Космос у тебя дома - Рабиза Флорентий Владимирович
Более полный вариант этого опыта можно проделать с помощью электрического проигрывателя или пружинного патефона. Скорость вращения диска должна быть максимальная, то есть 78 оборотов в минуту.
Вырежьте из картона кружок по размеру диска проигрывателя. Если картон не белый, наклейте на него белую бумагу. Разделите кружок на 12 частей и, отступя от края на 1,5 сантиметра, начертите циркулем 12 кружков диаметром 2,2–2,5 сантиметра. Кружки закрасьте черной краской. В центре картонного круга сделайте отверстие и наденьте на диск проигрывателя.
Во втором таком же картонном диске на расстоянии 1,5 сантиметра от края прорежьте, на одинаковом расстоянии друг от друга, 6 отверстий, имеющих форму трапеций: широкое основание — 2,2 сантиметра, узкое —1,5 сантиметра, высота — 2,2 сантиметра. В центре диска сделайте небольшое отверстие. Наденьте на длинный гвоздь маленький картонный кружок, а затем диск с прорезями. Когда вы держите гвоздь вертикально, шляпкой вниз, картонный диск должен легко вращаться, если его крутнуть рукой.
Приступим к опыту. Запустите диск проигрывателя с надетым на него вместо пластинки картонным кругом с нарисованными черными кружочками. Поместите над вращающимся кругом диск с прорезями и, приведя его рукой во вращение в противоположную сторону, наблюдайте через мелькающие прорези, что происходит на диске проигрывателя. Нарисованные черные кружочки по экватору стали уже. Они сжались и превратились в черные эллипсы. Меняя скорость вращения картонного диска на гвозде, можно добиться очень четкого, устойчивого изображения. Здесь имитировалось движение наблюдателя навстречу звуку. «Волны» стали короче, частота увеличилась.
А теперь посмотрим, что случится с «волнами» (в нашем опыте их роль выполняют черные кружочки), если наблюдатель отстает от волн. Произойдет удлинение «волн», то есть черные кружочки раздуются по экватору, превратятся в эллипсы, лежащие «на боку». В этом легко убедиться, если картонный круг на гвозде вы будете вращать в ту же сторону, что и диск проигрывателя. При определенной скорости вращения круга, который вы держите на гвозде, а она должна быть чуть меньше скорости диска проигрывателя, вы ясно увидите, как наши «волны» удлинились по экватору.
Для того чтобы лучше следить за трансформацией черных кружков, вращающийся диск проигрывателя нужно очень хорошо осветить.
Картонный диск на гвозде не обязательно должен быть расположен параллельно диску проигрывателя, можно его держать с некоторым наклоном.
Тайна «красного смещения»
Разгадывая загадку «красного смещения», ученые поняли, что это — проявление эффекта Доплера у световых волн.
Если звезда, источник световых волн, удаляется или приближается к нам (а вы сами понимаете, что это происходит на космических скоростях), то должна изменяться и длина световых волн, которые она излучает.
Сейчас астрономы широко пользуются эффектом Доплера не только для того, чтобы узнать, от нас или к нам летят наблюдаемые звезды и даже далекие чужие галактики, но и с какой скоростью происходит это движение.
Как же осуществляются эти наблюдения?
Спектр Солнца или звезд имеет на своей радужной полосе темные линии. Эти линии находятся на строго определенных местах спектра. Когда свет от раскаленного тела (Солнца или звезды) проходит через более холодный газ какого-нибудь химического элемента, окружающего это раскаленное тело, то этот сравнительно холодный газ «вынимает» из сплошного спектра тот кусочек спектра, тот цвет, который он сам мог бы излучать, если его раскалить до нужного свечения. Выше приводился пример с парами металла натрия: когда они сами светятся, мы видим в спектроскоп яркую желтую линию. Но когда через несветящиеся пары натрия пропускается сплошной спектр, то на нем появляется в желтой его части черная полоска. Эта полоска находится на определенном месте шкалы, и поэтому точно известно, волны какой длины этот участок спектра испускает. Но если натриевая полоска сдвинута, например, к красной части спектра, то есть оказалось, что у паров натрия длина волны не та, какая должна быть, а увеличилась, — это значит, что изучаемая звезда летит от нас. По величине сдвига линии натрия с ее законного места можно вычислить скорость, с какой эта звезда летит.
Это очень упрощенный пример. На спектрах звезд много черных линий, говорящих о самых разных химических элементах, которые содержатся в атмосфере этих звезд. Как говорилось, черные линии в спектре возникли, когда световые лучи, выходящие из раскаленных недр звезд, проходили через более холодную атмосферу звезды.
По сдвигу черных линий, по величине этого сдвига от того места спектра, на котором им полагалось бы находиться, ученые и делают свои выводы.
Расстояние до наших космических соседей очень велико. Расстояния во Вселенной измеряются миллиардами световых лет. Недавно была открыта новая галактика, расположенная от нас на расстоянии 8 миллиардов световых лет! Чтобы представить себе величину светового года, нужно вспомнить, что свет за секунду проходит 300 000 километров. Сколько же он пройдет за минуту, час, сутки, месяц, год?
Все, что мы с вами видим сейчас на небе в отдаленных местах Вселенной, все, что видят ученые в свои мощные телескопы, все это не то, что там существует в данный момент. До нас доходят лучи, вылетевшие из своих источников очень давно. И возможно, что некоторых звезд уже и нет, а мы их еще видим…
ОПЫТЫ В ВОЗДУХЕ
Воздушный змей — родственник самолете
Планерный спорт очень увлекателен. Хотя планер и тяжелее воздуха, он способен долго парить высоко над землей, поддерживаемый мощными потоками воздуха. Сейчас начинает распространяться новый интересный вид спорта — полет на дельтаплане. Он похож на воздушный змей и планер. Правда, планер значительно упрощенный— от планера остались только крылья, превращенные в большую несущую плоскость, а фюзеляж заменен летящим человеком. Да и спортивные воздушные змеи поднимают человека при благоприятном встречном ветре, при разгоне на лыжах на горном склоне или при разгоне с помощью катера на водных лыжах. Если для движения парусных лодок и кораблей желателен попутный ветер, то для полета планера или змея совершенно необходим встречный ветер.
Во всяком движущемся потоке (воздушном или водяном) давление по сравнению с давлением в окружающей среде уменьшается. Проделаем несколько опытов и посмотрим, что при этом происходит.
Нам понадобятся толстая резиновая трубка диаметром 0,5–1 сантиметр и целлулоидный шарик от настольного тенниса. Возьмите в рот конец трубки (предварительно вымойте ее), загните вверх другой ее конец и, дуя в нее, поместите над открытым концом трубки шарик. Шарик будет подпрыгивать на струе, но в сторону не упадет. Он как бы находится в воздушной воронке.
В этой воздушной воронке воздух, как и во всяком потоке, имеет пониженное давление, а атмосферное давление окружающего воздуха поддерживает шарик, не дает ему соскочить со струи.
Для этого опыта не требуется никакой тренировки, его может проделать каждый с первого раза. Надо только непрерывно дуть.
Чтобы посмотреть, что происходит, когда мы имеем дело с водяным потоком, проделайте следующее. Прилепите пластилином к тому же шарику нитку, откройте кран водопровода или умывальника и поднесите к водяной струе шарик, держа натянутую нитку в руке. Вода как бы присосет к себе шарик, и он, прилипнув к струе, будет около нее находиться, даже если вы конец нитки отведете в сторону. Шарик будет висеть на наклонной нити, натягивая ее. В струе давление понижено, и окружающий воздух прижимает шарик к струе.
