Текст книги "Наука для детей. Как издать научный журнал, если ты Енот"

Таня Медведева
Наука для детей. Как издать научный журнал, если ты Енот

Иллюстрации Лиза Зорова

Главный редактор Л. Богомаз

Руководитель проекта Л. Богомаз

Корректор З. Скобелкина

Дизайнер З. Войцеховская

© Таня Медведева, 2021

© Лиза Зорова, иллюстрации, 2021

© ООО «Альпина Паблишер», 2021

Все права защищены. Данная электронная книга предназначена исключительно для частного использования в личных (некоммерческих) целях. Электронная книга, ее части, фрагменты и элементы, включая текст, изображения и иное, не подлежат копированию и любому другому использованию без разрешения правообладателя. В частности, запрещено такое использование, в результате которого электронная книга, ее часть, фрагмент или элемент станут доступными ограниченному или неопределенному кругу лиц, в том числе посредством сети интернет, независимо от того, будет предоставляться доступ за плату или безвозмездно.

Копирование, воспроизведение и иное использование электронной книги, ее частей, фрагментов и элементов, выходящее за пределы частного использования в личных (некоммерческих) целях, без согласия правообладателя является незаконным и влечет уголовную, административную и гражданскую ответственность.

* * *

Редакционной группе школьного научного журнала «СПУТНИК» предстоит выяснить…

Лев Валентинович Златоумов, основатель и главный редактор журнала. Профессор-физик, ведёт в школе факультатив. Уважает науку, задачки на смекалку, а также джаз и свой старенький внедорожник. Любимая фраза: «Несложно догадаться, что…», после которой обычно следует что-либо мудрёное.

Как получить из четырёх троек число 5?

Петя, специальный корреспондент, школьник, 10 лет. Любит научные расследования, мечтает стать астронавтом или астрономом (ещё не определился). Уверен, что во Вселенной есть и другие разумные цивилизации.

– ЗОВИТЕ МЕНЯ ПРОСТО – «СПЕЦКОР»

Что такое эволюция?

Варя, фотокорреспондент, 8 лет. В раннем детстве проявляла интерес к камням (Варины бабушка и дедушка – геологи), проводила с ними всякие эксперименты. К примеру, что будет с камнем, если его намочить?

В 6 лет вместе с родителями спасла от лабораторных опытов енота

Тот самый Енот Шпрот (генно-модифицированный), в настоящий момент – младший ассистент. Не по годам умён, помогает Варе в учёбе. Иногда, правда, хулиганит (всё-таки енот!) – любит рыться в помойке. Предпочитает ходить в тельняшке. Считает, что в прошлой жизни был мореходом или даже пиратом.

– Я хоть и не говорю, зато много думаю…

Светят ли звёзды на самом деле?

За окном уже начинало смеркаться, а в редакции школьного научного журнала «Спутник» никак не могли придумать основную тему. Было перепробовано множество вариантов, но Льву Валентиновичу все они казались «чем-то не тем».

Устав от мозгового штурма, Варя и Петя молча смотрели в окно.

– Ой, Петя, видишь, первая звезда появилась, – сказала Варя. – А вон ещё одна! И ещё вот эта! Какие яркие!

Петя тоже стал всматриваться в небо.

– Эх, жаль, что этих звёзд, возможно, давным-давно уже нет во Вселенной, – сказал профессор.

– Как это нет? – Петя и Варя одновременно повернулись к учёному.

– Всё, что нас окружает, непрерывно меняется. Несложно догадаться, что звёзды тоже эволюционируют, то есть переходят из одного состояния в другое, – ответил Лев Валентинович. – Эволюция, дорогие мои,

Э-ВО-ЛЮ-ЦИ-Я.

– Так это же… Точно! Эволюция! – вдруг крикнул Петя. – Классная тема для научного журнала! Мы сможем посвятить ей несколько номеров, показать разные точки зрения.

– Хм… А в этом что-то есть… – сказал профессор. – Но придётся потрудиться…

На небе мы видим великое множество звёзд. Но что такое звезда? Как она появилась на свет? – спросил Лев Валентинович и тут же сам начал давать ответы: – Газовое облако, состоящее преимущественно из самого маленького химического элемента – водорода, разогретое до огромных температур, начинает сжиматься под действием собственных сил гравитации.

Чтобы разобраться, что же такое гравитация, давайте проведём несколько экспериментов.

В земных условиях мы наблюдаем гравитацию постоянно: если вы уроните карандаш или книгу, они обязательно упадут на пол!

Даже атмосфера – состоящая из различных газов воздушная оболочка Земли – существует благодаря гравитации. Молекулы азота, кислорода, аргона, метана, углекислого газа удерживаются именно силами гравитации. Благодаря этому может существовать всё живое на Земле.

Особенности поверхности влияют на нашу способность от неё оттолкнуться. Например, песок – мягкий и сыпучий, ноги утопают в нём из-за высокого трения между подошвами обуви и частичками песка. Твёрдый гладкий пол, напротив, – лучшая площадка для прыжков: трение гораздо ниже, и прыгнуть получится выше.

Эксперимент 1

Что нужно сделать?

Попробуйте оторваться от земли, стоя на разных поверхностях. Вы заметите, что прыгать на полу или асфальте гораздо проще, чем на газоне или песке. Чтобы оценить высоту прыжка, можно использовать обычный табурет! На ножку табурета (стула) нанесите шкалу в сантиметрах так, чтобы её было хорошо видно при прыжке. На каждой поверхности прыгайте несколько раз, запишите средний результат.

Эксперимент 2

Что нужно сделать?

Натяните простыню или плед, а в центр поместите банку с вареньем. Что произошло?

Если варенье вы уже съели, то можно, конечно, взять и пустую банку – гравитация действует и на неё!

Если вы хотите провести эксперимент индивидуально, вам понадобится рама, например от картины, большие пяльцы (ваши бабушки вышивают гладью?) или ветка, согнутая в круг (вариант для юных натуралистов!). Ткань проще всего закрепить бельевыми прищепками.

Итак, макет для исследования гравитации готов.

Что это значит?

Подобным же образом искривляется пространство вокруг тел большой массы, и объекты поблизости реагируют на это изменение. В таком случае мы говорим, что эти объекты находятся в гравитационном поле.

Эксперимент 3

Что нужно сделать?

Чем ближе к банке, тем быстрее шарики кружатся. Чем ближе шарик к банке, тем больше сила гравитационного взаимодействия между ними, что приводит к большему ускорению шарика – тела с меньшей массой.

Так же и с планетами – все они вращаются вокруг своих звёзд, удерживаясь на собственных орбитах силами гравитационного взаимодействия. При этом чем планета ближе к звезде, тем быстрее она вращается.

Что это значит?

А теперь запустите шарики для пинг-понга по кругу. Что вы наблюдаете? Шарики будут вращаться по стенкам образовавшейся воронки после искривления пространства банкой.

– Но вернёмся к звёздам! Как же гравитация влияет на их образование? – Профессор вдруг выключил свет, и на стене появились кадры диафильма.

Световой год – это единица измерения в космосе, только не времени, а расстояния!

Если что-то находится в одном световом годе от нас, это значит, что свету понадобится целый год, или 365 дней, или 365 × 24 часов, или 365 × 24 × 60 минут, или 365 × 24 × 60 × 60 секунд, чтобы преодолеть это расстояние.

Американский астрофизик индийского происхождения Субраманьян Чандрасекар (1910–1995), член самых престижных научных обществ в мире, лауреат Нобелевской премии по физике, редактор Astrophysical Journal

Роберт Оппенгеймер (1904–1967), выдающийся физик-теоретик, выдвигавшийся на Нобелевскую премию трижды, руководитель Манхэтеннского проекта – программы по созданию атомного оружия в США, «отец» атомной бомбы

Полагают, что после испытаний атомной бомбы Оппенгеймер сказал:

«Мы знали, что мир уже не будет прежним. Кто-то смеялся, кто-то плакал. Большинство молчали»

– Профессор, значит ли это, что свет звёзд, которые мы видим в ночном небе, был испущен ими годы, десятки или даже тысячи лет назад?! – воскликнула Варя. – То есть, наблюдая за небосклоном, усеянным звёздами, мы заглядываем в прошлое – далёкое, неизвестное, загадочное…

– Так и есть, Варя. А какие ещё бывают звёзды, хотите узнать?

Попробуйте провести самостоятельное теоретическое исследование. Найдите онлайн-энциклопедию и выпишите определения типов звёзд. Будет здорово, если у вас получится их зарисовать!

– Для окончания нашего журналистского расследования о звёздах я привёл вас сюда – на выставку художников-импрессионистов, – сказал Лев Валентинович. – Знаете, за небом во все времена наблюдали и мореплаватели, и пастухи…

– И их бараны… – тут же подхватил Петя.

– Почему нет? – засмеялся учёный. – В узорах звёзд искали ответы на вопросы и первобытные люди с мозолистыми руками, и древнегреческие учёные. Вдохновлялись звёздами и великие художники. Например, Ван Гог.

– Лев Валентинович, отличное расследование у нас получилось! Верстаю материал в номер!

Земля – планета Солнечной системы

В воскресенье Петя и Варя пошли в планетарий, чтобы собрать материал для нового выпуска научного журнала. Им так понравилось изучать звёзды и космос, что они решили продолжить исследование и посвятить новый номер истории Земли. Вот что им удалось узнать (докладывают профессору в редакции).

Земля – планета, на которой мы живём, но она далеко не всегда выглядела так, как сейчас. Давайте заглянем в прошлое и попытаемся представить себе момент зарождения Солнечной системы, частью которой и стала наша Земля.

Современной науке известно несколько теорий формирования Солнечной системы. Обсудим наиболее общепринятую версию. Примерно 4,6 миллиарда лет назад Солнечная туманность, представляющая собой облако газа и пыли, набрала критическую массу и стала постепенно сжиматься под действием сил гравитации. Сжатие привело к увеличению температуры и превращению туманности в плоский диск, вращающийся с очень большой скоростью.

В массивном центре туманности водород и гелий, сжатые при большой температуре, дали начало звезде – Солнцу. По мере охлаждения диска оставшиеся в нём частицы пыли и газа затвердевали и сталкивались друг с другом, постепенно формируя массивные тела – планеты, а также их спутники, планетоиды, астероиды, кометы.

Со временем все планеты сформировались и выстроились в определённом порядке от Солнца. Каждая из них движется вокруг него по эллиптическому пути – орбите.

Стоит отметить, что из-за высоких температур вблизи Солнца скапливались тяжёлые элементы (металлические и другие твёрдые породы), а лёгкие (газы) под действием солнечного ветра уносились на периферию туманности. Именно поэтому образованные небесные тела имеют такое разное строение.

Ближайшие к Солнцу планеты (Меркурий, Венера, Земля и Марс) называются планетами земной группы (terrestrial planets, от слова terra – «почва», «земля»). По строению они напоминают нашу Землю: имеют раскалённое металлическое ядро и каменистую твёрдую оболочку-кору.

Далее следуют газовые гиганты: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун.

Нетрудно догадаться, что они состоят из газов и по размеру намного превосходят планеты земной группы. Однако все планеты – совсем малыши по сравнению с гигантским Солнцем, которое является главным объектом Солнечной системы (его масса составляет около 99,9 % массы всей Солнечной системы), и жизнь на Земле существует именно благодаря ему.

Лев Валентинович слушает ребят, делает пометки в своём блокноте, кивает головой.

– Петя, Варя, а вы знаете, что у некоторых планет есть спутники, которые вращаются каждый вокруг своей планеты по особой траектории – орбите? Например, спутником Земли является Луна. А вот у Меркурия и Венеры нет спутников, зато у Юпитера их целых 69 (а может быть, и больше)!

Между Марсом и Юпитером расположен пояс астероидов. Некоторые учёные полагают, что он возник из-за взрыва планеты, чья орбита когда-то проходила здесь.

После газовых гигантов расположен пояс Койпера. Это особая область Солнечной системы, которая включает множество так называемых малых небесных тел – астероидов и комет. А ещё в этом поясе находятся карликовые планеты, или планетоиды, такие как Плутон, Хаумеа, Макемаке, Эрида и многие другие.

Кометы – тела, которые вращаются вокруг Солнца по вытянутым эллиптическим орбитам, находящимся вне плоскости орбит планет (вне плоскости эклиптики). Кометы состоят изо льда, камней, металлов и замороженных газов.

В космосе очень холодно (всего несколько градусов по Кельвину, что составляет –269 градусов по Цельсию), но по мере приближения к Солнцу температура повышается и, наоборот, становится очень жарко (вплоть до 6000 градусов по Цельсию), лёд тает, и у кометы появляется «хвост».

Ребята, а вы знаете, как быстро запомнить очерёдность планет?

– Нет…

– Это можно сделать с помощью мнемонического правила, то есть правила, которое помогает быстрее запоминать сложную информацию. Этому научила меня моя бабушка, когда я был ещё совсем маленьким. Помню, ехали мы на поезде…

– Лев Валентинович, в планетарии мы видели огромный макет Солнечной системы. Вот здорово было бы смастерить такой же, а фотографии разместить в новом выпуске! Можно устроить конкурс на лучшую модель для наших читателей. Что скажете?

http://alpinaz.ru/nauka1

МНЕМОНИЧЕСКОЕ ПРАВИЛО

МеВеЗеМЮСУН(П)

Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун (Плутон)

Задание 1

Изготовьте свою модель Солнечной системы. Вы можете использовать для этого различные материалы. Возьмите лист чёрной наждачной бумаги – это будет космос. Солнце, самый большой объект, можно сделать из жёлтого пластилина. Отростки, отходящие от поверхности звезды, называются протуберанцами. (Иногда такие же смешные «протуберанцы» образуются, когда ветер раздувает ваши волосы.)

Посмотрите на схеме, как выглядят планеты. Слепите их из разноцветного пластилина, а орбиты нарисуйте белым меловым карандашом пунктирной линией. Названия можно написать сверху или прикрепить флажки при помощи проволоки.

Вместо пластилина можно использовать бумагу, клей и крупу (например, рис). Для этого на бумаге следует заранее нарисовать фрагменты схемы и приклеить к ним крупинки, раскрашенные гуашью или акварелью.

Если планеты сделать из папье-маше, то их можно будет нанизать на проволоку и использовать в качестве дизайнерского украшения или даже шляпы.

Задание 2

Давайте придумаем космическую историю. Представим, что Енота Шпрота посадили в ракету.

На картинке вы видите пример космического шаттла, который нарисовала Варя. Что-то отвлекло её, и она не успела закончить свои чертежи. Поможете их восстановить? В свободном пространстве вы можете нарисовать свой вариант ракеты для Енота.

Куда она летит? Путешествуйте по макету Солнечной системы, называя планеты и небесные тела, которые вы встречаете. Запишите наиболее интересный вариант маршрута в свой журнал.

Профессор Лев Валентинович прочитал в интернете об извержении самого крупного вулкана в Японии – Асо, которое произошло 17 апреля 2019 года. Он решил обсудить с ребятами, как же появились вулканы и что они из себя представляют.

Земля оказалась на удобном расстоянии от Солнца: она получает оптимальное количество энергии от него. Плюс ко всему ядро Земли, состоящее преимущественно из железа и никеля, создаёт магнитное поле (благодаря которому при помощи компасов путешественники умеют прокладывать маршрут). Оно отталкивает солнечный ветер и делает возможным существование атмосферы, а следовательно, и жизни на нашей планете.

Писатели, философы, учёные издревле фантазировали на тему существования альтернативных форм жизни. Но в настоящий момент нам известны только те организмы, которые были обнаружены и исследованы на Земле, поэтому принято говорить об уникальности условий, созданных именно на нашей планете.

На картинках Землю часто рисуют в виде шара, но это не совсем так. Её рельеф имеет неправильную форму, есть впадины и возвышенности, которые появились в том числе из-за извержений вулканов, когда планета была совсем молодой.

а) Ранняя атмосфера Земли состояла из водорода Н₂ и гелия Не, которые были захвачены из межпланетного пространства

б) Далее из-за вулканической активности атмосфера наполнилась углекислым газом СО₂, аммиаком NH₃ и водяным паром Н₂O.

в) В результате химических реакций, которые протекали в атмосфере, её состав постепенно менялся. Сейчас самым распространённым газом является азот N₂, а кислород O₂ занимает второе место.

Когда на Земле жили динозавры, ещё не было отдельных материков, а лишь единый суперконтинент Пангея, омываемый водами океана под названием Панталасса. Со временем Пангея раскололась на фрагменты – Евразию, Северную и Южную Америки, Австралию, Африку и Антарктиду. С появлением континентов образовались и ныне известные океаны – Тихий, Атлантический, Северный Ледовитый, Индийский и Южный.

Планета Земля имеет эллиптическую форму – то есть форму шара, немного приплюснутого с обоих полюсов. Изнутри шар представлен четырьмя слоями: внутренним и внешним ядром, мантией и корой. Составные части ты можешь подробнее разглядеть на схеме, которую нарисовал Енот Шпрот.

Это кажется невероятным, но чрезвычайно твёрдая земная кора на самом деле состоит из отдельных тектонических плит, которые плавают на поверхности раскалённой магмы.

На карте мира ты можешь видеть стыки тектонических плит. Эти зоны – самые неустойчивые и непредсказуемые, так как плиты могут сталкиваться или накрывать друг друга. Именно здесь регистрируют самое большое число извержений вулканов и землетрясений.

Кстати, благодаря землетрясениям, а точнее изучению волн, которые они производят под землёй, удалось установить, как же наша планета выглядит изнутри. Ведь самая глубокая скважина, пробурённая человеком, составляет всего около 12,3 км (кстати, она находится в России и называется Кольская сверхглубокая скважина), тогда как радиус Земли – 6371,3 км, так что заглянуть внутрь учёные-геологи не смогли бы.

Обратите внимание на область вокруг Тихого океана, окружённую вулканами. Она называется Тихоокеанское вулканическое огненное кольцо. Здесь находится большинство действующих вулканов в мире и чаще всего случаются землетрясения.

А как же устроен вулкан? Это отверстие в земной коре, которое позволяет горячей магме вытекать на поверхность Земли, где температура значительно ниже. В момент вытекания магма освобождается от газов, и мы называем её лавой. Температура лавы достигает 500–1200 градусов Цельсия. Сжигая на своём пути всё живое, лава может выбрасываться с высокой скоростью или плавно вытекать. Извержение вулкана может произойти не только на суше, но и на дне моря. Азорские, Канарские, Карибские острова, остров Святой Елены, остров Бали и многие другие возникли в результате извержений вулканов в океане.

Задание 3

Найдите острова вулканического происхождения на карте. Чем они знамениты, например остров Святой Елены?

Несмотря на то, что учёные наблюдали более пятисот извержений вулканов, увидеть такое удивительное явление самостоятельно очень сложно и чрезвычайно опасно. Однако многие вулканы находятся в спящем состоянии и не беспокоят людей – до поры до времени! Нашу планету можно сравнить с живым организмом: она постоянно меняется. Тектонические плиты перемещаются и трансформируют рельеф Земли, образуя ущелья, горные хребты, впадины и равнины. Горы вырастают, а части суши уходят под воду, материки дрейфуют, а ледники тают. Как будет выглядеть наша планета через миллионы лет – вопрос, который волнует учёных, и точный ответ на него остаётся неизвестным.

Дети вздохнули с сожалением: как было бы интересно наблюдать извержение вулкана!

Поможете Еноту Шпроту сделать настоящий вулкан?

http://alpinaz.ru/nauka2

Но вызвать извержение химического вулкана мы можем прямо сейчас. Для этого мы используем реакцию нейтрализации между содой и уксусом – ингредиентами, которые ты легко сможешь найти на кухне.

Сода + Уксус –> Вода + Углекислый газ + Ацетат натрия

Выделяющийся в ходе реакции углекислый газ способствует выбросу вещества из «жерла» химического вулкана.

Задание 4

Химический вулкан

Вокруг бутылки оберните в форме конуса бумагу, закрепите её части скотчем. Поместите на поддон и сформируйте «вулкан» при помощи строительной пены. Распыляйте пену не слишком быстро – так форма получится более аккуратной. После полного застывания (12–24 часа) прорежьте жерло вулкана и раскрасьте его. Это может быть чёрный базальтовый гигант или остров в океане! Всё зависит от вашей фантазии. Будут ли на вашем вулкане растения и животные? Изготовьте детали из пластилина или солёного теста.

Чтобы вызвать «извержение», не забудьте засыпать в бутылку пачку соды. Также можно добавить немного воды и жидкого мыла для пенного эффекта. Отдельно приготовьте раствор уксуса. Можно добавить краситель, но и без него всё будет выглядеть весьма эффектно. Ставим вулкан в безопасное место – на большой поднос или в ванну, чтобы не испачкать мамин любимый ковёр. Льём уксус в жерло вулкана и снимаем извержение на видео!

Нам понадобятся:

● Бутылка объёмом 2 литра

● Бумага (несколько листов)

● Скотч

● Строительная пена (1 баллон)

● Краски

● Уксус столовый (0,5 литра)

● Сода пищевая (2 упаковки)

● Жидкое мыло или средство для мытья посуды

● Перчатки резиновые