Астрономия

Насколько сильны приливы, вызванные Ио на Юпитере, по сравнению с приливами, поднятыми Луной на Земле?

Насколько сильны приливы, вызванные Ио на Юпитере, по сравнению с приливами, поднятыми Луной на Земле?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Кажется, есть два противоречивых способа расчета приливных сил. Либо:

  1. Вычислив разницу гравитационного ускорения Ио в точке на ближней стороне Юпитера и гравитационного ускорения, ощущаемого точкой на дальней стороне Юпитера, используя уравнение:

    $$ frac {GM_ {io}} {(d-r_ {jupiter}) ^ {2}} - frac {GM_ {io}} {(d + r_ {jupiter}) ^ {2}} $$

    Для системы Ио-Юпитер это $ 24.0807 times10 ^ {- 6} $ Ньютонов, а для системы Луна-Земля - $ 2.2009 times 10 ^ {- 6} $ Ньютоны.

Итак, если бы вы таким образом рассчитали приливные силы, то приливы, поднятые Ио на Юпитере, были бы равны $10.94$ раз сильнее, чем приливы, вызванные Луной на Земле


Однако есть и другой способ, который я нашел:

  1. Используя производную закона всемирного тяготения Ньютона, используя уравнение:

$$ frac {-2G times M_ {юпитер} times {m_ {io}}} {d ^ {3}} $$

Для Ио это $ 3.015 times 10 ^ {14} $ Ньютонов на метр, тогда как для Луны это $ 1.031 times 10 ^ {12} $ Ньютоны на метр.

Итак, если бы вы таким образом рассчитали приливные силы, то приливы, поднятые Ио на Юпитере, были бы равны $292.5$ раз сильнее, чем приливы, вызванные Луной на Земле


Итак, что это? В 10,94 или 292,5 раза сильнее приливы, поднятые на Юпитере Ио, чем приливы, поднятые Луной на Земле? Моя интуиция заставляет меня поверить, что первый ответ правильный, поскольку он учитывает радиус первичного элемента, но я просто хочу получить краткий ответ.


Оба выражения неверны. Первый должен быть $$ frac {GM _ { text {moon}}} {(R _ { text {moon}} - r _ { text {planet}}) ^ 2} - frac {GM _ { text {moon}}} {{R _ { text {moon}}} ^ 2} tag {1b} $$ или же $$ frac {GM _ { text {moon}}} {{R _ { text {moon}}} ^ 2} - frac {GM _ { text {moon}}} {(R _ { text {moon} } + r _ { text {планета}}) ^ 2} tag {1a} $$ где $ R _ { text {луна}} $ это расстояние между центром планеты и центром луны. Уравнение (1a) относится к точке на поверхности планеты, ближайшей к Луне, а (1b) относится к точке на поверхности планеты, наиболее удаленной от Луны.

Обратите внимание, что в результатах указаны единицы ускорения, а не силы. Приливная сила, действующая на небольшую массу на поверхности планеты, является продуктом приливного ускорения и массы этой небольшой массы.

С $ R _ { text {луна}} gg r_ text {планета} $ в случае Ио и Юпитера, а также в случае Луны и Земли эти два выражения почти равны друг другу, а оба, в свою очередь, почти равны $$ 2 frac {GM _ { text {moon}} r _ { text {planet}}} {{R _ { text {moon}}} ^ 3} tag {2} $$ Это правильная версия вашего второго выражения.

Подставляя числа, мы обнаруживаем, что приливное ускорение, оказываемое Луной на поверхности Земли, составляет 1,068 мкм / с ^ 2, в то время как приливное ускорение, оказываемое Ио на поверхности Юпитера, составляет 9,014 мкм / с ^ 2 - сверх В 8 раз больше приливного ускорения, вызванного Луной у поверхности Земли. Это не совсем показывает степень приливов, вызванных Ио на Юпитере (или Луной на Земле).

Важно отметить, что уравнения (1) и (2) относятся только к двум особым точкам: подлунной точке и ее антиподу. Приливное ускорение в точке, где луна находится на горизонте, составляет половину значения уравнения (2) и направлено внутрь. Было бы неплохо иметь потенциальную модель, градиент которой приводит к уравнению (2), а также к внутреннему ускорению на горизонте. Эта потенциальная функция, в первую очередь, $$ V = frac {GM _ { text {moon}} {r _ { text {planet}}} ^ 2} {{R _ { text {moon}}} ^ 3} frac {3 cos phi ^ 2-1} {2} $$ где $ phi $ - это угол между отрезком прямой между центром планеты и центром Луны и отрезком прямой между центром планеты и рассматриваемой точкой на поверхности планеты.

Если бы планета состояла из фиктивной жидкости без трения, она бы образовала вытянутый сфероид, высота которого под некоторым углом $ phi $ отличается от безлунной сферической формы планеты на $ V ( phi) / g_ text {планета} $. Высота приливной выпуклости - это разница между максимумом на $ phi = 0 $ и минимум на $ phi = pi / 2 $, или же $$ h = frac32 frac {M _ { text {moon}}} {M _ { text {planet}}} frac {{r _ { text {planet}}} ^ 4} {{R _ { text {луна}}} ^ 3} $$

Подставляя числа, можно обнаружить, что приливная выпуклость, созданная Луной на фиктивной жидкости Земли без трения, будет составлять 0,5327 метра, в то время как приливная выпуклость, созданная Ио на фиктивной жидкости без трения Юпитера, будет 22,52 метра, что в 42 раза больше размера приливы, вызванные Луной на Земле.

Хотя ни Юпитер, ни Земля не состоят из такой фиктивной жидкости, высота приливной выпуклости, тем не менее, дает хорошее представление о том, насколько большими могут быть приливы, вызванные Луной.


Данные радиотрекинга и астрометрические данные, полученные миссией JUICE с использованием инструментов PRIDE, 3GM и JANUS, позволят измерить динамику галилеевых спутников с беспрецедентной точностью. В результате динамические модели, используемые для создания эфемерид из этих данных, скорее всего, потребуют включения различных физических эффектов, которыми до сих пор пренебрегали.

Чтобы определить, какие эффекты необходимо будет включить, мы проводим анализ чувствительности влияния на динамику системы для широкого спектра гравитационных, приливных и вращательных характеристик системы. Мы оцениваем динамику галилеевых спутников при выключенном данном возмущении, используя идеальные трехмерные измерения положений спутников, генерируемых при включенных возмущениях. При этом мы оцениваем возможности номинальной динамической модели поглощать влияние этих возмущений. Мы анализируем динамическое поведение в течение пяти лет и ограничиваем наш анализ эффектами, которые могут быть обнаружены с помощью радиотрекинга JUICE и данных оптической астрометрии. Наше моделирование включает краткосрочный (5 лет) анализ чувствительности динамики спутников и нет имитация инверсии данных трекинга для СОКА.

Наш анализ показывает, что номинальная динамическая модель спутников Галилея может очень эффективно поглощать влияние текущих неопределенностей в большинстве физических параметров системы Юпитера до уровня, на котором эти неопределенности не будут влиять на эфемериды, полученные из СОК. Важным исключением является влияние приливной диссипации: k 2 / Q Ио будет четко наблюдаться по данным отслеживания СОК, которые будут сильно коррелировать с более слабым эффектом Юпитера & # x27s k 2 / Q. Диссипация внутри Европы также может быть слабо ограничена данными отслеживания JUICE. Без улучшений в гравитационном поле Юпитера от миссии Juno, оценка коэффициентов зонального гравитационного поля Юпитера на градусах 2, 3 и 5 должна быть включена в генерацию эфемерид. Влияние отклонения от идеальной приливной блокировки вращения лун находится на пределе наблюдаемости. Кроме того, мы убедились, что существующая неопределенность априори эфемериды Юпитера не будут влиять на (центрированную на Юпитере) динамику галилеевых спутников на наблюдаемом уровне.


Варианты доступа

Получите полный доступ к журналу на 1 год

Все цены являются ценами НЕТТО.
НДС будет добавлен позже при оформлении заказа.
Расчет налога будет завершен во время оформления заказа.

Получите ограниченный по времени или полный доступ к статье на ReadCube.

Все цены являются ценами НЕТТО.


Видимый размер Солнца с других планет (плюс Плутон)

Вот видимый размер Солнца с восьми планет Солнечной системы (Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун).

Небо представляет собой шар на 360 °. Когда вы смотрите на небо, у вас есть полушарие 180 ° над вами, где сияют звезды. На этом куполе 180 ° размер Солнца представляет собой количество градусов, которое является его видимым размером - другими словами, его размером. угловой диаметр. Например, угловой диаметр Солнца, если смотреть с поверхности Земли, составляет примерно 0,53 °.

Меркурий

Меркурий - самая маленькая и самая сокровенная планета Солнечной системы. Его среднее расстояние от Солнца составляет 57,91 миллиона км (36 миллионов миль). Но у нее самый большой эксцентриситет из всех известных планет Солнечной системы. В перигелии (см. Примечания 1) расстояние Меркурия от Солнца, которое составляет около 41 миллиона км (25,5 миллиона миль), составляет лишь около двух третей (или 66%) его расстояния в афелии (см. Примечания 2), что составляет около 69,8 миллиона км (43,3 миллиона миль).

От Меркурия видимый угловой диаметр Солнца в среднем составляет 1,377 ° (1,15430 ° в афелии и 1,76-106 ° в перигелии). Другими словами, на Меркурии Солнце занимает на небе почти в три раза больше места, чем на Земле.

Венера

У Венеры очень плотная, облачная и почти непрозрачная (для видимого света) атмосфера. В результате Солнце невозможно увидеть с поверхности Венеры.

Если вы каким-то образом преодолеете чрезвычайно высокое атмосферное давление и высокие температуры и приземлитесь на Венеру и попытаетесь посмотреть на Солнце, вы можете увидеть нечеткое нечеткое освещение в течение дня, но без определенного источника света, как в очень пасмурный день. на земле. Если атмосферные облака в это время редеют, вы можете увидеть яркую область в небе, обозначающую солнце, но не само солнце.

Среднее расстояние Венеры от Солнца составляет около 108,2 миллиона км (67,2 миллиона миль). Если бы Солнце было видно с его поверхности, оно было бы примерно вдвое больше, чем кажется на небе Земли, и примерно в 2,25 раза ярче.

Земля

Земля вращается вокруг Солнца в среднем на 149,6 миллиона км (93 миллиона миль). Расстояние от Земли до Солнца называется астрономической единицей или AU, которая используется для измерения расстояний по всей солнечной системе.

Как объяснялось выше, угловой диаметр Солнца, если смотреть с поверхности Земли, составляет примерно 0,53 °.

Солнце и Луна кажутся одинаковыми по размеру на земном небе: диаметр Солнца примерно в 400 раз больше, но Солнце также находится примерно в 400 раз дальше. Вот как происходят полные солнечные затмения, когда Луна проходит между Солнцем и Землей.

Марс в полтора раза дальше от Солнца, чем Земля - ​​среднее расстояние между Солнцем и Марсом составляет около 229 миллионов км (142 миллиона миль). В результате Солнце выглядит примерно на 2/3 того, что появляется на земном небе.

Юпитер

Расстояние от Солнца до Юпитера составляет примерно 779 миллионов км (484 миллиона миль). Это примерно на 5,2 а.е., или в 5,2 раза дальше, чем расстояние от Земли до Солнца. Вокруг планеты Юпитер Солнце будет в 5,2 раза меньше того, что мы видим с Земли (Юпитер - газовый гигант, у него нет поверхности, как у скалистых планет Солнечной системы - Меркурия, Венеры, Земли и Марса).

Сатурн

Сатурн находится в среднем на 1,4 миллиарда километров (886 миллионов миль) от Солнца, что в девять с половиной раз превышает среднее расстояние до Земли. На таком расстоянии солнечный свет как минимум в 90 раз тусклее, чем на Земле, но солнце все равно будет слишком ярким, чтобы смотреть на него без защиты глаз. Художественная концепция космического корабля НАСА "Кассини" (внизу слева на этом изображении), Солнца и Сатурна. Запущенный 15 октября 1997 года космический аппарат НАСА «Кассини» вышел на орбиту вокруг Сатурна 1 июля 2004 года. С тех пор он сделал тысячи фотографий Сатурна, второй по величине планеты Солнечной системы, его выдающихся колец и спутников. А 15 сентября 2017 года Кассини погрузился в атмосферу Сатурна и распался.

Уран

При среднем расстоянии 1,8 миллиарда миль (2,9 миллиарда километров) Уран находится на расстоянии 19,8 астрономических единиц от Солнца. Соответственно, вокруг Урана Солнце кажется меньше, а солнечный свет примерно в 390 раз тусклее, чем на Земле.

Нептун

Среднее расстояние Нептуна от Солнца составляет 4,495 миллиарда км (2,8 миллиарда миль) или 30,1 а.е. Его перигелий составляет 29,8 а.е., а афелий - 30,4 а.е. На таком расстоянии Солнце кажется в 30 раз меньше, чем здесь, на Земле. Солнечный свет также как минимум в 900 раз тусклее.

Плутон

Плутон, первоначально считавшийся девятой планетой от Солнца после его открытия в 1930 году, теперь является карликовой планетой. Он следует по сильно эллиптической орбите вокруг Солнца. Ближайшая точка своей орбиты (перигелий) находится на расстоянии 29,658 а.е. (4,43682 миллиарда км) от Солнца, что произошло 5 сентября 1989 года. Затем в самой удаленной точке своей орбиты, называемой афелием, Плутон получает 49,305 астрономических единиц. AU (7,37593 миллиарда км) от Солнца, чего до сих пор не наблюдалось. Плутон будет в афелии в феврале 2114 года.

В настоящее время (по состоянию на 2019 год) Плутон находится примерно в 34 а.е. от Солнца. Соответственно, на Плутоне Солнце кажется меньше, а солнечный свет по крайней мере в 1150 раз тусклее, чем на Земле. Тем не менее, он как минимум в 180 раз ярче, чем полная луна, достаточно яркий, чтобы затмить любой другой объект в небе, и на него трудно смотреть прямо.


Приливы и уровни воды

Относительные расстояния и положения Солнца, Луны и Земли - все это влияет на размер и величину Земли и двух приливных выпуклостей. В меньшем масштабе на величину приливов может сильно влиять форма береговой линии. Когда океанические приливные выпуклости достигают широких континентальных окраин, высота приливов может быть увеличена. И наоборот, срединно-океанические острова, расположенные за пределами континентальной окраины, обычно испытывают очень небольшие приливы, достигающие 1 метра или меньше (Thurman, H.V., 1994).

Форма заливов и устьев также может увеличивать интенсивность приливов. В частности, заливы в форме воронки могут резко изменить величину приливов. Залив Фанди в Новой Шотландии является классическим примером этого эффекта и имеет самые высокие в мире приливы - более 15 метров (Thurman, H.V., 1994). Узкие входы и мелководье также имеют тенденцию рассеивать набегающие приливы. Внутренние бухты, такие как Лагуна-Мадре, Техас, и Памлико-Саунд, Северная Каролина, имеют районы, классифицируемые как неприливные, несмотря на то, что в них есть входы в океан. В устьях с сильными приливными реками, таких как реки Делавэр и Колумбия, сильные сезонные речные потоки весной могут серьезно изменить или замаскировать набегающий прилив.

Местный ветер и погодные условия также могут влиять на приливы. Сильные морские ветры могут отодвигать воду от береговой линии, увеличивая воздействие отливов. Береговые ветры могут накапливать воду на береговой линии, фактически устраняя воздействие отливов. Системы высокого давления могут понизить уровень моря, что приведет к ясным солнечным дням с исключительно низкими приливами. И наоборот, системы низкого давления, которые способствуют возникновению облачных и дождливых условий, обычно связаны с приливами, которые намного превышают прогнозируемые.


Приливы и уровни воды

Гравитация - одна из основных сил, создающих приливы. В 1687 году сэр Исаак Ньютон объяснил, что океанские приливы являются результатом гравитационного притяжения Солнца и Луны к океанам Земли (Sumich, J.L., 1996).

Закон всемирного тяготения Ньютона гласит, что гравитационное притяжение между двумя телами прямо пропорционально их массам и обратно пропорционально квадрату расстояния между телами (Sumich, J.L., 1996 Thurman, H.V., 1994). Следовательно, чем больше масса объектов и чем они ближе друг к другу, тем сильнее гравитационное притяжение между ними (Ross, D.A. 1995).

Приливные силы основаны на силе гравитационного притяжения. Что касается приливных сил на Земле, расстояние между двумя объектами обычно более критично, чем их массы. Силы, генерирующие приливы, изменяются обратно пропорционально кубу расстояния от объекта, генерирующего приливы. Силы гравитационного притяжения изменяются только обратно пропорционально квадрату расстояния между объектами (Thurman, H.V., 1994). Влияние расстояния на приливные силы проявляется во взаимосвязи между Солнцем, Луной и земными водами.

Наше Солнце в 27 миллионов раз больше нашей Луны. Судя по массе, гравитационное притяжение Солнца к Земле более чем в 177 раз больше, чем гравитационное притяжение Луны к Земле. Если бы приливные силы были основаны исключительно на сравнительных массах, Солнце должно было бы иметь приливную силу, которая в 27 миллионов раз больше, чем у Луны. Однако Солнце в 390 раз дальше от Земли, чем Луна. Таким образом, его сила, генерирующая приливы, уменьшается на 390 3, или примерно в 59 миллионов раз меньше, чем у Луны. Из-за этих условий сила, генерирующая солнечный прилив, примерно вдвое меньше, чем у Луны (Thurman, H.V., 1994).

Взаимосвязь между массами Земли, Луны и Солнца и их расстоянием друг до друга играет решающую роль в воздействии на приливы и отливы на Земле. Хотя Солнце в 27 миллионов раз массивнее Луны, оно в 390 раз дальше от Земли, чем Луна. Силы, генерирующие приливы, изменяются обратно пропорционально кубу расстояния от объекта, генерирующего приливы. Это означает, что приливная генерирующая сила Солнца уменьшается на 3903 (примерно 59 миллионов раз) по сравнению с приливной силой Луны. Следовательно, сила, генерирующая солнечные приливы, примерно вдвое меньше, чем у Луны, а Луна является доминирующей силой, влияющей на земные приливы.


1. Введение

[2] Марсианский орбитальный лазерный высотомер (MOLA) на космическом корабле Mars Global Surveyor наблюдал 15 прохождений тени Фобоса по поверхности Марса и однажды непосредственно измерил расстояние до Фобоса. Наблюдаемые положения Фобоса и его тени хорошо согласуются с предсказаниями моделей орбитального движения, полученными из наблюдений, сделанных до 1990 года, за тем заметным исключением, что Фобос постепенно опережает предсказанное местоположение. Этот эффект заставляет тень появляться в данном месте раньше, чем прогнозировалось, и расхождение увеличивается на величину, которая в среднем составляет 0,8 с / год. Мы моделируем этот эффект и интерпретируем требуемую модификацию орбитальной модели как предполагающую пересмотр скорости приливной диссипации внутри Марса. Давно поняли, что приливы могут быть эффективными для передачи углового момента от вращения планеты к орбите спутника или наоборот, в зависимости от того, находится ли спутник выше или ниже синхронной высоты, при которой период обращения спутника соответствует периоду вращения планеты. Впервые процесс был подробно исследован Дарвин [1911], а в случае системы Земля-Луна есть очень четкий сигнал с замедлением вращения Земли, так что продолжительность дня увеличивается на (2,3 ± 0,1) мс в столетие [ Стивенсон и Моррисон, 1995], а размер лунной орбиты увеличивается со скоростью (3,84 ± 0,07) см / год [ Дики и др., 1994 ].

[3] В случае Ио, внутреннего большого спутника Юпитера, приливное нагревание вызывает очень значительный вулканизм на спутнике [ Пил и др., 1979 Lopes-Gautier et al., 1999 Пил, 2003]. Однако между Ио и Луной есть два важных различия, которые замедляют орбитальную эволюцию первой. Приливы, вызванные Ио на Юпитере, существенны, но, поскольку Юпитер газообразный, приливы очень близки к равновесию и рассеивают мало энергии. Кроме того, поскольку Ио находится в резонансе со своими соседями Европой и Ганимедом, соответствующая орбитальная эволюция на единицу переданного углового момента уменьшается [ Йодер и Пил, 1981 Пил и Ли, 2002] и, несмотря на почти 400 лет (∼81 500 орбит) тщательных наблюдений, даже знак изменения орбитального движения все еще остается спорным [ Lieske, 1987 Акснес и Франклин, 2001 ].

[4] Самый известный случай быстрой орбитальной эволюции в Солнечной системе - это Фобос, самый внутренний из двух естественных спутников Марса. С момента его открытия Асафом Холлом 16 августа 1877 г. [ зал, 1878], орбитальное движение Фобоса интенсивно изучалось наземными наблюдателями и космическими аппаратами. Фобос находится очень близко к Марсу, на среднем расстоянии 9378 км по сравнению с радиусом Марса 3394 км, и с периодом обращения всего 7,65 часа, находится в пределах синхронного орбитального расстояния. За 127 лет с момента открытия Фобос совершил около 145 500 обращений по орбитам, что эквивалентно 705 годам для Ио и 10 880 годам для Луны. С точки зрения орбит, завершенных при тщательном наблюдении, Фобос может претендовать на звание наиболее изученного естественного спутника Солнечной системы.

[5] Как и следовало ожидать от близости к Марсу, орбита Фобоса испытывает вековое ускорение. Используя теорию Шерсть [1944] , Шарплесс [1945] оценил ускорение вдоль линии пути (1,82 ± 0,17) × 10 -3 град / год 2. Последующие наблюдения уточнили оценку и модели, созданные в поддержку российской миссии «Фобос» [ Сагдеев и Захаров, 1989 Авенсов и др., 1989 Морли, 1989] все дают согласованные оценки, как показано в Таблице 1. Учитывая длительный период наблюдений и относительно высокую точность моделей, можно было бы предположить, что дополнительного прогресса не произойдет. Действительно, до недавнего времени было сделано относительно немного дополнительных наблюдений за Фобосом.

Источник Фобос, 10 −5 град / год 2 Деймос, 10 −5 град / год 2
Шарплесс [1945] 188 ± 17 −26.6 ± 16
Sinclair [1972] 96 ± 16 −6.3 ± 4.4
Sinclair [1989] 123.7 ± 1.7 −0.28 ± 0.79
Джонс и др. [1989] 124.0 ± 1.7 −0.20 ± 0.80
Jacobson et al. [1989] 124.8 ± 1.8 −1.57 ± 0.81
Эта работа 136.7 ± 0.6

[6] Наш главный интерес в этих наблюдениях MOLA заключается в том, что они могут предоставить информацию о недрах Марса. Предыдущие оценки векового ускорения Фобоса использовались для определения приливной добротности, или Q, Марса. Этот параметр является обычным средством выражения относительной скорости приливной диссипации и определяется как максимальная энергия, накопленная в приливе, деленная на энергию, рассеиваемую за цикл. Высокие значения Q соответствуют низким скоростям рассеяния на единицу форсирования. Для любой системы осциллятора с демпфированием значение Q зависит как от внутренних свойств осциллятора, так и от частоты колебаний, и без дополнительной информации трудно определить, какой Q был бы на других частотах. По этой причине мы оценим эффективную вязкость Марса, которая дает наблюдаемые приливные эффекты. Однако, поскольку большая часть предыдущей работы по приливной диссипации внутри Марса и других планет была сформулирована в терминах значений Q, мы также будем использовать эту формулировку.

[7] На основе предыдущего анализа орбитального ускорения Фобоса приливная Q Марса была оценена как Q = (100 ± 50) [ Смит и Борн, 1976 Йодер, 1982]. Для сравнения, приливная Q Юпитера, вероятно, превышает 10 6 [ Гольдрайх и Николсон, 1977 Иоанну и Линдзен, 1993], а Земли ∼10. Однако большая часть рассеяния лунных приливов происходит в океанах [ Эгберт и Рэй, 2003]. Лишь недавно удалось устранить гораздо большую океаническую диссипацию и оценить приливную волну твердой Земли. Q = (280 ± 70) [ Ray et al., 2001]. Это согласуется с затуханием нормальных сейсмических мод [ Видмер и др., 1991]. Таким образом, кажется, что Марс более диссипативен, чем Земля. Это важный вывод, если он верен, и попытка лучше понять эту ситуацию является частью нашей мотивации для настоящего исследования.

[8] В анализе приливной диссипации внутри Марса вековое ускорение Деймоса также потенциально может быть информативным. Он находится за пределами синхронного орбитального расстояния, и поэтому ожидается, что он будет улетать от Марса. Астрометрические наблюдения Деймоса почти так же многочисленны и точны, как и наблюдения Фобоса, но вековое ускорение достаточно мало, так что отношение сигнал / шум не так хорошо для Деймоса, как можно увидеть в Таблице 1. В отличие от В случае с Фобосом, где все недавние оценки хорошо согласуются, все еще существует значительный разброс между оценками Деймоса.


Ганимед

Имея средний радиус 2634,1 ± 0,3 км (около 1636 миль), Ганимед на 8% больше, чем планета Меркурий (2439,7 км), хотя только на 45% массивнее. Это самый большой и массивный из спутников Солнечной системы.

Его масса на 10% больше, чем у Титана (Сатурна), на 38% больше, чем у Каллисто (Юпитер), на 66% больше, чем у Ио (Юпитер), и в 2,02 раза больше, чем у Земли Луны.

Это девятый по величине объект в Солнечной системе и самый крупный объект без существенной атмосферы. Астрономы с помощью космического телескопа Хаббл обнаружили свидетельства наличия тонкой кислородной атмосферы на Ганимеде в 1996 году. Атмосфера слишком тонкая, чтобы поддерживать жизнь в том виде, в каком мы ее знаем.

Ганимед - единственная луна с собственным магнитным полем, вызывающим полярные сияния. Ученые также нашли убедительные доказательства существования подземного океана.

Он вращается вокруг Юпитера на расстоянии 1 070 400 километров (665 116 миль).

Ганимед был открыт Галилео Галилеем 7 января 1610 года. Это открытие, наряду с тремя другими спутниками Юпитера, было первым случаем, когда Луна была обнаружена на орбите другой планеты, кроме Земли. Открытие четырех галилеевых спутников в конечном итоге привело к пониманию того, что планеты в нашей солнечной системе вращаются вокруг Солнца, а не наша солнечная система вращается вокруг Земли.

Ганимед назван в честь мальчика (троянского принца), которого Зевс сделал виночерпием древнегреческих богов (для римлян Зевс - «Юпитер»).

Галилеевы спутники - это четыре самых больших спутника Юпитера: Ио, Европа, Ганимед и Каллисто. Впервые они были замечены Галилео Галилеем в январе 1610 года и признаны им спутниками Юпитера в марте 1610 года, отсюда и название.

Немецкий астроном Симон Мариус (1573-1625), вероятно, сделал независимое открытие спутников примерно в то же время, что и Галилей, и он, возможно, случайно заметил их месяцем ранее, но приоритет должен быть отдан Галилею, потому что он опубликовал его открытие первым.


Насколько сильны приливы, вызванные Ио на Юпитере, по сравнению с приливами, поднятыми Луной на Земле? - Астрономия

Приливы на Земле возникают в результате совместного действия притяжения Луны на Землю. Луна немного сильнее притягивается со стороны Земли, ближе к Луне, и это создает «растягивающую» силу на Земле.

Обычно бывает 2 прилива и 2 отлива каждый день, которые чередуются с интервалом около 6 часов. Однако цикл возобновляется примерно через 51 минуту каждый день, потому что Луна должна «догнать» вращающуюся Землю.

Солнце также создает приливную силу на Земле, но эта сила слабее, чем приливная сила Луны, потому что Луна намного ближе.

Примечание: приливная сила Солнца слабее, чем приливная сила Луны, хотя гравитационное притяжение Солнца сильнее, чем гравитационное притяжение Луны.

Когда Солнце и Луна выровнены, приливы очень высокие (так называемые весенние приливы), а отливы очень низкие (называемые непрямыми приливами). Наименьшие экстремумы приливов возникают, когда Солнце и Луна находятся под прямым углом к ​​Земле.

Поскольку амплитуда приливов зависит от относительного положения Солнца и Луны, приливы также связаны с фазами Луны. Новолуние или полнолуние соответствует весеннему приливу. Четверть луны соответствует приливу.

Приливное взаимодействие между двумя объектами стремится синхронизировать вращательное и орбитальное движения. Например, Луна вращается вокруг своей оси один раз в месяц и за это же время совершает один оборот вокруг Земли. Таким образом, Луна всегда показывает нам одну и ту же сторону. Это называется приливная блокировка. Земля больше Луны и, следовательно, еще не привязана к Луне приливными волнами, но это произойдет через миллиарды лет.

Приливные силы, оказываемые Юпитером на его спутник Ио, настолько велики, что твердая поверхность Ио поднимается и опускается на сотни метров дважды за каждый период вращения. Это движение настолько нагревает внутреннюю часть Ио, что она, вероятно, в основном расплавлена, вследствие чего Ио покрыта действующими вулканами и является самым геологически активным объектом в Солнечной системе.


Получите прямой ответ

Какие странные вопросы! Ваш первый вопрос - я бы сказал «нет», но я действительно не понимаю, что вы имеете в виду. Стабилизировать против чего?

Некоторые вещи следует понимать. По сравнению с размером Земли горы совсем не высокие. Они обеспечивают меньшее изменение поверхности, чем маркировка на монете. Что они делают, так это доказывают наличие сил внутри Земли, которые деформируют ее поверхность - поднимают вершины вулканов, смятые участки поверхности, которые сдавлены или растянуты в стороны (просто посмотрите на рельефную карту Невады с ее гребнями с севера на юг) или поднимать части континентальных плит, когда одна плита толкает другую.

Этот последний процесс ответственен за некоторые высокие горы - за Гималаи, поднятые Индийской плитой (которая, как я читал, начиналась как остров к югу от экватора и мигрировала на север), проталкиваясь под Азиатскую плиту. На Аляске, Mt. Денали (или Мак-Кинли) производится аналогичным образом, поскольку Тихоокеанские плиты подталкивают к северу под Американскую плиту и поднимают ее. Оба процесса вызывают землетрясения.

Горы на Земле почти настолько высоки, насколько это возможно: если их не толкать вверх или не удерживать за счет давления внизу, они провисают под собственным весом и постепенно сглаживаются. На Марсе есть гигантский вулкан Олимп-Монс, который почти в 3 раза выше, чем любая гора на Земле: но опять же, Марс имеет только 0,39-кратную гравитацию нашей поверхности, и нет океанов (измерение земных гор со дна моря показывает большую высоту).

А как была бы Земля без гор? Зависит от. У нас есть континенты из более легких скал, которые плавают поверх более плотных скал и выступают над океанами. Если бы этого плавания не существовало, Земля была бы одним большим океаном, и у растений и животных на суше не было бы шансов. Как бы выглядела Земля без гор? Ледяные спутники Юпитера имеют всевозможные отметки на поверхности, например, кратеры-призраки от давних столкновений. Но в отличие от лунных кратеров, это просто отметины на плоской поверхности («палимпсесты»), потому что лед слаб и легко проседает даже при низкой гравитации.

306a. "Конец света в 2012 году?"

Я наткнулся на ваш сайт, когда искал ответы на этот вопрос, и подумал, не могли бы вы помочь. К сожалению, поиск в Google по этой теме дает больше информации от авторов судного дня, чем научных фактов. К счастью, я нашел ваш веб-сайт и смог найти ваш адрес электронной почты.

Моей восьмилетней дочери друг в школе сказал, что «в 2012 году конец света». Ее друг процитировал кое-что о перевороте полюсов Земли, увеличении солнечной активности (солнечного максимума ??), выравнивании планет и календаре майя, заканчивающемся в 2012 году. Я склонен помещать такие вещи в категорию Art Bell / George Noory и двигаться дальше. но это действительно напугало мою маленькую девочку, поэтому я ищу совета. Что еще более важно, ее вопрос предполагает, что она имеет некоторый интерес к физике, поэтому я хотел бы найти способ поддержать эту искру, обеспечивая при этом некоторую уверенность.

Можете ли вы предоставить простой способ объяснения вращения Земли, полярности Земли и углового момента, который помог бы подавить ее страхи и в то же время повысить ее интерес к физике? Также будет полезна любая информация по календарю майя.

Отвечать

Я надеюсь, ваша дочь извлечет из этого урок - не доверяйте Google, который собирает веб-страницы с помощью машины и не может отличить нормальное от сумасшедшего. И не полагайтесь на слухи. Выяснить! Слухи и Google могут подсказать, где искать, но выносить суждение о том, что имеет смысл, а что нет, - это ваша собственная работа.

8 лет - это слишком рано для таких суждений, поэтому я надеюсь, что у нее есть ваша помощь (и, возможно, помощь ее матери и ее учителя), чтобы разобраться в фактах. Я просто физик на пенсии, слишком далеко от вас, чтобы мне чем-то помочь.

К счастью, вопросы, подобные ее, возникали и раньше, и ответы на самые важные из них можно найти на веб-сайте. Ключевой файл
http://www.phy6.org/stargaze/StarFSubj.htm
который сортирует вопросы по темам. Интересы вашей дочери особенно подходят для раздела № 7a («Вращение Земли») и там для таких вопросов, как № 26, № 78, № 165, № 166 и № 171. Также раздел № 7c («Календарь и связанные с ним элементы») и, в частности, две последние записи (№ 264 и № 302), которые относятся непосредственно к календарю майя и 2012 году (как и одна, следующая непосредственно ниже).

Я надеюсь, что ваша дочь (с вашей помощью) будет успокоена и проинформирована тем, что она прочитает. Я также надеюсь, что она заинтересуется наукой, и в частности астрономией! Вы можете начать ее с первых разделов «Звездочетов» и, возможно, начать с бумажных солнечных часов в разделе № 2а там.

Переворачивание магнитных полюсов Земли - это совершенно другая тема, обсуждаемая в «Великом магните, Земле». Ожидается, что этого не произойдет в ближайшее время, и, хотя это происходило в прошлом, вы вряд ли заметите это, если только вы не используете компас.

306b. Еще вопрос о 2012 году

Отвечать

Ничего особенного не произойдет со Вселенной, Землей и планетами в декабре 2012 года. Это время, когда календарь майя, который является довольно сложным и имеет длинные циклы, завершит (я думаю) свой 5-й цикл и начнет свой 6-й. Это как если бы на одометре вашего автомобиля от 499 999 до 500 000.

Между прочим, у вселенной нет центра. В нашей галактике Млечный Путь точно есть, и там находится большая черная дыра (я писал об этом), но я не уверен, что она имеет большое влияние на нас. Если бы его ось вращения была направлена ​​на Землю, телескопы могли бы видеть от нее много рентгеновских лучей и радиошумов, но мы слишком далеко для любого большого эффекта, также он, вероятно, вращается так же, как галактика, и поэтому мы смотрим на его экватор. А вращение Земли не может существенно измениться из-за сохранения ее углового момента.

Для получения дополнительной информации см. Верхнюю часть этой страницы и посмотрите под № 264, № 291b и № 302, а также (о вращении Земли) № 165, № 166 и № 108.

307. Советы выпускникам средней школы.

Я только что сдал свои 11-е экзамены (от совета штата Гуджарат в Индии) по математике, физике и химии в качестве основных предметов, английскому языку и информатике в качестве дополнительного предмета, и я подумываю заняться аэронавтикой в ​​качестве основного предмета. (быть аэрокосмическим инженером или дизайнером), так что какие университеты являются хорошими, а какие курсы вы бы посоветовали мне выбрать. Я немного слаб по химии.

Пожалуйста, дайте мне несколько предложений по его улучшению.

Ваш сайт действительно очень помог мне в учебе в школе, а также при сдаче внешкольных экзаменов.

Отвечать

Я недостаточно знаю об условиях в Индии, чтобы дать вам совет. Например: в Индии есть несколько очень хороших университетов, но они взимают высокую плату за обучение, проходят сложные вступительные экзамены, и существует большая конкуренция среди желающих поступить. Я не знаю, где вы в этом участвуете.

Пожалуй, одно. Чем ты будешь заниматься в ближайшие летние каникулы? Если вас интересует авиация, ищите связанную с ней техническую работу - возможно, в местном аэропорту, на заводе по переоборудованию или ремонту самолетов. Если вы можете себе это позволить, будьте готовы работать за минимальную оплату или даже вообще без оплаты. Таким образом вы будете контактировать с профессиональными людьми. Выбирайте внимательно, и если вам повезет, вы можете найти хорошего наставника.

И последнее замечание: всякий раз, когда вы пишете НИЧЕГО, не забудьте перечитать и отредактировать свои слова более одного раза, чтобы выявить любые орфографические ошибки (в вашем сообщении было несколько) или грамматические ошибки. То, как вы пишете, дает вашему корреспонденту первое впечатление о том, каким человеком вы можете быть.

Аналогичное письмо, полученное ранее:

Мне 23 года. Работать в астрономии и быть космонавтом - давняя мечта, восходящая к моему детству. С детства я хотел побывать в космосе, а когда стал старше, я мечтал о Ла Силья, и быть астронавтом, как Стори Масгрейв, как мой герой, очаровал меня. Я был очень молод и не знал, на какую специальность мне следует учиться в средней школе. Я думал, что аэрокосмическая техника - лучший выбор для меня, и намеревался изучать эту специальность. Поэтому я изучала математику и физику в старшей школе, хотя в то время у нас в стране не было аэрокосмической техники для женщин, но я очень серьезно подошла к своему выбору. После окончания средней школы я участвовал в вступительных экзаменах в университет, чтобы осуществить свои мечты, но, к сожалению, это было очень сложно, и я не смог сдать экзамен по выбранной специальности, и мне пришлось изучать промышленный менеджмент, несмотря на другие мои интересы. Наконец год назад я закончил учебу, но меня это не удовлетворяет. Я много учился, но не смог осуществить свою мечту, потому что в моей стране есть вступительные экзамены для поступления в университет, что очень тяжело и несправедливо. Я не могу простить правительству эту беспечность и несправедливость.

В любом случае, теперь у меня есть шанс осуществить свои мечты. Я хочу изучать аэрокосмическую инженерию или инженерную физику, но меня беспокоит мое здоровье. Я боюсь потратить время и деньги и ничего не пожинать. Теперь у меня есть степень бакалавра в области управления производством, я работаю в хорошей компании, и я могу продолжить свое образование по специальности в Европе (я поступил в один из лучших университетов Швеции). Меня беспокоит эта проблема. Боюсь бросить все и следовать своей мечте, но для меня это не приносит никакого результата.

Теперь у меня есть вопрос от вас, и мне нужна ваша помощь и руководство. Я хотел бы узнать о медицинском и физическом осмотре для отбора космонавтов. Боюсь, что потеряю все из-за таких экзаменов. Не могли бы вы рассказать об этих экзаменах? Я знаю, что медицинские тесты включают аудиовизуальные осмотры, стоматологический осмотр, электрокардиографию, исследование функции легких и анализы кала, крови и мочи, но я ничего не знаю о физическом осмотре. Также хотелось бы знать, есть ли у человека искривление позвоночника, может быть космонавтом или нет. Пожалуйста, помогите мне.Буду признателен, если вы ответите на мои вопросы и поднимете мои сомнения.

Пожалуйста, примите мою благодарность заранее, и я с нетерпением жду вашего скорейшего ответа.

Отвечать

Возможно, вам не нравится это читать, но на самом деле вы многого просите. В этом мире многие мечты превращаются в мечты. Насколько я помню, космонавтов отбирают из очень небольшой группы - либо выдающихся пилотов самолетов (обычно военных самолетов), либо людей с выдающимися профессиональными достижениями, обычно в науке. У многих есть мечта, подобная вашей, но мало кого выбирают. Кроме того, почти все астронавты являются гражданами США, а те, кто не являются гражданами США, выбираются их правительствами в странах, сотрудничающих с НАСА.

Я должен добавить, что в настоящее время ежегодно проводится всего несколько космических миссий с космонавтами, намного меньше, чем когда-то предсказывалось.

Не знаю, на что влияет искривление позвоночника. Может зависеть от того, насколько это плохо, насколько это мешает вашей нормальной жизни.

Аэрокосмическая инженерия или инженерная физика - более реалистичные цели, но нужно много учиться и, пожалуйста, помнить, что даже там мало профессий интересны. Я знаю молодого человека, который мечтал стать пилотом (несмотря на то, что он изучал компьютеры), он учился летать, получил лицензию, а затем обнаружил, что трудно найти хорошую работу. Некоторое время он возил туристов, чтобы увидеть Гранд-Каньон и другие миссии на небольших самолетах (когда-то даже перевозил осужденных из одной тюрьмы в другую), но его компания обанкротилась, и теперь он находится на Аляске, перевозя пассажиров и грузы на небольших самолетах в отдаленные районы. родные деревни, или туристы, желающие увидеть какие-то живописные места. Это тяжелая и нестабильная работа, и в самое холодное время года она практически прекращается.

По правде говоря, количество интересных вакансий в авиации или космосе невелико - гораздо меньше, чем вакансий для врачей, квалифицированных медсестер, компьютерных экспертов или школьных учителей. То же самое и в астрономии - см. «Совет потенциальному астроному» на стр.

Я бы не стал отговаривать вас расспрашивать в университете (и, может быть, вступить в аэроклуб?), Но вам понадобится настойчивость, умение много работать и удача. Надеюсь, у вас есть все.

308. Может ли (термостойкий!) Корабль плыть по Солнцу?

Привет. Я Крис. Я только что наткнулся на ваш веб-сайт, когда интересовался в Интернете вращением Земли. Я нашел ваш сайт очень интересным и информативным. Таким образом, я хотел бы узнать ваши мысли по этому вопросу.

Этот вопрос может показаться неуместным и невозможным экскурсией в научную фантастику, но это вопрос, который уже довольно долгое время вызывает у меня любопытство. Если бы мы построили космический корабль, который мог бы успешно достичь поверхности Солнца, как бы корабль вел себя на поверхности Солнца? Или, проще говоря, какой будет гладкость поверхности Солнца? Будет ли корабль проваливаться сквозь поверхность или плавать по ней, как резиновая утка, плывущая по воде? Может быть что-то еще? Хотя я слышал, что Солнце газообразное, разве огромная гравитация Солнца не вызовет достаточного уплотнения газов, чтобы придать ему более жидкую консистенцию? Я не думаю, что у кого-то есть однозначный ответ по этому поводу, но я хотел бы знать, что вы думаете по этому поводу. Спасибо за ваше время.

Отвечать

Материя бывает трех видов - твердой, жидкой и газовой (в данном случае плазма рассматривается как особый газ). Твердое и жидкое вещество образуют четко определенные границы поверхности, например поверхность океана. Газ просто истощается экспоненциально, например в атмосфере Земли (не считая изменения температуры) плотность воздуха падает примерно вдвое с каждыми 5 км высоты. Таким образом, на 10 км она снижается до 1/4 плотности на уровне моря, а на 15 км - до 1/8 плотности. Думаю, вы поняли (процесс заканчивается примерно на 100 км, когда столкновения молекул становятся редкими).

По математическим причинам физики используют «высоту шкалы» H, расстояние, на котором давление и плотность уменьшаются не в 2 раза, а в коэффициент e = 2,7128. , Но физика такая же. Легкие объекты определенно могут плавать в атмосфере - рассмотрим гелиевые шары - но высота может варьироваться, они не поднимаются на внешнюю поверхность, но находят высоту, соответствующую их плотности.

То же самое с воздушным шаром возле Солнца - если бы он не испарился мгновенно от тепла. Гравитация примерно в 30 раз больше, но молекулы легче (водород) и намного горячее, поэтому H больше. В
http://www.phy6.org/stargaze/StarFAQ4.htm#q71
Я прикидываю H = 150 км. В http://web.njit.edu/

dgary / 321 / Lecture7.html результат 270 км. Сделайте свой выбор!

Воздушный шар, плавающий над Юпитером, Сатурном и т. Д., Подчиняется тем же законам.

309. Уменьшение веса топлива космического корабля "Шаттл"?

У меня есть вопрос, на который вы, вероятно, легко ответите. Я знаю, что космическая скорость шаттла составляет около 18 000 миль в час. Но «Шаттл» очень тяжелый, и топливные баки, заполненные ракетным топливом, тоже очень тяжелые.

Итак, если бы у вас был корабль с какой-то электронной силовой установкой, для которой не требовались баки, заполненные тяжелым топливом, я полагаю, что убегающая скорость могла бы быть такой же?

Так что, если бы у вас был корабль с 2 или 3 различными системами, которые были бы похожи на 2 или 3 ступенчатые системы, затраты чистой энергии были бы меньше, но требуемая скорость все равно была бы такой же. И в принципе, такой корабль был бы достаточно большим - с использованием всех легких материалов - для перевозки 6-20 астронавтов (или большой семьи, желающей покинуть Землю в поисках более зеленых пастбищ).

Отвечать

Ваша схема, к сожалению, не сработает, законы движения Ньютона противоречат ей. Чтобы понять, как это происходит, вам нужно прочитать о них в «От звездочетов к звездолетам» - разделы 16, 17, различные части 18, а также 25.

Шаттл стартует с примерно 2500 тоннами топлива, НЕ только потому, что это топливо обеспечивает его ЭНЕРГИЕЙ, необходимой для достижения космической скорости, но также потому, что оно снабжает его СИЛУ, необходимой для разгона до этой скорости. Согласно 3-му закону Ньютона, вы не можете применить силу, не столкнувшись с чем-то. Силы приходят парами между двумя объектами: если A толкает B, то B толкает A с равной и противоположной силой.

В случае с шаттлом «B» представляет собой быструю струю горящего газа: толкая эту струю назад, шаттл (или любая ракета) одновременно продвигается вперед. Это похоже на отдачу ружья, что является еще одним примером действия этих законов.

Электродвигатель (раздел 33) здесь не очень подходит, для этого все равно потребуется что-то массивное, чтобы его отбросить назад, а электрическую энергию нельзя хранить так же легко, как химическую энергию. Что касается «более зеленых пастбищ» - такой вещи не существует, не для жизни, как наша, в зависимости от жидкой воды: Венера слишком близко к Солнцу и достаточно горяча, чтобы вскипятить воду, а Марс слишком далеко от него, и вода там была бы быть замороженным большую часть времени. Только Земля находится в «диапазоне Златовласки» расстояний: будьте благодарны за ее зеленые пастбища, леса и поля!

310. Как приземляются ракеты?

Я не молодой студент, а врач. Я учил свою юную дочь кое-чему о космосе. Однако я не могу сказать ей, как приземляется ракета, потому что я сам точно не знаю.

Не могли бы вы просветить меня? Как приземляются ракеты? Они вообще приземляются или все сгорают? Почему мы видим фотографии космонавтов, прыгающих с парашютов?

Не могли бы вы посоветовать хороший сайт, способный удовлетворить мои сомнения?

Отвечать

Основная проблема авиалайнера, возвращающегося на Землю, заключается в том, как избавиться от своей энергии движения - кинетической энергии - при этом получить достаточную «подъемную силу» от движения воздуха через его крылья. Если бы ваша дочь когда-либо сидела у окна приземляющегося авиалайнера, она бы увидела всевозможные вспомогательные удлинители крыла, скользящие на место в задней части крыла, - увеличивая сопротивление воздуха и замедляя самолет, и в то же время создавая дополнительный «подъемник» для удержания самолета. Подъемная сила создается гораздо менее эффективно, чем в обычном полете, но ничего страшного, этот необычно медленный полет длится недолго, а затем самолет катится по земле.

Спутник на низкой околоземной орбите должен двигаться со скоростью, в 24 раза превышающей скорость звука (или быстрее), что означает, что его кинетическая энергия, энергия движения, как минимум в 24 x 24 = 576 раз больше энергии чего-либо, движущегося со скоростью звука. , что уже больше скорости авиалайнера. По весу спутник имеет примерно в 20-50 раз больше энергии, чем винтовочная пуля, этого достаточно, чтобы расплавить его, даже испарить.

Безопасное избавление от этой энергии - главная задача при приземлении. Астронавты, возвращающиеся с Луны (с еще большей скоростью), не смогли спасти свой космический корабль, но были вынуждены покинуть его и вернуться в «капсуле», рассчитанной на сильное нагревание, и тем временем создавая перед собой мощную ударную волну, содержащую очень горячий воздух, свечение которого рассеивает энергию. Затем в более плотной атмосфере на малой скорости они использовали парашют и плюхнулись в океан.

Как и корабль Apollo Moon, многие исследовательские ракеты бросают, когда их работа завершена - было бы слишком сложно вернуть их в целости и сохранности.

Космический шаттл входит в верхние слои атмосферы (которые очень разрежены) боком, дном вперед: нижняя часть покрыта термостойкой керамической плиткой и создает большую ударную волну (в "Колумбии" некоторые плитки откололись, и тепло разрушило шаттл). К тому времени, когда он достигает более плотной атмосферы, он замедляется примерно до половины скорости звука и может приземлиться как самолет - все же намного быстрее, чем реактивный лайнер, что требует точного компьютерного управления.

В «Первом космическом корабле» Берта Рутана крылья использовались аналогичным образом, сначала в качестве тормозов (поворачивая их для создания сопротивления воздуха), а затем для приземления как обычного самолета. Однако, поскольку скорость звука была примерно в 3,5 раза выше, это было не такой уж большой проблемой.

311. Вращение Земли уменьшено из-за глобального потепления.

Я прочитал статью в Интернете, в которой говорится, что из-за продолжающегося потепления земли продолжительность дня становится больше. Хотя изменение очень небольшое, но со временем, возможно, оно станет заметным. Ссылка: http://space.newscientist.com

Мой вопрос: существует ли вероятность, что наступит время, когда из-за изменений вращение Земли остановится?

Отвечать

Я не смог найти предмет на указанном вами сайте, и единственное, что я могу догадаться о нем, это следующее.

Как известно, уровень воды в Мировом океане повышается. Основная причина (по крайней мере, сейчас) - не таяние ледяных шапок, а нагревание воды, которая, как почти любое вещество, при нагревании расширяется. Следовательно, поскольку большая часть поверхности Земли - это океан, если вода поднимется, скажем, на полметра, эффективный радиус Земли может увеличиться примерно на 35 см.

Во вращающемся объекте расширение от оси вращения замедляет вращение (представьте себе быстро вращающуюся фигуристку, вытягивающую руки в стороны и почти останавливающуюся). Следовательно, расширение Земли замедлит вращение. Но только на крошечную величину, поскольку 35 см - это, может быть, 1 часть из 20 миллионов радиуса Земли. Это никогда не станет заметным.

312. Кругосветное плавание.

В моей семье возник вопрос, который меня интересует. Я действительно новый звездочет, который очень интересуется работой нашей Солнечной системы, галактики и самой Вселенной. Я хотел бы получить ответ на вопрос.

«Почему люди не могут совершить кругосветное путешествие вокруг Солнца?»

Отвечать

Так поступали не только люди, но и вы сами. Каждый год Земля уносит вас в такое путешествие!

Есть даже наклейка на бампер, что-то вроде «Жизнь на Земле - дорогое удовольствие, но ты получаешь бесплатное путешествие вокруг Солнца».

Ответ

Ответ на ответ

Для такой поездки нет веских причин. Это также сложно сделать: никто еще не поддерживал человека в космосе в течение целого года, орбита должна быть тщательно выбрана, чтобы иметь период ровно один год (иначе Земли не будет по возвращении. !), и человек мало что может сделать на такой орбите, что не может сделать инструмент проще и дешевле - наблюдать не только свет, но и ультрафиолет, рентгеновские лучи, энергичные частицы, магнитное поле и т. д.

Такие инструменты действительно вращались вокруг Солнца на борту «Улисса». Целью было не просто вращаться вокруг Солнца, а сделать это над полюсами Солнца, областью, которую нельзя наблюдать с Земли. Достичь этой орбиты сложно: космический аппарат сначала приблизился к Юпитеру и использовал свою гравитацию, чтобы повернуть свою орбитальную плоскость почти на 90 градусов. В первую очередь это была европейская космическая миссия, запущенная в 1990 году, она сделала интересные открытия и продолжает работать. Ни один человек-космонавт не мог этого сделать. Подробнее на домашних страницах Ulysses, например http://ulysses.esa.int/science-e/.

313. Являются ли ядерные силы просто гравитацией на очень близком расстоянии?

Возможно ли, что, когда мы говорим о сильных ядерных взаимодействиях, мы на самом деле говорим о крошечном гравитационном пространстве для ядер?

Есть ли на этом какие-нибудь страницы? Я даже не знаю, как это может называться.

Я просто непрофессионал, который не может овладеть математикой из моей книги по квантовой гравитации, но я думаю - то, что я могу прочитать, довольно точно.

Просто «похоже», что мы можем заменить фразу «сильное ядерное взаимодействие» на «гравитационное поле» (с квантовым ограничением (?)), Удерживающее частицы на месте. Будет ли это относиться также к субчастицам, - и может ли субчастица в первую очередь позволяет ускользнуть альфа-частице?

Отвечать

Ядерная физика - не моя область, поэтому вы можете проверить то, что следует ниже, с кем-нибудь более знакомым и с более свежим образованием по физике - мне уже за 75!

Рисунок в разделе Q8.htm использует «гравитационный колодец» как аналогию энергетического колодца, вызванного ядерной силой. Однако эти две силы сильно различаются по силе: ядерная сила намного сильнее, чем электрическая сила, в то время как гравитация намного, намного слабее.

Возможно, вы возразите, что ядерные частицы могут быть настолько малы, что расстояния между ними достаточно малы, чтобы гравитация была достаточно сильной. Однако, если протон мал, его электрический заряд должен быть ограничен таким же крошечным размером, и тогда электрическое отталкивание между соседними протонами всегда будет преодолевать их гравитационное притяжение.

В любом случае, я подозреваю, что протоны не могут быть такими маленькими, потому что квантовая механика требует, чтобы они были распределены по определенной длине волны. Кроме того, когда протоны или ядра сталкиваются, их «поперечное сечение» порядка «сарая» или его доли, что предполагает размерность порядка одной части на тысячу миллиардов сантиметров. Звучит крошечным, но все же слишком велик для сильной гравитации.

314. Изменение вращения Земли.

У меня серьезный вопрос

Какая энергия требуется для замедления или ускорения вращения Земли, скажем, на 1 мс? Я опробовал расчеты, но мне кажется, что мне не хватает одного или двух параметров.

Отвечать

Энергия E вращения Земли равна (я считаю) (I & # 969 2) / 2 (проверьте веб-сайт "Hyperphysics"), где I - момент инерции Земли, а & # 969 - угловая скорость ( греческая омега). Значение I можно найти на
http://scienceworld.wolfram.com/physics/MomentofInertiaEarth.html
и составляет около 8 10 37 кг / м 2.

Земля вращается примерно за 86000 секунд, так что примерно
& # 969 = 2 & # 960/86000 = 7,3 10 & # 82115 радиан / сек
ω 2 = 5.3 10 𔃇
а энергия E около
E = 2 10 29 джоуль

Изменение периода на 1 мс из примерно 10 5 секунд означает относительное изменение около
d & # 969 / & # 969 = 10 & # 82118
Изменение энергии, найденное путем дифференцирования уравнения энергии, приблизительно равно dE = E 2d & # 969 / & # 969 = 2 10 & # 82118 E = 4 10 21 джоуль.

Миллион электростанций по 100 мегаватт каждая будет производить примерно столько же в год. Конечно, одной энергии недостаточно - Земля также должна ухватиться за что-то за ее пределами, чтобы передать угловой момент. Луна и Солнце замедляют вращение, увеличивая приливы на Земле. Но они делают это в своем собственном медленном темпе, и обсуждение этого процесса уведет нас слишком далеко.

315. Почему планетные орбиты эксцентричны?

Я читал ваш раздел вопросов / ответов, в котором вы красиво и интересно прояснили несколько сомнений.

Почему орбита любой планеты может быть эллиптической? Любая планета, вращающаяся вокруг любой звезды или другой планеты, притягивается гравитацией центрального объекта (звезды или планеты). Разве орбита не всегда должна быть круговой, как того хочет сила, притягивающая планету внутрь?

Предположим, планета столкнулась со звездой, когда двигалась где-то в космосе, и начала вращаться вокруг нее. Затем из-за собственного первоначального движения он сначала имеет вытянутую эллиптическую орбиту. Но эта орбита постепенно станет более круговой, поскольку скорость планеты на краю эллипса будет уменьшаться. Если следовать теории маятника, поскольку планета движется под действием силы тяжести звезды, расстояние, на которое она движется далеко от звезды (более длинная ось орбиты), в конечном итоге сократится и станет равным ее более короткой оси, в результате чего по круговой орбите.

В случае, если планета вращается вокруг другой планеты (например, нашей Луны), нам, возможно, придется учитывать движение центральной планеты (той, которая вращается по орбите), и это может уменьшить скорость, с которой эллиптическая орбита становится круговой, но в конце концов орбита должна быть круговой.

Я не могу придумать никакой другой теории, чтобы убедить себя в том, что Земля все еще находится на эллиптической орбите, вращаясь вокруг относительно неподвижной звезды.

Если так, то в какой-то момент орбита Земли станет круговой (пока мои идеи верны). Затем также интересно подумать о том, что происходит, когда на Земле нет длинных или коротких дней. Все дни измеряются точно одинаково, и в течение года остается только один сезон.

Жду, чтобы узнать то, о чем я не осведомлен (не очень хорошо с физикой - не было возможности учиться формально).

Отвечать

Коперник считал, что орбиты должны быть кругами, потому что круг имеет идеальную форму (или потому, что он умел вычислять с помощью кругов). Но ваш вопрос действительно относится к тому, как возникла Солнечная система. У меня нет ответов, но, зная немного физики и астрономии (и немного прочитав о проблеме), я могу догадаться о нескольких вещах.

Принято считать, что Солнечная система началась как облако пыли и газа, стянутое вместе под действием силы тяжести (такие облака наблюдали астрономы). Планеты встречались не случайно, после того как они уже сформировались. Сначала материал этого облака просто двигался (в среднем) к центру. Частица пыли или молекула газа, тянущаяся к такому центру, действительно имеет орбиту, но если она начинается далеко, это будет очень вытянутый овал. Ширина этого овала будет зависеть от распределения «боковой скорости» пылевых частиц (связанной с «угловым моментом»).

Однако, когда частицы и газ приближаются к центру, они могут столкнуться и преобразовать часть своей энергии в тепло. Такая потеря энергии замедляет их, позволяя гравитации сбивать их вместе.Сгустки излучают тепло в космос и становятся очень холодными, поэтому молекулы газа и ударяющиеся о них атомы, вероятно, замерзнут и прилипнут (как это могло случиться с кометами, движение которых остается очень эллиптическим). Более того, если облако не является полностью симметричным - с одной стороны простирается дальше, чем с другой - в одном направлении будет вращаться больше, чем в другом (скажем, больше против часовой стрелки, чем по часовой стрелке, если смотреть с какой-то далекой звезды), в результате чего в среднем будет облако вращаться.

Потеря энергии из-за столкновений не позволит частицам пыли вернуться в исходную область. Это также сведет все к вращающемуся диску, объясняя, почему все основные планеты почти находятся в плоскости эклиптики. Любая частица, движущаяся по круто наклоненной орбите, будет снова и снова сталкиваться с диском, и ее фрагменты стремятся разделять движение диска.

    («Снежки» в этих кольцах не могут слипаться, они расположены слишком близко к планете, и их сила тяжести не позволяет им слипаться, образуя большие луны - хотя некоторые маленькие луны там действительно существуют. Найдите «Предел Роша» в поиске двигатель.)

Очевидно, планеты сформировались до того, как весь эксцентриситет их орбит (прослеживаемый к удлиненным начальным орбитам) полностью исчез, и поэтому у нас есть эллиптические орбиты. Однако эксцентриситет планетных орбит очень мал. Я видел изображение орбиты Земли, наложенной на круг. Разница между ними выражается в различной толщине нарисованной линии и едва заметна (однако разделение между фокусом эллипса и центром круга вполне очевидно.

В любом случае, большие планеты теперь вращаются вокруг друг друга, и небольшая эллиптичность их орбит достаточно стабильна. Это может измениться со временем из-за притяжения других планет (например, Юпитера), но я не знаю какого-либо существенного механизма, который бы постепенно делал орбиты все более и более круговыми. Предлагаемый вами процесс напоминает постепенное изменение орбиты спутника, если его нижний конец (перигей) касается атмосферы, но в межпланетном пространстве не существует значительной «атмосферы», способной сделать то же самое с движением планеты.

Продолжительность дней, возможно, может измениться за миллиарды лет, потому что приливы, вызванные Солнцем, забирают энергию вращения Земли. В конечном состоянии один конец Земли будет направлен на Солнце, как сейчас в системе Луна-Земля. Однако процесс идет очень медленно, и у Солнца может закончиться топливо и т. Д., Прежде чем это произойдет. В любом случае времена года вызваны не суточным вращением, а наклоном оси Земли к плоскости движения Земли.

316. Силы против обитателей комет.

Предположим, что комета находится на очень эксцентричной орбите. Если бы вы жили на нем, чувствовали бы вы ускорение, когда он приближался к солнцу? Мои мысли:

(i) Нет, комета и вы просто следуете искривленному пространству-времени. Если бы было ощущение ускорения - разве это не означало бы, что комета развалится? Мы не чувствуем ускорения, когда вращаемся вокруг Солнца (как и космонавты на космической станции, вращающейся вокруг Земли). Может, мы это чувствуем, но так привыкли, что больше не замечаем?

(ii) Да. Определенно есть ускорение - как тангенциальное, так и радиальное. Если у вас сильно изменилась скорость, как вы могли бы этого не почувствовать?

Отвечать

Вы стоите на комете, где-то далеко от Солнца, и отпускаете яблоко. Игнорируя теперь слабую гравитацию самой кометы, яблоко могло бы двигаться по той же орбите и, следовательно, просто висеть там. Он не будет «чувствовать» никакой силы, побуждающей его переместиться в другое место. И вы тоже (если ледяной холод так далеко от Солнца позволяет вам что-нибудь почувствовать).

Затем предположим, что эта же комета находится около перигелия, двигаясь по шпильке по орбите вокруг Солнца. Конечно, вы испытываете сильное ускорение и двигаетесь по кривой траектории. Но и яблоко тоже. Если вы оба чувствуете одну и ту же силу, вы сохраните свое относительное положение, как и все части вашего тела. Это будет похоже на отсутствие ускорения.

Но ждать! Яблоко может испытывать силу, отличную от силы кометы (на единицу массы), если оно находится ближе к Солнцу, чем центр тяжести кометы, или если оно находится на противоположной от Солнца стороне, на большем расстоянии. Фактически, это различие могло даже разбить саму комету, как это наблюдалось (с кометой Биелы). Чтобы узнать больше об этом, посмотрите на градиент силы тяжести, действующий на нашу Луну.

317. Ядерные реакторы и бомбы.

Почему ядерный реактор требует замедлителя для замедления нейтронов, а ядерная бомба - нет?

Также: легирован ли уран в ядерной бомбе элементом, излучающим нейтроны, чтобы запустить цепную реакцию? Или достаточно нейтронов, просто летающих вокруг, чтобы вызвать его (при условии, что критическая масса была достигнута)?

Отвечать

Ядерный реактор использует замедленные («тепловые») нейтроны, а ядерная бомба использует «быстрые» нейтроны, возникающие сразу после того, как произошло деление. Большое расстояние между «топливными стержнями» в реакторе гарантирует, что он не может взорваться как бомба - хотя он может подвергнуться «расплавлению», если ядерная реакция станет неконтролируемой (что не должно было произойти, но это случалось несколько раз).

Медленные нейтроны эффективно вызывают деление U-235, но при любом таком делении образуются в основном быстрые нейтроны, и, если поблизости есть U-238, они, вероятно, сначала будут им захвачены (что позже приведет к образованию плутония). В ядерном реакторе почти все эти быстрые нейтроны покидают топливный стержень и блуждают по окружающему материалу, выбранному таким образом, чтобы не поглощать их хорошо (например, «тяжелая вода» или чистый углерод), теряя энергию до тех пор, пока они не станут достаточно медленными, чтобы уклониться. абсорбция. Затем, если они снова войдут в топливный стержень, они могут расщепить еще один атом U-235. По этим причинам ядерные реакторы могут выдерживать изрядное количество необогащенного урана, содержащего в основном U-238, а в первоначальной «куче» Энрико Ферми в 1942 году использовался природный уран только с 0,72% U-235. Видеть
http://www.phy6.org/stargaze/Snuclear.htm

В бомбах используется высокообогащенный уран или плутоний с небольшим содержанием U-238 или без него, поэтому в них может использоваться деление быстрыми нейтронами. Тем не менее, им нужна «критическая масса» для соответствующего отношения площади поверхности к объему. Если они слишком малы, через границу выходит слишком много нейтронов, и их остается недостаточно для поддержания ядерной реакции (у реакторов есть несколько схожая проблема). Реакция запускается взрывным сжатием плутониевой сферы до меньшего размера, и затем она самопроизвольно запускает цепную реакцию, потому что плутоний 240 делится и самопроизвольно высвобождает нейтроны с небольшой скоростью, хотя бериллий также может помочь ускорить процесс. Видеть
http://www.phy6.org/stargaze/Snucweap.htm

Пусть наш мир будет в безопасности от ядерного оружия.

318. Почему магнетизм не влияет на электромагнитные волны?

Я учусь в 6-м классе в Великобритании, и когда я пересматривал то, что мы узнали о волнах и магнитных полях, мне внезапно пришло в голову, что если электромагнитные волны действительно являются электромагнитными волнами, почему на них не действует магнитными полями? И почему такие волны не проявляют свойств магнитных полей в том, что они петляют от полюса к полюсу?

Простите меня, если это довольно наивный вопрос, я действительно хорошо понимаю принципы электромагнитного излучения и волн, его волновую природу, что позволяет наложение и т. Д., Но мне просто любопытно, как существует такое различие между электромагнитная волна и магнитное поле. Если одно состоит из другого, то как на него не влияет другое и как ЭМ-излучение может распространяться по прямой на почти бесконечные расстояния (не считая гравитации)?

Отвечать

Электромагнитные волны линейны - когда несколько складываются вместе, каждая сохраняет свою идентичность и может быть снова разделена. По радио или по телевидению многие станции могут посылать свои сигналы через одну и ту же область пространства, и все же ваш приемник может выбрать любой из них и усилить его самостоятельно.

Вы можете рассматривать постоянное магнитное поле как сигнал нулевой частоты (чтобы переключиться на его электрическую сигнатуру требуется целая вечность). Он не взаимодействует ни с какими электромагнитными волнами ненулевой частоты, по крайней мере, в вакууме.

В материальной среде магнитное поле может изменять электромагнитные свойства среды, влияя на распространение волн. Например, эффект Фарадея в прозрачных средах может вращать плоскость поляризации электромагнитной волны.

В плазме (газе, содержащем свободно плавающие ионы и электроны) возможно множество различных видов модифицированных электромагнитных волн - в зависимости от частоты волны и того, как далеко она находится от некоторых характерных резонансов, которые зависят от плотности и магнитного поля в плазме. . В частности, «волны свиста» (в космосе около Земли они производятся молнией с частотой вроде 3000 Гц) действительно управляются силовыми линиями, иногда отражающимися от одного полушария к другому.

319. & nbsp Меняет ли человечество климат, или это Солнце и магнетизм Земли?

Можете ли вы прокомментировать, как на изменение климата влияет магнитное поле Земли, солнечная энергия и другие напрямую, а не напрямую связанные факторы?

Где я могу прочитать о таких теориях? Я попытался понять распространенное мнение о том, что человек несет прямую ответственность за (как бы вы это ни называли) глобальное потепление, изменение климата и т. Д. Однако, исходя из огромных масштабов таких изменений, я считаю, что антропогенные причины являются наиболее сомнительными. прямые факторы. Среди других гораздо более важных факторов влияние человека добавляет в уравнение максимум помощи или катализатора.

Мне кажется, что магнитное поле Земли может иметь огромное влияние на то, как различные и изменяющиеся солнечные лучи направляются и распределяются по нашему земному шару. Изменения в солнечной энергии и изменения магнитного поля Земли, похоже, сильно влияют на глобальные изменения, без участия человечества.

Однако я очень мало слышал об этом весьма подозрительном аспекте обсуждения. Это похоже на то, как если бы наука о Солнце и Земле в тех областях, где вы, кажется, были экспертом, как ни странно, не участвовала в дебатах. Это из-за политического давления? Неужели объективный процесс истинного научного открытия начал давать сбои под давлением политической корректности? Будь прокляты схемы Эла Гора и Понци!

Отвечать

Я не думаю, что магнетизм имеет какое-либо отношение к глобальному потеплению. В солнечном ветре или его магнитном поле слишком мало энергии по сравнению с потоком энергии, который мы получаем в виде тепла от солнечного света.

Глобальное потепление вызывается молекулами в атмосфере, как описано в
http://www.phy6.org/stargaze/Sun1lite.htm

(вы также можете просмотреть всю эту коллекцию). Солнечный свет нагревает землю, за исключением небольшой части, отраженной облаками (примерно 20%, я думаю), и еще некоторой части, рассеянной пылью и атомными процессами. Он достигает земли, потому что воздух прозрачен для видимого света. Атомы могут излучать и поглощать такой свет (хотя, как правило, только в узком диапазоне длин волн), но атомы в воздухе объединяются в молекулы, которые обычно не поглощают.

Но очевидно, что тепло, поглощаемое землей, должно вернуться в космос - иначе Земля становилась все горячее и горячее. На самом деле Земля излучает тепло посредством того же широкого процесса, что и Солнце - процесса, при котором любой нагретый объект светится электромагнитным излучением. Для Солнца это видимые длины волн, из-за его температуры в 6000 градусов, к счастью, это небольшой объект в небе, иначе мы бы быстро зажарились. Земля умеренно теплая, поэтому излучает инфракрасное излучение. Это более слабое излучение, но оно распространяется во всех направлениях и, следовательно, может уравновесить воздействие солнца.

Молекулы, как это бывает, поглощают и излучают инфракрасное излучение. Они тоже настроены на определенные «полосы частот», не такие резкие, как атомные резонансы, но также зависящие от вещества. Водяной пар, например, является «парниковым газом»: он поглощает инфракрасное излучение на своих резонансных частотах, повторно излучает его, на более высоких уровнях он снова поглощается и повторно испускается, и так далее до высоких уровней, которые являются сухой и разреженный, позволяющий излучению уйти в космос. Если бы не водяной пар, Земля, возможно, находилась бы в постоянном ледниковом периоде.

Но существуют и другие диапазоны длин волн, которые водяной пар не покрывает: углекислый газ, метан и озон покрывают некоторые из них, и именно здесь влияние человека имеет значение. Это серьезный эффект. Положите одну каплю туши в стакан с водой и обратите внимание, насколько она станет темнее. Точно так же умеренное количество дополнительного «парникового газа» может серьезно замедлить уход тепла с поверхности, закрыв (или, по крайней мере, сужая) еще одно окно длины волны, через которое уходит тепло. Если это произойдет, поверхность Земли должна излучать сильнее, чтобы не отставать от того, что приходит от Солнца. Климат становится жарче, океаны нагреваются и расширяются, затопляя побережья и т. Д.

Я надеюсь, что это прояснило. Наслаждайтесь моими веб-сайтами!

Между прочим, тепловыделение от Солнца тоже может меняться, поэтому НАСА установило очень чувствительные детекторы общего излучения на некоторые космические корабли (измерения с земли недостаточно точны, атмосфера поглощает и рассеивает слишком много свет). Они обнаружили некоторые крошечные вариации, связанные с солнечными пятнами и их циклом, но ничего не объяснили глобальному потеплению.

320. Советы родителям, обучающимся на дому.

В процессе поиска учебной программы по астрономии для старшеклассников, обучающихся на дому, я наткнулся на ваш веб-сайт.

Я заинтересован в получении этой учебной программы для моей дочери. Сможет ли она завершить курсовую работу онлайн? Или мне также стоит приобрести компакт-диск? Я не очень "техничный" человек, а вот моя дочь! Она хочет стать астрофизиком. Я уверен, что она добьется своей цели, потому что у нее есть страсть к этому, а также понимание математики и естественных наук. Спасибо за помощь.

Не могли бы вы также предоставить рабочую ссылку на стихи, перечисленные на вашем сайте, например те, что Бялик? Мне не удалось получить к ним доступ по предоставленной ссылке.

Отвечать

Оттуда вы сможете получить доступ к любым моим файлам, включая стихи. Домашняя страница для ненаучных страниц
http://www.phy6.org/outreach/outreach.htm

Как родитель, обучающийся на дому, вы можете купить диск у Эйприл Дайкс в Техасе (см. Ссылку в конце большого желтого поля в начале «От звездочетов к звездолетам»), но если у вас есть подключение к Интернету через DSL (или проявите терпение ) вы также можете загрузить файлы на свой компьютер (около 40 Мб) в виде «zip-архивов», которые автоматически создают нужные файлы после их загрузки. Веб-адреса для этого находятся на странице "readfirst", указанной выше. Конечно, вы также можете скопировать их после этого с жесткого диска на диски.

Одна вещь, которую вы можете захотеть, - это решения проблем «Звездочётов», доступные только учителям и обучающим родителям (проблемы перечислены в конце в двух разделах). Они будут прикреплены к этому сообщению (но читатели не должны ожидать их здесь!): Пожалуйста, НЕ передавайте их дальше (кроме других родителей, обучающихся на дому, которые соглашаются соблюдать подобное ограничение). Они не для вашей дочери - пусть она их разберет!

«Звездочеты» - это курс физики и астрономии. С годами он стал слишком большим, чтобы его можно было проводить в обычном классе.
(см. http://www.phy6.org/stargaze/Scaution.htm)
но целеустремленный подросток может покрыть большую часть этого - конечно, в зависимости от мотивации и конкурирующих интересов. Начните с разделов с 1 по 11 «Звездочетов» и посмотрите, сколько времени они займут: если прогресс идет слишком медленно, некоторые части, возможно, придется пропустить или сократить.

ВЫ учитель. Поэтому, даже если ваша дочь может перемещаться по материалу по своему желанию, вам также следует научиться его понимать, желательно до нее. Вам могут помочь 46 планов уроков. Можно сказать гораздо больше, но родители, обучающиеся на дому, учатся импровизировать, и если ваша дочь достигла старшего уровня, я уверен, что вы уже хорошо справитесь с этим. Некоторые мысли:

--- Вопросы и ответы в конце разделов представляют собой подборку того, что написали пользователи (и мои ответы на них). Часто они решают проблемы, рассматривая их под другим углом.
& nbsp --- Курс математики может помочь, если в математике вашей дочери есть пробелы. Есть и некоторые проблемы, которые нужно решить.
& nbsp --- Временная шкала (особенно та, что в «Звездочетах») полезна для интеграции истории и науки и помогает увидеть общую структуру.
& nbsp --- Если ваша дочь изучает испанский как иностранный, ей, возможно, будет интересно читать испанские переводы вместе с оригинальными английскими веб-страницами. (Или французы, или итальянцы.)

Заключительная мысль: стать астрофизиком сложно и может быть неприятно. Ваша дочь должна прочитать мой обмен мнениями со студентом из Индии, примерно того же возраста, с тем же вопросом:
http://www.phy6.org/stargaze/StarFAQ6.htm#q100
Тем не менее, желаю вам и вашей дочери всяческих успехов.

321. Наука о одежде.

& nbsp У вас есть идеи, как познакомить учащихся 6-х классов с некоторыми из обсуждаемых вами концепций, в частности, с девочками? Мы будем очень благодарны за любой совет, который вы можете дать. Большое спасибо за то, что поделились своими знаниями в Интернете.

(Дополнительное сообщение позже) Больше всего меня интересует наука об одежде: как я могу применить углы, силу, трение, возможно, теорию цвета? Все это для того, чтобы показать девушкам, что за модой стоит наука.

Отвечать

С другой стороны, хлопок притягивает воду и жидкости, поэтому для фитилей свечей и одежды в жарком климате - чтобы защитить от солнца, но сохранить кожу прохладной - предпочтителен хлопок. Арабы пустыни (например, туареги) носят хлопчатобумажный платок вокруг рта: когда вы выдыхаете влажный воздух, часть его захватывается волокнами и помогает увлажнить воздух, который вы вдыхаете в следующий раз, водой, которую вы в противном случае могли бы выдохнуть и потерять. А у полинезийцев есть своя культура, основанная на ткани тапа, войлоке из волокон - ткани, которая использовалась до изобретения прядения и ткачества.

О цветах см.
http://www.phy6.org/stargaze/Sun4spec.htm
включая, возможно, раздел «эксперименты с цветом» - если у вас есть доступ к компьютерам. Там вам может понадобиться помощь. Кстати, цвет «апельсин» происходит от индийского названия фрукта (наранджа), а не от названия королевского дома Голландии. Существует целая история цвета - тирский пурпурный, лиловый (первый искусственный краситель), шафран, хаки, индиго и так далее.

Но я бы предпочел использовать одежду для обучения языку: муслин родом из Мосула на севере Ирака, Калико из Каликута в Индии (у ситцевых кошек есть пятна цвета, как у этой ткани, а полосатые кошки напоминают ткань, сделанную в квартале Аттаби в Багдаде), возник Дамаск. в Дамаске: хлопчатобумажная ткань, пижама, комбинезон, джинсовая ткань - пусть девушки сами ищут словари, а также такие слова, как прялка и чулки (штаны по-немецки - hosen). многое другое.

Пусть они просмотрят книгу Марко Поло и узнают его историю.Как торговец, куда бы он ни путешествовал, он часто отмечал, на каких тканях специализируется город. В одном месте ему показали ткань, которую можно пропустить через огонь, но не обжечь: я думаю, это был асбест.

И, конечно же, все эти искусственные волокна. Но извините, я просто физик, специализирующийся на космических исследованиях. Спросите кого-нибудь из текстильной промышленности!

322. Расчет столкновения.

Я увидел ваш сайт и подумал, что у вас есть отличные ответы на многие вопросы. Я надеюсь, что вы поможете мне разобраться в том, что я знаю, вероятно, является базовой физической проблемой. Я мог делать это неправильно, но мне хотелось бы знать. Недавно я прочитал историю о разрушающемся шаре весом 1500 фунтов, который оторвался, покатился с холма и врезался в машину, переместившуюся на 20 футов. Я могу представить, что машина весит около 2400 фунтов. Я пытался сформулировать способ подсчитать, с какой скоростью должен катиться мяч, используя «пули».
(Далее последовал подробный расчет).

Отвечать

Ваш ответ, вероятно, неправильный, и на самом деле проблема не может быть решена без дополнительной информации о шероховатости поверхности. Та же сила толкнет машину намного дальше, если она стоит на гладком льду, а не на вспаханном поле!

Вам необходимо знать коэффициент трения k (мои обозначения здесь, во многих тестах используется & # 956), соотношение (в данном случае) между (горизонтальной) силой трения движущегося объекта и (вертикальным) весом, вызывающим это трение. . Это наблюдаемый факт, что k почти не зависит от скорости, поэтому независимо от того, двигаетесь ли вы быстро или медленно, сила трения одинакова. Мы предполагаем это здесь - без этого проблема становится еще более сложной, и необходимо делать больше предположений.

Значение k может варьироваться от 0,02 (автомобиль на ровной дороге, оси смазаны и свободно поворачиваются, шины хорошо накачаны) до 1,00 (автомобиль с сильно затянутыми тормозами, где он не будет скользить даже на 45-градусном уклоне). Допустим, здесь k = 0,2.

Вы также должны предположить что-то о столкновении - скорее всего, неупругое столкновение, при котором мяч врезается в машину, после чего они едут вместе.

Я не знаком с расчетом в пулях и ногах - большинство людей (особенно технических специалистов) используют метрическую систему, так что извините, если я решу немного другую задачу - мяч 700 кг попадает в машину весом 1100 кг, двигаясь. это 6,1 метра.

Скажем, мяч стартовал со скоростью v, а после удара машина и мяч продолжили движение вместе со скоростью u. По сохранению импульса (раздел № 18b)

700 v = (700 + 1100) u = 1800 u

Кинетическая энергия (автомобиль + мяч) после удара равна

0,5 m u 2 = 0,5 (1800) u 2 = 900 u 2 джоуль.

Это преобразуется в теплоту трения при перетаскивании автомобиля и мяча на расстояние 6,1 метра против силы трения F, равной 0,2 веса F 'перемещаемого объекта. Мы получаем F '= mg (раздел 18), умножая массу (1800 кг) на ускорение свободного падения, которое составляет 9,8 м / сек 2, поэтому

F '= 1800. 9,8 = 17640 Ньютон

Выполненная работа W (секция № 18c) равна преодоленной силе F, умноженной на расстояние, и по закону сохранения энергии она должна равняться начальной кинетической энергии 900 u 2 (конечная кинетическая энергия равна нулю). Так

v = (1800/700) 4,89 = 12,57 м / сек

что примерно соответствует скорости мяча, падающего с высоты 12 метров. Мы игнорируем тот факт, что мяч катится, и предполагаем, что он скользит. В противном случае расчет будет более сложным, поскольку перекатывающееся движение забирает часть кинетической энергии. Мяч, катящийся по склону с высоты 12 метров, происходит медленнее, чем скольжение (без трения) на такое же расстояние, потому что часть энергии гравитации идет на вращение мяча.

Вы видите, насколько сложными могут быть реальные проблемы!

Ответ

323. Сила Кориолиса и многое другое.

На своем веб-сайте вы заявляете, что сила Кориолиса слишком мала, чтобы влиять на вращение воды в унитазе, но вода действительно течет в противоположных направлениях в северном полушарии по сравнению с южным полушарием. Чем еще можно объяснить это явление?

Ускорение Кориолиса, которому я научился в школе у ​​профессора Уиллса из CCNY, описывается как векторное уравнение следующим образом:

где & # 969 - вектор, описывающий угловую скорость вращающейся Земли, приблизительно 70 микрорадиан в секунду, V - вектор скорости, а A c - ускорение Кориолиса. Он составляет примерно 0,004 фута / секунду в квадрате, что мало, но, возможно, достаточно велико, чтобы вода начала течь в разных направлениях по гладкому унитазу.

Мне нравится читать ваш веб-сайт, как я любил читать книги Георгия Гамова в 50-х годах.

Почему все планетные тела, планеты, звезды и т. Д. Круглые? Астероиды могут иметь форму груши, но большинство тел круглые, почему некоторые не имеют формы диска? Почему вообще существует гравитация? Обсуждал ли Эйнштейн когда-нибудь эту проблему?

Отвечать

Ваша формула верна, если предположить, что V - это вектор скорости во вращающейся системе отсчета (скорость в дополнение к той, которая возникает в результате вращения самой Земли), а x означает векторное умножение, которое также зависит от синуса угла. между направлением движения (вертикальным, для слива воды) и осью Земли.

Однако вращение, вызванное силой Кориолиса F = m A c, зависит не только от F. Это также зависит от изменения F между двумя сторонами нисходящей или восходящей жидкости. Если F одинаково с обеих сторон, все движение просто отклоняется в одну сторону. Вращение происходит из-за того, что F меньше в точке ближе к полюсу. Около полюса омега почти параллельна V, что делает 2 (& # 969 x V) очень маленькими.

Вот почему страдают ураганы - они намного больше - а сточные раковины - нет. В красном пятне Юпитера, которое все еще больше, эффект еще более выражен - и Юпитер также вращается быстрее Земли. На самом деле изображения Юпитера, сделанные "Вояджером", показывают множество дополнительных завихрений в его атмосфере.

Почему планетные тела круглые? Вы могли бы ожидать, что гравитация сделает их такими, если бы все они были жидкими или газообразными - любой выступ, поднимающийся на поверхности, был бы стянут до его уровня. На большой планете, такой как Земля, сила тяжести достаточно сильна, чтобы придать материалу форму сферы. Скалы на поверхности могут различаться по высоте, но на глубине 100 км (скажем) вес слоев, наложенных выше, заставляет даже камни регулировать свой уровень, как если бы они были жидкими.

Вот почему ни одна гора на Земле не достигает даже 10 км: их тянет вниз тяжесть гор. На Марсе самый высокий вулкан может подниматься примерно на 25 км, потому что сила тяжести слабее. Астероиды и спутники на расстоянии до 500 км могут сохранять неправильную форму, но если они больше, гравитация заставляет их становиться круглыми. См. Также вопрос 305 в этом сборнике.

И все это при отсутствии вращения. Медленное вращение делает форму эллиптической (сплющенной), небольшое влияние на Землю, большее - на Юпитер и Сатурн. Но есть предел: слишком сильно разгоните вращение, и планета распадется на диск, что-то вроде колец Сатурна.

Наконец, почему существует гравитация? Мы не знаем более фундаментальной причины, за исключением, может быть, того, что если бы этого не было, Вселенная и Земля не существовали бы, и мы не были бы здесь, чтобы задавать вопросы. Для нас и для Эйнштейна гравитация была фундаментальной силой природы, и мы все еще пытаемся понять ее свойства (см. Http://www.phy6.org/stargaze/Sun4Adop3.htm)

324. Почему солнечная система не стратифицирована по плотности?

Я студент юридического факультета (вздох) из Германии, и я слишком много времени думаю о физике

Некоторое время меня мучил вопрос.

Я размышлял о формировании Солнечной системы: хорошо, у нас есть это огромное газовое облако, сжатое в диск своим собственным гравитационным притяжением. Видя, что диск все еще вращается, я предполагаю, что на него действует центробежная сила, которая приводит к тому, что элементы, из которых он состоит, распределяются в соответствии с их удельной массой: самая легкая у ядра и самая тяжелая по краям. На следующем этапе они рассыпаются на куски. Хорошо, пока все хорошо, много водорода в ядре, за ними следуют массивные планеты, а затем пояса астероидов, которые по какой-то забавной причине не хотят слипаться (возможно, притяжение соседнего Юпитера нарушило их слипание).

НО ТОГДА: газовые гиганты. Я имею в виду. Прошу прощения? Так ли ошибочно мое мышление? Разве этот газ не должен находиться на солнце, чтобы подарить нам еще несколько лет нежного тепла? Водород и гелий? (Я представляю себе какой-то диалог типа «эй, что делает здесь в это время такая милая и особенно легкая пара?») Возможно ли, что это водород, извлеченный из глубокого космоса ПОСЛЕ образования ядра. Солнечная система? Я просто не понимаю. Где я ошибся? Что я упустил?

Отвечать

Вы задаете умные вопросы, и на них нелегко ответить, особенно без математики. Если вы продолжите учебу, мне интересно, закончите ли вы практикой в ​​области патентного права, где иногда возникают такие вопросы.

Почему солнечная система не отделяется - легкие вещества посередине, тяжелые вещества снаружи? Давайте посмотрим на ситуацию, когда это ДЕЙСТВИТЕЛЬНО происходит: очень высокий стакан (достаточно высокий, чтобы не беспокоиться о трении о дно), наполненный смесью бензина и воды и перемешанный при вращении длинной ложкой или, может быть, лопастью. прикреплен к мотору.

Вы знаете, что произойдет: более тяжелая вода будет постепенно вытекать наружу, а более легкий бензин будет ближе к середине. Во вращающейся структуре жидкости каждая частица материи испытывает направленную вовне центробежную силу (разделы №23 и №23а в «Звездочетах»). Если две равные глобулы вращаются бок о бок, одна из бензина и одна из воды, глобула из воды более плотная и ощущает большую силу, поэтому она выдвигается, проталкивая более легкий бензин внутрь.

Теперь замените это солнечной туманностью, вращающейся из-за некоторого систематического среднего движения, которое она имела, когда начинала сближаться. Никакой ложки или весла не требуется - они просто вращаются, когда собрались вместе, и ничто не может их остановить. Можно сказать, что центробежная сила уравновешивается силой тяжести (или же, если смотреть со стороны невращающейся рамы, центростремительная сила создается силой тяжести). Если какой-то материал движется наружу, он замедляется, но при этом имеет большую потенциальную энергию, поэтому он восстанавливает свою скорость, когда снова движется внутрь - как, скажем, комета Галлея (см. Раздел о 2-м законе Кеплера, раздел, посвященный энергии). Это справедливо как для легких, так и для тяжелых материалов, для пыли и газа, и в этом движении материалы не разделяются. Разница в том, что вместо стеклянных стен здесь действует сила тяжести, и она ведет себя иначе.

Однако в ранние времена вы ожидаете, что части «солнечной туманности» также будут совершать большие случайные движения, вызывая множество столкновений между пылинками и молекулами газа, движущимися в разных направлениях. Такие столкновения преобразуют энергию в тепло и помогают материалу концентрироваться в середине, где образуется Солнце. Солнце тоже вращается, но его угловой момент (который измеряет его вращение) довольно мал по сравнению с тем, который остается у планет. (Этот процесс, кстати, также обсуждается в ответе на вопрос 315 выше).

Когда Солнце начало светиться, оно испарило большую часть материала, который собрался вокруг него, и эти молекулы были унесены ветром - возможно, из-за светового давления (это не моя область). Газовые гиганты были далеки и избежали больших тепловых комет, а далекие луны также остались замороженными. Но Земле и Венере повезло сохранить свою атмосферу. Возможно, когда-то вокруг них тоже были большие водородные облака, прежде чем Солнце их сдуло.