Райт в 1903 году. Но если ваши расчеты верны, вы обнаружите, что умрете задолго до прибытия на ближние звезды или в галактику Андромеда.
10. К другим звездам
Эта задача покажет, насколько далеко от нас находятся звезды. От нас до ближайшей звезды — Проксимы Центавра — около 4 световых лет. Это и в самом деле далеко. Самый быстрый на сегодня космический аппарат летит через Солнечную систему примерно с той же скоростью, с какой Земля движется вокруг Солнца.
10. а Вычислите скорость движения Земли вокруг Солнца, если известно, что она за год обходит круг радиусом 1 а. е. = 150 миллионов километров.
Выразите ответ в километрах в секунду.
21
ЧАСТЬ I. Звезды, планеты, жизнь
10. b Зная, что скорость света составляет 300 000 километров в секунду, вычислите, сколько километров в 4 световых годах.
10. с Вернемся к космическому аппарату, движущемуся со скоростью, которую вы вычислили в части а). Рассчитайте, сколько времени займет у него путь к ближайшим звездам. Ответ выразите в годах.
11. Атмосфера Земли
Кубический метр воздуха на уровне моря содержит приблизительно
3 1025 молекул. В разумном приближении все эти молекулы — это молекулы азота N (то есть два атома азота, соединенные в двухатомную молекулу).
2
Отметим, что компонента воздуха, которая нужна, чтобы дышать, то есть молекулы кислорода (О), составляет лишь около 21 % объема воздуха, и здесь
2 мы пренебрегаем долей О и считаем, что атмосфера целиком состоит из N.
2
2
Каждый атом N обладает массой в 14 раз больше, чем атом водорода (Н).
11. а Вычислите массовую плотность (килограмм на кубический метр) воздуха на Земле. Выполните расчеты без калькулятора, расскажите о ходе своих рассуждений и дайте ответ в экспоненциальном представлении.
11. b Считайте атмосферу сферической оболочкой толщиной 8 километров и радиусом, равным радиусу самой Земли. Вычислите объем земной атмосферы.
11. с На основании вычислений, проделанных в частях а) и b), вычислите общую массу земной атмосферы в килограммах. Масса всех земных океанов составляет 1,4 1021 кг. Сравните массу мирового океана и массу атмосферы, вычислив их отношение.
11. d Сегодня углекислый газ (СО) составляет около 600 миллионных
2 долей (ppm, 10–6) общей массы земной атмосферы. Какова общая масса
СО в атмосфере Земли?
2
2. От дневного и ночного неба к орбитам планет
2
ОТ ДНЕВНОГО И НОЧНОГО НЕБА
К ОРБИТАМ ПЛАНЕТ
12. Движение Солнца, Луны и звезд
Объясните, где и когда на Земле (укажите время суток и/или время года, если нужно) создается каждая из перечисленных ситуаций. Вероятно, в каких-то случаях описанное невозможно. В каждом случае приведите подробное обоснование; если нужно, нарисуйте схемы.
12. а Солнце находится над горизонтом 24 часа подряд.
12. b Наполовину освещенная Луна видна на небе (то есть над горизонтом) одновременно с Солнцем (то есть днем).
12. с Видно, как планета Марс проходит через диск Солнца.
12. d Ни одна из видимых звезд не заходит (то есть не опускается за горизонт).
12. е Полярная звезда находится прямо над головой.
13. Взгляд на Луну
13. а В прошлом году вы как-то раз вышли ночью на улицу и увидели полную Луну на восточном горизонте. Примерно в котором часу это было?
13. b Рядом с этой полной Луной была видна одна из ярких планет —
либо Венера, либо Юпитер. Которая из них?
23
ЧАСТЬ I. Звезды, планеты, жизнь
13. с Увидят ли когда-нибудь Землю жители обратной стороны Луны
(то есть той стороны, которая сейчас обращена от Земли)? Сколько длятся у них «сутки» (то есть время от восхода до восхода Солнца)? Или они никогда не увидят Солнце?
14. Восходы и закаты
Из-за вращения Земли и звезды, и Солнце, и Луна восходят на востоке и заходят на западе, вращаясь вокруг оси, нацеленной на Северный полюс.
Ответьте на следующие вопросы с подробными объяснениями.
14. а Видит ли наблюдатель на Северном полюсе, как восходят и заходят звезды?
14. b Может ли наблюдатель на Северном полюсе увидеть в пределах одних суток и рассвет, и закат? А в течение одного года? Туристические буклеты об Аляске рекламируют ее как «Землю полуночного Солнца». Что это означает в нашем контексте? Подсказка:
