Добро пожаловать во Вселенную - [10]
Астероиды, грозящие столкновением с Землей, существуют и в реальной жизни; эта задача поможет нам изучить их свойства и найти более практичный способ избежать конца света.
28. а Здесь «угрожающим» будет называться астероид, вращающийся по орбите вокруг Солнца, если его перигелий (наименьшее расстояние от
Солнца) меньше 1 а. е., а афелий — больше 1 а. е., следовательно, он в принципе может столкнуться с Землей. У астероида 2002 CY9 период
2,12 года и эксцентриситет орбиты 0,50. Вычислите большую полуось его орбиты, а также афелий и перигелий в а. е. Угрожающий ли он?
28. b Типичный угрожающий астероид вроде 2002 CY9 движется относительно Земли со скоростью около 30 км/с, поэтому, если он попадет в Землю, это будет страшная катастрофа. Поискам подобных опасных астероидов посвящены несколько специализированных обзоров неба; картирование орбит таких астероидов позволяет нам определить, действительно ли они могут столкнуться с Землей, и дает возможность предотвратить столкновение.
Представьте себе, что вы только что обнаружили астероид, который столк-
35
ЧАСТЬ I. Звезды, планеты, жизнь нется с Землей через 20 лет. Ваша задача — сконструировать космический аппарат, который врежется в астероид и изменит его орбиту настолько, что тот разминется с Землей. Вы отправляете массивную ракету по такой траектории, чтобы она попала в астероид и ударила его с силой, которая изменит его скорость на 2 см/с. Насколько изменится положение астероида за 20 лет, прежде чем он приблизится к Земле? Эти вычисления можно проделать очень приблизительно, просто прикинув, какое расстояние даст смещение в 2 см/с за 20 лет. Но достаточно ли этого, чтобы пройти мимо Земли?
29. Комета Галлея и пределы применимости третьего закона
Кеплера
Рассмотрим комету Галлея, которая вращается вокруг Солнца по сильно вытянутой эллиптической орбите с афелием (то есть самой дальней точкой от
Солнца) далеко за орбитой Нептуна. Каждые 76,1 лет она мчится к Солнцу, пересекая по пути орбиты большинства планет. При приближении к Солнцу лед на комете начинает сублимироваться (то есть переходить из твердого состояния сразу в газообразное), отчего комета распыляет вокруг себя газ и пыль, а из ее ядра вырываются струи мусора. Большая полуось орбиты кометы Галлея равна 17,8 а. е.
29. а Покажите, что комета Галлея не вполне подчиняется третьему закону Кеплера! Здесь пригодится калькулятор.
29. b Предложите правдоподобную гипотезу, почему комета Галлея не подчиняется третьему закону Кеплера так же строго, как тела из задачи 26.
Подсказка: можно ли считать, что на комету не действуют никакие силы, кроме притяжения Солнца?
30. Сила действия равна силе противодействия
Попробуем при помощи этой обиходной формулировки третьего закона
Ньютона лучше понять, как движение планет воздействует на Солнце. Са-
36
3. Законы Ньютона мая массивная планета — это Юпитер. У него почти круглая орбита вокруг
Солнца радиусом 5,2 а. е.
30. а Каков период обращения Юпитера по орбите в годах?
30. b С какой скоростью движется Юпитер? Ответ дайте в километрах в секунду.
30. с Масса Юпитера составляет почти точно 1/1000 массы Солнца.
Если пренебречь тяготением других планет (ведь Юпитер — намного массивнее всех остальных планет), третий закон Ньютона скажет нам, что центр масс системы Солнце — Юпитер при движении Юпитера остается неподвижным, следовательно, и Солнце должно двигаться в ответ на движение
Юпитера. Рассчитайте, как сдвигается Солнце в ответ на движение Юпитера по половине его орбиты. Затем вычислите, с какой скоростью оно движется.
31. Аристотель и Коперник
Обрисуйте аристотелевскую картину мира, уделив особое внимание описанию физической природы небесных тел и законов, которые управляют их движением, в сравнении с телами, расположенными на Земле. Поясните, в чем она отличается от современного научного понимания Вселенной, и расскажите о значении открытий Галилео Галилея, Николая Коперника, Иоганна
Кеплера, Исаака Ньютона и Сесилии Пейн-Гапошкиной для опровержения аристотелевской картины мира.
ЧАСТЬ I. Звезды, планеты, жизнь
4—6
КАК ЗВЕЗДЫ ИЗЛУЧАЮТ ЭНЕРГИЮ
32. Далекие сверхновые
В 1987 году в Большом Магеллановом облаке — небольшой галактике поблизости от Млечного Пути, в 150 000 световых годах от нас, взорвалась сверхновая. На пике яркости, составившем примерно 1/10 от видимой яркости альфы Центавра (Cen, одной из ближайших к нам звезд, до которой около 4 световых лет), она была хорошо видна невооруженным глазом. Во сколько раз пиковая светимость этой сверхновой превосходила светимость
Cen?
33. Солнечные батареи на космических аппаратах
Эту задачу предложил Крис Чиба.
Марсианский разведывательный спутник НАСА (МРС) имеет шесть инструментов для изучения марсианской атмосферы и поверхности, в том числе радар, способный заглядывать в почву, чтобы искать воду под поверхностью планеты. Подробнее об этом см. https://mars.nasa.gov/mro/ (для решения задачи информация с сайта не требуется).
Связь МРС с Землей обеспечивается при помощи параболической антенны диаметром 10 футов и передатчика, который питают солнечные
38
4—6. Как звезды излучают энергию батареи площадью 100 квадратных футов. Современные солнечные батареи имеют коэффициент преобразования 20 % (то есть батарея преобразует в электрическую энергию 20 % попадающего на нее солнечного света; остальные 80 % теряются).
Нил Деграсс Тайсон – известный американский астрофизик и популяризатор науки, обладающий особым даром рассказывать о самых сложных научных вопросах понятно, захватывающе и с юмором. В этой книге вы найдете ответы на самые интересные вопросы о Вселенной: «Что будет, если упасть в черную дыру?», «Какие ошибки допускают создатели голливудских фильмов о космосе?», «Зачем построили Стоунхендж?», «Наступит ли когда-нибудь конец света?», «Как могут выглядеть инопланетяне?» и многие другие.Эта книга будет интересна и школьникам, и взрослым, интересующимся наукой.
Наше происхождение началось не на Земле, а, на самом деле, в космосе. Основываясь на научных открытиях и исследованиях, где пересекаются несколько наук — геология, биология, астрофизика и космология, — вы узнаете, как сформировались наши знания о космосе. В этой книге Нил Деграсс Тайсон и Дональд Голдсмит отправят вас в космический тур, где вы узнаете о рождении галактики, исследованиях Марса, об открытии воды на одной из лун Юпитера и многое другое.
Темное вещество, гравитация, возможность межгалактических полетов и Теория Большого взрыва… Изучение тайн Вселенной подобно чтению захватывающего романа. Но только если вы хорошо понимаете физику, знаете, что скрывается за всеми сложными терминами и определениями. В самых головоломных вопросах науки вам поможет разобраться Нил Деграсс Тайсон – один из самых авторитетных и в то же время остроумных астрофизиков нашего времени. Он обладает особым даром рассказывать о сложнейших научных теориях понятно, интересно и с юмором. Новая книга Нила Тайсона – это очередное захватывающее путешествие в мир современной науки.
В своей книге «Астрофизика начинающим: как понять Вселенную» знаменитый астрофизик и популяризатор науки Нил Деграсс Тайсон раскрывает все тайны большой физики, загадки нашей Вселенной и отвечает на множество вопросов о том, как все устроено в нашем мире. В книге много полноцветных фотографий, инфографики и остроумных разъяснений самых сложных научных концепций.
Эта книга не только о том, как устроена Вселенная, хотя, казалось бы, разговоров как раз на эту тему следует ожидать от увлеченного астрофизика. Все дело в том, что поклонники и противники Нила Деграсса Тайсона в своих письмах спрашивают его не только об инопланетной жизни, звездных системах, путешествиях в пространстве, параллельных вселенных и прочих космических штучках. Они хотят знать, как относиться к теории эволюции, как построить вечный двигатель, когда ждать конца света, как пережить утрату близкого человека, изменить свою жизнь… И автор осторожно делится своим мнением на этот счет, обнаруживая не только широкий кругозор и интеллигентное чувство юмора – о котором всем известно, – но также и мудрость, и чуткость, и простоту.
Новая книга известного американского астрофизика Нила Деграсса Тайсона, написанная в соавторстве с Эвис Лэнг, посвящена исследованию многолетних отношений науки и армии. Что объединяет астрофизиков и военных специалистов, в чем точки их пересечения, как наука служит войне? Как выясняется, многие открытия и достижения астрофизики, такие как, например, многоспектральное обнаружение, дальность, отслеживание, визуализация, ядерный синтез и доступ в космос, – это не просто научные открытия, а инструменты в руках войны.
Послевоенные годы знаменуются решительным наступлением нашего морского рыболовства на открытые, ранее не охваченные промыслом районы Мирового океана. Одним из таких районов стала тропическая Атлантика, прилегающая к берегам Северо-западной Африки, где советские рыбаки в 1958 году впервые подняли свои вымпелы и с успехом приступили к новому для них промыслу замечательной деликатесной рыбы сардины. Но это было не простым делом и потребовало не только напряженного труда рыбаков, но и больших исследований ученых-специалистов.
Настоящая монография посвящена изучению системы исторического образования и исторической науки в рамках сибирского научно-образовательного комплекса второй половины 1920-х – первой половины 1950-х гг. Период сталинизма в истории нашей страны характеризуется определенной дихотомией. С одной стороны, это время диктатуры коммунистической партии во всех сферах жизни советского общества, политических репрессий и идеологических кампаний. С другой стороны, именно в эти годы были заложены базовые институциональные основы развития исторического образования, исторической науки, принципов взаимоотношения исторического сообщества с государством, которые определили это развитие на десятилетия вперед, в том числе сохранившись во многих чертах и до сегодняшнего времени.
Монография посвящена проблеме самоидентификации русской интеллигенции, рассмотренной в историко-философском и историко-культурном срезах. Логически текст состоит из двух частей. В первой рассмотрено становление интеллигенции, начиная с XVIII века и по сегодняшний день, дана проблематизация важнейших тем и идей; вторая раскрывает своеобразную интеллектуальную, духовную, жизненную оппозицию Ф. М. Достоевского и Л. Н. Толстого по отношению к истории, статусу и судьбе русской интеллигенции. Оба писателя, будучи людьми диаметрально противоположных мировоззренческих взглядов, оказались “versus” интеллигентских приемов мышления, идеологии, базовых ценностей и моделей поведения.
Монография протоиерея Георгия Митрофанова, известного историка, доктора богословия, кандидата философских наук, заведующего кафедрой церковной истории Санкт-Петербургской духовной академии, написана на основе кандидатской диссертации автора «Творчество Е. Н. Трубецкого как опыт философского обоснования религиозного мировоззрения» (2008) и посвящена творчеству в области религиозной философии выдающегося отечественного мыслителя князя Евгения Николаевича Трубецкого (1863-1920). В монографии показано, что Е.
Эксперты пророчат, что следующие 50 лет будут определяться взаимоотношениями людей и технологий. Грядущие изобретения, несомненно, изменят нашу жизнь, вопрос состоит в том, до какой степени? Чего мы ждем от новых технологий и что хотим получить с их помощью? Как они изменят сферу медиа, экономику, здравоохранение, образование и нашу повседневную жизнь в целом? Ричард Уотсон призывает задуматься о современном обществе и представить, какой мир мы хотим создать в будущем. Он доступно и интересно исследует возможное влияние технологий на все сферы нашей жизни.
Что такое, в сущности, лес, откуда у людей с ним такая тесная связь? Для человека это не просто источник сырья или зеленый фитнес-центр – лес может стать местом духовных исканий, служить исцелению и просвещению. Биолог, эколог и журналист Адриане Лохнер рассматривает лес с культурно-исторической и с научной точек зрения. Вы узнаете, как устроена лесная экосистема, познакомитесь с различными типами леса, характеризующимися по составу видов деревьев и по условиям окружающей среды, а также с видами лесопользования и с некоторыми аспектами охраны лесов. «Когда видишь зеленые вершины холмов, которые волнами катятся до горизонта, вдруг охватывает оптимизм.