Мик О'Хара - Кто ест пчел? 101 ответ на, вроде бы, идиотские вопросы
Весеннее и осеннее равноденствия — это моменты времени, когда на экваторе в полдень Солнце находится точно в зените (или, выражаясь астрономической терминологией, пересекает небесный экватор). В периоды равноденствий продолжительность дня на всей Земле равна продолжительности ночи. Моменты равноденствий из года в год перемещаются относительно начала календарных суток. В Северном полушарии весеннее равноденствие обычно случается 20 или 21 марта, осеннее — 22 или 23 сентября (в Южном полушарии наоборот). Даты не всегда совпадают, потому что существуют високосные годы, и, соответственно, момент наступления равноденствия смещается примерно на сутки. Дни весеннего и осеннего равноденствий наступают, когда Земля находится в строго противоположных друг другу точках своей орбиты, но, как ни странно, даты, на которые приходятся моменты равноденствий, не делят год на две равные половины. Если взять среднее значение дат равноденствий и среднюю продолжительность года, выясняется, осеннее равноденствие наступает через 186 дней после весеннего, а весеннее равноденствие — всего через 179,25 дня после осеннего. Это потому, что 3емля движется по эллиптической орбите и наиболее близко подходит к Солнцу в начале января. В соответствии со вторым законом Кеплера, который гласит, что линия, соединяющая Солнце и планету, за равные промежутки времени «заметает» равные площади, в это время года Земля движется по своей орбите с наибольшей угловой скоростью. В результате 3емля проходит половину орбиты от осеннего до весеннего равноденствия за меньшее время, чем половину орбиты от весеннего до осеннего равноденствия, когда она находится дальше от Солнца и движется медленнее. Соответственно, период весна — лето, имеющий продолжительность светлого времени суток на 12 часов больше, в Северном полушарии длится почти на 7 дней дольше, чем в Южном.
Роберт Харви (Суиндон, Великобритания)
Утверждение о том, что год должен делиться на четыре равные части, ошибочно. Еще в 140 году Птолемей попытался объяснить, почему времена года имеют неравную продолжительность. Как я написал в своей книге «Astronomy: From the Earth to the Universe», текущие данные показывают, что весна длится 92 дня 19 часов, лето — 93 дня 15 часов, осень — 89 дней 20 часов и зима — 89 дней 0 часов. Птолемей пришел к выводу, что центр орбиты вращения Солнца вокруг Земли (по причинам, тогда представлявшимся вполне очевидными, эта орбита была правильной окружностью) смещен относительно Земли, либо у большой окружности орбиты имеется эпицикл. Благодаря труду Иоганна Кеплера, опубликованному в 1609 году, мы теперь можем дать следующее объяснение: Земля обращается вокруг Солнца по эллиптической орбите, причем скорость движения Земли варьируется в соответствии со вторым законом Кеплера. Земля находится ближе всего к Солнцу (в перигелии) в начале января, а значит, осенью — зимой она движется быстрее, потому-то этот период и короче.
Джей Пасачофф (Колледж Уильямса, Массачусетс, США)
На гребне волны
Если мне придется ради спасения собственной жизни спускаться на серфе по расплавленной лаве, из какого материала должна быть сделана доска, чтобы она несгорела в лаве?
Бен Уильямс (6 лет) (Бристоль, Великобритания)Просто возьми старую доску для серфинга, проделай в ней множество отверстий и установи на доску бак с водой. Вытекающая из отверстий вода создаст тот же эффект, который можно наблюдать, если сплюнуть на раскаленную железную плиту: капли будут плясать на плите в течение довольно долгого периода времени, потому что они отделены от плиты тонким слоем пара, являющегося плохим проводником тепла. Данный эффект позволит скользить на доске по лаве, потому что между лавой и доской образуется паровая подушка. Трение между доской и лавой фактически равно нулю. Пожалуй, это изобретение под названием «шипящая доска» должно получить международное признание.
Радко Иштенич (Любляна, Словения)
Доска для скольжения по лаве должна быть изготовлена из материала, который не плавится, имеет меньшую плотность, чем лава, и способен обеспечить изоляцию ногам. Если вы оказались на вершине вулкана в момент извержения лавы и пытаетесь спастись, соскользнув по ней вниз, используйте природные материалы. К счастью, вулканы извергают не только лаву, но и твердые материалы, имеющие почти такую же геологическую структуру, что и лава, только менее плотные за счет того, что в них содержатся пузырьки газа. Обломок такого материала, скажем 50 см толщиной, 1 м шириной и 2 м длиной, будет скользить по поверхности лавы и — что особенно важно — будет плавиться довольно медленно. Полагаю, вы сможете проехать на нем с милю или даже больше, прежде чем вам придется соскочить с него. Остается надеяться, что к тому времени вы уже выберетесь на сухую холодную землю. Однако, если вы заранее знаете, что вам придется плыть по расплавленной лаве, сделайте лодку из жаропрочного или огнеупорного материала, который не расплавится и прослужит вам столько, сколько потребуется. Вертикальные борта лодки также защитят вас от жара, источаемого лавой, гораздо эффективнее, чем доска для серфинга. Температура расплавленной лавы обычно 1400°C, но иногда доходит и до 1650°С — в зависимости от ее химического состава, поэтому для лодки лучше использовать изоляционный огнеупорный бетон высокой чистоты на основе окиси алюминия. Этот материал плавится при температуре 2000°C, почти не вступает в реакцию с расплавленной лавой, содержит полые пузырьки, за счет которых он легче расплавленной лавы, и к тому же обладает высокими теплоизоляционными свойствами. Чтобы сделать такую лодку, сначала выкопайте в земле яму той формы, какой вы хотите видеть свою лодку. Утрамбуйте стенки и дно ямы так, чтобы они стали твердыми и гладкими, и обшейте их пластиком. После смешайте жесткую бетонную смесь с водой до состояния густой пасты. Покройте пластик 10-сантиметровым слоем раствора, наложите на него еще один лист пластика и оставшуюся полость залейте водой, чтобы обеспечить плотное сцепление бетона с пластиком. Через неделю лодка будет готова.
Росс Файерстоун (Уиннетка, США)
Если бы следовало учитывать только температуру плавления, у вашего корреспондента не возникло бы больших трудностей. Различные виды лавы плавятся при разных температурах: риолит — при 900°C, дацит — при 1100°C, андезит — при 1200°C и базальт — при 1250°C. Следовательно, сталь, имеющая точку плавления 1400°C, прекрасно подошла бы в качестве материала для доски, но наибольшую безопасность обеспечит вольфрам (плавится при 3422°C). Как бы то ни было, вы непременно обожжете ноги, поэтому в качестве изолятора лучше использовать неметаллические материалы, и в частности керамику. Например, Cr2O3 плавится при температуре около 2250°C, и даже Аl2О3 (точка плавления около 2050°C) обеспечит безопасность. Оба эти материала надежно защитят ваши ноги от раскаленной лавы. Однако я подозреваю, что 6-летнему автору вопроса, вероятно, будет сложно достать такие материалы, поэтому я предлагаю использовать дуб. Все виды древесины, и особенно дуб, образуют при горении защитный карбонизированный слой, замедляющий дальнейший процесс обугливания. В сущности, чтобы при создании деревянной конструкции придать ей огнеупорность, нужно использовать это свойство. При проектировании деревянной конструкции размеры всегда закладываются несколько большие, чем нужно. Это необходимо для того, чтобы конструкция сохраняла свою целостность в случае горения. Доску обшейте тонким листом стали, чтобы она не подвергалась абразивному воздействию, — на случай, если вам захочется вновь подняться на вулкан и повторить эксперимент.
Малкольм Николс (Элсбери, Великобритания)
Проблема заключается не просто в том, чтобы защититься от жара. Однажды я был в Сахаре, где, увидев роскошные песчаные дюны, подумал, что было бы здорово скатиться с них на доске. К сожалению, дерево не скользит по песку, и вы будете не столько съезжать, сколько сидеть даже при спуске с самого крутого склона. Коэффициенты трения вычисляют при помощи справочных таблиц. По существу, в данном случае вы должны получить показатель, близкий к коэффициенту трения при скольжении смазанных воском лыж по снегу. Мои таблицы несколько устарели, и в них нет значений, применимых к лаве. Поэтому, возможно, вашему корреспонденту, если он решил стать вулканологом, в первую очередь следует вычислить опытным путем коэффициенты трения для разных материалов, на основе которых он смог бы сконструировать подходящее спасательное судно. Разумеется, конструктор должен уметь действовать быстро и точно, иначе его карьера вулканолога окажется не столь долгой, как ему хотелось бы.
Питер Брукс (Кейптаун, ЮАР)
