Текст книги "Книга ответов для почемучки"

Значит, Земля и Луна возникли одновременно?

Да, примерно в одно и то же время – 4,54 миллиарда лет назад. С возникновением Луны связано множество гипотез, кое-кто считает, что наша ночная спутница образовалась в результате грандиозной космической катастрофы, оторвавшей от Земли часть ее вещества, располагавшуюся там, где сейчас находится Тихий океан. Подтвердить это или опровергнуть трудно: заглянуть так далеко в прошлое Солнечной системы едва ли когда-нибудь удастся.

Без Луны мы не могли бы наблюдать солнечных и лунных затмений, а земные океаны лишились бы суточных колебаний уровня – приливов и отливов.

Почему Луна бывает «ущербной»?

Луна – единственный природный спутник Земли. Сама по себе она не светится. Сияние Луны, которое мы видим, – это свет Солнца, отраженный от ее поверхности. Луна совершает полный оборот вокруг Земли за 27 дней и 7 часов. В это время Солнце по-разному освещает различные участки ее поверхности, и мы видим Луну в разных фазах – полную, в три четверти, в одну вторую и в одну четвертую.

Почему происходят лунные затмения?

Когда Луна, Земля и Солнце «выстраиваются» на одной линии, тень от Земли полностью закрывает Луну – «затмевает» ее. При этом солнечный свет на Луну не попадает, и она становится почти невидимой. Это – полное лунное затмение. Если тень от Земли закрывает Луну не полностью, происходит частичное лунное затмение.

А чем солнечные затмения отличаются от лунных?

Солнечные затмения происходят намного реже, чем лунные. Это случается, когда диск Луны закрывает от нас Солнце и какое-то время мы его не видим. При этом на поверхность Земли падает тень от Луны. Лунная тень на земной поверхности имеет в диаметре 270 километров, поэтому солнечное затмение можно наблюдать только в узкой полосе – на пути «бегущей» по Земле тени. В год может происходить от двух до пяти солнечных затмений, из которых полных – не больше двух.

Схема лунного затмения

Как представляли себе мир в далеком прошлом?

Люди с давних пор пристально всматривались в звездное небо и старались разгадать его тайны. Уже в каменном веке они заметили связь между различными астрономическими явлениями, движением светил и сменой времен года. В их наскальных рисунках появились особые знаки и символы, связанные со звездным небом. Немало древнейших астрономических наблюдений донесли до нас мифы народов Ближнего Востока, Индии и Китая.

Фазы Луны:

1 – новолуние; 2 – растущий месяц; 3 – первая четверть; 4 – растущая Луна; 5 – полнолуние; 6 – убывающая Луна; 7 – третья четверть; 8 – спадающий месяц

Пять тысяч лет назад египетские жрецы-астрономы представляли себе небо в виде огромных часов. По положению Луны и звезд они определяли время религиозных праздников и наступления ежегодных разливов Нила, приносивших на поля плодородный ил. Именно египтяне создали первые календари.

Простейший гномон

У них не было ни телескопов, ни точных измерительных приборов, поэтому они наблюдали, размышляли и пытались проверить свои догадки. Так накапливались знания, которые передавались из поколения в поколение.

Большинство астрономических открытий древности было сделано с помощью двух инструментов: гномона (шеста для измерения высоты Солнца по длине отбрасываемой тени) и календаря. И только в III–IV веках до нашей эры появились устройства, позволявшие измерять угол между горизонтом и высотой какого-либо светила.

Вавилоняне представляли мир в виде плоского диска, плавающего в океане

В Центральной Америке много веков назад жили народы майя (III век до нашей эры – X век) и ацтеков (XII–XVI века). Они делили мир на четыре части, каждой из которых соответствовали особое дерево и птица, и верили, что Земля покоится на спине гигантского крокодила, плавающего в необъятном озере. Майя создали календарь, который был даже точнее египетского, им пользовались также и ацтеки.

Календарь майя

В Древнем Китае Землю представляли в виде четырехугольника, над которым нависает выпуклое небо, опирающееся на четыре столба.

В Древней Индии считали, что плоская Земля опирается на спины трех слонов, а слоны стоят на спине гигантской черепахи.

Славяне верили, что Землю держат на своих спинах три кита, плавающие в Мировом океане.

Древнегреческий философ, математик и астроном Фалес из Милета (624–546 годы до нашей эры) полагал, что в основе всех тел и вещей лежит вода, а Земля – это громадный твердый диск, плавающий в океане.

Такой представлялась Вселенная Птолемею

Философ и математик Пифагор (ок. 570–500 годы до нашей эры), также живший в Древней Греции, первым начал утверждать, что звезды на небосводе расположены в строгом порядке и подчиняются определенным законам. С помощью математики движение каждой звезды или планеты можно вычислить и предсказать. Ведь недаром слово «космос» в переводе с греческого означает «порядок». Пифагор считал, что планеты движутся по круговым орбитам, а небо и земля имеют форму сферы, то есть шара.

Древнегреческий философ и ученый Аристотель (384–322 годы до нашей эры) считал, что боги предопределили постоянное положение для всех тел – небесных и земных. Вселенная, по мнению Аристотеля, состоит из нескольких хрустальных сфер, расположенных одна в другой и вращающихся вокруг шарообразной Земли. Больше тысячи лет европейские ученые считали, что Аристотель совершенно прав.

В 310–230 годы до нашей эры в Греции жил философ, математик и астроном Аристарх Самосский. Он первым высказал догадку, что центром нашего мира является не Земля, а Солнце, причем Земля вращается вокруг Солнца и вокруг своей оси. Это навлекло на философа обвинения в оскорблении богов, и ему пришлось бежать из Афин. Догадка греческого мудреца была забыта на многие века.

До XVI столетия в научном мире была принята система древнегреческого географа и астронома Клавдия Птолемея, жившего во II веке. Птолемей первым понял, что планеты вращаются в пустоте. И хотя он ошибался, считая, что в центре мироздания находится Земля, с помощью его системы можно было довольно точно вычислять движение планет.

Что у нас под ногами?

Земля, как и другие планеты Солнечной системы, сформировалась из вращающегося облака пыли и газа, окружавшего вспыхнувшую в его недрах молодую звезду – Солнце. Все планеты когда-то были почти такими же горячими, как и звезды, а потом постепенно остыли. И наша Земля «прохладная» только снаружи. Внутри, под твердой корой, она все еще раскалена. В самом центре Земли находится очень твердое, тяжелое и плотное ядро. Его температура близка к температуре поверхности Солнца. Между ядром и земной корой расположена мантия – слой горячего тягучего вещества.

Диаграмма, отражающая продолжительность эпох в истории Земли

Земная суша не всегда была такой, как сегодня. Поверхность планеты постоянно изменялась в течение сотен миллионов лет, материки появлялись и разрушались, перемещались по земной поверхности, а иногда собирались вместе, образуя единый «сверхконтинент». Продолжает она меняться и в наши дни.

Внутреннее строение нашей планеты

Когда возникла наша планета?

Земля возникла 4,5 миллиарда лет назад. Частицы пыли и газа под воздействием сил тяготения начали собираться в плотное облако, все сильнее разогреваясь, и в конце концов превратились в подобие шара из горячего вещества. На протяжении сотен миллионов лет Земля постепенно остывала, ее поверхность покрывалась твердой корой. Планету окутали сплошные облака, состоящие из водяного пара и различных газов. Когда температура опустилась еще ниже, из этих облаков хлынули ливни невообразимой силы, затопившие впадины на поверхности суши.

В самых глубоких впадинах океанского дна толщина земной коры составляет около 5 километров. В других местах ее толщина – от 12 до 70 километров. Температура вещества мантии достигает 2500 °C. Там происходят сложные процессы, с которыми связаны перемещения участков земной коры, извержения вулканов, землетрясения.

Есть ли день рождения у Земли?

Если бы мы знали точную дату, когда возникла Земля, то она наверняка стала бы общим праздником для всех ее жителей. Но «день рождения» Земли растянулся на сотни миллионов лет. Столько потребовалось, чтобы островки легких горных пород, плававших на поверхности жидкого шара из раскаленного вещества, соединились и образовали земную кору, а вода начала постепенно сгущаться и выпадать на поверхность планеты. Как только Земля немного остыла, в водах первичных морей появились крохотные комочки белковой жизни, которые начали завоевывать все новые пространства.

Откуда взялись горы и моря?

Земная кора состоит из отдельных участков, которые называют плитами. Эти плиты медленно плавают по поверхности мантии, иногда соприкасаясь друг с другом.

Там, где миллионы лет назад плиты сталкивались и «наползали» одна на другую, возникали горы. Когда одна плита «подминала» другую, образовывались углубления, которые заполнялись водой. Так появились моря и океаны.

Когда плиты земной коры начинают перемещаться, нередко происходят землетрясения.

Вулкан Этна в Италии

Там, где расплавленные горные породы из земных глубин пробивали земную кору и выходили на поверхность, возникали вулканы. Большинство вулканов находится на дне морей и океанов – и это не удивительно. Во-первых, земная кора там самая тонкая, а во-вторых – океаны и моря занимают 70 % поверхности Земли. На долю суши остается всего 30 %.

А что на Земле самое-самое?

Самая высокая точка нашей планеты – гора Джомолунгма, или Эверест, в Гималаях. Ее высота – 8848 метров.

Самое глубокое место на Земле – Марианская впадина в Тихом океане. Ее глубина составляет 11 022 метра.

Самый высокий водопад – Анхель в Венесуэле. Его высота – 1010 метров. Но самым большим все равно считается водопад Виктория на реке Замбези в Африке. Вода с уступа длиной 1800 метров обрушивается в узкое ущелье глубиной 120 метров. Однако по мощности Виктория уступает Ниагарскому водопаду, расположенному на границе США и Канады. Здесь каждую секунду с высоты 50 метров низвергается более 6 тысяч тонн воды.

А самая полноводная река в мире – Амазонка. Она имеет длину свыше 7 тысяч километров и в сезон дождей каждую секунду выносит в море 300 тысяч тонн пресной воды – больше, чем все африканские реки, вместе взятые.

Из чего состоит атмосфера?

Наша планета окружена слоем из смеси различных газов – воздуха. Это и есть наша атмосфера, воздухом мы все дышим. Воздушный слой простирается до высоты 1500 километров от поверхности планеты.

Воздух состоит в основном из азота и кислорода, а также из углекислого газа, аргона и небольших примесей других газов. Он не улетучивается и не рассеивается в космосе потому, что его удерживает притяжение Земли. Чем больше высота, тем меньше плотность воздуха.

Атмосфера днем защищает Землю от жгучих лучей Солнца, а ночью сохраняет тепло у поверхности Земли.

Строение атмосферы

Тропосфера – до высоты 10 километров. Здесь дуют ветры, выпадают осадки – дожди, снег, град – одним словом, формируется погода.

Озоновый слой – на высоте около 20 километров. Здесь расположен тонкий слой газа озона, который защищает Землю от ультрафиолетового излучения Солнца.

Стратосфера – до высоты 45 километров. В стратосфере всегда солнечно и морозно – до –40–80 °C. В этом слое совершают полеты высотные реактивные самолеты.

Ионосфера – до высоты 800 километров, подразделяется на мезосферу и термосферу. Воздух здесь очень разрежен. Отражаясь от ионосферы, вокруг Земли «путешествуют» радиоволны.

Почему днем светло, а ночью темно?

Обычный школьный глобус вращается вокруг оси, на которой он закреплен. Земля наша также вращается вокруг своей оси, только эта ось – воображаемая. Она проходит через Северный и Южный полюса нашей планеты. На той стороне Земли, которая обращена к Солнцу, наступает день, а на противоположной стороне в это время – ночь. Полный оборот вокруг своей оси Земля совершает за 24 часа, то есть за сутки.

Схема смены дня и ночи

И почему летом тепло, а зимой – холодно?

Земная ось расположена под углом к плоскости, в которой наша планета движется вокруг Солнца. При движении вокруг Солнца половина поверхности Земли оказывается ближе к Солнцу – здесь наступает лето, а на более отдаленной половине в это время начинается зима. Разные части Земли попеременно оказываются ближе или дальше от Солнца, изменяется и угол падения солнечных лучей на поверхность планеты, поэтому зиму сменяет весна, а лето – осень.

С периодами обращения Земли вокруг своей оси и Солнца связаны многие календари, известные человечеству. Самые древние календари были «лунными» – в них мерой времени служили циклы обращения Луны вокруг Земли.

Экватор – условная линия пересечения плоскости, перпендикулярной оси вращения Земли, которая проходит через ее центр. Длина экватора – примерно 40075 километров, а расстояние от экватора до Северного и Южного полюсов Земли повсюду одинаково.

Экватор делит земной шар на Северное и Южное полушария

Только на экваторе нет времен года, потому что он всегда находится на одном и том же расстоянии от Солнца. Чем ближе к экватору, тем длиннее лето и короче зима. На экваторе продолжительность дня всегда равна продолжительности ночи. В честь экватора получили свои названия Эквадор, Экваториальная Гвинея, Экваториальная Африка.

Зачем мы переводим часы, когда переезжаем на большие расстояния?

Часы переводят не всегда, а только если нам предстоит ехать с запада на восток или с востока на запад. Дело в том, что поверхность всего земного шара разделена на 24 часовых пояса. Когда мы пересекаем один часовой пояс, двигаясь на запад, часы нужно перевести на час назад. А если едем на восток, стрелки часов придется поставить на час вперед.

Двигаясь с юга на север или с севера на юг можно совершить половину кругосветного путешествия, оставаясь в одном и том же часовом поясе. Поэтому часы не придется ни разу переводить.

Часовые пояса на карте Европы

Зачем понадобилось всеобщее точное время?

В далеком прошлом люди вполне обходились без часов. Они просыпались на рассвете и ложились спать с наступлением темноты. Движение солнца по небосклону определяло порядок дня, а основной единицей времени служили сутки. Вот почему календари появились гораздо раньше, чем часы.

Древние египтяне первыми поняли то, что сегодня очевидно для всех: продолжительность часа не зависит от длины светового дня. Они же предложили делить сутки на 24 равных промежутка. Этой системой счета времени мы пользуемся до сих пор.

Биг Бен – знаменитые башенные часы на здании Британского парламента

Необходимость измерять небольшие промежутки времени – часы и минуты – появилась тогда, когда жизнь людей стала усложняться. Людям требовалось точно согласовывать свои действия. Ремесленникам и жрецам недостаточно было знать, утро сейчас, полдень или вечер. Технологии выплавки и обработки металла, различные религиозные обряды требовали точного отсчета времени. Подобных занятий становилось все больше, и часы начали играть все более заметную роль в жизни человечества.

Трудно представить нашу жизнь без информации о времени. Его ритму подчиняются все стороны жизни современной цивилизации – транспорт и связь, промышленность и научные исследования. Недаром даже в современные бытовые приборы встроены миниатюрные электронные устройства, отсчитывающие время.

Как устроены часы?

Человеческая мысль основательно поработала над тем, как создать инструмент, с помощью которого можно измерять время в частях суток – часах, минутах, секундах и даже долях секунд. За многие столетия были созданы самые разнообразные виды часов – солнечные и звездные, огненные, песочные и водяные, механические и кварцевые, электронные и атомные. Все они имели различную точность и разное назначение. Основная задача обычных часов – помогать нам ориентироваться в течение суток, планировать свои дела, измерять продолжительность различных событий и промежутков между ними. Без точных часов мореплаватели не смогли бы определять свое положение в открытом море, ученые – ставить эксперименты, машинисты – вести поезда. Без часов не так-то просто не опоздать в школу или не прийти туда гораздо раньше.

Настенные солнечные часы

Самые старые солнечные часы археологи обнаружили в Египте. Они созданы в XV веке до нашей эры. Время на солнечных часах определяют по движению тени по циферблату, на котором нанесены деления. Точность их не очень велика. Между прочим, на современных механических, кварцевых и электронных часах стрелки движутся в том же направлении, что и тень на древних солнечных часах, – «по солнцу».

Огненные часы изобрели в Китае. Они представляли собой спираль из медленно тлеющего материала, к которой были подвешены металлические шарики. Когда часть спирали сгорала, шарик отрывался и падал в фарфоровую чашу, издавая звон. В Европе использовали часы-свечи, на которые были нанесены деления: отрезок свечи сгорал за определенный промежуток времени.

Еще одни часы с применением огня – в масляной лампе огонь горел в носике, а в стеклянную емкость наливали масло, уровень которого понижался по мере горения фитиля и таким образом показывал время. Подобные лампы часто использовали шахтеры.

Огненные часы

Водяные часы использовали и в Египте, и в Древнем Риме, и в Древнем Китае. Вода вытекала из сосуда через небольшое отверстие, а время определяли по уровню воды и делениям на стенке сосуда.

Китайские водяные часы

В наши дни часы с маятником – редкость. Мы пользуемся механическими, кварцевыми и электронными часами. В современных часах источником постоянных колебаний служит кристаллик кварца или электронный генератор. Они отличаются высокой точностью, но все равно им далеко до атомных часов, созданных в 1948 году. Атомные часы служат для сверхточных измерений времени и для хранения эталона времени – секунды. Они дают погрешность в одну секунду за шесть миллионов лет.

Карманные механические часы

Современные наручные механические часы

Первые механические часы появились в Европе в XIII веке. У них не было циферблата – о времени они сообщали звоном. Лишь в 1657 году голландский ученый Христиан Гюйгенс сконструировал часы с маятником и циферблатом со стрелками. Гюйгенс использовал наблюдение великого Галилео Галилея, заметившего, что маятник при небольших отклонениях совершает свои колебания за одинаковые промежутки времени.

Маятниковые часы

Песочные часы устроены почти так же, как и водяные. Ими пользовались для измерения небольших отрезков времени – не больше часа. Выглядели они как два стеклянных сосуда, соединенных узкой горловиной – диаметром в одну песчинку. Чтобы начать отсчет времени заново, песочные часы просто переворачивали. Во времена парусного флота песочные часы, отмерявшие полчаса, использовали для определения продолжительности вахты. Когда наступало время перевернуть часы, раздавался удар в судовой колокол. Это называлось «отбивать склянки».

Песочные часы

Электронные настольные часы показывают время, температуру в помещении и влажность воздуха. Многие из них умеют «говорить».

Электронные настольные часы

Когда появился календарный отсчет времени?

Календарный отсчет времени появился около 6 тысяч лет назад на землях между реками Тигр и Евфрат. Поначалу в основу отсчета времени были положены фазы Луны – цикл, который длится около 29 дней.

Однако лунный календарь был недостаточно точным – год в нем длился заметно меньше, чем на самом деле, поэтому время от времени приходилось вставлять дополнительные месяцы. На смену лунным календарям во 2 тысячелетии до нашей эры пришли солнечно-лунные, в которых год длился 354 дня, но они уступили первенство звездным календарям, основанным на наблюдении в течение года за положением самых ярких звезд на небосклоне. Такие календари, созданные индейскими цивилизациями на американском континенте, по точности не отличались от тех, которыми мы пользуемся сегодня.

Календари прошлого часто были монументальными сооружениями из камня или бронзы, обычно их устанавливали в храмах и святилищах и снабжали особыми устройствами, позволяющими точно определить две самые важные даты, которые почитались людьми прошлого, – день весеннего равноденствия и день летнего солнцестояния.

Стоунхендж

Самое известное в Европе мегалитическое сооружение – Стоунхендж – был одновременно и святилищем, и календарем. Он состоит из 30 огромных каменных блоков высотой более 5 метров, образующих окружность. Положение блоков и связывающих их камней позволяет точно определять день летнего солнцестояния с помощью специального «прицельного» камня. Стоунхендж, воздвигнутый в конце 2 тысячелетия до нашей эры, служил для совершения религиозных обрядов, в которых важнейшая роль отводилась Солнцу.