Проходячи через земну атмосферу, промені світла змінюють прямолінійний напрямок. Внаслідок збільшення щільності атмосфери заломлення світлових променів посилюється при наближенні до Землі. В результаті спостерігач бачить небесні світила як би піднятими над горизонтом на кут, що отримав назву астрономічної рефракції.

Рефракція одна із головних джерел як систематичних, і випадкових помилок спостережень. У 1906р. Ньюкомб писав, що немає такої галузі практичної астрономії, про яку б так багато писали, як про рефракцію, і яка була б у такому незадовільному стані. До середини 20 століття астрономи редукували свої спостереження за таблицями рефракції, складеними в 19 столітті. Основним недоліком всіх старих теорій було неточне уявлення про будову земної атмосфери.

Приймемо поверхню Землі АВ за сферу радіуса ОА=R, а атмосферу Землі представимо у вигляді концентричних із нею шарів ав, а 1 до 1 , а 2 до 2…з щільностями, що збільшуються принаймні наближення шарів до земної поверхні (рис.2.7). Тоді промінь SA від якогось дуже віддаленого світила, заломлюючись в атмосфері, прийде в точку А у напрямку S¢A, відхилившись від свого початкового положення SA або від паралельного напряму S²A на деякий кут S¢AS²= r, званий астрономічною рефракцією Всі елементи криволінійного променя SA і остаточний видимий напрямок AS¢ будуть лежати в одній і тій же вертикальній площині ZAOS. Отже, астрономічна рефракція тільки підвищує справжній напрямок на світило в вертикальній площині, що проходить через нього.

Кутове підвищення світила над горизонтом в астрономії називають висотою світила. Кут S¢AH = h¢буде видимою висотою світила, а кут S²AH = h = h¢ - rє справжня його висота. Кут z- Справжня зенітна відстань світила, а z¢ є видимим його значенням.

Величина рефракції залежить від багатьох факторів і може змінюватись у кожному місці на Землі навіть протягом доби. Для середніх умов отримано наближену формулу рефракції:

Dh=-0,9666ctg h¢. (2.1)

Коефіцієнт 0,9666 відповідає щільності атмосфери при температурі +10°З тиску 760мм ртутного стовпа. Якщо інші характеристики атмосфери, то поправку за рефракцію, розраховану за формулою (2.1), необхідно коригувати поправками за температуру і тиск.

Рис.2.7.Астрономічна рефракція

Для обліку астрономічної рефракції у зенітальних способах астрономічних визначень під час спостереження зенітних відстаней світил вимірюють температуру та тиск повітря. У точних способах астрономічних визначень зенітні відстані світил вимірюються від 10° до 60°. Верхня межа обумовлена ​​інструментальними помилками, нижня – помилками таблиць рефракції.

Зенітна відстань світила, виправлена ​​поправкою за рефракцію, обчислюється за такою формулою:

Середня (нормальна при температурі +10°З тиску 760мм рт. ст.) рефракція, що обчислюється по z¢;

Коефіцієнт, що враховує температуру повітря, що обчислюється за значенням температури;

B- Коефіцієнт, що враховує тиск повітря.

Теорією рефракції займалося багато вчених. Спочатку як вихідне служило припущення, що щільність різних шарів атмосфери зменшується зі збільшенням висоти цих шарів в арифметичній прогресії (Буге). Але незабаром це припущення було визнано в усіх відношеннях незадовільним, оскільки воно призводило до дуже малої величини рефракції і занадто швидкого зменшення температури з висотою над поверхнею Землі.

Ньютон висловив гіпотезу про зменшення щільності атмосфери з висотою згідно із законом геометричної прогресії. І ця гіпотеза виявилася незадовільною. За цією гіпотезою виходило, що температура у всіх шарах атмосфери повинна залишатися постійною та рівною температурі на поверхні Землі.

Найдотепнішою виявилася гіпотеза Лапласа, проміжна між двома вищевикладеними. На цій гіпотезі Лапласа було засновано таблиці рефракції, які щорічно містилися у французькому астрономічному календарі.

Земна атмосфера з її нестабільністю (турбуленція, варіації рефракції) накладає межу на точність астрономічних спостережень із Землі.

При виборі місця встановлення великих астрономічних приладів попередньо всебічно вивчається астроклімат району, під яким розуміється сукупність факторів, що спотворюють форму випромінювання небесних об'єктів, що проходить через атмосферу хвильового фронту. Якщо хвильовий фронт доходить до приладу неспотвореним, то прилад у цьому випадку може працювати з максимальною ефективністю (з роздільною здатністю, що наближається до теоретичної).

Як з'ясувалося, якість телескопічного зображення знижується головним чином через перешкоди, що вносяться приземним шаром атмосфери. Земля завдяки власному тепловому випромінюванню вночі значно охолоджується і охолоджує прилеглий до неї шар повітря. Зміна температури повітря на 1°С змінює показник заломлення на 10 -6 . На ізольованих гірських вершинах товщина приземного шару повітря із значним перепадом (градієнтом) температури може досягати кілька десятків метрів. У долинах та на рівнинних місцях у нічний час цей шар значно товщий і може становити сотні метрів. Цим пояснюється вибір місць для астрономічних обсерваторій на відрогах хребтів та ізольованих вершинах, звідки більш щільне холодне повітря може стікати в долини. Висоту вежі телескопа вибирають такою, щоб прилад знаходився вище за основну ділянку температурних неоднорідностей.

Важливим чинником астроклімату є вітер у приземному шарі атмосфери. Перемішуючи шари холодного та теплого повітря, він викликає появу неоднорідностей щільності у стовпі повітря над приладом. Неоднорідності, розміри яких менші за діаметр телескопа, призводять до дефокусування зображення. Більші флуктуації щільності (у кілька метрів і більше) не викликають різких спотворень фронту хвилі і призводять в основному до зміщення, а не до дефокусування зображення.

У верхніх шарах атмосфери (у тропопаузі) також спостерігаються флуктуації густини та показника заломлення повітря. Але обурення в тропопаузі не впливають помітно на якість зображень, що даються оптичними приладами, тому що температурні градієнти значно менше, ніж у приземному шарі. Ці шари викликають не тремтіння, а мерехтіння зірок.

При астрокліматичних дослідженнях встановлюють зв'язок між кількістю ясних днів, що реєструються метеослужбою, та кількістю ночей, придатних для астрономічних спостережень. Найвигіднішими районами, за даними астрокліматичного аналізу території колишнього СРСР, є деякі гірські райони середньоазіатських держав.

Земна рефракція

Промені від наземних предметів, якщо вони проходять в атмосфері досить великий шлях, також зазнають рефракції. Траєкторія променів під впливом рефракції викривляється, і ми бачимо їх не на тих місцях або не в тому напрямку, де вони насправді знаходяться. За деяких умов у результаті земної рефракції виникають міражі - помилкові зображення віддалених об'єктів.

Кутом земної рефракції a називається кут між напрямком на видиме і дійсне положення предмета, що спостерігається (рис.2.8). Значення кута a залежить від відстані до предмета, що спостерігається, і від вертикального градієнта температури в приземному шарі атмосфери, в якому відбувається поширення променів від наземних предметів.

Рис.2.8. Прояв земної рефракції під час візування:

а) - знизу вгору; б) - зверху вниз; a - кут земної рефракції

Із земною рефракцією пов'язана геодезична (геометрична) дальність видимості (рис.2.9). Приймемо, що спостерігач знаходиться у точці А на деякій висоті h Н над земною поверхнею і спостерігає горизонт у напрямку точки В. Площина НАН – горизонтальна площина, що проходить через точку А перпендикулярно до радіуса земної кулі, називається площиною математичного горизонту. Якби промені світла поширювалися в атмосфері прямолінійно, то найдальша точка на Землі, яку може побачити спостерігач з точки А, була б точка В. Відстань до цієї точки (дотична АВ до земної кулі) і є геодезична (або геометрична) дальність видимості D 0 . Кругова лінія на земній поверхні ВР – геодезичний (або геометричний) обрій спостерігача. Величина D 0 обумовлена ​​лише геометричними параметрами: радіусом Землі R та висотою h Н спостерігача і дорівнює D o ≈ √ 2Rh H = 3,57√ h H, що випливає з рис.2.9.

Рис.2.9. Земна рефракція: математичний (ПН) та геодезичний (ВВ) горизонти, геодезична дальність видимості (АВ=D 0)

Якщо спостерігач спостерігає деякий предмет, що знаходиться на висоті h пр над поверхнею Землі, то геодезичною дальністю буде відстань АС = 3,57 (√ h H + √ h пр). Ці твердження були б вірними, якби світло поширювалося в атмосфері прямолінійно. Але це не так. При нормальному розподілі температури та щільності повітря у приземному шарі крива лінія, що зображує траєкторію світлового променя, звернена до Землі своєю увігнутою стороною. Тому найдальшою точкою, яку побачить спостерігач із А, буде не В, а В¢. Геодезична дальність видимості АВ з урахуванням рефракції буде в середньому на 6-7% більше і замість коефіцієнта 3,57 у формулах буде коефіцієнт 3,82. Геодезична дальність обчислюється за формулами

, h - м, D - км, R - 6378 км

де hн і hпр – у метрах, D –за кілометри.

Для людини середнього зростання дальність горизонту Землі становить близько 5км. Для космонавтів В.А.Шаталова та А.С.Єлісєєва, що літали на космічному кораблі «Союз-8», дальність горизонту в перигеї (висота 205км) була 1730км, а в апогеї (висота 223км) – 1800км.

Для радіохвиль рефракція майже не залежить від довжини хвилі, але крім температури та тиску залежить ще від вмісту в повітрі водяної пари. За однакових умов зміни температури та тиску радіохвилі переломлюються сильніше, ніж світлові, особливо за великої вологості.

Тому в формулах для визначення дальності горизонту або виявлення предмета радіолокатора променем перед коренем буде коефіцієнт 4,08. Отже, горизонт радіолокаційної системи виявляється далі приблизно на 11%.

Радіохвилі добре відбиваються від земної поверхні та від нижньої межі інверсії або шару зниженої вологості. У такому своєрідному хвилеводі, утвореному земною поверхнею і основою інверсії, радіохвилі можуть поширюватися на великі відстані. Ці особливості поширення радіохвиль успішно використовують у радіолокації.

Температура повітря в приземному шарі, особливо в нижній частині, далеко не завжди падає з висотою. Вона може зменшуватися з різною швидкістю, може не змінюватися за висотою (ізотермія) і може збільшуватися з висотою (інверсія). Залежно від величини та знака градієнта температури, рефракція може по-різному впливати на дальність видимого горизонту.

Вертикальний градієнт температури в однорідній атмосфері, де щільність повітря з висотою не змінюється, g 0 = 3,42 ° С/100м. Розглянемо, якою буде траєкторія променя АВпри різних градієнтах температури біля Землі.

Нехай, тобто. температура повітря зменшується з висотою. При цій умові зменшується з висотою і показник заломлення. Траєкторія світлового променя у разі буде звернена до земної поверхні своєю увігнутою стороною (на рис. 2.9 траєкторія АВ¢). Таку рефракцію називають позитивною. Найдальшу точку У¢ спостерігач побачить у напрямку останньої дотичної до траєкторії променя. Ця дотична, тобто. видимий рахунок рефракції горизонт, становить з математичним горизонтом НАНкут D, менший за кут d. Кут d– це кут між математичним та геометричним горизонтом без рефракції. Таким чином, видимий обрій піднявся на кут ( d - D) і розширився, оскільки D > D 0.

Тепер уявімо, що gпоступово зменшується, тобто. температура з висотою зменшується все повільніше і повільніше. Настане момент, коли градієнт температури стане рівним нулю (ізотермія), а далі градієнт температури стає негативним. Температура не зменшується, а росте з висотою, тобто. спостерігається інверсія температури. При зменшенні градієнта температури та переході його через нуль видимий горизонт буде підніматися вище та вище і настане момент, коли D дорівнюватиме нулю. Видимий геодезичний обрій підніметься до математичного. Земна поверхня як би розпрямилася, стала плоскою. Геодезична дальність видимості – дуже велика. Радіус кривизни променя став рівним радіусу земної кулі.

При ще сильнішій температурній інверсії D стає негативним. Видимий обрій піднявся вище математичного. Спостерігачеві в точці А здаватиметься, що він знаходиться на дні величезної улоговини. Через обрій піднімаються і стають видимими (начебто парять у повітрі) предмети, що знаходяться далеко за геодезичним горизонтом (рис.2.10).

Такі явища можна спостерігати у полярних країнах. Так, з Канадського берега Америки через протоку Сміта можна іноді бачити берег Гренландії з усіма будовами на ньому. Відстань до гренландського берега близько 70 км, тоді як геодезична дальність видимості становить трохи більше 20 км. Інший приклад. З англійської сторони протоки Па-де-Кале з Гастінгса доводилося бачити французький берег, що лежить через протоку на відстані близько 75 км.

Рис.2.10. Явище незвичайної рефракції у полярних країнах

Тепер припустимо, що g=g 0 , отже, щільність повітря з висотою не змінюється (однорідна атмосфера), рефракція відсутня і D=D 0 .

При g > g 0 показник заломлення та щільність повітря з висотою збільшуються. В цьому випадку траєкторія світлових променів звернена до земної поверхні своєю опуклою стороною. Таку рефракцію називають негативною. Остання точка Землі, яку побачить спостерігач в А, буде В². Видимий обрій АВ² звузився і опустився на кут (D - d).

З розглянутого можна сформулювати таке правило: якщо вздовж розповсюдження світлового променя в атмосфері щільність повітря (а, отже, і показник заломлення) змінюється, то світловий промінь буде згинатися так, що його траєкторія завжди звернена опуклістю у бік зменшення щільності (і показника заломлення) повітря .

Рефракція та міражі

Слово міраж французького походження має два значення: «відображення» і «оманливе бачення». Обидва значення цього слова добре відбивають сутність явища. Міраж – це зображення реально існуючого Землі предмета, часто збільшене і сильно спотворене. Розрізняють кілька видів міражів в залежності від того, де розташовується зображення по відношенню до предмета: верхні, нижні, бічні та складні. Найбільш часто спостерігаються верхні і нижні міражі, які виникають при незвичайному розподілі щільності (і, отже, показника заломлення) по висоті, коли на деякій висоті або біля поверхні Землі є порівняно тонкий шар дуже теплого повітря (з малим показником заломлення), в якому промені, які від наземних предметів, відчувають повне внутрішнє відбиток. Це відбувається при падінні променів на цей шар під кутом більше за кут повного внутрішнього відбиття. Цей тепліший шар повітря і відіграє роль повітряного дзеркала, що відображає промені, що потрапляють в нього.

Верхні міражі (рис.2.11) виникають за наявності сильних температурних інверсій, коли щільність повітря та показник заломлення з висотою швидко зменшуються. У верхніх міражах зображення розташовується над предметом.

Рис.2.11. Верхній міраж

Траєкторії світлових променів показані малюнку (2.11). Припустимо, що земна поверхня плоска та шари однакової щільності розташовані паралельно їй. Так як щільність зменшується з висотою, то . Теплий шар, що грає роль дзеркала, лежить на висоті. У цьому шарі, коли кут падіння променів стає рівним показнику заломлення (), відбувається поворот променів назад до земної поверхні. Спостерігач може бачити одночасно сам предмет (якщо він не за горизонтом) та одне або кілька зображень над ним – прямих та перевернутих.

Рис.2.12. Складний верхній міраж

На рис. 2.12 представлено схему виникнення складного верхнього міражу. Видно сам предмет аbнад ним його пряме зображення а¢b¢, перевернуте в²b²і знову пряме а²¢b²¢. Такий міраж може виникнути, якщо густина повітря зменшується з висотою спочатку повільно, потім швидко і знову повільно. Зображення виходить перевернутим, якщо промені, що йдуть від крайніх точок предмета, перетнуться. Якщо предмет знаходиться далеко (за горизонтом), то сам предмет може бути і не бачимо, а його зображення, високо підняті у повітря, видно з великих відстаней.

Місто Ломоносів знаходиться на березі Фінської затоки за 40 км від Санкт-Петербурга. Зазвичай з Ломоносова Санкт-Петербург не видно зовсім або дуже погано. Іноді Санкт-Петербург видно «як на долоні». Це один із прикладів верхніх міражів.

До верхніх міражів, мабуть, слід віднести хоча б частину так званих примарних Земель, які десятиліттями розшукували в Арктиці і так і не знайшли. Особливо довго шукали Землю Саннікова.

Яків Санніков був мисливцем, займався хутровим промислом. У 1811р. він вирушив на собаках по льоду до групи Новосибірських островів і з північного краю острова Котельний побачив в океані невідомий острів. Досягти його не зміг, але повідомив про відкриття нового острова уряду. Торішнього серпня 1886г. Е.В.Толь під час своєї експедиції на Новосибірські острови теж побачив острів Саннікова і зробив запис у щоденнику: «Обрій абсолютно ясний. У напрямку на північний схід, 14-18 градусів, ясно побачили контури чотирьох столових гір, що на сході з'єднувалися з низинною землею. Таким чином, повідомлення Саннікова підтвердилося повністю. Ми маємо право, отже, нанести у відповідному місці на карту пунктирну лінію та надписати на ній: «Земля Саннікова».

Пошукам Землі Саннікова Толь віддав 16 років життя. Він організував та провів три експедиції в район Новосибірських островів. Під час останньої експедиції на шхуні "Зоря" (1900-1902рр.) експедиція Толя загинула, так і не знайшовши Землі Саннікова. Більше Землю Саннікова ніхто не бачив. Можливо, це був міраж, який у певний час року з'являється в тому самому місці. Як Санніков, і Толь, бачили міраж одного й того острова, розташованого у цьому напрямі, лише значно далі в океані. Можливо, це був один із островів Де-Лонга. Можливо, це був величезний айсберг – цілий крижаний острів. Такі крижані гори, площею до 100 км 2 , мандрують океаном кілька десятків років.

Не завжди міраж обманював людей. Англійський полярний дослідник Роберт Скотт у 1902р. в Антарктиді побачив гори, що ніби висять у повітрі. Скотт припустив, що далі за обрієм знаходиться гірський ланцюг. І, дійсно, гірський ланцюг був виявлений пізніше норвезьким полярним дослідником Раулем Амундсеном саме там, де й передбачав його перебування Скотт.

Рис.2.13. Нижній міраж

Нижні міражі (рис.2.13) виникають за дуже швидкому зменшенні температури з висотою, тобто. при дуже високих градієнтах температури. Роль повітряного дзеркала грає найтонший приземний найтепліший шар повітря. Міраж називається нижнім, оскільки зображення предмета розміщується під предметом. У нижніх міражах здається, ніби під предметом знаходиться водна гладь і всі предмети відбиваються в ній.

У спокійній воді добре відображаються всі предмети, що стоять на березі. Віддзеркалення в тонкому нагрітому від земної поверхні шарі повітря абсолютно аналогічне відбитку у воді, тільки роль дзеркала грає саме повітря. Стан повітря, у якому виникають нижні міражі, вкрай нестійкий. Адже внизу, біля землі, лежить сильно нагріте, а значить і легше повітря, а вище за нього – холодніше і тяжче. струмені гарячого повітря, що піднімаються від землі, пронизують шари холодного повітря. За рахунок цього міраж змінюється на очах, поверхня води здається хвилюючою. Досить невеликого пориву вітру чи поштовху і станеться обвалення, тобто. перевертання повітряних шарів. Тяжке повітря кинеться вниз, руйнуючи повітряне дзеркало, і міраж зникне. Сприятливими умовами для виникнення нижніх міражів є однорідна, рівна поверхня Землі, що підстилає, що має місце в степах і пустелях, і сонячна безвітряна погода.

Якщо міраж є зображення реально існуючого предмета, виникає питання – зображення якої водної поверхні бачать подорожні в пустелі? Адже води у пустелі немає. Справа в тому, що водна поверхня або озеро, що здається, видимі в міражі, насправді є зображенням не водної поверхні, а неба. Ділянки піднебіння відбиваються в повітряному дзеркалі та створюють повну ілюзію блискучої водної поверхні. Такий міраж можна побачити не тільки в пустелі чи степу. Вони виникають навіть у Санкт-Петербурзі та його околицях у сонячні дні над асфальтовими дорогами чи рівним піщаним пляжем.

Рис.2.14. Бічний міраж

Бічні міражі виникають у тих випадках, коли шари повітря однакової щільності розташовуються в атмосфері не горизонтально, як завжди, а похило і навіть вертикально (рис.2.14). Такі умови створюються влітку, вранці невдовзі після сходу Сонця біля скелястих берегів моря чи озера, коли берег вже освітлений Сонцем, а поверхню води та повітря ще холодні. Бічні міражі неодноразово спостерігалися на Женевському озері. Бічний міраж може з'явитися біля кам'яної стіни будинку, нагрітої Сонцем, і навіть збоку від нагрітої печі.

Складного виду міражі, або фата-моргана, виникають, коли є умови для появи як верхнього, так і нижнього міражу, наприклад при значній температурній інверсії на деякій висоті над відносно теплим морем. Щільність повітря з висотою спочатку збільшується (температура повітря знижується), а потім швидко зменшується (температура повітря підвищується). При такому розподілі щільності повітря стан атмосфери дуже нестійкий і схильний до раптових змін. Тому вид міражу змінюється на очах. Найпростіші скелі та будинки внаслідок багаторазових спотворень та збільшення на очах перетворюються на чудові замки феї Моргани. Фата-Морган спостерігається біля берегів Італії, Сицилії. Але вона може виникнути і у високих широтах. Ось як описав бачену ним у Нижньоколимську фата-моргану відомий дослідник Сибіру Ф.П.Врангель: «Дія горизонтальної рефракції справила рід фата-моргани. Гори, що лежать на південь, здавалися нам у різних спотворених видах і висять у повітрі. Далекі гори уявлялися перекинутими вниз вершинами. Річка звузилася до того, що протилежний берег здавався майже у наших хат».

Чи думали ви над тим, чому вдень на небі не видно зірки? Адже повітря і вдень так само прозоре, як і вночі. Вся справа тут у тому, що вдень атмосфера розсіює сонячне світло.

Уявіть, що ви перебуваєте увечері у добре освітленій кімнаті. Крізь шибку яскраві ліхтарі, розташовані зовні, видно досить добре. Але слабко освітлені предмети розглянути майже неможливо. Однак варто тільки вимкнути в кімнаті світло, як скло перестає бути перешкодою для нашого зору.

Щось схоже відбувається при спостереженнях неба: вдень атмосфера над нами яскраво освітлена і крізь неї видно Сонце, проте не може пробитися слабке світло далеких зірок. Але після того, як Сонце занурюється під обрій і сонячне світло (а з ним і світло, розсіяне повітрям) «вимикається», атмосфера стає «прозорою» і можна спостерігати зірки.

Інша річ у космосі. У міру підйому космічного корабля на висоту щільні шари атмосфери залишаються внизу, і небо поступово темніє.

На висоті близько 200-300 км, там, де зазвичай здійснюють польоти пілотовані космічні кораблі, небо зовсім чорне. Чорне завжди, якщо навіть на видимій його частині зараз знаходиться Сонце.

«Небо має чорний колір. Зірки цьому небі виглядають дещо яскравіше і чіткіше видно на тлі чорного неба»,— так описував свої космічні враження перший космонавт Ю. А. Гагарін.

Але все-таки і з борту космічного корабля на денному боці неба видно далеко не всі зірки, а найяскравіші. Оку заважає сліпуче світло Сонця та світло Землі.

Якщо подивитися на небо із Землі, ми чітко побачимо, що всі зірки мерехтять. Вони як би загасають, то розгоряються, переливаючись при цьому різними кольорами. І чим нижче над горизонтом розташована зірка, тим сильніше мерехтіння.

Мерехтіння зірок теж пояснюється наявністю атмосфери. Перш ніж досягти нашого ока, світло, що випромінюється зіркою, проходить крізь атмосферу. В атмосфері завжди є маси більш теплого і холоднішого повітря. Від температури повітря в тій чи іншій області залежить його щільність. Переходячи з однієї області в іншу, світлові промені зазнають заломлення. Напрямок їхнього поширення змінюється. Завдяки цьому в деяких місцях над земною поверхнею вони концентруються, в інших є порівняно рідкісними. Внаслідок постійного руху повітряних мас ці зони постійно зміщуються, і спостерігач бачить то посилення, то ослаблення яскравості зірок. Але оскільки різні кольорові промені заломлюються не однаково, то моменти посилення та ослаблення різних кольорів настають не одночасно.

Крім того, певну роль у мерехтіння зірок можуть відігравати й інші складніші оптичні ефекти.

Наявність теплих та холодних шарів повітря, інтенсивні переміщення повітряних мас позначаються і як телескопічних зображень.

Де найкращі умови для астрономічних спостережень: у гірських районах чи рівнині, березі моря чи глибині материка, у лісі чи пустелі? І взагалі, що краще для астрономів — десять безхмарних ночей протягом місяця або лише одна ясна ніч, але така, коли повітря ідеально прозоре і спокійне?

Це лише мала частина тих питань, які доводиться вирішувати під час вибору місця для будівництва обсерваторій та встановлення великих телескопів. Подібними проблемами займається особлива галузь науки – астрокліматологія.

Зрозуміло, найкращі умови для астрономічних спостережень — поза щільними верствами атмосфери, у космосі. До речі, зірки тут не мерехтять, а горять холодним спокійним світлом.

Звичні сузір'я виглядають у космосі так само, як і на Землі. Зірки знаходяться на величезних відстанях від нас, і віддалення від земної поверхні на кілька сотень кілометрів нічого не може змінити в їх видимому взаємному розташуванні. Навіть при спостереженні з Плутона обриси сузір'їв були б такими самими.

Протягом одного витка з борту космічного корабля, що рухається навколоземною орбітою, в принципі можна побачити всі сузір'я земного неба. Спостереження зірок із космосу представляє подвійний інтерес: астрономічний та навігаційний. Зокрема, дуже важливо спостерігати зоряне світло, не змінене атмосферою.

Не менш важливе значення має у космосі та навігація по зірках. Спостерігаючи заздалегідь обрані «опорні» зірки, можна як орієнтувати корабель, а й визначати його становище у просторі.

Протягом тривалого часу астрономи мріяли про майбутні обсерваторії на поверхні Місяця. Здавалося, повна відсутність атмосфери має створювати на природному супутнику Землі ідеальні умови для астрономічних спостережень як під час місячної ночі, і умовах місячного дня.

У світі багато цікавого. Мерехтіння зірок - одне з найдивовижніших явищ. Скільки усіляких повір'їв пов'язано з цим явищем! Невідоме завжди лякає та притягує одночасно. Яка ж природа такого явища?

Вплив атмосфери

Астрономи зробили цікаве відкриття: мерехтіння зірок не пов'язане з їх змінами. Тоді чому зірки мерехтять нічним небом? Вся справа в атмосферному русі потоків холодного та гарячого повітря. Де проходять теплі шари над холодними, там утворюються вихори повітря. Під дією цих вихорів промені світла спотворюються. Так світлові промені викривляються, змінюючи видиме положення зірок.

Цікавий той факт, що зірки взагалі не мерехтять. Таке бачення створюється землі. Очі спостерігачів сприймають світло, що походить від зірки, після його проходження крізь атмосферу. Тому на питання про те, чому зірки мерехтять, можна відповісти, що зірки не мерехтять, бо явище, які ми спостерігаємо на землі, - це спотворення світла, що пройшло шлях від зірки крізь атмосферні шари повітря. Якби таких рухів повітря не відбувалося, то й мерехтіння не спостерігалося б, навіть від найдальшої зірки у космосі.

Наукове пояснення

Якщо розкрити докладніше питання, чому зірки мерехтять, варто відзначити, що цей процес спостерігається тоді, коли світло від зірки переходить із більш щільного атмосферного шару в менш щільний. До того ж, як було сказано вище, ці шари постійно переміщуються один до одного. Із законів фізики відомо, що тепле повітря піднімається, а холодне, навпаки, опускається. Саме тоді, коли світло проходить цю межу шарів, ми й спостерігаємо мерехтіння.

Проходячи крізь шари повітря, різні за щільністю, світло зірок починає мерехтіти, які обриси розпливаються і зображення збільшується. При цьому інтенсивність випромінювання і, відповідно, яскравість також змінюються. Таким чином, вивчаючи і спостерігаючи вищеописані процеси, вчені зрозуміли, чому зірки мерехтять, які мерехтіння різниться по інтенсивності. У науці така зміна світлової інтенсивності називається сцинтиляцією.

Планети та зірки: у чому різниця?

Цікавий і той факт, що не від кожного космічного об'єкта, що світиться, вихідне світло дає явище сцинтиляції. Візьмемо планети. Вони теж відбивають сонячне світло, але не мерехтять. Саме характером випромінювання планету відрізняють від зірки. Так, світло зірки дає мерехтіння, а планети – ні.

Ще з давніх часів людство навчилося по зірок орієнтуватися в просторі. У ті часи, коли точні прилади були винайдені, небо допомагало знайти правильний шлях. І сьогодні ці знання не втратили свого значення. Астрономія як наука зародилася у 16 ​​столітті, коли вперше винайшли телескоп. Отоді й почали впритул спостерігати світло зірок і вивчати закони, за якими вони мерехтять. Слово астрономіяу перекладі з грецької - це "закон зірок".

Наука про зірки

Астрономія вивчає Всесвіт і небесні тіла, їх рух, розташування, будову та походження. Завдяки розвитку науки, астрономи пояснили, чим мерехтлива зірка на небі відрізняється від планети, як відбувається розвиток небесних тіл, їх систем, супутників. Ця наука зазирнула далеко за межі Сонячної системи. Пульсари, квазари, туманності, астероїди, галактики, чорні дірки, міжзоряна та міжпланетна речовина, комети, метеорити та все, що стосується космічного простору, вивчає наука астрономія.

На інтенсивність і колір мерехтливого зоряного сяйва впливає ще висота атмосфери та наближеність до горизонту. Неважко помітити, що зірки, розташовані близько до нього, світять яскравіше і переливаються різними кольорами. Особливо красивим стає це видовище у морозні ночі або одразу після дощу. У ці моменти небо безхмарне, що сприяє яскравішому мерехтіння. Особливе сяйво Сиріуса.

Атмосфера та зоряне сяйво

За бажання спостерігати за зоряним мерехтінням слід розуміти, що при спокійній атмосфері у зеніту це можливо лише зрідка. Яскравість світлового потоку змінюється. Це знов-таки пов'язані з відхиленням світлових променів, які нерівномірно концентруються над земної поверхнею. На зоряний пейзаж впливає і вітер. При цьому спостерігач зоряної панорами постійно виявляється по черзі в затемненій або освітленій області.

При спостереженні за зірками, розташованими на висоті понад 50°, зміна кольору не буде помітною. А ось зірки, які знаходяться нижче 35°, мерехтітимуть і змінюватимуть колір досить часто. Дуже інтенсивне мерехтіння говорить про неоднорідність атмосфери, що безпосередньо з метеорологією. Під час спостереження за зоряним мерехтінням було помічено, що воно має властивість посилюватись при зниженому атмосферному тиску, температурі. Посилення мерехтіння можна побачити також зі збільшенням вологості. Проте прогнозувати погоду щодо сцинтиляції не можна. Стан атмосфери залежить від великої кількості різних факторів, що не дозволяє робити висновки про погоду тільки за зоряним мерехтінням. Безумовно, деякі моменти працюють, але досі це явище має свої неясності та загадки.

УРЯД МОСКВИ

ДЕПАРТАМЕНТ ОСВІТИ МІСТА МОСКВИ

СХІДНЕ ОКРУЖНЕ УПРАВЛІННЯ

ДЕРЖАВНИЙ БЮДЖЕТНИЙ ОСВІТНИЙ ЗАКЛАД

СЕРЕДНЯ ЗАГАЛЬНООСВІТНЯ ШКОЛА № 000

111141 м. Москва вул. Перівська будинок 44-а, стор. 1,2 Телефон

Заняття №5(28.02.13)

«Робота з текстом»

У екзаменаційні матеріали з фізики включені завдання, які перевіряють вміння учнів освоювати нову їм інформацію, працювати з цією інформацією, відповідати питанням, відповіді яких випливають із запропонованого вивчення тексту. Після вивчення тексту пропонуються три завдання (№16,17 – базового рівня, №18 – підвищеного рівня).

Досліди Джильберта з магнетизму.

Джильберт вирізав із природного магніту кулю так, щоб у ньому вийшли полюси у двох діаметрально протилежних точках. Цей шароподібний магніт він назвав терелою (рис.1), тобто маленькою Землею. Наближаючи до неї рухливу магнітну стрілку, можна наочно показати ті різноманітні положення магнітної стрілки, які вона приймає в різних точках земної поверхні: на екваторі стрілка розташована паралельно площині горизонту, на полюсі - перпендикулярно площині горизонту.

Розглянемо досвід, який виявляє «магнетизм через вплив». Підвісимо на нитках дві залізні смужки паралельно один одному і повільно підноситимемо до них великий постійний магніт. У цьому нижні кінці смужок розходяться, оскільки намагнічуються однаково (рис.2а). При подальшому наближенні магніту нижні кінці смужок дещо сходяться, оскільки полюс самого магніту починає діяти на них із більшою силою (рис. 2б).

Завдання 16

Як змінюється кут нахилення магнітної стрілки в міру руху земною кулею вздовж меридіана від екватора до полюса?

1) постійно збільшується

2) весь час зменшується

3) спочатку збільшується, потім зменшується

4) спочатку зменшується, потім збільшується

Правильна відповідь: 1

Завдання 17

У яких точках розташовані магнітні полюси терели (рис.1)?

Правильна відповідь: 2

Завдання 18

У досвіді, що виявляє "магнетизм через вплив", обидві залізні смужки намагнічуються. На рисунках 2а та 2б для обох випадків вказані полюси лівої смужки.

На нижньому кінці правої смужки

1) в обох випадках виникає південний полюс

2) в обох випадках виникає північний полюс

3) у першому випадку виникає північний, а у другому виникає південний

4) у першому випадку виникає південний, а у другому виникає північний

Правильна відповідь: 2

Досліди Птолемея щодо заломлення світла.

Грецький астроном Клавдій Птолемей (близько 130 р. н. е.) – автор чудової книги, яка протягом майже 15 століть служила основним підручником з астрономії. Однак, крім астрономічного підручника, Птолемей написав ще книгу «Оптика», в якій виклав теорію зору, теорію плоских і сферичних дзеркал та дослідження явища заломлення світла.

З появою заломлення світла Птолемей зіткнувся, спостерігаючи зірки. Він зауважив, що промінь світла, переходячи з одного середовища до іншого, «ламається». Тому зоряний промінь, проходячи через земну атмосферу, доходить до Землі не по прямій, а по кривій лінії, тобто відбувається рефракція. Викривлення ходу променя відбувається через те, що густина повітря змінюється з висотою.

Щоб вивчити закон заломлення, Птолемей провів наступний експеримент.Лінійки могли обертатися біля центру кола на загальній осі О.

Птолемей занурював це коло у воду до діаметра АВ і, повертаючи нижню лінійку, домагався того, щоб лінійки лежали для ока на одній прямій (якщо дивитися вздовж верхньої лінійки). Після цього він виймав коло з води та порівнював кути падіння α та заломлення β . Він вимірював кути з точністю до 0,5 °. Числа, отримані Птолемеєм, представлені у таблиці.

Кут падіння α , град
Кут заломлення β , град

Птолемей не знайшов «формули» взаємозв'язку цих двох рядів чисел. Однак якщо визначити синуси цих кутів, то виявиться, що відношення синусів виражається практично одним і тим самим числом навіть при такому грубому вимірі кутів, до якого вдавався Птолемей.

Завдання 16

Під рефракцією у тексті розуміється явище

1) зміни напряму поширення світлового променя через відображення на межі атмосфери

2) зміни напряму поширення світлового променя через заломлення в атмосфері Землі

3) поглинання світла за його поширення у атмосфері Землі

4) огинання світловим променем перешкод і, тим самим, відхилення від прямолінійного поширення

Правильна відповідь: 2

Завдання 17

Який із наведених нижче висновків суперечитьдослідам Птолемея?

1) кут заломлення менший за кут падіння при переході променя з повітря у воду

2) зі збільшенням кута падіння лінійно збільшується кут заломлення

3) відношення синуса кута падіння до синуса кута заломлення не змінюється

4) синус кута заломлення лінійно залежить від синуса кута падіння

Правильна відповідь: 2

Завдання 18

Через рефракцію світла в спокійній атмосфері зір зірок, що здається, на небосхилі щодо горизонту

1) вище за дійсне положення

2) нижче за дійсне положення

3) зрушено у той чи інший бік по вертикалі щодо дійсного становища

4) збігається з дійсним становищем

Правильна відповідь: 1

Досліди Томсона та відкриття електрона

Наприкінці 19 століття було проведено багато дослідів з вивчення електричного розряду в розріджених газах. Розряд порушувався між катодом і анодом, запаяним усередині скляної трубки, з якої було відкачано повітря. Те, що проходило від катода, було названо катодним промінням.

Щоб визначити природу катодного проміння, англійський фізик Джозеф Джон Томсон (1856 – 1940) провів наступний експеримент. Його експериментальна установка була вакуумною електронно-променевою трубкою (див. малюнок). Накаливаемый катод До був джерелом катодних променів, які прискорювалися електричним полем, що існує між анодом А і катодом К. У центрі анода був отвір. Катодні промені, що пройшли через цей отвір, потрапляли в точку G на стінці трубки S навпроти отвору в аноді. Якщо стінка S покрита флуоресцентною речовиною, то попадання променів у точку G проявляється як плямка, що світиться. На шляху від A до G промені проходили між пластинами конденсатора CD, яких могла бути прикладена напруга від батареї.

Якщо увімкнути цю батарею, то промені відхиляються електричним полем конденсатора і на екрані S виникає цятка в положенні . Томсон припустив, що катодні промені поводяться як негативно заряджені частинки. Створюючи в ділянці між пластинами конденсатора ще й однорідне магнітне поле, перпендикулярне площині малюнка (воно зображено точками), можна викликати відхилення цятки в тому ж чи зворотному напрямку.

Досліди показали, що заряд частки дорівнює по модулю заряду іона водню (Кл), та її маса виявляється майже 1840 разів менше маси іона водню.

Надалі вона отримала назву електрона. День 30 квітня 1897 року, коли Джозеф Джон Томсон доповів про свої дослідження, вважається «днем народження» електрона.

Завдання 16

Що є катодні промені?

1) рентгенівське проміння

2) гамма-промені

3) потік електронів

4) потік іонів

Правильна відповідь: 3

Завдання 17

А.Катодні промені взаємодіють із електричним полем.

Б.Катодні промені взаємодіють із магнітним полем.

1) тільки А

2) тільки Б

4) ні А, ні Б

Правильна відповідь: 3

Завдання 18

Катодні промені (див. малюнок) потраплять у точку G за умови, що між пластинами конденсатора CD

1) діє лише електричне поле

2) діє лише магнітне поле

3) дія сил з боку електричного та магнітного полів скомпенсована

4) дія сил з боку магнітного поля дуже мало

Правильна відповідь: 3

Експериментальне відкриття закону еквівалентності тепла та роботи.

У 1807 р. фізик Ж. Гей-Люссак, який вивчав властивості газів, поставив простий досвід. Давно було відомо, що стислий газ, розширюючись, охолоджується. Гей-Люссак змусив газ розширюватися в порожнечу - в посудину, повітря з якого було попередньо відкачано. На його подив, жодного зниження температури не відбулося, температура газу не змінилася. Дослідник не міг пояснити результат: чому той самий газ, однаково стиснутий, розширюючись, охолоджується, якщо його випускати прямо назовні в атмосферу, і не охолоджується, якщо його випускати в порожню посудину, де тиск дорівнює нулю?

Пояснити досвід вдалося німецькому лікарю Роберту Майєру. У Майєра виникла думка, що робота і теплота можуть перетворюватися одна на одну. Ця чудова ідея відразу дала можливість Майєру зробити ясним загадковий результат у досвіді Гей-Люссака: якщо теплота і робота взаємно перетворюються, то при розширенні газу в порожнечу, коли він не здійснює ніякої роботи, тому що немає ніякої сили (тиску), що протидіє збільшенню його обсягу, газ і не повинен охолоджуватися. Якщо ж під час розширення газу йому доводиться виконувати роботу проти зовнішнього тиску, його температура має знижуватися. Даремно роботу отримати не можна! Чудовий результат Майєра був багато разів підтверджений прямими вимірами; особливе значення мали досліди Джоуля, який вимірював кількість теплоти, необхідне нагрівання рідини, що обертається у ній мішалкою. Одночасно вимірювалися і робота, витрачена на обертання мішалки, та кількість теплоти, одержану рідиною. Як не змінювалися умови досвіду, бралися різні рідини, різні судини і мішалки, результат був один і той самий: завжди з однієї і тієї ж роботи виходила одна і та ж кількість теплоти.

https://pandia.ru/text/78/089/images/image010_68.jpg" width="250" height="210 src=">

Крива плавлення (p – тиск, Т – температура)

Згідно з сучасними уявленнями більшість земних надр зберігає твердий стан. Проте речовина астеносфери (оболонка Землі від 100 км до 300 км у глибину) перебуває у майже розплавленому стані. Так називають твердий стан, який легко переходить у рідкий (розплавлений) при невеликому підвищенні температури (процес 1) або зниженні тиску (процес 2).

Джерелом первинних розплавів магми є астеносфера. Якщо в якомусь районі знижується тиск (наприклад, при зміщенні ділянок літосфери), тверда речовина астеносфери відразу перетворюється на рідкий розплав, тобто в магму.

Але які фізичні причини наводять на дію механізм виверження вулкана?

У магмі поруч із парами води містяться різні гази (вуглекислий газ, хлористий і фтористий водень, оксиди сірки, метан та інші). Концентрація розчинених газів відповідає зовнішньому тиску. У фізиці відомий закон Генрі: концентрація газу, розчиненого у рідині, пропорційна його тиску над рідиною. Тепер уявімо, що тиск на глибині зменшився. Гази, розчинені в магмі, переходять у газоподібний стан. Магма збільшується в обсязі, спінюється і починає підніматися нагору. У міру підйому магми тиск падає ще більше, тому процес виділення газів посилюється, що, своєю чергою, призводить до прискорення підйому.

Завдання 16

У яких агрегатних станах знаходиться речовина астеносфери в областях І та ІІ на діаграмі (див. малюнок)?

1) I – у рідкому, II – у твердому

2) I – у твердому, II – у рідкому

3) I – у рідкому, II – у рідкому

4) I – у твердому, II – у твердому

Правильна відповідь: 2

Завдання 17

Яка сила змушує розплавлену магму, що спінилася, підніматися вгору?

1) сила тяжіння

2) сила пружності

3) сила Архімеда

4) сила тертя

Правильна відповідь: 3

Завдання 18

Кесонна хвороба - захворювання, що виникає при швидкому підйомі водолазу з великої глибини. Кесонна хвороба виникає у людини при швидкій зміні зовнішнього тиску. Працюючи за умов підвищеного тиску тканини людини поглинають додаткову кількість азоту . Тому аквалангісти повинні спливати повільно, щоб кров встигала виносити бульбашки газу, що утворюються, в легені.

Які твердження є справедливими?

А.Концентрація азоту, розчиненого в крові, тим більша, чим більша глибина занурення водолазу.

Б.При надмірно швидкому переході із середовища з високим тиском у середу з низьким тиском розчинений у тканинах надлишковий азот звільняється, утворюючи бульбашки газу.

1) тільки А

2) тільки Б

4) ні А, ні Б

Правильна відповідь: 3

Гейзери

Гейзери розташовуються поблизу вулканів, що діють або недавно заснули. Для виверження гейзерів потрібна теплота, що надходить від вулканів.

Щоб зрозуміти фізику гейзерів, нагадаємо, що температура кипіння води залежить від тиску (див. рисунок).

Залежність температури кипіння води від тиску Па. При цьому вода в трубці

1) переміщатиметься вниз під дією атмосферного тиску

2) залишиться в рівновазі, так як її температура нижче температури кипіння

3) швидко охолоне, так як її температура нижче температури кипіння на глибині 10 м

4) закипить, так як її температура вища за температуру кипіння при зовнішньому тиску Па

Правильна відповідь: 4

Туман

За певних умов водяні пари, що знаходяться в повітрі, частково конденсуються, внаслідок чого виникають водяні крапельки туману. Крапельки води мають діаметр від 0,5 до 100 мкм.

Візьмемо посудину, наполовину заповнимо водою та закриємо кришкою. Найбільш швидкі молекули води, подолавши тяжіння з боку інших молекул, вискакують із води та утворюють пару над поверхнею води. Цей процес називається випаровуванням води. З іншого боку, молекули водяної пари, зіштовхуючись один з одним та з іншими молекулами повітря, випадково можуть опинитися біля поверхні води і перейти назад у рідину. Це конденсація пари. Зрештою, за даної температури процеси випаровування та конденсації взаємно компенсуються, тобто встановлюється стан термодинамічної рівноваги. Водяна пара, що знаходиться в цьому випадку над поверхнею рідини, називається насиченою.

Якщо температуру підвищити, то швидкість випаровування збільшується і рівновага встановлюється за більшої щільності водяної пари. Таким чином, щільність насиченої пари зростає зі збільшенням температури (див. рисунок).

Залежність щільності насиченої водяної пари від температури

Для виникнення туману необхідно, щоб пара стала не просто насиченою, а пересиченою. Водяна пара стає насиченою (і пересиченою) при достатньому охолодженні (процес АВ) або в процесі додаткового випаровування води (процес АС). Відповідно, туман, що випадає, називають туманом охолодження і туманом випаровування.

Друга умова, необхідна освіти туману - це наявність ядер (центрів) конденсації. Роль ядер можуть грати іони, дрібні крапельки води, порошинки, частинки сажі та інші дрібні забруднення. Чим більша забрудненість повітря, тим більшою щільністю відрізняються тумани.

Завдання 16

З графіка малюнку видно, що з температурі 20 °З щільність насиченої водяної пари дорівнює 17,3 г/м3. Це означає, що за 20 °С

5) в 1 м маса насиченої пари води становить 17,3 г

6) в 17,3 м повітря знаходиться 1 г насиченої водяної пари

8) густина повітря дорівнює 17,3 г/м

Правильна відповідь: 1

Завдання 17

За якого процесу, вказаному на графіку, можна спостерігати туман випаровування?

1) лише АB

2) тільки АС

4) ні АB, ні АС

Правильна відповідь: 2

Завдання 18

Які твердження є справедливими?

А.Міські тумани, в порівнянні з туманами в гірських районах, відрізняються більшою щільністю.

Б.Тумани спостерігаються при різкому зростанні температури повітря.

1) тільки А

2) тільки Б

4) ні А, ні Б

Правильна відповідь: 1

Колір неба і Сонця, що заходить

Чому небо має блакитний колір? Чому Сонце, що заходить, стає червоним? Виявляється, в обох випадках причина одна – розсіяння сонячного світла у земній атмосфері.

У 1869 році англійський фізик Дж. Тіндаль виконав такий досвід: через прямокутний акваріум, заповнений водою, пропустив вузький пучок світла, що слабо розходиться. При цьому було зазначено, що якщо дивитися на світловий пучок в акваріумі збоку, то він блакитний. А якщо дивитися на пучок з вихідного торця, то світло набуває червоного відтінку. Це можна пояснити, якщо припустити, що синє (блакитне) світло розсіюється сильніше, ніж червоне. Тому при проходженні білого світлового пучка через розсіююче середовище з нього розсіюється в основному синє світло, так що у пучку, що виходить з середовища, починає переважати червоне світло. Чим більший шлях проходить білий промінь в середовищі, що розсіює, тим більш червоним він здається на виході.

В 1871 Дж. Стретт (Релей) побудував теорію розсіювання світлових хвиль на частках малого розміру. Встановлений Релеєм закон стверджує: інтенсивність розсіяного світла пропорційна четвертого ступеня частоти світла чи, інакше кажучи, обернено пропорційна четвертому ступеню довжини світлової хвилі.

Релей висунув гіпотезу, за якою центрами, що розсіюють світло, є молекули повітря. Пізніше, вже в першій половині 20-го століття було встановлено, що основну роль розсіювання світла відіграють флуктуації щільності повітря - мікроскопічні згущення та розрідження повітря, що виникають внаслідок хаотичного теплового руху молекул повітря.

https://pandia.ru/text/78/089/images/image017_61.gif" height="1 src=">

Диск, на якому виконується звукозапис, виготовляється із спеціального м'якого воскового матеріалу. З цього воскового диска гальванопластичним способом знімають мідну копію (кліше). При цьому використовують осадження на електроді чистої міді при проходженні електричного струму через розчин її солей. Потім із мідної копії роблять відбитки на дисках із пластмаси. Так одержують грамофонні платівки.

При відтворенні звуку грамофонну платівку ставлять під голку, пов'язану з мембраною грамофона, і плівку приводять в обертання. Рухаючись хвилястою борозенкою пластинки, кінець голки коливається, разом з ним коливається і мембрана, причому ці коливання досить точно відтворюють записаний звук.

Завдання 16

Які коливання здійснює мембрана рупора під впливом звукової хвилі?

5) вільні

6) загасаючі

7) вимушені

8) автоколивання

Правильна відповідь: 3

Завдання 17

Яка дія струму використовується для отримання кліше з воскового диска?

1) магнітне

2) теплове

3) світлове

4) хімічне

Правильна відповідь: 4

Завдання 18

При механічному записуванні звуку використовується камертон. При збільшенні часу звучання камертону вдвічі

5) довжина звукової борозенки збільшиться у 2 рази

6) довжина звукової борозенки зменшиться у 2 рази

7) глибина звукової борозенки збільшиться у 2 рази

8) глибина звукової борозенки зменшиться у 2 рази

Правильна відповідь: 1

Магнітна підвіска

Середня швидкість поїздів на залізницях не перевищує
150 км/год. Сформувати поїзд, здатний змагатися за швидкістю з літаком, непросто. При високих швидкостях колеса поїздів не витримують навантаження. Вихід один: відмовитися від коліс, змусивши поїзд летіти. Один із способів «підвісити» поїзд над рейками – використовувати відштовхування магнітів.

У 1910 році бельгієць Е. Башле побудував першу у світі модель літаючого поїзда і випробував її. 50-кілограмовий сигароподібний вагончик поїзда, що літає, розганявся до швидкості понад 500 км/год! Магнітна дорога Башле була ланцюжком металевих стовпчиків із укріпленими на їх вершинах котушками. Після включення струму вагончик із вбудованими магнітами піднімався над котушками та розганявся тим самим магнітним полем, над яким був підвішений.

Практично одночасно з Башле в 1911 професор Томського технологічного інституту Б. Вейнберг розробив набагато більш економічну підвіску літаючого поїзда. Вейнберг пропонував не відштовхувати дорогу і вагони один від одного, що загрожує величезними витратами енергії, а притягувати їх звичайними електромагнітами. Електромагніти дороги були розташовані над поїздом, щоб своїм тяжінням компенсувати силу потягу. Залізний вагон розташовувався спочатку не точно під електромагнітом, а за ним. У цьому електромагніти монтувалися по всій довжині дороги. При включенні струму у першому електромагніті вагончик піднімався і просувався вперед, у напрямку магніту. Але за мить до того, як вагончик мав прилипнути до електромагніту, струм вимикався. Потяг продовжував летіти за інерцією, знижуючи висоту. Включався наступний електромагніт, потяг знову піднімався та прискорювався. Помістивши свій вагон у мідну трубу, з якої було відкачано повітря, Вейнберг розігнав вагон до швидкості 800 км/год!

Завдання 16

Яка з магнітних взаємодій можна використовувати для магнітної підвіски?

А.Тяжіння різноїменних полюсів.

Б.Відштовхування однойменних полюсів.

1) тільки А

2) тільки Б

3) ні А, ні Б

Правильна відповідь: 4

Завдання 17

Під час руху поїзда на магнітній підвісці

1) сили тертя між поїздом та дорогою відсутні

2) сили опору повітря дуже малі

3) використовуються сили електростатичного відштовхування

4) використовуються сили тяжіння однойменних магнітних полюсів

Правильна відповідь: 1

Завдання 18

У моделі магнітного поїзда Б. Вейнберга знадобилося використовувати вагончик із більшою масою. Для того, щоб новий вагончик рухався в колишньому режимі, необхідно

5) замінити мідну трубу на залізну

6) не вимикати струм в електромагнітах до моменту "прилипання" вагончика

7) збільшити силу струму в електромагнітах

8) монтувати електромагніти по довжині дороги через більші проміжки

Правильна відповідь: 3

П'єзоелектрика

У 1880 році французькі вчені брати П'єр та Поль Кюрі досліджували властивості кристалів. Вони помітили, що якщо кристал кварцу стиснути з двох сторін, то на його гранях, перпендикулярних до напрямку стиснення, виникають електричні заряди: на одній грані - позитивні, на іншій - негативні. Таку ж властивість мають кристали турмаліну, сегнетової солі, навіть цукру. Заряди на гранях кристала виникають і за його розтягнення. Причому якщо при стисканні на межі накопичувався позитивний заряд, то при розтягуванні на цій грані накопичуватиметься негативний заряд і навпаки. Це було названо п'єзоелектрикою (від грецького слова "п'єзо" - давлю). Кристал із такою властивістю називають п'єзоелектриком. Надалі брати Кюрі виявили, що п'єзоелектричний ефект звернемо: якщо на гранях кристала створити різноіменні електричні заряди, він або стиснеться, або розтягнеться, залежно від того, до якої грані додається позитивний і який негативний заряд.

На явище п'єзоелектрики засновано дію широко поширених п'єзоелектричних запальничок. Основною частиною такої запальнички є п'єзоелемент – керамічний п'єзоелектричний циліндр із металевими електродами на підставах. За допомогою механічного пристрою проводиться короткочасний удар по п'єзоелементу. При цьому на двох його сторонах, розташованих перпендикулярно напрямку дії сили, що деформує, з'являються різноіменні електричні заряди. Напруга між цими сторонами може досягати кількох тисяч вольт. По ізольованим дротам напруга підводиться до двох електродів, які розташовані в наконечнику запальнички на відстані 3 - 4 мм один від одного. Іскровий розряд, що виникає між електродами, підпалює суміш газу і повітря.

Незважаючи на дуже велику напругу (~10 кВ) досліди з п'єзозапальничкою абсолютно безпечні, тому що навіть при короткому замиканні сила струму виявляється мізерно малою і безпечною для здоров'я людини, як при електростатичних розрядах при зніманні вовняного або синтетичного одягу в суху погоду.

Завдання 16

П'єзоелектрика – це явище

1) виникнення електричних зарядів на поверхні кристалів при їх деформації

2) виникнення деформації розтягування та стиску в кристалах

3) проходження електричного струму через кристали

4) проходження іскрового розряду при деформації кристалів

Правильна відповідь: 1

Завдання 17

Використання п'єзозапальнички не представляє небезпеки, оскільки

7) сила струму мізерно мала

8) сила струму 1 А для людини безпечна

Правильна відповідь: 3

Завдання 18

На початку 20 століття французький вчений Поль Ланжевен винайшов випромінювач ультразвукових хвиль. Заряджаючи грані кварцового кристала електрикою від генератора змінного струму високої частоти, він встановив, що кристал робить при цьому коливання із частотою зміни напруги. В основі дії випромінювача лежить

1) прямий п'єзоелектричний ефект

2) зворотний п'єзоелектричний ефект

3) явище електризації під впливом зовнішнього електричного поля

4) явище електризації під час удару

Правильна відповідь: 2

Будівництво єгипетських пірамід

Піраміда Хеопса є одним із семи чудес світу. Досі залишається багато питань, як саме було збудовано піраміду.

Транспортувати, підняти та встановити каміння, маса яких становила десятки та сотні тонн, було справою нелегкою.

Для того щоб підняти кам'яні брили нагору, вигадали дуже хитрий спосіб. Навколо місця будівництва зводили насипні земляні пандуси. У міру того, як росла піраміда, пандуси піднімалися все вище і вище, ніби оперізуючи всю майбутню споруду. По пандусу каміння тягли на санках так само, як і по землі, допомагаючи собі при цьому важелями. Кут нахилу пандуса був дуже незначним – 5 або 6 градусів, через це довжина пандусу зростала до сотень метрів. Так, при будівництві піраміди Хефрена пандус, що з'єднував верхній храм з нижнім, за різниці рівнів, що становила понад 45 м, мав довжину 494 м, а ширину 4,5 м.

У 2007 році французький архітектор Жан-П'єр Уден висловив припущення, що при будівництві піраміди Хеопса давньоєгипетські інженери використовували систему як зовнішніх, так і внутрішніх пандусів та тунелів. Уден вважає, що за допомогою зовнішніх пандусів зводилася тільки нижня,
43-метрова частина (загальна висота піраміди Хеопса складає 146 метрів). Для підйому та встановлення інших брил використовувалася система внутрішніх пандусів, розташованих спіралеподібно. Для цього єгиптяни розбирали зовнішні пандуси та переносили їх усередину. Архітектор упевнений, що виявлені в 1986 році порожнини в товщі піраміди Хеопса - це тунелі, на які поступово перетворювалися пандуси.

Завдання 16

Якого виду простих механізмів належить пандус?

5) рухомий блок

6) нерухомий блок

8) похила площина

Правильна відповідь: 4

Завдання 17

До пандусів відноситься

5) вантажний ліфт у житлових будинках

6) стріла підйомного крана

7) воріт для підняття води з колодязя

8) похилий майданчик для в'їзду автомашин

Правильна відповідь: 4

Завдання 18

Якщо знехтувати тертям, то пандус, що поєднував при будівництві піраміди Хефрена верхній храм із нижнім, дозволяв здобути виграш.

5) у силі приблизно в 11 разів

6) у силі більш ніж у 100 разів

7) у роботі приблизно в 11 разів

8) у відстані приблизно в 11 разів

Правильна відповідь: 1

Альбедо Землі

Температура біля Землі залежить від відбивної здібності планети - альбедо. Альбедо поверхні - це відношення потоку енергії відбитих сонячних променів до потоку енергії падаючих поверхню сонячних променів, виражене у відсотках чи частках одиниці. Альбедо Землі у видимій частині спектра-близько 40%. За відсутності хмар воно було б близько 15%.

Альбедо залежить від багатьох факторів: наявності та стану хмарності, зміни льодовиків, пори року, і, відповідно, від опадів. У 90-х роках 20-го століття стала очевидною значна роль аерозолів - найдрібніших твердих і рідких частинок в атмосфері. При спалюванні палива у повітря потрапляють газоподібні оксиди сірки та азоту; з'єднуючись в атмосфері з крапельками води, вони утворюють сірчану, азотну кислоти і аміак, які потім перетворюються на сульфатний і нітратний аерозолі. Аерозолі не тільки відображають сонячне світло, не пропускаючи його до Землі. Аерозольні частинки служать ядрами конденсації атмосферної вологи при утворенні хмар і тим самим сприяють збільшенню хмарності. А це, своєю чергою, зменшує приплив сонячного тепла до земної поверхні.

Прозорість для сонячних променів у нижніх шарах земної атмосфери також залежить від пожеж. Через пожежі в атмосферу піднімаються пил та сажа, які щільним екраном закривають Землю та збільшують альбедо поверхні.

Завдання 16

Під альбедо поверхні розуміють

1) загальний потік сонячних променів, що падають на поверхню Землі

2) відношення потоку енергії відбитого випромінювання до потоку поглиненого випромінювання

3) відношення потоку енергії відбитого випромінювання до потоку падаючого випромінювання

4) різницю між падаючою та відображеною енергією випромінювання

Правильна відповідь: 3

Завдання 17

Які твердження є справедливими?

А.Аерозолі відображають сонячне світло і тим самим сприяють зменшенню альбедо Землі.

Б.Виверження вулканів сприяють збільшенню альбедо Землі.

1) тільки А

2) тільки Б

4) ні А, ні Б

Правильна відповідь: 2

Завдання 18

У таблиці наведено деякі характеристики планет Сонячної системи – Венери і Марса. Відомо, що альбедо Венери А = 0,76, а альбедо Марса А = 0,15. Яка з характеристик, головним чином, вплинула на різницю в альбедо планет?

Характеристики	Венера	Марс
А.Середня відстань від Сонця, у радіусах земної орбіти
Б.Середній радіус планети, км
Ст.Число супутників
р.Наявність атмосфери	дуже щільна	розріджена

Правильна відповідь: 4

Парниковий ефект

Для визначення температури об'єкта, що нагрівається Сонцем, важливо знати його відстань від Сонця. Чим ближче планета Сонячної системи до Сонця, тим вища її середня температура. Для об'єкта, віддаленого від Сонця як Земля, чисельна оцінка середньої температури лежить на поверхні дає наступний результат: T Å ≈ –15°C.

Насправді клімат Землі значно м'якший. Її середня температура поверхні становить близько 18 °C рахунок так званого парникового ефекту - нагрівання нижньої частини атмосфери випромінюванням поверхні Землі.

У нижніх шарах атмосфери переважають азот (78%) та кисень (21%). На решту складових припадає всього 1%. Але саме цей відсоток і визначає оптичні властивості атмосфери, оскільки азот та кисень майже не взаємодіють із випромінюванням.

Ефект «парника» відомий усім, хто мав справу з цією нехитрою городною спорудою. В атмосфері він має такий вигляд. Частина випромінювання Сонця, що не відбилася від хмар, проходить через атмосферу, яка виконує роль скла або плівки, та нагріває земну поверхню. Нагріта поверхня остигає, випромінюючи теплове випромінювання, але це вже інше випромінювання - інфрачервоне. Середня довжина хвилі такого випромінювання значно більша, ніж надходить від Сонця, і тому майже прозора для видимого світла атмосфера пропускає інфрачервоне випромінювання значно гірше.

Пари води поглинають близько 62% інфрачервоного випромінювання, що сприяє нагріву нижніх шарів атмосфери. За водяною парою у списку парникових газів слідує вуглекислий газ (СО2), що поглинає в прозорому повітрі 22% інфрачервоного випромінювання Землі.

Атмосфера поглинає висхідний від поверхні планети потік довгохвильового випромінювання, нагрівається і, своєю чергою, нагріває поверхню Землі. Максимум у діапазоні випромінювання Сонця посідає довжину хвилі близько 550 нм. Максимум спектрі випромінювання Землі посідає довжину хвилі приблизно 10 мкм. Роль парникового ефекту ілюструє рисунок 1.

Рис.1(а). Крива 1 – розрахунковий спектр випромінювання Сонця (з температурою фотосфери 6000 ° С); крива 2 - розрахунковий спектр випромінювання Землі (з температурою поверхні 25°С)
Рис.1 (б). Поглинання (відсотково) земної атмосферою випромінювання різних довжинах хвиль. На ділянці діапазону від 10 до 20 мкм знаходяться лінії поглинання молекул CO2, H2O, O3, CH4. Вони й поглинають випромінювання, що надходить із поверхні Землі

Завдання 16

Який із газів відіграє найбільшу роль у парниковому ефекті атмосфери Землі?

10) кисень

11) вуглекислий газ

12) водяна пара

Правильна відповідь: 4

Завдання 17

Яке з наведених нижче тверджень відповідають кривій малюнку 1(б)?

А.Видиме випромінювання, що відповідає максимуму сонячного діапазону, проходить крізь атмосферу фактично безперешкодно.

Б.Інфрачервоне випромінювання із довжиною хвилі, що перевищує 10 мкм, практично не проходить за межі земної атмосфери.

5) тільки А

6) тільки Б

8) ні А, ні Б

Правильна відповідь: 3

Завдання 18

Завдяки парниковому ефекту

1) в холодну похмуру погоду вовняний одяг захищає тіло людини від переохолодження

2) чай у термосі залишається тривалий час гарячим

3) сонячні промені, що пройшли через засклені вікна, нагрівають повітря в кімнаті

4) у літній сонячний день температура води у водоймах нижче температури піску на березі

Правильна відповідь: 3

Слух людини

Найнижчий тон, який сприймає людина з нормальним слухом, має частоту близько 20 Гц. Верхня межа слухового сприйняття сильно відрізняється у різних людей. Особливого значення тут має вік. У вісімнадцять років при бездоганному слуху можна почути звук до 20 кГц, але в середньому межі чутності для будь-якого віку лежать в інтервалі 18 – 16 кГц. З віком чутливість людського вуха до високочастотних звуків поступово знижується. На малюнку наведено графік залежності рівня сприйняття звуку від частоти людей різного віку.

Болючість реакції. Транспортний або виробничий шум діє пригнічує на людину - втомлює, дратує, заважає зосередитися. Як тільки такий шум змовкає, людина відчуває почуття полегшення і спокою .

Рівень шуму 20-30 децибел (дБ) практично нешкідливий для людини. Це природне шумове тло, без якого неможливе людське життя. Для “гучних звуків” гранично допустима межа приблизно 80-90 децибелів. Звук в 120-130 децибел вже викликає у людини болючі відчуття, а в 150 - стає для нього нестерпним. Вплив шуму на організм залежить від віку, слухової чутливості, тривалості дії.

Найбільш згубні для слуху тривалі періоди безперервної дії шуму великої інтенсивності. Після впливу сильного шуму помітно підвищується нормальний поріг слухового сприйняття, тобто найнижчий рівень (гучність), у якому ця людина ще чує звук тієї чи іншої частоти. Вимірювання порогів слухового сприйняття здійснюють у спеціально обладнаних приміщеннях з дуже низьким рівнем навколишнього шуму, подаючи звукові сигнали через головні телефони. Ця методика називається аудіометрією; вона дозволяє отримати криву індивідуальної чутливості слуху або аудіограму. Зазвичай, на аудіограмах відзначають відхилення від нормальної чутливості слуху (див. малюнок).

0 " style="margin-left:-2.25pt;border-collapse:collapse">

Джерело шуму

Рівень шуму (дБ)

А.працюючий пилосос

Б.шум у вагоні метро

Ст.оркестр поп-музики

р.автомобіль

Д.шепіт на відстані 1 м

8) В, Б, Г та А

Правильна відповідь: 1

Грецький астроном Клавдій Птолемей (близько 130 р. н. е.) – автор чудової книги, яка протягом майже 15 сторіч служила основним підручником з астрономії. Однак крім астрономічного підручника Птолемей написав ще книгу «Оптика», в якій виклав теорію зору, теорію плоских та сферичних дзеркал та дослідження явища заломлення світла. З появою заломлення світла Птолемей зіткнувся, спостерігаючи зірки. Він зауважив, що промінь світла, переходячи з одного середовища до іншого, «ламається». Тому зоряний промінь, проходячи через земну атмосферу, доходить до Землі не по прямій, а по кривій лінії, тобто відбувається рефракція. Викривлення ходу променя відбувається через те, що густина повітря змінюється з висотою.

Щоб вивчити закон заломлення, Птолемей провів такий експеримент. Він узяв коло і зміцнив на осі лінійки l1 і l2 так, щоб вони могли вільно обертатися навколо неї (див. рисунок). Птолемей занурював це коло у воду до діаметра АВ і, повертаючи нижню лінійку, домагався того, щоб лінійки лежали для ока на одній прямій (якщо дивитися вздовж верхньої лінійки). Після цього він виймав коло з води та порівнював кути падіння α та заломлення β. Він вимірював кути з точністю до 0,5 °. Числа, отримані Птолемеєм, представлені у таблиці.

Птолемей не знайшов «формули» взаємозв'язку цих двох рядів чисел. Однак якщо визначити синуси цих кутів, то виявиться, що відношення синусів виражається практично одним і тим самим числом, навіть при такому грубому вимірі кутів, до якого вдавався Птолемей.

Через рефракцію світла в спокійній атмосфері зір зірок, що здається, на небосхилі щодо горизонту

1) вище за дійсне положення

2) нижче за дійсне положення

3) зрушено у той чи інший бік по вертикалі щодо дійсного становища

4) збігається з дійсним становищем

Кінець форми

Початок форми

У спокійній атмосфері спостерігають положення зірок, що не знаходяться на перпендикулярі до Землі в тій точці, де знаходиться спостерігач. Яке видиме положення зірок – вище чи нижче за їхнє дійсне положення щодо горизонту? Відповідь поясніть.

Кінець форми

Початок форми

Під рефракцією у тексті розуміється явище

1) зміни напряму поширення світлового променя через відображення на межі атмосфери

2) зміни напряму поширення світлового променя через заломлення в атмосфері Землі

3) поглинання світла при поширенні в атмосфері Землі

4) огинання світловим променем перешкод і тим самим відхилення про прямолінійне поширення

Кінець форми

Початок форми

Який із наведених нижче висновків суперечитьдослідам Птолемея?

1) кут заломлення менше кута падіння при переході променя з повітря у воду

2) зі збільшенням кута падіння лінійно збільшується кут заломлення

3) відношення синуса кута падіння до синуса кута заломлення не змінюється

4) синус кута заломлення лінійно залежить від синуса кута падіння

Кінець форми

Кінець форми

Кінець форми

Фотолюмінесценція

Деякі речовини під час освітлення електромагнітним випромінюванням самі починають світитися. Таке свічення, або люмінесценція, відрізняється важливою особливістю: світло люмінесценції має інший спектральний склад, ніж світло, що спричинило свічення. Спостереження показують, що світло люмінесценції характеризується більшою довжиною хвилі, ніж збуджує світло. Наприклад, якщо пучок фіолетового світла направити на колбочку з розчином флюоресцеїну, освітлена рідина починає яскраво люмінесцувати зелено-жовтим світлом.

Деякі тіла зберігають здатність світитися деякий час після того, як освітлення припинилося. Таке післясвічення може мати різну тривалість: від часток секунди до багатьох годин. Прийнято називати свічення, що припиняється з освітленням, флюоресценцією, а свічення, що має помітну тривалість фосфоресценцією.

Кристалічні порошки, що фосфоресціюють, використовуються для покриття спеціальних екранів, що зберігають своє свічення дві-три хвилини після освітлення. Такі екрани світяться під дією рентгенівських променів.

Дуже важливе застосування знайшли порошки фосфоресціруючі при виготовленні ламп денного світла. У газорозрядних лампах, наповнених парами ртуті при проходженні електричного струму виникає ультрафіолетове випромінювання. Радянський фізик С.І. Вавілов запропонував покривати внутрішню поверхню таких ламп спеціально виготовленим фосфоресціюючим складом, що дає при опроміненні ультрафіолетом видиме світло. Підбираючи склад фосфоресцентної речовини, можна отримати спектральний склад світла, що випромінюється, максимально наближений до спектрального складу денного світла.

Явище люмінесценції характеризується вкрай високою чутливістю: досить іноді 10 – – 10 г речовини, що світиться, наприклад у розчині, щоб виявити цю речовину за характерним світінням. Ця властивість лежить в основі люмінесцентного аналізу, який дозволяє виявити мізерно малі домішки та судити про забруднення або процеси, що призводять до зміни вихідної речовини.

Тканини людини містять велику кількість різноманітних природних флуорофорів, які мають різноманітні спектральні області флуоресценції. На малюнку представлені спектри світіння основних флуорофорів біологічних тканин та шкала електромагнітних хвиль.

Згідно з наведеними даними, піроксидин світиться

1) червоним світлом

2) жовтим світлом

3) зеленим світлом

4) фіолетовим світлом

Кінець форми

Початок форми

Два однакові кристали, що мають властивість фосфоресціювати в жовтій частині спектру, були попередньо освітлені: перший червоними променями, другий синіми променями. Для якого із кристалів можна буде спостерігати післясвічення? Відповідь поясніть.

Кінець форми

Початок форми

При дослідженні харчових продуктів люмінесцентний метод можна використовувати для встановлення псування та фальсифікації продуктів.
У таблиці наведено показники люмінесценції жирів.

Колір люмінесценції вершкового масла змінився із жовто-зеленого на блакитний. Це означає, що у вершкове масло могли додати

1) тільки маргарин вершковий

2) тільки маргарин «Екстра»

3) тільки сало рослинне

4) будь-який із зазначених жирів

Кінець форми

Альбедо Землі

Температура біля Землі залежить від відбивної здатності планети – альбедо. Альбедо поверхні – це відношення потоку енергії відбитих сонячних променів до потоку енергії падаючих на поверхню сонячних променів, виражене у відсотках чи частках одиниці. Альбедо Землі у видимій частині спектра – близько 40%. За відсутності хмар воно було б близько 15%.

Альбедо залежить від багатьох факторів: наявності та стану хмарності, зміни льодовиків, пори року, і, відповідно, від опадів.

У 90-х роках XX століття стала очевидною значна роль аерозолів – «хмар» найдрібніших твердих і рідких частинок в атмосфері. При спалюванні палива у повітря потрапляють газоподібні оксиди сірки та азоту; з'єднуючись в атмосфері з крапельками води, вони утворюють сірчану, азотну кислоти і аміак, які потім перетворюються на сульфатний і нітратний аерозолі. Аерозолі не тільки відображають сонячне світло, не пропускаючи його до Землі. Аерозольні частинки служать ядрами конденсації атмосферної вологи при освіті хмар і тим самим сприяють збільшенню хмарності. А це, своєю чергою, зменшує приплив сонячного тепла до земної поверхні.

Прозорість для сонячних променів у нижніх шарах земної атмосфери також залежить від пожеж. Через пожежі в атмосферу піднімається пил і сажа, які щільним екраном закривають Землю та збільшують альбедо поверхні.

Які твердження є справедливими?

А.Аерозолі відображають сонячне світло і тим самим сприяють зменшенню альбедо Землі.

Б.Виверження вулканів сприяють збільшенню альбедо Землі.

1) тільки А

2) тільки Б

3) і А, і Б

4) ні А, ні Б

Кінець форми

Початок форми

У таблиці наведено деякі характеристики планет Сонячної системи – Венери і Марса. Відомо, що альбедо Венери А 1= 0,76, а альбедо Марса А 2= 0,15. Яка з характеристик, головним чином, вплинула на різницю в альбедо планет?

1) А 2) Б 3) У 4) Г

Кінець форми

Початок форми

Збільшується чи зменшується альбедо Землі під час виверження вулканів? Відповідь поясніть.

Кінець форми

Початок форми

Під альбедо поверхні розуміють

1) загальний потік сонячних променів, що падають на поверхню Землі

2) відношення потоку енергії відбитого випромінювання до потоку поглиненого випромінювання

3) відношення потоку енергії відбитого випромінювання до потоку падаючого випромінювання

4) різницю між падаючою та відбитою енергією випромінювання

Кінець форми

Вивчення спектрів

Усі нагріті тіла випромінюють електромагнітні хвилі. Щоб експериментально досліджувати залежність інтенсивності випромінювання від довжини хвилі, необхідно:

1) розкласти випромінювання у спектр;

2) виміряти розподіл енергії у спектрі.

Для отримання та дослідження спектрів служать спектральні апарати – спектрографи. Схема призменного спектрографа представлена ​​малюнку. Досліджуване випромінювання надходить спочатку в трубу, на одному кінці якої є ширма з вузькою щілиною, а на іншому - лінза, що збирає L 1 . Щілина знаходиться у фокусі лінзи. Тому світловий пучок, що розходиться, потрапляє на лінзу зі щілини, виходить з неї паралельним пучком і падає на призму Р.

Так як різним частотам відповідають різні показники заломлення, то з призми виходять паралельні пучки різного кольору, що не збігаються у напрямку. Вони падають на лінзу L 2 . На фокусній відстані від цієї лінзи знаходиться екран, матове скло або фотопластинка. Лінза L 2 фокусує паралельні пучки променів на екрані, і замість одного зображення щілини виходить цілий ряд зображень. Кожна частота (точніше, вузький спектральний інтервал) відповідає своє зображення у вигляді кольорової смужки. Всі ці зображення разом
та утворюють спектр.

Енергія випромінювання викликає нагрівання тіла, тому достатньо виміряти температуру тіла і по ній судити про кількість поглиненої в одиницю часу енергії. Як чутливий елемент можна взяти тонку металеву пластину, покриту тонким шаром сажі, і нагрівання пластини судити про енергії випромінювання в даній частині спектра.

Розкладання світла в спектр в апараті, зображеному на малюнку, засноване на

1) явище дисперсії світла

2) явище відображення світла

3) явище поглинання світла

4) властивості тонкої лінзи

Кінець форми

Початок форми

У пристрої призмінного спектрографа лінза L 2 (див. малюнок) служить для

1) розкладання світла у спектр

2) фокусування променів певної частоти у вузьку смужку на екрані

3) визначення інтенсивності випромінювання у різних частинах спектру

4) перетворення розбіжного світлового пучка в паралельні промені

Кінець форми

Початок форми

Чи потрібно металеву пластину термометра, який використовується у спектрографі, покривати шаром сажі? Відповідь поясніть.

Кінець форми

Початок форми