Физика для любознательных. Том 2. Наука о Земле и Вселенной. Молекулы и энергия - [10]

Солнце: расстояние от Земли ~= 149 500 000 км

Земля: диаметр ~= 12 756 км

Луна: расстояние от Земли ~= 384 400 км

Задача 2

Зимой в Северном полушарии Земля находится в действительности немного ближе к Солнцу, чем летом. Почему же зимой холоднее?

Задача 3. Кажущееся движение звезд и планет

Днем из-за яркого солнечного света мы не можем видеть звезд. Предположим, что мы могли бы увидеть днем вблизи Солнца некую звездную картину,

а.) Предположим, что мы заметили такую картину в полдень в июне. Когда мы должны увидеть точно такую же звездную картину в том же положении на полуночном небе?

б) Какой нам должна представляться траектория Солнца относительно неизменной звездной картины, от месяца к месяцу (если не учитывать суточного движения звезд и пр.)?

в) Начертите траекторию «внешней» планеты, такой, например, как Юпитер или Марс, относительно неизменной звездной картины (не учитывая суточного движения звезд и пр.).

г) Начертите траекторию «внутренней планеты», например Венеры, относительно звезд.

Задача 4

Что такое равноденствия? Когда они бывают?

Задача 5. Определение широты и долготы

а) Укажите приближенные значения широты Нью-Йорка, Сан-Франциско, Лондона, Северного полюса, Северного полярного круга, экватора.

б) Укажите приближенные значения долготы Нью-Йорка, Сан-Франциско, Лондона, Токио.

в) Предположим, что вы совершаете путешествие в небольшой лодке, терпите крушение и оказываетесь на необитаемом острове, далеко от того курса, по которому вы следовали. Вы хотите определить свое местоположение, но у вас нет ни радиоприемника, ни каких-либо других современных электронных устройств и нет, скажем, такого специального прибора, как секстант. Все, что есть, это простой шест с отметками для наблюдения звезд, линейка и транспортир для измерения углов. Объясните, как вы установили бы (какие измерения вы проделали бы и как бы их обработали, дайте практическое объяснение, которым мог бы воспользоваться моряк, не получивший специального образования, избегайте технических выражений):

1) широту места, наблюдая звезды в ясную ночь;,

2) широту, наблюдая Солнце;

3) долготу, наблюдая Солнце или звезды (для этого нужно иметь некоторый вспомогательный прибор. Какой?).

е) Как могут точные предсказания затмений Луны помочь в грубом определении долготы?

д) Почему используемые для этой цели наблюдения за затмениями Луни играли большую роль в древние времена?

Насколько сильна любовь — об этом лучше всего судить, когда любящие находятся вместе,

Но сколь долго она продлится, может проверить лишь разлука.

Чтобы определить широту

Солнца или звезд, надо смотреть на них,

Когда они наиболее ярки, но чтобы определить

Долготу, что за путь мы можем избрать,

Кроме наблюдений за тем, где и когда происходят затмения?

Джон Донне (1600 г.)

Глава 14. Астрономия у греков. Великие теории и наблюдения

«Если наука — нечто большее, нежели собрание фактов, если она не просто позитивная сумма знаний, а сумма знаний, приведенная в систему, если она не просто произвольный анализ и случайный эмпиризм, а синтез, если она не просто пассивная регистрация событий и явлений, а творческая активность, — тогда без сомнения (древняя Греция) была ее колыбелью».

Джордж Сартон[15]

Теория — собрание фактов; предсказание явлений

Накопление знаний по астрономии происходило со времен древних цивилизаций — от простой регистрации тех или иных фактов до систематических наблюдений, которые давали материал для составления календарей, увеличивая в то же время запутанный клубок связанных с астрологией суеверий. Из этих фактов возникали легенды, поучавшие детей или успокаивавшие простой народ. В этих легендах Солнце считалось божеством, планете Beнера поклонялись, рассказывалось об «обители блаженства», находящейся над хрустальным сводом звезд. Но сами легенды не были лишь суеверными мифами. Это были предвестники научной теории, их связь с фактами была слабой, скорее фантастической, однако они создавали основу для «объяснения» этих фактов. Когда зародилась греческая цивилизация, ее мыслители основали в науке новые методы: они стали искать общие схемы объяснения, которые взывали бы к человеческой любознательности. Они уже не довольствовались простыми мифами, удовлетворявшими любопытство толпы. Они ставили себе задачу «предвосхитить явление», т, е. создать такую схему, которая могла бы объяснить факты. Это было гораздо важнее простого собрания фактов или создания для описания каждого нового факта отдельной теории. Это был интеллектуальный прогресс, начало создания научной теории.

Первые греческие ученые нарисовали простую картину устройства Вселенной, но по мере накопления данных они усложняли схемы, чтобы объяснить детали тех или иных явлений: сначала простые факты о Земле, затем более детальные схемы, объясняющие движение небосвода в целом, а также Солнца, Луны и планет в отдельности.

На каждой стадии ученые пытались на основе немногих простых допущений или общих принципов создать возможно более логичное и полное «объяснение» или описание наблюдаемого явления. Такое объяснение должно было способствовать систематизации накопленных фактов и получению дальнейших предсказаний. Но прежде всего она должно было укреплять веру в существование системы, объединяющей различные явления, в разумное устройство природы. Хотя поиски схемы иногда диктовались практической необходимостью, например необходимостью создания календаря, удовлетворение, получаемое учеными от четкого объяснения разнообразных явлений, далеко выходило за эти рамки. Вынуждаемые необходимостью задавать вопрос