ці пошуки поки що не увінчалися успіхом, оскільки складно знайти планету, яка мала б такі розміри і подібну до складу атмосферу. При цьому для можливого зародження життя необхідні оптимальні умови температури, що також дуже складно.

Аналізуючи всі явища планет, що вивчаються, дозволило на початку 2000-х виявити подібну планету нашій, але все ж вона має значно більші розміри, а оборот навколо своєї зірки вона робить майже за десять діб. У 2007 році було відкрито ще одну подібну екзопланету, але й вона має великі розміри, а рік на ній минає за 20 діб.

Дослідження космічних явищ та екзопланет, зокрема, дозволило усвідомити астронавтам про існування величезної кількості інших планетних систем. Кожна відкрита система дає вченим новий обсяг робіт на вивчення, оскільки кожна система відрізняється від іншої. На жаль, ще недосконалі методи досліджень не можуть розкрити нам усі дані про космічний простір та його явища.

Протягом майже 50 років астрофізики займаються вивченням відкритого у 60-х роках слабкого радіаційного випромінювання. Це називають мікрохвильовим фоном космосу. Також це випромінювання часто означають у літературі як реліктове випромінювання, що залишилося після великого вибуху. Як відомо, цей вибух і започаткував формування всіх небесних тіл та об'єктів. Більшість теоретиків при відстоюванні теорії великого вибуху використовують це як доказ своєї правоти. Американцям вдалося навіть виміряти температуру цього фону, що становить 270 градусів. Вчені після цього відкриття були удостоєні Нобелівської премії.

Говорячи про космічні явища, просто неможливо не згадати про антиматерію. Ця матерія перебуває ніби у постійному опорі до звичайного світу. Як відомо, негативні частинки мають свого позитивно зарядженого близнюка. Також і антиречовина має на противагу позитрон. За рахунок цього при зіткненні антиподів відбувається викид енергії. Часто у науковій фантастиці зустрічаються фантастичні ідеї, у яких космічні кораблі мають силові установки, які працюють з допомогою зіткнення античастинок. Цікавих підрахунків вдалося досягти фізикам, за якими при взаємодії одного кілограма антиматерії з кілограмом звичайних частинок буде виділено таку кількість енергії, яка можна порівняти з енергією вибуху дуже потужної ядерної бомби. Прийнято вважати, що звичайна матерія та антиматерія мають таку будову.

Через це постає питання про таке явище, чому більшість космічних об'єктів складаються з речовини? Логічною відповіддю було б те, що десь у Всесвіті існують такі ж скупчення антиречовини. Вчені, відповідаючи на подібне питання, відштовхуються від теорії великого вибуху, при якому в перші секунди виникла подібна асиметрія у розподілі речовин та матерії. Вченим у лабораторних умовах вдалося отримати невелику кількість антиматерії, якої достатньо для подальшого дослідження. Потрібно зазначити, що отримана речовина є найдорожчою на нашій планеті, оскільки один її грам коштує 62 трильйони доларів.

Всі наведені вище космічні явища є найменшою частинкою всього цікавого про космічні явища, з якими Ви можете ознайомитись на порталі сайту. Ми також маємо багато фотографій, відео та іншої корисної інформації про космічний простір.

ФІЗИКА ЗЕМЛІ І КОСМОСУ

Земля - ​​це поверхню і вся маса нашої планети. Атмосфера – ця гігантська повітряна оболонка земної кулі – теж Земля. І космос навколо нас на багато сотень і навіть тисяч кілометрів для вчених - теж Земля. Щоправда, досі точаться суперечки у тому, де справжній кордон Землі, де межа атмосфери, де закінчується навколоземний космос. І суперечки ці навряд чи закінчаться скоро - адже все залежить від тих властивостей, за якими визначатимуть кордон атмосфери. За деякими з них, наприклад, по можливості життєдіяльності людини, атмосфера закінчується на висоті 11-12 км, за іншими, наприклад, за наявністю молекул повітря, кордоном атмосфери вважають висоту 1000 км.

Так чи інакше, але одна з найдавніших наук - геофізика- Розповсюджує свої володіння далеко за межі наших звичайних уявлень про планету Земля.

Основними розділами геофізики досі вважалися фізика Землі та фізика атмосфери (метеорологія). Фізика Землі вивчає походження, внутрішню будову планети та різні процеси в її масі та на її поверхні (землетруси, льодовикові явища та ін.).

Як відомо, головним завданням метеорологіїє короткострокове і дальнє прогнозування погоди, а майбутньому - пошук методів на атмосферні явища, т. е. управління погодою. Але з виходом людини в космос ціла низка проблем, які раніше були предметом теоретичних досліджень фізики Землі, виділився в самостійний розділ геофізики - фізику космосу. З допомогою ракет, штучних супутників і космічних кораблів вже зараз ведеться широке вивчення властивостей навколоземного космосу, зокрема різних полів Землі - гравітаційного, магнітного, радіаційного та інших. Але це початок. Створення орбітальних космічних станцій дозволить значно розширити дослідження з вивчення навколоземного простору та космосу. Так, наприклад, орбітальні лабораторії дозволять отримати картину розподілу температур і тисків, що постійно змінюється, а також хімічного складу газу на різних висотах. Продовжуватимуться дослідження розподілу електронної концентрації з висотою та вивчення концентрації позитивних іонів в іоносфері, магнітні вимірювання у різних частинах навколоземного простору.

Атмосфера, що ізолює Землю від впливу космічного простору і «дає» нам погоду, сама по собі не є застиглим. У ній безперервно відбуваються різні процеси, що залежать не тільки від властивостей поверхні Землі, а й від явищ, що відбуваються у верхніх шарах атмосфери та у космічному просторі, а також від діяльності Сонця.

Для космічних польотів людини особливо важливо знати розподіл радіаційних поясів навколо Землі та зміну інтенсивності первинного космічного випромінювання, а також корпускулярного та короткохвильового випромінювання Сонця, які впливають на склад верхніх шарів атмосфери та процеси, що відбуваються в них. Для тих же цілей необхідно постійно досліджувати потоки метеорних тіл у навколоземному просторі та їх склад.

Досі людина спостерігала за атмосферними процесами головним чином із поверхні Землі, тобто ніби з одного боку. Служба погоди охоплювала величезні площі Землі за допомогою густої мережі метеорологічних станцій і складної системи оповіщення, обробки та передачі. Щоправда, за допомогою високогірних метеорологічних станцій, куль-зондів, літаків, а також за допомогою прожекторних, звукометричних та радіометодів дослідники вже давно «заглядають» усередину атмосфери.

Останнім часом на службу метеорології прийшли ракети. Особливо широко дослідження атмосфери з допомогою ракет проводилися під час Міжнародного геофізичного року (1957–1958 рр.), коли у Радянському Союзі було запущено понад 100 геофізичних і метеорологічних ракет.

Однак геофізичні ракети не можуть дати повного уявлення про стан верхніх шарів атмосфери. Таке завдання під силу лише космічній техніці. Космічні лабораторії дозволять глибоко вивчити хмарний покрив Землі, дослідити утворення та рух різних видів хмар, оцінити ступінь покриття ними поверхні Землі залежно від різних факторів, провести вивчення поведінки вітрів на різних висотах. Тут належить розкрити ще багато білих плям, затвердити чи відкинути багато наукових гіпотез. Так, можливо, вдасться перевірити гіпотезу, згідно з якою мікрометеорити і космічний пил, поступово осідаючи до поверхні Землі, відіграють роль центрів конденсації (дощ) або кристалізації (сніг) в атмосфері.

Гранично підвищити точність прогнозування погоди – ось головне завдання майбутніх ГКС – геофізичних обсерваторій у космосі.

Які ж методи геофізичних та метеорологічних досліджень, які можуть бути застосовані на орбітальній космічній станції?

Насамперед спостереження та фотографування, у тому числі в інфрачервоних променях земної поверхні та хмарного покриву з висоти орбіти супутника. Це дасть можливість виявити зародження дощів, гроз, снігопадів, ураганів, бур і т. д., а також стежити за їх розвитком та переміщенням. Накопичений досвід допоможе надалі зрозуміти причини утворення циклонів.

До речі, аерофотозйомка з борту орбітальної станції, яку можна буде назвати космофотозйомкою, дозволить постійно розширювати та уточнювати картографію нашої планети. Зйомка може проводитися за допомогою не тільки фототехніки, а й інфрачервоної апаратури та радіолокаторів, які дозволять долати хмарний покрив та досить значну непрозорість атмосфери. Зйомки з космосу дадуть можливість швидко уточнювати та доповнювати геофізичні карти через виникнення нових міст, каналів, водосховищ, залізниць, автострад, мостів та інших штучних споруд. Як відомо, одним із завдань геодезії є точне визначення розмірів та відстані на поверхні Землі. При цьому зазвичай застосовується старовинний спосіб земних вимірів. тріангуляція. Цей метод, сутність якого зводиться до побудови уявних трикутників на Землі, досить складний і потребує великих витрат. Космічні засоби можуть суттєво полегшити користування цим методом, дозволяючи охопити всю поверхню Землі та значно підвищити точність вимірів.

Головне у тріангуляції – це точне знання координат, так званих базисних ліній. Виміряти відстані за допомогою супутника Землі можна візуванням його одночасно з двох базисних ліній, що проходять через точки на межах вимірюваної відстані (рис. 2, а), або незалежно в різних точках орбіти (рис. 2, б). Другий метод не вимагає дуже високих висот орбіти (до 1000 км) і дозволяє обчислювати відстані з точністю в кілька разів більшою, ніж при одночасному фіксуванні за першим методом.

Мал. 2. Використання космічної станції для тріангуляції Землі:

а – одночасний метод; б – орбітальний метод; 1 – положення станції на орбіті; 2 – базова лінія; 3 – орбіта)

Тріангуляція Землі за допомогою космічних засобів дозволить отримати точні відстані між континентами і з великою точністю визначити положення островів в океанах. Заміри з космосу можуть дати точність вимірювань до 10-20 м, в той час як точність звичайних способів лише близько 100 м.

Космічні лабораторії нададуть неоціненну послугу та геологам у вивченні складу земної кори, неоднорідності її маси. Обстеження гравітаційних та магнітних аномалій допоможе відкрити нові поклади різних корисних копалин.

Наукова космічна станція дасть змогу вченим з'ясувати вплив на клімат Землі процесів, що відбуваються у льодовиках.

автора Альтшуллер Генріх Саулович

ФІЗИКА - КЛЮЧ ДО СИЛЬНИХ ВИНАХОДІВ Неважко помітити: на макрорівні переважають прості комбінаційні прийоми (розрізати, перевернути, з'єднати і т. д.), на мікрорівні до складу складних прийомів майже завжди входять фізичні ефекти та явища. На мікрорівні світ

З книги Феномен науки [Кібернетичний підхід до еволюції] автора Турчин Валентин Федорович

13.1. Експериментальна фізика На рубежі XVI і XVII століть, коли закладалися основи нової математики, було закладено основи експериментальної фізики. Провідна роль належить тут Галілею (1564–1642), який не лише зробив численні відкриття, що склали

З книги Над картою Батьківщини автора Михайлов Микола Миколайович

13.5. Фізика мікросвіту У фізиці, як і в чистій математиці, у міру зростання абстрактності теорій укорінялося розуміння їхнього мовного характеру. Вирішальний поштовх цей процес отримав після того, як на початку XX ст. фізика вторглася у межі світу атомів та елементарних частинок

З книги Вернер фон Браун: людина, яка продав Місяць автора Пішкевич Денніс

Покращення землі Селянин плугом креслив сільськогосподарську карту Росії. Рілля з віку в століття наступала на незаймані землі, але географічний контур її лягав нерівномірно і скупо.

З книги Промислове освоєння космосу автора Ціолковський Костянтин Едуардович

6 Продавець космосу: статті в «Кольєрс» Ця людина могла вмовити будь-кого. Він настільки переконливий, що міг би продавати будь-кому, що завгодно, навіть уживані автомобілі. Корнеліус Раян У середині XX століття космос був вотчиною письменників-фантастів. Космічні

З книги Балістична теорія Ритца та картина світобудови автора Семіков Сергій Олександрович

Індустріалізація космосу

З книги Людина, яка літала найшвидше автора Еверест Ф. К.

Енергія Землі* Земля. Очевидно, Земля є область людини. Він прикутий до неї силою тяжіння, відокремлений від інших земель (планет) неосяжними пустельми неба. Жодна людина, жодна істота не віддалилася ще від Землі, не відвідало ще небо, хоч воно й наповнене

З книги Тесла проти Ейнштейна автора Риков Олексій

§ 5.20 Альтернативна фізика та космологія Скільки було хибних відкриттів, на боці яких були люди і правдиві та авторитетні. І… - скільки нехтувалося, що потім стало великим… Всі великі починання виявлялися несвоєчасними і хоча не заборонялися, але, не

З книги Завоювання природи автора Андрєєв Борис

Розділ 13 Підкорення космосу Евіс вважала, що я зробив досить і можу спокійно виїхати. Вона вважала, що своєю роботою, пов'язаною з постійним ризиком, я зробив чималий внесок у справу розвитку авіації. Однак вона ніколи не скаржилася. Вона знала, що це була моя мрія, і не

З книги Вічний рух. Історія однієї нав'язливої ​​ідеї автора Орд-Хьюм Артур

«ЯДЕРНИЙ КЛУБ» ІМЕНІ ВЕЛИКОГО ФІЗИКА Термін «ядерний клуб» вигадали геополітики. Він означає групу держав, які розробили, випробували і мають на озброєнні ядерну зброю. Станом на 2009 рік до нього входять (за роком першого ядерного випробування): США (1945); Росія

З книги Дуже загальна метрологія автора Ашкіназі Леонід Олександрович

I. ЩО ТАКЕ ФІЗИКА 1. Розмова із міністром. Близько ста років тому в Англії жив і працював знаменитий вчений Михайло Фарадей (рис. 1). Син простого робітника, він сам був у молодості палітурником.

З книги автора

ІІ. ЗВІДКИ ВЗЯЛАСЯ ФІЗИКА. 1. Мавпа чи людина? Нерідко кажуть, ніби людина походить від мавпи. Це не вірно. Наука встановила, що людина походить не від мавпи, а що він і сучасні мавпи походять від якихось спільних предків. Але принаймні предок

З книги автора

ІІІ. ФІЗИКА І ВДОСКОНАЛЕННЯ ЖИТТЯ. 1. Людина і машина. Потреби виробництва створили зрештою машину. У будь-якій машині закладено величезну кількість знань із фізики, які використані технікою. Побудована завдяки цим знанням машина високою мірою

З книги автора

VII. ФІЗИКА І ПІЗНАННЯ СВІТУ. 1. Як людина пізнає світ. Коли первісна людина блукала в пошуках їжі лісами, полями, горами, берегом моря, вона знайомилася з навколишнім світом. Він чуйно прислухався до кожного шуму і шереху, уважно оглядався на всі боки, умів

З книги автора

1. Вічний рух і фізика Спробуємо розповісти про закони природи, що виключають можливість створення перпетуум мобіле. Побудуйте машину, яка б виконувала роботу, більшу, ніж повідомлена їй енергія, і ви вирішите проблему вічного руху.

З книги автора

Фундаментальні константи та «висока фізика» Одним кінцем метрологія впирається у плювок цехового майстра на доменній печі (див. вище) та рахунок «бульків» при розпиванні «на трьох», іншим - в фундаментальні константи (трохи рідше використовується термін «світові константи») , і

Презентація з фізики на тему: «Фізика у космосі»

• Вступ.
• космос. Його освоєння.
• Вчені-першопрохідці.

1. Доказ обертання Землі.

Маятник Фуко.

2. Інерція. Явище інерції у космосі.

3. Чому Місяць не падає на Землю?

4. Як Місяць обертає Землю.

• Висновок.
• Література

Вступ

Фізика – одна з основних наук про природу. Закони фізики – це закони світу, в якому ми живемо. Назва цієї науки - "physis" - ввів давньогрецький вчений Арістотель (384 - 322 рр. до н.е.). У перекладі російською мовою це слово означає "природа", але під природою Аристотель розумів не просто навколишній світ, не природне середовище його проживання, а сутність речей і подій - те, з чого складається все, що існує в світі, і те як, і чому саме так, все відбувається у світі. Все, що відбувається в навколишньому світі прийнято називати явищем.

Я хочу вас познайомити з деякими явищами, які стосуються космосу.

космос.

Освоєння космосу.

Епоха освоєння космосу почалася 4 жовтня 1957 р., запуском першого радянського штучного супутника Землі. Першою людиною у світі, що проклала шлях у космос, був Ю. А. Гагарін. Його політ 12 квітня 1961р. на космічному кораблі "Схід" увійшов в історію людства як визначну подію.

У ХХ столітті прогрес науки дозволив людині вийти в космос (космонавт А. А. Леонов 18 березня 1965), але основи сучасної наукової думки були закладені вченими-першопрохідцями, які присвятили своє життя вивченню природничих наук.

Вчені-першопрохідці.

Кожна епоха народжує людей, які відмовляються дотримуватися загальноприйнятих правил і звичаїв свого часу. Після того, як у 1543 р. були опубліковані теорії астронома Миколи Коперника (1473-1543 рр.), у Європі почало поширюватися уявлення, що Земля обертається навколо Сонця, а чи не навпаки.

М. Коперник

Джордано Бруно (1548-1600гг.) під впливом роботи М. Коперника "Про звернення небесних сфер" став розробляти власну картину світобудови. Його оголосили єретиком, засудили до страти і спалили на багатті.

Дж. Бруно

Галілео Галілей (1564-1642гг.), жадібно прочитавши роботу Коперника, став його послідовником. Сконструювавши телескоп, він провів астрономічні спостереження, які докорінно змінили уявлення людей про Сонячну систему. "І все-таки вона крутиться", - наполягав Галілей після того, як його змусили зректися своїх переконань.

Г. Галілей

1642 р. в Італії помер Г. Галілей, а через рік в Англії народився Ісаак Ньютон. Ім'я англійського фізика І. Ньютона нерозривно пов'язане із трьома фундаментальними законами механіки, і навіть із законом всесвітнього тяжіння. На їх основі була побудована вся фізика XVIII – XIX століть.

Підтвердження обертання Землі. Маятник Фуко.

Хоча в XIX столітті ніхто з освічених людей вже не сумнівався, що Земля обертається навколо своєї осі, а не Сонце навколо неї, відомий французький вчений Леон Фуко поставив у 1851 досвід, який наочно показував обертання Землі.

Для свого досвіду Фуко скористався властивістю маятника зберігати площину свого хитання навіть у тому випадку, якщо місце його підвісу обертається навколо вертикальної осі.

Інерція у космосі.

Світ сповнений руху. Рухаються зірки, планети, галактики. Наукою доведено рух невидимих ​​оком частинок – молекул, атомів. Рух є основною властивістю матерії. Механічне рух характеризується швидкістю. Тіло, що рухається, не може саме по собі змінити свою швидкість. Якщо на нього не діють жодні інші тіла, то тіло не може ні прискорити, ні сповільнити, ні змінити напрямок свого руху, воно рухатиметься з якоюсь певною за модулем і напрямом швидкістю. Властивість тіл зберігати модуль і напрямок своєї швидкості називається інерцією

Як використовується явище інерції в космосі?

Уявімо на хвилину, що сталося б у світі, якби миттєво зникла властивість тіл, яку ми називаємо інерцією. Місяць упав би на Землю. Планети впали б на Сонце, рух тіла міг би здійснюватися тільки під дією сили і припинявся зі зникненням останньої. Таким чином, інерція – вираження єдності матерії та руху. Земля є лише одним із мільярдів небесних тіл у нескінченному Всесвіті. Нашим найближчим сусідом у космосі та одночасно єдиним природним супутником є ​​Місяць ( d= 3475 км, від Землі Місяць віддалений у середньому приблизно на 385 000 км). Рухаючись за інерцією, Місяць повинен віддалятися від Землі. Чому ж цього немає?

І чому Місяць не падає на землю?

У 1687р. Ісаак Ньютон вперше знайшов обґрунтоване пояснення тому, чому планети обертаються навколо Сонця, а Місяць навколо Землі. Згідно з добре відомою всім легендою, Ньютон одного разу сидів у саду і побачив яблуко, що падає з дерева. Він спитав себе, чому яблуко впало на землю, а Місяць на неї не падає? Вчений захопився цією простою лише на перший погляд проблемою, тісно пов'язаною з галілеєвим законом вільного падіння, і дійшов поняття сили тяжіння. Яблуко, що впало на Землю, навело його на думку, що одна і та ж сила притягує яблуко до землі і утримує Місяць на її орбіті навколо Землі (а планети - навколо Сонця). Ми називаємо цю силу гравітацією, силою тяжіння чи силою земного тяжіння. Якщо ця гарна історія про яблуко – правда, то саме це яблуко було найважливішим в історії науки.

Ньютон стверджував, що між Землею

та всіма матеріальними тілами

існує сила тяжіння, яка

назад пропорційна квадрату

відстані між ними. Ньютон розрахував

прискорення, що повідомляється Місяцем Землею.

Прискорення тіл, що вільно падають

поверхні Землі одно g= 9,8 м/с 2 . Місяць

віддалена від Землі на відстань, рівну

приблизно 60 земних радіусів.

Отже, прискорення на цьому

відстані буде:

9,8 м/с 2 : 60 2 = 0,0027 м/с 2

Місяць, падаючи з таким прискоренням, повинен наблизитися до Землі за першу секунду на 0,0013 м. Але Місяць, крім того, рухається і за інерцією. Рухаючись за інерцією, Місяць повинен відійти від Землі за секунду на 1,3 мм. Зрозуміло, такого руху, при якому за першу секунду Місяць рухався б радіусом до центру Землі, а за другу секунду – за дотичною, насправді не існує. Обидва рухи безперервно складаються. В результаті Місяць рухається кривою лінією, близькою до кола.

Проведемо досвід, з якого видно, як

сила тяжіння, що діє на тіло

під прямим кутом до напрямку

його руху, перетворює прямолінійне

рух у криволінійний. Кулька,

скатившись з похилого жолоба, по

інерції продовжує рухатися

прямої лінії. Якщо ж збоку покласти

магніт, то під дією сили притягання-

ження до магніту траєкторія

кульки викривляється.

Місяць звертається навколо Землі,

утримувана силою тяжіння.

Сталевий канат, який міг би утримати Місяць на орбіті, повинен мати діаметр близько 600 км. Але, незважаючи на таку величезну силу тяжіння, Місяць не падає на Землю, бо, маючи початкову швидкість, рухається за інерцією.

Припини дію сили тяжіння Місяця до Землі – і Місяць по прямій лінії помчить у прірву космічного простору. Припини рух за інерцією - і Місяць впаде на Землю. Падіння тривало б чотири доби дев'ятнадцять годин п'ятдесят чотири хвилини п'ятдесят сім секунд, так розрахував Ньютон.

З якою силою Земля притягує Місяць можна визначити за формулою, що виражає закон тяжіння:

Де G – гравітаційна постійна (  6,7*10 -11 Н * м 2 * кг), m 1 і m 2 – маси Землі та Місяця, r - Відстань між ними. Земля притягує Місяць із силою біля 2*10 20 Н

Третій закон Ньютона свідчить: “Кожна дія завжди є рівною і прямо протилежною протидією”.

Отже, з якою силою Земля притягує до себе Місяць, з такою самою силою Місяць притягує Землю. Звісно, ​​тяжіння Землі сильніше, і Земля утримує своїм тяжінням Місяць її орбіті. Місяць же своїм тяжінням (щоправда, їй у цьому допомагає Сонце) періодично піднімає у земних океанах воду – відбуваються припливи та відливи.

Як Місяць обертає Землю?

Що Місяць обертає Землю

може здатись

неймовірним, оскільки

маса Місяця у 81 разів менша

маси Землі і вона сама

обертається навколо Землі.

Земля робить багато

різних обертань: вона

обертається навколо Сонця,

обертається навколо своєї

осі, вісь Землі робить

прецесійне обертання.

Але є Земля ще одне обертання, викликане Місяцем. Не було б Місяця, не було б цього обертання. Місяць, хоч і обертається навколо Землі, але обертається не навколо земного центру, а навколо точки, яка від центру Землі на відстань приблизно 4700 км – загальний центр мас системи Земля-Місяць.

Зробимо невеликий прилад. Візьмемо довгий порожній стрижень від кулькової ручки і зміцнимо на його кінцях дві кульки. Одна кулька діаметром 3 см, друга – 1 см. У великої кульки маса в кілька разів більша, ніж у маленької. Покладемо стрижень з кульками на вістря ножа і рухатимемо ніж, поки "коромисло" з кульками не врівноважується. Відзначимо чорнилом на стрижні цю точку. Це буде центр ваги нашої системи, що складається із двох кульок. Масу стрижня можна знехтувати, вона зовсім незначна. До точки, де розташований центр ваги нашої системи, а вона буде ближче до великої кульки, прив'яжемо дві нитки довжиною 70 см. Інший кінець ниток прив'яжемо до якоїсь перекладини.

Потрібно, щоб прилад висів вільно, нічого не зачіпаючи. Пересуваючи нитки вздовж стрижня, досягнемо повної рівноваги коромисла з кульками. Обертаючи коромисло навколо ниток, закрутимо їх якнайбільше. Коромисло має висіти горизонтально, не гойдаючись. Відпустимо коромисло, воно почне обертатися навколо ниток, що розкручуються. Нитки, які є віссю нашого приладу, висять вертикально, ніякі сили не змушують їх зійти з вертикального положення. Коли прилад перестане розкручуватися, він висітиме нерухомо в горизонтальному положенні .

Висновок

З давніх-давен людина, дивлячись на нічне небо, мріяла побувати в космосі. Ми живемо в епоху освоєння космічного простору. Подорожі до космосу тепер уже не мрія, а дійсність. Здійснюється мрія К. Е. Ціолковського: "Людство не залишиться вічно на Землі, але в погоні за світлом і простором спочатку несміливо проникне за межі атмосфери, а потім завоює собі весь навколосонячний простір". Успішно освоюють космос штучні супутники Землі, пілотовані космічні кораблі, орбітальні станції. Людина здійснила розвідку планет Сонячної системи – Венери, Марса, Юпітера, досягла поверхні Місяця. "Маленький крок людини, але величезний крок людства", - сказав Ніл Армстронг, зробивши перший крок по Місяцю. Все це стало можливим завдяки законам фізики. Закони фізики – це закони світу, де ми живемо. Щоб жити у згоді з навколишнім світом, треба знати його закони і використовувати їх на благо миру.

Література:

“ Бесіди з фізики” М. І. Блудов,

вид. "Освіта" 1984 р. "Космос у тебе вдома" Ф. Рабіза,

вид. "Дитяча література" 1984 р. Серія "100 людей, які змінили хід історії"