2.1. Возраст Земли
В повести «Золотая роза» Константина Паустовского читаем:
Астронома Джинса спросили однажды, каков возраст нашей Земли.
– Представьте себе, – ответил Джинс, – исполинскую гору, хотя бы Эльбрус на Кавказе. И вообразите единственного маленького воробья, который беспечно скачет и клюет эту гору. Так вот, этому воробью, чтобы склевать до основания Эльбрус, понадобится примерно столько же времени, сколько существует Земля[7].
Насколько верна оценка Джинса?
2.2. Зима – лето
Казалось бы, тривиальный вопрос: что служит причиной смены сезонов на Земле, то есть почему бывают зима и лето? Но выясняется, что каждый третий взрослый человек дает на этот вопрос неверный ответ.
А как на него ответите вы?
2.3. Солнце греет
Представьте, что рядом с Солнцем поместили гигантский рефлектор, который всю световую мощь звезды направил на нашу планету.
Через какое время Мировой океан улетучился бы в космическое пространство? А когда испарился бы весь земной шар?
Рис. 5. Направив всю мощность солнечного излучения на Землю, можно испарить в космос не только Мировой океан, но даже весь земной шар
2.4. Лестница до неба
Если сделать лестницу до космоса и медленно ползти по ней вверх, то можно ли выйти на орбиту и улететь от Земли вдаль?
2.5. Комфортный климат
Решено выровнять климат Земли, обогревая солнечными лучами зимнее полушарие планеты. На какую орбиту для этого следует запустить спутник с огромным зеркалом, чтобы он смог без дополнительных затрат топлива постоянно направлять солнечный свет на холодное полушарие?
2.6. Глобальное потепление
В результате глобального потепления постепенно тают ледники Гренландии и Антарктиды. Как это может повлиять на скорость вращения Земли?
2.7. Космическая ракета
В книге «Первая космическая ракета и перспективы развития астронавтики» Ольги Левшиной написано:
Годом «первой космической ракеты» будут называть 1959 год наши потомки. Он войдет в историю человечества как начало эры космических полетов[8].
Что автор этой фразы имела в виду?
2.8. «Мы толкаем ее сапогами – от себя, от себя!»[9]
Человек стоял на экваторе Земли, а затем тронулся в путь на восток. Как в этот момент изменилось вращение Земли?
2.9. «Просто Землю вращают, куда захотят»[10]
Человек стоял на экваторе Земли, а затем тронулся в путь на север. Как в этот момент изменилось вращение Земли?
Названия двух предыдущих задач взяты из замечательной песни Владимира Высоцкого «Мы вращаем Землю»:
От границы мы Землю вертели назад —
Было дело сначала.
Но обратно ее закрутил наш комбат,
Оттолкнувшись ногой от Урала.
Наконец-то нам дали приказ наступать,
Отбирать наши пяди и крохи,
Но мы помним, как солнце отправилось вспять
И едва не зашло на востоке.
Мы не меряем Землю шагами,
Понапрасну цветы теребя,
Мы толкаем ее сапогами —
От себя, от себя!
И от ветра с востока пригнулись стога,
Жмется к скалам отара.
Ось земную мы сдвинули без рычага,
Изменив направленье удара.
Не пугайтесь, когда не на месте закат,
Судный день – это сказки для старших,
Просто Землю вращают, куда захотят,
Наши сменные роты на марше.
Мы ползем, бугорки обнимаем,
Кочки тискаем зло, не любя,
И коленями Землю толкаем —
От себя, от себя!
Здесь никто б не нашел, даже если б хотел,
Руки кверху поднявших.
Всем живым ощутимая польза от тел:
Как прикрытье используем павших.
Этот глупый свинец всех ли сразу найдет?
Где настигнет – в упор или с тыла?
Кто-то там, впереди, навалился на дот —
И Земля на мгновенье застыла.
Я ступни свои сзади оставил,
Мимоходом по мертвым скорбя,
Шар земной я вращаю локтями —
От себя, от себя!
Кто-то встал в полный рост и, отвесив поклон,
Принял пулю на вздохе.
Но на запад, на запад ползет батальон,
Чтобы солнце взошло на востоке.
Животом – по грязи, дышим смрадом болот,
Но глаза закрываем на запах.
Нынче по небу солнце нормально идет,
Потому что мы рвемся на запад.
Руки, ноги – на месте ли, нет ли?
Как на свадьбе, росу пригубя,
Землю тянем зубами за стебли —
На себя! Под себя! От себя![11]
2.10. Прыжок в невесомости
Вы наверняка видели в научно-фантастических фильмах большие космические станции в виде цилиндра О’Нила, вращающиеся вокруг своей оси для создания искусственной силы тяжести. А что произойдет с гипотетическим обитателем такого цилиндра, если он решит прыгнуть «вверх», то есть в направлении оси, вокруг которой этот цилиндр вращается? Интуиция подсказывает, что человек будет двигаться, пока не упрется в противоположную стенку, – ведь он не на Земле, где вернуться на поверхность заставляет привычная сила тяжести. Верно ли это?
2.11. Повис в невесомости
Изменим условие предыдущей задачи. Допустим, что космонавт в скафандре находится в цилиндре О’Нила и висит где-нибудь на полпути от оси до его поверхности. Цилиндр еще не вращается вокруг своей оси. В нем вакуум. Цилиндр начал вращаться.
Что будет с космонавтом? Он продолжит висеть? А если бы в цилиндре был воздух, поменялось бы что-нибудь? А если бы в исходном положении космонавт находился точно на оси цилиндра?
2.12. Солнце греет Землю
Какая доля солнечного излучения попадает на Землю?
2.13. Земля растет
За сутки на Землю падает около 400 т метеоритного вещества (в основном мелкой космической пыли). Какой толщины слой этого вещества накопится на поверхности Земли за 4,5 млрд лет? Сначала, не вычисляя, проверьте свою интуицию. Варианты ответа: около 40 см; около 4 м; около 40 м.
2.14. Растет или худеет?
Из атмосферы Земли каждую секунду улетает около 3 кг водорода, который возникает при диссоциации молекул воды под действием солнечного ультрафиолета. Но (см. задачу 2.13) в результате метеоритной бомбардировки ежесуточно на Землю падает около 400 т метеоритного вещества. Подведите баланс и узнайте, как изменяется масса нашей планеты.
2.15. Зона жизни
Зоной возможной жизни (habitable zone) в планетной системе принято называть диапазон расстояний от звезды, внутри которого температура на поверхности планеты земного типа составляет от 0 до 100 °C. Это позволяет воде оставаться в жидком состоянии.
Где находится зона жизни в Солнечной системе?
2.16. Забавное происшествие
В какое время суток, в какой день и на какой географической широте могло случиться это забавное происшествие?
Рис. 6. Странный загар
2.17. Падают кометы
Прочитайте отрывок из текста песни «Ты со мной прощаешься»[12]:
Падают кометы, освещая ночь,
Будет до рассвета длиться звездный дождь.
Лунный диск качается, словно в полусне,
Ты со мной прощаешься, я с тобою нет.
Он как невидимка, этот звездный дождь.
Каждую дождинку спрячет – не найдешь.
Капли превращаются в пыль чужих планет,
Ты со мной прощаешься, я с тобою нет.
Какие астрономические явления описал автор? Выберите все верные варианты ответа: 1) либрация Луны; 2) падение комет на Землю; 3) появление на небе кометы Галлея; 4) оседание метеорной пыли на поверхность планет; 5) метеорный поток; 6) восход или заход Луны.