WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 25 | 26 || 28 | 29 |   ...   | 55 |

Как известно, расстояние от Солнца до Плутона в 40 раз больше, чем до Земли. Соответственно, освещённость, которая обратно пропорциональна квадрату расстояния до Солнца, в открытом космосе около Плутона в 402 = 1600 раз меньше, чем около Земли. Оценим, достаточно ли этого для чтения. При этом будем считать, что минимальный уровень освещённости для чтения соответствует освещённости от полной Луны.

Способ 1. Видимая звёздная величина (логарифмическая шкала яркостей небесных объектов) полной Луны равна -13m. Видимая звёздная величина Солнца на Земле (без поглощения в атмосфере) составляет -27m, что на 14 звёздных величин ярче. Разница яркостей на 1 звёзднуювеличину составляет 2,512 раз, на 4 — в 40 раз, на 5 величин — в 100 раз. Соответственно, для земного наблюдателя Солнце ярче Луны на 14 = 5 +5 +4 величин, или в 100 · 100 · 40 = 400 000 раз, а около Плутона создаёт примерно в 400 000/1600 = 250 раз большую освещённость, чем полная Луна на Земле. Это соответствует ранним гражданским сумеркам или белым ночам на Земле и вполне достаточно для чтения.

Способ 2. Соотношение освещённостей от Солнца и полной Луны на Земле можно приблизительно оценить и без знания их видимых звёздных величин, поскольку известно, что Луна светит отражённым солнечным светом, а угловые размеры Луны и Солнца совпадают. Для этого Солнце от его действительного размера (радиус 700 тыс. км) увеличим до 150 млн. км, т. е. до радиуса орбиты Земли (но только мысленно!).

Поверхностная яркость «раздутого Солнца» уменьшится как квадрат увеличения его радиуса, т. е. в 46 200 раз, Соответственно и Луна, как отражатель света на этом расстоянии от истинного Солнца, во столько же раз получает его меньше. Кроме этого, сама Луна отнюдь не зеркало, а весьма неровное каменистое тело, и отражает всего 7 % от падающего на неё света, т. е. в итоге светит слабее Солнца на Земле в 660 000 раз, или в 400 раз слабее, чем Солнце на Плутоне.

Кроме этого, желательно указать в ответе, что для прогулки в открытом космосе около Плутона необходим скафандр со всеми системами жизнеобеспечения космонавта, что газету (бумажную) в свободном полёте разворачивать и читать можно, поскольку нет воздуха и ветра, и что такая газета должна передаваться электронными средствами связи и печататься непосредственно на борту корабля, иначе она через короткое время из «вечерней» станет «вчерашней», а затем и вовсе «исторической». Кстати, время пересылки радиосигнала от Земли до Плутона составляет примерно 5 часов 20 минут.

646. Во время сборки орбитальной станции «Мир»17 один монтажник бросил другому гаечный ключ, но промахнулся.

Какова дальнейшая динамическая судьба ключа, станции и монтажника Ключ выходит на новую самостоятельную орбиту вокруг Земли, параметры которой определяются направлением броска, монтажник летит в противоположную сторону с пропорционально меньшей скоростью, станция продолжает свой полёт.

В качестве побочных случаев для данной задачи укажем на ситуацию в сборочном цехе на Земле (в этом случае ключ упадёт на пол, а кто-то из монтажников его подберёт) и внутри станции на орбите Космическая станция «Мир» была выведена на околоземную орбиту 20 февраля 1986 г. и эксплуатировалась до 23 марта 2001 г.; этот вопрос предлагался на Ломоносовском турнире в 1998 году.

(ключ будет плавать в невесомости внутри станции и обо всех стукаться).

Основная ситуация, конечно, предполагает, что это происходит в открытом космосе вне станции, которая, будем считать, движется по круговой орбите вокруг Земли. В соответствии с законом сохранения импульса для системы «ключ–монтажник», оба объекта после броска начнут двигаться в противоположные стороны со скоростями, обратно пропорциональными их массам. При массе ключа 1 кг и скорости броска 5 м/с скорость монтажника относительно станции составит до 5 см/с, что заведомо не превосходит скорости его обычных движений. Станция, очевидно, также продолжит свой плановый полёт. Ключ же выйдет на самостоятельнуюэллиптическуюорбиту вокруг Земли, параметры которой будут зависеть от направления броска.

При броске «вперёд» (по направлению полёта станции) ключ приобретает дополнительную кинетическую энергию и выйдет на более высокую относительно станции (и монтажника) орбиту с несколько большим периодом обращения вокруг Земли, перигей которой будет находится в точке броска, а апогей — через пол-оборота. При броске «назад» орбита ключа будет в целом ниже орбиты станции, период несколько уменьшится, а апогей новой орбиты будет в точке броска. При бросках «вверх» и «вниз» большие полуоси новых орбит ключа будут равны радиусу орбиты станции, а его период равен орбитальному периоду станции, так что ключ будет пол-оборота лететь «выше» станции, а пол-оборота — ниже неё, сближаясь с ней через каждый орбитальный оборот. При бросках «вбок» («вправо» или «влево» относительно направления полёта станции и параллельно поверхности Земли) новая орбита ключа сохраняет прежний радиус и период, но несколько изменяет положение плоскости орбиты, так что ключ «отлетает» от станции «вбок» и возвращается вновь к ней через каждые пол-оборота.

При высоте полёта 300 км над поверхностьюЗемли станция будет иметь скорость 7,77 км/с и орбитальный период около 90 мин. «Миниорбита» ключа вокруг станции при таком же периоде составит около 8,6 км в диаметре, и при любых бросках «поперёк» движения станции ключ, описав такую мини-орбиту, возвращается через 45 минут к станции, как бумеранг (монтажники, внимание! ). Кроме этого, при бросках «вперёд» или «назад» (с выбранной скоростьюброска 5 м/с) орбитальный период ключа относительно периода станции за счёт перехода на более высокуюили более низкуюорбиту изменится на 0,037% (относительно орбитальной скорости станции), что соответствует дополнительной скорости ключа «вдоль» орбиты станции в 2,9 м/с. За счёт этого изменения орбитальной скорости, ключ при броске «вперёд» за каждый орбитальный оборот будет отставать от станции на 15,5 км, а при броске «назад» — обгонять её на такуюже величину.

Таким образом, траектория ключа относительно станции при броске, например, «вперёд» будет представлять собой вытянутую циклоиду:

сначала ключ полетит вперёд по направлению броска со скоростью 5 м/с, затем начнёт тормозить и отклоняться «вверх», через полоборота наберёт максимальную высоту над станцией около 5 км и максимальную скорость «назад», затем вновь начнёт «снижаться» и «ускоряться», однако «опустится» на первоначальнуюорбиту станции, сильно от неё отстав (на 15 км), и больше её уже не догонит, т. к. пойдёт на следующий виток циклоиды18. Существует некоторая положительная вероятность последующей встречи ключа и станции (следующее после броска сближение на орбите ожидается через 167,5 суток), однако с учётом размеров станции (около 50 м) и существенной неустойчивости реальных орбит, эта вероятность пренебрежимо мала. При броске «назад» ключ летит «назад», «вниз», «сильно вперёд», «вверх», и в итоге за один орбитальный период на 15 км станцию«обгоняет».

Но в любом из рассмотренных случаев монтажник, бросивший ключ, получит строгое должностное взыскание за нарушение техники безопасности монтажных работ, засорение космического пространства посторонними предметами, и, скорее всего, будет списан на Землю.

649. Что такое телескоп Хаббла и какое он имеет значение в астрономии Космический телескоп имени Хаббла является совместным проектом Национального аэрокосмического агентства США и Европейского космического агентства. Спутник с этим телескопом (массой более 12 т) был запущен в космос 25 апреля 1990 г. с помощьюкосмического челнока «Дискавери». К сожалению, вследствие технической ошибки первоначально телескоп имел сильную сферическую аберрацию, поэтому в 1993 г. была предпринята успешная миссия по его «ремонту» прямо в космосе: на телескоп был поставлен блок оптической коррекции, после чего его характеристики стали соответствовать плановым значениям.

Главный выигрыш, ради которого и стоило «забрасывать» телескоп в космос — отсутствие дрожащей атмосферы (см. конец ответа на вопрос №114, начинающегося со стр. 93) Земли, за счёт этого угловое разрешеЭту разновидность циклоидальных кривых правильнее называть эпитрохоидой.

ние космического телескопа достигает 0,1 угловой секунды — в 10 раз лучше телескопов на Земле.

Хаббловский телескоп получил высококачественные изображения планет Солнечной системы, которые ранее можно было получать только с борта межпланетных станций. Он наблюдал эффекты падения кометы Шумейкера–Леви–9 на Юпитер, сезонные изменения полярной шапки Марса, обнаружил детали на поверхности Плутона. С помощьюэтого телескопа удалось рассмотреть мельчайшие детали в газопылевых туманностях, там, где рождаются звёзды, обнаружены протопланетные диски около многих молодых звёзд, выбросы газа из активных объектов. По наблюдениям переменных звёзд (цефеид) в других галактиках удалось намного более точно измерить межгалактические расстояния.

Наконец, с помощью космического телескопа получены изображения предельно слабых и далёких галактик (до 30 звездной величины), видимых в ранние эпохи их космологической «молодости».

За счёт периодического обслуживания и обновления аппаратуры телескоп Хаббла может существенно превзойти расчётный срок своей работы в 15 лет. По подсчётам, стоимость Хаббловского телескопа превысила все расходы на астрономиювсего человечества за всюпредшествующую историю.

Глава 14. Наша соседка — Луна 650. Кто притягивает Луну сильнее — Земля или Солнце Солнце притягивает Луну почти вдвое сильнее, чем Земля.

659. Почему мы так уверены, что Луна не поворачивается к Земле другой стороной, пусть даже очень-очень медленно Может быть, в прошлые эпохи на неандертальцев или на динозавров смотрела другая сторона Луны См. вопрос №56, стр. 85.

680. Смогут ли жители лунных поселений наблюдать корону Солнца во время затмений Не смогут.

Прежде всего напомним, что на Земле корону Солнца нельзя видеть в любое время из-за рассеянного в земной атмосфере света вокруг солнечного диска, поскольку излучение короны в миллион раз слабее, чем самого Солнца. Во время полного солнечного затмения, когда Луна полностью закрывает диск Солнца, а размеры пятна лунной тени на поверхности Земли достигают нескольких сотен километров, яркость земного неба в центре полосы затмения может уменьшаться до 10-9 от яркости Солнца, и корона на этом фоне становится видимой.

На Луне, как известно, атмосферы нет, нет и рассеяния света.

Однако, в обычных условиях, без затмений, прилегающая к диску Солнца корона не будет видна из-за слишком большого перепада яркости (в 106 раз). Единственным небесным телом, способным для лунного наблюдателя затмить Солнце, является Земля. Однако, размеры Земли в 3,7 раз больше, чем размеры Луны, соответственно, на лунном небе она будет занимать во столько же раз больше места, чем Луна на земном небе, и закроет не только само Солнце, но и солнечную корону тоже.

Кроме этого, во время солнечного затмения на Луне свет от Солнца преломляется в земной атмосфере и заходит внутрь конуса геометрической тени. Этот преломлённый солнечный свет для земного наблюдателя, который в это время наблюдает лунное затмение, создаёт так называемый «пепельный» или «багровый» цвет Луны, а для лунного наблюдателя образует вокруг тела Земли ярко светящийся ободок земной атмосферы, который также полностьюперекрывает свечение солнечной короны.

Единственным случаем, когда с поверхности Луны можно увидеть солнечную корону, являются лунные восходы и заходы Солнца, которые на Луне происходят через полмесяца. Но и при этом, когда диск Солнца находится непосредственно под горизонтом Луны, над ним можно видеть только часть солнечной короны. Таким образом, естественным путём с поверхности Луны никогда нельзя увидеть солнечную корону полностью.

В качестве же самого простого искусственного метода её наблюдения можно предложить закрыть диск Солнца пальцем или каким-нибудь иным, специально приспособленным для этой цели диском.

Глава 15. Планеты.

704. Сколько планет в Солнечной системе См. вопрос № 754, страница 205.

705. У каких планет нет спутников Подавляющее большинство планет нашей Солнечной системы имеет спутники. Их численное обилие (по данным 2002 г.) представлено в таблице:

Меркурий Венера Земля Марс Юпитер Сатурн Уран Нептун Плутон 0 0 1 2 16 17 15 8 Наиболее обширными семействами обладают планеты-гиганты, причём по мере развития астрономической и космической техники число их спутников за счёт мелких астероидных тел постоянно возрастает.

Однако, их спутниками могут быть весьма значительные по размерам небесные тела. Ио, Европа, Ганимед и Каллисто (у Юпитера), Титан (у Сатурна) и Тритон (у Нептуна) своими размерами превосходят даже планету Плутон. В свою очередь, Плутон, так же как и Земля, представляет из себя по сути двойнуюпланету:

Планета Расстояние Относи- Масса Отношение масс спутника от тельное спут- планета/спутник планеты, расстояние, ника, 103 км в диаметрах 1024 г планеты Земля—Луна 356,4 – 406,7 30,1 73,5 81,Плутон—Харон 19,4 8,6 1,5 Спутники Марса (Фобос и Деймос) очень малы, имеют размеры 10–20 км и представляют собой, по-видимому, захваченные астероиды.

Кстати, у самих астероидов тоже бывают спутники! 28 августа 1993 года космический аппарат «Галилей» около астероида № 243 «Ида» (размеры 56 24 21 км) на расстоянии около 100 км от него обнаружил крошечный, диаметром всего 1,5 км спутник, который получил название «Дактиль».

Так что во всей Солнечной системе только Меркурий и Венера представляют собой «печальное одиночество».

719. Какова максимально возможная на Земле скорость ветра А на других планетах (Марс, Венера, Юпитер) См. ответ на вопрос №393, стр. 137.

738. Около некоторой звезды есть две планеты: Тумания, полностью покрытая облаками, и Ясния, атмосфера которой полностью прозрачна. Каким образом яснианцы могут измерить вращение Тумании Каким образом туманцы могут измерить продолжительность своих суток и года, а также установить существование Яснии Впервые аналогичная задача была предложена академиком П. Л. Капицей о том, как измерить вращение Венеры, которая полностьюзакрыта облаками. В данном случае предложена наиболее общая формулировка всех аспектов подобной задачи.

Имеется по крайней мере два способа кардинального решения всех этих проблем. Первый из них — это радиоастрономия и радиолокация.

Pages:     | 1 |   ...   | 25 | 26 || 28 | 29 |   ...   | 55 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

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.