Аркадий Ликум
Всё обо всем. Том 1
Популярная энциклопедия для детей

Часть 1
МИР ВОКРУГ НАС

Каких размеров Вселенная?

Для человека просто невозможно представить действительные размеры Вселенной. Мы не только не знаем, насколько она велика, но нам даже трудно вообразить, насколько она может простираться.

Если мы начнем удаляться от Земли, мы поймем, почему это так. Земля – это маленькая частичка Солнечной системы. В Солнечную систему входят Солнце, планеты, которые вращаются вокруг Солнца, астероиды, представляющие собой маленькие планеты, и метеоры.

Вся наша Солнечная система в свою очередь является небольшой частью другой большой системы, называемой «галактика». Галактика состоит из миллионов и миллионов звезд, многие из которых значительно больше нашего Солнца и имеют свои солнечные системы.

Итак, все звезды которые мы наблюдаем в нашей галактике и которую мы называем «Млечный Путь», являются «солнцами». Расстояние между ними измеряется в световых годах, а не в километрах. За один год луч света проходит более 11 000 000 000 000 км. Альфа Центавра – самая близкая и яркая звезда – расположена на расстоянии более 46 000 000 000 000 км от нас.

Но давай представим размеры нашей галактики. Считается, что ее диаметр достигает 100 000 световых лет. Это означает 100 000 раз по 11 000 000 000 000 км. Но наша галактика в свою очередь является малой частью другой, более крупной системы.

Вне Млечного Пути, вероятно, есть еще миллионы галактик. Но, возможно, все они вместе образуют еще более значительную систему.

Вот почему нам трудно представить размеры Вселенной. Кстати, ученые полагают, что Вселенная расширяется. Это означает, что расстояние между двумя галактиками за несколько миллиардов лет увеличивается в два раза.

Почему Солнечная система имеет такую форму?

Мы не знаем, почему Солнечная система имеет такую форму. Она могла бы быть иной, как многие другие солнечные системы во Вселенной, устроенные совсем по-другому. Это зависит от того, как они появились. Но человек открыл законы природы, которые позволяют объяснить, как сохраняется нынешняя форма Солнечной системы.

Подобно другим планетам, Земля вращается по орбите вокруг Солнца. Время одного оборота Земли вокруг Солнца мы называем годом. Орбиты других планет больше или меньше орбиты Земли.

Как возникла Солнечная система? Почему у планет такой размер? Почему они движутся по своим орбитам? Астрономы не могут точно ответить на эти вопросы. Они предлагают два вида теорий. Согласно одной, Солнце и планеты в их сегодняшнем виде произошли из огромного облака вращающихся горячих газов. Отростки этого гигантского вращающегося облака пыли и газов и сформировали планеты.

Авторы другой группы теорий считают, что в прошлом Солнце сблизилось с другой звездой. От Солнца отделились большие «куски», которые начали вращаться вокруг Солнца. Эти части Солнца и превратились в планеты.

Не так важно, какая теория права, важно, что нынешняя форма Солнечной системы в какой-то степени случайна. Почему она остается такой? Согласно законам движения планет Кеплера, все планеты вращаются вокруг Солнца по эллиптическим (вытянутым) орбитам; чем ближе планета к Солнцу, тем выше ее скорость движения; время полного оборота зависит от расстояния до Солнца. Закон тяготения Ньютона (а три закона Кеплера являются его составной частью) объясняет, почему притягиваются два предмета. Солнечная система имеет такую форму потому, что в соответствии с некоторыми законами природы существует определенное взаимодействие Солнца и планет.

Почему светит Солнце?

Трудно поверить, но и звезды, которые светят ночью, и Солнце, которое светит днем, одинаковы.

Солнце – тоже звезда, ближайшая к Земле. Мы знаем, что жизнь зависит от Солнца. Без солнечного тепла на Земле не зародилась бы жизнь. Без солнечного света не было бы зеленых растений, животных, человека.

Солнце находится на расстоянии более 172 000 000 км от Земли. Масса Солнца в 1 300 000 раз больше массы Земли. Но, что интересно, Солнце не такое же твердое тело, как Земля.

Доказать это очень просто: температура поверхности Солнца достигает 6000° С. При такой температуре любой металл или камень превращается в газ, поэтому Солнце должно быть газовым шаром!

В прошлом ученые считали, что солнечный свет, тепло являются результатом горения. Но поверхность Солнца остается горячей уже сотни миллионов лет, а так долго ничто гореть не может.

Сегодня ученые полагают, что Солнце выделяет тепло в результате процессов, аналогичных тем, которые происходят в атомной бомбе. Солнце превращает материю в энергию.

Этот процесс отличается от горения. При горении одна форма материи переходит в другую. При переходе материи в энергию необходимо минимальное количество материи для производства огромного количества энергии. Двадцать восемь граммов материи выделяют энергию, достаточную для того, чтобы расплавить более 1 миллиона тонн скальных пород.

Итак, если наука права, солнце светит потому, что там постоянно происходит превращение материи в энергию. Одного процента массы Солнца достаточно для того, чтобы оно оставалось горячим в течение 150 миллиардов лет!

Почему закаты багряные?

Незабываемые багряные закаты, теплые переливающиеся краски – трудно представить себе более впечатляющую картину. Но иногда, глядя на все это, мы говорим: «Какое багровое солнце!»

В действительности же мы знаем, что Солнце само не стало красным и совсем не изменилось. Просто оно выглядит так в определенное время суток. В это же самое время для человека, живущего несколько тысяч километров западнее, Солнце совсем не выглядит багровым или красным.

На цвет заката влияет слой воздуха, сквозь который проходит луч Солнца. Чем ниже Солнце, тем больший слой атмосферы должен преодолеть солнечный свет.

Но сначала давайте вспомним, что солнечный свет является сочетанием всех цветов. Обычно такое сочетание цветов воспринимается нами как белый цвет. Но в атмосфере присутствуют частички пыли, водяные пары и другие примеси. Когда луч света проходит сквозь атмосферу, различные цвета рассеиваются этими частичками. В атмосфере фиолетовый, синий и зеленый цвета лучше рассеиваются, чем красный и желтый. Когда Солнце низко над горизонтом, в результате рассеивания в атмосфере остается больше красного и желтого цветов, поэтому закат и кажется нам красноватого цвета.

Кстати, голубой цвет неба также объясняется рассеиванием света. Фиолетовый и синий цвет имеют короткие волны и рассеиваются атмосферой раз в десять активнее, чем волны красной части спектра. Это означает, что красные лучи проходят сквозь атмосферу, а лучи голубого цвета рассеиваются в воздухе водой и частичками пыли. Когда мы смотрим вверх именно рассеянный свет придает небу голубой цвет.

Из чего сделана Земля?

Человек начал изучение Луны и других планет – и тем не менее ему неизвестно точное строение Земли.

Приблизительный ответ на этот вопрос таков: Земля представляет собой огромный шар, или сферу, в основном состоящую из твердых скальных пород. Ядро Земли также твердое, так как внутренние породы находятся под чудовищным давлением.

Рассмотрим все это поподробнее. Поверхность Земли – это земная кора толщиной 18-50 км, состоящая из скальных пород. Ее еще называют «литосфера». Верхняя часть коры – это континенты, а углубления в ней занимают воды морей и океанов, внутренних морей и озер. Вся вода земной поверхности: океанов, озер, рек и всех малых водоемов – называется «гидросфера».

Человек смог изучить только самую верхнюю часть земной коры, поэтому нам трудно сказать, как выглядит Земля изнутри. При бурении скважин и проходке шахт обнаружили, что с увеличением глубины повышается температура. На глубине порядка 3, 5 км от поверхности земли температура достаточно высока, чтобы вскипятить воду. Ученым при изучении внутреннего строения Земли помогло исследование землетрясений. Они полагают, что на большей глубине температура не повышается так быстро, как в земной коре. Поэтому, по их оценкам, температура ядра Земли не превышает 5500° С. Несомненно, это очень высокая температура, так как при температуре 1200° С плавятся скальные породы.

Земная кора состоит из двух слоев. Верхний слой, служащий основанием для континентов, состоит из гранита. Под этим слоем гранита находится очень обширный слой, состоящий из очень твердой породы, которая называется «базальт». Ученые считают, что в центре Земли расположено огромное ядро из расплавленного железа диаметром около 7500 км. Между центральным ядром и земной корой располагается слой толщиной около 3, 5 тыс. км, называемый «мантией». В состав мантии предположительно входят породы, наподобие скальных, которые называют «оливины».

Почему редки затмения?

В своем вращении вокруг Земли Луна иногда оказывается непосредственно между Землей и Солнцем, отбрасывая тень на поверхность Земли. Происходит затмение Солнца.

Затмение происходит при новолунии, когда Луна находится над той частью Земли, которая обращена к Солнцу. Тогда почему не происходит затмения Солнца при каждом новолунии? Дело в том, что орбита вращения Луны вокруг Земли не совпадает с плоскостью орбиты Земли вокруг Солнца. При вращении вокруг Земли (полное вращение совершается за 29 дней) Луна иногда проходит выше, иногда ниже орбиты Земли.

Затмение Солнца может быть полным, кольцевым и частичным. Если Луна полностью закрывает Солнце, затмение является полным. Однако расстояние Луны от Земли непостоянно. Зачастую Луна слишком далеко от Земли и не может полностью закрыть Солнце. Тогда при затмении Луна представляет собой темный диск, который закрывает почти всю поверхность Солнца, за исключением узкого кольца вдоль внешнего края. Это тонкое кольцо света называется «короной», а затмение называется кольцевым. При частичном затмении только часть диска Луны располагается между Солнцем и Землей.

Затмение Луны происходит только при полной Луне и когда она располагается на противоположной от Солнца стороне Земли. Когда Земля проходит между Луной и Солнцем, Луна попадает в тень Земли и исчезает из виду. Частичное затмение происходит, когда Луна входит в земную тень только частично.

В одни годы лунных затмений не бывает, в другие – от одного до трех. Ежегодно происходит от двух до пяти солнечных затмений. В некоторых частях Земли полное солнечное затмение можно наблюдать один раз в 360 лет.

Что такое созвездие?

Наблюдая звезды, вы, вероятно, замечали, что они образуют знакомые нам буквы, треугольники, квадраты. С давних пор в различных частях света человек давал имена таким группам звезд. В переводе с латыни «созвездие» означает «группа звезд».

Современные названия созвездий пришли к нам от древних римлян, а к ним – из древней Греции. Часть сведений о звездах древние греки позаимствовали у жителей Вавилона.

В Вавилоне группам звезд присваивались названия животных, имена королей, королев, героев мифов. Позже древние греки заменили многие названия, данные в Вавилоне, на свои, используя имена своих героев – Геркулеса, Ориона, Персея. Древний Рим внес свои изменения. В наши дни мы используем старые наименования, но не всегда просто вообразить те образы, которые стоят за названиями. Например, созвездия Орла, Малой и Большой Медведицы, созвездие Весов не очень соответствуют своим именам.

Примерно в 150 году нашей эры известный астроном Птолемей отметил 48 созвездий, которые были ему известны. Этот список не включал созвездий всего звездного неба, имелось много пропусков. Поэтому позднее астрономы расширили перечень, составленный Птолемеем. Некоторые из этих последних созвездий носят названия научных инструментов, например, Секстант, Компас, Микроскоп. Сегодня астрономам известно 88 созвездий звездного неба.

Созвездие занимает определенный участок неба. Это означает, что каждая звезда располагается в своем созвездии, так же, как каждый город в Соединенных Штатах, к примеру, располагается в определенном штате. В свое время границы созвездий были непостоянными, зачастую изломанными. В 1928 году астрономы решили спрямить их так, чтобы границы созвездий образовывали только прямые линии.

Что такое Млечный Путь?

Самым загадочным и прекрасным на небе, по-видимому, является Млечный Путь, протянувшийся подобно ожерелью из драгоценных камней от одного края неба до другого. В древности люди, глядя на эту картину, как и мы, удивлялись и восторгались этой красотой. Не зная, что это может быть, они давали необычные и порой красивые объяснения Млечному Пути.

Например, при зарождении христианства люди считали, что это дорога ангелов, по которой те могли подниматься на небеса. Они также думали, что это отверстие в небе, которое позволяет живущим на Земле увидеть, что находится за небесным сводом.

Наши сегодняшние знания о Млечном Пути не мешают нам восторгаться им. Действительность так же удивительна, как и древние легенды о его якобы создании.

Наша галактика, округлая и плоская, по форме напоминает часы. Если бы мы смогли посмотреть на нее сверху, мы увидели бы, что галактика действительно похожа на часы. Но мы находимся внутри галактики, и, глядя вверх, мы как бы смотрим на край часов изнутри. Мы наблюдаем, что их край изгибается вокруг нас. Эти миллионы звезд и составляют Млечный Путь.

Известно ли тебе, что галактика состоит из 3 миллиардов звезд? И мы имеем представление о ее размере. Свет от Солнца доходит до Земли за 8 минут. А расстояние от центра галактики до Солнца луч света пройдет за 27 тысяч лет.

Галактика вращается вокруг своей оси подобно колесу. Один полный оборот совершается за 200 000 000 лет.

Какая звезда самая яркая?

Пытался ли ты найти в небе самую яркую звезду?

Тебе, наверное, кажется, что звезд в небе несметное множество. Но без телескопа ты можешь увидеть не более 6000 звезд, из них около 1500 находятся в Южном полушарии и не видны в Северном полушарии.

Еще 2000 лет назад греческие астрономы делили звезды в зависимости от их яркости на величины или классы. До появления телескопа существовало шесть классов, или величин, звезд. Звезды первой величины самые яркие, а шестой величины – самые слабые. Звезды ниже шестой величины без телескопа не наблюдаются. Сегодня современные телескопы позволяют сфотографировать звезды 21 величины.

Яркость звезд одной величины в два с половиной раза ниже яркости звезд предыдущей величины. К первой величине относятся 22 звезды, самая яркая из них – Сириус, имеющий величину – 1 6. Сириус более чем в 1000 раз ярче любой самой слабой звезды, которую можно наблюдать невооруженным глазом.

Чем ниже класс, или величина, тем больше звезд она насчитывает. Так, если к первой величине мы относим только 22 звезды, то звезд 20 класса насчитывается около миллиарда.

Что такое падающие звезды?

Многие тысячелетия человек наблюдал падающие звезды, задумываясь о том, что это такое и откуда они происходят. Некоторое время считалось, что они приходят из других миров.

Сегодня мы знаем, что это совсем не «звезды». Мы называем их «метеорами». Они состоят из твердого тела и, двигаясь в космическом пространстве, иногда попадают в атмосферу Земли.

Когда метеор проходит сквозь нашу атмосферу, мы можем наблюдать это, так как он оставляет в небе яркий след. Это приходит оттого, что в результате трения поверхности метеора о воздух выделяется тепло.

Удивительно, но большинство метеоров очень малы, не больше булавочной головки. Некоторые метеоры могут весить до нескольких тонн. Большинство метеоров полностью сгорают в атмосфере, и только крупные метеоры достигают поверхности Земли. По оценкам ученых, за сутки на Землю падают тысячи метеоров, но так как большую часть Земли покрывают моря и океаны, метеоры попадают в основном туда.

Мы можем видеть один метеор, который пролетает в любом направлении, но обычно мы наблюдаем метеорные потоки, состоящие из тысяч падающих звезд. Когда Земля пересекает метеорный поток, огромная масса метеоров, попадая в верхние слои атмосферы, разогревается, и тогда мы видим «метеорный дождь».

Как появились метеоры? Современные астрономы считают, что эти потоки метеоров являются остатками комет. При разрушении кометы миллионы ее частиц продолжают движение в космосе в виде потока метеоров. Они движутся по круговым орбитам. Каждые 33 года Земля пересекает орбиту такого потока метеоров.

Метеор, достигший поверхности земли, называется «метеорит». Он падает на Землю из-за силы тяжести. В 467 году до нашей эры в древнем Риме было зарегистрировано падение метеорита. Это событие посчитали столь важным, что даже древнеримские историки отметили его.

Что такое комета?

Было время, когда появление комет вызывало у людей ужас. Они считали кометы дьявольским предзнаменованием, предвестником чумы, войн, смерти.

Сегодня мы знаем, что такое кометы, однако многое о них остается неясным. Когда мы впервые замечаем комету, мы наблюдаем только небольшой светлый объект, хотя сама комета может достигать нескольких тысяч километров в диаметре.

Источником света является «голова», или ядро кометы. Ученые считают, что она, возможно, состоит из сгустка твердых частиц и газов. Для нас остается загадкой, откуда они взялись.

С приближением к Солнцу у кометы появляется хвост. Он состоит из очень разреженного газа и мельчайших частиц, которые срываются с ядра кометы под воздействием Солнца. Ядро кометы окружает ее третья часть, называемая «оболочкой». Это светящееся облако твердого вещества, которое может достигать в диаметре 250 000 км и более.

Хвосты комет различны по форме и размеру. Одни – короткие и широкие, другие – длинные и тонкие. Обычно их длина достигает порядка 10 млн км, а иногда – 180 млн км. А у некоторых комет вообще нет хвоста.

По мере того, как растет хвост, возрастает скорость движения кометы, так как она приближается к Солнцу. В это время комета движется головой вперед. А затем происходит нечто странное. Комета, удаляясь от Солнца, движется хвостом вперед. Это происходит оттого, что лучи Солнца срывают с ядра кометы мельчайшие частицы материи, образуя хвост кометы, в направлении, обратном Солнцу.

Поэтому при удалении кометы от Солнца она движется хвостом вперед. В это время скорость движения кометы падает, и мы постепенно теряем ее из вида. Кометы могут исчезать на многие годы, но большинство постепенно возвращается. Кометы вращаются вокруг Солнца, для некоторых требуется много времени, чтобы совершить один полный оборот. Например, комета Галлея совершает один оборот вокруг Солнца почти за 75 лет. В настоящее время астрономы зарегистрировали почти 1000 комет, но в нашей Солнечной системе может быть несколько сотен тысяч комет, невидимых для нас.

Почему астрономы полагают, что на Марсе может быть жизнь?

Как вам известно, ученые проводят различные эксперименты по поиску жизни во Вселенной. Естественно, легче исследовать нашу Солнечную систему в поисках жизни, чем изучать космическое пространство. Некоторые ученые считают, что одним из мест, где может существовать какая-то форма жизни, является Марс.

Почему они выбрали Марс? Марс считают двойником нашей Земли. По расстоянию до Солнца Марс идет вслед за Землей. Его диаметр наполовину меньше земного, один оборот вокруг Солнца Марс совершает почти за два года. Но продолжительность марсианского дня почти совпадает с земным.

При наблюдении Марса астрономы отметили некоторые детали, свидетельствующие о том, что на Марсе могут существовать какие-то формы жизни. Во-первых, на Марсе, как и на Земле, есть времена года. И действительно, со сменой времен года наблюдаются изменения на поверхности планеты. Весной и летом темные участки поверхности еще более темнеют, их цвет из голубовато-зеленого превращается в желтый. Может быть, это растительность?

По прогнозам астрономов, атмосфера планеты содержит небольшое количество водяных паров, что может содействовать развитию жизни. В 1887 году Джованни Скиапарелли, итальянский астроном, объявил о том, что он наблюдал на поверхности Марса нечто, напоминающее каналы. «Могли ли их построить марсиане, чтобы получать воду в засушливых районах из полярных районов?» – задавали вопрос ученые.

В 1976 году на поверхность планеты совершили посадку два американских аппарата «Викинг». С помощью аппаратуры, находившейся на борту космических аппаратов, исследовался грунт в поисках следов жизни, а результаты передавались на Землю. Эти исследования показали, что либо в почве возможно наличие микроорганизмов, либо марсианская почва совершенно непохожа на земную. Если на Марсе и существует жизнь, то в очень примитивной форме.

Почему облака имеют различную форму?

Вот как образуются облака: теплый воздух с водяными парами поднимается в небо. На определенной высоте теплый воздух охлаждается. При низких температурах влага не может больше находиться в виде водяных паров. Лишняя влага превращается в капельки воды, частички льда – вот так образуется облако.

Нет двух похожих облаков, они постоянно меняют свою форму. Различие формы облаков объясняется тем, что они образуются на различной высоте и при различной температуре. Кроме того, облака могут состоять из различных частичек, в зависимости от высоты и температуры.

Самые высокие облака называются «светящиеся». Они находятся на высоте 50-100 км! Затем идут «перламутровые». Они располагаются на высотах от 22 до 33 км. Это очень тонкие, красиво раскрашенные облака, состоящие из пыли или дождевых капелек. Их можно наблюдать только после захода Солнца или перед восходом.

На высоте 10 км и выше располагаются «перистые», «перисто-слоистые» и «перисто-кучевые» облака. Перистые облака похожи на перья и волокна, перисто-слоистые – на тонкие беловатые полосы, перисто-кучевые – это небольшие округлые облака, о них мы говорим «небо в барашках». Все эти облака состоят из тонких льдинок.

Низкие облака состоят из маленьких капелек воды. На высоте 3-5 км от поверхности Земли располагаются высококучевые облака, состоящие из больших масс паров и частиц, чем перисто-кучевые облака. На такой же высоте образуются высокослоистые облака, часто закрывающие все небо серой вуалью, сквозь которую Солнце и Луна просвечивают бледными пятнами.

Ниже, на высоте двух километров, формируются слоисто-кучевые облака – крупные и комковатые. На этой же высоте располагаются дождевые облака – плотные, темные, бесформенные. На высоте менее 610 метров находятся слоистые облака – поднявшийся вверх туман. Кучево-дождевые облака – высокие, плотные, похожие на цветную капусту облака, приносящие грозы и сильные ветры.

Что такое туманность?

Если ты видел изображение туманностей в книгах – в виде огромных спиралей, завихрений и облаков, не надейся увидеть подобное в небе. Большинство туманностей без телескопа не разглядеть. Слово «туманность» появилось оттого, что они напоминали туманные пятна наблюдавшим их сквозь слабенькие телескопы астрономам.

Существуют два основных класса туманностей – галактические и внегалактические. Галактические туманности можно обнаружить в нашей галактике (Млечный Путь). Они состоят из пыли и газа. Внегалактические туманности расположены за пределами нашей галактики. В основном они состоят из звезд.

Галактических туманностей насчитывается менее 2 тысяч. Значит, большинство туманностей, известных человеку, расположены вне нашей Галактики. Сколько их? Насколько нам известно, на огромном пространстве вне Млечного Пути их могут быть миллионы.

Внегалактические туманности еще называются «островными вселенными» или «галактиками». Это означает, что если бы кто-то наблюдал нашу Галактику оттуда, она бы выглядела как туманность.

Внегалактические туманности имеют различную форму. Некоторые – неправильной или эллиптической формы. Наиболее многочисленны спиральные туманности. Спиральные, наподобие нашей, галактики состоят из множества звезд, огромных газовых облаков и обширных областей, заполненных пылью. Туманность обычно имеет ядро, от которого по спирали расходятся отростки. Туманность Андромеды – самая близкая к Земле, самая обширная и самая яркая из всех известных. Она выделяет света в 1 500 000 000 раз больше, чем наше Солнце!

Почему вода в океане соленая?

Время от времени мы сталкиваемся с некоторыми вопросами, относящимися к нашей Земле, которые представляются нам таинственными и на которые еще не найдено ответов. Например, наличие соли в воде океанов. Как она туда попала?

Да мы просто не знаем, как соль попала в океан! Конечно, нам известно, что соль растворяется в воде и что она попадает в океаны с дождевой водой. Соль с поверхности Земли постоянно растворяется и попадает в океан.

Но мы не знаем, можем ли мы этим объяснить наличие огромного количества соли в океанах. Если высушить все океаны, из оставшейся соли можно было бы построить стену высотой 230 км и толщиной почти 2 км. Такая стена смогла бы обогнуть по экватору весь земной шар. Или другое сравнение. Соль всех высохших океанов по объему в 15 раз больше всего европейского континента!

Обычную соль, которой мы ежедневно пользуемся, получают из морской воды, солевых источников или при разработке залежей каменной соли. Морская вода содержит 3-3, 5% соли. Внутренние моря, такие, как Средиземное море, Красное море, содержат больше соли, чем открытые моря. Мертвое море, занимая всего 728 кв. км., содержит примерно 10 523 000 000 тонн соли.

В среднем в литре морской воды содержится около 30 г соли. Залежи каменной соли в различных частях земли образовались многие миллионы лет назад в результате испарения морской воды. Для образования каменной соли необходимо, чтобы испарилось девять десятых объема морской воды; полагают, что на месте современных залежей этой соли находились внутренние моря. Они испарялись быстрее, чем поступала новая морская вода – вот и появились залежи каменной соли.

Основное количество пищевой соли добывают из каменной соли. Обычно к залежам соли прокладывают шахты. По трубам закачивают чистую воду, которая растворяет соль. По второй трубе этот раствор поднимается на поверхность.

Какой океан самый глубокий?

Океаны во многом остаются для нас загадкой. Мы даже не знаем возраста океанов. Вполне возможно, что на первых этапах развития Земли океанов не существовало.

Сегодня человек исследует океанское дно, чтобы лучше их изучить. До глубины 3600 м дно океанов покрыто мягкими илистыми отложениями. Они состоят из известковых скелетов мельчайших морских животных. На глубинах, превышающих 6 км, дно покрыто мелким красноватым илом, называемым «красная глина». В его состав входят частички скелетов животных, остатки мелких растений и вулканический пепел.

В настоящее время глубину океанов измеряют, направляя вглубь звуковые волны и принимая отраженный сигнал. Для этого измеряют время, за которое звуковая волна достигает дна и после отражения возвращается; после этого величину времени делят пополам.

Основываясь на этих измерениях, мы довольно хорошо представляем себе среднюю глубину различных океанов, как и самые их глубокие точки. Самый глубокий – Тихий океан, его средняя глубина 4 281 м. Следом идет Индийский океан со средней глубиной 3 963 м. Затем следует Атлантический океан со средней глубиной 3 926 м. Для сравнения: Балтийское море имеет среднюю глубину всего 55 м!

На сегодняшний день известно самое глубокое место в океанах – в районе Гуамских островов – 10 790 м. Другое глубочайшее место расположено в Атлантическом океане недалеко от Гуамских островов – здесь глубина достигает 9 219 м. Гудзонов залив, по площади превосходящий многие моря, имеет среднюю глубину только 183 м.

Отчего появляются волны?

Если вы когда-либо проводили время на берегу водоема, то замечали, наверное, что в тихую погоду на воде почти нет волн, а в ветреный дождливый день – волн много.

Вот как можно объяснить появление волн на воде. Их создает ветер. Волна – это способ перемещения одной из форм энергии с одного места на другое. Для зарождения волны необходима какая-то сила или энергия, и ветер передает такую энергию воде.

Когда мы наблюдаем движение волн – последовательное, одна за другой – кажется, что вода тоже движется вперед. Но если на поверхности воды плавает кусок дерева, мы заметим, что он не двигается вперед вместе с волнами. Он только будет появляться и исчезать в волнах. Он будет двигаться только при наличии ветра или течения. Какое же движение происходит в волне? В основном это движение частиц воды вверх-вниз. Это движение передается по направлению к берегу. Например, если у тебя есть веревка, ты можешь создать подобие волны вдоль всей ее длины. Волнообразные движения проходят по всей длине веревки, но частички веревки вперед не движутся.

У самого берега основание волны ударяется о дно, и движение волны замедляется из-за трения. Гребень волны продолжает движение, обрушиваясь вниз и образуя прибой.

У берега волны теряют свою энергию. Постой в волнах у самого берега, и ты поймешь, какой энергией они обладают!

В волнах частицы воды движутся вверх и вперед, толкаемые ветром. Затем сила тяжести заставляет их опускаться и возвращаться в исходное положение. Эти движения воды и заставляют волны передвигаться. Расстояние между гребнями двух волн называется длиной волны, самое нижнее ее положение называется подошвой.

Что такое приливная волна?

27 августа 1883 года огромное извержение вулкана практически уничтожило остров Кракатау. Этот взрыв образовал волны высотой несколько десятков метров, которые стерли с лица Земли сотни деревень. Волны пронеслись по океану со скоростью до 1300 км/час, достигнув берегов Австралии и Калифорнии за многие тысячи километров от места катастрофы!

В 1946 году в районе Алеутских островов произошло подводное землетрясение. Образовавшаяся гигантская волна менее чем за пять часов, преодолев почти 4 тыс. км, обрушилась на Гавайи. Она разрушила дома и мосты на расстоянии сотен метров от берега. Погибло 170 человек.

Такие волны называются приливными. Они совершенно не похожи на обычные волны в море или у берега и не зависят ни от ветра, ни от течения. Ученые дали этим волнам японское название «цунами». Различные катаклизмы, происходящие на морском дне, создают приливные волны, или цунами. Как правило, это подводные землетрясения.

В результате подводного землетрясения образуется ударная волна, которая распространяется в воде наподобие того, как звук распространяется в воздухе. И действительно, такая ударная волна в воде имеет скорость звука.

Если в этом районе окажется корабль, он ощутит на себе силу ударной волны, а это примерно то же самое, что и столкновение корабля со скалой!

При подводном землетрясении происходит перемещение морского дна по вертикали и горизонтали. Вот эти перемещения дна и ударная волна вызывают приливные волны. На поверхности воды может внезапно образоваться огромная воронка или наоборот – возникает столб воды. Появляется приливная волна, которая с огромной скоростью движется по морской поверхности.

Когда приливная волна приближается к берегу, ее первым признаком, как ни странно, может быть незначительное повышение уровня моря. Затем на несколько минут море отступает, как при отливе. Может обнажиться обширный участок морского дна. И затем появляется всеразрушающая приливная волна!

Что такое водоворот?

Когда мы думаем о водоворотах, нам представляется огромная вращающаяся масса воды, которая затягивает людей и корабли, принося разрушение и смерть. Хотя водовороты и представляют опасность, они не в состоянии что-либо затягивать или поглощать.

Давайте посмотрим, что такое водоворот. Ты, вероятно, наблюдал маленькие водовороты в ручье. Они образуются там, где берег вдается в поток и придает вращательное движение потоку.

Вращаясь на небольшом пространстве, вода стремится к внешнему краю водоворота, создавая выемку в центре. Это результат центробежной силы. Именно эта сила держит воду в ведре, когда мы вращаем это ведро.

Какова природа больших водоворотов, которые якобы представляют опасность для судов и людей? Когда одна волна настигает предыдущую, океанические потоки получают вращательное движение. Это особенно часто происходит в узких проливах между островами и участками суши.

Если такой узкий пролив имеет достаточную глубину, при проходе по нему прилива мы наблюдаем образование воронок во вращающейся массе воды. Но, как мы уже говорили, этого не происходит в открытых океанах. Водоворот в океане – это всего лишь турбулентное движение воды в больших масштабах, то есть вращение воды.

Водовороты наблюдаются в различных частях света. Наиболее известны три из них – Мальстрём, Харибда и водоворот ниже по течению от Ниагарского водопада. Мальстрём расположен у берегов Норвегии, Харибда – в проливе между Италией и Сицилией.

Что такое Гольфстрим?

Гольфстрим – самое известное океанское течение, протекающее по морю, а не по суше. Но Гольфстрим настолько велик, что его масса больше всех рек, текущих по суше!

Гольфстрим перемещается в северном направлении вдоль восточного побережья Соединенных Штатов, через северную часть Атлантического океана, достигая северо-запада Европы. Цвет Гольфстрима – ярко-синий – контрастирует с зеленоватой и серой водой океана, сквозь который проходит его путь.

Он начинает свой путь в Атлантическом океане недалеко от экватора. Движение воды на поверхности или «дрейф» происходит в западном направлении, поэтому вначале Гольфстрим направляется к северу от Южной Америки в Карибское море. И только когда он поворачивает на север и движется вдоль восточного побережья США, он становится Гольфстримом.

Так как Гольфстрим зарождался в теплой части света, это поток теплой воды. Приток огромной массы теплой воды приносит значительные изменения в климат многих регионов!

Вот некоторые удивительные примеры: ветры, проходящие через Гольфстрим в Северную Европу (где его называют североатлантическим потоком) приносят тепло в Норвегию, Швецию, Данию, Голландию и Бельгию. В результате – здесь теплее зимой, чем в других районах, расположенных на такой же широте. По этой же причине морские порты на побережье Норвегии свободны ото льда круглый год.

Благодаря Гольфстриму, зима в Париже и Лондоне теплее, чем в южной части Лабрадора, где зимой очень холодно. Ветры, проходя над Гольфстримом, становятся теплыми и влажными. Когда такой ветер остывает, например при приближении к Ньюфаундленду, образуется густой туман. Вот почему бывают известные туманы на Большой Банке в районе Ньюфаундленда.

Гольфстрим не оказывает такого влияния на зимние температуры в Северной Америке, как в Европе, так как ветры дуют в сторону Европы.

Почему вода течет из родника?

Вода, которая вытекает из родников, когда-то выпала в виде дождя. Дождевая вода впитывается в землю и проникает в скальный грунт по трещинам. Конечно, часть воды остается у поверхности и испаряется в воздух, а также поглощается растениями через их корневую систему.

Остальная вода под воздействием силы тяжести опускается вниз настолько, насколько позволяет скальный грунт. Глубоко под землей на различной глубине имеются участки, где все пустоты скального грунта заполнены водой. Такие участки называют «зоной подземных вод». Верхний уровень таких вод называют «уровень воды» (граница водоносного слоя).

Родник образуется тогда, когда для воды находится естественное отверстие в земле, расположенное ниже уровня этого слоя воды. Вот почему многие родники расположены в долинах или в других низких местах. Грунтовые воды вытекают через родники по скальным пустотам по дну или по склонам подобных низин. Родник тоже подчиняется силе тяжести: вода течет сверху вниз.

Некоторые родники питаются водой из водоносного слоя. Они действуют круглый год и называются «постоянными». У других родников их канал, соединяющий поверхность с водоносным слоем, расположен в непосредственной близости от верхнего уровня воды этого слоя. Такие родники действуют только во время дождей, когда уровень воды повышается. Их называют «пульсирующими».

Родниковая вода проходит сквозь скальный грунт под землей, поэтому она содержит некоторые минералы, такие, как сера, известь. Источники, вода которых содержит значительные объемы минеральных солей, называются минеральными источниками.

В некоторых районах, особенно там, где была вулканическая деятельность, вода соприкасается с нагретыми подземными скальными породами. Подобные источники называют «термальными».

Артезианский колодец отличается от источника. В таком колодце дождевая вода просачивается вниз до тех пор, пока не достигнет слоя пористых пород, расположенного между двумя слоями монолитных скал. Эта вода находится под давлением со всех сторон, и когда в этом месте бурят скважину, вода с силой вырывается наружу. Скважину следует бурить в том месте, которое ниже той точки, где вода проникает в землю.

Как появились горы?

Из– за их гигантских размеров люди думали, что горы вечны и неизменны. Но геологи, ученые, которые изучают горы, могут доказать, что горы изменяются и что они не вечны.

Определенные изменения земной поверхности привели к возникновению гор, которые постоянно разрушаются и меняются. Склоны гор разрушаются замерзающей водой, почва и частицы скального грунта вымываются дождем и потоками воды. Со временем даже высочайшие вершины превращаются в холмы и равнины.

По способу образования геологи разделили горы на четыре типа. Вместе с тем горы образовались в результате резких изменений земной поверхности многие миллионы лет назад.

«Складочные» горы состоят из слоев горных пород, сжатых огромным давлением в гигантские складки. Во многих местах можно видеть слои горных пород, изгибающиеся наподобие арок и вогнутых линз. Это результат сжатия и давления земной поверхности. Примером таких гор могут служить Аппалачи и Альпы.

Для сводчатых гор характерны скальные породы, поднятые вверх в виде сводов. Расплавленная лава, поднимаясь под большим давлением на поверхность Земли, смогла поднять эти пласты горных пород. Примером таких гор могут служить Черные Холмы в штате Южная Дакота в США.

Целиковые горы возникли в результате разломов или провалов земной коры. Обширные участки земной коры, целые горные гряды за короткое время поднимались или опускались. Горная цепь Сьерра Невада, 740 км длиной и 150 км шириной, расположенная в Калифорнии, США, может служить примером этих гор.

Вулканические горы состоят из лавы, вулканического пепла и шлаков, попавших на поверхность Земли. Вулканы обычно имеют коническую форму с большим кратером на вершине. Наиболее известными вулканами являются Рейнер, Шаста и Худ в США, Фудзияма в Японии, Везувий в Италии.

Многие горные системы были образованы сочетанием вышеперечисленных способов. В горах Рокиз (США) можно наблюдать горные отроги, возникшие в результате сжатия, разломов и даже эрозии лавы!

Почему камни такие разные?

Найдется ли во всем мире мальчишка, который не собирал в свое время различной формы и окраски камешки? Различные по размерам и цвету, гладкие и шероховатые, напоминающие драгоценные камни – они просто заставляют нас собирать их!

Они выглядят такими привлекательными потому, что состоят из одного или нескольких минералов. Именно эти минералы придают различным камням прекрасные оттенки, заставляя некоторые из них сверкать наподобие драгоценных камней.

Все камни имеют различное происхождение. Некоторые камни, называемые «осадочными», состоят из осадочных пород. Это означает, что много лет назад образовались осадки в результате деятельности воды, ветра, льда, растений и животных. Отложение происходило по слоям, поэтому такие скалы и камни называют «слоистыми». Мельчайшие частицы, из которых состоят скалы, имеют округлую форму, так как их острые края сточились при их движении в потоках воды и под воздействием ветра. Песчаник и известняк являются типичными слоистыми скальными породами.

Другие скальные породы произошли из расплавленного вещества, находившегося глубоко под землей. Их вынесло на поверхность земли, часть попала в трещины других скальных пород. Такие скальные породы называют «пирогенными», или вулканического происхождения. К ним относятся гранит и базальт.

Третий тип скал имел раньше другую форму и структуру (вулканическую или слоистую), но изменился под воздействием температур или высокого давления. Их называют «метаморфными», к ним относятся мрамор и кварциты.

Некоторые скальные породы содержат наряду с другими примесями минералы металлов. Если таких минералов достаточно для производства металла, такая порода называется «руда».

Как появились пещеры?

Пещеры издавна связаны с историей развития человечества. Еще в каменную эпоху пещеры спасали людей от зимней стужи.

Но и после того, как древние люди перестали использовать пещеры в качестве жилищ, пещеры окружал ореол необычного и странного. Греки верили, что пещеры были храмами их богов – Зевса, Пана, Дионисия и Плутона. В древнем Риме считали, что в пещерах обитают нимфы и колдуньи. Древние персы и другие народы полагали, что в пещерах обитает царь всех земных духов Митрас.

В наши дни обширные и прекрасные пещеры привлекают туристов. Пещеры – это большие пустоты внутри холмов, гор и скал.

Пещеры образуются по-разному. Некоторые из них образовались в результате постоянного воздействия морских волн на скалы. Отдельные пещеры расположены под водой. Они являются обычно результатом деятельности подземных вод, вымывающих мягкие породы, например, известняк. Ряд пещер образовался в результате вулканической деятельности и подвижки скальных пород или в результате извержения горячей лавы.

Основная масса пещер в Соединенных Штатах появилась в результате разрушения значительных слоев известняка, особенно при воздействии на него воды, содержащей двуокись углерода. В штатах Индиана, Кентукки и Теннесси в слое известняка толщиной в среднем 53 метра образовалось множество пещер.

Некоторые пещеры имеют в потолке отверстия. Они образовались на том месте, где когда-то скопилась вода, которая затем прорвалась в пещеру. В пещерах можно встретить ряды галерей, идущих одна над другой. По отдельным пещерам протекают потоки воды, в других – после их образования вода уходит вниз, и пещера высыхает.

Во многих случаях каждая капелька воды, падающая с потолка пещеры, содержит частички известняка или других минералов. Вода испаряется, а некоторые из этих минералов остаются. Постепенно образуются сталактиты, похожие на сосульки, свисающие с потолка. Стекающая со сталактитов вода образует на полу сталагмиты.

Что такое ископаемое?

Изучение ископаемых растений и животных помогает в изучении нашего прошлого и позволяет узнать, какие животные жили миллионы лет назад. Этим занимается наука «палеонтология».

Некоторые люди думают, что ископаемые – это остатки животных, живших очень давно. На самом деле существует три типа ископаемых. К первому типу принадлежат части организмов, избежавших разложения и сохранившихся до наших дней в своем первоначальном виде. Ископаемые могут быть в виде слепка или оттиска, повторяющего форму тела животного или растений после того, как само животное или растение исчезло. Ископаемыми могут быть и следы животных, оставленные ими на мягкой поверхности грязи или глины.

Если находят ископаемое, состоящее из какой-то части организма, то это в основном плотные части – скелет, раковина, дошедшие до наших дней. Мягкие ткани разлагаются. Но в отдельных случаях даже такие животные, как медузы, на 99% состоящие из воды, оставляют прекрасные отпечатки на скалах. Некоторые ископаемые, обнаруженные во льдах, сохранили не только скелет, но также и ткани на своих костных образованиях.

Качество ископаемого не зависит от его размера. Например, в кусочке янтаря прекрасно сохранился маленький муравей, живший многие миллионы лет назад. Степень сохранности животного или растения зависит от района их проживания. Самыми многочисленными являются ископаемые морских животных – после их смерти их тела быстро покрываются донными отложениями и таким образом предохраняются от разложения. Земные животные и растения подвержены разрушительному воздействию воздуха и окружающей среды.

В основном благодаря изучению ископаемых мы знаем, каким был животный мир сотни миллионов лет назад. Например, ископаемые, найденные в скальной породе, поведали нам о том, что миллионы лет назад был век пресмыкающихся, во времена которого существовали чудовища длиной 24 метра и весившие 56 тонн. Это были динозавры. О самой первой птице, названной «археоптерикс», мы также узнали по двум найденным слепкам.

Откуда берутся айсберги?

Для нас айсберги – это прекрасные объекты для изучения и наблюдения. Но для океанских кораблей они представляют огромную опасность.

Одна из самых ужасных морских катастроф произошла в ночь 14 апреля 1912 года, когда «Титаник» столкнулся с айсбергом, в результате чего погибло 1513 человек.

Айсберг – это отколовшаяся часть ледника. Это происходит тогда, когда ледник (который напоминает ледовую реку), двигаясь вниз по долине, достигает моря. Край ледника откалывается и образует плавающий айсберг.

Некоторые айсберги появляются в фиордах – узких с высокими отвесными стенами заливах, откуда они выходят в океаны. Края некоторых айсбергов разбиты или сглажены волнами. Под поверхностью воды остается значительная подводная часть их, которая изредка, отколовшись, неожиданно всплывает на поверхность в виде айсбергов.

Размеры айсбергов различны. Небольшие, размером 5-10 метров в диаметре, моряки называют «гроулерами». Но чаще встречаются айсберги диаметром более 100 метров. Отдельные ледяные горы достигают в поперечнике 1000 метров.

Плотность айсберга составляет около 90% от плотности воды, поэтому над поверхностью находится только одна девятая часть этой ледяной горы, а восемь девятых – скрыты под водой. Поэтому льдина высотой 45 метров над поверхностью воды уходит вглубь на 200 метров. Трудно себе представить, сколько льда содержит такая гора. Ведь некоторые из них весят 180 000 000 тонн.

Так как основная часть айсберга находится под водой, на его движение оказывают влияние не ветер, а морские течения. Айсберги постепенно достигают теплых широт, где и тают. Только некоторые из них достигают теплого течения Гольфстрим, к востоку от Ньюфаундленда в Канаде. Они и представляют наибольшую опасность дли кораблей. Поэтому береговая охрана в Соединенных Штатах постоянно следит за появлением айсбергов, предупреждая корабли о местоположении этих ледяных гор.

Когда завершился ледниковый период?

Многие из нас полагают, что ледниковый период закончился очень давно и никаких его следов не осталось. Но геологи заявляют, что мы только приближаемся к окончанию ледникового периода. А жители Гренландии все еще живут в ледниковом периоде.

Примерно 25 тысяч лет назад народы, населявшие центральную часть Северной Америки, видели лед и снег круглый год. Огромная стена льда простиралась от Тихого до Атлантического океана, а на север – до самого полюса. Это было на заключительной стадии ледникового периода, когда вся территория Канады, большая часть Соединенных Штатов и северо-западная часть Европы были покрыты слоем льда толщиной более одного километра.

Но это не значит, что было всегда очень холодно. В северной части США температура только на 5 градусов была ниже современной. Холодные летние месяцы вызвали ледниковый период. В это время тепла было недостаточно, чтобы растопить лед и снег. Он накапливался и в конце концов покрыл всю северную часть этих районов.

Ледниковый период состоял из четырех этапов. В начале каждого из них образовывался лед, продвигался на юг, затем таял и отступал к Северному полюсу. Это происходило, как считают, четыре раза. Холодные периоды называют «оледенением», теплые – «межледниковым» периодом.

Считается, что первый этап в Северной Америке начался около двух миллионов лет назад, второй – примерно 1 250 000 лет назад, третий – около 500 000 лет назад, а последний – примерно 100 000 лет назад.

Скорость таяния льда на последнем этапе ледникового периода в различных районах была неодинаковой. Например, в районе расположения современного штата Висконсин в США таяние льда началось примерно 40 000 лет назад. Лед, который покрывал район Новой Англии в США, исчез около 28 000 лет назад. А территорию современного штата Миннесота лед освободил только 15 000 лет назад!

В Европе Германия освободилась ото льда 17 000 лет назад, а Швеция – только 13 000 лет назад.

Почему ледники существуют и в наши дни?

Огромную массу льда, с образования которой начался ледниковый период в Северной Америке, назвали «континентальным ледником»: в самом центре его толщина достигала 4, 5 км. Возможно, этот ледник формировался и таял четыре раза за весь ледниковый период.

Ледник, который покрывал другие части света, в некоторых местах не растаял! Например, огромный остров Гренландия все еще покрыт континентальным ледником, за исключением узкой прибрежной полосы. В своей средней части ледник иногда достигает толщины более трех километров. Антарктида также покрыта обширным континентальным ледником толщиной льда в некоторых местах до 4 километров!

Поэтому причиной, почему в некоторых районах земного шара имеются ледники, является то, что они не растаяли с ледникового периода. Но основная часть ледников, встречающихся сейчас, образовалась недавно. В основном они расположены в горных долинах.

Они берут свое начало в широких, пологих, по форме напоминающих амфитеатры, долинах. Снег попадает сюда со склонов в результате обвалов и лавин. Такой снег не тает летом, с каждым годом становясь все глубже. Постепенно давление сверху, некоторое оттаивание, повторное замораживание удаляют воздух из донной части этой снежной массы, превращая ее в твердый лед. Воздействие веса всей массы льда и снега сдавливает всю массу и заставляет ее двигаться вниз по долине. Такой движущийся язык льда и есть горный ледник.

В Европе в Альпах известно более 1200 таких ледников! Они также существуют на Пиренеях, в Карпатах, на Кавказе, а также в горах южной части Азии. На юге Аляски находятся десятки тысяч подобных ледников, некоторые длиной от 50 до 100 км!

Почему вулканы расположены в определенных местах?

В районе таких городов, как Нью-Йорк, Лондон или Париж, нет вулканов, и вряд ли они там появятся в будущем. Однако в некоторых районах земного шара в одном месте расположено сразу несколько вулканов.

Тихоокеанское побережье Центральной Америки – одно из самых активных мест вулканической деятельности в мире. И на самом деле в этом месте расположено более двух третей действующих вулканов, а также множество таких, что прекратили свою деятельность сравнительно недавно.

А причина вот в чем: в этих местах земная кора очень слаба по сравнению с другими районами земного шара. Там, где есть слабый участок земной коры, там появляется вулкан.

Вот как он образуется. Как мы уже знаем, ядро Земли очень горячее. С увеличением глубины растет и температура. На глубине 25 км температура настолько высока, что все породы (здесь температура достигает 1000—1100° С) находятся в расплавленном состоянии.

Когда горная порода плавится, она увеличивается в объеме – ей требуется больше места. В отдельных районах Земли новые горные системы образовались не так давно (это значит несколько тысяч лет назад). Под ними в этом районе давление ниже, чем в других районах. Это своего рода слабый участок в земной коре.

Расплавленная порода, называемая «магмой», проникает в эти участки, создавая резервуары расплавленной породы. Магма поднимается по трещинам, образованным поднятием пород земли.

Когда давление в таком резервуаре превысит те силы, которые сдерживают магму под землей, расплавленная порода вырывается наружу, образуя вулкан. Извержение прекращается с окончанием выхода сопутствующего газа.

При извержении в основном выделяются газообразные вещества, а также большое количество расплавленной породы «лавы», твердые частицы в виде пепла. Извержение – это взрыв газов, но часть лавы превращается в пыль, и при извержении мы наблюдаем облако черного дыма.

Где происходит большинство землетрясений?

Если посмотреть на карту земного шара с указанием районов с наиболее частыми землетрясениями, мы обнаружим широкую ленту, поднимающуюся вверх и опускающуюся вниз по всей поверхности Земли. В некоторых районах землетрясений нет совершенно, в других они часты.

Япония – район Земного шара с частыми землетрясениями. Они там происходят почти ежедневно! Конечно, большинство из них слабы и не приносят никакого ущерба. Другим подобным районом является район Средиземного моря. И наоборот, возьмем район Новой Англии в США. Разрушительных землетрясений здесь не происходило со времени ледникового периода, многие тысячи лет!

Объясняется это тем, что земная кора неодинакова повсеместно. В отдельных районах кора недостаточно прочна, и в этом месте имеется разлом. Разлом – это разрыв в скальных породах коры. В месте разлома участки коры давят друг на друга с огромной силой. Эта энергия превращается в вибрацию скал.

Такая вибрация может распространяться на тысячи километров, землетрясение в этом случае бывает очень сильным, особенно по линии разлома, созданного подъемом участков земной коры. Участки разлома поднимаются и опускаются, они могут также двигаться в горизонтальном направлении.

После землетрясения на поверхности Земли вдоль разлома можно видеть определенные изменения. Та часть, где вибрация ощущалась сильнее всего, называется «эпицентром» землетрясения. Если рядом располагается город, могут быть значительные разрушения. Падающие здания и пожары в результате разрывов газопроводов приводят к жертвам среди населения.

Районы распространения землетрясений и извержений вулканов примерно одинаковы. Это связано с тем, что земная кора в этих районах не находится в состоянии покоя.

Как метеорологи предсказывают погоду?

Понятие «погода» включает в себя все состояния атмосферы. «Погода» включает в себя такие coстояния атмосферы, как холодное, теплое, сухое, влажное, солнечное, облачное, ветреное, тихое. Погода меняется каждый день, а все, что происходит в течение года называется «климатом».

На погоду влияют различные факторы, но самый основной – это Солнце. Солнечное тепло испаряет воду и согревает воздух, отчего восходящие потоки теплого воздуха поднимают водяные пары в небо. Там воздух остывает и пары конденсируются в дождь. Это может происходить постепенно или быстро. При резкой смене погоды бывают бури.

В Англии имеется около 200 пунктов, регистрирующих погоду, приблизительно столько же имеется на территории всей остальной Европы. Кроме этого, «корабли погоды», расположенные в Атлантике, а также специальные самолеты, несущие дежурство, следят за изменениями погоды. Прогноз погоды составляют на основании этих сообщений и других метеорологических данных.

Карты, которые изучают специалисты по погоде, могут сообщить им различную информацию: районы с одинаковым давлением, участки с равной температурой, направление ветра, облачность или чистое небо, дождь или снег, количество выпавшего дождя, районы с повышенным или пониженным давлением.

Метеорологи, изучая карту, могут предсказать, что можно ожидать при данных условиях атмосферы. Они знают, что низкое давление означает сильные ветры из-за перемещения холодного воздуха на смену теплому, поднимающемуся вверх воздуху, насыщенному влагой. Высокое давление означает хорошую погоду.

В Северном полушарии ветры в районах с высоким давлением дуют по часовой стрелке. При низком давлении – против часовой стрелки. То есть даже направление ветра можно предсказать. Метеорологи также знают скорость перемещения участков с различным давлением.

Зная все эти детали, а также имея сообщения о погоде из многих районов страны, метеоролог хорошо представляет, какая погода ожидается в твоем районе!

Почему существуют времена года?

С давних пор человек удивлялся смене времен года. Почему летом тепло, а зимой холодно? Почему зимой ночи длинные?

Мы знаем, что Земля вращается вокруг Солнца, и одновременно она вращается вокруг своей оси. Вращаясь вокруг Солнца, она еще крутится, как волчок. Если бы ось Земли (воображаемая линия от Северного к Южному полюсу) располагалась под прямым углом к орбите Земли вокруг Солнца, у нас не было бы времен года, а все дни были бы одинаковыми.

Но ось Земли наклонена. Дело в том, что на Землю действуют различные силы. Во-первых, это притяжение Солнца, во-вторых, притяжение Луны, в-третьих, вращение самой Земли. В результате Земля вращается вокруг Солнца в наклонном положении. Это положение сохраняется круглый год, поэтому ось Земли всегда направлена в одну точку – на Полярную звезду.

Это означает, что часть года Северный полюс повернут к Солнцу, а вторую часть скрыт от него. Из-за этого наклона прямые лучи Солнца иногда освещают участок поверхности Земли к северу от экватора, иногда – на экваторе, иногда – к югу от экватора. Это различное воздействие прямых солнечных лучей на участки земной поверхности и вызывает смену сезонов в различных районах земного шара.

Когда Северное полушарие повернуто к Солнцу, в странах к северу от экватора лето, к югу – зима. Когда прямые лучи Солнца падают на Южное полушарие – здесь наступает лето, а в Северном – зима. Самые длинные и самые короткие дни в году называются днями зимнего и летнего солнцестояния.

Во всем мире в каждом году имеются двое суток, когда день равен ночи. Это происходит весной и осенью, ровно между днями солнцестояния. Осенью это происходит около 23 сентября – это осеннее равноденствие, весной около 21 марта – весеннее равноденствие.

Что такое реактивные потоки?

Сегодня мы часто слышим слово «реактивный», и ты считаешь, что понятие «реактивные потоки» в данном случае связано с реактивными самолетами. Но это совершенно не так!

Реактивные потоки являются частью системы ветров вокруг Земли, поэтому начнем с понятия «ветер». Ветры – это потоки воздуха, движущиеся параллельно поверхности земли и на небольшом расстоянии от нее.

Перемещение ветров в основном связано с наличием районов с различными давлениями, поэтому ветры дуют из районов с высоким давлением в районы с низким.

В глобальном (а не местном) масштабе можно сказать, что, в целом, холодный воздух перемещается от полюсов к экватору, а теплый – от экватора к полюсам. Это не равномерные потоки, а турбулентные струи воздуха. Различные условия влияют на погоду в каждом районе. На величину давления может оказывать влияние местный источник тепла. На направление ветра в районе оказывает влияние расположение суши, водной поверхности, гор.

И, наконец, в некоторых районах существуют участки, где почти постоянно существует высокое давление. Эти участки называются «антициклоны», и они определяют направление ветров в данном регионе.

Итак, ты можешь себе представить в целом, отчего дует ветер и что воздействует на него. Но все это относится к ветрам, которые дуют в нижних слоях атмосферы. Как известно, вокруг Земли существует атмосфера, которая простирается до высоты 2800 км. В верхних слоях атмосферы существуют другие условия для ветра. Ветры здесь дуют с большей скоростью, чем у поверхности Земли. На высоте порядка 9 км скорость ветра достигает такой величины, что его называют «реактивным потоком». Скорость такого потока достигает 200—400 км в час.

Откуда берется ветер?

Причины появления ветра можно рассматривать по-разному. Во-первых, можно рассматривать ветер применительно к своему району и, во-вторых, применительно ко всей поверхности Земли.

В любой местности существует разница давления, поэтому в данном районе дует ветер. Если ты живешь на морском побережье, ты можешь наблюдать это каждый день. В течение дня суша нагревается, воздух, находящийся над землей, поднимается вверх, а холодный ветер с моря занимает его место. Ночью земля остывает, вода же остается теплой, теплый воздух, находящийся над водой, поднимается вверх, и бриз уже дует с берега, занимая место теплого поднимающегося воздуха.

То, что происходит в нашем районе, происходит с ветром и в больших масштабах на земном шаре. На Земле самым теплым местом является экватор. Поэтому в этой полосе теплый воздух постоянно поднимается вверх. Этот воздух направляется в сторону полюсов, на север и юг. Затем на определенных широтах, называемых «конские широты», он опускается вниз и продолжает свое движение, но уже в двух направлениях – к полюсам и экватору.

Если бы не было вращения Земли, существовали бы только северные и южные ветры. Но из-за вращения Земли все ветры в Северном полушарии сдвигаются вправо, в Южном полушарии – влево. Ветры, дующие с «конских широт» в сторону экватора, называются «пассаты», в сторону полюсов – «весты». Соединенные Штаты в основном находятся в зоне «вестов».

В других частях земного шара также существуют свои «доминирующие ветры». Как ты уже понял, ветры ниоткуда не берутся, причина их появления – в различной степени нагревания поверхности Земли в разных ее регионах.

Что такое влажность?

Что происходит, если поставить на стол графин с ледяной водой? Снаружи на графине собирается влага. Откуда она взялась? Из воздуха.

Дело в том, что в воздухе всегда есть влага в виде водяных паров. В случае с графином ледяной воды эти пары сконденсировались на холодной поверхности графина и стали заметными. А в воздухе водяные пары невидимы. Термин «влажность» означает присутствие водяных паров в воздухе. Они есть повсюду, даже над огромными пустынями.

Следовательно, влажность существует всегда, но ее величина различна. Есть много способов выражения влажности, и существуют два термина – «абсолютная влажность» и «относительная влажность». Давай посмотрим, что они обозначают.

«Абсолютная влажность» – это количество водяных паров на единицу объема воздуха, то есть это определенное количество частиц в кубическом метре воздуха. Но чисто практически это нам ни о чем не говорит. Если ты захочешь узнать, как ты будешь себя чувствовать в определенных условиях, понятие «четыре единицы на кубический метр» ничего нам не скажет о том, сухой или влажный воздух. Чем больше влаги твоего тела уходит в воздух, тем лучше ты себя чувствуешь. Интенсивность испарения воздуха зависит от температуры, а абсолютная влажность как раз ничего не говорит об этой характеристике воздуха.

Относительная влажность выражается в процентах. Относительная влажность в сто процентов означает состояние полного насыщения воздуха или полностью заполненного данного воздушного пространства водяным паром. Чем выше температура, тем больше водяных паров содержит воздух. Таким образом, в жаркий день относительная влажность в 90% означает, что в воздухе присутствует огромное количество влаги, и в такой день твое самочувствие будет неудовлетворительным.

Почему ржавеет железо?

Если оставить какой-то железный предмет в сыром и влажном месте на несколько дней, он покроется ржавчиной, как если бы его покрасили красноватой краской.

Что такое ржавчина? Почему она образуется на железных и стальных предметах? Ржавчина – это окись железа. Она образуется в результате «сгорания» железа при соединении с кислородом, растворенным в воде.

Это значит, что при отсутствии в воздухе влаги и воды вообще отсутствует растворенный в воде кислород и ржавчина не образуется.

Если капля дождя попадает на блестящую железную поверхность, она остается прозрачной в течение короткого периода времени. Железо и кислород, находящийся в воде, начинают взаимодействовать и образуют окись, то есть ржавчину, внутри капли. Вода становится красноватой, и ржавчина плавает в воде в виде мелких частиц. Когда капля испарится, остается ржавчина, образуя красноватый слой на поверхности железа.

Если уж ржавчина появилась, она будет расти и в сухом воздухе. Это происходит потому, что пористое пятно ржавчины поглощает влагу, содержащуюся в воздухе, – она притягивает и удерживает ее. Вот почему легче предупредить ржавчину, чем остановить ее, когда она появилась. Проблема предупреждения ржавчины очень важна, так как изделия из железа и стали должны долго храниться. Иногда их покрывают слоем краски или пластмассы. А что бы ты сделал, чтобы предохранить от ржавчины боевые корабли, когда они не используются? Эта проблема решена с помощью поглотителей влажности. Такие механизмы заменяют влажный воздух в отсеках на сухой. Ржавчина в таких условиях появиться не может!

Что такое туман?

Туман – это облако у поверхности земли. Нет никакой разницы между туманом и облаком в небе. Когда облако находится у поверхности земли или моря, мы называем его «туман».

Обычно туман образуется по ночам и рано утром в низинах и над водоемами. Он связан с холодным потоком воздуха, который опускается на теплые поверхности суши или воды.

Туманы чаще бывают осенью, когда воздух охлаждается быстрее, чем земля или вода. В тихую погоду с наступлением темноты в низких местах над землей образуются тонкие слои тумана. По мере того как земля ночью остывает, становятся холоднее и нижние слои воздуха. При соприкосновении такого прохладного воздуха с теплым и образуется туман.

Как правило, городские туманы гуще сельских. Городской воздух полон пыли и сажи, которые, соединяясь с частичками воды, образуют плотное покрывало.

Самым туманным районом Земли является атлантическое побережье Ньюфаундленда (Канада), где туманы образуются при прохождении влажного теплого воздуха над холодными водами, которые движутся на юг от Полярного круга. Холод воды конденсирует влагу воздуха в маленькие капельки воды. Эти капли недостаточны по размеру для образования дождя. Они находятся в воздухе в виде тумана.

А туманы в районе Сан-Франциско образуются совершенно по другому. Здесь прохладный утренний бриз дует в сторону теплых песчаных дюн, и если накануне дождь промочил песок, образуется плотный слой тумана из испаряющейся влаги.

Часто туман кажется плотнее, чем облака. Это потому, что капельки тумана меньше по размеру.

Множество мельчайших капелек поглощает больше света, чем крупные капли (но меньшего количества), которые образуют облако. Вот нам и кажется, что туманы гуще облаков.

Что такое роса?

Ты, возможно, считаешь, что роса – это простое явление природы, легко объяснимое. Как ни странно, долго не могли понять, что такое роса. По этому вопросу было написано множество книг.

Со времен Аристотеля до XVIII века считалось, что роса «выпадает» так же, как дождь. Но роса совсем не «выпадает». Всем известная роса, которую мы видим на листьях растений, совсем не роса! Ты видишь, как мы заблуждались относительно росы.

Для того чтобы разобраться, что такое роса, мы должны кое-что знать о воздухе, который нас окружает. В воздухе содержится определенное количество влаги. Теплый воздух содержит больше влаги, чем холодный. Когда воздух соприкасается с холодной поверхностью, часть его конденсируется, и влага, содержащаяся в нем, остается на этой поверхности. Это и есть роса.

Температура такой прохладной поверхности должна быть ниже определенной величины, при которой образуется роса. Эта величина называется «точкой росы». Например, если налить в стакан или металлический сосуд воды, это еще не значит, что на их поверхности образуется роса. Если добавить туда льда, то и тогда роса образуется не сразу, а лишь после того, как поверхность сосудов остынет до определенной температуры.

А как роса образуется в природе? Для этого необходим теплый влажный воздух, который должен соприкоснуться с холодной поверхностью. Роса не образуется на земле или тропинках, так как они долго сохраняют солнечное тепло. А на траве или растениях, которые остыли, роса образуется.

Тогда почему мы сказали, что капли на растениях не являются росой? Потому, что только незначительная часть влаги, которую мы наблюдаем на растениях утром, является росой. Основная часть влаги (а иногда и вся влага) произведена самим растением. Влага проступает из растений через поры листьев. Это является продолжением процесса ирригации растений по обеспечению листьев водой из земли. Начинается этот процесс днем, чтобы защитить поверхность листа от солнечной жары, и продолжается в ночное время.

В некоторых районах земного шара росы выпадает столько, что ее собирают в специальные резервуары для водопоя скота!

Почему снежинки шестиугольные?

Снежинка – одно из самых прекрасных созданий природы. Нам бы пришлось немало потрудиться, чтобы создать форму, сравнимую по красоте с формой снежинки. В снегопад миллионы снежинок падают на землю, и среди них нет двух одинаковых.

Снег, как ты уже знаешь, – это просто замерзшая вода. Почему тогда снег белый, если это замерзшая вода? Он должен быть бесцветным. Снег белый оттого, что плоскости снежинки, являющиеся кристалликами льда, отражают свет, поэтому снег и кажется белым.

При замерзании воды образуются кристаллы. Это значит, что молекулы выстраиваются особым порядком, образуя геометрическую форму, что мы и называем «кристаллом».

Так получилось, что молекула воды состоит из трех частиц – двух атомов водорода и одного атома кислорода. Поэтому при кристаллизации она может образовать трех – или шестиугольную фигуру.

Вода, превращающаяся в снег, есть форма водяного пара в атмосфере. При замерзании кристаллики воды настолько малы, что их не видно. При образовании снега эти кристаллики перемещаются воздушными потоками в атмосфере вверх и вниз.

Во время таких перемещений они группируются вокруг мельчайших частичек пыли или капелек воды. Подобная группа кристаллов становится все больше и больше, вокруг одного такого ядра может собраться несколько сотен таких кристаллов.

Эта группа становится большой, тяжелой и падает на землю. Мы называем ее «снежинкой». Некоторые снежинки достигают трех сантиметров в диаметре. Размеры снежинок зависят от температуры. Чем ниже температура, тем меньше снежинки.

А ты знаешь, что в некоторых частях планеты выпадал цветной снег: синий, зеленый, красный и даже черный? Это связано с присутствием в воздухе, где образуются снежинки, определенного грибка или пыли.

Почему зимой на окнах узоры?

Дети, живущие в районах с настоящей холодной зимой, любят рассматривать иней на окнах. Некоторые изображения очень красивы, похожи на сложные рисунки на деревьях и листьях.

Для образования инея на окнах, как и на деревьях, траве, нужны определенные условия. Иней образуется из маленьких кристалликов замерзшей воды. Когда воздух, содержащий много влаги, охлаждается до точки замерзания, начинает образовываться иней. Точка замерзания – это 32° по Фаренгейту и 0° С на уровне моря.

Когда воздух охлаждается, содержание влаги в нем уменьшается. Избыток воды конденсируется на таких объектах, как оконное стекло.

Когда температура опускается ниже 0° С, вода кристаллизуется. Другими словами, кристаллики льда покрывают поверхность воды.

Почему же в мороз появляются рисунки на оконном стекле? С одной стороны, сами кристаллики имеют свою структуру, которая определяет рисунок. Кроме того, царапины на поверхности стекла, частички пыли, воздушные потоки помогают Деду Морозу создавать красивые узоры на окнах.

Белый иней, который часто называют «изморозью», бывает двух видов: гранулированный и кристаллический. Гранулированный иней – это просто замерзший туман. Кристаллический иней, о котором мы уже говорили, образуется из водяных паров воздуха. Происходит переход из газообразного в твердое состояние, минуя жидкое.

Мороз очень опасен для сельского хозяйства, так как может погубить почки на деревьях или созревающие фрукты. Собственно, вреден не мороз, а замерзание соков растений. Крестьяне придумали много способов защиты своих урожаев от заморозков. Один из них – укрытие растений легкой тканью, чтобы сохранить их тепло. Создание дымовой завесы в садах позволяет укрыть деревья плотным слоем дыма и также сохраняет тепло растений.

Помни, что, когда ты любуешься узорами Деда Мороза, миллионы тонн урожая могут находиться под угрозой.

Как вода превращается в лед?

Если ты наблюдал, как пруд, озеро или река покрываются льдом, ты мог заметить, что сначала льдом покрывается поверхность воды.

А тебе не кажется, что, если пруды, озера и реки замерзали бы со дна, а не наоборот, то многое в нашей жизни выглядело бы по-другому? Изменился бы не только климат Земли, но совершенно бы исчезли некоторые существа, живущие в воде!

Посмотрим, как вода в пруду превращается в лед. Когда воздух над прудом охлаждается, он охлаждает и верхний слой воды. Верхний холодный слой воды становится тяжелее, чем теплые нижние слои, и он опускается вниз. Этот процесс продолжается до тех пор, пока вся вода пруда охладится до температуры порядка 4° С.

Но температура воздуха понижается! Когда верхние слои воды охлаждаются до температуры ниже 4° С, они остаются на поверхности. Дело в том, что вода, охлажденная до температуры ниже 4° С, по существу становится легче!

Итак, верхние слои воды готовы к замерзанию. Когда температура остается на уровне точки замерзания 0° С или опускается ниже, начинают образовываться мельчайшие кристаллики.

Каждый такой кристалл имеет шесть лучей. Соединяясь, они образуют лед, и вскоре на поверхности воды образуется корочка льда. Иногда лед прозрачный, иногда – нет. Почему? Дело в том, что при замерзании капелек воды выделяются мельчайшие пузырьки воздуха. Они прилипают к лучам кристаллов льда. Чем больше образуется кристалликов льда, тем больше пузырьков воздуха – вот вам и непрозрачный лед.

Если вода подо льдом движется, воздушные пузырьки собираются вместе, и образуется прозрачный лед.

Вода, как и некоторые другие вещества, не уменьшает своего объема при переходе из жидкого в твердое состояние. Вода при замерзании расширяется на одну девятую своего объема, то есть при замерзании девяти литров воды получается десять литров твердого льда! Когда зимой лопаются автомобильные радиаторы и водопроводы, это происходит оттого, что вода замерзает и увеличивается в объеме!

Что такое буря?

Человек превратился в могущественное создание, способное укрощать грозные силы, однако и у него пробуждается ужас, когда он становится свидетелем бури! Что такое буря?

Все, что происходит в природе и по характеру является грозным, жестоким, можно считать бурей. В море буря может быть в виде сильного ветра или шторма. На суше буря – это сильные дожди, гроза, сильные ветры.

На широте Соединенных Штатов буря может охватывать территорию площадью более сотни квадратных километров. Образуются вращающиеся потоки воздуха вокруг участков с низким давлением.

Подобные бури зарождаются там, где холодные массы арктического воздуха, движущиеся на юг, встречают теплый влажный воздух, направляющийся на север из тропиков. В каком-то месте большие потоки теплого воздуха вклиниваются в холодный воздух. Вершина этого потока создает зону пониженного давления, куда направляются ветры и вокруг которой образуется буря.

При соприкосновении происходит незначительное соединение теплого и холодного воздуха. Более легкий теплый воздух поднимается над холодным, охлаждается, сгущается. Образуются облака, и в результате выпадает дождь или снег.

В Северном полушарии из-за вращения Земли движение воздуха смещается вправо, поэтому в вихрях потоки воздуха движутся по часовой стрелке. Это напоминает смерч огромного размера.

Тайфуны и ураганы к северу от экватора наиболее часты в конце лета или осенью, зарождаясь над теплыми тропическими водами. Они движутся в западном и северо-западном направлении, постепенно отклоняясь вправо. Торнадо – это очень сильный вихрь. Его предвестником является появление облака в виде воронки, а также грозовых туч. Основание такой воронки достигает всего лишь сотни метров в диаметре, но она разрушает все, что встречается на пути. Разрушающей мощью обладают огромная сила ветра и сильное падение давления. Рушатся стены домов, разрушаются здания! Торнадо несут такие разрушения, что в тех районах, где они наиболее часты, жители строят специальные укрытия, где прячутся при приближении торнадо.

Почему молнию сопровождает гром?

Молния и гром, вероятно, были первыми явлениями природы, которые пугали и завораживали первобытных людей. Когда они наблюдали зигзаги молний и слышали раскаты грома, они считали, что это гнев богов, один из способов наказания первобытного человека.

Для того, чтобы понять, что в действительности представляют собой гром и молния, давай вспомним, что мы знаем об электричестве. Мы знаем, что некоторые вещи заряжаются электрически, положительно или отрицательно. Положительный заряд притягивается отрицательным.

Возрастает величина заряда – увеличивается сила притяжения.

Наступает такой момент, когда силы, сдерживающие их раздельно, становятся слишком слабы. Любое сопротивление, которое их сдерживает например, воздух, стекло или другой изолятор, преодолевается, или «пробивается». Происходит разряд – и электрические заряды двух тел становятся равными.

То же самое происходит и в случае с молнией. Облако, содержащее несметное число капелек воды, может нести электрический заряд, противоположный заряду другого облака или Земли. Когда электрическое напряжение между ними способно преодолеть изоляцию воздуха, происходит разряд молнии. Электрический разряд движется по пути наименьшего сопротивления. Вот почему молния часто зигзагообразна.

Электропроводность воздуха зависит от его температуры, плотности и влажности. Сухой воздух является хорошим изолятором, влажный воздух проводит электричество. Вот почему зачастую молнии прекращаются с началом дождей. Влажный воздух становится проводником, по которому электрические заряды перемещаются бесшумно и незаметно.

А что же гром? При электрическом разряде воздух быстро расширяется, а затем сжимается. При расширении и сжатии происходит быстрое перемещение потоков воздуха. Резкие соприкосновения таких потоков воздуха мы слышим как гром. А дальние раскаты грома происходят оттого, что звуковые волны отражаются от одного облака к другому.

Так как скорость света составляет 299 795 км/сек, а скорость распространения звука в воздухе около 335 м/сек, мы всегда вначале наблюдаем вспышку молнии, а затем слышим гром.

Что такое радуга?

Радуга – одно из самых красивых явлений природы, и люди уже давно задумывались над ее природой. Даже Аристотель, древнегреческий философ, пытался объяснить причину радуги.

Солнечный луч или обычный луч белого света в действительности является сочетанием всех цветов. Ты, наверное, замечал, что происходит, когда луч света попадает на скошенный краешек зеркала или на поверхность мыльного пузыря. Белый луч распадается на различные цвета. Мы увидим красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий и фиолетовый цвета.

Предмет, который может разложить луч света на его составляющие, называется «призмой». Образуемые цвета создают полоску из цветных сочетающихся линий, которая называется «спектр».

Радуга и есть большой изогнутый спектр, или полоса цветных линий, образовавшихся в результате разложения луча света, проходящего через капельки дождя. В данном случае капли дождя выполняют роль призмы.

Радуга появляется только во время ливня, когда идет дождь и одновременно светит солнце. Находиться необходимо строго между солнцем (оно должно быть сзади) и дождем (он должен быть перед тобой). Иначе радуги не увидеть! Солнце посылает свои лучи, которые, попадая на капельки дождя, создают спектр. Солнце, ваши глаза и центр радуги должны находиться на одной линии!

Если солнце высоко в небе, провести такую прямую линию невозможно. Вот почему радугу можно наблюдать только рано утром или ближе к вечеру. Утренняя радуга означает, что солнце находится на востоке, а дождь идет на западе. При послеобеденной радуге солнце расположено на западе, а дождь – на востоке.

Суеверные люди считали, что радуга является плохим предзнаменованием. Они считали, что души умерших переходят в потусторонний мир по радуге, и если появилась радуга, это означает чью-то близкую кончину.

Почему на экваторе жарко?

Каждый раз, когда мы изучаем карту или глобус, экватор кажется нам такой значительной деталью, что просто трудно поверить, что это воображаемая линия. Ее можно пересекать много раз и не замечать этого.

Этим можно объяснить приверженность моряков отмечать «пересечение линии», как они называют это, отмечая данное событие. Слово «экватор» происходит от латинского термина, означающего «уравновешивать». Что и делает экватор. Он делит земной шар на Северное и Южное полушарие. Эта воображаемая линия проходит по поверхности Земли на равном удалении от Северного и Южного полюсов.

Воображаемые линии, проведенные по поверхности Земли параллельно экватору, называются параллелями. Экватор – это нулевая линия, а по линиям выше и ниже него определяют широту при нахождении местоположения какой-то точки на земной поверхности.

Поверхность Земли разделена на картах на регионы. Начиная с севера это Арктика, северный умеренный пояс, зона тропиков, южный умеренный пояс и Антарктика.

Зона тропиков, или экваториальная зона, простирается от экватора до 23, 5 градусов северной и южной широты. В этом регионе солнечные лучи падают отвесно, поэтому здесь всегда жарко.

Посмотрим, с чем это связано: как известно, ось Земли наклонена к ее орбите вокруг Солнца. Поэтому экватор также наклонен к орбите Земли, и этот угол составляет точно 23, 5 градуса. Вследствие этого наклона при вращении Земли вокруг Солнца прямые солнечные лучи попадают на поверхность Земли или к северу от экватора, или на экватор, или к югу от экватора. Лучи Солнца могут освещать поверхность Земли отвесно только до широты 23, 5 градуса.

Этим объясняется, почему только в экваториальной зоне лучи Солнца могут падать отвесно. Теперь тебе ясно, что из-за того, что это происходит круглый год, на экваторе очень жарко!

Одинакова ли температура на Северном и Южном полюсе?

Для большинства из нас районы Северного и Южного полюсов являются загадочными. Мы лишь имеем неясные понятия о том, что они представляют, и думаем, что они, вероятно, очень похожи друг на друга.

Но, что удивительно, различий между Антарктикой (район Южного полюса) и Арктикой (район Северного полюса) больше, чем сходства. Район Южного полюса в основном занят континентом под названием Антарктида. Этот покрытый льдом и снегом континент почти в два раза больше территории Соединенных Штатов. И наоборот, район Северного полюса занят Северным Ледовитым океаном, который омывает берега Северной Америки, Европы и Азии.

Другим отличием является то, что люди, животные и растения постепенно продвигались на север, по направлению к Северному полюсу, постепенно приспосабливаясь к полярным условиям. А в районе Южного полюса, отделенного сотнями километров поверхности океанов от остальных континентов, за исключением Южной Америки, не могут существовать ни животные, ни человек.

Из растительности представлены только лишайники, мхи, травянистые растения и некоторые виды цветов.

Кстати, одной из причин, почему пингвины успешно освоили этот район, является отсутствие здесь врагов.

Каков климат в Антарктиде? Следует отметить две его основные характеристики: низкие температуры даже летом и самые сильные в мире ветры. А в районе Северного полюса воздушные потоки, поднимаясь с поверхности окружающего его океана, несколько повышают температуру. В Антарктиде, где основная часть континента покрыта льдом, образуются холодные массы воздуха, имеющие высокое давление. Поэтому климат здесь более суровый, чем на Северном полюсе.

Даже в летние месяцы средняя температура в Антарктиде ниже точки замерзания! В отдельные дни температура может подниматься выше 4° С, но в середине лета бывают дни с температурой ниже нуля. Зимой средняя температура в районе Южного полюса составляет – 23-35° С.

Почему в пустыне нет воды?

Что такое пустыня? Пустыня – это такой регион, где возможно существование только особых форм жизни. Во всех пустынях ощущается недостаток влаги, а это значит, что существующие формы жизни должны были приспособиться к тому, чтобы обходиться без воды.

Размеры осадков определяют объемы и виды растительной жизни в регионе. Леса растут там, где достаточно осадков. Травяной покров распространен, где осадков меньше. Там, где осадков совсем мало, могут произрастать только отдельные виды растений, характерные для пустынь.

Жаркие пустыни в районе экватора, например Сахара в Африке, расположены в субтропической зоне, там, где опускающийся воздух становится теплее и суше. Земля в этих районах очень сухая, несмотря на близость океана. То же самое можно сказать о пустынях в северо-западной части Африки и на западе Австралии.

Пустыни, расположенные вдали от экватора, образовались из-за их удаленности от океанов и их влажных ветров и из-за наличия гор между пустыней и морем. Такие горные хребты задерживают дождь на своих склонах, обращенных к морю, а их обратные склоны остаются засушливыми.

Это явление называют эффектом «дождевого барьера». Пустыни Центральной Азии расположены за барьером Гималайских гор и Тибета.

Пустыни Большого Бассейна, в западной части США, закрыты от дождей горными хребтами, такими, как Сьерра-Невада.

Пустыни очень различаются по внешнему виду. Там, где достаточно песка, ветры создают песчаные холмы, или дюны. Существуют песчаные пустыни. Скалистые пустыни состоят в основном из скального грунта, скал, образующих фантастические обрывы и возвышенности, а также неровные равнины. Другие пустыни, например в юго-западной части США, характеризуются наличием бесплодных скал и безводных равнин. Ветры выветривают мельчайшие частицы почвы, и гравий, который остается на поверхности, называют «мостовой пустыни».

В большинстве пустынь существуют различные виды растений и животных. У растений, произрастающих в пустынях, практически отсутствуют листья для уменьшения испарения влаги из растения. Они могут быть снабжены колючками или шипами, чтобы отпугивать животных. Животные, обитающие в пустынях, могут длительное время обходиться без воды и получать воду из растений или в виде росы.

Что такое дым?

Дым – это результат неполного сгорания отдельных видов топлива. Это означает, что, если бы все топливо сгорало полностью, дыма не было бы вообще.

Большинство видов топлива состоит из углерода, водорода, кислорода, азота, небольшого количества серы и минеральной золы. Если бы все это сгорало полностью, продуктами отходов являлись бы двуокись углерода, водяные пары и свободный азот, и все они безвредны. При наличии в топливе серы, также остается незначительное количество двуокиси серы. Когда она соединяется с воздухом и влагой, образуется кислота, подвергающая металл коррозии.

Для полного сгорания топлива необходимо достаточное количество кислорода для окисления при высокой температуре. Этого сложно достичь, особенно с твердым топливом, и в результате появляется дым.

Антрацит и кокс сгорают без дыма, так как они не содержат летучих веществ.

Битумные угли разлагаются при низких температурах, при этом выделяются газы и деготь. Соединяясь с пылью и золой, они образуют дым.

Воздух в любом городе полон взвешенных твердых частиц, но не все они являются дымом. В дыме могут содержаться пыль, частички растительности и другие вещества. Под влиянием сил гравитации они постепенно опускаются вниз. В небольших городах или пригородах от 70 до 90 тонн этих частичек оседает на каждом квадратном километре ежегодно. А в больших промышленных городах эта цифра может быть в 10 раз больше!

Дым может наделать много вреда. Он приносит ущерб здоровью, строениям, растительности. В больших городах дым препятствует прохождению солнечного света, особенно ультрафиолетовых лучей, очень важных для здоровья человека.

Если бы ветер не разгонял дым, туман стоял бы в городах целый день. Там, где часты дымные туманы, повышается смертность от легочных и сердечных заболеваний.

Особенно опасно влияние дыма на растительность. Он мешает «дыханию» растений и лишает их солнечного света. Зачастую кислоты, содержащиеся в дыме, непосредственно убивают растения!

В настоящее время во многих городах проводится активная борьба с дымом и его вредными воздействиями.

Что такое смог?

В Англии значительные усилия были направлены на борьбу с дымом, особенно с тем, который идет из бытовых котельных и фабричных труб. В некоторых местностях угольные котельные запрещены.

В некоторых городах смесь различных промышленных газов, выпускаемых в атмосферу, образует туман, который называют «смог». При попадании в легкие он вызывает кашель. При наличии в смоге отдельных газов и мельчайших частиц такой смог становится ядовитым.

Итак, пыль присутствует в воздухе постоянно. Пыль – это мельчайшие частицы, которые находятся в воздухе во взвешенном состоянии. Пыль образуется при эрозии почвы, при извержении вулканов, от выхлопных газов и отходов промышленного производства. Последнее можно наблюдать, когда смотришь на дымящие фабричные трубы.

Трудно представить себе объем пыли, находящейся в воздухе. Полагают, что ежегодно над территорией США находится около 39 000 000 тонн пыли! 28 000 000 тонн из этой массы приходится на пыль из естественных источников, следовательно, около 11 000 000 тонн пыли – это результат деятельности человека!

Естественно, больше всего пыли в промышленных городах. Например, вот сколько пыли оседает на каждом квадратном километре в крупных городах США: Детройт – 65 тонны, Нью-Йорк – 55 тонн, Чикаго – 55 тонн, Питсбург – 42 тонны, Лос-Анджелес – 30 тонн. В городе с наличием большого количества промышленных предприятий ежемесячно может выпадать до 180 тонн пыли.

Это очень серьезная проблема для здоровья человека, поэтому многие города проводят активные мероприятия по сокращению загрязнения воздуха. Оборудование, выделяющее много пыли, оборудуется пылеуловителями. Используются также вентиляционные системы и электрические приборы. В некоторых случаях используют влажное бурение и водяное опрыскивание. Однако проблема опасного загрязнения воздуха – проблема смога – еще не решена.

Что такое газ?

Много веков тому назад в местечке Дельфы в Греции один пастух заметил, что из земли что-то выделялось такое, что заставляло овец вести себя странно, а люди от этого пьянели, речь их путалась. Греки решили, что это был дух какого-то бога, и построили на этом месте храм. «Дух» этот был природным газом.

Сегодня известны три вида газов: природный газ, каменноугольный газ и водяной газ. Месторождения газа расположены во многих районах Земли. Он концентрируется в подземных хранилищах, которые образовались в результате формирования земной коры. Длинные газопроводы переносят газ под давлением в города на расстояния в тысячи километров, где он в основном используется, на металлургических заводах и электростанциях.

Каменноугольный газ получают из измельченного угля, который разогревают в больших вакуумных установках. Когда температура разогрева достигает определенного уровня, уголь начинает плавиться, и выделяется газ, который выводится по трубам.

Газ собирается в большую емкость, где он очищается от примесей. Затем его пропускают по охлаждающим трубам и направляют в «очиститель», где удаляются оставшиеся примеси. И, наконец, очищенный газ через счетчик, который определяет его количество, поступает в емкости-хранилища, откуда уже по трубопроводам он доходит до жилых домов и предприятий.

Густой черный битум, образующийся при очистке газа, содержит много ценных продуктов, которые используются в производстве духов, красителей лекарств и масел. Вещество, которое остается в газовой печи, называется «кокс».

В настоящее время газ практически не используют для освещения. Более 80% получаемого газа используется при приготовлении пищи и отопления жилых помещений и промышленных предприятий. Газ относится к чистым видам топлива, поэтому он очень широко используется. Он легко управляем, не требует расходов на складирование и уничтожение отходов сгорания.

Сейчас при обжаривании зерен кофе, приготовлении пищи, выпечке хлеба мы пользуемся газом. Есть даже холодильники, работающие на газовом топливе. В современных прачечных для получения пара также применяется газ. Использование газового топлива – это один из способов обеспечения относительной чистоты воздуха в городах.

Что такое гелий?

Открытие гелия похоже на научный детектив! В 1886 году английский ученый сэр Норман Локиер с помощью прибора «спектроскопа» изучал Солнце. Этот прибор позволяет выявлять наличие отдельных элементов, так как каждому химическому элементу соответствует определенная линия спектра.

В спектре появилась неизвестна линия, и она могла соответствовать только новому элементу, неизвестному до сих пор на Земле! Новый элемент назвали «гелий» – от греческого слова «Гелиос», что значит Солнце.

Затем ученые принялись искать этот элемент на Земле. Со временем в результате многих экспериментов обнаружилось, что в нашей атмосфере присутствует гелий. Но его количество столь мало, что на 247 350 кубических метра воздуха приходится всего лишь один кубический метр гелия!

В результате других опытов было определено, что гелий выделяется из радия и что при выделении различных частиц образуются так называемые «альфа-частицы» – атомы гелия, имеющие большую скорость движения.

Гелий оказался очень полезным газом. Он очень легок и обладает большой подъемной силой. Так как он не огнеопасен, его очень выгодно использовать в дирижаблях, как военных, так и гражданских, в метеорологических зондах и т д.

Понимая значение гелия, правительство США занялось поисками естественных источников гелия. В некоторых районах США, например в штатах Техас, Нью-Мексико и Канзас, добывают природный газ. Оказалось, что этот газ содержит 1-2% гелия.

Так как не было других источников для производства гелия, США являются единственной страной в мире, которая имеет достаточно гелия! Вначале стоимость одного кубометра этого газа составляла 70 000 долларов, сегодня эта цена во много раз меньше.

А тебе известно, что гелий используется и в медицине? Он помогает больным астмой. Кроме того, водолазам и работающим на больших глубинах, дают дыхательную смесь, состоящую из гелия и кислорода, чтобы избежать заболевания «кессонной болезнью»!

Какой величины атом?

Давай начнем с того, что наши знания об атоме сегодня могут завтра измениться. С появлением синхрофазотронов ученые постоянно получают все больше информации об атоме.

Интересно, что слово «атом» в греческом языке означал «неделимый». Древние греки считали атом мельчайшей составной частью любой материи.

Сегодня открыто более 20 различных частиц, составляющих атом! Как считают ученые, атом состоит из электронов, протонов, нейтронов, позитронов, нейтрино, мезонов и гиперонов. Электроны – это отрицательно заряженные частицы. Протон, который примерно в 1836 раз тяжелее электрона, заряжен положительно. Более тяжелая частица, нейтрон, нейтрален. Позитрон, примерно равный электрону, также заряжен положительно. Нейтрино примерно в две тысячи раз меньше электрона и не имеет заряда. Мезоны могут быть заряжены положительно или отрицательно. Гипероны больше протонов.

Каким образом все эти частицы, или заряды, располагаются все вместе, до сих пор неизвестно. Из таких атомов состоят различные химические элементы. Некоторые различаются весом, поэтому химические элементы объединяют по атомному весу. Например, водород имеет номер 1 в такой таблице, а железо – номер 55. Это значит, что атом железа в 55 раз тяжелее атома водорода. Однако их вес чрезвычайно мал. Один атом водорода весит всего одну миллион-миллион-миллион-миллионную долю грамма! Чтобы представить, насколько малы атомы, подумай, сколько содержится атомов в одном грамме водорода – это цифра «шесть» с 23 нулями. Если начать их пересчитывать – по одному в секунду – потребуется десять тысяч миллион-миллионов лет, чтобы пересчитать все атомы в одном грамме водорода!

Что такое атомная энергия?

Атомная энергия – это энергия, получаемая из атома. Каждый атом состоит из частичек энергии. Эта энергия объединяет все частицы атома вместе. Поэтому в атомной энергии ядро атома является источником энергии. Эта энергия выделяется при расщеплении атома.

В действительности существует два способа получения энергии из атома. Первый – это реакция синтеза, другой – реакция деления. При реакции синтеза два атома сливаются вместе и образуют единый атом. При соединении атомов выделяется огромная энергия в виде тепла. Большая часть солнечной энергии получается в результате реакции синтеза, происходящей на Солнце. Это один из видов атомной энергии.

Второй способ – это реакция деления, или расщепления. Расщепление происходит при делении одного атома на два. Это происходит при бомбардировке атомов частицами атомов, например нейтронами (он входит в состав атома).

Не всякая бомбардировка атома приводит к его расщеплению. Большинство атомов расщепить невозможно. Но атомы урана и плутония при соответствующих условиях распадаются.

Один из видов урана – уран-235 (его еще называют изотоп урана) при бомбардировке нейтронами расщепляется на две части. Ты можешь себе представить, сколько при этом выделяется энергии? Один килограмм урана-235 выделяет в миллион раз больше энергии, чем выделяется при сгорании одного килограмма угля. Небольшой кусочек урана может обеспечить работу целого океанского корабля, самолета или генератора. Как видишь, атомная энергия может служить основным источником энергии для человечества в будущем.

Что такое радий?

Радий – это радиоактивный элемент. Давай рассмотрим, что такое «радиоактивный».

Все химические элементы состоят из атомов. Большинство атомов стабильно, что означает, что они неизменны. Но некоторые из самых тяжелых атомов распадаются и превращаются в другие. Такой распад называется «радиоактивностью».

Каждый радиоактивный элемент при распаде испускает определенные лучи с какой-то частотой. Эту частоту невозможно ни ускорить, ни замедлить никаким способом. Некоторые элементы распадаются быстро, другие медленно, но в любом случае это явление не подвластно человеку.

Радий при распаде образует в конечном итоге свинец. Например, полграмма радия превратится в атомы другого вещества с меньшим атомным весом за 1590 лет. Еще через 1590 лет произойдет превращение оставшегося радия, и так до тех пор, пока весь радий не станет свинцом.

Радий был открыт супругами Кюри. Они производили очистку тонны уранита – руды, содержащей уран. Было известно, что уран испускает невидимые лучи, но они считали, что должен существовать еще один более мощный элемент. Вначале удалось получить полоний, еще один радиоактивный элемент, и наконец они выделили радий.

Радий выделяет три вида излучений – альфа-, бета – и гамма-лучи. Альфа-излучение – это частицы гелия, имеющие большую скорость. Бета-излучение – это быстрые электроны. Гамма-излучение похоже на рентгеновские лучи, но обладает большей проникающей силой. При испускании одного из этих излучений атом, который является его источником, превращается в другой элемент. Такое изменение называется «атомным превращением».

Почему радиоактивность опасна для человека? Представь себе эти летящие частички разрушенных атомов. Когда эти частички ударяют по другим атомам, они заставляют их разрушаться, изменяя их химические характеристики. А когда эти частички попадают в живые клетки организма, они приводят к их изменениям! Они могут прожечь и уничтожить кожный покров, уничтожить красные кровяные тела, а также вызвать изменения в других клетках.

Следовательно, радиоактивность может быть как полезной, так и опасной для человека.

Что такое рентгеновские лучи?

Рентгеновские лучи были открыты в 1895 году в Германии Вильгельмом Рентгеном, в честь которого и названы.

Это лучи, наподобие световых, обладают проникающей способностью. Они отличаются от световых лучей длиной волн и энергией. Самая короткая длина волны из рентгеновской трубки составляет от одной пятнадцатитысячной до одной миллионной от длины волны зеленого цвета. Из-за очень маленькой длины волн рентгеновские лучи проникают сквозь материалы, непреодолимые для света. Чем короче длина волны, тем выше проникающая способность этих волн.

Рентгеновская трубка испускает рентгеновские лучи. Из трубки выкачивают воздух до одной сто миллионной первоначального объема. В стеклянной трубке находятся два электрода. Один называется «катод», он заряжен отрицательно. В нем расположена вольфрамовая катушка провода, которая при нагревании электрическим током испускает электроны. Другой электрод – это «мишень», или «анод».

Электроны с огромной скоростью движутся от катода к мишени. Они бомбардируют мишень со скоростью от 100 000 до 325 000 мм/сек.

Мишень состоит из вольфрама и позволяет практически мгновенно остановить электроны. Почти вся энергия электронов превращается в тепло, но некоторые превращаются в рентгеновское излучение, которое выходит через окно в основании трубки в виде рентгеновских лучей.

Ты видел, как делают рентгеновский снимок костей человеческого тела? Рентгеновский снимок – это изображение тени. Рентгеновские лучи проходят сквозь исследуемый участок тела и переносят на пленку тени исследуемого предмета. На обе стороны пленки наносится светочувствительная эмульсия. После съемки ее проявляют как обычную фотопленку. Кости и другие предметы, не пропускающие лучи, выглядят на пленке темнее.

В настоящее время рентгеновские лучи широко используются в медицине, науке и промышленности, оказывая большую помощь человеку.

Что такое космические лучи?

Ты, конечно, читал, что запускаемый спутник оснащен различной исследовательской и научной аппаратурой. А ты заметил, что почти всегда на них устанавливаются приборы, исследующие и обнаруживающие космические лучи? Эти лучи все еще представляют для нас загадку!

Около 60 лет назад ученые обнаружили странное явление. Оказалось, что образцы воздуха в закрытом контейнере обладают незначительной электропроводностью. Даже если контейнер покрывался толстым защитным слоем, происходило то же самое. Это означало, что в контейнер попадала неведомая радиация, имеющая огромную проникающую силу!

Что это за загадочная радиация? Было проведено множество опытов, чтобы получить ответ. Вначале убедились, что она не земного происхождения, так как она существует и над морем. Эта радиация существует днем и ночью, поэтому она не исходит от Солнца. При подъеме на воздушном шаре эту радиацию регистрировали повсюду и в космосе – отсюда и название «космическая», что означает повсеместная.

Что же собой представляют космические лучи? Это частицы атомов. Они путешествуют вне земной атмосферы со скоростью, близкой к световой. Некоторые из них проникают в земную атмосферу.

Эти частички атомов называют «первичные космические лучи». Они сталкиваются с атомами воздуха. В результате создаются новые частицы, которые движутся в том же направлении с огромными скоростями, как и первичные частицы. Эти новые частицы называют «вторичными космическими лучами». Они в свою очередь сталкиваются с другими атомами и создают новые частицы. Таким образом, настоящий ливень радиации бомбардирует Землю. Один протон, пришедший из космоса, создает такое излучение, которого достаточно для того, чтобы покрыть 90 кв. метров.

Насколько нам известно, космические лучи, бомбардирующие поверхность Земли, безвредны, так как их воздействие в течение миллиардов лет не оказало отрицательного влияния на жизнь на Земле.

Науке до сих пор неизвестно, откуда исходят космические лучи, но мы надеемся, что, исследуя космос, мы постепенно решим эту проблему.

Как образуются миражи.

Представим себе путешественника в пустыне, который умирает от жажды. Он смотрит вдаль и видит озеро с чистой водой в окружении густой растительности. Он бросается вперед, но видение пропадает, а вокруг ничего, кроме горячего песка.

Озеро, которое он видел на расстоянии, не что иное, как мираж. Откуда он взялся? Мираж – это шутка природы, явление, появляющееся при определенных атмосферных условиях. Во-первых, следует понять, что мы видим объекты, так как свет отражается от них и попадает нам в глаза.

Обычно эти лучи попадают нам в глаза по прямой. Поэтому, когда мы смотрим вдаль, мы видим только те предметы, которые находятся над линией горизонта.

А сейчас мы подошли к тем трюкам, которые проделывает атмосфера с лучами света. В пустыне существует слой плотного воздуха над поверхностью земли, который может играть роль зеркала. Объект может находиться за пределами нашей видимости или за горизонтом. Но когда лучи света от него попадают на такой слой плотного воздуха, они отражаются нам в глаза. Мы «видим» этот объект, как если бы он находился над горизонтом или в зоне нашей видимости. Мы «видим» предмет, который в действительности нам невидим! Отражение неба в таком «воздушном зеркале» можно принять за озеро. Так появляется мираж.

В жаркий день, приближаясь к вершине холма, нам кажется, что дорога впереди мокрая. Это тоже мираж! Ты видишь световые лучи, падающие с неба и преломленные горячим воздухом над земной поверхностью. А кажется, что ты видишь саму дорогу.

Миражи можно увидеть и в море, когда в небе появляется изображение кораблей! В этом случае все объясняется наличием холодного воздуха над поверхностью воды и слоя теплого воздуха над ним. Корабли, находящиеся за горизонтом, становятся «видимыми», так как лучи света, идущие от них, отражаются от слоя теплого воздуха, и мы видим корабли в воздухе!

Одним из самых известных мест, где можно увидеть красивые миражи, является Сицилия. Город Мессина отражается в небе, и призрачные замки как бы плывут в воздухе. Итальянцы называют это Фата Моргана в честь Морганы Ле Фей – злой колдуньи, вызывавшей эти миражи.

Что такое свет?

Без света мы не смогли бы видеть окружающий нас мир, и тем не менее нам не известно точно, что же такое свет!

Мы знаем, что свет – это одна из форм энергии. Можно измерить его скорость и мы знаем его характеристики. Нам также известно, что белый цвет – это не отдельный цвет, это соединение всех цветов. Это называется «спектр».

Мы знаем, что цвет – это не сам объект, а лучи света, которые от него исходят. Зеленая бумага выглядит зеленой, потому что она поглощает все другие цвета, кроме зеленого, который и воспринимает наш глаз. Синее стекло пропускает только синий цвет, все остальные поглощаются им.

Солнечный свет – это энергия. Тепло солнечных лучей, сфокусированных линзой, превращается в огонь. Свет и тепло отражаются белыми поверхностями и поглощаются черными. Вот почему белая одежда холоднее черной.

Какова же природа света? Первым, кто попытался серьезно заняться изучением света, был Исаак Ньютон. Он считал, что свет состоит из корпускул, которые наподобие пуль выстреливаются источником света. Но некоторые характеристики света не могли быть объяснимы этой теорией.

Другой ученый, Гюйгенс, предложил другое объяснение природы света. Он разработал «волновую» теорию света. Он считал, что свет образует импульсы, или волны, наподобие того, как камень, брошенный в пруд, создает волны.

Почти 150 лет ученые спорили, является ли свет волнами или корпускулами. Большинство ученых приняло волновую теорию. Но затем последовал новые открытия, которые поставили под сомнение эту теорию.

Каких взглядов сегодня придерживаются ученые на происхождение света? В настоящее время считается, что световые волны имеют характерные особенности и частиц и волн одновременно. Проводятся опыты, подтверждающие обе теории. Пока нет ответа на вопрос, что же такое свет.

Что такое цвет?

Пропуская луч света через стеклянную призму, Исаак Ньютон доказал, что солнечный свет состоит из различных цветов. Преломляясь в призме, он образует спектр.

Для большинства из нас спектр состоит из 6 или 7 цветов, но приборы выделяют более 100 оттенков. Белый цвет составляют три основных цвета, называемых «первичными цветами». Это – оранжево-красный, зеленый и фиолетово-синий.

В спектре представлены еще три смешанных цвета, которые видны невооруженным глазом. Они называются «второстепенные цвета». Это зеленовато-голубой, желтый и пурпурно-красный.

Второстепенные цвета можно получить при смешении других оттенков.

Цвета соответствуют длине волн, которые воспринимает человеческий глаз. Насекомые и животные воспринимают другие длины волн и видят другие цвета.

Световые или цветовые волны имеют очень короткую длину.

Для придания цвета в краску добавляют красители, которые не соответствуют цветам света. Второстепенные цвета света соответствуют первичным цветам в краске. То есть в краске первичными являются желтый, зеленовато-синий и красный, второстепенные – оранжево-красный, зеленый и фиолетово-синий.

Оттенок – это цвет без добавления черной или белой краски, например желтый, красный, синий, зеленый. При соединении с белым цветом и другими оттенками получается полутон, например розовый и слоновая кость. При соединении чистого оттенка, черного и белого получается тон. Это – желтовато-коричневый, бежевый, серый.

Красная краска в банке выглядит черной. Там, где нет световых лучей, нет цвета. В темной комнате мы не видим и не различаем цветов, потому что их нет. Цвет предмета зависит от материала, из которого создан данный предмет, и его освещения. Оранжево-красный свитер выглядит так потому, что краситель, который использовали для окраски шерсти, отражает оранжево-красную часть световых лучей и поглощает фиолетово-синюю и зеленую часть спектра.

Какова скорость звука?

Если мы слышим какой-либо звук, значит, поблизости должен находиться вибрирующий предмет, который колеблется. Звуки исходят от вибрирующих предметов.

Но звук должен где-то распространяться. Что-то должно его переносить от источника к приемнику. Это что-то называется «среда». Средой может служить что угодно – воздух, вода, предметы, даже земля. Индейцы прикладывали ухо к земле, чтобы услышать отдаленные звуки.

Нет среды – нет и звука. Если в каком-то объеме создать вакуум, звук в нем не сможет распространяться. Это связано с тем, что звук распространяется волнами. Вибрирующий предмет передает свою вибрацию соседним молекулам или частичкам. Происходит передача движения от одной частички к другой, что приводит к появлению звуковой волны.

Средой распространения звуковых волн могут быть различные материалы – дерево, воздух, вода; следовательно, скорость распространения звуковых волн должна быть различной. Если мы говорим о скорости звука, мы должны спросить: а в какой среде?

Скорость звука в воздухе составляет около 335 м/сек. Но это при температуре 0° С. С повышением температуры скорость распространения звука также увеличивается.

В воде звук распространяется быстрее, чем в воздухе. При температуре 8° С скорость его распространения составляет около 1435 м/сек, или около 6 тыс. км/час. В металле эта скорость достигает порядка 5000 м/сек, или 20 000 км/час.

Ты, наверное, думаешь, что сильный звук имеет более высокую скорость, чем слабый, но это не так. Его скорость не зависит и от его высоты (высокий или низкий). Скорость звука зависит от среды его распространения.

Ты можешь сам провести опыт по сравнению скорости звука в разных средах. Зайди в воду и ударь друг о друга двумя камнями. Теперь опустись под воду и снова постучи этими камнями. Ты удивишься тому, что звук распространяется в воде лучше, чем в воздухе.

Что такое звуковой барьер?

Термин «звуковой барьер» неверно описывает условия, которые возникают при движении самолета с определенной скоростью. Можно полагать, что при достижении самолетом скорости звука появляется что-то вроде «барьера» – но ничего подобного не происходит!

Чтобы понять все это, рассмотрим самолет, летящий с небольшой, обычной скоростью. При движении самолета вперед впереди самолета образуется волна сжатия. Она образуется движущимся вперед самолетом, который спрессовывает частички воздуха.

Эта волна движется впереди самолета со скоростью звука. И ее скорость выше скорости самолета, который, как мы уже сказали, летит с небольшой скоростью. Двигаясь впереди самолета, эта волна заставляет воздушные потоки обтекать плоскости самолета.

Теперь представим, что самолет летит со скоростью звука. Впереди самолета не образуется волны сжатия, так как и самолет, и волны имеют одну скорость. Поэтому волна образуется впереди крыльев.

В результате появляется ударная волна, которая создает большие нагрузки на крылья самолета. До того, как самолеты достигли звукового барьера и превысили его, считали, что такие ударные волны и перегрузки создадут для самолета что-то вроде барьера – «звуковой барьер». Однако звукового барьера не было, так как авиационные инженеры разработали специальную конструкцию самолета для этого.

Кстати, сильный «удар», который мы слышим при прохождении самолетом «звукового барьера», и есть ударная волна, о которой мы уже говорили – при равной скорости самолета и волны сжатия.

Почему мы слышим эхо?

В настоящее время, когда нас все интересует в природе, мы хотим получить правильный, научный ответ. В древности люди создавали легенды, чтобы объяснять всевозможные события. Древние греки придумали очень красивую легенду для объяснения эхо. Вот она.

Давным-давно жила прекрасная нимфа по имени Эхо. У нее был лишь один недостаток – она слишком много говорила. В наказание богиня Гера запретила ей говорить, если с ней не заговорят. Нимфа могла лишь повторять то, что ей говорили. Однажды Эхо увидала красивого молодого Нарцисса и сразу влюбилась в него. Однако Нарцисс не замечал ее. Нимфу охватила такая печаль, что Эхо растворилась в воздухе, оставив лишь свой голос. И мы слышим ее голос, который повторяет все, что мы говорим.

Конечно, эта печальная легенда не сможет нам объяснить природу эхо. Для того, чтобы получить ответ, нужно кое-что вспомнить о звуке. Звук движется в воздухе со скоростью 335 м/сек. Он переносится волнами наподобие того, как появляются волны в воде от брошенного туда камешка. Звуковые волны распространяются во все стороны, как и свет от электрической лампочки.

При встрече с препятствием звуковая волна отражается наподобие света. При этом мы слышим эхо. Итак, эхо – это отраженный звук.

Но не все препятствия создают эхо. Некоторые предметы поглощают, а не отражают звук. То есть звук не возвращается, эхо не слышно. Но обычно гладкие ровные поверхности, например стены, скалы, перекрытия, создают эхо.

А ты знаешь, что облака отражают звук и создают эхо? И действительно, когда мы слышим раскаты грома, это свидетельствует о том, что звук грома многократно отражается от облаков.

Что такое энергия?

Ты читал, наверное, в газетах, что самой главной задачей ученых является получение атомной энергии, которая служила бы человеку в мирных целях. То, что этого уже достигли, является величайшим достижением человеческого разума.

Альберт Эйнштейн выдвинул теорию о взаимосвязи материи и энергии. Другими словами, он доказал, что материя может превращаться в энергию. Это изменило наше восприятие окружающего мира. Материя оказалась вторичной: самым важным фактором в мире оказалась энергия.

Что же такое энергия? Энергия – это способность выполнять работу. Это то, что стоит за понятием силы, что дает возможность существовать силам. Для того чтобы понять это, возьмем автомобиль.

Для того чтобы привести в движение двигатель, необходимо применить силу. Ее надо откуда-то получить. Из энергии. А откуда берется энергия? Ее получают из бензина, во время его сгорания в цилиндрах. Эта энергия приводит в действие определенные силы, которые сообщают движение механизмам автомобиля. В результате – двигатель работает, и это стало возможным благодаря энергии.

Существует два вида энергии – потенциальная и кинетическая. Вначале рассмотрим потенциальную. В бензине электрические силы притягивают молекулы друг к другу. Энергия хранится в этих молекулах – это потенциальная энергия. При сжигании бензина эта потенциальная энергия высвобождается.

Другим примером потенциальной энергии может служить подвешенный груз. Энергия хранится в данном грузе, мы можем ее высвободить, когда груз начнет падать вниз. Вода на краю водопада или у гребня плотины также обладает потенциальной энергией.

Теперь отпустим груз или проследим за водой, падающей в водопаде. Они падают с определенной скоростью, совершая работу, эта энергия называется «кинетической энергией». Эта энергия, получаемая движущимся с определенной скоростью телом. Падающее тело теряет потенциальную энергию и приобретает кинетическую энергию. Величина двух видов энергии равнозначна. В действительности общий объем энергии во Вселенной всегда остается неизменным. Мы не можем уничтожить или создать заново энергию. При выработке энергии мы используем энергию падающей воды, угля, атома, превращая один вид энергии в другой.

Что такое тепло?

Когда-то считали, что тепло – это своего рода жидкость, которая переходит из одного тела в другое. Эту воображаемую жидкость назвали «теплота».

Сегодня мы знаем, что тепло – это постоянное движение атомов и молекул в предмете; например, в воздухе атомы и молекулы двигаются хаотично. При возрастании скорости перемещения этих атомов и молекул мы говорим, что температура воздуха высокая или что воздух горячий. Если их скорость низка, например в холодный день, мы ощущаем холодный воздух.

Атомы и молекулы в жидких и твердых телах не могут двигаться столь же свободно, как в воздухе, но тем не менее такое движение существует.

Даже при температуре таяния льда молекулы продолжают движение. Молекула водорода при данной температуре движется со скоростью 1950 м/сек. В 16 кубических сантиметрах воздуха каждую секунду происходит тысяча миллион-миллионов столкновений между молекулами.

Тепло и температура не одно и то же. Температура поверхности маленькой газовой горелки такая же, как и у большой горелки. Просто большая горелка дает больше тепла, так как сжигает больше газа. Тепло – это форма энергии, и когда мы измеряем тепло, мы измеряем энергию. Тепло измеряется в калориях. Калория – это величина тепловой энергии, необходимой для увеличения температуры одного грамма воды на 1° С. Температура тела отмечает уровень тепловой энергии, которую имеет данное тело. Температуру измеряют термометром, она выражается в градусах.

При соединении двух тел и при отсутствии передачи тепла от одного к другому мы говорим, что тела имеют одинаковую температуру. Но если одно тело потеряло часть тепловой энергии (молекулы замедлили свое движение), а второе тело получило дополнительно от него такую же часть тепла (его молекулы ускорили свое движение), мы говорим, что тепло перешло от более теплого тела к более холодному и что у первого тела температура была выше, чем у второго.

Что такое огонь?

Научный термин для обозначения сжигания – «горение». Известно множество видов горения, но в большинстве случаев все очень просто. Кислород воздуха должен вступить во взаимодействие с каким-либо материалом, который может гореть.

В результате выделяется тепло. Если процесс протекает быстро, мы наблюдаем пламя или тление или просто чувствуем, что происходит такая реакция – например, при взрыве. Когда дерево или бумага вступают в реакцию с кислородом, мы наблюдаем огонь. Но подобное сжигание происходит и в автомобильном двигателе. Бензин сгорает при соприкосновении с кислородом из окружающего воздуха.

В автомобильном двигателе сгорание происходит так быстро, что мы называем этот процесс взрывом. И наоборот, существует сгорание, которое протекает так медленно, что мы годами его не замечаем. Например, при ржавлении металла мы имеем дело с процессом горения!

При медленном горении, если выделяемое тепло не попадает в воздух, температура может достичь такого уровня, когда начнется возгорание. Это называется «спонтанным загоранием». Спонтанное возгорание может начаться в куче промасленных тряпок, оставленных в закрытом помещении. Масло будет медленно окисляться, что приведет к выделению тепла. Если для него не будет выхода, оно будет аккумулироваться. Постепенно его станет достаточно, чтобы загорелись тряпки.

Кислород, необходимый для горения, широко распространен в природе. В окружающем нас воздухе содержится примерно 21% кислорода. Кислород всегда готов начать процесс горения.

Тем не менее, для того, чтобы этот процесс начался, помимо кислорода, необходимо наличие «горючих» материалов. Горючие материалы, которые специально используются для сжигания, называются «топливо». Например, дерево, уголь, кокс, керосин, некоторые газы являются топливом, или горючим.

В процессе горения два атома кислорода из окружающего воздуха соединяются с одним атомом углерода топлива, в результате получается двуокись углерода. А тебе известно, что в результате процесса горения в нашем организме, необходимого для производства тепла и энергии, также выделяется двуокись углерода, который мы выдыхаем?

Почему горячие предметы вызывают ожоги?

Мы все испытали на себе, что огонь и горячие предметы вызывают болезненное ощущение. Ребенок этого не знает – и получает ожог. Мы получаем урок на собственном опыте.

В горячем утюге атомы вибрируют с огромной частотой – возможно, до миллиона колебаний в секунду! Если дотронуться до утюга кончиком пальца, мы почувствуем боль, так как быстро движущиеся частицы заставят молекулы нашей кожи также двигаться резко и быстро. Это быстрое движение вы почувствуете в виде боли – вот почему горячие предметы обжигают.

Можно себе представить, с какой скоростью должны двигаться молекулы, чтобы кожа получила такое ощущение. Приведем такое сравнение для примера. При температуре таяния льда, а это совсем не жарко, молекулы водорода движутся со скоростью более 1700 м/сек!

Что такое трение?

Трение – это сопротивление, оказываемое при движении одного объекта по поверхности другого. Это могут быть два любых предмета.

Многие виды работ, которые мы выполняем в жизни, были бы невозможны без трения. Без трения машинные ремни соскочили бы, не смогли бы удержаться гвозди и шурупы, мы не смогли бы двигаться по тротуарам, колеса вращались бы, не продвигаясь вперед! Вместе с тем во многих случаях, особенно в технике, мы стремимся максимально уменьшить трение.

Трение между твердыми телами вызвано в основном неровностями их поверхности. Чем ровнее эти поверхности, тем меньше трение. Интересно, что трение между однородными материалами больше, чем между разнородными. Когда мы смазываем поверхности (например, подшипники в двигателе), мы уменьшаем трение, заменяя трением жидкостей трение твердых поверхностей.

Трение между твердыми телами бывает двух типов. Это качение и скольжение. При качении трение меньше, чем при скольжении. Вот почему колесо является величайшим открытием человека. Это позволило заменить скольжение на качение и уменьшить трение во много раз, особенно при перемещении грузов.

Рассмотрим следующий пример. Возьмем и разместим на неровной поверхности большой камень. Потребуется десяток человек, чтобы передвинуть его. Если мы положим под такой камень катки, человек шесть смогут перевезти его. Разместив камень в тележку на двух колесах, нам потребуется только четыре человека. Здесь будет скольжение осей тележки и качение по неровной поверхности. Смажем оси тележки и сделаем гладкой поверхность – при этом потребуется всего два человека.

Если мы будем использовать подшипники в колесах, всего один человек спокойно перевезет этот самый камень!

Воздух и вода также создают трение. Мы придаем обтекаемую форму самолетам, чтобы уменьшить сопротивление воздуха. Корабли также имеют определенную форму, чтобы уменьшить сопротивление воды.

Как объекты передвигаются в космосе?

Гравитация – вот та сила, которая притягивает во Вселенной один объект к другому. Это та сила, которая заставляет космические объекты двигаться в сторону Земли.

Только во времена Галилео Галилея (1564—1642) были предприняты попытки определить величину гравитации. До этого времени считалось, что скорость, с которой падающий предмет ударяется о поверхность Земли, зависит только от веса этого объекта.

Галилей бросал различные по весу предметы с падающей башни в итальянском городе Пиза с целью изучения воздействия на них «силы» гравитации. Он доказал, что тяжелый и легкий предметы, брошенные вниз вместе, достигают поверхности Земли одновременно.

Он заставлял скатываться по склону шар, измеряя в определенные отрезки времени его положение. Галилей открыл, что увеличение скорости шара пропорционально его времени движения. Это значит, что к концу второй секунды он двигался в два раза быстрее, чем в конце первой, в конце третьей – в три раза быстрее, и так далее.

Он также вычислил, что пройденное шаром расстояние пропорционально квадрату времени его движения (квадрат числа получается при умножении этого числа на эту же величину), то есть к концу второй секунды шар проходил расстояние в четыре раза большее, чем в конце первой секунды, в конце третьей – в девять раз большее, и так далее.

Исаак Ньютон продолжил открытия в области гравитации. Он предположил, что сила, притягивающая предмет к Земле, уменьшается с увеличением расстояния между Землей и предметом. В результате опытов и наблюдений Ньютон вывел закон всемирного тяготения. Основное положение закона заключается в том, что если масса (количество вещества) одного из притягивающихся предметов удваивается, сила тяготения также удваивается, но если расстояние между предметами увеличивается в два раза, сила притяжения составит одну четвертую от первоначальной величины.

Альберт Эйнштейн попытался ответить на вопрос: «Что такое гравитация?», доказывая, что пространство-время имеет четыре измерения. Это очень сложная теория, требующая для своего понимания глубоких научных знаний. По его последней теории гравитационное поле связано электрическим, магнитным и электромагнитным полями. Однако следует отметить, что до настоящего времени никто еще не предложил определение гравитации, которое удовлетворило бы всех.

Тем не менее нам известно, что увеличение скорости, вызываемое гравитацией, составляет 10 м в каждую последующую секунду. Это значит, что скорость падающего предмета каждую секунду возрастает на 10 м/сек. В конце первой секунды скорость падения составляет 10 м/сек, в конце второй – 20 м/сек, и так далее. Если в конце первой секунды падающий объект пролетит 5 м, то в конце второй – 20 м, в конце третьей – 45 м.

Что такое теория относительности Эйнштейна?

Когда была опубликована эта теория, считалось, что во всем мире ее смогут понять не больше десятка ученых! Вот почему мы и не будем стараться представить ее технические особенности. Однако будет полезно понять, чем занимался Эйнштейн, какие исследовал проблемы.

Мы знаем, что любое движение «относительно». Это означает, что его можно измерить по отношению к чему-то. Например, мы находимся в вагоне поезда и смотрим в окно. Наблюдая за мелькающими за окном предметами, мы знаем, что поезд движется. Но по отношению к пассажиру, сидящему напротив вас, вы остаетесь на месте!

Поэтому наличие движения можно определить по отношению к чему-то неподвижному. Это первая часть теории Эйнштейна. Мы можем сформулировать его следующим образом: движение тела с постоянной скоростью в космическом пространстве невозможно зафиксировать безотносительно к другим объектам.

Вторым основным положением теории Эйнштейна является то, что единственно неизменным во Вселенной является скорость света. Нам известна его скорость – около 300 000 км/сек. Но нам трудно даже представить, что это неизменная величина. И вот почему: если автомобиль движется со скоростью 100 км/час, это означает, что его скорость по отношению к неподвижно стоящему наблюдателю, составляет 100 км/час. Если первый автомобиль обгоняет второй, движущийся со скоростью 60 км/час, это значит, что скорость первого на 40 км/час выше, чем второго. А если второй автомобиль едет навстречу, их суммарная скорость в точке встречи составит 160 км/час.

Итак, согласно теории Эйнштейна, если измерять скорость движения луча света таким же образом (например, мы движемся в одном направлении, а луч света – в противоположном), его скорость останется неизменной – порядка 300 тыс. км/сек. Это дает только общее представление о теории относительности Эйнштейна. Кроме этого, он исследовал вопросы, связанные с массой и энергией, способами перехода одного состояния в другое.

Что такое кислород?

Часто нам приходится читать о чем-нибудь, без чего «человек не может жить». Но уж без чего действительно не может жить человек, так это без кислорода. Без кислорода человек может выдержать всего несколько минут.

Кислород – это химический элемент, самый распространенный во Вселенной. Почти половину земной коры составляет кислород, а в воздухе его более одной пятой всего объема. Попадая в легкие, он с помощью красных кровяных телец достигает всех клеток организма. В организме он сжигает пищу, вырабатывая тепло, необходимое для деятельности человека.

Кислород очень хорошо соединяется с другими элементами. Такая реакция называется «окислением». При быстром окислении происходит горение. Почти при любом окислении выделяется тепло. При горении тепло выделяется очень быстро, резко повышается температура, и появляется пламя.

Итак, с одной стороны, мы имеем дело с горением – быстрым окислением, в результате которого появляется огонь, а с другой – с окислением, которое перерабатывает пищу в организме человека и поддерживает процесс жизнеобеспечения. Мы встречаем медленное окисление повсюду. Ржавеет металл, высыхает краска, алкоголь превращается в уксус – все это окисление.

Воздух, которым мы дышим, – смесь азота и кислорода. Поэтому чистый кислород можно получить из воздуха. Воздух охлаждают до очень низких температур, при которых он становится жидким. Это температура ниже минус 180° С. Когда температура жидкого воздуха начинает немного повышаться, воздух начинает кипеть. Вначале испаряется азот, а кислород остается. Было спасено много жизней больных со слабыми легкими, когда им давали для дыхания чистый кислород.

Что такое вода?

Когда ученые пытаются найти жизнь на других планетах, они часто задают вопрос: «А есть ли там вода?» Как мы знаем, без воды жизнь существовать не может.

Вода – это жидкость без вкуса, запаха, цвета, которая входит в состав всех живых существ. Она имеется в почве и в воздухе.

Живые организмы потребляют только ту пищу, которая растворена в воде. Живые ткани в основном состоят из воды. Что входит в состав воды? Это простое соединение двух газов: очень легкого газа водорода и более тяжелого, активного газа кислорода.

При сгорании водорода в кислороде образуется вода. Но по своим характеристикам вода не похожа на составляющие ее элементы. Она обладает своими свойствами.

Вода имеет, как и многие другие вещества, три основных состояния: жидкое (ее обычное), твердое, называемое «лед», и газообразное, или «водяные пары». Состояние воды зависит от ее температуры.

При 0° С вода из жидкого переходит в твердое состояние, или замерзает. При температуре 100° С вода из жидкого переходит в газообразное состояние. Такой переход из видимого в невидимое состояние называется «испарение».

Если принести в теплую комнату кусок льда, он начинает таять. Если в комнате достаточно тепло, лужица воды, оставшаяся ото льда, вскоре исчезнет. Жидкость превратилась в пары воды. При охлаждении вода увеличивается в объеме.

Вода в природе никогда не бывает чистой в прямом смысле этого понятия. Она содержит растворенные минеральные соли, газы, частицы микроорганизмов.

Как образовалась почва?

Если бы поверхность нашей Земли не была бы покрыта почвой, человек не смог бы на ней существовать. Без почвы не было бы растительности, и человек и другие животные не смогли бы добыть себе пищу.

Почва – это легкий, порошкообразный покров, в котором произрастает растительность. В ее состав входят мелкие камни, остатки растительности и животных организмов. Мелкие камни в свое время были большими скалами, остатки растений и животных принадлежали живым растениям и живым существам.

Самые твердые скалы со временем разрушаются. Постоянно происходит процесс «выветривания» – разрушения скальных пород. Ледники приносят массы горных пород, разрушая скалы и горы.

В сочетании с химическими элементами вода растворяет и вымывает некоторые виды горных пород. Смена температур способствует разрушению гор. От нагревания и охлаждения на поверхности скал образуются трещины. Туда попадает вода, которая при замерзании еще больше разрушает горы. Даже корни растений разрушают скалы. В трещины в горных породах попадают семена деревьев, они дают побеги и своими корнями также содействуют разрушению горных пород. Довершает разрушительную работу ветер, который приносит песок.

Но это только начало образования почвы. Для образования настоящей почвы в песок или в мельчайшие частички скальных пород необходимо добавить «гумус». Гумус – это органическая масса, получаемая из растений и остатков животных.

В результате деятельности бактерий остатки почти всех растений и животных превращаются в почву. Бактерии разлагают их и повышают плодородие почвы. Земляные черви и другие насекомые также обогащают почву. Самым плодородным является верхний слой почвы, называемый «пахотный слой». В нем больше всего гумуса. Следующий за ним слой – подпочва, которая в основном состоит из остатков скальных пород. Еще ниже расположена коренная подстилающая порода.

Почему песок разный?

Под воздействием ветра, дождя, мороза горы разрушаются, превращаясь в маленькие камешки и частички; вот такие частички размером от 0, 05 мм до 2, 5 мм в диаметре и называются «песком».

Песок получается из маленьких частичек минералов, входящих в состав горных пород, поэтому в песке можно обнаружить различные минералы. В основном в песке находят кварц, так как он прочный и его много в природе. Иногда песок на 99% состоит из кварца. Из других минералов в песке имеется полевой шпат, кальциты, слюда, железная руда, а также в небольших количествах гранат, турмалин и топаз.

Песок образуется там, где горные породы подвержены разрушению. Одним из основных мест, где происходит образование песка, является морской берег. Воздействие волн на скалы, песка, приносимого ветром, на горные породы, и морской воды на некоторые минералы – все это способствует образованию песка.

Песок с берега переносится ветром в глубь суши. Иногда перемещается столько песка, что целый лес может быть покрыт песчаными дюнами.

А что же песок в пустынях? В основном его сюда принес ветер. В некоторых случаях песок пустыни образовался в результате разрушения горных массивов. В некоторых случаях на месте пустыни в свое время находилось море, которое, отступив тысячи лет назад, оставило здесь песок.

Песок является очень полезным материалом. Очень много его используется в строительстве. В соединении с цементом и водой песок образует густую, липкую пасту – «раствор», который при застывании превращается в «бетон». Песок также применяют при изготовлении стекла, наждачной бумаги, в фильтрах при очистке воды.

Как появился асфальт?

С самого рождения ты видел асфальт – бегал по асфальтовым тротуарам, катался на велосипеде и автомобиле по асфальтовым дорогам. А известно ли тебе, что асфальтом еще пользовались в древности? Благодаря своим водостойким свойствам асфальт был известен еще в Вавилоне под названием «смола», позже о нем узнали в древнем Риме, назвав его «битум». Они обмазывали резервуары и плавательные бассейны асфальтом, чтобы те не протекали.

Асфальт – это минеральное вещество темно-коричневого или черного цвета. В земле он находится в жидком и твердом виде. Он также входит в состав сырой нефти. При нагревании он размягчается, превращается затем в жидкость и снова застывает при охлаждении. В состав асфальта входят водород и углерод.

Существуют два вида асфальта – естественный и нефтяной. Естественный асфальт располагается в виде залежей у поверхности земли. Нефтяной асфальт добывают на современных нефтеперерабатывающих заводах при переработке сырой нефти.

Естественный асфальт образовался из нефти, которая через песок и скальный грунт поднималась вверх. Чистый асфальт и битум задерживался в скалах.

На острове Тринидад существует самое большое в мире озеро асфальта. Оно занимает около 40 гектаров и имеет глубину более 30 м. Когда в 1876 году улицы города Вашингтон – столицы США покрывали асфальтом, основная часть его была получена из Тринидада.

Для современных мостовых используют асфальто-цемент. Он скрепляет камень и песок, а также задерживает воду. Он пластичен и под большим весом прогибается, а не ломается. При строительстве взлетных полос используется особо прочный асфальт – ведь вес некоторых самолетов превышает 140 тонн. Такой же асфальт применяют и при сооружении автомобильных дорог, по которым ездят грузовики весом более 45 тонн.

Как образовался уголь?

Уголь образовывался в различные периоды развития Земли. Самым длительным периодом, когда образовывался уголь, считается Пенсильванский период, который начался примерно 250 000 000 лет назад и продолжался около 35 000 000 лет. Остальная часть угля сформировалась в период от одного до ста миллионов лет назад.

Что происходило в то время и как образовался уголь? Уголь располагается в земной коре в виде пластов длиной до нескольких километров и толщиной до трех метров между скальными породами. Уголь представляет собой остатки древнейших деревьев и растений, которые росли в болотистых джунглях в теплом влажном климате сотни миллионов лет назад.

В таких болотах преобладали быстрорастущие тростники и папоротники гигантских размеров. Со временем они отмирали и падали в болото. Это спасало их от гниения. Бактерии перерабатывали некоторые части деревьев, превращая их в газ, который улетучивался. Оставалась черная масса, состоящая в основном из углерода. В дальнейшем она превращалась в пласт угля.

Буйная растительность постепенно наращивала этот пласт до толщины в несколько метров. В конце концов этот процесс останавливался, когда данный участок покрывался водой. В результате пласты угля покрывались слоями донных отложений и песка.

Со временем давление верхних слоев вытесняло жидкость, оставляя пастообразную массу, которая, медленно застывая, превращалась в уголь. В некоторых местах этот процесс повторялся несколько раз. Образовавшийся слой осадков покрывался водой, на этом месте заново образовывалось болото. Опять появлялся слой растительности, и снова он затоплялся. Таким образом создавались слои угля, разделенные между собой илом и песком, со временем затвердевшими.

Для превращения дерева в уголь требуются многие тысячи лет. Легко видеть подтверждение того, что уголь произошел от дерева. Изредка в угле находят хорошо сохранившиеся отпечатки папоротника, коры деревьев, а также окаменелые куски стволов и пни.

Что такое нефть?

Нефть приносит огромную пользу человечеству. С ее помощью мы получаем свет, тепло, она приводит в движение автомобили, трактора, самолеты и корабли. Без нее все двигатели остановятся из-за трения.

Из нефти получают технический спирт, парафин, топливо, смазочные масла, технический жир, смолы, асфальт и другие продукты. Что такое нефть? Это слово пришло из латинского языка и означает «каменное масло». Как она появилась? Ученые считают, что она образовалась из растений и животных, живших много лет назад в теплых водах океанов, покрывавших земную поверхность.

Отмирая, животные и растения скапливались на дне. Со временем их укрыли миллионы тонн песка и ила. Под давлением ил и песок превратились в твердые породы. Остатки растений и животных превратились в темную жидкость, собранную в порах породы. Перемещение земной коры превратило часть морского дна в сушу. Некоторое количество этой жидкости появилось на земной поверхности, где ее обнаружил человек.

Нефть используется человеком многие тысячи лет. В древности китайцы и египтяне использовали ее в качестве лекарства. Задолго до нашей эры в древней Индии нефть использовали для освещения и в качестве топлива.

В древности нефть использовалась для факелов, добавлялась при изготовлении кирпича, ею обмазывали корзины и корабельные днища, чтобы они не пропускали воду. Американские индейцы также использовали нефть для различных целей. Когда в Америку прибыли первые белые поселенцы, они переняли у индейцев способы использования «каменного масла» при лечении некоторых заболеваний.

Нефть, добываемая из скважин, практически нигде не используется. Ее необходимо переработать. Этот процесс основан на том, что в состав нефти входят твердые, жидкие и газообразные вещества.

При нагревании происходит разделение нефти на составляющие ее компоненты, которые были соединены природой воедино. Это стало возможным благодаря тому, что каждый компонент нефти кипит и испаряется при различной температуре. Вначале выделяется бензин, затем парафин, газ, масла и смазочные материалы.

Что такое минерал?

Минерал – это вещество, которое входит в состав земной коры и имеет неорганическую основу.

Иногда нефть, уголь и известняк называют минералами, но так как они произошли от растений и животных, живших на Земле очень давно, то их нельзя отнести к минералам.

Минералы обычно делят на две группы: металлические и неметаллические. К металлическим относятся красный железняк (железо), медная руда, бокситы (алюминий). К неметаллическим – кварц, асбест, кальциты. Минералы обычно встречаются в виде кристаллов.

Минералы и скальные породы легко спутать, но между ними существует разница. Минерал имеет определенное строение. Его химический состав постоянен независимо от места залегания. Минерал, обнаруженный в любой точке земного шара, будет иметь тот же блеск, твердость (прочность) и другие характеристики.

Скальные породы состоят из различных минералов. Например, гранит состоит из кварца, полевого шпата, слюды и других минералов. Но гранит, найденный в одном месте, может содержать различные объемы этих минералов по сравнению с гранитом, добываемым в другом районе.

Минералы добывают в различных местах. Их можно обнаружить и в горных породах, в песках. Они имеют различную структуру. Многие минералы превратились в кристаллы или затвердели много лет назад из горячей массы, называемой «магмой». Алмазы, слюда и полевой шпат – эти минералы образовались из магмы.

Некоторые минералы из-за своей красоты и редкости обладают высокой стоимостью. Их называют «драгоценные камни». Среди них алмазы, гранаты, топазы и другие.

Другие минералы распространены повсеместно. Наиболее известен кварц. Известно около 200 разновидностей кварца, который распространен практически во всех частях земного шара.

Что такое серебро?

Серебро добывали еще в древние времена. В Европе по количеству серебра судили о состоянии королей. Когда в Испании истощились шахты по добыче серебра, король Испании был несказанно обрадован сообщением об открытии Америки: ведь это означало получение доступа к богатейшим серебряным рудам Мексики и Перу. В течение 250 лет испанские короли ежегодно получали из рудника Потоси в Перу серебра на сумму в 4 млн. долларов!

Во время золотой лихорадки в Калифорнии старатели ругали «черную землю», которая сопутствовала золотоносной породе. И только случай помог определить, что это руда, содержащая серебро!

Серебро – один из наиболее распространенных металлов. Иногда находят самородки этого металла, а в Норвегии однажды был найден самородок серебра, весящий три четверти тонны! Но обычно это руда, из которой металл необходимо извлечь.

В такой руде серебро вместе с серой образует сульфид серебра или входит в состав других сульфидов, таких, как сульфид меди, сульфид свинца и сульфид мышьяка. В США серебро обычно добывается в соединении со свинцом. Так как серебро образует соединения с различными металлами, существует множество способов отделения серебра от побочных элементов.

В настоящее время во всем мире добывают почти 850 500 килограммов чистого серебра в год. Основными производителями являются Мексика, США и Канада.

Серебро – это мягкий металл, поэтому зачастую оно используется в соединении с другими металлами. Серебряные монеты, например, содержат 90% серебра и 10% меди. Состав, предназначенный для украшений, ювелирных изделий и столовых приборов, содержит 92, 5% серебра и 7, 5% меди.

Определение «стерлинговое» серебро имеет свою любопытную историю. Оно происходит от семьи Истерлингов, живших в Северной Германии. Эта семья была известна своей честностью, поэтому король Англии Джон дал им поручение в 1215 году изготовить для Англии металлические монеты. Задание было выполнено настолько хорошо, что их имя и сегодня означает высшую степень надежности. Стерлинговое серебро имеет специальную маркировку, слово «стерлинг» или определенный знак, в зависимости от страны.

Чистое серебро не темнеет на воздухе. Потемнение указывает на наличие серы в воздухе – например, при загрязнении воздуха или при наличии поблизости нефтедобывающих промыслов. После золота серебро является самым легким по обработке металлом. Из тридцати граммов серебpa можно вытянуть проволоку длиной более 50 км. Это также самый лучший из известных проводников тепла и электричества.

Что такое ртуть?

Ртуть – очень необычный металл, при комнатной температуре находящийся в жидком состоянии.

Ртуть замерзает при минус 39° С и закипает при 357° С. Она в 13, 6 раза тяжелее воды. Поверхностное натяжение ртути достаточно велико, поэтому некоторые предметы тонут в ней. Она имеет свойство распадаться на мельчайшие капельки и растекаться.

В природе ртуть содержится в красноватом минерале киноварь. Киноварь входит в состав многих скальных пород, но в основном пород вулканического происхождения.

Ртуть легко испаряется. Для получения чистого металла из руды необходимо разогреть эту руду до температуры порядка 482° С. Пары собираются и конденсируются, и получается ртуть.

Ртуть в различных видах уже давно используется человеком. До появления письменности киноварь служила основой при изготовлении красных красителей. Еще в 415 году до нашей эры ртуть получали из руды и использовали для покрытия металлических поверхностей и при лечении некоторых заболеваний. Алхимики, которые пытались получить драгоценные металлы, считали, что ртуть является волшебным материалом. Они широко использовали ее в своих опытах и ритуалах.

В настоящее время ртуть широко применяется в медицине. Несмотря на то, что ртуть и ее компоненты ядовиты, ее добавляют при изготовлении лекарств и дезинфицирующих средств. Примерно третья часть всего производства ртути идет в медицину.

Нам ртуть известна по своему применению в градусниках. Это связано с тем, что ртуть быстро и равномерно реагирует на изменения температуры. Сегодня ртуть также используется в красках, стоматологии, при производстве хлора, каустической соды и электрооборудования.

Что такое кварц?

Мы ежедневно применяем в быту кварц и даже не задумываемся, что это кварц. Кварц очень широко распространен и имеет огромное применение.

Кварц еще называют кремнеземом. Он состоит из кремния и кислорода, тяжелее стали и прозрачнее стекла.

Без примесей кварц бесцветный или белый, различные добавки делают его красным, коричневым, зеленым, голубым, синим, даже черным. Иногда кварц находят в виде больших прозрачных шестиугольных кристаллов с острыми концами, – это «горный хрусталь».

Большинство гор состоят из кварца. Песчаник состоит из частичек кварца, соединенных вместе цементирующим составом. В состав гранита также входит кварц. Белые пески – это чистый кварц. Простой песок также в основном состоит из кварца!

Многие из полудрагоценных камней также являются кварцем, раскрашенным различными примесями. Например, агат, аметист, оникс.

Кварц используют при производстве стекла и оптических приборов. Тоненькие пластинки кварца используют в радио, чтобы мы могли настроить свои приемники на нужную волну.

Если кварц очень сильно разогреть, мы получим плавкий кварц. Это очень нужный продукт. У него очень высокая температура плавления – 1710° С, он очень плохо сжимается и расширяется и прозрачнее стекла!

Ты можешь себе представить, что подобный материал незаменим в лабораториях. Тарелку из плавкого кварца после разогревания докрасна можно опустить в воду – и с ней ничего не случится.

Кварц хорошо пропускает световые и тепловые лучи. Кварц также пропускает живительные ультрафиолетовые лучи, которые поглощаются обычным стеклом, поэтому в некоторых санаториях крыши изготовлены из плавкого кварца. Из него же делают и специальные кварцевые лампы, применяемые в медицине.

Почему золото считается драгоценным металлом?

За всю историю человечества золото считалось драгоценным металлом. Возможно, это был первый металл, с которым познакомился человек.

Одной из причин, почему первобытный человек обратил внимание на золото, могло быть то, что золото в природе находится без примесей, то есть его можно обнаружить в виде небольших самородков, без добавлений других металлов и минералов. Золото имеет желтоватый оттенок, поэтому еще в давние времена люди стремились заполучить его для изготовления украшений.

Значимость золота возросла, когда человек понял, что золото очень легко обрабатывать. Золотой самородок очень легко превратить в тонкую пластинку, которую можно сгибать не ломая. То есть уже в древности люди могли придавать металлу любую требуемую форму. Например, в свое время из него изготовляли обручи, которые держали прическу. Отсюда пошли короны и диадемы, изготовленные из золота.

В земле запасы золота крайне ограниченны. И люди, у которых не было своего золота, стали предлагать свои товары в обмен на золото. Так золото стало мерой обмена. Другие предметы были недолговечны, а золото хранится очень долго. Золото также стало мерой стоимости товара.

Через многие сотни лет из золота стали делать деньги, которые определяли значимость и стоимость этого металла.

Позднее банкиры стали хранить золото в сейфах, и по требованию представить золото они выдавали письменные документы-залог. Учитывая подобную практику, правительства стали выпускать валюту, или деньги, которые являются всего лишь документом – обязательством на выплату определенной суммы золотом по требованию. Кстати, около половины всего золота, добытого в мире, принадлежит министерству финансов США!

Что такое слюда?

Тебе, вероятно, не раз попадался кусочек слюды, которую ты легко разламывал на части. Возможно, ты называл его «желатин».

Слюда – это минерал. Термин «слюда» включает целое семейство горных минералов, куда входят мусковит, флюгопит, биотит и лепидолит. Поскольку трудно произносить их названия, то ты поймешь почему мы все эти минералы называем «слюдой».

Все эти минералы очень схожи, хотя содержат различные металлы. Все виды слюды легко разделяются на слои. Они мягкие, на их поверхности остаются даже следы от ногтя. Все они образуют однотипные виды кристаллов. Они бывают бесцветными, желтыми, зелеными, красными, коричневыми и черными.

Слюда залегает в горных породах в земной коре. Они входят в состав пород вулканического происхождения, которые образовались при остывании расплавленной лавы. В отдельных случаях слюда произошла из других минералов в результате процесса, называемого «метаморфизм», то есть изменений, вызываемых давлением, теплом и воздействием воды.

Слюду добывают в шахтах. Наиболее важными районами по добыче слюды являются США, Канада, Индия, Мадагаскар, Россия, Бразилия и Южная Африка.

Для промышленного использования слюду расслаивают и разрезают на требуемые куски. Слюда – хороший изолятор, она не проводит тепло и электричество. Ясно, что слюда широко используется в производстве электрооборудования и огнестойких материалов. У тебя дома слюда имеется в утюге и других электроприборах.

А ты знаешь, что до изобретения стекла в окна вставляли слюду?

Что такое драгоценные камни?

Драгоценные камни всегда удивляли человека. Многие тысячи лет люди носили их как амулеты, чтобы защититься от болезней и нечистой силы. Считалось, что с помощью некоторых самоцветов их владелец смог предсказывать будущее. Другие камни якобы позволяли определить, виновен или нет подозреваемый.

В древности драгоценные камни различались только по окраске. Рубинами называли все камни красной расцветки. Все зеленые камни назывались изумрудами, а синие – сапфирами.

Позже стало ясно, что некоторые камни прочнее и долговечнее других. Стало ясно также, что стоимость драгоценных камней зависит не только от цвета, блеска, уникальности, но и от их прочности. Например, сегодня алмазы считаются самыми дорогими камнями, потому что, помимо своей красоты они обладают самой высокой прочностью по сравнению с другими драгоценными камнями.

Все самоцветы называют драгоценными камнями. Но, строго говоря, к драгоценным можно отнести только четыре наиболее дорогих камня: алмаз, рубин, изумруд и сапфир. Другие относятся к полудрагоценным камням, это – опал, аметист, топаз. Многие из драгоценных и полудрагоценных камней тесно связаны.

Алмаз, самый дорогой из самоцветов, является и самым простым по строению: он состоит из одного химического элемента – чистого углерода. Рубины и сапфиры относятся к «корундам». Рубины обладают карминовым цветом благодаря наличию небольшого количества железа в корунде. А наличие различных окислов придает сапфирам различные оттенки синего и голубого цвета.

Большинство самоцветов включает различные сочетания «силикатов». Топаз и турмалин принадлежит к семейству силикатов, как и гранаты и жадеиты. Некоторые менее дорогие самоцветы принадлежат к группе кварца, состоящего из чистого кремнезема. К ним принадлежит аметист. Опал – это кремнезем, содержащий 5-10% воды. Кстати, считают, что опал один из немногих драгоценных камней, приносящих несчастья своим владельцам.

В настоящее время делаются первые попытки создания искусственных самоцветов. Среди них алмазы, изумруды, рубины и сапфиры. Это не подделка, в действительности это камни, аналогичные природным, только созданы они в лабораториях!

Какова прочность алмаза?

Если у тебя есть немного замазки, что ты делаешь, чтобы она сделалась плотнее и тверже? Ты ее разминаешь, сжимаешь, и чем больше ты ее разминаешь, тем плотнее она становится.

Алмазы также создавались в природе. Сотни миллионов лет назад поверхность Земли постепенно остывала. В то время на глубине располагалась огромная масса расплавленной горной породы. На нее воздействовали высокие температуры и высокое давление. Углерод под воздействием такого давления превратился в то, что мы сегодня называем «алмазами».

Алмазы – самые твердые вещества на Земле. Однако точно определить величину «твердости» очень сложно. При определении твердости царапают один минерал другим. В 1820 году ученый Мооc предложил, основываясь на подобной методике, таблицу твердости минералов. Согласно этой таблице минералы располагаются следующим образом, в зависимости от их твердости: 1. Тальк. 2. Гипс. 3. Кальциты. 4. Флюориты. 5. Апатиты. 6. Полевой шпат. 7. Кварц. 8. Топаз. 9. Корунд. 10. Алмаз.

Но эти данные по отношению одного минерала к другому. Однако выяснилось, что, несмотря на девятое место корунда и десятое – алмаза, их различие по твердости больше, чем различие между девятым и первым местами. Поэтому с алмазами ничто не может сравниться по твердости.

Тогда, если алмазы такие прочные, каким образом их гранят? Алмаз можно резать только другим алмазом! Огранщики алмазов используют инструменты, режущие края которых покрыты алмазной пылью.

Алмазные круги для полировки и резки используются в промышленности для различных целей, например при полировке оптических стекол, при изготовлении всевозможных инструментов из меди, бронзы, других металлов, при резке стекла. Сегодня более 80% добываемых алмазов используются в промышленности!

Что такое каучук?

Каучук существует столько лет, сколько и сама природа. Окаменелые остатки каучуконосных деревьев, которые были найдены, имеют возраст почти 3 миллиона лет! Каучуковые шары из сырой резины найдены среди руин цивилизаций инков и майя в Центральной и Южной Америке, которым не менее 900 лет.

Во время второго путешествия на американский континент Колумб увидел, что жители Гаити играли в мяч, сделанный из «сока дерева». Но еще до этого туземцы Юго-Восточной Азии знали о резине (каучуке), сделанной из «сока» деревьев, которой они обмазывали свои корзины и кувшины, чтобы сделать их водонепроницаемыми!

Конец ознакомительного фрагмента.

Текст предоставлен ООО «ЛитРес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на ЛитРес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.