Почему существуют ночь и день, зима и лето? День и ночь бывают потому что

Как в древности люди объясняли смену дня и ночи?

Смена дня и ночи и объясняется вращением земли вокруг своей оси. Почему происходит смена дня и ночи? Когда-то, в древности, люди задавали себе этот вопрос и не находили ответа. Прошли тысячи лет, прежде чем человек понял и объяснил это явление. <img src="//content.foto.my.mail.ru/mail/imp-instr/_answers/i-4309.jpg" > Древнеиндийский миф «Сказание о создании ночи» дает представление о некоторых особенностях верований древних индийцев, которые по-своему стремились истолковать происхождение некоторых явлений, например смены дня и ночи, рассказать о значении времени в человеческой жизни. Согласно этому мифу, первыми людьми на земле были брат и сестра, которых звали Яма и Ями. Когда брат умер, сестра бесконечно оплакивала его, «проливала безутешные слезы, и не было конца ее горю» , потому что тогда еще не было ни дня, ни ночи, и на все уговоры она отвечала: «Но ведь он умер только сегодня! » Боги поняли, что так она никогда не успокоится, и сказали: «Так она его никогда не забудет! Давайте сотворим ночь! » И они создали ночь. А когда ночь прошла, настало утро. Утром Ями утешилась и забыла о своем горе. Потому индийцы говорят: «Череда ночи и дня приносит забвение горя» . Мудрость, заключенная в мифе «О создании ночи» , перекликается с русскими пословицами и поговорками: «Утро вечера мудренее» , «Время лечит» . Такие пословицы, как и мифы, возникли в глубокой древности как один из видов словесного искусства. И в них также отражены попытки народа понять и объяснить различные явления действительности. А еще мифы очень похожи на сказки, но если сказки — это вымышленные приукрашенные рассказы, то в мифах говорится о том, во что наши далекие предки свято верили. <img src="//content.foto.my.mail.ru/mail/imp-instr/_answers/i-4310.jpg" > Смена дня и ночи в древности объяснялась так: некое подземно-подводное чудовище о двух головах - спереди и сзади - вечером проглатывает Солнце, а поутру его изрыгает. День и Ночь, беспрестанно между собою враждующие брат и сестра, - воплощение Света и Тьмы. Они представлялись древним народам высшими, бессмертными существами: божество света - День и божество мрака - Ночь. Показываясь ранним утром на краю неба, одетого ночной пеленой, Солнце как бы рождалось из тьмы, а захождение его вечером уподоблялось смерти; скрываясь на запад, оно отдавалось во власть Морены, богини ночи и смерти. Ночью Солнце в ладье, влекомой лебедями, утками, гусями и прочей водоплавающей дичью, плывет по подземному океану. Утром оно подплывает к своему золотому дворцу на востоке и вскоре выезжает из него на колеснице, запряженной белыми златогривыми конями. Так и вершится вековечно суточный круг. <img src="//content.foto.my.mail.ru/mail/imp-instr/_answers/i-4311.jpg" > В некоторых сказаниях говорится, что Солнце объезжает небесный свод, меняя лошадей: на светлых или белых катается оно днем, на черных или вороных - ночью. Утренняя и Вечерняя Зори впрягают ему тех или других коней в колесницу. Уподобление Ночи черным коням встречается в сказках. Вспомним, как девушка идет добывать огня у бабы-яги, чародейной властительницы небесных гроз. Мимо поочередно пролетают два всадника - один весь белый, на белом коне, другой - красный на красном коне. Ночь, обыкновенно отождествлявшаяся с мрачными тучами, называется в мифах также черной коровой. Даже загадки посвящены этому: «Черная корова весь мир поборола» , «Черная корова людей колет, а белая воскрешает» , -то есть ночь усыпляет, а день пробуждает. <a rel="nofollow" href="http://www.peterlife.ru/funoffice/folk/russian-folk-legends-224.htm" target="_blank">http://www.peterlife.ru/funoffice/folk/russian-folk-legends-224.htm</a>

В Египетской мифологии считалось, что бог солнца Ра облетает на колеснице землю, а когда наступает ночь, он проходит по подземному царству, сражаясь с чудовищами, для того, что-б настал новый день! =)

С глубокой древности человеку знакомы смена дня и ночи, восход и заход Солнца. Объяснение этих явлений связано с вопросом о форме и вращении нашей Земли.

Древние славяне воспринимали мир иначе, чем мы сегодня. По их представлениям, окружающий мир был полон мифических существ, которые могли влиять на жизнь людей. Некоторые из этих существ были враждебными человеку и стремились только навредить, если их вовремя не задобрить, другие же были добрыми, но могли разозлиться при неуважительном к ним отношении. Так что человек в древности должен был быть очень внимателен ко всем своим поступкам и окружающему миру. Древнейшие боги славян ассоциировались с силами природы и животными. Они населяли все вокруг: леса, поля, небо, водоемы. Одним из главных в Древней Руси был Даждьбог – божество солнечного света, тепла, плодородия и счастья. Его символом был солнечный диск. Славяне верили, что Даждьбог живет на небе в золотом дворце и восседает на золотом троне. Каждое утро красивым юношей он выезжает из дворца на золотой колеснице, запряженной дюжиной белых огнедышащих лошадей. По мере того, как день подходит к концу, Даждьбог все больше старится и к вечеру в небесный дворец возвращается седой старец. Однако на следующее утро бог снова молод и полон сил. Так люди объясняли ежедневную смену дня и ночи и возрождающиеся силы природы. Супругой Даждьбога была красавица Месяц. Она приходила в начале лета, но с каждым днем старела и к зиме совсем исчезала. Даждьбог приходил в уныние и переставал согревать землю. Следующей весной Месяц возвращалась к любимому молодой и красивой. Так древние славяне объясняли смену времен года. Даждьбогу подчинялись 12 знаков зодиака, прислуживали Звезды и Зори. <img src="//otvet.imgsmail.ru/download/2027cf1008ee3e3aabdaa9f6f6dfd991_i-114.jpg" >

touch.otvet.mail.ru

От чего происходит смена дня и ночи

Изменение наклона солнечных лучей и продолжительности дня на разных широтах. Пояса- освещенности. Смена времен года. Годовая ритмика в географической оболочке.

123

Тропический год – промежуток времени между двумя прохождениями Солнца через точку весеннего равноденствия. Короче звездного на 20 м 24 с, т.к. точка весеннего равноденствия движется навстречу годовому движению Солнца. Подобное явление называется прецессией – движение оси вращ. З. вокруг перпендикуляра к плоскости вращ. с вершиной в центре З., при котором ось описывает круговую коническую поверхность (период прецессии -26000 лет).

Геораф. следствие годового движения Земли – смена сезонов года, измен. продолжит. дня и ночи, образование поясов освещенности, годовой ритм в географической оболочке.

Пояса освещ., астрономические тепловые пояса.

Жаркий пояс – расположен между тропиками, Солнце дважды в год в полдень бывает в зените.

Два умеренных пояса – между тропиками и полярными кругами. Солнце никогда не бывает в зените, продолжительность дня и ночи и высота Солнца над горизонтом сильно меняются в течение года. В течении суток всегда происходит смена дня и ночи.

Два холодных пояса – между полярными кругами и полюсами. Здесь бывают полярные дни и ночи (Солнце либо не показывается из-за горизонта, либо не опускается за него).

Смена времен года обуславливает годовой ритм в географ. оболочке. В жар.поясе годовой ритм зависит от измен. увлажн., в умеренном – от темп., в холодном – от условий освещения.

З. вращ. с запада на восток против часовой стрелки, соверш.полн.

оборот за сутки.Угол, на который смещ. точка на земной поверхности, для всех широт составляет 150 за 1 час. Линейная скорость , путь проходимый точкой в ед. времени, зависит от широты места. Географические полюсы не вращаются, там скорость равна нулю. Скорость на одном меридиане – разная, на одной параллели – одинаковая.14. Осевое вращение Земли и его следствия. Скорость осевого вращения. Географические полюсы, экватор, параллели, меридианы. Осевое вращение Земли: направление, угловая и линейная скорости, доказательства вращения.

Движется по третьей орбите от Солнца, длиной 934 млн км со скоростью 29,8 км/с, против часовой стрелки, в том же направлении происходит движ. З. вокруг своей оси.

З. вращ. с запада на восток против часовой стрелки, соверш.полн. оборот за сутки.Угол, на который смещ. точка на земной поверхности, для всех широт составляет 150 за 1 час. Линейная скорость , путь проходимый точкой в ед. времени, зависит от широты места. Географические полюсы не вращаются, там скорость равна нулю. Скорость на одном меридиане – разная, на одной параллели – одинаковая.

Земля вращается вокруг оси с запада на восток, т.е.

Совет 1: Почему день сменяется ночью, а лето — зимой

против часовой стрелки. При этом угловая скорость вращения, т. е. угол, на который поворачивается любая точка на поверхности Земли, одинакова и составляет 15° в час. Линейная скорость зависит от широты: на экваторе она наибольшая — 464 м/с, а географические полюса неподвижны.

Географический полюс — точка, в которой ось вращения Земли пересекается с поверхностью Земли. Имеется два географических полюса: Северный полюс — находится в Арктике (центральная часть Северного Ледовитого океана) и Южный полюс — находится в Антарктиде.

В географическом полюсе сходятся все меридианы, поэтому географический полюс не имеет долготы. Северный полюс имеет широту +90 градусов, а южный полюс имеет широту −90 градусов.

На географических полюсах отсутствуют стороны света. На полюсах нет смены дня и ночи, так как полюса не участвуют в суточном вращении Земли.

На географическом полюсе угол подъёма Солнца не превышает 23,5°, из-за этого на полюсе очень низкая температура.

Положение географических полюсов условное, так как мгновенная ось вращения Земли перемещается. Из-за этого происходит движение географических полюсов на несколько метров в год.

Экватор— воображаемая линия пересечения с поверхностью Земли плоскости, перпендикулярной оси вращения планеты и проходящей через её центр. Его длина приблизительно равна 40075 км.

Параллель — линия сечения поверхности планеты плоскостью, параллельной плоскости экватора.

На глобусе параллель рисуется в виде окружности, все точки которой равноудалены от экватора. Все точки одной параллели имеют одинаковую широту, но различную долготу. Длины параллелей различны: они увеличиваются при приближении к экватору и уменьшаются — к полюсам. Экватор — самая длинная параллель. Для вычисления длины одного градуса дуги произвольной параллели на Земле можно умножить 111,3 км (длину дуги экваториальной параллели в 1 градус) на косинус угла, соответствующего географической широте искомой параллели.

Длина одного градуса дуг параллелей

0° – 111,3 км

10° – 109,6 км

20° – 104,6 км

30° – 96,5 км

40° – 85,3 км

50° – 71,1 км

60° – 55,8 км

70° – 38,2 км

80° – 19,8 км

90° – 0 км

Меридиан — половина линии сечения поверхности земного шара плоскостью, проведённой через какую-либо точку земной поверхности и ось вращения Земли. Каждый меридиан пересекается со всеми остальными в двух точках: на Северном и Южном полюсах. Длина каждого меридиана на глобусе равна 20 004 276 м. Все точки одного меридиана имеют одинаковую долготу, но разную широту. За начальный меридиан принят Гринвичский. Магнитный меридиан — проекция силовой линии магнитного поля небесного тела на его поверхность

Сутки звездные — солнечные. Время: истинное солнечное, среднее солнечное (местное), поясное, декретное, летнее. Всемирное время. Линия перемены дат. Смена дня и ночи. Суточная ритмика в географической оболочке.

Звездные сутки – промежуток времени между двумя верхними кульминациями звезд = 23 ч 56 м 4с.

Истинные солнечные сутки – промежуток времени между двумя кульминациями центра Солнца, за начало суток принята нижняя кульминация – полночь.

Средн. солнечное время – средняя продолжительность солнечных суток =24ч.

Уравнение времени – разность межу истинным и средн. временем.

Местное время – среднее солнечное время на каждом меридиане. 150=1 час. Вся поверхность Земли разделена на 24 пояса по 150 в каждом.

Всемирное время – среднее солнечное время на Гринвичском меридиане, который считается начальным меридианом.

Линия перемены дат – условная линия, служащая для разграничения мест, которые в один и тот же момент времени имеют разные календарные даты. Меридиан = 1800, на Чукотке отклоняясь к востоку. При пресечении ЛПД с запада на восток – отнимаются одни сутки, при пересечении с востока на запад – прибавляются.

Поясное время – время каждого часового пояса, определенное по серединному меридиану.

Тn-Tm=N-л,

Тn – поясное время

Tm – местное время

N – номер пояса

л – долгота места в часовом выражении (лямбда).

Декретное время – поясное время каждого часового пояса + 1 час.

МОСКОВСКОЕ ВРЕМЯ – декретное время второго часового пояса.

Летнее время – используется во многих странах в целях рациональн.

использования эл. в летние месяцы, перевод времени на 1 ч вперед (д/н +2).

Смена дня и ночи создает суточный ритм в гегр.оболочке, проявляющийся в жив и нежив природе.

123

a-viptravel.ru

Отчего на Земле бывает смена дня и ночи?

Из-за того, что земля вращается вокруг своей оси. Мало того, она вращается вокруг Солнца и из-за этого происходит смена времён года. путешествуя по орбите вокруг Солнца, Земля одновременно вращается и вокруг собственной оси. На той стороне Земли, что обращена к Солнцу - день, а на другой половине - ночь. Полный оборот вокруг оси происходит за 24 часа, то есть за сутки, поэтому вращение Земли вокруг своей оси называют суточным.

отчего такие тупые вопросы

Биологический ритм жизни. У господа Бога спроси!

попой к солнцу повернулась

потому что земля вертится вокруг своей оси

Почему так узко мыслите? Бывает еще вечер и утро ;)

Деточка, а вы в школе разве этого еще не проходили?

От того что земля крутится вокруг своей оси. ) Географию читать надо, юная леди)

от того что кто-то вращает землю

Так рано проснулась в школу или об этом всю ночь мысль не давала покоя?!

потому что таким как ты спать пора.

Да на земле вообще чего только не бывает. :-)

чтоб люди каждый день высыпались

а земля то вертится XDDD, девочкка те сколько лет то такие вопросы задавать)

touch.otvet.mail.ru

Почему ночью бывает темно: научное объяснение

В любой точке земли есть время, когда светло, и время, когда темно. Связано это в первую очередь с нашим главным светилом – Солнцем. Оно двигается по небосклону, сменяя уровень освещения. Попросту говоря, ночью бывает темно, потому что солнце уходит за горизонт.

Интересная точка зрения древних людей

В древние времена люди предполагали, что это Солнце кружится вокруг нашей планеты и прячется за горизонт. Никто длительное время даже не мог предположить, что именно наша планета вращается в огромном космическом пространстве вокруг светила. То же самое касается и Луны. Солнцу и Луне было придано божественное происхождение: им поклонялись, приносили дары, восхваляли в песнях и обрядах. Но наступила эра науки, которая доказала, что все происходит как раз таки наоборот. Планета Земля – не центр вселенной, а всего лишь ее крошечная составляющая, и то, почему ночью бывает темно, не связано ни с какими божественными проявлениями.

Каким бывает вращение Земли и на что это влияет

Есть два одновременных перемещения и движения планеты в космосе: движение по орбите вокруг Солнца, а также вокруг собственной оси, подобно детскому волчку. То есть, в то же время, когда планета летит в космическом пространстве, она крутится вокруг самой себя, и совокупность этих факторов является причиной того, почему ночью бывает темно, а днем – светло. Перемещение по орбите в космосе в комплекте с тем, что ось Земли наклонена к этой самой орбите под углом примерно 66 градусов – это причина смены времен года и их «неодинаковости». В разных частях Земли, в зависимости от степени нагревания лучами светила, в свое время меняются осень, зима, весна и лето. Так, средние широты чаще всего посещают все четыре времени года, в разной степени их интенсивности (например, в Италии лето, как и зима, гораздо теплее, чем в Москве). На Экваторе, который по большей части находится под прямыми лучами солнца, близкими во время полудня к углу 90 градусов, день длится отчасти чуть дольше 12-ти часов.

Полюса: почему холодно, хоть и день там полгода?

На полюсах картина обстоит совершенно особенным образом – солнечные лучи падают так, что они скользят и практически полностью отражаются от поверхности, не задерживаясь и не оставляя в ней тепло, хотя день и ночь здесь длятся почти по полгода каждый. Отчего северный и южный полюс – самые холодные регионы нашей планеты.

Разная длительность дня и ночи

Вращение планеты вокруг Солнца, главной звезды для нас, задает смену времен года, а также смену дня и ночи. Сферическая форма планеты, неоднородность поверхности и свойство световых лучей отражаться дополняют и делают разнообразнее климат в подобных по расположению регионах. Но есть дни, когда во всех широтах до полярного пояса наступают сутки, имеющие одинаковое распределения времени между ясной частью дня и темной – дни весеннего и осеннего равноденствия. В это время на экваторе любой предмет даст самую маленькую тень, ведь солнце пускает свои лучи под углом 90 градусов к его поверхности.

В принципе, с вопросом, почему ночью бывает темно, все ясно. Но интересно то, что бывает темно долго, а бывает и немного. Для нашего Северного полушария характерно уменьшение длительности ночи от 21 марта (весеннее равноденствие) до 23 сентября (осеннее равноденствие), и наоборот – длительные ночи наблюдаются в зимнюю пору. В южном полушарии дело обстоит наоборот.

Объяснять детям явление того, что ночью бывает темно, потому что не светит солнце, не совсем верно. Ведь, по сути, солнце светит всегда. Оно не включается и не выключается по чьему-то решению, как настольная лампа. Но и рассказывать о положении Земли в космосе, об углах падения лучей и о прочих заумностях, которые могут быть понятны уже детям школьного возраста, не нужно. Для этого родителям лучше всего проявить смекалку и продемонстрировать наглядно, как это происходит. Для того чтобы пояснить, почему ночью бывает темно, нужно ознакомить ребенка с двумя понятиями: что такое Солнце и что такое планета Земля. Сделать это довольно просто: нарисовать два шара, один - желтый и с лучиками (собственно Солнце), а другой - голубой с подобием очертаний материка. Далее, не вдаваясь в сложную терминологию, рассказать о форме, и наглядно продемонстрировать при помощи модели солнечной системы. Достаточно будет желтого шарика и небольшого глобуса, а если есть возможность, лучше купить полноценную модель или самостоятельно сделать подобную, да еще и вместе с ребенком. Показать, что солнышко стоит на месте, а мы крутимся, отчего его лучики на разную часть глобуса не всегда попадают. Тогда ребенку будет понятно, что ночью бывает темно, потому что в это время мы отворачиваемся от него, подставляем к солнышку, так сказать, спинку. Для полной наглядности, можно в темное время суток продемонстрировать это явление при помощи того же глобуса и фонарика, выступающего в роли Солнца.

fb.ru

Помогитебпожалуйста, найти сказочное объяснение смены дня и ночи?

Смена дня и ночи и объясняется вращением земли вокруг своей оси. Почему происходит смена дня и ночи? Когда-то, в древности, люди задавали себе этот вопрос и не находили ответа. Прошли тысячи лет, прежде чем человек понял и объяснил это явление. Древнеиндийский миф «Сказание о создании ночи» дает представление о некоторых особенностях верований древних индийцев, которые по-своему стремились истолковать происхождение некоторых явлений, например смены дня и ночи, рассказать о значении времени в человеческой жизни. Согласно этому мифу, первыми людьми на земле были брат и сестра, которых звали Яма и Ями. Когда брат умер, сестра бесконечно оплакивала его, «проливала безутешные слезы, и не было конца ее горю» , потому что тогда еще не было ни дня, ни ночи, и на все уговоры она отвечала: «Но ведь он умер только сегодня! » Боги поняли, что так она никогда не успокоится, и сказали: «Так она его никогда не забудет! Давайте сотворим ночь! » И они создали ночь. А когда ночь прошла, настало утро. Утром Ями утешилась и забыла о своем горе. Потому индийцы говорят: «Череда ночи и дня приносит забвение горя» . Мудрость, заключенная в мифе «О создании ночи» , перекликается с русскими пословицами и поговорками: «Утро вечера мудренее» , «Время лечит» . Такие пословицы, как и мифы, возникли в глубокой древности как один из видов словесного искусства. И в них также отражены попытки народа понять и объяснить различные явления действительности. А еще мифы очень похожи на сказки, но если сказки — это вымышленные приукрашенные рассказы, то в мифах говорится о том, во что наши далекие предки свято верили. Смена дня и ночи в древности объяснялась так: некое подземно-подводное чудовище о двух головах - спереди и сзади - вечером проглатывает Солнце, а поутру его изрыгает. День и Ночь, беспрестанно между собою враждующие брат и сестра, - воплощение Света и Тьмы. Они представлялись древним народам высшими, бессмертными существами: божество света - День и божество мрака - Ночь. Показываясь ранним утром на краю неба, одетого ночной пеленой, Солнце как бы рождалось из тьмы, а захождение его вечером уподоблялось смерти; скрываясь на запад, оно отдавалось во власть Морены, богини ночи и смерти. Ночью Солнце в ладье, влекомой лебедями, утками, гусями и прочей водоплавающей дичью, плывет по подземному океану. Утром оно подплывает к своему золотому дворцу на востоке и вскоре выезжает из него на колеснице, запряженной белыми златогривыми конями. Так и вершится вековечно суточный круг. В некоторых сказаниях говорится, что Солнце объезжает небесный свод, меняя лошадей: на светлых или белых катается оно днем, на черных или вороных - ночью. Утренняя и Вечерняя Зори впрягают ему тех или других коней в колесницу. Уподобление Ночи черным коням встречается в сказках. Вспомним, как девушка идет добывать огня у бабы-яги, чародейной властительницы небесных гроз. Мимо поочередно пролетают два всадника - один весь белый, на белом коне, другой - красный на красном коне. Ночь, обыкновенно отождествлявшаяся с мрачными тучами, называется в мифах также черной коровой. Даже загадки посвящены этому: «Черная корова весь мир поборола» , «Черная корова людей колет, а белая воскрешает» , - то есть ночь усыпляет, а день пробуждает. В Египетской мифологии считалось, что бог солнца Ра облетает на колеснице землю, а когда наступает ночь, он проходит по подземному царству, сражаясь с чудовищами, для того, что-б настал новый день! =)

touch.otvet.mail.ru

День и ночь. Времена года

3. Как узнали, что Земля — шар?

Говоря о происхождении сумерек, мы упомянули о шарообразности Земли. Что Земля — шар, все, конечно, слышали, но далеко не все смогут ответить на вопрос: а как это можно доказать? Если действительно Земля круглая, то как люди живут на ней со всех её сторон и никуда с неё не падают?

Ответим сначала на вопрос, почему люди не падают с Земли.

Земля очень велика. Её поперечник немногим меньше 13 000 километров. Она с большой силой притягивает к себе (как магнит — железо) все предметы, находящиеся как на её поверхности, так и над ней. Все мы хорошо знаем, как опасно упасть с крыши дома или с высокого дерева. Земля притягивает нас к себе с такой большой силой, что, падая на неё даже с небольшой высоты, можно расшибиться.

Бросьте кверху камень, он всё равно упадёт вниз. Даже пуля, выпущенная из ружья с огромной скоростью снизу вверх, обязательно упадёт на земную поверхность, хотя и удалится сначала от неё на большое расстояние. А чтобы пуля (или какой-либо другой предмет) действительно могла улететь прочь с Земли, нужно заставить её двигаться с огромной скоростью — пролетать в одну минуту около 700 километров. Иначе притяжение Земли всё равно заставит пулю снова упасть на земную поверхность.

Вот почему люди могут жить на шарообразной Земле со всех её сторон и никуда с Земли не падать.

Попробуем теперь доказать, что Земля действительно представляет собой шар. Это можно доказать различными способами.

Одно из первых явлений, подмеченных людьми в древности и заставивших их заподозрить, что Земля шарообразна, состоит в следующем. Если плыть по морю или итти по совершенно ровной местности, приближаясь к какому-нибудь городу, то сперва на горизонте становятся видны только верхушки самых высоких городских строений, а затем понемногу, постепенно из-под горизонта показываются остальные городские постройки. А это может быть только в том случае, если Земля выпукла.

Рис. 2. Как можно заметить, что Земля выпуклая

Посмотрите на рис. 2. Если человек стоит на поверхности Земли в месте А и смотрит на высокую постройку, находящуюся в месте В , то из-за выпуклости Земли он видит только самую верхнюю часть постройки. Но если он пойдёт по направлению к постройке и приблизится к месту Б , он увидит постройку почти до самого её основания. Ничего подобного не случилось бы на плоской Земле: на любом расстоянии мы увидели бы всю постройку от вершины до основания. Земля кажется нам плоской только потому, что она очень велика, а отчасти и потому, что мы редко плаваем по морю и ещё реже ходим по совершенно ровной местности, где нам не мешали бы холмы, деревья и ближние здания, которые обычно закрывают от нас горизонт.

Вторым доказательством шарообразности Земли является то, что вокруг Земли можно объехать — совершить кругосветное путешествие.

В наше время объехать Землю кругом довольно легко. В последнее время такие путешествия удалось сделать несколько раз даже по воздуху — на самолётах.

Но 500 лет назад, когда великий мореплаватель Христофор Колумб, открывший Америку, считая Землю шаром, собрался оплыть её кругом, он был высмеян католическими монахами.

Понятно, что раз можно объехать Землю кругом, то она должна иметь круглую форму.

Явление сумерек, о происхождении которого мы уже говорили, тоже по сути дела может служить доказательством шарообразности Земли. Ведь если бы Земля была плоской, то тотчас же после захода Солнца наступала бы темнота, сразу без сумерек.

Наконец, есть ещё одно, правда, редко происходящее явление природы, которое уже древние учёные, жившие больше 2000 лет тому назад, правильно считали неопровержимым доказательством шарообразности Земли. Это — лунные затмения.

Случается так, что в ясную ночь, когда Луна видна в виде полного круга (то есть, во время полнолуния), левый край Луны вдруг начинает темнеть. Спустя немного времени можно уже ясно различить, что на яркий лунный диск слева надвигается тёмное пятно с круглым краем. Это пятно постепенно закрывает всё большую и большую часть Луны. При этом край пятна всё время остаётся круглым (рис. 3).

Отчего же темнеет Луна и что представляет собой пятно, закрывающее её поверхность?

Невежественные люди во все времена смотрели со страхом на лунные затмения. Они думали, что в природе происходит какая-то катастрофа, в результате которой Луна может исчезнуть, а может быть, случится что-нибудь и ещё худшее. Правда, их страх скоро проходил, потому что тёмное пятно, закрывшее всю поверхность Луны или только её часть, начинало постепенно уменьшаться, и спустя часа три после начала затмения Луна снова сияла на небе.

Учёные уже давно поняли, что происходит с Луной во время затмений. Они знали, что Луна движется вокруг Земли на расстоянии, которое приблизительно в 30 раз больше поперечника Земли. И вот время от времени Луна попадает в земную тень, которую Земля отбрасывает в сторону, противоположную Солнцу.

Рис. 3. Затмение Луны. На лунном диске виден край земной тени

Сама Луна невелика. Её поперечник почти в четыре раза меньше земного. Поэтому Луна может полностью может полностью погрузиться в земную тень; вот тогда и происходит так называемое полное лунное затмение.

Иногда же Луна только задевает край земной тени. В этом случае она полностью не темнеет, и лунное затмение называется частным.

Однако, во всех случаях в то время, когда Луна входит в земную тень и выходит из неё, можно по форме земной тени судить о форме самой Земли. И вот, как уже указывалось, край тёмного пятна, то есть край земной тени, всегда оказывается круглым. А это значит, что Земля должна обязательно иметь форму шара, потому что только шар может отбрасывать тень, края которой всегда круглые.

Как ни редко происходят лунные затмения, но в среднем в одном и том же месте Земли их можно видеть почти ежегодно.

litresp.ru

Почему существуют ночь и день, зима и лето?

НАШИ ЖИЗНИ подчинены двум большим ритмам, один из которых медленнее другого. Более быстрый — это ежедневное чередование между тьмой и светом, которое повторяется каждые 24 часа. А медленный ритм — это ежегодная смена зимы и лета, которая повторяется с циклом немногим более 365 дней. Неудивительно, что оба этих ритма породили различные мифы. Цикл день — ночь особенно ярко отражён в мифах из‑за того существенного пути, которое проходит солнце в своём видимом движении по небосводу с востока на запад. Некоторые народы даже рассматривали солнце как золотую колесницу, движущуюся по небу и управляемую богом.

Аборигены Австралии были изолированы на их островном континенте по крайней мере в течение 40000 лет, и у них сохранилось несколько старейших в мире мифов. Эти мифы чаще всего начинаются в таинственную эпоху, называемую Время сновидений, когда начался мир, и он был населён животными и расой гигантов. Разные племена аборигенов имеют разные мифы о Времени сновидений. Первый миф пришёл к нам из племени, которое живёт в горах Флиндерс на юге Австралии.

В ту эпоху Времени сновидений две ящерицы были друзьями. Одна из них была вараном (большая, крупногабаритная ящерица), а другая гекконом (восхитительная маленькая ящерица с присосками на подушечках ног, при помощи которых она может забираться по вертикальным поверхностям). Однажды они обнаружили, что их другие друзья были жестоко убиты женщиной — Солнцем и её стаей собак динго. Разъярённая на женщину — Солнце, большая ящерица ящерица швырнула в неё свой бумеранг и сбила её с неба, где та находилась. Солнце исчезло на западе за горизонтом и мир погрузился во тьму. Две ящерицы очень испугались и отчаянно попытались выбить солнце на небо, чтобы вернуть свет. Варан взял другой бумеранг и швырнул его на запад, туда, куда исчезло солнце. Как вы, наверное, знаете, бумеранг — замечательное оружие, которое возвращается к бросившему его, поэтому ящерицы надеялись, что бумеранг сможет подцепить солнце и вернуть его на небо. Но бумеранг не вернулся. Тогда они стали пробовать бросать бумеранги во всех направлениях в смутной надежде вернуть солнце. Наконец, у варана остался только один бумеранг и, в отчаянии, он бросил его на восток, в противоположном направлении тому, куда исчезло солнце. На этот раз, бумеранг вернулся и принёс на себе солнце. C тех пор солнце каждый день повторяет тот самый случай своего исчезновения на западе и появления на востоке.

Множество мифов и легенд со всех уголков света имеют ту же самую странную особенность: какое‑то исключительное событие случается один раз, а затем, без объяснения причин, та же самая вещь продолжает случаться снова и снова всегда.

Вот другой миф аборигенов, на этот раз с юго — востока Австралии. Кто‑то подбросил яйцо эму (вид австралийского страуса) вверх в небо. Из этого яйца вылупилось солнце и подожгло кучу дров, которые (по какой‑то причине) находились там наверху. Небесный бог заметил, что свет был полезен для людей, и он сказал своим слугам впредь выходить каждую ночь, чтобы класть достаточно дров в небе для освещения следующего дня.

Более длинный сезонный цикл также является предметом мифов во всем мире. В мифах североамериканских индейцев, как и во многих других, часто встречаются персонажи животных. В одном из мифов индейского племени Тахтлан из западной Канады рассказывается о ссоре между Дикобразом и Бобром из‑за того, насколько длинными должны были бы быть времена года. Дикобраз хотел, чтобы зима продолжалась пять месяцев, и в качестве примера показывал свои пять пальцев. Но Бобёр хотел, чтобы зима длилась больше месяцев — по числу углублений на его хвосте. Дикобраз был рассержен и настаивал на ещё более короткой зиме. Он в ярости откусил свой большой палец и выставил напоказ оставшиеся четыре пальца. И с тех пор зима продолжается четыре месяца. Я считаю этот миф несколько разочаровывающим, потому что он уже предполагает, что будут зима и весна, и лишь объясняет, сколько месяцев будет длиться каждая из них. По крайней мере, в этом отношении греческий миф о Персефоне гораздо лучше.

Персефона была дочерью главного бога Зевса. Её матерью была Деметра, богиня плодородия земли и урожая. Деметра очень любила Персефону, которая помогала ей заботиться об урожае на полях. Но Аид, бог подземного мира, царства мёртвых, тоже любил Персефону. Однажды, когда она играла на цветочном лугу, разверзлась большая пропасть, и из неё появился Аид на своей колеснице. Он схватил Персефону, утащил за собой вниз и сделал её королевой своего мрачного подземно подземного царства. Деметра была настолько убита горем из‑за потери своей любимой дочери, что она остановила рост растений и люди начали голодать. В конце концов, Зевс отправил Гермеса, посланника богов, вниз в подземный мир, чтобы забрать Персефону обратно в страну жизни и света. К несчастью оказалось, что Персефона съела шесть гранатовых зёрнышек, пока была в подземном мире, и это означало (по определённого рода логике, которая привычна для нас, когда дело касается мифов), что она должна возвращаться в подземный мир на шесть месяцев (по одному месяцу за каждое гранатовое зёрнышко) каждый год. Таким образом, Персефона жила на поверхности часть года, начиная с весны и всё лето. На протяжении этого времени растения цветут, и всё радуется жизни. Но во время зимы, когда она вынуждена возвращаться к Аиду из‑за тех противных гранатовых зёрен, земля становится холодной и бесплодной, и на ней ничего не растёт.

Почему на самом деле сменяются день и ночь, зима и лето?

ВСЯКИЙ РАЗ, когда что‑либо меняется ритмично и с высокой точностью, учёные предполагают, что нечто либо колеблется, как маятник, либо что‑то вращается, как волчок. В случае наших дневных и сезонных ритмов мы имеем второе. Сезонный ритм объясняется вращением Земли вокруг Солнца на расстоянии примерно 150 миллионов километров от него. А дневной ритм объясняется вращением Земли, которая вертится вокруг себя, подобно волчку.

Иллюзия, что солнце движется по небосводу — всего лишь иллюзия. Это иллюзия относительного движения. Вы довольно часто можете встретить тот же вид иллюзии. Например, когда вы находитесь в поезде, стоящем на станции рядом с другим поездом. Внезапно вам кажется что ваш поезд начал движение. Но потом вы понимаете, понимаете, что на самом деле вы вовсе не трогались с места. На самом деле, это второй поезд начал двигаться в противоположном направлении. Помню, я был заинтригован подобной иллюзией, когда первый раз путешествовал на поезде. (Наверняка я был очень молод, поскольку также помню другую вещь, которую неправильно понял в том первом путешествии. Пока мы ждали поезда на платформе, мои родители постоянно говорили что‑то типа: «Наш поезд скоро приедет» и «Вот подъезжает наш поезд» и потом «Наконец, это наш поезд». Я был взволнован его приближением, поскольку это был наш поезд. Я ходил туда — сюда по проходу, восхищаясь каждой вещью в поезде, потому что думал, что он наш, и мы владеем всем, что находится в этом поезде.)

Иллюзия относительного движения действует ещё и по — другому. Вы думаете, что другой поезд тронулся, до тех пор, пока не обнаружите, что это ваш собственный поезд движется. Трудно отличить кажущееся движение от реального. Это легко, если ваш поезд трогается с толчком, но не в случае, если его движение начинается очень плавно. Когда поезд, в котором вы едете, обгоняет другой, движущийся со скоростью лишь слегка меньшей, вы иногда можете обмануться, думая, что ваш поезд неподвижен, а тот, другой медленно движется назад.

То же самое с Землёй и Солнцем. В действительности, солнце не движется по небу с востока на запад. На самом же деле кружится Земля, подобно почти всему во вселенной (включая, кстати, само Солнце, но мы можем не принимать это в расчёт). Формально мы говорим, что Земля вращается вокруг своей «оси»: вы можете думать о ней как о вале, проходящем через весь земной шар с Северного полюса до Южного. Солнце остаётся практически неподвижным по отношению к Земле (но не к другим объектам во вселенной, однако я просто хочу написать о том, как нам это видится отсюда, с Земли). Мы вращаемся очень плавно для того, чтобы почувствовать движение, и воздух, которым мы дышим, также вращается вместе с нами. Если бы воздух не вращался вместе с нами, мы бы почувствовали его как могучий стремительный ветер, ведь мы вращаемся со скоростью тысячу миль в час. По крайней мере, такова скорость вращения на экваторе; очевидно, что при приближении к северному или южному полюсам мы вращаемся медленнее, поскольку земле, на которой мы стоим, нужно пройти меньшее расстояние, чтобы совершить полный оборот вокруг оси. Так как мы не чувствуем вращения планеты, и так как воздух вращается вместе с нами, то это напоминает тот случай с двумя поездами. Единственный способ сказать, что мы движемся — это смотреть на объекты, которые не вращаются вместе с нами: такие как звезды или Солнце. То, что мы видим — лишь кажущееся движение, и, как и в случае с поездами, кажется, что мы остаёмся в неподвижности, а звёзды и Солнце двигаются по небу.

Известный философ Витгенштейн однажды спросил друга и ученика по имени Элизабет Энскомб,

«Почему люди говорят, что было естественнее думать, что Солнце вращается вокруг Земли, нежели Земля вокруг своей оси».

Мисс Энскомб ответила,

«Я полагаю потому, что это выглядело так, как будто солнце вращается вокруг Земли»

«Хорошо»,

ответил Витгенштейн,

«На что это было бы похоже, если бы это выглядело так, как будто бы Земля вращается вокруг своей оси?»

Попробуйте и вы ответить на этот вопрос!

Почему же, если Земля вращается со скоростью тысячу миль в час, когда мы подпрыгиваем прямо вверх, мы не приземляемся в другом месте? Ну что ж, когда вы путешествуете в поезде на скорости 100 миль в час, вы можете подпрыгнуть и, тем не менее, приземлитесь в том же самом месте в поезде. Когда вы подпрыгиваете, вы можете представить себя брошенным поездом вперёд, но это не ощущается, потому что все остальное движется вперёд с той же скоростью. В поезде вы можете подбросить мяч вверх, и он упадёт вниз по прямой. Вы можете совершенно спокойно играть в пинг — понг в поезде до тех пор, пока он движется плавно и не ускоряется или тормозит, или быстро поворачивает. (Но только в закрытом вагоне. Если бы вы попытались играть в пинг — понг на открытой платформе, мячик бы улетел. Все из‑за того, что воздух движется вместе с вами, когда вы находитесь внутри крытого вагона, а не тогда, когда вы стоите на открытой платформе.) Когда вы путешествуете с постоянной скоростью в закрытом вагоне, независимо от того, как быстро он мчится, можно стоять не шелохнувшись или играть в пинг — понг, либо во что‑нибудь другое, без опаски. Однако, если поезд будет разгоняться (или тормозить), и вы подпрыгните, вы приземлитесь в другом месте! И игра в пинг — понг при разгоне, или торможении, или повороте поезда превратится в странную игру, даже если воздух в вагоне будет по — прежнему неподвижен по отношению к поезду. Мы вернёмся к этому позже, когда будем говорить о том, что происходит, когда вы бросаете предмет на орбитальной космической станции.

Вращающиеся часы — и календарь

Ночь сменяется днём, а день сменяется ночью, как и части мира, мы оказываемся кружащими либо к солнечной стороне, либо к теневой. Но почти столь же драматичной, по крайней мере, для тех из нас, кто живёт далеко от экватора, является сезонная смена коротких ночей длинными, жарких дней летом длинными ночами и короткими, холодными днями зимой.

Разница между днём и ночью разительна — настолько разительна, что большинство видов животных может процветать или днём, или ночью, но не днём и ночью. Как правило, они спят в течение своего периода «отключения». Люди и большинство птиц спят ночью и ведут активную жизнь в течение дня. Ежи, ягуары и многие другие млекопитающие активны ночью и спят днём.

В то же время животные находят разные способы, чтобы справиться с изменениями между зимой и летом. У многих млекопитающих вырастает толстая, лохматая шерсть на зиму и линяет весной. Многие птицы, и млекопитающие также мигрируют, иногда на огромные расстояния, чтобы провести зиму ближе к экватору, а затем мигрировать обратно в высокие широты (на крайнем севере и крайнем юге) на лето, когда длинные дни и короткие ночи обеспечивают обильное питание. Морские птицы, называемые полярными крачками, доводят это до крайности. Полярные крачки проводят северное лето в Арктике. Затем, при наступлении осени на севере, они мигрируют на юг, но не останавливаются в тропиках, а летят вплоть до Антарктики. Книги иногда описывают «зимовки» арктических крачек в Антарктике, но, конечно, это вздор: к тому времени, когда они доберутся до Антарктики там южное лето. Арктическая крачка мигрирует так далеко, что у неё два лета: у неё нет «зимовки», поскольку нет зимы. Мне вспоминается шутливое замечание моего друга, который жил в Англии в течение лета, и отправлялся в тропическую Африку, чтобы «перетерпеть» зиму!

Другим способом избежать зимы для некоторых животных является спячка. Её называют «гибернация», от латинского слова hibernus — «зимний». Медведи и суслики — одни из многих млекопитающих, а также довольно многих других видов животных, которые впадают в спячку. Некоторые животные спят непрерывно всю зиму в течение большей части времени, периодически проявляя вялую активность, а затем снова спят. Обычно их температура тела резко падает во время зимней спячки, и все в них замедляется почти до остановки: их внутренние двигатели еле теплятся. На Аляске даже существует лягушка, которая заходит так далеко, что вмерзает в лёд, оттаивая и снова возвращаясь к жизни весной.

Даже тем животным, которые, как и мы, не зимуют и не мигрируют, чтобы избежать холода, приходится приспосабливаться к смене времён года. Листья вырастают весной, а осенью опадают (именно поэтому она называется «листопад»), так что, пышные зеленые деревья летом становятся тощими и голыми в зимний период. Ягнята рождаются весной, так что они получают выгоду от высоких температур и свежих трав, когда растут. Мы не можем на зиму обрастать длинной шерстью, но мы часто носим пальто.

Поэтому мы не можем игнорировать смену времён года, но понимаем ли мы их? Многие люди не понимают. Некоторые люди даже не понимают, что у Земли уходит год на полный оборот вокруг Солнца — на самом деле это и есть год! Согласно одному опросу, 19 процентов британцев думают, что на это уходит месяц, и подобный процент людей оказался и в других европейских странах.

Даже среди тех, кто понимает, что означает год, есть множество таких, кто думает, что летом Земля ближе к Солнцу Солнцу и более удалена от него зимой. Скажите это австралийцам, готовящим рождественский ужин на барбекю, в бикини на обжигающе горячем пляже! И в тот момент, когда вы осознаете, что в южном полушарии декабрь — это середина лета, а июнь — середина зимы, вы поймёте, что времена года не зависят от того, насколько близко находится Земля к Солнцу. Должно быть другое объяснение.

Мы не сможем продвинуться с этим объяснением, пока, для начала, не глянем на то, что заставляет небесные тела вращаться вокруг других небесных тел. Поэтому дальше мы этим и займёмся.

Почему планеты остаются на солнечной орбите? Почему что‑нибудь остаётся в орбите вокруг чего‑либо ещё? Впервые это понял в семнадцатом столетии сэр Исаак Ньютон, один из величайших учёных, которые когда‑либо жили. Ньютон показал, что всеми орбитами управляла сила тяжести — та же самая сила тяжести, которая тянет падающие яблоки к земле, но в более крупном масштабе. (Увы, но история, что Ньютону пришла в голову эта идея, когда ему на голову упало яблоко, вероятно, в действительности неправда.)

Ньютон представлял себе пушку на вершине очень высокой горы со стволом, направленным горизонтально в сторону моря (гора находится на берегу). Каждое ядро, которое она выстрелила, в начале, кажется, движется горизонтально, но одновременно оно падает к морю. Сочетание движения над морем и падения в сторону моря приводит к изящной нисходящей кривой, завершающейся всплеском. Важно понимать, что ядро падает все время, даже на начальной, пологой части кривой. Это не означает, что оно летит некоторое время горизонтально, а затем неожиданно меняет своё решение, как герой мультфильма, который понял, что ему нужно упасть, и поэтому начинает действовать именно так! Снаряд начинает падать с того момента, как как он покинул орудие, но вы не увидите падение как движение вниз из‑за того, что снаряд движется (почти) горизонтально и довольно‑таки быстро.

Теперь давайте сделаем нашу пушку больше и сильнее, так, чтобы снаряд пролетал много километров, прежде чем наконец плюхнуться в море. Это все ещё нисходящая кривая, но очень плавная, очень «пологая» кривая. Направление движения довольно близко к горизонтальному на большом участке пути, но тем не менее, снаряд все равно падает.

Давайте продолжим представлять пушку все большей и большей, все более и более мощной: такой мощной, что ядро пролетит действительно большое расстояние, прежде чем упадёт в море. Теперь начинает сказываться кривизна Земли. Ядро по — прежнему все время «падает», но поскольку поверхность планеты искривлена, «горизонтальность» начинает означать нечто необычное. Пушечное ядро все ещё следует по изящной кривой, как и прежде. Но по мере того, как она медленно изгибается в сторону моря, море изгибается от неё, потому что планета круглая. Поэтому ядру требуется ещё больше времени, чтобы наконец плюхнуться в море. Оно по — прежнему все время падает, но оно падает вокруг планеты.

Вы можете проследить логику аргументов. Теперь представим себе пушку настолько мощную, что ядро проделывает путь вокруг Земли, пока не вернётся туда, откуда оно было запущено. Ядро по прежнему «падает», но кривая его падения будет совпадать с кривизной Земли, так что оно полетит вокруг планеты, не приближаясь к морю. Теперь оно находится на орбите Земли и будет там в течение неопределённого времени, при условии, что нет сопротивления воздуха, замедляющего ядро (которое в действительности было бы). Оно все равно будет «падать», но изящная кривая его длительного падения будет проходить вокруг Земли снова и снова. Оно будет вести себя так же, как миниатюрная луна. Это и есть спутники — искусственные «луны». Они все «падают», но они но они никогда не снижаются. Спутники, которые используются для ретрансляции междугородных телефонных звонков и телевизионных сигналов, находятся на специальной орбите, названной геостационарной. Это означает, что скорость, с которой они вращаются вокруг Земли, ловко подобрана так, что она точно такая же, что и скорость, с которой Земля вращается вокруг своей оси, то есть они обращаются вокруг Земли каждые 24 часа. Если подумать, это означает, что они всегда парят над одним и тем же местом над земной поверхностью. Именно поэтому вы можете нацелить свою спутниковую антенну точно на тот спутник, который излучает на землю телевизионный сигнал.

Когда такой объект, как космическая станция, находится в орбите, он 'падает' всё время, и все объекты, находящиеся в космической станции, считаем ли мы их лёгкими или тяжёлыми, падают с одинаковой скоростью. Это хороший момент, чтобы остановиться и объяснить различие между массой и весом, что я обещал сделать ещё в предыдущей главе.

Все объекты на орбитальной космической станции невесомы. Но масса у них есть. Их масса, как мы видели в этой главе, зависит от числа протонов и нейтронов, которые они содержат. Вес — это сила тяжести, умноженная на массу. На Земле мы можем использовать вес, чтобы измерить массу, потому что притяжение (более или менее) одинаково везде. Но из‑за того, что более массивные планеты имеют более сильную гравитацию, ваш вес меняется в зависимости от того, на какой планете вы находитесь, в то время как ваша масса остаётся везде одинаковой — даже если вы совершенно невесомы в космической станции на орбите. Вы были бы невесомы на космической станции, потому что и вы, и весы, будете оба 'падать' с одинаковой скоростью (в так называемом «свободном падении»), так что ноги не будут оказывать давления на весы, которые, поэтому, зарегистрируют вас как невесомого.

Но хотя вы будете невесомы, ваша масса будет Но будет далеко не нулевой. Если бы вы энергично отпрыгнули от «пола» космической станции, вы отлетели бы к потолку (хотя не было бы очевидно, где пол, а где потолок!), и, независимо от того, насколько далеко потолок, вы ударились бы головой, и ушибли бы её, как если бы упали на голову. И все остальное на космической станции точно так же по — прежнему имело бы свою собственную массу. Если бы у вас в каюте было пушечное ядро, то оно плавало бы в невесомости, что могло бы заставить вас думать, что оно лёгкое, как надувной мяч такого же размера. Но если бы вы попытались бросить его через каюту, вы скоро узнали бы, что оно не такое лёгкое, как надувной мяч. Это была бы тяжёлая работа — отбросить ядро, и вы отлетели бы назад в противоположном направлении, если бы попытались. Пушечное ядро ощущалось бы тяжёлым, даже притом, что оно не демонстрирует особой тенденции лететь «вниз» к полу космической станции. Если бы вам удалось бросить пушечное ядро через каюту, оно вело бы себя как любой тяжёлый предмет, когда он ударяет что‑то на своём пути, и было бы не хорошо, если бы оно ударило одного из ваших коллег — астронавтов по голове, либо прямо, либо после отскакивания от стены. Если оно ударит другое пушечное ядро, оба отскочат друг от друга с соответствующим «тяжёлым» чувством, в отличие, скажем, от пары шариков пинг — понга, которые также отскакивают друг друга, но легко. Я надеюсь, что это даёт вам почувствовать разницу между весом и массой. В космической станции, пушечное ядро имеет гораздо большую массу, чем шарик, хотя оба имеют одинаковый вес — ноль.

Яйца, эллипсы и убегающая сила тяжести

Давайте вернёмся к нашей пушке на вершине горы, и сделаем её ещё более мощной. Что произойдёт? Ну, теперь нам нужно познакомиться с открытием великого немецкого учёного Иоганна Кеплера, который жил как раз перед Ньютоном. Кеплер показал, что изящная кривая, по которой предметы вращаются вокруг других предметов в космосе, является на самом деле не кругом, а чем‑то другим, известным математикам со времён древних греков как 'эллипс'. Эллипс имеет как бы яйцевидную форму (только «как бы»: яйца не являются идеальными эллипсами). Круг представляет собой частный случай эллипса — представьте себе очень тупое яйцо, яйцо столь короткое и толстое, что оно выглядит как шарик для пинг — понга.

Существует простой способ нарисовать эллипс и, в то же время, убедить себя, что круг представляет собой частный случай эллипса. Возьмите верёвку и сделайте из неё петлю, связав концы в настолько аккуратный и маленький узел, какой вы только сможете сделать. Теперь воткните булавку в блокнот, закрепите петлю вокруг булавки, прикрепите карандаш к другому концу петли, сильно натяните петлю и прочертите все вокруг булавки при полном натяжении петли. Конечно, вы нарисуете круг.

Затем, возьмите вторую булавку и воткните её рядом с первой булавкой так, чтобы они соприкасались. Вы по — прежнему нарисуете круг, потому что две булавки настолько близко друг к другу, что они считаются единой булавкой. И вот теперь самое интересное. Переместите булавки друг от друга на несколько сантиметров. Теперь, когда вы прочертите фигуру при полном натяжении петли, нарисованная вами форма не будет кругом, это будет «яйцевидный» эллипс. Чем дальше друг от друга вы разместите булавки, тем уже эллипс. Чем ближе вы помещаете две булавки друг к другу, тем шире — и круглее — будет эллипс, пока две булавки не станут одной булавкой, а эллипс не станет кругом — частным случаем.

Теперь, когда мы познакомились с эллипсом, мы можем вернуться к нашему супермощному орудию. Оно уже выпустило пушечное ядро на орбиту, которая, как мы предполагали, почти круговая. Если теперь сделать его более мощным, произойдёт то, что орбита станет более «растянутой», все менее круговой. Это называют ‘эксцентричной’ орбитой. Наше пушечное ядро проделывает довольно долгий путь от земли, а затем разворачивается и возвращается обратно. Земля — одна из двух 'булавок'. Другой 'булавки' как твёрдого объекта в действительности не существует, но вы можете представить её себе как воображаемую булавку там в космосе. Воображаемая булавка помогает сделать математику понятной для некоторых людей, но если это смущает вас, просто забудьте о ней. Важно понимать, что Земля не находится в центре 'яйца'. Орбита простирается гораздо дальше от Земли с одной стороны (стороны 'воображаемой булавки'), чем с другой (стороны, где сама Земля — булавка).

Мы продолжаем делать наше орудие более мощным. Пушечное ядро теперь путешествует далеко — далеко от Земли и едва удерживается, чтобы возвратиться к Земле. Эллипс теперь очень длинен и сильно растянут. И, в конце концов, наступит момент, когда он перестаёт быть эллипсом вообще: мы стреляем пушечным ядром ещё быстрее, и теперь дополнительная скорость просто выталкивает его за точку, откуда нет возврата, где гравитация Земли не может вернуть его обратно. Оно достигает второй космической скорости и исчезает навсегда (или пока не будет захвачено гравитацией другого тела, например, Солнца).

Наша все более и более мощная пушка проиллюстрировала все стадии до и после образования орбиты. Сначала ядро просто шлёпается в море. Затем, по мере того как мы последовательно стреляем ядрами с увеличивающейся силой, кривая их движения становится все более и более горизонтальной, пока пока ядро не достигнет скорости, необходимой чтобы выйти на почти круговую орбиту (помните, что круг — частный случай эллипса). С увеличением скорости стрельбы орбита становится все менее круглой и более удлинённой, более эллиптической. Наконец, эллипс становится настолько вытянутым, что он перестаёт быть эллипсом вообще: ядро достигнет второй космической скорости и исчезает совсем.

Орбита Земли вокруг Солнца в техническом отношении является эллипсом, но она почти частный случай — круг. То же самое касается всех других планет, кроме Плутона (который в настоящее время не считается планетой вообще). Кометы, с другой стороны, имеют орбиты, похожие на очень длинные, вытянутые яйца. 'Булавки', используемые вами для рисования эллипсов, весьма далеки друг от друга.

Одна из двух 'булавок' для кометы — солнце. Ещё раз, другая 'булавка' — не реальный объект в космосе: вы только должны вообразить её. Когда комета находится на наибольшем расстоянии от Солнца (так называемый «афелий»), она движется с наименьшей скоростью. Она находится в свободном падении все время, но время от времени она падает от Солнца, а не к нему. Она медленно поворачивает в афелии, затем падает в направлении Солнца, все быстрее и быстрее, пока не облетит вокруг Солнца (другой 'булавки') и не достигнет своей самой высокой скорости, будучи в самой близкой от Солнца точке, называемой перигелий. («Перигелий» и «афелий» приходят от имени греческого бога солнца Гелиоса, пери по — гречески «рядом», а афо означает «далеко».) Комета быстро проносится вокруг Солнца в перигелии и улетает от него на большой скорости на другую сторону перигелия. Проносясь вокруг Солнца, комета постепенно теряет скорость по мере удаления от Солнца к афелию, где скорость наименьшая, и цикл повторяется снова и снова.

Космические инженеры используют так называемый эффект рогатки для улучшения топливной экономичности своих ракет. Космический зонд Кассини, спроектированный, чтобы посетить отдалённую планету Сатурн, полетел туда чем‑то похожим на окольный маршрут, который был на самом деле удачно спланированным, чтобы использовать эффект рогатки. Используя гораздо меньше ракетного топлива, чем было бы необходимо, чтобы полететь прямо к Сатурну, Кассини заимствовал силу тяжести и орбитальное движение трёх планет по пути — Венеры (дважды), затем обратный поворот вокруг Земли, а затем заключительный могучий бросок от Юпитера. В каждом случае он падал на планету как комета, получая скорость, повиснув на её гравитационных фалдах, как планета, проносящаяся вокруг Солнца. Эти четыре космические рогатки вышвырнули вышвырнули Кассини к системе 62 лун и колец Сатурна, откуда до сих пор он отсылает ошеломляющие снимки.

Большинство планет, как я сказал, вращается вокруг Солнца по почти круговым эллипсам. Плутон необычен не только тем, что слишком маленький, чтобы больше не называться планетой, но также и наличием заметно эксцентричной орбиты. Большую часть времени он находится за пределами орбиты Нептуна, но в перигелии оказывается внутри и фактически ближе к Солнцу, чем Нептун с почти круговой орбитой. Даже орбита Плутона, однако, совсем не столь эксцентрична, как орбиты комет. Самая известная из них, комета Галлея, становятся видимой для нас только вблизи перигелия, когда она ближе всего к Солнцу и отражает солнечный свет. Её эллиптическая орбита увлекает её далеко — далеко, и она возвращается в наши окрестности окрестности только каждые 75–76 лет. Я видел её в 1986 году и показал её моей маленькой дочери Джульетте. Я прошептал ей на ухо (она, конечно, не могла понять, что я говорю, но я упрямо шептал ей), что я никогда больше не увижу комету снова, но она будет иметь ещё один шанс, когда та вернётся в 2061.

'Хвост' кометы, между прочим, представляет собой шлейф пыли, но он не развевается позади головы кометы, как мы могли бы подумать. Вместо этого он сдувается потоком частиц, поступающих от Солнца, который мы называем солнечным ветром. Так что хвост кометы всегда направлен в сторону от Солнца, независимо от того, куда комета движется. Существует захватывающее предложение, когда‑то ограниченное лишь научно — фантастическими рассказами, но сейчас осуществляемое японскими космическими инженерами, использовать солнечный ветер для движения космического корабля, оборудованного гигантскими парусами. Подобно парусным яхтам, использующим обычный ветер на море, космические яхты с солнечными парусами могли бы теоретически предоставить очень экономичный способ путешествия к далёким мирам.

Косой взгляд на лето

Теперь, когда мы имеем понятие об орбитах, можно вернуться к вопросу о том, почему существуют зима и лето. Некоторые люди, как вы помните, неверно думают, что это из‑за того, что летом мы ближе к солнцу, а зимой — дальше. Это было бы неплохим объяснением, если бы орбита Земли была похожа на орбиту Плутона. Действительно, зима и лето на Плутоне (которые гораздо холоднее тех, что мы переживаем на Земле) вызваны именно этим.

Однако земная орбита является практически круговой, из‑за чего близость планеты к Солнцу не может стать причиной смены сезонов. Что ещё более интересно, Земля, на самом деле, ближе всего к Солнцу (находится в перигелии) в январе, а дальше всего от него (в афелии) — в июле, но эллиптическая орбита нашей планеты настолько близка к круговой, что это не имеет какой‑либо значимой разницы.

Но что же тогда вызывает такую разницу между зимой и летом? Нечто совершенно другое. Земля вращается вокруг своей оси, а ось имеет наклон. Этот наклон и является истинной причиной существования времён года. Давайте посмотрим, как это работает.

Как я сказал раньше, мы можем думать об оси как о вале, стержне, проходящем через весь земной шар, и выходящем наружу на Северном и Южном полюсах. Теперь представьте орбиту Земли вокруг Солнца как колесо гораздо больших размеров, со своей собственной осью, проходящей на этот раз через само Солнце и выходящей концами наружу на северном и южном полюсах Солнца. Если бы эти две оси (Земли и Солнца) были совершенно параллельны друг другу, то у Земли не было бы «наклона», и в этом случае в полдень на экваторе солнце всегда находилось прямо над головой, а день был бы равен ночи на всем земном шаре. И тогда не было бы времён года. На экваторе было бы всегда жарко, а при удалении от него к полюсам становилось бы все холоднее и холоднее. При удалении от экватора вам бы стало холодно, но вовсе не из‑за зимы, ведь тогда не было бы никакой зимы. Никакого лета, вообще никаких времён года.

На самом же деле, однако, эти две оси не параллельны. Ось собственного вращения Земли наклонена относительно оси нашей орбиты вокруг Солнца.

Этот наклон не особенно большой — около 23,5 градусов. Если бы он был 90 градусов (что примерно равно наклону орбиты Урана), Северный полюс был бы направлен прямо на Солнце один раз в году (это называется летним солнцестоянием), и прямо в противоположном направлении от Солнца в момент зимнего солнцестояния. Если бы Земля была подобна Урану, в летнее солнцестояние на северном полюсе солнце все время находилось бы прямо над головой (то есть там не было бы ночи), в то время как на южном полюсе в это время царили бы ледяной холод и тьма, без какого‑либо намёка на дневной свет. А шесть месяцев спустя все происходит наоборот.

Поскольку наша планета на самом деле наклонена только на 23,5 градуса вместо 90 градусов, мы находимся на четверти пути от крайности отсутствия сезонов, когда наклона нет, до крайности почти полностью наклонённого Урана. Этого достаточно, чтобы, как на Уране, Солнце никогда не заходило на земном Северном пол

librolife.ru