Svetelné lúče, ktoré prechádzajú zemskou atmosférou, menia svoj priamy smer. V dôsledku zvýšenia hustoty atmosféry sa lom svetelných lúčov zvyšuje, keď sa blížia k povrchu Zeme. Výsledkom je, že pozorovateľ vidí nebeské telesá, akoby boli zdvihnuté nad horizont pod uhlom nazývaným astronomická refrakcia.
Refrakcia je jedným z hlavných zdrojov systematických aj náhodných chýb pozorovania. V roku 1906 Newcomb napísal, že neexistuje odvetvie praktickej astronómie, o ktorom by sa toľko písalo ako o refrakcii a ktoré by bolo v takom nevyhovujúcom stave. Až do polovice 20. storočia astronómovia redukovali svoje pozorovania pomocou refrakčných tabuliek zostavených v 19. storočí. Hlavnou nevýhodou všetkých starých teórií bolo nepresné pochopenie štruktúry zemskej atmosféry.
Vezmime si povrch Zeme AB ako guľu s polomerom OA=R a predstavme si zemskú atmosféru vo forme vrstiev, ktoré sú s ňou sústredné. ach, 1 v 1 a 2 v 2...s rastúcimi hustotami, keď sa vrstvy približujú k zemskému povrchu (obr. 2.7). Potom lúč SA z nejakého veľmi vzdialeného telesa, lámaného v atmosfére, dorazí do bodu A v smere S¢A, pričom sa odchýli od svojej počiatočnej polohy SA alebo od smeru S²A rovnobežne s ním o určitý uhol S¢AS²= r nazývaný astronomická refrakcia. Všetky prvky zakriveného lúča SA a jeho konečný zdanlivý smer AS¢ budú ležať v rovnakej vertikálnej rovine ZAOS. V dôsledku toho astronomická refrakcia iba zvyšuje skutočný smer k svietidlu vo vertikálnej rovine, ktorá ním prechádza.
Uhlová výška hviezdy nad horizontom sa v astronómii nazýva výška hviezdy. Uhol S¢AH = h¢ bude zdanlivá výška hviezdy a uhol S²AH = h = h¢ - r je jeho skutočná výška. Rohový z je skutočná zenitová vzdialenosť svietidla a z¢ je jeho viditeľná hodnota.
Veľkosť lomu závisí od mnohých faktorov a môže sa zmeniť na každom mieste na Zemi, dokonca aj v priebehu jedného dňa. Pre priemerné podmienky sa získal približný refrakčný vzorec:
Dh = -0,9666 ctg h¢. (2.1)
Koeficient 0,9666 zodpovedá hustote atmosféry pri teplote +10°C a tlaku 760 mm Hg. Ak sú charakteristiky atmosféry odlišné, potom korekcia na lom, vypočítaná podľa vzorca (2.1), musí byť opravená korekciami na teplotu a tlak.
Obr. 2.7
Na zohľadnenie astronomickej refrakcie v zenitových metódach astronomického určovania sa pri pozorovaní zenitových vzdialeností svietidiel meria teplota a tlak vzduchu. Pri presných metódach astronomického určovania sa zenitové vzdialenosti svietidiel merajú v rozsahu od 10° do 60°. Horná hranica je spôsobená inštrumentálnymi chybami, dolná hranica chybami v refrakčných tabuľkách.
Zenitová vzdialenosť svietidla, korigovaná korekciou lomu, sa vypočíta podľa vzorca:
Priemerný (normálny pri teplote +10 °C a tlaku 760 mm Hg.) lom, vypočítaný pomocou z¢;
Koeficient, ktorý zohľadňuje teplotu vzduchu, vypočítaný z hodnoty teploty;
B– koeficient zohľadňujúci tlak vzduchu.
Mnoho vedcov študovalo teóriu lomu. Pôvodne sa vychádzalo z predpokladu, že hustota rôznych vrstiev atmosféry klesá s rastúcou výškou týchto vrstiev v aritmetickej progresii (Bouguer). Ale tento predpoklad bol čoskoro uznaný ako neuspokojivý vo všetkých ohľadoch, pretože viedol k príliš nízkej hodnote lomu a k príliš rýchlemu poklesu teploty s výškou nad povrchom Zeme.
Newton predpokladal, že hustota atmosféry klesá s výškou podľa zákona geometrickej progresie. A táto hypotéza sa ukázala ako neuspokojivá. Podľa tejto hypotézy sa ukázalo, že teplota vo všetkých vrstvách atmosféry by mala zostať konštantná a rovná sa teplote na povrchu Zeme.
Najgeniálnejšia bola Laplaceova hypotéza, stredná medzi dvoma vyššie uvedenými. Laplaceove refrakčné tabuľky boli založené na tejto hypotéze a boli každoročne publikované vo francúzskom astronomickom kalendári.
Atmosféra Zeme svojou nestabilitou (turbulencie, refrakčné variácie) obmedzuje presnosť astronomických pozorovaní zo Zeme.
Pri výbere miesta na inštaláciu veľkých astronomických prístrojov sa najskôr komplexne študuje astroklíma oblasti, ktorá sa chápe ako súbor faktorov, ktoré skresľujú tvar čela vlny žiarenia nebeských objektov prechádzajúcich atmosférou. Ak čelo vlny dosiahne zariadenie neskreslené, potom zariadenie v tomto prípade môže pracovať s maximálnou účinnosťou (s rozlíšením blížiacim sa teoretickému).
Ako sa ukázalo, kvalita teleskopického obrazu je znížená najmä v dôsledku rušenia vnášaného prízemnou vrstvou atmosféry. Zem sa vplyvom vlastného tepelného žiarenia v noci výrazne ochladzuje a ochladzuje priľahlú vrstvu vzduchu. Zmena teploty vzduchu o 1°C zmení jeho index lomu o 10 -6. Na izolovaných horských štítoch môže hrúbka prízemnej vrstvy vzduchu s výrazným teplotným rozdielom (gradientom) dosahovať aj niekoľko desiatok metrov. V údoliach a rovinatých oblastiach v noci je táto vrstva oveľa hrubšia a môže mať stovky metrov. To vysvetľuje výber lokalít pre astronomické observatóriá na výbežkoch hrebeňov a na izolovaných vrcholoch, odkiaľ môže do dolín prúdiť hustejší studený vzduch. Výška teleskopickej veže je zvolená tak, aby bol prístroj umiestnený nad hlavnou oblasťou teplotných nehomogenít.
Dôležitým faktorom astroklímy je vietor v povrchovej vrstve atmosféry. Miešaním vrstiev studeného a teplého vzduchu spôsobuje vznik hustotných nehomogenít vo vzduchovom stĺpci nad zariadením. Nehomogenity, ktorých rozmery sú menšie ako priemer ďalekohľadu, vedú k rozostreniu obrazu. Väčšie kolísanie hustoty (niekoľko metrov alebo viac) nespôsobuje ostré skreslenie čela vlny a vedie skôr k posunutiu než k rozostreniu obrazu.
V horných vrstvách atmosféry (v tropopauze) sa pozorujú aj kolísanie hustoty a indexu lomu vzduchu. Poruchy v tropopauze však výrazne neovplyvňujú kvalitu obrazov produkovaných optickými prístrojmi, pretože teplotné gradienty sú oveľa menšie ako v povrchovej vrstve. Tieto vrstvy nespôsobujú chvenie, ale trblietanie hviezd.
V astroklimatických štúdiách sa vytvára súvislosť medzi počtom jasných dní zaznamenaných meteorologickou službou a počtom nocí vhodných na astronomické pozorovania. Najvýhodnejšími oblasťami sú podľa astroklimatickej analýzy územia bývalého ZSSR niektoré horské oblasti stredoázijských štátov.
Terestriálna refrakcia
Lúče z pozemných objektov, ak prejdú dostatočne dlhou dráhou v atmosfére, tiež zažívajú lom. Trajektória lúčov sa vplyvom lomu ohýba a my ich vidíme na nesprávnych miestach alebo v nesprávnom smere tam, kde v skutočnosti sú. Za určitých podmienok sa v dôsledku pozemského lomu objavujú fatamorgány - falošné obrazy vzdialených objektov.
Uhol pozemského lomu a je uhol medzi smerom k zdanlivej a skutočnej polohe pozorovaného objektu (obr. 2.8). Hodnota uhla a závisí od vzdialenosti od pozorovaného objektu a od vertikálneho teplotného gradientu v povrchovej vrstve atmosféry, v ktorej dochádza k šíreniu lúčov z pozemných objektov.
Obr.2.8. Prejav pozemskej refrakcie pri pozorovaní:
a) – zdola nahor, b) – zhora nadol, a – uhol zemského lomu
Geodetický (geometrický) rozsah viditeľnosti je spojený s terestrickou refrakciou (obr. 2.9). Predpokladajme, že pozorovateľ je v bode A v určitej výške hH nad zemským povrchom a pozoruje horizont v smere bodu B. Rovina NAN je vodorovná rovina prechádzajúca bodom A kolmá na polomer zemegule, tzv. rovina matematického horizontu. Ak by sa lúče svetla šírili v atmosfére priamočiaro, potom by najvzdialenejší bod na Zemi, ktorý by pozorovateľ z bodu A mohol vidieť, bol bod B. Vzdialenosť k tomuto bodu (dotyčnica AB k zemeguli) je geodetický (alebo geometrický) rozsah viditeľnosti. D 0. Kruhová čiara na výbušnine zemského povrchu je geodetický (alebo geometrický) horizont pozorovateľa. Hodnota D 0 je určená iba geometrickými parametrami: polomerom Zeme R a výškou h H pozorovateľa a rovná sa D o ≈ √ 2Rh H = 3,57√ h H, čo vyplýva z obr. 2.9.
Obr.2.9. Terestrická refrakcia: matematické (NN) a geodetické (BB) horizonty, geodetický rozsah viditeľnosti (AB=D 0)
Ak pozorovateľ pozoruje objekt nachádzajúci sa vo výške h nad povrchom Zeme, potom geodetický rozsah bude vzdialenosť AC = 3,57 (√ h H + √ h pr). Tieto tvrdenia by boli pravdivé, keby svetlo putovalo atmosférou v priamke. Ale to nie je pravda. Pri normálnom rozložení teploty a hustoty vzduchu v prízemnej vrstve zakrivená čiara znázorňujúca trajektóriu svetelného lúča smeruje k Zemi svojou konkávnou stranou. Preto najvzdialenejší bod, ktorý pozorovateľ z A uvidí, nebude B, ale B¢. Rozsah geodetickej viditeľnosti AB¢ pri zohľadnení lomu bude v priemere o 6-7% väčší a namiesto koeficientu 3,57 vo vzorcoch bude koeficient 3,82. Geodetický rozsah sa vypočíta pomocou vzorcov
, h - v m, D - v km, R - 6378 km
Kde h n a h pr – v metroch, D – v kilometroch.
Pre človeka priemernej výšky je vzdialenosť horizontu na Zemi asi 5 km. Pre kozmonautov V.A. Šatalova a A.S. Eliseeva, ktorí lietali na kozmickej lodi Sojuz-8, bol rozsah horizontu v perigeu (nadmorská výška 205 km) 1730 km a v apogeu (nadmorská výška 223 km) - 1800 km.
U rádiových vĺn je lom takmer nezávislý od vlnovej dĺžky, no okrem teploty a tlaku závisí aj od obsahu vodnej pary vo vzduchu. Za rovnakých podmienok zmien teploty a tlaku sa rádiové vlny lámu silnejšie ako ľahké, najmä pri vysokej vlhkosti.
Preto vo vzorcoch na určenie rozsahu horizontu alebo detekciu objektu radarovým lúčom pred koreňom bude koeficient 4,08. V dôsledku toho je horizont radarového systému približne o 11 % ďalej.
Rádiové vlny sa dobre odrážajú od zemského povrchu a od spodnej hranice inverzie alebo vrstvy nízkej vlhkosti. V takomto jedinečnom vlnovode tvorenom zemským povrchom a základňou inverzie sa môžu rádiové vlny šíriť na veľmi veľké vzdialenosti. Tieto vlastnosti šírenia rádiových vĺn sa úspešne využívajú v radaroch.
Teplota vzduchu v prízemnej vrstve, najmä v jej spodnej časti, nie vždy klesá s výškou. Môže klesať rôznymi rýchlosťami, nemusí sa meniť s výškou (izotermia) a môže sa zvyšovať s výškou (inverzia). V závislosti od veľkosti a znamienka teplotného gradientu môže mať lom rôzny vplyv na rozsah viditeľného horizontu.
vertikálny teplotný gradient v homogénnej atmosfére, v ktorej sa hustota vzduchu nemení s výškou, g 0 = 3,42 °C/100 m. Uvažujme, aká bude dráha lúča AB pri rôznych teplotných gradientoch na povrchu Zeme.
Nechaj , t.j. teplota vzduchu klesá s nadmorskou výškou. V tomto stave sa index lomu znižuje aj s výškou. Trajektória svetelného lúča bude v tomto prípade smerovať k zemskému povrchu svojou konkávnou stranou (na obr. 2.9 trajektória AB¢). Tento lom sa nazýva pozitívny. Najvzdialenejší bod IN¢ pozorovateľ bude vidieť v smere poslednej dotyčnice k dráhe lúča. Táto dotyčnica, t.j. horizont viditeľný v dôsledku lomu sa rovná matematickému horizontu NAS uhol D, menší ako uhol d. Rohový d je uhol medzi matematickým a geometrickým horizontom bez lomu. Viditeľný horizont teda stúpol o uhol ( d- D) a rozšíril, pretože D > D0.
Teraz si to predstavme g postupne klesá, t.j. S nadmorskou výškou teplota klesá čoraz pomalšie. Príde okamih, keď sa teplotný gradient stane nulovým (izotermia), a potom bude teplotný gradient negatívny. Teplota už neklesá, ale stúpa s nadmorskou výškou, t.j. pozoruje sa teplotná inverzia. Keď sa teplotný gradient znižuje a prechádza cez nulu, viditeľný horizont bude stúpať vyššie a vyššie a príde okamih, keď sa D bude rovnať nule. Viditeľný geodetický horizont sa zdvihne k matematickému. Zdalo sa, že zemský povrch sa narovnal a stal sa plochým. Rozsah geodetickej viditeľnosti je nekonečne veľký. Polomer zakrivenia lúča sa rovnal polomeru zemegule.
Pri ešte silnejšej teplotnej inverzii sa D stáva záporným. Viditeľný horizont vystúpil nad ten matematický. Pozorovateľovi v bode A sa bude zdať, že je na dne obrovskej kotliny. Kvôli horizontu sa objekty nachádzajúce sa ďaleko za geodetickým horizontom dvíhajú a stávajú sa viditeľnými (akoby sa vznášali vo vzduchu) (obr. 2.10).
Takéto javy možno pozorovať v polárnych krajinách. Takže od kanadského pobrežia Ameriky cez Smithovu úžinu môžete niekedy vidieť pobrežie Grónska so všetkými budovami na ňom. Vzdialenosť od pobrežia Grónska je asi 70 km, zatiaľ čo rozsah geodetickej viditeľnosti nie je väčší ako 20 km. Ďalší príklad. Z Hastingsu, na anglickej strane prielivu Pas-de-Calais, som videl francúzske pobrežie, ležiace cez prieliv vo vzdialenosti asi 75 km.
Obr.2.10. Fenomén nezvyčajnej refrakcie v polárnych krajinách
Teraz to predpokladajme g=g 0, teda hustota vzduchu sa nemení s výškou (homogénna atmosféra), nedochádza k lomu a D=D 0 .
o g > g 0 index lomu a hustota vzduchu sa zvyšujú s nadmorskou výškou. V tomto prípade trajektória svetelných lúčov smeruje k zemskému povrchu svojou konvexnou stranou. Tento lom sa nazýva negatívny. Posledný bod na Zemi, ktorý pozorovateľ v A uvidí, bude B². Viditeľný horizont AB² sa zúžil a klesol do uhla (D - d).
Z toho, čo sme diskutovali, môžeme sformulovať nasledujúce pravidlo: ak sa pri šírení svetelného lúča v atmosfére mení hustota vzduchu (a teda aj index lomu), potom sa svetelný lúč ohýba tak, že jeho dráha je vždy konvexné v smere znižovania hustoty (a indexu lomu) vzduchu .
Refrakcia a fatamorgány
Slovo fatamorgána je francúzskeho pôvodu a má dva významy: „odraz“ a „klamlivé videnie“. Oba významy tohto slova dobre odrážajú podstatu javu. Mirage je obraz objektu, ktorý skutočne existuje na Zemi, často zväčšený a značne zdeformovaný. Existuje niekoľko typov zázrakov v závislosti od toho, kde sa obrázok nachádza vo vzťahu k objektu: horný, dolný, bočný a zložitý. Najčastejšie pozorované sú vyššie a nižšie fatamorgány, ktoré sa vyskytujú pri nezvyčajnom rozložení hustoty (a teda indexu lomu) vo výške, keď je v určitej výške alebo blízko povrchu Zeme relatívne tenká vrstva veľmi teplý vzduch (s nízkym indexom lomu), v ktorom lúče prichádzajúce z pozemných objektov zažívajú úplný vnútorný odraz. K tomu dochádza, keď lúče dopadajú na túto vrstvu pod uhlom väčším ako je uhol celkového vnútorného odrazu. Táto teplejšia vrstva vzduchu hrá úlohu vzduchového zrkadla, odrážajúceho lúče, ktoré do nej vstupujú.
Vynikajúce fatamorgány (obr. 2.11) sa vyskytujú v prítomnosti silných teplotných inverzií, keď hustota vzduchu a index lomu rýchlo klesajú s výškou. Vo vyšších preludoch je obraz umiestnený nad objektom.
Obr.2.11. Superior Mirage
Dráhy svetelných lúčov sú znázornené na obrázku (2.11). Predpokladajme, že zemský povrch je plochý a rovnobežne s ním sú umiestnené vrstvy rovnakej hustoty. Keďže hustota klesá s výškou, potom . Teplá vrstva, ktorá pôsobí ako zrkadlo, leží vo výške. V tejto vrstve, keď sa uhol dopadu lúčov rovná indexu lomu (), lúče rotujú späť k zemskému povrchu. Pozorovateľ môže súčasne vidieť samotný objekt (ak nie je za horizontom) a jeden alebo viac obrazov nad ním – vzpriamené a prevrátené.
Obr.2.12. Komplexná vynikajúca fatamorgána
Na obr. Obrázok 2.12 ukazuje schému výskytu komplexnej hornej fatamorgány. Samotný objekt je viditeľný ab, nad ním je priam jeho obraz a¢b¢, obrátený v²b² a opäť priamo a²¢b²¢. Takáto fatamorgána môže nastať, ak hustota vzduchu klesá s výškou, najprv pomaly, potom rýchlo a opäť pomaly. Obraz sa obráti hore nohami, ak sa lúče prichádzajúce z extrémnych bodov objektu pretínajú. Ak je objekt ďaleko (za horizontom), potom samotný objekt nemusí byť viditeľný, ale jeho obrazy, zdvihnuté vysoko vo vzduchu, sú viditeľné z veľkej vzdialenosti.
Mesto Lomonosov leží na brehu Fínskeho zálivu, 40 km od Petrohradu. Zvyčajne z Lomonosova Petrohrad nie je viditeľný vôbec alebo je viditeľný veľmi zle. Niekedy je Petrohrad viditeľný „na prvý pohľad“. Toto je jeden z príkladov nadradených fatamorgánov.
Podľa všetkého by počet horných fatamorgánu mal zahŕňať aspoň časť takzvaných prízračných krajín, ktoré boli desaťročia vyhľadávané v Arktíde a nikdy sa nenašli. Zvlášť dlho hľadali Sannikov Land.
Jakov Sannikov bol lovec a zaoberal sa obchodom s kožušinou. V roku 1811 Na psoch sa vydal cez ľad k skupine Novosibírskych ostrovov a zo severného cípu Kotelného ostrova uvidel neznámy ostrov v oceáne. Nedokázal sa tam dostať, ale objavenie nového ostrova oznámil vláde. V auguste 1886 E.V. Tol počas svojej expedície na Novosibírske ostrovy videl aj ostrov Sannikov a do denníka si napísal: „Obzor je úplne čistý. Smerom na severovýchod, 14-18 stupňov, boli jasne viditeľné obrysy štyroch stolových hôr, ktoré nadväzovali na nízko položenú krajinu na východe. Sannikovova správa sa teda úplne potvrdila. Máme preto právo nakresliť bodkovanú čiaru na príslušné miesto na mape a napísať na ňu: „Sannikov Land“.
Tol venoval 16 rokov svojho života pátraniu po krajine Sannikov. Zorganizoval a viedol tri expedície do oblasti Nových Sibírskych ostrovov. Počas poslednej expedície na škuneri „Zarya“ (1900-1902) Tolyova expedícia zomrela bez toho, aby našla Sannikov Land. Sannikov Land už nikto nevidel. Možno to bola fatamorgána, ktorá sa v určitých obdobiach roka objavuje na rovnakom mieste. Sannikov aj Tol videli fatamorgánu toho istého ostrova nachádzajúceho sa týmto smerom, len oveľa ďalej v oceáne. Možno to bol jeden z De Long Islands. Možno to bol obrovský ľadovec - celý ľadový ostrov. Takéto ľadové hory s rozlohou až 100 km2 putujú cez oceán niekoľko desaťročí.
Prelud nie vždy ľudí klamal. Anglický polárny bádateľ Robert Scott v roku 1902. v Antarktíde som videl hory, ako keby viseli vo vzduchu. Scott naznačil, že ďalej za horizontom je pohorie. A skutočne, pohorie neskôr objavil nórsky polárny bádateľ Raoul Amundsen presne tam, kde Scott predpokladal, že sa bude nachádzať.
Obr.2.13. Inferior Mirage
Inferiorné fatamorgány (obr. 2.13) vznikajú pri veľmi rýchlom poklese teploty s výškou, t.j. pri veľmi veľkých teplotných gradientoch. Úlohu vzduchového zrkadla zohráva tenká povrchová najteplejšia vrstva vzduchu. Mirage sa nazýva hororový zázrak, pretože obraz objektu je umiestnený pod objektom. V nižších fatamorgánach sa zdá, akoby sa pod objektom nachádzala hladina vody a všetky predmety sa v nej odrážajú.
V pokojnej vode sa zreteľne odrážajú všetky predmety stojace na brehu. Odraz v tenkej vrstve vzduchu ohriatej od zemského povrchu je úplne podobný odrazu vo vode, len úlohu zrkadla zohráva vzduch samotný. Klimatizácia, v ktorej sa vyskytujú podradné fatamorgány, je extrémne nestabilná. Veď dole, pri zemi leží vysoko ohriaty, a teda ľahší vzduch a nad ním chladnejší a ťažší vzduch. Prúdy horúceho vzduchu stúpajúce zo zeme prenikajú vrstvami studeného vzduchu. Vďaka tomu sa fatamorgána mení pred našimi očami, povrch „vody“ sa zdá byť rozbúrený. Stačí malý poryv vetra alebo otras a dôjde ku kolapsu, t.j. prevracanie vzduchových vrstiev. Ťažký vzduch sa zrúti dole, zničí vzduchové zrkadlo a fatamorgána zmizne. Priaznivé podmienky pre výskyt podradných fatamorgánu sú homogénny, rovný podkladový povrch Zeme, ktorý sa vyskytuje v stepiach a púšťach, a slnečné počasie bez vetra.
Ak je fata morgána obrazom skutočne existujúceho objektu, potom vzniká otázka: akú vodnú plochu vidia cestujúci v púšti? Koniec koncov, v púšti nie je žiadna voda. Faktom je, že zdanlivá vodná hladina alebo jazero viditeľné v fatamorgána nie je v skutočnosti obrazom vodnej hladiny, ale oblohy. Časti oblohy sa odrážajú vo vzdušnom zrkadle a vytvárajú úplnú ilúziu lesklej vodnej hladiny. Takúto fatamorgánu možno vidieť nielen v púšti či stepi. Objavujú sa dokonca aj v Petrohrade a jeho okolí počas slnečných dní cez asfaltové cesty alebo rovnú piesočnatú pláž.
Obr.2.14. Bočná fatamorgána
Bočné fatamorgány sa vyskytujú v prípadoch, keď sa vrstvy vzduchu rovnakej hustoty nachádzajú v atmosfére nie horizontálne, ako zvyčajne, ale šikmo a dokonca vertikálne (obr. 2.14). Takéto podmienky sa vytvárajú v lete, ráno krátko po východe slnka, na skalnatých brehoch mora alebo jazera, keď už je breh osvetlený Slnkom a hladina vody a vzduch nad ňou sú ešte chladné. Bočné fatamorgány boli opakovane pozorované na Ženevskom jazere. Bočná fatamorgána sa môže objaviť pri kamennej stene domu vyhrievaného Slnkom a dokonca aj na strane vyhriatej pece.
Komplexné typy fatamorgána alebo Fata Morgana vznikajú vtedy, keď sú súčasne podmienky pre vznik horného aj spodného fatamorgánu, napríklad pri výraznej teplotnej inverzii v určitej nadmorskej výške nad relatívne teplým morom. Hustota vzduchu najprv rastie s výškou (teplota vzduchu klesá), a potom tiež rýchlo klesá (teplota vzduchu stúpa). Pri takomto rozložení hustoty vzduchu je stav atmosféry veľmi nestabilný a podlieha náhlym zmenám. Preto sa vzhľad fatamorgánu mení pred našimi očami. Najobyčajnejšie skaly a domy sa v dôsledku opakovaného skreslenia a zväčšenia pred našimi očami menia na nádherné zámky víly Morgany. Fata Morgana sa pozoruje pri pobreží Talianska a Sicílie. Ale môže sa vyskytnúť aj vo vysokých zemepisných šírkach. Takto opísal Fata Morgana, ktorú videl v Nižnekolymsku, slávny sibírsky bádateľ F.P. Hory ležiace na juh sa nám zdali v rôznych zdeformovaných podobách a visiace vo vzduchu. Zdalo sa, že vzdialené hory majú svoje vrcholy prevrátené. Rieka sa zúžila natoľko, že opačný breh sa zdal byť takmer pri našich chatrčiach.“
Premýšľali ste niekedy nad tým, prečo nie sú počas dňa na oblohe viditeľné hviezdy? Vzduch je predsa cez deň rovnako priehľadný ako v noci. Ide o to, že počas dňa atmosféra rozptyľuje slnečné svetlo.
Predstavte si, že ste večer v dobre osvetlenej miestnosti. Cez okenné sklo sú jasné svetlá umiestnené vonku celkom jasne viditeľné. Ale slabo osvetlené predmety je takmer nemožné vidieť. Akonáhle však zhasnete svetlo v miestnosti, sklo prestane slúžiť ako prekážka nášho videnia.
Niečo podobné sa deje aj pri pozorovaní oblohy: cez deň je atmosféra nad nami jasne osvetlená a je cez ňu vidieť Slnko, ale slabé svetlo vzdialených hviezd nemôže preniknúť. Ale keď Slnko klesne pod horizont a slnečné svetlo (a s ním aj svetlo rozptýlené vzduchom) „zhasne“, atmosféra sa stane „priehľadnou“ a hviezdy možno pozorovať.
Vo vesmíre je to iné. Keď kozmická loď stúpa do nadmorskej výšky, pod nimi zostávajú husté vrstvy atmosféry a obloha postupne tmavne.
Vo výške okolo 200 – 300 km, kde zvyčajne lietajú kozmické lode s ľudskou posádkou, je obloha úplne čierna. Vždy je čierna, aj keď je Slnko práve na jej viditeľnej časti.
„Obloha je úplne čierna. Hviezdy na tejto oblohe vyzerajú o niečo jasnejšie a sú zreteľnejšie viditeľné na pozadí čiernej oblohy,“ takto opísal svoje vesmírne dojmy prvý kozmonaut Yu A. Gagarin.
Ale napriek tomu ani z kozmickej lode na dennej strane oblohy nie sú viditeľné všetky hviezdy, ale len tie najjasnejšie. Oko je rušené oslepujúcim svetlom Slnka a svetlom Zeme.
Ak sa pozrieme na oblohu zo Zeme, jasne uvidíme, že všetky hviezdy blikajú. Zdá sa, že vyblednú, potom sa rozžiaria a trblietajú sa rôznymi farbami. A čím nižšie je hviezda umiestnená nad horizontom, tým silnejšie je blikanie.
Trblietanie hviezd sa vysvetľuje aj prítomnosťou atmosféry. Než sa svetlo vyžarované hviezdou dostane do našich očí, prejde atmosférou. V atmosfére sú vždy masy teplejšieho a chladnejšieho vzduchu. Jeho hustota závisí od teploty vzduchu v určitej oblasti. Pri prechode z jednej oblasti do druhej dochádza k lomu svetelných lúčov. Smer ich šírenia sa mení. Vďaka tomu sa na niektorých miestach nad zemským povrchom koncentrujú, inde sú pomerne zriedkavé. V dôsledku neustáleho pohybu vzdušných hmôt sa tieto zóny neustále posúvajú a pozorovateľ vidí buď zvýšenie alebo zníženie jasu hviezd. Ale keďže rôzne farebné lúče sa nelámu rovnako, momenty zosilnenia a zoslabenia rôznych farieb nenastávajú súčasne.
Okrem toho môžu pri blikaní hviezd zohrávať určitú úlohu aj iné, zložitejšie optické efekty.
Prítomnosť teplých a studených vrstiev vzduchu a intenzívne pohyby vzduchových hmôt tiež ovplyvňujú kvalitu teleskopických snímok.
Kde sú najlepšie podmienky na astronomické pozorovania: v horách alebo na rovinách, na pobreží alebo vo vnútrozemí, v lese alebo na púšti? A vôbec, čo je pre astronómov lepšie – desať bezoblačných nocí v priebehu mesiaca alebo len jedna jasná noc, ale jedna, keď je vzduch dokonale čistý a pokojný?
Toto je len malá časť otázok, ktoré je potrebné vyriešiť pri výbere miesta na výstavbu observatórií a montáži veľkých ďalekohľadov. Takýmito problémami sa zaoberá špeciálny vedný odbor – astroklimatológia.
Samozrejme, najlepšie podmienky na astronomické pozorovania sú mimo hustých vrstiev atmosféry, vo vesmíre. Mimochodom, hviezdy tu neblikajú, ale horia studeným, pokojným svetlom.
Známe súhvezdia vyzerajú vo vesmíre úplne rovnako ako na Zemi. Hviezdy sú od nás v obrovských vzdialenostiach a vzdialenie sa od zemského povrchu o niekoľko stoviek kilometrov nemôže nič zmeniť na ich zdanlivej relatívnej polohe. Dokonca aj pri pozorovaní z Pluta by boli obrysy súhvezdí úplne rovnaké.
Počas jedného obehu z kozmickej lode pohybujúcej sa na nízkej obežnej dráhe Zeme v zásade môžete vidieť všetky súhvezdia zemskej oblohy. Pozorovanie hviezd z vesmíru má dvojaký význam: astronomický a navigačný. Najmä je veľmi dôležité pozorovať svetlo hviezd nezmenené atmosférou.
Navigácia podľa hviezd je vo vesmíre nemenej dôležitá. Pozorovaním vopred vybraných „referenčných“ hviezd môžete loď nielen orientovať, ale aj určiť jej polohu v priestore.
Astronómovia už dlho snívali o budúcich observatóriách na povrchu Mesiaca. Zdalo sa, že úplná absencia atmosféry by mala na prirodzenom satelite Zeme vytvoriť ideálne podmienky pre astronomické pozorovania počas lunárnej noci aj počas lunárneho dňa.
Na svete je veľa zaujímavých vecí. Trblietanie hviezd je jedným z najúžasnejších javov. Koľko rôznych presvedčení sa spája s týmto fenoménom! Neznáme vždy desí a zároveň priťahuje. Aká je povaha tohto javu?
Vplyv atmosféry
Astronómovia urobili zaujímavý objav: blikanie hviezd nemá nič spoločné s ich zmenami. Prečo sa potom na nočnej oblohe mihnú hviezdy? Je to všetko o atmosférickom pohybe prúdov studeného a horúceho vzduchu. Tam, kde teplé vrstvy prechádzajú cez studené, vznikajú vzduchové víry. Pod vplyvom týchto vírov dochádza k skresleniu lúčov svetla. Takto sa ohýbajú svetelné lúče a menia zdanlivú polohu hviezd.
Zaujímavosťou je, že hviezdy vôbec neblikajú. Táto vízia je vytvorená na Zemi. Oči pozorovateľov vnímajú svetlo prichádzajúce z hviezdy po prechode atmosférou. Preto na otázku, prečo sa hviezdy trblietajú, môžeme odpovedať, že hviezdy neblikajú, ale jav, ktorý pozorujeme na Zemi, je skreslenie svetla, ktoré prešlo z hviezdy cez atmosférické vrstvy vzduchu. Ak by k takýmto pohybom vzduchu nedochádzalo, blikanie by nebolo pozorované ani z najvzdialenejšej hviezdy vo vesmíre.
Vedecké vysvetlenie
Ak podrobnejšie rozvinieme otázku, prečo hviezdy blikajú, stojí za zmienku, že tento proces sa pozoruje, keď sa svetlo z hviezdy pohybuje z hustejšej atmosférickej vrstvy do menej hustej. Navyše, ako už bolo spomenuté vyššie, tieto vrstvy sa voči sebe neustále pohybujú. Z fyzikálnych zákonov vieme, že teplý vzduch stúpa nahor a studený naopak klesá. Keď svetlo prechádza cez túto hranicu vrstvy, pozorujeme blikanie.
Svetlo hviezd, ktoré prechádzajú vrstvami vzduchu rôznej hustoty, začína blikať a ich obrysy sa rozmazávajú a obraz sa zväčšuje. Zároveň sa mení aj intenzita žiarenia a podľa toho aj jas. Štúdiom a pozorovaním procesov opísaných vyššie vedci teda pochopili, prečo hviezdy blikajú a ich blikanie má rôznu intenzitu. Vo vede sa táto zmena intenzity svetla nazýva scintilácia.
Planéty a hviezdy: aký je rozdiel?
Ďalšou zaujímavosťou je, že nie každý svietiaci kozmický objekt produkuje svetlo vychádzajúce z fenoménu scintilácie. Zoberme si planéty. Odrážajú aj slnečné svetlo, ale neblikajú. Planéta sa od hviezdy odlišuje povahou žiarenia. Áno, svetlo hviezdy bliká, ale svetlo planéty nie.
Od staroveku sa ľudstvo naučilo navigovať vo vesmíre pomocou hviezd. V tých časoch, keď presné prístroje neboli vynájdené, obloha pomáhala nájsť správnu cestu. A dnes toto poznanie nestratilo svoj význam. Astronómia ako veda začala v 16. storočí, keď bol prvýkrát vynájdený ďalekohľad. Vtedy začali pozorne pozorovať svetlo hviezd a študovať zákony, podľa ktorých blikajú. Slovo astronómia v preklade z gréčtiny je to „zákon hviezd“.
Star Science
Astronómia študuje vesmír a nebeské telesá, ich pohyb, umiestnenie, štruktúru a pôvod. Vďaka rozvoju vedy astronómovia vysvetlili, ako sa trblietajúca sa hviezda na oblohe líši od planéty, ako prebieha vývoj nebeských telies, ich systémov a satelitov. Táto veda sa pozrela ďaleko za hranice slnečnej sústavy. Pulzary, kvazary, hmloviny, asteroidy, galaxie, čierne diery, medzihviezdna a medziplanetárna hmota, kométy, meteority a všetko, čo súvisí s vesmírom, študuje astronómia.
Intenzitu a farbu mihotavého svetla hviezd ovplyvňuje aj nadmorská výška atmosféry a blízkosť horizontu. Je ľahké si všimnúť, že hviezdy umiestnené blízko neho žiaria jasnejšie a trblietajú sa v rôznych farbách. Tento pohľad sa stáva obzvlášť krásnym počas mrazivých nocí alebo bezprostredne po daždi. V týchto chvíľach je obloha bez mráčika, čo prispieva k jasnejšiemu blikaniu. Sirius má zvláštne vyžarovanie.
Atmosféra a svetlo hviezd
Ak chcete pozorovať mihotanie hviezd, mali by ste pochopiť, že pri pokojnej atmosfére za zenitom je to možné len občas. Jas svetelného toku sa neustále mení. Je to opäť spôsobené odklonom svetelných lúčov, ktoré sú nerovnomerne sústredené nad zemským povrchom. Vietor tiež ovplyvňuje hviezdnu krajinu. Pozorovateľ hviezdnej panorámy sa v tomto prípade neustále ocitá striedavo v zatemnenej alebo osvetlenej oblasti.
Pri pozorovaní hviezd umiestnených vo výške viac ako 50° nebude zmena farby badateľná. Ale hviezdy, ktoré sú pod 35°, budú dosť často trblietať a meniť farbu. Veľmi intenzívne blikanie naznačuje heterogenitu atmosféry, ktorá priamo súvisí s meteorológiou. Pri pozorovaní hviezdneho blikania sa zistilo, že má tendenciu zosilňovať sa pri nízkom atmosférickom tlaku a teplote. So zvyšujúcou sa vlhkosťou možno zaznamenať aj zvýšenie blikania. Predpovedať počasie pomocou scintilácie však nie je možné. Stav atmosféry závisí od veľkého množstva rôznych faktorov, čo nám neumožňuje vyvodzovať závery o počasí len z mihotania hviezd. Samozrejme, niektoré veci fungujú, no tento fenomén má stále svoje nejasnosti a záhady.
VLÁDA MOSKVA
MOSKVA ODDELENIE ŠKOLSTVA
ODBOR VÝCHODNÝ OBVOD
ŠTÁTNA VZDELÁVACIA INŠTITÚCIA
STREDNÁ ŠKOLA č.000
111141 Moskva st. Perovská budova 44-a, budova 1,2 Telefón
Lekcia č. 5 (28.02.13)
"Práca s textom"
Skúšobné materiály z fyziky obsahujú úlohy, ktoré preverujú schopnosť študentov osvojiť si informácie, ktoré sú pre nich nové, pracovať s týmito informáciami a odpovedať na otázky, na ktoré odpovede vyplývajú z textu navrhnutého na štúdium. Po preštudovaní textu sa ponúkajú tri úlohy (č. 16,17 - základná úroveň, č. 18 - pokročilá úroveň).
Gilbertove experimenty s magnetizmom.
Gilbert vyrezal guľu z prírodného magnetu tak, aby mala póly na dvoch diametrálne odlišných bodoch. Tento sférický magnet nazval terella (obr. 1), teda malá Zem. Priblížením pohybujúcej sa magnetickej ihly k nej môžete jasne ukázať rôzne polohy magnetickej ihly, ktoré zaujíma v rôznych bodoch zemského povrchu: na rovníku je ihla umiestnená rovnobežne s rovinou horizontu, na póle - kolmo na rovinu horizontu.
Uvažujme o experimente, ktorý odhaľuje „magnetizmus prostredníctvom vplyvu“. Zavesme dva železné pásy paralelne k sebe na nite a pomaly k nim privádzame veľký permanentný magnet. V tomto prípade sa spodné konce pásikov rozchádzajú, pretože sú magnetizované rovnako (obr. 2a). Keď sa magnet približuje ďalej, spodné konce pásikov sa trochu zbiehajú, pretože samotný pól magnetu na ne začne pôsobiť väčšou silou (obr. 2b).
Úloha 16
Ako sa mení uhol sklonu magnetickej ihly, keď sa pohybuje po zemeguli pozdĺž poludníka od rovníka k pólu?
1) sa neustále zvyšuje
2) neustále klesá
3) najprv sa zvyšuje, potom klesá
4) najprv klesá, potom stúpa
Správna odpoveď: 1
Úloha 17
V ktorých bodoch sa nachádzajú magnetické póly terely (obr. 1)?
Správna odpoveď: 2
Úloha 18
V experimente odhaľujúcom „magnetizmus prostredníctvom vplyvu“ sú oba železné pásy zmagnetizované. Na obrázkoch 2a a 2b sú póly ľavého pásu naznačené pre oba prípady.
Na dolnom konci pravého pruhu
1) v oboch prípadoch sa objaví južný pól
2) v oboch prípadoch sa objaví severný pól
3) v prvom prípade vzniká severný a v druhom južný
4) v prvom prípade vzniká južný a v druhom severný
Správna odpoveď: 2
Ptolemaiove pokusy o lom svetla.
Grécky astronóm Claudius Ptolemaios (asi 130 n. l.) je autorom pozoruhodnej knihy, ktorá slúžila ako základná učebnica astronómie takmer 15 storočí. Okrem astronomickej učebnice však Ptolemaios napísal aj knihu „Optika“, v ktorej načrtol teóriu videnia, teóriu plochých a sférických zrkadiel a štúdium fenoménu lomu svetla.
Ptolemaios sa pri pozorovaní hviezd stretol s fenoménom lomu svetla. Všimol si, že lúč svetla, ktorý sa pohybuje z jedného média do druhého, sa „láme“. Preto hviezdny lúč, ktorý prechádza zemskou atmosférou, nedosahuje zemský povrch v priamke, ale pozdĺž zakrivenej čiary, to znamená, že dochádza k lomu. Zakrivenie lúča nastáva v dôsledku skutočnosti, že hustota vzduchu sa mení s nadmorskou výškou.
Na štúdium zákona lomu vykonal Ptolemaios nasledujúci experiment..gif" width="13" height="24 src="> (pozri obrázok). Pravítka sa mohli otáčať okolo stredu kruhu na spoločnej osi O.
Ptolemaios ponoril tento kruh do vody na priemer AB a otočením spodného pravítka zabezpečil, aby pravítka ležali na rovnakej priamke pre oko (ak sa pozriete pozdĺž horného pravítka). Potom kruh vybral z vody a porovnal uhly dopadu α a lom β . Meral uhly s presnosťou 0,5°. Čísla získané Ptolemaiom sú uvedené v tabuľke.
Uhol dopadu α , krúpy | ||||||||
Uhol lomu β , krúpy |
Ptolemaios nenašiel „vzorec“ na vzťah medzi týmito dvoma sériami čísel. Ak však určíme sínusy týchto uhlov, ukáže sa, že pomer sínusov je vyjadrený takmer rovnakým číslom aj pri takom hrubom meraní uhlov, ku ktorému sa uchýlil Ptolemaios.
Úloha 16
Refrakcia sa v texte vzťahuje na jav
1) zmeny smeru šírenia svetelného lúča v dôsledku odrazu na hranici atmosféry
2) zmeny smeru šírenia svetelného lúča v dôsledku lomu v zemskej atmosfére
3) absorpcia svetla pri jeho šírení v zemskej atmosfére
4) ohýbanie svetelného lúča okolo prekážok a tým odchýlka od priamočiareho šírenia
Správna odpoveď: 2
Úloha 17
Ktorý z nasledujúcich záverov odporuje Ptolemaiove pokusy?
1) uhol lomu je menší ako uhol dopadu, keď lúč prechádza zo vzduchu do vody
2) s rastúcim uhlom dopadu sa uhol lomu lineárne zvyšuje
3) pomer sínusu uhla dopadu k sínusu uhla lomu sa nemení
4) sínus uhla lomu závisí lineárne od sínusu uhla dopadu
Správna odpoveď: 2
Úloha 18
V dôsledku lomu svetla v pokojnej atmosfére je zdanlivá poloha hviezd na oblohe vzhľadom na horizont
1) nad skutočnou polohou
2) pod skutočnou polohou
3) posunuté na jednu alebo druhú stranu vertikálne vzhľadom na skutočnú polohu
4) sa zhoduje so skutočnou polohou
Správna odpoveď: 1
Thomsonove experimenty a objav elektrónu
Na konci 19. storočia sa uskutočnilo mnoho experimentov na štúdium elektrického výboja v riedkych plynoch. Výboj bol excitovaný medzi katódou a anódou, utesnený vo vnútri sklenenej trubice, z ktorej bol evakuovaný vzduch. To, čo vychádzalo z katódy, sa nazývalo katódové lúče.
Na určenie povahy katódových lúčov vykonal anglický fyzik Joseph John Thomson (1856 - 1940) nasledujúci experiment. Jeho experimentálnym usporiadaním bola vákuová katódová trubica (pozri obrázok). Vyhrievaná katóda K bola zdrojom katódových lúčov, ktoré boli urýchľované elektrickým poľom medzi anódou A a katódou K. V strede anódy bol otvor. Katódové lúče prechádzajúce týmto otvorom dopadajú na bod G na stene trubice S oproti otvoru v anóde. Ak je stena S pokrytá fluorescenčnou látkou, potom sa lúče dopadajúce na bod G javia ako svetelná škvrna. Na ceste z A do G prechádzali lúče medzi platňami kondenzátora CD, na ktorý sa dalo priviesť napätie z batérie.
Ak zapnete túto batériu, lúče sa odklonia elektrickým poľom kondenzátora a na obrazovke sa objaví škvrna S v polohe . Thomson navrhol, aby sa katódové lúče správali ako záporne nabité častice. Vytvorením rovnomerného magnetického poľa v oblasti medzi doskami kondenzátora kolmého na rovinu obrázka (je znázornené bodkami), môžete spôsobiť vychýlenie škvrny v rovnakom alebo opačnom smere.
Experimenty ukázali, že náboj častice je rovnaký ako náboj vodíkového iónu (C) a jeho hmotnosť je takmer 1840-krát menšia ako hmotnosť vodíkového iónu.
Neskôr dostal názov elektrón. Deň 30. apríla 1897, keď Joseph John Thomson informoval o svojom výskume, sa považuje za „narodeniny“ elektrónu.
Úloha 16
Čo sú katódové lúče?
1) Röntgenové lúče
2) gama lúče
3) tok elektrónov
4) tok iónov
Správna odpoveď: 3
Úloha 17
A. Katódové lúče interagujú s elektrickým poľom.
B. Katódové lúče interagujú s magnetickým poľom.
1) len A
2) len B
4) ani A, ani B
Správna odpoveď: 3
Úloha 18
Katódové lúče (pozri obrázok) zasiahnu bod G za predpokladu, že medzi platňami kondenzátora CD
1) pôsobí iba elektrické pole
2) pôsobí iba magnetické pole
3) kompenzuje sa pôsobenie síl z elektrických a magnetických polí
4) vplyv síl z magnetického poľa je zanedbateľný
Správna odpoveď: 3
Experimentálny objav zákona o ekvivalencii tepla a práce.
V roku 1807 fyzik J. Gay-Lussac, ktorý študoval vlastnosti plynov, vykonal jednoduchý experiment. Už dlho je známe, že stlačený plyn, expandujúci, ochladzuje. Gay-Lussac prinútil plyn expandovať do prázdnoty – do nádoby, z ktorej bol predtým odčerpaný vzduch. Na jeho prekvapenie nedošlo k žiadnemu poklesu teploty; Výskumník nevedel vysvetliť výsledok: prečo ten istý plyn, rovnako stlačený, expanduje, ochladzuje, ak je vypustený priamo von do atmosféry, a neochladzuje sa, ak je vypúšťaný do prázdnej nádoby, kde je tlak nulový?
Nemecký lekár Robert Mayer dokázal vysvetliť túto skúsenosť. Mayer mal predstavu, že práca a teplo sa môžu navzájom premieňať. Táto úžasná myšlienka umožnila Mayerovi okamžite objasniť záhadný výsledok experimentu Gay-Lussac: ak sa teplo a práca navzájom premieňajú, potom keď sa plyn roztiahne do prázdnoty, keď nevykoná žiadnu prácu, pretože neexistuje žiadna sila (tlak) pôsobiaca proti jeho zväčšeniu objemu, plyn by sa nemal ochladzovať. Ak musí plyn pri expanzii pôsobiť proti vonkajšiemu tlaku, jeho teplota by sa mala znížiť. Nemôžete získať prácu za nič! Mayerov pozoruhodný výsledok bol mnohokrát potvrdený priamymi meraniami; Zvlášť dôležité boli experimenty Joule, ktorý meral množstvo tepla potrebného na zahriatie kvapaliny otáčaním miešadla v nej. Zároveň sa merala ako práca vynaložená na otáčanie mixéra, tak aj množstvo tepla prijatého kvapalinou. Bez ohľadu na to, ako sa zmenili experimentálne podmienky, odobrali sa rôzne kvapaliny, rôzne nádoby a mixéry, výsledok bol rovnaký: z tej istej práce sa vždy získalo rovnaké množstvo tepla.
https://pandia.ru/text/78/089/images/image010_68.jpg" width="250" height="210 src=">
Krivka topenia (p - tlak, T - teplota)
Podľa moderných koncepcií zostáva väčšina zemského vnútra pevná. Látka astenosféry (plášť Zeme v hĺbke 100 km až 300 km) je však v takmer roztavenom stave. Toto je názov pre pevné skupenstvo, ktoré sa ľahko zmení na kvapalinu (roztavenú) s miernym zvýšením teploty (proces 1) alebo znížením tlaku (proces 2).
Zdrojom topenia primárnej magmy je astenosféra. Ak sa v niektorej oblasti zníži tlak (napríklad pri premiestnení častí litosféry), potom sa tuhá hmota astenosféry okamžite zmení na tekutú taveninu, t.j. na magmu.
Aké fyzikálne dôvody však uviedli do pohybu mechanizmus sopečnej erupcie?
Magma spolu s vodnou parou obsahuje rôzne plyny (oxid uhličitý, chlorovodík a fluorid, oxidy síry, metán a iné). Koncentrácia rozpustených plynov zodpovedá vonkajšiemu tlaku. Vo fyzike je známy Henryho zákon: koncentrácia plynu rozpusteného v kvapaline je úmerná jeho tlaku nad kvapalinou. Teraz si predstavte, že tlak v hĺbke sa znížil. Plyny rozpustené v magme sa stávajú plynnými. Magma zväčšuje svoj objem, pení a začína stúpať nahor. Keď magma stúpa, tlak ešte viac klesá, takže proces uvoľňovania plynu sa zintenzívňuje, čo zase vedie k zrýchleniu vzostupu.
Úloha 16
V akých stavoch agregácie je hmota astenosféry v oblastiach I a II na diagrame (pozri obrázok)?
1) I – v kvapaline, II – v pevnom stave
2) I – v pevnom stave, II – v kvapaline
3) I – v kvapaline, II – v kvapaline
4) I – v pevnom, II – v pevnom
Správna odpoveď: 2
Úloha 17
Aká sila spôsobuje, že roztavená, spenená magma stúpa nahor?
1) gravitácia
2) elastická sila
3) Archimedova sila
4) trecia sila
Správna odpoveď: 3
Úloha 18
Kesónová choroba je choroba, ku ktorej dochádza, keď sa potápač rýchlo zdvihne z veľkých hĺbok. Kesónová choroba sa u ľudí vyskytuje pri rýchlej zmene vonkajšieho tlaku. Pri práci v podmienkach zvýšeného tlaku ľudské tkanivá absorbujú dodatočné množstvá dusíka. Preto musia potápači stúpať pomaly, aby krv stihla zaniesť vzniknuté bublinky plynu do pľúc.
Ktoré tvrdenia sú pravdivé?
A. Koncentrácia dusíka rozpusteného v krvi sa zvyšuje, čím hlbšie sa potápač ponorí.
B. Pri nadmerne rýchlom prechode z vysokotlakového prostredia do nízkotlakového prostredia sa uvoľňuje prebytočný dusík rozpustený v tkanivách, pričom vznikajú plynové bubliny.
1) len A
2) len B
4) ani A, ani B
Správna odpoveď: 3
gejzíry
Gejzíry sa nachádzajú v blízkosti aktívnych alebo nedávno spiacich sopiek. Gejzíry potrebujú na erupciu teplo zo sopiek.
Aby ste pochopili fyziku gejzírov, nezabudnite, že bod varu vody závisí od tlaku (pozri obrázok).
Závislosť bodu varu vody od tlaku https://pandia.ru/text/78/089/images/image013_71.gif" width="25" height="21"> Pa. V tomto prípade voda v trubica
1) sa bude pod vplyvom atmosférického tlaku pohybovať smerom nadol
2) zostane v rovnováhe, pretože jeho teplota je pod bodom varu
3) sa rýchlo ochladí, pretože jeho teplota je pod bodom varu v hĺbke 10 m
4) bude vrieť, pretože jeho teplota je vyššia ako bod varu pri vonkajšom tlaku Pa
Správna odpoveď: 4
Hmla
Za určitých podmienok vodná para vo vzduchu čiastočne kondenzuje, čoho výsledkom sú vodné kvapky hmly. Kvapky vody majú priemer od 0,5 mikrónov do 100 mikrónov.
Vezmite nádobu, naplňte ju do polovice vodou a zatvorte veko. Najrýchlejšie molekuly vody, ktoré prekonávajú príťažlivosť od iných molekúl, vyskakujú z vody a vytvárajú paru nad hladinou vody. Tento proces sa nazýva odparovanie vody. Na druhej strane molekuly vodnej pary, ktoré sa zrážajú medzi sebou as inými molekulami vzduchu, môžu náhodne skončiť na povrchu vody a premeniť sa späť na kvapalinu. Toto je kondenzácia pary. V konečnom dôsledku sa pri danej teplote procesy vyparovania a kondenzácie vzájomne kompenzujú, to znamená, že sa ustanoví stav termodynamickej rovnováhy. Vodná para nachádzajúca sa v tomto prípade nad povrchom kvapaliny sa nazýva nasýtená.
Ak sa teplota zvýši, rýchlosť vyparovania sa zvýši a rovnováha sa vytvorí pri vyššej hustote vodnej pary. Hustota nasýtených pár sa teda zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou (pozri obrázok).
Závislosť hustoty nasýtenej vodnej pary od teploty
Aby sa vytvorila hmla, para musí byť nielen nasýtená, ale aj presýtená. Vodná para sa nasýti (a presýti) dostatočným ochladením (proces AB) alebo počas dodatočného odparovania vody (proces AC). Podľa toho sa padajúca hmla nazýva chladiaca hmla a hmla z odparovania.
Druhou podmienkou nevyhnutnou pre vznik hmly je prítomnosť kondenzačných jadier (centier). Úlohu jadier môžu zohrávať ióny, drobné kvapôčky vody, prachové častice, častice sadzí a iné drobné nečistoty. Čím viac znečistenia ovzdušia, tým hustejšia je hmla.
Úloha 16
Z grafu na obrázku vyplýva, že pri teplote 20 °C je hustota nasýtenej vodnej pary 17,3 g/m3. To znamená, že pri 20 °C
5) v 1 m je hmotnosť nasýtenej vodnej pary 17,3 g
6) 17,3 m vzduchu obsahuje 1 g nasýtenej vodnej pary
8) hustota vzduchu je 17,3 g/m2
Správna odpoveď: 1
Úloha 17
V ktorom procese zobrazenom na grafe možno pozorovať odparovaciu hmlu?
1) Len AB
2) iba AC
4) ani AB, ani AC
Správna odpoveď: 2
Úloha 18
Ktoré tvrdenia sú pravdivé?
A. Mestské hmly sa v porovnaní s hmlami v horských oblastiach vyznačujú vyššou hustotou.
B. Hmly sa pozorujú, keď teplota vzduchu prudko stúpa.
1) len A
2) len B
4) ani A, ani B
Správna odpoveď: 1
Farba oblohy a zapadajúce slnko
Prečo je nebo modré? Prečo sa zapadajúce slnko sfarbí do červena? Ukazuje sa, že v oboch prípadoch je dôvod rovnaký – rozptyl slnečného svetla v zemskej atmosfére.
V roku 1869 anglický fyzik J. Tyndall vykonal nasledujúci experiment: cez obdĺžnikové akvárium naplnené vodou prešiel slabo sa rozbiehajúci úzky lúč svetla. Bolo zaznamenané, že ak sa pozriete na svetelný lúč v akváriu zo strany, zdá sa, že je modrastý. A ak sa pozriete na lúč z výstupného konca, svetlo nadobudne červenkastý odtieň. Dá sa to vysvetliť predpokladom, že modré (modré) svetlo je rozptýlené viac ako červené. Preto pri prechode bieleho svetelného lúča cez rozptylové médium sa z neho rozptýli hlavne modré svetlo, takže v lúči vychádzajúcom z média začne prevládať červené svetlo. Čím ďalej sa biely lúč pohybuje v rozptylovom médiu, tým je na výstupe červený.
V roku 1871 J. Strett (Rayleigh) vypracoval teóriu rozptylu svetelných vĺn malými časticami. Zákon stanovený Rayleighom hovorí: intenzita rozptýleného svetla je úmerná štvrtej mocnine frekvencie svetla alebo, inými slovami, je nepriamo úmerná štvrtej mocnine vlnovej dĺžky svetla.
Rayleigh predložil hypotézu, podľa ktorej centrá, ktoré rozptyľujú svetlo, sú molekuly vzduchu. Neskôr, už v prvej polovici 20. storočia, sa zistilo, že hlavnú úlohu v rozptyle svetla zohráva kolísanie hustoty vzduchu - mikroskopické kondenzácie a zriedenia vzduchu, ktoré vznikajú v dôsledku chaotického tepelného pohybu molekúl vzduchu.
https://pandia.ru/text/78/089/images/image017_61.gif" height="1 src=">
Disk, na ktorý je zaznamenaný zvuk, je vyrobený zo špeciálneho mäkkého voskového materiálu. Z tohto voskového kotúča sa pomocou galvanoplastickej metódy odstráni medená kópia (klišé). Ide o nanášanie čistej medi na elektródu pri prechode elektrického prúdu cez roztok jej solí. Medená kópia sa potom vytlačí na plastové disky. Takto sa vyrábajú gramofónové platne.
Pri prehrávaní zvuku sa pod ihlu napojenú na membránu gramofónu vloží gramofónová platňa a platňa sa otáča. Pohybom po zvlnenej drážke platne sa koniec ihly chveje a spolu s ňou vibruje aj membrána a tieto vibrácie celkom presne reprodukujú nahratý zvuk.
Úloha 16
Aké vibrácie vytvára membrána rohu pod vplyvom zvukovej vlny?
5) zadarmo
6) blednutie
7) nútený
8) vlastné oscilácie
Správna odpoveď: 3
Úloha 17
Aká súčasná akcia sa používa na získanie klišé z voskového disku?
1) magnetické
2) tepelný
3) svetlo
4) chemický
Správna odpoveď: 4
Úloha 18
Pri mechanickom nahrávaní zvuku sa používa ladička. Dvojnásobným zvýšením hracieho času ladičky
5) dĺžka zvukovej drážky sa zväčší 2-krát
6) dĺžka zvukovej drážky sa skráti 2-krát
7) hĺbka zvukovej drážky sa zvýši 2-krát
8) hĺbka zvukovej drážky sa zníži dvakrát
Správna odpoveď: 1
Magnetické zavesenie
Priemerná rýchlosť vlakov na železnici nepresahuje
150 km/h. Navrhnúť vlak, ktorý sa rýchlosťou vyrovná lietadlu, nie je jednoduché. Pri vysokých rýchlostiach nevydržia kolesá vlaku zaťaženie. Existuje len jedna cesta von: opustiť kolesá a nechať vlak lietať. Jedným zo spôsobov, ako „zavesiť“ vlak nad koľaje, je použitie magnetického odpudzovania.
V roku 1910 Belgičan E. Bachelet zostrojil prvý model lietajúceho vlaku na svete a otestoval ho. 50-kilogramový vozeň lietajúceho vlaku v tvare cigary zrýchlil na rýchlosť cez 500 km/h! Bacheletova magnetická cesta bola reťaz kovových stĺpikov s cievkami pripevnenými na ich vrcholoch. Po zapnutí prúdu sa príves so zabudovanými magnetmi zdvihol nad cievky a urýchlil rovnakým magnetickým poľom, nad ktorým bol zavesený.
Takmer súčasne s Bacheletovou v roku 1911 profesor Technologického inštitútu v Tomsku B. Weinberg vyvinul oveľa ekonomickejší záves pre lietajúci vlak. Weinberg navrhol neodtláčať cestu a autá od seba, čo je spojené s obrovskými nákladmi na energiu, ale prilákať ich obyčajnými elektromagnetmi. Elektromagnety vozovky boli umiestnené nad vlakom, aby svojou príťažlivosťou kompenzovali gravitáciu vlaku. Železné auto sa spočiatku nenachádzalo presne pod elektromagnetom, ale za ním. V tomto prípade boli elektromagnety namontované po celej dĺžke cesty. Keď bol zapnutý prúd v prvom elektromagnete, príves sa zdvihol a posunul sa dopredu, smerom k magnetu. Ale chvíľu predtým, ako sa príves mal prilepiť na elektromagnet, bol vypnutý prúd. Vlak pokračoval v lete zotrvačnosťou, čím sa znížila jeho výška. Zapol sa ďalší elektromagnet, vlak sa opäť zdvihol a zrýchlil. Weinberg umiestnením svojho auta do medeného potrubia, z ktorého sa odčerpával vzduch, zrýchlil auto na rýchlosť 800 km/h!
Úloha 16
Ktorú magnetickú interakciu možno použiť pre maglev?
A. Príťažlivosť opačných pólov.
B. Odpudzovanie podobných pólov.
1) len A
2) len B
3) ani A, ani B
Správna odpoveď: 4
Úloha 17
Keď sa maglev vlak pohne
1) medzi vlakom a vozovkou nevznikajú žiadne trecie sily
2) sily odporu vzduchu sú zanedbateľné
3) využívajú sa elektrostatické odpudzujúce sily
4) využívajú sa príťažlivé sily magnetických pólov s rovnakým názvom
Správna odpoveď: 1
Úloha 18
V modeli magnetického vlaku B. Weinberga bolo potrebné použiť príves s väčšou hmotnosťou. Aby sa nový príves hýbal ako doteraz, je to nevyhnutné
5) vymeňte medenú rúrku za železnú
6) nevypínajte prúd v elektromagnetoch, kým sa príves „neprilepí“
7) zvýšiť prúd v elektromagnetoch
8) inštalujte elektromagnety pozdĺž cesty vo veľkých intervaloch
Správna odpoveď: 3
Piezoelektrina
V roku 1880 francúzski vedci bratia Pierre a Paul Curie skúmali vlastnosti kryštálov. Všimli si, že ak je kryštál kremeňa stlačený z oboch strán, potom sa na jeho stranách kolmo na smer kompresie objavia elektrické náboje: kladné na jednej strane, záporné na druhej strane. Rovnakú vlastnosť majú kryštály turmalínu, Rochelleovej soli a dokonca aj cukru. Náboje na kryštálových plochách vznikajú aj pri jeho naťahovaní. Navyše, ak sa počas stláčania nahromadí na tvári kladný náboj, potom sa pri naťahovaní nahromadí na tejto ploche záporný náboj a naopak. Tento jav sa nazýval piezoelektrina (z gréckeho slova "piezo" - lis). Kryštál s touto vlastnosťou sa nazýva piezoelektrický. Neskôr bratia Curieovci zistili, že piezoelektrický efekt je reverzibilný: ak sa na plochách kryštálu vytvoria opačné elektrické náboje, kryštál sa buď zmrští alebo natiahne, v závislosti od toho, na ktorú stranu sa aplikuje kladný a záporný náboj.
Pôsobenie rozšírených piezoelektrických zapaľovačov je založené na fenoméne piezoelektriky. Hlavnou súčasťou takéhoto zapaľovača je piezoelektrický prvok - keramický piezoelektrický valec s kovovými elektródami na základniach. Pomocou mechanického zariadenia sa na piezoelektrický prvok aplikuje krátkodobý šok. V tomto prípade sa na jeho dvoch stranách objavia opačné elektrické náboje, umiestnené kolmo na smer pôsobenia deformujúcej sily. Napätie medzi týmito stranami môže dosiahnuť niekoľko tisíc voltov. Napätie je privádzané cez izolované vodiče na dve elektródy umiestnené v hrote zapaľovača vo vzdialenosti 3 - 4 mm od seba. Iskrový výboj, ktorý vzniká medzi elektródami, zapáli zmes plynu a vzduchu.
Napriek veľmi vysokému napätiu (~10 kV) sú experimenty s piezo zapaľovačom úplne bezpečné, pretože aj pri skrate sa sila prúdu ukáže ako zanedbateľná a bezpečná pre ľudské zdravie, ako pri elektrostatických výbojoch pri vyzliekaní vlneného alebo syntetického oblečenia. v suchom počasí.
Úloha 16
Piezoelektrina je fenomén
1) výskyt elektrických nábojov na povrchu kryštálov počas ich deformácie
2) výskyt ťahovej a tlakovej deformácie v kryštáloch
3) prechod elektrického prúdu cez kryštály
4) prechod iskrového výboja počas deformácie kryštálu
Správna odpoveď: 1
Úloha 17
Pomocou piezo zapaľovača nepredstavuje nebezpečenstvo, pretože
7) prúdová sila je zanedbateľná
8) prúd 1 A je pre človeka bezpečný
Správna odpoveď: 3
Úloha 18
Na začiatku 20. storočia francúzsky vedec Paul Langevin vynašiel žiarič ultrazvukových vĺn. Nabíjaním plôch kremenného kryštálu elektrinou z vysokofrekvenčného generátora striedavého prúdu zistil, že kryštál osciluje pri frekvencii zmeny napätia. Činnosť žiariča je založená na
1) priamy piezoelektrický efekt
2) inverzný piezoelektrický efekt
3) fenomén elektrifikácie pod vplyvom vonkajšieho elektrického poľa
4) fenomén elektrifikácie pri náraze
Správna odpoveď: 2
Stavba egyptských pyramíd
Cheopsova pyramída je jedným zo siedmich divov sveta. Stále existuje veľa otázok o tom, ako presne bola pyramída postavená.
Preprava, zdvíhanie a inštalácia kameňov s hmotnosťou desiatok a stoviek ton nebola jednoduchá záležitosť.
Aby mohli zdvihnúť kamenné bloky, vymysleli veľmi prefíkanú metódu. Okolo staveniska boli postavené zemné rampy. Ako pyramída rástla, rampy stúpali vyššie a vyššie, akoby obopínali celú budúcu budovu. Kamene sa ťahali po rampe na saniach rovnako ako po zemi, pričom si pomáhali pákami. Uhol sklonu rampy bol veľmi malý - 5 alebo 6 stupňov, preto dĺžka rampy narástla na stovky metrov. Počas výstavby Khafreho pyramídy teda rampa spájajúca horný chrám s dolným, s rozdielom úrovní viac ako 45 m, mala dĺžku 494 m a šírku 4,5 m.
V roku 2007 francúzsky architekt Jean-Pierre Houdin navrhol, že pri stavbe Cheopsovej pyramídy použili staroegyptskí inžinieri systém vonkajších aj vnútorných rámp a tunelov. Houdin verí, že iba spodná bola postavená pomocou vonkajších rámp,
43 metrová časť (celková výška Cheopsovej pyramídy je 146 metrov). Na zdvíhanie a inštaláciu zostávajúcich blokov bol použitý systém vnútorných rámp usporiadaných do špirály. Aby to urobili, Egypťania demontovali vonkajšie rampy a presunuli ich dovnútra. Architekt je presvedčený, že dutiny objavené v roku 1986 v hrúbke Cheopsovej pyramídy sú tunely, do ktorých sa postupne premieňali rampy.
Úloha 16
Aký typ jednoduchého mechanizmu je rampa?
5) pohyblivý blok
6) pevný blok
8) naklonená rovina
Správna odpoveď: 4
Úloha 17
Rampy zahŕňajú
5) nákladný výťah v obytných budovách
6) výložník žeriavu
7) brána na zdvíhanie vody zo studne
8) naklonená plošina pre vjazd vozidiel
Správna odpoveď: 4
Úloha 18
Ak zanedbáme trenie, potom rampa, ktorá spájala horný chrám so spodným pri stavbe Khafreho pyramídy, umožnila získať zisk.
5) asi 11-krát silnejší
6) Viac ako 100-násobná pevnosť
7) v prevádzke približne 11-krát
8) vo vzdialenosti približne 11-krát
Správna odpoveď: 1
Albedo Zeme
Teplota na povrchu Zeme závisí od odrazivosti planéty – albeda. Povrchové albedo je pomer energetického toku odrazených slnečných lúčov k energetickému toku slnečných lúčov dopadajúcich na povrch, vyjadrený ako percento alebo zlomok jednotky. Albedo Zeme vo viditeľnej časti spektra je asi 40 %. Bez oblačnosti by to bolo asi 15 %.
Albedo závisí od mnohých faktorov: prítomnosť a stav oblačnosti, zmeny ľadovcov, ročné obdobie a podľa toho aj zrážky. V 90. rokoch 20. storočia sa ukázala významná úloha aerosólov - najmenších pevných a kvapalných častíc v atmosfére. Pri spaľovaní paliva sa do ovzdušia uvoľňujú plynné oxidy síry a dusíka; zlučovaním v atmosfére s vodnými kvapôčkami vytvárajú kyseliny sírovú, dusičnú a amoniak, ktoré sa potom menia na síranové a dusičnanové aerosóly. Aerosóly nielenže odrážajú slnečné svetlo a bránia mu dostať sa na zemský povrch. Aerosólové častice slúžia ako kondenzačné jadrá pre vzdušnú vlhkosť pri tvorbe oblačnosti a tým prispievajú k zvyšovaniu oblačnosti. A to zase znižuje tok slnečného tepla na zemský povrch.
Priehľadnosť slnečného žiarenia v nižších vrstvách zemskej atmosféry závisí aj od požiarov. V dôsledku požiarov stúpa do atmosféry prach a sadze, ktoré pokrývajú Zem hustou clonou a zvyšujú albedo povrchu.
Úloha 16
Povrchové albedo označuje
1) celkový tok slnečných lúčov dopadajúcich na zemský povrch
2) pomer energetického toku odrazeného žiarenia k toku absorbovaného žiarenia
3) pomer energetického toku odrazeného žiarenia k toku dopadajúceho žiarenia
4) rozdiel medzi energiou dopadajúceho a odrazeného žiarenia
Správna odpoveď: 3
Úloha 17
Ktoré tvrdenia sú pravdivé?
A. Aerosóly odrážajú slnečné svetlo a tým pomáhajú znižovať albedo Zeme.
B. Sopečné erupcie zvyšujú albedo Zeme.
1) len A
2) len B
4) ani A, ani B
Správna odpoveď: 2
Úloha 18
V tabuľke sú uvedené niektoré charakteristiky pre planéty slnečnej sústavy - Venušu a Mars. Je známe, že albedo Venuše je A = 0,76 a albedo Marsu je A = 0,15. Ktorá z charakteristík ovplyvnila najmä rozdiel v albede planét?
Charakteristika | Venuša | Mars |
A. Priemerná vzdialenosť od Slnka v polomeroch obežnej dráhy Zeme | ||
B. Priemerný polomer planéty, km | ||
IN. Počet satelitov | ||
G. Prítomnosť atmosféry | veľmi hustá | riedke |
Správna odpoveď: 4
Skleníkový efekt
Na určenie teploty objektu ohrievaného Slnkom je dôležité poznať jeho vzdialenosť od Slnka. Čím je planéta v slnečnej sústave bližšie k Slnku, tým vyššia je jej priemerná teplota. Pre objekt vzdialený od Slnka ako Zem poskytuje numerický odhad priemernej povrchovej teploty nasledujúci výsledok: T Å ≈ –15°C.
V skutočnosti je klíma Zeme oveľa miernejšia. Jeho priemerná povrchová teplota je asi 18 °C v dôsledku takzvaného skleníkového efektu – ohrievania spodnej časti atmosféry žiarením z povrchu Zeme.
V spodných vrstvách atmosféry prevláda dusík (78 %) a kyslík (21 %). Zvyšné zložky tvoria len 1 %. Ale je to presne toto percento, ktoré určuje optické vlastnosti atmosféry, pretože dusík a kyslík takmer neinteragujú so žiarením.
„Skleníkový“ efekt pozná každý, kto sa zaoberal touto jednoduchou záhradnou stavbou. V atmosfére to vyzerá takto. Časť slnečného žiarenia, ktorá sa neodráža od oblakov, prechádza atmosférou, ktorá pôsobí ako sklo alebo film a ohrieva zemský povrch. Rozohriaty povrch sa ochladzuje, vyžaruje tepelné žiarenie, ale toto je iné žiarenie – infračervené. Priemerná vlnová dĺžka takéhoto žiarenia je oveľa väčšia ako tá, ktorá prichádza zo Slnka, a preto atmosféra, takmer priehľadná pre viditeľné svetlo, prenáša infračervené žiarenie oveľa horšie.
Vodná para absorbuje asi 62% infračerveného žiarenia, čo prispieva k zahrievaniu spodných vrstiev atmosféry. Po vodnej pare na zozname skleníkových plynov je oxid uhličitý (CO2), ktorý v čistom vzduchu absorbuje 22 % infračerveného žiarenia Zeme.
Atmosféra pohlcuje tok dlhovlnného žiarenia stúpajúceho z povrchu planéty, ohrieva sa a následne ohrieva povrch Zeme. Maximum v spektre slnečného žiarenia nastáva pri vlnovej dĺžke asi 550 nm. Maximum v spektre žiarenia Zeme nastáva pri vlnovej dĺžke približne 10 mikrónov. Úloha skleníkového efektu je znázornená na obrázku 1.
Obr. 1(a). Krivka 1 - vypočítané spektrum slnečného žiarenia (s teplotou fotosféry 6000°C); krivka 2 - vypočítané spektrum žiarenia Zeme (s povrchovou teplotou 25°C)
Obr. 1 (b). Absorpcia (v percentách) žiarenia rôznych vlnových dĺžok zemskou atmosférou. V spektrálnej oblasti od 10 do 20 µm sú absorpčné pásy molekúl CO2, H2O, O3, CH4. Pohlcujú žiarenie prichádzajúce z povrchu Zeme
Úloha 16
Ktorý plyn zohráva najväčšiu úlohu pri skleníkovom efekte zemskej atmosféry?
10) kyslík
11) oxid uhličitý
12) vodná para
Správna odpoveď: 4
Úloha 17
Ktoré z nasledujúcich tvrdení zodpovedá krivke na obrázku 1(b)?
A. Viditeľné žiarenie, zodpovedajúce maximu slnečného spektra, prechádza atmosférou takmer bez prekážok.
B. Infračervené žiarenie s vlnovou dĺžkou presahujúcou 10 mikrónov prakticky neprechádza za zemskú atmosféru.
5) len A
6) len B
8) ani A, ani B
Správna odpoveď: 3
Úloha 18
Vďaka skleníkovému efektu
1) v chladnom zamračenom počasí chráni vlnené oblečenie ľudské telo pred podchladením
2) čaj v termoske zostáva horúci po dlhú dobu
3) slnečné lúče prechádzajúce cez sklenené okná ohrievajú vzduch v miestnosti
4) za slnečného letného dňa je teplota vody v nádržiach nižšia ako teplota piesku na brehu
Správna odpoveď: 3
Ľudský sluch
Najnižší tón vnímaný človekom s normálnym sluchom má frekvenciu okolo 20 Hz. Horná hranica sluchového vnímania sa medzi jednotlivcami značne líši. Vek je tu obzvlášť dôležitý. V osemnástich rokoch s dokonalým sluchom môžete počuť zvuk do 20 kHz, ale v priemere sú hranice počuteľnosti pre akýkoľvek vek v rozmedzí 18 - 16 kHz. S vekom sa citlivosť ľudského ucha na vysokofrekvenčné zvuky postupne znižuje. Na obrázku je znázornený graf úrovne vnímania zvuku verzus frekvencia pre ľudí rôzneho veku.
Bolestivosť" href="/text/category/boleznennostmz/" rel="bookmark">bolestivé reakcie. Dopravný alebo priemyselný hluk pôsobí na človeka deprimujúco - unavuje, dráždi, narúša koncentráciu. Len čo takýto hluk ustane, človek zažíva pocit úľavy a pokoja .
Hladina hluku 20–30 decibelov (dB) je pre človeka prakticky neškodná. Ide o prirodzený hluk pozadia, bez ktorého je ľudský život nemožný. Pre „hlasité zvuky“ je maximálny povolený limit približne 80–90 decibelov. Už zvuk o sile 120–130 decibelov spôsobuje v človeku bolesť a pri 150 sa pre neho stáva neznesiteľnou. Vplyv hluku na organizmus závisí od veku, citlivosti sluchu a dĺžky pôsobenia.
Dlhé obdobia nepretržitého vystavenia vysokej intenzite hluku sú pre sluch najškodlivejšie. Po vystavení silnému hluku sa výrazne zvyšuje normálny prah sluchového vnímania, teda najnižšia úroveň (hlasitosť), pri ktorej môže daný človek ešte počuť zvuk určitej frekvencie. Merania prahov sluchového vnímania sa vykonávajú v špeciálne vybavených miestnostiach s veľmi nízkou úrovňou okolitého hluku pomocou zvukových signálov cez slúchadlá. Táto technika sa nazýva audiometria; umožňuje získať krivku individuálnej citlivosti sluchu alebo audiogram. Audiogramy zvyčajne ukazujú odchýlky od normálnej citlivosti sluchu (pozri obrázok).
0 " style="margin-left:-2.25pt;border-collapse:collapse">
Zdroj hluku
Hladina hluku (dB)
A. funkčný vysávač
B. hluk vo vozni metra
IN. orchester popovej hudby
G. automobil
D.šepkať na vzdialenosť 1 m
8) B, B, D a A
Správna odpoveď: 1
Grécky astronóm Claudius Ptolemaios (asi 130 n. l.) je autorom pozoruhodnej knihy, ktorá slúžila ako základná učebnica astronómie takmer 15 storočí. Ptolemaios však okrem astronomickej učebnice napísal aj knihu „Optika“, v ktorej načrtol teóriu videnia, teóriu plochých a sférických zrkadiel a štúdium fenoménu lomu svetla. Ptolemaios sa pri pozorovaní hviezd stretol s fenoménom lomu svetla. Všimol si, že lúč svetla, ktorý sa pohybuje z jedného média do druhého, sa „láme“. Preto hviezdny lúč, ktorý prechádza zemskou atmosférou, nedosahuje zemský povrch v priamke, ale pozdĺž zakrivenej čiary, to znamená, že dochádza k lomu. Zakrivenie lúča nastáva v dôsledku skutočnosti, že hustota vzduchu sa mení s nadmorskou výškou.
Na štúdium zákona lomu vykonal Ptolemaios nasledujúci experiment. Zobral kruh a upevnil pravítka l1 a l2 na os tak, aby sa okolo nej mohli voľne otáčať (pozri obrázok). Ptolemaios ponoril tento kruh do vody na priemer AB a otočením spodného pravítka zabezpečil, aby pravítka ležali na rovnakej priamke pre oko (ak sa pozriete pozdĺž horného pravítka). Potom kruh vybral z vody a porovnal uhly dopadu α a lomu β. Meral uhly s presnosťou 0,5°. Čísla získané Ptolemaiom sú uvedené v tabuľke.
Ptolemaios nenašiel „vzorec“ na vzťah medzi týmito dvoma sériami čísel. Ak však určíme sínusy týchto uhlov, ukáže sa, že pomer sínusov je vyjadrený takmer rovnakým číslom aj pri takom hrubom meraní uhlov, ku ktorému sa uchýlil Ptolemaios.
V dôsledku lomu svetla v pokojnej atmosfére je zdanlivá poloha hviezd na oblohe vzhľadom na horizont
1) vyššia ako skutočná poloha
2) pod skutočnou polohou
3) posunuté na jednu alebo druhú stranu vertikálne vzhľadom na skutočnú polohu
4) zodpovedá skutočnej polohe
Koniec formulára
Začiatok formulára
V pokojnej atmosfére sa pozoruje poloha hviezd, ktoré nie sú kolmé na zemský povrch v bode, kde sa nachádza pozorovateľ. Aká je zdanlivá poloha hviezd - nad alebo pod ich skutočnou polohou vzhľadom na horizont? Vysvetli svoju odpoveď.
Koniec formulára
Začiatok formulára
Refrakcia sa v texte vzťahuje na jav
1) zmeny smeru šírenia svetelného lúča v dôsledku odrazu na hranici atmosféry
2) zmeny smeru šírenia svetelného lúča v dôsledku lomu v zemskej atmosfére
3) absorpcia svetla pri jeho šírení zemskou atmosférou
4) ohyb svetelného lúča okolo prekážok a tým odchýlka od priamočiareho šírenia
Koniec formulára
Začiatok formulára
Ktorý z nasledujúcich záverov odporuje Ptolemaiove pokusy?
1) uhol lomu je menší ako uhol dopadu pri prechode lúča zo vzduchu do vody
2) Keď sa uhol dopadu zväčšuje, uhol lomu sa lineárne zvyšuje
3) pomer sínusu uhla dopadu k sínusu uhla lomu sa nemení
4) sínus uhla lomu závisí lineárne od sínusu uhla dopadu
Koniec formulára
Koniec formulára
Koniec formulára
Fotoluminiscencia
Niektoré látky samotné začnú žiariť, keď sú osvetlené elektromagnetickým žiarením. Táto žiara alebo luminiscencia má dôležitú vlastnosť: luminiscenčné svetlo má iné spektrálne zloženie ako svetlo, ktoré žiaru spôsobilo. Pozorovania ukazujú, že luminiscenčné svetlo má dlhšiu vlnovú dĺžku ako vzrušujúce svetlo. Napríklad, ak je lúč fialového svetla nasmerovaný na kužeľ obsahujúci roztok fluoresceínu, osvetlená kvapalina začne jasne luminiscovať zeleno-žltým svetlom.
Niektoré telesá si zachovávajú schopnosť žiariť ešte nejaký čas po tom, čo ich osvetlenie prestane svietiť. Tento dosvit môže trvať rôzne: od zlomku sekundy až po mnoho hodín. Žiaru, ktorá sa zastaví s osvetlením, je zvyčajné nazývať fluorescenciou a žiaru, ktorá má viditeľné trvanie, je fosforescencia.
Fosforeskujúce kryštalické prášky sa používajú na poťahovanie špeciálnych obrazoviek, ktoré si po osvetlení zachovávajú svoju žiaru dve až tri minúty. Takéto obrazovky tiež žiaria, keď sú vystavené röntgenovému žiareniu.
Fosforeskujúce prášky našli veľmi dôležité využitie pri výrobe žiariviek. V plynových výbojkách naplnených ortuťovými parami dochádza pri prechode elektrického prúdu k ultrafialovému žiareniu. Sovietsky fyzik S.I. Vavilov navrhol pokryť vnútorný povrch takýchto lámp špeciálne pripravenou fosforeskujúcou kompozíciou, ktorá pri ožiarení ultrafialovým svetlom vytvára viditeľné svetlo. Výberom zloženia fosforeskujúcej látky je možné získať spektrálne zloženie emitovaného svetla čo najbližšie k spektrálnemu zloženiu denného svetla.
Fenomén luminiscencie sa vyznačuje mimoriadne vysokou citlivosťou: niekedy stačí 10 – 10 g svietiacej látky, napríklad v roztoku, na detekciu tejto látky jej charakteristickou žiarou. Táto vlastnosť je základom luminiscenčnej analýzy, ktorá umožňuje odhaliť zanedbateľné nečistoty a posúdiť kontaminanty alebo procesy vedúce k zmenám v pôvodnej látke.
Ľudské tkanivá obsahujú veľké množstvo rôznych prírodných fluorofórov, ktoré majú rôzne fluorescenčné spektrálne oblasti. Obrázok ukazuje emisné spektrá hlavných fluorofórov biologických tkanív a škálu elektromagnetických vĺn.
Podľa prezentovaných údajov pyroxidin žiari
1) červené svetlo
2) žlté svetlo
3) zelené svetlo
4) fialové svetlo
Koniec formulára
Začiatok formulára
Predbežne boli osvetlené dva rovnaké kryštály, ktoré majú vlastnosť fosforeskovať v žltej časti spektra: prvý červenými lúčmi, druhý modrými lúčmi. Pre ktorý z kryštálov možno pozorovať dosvit? Vysvetli svoju odpoveď.
Koniec formulára
Začiatok formulára
Pri skúmaní potravinárskych výrobkov možno použiť luminiscenčnú metódu na identifikáciu pokazenia a falšovania výrobkov.
V tabuľke sú uvedené indikátory luminiscencie tukov.
Farba luminiscencie masla sa zmenila zo žltozelenej na modrú. To znamená, že maslo mohlo byť pridané
1) len krémový margarín
2) iba „extra“ margarín
3) len rastlinná masť
4) niektorý z nasledujúcich tukov
Koniec formulára
Albedo Zeme
Teplota na povrchu Zeme závisí od odrazivosti planéty – albeda. Povrchové albedo je pomer energetického toku odrazených slnečných lúčov k energetickému toku slnečných lúčov dopadajúcich na povrch, vyjadrený ako percento alebo zlomok jednotky. Albedo Zeme vo viditeľnej časti spektra je asi 40 %. Bez oblačnosti by to bolo asi 15 %.
Albedo závisí od mnohých faktorov: prítomnosť a stav oblačnosti, zmeny ľadovcov, ročné obdobie a podľa toho aj zrážky.
V 90. rokoch 20. storočia bola zrejmá významná úloha aerosólov – „oblakov“ drobných pevných a tekutých častíc v atmosfére. Pri spaľovaní paliva sa do ovzdušia uvoľňujú plynné oxidy síry a dusíka; zlučovaním v atmosfére s vodnými kvapôčkami vytvárajú kyseliny sírovú, dusičnú a amoniak, ktoré sa potom menia na síranové a dusičnanové aerosóly. Aerosóly nielenže odrážajú slnečné svetlo a bránia mu dostať sa na zemský povrch. Aerosólové častice slúžia ako kondenzačné jadrá pre vzdušnú vlhkosť pri tvorbe oblačnosti a tým prispievajú k zvýšeniu oblačnosti. A to zase znižuje tok slnečného tepla na zemský povrch.
Priehľadnosť slnečného žiarenia v nižších vrstvách zemskej atmosféry závisí aj od požiarov. V dôsledku požiarov stúpa do atmosféry prach a sadze, ktoré pokrývajú Zem hustou clonou a zvyšujú albedo povrchu.
Ktoré tvrdenia sú pravdivé?
A. Aerosóly odrážajú slnečné svetlo a tým pomáhajú znižovať albedo Zeme.
B. Sopečné erupcie zvyšujú albedo Zeme.
1) len A
2) len B
3) aj A aj B
4) ani A ani B
Koniec formulára
Začiatok formulára
V tabuľke sú uvedené niektoré charakteristiky pre planéty slnečnej sústavy - Venušu a Mars. Je známe, že albedo Venuše A 1= 0,76 a albedo Marsu A 2= 0,15. Ktorá z charakteristík ovplyvnila najmä rozdiel v albede planét?
1) A 2) B 3) IN 4) G
Koniec formulára
Začiatok formulára
Zvyšuje sa alebo klesá zemské albedo počas sopečných erupcií? Vysvetli svoju odpoveď.
Koniec formulára
Začiatok formulára
Povrchové albedo označuje
1) celkový tok slnečných lúčov dopadajúcich na zemský povrch
2) pomer toku energie odrazeného žiarenia k toku absorbovaného žiarenia
3) pomer toku energie odrazeného žiarenia k toku dopadajúceho žiarenia
4) rozdiel medzi energiou dopadajúceho a odrazeného žiarenia
Koniec formulára
Štúdium spektier
Všetky vyhrievané telesá vyžarujú elektromagnetické vlny. Na experimentálne štúdium závislosti intenzity žiarenia od vlnovej dĺžky je potrebné:
1) rozložiť žiarenie na spektrum;
2) zmerajte rozloženie energie v spektre.
Na získavanie a štúdium spektier sa používajú spektrálne zariadenia – spektrografy. Schéma hranolového spektrografu je znázornená na obrázku. Sledované žiarenie najskôr vstupuje do trubice, na ktorej jednom konci je tienidlo s úzkou štrbinou a na druhom - zberná šošovka L 1. Štrbina je v ohnisku šošovky. Preto rozbiehavý svetelný lúč dopadajúci na šošovku zo štrbiny z nej vychádza ako rovnobežný lúč a dopadá na hranol R.
Pretože rôzne frekvencie zodpovedajú rôznym indexom lomu, z hranola vychádzajú paralelné lúče rôznych farieb, ale nezhodujú sa v smere. Padajú na objektív L 2. V ohniskovej vzdialenosti tohto objektívu je obrazovka, zábrus alebo fotografická doska. Objektív L 2 zaostruje rovnobežné lúče lúčov na obrazovke a namiesto jedného obrazu štrbiny sa získa celý rad obrazov. Každá frekvencia (presnejšie úzky spektrálny interval) má svoj vlastný obraz v podobe farebného pruhu. Všetky tieto obrázky spolu
a tvoria spektrum.
Energia žiarenia spôsobuje zahrievanie tela, takže stačí zmerať telesnú teplotu a pomocou nej posúdiť množstvo energie absorbovanej za jednotku času. Ako citlivý prvok si môžete vziať tenkú kovovú platňu potiahnutú tenkou vrstvou sadzí a zahriatím platne posúdiť energiu žiarenia v danej časti spektra.
Rozklad svetla na spektrum v prístroji znázornenom na obrázku je založený na
1) fenomén rozptylu svetla
2) fenomén odrazu svetla
3) fenomén absorpcie svetla
4) vlastnosti tenkej šošovky
Koniec formulára
Začiatok formulára
V hranolovom spektrografe šošovka L 2 (pozri obrázok) sa používa na
1) rozklad svetla na spektrum
2) zaostrenie lúčov určitej frekvencie do úzkeho pruhu na obrazovke
3) stanovenie intenzity žiarenia v rôznych častiach spektra
4) premenou rozbiehavého svetelného lúča na paralelné lúče
Koniec formulára
Začiatok formulára
Je potrebné pokryť kovovú platňu teplomera používaného v spektrografe vrstvou sadzí? Vysvetli svoju odpoveď.
Koniec formulára
Začiatok formulára
