WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |

«Задания. Решения. Комментарии Москва Издательство МЦНМО 2014 ББК 74.200.58 Т86 35-й Турнир имени М. В. Ломоносова 30 сентября 2012 года. Задания. Решения. Комментарии / Сост. А. К. Кулыгин. — М.: МЦНМО, 2014. — 224 с.: ...»

-- [ Страница 3 ] --

Конкурс по астрономии и наукам о Земле Задания Из предложенных 7 заданий рекомендуется выбрать самые интересные (1–2 задания для 8 класса и младше, 2–3 для 9–11 классов).

Перечень вопросов в каждом задании можно использовать как план единого ответа, а можно отвечать на все (или некоторые) вопросы по отдельности.

(*) Звёздочками отмечены вопросы для старшеклассников, школьники младших классов могут на них не отвечать.

Ответы снабдите разумным количеством примеров и пояснений по вашему выбору.

1. Астрономии учебник На бумажные страницы, Слишком сухо излагает И скажите, что на кухне Неба звёздного секреты? Изучали Млечный Путь.

Молоко налейте щедро (Из рекламы на пакете молока.) Гигантская звёздная система, в которой находится Солнце, называется наша Галактика или Млечный Путь.

а) А почему он «Путь», и почему «Млечный»? Какие ещё у него есть названия?

б*) Когда и как была понята природа свечения Млечного Пути в разных диапазонах спектра? Как в разное время определялось его строение? Какие в Млечном Пути есть «течения» (или потоки) и из чего они состоят?

2. Мишутка из детской телепередачи «Спокойной ночи, малыши»

как-то сказал (выпуск 19.01.2011): «Уж лучше бы айсберги тонули, тогда бы они кораблям не мешали».

а) Почему айсберги не тонут, и если бы они в воде тонули, что изменилось бы? Если кусочек льда мысленно опустить на дно океана, всплывёт ли он обратно?

б*) Какие бывают «подводные» айсберги? Бывают ли «айсберги» на других планетах?

3. В книжке 1960-х годов для юных туристов СССР предлагался такой способ ориентирования с помощью наручных стрелочных часов:

Направьте стрелку часовую Есть угол — важен он для нас.

На Солнце, в точку золотую. Делите угол пополам Меж стрелкою и цифрой «час» И сразу ЮГ найдёте там!

Вот удивительное дело: полвека назад этот способ давал приемлемую точность, последние тридцать лет он «работал» только пять месяцев в году, а в прошлом году и вовсе перестал правильно показывать направление!

а) В чём заключается суть этого способа ориентирования?

б) Какова была его первоначальная точность?

в) Почему сейчас (в 2012 году) этот способ почти нигде уже не работает там, где работал раньше?

4. В поэме «Медный всадник» А. С. Пушкин так описывает наводнение 1824 года, характерное для Санкт-Петербурга:

а) Почему наводнения в Санкт-Петербурге происходили во время бури?

б) В чём их отличие от наводнения, связанного с трагедией 07.07.2012 в городе Крымск Краснодарского края?

в*) В чём различие защитных дамб в Санкт-Петербурге, Лондоне, Венеции, Луизиане, Зеландии и Японии? Какой наибольшей высоты наводнения могут быть?

5. Последнее в 21 веке прохождение Венеры по диску Солнца наблюдалось на Земле 6 июня 2012 года.

а) Какие прохождения Венеры наблюдались исторически и какие научные задачи при этом были решены?

б*) Почему эти прохождения Венеры наблюдаются только в определённые месяцы с большими перерывами, почему у них именно такая периодичность?

в*) Для каких ещё небесных объектов наблюдаются аналогичные прохождения?

6. Можно ли наблюдать самую яркую звезду северного полушария и самую яркую звезду южного полушария одновременно? Если возможно, — то где?

7. Какие телескопы вы знаете? Какие телескопические системы и для чего применяются сейчас и какие, как вы считаете, будут развиваться в перспективе? Кого из их изобретателей и конструкторов вы можете назвать?

Ответы и комментарии к заданиям Комментарии сопровождаются иллюстрациями. К сожалению, напечатать иллюстрации хорошего качества в бумажном варианте книги оказалось невозможно. Поэтому они размещены только в электронном варианте книги в конце в качестве приложения, а в тексте на эти иллюстрации даны ссылки.

Электронный вариант настоящего издания распространяется свободно и размещён, в частности, на странице Турнира имени М. В. Ломоносова 2012 года по адресу http://turlom.info/ Задание Гигантская звёздная система, в которой находится Солнце, называется наша Галактика или Млечный Путь.

а) А почему он «Путь», и почему «Млечный»? Какие ещё у него есть названия?

С древних времён люди видели на небе светлую белёсую полосу, по цвету напоминающую молоко (рис. 1.1).

Надо подчеркнуть, что видели они это в древние времена, когда не было существенного засвечивания неба. Сейчас мы Млечный Путь, как правило, не видим. Невооружённым глазом мы можем его увидеть только на достаточном удалении от населённых пунктов при хороших погодных условиях и достаточном затемнении. Наблюдениям существенно мешает и пыль в воздухе. Все эти помехи, связанные с развитием промышленности и распространением электрического освещения, возникли сравнительно недавно — всего несколько десятилетий назад.

А до этого Млечный Путь был самым большим и заметным объектом на ночном небе (после Солнца, Луны и ярких планет). Естественно, он фигурировал в мифах и легендах практически всех народов.

Согласно древнегреческим легендам, Зевс решил сделать своего сына Геракла, рождённого от смертной женщины, бессмертным, и для этого подложил его спящей жене Гере, чтобы Геракл выпил божественного молока. Гера, проснувшись, увидела, что кормит не своего ребёнка, и оттолкнула его от себя. Брызнувшая из груди богини струя молока превратилась в Млечный Путь. Это — одна из наиболее известных интерпретаций, благодаря которой в современном русском языке и закрепилось название «Млечный Путь» (рис. 1.2, Тинторетто Якопо (1518–1594), «Происхождение Млечного Пути»). Из древнегреческого языка мы заимствовали и другое название этого явления — «галактика», примерный перевод этого слова — молочный. Белый цвет связан с молоком и во многих других языках (в том числе и в современном русском: молочный цвет).

В разных культурах встречаются и другие, самые разнообразные интерпретации. В Китае это была белая река, которая делила небо на две половины. Считалось также, что это путь, по которому летят перелётные птицы. (И как впоследствии выяснилось, перелётные птицы отчасти ориентируются и по звёздам, в том числе по Млечному Пути.) В некоторых легендах это шов, который остался на небе, после того, как небо собирали, склеили, сшили и т. п. из двух половинок. В других культурах — это дорога, по которой проезжал воз с сеном, и там сено падало и обозначило эту дорогу.

Сравнительно новое название — «Чумацкий шлях» (то есть дорога).

Чумаки в 16–19 веках занимались соляным промыслом в озёрах Крыма и развозом добытой соли на продажу. Дорога, по которой проходил их путь, действительно была отмечена большим количеством просыпавшейся соли. И это символически переносилось на небо (рис. 1.3, украинская монета 20 гривен).

Интересная интерпретация была в культуре инков. Светлые и тёмные пятна, которые можно видеть на Млечном Пути, на самом деле являются либо скоплениями более ярких звёзд, либо, наоборот, поглощающими пылевыми облаками. Они вдоль всего Млечного Пути представляли своего рода «зоопарк» из тех животных, которые инкам были известны (рис. 1.4).

б*) Когда и как была понята природа свечения Млечного Пути в разных диапазонах спектра? Как в разное время определялось его строение?

Теперь мы знаем устройство нашей Галактики и понимаем, почему на небе образуется такая полоса. Дело в том, что наша Галактика — одна из самых больших, в ней более 200 миллиардов звёзд; она вращается и имеет в целом плоскую форму. Солнце находится внутри, достаточно близко от галактического экватора. И мы, находясь внутри плоской Галактики, естественно, видим большое количество звёзд, спроецированных на выделенную полосу на небе (рис. 1.5). Это и есть плоскость нашей Галактики. Центральная линия этой полосы называется галактическим экватором.

На фоне этой полосы выделяются тёмные облака, которые представляют собой скопление пыли, поглощающей свет звёзд. Те звёзды, которые находятся за ними, существенно ослаблены. Наиболее известное тёмное пятно называется «Угольный мешок» (рис. 1.6). Более светлые области на общем фоне Млечного Пути, наоборот, представляют собой более густые скопления звёзд.

В созвездии Лебедя Млечный путь как бы раздваивается. На самом деле он, конечно, не раздваивается, а просто утолщается в направлении центра Галактики. Видимый центр как раз находится в созвездии Стрельца. В этом месте начинаются уже существенные сгущения газопылевой материи в диске Галактики, которые существенно ослабляют свет далёких звёзд. Это как раз и видно как более тёмный фрагмент в центре по сравнению с более светлыми краями.

Первые инструментальные исследования Млечного Пути провёл Галилео Галилей (1564–1642, рис. 1.8). Он, используя свой ещё очень несовершенный телескоп (с увеличением всего примерно в 30 раз, рис. 1.9), тем не менее, сумел разрешить отдельные участки Млечного пути на отдельные звёзды. Он увидел, что это не есть скопление некоторой светящейся материи, а это именно сгущение отдельных маленьких слабых звёздочек. Он правильно понял, что полоса, которую мы видим — это эффект соединения свечения большого числа звёзд, которые при наблюдении без телескопа сливаются в поле зрения в общий светлый фон.

Следующим важным шагом на пути к познанию структуры Млечного Пути были исследования Вильяма Гершеля (1738–1822, рис. 1.10), который в некоторых выделенных направлениях производил достаточно точный подсчёт видимых в телескоп звёзд и учитывал их плотность на единицу угла. Он называл это «черпками». Подсчёт числа звёзд в этих направлениях он перевёл в длину того пространства, через которое проходит луч зрения. Исходя из подсчёта числа звёзд на луче зрения, он попытался построить структуру нашей Галактики.

У него получилась довольно забавная с нынешней точки зрения картина. Получилось, что Солнце находится в центре нашей Галактики, а вокруг нас располагается довольно вытянутый «блин», или «кокон» из звёзд (рис. 1.11). Дело в том, Гершель, за неимением иного, исходил из предположения, что звёзды в пространстве распределены равномерно, а это на самом деле не так.

Следующий исследователь, который в оптическом диапазоне существенно прояснил структуру нашей Галактики, был Якбус Корнлиус Каптйн (1851–1922, рис. 1.12). Он исследовал собственное движение звёзд в трёхмерном пространстве. Он определял как скорости перемещения звёзд в перпендикулярно лучу зрения (по их координатам на небе), так и по лучу зрения (спектральным методом). Таким образом было построено достаточно большое число трёхмерных векторов скоростей звёзд (естественно, в ближайших окрестностях нашего Солнца). Когда Каптейн нарисовал векторную диаграмму скоростей звёзд в окрестностях Солнца, у него получилась странная фигура, которая потом получила название «галоша Каптейна» (рис. 1.13). Она отражает то обстоятельство, что помимо общего хаотического движения у ближайших звёзд в окрестностях Солнца наблюдается как минимум два звёздных потока в разных направлениях.

Следующее исследование — уже в радиодиапазоне — было выполнено в 1932 году. Инженер Карл Янский (1905—1950, рис. 1.14), исследуя свои устройства радиосвязи в интересах компании Bell, обнаружил, что у него каждый день возникает некоторая шумовая помеха. Он достаточно точно определил, что помеха возникает через интервалы времени, равные не земным, а звёздным суткам. И правильно понял, что это шумовое радиоизлучение происходит из центра Галактики. Эта дата, когда впервые было зафиксировано радиоизлучение космического происхождения, считается датой начала радиоастрономии как науки.

Когда была построена картинка радиоизлучения нашей Галактики, по форме она оказалась совершенно не похожей на привычные очертания Млечного Пути. В оптическом диапазоне в основном излучают сами звёзды (рис. 1.15). Как позднее стало известно, в радиодиапазоне излучают в основном молекулы межзвёздного газа (рис. 1.16). Позднее выяснилось, что межзвёздная пыль, заполняющая плоскость Галактики, даёт основной вклад в картинку Млечного Пути в инфракрасном диапазоне (рис. 1.17). И картинка эта по форме также не похожа на то, что наблюдается в видимом свете и радиодиапазоне.

Ещё один важный спектральный интервал, который был исследовали в недавние десятилетия — это рентгеновское излучение. Атмосфера Земли практически непрозрачна для рентгеновских лучей — поэтому наблюдения проводятся со спутников. В космос были запущены рентгеновские телескопы «Интеграл» (рис. 1.18) и «Чандра» (рис. 1.19).

И они принесли очень интересные результаты по исследованию так называемого «Хребта Галактики». Достаточно давно было известно, что в Млечном Пути есть локальные источники рентгеновского излучения, и есть некий фон непонятной природы, который простирается вдоль плоскости Галактики. И вот благодаря исследованиям, проведённым российскими учёными на телескопе «Интеграл», было установлено, что излучение хребта Галактики в рентгеновском диапазоне также порождается большим числом слабых точечных источников. Это — белые карлики (один из типов звёзд). Для этих исследований применялся метод, в некотором смысле напоминающий метод черпков Гершеля.

Выбирались площадки на небесной сфере и проводились длительные наблюдения этих площадок с накоплением сигнала (рис. 1.20). Таким образом, в последние годы мы стали свидетелями такого же фундаментального открытия, которое раньше Галилей сделал в оптическом диапазоне.

Какие в Млечном Пути есть «течения» (или потоки) и из чего они состоят?

Наша Галактика — это сложная система из многих типов объектов, находящихся в весьма сложном взаимодействии, эволюции и движении.

Выше мы всё говорили о наблюдении Галактики «глядя с Солнца».

Но нам, естественно, интересно узнать («увидеть»), как наша Галактика устроена в своём пространственном размещении, «проникнуть» на разные расстояния вдоль плоскости Галактики.

В оптическом диапазоне такие наблюдения на большие расстояния невозможны — всё поглощает межзвёздная пыль. Для наблюдений используется радиоизлучение. В первую очередь — на длине волны 21 см (это резонансная линия излучения атома водорода). За счёт того, что на одной и той же длине волны мы получаем излучение с разных частей Галактики, которые двигаются по-разному и дают определённые спектральные смещения, удалось построить двумерную карту Галактики в плоскости Галактики, которая впервые показала нам спиральную структуру нашей Галактики в плоскости (рис. 1.21).

Сейчас мы обладаем достаточно большим массивом данных собственных движений звёзд. В гораздо бльших объёмах, чем это было у Каптейна. И в принципе можем строить трёхмерную карту динамики нашей Галактики, основываясь на результатах наблюдений во всех диапазонах.

Структура Галактики уже достаточно хорошо известна. Мы нашу Галактику условно разделяем на три типа населения (рис. 1.22):

1. Плоский диск. Здесь находится газопылевая материя, области звёздообразования. Здесь же проходит спиральный узор диска нашей Галактики.

2. Дальше идёт (промежуточное положение) гал нашей Галактики.

Здесь двигаются старые звёзды, шаровые скопления. Движение происходит уже не в диске, а во всём объёме Галактики.

3. И, наконец, внешняя часть Галактики. С разреженным высокотемпературным газом и быстрыми звёздами, которые покидают нашу Галактику. Это корона Галактики.

У нашей Галактики есть спутники. Самые большие — это Большое и Малое Магеллановы облака (рис. 1.24). С Земли они видны как светящиеся пятна на небе южного полушария и впервые были открыты Фернандо Магелланом (рис. 1.25) во время его путешествия по Южному океану в 1521 году. Это неправильные галактики, которые находятся в гравитационном и прямом физическом взаимодействии с нашей Галактикой. Сейчас открыто уже несколько десятков спутников нашей Галактики. Это, как правило, карликовые галактики либо объекты переходного типа между маленькими галактиками и большими шаровыми скоплениями звёзд.

Если мы мысленно посмотрим (то есть представим в виде компьютерной графики имеющиеся результаты наблюдений) на узор нашей Галактики «плашмя» (рис. 1.26), то по аналогии с другими крупными спиральными галактиками, которые мы наблюдаем уже как внешние наблюдатели, между рукавами нашей Галактики можно обнаружить эффекты, которые получили название «галактических циклонов». Весь диск Галактики находится во вращении. Скорость вращения зависит от распределения массы по диску, она разная на разных расстояниях от центра. По этой массе газа и звёзд бежит спиральная волна плотности, то есть спиральный узор Галактики.

Но выяснилось, что помимо этого между рукавами Галактики возбуждаются круговые движения газа (чем-то похожие на циклоны в атмосфере Земли). Как оказалось, эти движения играют важную роль в первичном формировании газо-пылевых комплексов, внутри которых впоследствии, при их дальнейшем охлаждении, происходит рождение новых молодых звёзд.

Если говорить не о Галактике в целом, а только о ближайших окрестностях Солнца, то здесь выделяется такое понятие, как апекс Солнца.

Это собственное движение Солнца относительно массива ближайших звёзд. Все звёзды движутся, Солнце — не исключение. Наше Солнце движется в сторону созвездия Геркулеса со скоростью около 20 км/с.

Если говорить о движении Солнца по Галактике в целом — Солнце описывает квазикруговую орбиту с небольшими отклонениями от плоскости Галактики и делает полный оборот вокруг центра Галактики примерно за 240 миллионов лет.

В центре нашей Галактики находится большое скопление звёзд, закрытое от нас многослойными газопылевыми облаками, поглощающими значительную часть света в оптическом диапазоне. Мы можем наблюдать происходящее там либо в далёком инфракрасном, либо в субмиллиметровом диапазонах длин волн.

Наблюдения движения звёзд в созвездии Стрельца — там, где находится центр нашей Галактики, показали нам, что в центре нашей Галактики расположена так называемая сверхмассивная чёрная дыра с массой около 3,7 миллионов масс Солнца. С помощью космических телескопов были определены траектории движения звёзд в ближайших окрестностях центра Галактики (рис. 1.27), что и позволило «взвесить» эту чёрную дыру (вычислить её массу).

В отличие от многих других галактик, центральная чёрная дыра нашей Галактики очень «лёгкая» — её масса составляет всего около 0,1% от массы Галактики, что, вообще говоря, очень мало (известный сейчас рекорд среди галактик — до 60% массы в чёрной дыре). Повидимому, это связано с тем, что сама наша Галактика такая большая и достаточно быстро вращающаяся. И, соответственно, относительно малая часть вещества за историю развития нашей Галактики попала в её центральную область и центральную чёрную дыру.

В нашей Галактике есть выделенные движения массивов звёзд — т. н.

«звёздные потоки». Они являются, по-видимому, следами тех небольших галактик-спутников, которые за всё время развития нашей Галактики попадали в неё и оказались захваченными.

Есть также и газовые потоки. Они, например, соединяют нашу Галактику с Большим и Малым Магеллановыми облаками.

Есть ещё выбросы достаточно горячего газа перпендикулярно плоскости Галактики. Этот так называемые «пузыри Ферми», недавно (в 2010 году) открытые также с помощью космических телескопов (рис. 1.28).

В заключение можно добавить, что примерно через 5 миллиардов лет нам предстоит серьёзное «столкновение» с такой же большой галактикой Андромеды, которая с нами сближается. Но не надо понимать это событие как столкновение бильярдных шаров. Это будет скорее слияние двух звёздных массивов, которое приведёт к большой турбулентности в этой суммарной слившейся галактике (рис. 1.29) Мы специально не стали приводить здесь в тексте многих иллюстраций, хотя имеющиеся данные о нашей Галактике можно очень красиво и наглядно представить с помощью компьютерной графики. Такие иллюстрации в большом количестве можно найти в сети Интернет и посмотреть на экране компьютера. Поэтому печатать их в книжке нет никакого смысла, и мы даём лишь некоторые ссылки.

Задание Мишутка из детской телепередачи «Спокойной ночи, малыши» как-то сказал (выпуск 19.01.2011): «Уж лучше бы айсберги тонули, тогда бы они кораблям не мешали».

а) Почему айсберги не тонут, и если бы они в воде тонули, что изменилось бы? Если кусочек льда мысленно опустить на дно океана, всплывёт ли он обратно?

Айсберги не тонут потому, что плотность льда (в обычных условиях 0,917 г/см3 ) меньше, чем плотность воды (0,99987 г/см3 при 0 C). Этим вода (Н2 О) отличается от большинства других химических соединений.

То, что свойства воды именно такие (плотность в твёрдом состоянии меньше, чем в жидком), и то, что именно вода именно с такими свойствами широко распространена по всей поверхности Земли, в конечном итоге определяет наш климат. А иначе климат на нашей планете был бы совсем другим (и вообще все условия на ней).

Разница плотности воды и льда достаточно маленькая (около 9%).

Поэтому у айсберга (рис. 2.1), плавающего в воде, более 9/10 объёма находится под водой и только 1/10 часть «торчит» над поверхностью воды.

Айсберги в океане происходят от ледников, расположенных на суше.

В первую очередь это ледники Антарктиды и Гренландии. Лёд сначала накапливается, образуясь из атмосферных осадков, на материке. Образуется толстый ледник: например, толщина ледника в центре Антарктиды достигает 4,5 километров (на периферии его толщина существенно меньше). (Рис. 2.2).

Когда такой ледник сползает с материка к береговой черте и дальше продолжает своё движение в океан, части ледника отрываются от ложа твёрдой поверхности и начинают плавать уже на поверхности океана.

Здесь периодически происходит откалывание достаточно больших кусков такого ледника, которые превращаются в наиболее мощные, т. н.

«столовые» айсберги (рис. 2.3).

У Антарктиды эти айсберги наиболее крупные именно потому, что мощные ледники сползают плавно в океан и дальше там разрушаются.

Есть даже целые шельфовые ледники — это огромные территории (размерами сотни и тысячи квадратных километров), покрытые плавающими ледниками. Не льдинами, которые имеют толщину порядка десяти метров, а ледниками, которые имеют толщину сотни метров.

От таких шельфовых ледников иногда откалываются айсберги размером со среднее европейское государство. За всю историю наблюдений самым большим айсбергом, отколовшимся от Антарктики, является ледяная глыба, размеры которой в 2011 году достигали 11 тысяч квадратных километров (площадь города Москвы после присоединения новых территорий составляет всего 2511 км2 ). Ушли годы, прежде чем он раскололся и растаял в Южном океане.

Плавающий лёд представляет существенную опасность для судоходства. Современные корабли оснащены системами навигации, позволяющими обнаружить айсберг заранее и уклониться от него (лишние манёвры, впрочем, тоже создают неудобство). А раньше корабли достаточно часто сталкивались в темноте с айсбергами, получали пробоины и тонули. Самая известная катастрофа — «Титаник» 1912 года (рис 2.4).

Помимо столкновений с плавучим айсбергом для кораблей существует опасность вмерзания в морской лёд. Корабль либо окружается сплошным льдом, примерзает к нему и теряет ход. Это происходило, например, с кораблем Ф. Нансена «Фрам» в 1893–1896 гг. (рис. 2.5).

Либо, как это нередко было на Северном морском пути, сжимается движущимися льдами; его корпус продавливается, и корабль тонет. Так, в частности, погиб теплоход «Челюскин» в 1934 г. (рис. 2.6). Именно поэтому форму корпуса ледоколов и других судов ледового класса делают такой, чтобы при сдавливании с боков корабль не сминался, а выдавливался ими вверх (рис. 2.7).

Морские льды имеют достаточно много видов. Одна из работ М. В. Ломоносова была посвящена описанию и классификации морских льдов (рис. 2.8). Эту работу он представлял в 1760 г. в Шведскую Академию наук, за что его и избрали иностранным членом этой академии. Эта тема Ломоносову была хорошо известна — он с раннего детства ходил на морские промыслы именно в Северном Ледовитом океане.

Лёд является в известном смысле является перспективной инженерной конструкцией, прежде всего для транспорта. В истории было несколько случаев, когда существенную роль сыграли ледовые переправы. Например, Ледовое побоище (Чудское озеро, 1242 г.). В году отряд Барклая де Толли совершил переход по льду Ботнического залива из Финляндии в Швецию (и угрожал взятием Стокгольма, что решило исход тогдашней русско-шведской войны). До сооружения Кругобайкальской железной дороги в течение 1901–1905 гг. осуществлялась «перекатка» вагонов по льду озера Байкал от истока Ангары до Мысовой на восточном берегу. Зимой 1941 года по льду Ладожского озера проходила «Дорога жизни» в Ленинград (рис. 2.9). В труднодоступных северных районах замёрзшие реки и озёра до сих пор используются в качестве зимних дорог (а раньше, до строительства сухопутных дорог, это был основной способ транспортного сообщения в зимнее время).

Зависимость плотности воды от температуры имеет необычный вид.

На графике показаны плотности воды и льда при различных температурах при давлении 1 атмосфера. По горизонтали отложена температура в C, по вертикали — плотность в кг/м3. Кружочками показана зависимость для воды, квадратиками — для льда. Плотность воды максимальна при температуре +4 C, а как при охлаждении, так и при нагревании уменьшается. (Для отрицательных температур для наглядности приведены данные для переохлаждённой воды, которая может существовать в жидком состоянии, не превращаясь в лёд, если в ней нет примесей — возможных центров кристаллизации льда).

Такая зависимость плотности воды от температуры приводит к тому, что все водоёмы, которые испытывают сезонное замерзание на поверхности, дважды в год — осенью и весной — проходят так называемый цикл вертикальной циркуляции воды.

Осенью вода начинает остывать. Когда на поверхности водоёма она достигает температуры +4 C, то опускается до дна (так как именно при данной температуре вода самая плотная). И до самого дна, соответственно, доходит слой воды с поверхности, насыщенный кислородом.

Потом на поверхности образуется лёд, под ним — холодная вода меньшей, чем +4 C, температуры (и, соответственно, меньшей плотности).

А самая плотная вода сохраняется около дна (рис. 2.11).

Потом происходит весеннее нагревание водоёма, лёд на его поверхности тает, талая вода прогревается до +4 C, приобретает максимальную плотность и опять опускается до дна, вновь принося с собой растворённый кислород во всём объёме озера.

Поэтому почти все водоёмы, которые испытывают периодическое замерзание на поверхности (как пресные, так и солёные), по всему своему объёму снабжены кислородом, что создаёт благоприятные условия для развития жизни в них. (Известным исключением является Чёрное море, нижние слои которого насыщены сероводородом.) Следующий вопрос — фазовая диаграмма льда. Молекула воды — это один атом кислорода и два атома водорода, расположенные под углом примерно 120 (рис. 2.12). Но в таком «простом» виде вода никогда не существует. Молекулы воды выстраиваются в хаотические комбинации в жидком состоянии и устойчивые кристаллические «узоры» — в твёрдом. При этом атомы водорода являются своеобразными «мостиками» между атомами кислорода (рис. 2.13).

В зависимости от давления и температуры эти кристаллические узоры могут быть очень разными. На сегодняшний день для воды известно около 16 типов кристаллизации (рис 2.14). И большинство из них имеет плотность больше плотности жидкой воды. Такой лёд в воде тонет. Другое дело, что для образования таких льдов нужны высокие давления. Если обычный лёд, намёрзший на поверхности, подвергается затем высокому давлению, то он тоже может испытать фазовый переход с увеличением плотности.

Во льдах айсбергов содержатся пузырьки воздуха из-за того, что первоначально эти льды образуются за счёт уплотнения выпавшего снега.

Между снежинками есть воздух, который так и остаётся потом в толще льда в виде пузырьков. Но это не является определяющим фактором для плавучести льда — плотность льда меньше плотности воды и сама по себе, даже и без пузырьков.

Кстати, эти пузырьки имеют важное научное значение. Именно по анализу состава воздуха в кернах из ледников установлены наиболее точные данные о прошлом климате нашей планеты, о газовом составе атмосферы в предшествующие эпохи (рис. 2.15). В толстых ледниках Гренландии и Антарктиды возраст наиболее старых льдов и пузырьков воздуха в них составляет многие сотни тысяч лет.

Ещё одним фактором, который мы должны учитывать, рассматривая плавучесть айсбергов, — это зависимость плотности воды от её солёности (рис. 2.16). Как известно, морская вода солёная (солёность воды в океанах почти повсеместно близка к 35 промилле; и её плотность колеблется в пределах от 1, 02 г/см3 до 1, 03 г/см3 ), в то время как лёд айсбергов — пресный.

И если бы они [айсберги] в воде тонули, что изменилось бы?

Что произошло бы, если бы вода не обладала такой особенностью — лёд легче воды, а максимальная плотность воды при +4 градусах? На нашей планете произошла бы ледяная катастрофа. Лёд, образовывающийся на поверхности и имеющий бльшую, чем у воды, плотность, постоянно бы в ней тонул. И это продолжалось бы до тех пор, пока весь Мировой океан не превратился бы в единый сплошной ледник до дна.

В тропических зонах Земли, где солнце могло бы растопить лёд, на поверхности этого глобального ледника образовывалась бы тоненькая плёнка талой воды, замерзающая каждую ночь.

В геологической истории Земли ранее уже случались эпохи оледенений, в том числе и по всей поверхности, когда весь океан был полностью покрыт слоем льда. Сейчас у нас в океане температура поверхности около 0 C градусов в полярных зонах и около +25 C в экваториальных. Далее до глубины несколько сотен метров (зона волнового перемешивания моря) температура воды плавно изменяется до +4 C, и так сохраняется почти до самого дна. У дна океана температура воды примерно +2 C.

Так происходит из-за того, что у нас почти весь Мировой океан работает «радиатором» от мощного «холодильника» под названием Антарктида. Она постоянно сбрасывает ледники и талые воды с температурой 0 C. И эта холодная вода по континентальному шельфу Антарктиды растекается затем по дну всех океанов. И если бы лёд в воде тонул, то весь Мировой океан выглядел бы как продолжение ледника Антарктиды.

Если кусочек льда мысленно опустить на дно океана, всплывёт ли он обратно?

Средняя глубина океана 4 км, и давление там примерно в 400 раз больше атмосферного. Лёд в таких условиях перейдёт в одну из тех фаз, у которой плотность больше плотности воды. При этом сжимаемость воды очень маленькая, её плотность с глубиной практически не меняется. Поэтому плотность льда на дне будет больше, чем окружающей воды, и он не всплывёт, а так на дне и останется. Даже если вода вокруг солёная, плотность льда под таким давлением всё равно будет больше.

В процессе перехода в более плотную фазу лёд может раскрошиться.

А часть льда, возможно, в этот момент растает в результате выделения теплоты при механическом взаимодействии частей льда друг с другом и трении между ними.

б*) Какие бывают «подводные» айсберги?

Подводные льды на дне океана действительно существуют, хотя открыты они были сравнительно недавно. Образуются эти льды в тех местах, где на дне океана расположены газовые месторождения и газ сквозь плотные породы дна просачивается в воду. При этом происходит резкое уменьшение (сброс) давления газа, сопровождающееся его охлаждением. В этих местах нарастают огромные объёмы твёрдых газовых гидратов — это газ, смешанный с замёрзшей водой. Кусочек такого «льда» можно поднять на поверхность, поджечь — и он будет гореть (рис. 2.17).

Когда будут разработаны промышленные методы добычи такого газа, это будет иметь большое экономическое значение. Газовые гидраты — огромный резервуар энергетических ресурсов для всего человечества, пока ещё совершенно не разработанный.

Бывают ли «айсберги» на других планетах?

Для образования айсбергов на какой-либо планете13 нужно, чтобы на поверхности планеты были какие-либо вещества (будем считать, что это не обязательно вода), которые при имеющихся там условиях (температурах и давлениях) могли бы находиться как в твёрдом, так и в жидком состоянии (и первое могло плавать во втором).

Известны так называемые ледяные планеты. В Солнечной системе это, например, Ганимед и Европа (спутники Юпитера). В центре таких планет (точнее, планетных тел) есть каменистое ядро. Дальше располагается глобальный океан. Выше этого океана располагается огромный ледник — толщиной около 50 км. Корка льда — фактически единый глобальный айсберг, который этот океан покрывает (рис. 2.18).

На экзопланетах (планетах, входящих не в Солнечную систему, а в планетные системы других звёзд), там, где физические условия аналогичны земным и позволяют существовать жидкой воде на поверхности 13 Планетой мы будем считать любой похожий на планету космический объект, не обязательно носящий формальное название планеты (в частности, спутники планет Солнечной системы).

такой планеты, вполне возможно повторение нашей ситуации с глобальным океаном (или локальными морями) и айсбергами в нём.

На поверхности Титана (спутник Сатурна), где температура составляет около 180 C, обнаружены не только моря и озёра из жидкого метана (CH4 ), но и твёрдые конгломераты (по-видимому, метан с примесями), плавающие на их поверхности.

Задание В книжке 1960-х годов для юных туристов СССР предлагался такой способ ориентирования с помощью наручных стрелочных часов:

Направьте стрелку часовую Есть угол — важен он для нас.

На Солнце, в точку золотую. Делите угол пополам Меж стрелкою и цифрой «час» И сразу ЮГ найдёте там!

Вот удивительное дело: полвека назад этот способ давал приемлемую точность, последние тридцать лет он «работал» только пять месяцев в году, а в прошлом году и вовсе перестал правильно показывать направление!

Сейчас такой способ кажется странным и даже непонятным. У многих людей есть смартфоны, которые умеют не только показывать стороны света, но и определять точные координаты по спутникам (GPS, ГЛОНАСС). И, конечно же, показывать время — цифрами на экране.

А ещё сравнительно недавно ничего этого не было... Люди носили наручные стрелочные механические часы, чтобы в любой момент знать время. Магнитные компасы были далеко не у всех — они были достаточно дорогими, а продавались не везде и не всегда. Поэтому способ ориентирования по часам был действительно актуальным.

а) В чём заключается суть этого способа ориентирования?

Слово «полдень» означает, что прошла ровно половина дня. До этого момента Солнце поднималось над горизонтом, сейчас (в полдень) оно находится максимально высоко, а после полудня высота Солнца над горизонтом уменьшается, пока оно не зайдёт за горизонт совсем.

Когда мы наблюдаем Солнце на максимальной высоте над горизонтом, оно находится в плоскости того же меридиана, что и мы. А линия, проведённая по поверхности Земли в том направлении, в котором над горизонтом находится Солнце, как раз и будет местным меридианом.

Все меридианы соединяют Северный и Южный полюса. То есть вдоль меридиана в одном направлении будет север, а в другом — юг.

Если мы знаем, что находимся в Северном полушарии вне зоны тропиков (то есть севернее 23,5 северной широты), в направлении меридиана в сторону Солнца будет юг, а в противоположном направлении — север.

(В тропической зоне Солнце может наблюдаться в зените, и направление на юг или север однозначно определить по Солнцу нельзя.) Указанный в задаче способ ориентирования позволяет реконструировать направление, в котором Солнце в данный день наблюдалось (или ещё будет наблюдаться) на максимальной высоте над горизонтом, наблюдая положение Солнца в текущий момент и зная местное время в этот же момент.

С некоторой точностью можно считать, что Солнце движется по небосводу равномерно, делая полный оборот за сутки (24 часа). А часовая стрелка за сутки делает 2 оборота по циферблату. Значит, биссектриса угла между часовой стрелкой и каким-либо делением на циферблате часов движется в 2 раза медленнее часовой стрелки и делает как раз 1 оборот в сутки. Поэтому можно мысленно совместить круговые движения этой биссектрисы по циферблату и Солнца по небосводу и таким образом узнать, в каком направлении в какое время наблюдалось Солнце — это направление как раз будет совпадать с направлением на соответствующую цифру циферблата.

Так, отметка «12» на циферблате будет указывать, в каком направлении Солнце наблюдалось в полдень. А именно там и находится юг.

б) Какова была его первоначальная точность?

Заметим, что нужное направление будет определено верно, если мы расположим плоскость циферблата параллельно плоскости суточного движения солнца по небосводу, которая, в свою очередь, параллельна плоскости земного экватора (и совпадает с этой плоскостью в дни весеннего и осеннего равноденствия). А угол между поверхностью земли и плоскостью экватора равен (90 минус географическая широта). Поэтому в полярных областях циферблат достаточно расположить параллельно поверхности земли, и ошибка получится небольшой.

Ошибка будет возрастать по мере удаления от полюса, для её уменьшения и правильного расположения циферблата нужно знать географическую широту и... направления сторон света. Но именно стороны света нам и нужно определить!

Первоначально время в каждой местности (в каждом городе) определялось по полуденному солнцу (полдень соответствовал максимальной высоте солнца над горизонтом), и на каждой долготе было своё, т. н. местное время. Сейчас для удобства в основном используется так называемое поясное время: вся поверхность Земли условно разделена на 24 часовых пояса. В пределах каждого пояса используется одинаковое время, а между соседними поясами время различается на 1 час ровно.

В каждой местности поясное время уже не соответствует солнечному, а на границах часовых поясов может отличаться от него на полчаса (или даже больше, если географическая граница часовых поясов была сдвинута по административным причинам).

За полчаса часовая стрелка перемещается по циферблату на градусов. Соответственно, ошибка определения направления на юг по часам будет в 2 раза меньше и может составлять 7–10 градусов.

Поясное время стало вводиться в 19 веке в связи с развитием техники и установлением устойчивых связей между достаточно удалёнными территориями (телеграфные линии, железные дороги и т. п.), когда иметь в каждом месте своё собственное время стало очень неудобно.

Процесс установления поясного времени был длительным и непростым. В частности, по историческим причинам в СССР с 1930-х годов применялось так называемое декретное время, которое на 1 час отличается от поясного времени, естественного для данного часового пояса по астрономическим соображениям. Солнце достигало максимальной высоты над горизонтом (находясь в этот момент в южном направлении) в 1 час декретного местного времени. Именно поэтому в стихотворении 1960-х годов (когда уже несколько десятилетий действовало декретное время) предлагалось брать за точку отсчёта на циферблате не деление «12», а деление «1».

Административные границы часовых поясов также могут сильно отличаться от географических. Например, географически город Москва делится границей часовых поясов на две части. Но поскольку иметь разное время в разных частях одного города неудобно, административная граница часового пояса была сильно сдвинута, чтобы и Москва, и весь Московский регион жили по одному времени. По этой же причине к этому поясу были отнесены и многие территории на Европейской части СССР. При этом такое время, установленное административным путём, будет сильно отличаться от местного астрономического (на некоторых территориях более чем на 2 часа).

в) Почему сейчас (в 2012 году) этот способ почти нигде уже не работает там, где работал раньше?

В 1981 году в Советском Союзе ввели летнее время. Весной часы переводились на 1 час вперёд, а осенью — обратно на 1 час назад. В период действия летнего времени, который каждый год продолжался месяцев, максимальная высота Солнца над горизонтом соответствовала примерно 14 часам поясного летнего времени. Поэтому описанный в задании способ ориентирования не работал. (Для ориентирования по циферблату часов нужно было брать цифру «2» вместо цифры «1».) Введение летнего времени связано с тем, что летом в средних широтах световой день начинается существенно раньше, чем зимой. Например, в Москве в соответствии с декретным временем восход Солнца в середине июня происходит в 3.44 утра, а в конце декабря — в 8.59. В летние месяцы получается, что Солнце уже давно взошло и настал световой день, а у людей на часах ещё раннее утро и они ещё спят. Чтобы исправить этот недостаток и более эффективно использовать световой день, и было решено переводить время на летний период на 1 час в перёд По летнему времени самый ранний восход в Москве будет наблюдаться уже в 4.44 утра, а заход в эти же дни — в 22.17 (вместо 21.17 без летнего времени). Соответственно, считалось, что люди утром раньше проснутся (когда уже будет светло), а вечером раньше лягут спать и потратят меньше электроэнергии на освещение дома и на работе.

Но у летнего времени есть и свои недостатки. Например, 2 раза в год — в моменты перехода на летнее время и обратно — возникают проблемы с расписанием транспорта, и организацией работы непрерывных производств. Да и многим людям просто неудобно просыпаться на час раньше. Споры о достоинствах и недостатках перевода времени 2 раза в год происходят постоянно; и сторонники, и противники перевода времени по своему правы. Но следует признать, что в современном мире привязка деятельности людей к световому периоду намного меньше, чем это было в прежние эпохи.

В 2011 году в Российской Федерации сезонный перевод времени был отменён. Весной 2011 года было введено летнее время, а осенью года переход на зимнее время не состоялся. В результате на большей части территории России солнечное время «отстаёт» от официально принятого примерно на 2 часа в течении всего года. Поэтому описанный в задании способ ориентирования по солнцу и часам не работает (для получения правильных результатов за точку отсчёта на циферблате нужно принимать цифру «2» вместо цифры «1»).

Ещё одна причина ошибок ориентирования по солнцу — неравномерность солнечного времени в течении года. Смена дня и ночи на Земле обусловлена не только вращением Земли вокруг своей оси, но и вращением по орбите вокруг Солнца (если бы Земля вокруг своей оси вообще не вращалась, то земные сутки были бы равны по продолжительности одному году). Земля движется вокруг Солнца по эллиптической орбите, и чем дальше от Солнца она находится, тем меньше линейная и угловая скорость её орбитального движения. Соответственно, изменяется и скорость течения солнечного времени. Поскольку пользоваться временем, которое каждый день течёт с разной скоростью, очень неудобно, мы пользуемся равномерным временем, — так называемым средним солнечным временем. Оно всегда течёт с одинаковой скоростью, но зато в разные даты время наблюдения кульминации реального Солнца (максимальной высоты над горизонтом) будет различным. Например, в Москве солнечная кульминация в конце октября – начале ноября наблюдается в 13.13, а в начале февраля — в 13.43 по московскому времени, то есть разница составляет полчаса.

Как мы убедились выше, ошибка описанного метода ориентирования по солнцу и стрелочным часам практически всегда будет больше половины одного часового деления циферблата, то есть 15 на местности.

Такой точности вполне хватит для похода в лес за грибами, но это совершенно не годится, например, для целей мореплавания или авиации. При неудачном стечении обстоятельств эта ошибка может составить более 2 часовых делений циферблата — то есть, соответственно, до 45 на местности. А это уже слишком много и для обычных туристов. Поэтому данный способ всегда был только вспомогательным, а основным прибором ориентирования служил компас с точностью определения сторон света 1–3 градуса.

Задание В поэме «Медный всадник» А. С. Пушкин так описывает наводнение 1824 года, характерное для Санкт-Петербурга:

а) Почему наводнения в Санкт-Петербурге происходили во время бури?

Что такое наводнение вообще?

Часть поверхности нашей планеты Земля покрыта сушей, а её бльшая часть (около 70%) — водными объектами: океанами, морями, озёрами, реками, болотами, лужами, искусственными прудами и водохранилищами. Граница между водой и сущей постоянно и непрерывно меняется — это обычный природный процесс.

Наводнениями обычно называют ситуации, когда такие процессы неожиданно вмешиваются в жизнь людей и приносят существенный ущерб. Например, разливы в дельте реки Невы стали восприниматься в качестве наводнений уже после основания в этом месте в 1703 году города Санкт-Петербург.

Нужно подчеркнуть именно неожиданность наводнений. Известно довольно много случаев, когда те или иные населённые и освоенные территории периодически затопляются водой — ежедневными морскими приливами, штормовыми морскими прибоями, сезонными или стихийными паводками в поймах рек, часто случающимися сильными дождями, сбросами воды с водохранилищ. В таких случаях использование затопляемых территорий для людей оправдано и выгодно по тем или иным причинам, даже несмотря на временные потери и неудобства.

Всё хозяйство на этих территориях приспособлено к регулярным затоплениям водой, а люди на время просто оттуда уходят (или меняют способ своего существования, например, используют лодки и катера вместо автомобилей). Прекрасный пример такого существования — город Венеция.

Санкт-Петербург (Ленинград) в этом смысле занимает промежуточное положение. На момент основания города было хорошо известно, что эта территория иногда заливается водой, и будет заливаться и впредь.

Но политические и экономические соображения во времена основания и последующего строительства города перевесили. Пётр Первый решил, что город (столица Империи!) в этом месте всё равно нужен, а будущие наводнения жители как-нибудь переживут.

Дельта Невы имеет достаточно большой объём и большую площадь поверхности. Собственного стока Невы, дождей или талых снеговых вод в районе Санкт-Петербурга недостаточно для получения скольконибудь значительного объёма воды по сравнению с имеющимся и заметного поднятия уровня воды. Паводковые наводнения в Санкт-Петербурге случались крайне редко.

Основной источник воды для наводнений в Санкт-Петербурге — обратное течение воды в Неву из Финского залива, в который Нева впадает. Это течение обусловлено атмосферными явлениями — поэтому наводнения в Санкт-Петербурге в основном и случаются в ветреную погоду.

Известно 2 основных механизма возникновения обратных течений.

1) Ветровые нагоны. Сильный ветер, дующий вдоль поверхности воды, вызывает на ней волнение, а также увлекает поверхностный слой воды в том направлении, куда он дует. В поверхностном слое воды возникает течение, иногда весьма сильное, способное вызвать существенное повышение уровня воды в том месте, куда оно придёт. («Прекрасным» примером ветрового нагона стало катастрофическое наводнение в Новом Орлеане во время урагана Катрина в 2005 г.: под водой оказалось около 80% площади города, в результате стихийного бедствия погибли 1836 жителей, экономический ущерб составил 125 млрд. долларов.) 2) Барические волны. Над поверхностью воды могут перемещаться циклоны — круговые движения воздуха (радиус таких круговых движений — километры, десятки или даже сотни километров). В центре циклона находится область пониженного давления воздуха, куда засасывается вода, образуя горб на поверхности. Это водяной «горб» перемещается по поверхности моря вслед за циклоном.

В России такие барические волны наиболее известны как раз в Балтийском море. Они сопровождают циклоны, идущие из Атлантики с запада на северо-восток.

В открытом море подобные изменения уровня воды остаются практически незаметными и не создают неприятностей. Кроме того, эти течения обычно бывают сбалансированными — если воду откуда-то «сдуло»

или «отсосало», через некоторое время она окружными путями (боковыми или глубинными течениями) возвращается на место.

Когда же такой процесс «утыкается» в мелководье или берег, равновесие нарушается и происходит выброс в сторону берега больших объмов воды и повышение уровня. Эффект усиливается в местах, подобных тому, где расположен Санкт-Петербург — массы воды по инерции продвигаются вверх против течения Невы, занимая всё более узкие и мелкие участки. Места для натекающей воды в русле Невской губы становится всё меньше, из-за чего и поднимается уровень. И уровень этот в конкретном месте может оказаться существенно выше, чем в Финском заливе у устья Невы, а тем более на акватории Балтийского моря.

Барические волны и связанные с ними течения имеют достаточно большие размеры, в процесс вовлекается практически всё Балтийское море целиком. Для Финского залива известно эмпирическое правило:

если у берегов Таллина (ранее — Ревель, Колывань) уровень воды поднялся на какую-то величину, эту величину можно умножить на 2 и получить оценку высоты наводнения, которое ожидается на территории Санкт-Петербурга.

За всю историю инструментальных измерений зафиксирован максимальный подъём уровня воды на 4 м 20 см (это как раз и есть наводнение 19 ноября 1824 года, о котором идёт речь в стихотворении Пушкина). По историческим источникам до основания города в этой местности упоминаются повышения уровня воды более 7 метров (хотя трудно судить о точности как самих измерений, так и перевода их в современные единицы длины). Также нужно учитывать, что по целиком залитой водой поверхности большой площади во время сильного ветра «гуляют»

штормовые волны, и высота этих волн может быть несколько метров (дополнительно к повышенному уровню воды).

Жители Санкт-Петербурга, разумеется, с самого момента основания города с тревогой относились к угрозе наводнений, и пытались с ними бороться. В городе насыпались и укреплялись набережные, прокладывались дополнительные ирригационные каналы, строились многоэтажные дома. Планировались прямые улицы города, по которым при необходимости можно эвакуироваться из зоны затопления (напомним, что уровень воды во время Санкт-Петербургских наводнений поднимается постепенно, что даёт достаточное время для эвакуации). Был предусмотрен и общий сигнал оповещения горожан об опасности — выстрелы пушек Петропавловской крепости и других гарнизонов.

В результате в истории Петербурга-Ленинграда бедствиями (наводнениями) считались только случаи поднятия уровня воды выше 160 см над обычным значением. Более мелкие повышения уровня воды в дельте Невы вообще стали незаметными и за наводнения не считаются.

(Хотя это и создаёт проблемы с судоходством под многочисленными низкими мостами города.) Во второй половине 20 века велось строительство защитных дамб в Финском заливе. Строительство было закончено в 2011 году. Общая длина дамб составляет более 25 км. По длине дамбы расположено много шлюзов для пропуска воды и судов. При закрытых шлюзах энергия движущихся в сторону Санкт-Петербурга нагонных течений равномерно рассеивается по всей длине дамбы без серьёзных последствий. По расчётам, нагонных (барических) наводнений в Санкт-Петербурге больше быть не должно, и будем надеяться их уже и не будет. Хотя и это решение проблемы имеет свои минусы: при угрозе наводнения шлюзы дамбы закрываются, и судоходство в заливе прерывается до окончания катаклизма. Также в это время теперь затапливаются участки берега по краям дамбы, где наводнений раньше не наблюдалось.

б) В чём их отличие от наводнения, связанного с трагедией 07.07.2012 в городе Крымск Краснодарского края?

Причиной наводнения, связанного с трагедией 07.07.2012 г. в городе Крымск Краснодарского края, был стихийный паводок на протекающей через город реке Адагум, возникший из-за переполнения её дождевой водой.

Сам город Крымск находится в относительно равнинной местности. Через город протекает река Адагум, питающаяся преимущественно дождевой водой с горных склонов. Река эта не очень большая. Хотя её название переводится с адыгейского языка как «бурный поток», в засушливое время она может полностью пересыхать.

Типичной ситуацией для рек является сбор воды с большой площади поверхности, которая затем собирается в узкое русло реки. Обычно дождь, выпавший одновременно над большой площадью водосбора реки, не приводит к катастрофическим последствиям. Дождевая вода впитывается в почву, задерживается в естественных углублениях и попадает в реку постепенно небольшими порциями.

Причиной трагических событий в Крымске стали обильные дожди на протяжении нескольких дней перед наводнением. В результате площадь водосбора реки Адагум оказалась насыщена водой. В дальнейшем выпадающая дождевая вода уже не задерживалась и по крутым горным склонам стекала во множество притоков реки.

В результате большая масса воды концентрируется в одном месте одновременно. При этом также размываются потоками и заполняются обваливающейся и смываемой горной породой естественные резервуары, поэтому в общий поток попадает не только та вода, которая выпала в виде дождя прямо сейчас, но и та, которая задержалась на склонах раньше.

В русле реки также могут формироваться волны, догоняющие друг друга, что приводит к ещё большей концентрации воды на маленькой площади в короткий промежуток времени. Основная причина образования таких кумулятивных волн — возникновение временных плотин (препятствий, заторов) потока воды в узкостях русла, в результате завалов из несущегося мусора, в зоне незаконной застройки поймы реки.

На реке Адагум ниже по течению города Крымск находится Варнавинское водохранилище. Благодаря этому у нас есть результаты измерений стока реки Адагум. Подсчитано, что максимальный расход воды Адагума через город Крымск составлял около 1500 м3 в секунду. (Для справки: расход воды реки Волга около города Волгоград вне периода паводка составляет всего около 8000 м3 в секунду.) Естественно, река Адагум вышла из берегов (превышение уровня составило около 4 метров), что привело к формированию мощных водных потоков по территории самого города Крымска. Само по себе такое событие нельзя считать абсолютно катастрофическим — в мире есть города, на улицах которых такое случается достаточно регулярно.

В Крымске же подобное явление произошло неожиданно, в ночное время. В результате погибло по официальным данным 160 человек, причинён значительный ущерб.

К сожалению, эту трагедию нельзя считать чисто природной. Здесь имеются и серьёзные административные просчёты. В принципе, такой интенсивный поток через город не прогнозировался, поэтому даже полное выполнение всех противопаводковых мероприятий (строительство защитных дамб, расчистка русел, запрет строительства на предполагаемых опасных территориях) скорее всего не смогло бы в данном случае предотвратить все последствия.

Однако за дни (когда шли обильные дожди) и часы (вечером и ночью) до трагедии примерный сценарий развития событий уже был понятен и известен. Опасная территория была сравнительно небольшой, и чтобы её покинуть, людям достаточно было пройти пешком расстояние не больше километра. К сожалению, большинство жителей затопленной территории города информацию о надвигающейся опасности так и не получили.

В это же время наблюдались сильные дожди и паводковые явления на соседних территориях Краснодарского края, в разных местах (за исключением города Крымск) погибло более 10 человек.

в*) В чём различие защитных дамб в Санкт-Петербурге, Лондоне, Венеции, Луизиане, Зеландии и Японии? Какой наибольшей высоты наводнения могут быть?

На Земле есть много мест, где люди живут или желают жить на затопляемых территориях. Естественно, в целях своей безопасности и удобства они стараются защитить свою территорию от паводков и наводнений. Одним из наиболее эффективных способов защиты являются дамбы.

Самыми высокими дамбами можно считать плотины водохранилищ и гидроэлектростанций — более 200 метров. Хотя основная функция этих сооружений иная, они могут эффективно защищать от паводков нижележащую территорию поймы реки, при правильном планировании потока сброса воды через плотину.

В остальных случаях дамбы обычно строят такой высоты (с небольшим запасом), какой уровень воды перед ними ожидается.

Например, значительная часть территории Голландии — это территории, которые «отняты» у моря. Так называемые польдеры — территории, которые огорожены дамбами со всех сторон, осушены и приспособлены для хозяйственной деятельности. Избыточная вода, которая попадает на эту территорию с дождями и фильтрацией через дамбы, постоянно оттуда выкачивается. Раньше это были ветряные мельницы, а сейчас — электрические насосы. Дно польдера может располагаться на 3–4 метра ниже уровня окружающего моря. Соответственно, строятся дамбы необходимой высоты.

В Японии частым стихийным бедствием является цунами. Для защиты от них за многие десятилетия разработана техника построения прибрежных дамб, высота которых сейчас составляет около 10 метров.

Во время событий 2011 года высота волн в ряде регионов оказалась существенно больше — до 40 метров. Но при этом всё равно существенная часть воды такими дамбами была всё-таки задержана. Верхняя часть волн, перелившихся через дамбы, причинила существенно меньший ущерб, чем это могли бы сделать волны цунами целиком (хотя всё равно — урон катастрофический). Здесь важно не только количество перелившийся воды, но и динамическая энергия волн, которая на дамбах частично гасится, и частично отражается обратно в открытый океан.

Максимальная высота морских приливов известна — это 18 метров в заливе Фанди (залив расположен на Атлантическом побережье Северной Америки, на границе США и Канады). В остальных местах эта высота меньше и в каждом конкретном месте и известна по результатам наблюдений. Чем и определяется высота дамбы в случае необходимости её строительства.

Также для каждого места известны по результатам многолетних наблюдений и высоты штормовых волн. Максимальная возможная высота их примерно такая же.

Цунами — явления, порождающие волны существенно большей высоты — случаются относительно редко (раз в несколько лет или даже раз в несколько десятков лет в данной местности). Максимальная высота волн цунами у побережья Японии, определённая по результатам исторических реконструкций прошлых событий, составляет около 80 метров. Понятно, что строить вдоль всего берега дамбу такой высоты нецелесообразно. К счастью, современными техническими средствами возможно зафиксировать цунами ещё до подхода к берегу и успеть провести оповещение и эвакуацию населения. (Все детали этого мероприятия тщательно продумываются и отрабатываются заранее.) Регулярных явлений с волнами большей высоты на Земле в настоящее время не прогнозируется. Чем больше высота волны, тем больше требуется энергии и мощности для её создания. Каких-то более мощных источников энергии, чем подводные тектонические процессы, приводящие к возникновению цунами, на Земле в настоящее время, скорее всего, нет. Например, взрыв вулкана Кракатау привёл к образованию волн до 50 м высотой. А взрыв древнего вулкана Санторин в Средиземном море мог вызвать волны до 200 м.

Самые редкие из наблюдаемых, но зато и самые большие по амплитуде — это волны заплескового происхождения. Здесь в процесс вовлекается относительно небольшой объём воды (на что требуется ограниченное количество энергии), но зато амплитуда волн действительно может быть очень большой. Наиболее выдающимся событием такого рода является оползень, сошедший 9 июля 1958 года со склонов горы Фейруэзер в заливе Литуя на Аляске. В результате в заливе случилось «наводнение», которое всё попавшееся на своём пути смыло в океан. Высота волны (определённая по заплескам на склонах гор) составила около 550 метров (примерно как Останкинская телебашня в Москве). По расчётам объём оползня составил 80 миллионов кубометров, скорость волны — около 160 км/ч.

Нужно понимать, что подобное событие может наблюдаться на всех водоёмах (озёрах, реках) с высокими крутыми склонами. Сходящие с такого склона оползни, сели или снежные лавины могут выплеснуть большой объём воды из водоёма или нагнать волну к противоположному берегу. В результате опасная зона может быть намного шире, чем предполагается от непосредственного воздействия обвала.

Похожие мощные заплесковые волны могут наблюдаться при отломах айсбергов от ледников. Правда, такие явления не считаются наводнениями, так как происходят в ненаселённой местности и не причиняют ущерба.

В качестве экзотических водяных волн можно рассматривать водопады, которые могут достигать до 900 метров в высоту. Правда, волны эти стоячие, находятся на одном месте, и не причиняют вреда.

Самые высокие (но, к счастью, и самые редкие) волны — ударного происхождения при возможном падении астероида в океан. По расчётам, их высота может быть сопоставима со средней глубиной самого Мирового океана около 4 км (более высокими такие волны быть не могут, так как для них неоткуда будет взять достаточное количество воды). Но такое случается на Земле не в каждый десяток миллионов лет.

Задание Последнее в 21 веке прохождение Венеры по диску Солнца наблюдалось на Земле 6 июня 2012 года.

а) Какие прохождения Венеры наблюдались исторически и какие научные задачи при этом были решены?

Прохождение Венеры по диску Солнца для обычного человека на Земле является полностью незаметным. Наблюдать это явление можно только с помощью оптических приборов. Видимый диаметр Солнца с Земли — около 0,5, а видимый диаметр Венеры (когда она находится между Солнцем и Землёй) — примерно в 30 раз меньше. Для наблюдателя это выглядит как маленькая тёмная точка на поверхности Солнца. Из-за очень большой яркости Солнца глазом это наблюдать невозможно (и опасно!).

Солнце и Венера замечательно наблюдаются на небе по отдельности. Естественно, люди с древних времён занимались изучением видимых траекторий этих небесных тел, и вполне могли заметить, что эти траектории иногда пересекаются. Однако надёжных данных по таким верно сделанным предсказаниям в древности неизвестно. Прохождение Венеры по диску Солнца — событие достаточно редкое, а изучение древних астрономических расчётов — очень непростая задача.

Первое достоверно известное наблюдение прохождения Венеры по диску Солнца провёл английский астроном Джереми Хоррокс в году (4 декабря по современному календарю, 24 ноября по Юлианскому календарю, действовавшему тогда в Англии). Наблюдения проводились с помощью достаточно простого линзового оптического прибора, который проецировал изображение Солнца на экран (в качестве которого использовалась доска). Перед наблюдениями Хоррокс провёл расчёты, основываясь на известной тогда информации (в частности, расчётах Кеплера), в результате которых была верно определена дата события.

Параллельно наблюдения провели ещё несколько человек.

Прохождение Венеры по диску Солнца — событие, которое наблюдается из разных мест на поверхности Земли, расположенных далеко друг от друга, по-разному. И, в отличие от множества других астрономических явлений, эта разница была доступна для наблюдения даже достаточно примитивными инструментами 17–18 века.

Так, видимая траектория Венеры по диску Солнца будет располагаться на различных расстояниях от центра диска. Также будет различной продолжительность явления — время, в течении которого Венера наблюдается поверх Солнечного диска. Используя эту разницу, можно связать расстояния на Земле (известные расстояния между пунктами наблюдения) с космическими расстояниями. И тем самым эти расстояния (от Земли до Венеры и от Земли до Солнца) определить.

Такие наблюдения были проведены во время следующего прохождения Венеры по диску Солнца 6 июня 1761 года, когда в разных местах Земли было развёрнуто более 40 наблюдательных пунктов. Результаты наблюдений 1761 года оказались не очень точными и достоверными, они были существенно уточнены во время наблюдений следующих прохождений Венеры по диску Солнца в 1769 и в 1874 годах. Заметим, что к 1874 году уже была изобретена фотография, что позволяло фотографировать и затем объективно оценивать результаты наблюдений (тогда как ранее результаты наблюдений могли только записываться или зарисовываться человеком, что существенно снижало точность и приводило к случайным и субъективным ошибкам).

До наблюдений прохождения Венеры по диску Солнца в 1761 году астрономы уже достаточно хорошо представляли себе общее устройство Солнечной системы, но не знали её точных размеров. Весьма точно были известны только отношения радиусов орбит планет друг к другу. Теперь же, по измерениям прохождений Венеры, стало возможным определить в абсолютных единицах длины радиусы орбит планет, размеры планет и Солнца.

Вторая важная задача, которая была решена при наблюдениях прохождения Венеры по диску Солнца — определение географической долготы. В эпоху Великих географических открытий европейцы совершили несколько кругосветных путешествий, и побывали почти во всех уголках земного шара (по крайней мере, доступных по воде).

Естественно, путешественникам важно уметь определять свои географические координаты для самых разных целей: определять расстояние планируемого путешествия, иметь возможность вернуться в какоенибудь место повторно (или, наоборот, избежать столкновения с ранее известным препятствием), определить границы своих новых владений.

До появления точных методов ориентирования в открытом океане навигационные ошибки были основной причиной кораблекрушений.

С ошибкой определения долготы связан и один из самых известных исторических курьёзов, когда Америку по ошибке первоначально приняли за Индию (из-за чего коренных жителей Америки мы до сих пор называем индейцами).

Географическая широта определяется достаточно просто по высоте светил над горизонтом. А никаких методов определения долготы тогда просто не существовало. В двух точках с одинаковой широтой и разными долготами на небе наблюдается всё то же самое, но только с разницей по времени. «Перенести» же точное время из одного места в другое было невозможно. Маятниковые часы для плавания по морю не годятся (из-за качки корабля; морские хронометры, позволяющие хранить время с достаточной точностью, появились существенно позже).

Для сравнения времён в двух разных точках Земли представляют интерес астрономические явления — неважно какие, но наблюдаемые одновременно в разных местах Земли. Тогда в интересующих нас местах можно определить местное время наблюдения этого события. Затем наблюдатели могут обменяться информацией об этих временах, и разница этих времён как раз и будет разницей долгот.

Исторически, со времён арабской астрономии, предпринимались попытки определения долготы по наблюдению лунных и солнечных затмений. Но такие наблюдения давали низкую точность, так как моменты начала и окончания лунных и солнечных затмений различаются в разных местах поверхности Земли. К тому же в средние века ещё не было даже маятниковых часов, — только водяные.

После открытия Галилеем изохронности маятника и спутников Юпитера началось систематическое наблюдение их положений для уточнения их орбит (и в ходе этих работ Оле Рёмер попутно впервые измерил скорость света). Однако, для практических целей определения долгот при наблюдении спутников Юпитера нужно очень точно измерить их положение в заданной точке орбиты для фиксации момента времени.

При наблюдении же прохождения Венеры по диску Солнца такими выделенными событиями являются моменты времени начала вступления Венеры на диск Солнца и конец её прохождения.

Поэтому прохождение Венеры по диску Солнца как раз являлось очень подходящим явлением для долготных измерений. Для этих целей снаряжались многочисленные экспедиции. Так, тогда ещё никому не известный капитан Кук был отправлен на остров Гаити. По территории России несколько таких экспедиций было организовано М. В. Ломоносовым далеко на Восток, в Сибирь.

Определение расстояния от Земли до Солнца и долготные измерения на Земле — это запланированные задачи, поставленные задолго до прохождения Венеры. Наиболее известное незапланированное открытие — это «явление Ломоносова», наблюдение М. В. Ломоносовым на Венере атмосферы. В момент соприкосновения наблюдаемых Солнца и Венеры край Солнца сначала выгнулся, а затем прогнулся в другую сторону («на Солнце пупырь учинился»). То же самое в обратной последовательности произошло и в момент окончания наблюдений. Ломоносов, наблюдая этот эффект, совершенно справедливо интерпретировал его как прохождение лучей света от Солнца через атмосферу Венеры и их преломление атмосферой.

б*) Почему эти прохождения Венеры наблюдаются только в определённые месяцы с большими перерывами, почему у них именно такая периодичность?

Дело в том, что угол между плоскостями орбит Земли и Венеры составляет 3,4. Эти плоскости пересекаются по прямой, естественно, проходящей через Солнце. Прохождение Венеры по диску Солнца может наблюдаться с Земли, только если и Земля, и Венера находятся на этой прямой линии с одной стороны от Солнца (точнее, Венера должна попасть внутрь конуса, основанием которого является Солнце, а вершиной — Земля; угол при вершине такого конуса, напомним, составляет 0,5 ). Это может быть только на двух участках орбиты Земли, соответствующих середине лета и середине зимы.

Период обращения Венеры вокруг Солнца (то есть венерианский год) составляет 225 земных суток. Если в данный момент сложилась конфигурация, позволяющая наблюдать прохождение Венеры по диску Солнца, следующий раз точно такая же конфигурация сложится через 243 земных или 394 венерианских года.

Число 8 · 12,97 близко к целому числу 13, поэтому приблизительное повторение конфигурации расположения Солнца, Земли и Венеры наблюдаются через 8 земных или 12,97 (почти 13) венерианских лет. Эти повторения всё время «съезжают» вдоль орбит Земли и Венеры. В современную эпоху как раз оказывается, что для двух таких последовательных событий летом (с интервалом в 8 земных лет) как раз возникают благоприятные условия для наблюдения. И следующий раз то же самое происходит через половину 243-летнего периода на противоположной стороне орбиты Земли, то есть зимой. Там также наблюдаются 2 события с интервалом 8 лет.

Напомним, что Джереми Хоррокс впервые наблюдал прохождение Венеры по диску Солнца зимой 1639 года. Следующие прохождения были летом 1761 и 1769 годов, затем зимой 1874 и 1882 годов, затем летом 2004 и 2012 годов. Следующие прохождения будут наблюдаться ещё не скоро — зимой 2117 и 2125 годов.

в*) Для каких ещё небесных объектов наблюдаются аналогичные прохождения?

Самые известные подобные события — солнечные и лунные затмения. Они хорошо наблюдаются без использования какой-либо техники.

Меркурий меньше по размерам, чем Венера, поэтому его прохождения по диску Солнца наблюдать ещё труднее — для этого требуется достаточно хороший телескоп.

Интересно заметить, что подобные прохождения наблюдались уже не только на Земле, но и на других планетах. Первый исторический прецедент — наблюдение марсоходом «Кьюрисити» с поверхности Марса прохождения по диску Солнца спутника Марса — Фобоса.

С Земли достаточно часто наблюдаются покрытия звёзд Луной.

Если Луна движется по небу тёмной стороной вперёд, это выглядит очень эффектно — на небе была яркая звезда, и вдруг она исчезает.

Такие наблюдения позволяют уточнять орбиту и форму тела Луны.

Также случаются покрытия звёзд астероидами. В этот момент происходит резкое уменьшение яркости звезды. По поверхности Земли бежит как бы тень астероида в свете звезды, которая в разных местах Земли наблюдается в разные моменты. Эти наблюдения также активно используются и для уточнения орбит астероидов, и для уточнения их размеров и формы. Уточнение размеров по покрытиям звёзд особенно актуально для тех астероидов, для которых уже есть измерения отражённого света, но ещё не было выполнено непосредственное фотографирование с пролетающих рядом космических аппаратов.

Затмения можно наблюдать и для спутников Юпитера. Спутники могут как заходить за Юпитер, так и проходить на фоне его диска.

Кроме того, они могут попадать в конус солнечной тени Юпитера.

В этот момент освещённый Солнцем спутник перестаёт быть освещённым и как бы «гаснет».

Аналогичные события наблюдаются в системах спутников всех планет-гигантов — не только Юпитера, но и Сатурна, Урана и Нептуна.

У всех этих планет много спутников. В том числе маленьких, которые интересно наблюдать именно потому, что они маленькие, и по моментам затмений возможно определить параметры их орбиты с точностью до их размеров (то есть десятков и даже единиц километров).

Аналогичные явления могут происходить и в планетных системах других звёзд. С помощью таких наблюдений как раз и открыто большинство известных сейчас экзопланет. Таким образом можно не только узнать о существовании планеты, обращающейся вокруг звезды, но и получить много информации об атмосфере этой планеты, её газовом составе. Когда планеты находится между «своей» звездой и Землёй, мы наблюдаем падение яркости звезды и можем проанализировать спектральный состав света звезды после прохождения через атмосферу планеты. Когда планета находится сбоку от звезды, мы наблюдаем отражённый от атмосферы планеты свет звезды (и также можем проанализировать его спектральный состав). Наконец, когда планета заходит за звезду, отражённый от её атмосферы свет перестаёт наблюдаться. Таким образом мы можем выяснить, какие именно спектральные линии в наблюдаемом от звезды излучении связаны не с самой звездой, а с атмосферой её планеты (и из чего эта атмосфера состоит).

Подобные системы очень удобны для наблюдения. Разные фазы расположения планеты относительно звезды (затмение звезды планетой, боковое расположение планеты, затмение планеты звездой) сменяют друг друга достаточно резко, и это даёт возможность выяснить, что в спектральном составе света в результате смены фазы поменялось (и тем самым связано с атмосферой планеты), а что осталось неизменным.

Кроме того, эти явления происходят неоднократно и периодически. То есть их можно предсказывать по времени и на каждом новом витке планеты по орбите вокруг звезды уточнять результаты предыдущих наблюдений.

Такие исследования, очевидно, сейчас будут бурно развиваться.

Исследования планет других звёзд с точки зрения физики планетных атмосфер, химического состава и поиска возможных маркеров жизни на этих планетах — это является сейчас самой животрепещущей проблемой астрономии и естествознания в целом.

Затменные явления также происходят в системах двойных звёзд.

Самая известная затменная двойная звезда — Алголь. Она и получила такое название (алголь по-арабски — глаз дьявола), потому ещё в Средние века что было замечено, что эта звезда очень странным образом подмигивает, в некоторые моменты существенно уменьшая свою яркость.

Сейчас мы знаем, что это двойная затменная звезда, и снижение её яркости наблюдается, когда её компоненты проходят друг перед другом и заслоняют друг друга от наблюдения с Земли. Сейчас подобных звёзд известно уже много тысяч.

Ещё один тип затменных явлений — гравитационное линзирование, в результате которого происходит не уменьшение, а увеличение яркости наблюдаемого объекта. Если между наблюдаемой звездой и наблюдателем (точно по лучу зрения или близко к нему) оказывается объект с сильным гравитационным полем (например, чёрная дыра), происходит фокусирование света в гравитационном поле этого объекта и мы некоторое время наблюдаем звезду более яркой. Такие эффекты уже несколько раз наблюдались. Эти наблюдения очень важны — по ним можно сделать предположительные выводы о том, сколько же в нашей Галактике помимо наблюдаемых звёзд имеется таких странных тёмных объектов, которые сами никак (помимо наблюдений линзирования звёзд) не видны.

Задание Можно ли наблюдать самую яркую звезду северного полушария и самую яркую звезду южного полушария одновременно?

Если возможно, — то где?

Ярчайшей звездой земного неба (после Солнца, разумеется), является Сириус ( Большого Пса). Он располагается в южной небесной полусфере. В северной полусфере на звание ярчайшей претендуют две звезды: белая Вега ( Лиры) и оранжевый Арктур ( Волопаса). Их блеск примерно одинаков, но из-за особенностей зрения человека белая Вега кажется ярче.

Попробуем разобраться, в каких случаях два светила одновременно находятся над горизонтом наблюдателя.

Вид звёздного неба и суточные траектории небесных тел зависят от широты места наблюдения. Понять, как именно, нам поможет следующий рисунок:

Изобразим земной шар, обозначим ось вращения планеты (она направлена приблизительно к Полярной звезде). Плоскость экватора проходит через центр планеты O1 перпендикулярно её оси суточного вращения. Наблюдатель находится в точке O на поверхности планеты;

отвесная линия OO1 направлена вниз, к центру Земли; плоскость горизонта SN касается поверхности планеты в точке O. Ось мира ОР, вокруг которой происходит видимое наблюдателю суточное движение светил, параллельна оси вращения Земли. Точка Р на небесной сфере называется Полюсом мира. Угол между осью мира и плоскостью горизонта обозначим hP — высота Полюса Мира над горизонтом. Угол между плоскостью экватора и направлением из центра Земли к наблюдателю — это не что иное, как географическая широта наблюдателя.

Ось мира перпендикулярна плоскости экватора, отвесная линия перпендикулярна плоскости горизонта. Следовательно, углы hP и равны как углы с взаимно перпендикулярными сторонами. Мы доказали Теорему о высоте Полюса Мира над горизонтом: hP =, высота Полюса Мира над горизонтом равна широте места наблюдения.

Из теоремы следует, что наилучшие условия для наблюдения звёзд из разных полусфер — на экваторе. Для экваториального наблюдателя полюса мира находятся на горизонте, поэтому все светила в ходе суточного движения восходят и заходят. И наоборот, для наблюдателя, находящегося на одном из географических полюсов, полюс мира расположен в зените, поэтому он сможет видеть только половину небесной сферы — северную или южную. Уточним, из каких мест северного полушария виден южный Сириус и из каких мест южного полушария видны северные Вега и Арктур.

Напомним, что положение светил на небесной сфере астрономы описывают при помощи небесных координат, в частности, экваториальных.

В экваториальной системе координат положение светила в направлении «север—юг» задаёт координата «склонение». Она отсчитывается от небесного экватора (линии, по которой плоскость земного экватора пересекает небесную сферу), обозначается греческой буквой и измеряется в градусах.

От значения склонения зависит, будет ли светило восходить в данной местности. Например, склонение Сириуса примерно 17. Для наблюдателя, находящегося на северном полюсе, звезда расположена на ниже горизонта. Чтобы звезда стала появляться над горизонтом, необходимо переместиться на 17 к югу. То есть Сириус восходит южнее параллели 73 северной широты, а южнее 73 южной широты он не заходит.

Аналогично Вега, имеющая склонение = 39, не восходит южнее 51 южной широты и не заходит севернее 51 северной широты, а Арктур, имеющий склонение = 19, не восходит южнее 71 южной широты и не заходит севернее 71 северной широты. Таким образом, между 73 с. ш. и 51 ю. ш. восходят и Сириус, и Вега, а между 73 с. ш.

и 71 ю. ш. восходят и Сириус, и Арктур.

Чтобы понять, происходит ли это в одно и то же время, потребуется вторая экваториальная координата — прямое восхождение. Она отсчитывается от точки весеннего равноденствия в сторону видимого годичного движения Солнца, обозначается греческой буквой и измеряется в часах (h ) и минутах (m ) прямого восхождения (1h = 15, 1m = 15 ).

Прямое восхождение Сириуса 6h 45m, Веги 18h 37m. Разница, практически равная 12h, означает, что с экватора видеть эти звёзды одновременно нельзя — когда одна из них восходит, другая заходит. Будем мысленно удаляться от экватора к северу. При этом продолжительность видимости Веги над горизонтом будет увеличиваться, а Сириуса — уменьшаться. Наблюдатель, расположенный между 73 и 51 с. ш., в любую ясную ночь сможет увидеть Вегу и может в течение года выбрать период одновременной видимости Сириуса. На широте Москвы ярчайшая из звёзд хорошо видна осенью и зимой. В середине сентября она восходит перед рассветом, в середине апреля заходит вскоре после наступления темноты.

Для южного полушария «симметричное» решение не существует, поскольку интервалы широт, в которых Вега ещё восходит, а Сириус уже не заходит, не пересекаются.

Арктур ( = 14h 16m ) по прямому восхождению отстаёт от Сириуса на 7,5 часов, поэтому их можно видеть одновременно везде, где они восходят, но от широты зависит интервал времени и дат. На широте Москвы это возможно с начала ноября, когда Арктур восходит перед рассветом, до середины апреля, когда Сириус заходит вскоре после наступления темноты.

Поскольку участникам не были даны координаты звёзд, требовалось качественное решение задачи с опорой на наблюдательный опыт.

Также отметим, что, вообще говоря, для любых двух объектов на небесной сфере можно подобрать дату, время и место наблюдения с поверхности Земли так, чтобы оба эти объекта наблюдались из данного места одновременно и время наблюдения приходилось на тёмное время суток.

Задание Какие телескопы вы знаете? Какие телескопические системы и для чего применяются сейчас и какие, как вы считаете, будут развиваться в перспективе? Кого из их изобретателей и конструкторов вы можете назвать?

Приводим стенограмму лекции по материалам данного задания, прочитанной участникам на торжественном закрытии Турнира 23 декабря 2012 года в МГУ.

Для чего вообще нужны телескопы?

Телескоп нужен для того, чтобы перехватывать световой поток от небесных источников. Что такое световой поток? Есть источник света, есть телесный угол, куда этот свет излучается. Есть световой поток, который распространяется в пространстве (рис. 7.1.). Поскольку в астрономии мы работаем с источниками света, которые удалены на очень большие расстояния (принципиально бльшие, чем все расстояния, которыми мы пользуемся обычно), лучи, которые к нам приходят, мы в достаточной степени можем считать параллельными, если они приходят от точечного источника. Если источник протяжённый (а, в общем, в астрономии все источники уже не точечные, мы все их разрешаем — о чём я скажу позже), то, конечно, мы будем заниматься лучами, приходящими немного под разными углами.

Простейший телескоп у нас устроен в голове. У нас у каждого их два — это наши глаза. Глаз так или иначе воспроизводит все базовые оптические схемы. Входное отверстие — это наш зрачок, затем имеется линза — наш хрусталик, и, наконец, фокальная плоскость, в которой расположен приёмник света, — сетчатка глаза (рис. 7.2.). От приходящих параллельных пучков света от далёкого источника (например, звезды) лучи хрусталиком фокусируются в точку на сетчатке, и мы в какой-то точке нашей сетчатки видим светящуюся точку и воспринимаем её как изображение. В данном случае точечное.

Поскольку источники слабые (за исключением Солнца; все остальные астрономические источники — очень слабые источники света), главная задача телескопа — первая, которую он решает, — это попытаться перехватить максимально бльший световой поток. Для этого, естественно, нужно увеличить площадь сбора лучистой энергии. Соответственно, для точечного источника (лучи от него расходящиеся, а от далёких источников будут параллельные) мы устраиваем какую-то площадку, постараемся направить её перпендикулярно приходящему потоку и стараемся сделать эту площадку побольше. Чем больше площадка перехватывания светового потока, тем больше энергии мы сможем получить. Это самое главное наше устремление. Поэтому в живой природе те животные, в первую очередь хищники (глаз орла, например, показан, на рис. 7.3.), которым это является принципиально важным для того, чтобы кого-нибудь поймать и скушать — у них.

соответственно, и глаза получше наших, и зрачки побольше. Что позволяет им существенно лучше видеть. Именно за счёт увеличения, что называется, апертуры.

Вторая задача, которую решает телескоп, и, соответственно, решают и наши глаза, и все другие системы, принимающие оптическое излучение, — это угловое разрешение. Если у вас есть 2 источника света, находящихся на некотором угловом расстоянии друг от друга, то у вас тем лучше угловое разрешение, чем на меньшем угловом расстоянии вы их сможете различить отдельно. Для того, чтобы близко отстоящие световые источники можно было раздельно различать, нужно повышать угловое разрешение этой системы. Оказывается, что угловое разрешение также связано с диаметром зрачка, как и площадь. Дело в том, что полезная площадь (или апертура) в любой оптической системе для круговой площадки размеров D пропорциональна D2. То есть, если вы увеличили диаметр зрачка в 2 раза, вы увеличили площадь сбора света в 4 раза, соответственно, в 4 раза увеличили перехватываемый световой поток.

Угловое разрешение оценивается по формуле R = 1,22 (критерий разрешения Релея). Здесь в числителе стоит длина волны наблюдаемого света, а в знаменателе — тот же самый диаметр зрачка или диаметр апертуры системы D. Соответственно, чем больше у вас апертура, тем выше угловое разрешение. Поэтому орлы видят не только лучше, но и зорче. То есть они существенно лучше различают угловые детали, чем мы с вами.

Общепринятым критерием разрешения для человеческого глаза считается 1 угловая минута. Напоминаю, что у нас есть окружность 360 градусов, каждый градус разделён на 60 минут. И вот эта 1/ доля градуса — это наше зрительное разрешение. Это примерно соответствует видимому диаметру диска Венеры. Большинство людей видит Венеру как звёздочку. И только наиболее остроглазые могут видеть в том числе фазы Венеры (рис. 7.4.). У орлов зрительное угловое разрешение побольше, чем у нас.

Любопытно отметить, что первое научное сообщество астрономических наблюдателей — Академия Линчеев, членом которой был и Галилей, — было названо по латинскому наименованию рыси, очень зоркого хищника, и её название можно перевести как «Академия Рысьеглазых».

Ну а мы сейчас перейдём к телескопам, которые работают в существенно бльших угловых разрешениях. Самое известное — это объеко тив фотоаппарата или любого аналогичного прибора, например, объектив в проекторе. То есть некоторое подобие глаза. Оптическая система, которая в первую очередь характеризуется своим зрачком, или апертурой. В фотоаппаратах такие апертуры являются переменными — в зависимости от диафрагмы, которая там вставляется. В зависимости от того, с какой яркостью приходится работать, вы можете уменьшить, например, входной зрачок, если у вас источник слишком яркий. Или, наоборот, увеличить его, если нужно работать с более слабым освещением.

Для большого зрачка вы получается одновременно и максимальная площадь сбора света, и максимальное угловое разрешение. В телескопах примерно та же идеология, начиная с самых маленьких. На рис. 7. показан 6-метровый, самый большой советский телескоп, который есть в нашей стране. Этому телескопу уже больше 30 лет. Вот показано главное зеркало 6 метров диаметром (внизу видно). В мире сейчас, естественно, существенно бльшие телескопы. Опять-таки по той же самой идеологии: для единого зеркала увеличить площадь (т. е. сделать его зрачок побольше), при этом увеличится и угловое разрешение.

На рис. 7.6 показано зеркало самого большого телескопа диаметром суммарно 11 метров. Как можно видеть, зеркала такого размера уже, естественно, не монолитные, а ячеистые, и построены из отдельных зеркал шестигранной формы примерно метрового размера, из которых набрана большая мозаика суммарным диаметром 11 метров. Это пока самый большой работающий телескоп в мире — но, опять-таки, для сплошного зеркала.

Для того чтобы увеличивать угловое разрешение, астрономы достаточно быстро перешли от полностью заполненной апертуры к разнесённым телескопам, которые работают в связке. На рис. 7.7 дана примерная схема двухэлементного интерферометра. Считается, что мы смотрим на звезду, которая расположена бесконечно далеко, поэтому от неё приходят параллельные лучи. Два приёмника — два телескопа — стараются разнести на достаточно большое расстояние. Тогда угловое разрешение такой системы будет определяться уже не размерами зеркал, а проекцией базы интерферометра (т. е. расстояния между зеркалами) поперёк направления прихода излучения.

Естественно, что телескопы интерферометрической системы стараются раздвинуть как можно дальше. Это, правда, не всегда хорошо получается. Дело в том, что для разных диапазонов длин волн чисто технически эта задача решается по-разному. И наиболее хорошо она решена для радиодиапазона — радиоволн. Тут у нас могут быть построены в каждом телескопе свои задающие генераторы, которые позволяют удерживать частоту сохранения фазы, то есть принимать сигнал когерентно, а потом его складывать, и получать интерференцию сигналов.

С радиоинтерферометрами всё более-менее хорошо получается.

В оптике, к сожалению, поскольку там частота на несколько порядков выше, организовать соответствующие фазостабильные генераторы частоты пока ещё не очень получилось (хотя учёные работают в этом направлении). И поэтому оптические интерферометры работают только в качестве интерферометров сложения. То есть два сигнала, пришедшие от звезды на тот или иной телескоп, нужно будет по волоконным каналам или по вакуумным трубкам отразить-переизлучить и потом просуммировать в реальном времени, не потеряв фазу сигнала.

Самое большое достижение в оптических интерферометрах (реальных, то есть интерферометрах реального времени) было получено на системе сверхбольшого телескопа в Чили. Там есть система из четырёх восьмиметровых зеркал, разнесённых на максимальное расстояние порядка 130 метров (рис. 7.8). Этот телескоп был запущен в 1998 году и начал функционировать как отдельные зеркала. Но вот сложить их оптические сигналы и получить интерферометрию реального времени в оптике получилось только в этом году (2012), спустя почти 15 лет.

Таким образом, в оптике параметр базы достигает сейчас величины порядка 130 метров.

Следующий момент, который телескопом должен выполнять — это работать в разных диапазонах длин электромагнитных волн. На рис. 7. показана известная шкала электромагнитных излучений. Мы с вами живём и видим нашими глазами только узенькую часть — оптический диапазон, который простирается от 400 до 700 нанометров (от фиолетового до красного конца). Длина волны здесь меняется всего-навсего примерно в 2 раза — это очень узенький кусочек от всего электромагнитного спектра. К нему примыкают со стороны красного конца — инфракрасное излучение (от 1 мм до 1 см), с другой стороны — ультрафиолетовое излучение. Но и это тоже очень маленький кусочек всей шкалы электромагнитных волн. Как вы знаете, в длинноволновую сторону есть огромный радиодиапазон, меняющийся от сантиметровых волн до километровых. В коротких волнах у нас есть диапазон рентгеновского излучения и гамма-излучения.

Естественно, что современная астрономия работает со всеми диапазонами длин волн, и, естественно, в разной технике. В видимом диапазоне, в ультрафиолете и в инфракрасной зоне мы работаем с телескопами. С теми, которые я уже показал, — это зеркала того или иного размера, оснащённые соответствующими приёмниками. В области радиоволн у нас будут радиотелескопы (рис. 7.9), которые устроены немножечко по-другому, нежели оптические инструменты. В коротких волнах тоже чисто специфические инструменты, которые называются рентгеновскими и гамма-телескопами (рис. 7.10). Опять-таки, у них другие оптические схемы, другие приёмники. Тем не менее ещё одну задачу все вместе телескопы решают — это охват всего диапазона электромагнитного излучения.

Теперь нужно вспомнить, что кроме электромагнитного излучения у нас в природе ещё есть много всего всякого другого. Во-первых, если говорить о других волнах — какие другие волны кроме электромагнитных вы знаете? С которыми можно работать в астрономии?

Звуковые — ответ из аудитории. Звуковые? — ну, в астрономии со звуковыми не работают, поэтому что звук — это, как вы знаете, возмущение плотности среды. Он распространяется в среде, имеющей плотность. В космосе среды распространения нет, поэтому звук не может распространяться. И в общем-то, в астрономии не работают со звуком. Отдельным исключением являются только волновые процессы в ионосфере Земли, потому что всё-таки это плазменная среда. Или, скажем, плазменные процессы в атмосфере Солнца — в короне. Там тоже есть — не звук конечно, там магнитогидродинамические волны, но это волны в среде. Ещё одно исключение, — это так называемые акустические осцилляции реликтового излучения: специфические следы звуковых колебаний плотной среды ранней Вселенной. Да, такая вещь есть.

Но между небесными телами звук, как колебания среды не распространяется, потому что нет самой среды, которая передавала бы эти колебания.

В принципе, у нас есть ещё гравитационные волны, известные из общей теории относительности. И которые уже открыты по наблюдениям систем двойных пульсаров. Например, есть две нейтронные звезды, близко расположенные, и друг вокруг друга вращающиеся.

Эта двойная система начинает излучать гравитационные волны. Закон их излучения известен, рассчитан. И из наблюдений было показано, что такие двойные пульсары действительно меняют своё орбитальное движение в полном соответствии с расчётами по общей теории относительности. И, соответственно, такие системы действительно излучают гравитационные волны.

Детектировать электромагнитные волны во всём диапазоне мы уже научились. Опять-таки, давайте вспомним может быть из истории, как мы научились это делать.

Видимые волны мы видим всегда, своими глазами, — это дано нам природой. И все другие животные тоже работают в этом диапазоне.



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |
Похожие работы:

«РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК УРАЛЬСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ ЦЕНТРАЛЬНАЯ НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕЧНАЯ АССОЦИАЦИЯ Секция специальных научных, научно-технических и технических библиотек ВСЕРОССИЙСКАЯ МЕЖДИСЦИПЛИНАРНАЯ МОЛОДЕЖНАЯ НАУЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ С МЕЖДУНАРОДНЫМ УЧАСТИЕМ III Информационная школа молодого ученого 26-30 августа 2013 г. ПРОГРАММА Регламент конференции: доклады руководителей секций – 20 мин., секционные доклады – 15 мин., обсуждение – 5 мин., стендовые доклады - 5 минут доклад,...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ В Г. ТАГАНРОГЕ (ТТИ Южного федерального университета) ПРОГРАММА междисциплинарного вступительного экзамена в магистратуру факультета автоматики и вычислительной техники (ФАВТ) по направлению 220700 Автоматизация технологических процессов и производств (для программ “Автоматическое...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ Уральский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВПО УрГУПС) ОСНОВНАЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ПРОГРАММА ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ 190401 Эксплуатация железных дорог _ (указывается код и наименование специальности) Организация перевозок и управление на транспорте (железнодорожном): – Магистральный транспорт – Грузовая и...»

«ПРОГРАММА деловой игры Как эффективно подготовить и управлять инвестиционным проектом: успешная практика Внешэкономбанка и его партнеров в рамках образовательного проекта Подготовка специалистов – участников инвестиционных проектов, реализуемых при поддержке институтов развития 7-9 ноября 2012 г., Пятигорск бизнес-отель Бештау 1 ПРОГРАММА 7 ноября (среда) Время Тема занятий Эксперт Регистрация участников 9:00-9:30 30 мин. Приветственное слово АСТАФУРОВ Сергей Иванович, 9:30-10:00 директор...»

«rep Генеральная конференция 36-я сессия, Париж 2011 г. 36 C/REP/9 1 сентября 2011 г. Доклад Оригинал: английский Доклад Международного координационного совета программы Человек и биосфера (МАБ) о своей деятельности в 2010-2011 гг. АННОТАЦИЯ Источник: Статья X Устава Международного координационного совета (МКС) программы Человек и биосфера (МАБ). История вопроса: Всемирная сеть биосферных заповедников программы МАБ охватывает 580 объектов в 114 странах, включая девять трансграничных объектов и...»

«5. В соответствии с государственными образовательными стандартами высшего профессионального образования и федеральными государственными образовательными стандартами высшего профессионального образования Академия обеспечивает подготовку студентов по основным профессиональным образовательным программам высшего профессионального образования. В этой связи в Академии установлены следующие ступени высшего профессионального образования: – высшее профессиональное образование, подтверждаемое присвоением...»

«СОСТАВИТЕЛИ: В.И. Кузнецов, профессор кафедры нормальной физиологии Учреждения образования Витебский государственный медицинский университет, доктор медицинских наук, профессор; Н.С. Новицкий, заведующий кафедрой нормальной физиологии Учреждения образования Витебский государственный медицинский университет, кандидат медицинских наук, доцент РЕЦЕНЗЕНТЫ: Кафедра нормальной физиологии Учреждения образования Гомельский государственный медицинский университет; А.А. Шеряков, заместитель директора...»

«IOC/ICG/CARIBE EWS-VII/3s Париж, 8 июня 2012 г. Оригинал: английский МЕЖПРАВИТЕЛЬСТВЕННАЯ ОКЕАНОГРАФИЧЕСКАЯ КОМИССИЯ (ЮНЕСКО) Седьмая сессия Межправительственной координационной группы по Системе предупреждения о цунами и других опасных явлениях в прибрежных районах Карибского бассейна и прилегающих регионов Виллемстад, Кюрасао 2-4 апреля 2012 г. РАБОЧЕЕ РЕЗЮМЕ В соответствии со статьей 48.3 Правил процедуры, МКГ/КАРИБ-СРП в качестве одного из основных вспомогательных органов МОК надлежит...»

«ИНСТИТУТ ПУСТЫНЬ АКАДЕМИИ НАУК ТУРКМЕНИСТАНА ПРОГРАММА ООН ПО ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ (ЮНЕП) НАЦИОНАЛЬНАЯ ПРОГРАММА ДЕЙСТВИЙ ПО БОРЬБЕ С ОПУСТЫНИВАНИЕМ В ТУРКМЕНИСТАНЕ Ашгабат 1996 СОДЕРЖАНИЕ стр. ВВЕДЕНИЕ 4 Глава 1. ПРИРОДНЫЕ УСЛОВИЯ И РЕСУРСЫ 1.1. Географическое положение 5 1.2. Атмосфера и климат 1.3. Водные ресурсы 1.4. Почвы и земельные ресурсы 1.5. Растительность и кормовые ресурсы 1.6. Животный мир 1.7. Полезные ископаемые и энергетические ресурсы 1.8. Природно-экономическое районирование Глава...»

«СОДЕРЖАНИЕ 1. Общие положения..5 1.1. Основная образовательная программа бакалавриата, реализуемая Уральским государственным университетом путей сообщения по направлению подготовки 140400 Электроэнергетика и электротехника и профилю подготовки Электроснабжение.5 1.2. Нормативные документы для разработки ООП бакалавриата по направлению подготовки 140400 Электроэнергетика и электротехника.5 1.3. Общая характеристика вузовской основной образовательной программы высшего профессионального...»

«rep Генеральная конференция 36-я сессия, Париж 2011 г. 36 C/REP/16 22 июля 2011 г. Доклад Оригинал: английский Доклады об осуществлении программы Информация для всех (ПИДВ) (2010-2011 гг.) АННОТАЦИЯ Источник: В соответствии со статьей 10 Устава Межправительственного совета программы Информация для всех Генеральный директор представляет через Исполнительный совет Генеральной конференции на каждой ее сессии доклад об осуществлении программы Информация для всех (пункт 2), а Межправительственный...»

«СОДЕРЖАНИЕ 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 1.1 Нормативные документы для разработки ООП по направлению подготовки.....4 1.2 Общая характеристика ООП 1.3 Миссия, цели и задачи ООП ВПО 1.4 Требования к абитуриенту 2. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ВЫПУСКНИКА ПО НАПРАВЛЕНИЮ ПОДГОТОВКИ 2.1 Область профессиональной деятельности выпускника 2.2 Объекты профессиональной деятельности выпускника 2.3 Виды профессиональной деятельности выпускника 2.4 Задачи профессиональной деятельности выпускника 3....»

«Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина УТВЕРЖДАЮ Декан факультета Заочного образования _П.А. Силайчев 2013 года РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ П.Б.17 Технологические процессы технического обслуживания и ремонта транспортных и транспортно-технологических машин и комплексов для подготовки бакалавров по направлению 190600 – Эксплуатация...»

«ЧТО ТАКОE YLE? YLE В КРАТКOМ ИЗЛОЖЕНИИ Yle является сокращением oт названия Юлейcрадио, которoe пишeтся латинскими буквами Yle. Финская Общественная Телевизионная и Радиовещательная компания. С января 2013 года финансируется за счет специального Yle налога. Выпускает новости, познавательные, культурные, развлекательные, молодежные программы и телесериалы. Yle также уделяет большое внимание высокому искусству, образовательным и детским передачам. Общественные программы Yle рассчитаны также на...»

«ФИЗИКА ПЛАЗМЫ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ Восьмая Ежегодная Конференция Физика Плазмы в Солнечной Системе 4 - 8 февраля 2013 г., ИКИ РАН ПРОГРАММА ПОНЕДЕЛЬНИК, 4 ФЕВРАЛЯ 2013 г. 09.00-20.00 09.00- Регистрация. Фойе конференц-зала ИКИ РАН. 09.20-09.30 Открытие конференции. Конференц-зал ИКИ РАН. СЕКЦИЯ СОЛНЦЕ. Конференц-зал ИКИ РАН Председатель: Наговицын Ю.А. 09.30 – 09.45 Ишков В.Н. Текущий момент развития солнечной активности. 09.45 – 10.00 Стожков Ю.И., Базилевская Г.А., Махмутов В.С., Свиржевская...»

«ФЦП Развитие инфраструктуры наноиндустрии в Российской Федерации на 2008 – 2010 годы ПИЯФ РАН как узловой центр сети Нейтронные исследования для наноиндустрии, методологическое и образовательное обеспечение (Пояснительная записка) Гатчина - 2008 1 Историческая справка Институт основан в 1971 г. на базе филиала Физикотехнического института им. А. Ф. Иоффе. Он носит имя академика Б. П. Константинова, крупнейшего Российского физика-ядерщика, сыгравшего определяющую роль как в становлении и...»

«1 СОДЕРЖАНИЕ Стр. 1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ 5 Нормативные документы для разработки ООП по направлению 1.1. 5 подготовки Общая характеристика ООП 1.2. 7 Миссия, цели и задачи ООП ВПО 1.3. 8 Требования к абитуриенту 1.4. 8 ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ 2. 8 ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ВЫПУСКНИКА ПО НАПРАВЛЕНИЮ ПОДГОТОВКИ 2.1. Область профессиональной деятельности выпускника Объекты профессиональной деятельности выпускника 2.2. Виды профессиональной деятельности выпускника 2.3. Задачи профессиональной деятельности...»

«ГЕОИФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ В ГЕОЛОГИИ Систематизация и отображение базы данных в программной среде ArcGIS на примере проекта Черные сланцы Дальнего Востока Головей С.Д. ИТиГ ДВО РАН, Хабаровск, Россия, sgolovey@itig.as.khb.ru В программной среде ArcGis выполнены систематизация и обобщение данных, накопленных в результате многолетних исследований высокоуглеродистых толщ Дальнего Востока России на предмет их потенциальной золото- и платиноносности. Все имеющиеся, большей частью разрозненные...»

«ББК 74.200.58 Т86 32-й Турнир им. М. В. Ломоносова 27 сентября 2009 года. Задания. Решения. Комментарии / Сост. А. К. Кулыгин. — М.: МЦНМО, 2011. — 223 с.: ил. Приводятся условия и решения заданий Турнира с подробными коммен­ тариями (математика, физика, химия, астрономия и науки о Земле, биология, история, лингвистика, литература, математические игры). Авторы постара­ лись написать не просто сборник задач и решений, а интересную научно-попу­ лярную брошюру для широкого круга читателей....»

«Белорусский государственный университет УТВЕРЖДАЮ Декан экономического факультета М.М.Ковалев _2010 г. Регистрационный № УД-/р. ТЕОРИЯ ИГР Учебная программа для специальности 1-25 01 01 Экономическая теория Факультет экономический (название факультета) Кафедра экономической информатики и математической экономики (название кафедры) Курс (курсы) _3_ Семестр (семестры) _ Лекции _34 Экзамен 5_ (количество часов) (семестр) Практические (семинарские) занятия _20_ Зачет (количество часов) (семестр)...»




























 
2014 www.av.disus.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.