Космос у тебя дома
Шрифт:
Проделайте этот опыт несколько раз, каждый раз сдвигая точку подвески все ближе и ближе к маленькому шарику. При быстром вращении прибора стержень, висящий теперь совсем наклонно, описывает два конуса. Их вершины соединяются в одной неподвижной точке — центре тяжести этой маленькой системы. Особенно интересно наблюдать вращение прибора, когда он подвешен за самую середину стержня или совсем близко от маленького шарика.
Но вернемся в космос. Как же все-таки Луна вращает Землю? Вы уже, наверное, догадались, что только что проделанные опыты имеют прямое отношение к системе Земля — Луна. Роль стержня от шариковой ручки, который связывает шарики в нашем опыте, играет притяжение Луны к Земле и Земли к Луне. Центр масс этой космической системы, как уже говорилось, находится на расстоянии 4700 километров от геометрического центра Земли. Напомним, что экваториальный радиус Земли — 6378,16 километра, значит, центр масс системы Земля — Луна находится внутри земного шара.
За полный оборот Луны вокруг Земли геометрический центр Земли тоже делает полный оборот вокруг центра масс системы Земля — Луна.
Ну, а теперь давайте сделаем очень упрощенную модель, иллюстрирующую вращение системы Земля — Луна. В ней не будут соблюдаться масштабы, не будет выдержано соотношение масс Земли и Луны, вращение Луны вокруг Земли будет происходить не по эллиптической, а по круговой орбите.
Возьмите кусочек пластилина и вылепите из него шарик диаметром три сантиметра. Это будет «Земля». Затем привяжите к стержню от шариковой ручки на расстоянии 2,5 сантиметра от конца две нитки. Привязать их нужно крепко, чтобы они не сдвигались с места. Насадите на этот конец стержня «земной шар». Стержень должен пройти насквозь строго по диаметру. Нитки при этом прорежут пластилиновый шарик и выйдут из него над тем местом стержня, к которому они привязаны.
Прорезь в пластилине аккуратно заделайте, проследите, чтобы при этом не сдвинулись нитки. Место крепления ниток на стержне будет центром масс нашего прибора, когда он будет закончен. Теперь подвесьте прибор на привязанных к нему нитках и наденьте на свободный конец шарик, тоже вылепленный из пластилина, но гораздо меньшего размера, чем первый. Прежде чем вылепить этот второй шарик, нужно взять маленький кусочек пластилина, прилепить к концу стержня и добиться полного равновесия, отрывая или добавляя пластилин. Стержень должен висеть горизонтально. Потом снимите пластилин, скатайте из него маленький шарик — «Луну» и насадите его на тот же конец стержня.
Добейтесь, чтобы наш прибор висел строго горизонтально, затем хорошо закрутите его вокруг ниток, на которых он висит. Осторожно, чтобы он не раскачивался, отпустите его. Наша модель системы Земля — Луна станет вращаться. «Луна» будет вращаться вокруг «Земли», а геометрический центр пластилиновой «Земли», расположенный на расстоянии одного сантиметра от точки подвеса, то есть центра масс, будет описывать окружность вокруг этого центра. Нитки, на которых вращается прибор, будут висеть вертикально, если система хорошо уравновешена.
Проделанные вами опыты наглядно показывают, какое важное значение имеет правильная центровка различных вращающихся деталей машин: маховиков, роторов турбин, генераторов и двигателей, всевозможных валов. Как важно, чтобы ось детали машины проходила через центр тяжести, чтобы не создавалась ненужная вибрация, которая вредно отражается на всей машине, приводит к износу подшипников и расшатыванию фундамента.
СКВОЗЬ БЕЗДНУ ПРОСТРАНСТВА И ВРЕМЕНИ
Оптическое путешествие по космосу
В 1611 году выдающийся немецкий астроном Иоганн Кеплер создал астрономическую трубу, которую можно считать предшественницей современных мощных телескопов-рефракторов. Астрономическая труба постепенно совершенствовалась: улучшалось качество линз, увеличивался их размер, создавались механизмы для наводки трубы на определенный участок неба, был придуман механизм для сохранения постоянства точки наблюдения независимо от вращения Земли. Одним словом, астрономическая труба превратилась в мощный, очень усовершенствованный телескоп. Ученые с помощью таких телескопов могли все глубже и глубже проникать взглядом в отдаленные участки Вселенной. Появилась возможность познакомиться более подробно с планетами Солнечной системы. У многих из них были обнаружены спутники, о существовании которых раньше не было известно, улучшилось наблюдение комет.
Сейчас, кроме оптических телескопов, получают все большее распространение радио- и рентгеновские телескопы. Они дают возможность изучать не внешние признаки небесных тел, а узнавать иногда и о тех процессах, которые происходят в их недрах.
Радиотелескопы сообщают ученым о многих интересных событиях, которые происходят в самых отдаленных местах нашей Галактики и даже за ее пределами, в других звездных системах.
Улавливая радиоволны и рентгеновское излучение, приходящие из космического пространства, ученые узнают много нового. Но не о том, что происходит сейчас. Ученые узнают о том, что происходило многие годы назад. От нескольких лет до тысяч, миллионов и даже миллиардов лет! Скорость света и радиоволн 300 000 километров в секунду. Это самая большая скорость, возможная в природе. Свет Солнца доходит до нас тоже не мгновенно, а спустя 8,3 минуты после «вылета» с солнечной поверхности.
Однако, сопоставляя разные наблюдения, изучая по существу прошлое нашей Вселенной, ученые могут судить и о том, что происходит в ней теперь.
Самодельный телескоп-рефрактор
Существует два типа оптических телескопов: телескопы-рефракторы и телескопы-рефлекторы.
В телескопах-рефракторах оптическая система состоит из линз. И объектив (оптическая система, направленная на наблюдаемый объект) и окуляр (оптическая система, в которую рассматривается пойманное объективом изображение) — линзы. В телескопах-рефлекторах исследуемый объект ловится параболическим зеркалом, а затем полученное изображение рассматривается с помощью окуляра, состоящего из системы линз.
Мы с вами сделаем телескоп-рефрактор, потому что линзы к нему приобрести легко и изготовление его несложно. Параболическое же зеркало к телескопу-рефлектору нужно шлифовать самому, а это довольно сложное и длительное дело. Но если кто из вас заинтересуется изготовлением телескопа-рефлектора, нужные сведения сможет получить из книги М. С. Навашина «Телескоп астронома любителя» (Физматгиз, 1962).
С помощью телескопа, который мы с вами изготовим, можно будет совершать увлекательные «прогулки» по небу, конечно, когда оно свободно от туч и облаков и на открытом воздухе достаточно тепло. Из комнаты через оконное стекло наблюдать звездное небо неудобно, кроме того, оконное стекло исказит изображение. Телескоп, который мы сделаем, даст возможность наблюдать Луну, планеты и звезды, увеличивать он будет в сто раз. При наблюдении, например, Марса во время его противостояния, то есть когда он ближе всего находится к Земле, вы увидите красноватый кружочек размером с горошину, если ее рассматривать на расстоянии 30 сантиметров.
Для нашего телескопа понадобятся две линзы, несколько листов толстой настольной бумаги и клей.
Линзу для объектива можно приобрести в аптеке в отделе оптики. Нужна очковая линза +0,5 диоптрии. У линзы могут быть неровные края, пусть это вас не смущает. Диаметр линзы около пяти сантиметров, и такого же диаметра мы будем клеить трубу.
Для окуляра нужно приобрести лупу с фокусным расстоянием два сантиметра. Диаметр лупы значения не имеет, но лучше, чтобы он был не больше пяти сантиметров. Основная труба телескопа должна быть 1,9 метра, а вместе с окулярной трубкой — 2 метра.