Почему у пингвинов не мерзнут лапы? И еще 114 вопросов, которые поставят в тупик любого ученого

О'Хэйр Мик

Дэвид Эдди

Перт, Западная Австралия

Появление часовых поясов обычно приписывают необходимости, возникшей в связи с развитием сети железных дорог в США, протянувшихся преимущественно с востока на запад. До строительства железных дорог в большинстве городов действовало местное время, полдень устанавливали по положению солнца. Затем поезда начали ходить так быстро, что необходимость подстраиваться к местному времени вызывала сбои в графике. Именно поэтому были введены часовые пояса.

Кит Андерсон

Кингстон, Тасмания, Австралия

Стандартное

время в Великобритании вычисляется по Гринвичскому меридиану. Автор вопроса из Рединга находится на той же широте, что и Гринвич, но на один градус долготы западнее. Следовательно, местный полдень и закат наступают на четыре минуты позже, чем в Гринвиче, а местное время Рединга отстает на четыре минуты от стандартного местного времени, принятого в Великобритании.

Это значит, что в Рединге продолжительность светового дня после полудня, показываемого часами, в среднем дольше продолжительности светового дня до полудня. К востоку от Гринвичского меридиана после полудня световой день в среднем короче, чем утром. В Гринвиче разница между продолжительностью светового дня до и после двенадцати часов в среднем в году равна нулю.

В любой отдельно взятый день продолжительность светового дня утром и после обеда зависит не только от географических широты и долготы, но и от уравнения времени. Это разница во времени между средним Солнцем, по которому устанавливается время на часах, и истинным Солнцем. Она возникает из-за эксцентриситета орбиты вращения Земли вокруг Солнца и наклона оси Земли к плоскости орбиты. Значение уравнения времени меняется на протяжении года от –14 минут до +16 минут, и это основная причина разницы во времени, которую можно определить по солнечным и по обычным часам. Существует также незначительная разница между продолжительностью светового дня до и после полудня, вызванная ежегодным движением Солнца вокруг эклиптики.

Сочетание перечисленных эффектов может создавать разницу между продолжительностью светового дня до и после полудня, для Рединга превышающую полчаса.

Все это не значит, что полуднем назвали не то время: просто стандартная временная система, простота и единообразие которой необходимы для коммуникаций, не может учесть все нюансы сложного движения Солнца.

Дальнейшее удлинение послеполуденных дневных часов и укорачивание их же до полудня во время перехода на летнее время – предсказуемый результат перевода часов на один час.

Дэвид Ле Конт

Астрономическое общество Гернси

Полдень по среднему гринвичскому времени – всего лишь середина дня на гринвичском меридиане. Если вы находитесь западнее Гринвича, например в Рединге, где Солнце встает и садится позднее, 12:00 по среднему гринвичскому времени наступают раньше, нежели точно между рассветом и закатом. За 24 часа Солнце проходит путь в 360° – по 15° за час. Я пишу эти строки на севере Лондона (0° 10' западной долготы), здесь 12:00 по среднему гринвичскому времени наступают за 24 секунды до полудня. Если бы я жил в Суонси (3° 36' западной долготы), 12:00 по среднему гринвичскому времени наступали бы за 16 минут до полудня.

Согласно центральноевропейскому зимнему времени 12:00 в Берлине (13° 30' восточной долготы) наступают на 6 минут раньше полудня, а в Париже (2° 15' восточной долготы) – почти за 50 минут до полудня.

Крайний пример – Лиссабон в Португалии (9° западной долготы), где недавно было принято центральноевропейское время: часы там бьют 12:00 за два с половиной часа до полудня.

Найджел Уитли

Лондон, Великобритания

Под голубыми небесами

«Почему в ясный день небо голубое?»

Джеспер Грэм-Джонс

Саутгемптон, Гемпшир, Великобритания

Голубизна неба объясняется процессом, который называется рассеянием Рэлея. Солнечный свет встречает на своем пути молекулы воздуха и рассеивается во всех направлениях. Степень рассеивания напрямую зависит от частоты, т. е. от цвета лучей. Голубой цвет, имеющий высокую частоту, рассеивается в десять раз сильнее, чем красный, которому соответствует более низкая частота. Поэтому «фоновым» рассеянным светом, который мы видим в небе, является голубой.

Тот же процесс объясняет красивые красно-оранжевые оттенки неба на закате. Когда Солнце висит низко над горизонтом, его свет проходит через толщу атмосферы по пути к нам. На этом пути голубой свет рассеивается, а красный, менее подверженный рассеянию, остается видимым для нас.

Рик Эрахо

Клекхитон, Западный Йоркшир, Великобритания

Голубой цвет небо имеет благодаря рассеянию Рэлея. Согласно классической физике ускоряющиеся частицы обладают электромагнитным излучением. И наоборот, электромагнитное излучение может влиять на заряженные частицы, вызывая их колебания. Колеблющаяся частица постепенно ускоряется и создает излучение. Мы говорим, что она становится вторичным источником излучения. Этот эффект называется рассеянием падающего излучения.

Атмосфера Земли состоит из различных газов, которые, смешиваясь, образуют воздух. Каждую молекулу воздуха можно рассматривать как электронный излучатель. Распределение электронного заряда каждой молекулы – рассеяние падающего излучения в поперечном сечении. Это территория, на которую должно попасть падающее излучение, чтобы произошло рассеяние. Количество рассеянного излучения будет зависеть от величины поперечного сечения. При рассеянии Рэлея поперечное сечение пропорционально биквадрату частоты падающего излучения. Солнечный свет состоит из различных видимых частот: от низкой (красный цвет) до высокой (голубой). Поскольку голубой цвет имеет более высокую частоту, чем другие видимые компоненты, голубая часть спектра солнечного света будет рассеяна сильнее. Этот рассеянный свет мы видим, поэтому небо кажется нам голубым.

Заодно можно объяснить, почему закаты красные. Когда Солнце садится за горизонт, его свет проходит через атмосферу. Голубой рассеивается сильнее, а красный, имеющий низкую частоту и менее подверженный рассеянию, достигает наблюдателя.

Д. Робертс

Кафедра физики, Университет Шеффилда,

Южный Йоркшир, Великобритания

Китайская головоломка

«Говорят, Великая Китайская стена – единственный рукотворный объект, видимый из космоса. Чтобы объект был виден из космоса, глаз должен воспринимать его как двумерный. Великая Китайская стена невероятно длинная, но очень узкая. Если можно увидеть ее из космоса, значит, видимыми будут и другие объекты, которые можно воспринимать как двумерные – например, пирамида Хеопса, хотя ее суммарная площадь гораздо меньше. Может быть, способность зрения воспринимать предметы меняется из-за влияния большего размера объекта на меньший? Или на самом деле Великую Китайскую стену не видно из космоса?»