Декабрь » 2011 » Школа Юного Вченого

Камни и пыль в космосе

КАМНИ И ПЫЛЬ В КОСМОСЕ

В.В. Прокофьева-Михайловская

С неба упала звезда,
Видишь, летит над тобой?
Друг мой, она никогда
Не была там звездой.
Слушай небесную быль,
Тайну далёких миров –
Это межзвёздная пыль,
Иней кометных миров.

Николай Морозов
«Звёздные песни»

Все малые тела и планеты Солнечной системы непрерывно взаимодействуют между собой

Изучение взаимосвязей метеороидных роев с кометами и астероидами, динамических и физико-химических свойств малых тел (Бабаджанов и Обрубов, 1991; Ипатов, 2000) помогает понять их происхождение и процессы, происходящие во всей Солнечной системе.
Установлено, что при столкновениях астероидов между собой, а также с метеорными телами происходит их разрушение и часть вещества в виде пыли и более крупных осколков продолжает существовать самостоятельно.
Таким образом, Солнечная система включает множество так называемых малых тел: спутников планет, астероидов, комет, метеороидов и более мелких тел, вплоть до пыли. Все они лишены атмосферы, а их размеры заключены в диапазоне примерно от тысячи километров до микрона. На рис.1 представлено распределение малых тел Солнечной системы по массе и размеру. Для сравнения приведены данные также для планет и Солнца.
Развитие наземных и космических наблюдений малых небесных тел значительно ускорило их исследования. В июле 2010 г. при пролете КА «Розетта» мимо крупного астероида 21 Лютеция были получены его снимки. Общее число малых планет Солнечной системы, которым присвоены постоянные номера, сейчас уже превышает 300 тыс. Правда, о большинстве из них пока получены только ограниченные данные: параметры орбит и приближенный размер, а физико-химические характеристики этих тел будут определяться еще длительное время. В то же время такая информация крайне необходима для изучения происхождения и эволюции не только малых тел, но и всей Солнечной системы.

Установить основные характеристики малых тел бывает непросто. Наблюдаемые характеристики каждого такого тела имеют свои особенности и могут быть результатом длительной эволюции. Например, траекторные измерения, а также исследования физических эффектов взаимодействия метеороидов с земной атмосферой и поверхностью Земли позволяют уточнить их природу. Как известно, несколько раз в год с Землей сталкиваются небесные тела размером порядка 10 м. В результате, ежегодно к 140 уже известным на Земле кратерам добавляется от трех до пяти новых.
Приток метеорного вещества, в диапазоне масс 10-11≤М≤104г, из межпланетного пространства на Землю составляет примерно 40т/сутки (Волощук, Кащеев, 1991).
Наиболее вероятный путь образования метеороидного роя – это распад ядер комет в окрестности перигелия при сублимации замерзших газов. Возможно, конечно, образование роя и при столкновениях ядер комет с астероидами. Достаточно крупные метеориты, достигшие поверхности Земли, вероятно, не могут иметь кометное происхождение. Трудно допустить, что в кометных ядрах могут быть каменные включения с размером более нескольких сантиметров. Диапазон же размеров метеоро-идов астероидного происхождения может быть весьма широким. Поэтому взаимосвязь метеороидных роев с отдельными астеро-идами и семействами астероидов является вполне естественной.

Теорія кольорів за Ломоносовим.

Крок за кроком до Ломоносова.

Step by step to Lomonosov.

Шаг за шагом к Ломоносову.

ТЕОРИЯ ЦВЕТА ПО М.В. ЛОМОНОСОВУ

…Следовать за мыслями

великого человека есть

наука самая занимательная

А. С. Пушкин

«Нельзя не оценить ее остроумия, глубокой оригинальности, а главное — интуитивного угадывания акта связи, резонанса между светом и веществом», - так писал о теории цвета М.В. Ломоносова выдающийся российский физик-оптик С.И. Вавилов. По поводу неточностей этой теории Вавилов замечает: «Ясно, конечно, что Ломоносов смешал физические характеристики элементарных цветов, найденные Ньютоном (различное преломление и различную длину волны света), с их физиологическими характеристиками».

Чтобы представить себе, как объяснял М.В. Ломоносов цвета, обратимся к его докладу, произнесённому на заседании Российской академии наук под названием: «Слово о происхождении света, новую теорию о цвèтах представляющее, в публичном собрании Императорской Академии наук июля 1 дня 1756 года, говоренное Михайлом Ломоносовым».

Ломоносов разрабатывал теорию цветов, исходя из собственного понимания физической природы света: «Невтоновой теории в рассуждении цвèтов держится. Я больше, нежели г. Эйлер, в теории цветов с Невтоном не согласен…»

«Живописцы, — писал Ломоносов, — употребляют цвèты главные, прочие чрез смешение составляют; то в натуре ли положить можем большее число родов эфирной материи для цветов, нежели она требует и всегда к своим действиям самых простых и коротких путей ищет?»

Как видим, М.В. Ломоносов полагал, что белый свет состоит из трех основных цветов — красного, желтого и голубого. Он стал на эту точку зрения, ибо не мог и не хотел создавать громоздкой теории эфира для семи цветов, а также потому, что хорошо видел, как на практике можно получать всё бесконечное разнообразие цветов, исходя из трех основных. Дальше приведём цитаты из «Слова о происхождении света…» и краткий комментарий к ним.

Вот как искал Ломоносов зависимость между составом вещества и цветовым эффектом от него: «Преломление света призмами с надлежащею точностью показывает тройственное число первообразных простых цвèтов, явствует оное в телах, огнём разрушаемых… Когда горит свеча, дерево или другое тело, в самом пламени жёлтый, между углями и жёлтым голубой… В углях кислая материя движет совместимый себе эфир красный…»

Ломоносов нащупывал пути познания явлений физиологической оптики, пытаясь связать физиологическое ощущение цвета с химизмом нервной ткани глаза. В своем «Слове о происхождении света» он утверждает, что порожденные взаимодействием эфира и вещества цвета, в свою очередь действуя «в оптических нервах» на содержащиеся в них «материи», произведут соответственно «чувствие» (ощущение) того или иного основного или смешанного цвета. Этим Ломоносов предвосхитил дальнейшие утверждения Юнга, сделанные лишь в начале XIX века, о необходимости наличия в нервах глаза трех различных светочувствительных веществ и о взаимодействии их с электромагнитным полем (Ломоносова считал, как это было принято в его время, что это «коловращения эфира»).

Сравните эти подходы Ломоносова с содержанием статьи Евгения Петровича Соколова «Два графа».

Радіотелескоп розміром з земну кулю досліджує Землю.

Радиотелескоп размером с земной шар исследует Землю

Александр Вольвач

Хотел бы я знать, зачем звезды светятся…

Наверно, затем, чтобы рано или поздно

каждый мог вновь отыскать свою.

Антуан де Сент-Экзюпери, “Маленький принц”

Украинский радиотелескоп диаметром 22 метра РТ-22 в Голубом Заливе работает по таким международным проектам:

геодинамика (подвижки материковых плит);
исследование активных ядер галактик;
служба Солнца;
исследование околоземного пространства, Марса, Венеры, астероидов, комет, космического мусора, поверхности Луны;
вывод на космические орбиты радиообсерваторий.

22-метровый радиотелескоп РТ-22 позволяет проводить исследования в сантиметровом и миллиметровом диапазонах длин волн. На территории бывшего СНГ он единственный входит в сеть, объединяющую крупнейшие телескопы мира.

Сегодня мы остановимся на одной из решаемых задач – исследование Земли.

“Познавая окружающий нас мир – заглядывая в глубины космоса, мы, живущие на Земле, познаем как Вселенную, так и самих себя, и меньше всего обращаем внимания на Землю, на которой живем”. Конечно же, прямой смысл этого изречения, высказанного древним философом канул в Лету, стал, по меньшей мере, анахронизмом в понимании современного человека об окружающим нас мире, и, конечно, трактуется несколько по-иному, но смело, можно сказать, что основа – суть этого суждения осталась свойственной для раздумий и поныне. По суждению мудреца можно думать, что человек этот был астроном.

Из школьных программ известно, что возраст астрономии исчисляется несколькими тысячелетиями, но круг познаний тайн Вселенной – её загадочных явлений – далеко не исчерпан человеком и едва ли когда исчерпается. А также известно, что благодаря изучению небесной сферы: состава, расположения, взаимосвязи её светил, и благодаря астрономии вообще, на Земле возникли и продолжают создаваться многие науки, казалось бы, не имеющие никакого отношения к ней – сугубо земные. В действительности же они оказываются тесно связанными с астрономией, и без этой связи не могли бы появиться и существовать, как не приходящая, необходимая человеку в его техническом обеспечении отрасль.

Мандри з фізикою. Два графа.

ДВА ГРАФА

Е.П.Соколов

Граф Лев Николаевич Толстой в своей повести «Хаджи-Мурат» так описывает летнее разнотравье.

«Есть прелестный подбор цветов этого времени года: красные, белые, розовые, душистые, пушистые кашки; наглые маргаритки; молочно-белые с ярко-желтой серединой «любишь-не-любишь» с своей прелой пряной вонью; желтая сурепка с своим медовом запахом; высоко стоящие лиловые и белые тюльпановидные колокольчики; ползучие горошки; желтые, красные, розовые, лиловые, аккуратные скабиозы; с чуть розовым пухом и чуть слышным приятым запахом подорожник; васильки, ярко-синие и голубые на солнце и в молодости и краснеющие вечером и под старость . . .»

– Как так? Разве васильки бывают красными? – удивился я, откладывая книгу. – Да, нет! Красных васильков не бывает!

Я был не прав – красные васильки есть! Пришло лето, и в музее-усадьбе «Ясная поляна», где жил и творил великий писатель, я нашел их среди ярко синих полевых васильков. Лев Николаевич был прав!

КАК РОЖДАЕТСЯ ЦВЕТ

Мир дан нам в цвете.

Физика так объясняет появление цвета.

Приходящий к нам от Солнца свет – белый. Мы даже иногда говорим – бесцветный. Но эта бесцветность кажущаяся. На самом деле, солнечный свет – это смесь семи ярчайших цветов – семи цветов радуги. Вы помните их названия? Если нет, то вам поможет фраза: «Каждый охотник желает знать, где сидит фазан». Буква К – это красный, О – оранжевый, Ж – желтый, З – …

M. Lomonosov Problema physicum de tubo nyctoptico

PROBLEMA PHYSICUM DE TUBO NYCTOPTICO

M. LOMONOSOV

[ФИЗИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА О НОЧЕЗРИТЕЛЬНОЙ ТРУБЕ]

Перевод С.И. Вавилова

§ 1

Трояким способом отводит природа от чувства зрения телá, от коих может пройти прямой луч к глазу. Во-первых, расстоянием бóльшим, чем то, которое позволяет заметить и различить эти предметы; во-вторых, недоступной наблюдению малостью, вследствие коей тела, даже наиболее близкие, не могут изобразиться в глазу. В обоих случаях причина состоит в узости угла зрения. В-третьих, недостатком света, вследствие чего предметы, и близкие, достаточно большие, не видны и не различаются.

§ 2

Для наблюдения издалека вещей, очень удалённых и тем утаённых от зрения, искусство смертных изобрело телескопы <…>, что оказались полезнейшими даже для наблюдения космических тел. Мельчайшие же вещи становятся заметными при помощи микроскопов < …>

§ 3

Но никто из учёных, насколько я знаю, не только не потрудился, но даже и не подумал, как извлечь вещи из темноты, чтобы можно было их заметить ночью или хотя бы в густые сумерки. < …>

§ 7

Я предполагаю, что эти (ночные – ред.) животные, помимо оптического строения глаза, обладают и более острой чувствительностью оптического нерва < …> Но всё же размеры глаза совы зрачка даже в присутствии света ясно показывают, что для ночного зрения много значит бóльшее количество света, собранное бóльшим отверстием.

§ 8

Побуждённый этим, я стал думать о трубе, при помощи которой глаз мог бы яснее и отчётливее, чем обычно, различать вещи в темноте. И усилия мои не лишены были успеха < …>

§ 10

< …> Я позаботился изготовить трубу с двумя линзами такого рода, что одна из них, бóльшая (по диаметру – ред.), собирала свет преломлением, другая же, меньшая, восстанавливали параллельность собранных лучей, чтобы предметы были видимы отчётливее вследствие возрастания света. Каков был успех этого опыта и какую он подаёт надежду, можно видеть из этой трубы, которая предлагается суждению академиков. < …>

1758 год

300-річчю з дня народження М.В. Ломоносова присвячується

Крок за кроком до Ломоносова.

Step by step to Lomonosov.

Шаг за шагом к Ломоносову.

ЛІТОПИС ЖИТТЯ

1711. 19 (8 за старим стилем) листопада. У селянина села Мішанинська Куростровської волості Двинського повіту Ахангельської губернії Василя Дорофійовича Ломоносова та його дружини Олени Іванівни (дівоче прізвище Сивкова), в хаті сільського голови Луки Леонтійовича Ломоносова, народився син Михайло.

1719—1720. Смерть матері. Василь Ломоносов будує свій корабль – гукор.

1720—1727. З батьком на кораблі плаває до Архангельську, буває й на Білому, й на Баренцовому морі. Вчиться грамоті співає й читає в церкві. У домі сусідів Дудіних вперше знайомиться із світськими книжками.

1730, грудень. Ломоносов уходить з обозом до Москви продовжувати вчитися.

1731, 15 січня. Зачислений учнем у Слав`яно-греко-латинську академію.

1734. Деякий час навчається в Києво-Могилянську академії, повертається до Москви.

1735, 23 грудня. Ломоносов разом з одинадцятою найкращими учнями відправлений до Петербурзької Академії для подальшого навчання.

1736, 12 січня. Михайло Ломоносов зачислений студентом до Санкт-Петербурзького академічного університету.

1736, 23 вересня. В числі трьох кращих учнів посланий у Німеччину для навчання гірничій справі та металургії.

1736—1739. Вчиться в Марбурзькому університеті в професора Вольфа (вивчає німецьку, французьку мови, філософію, математику, фізику, хімію, механіку). Надсилає свої перші наукові роботи в Петербург.

1739, лютий. Ломоносов одружується з дочкою своєї квартирної хазяйки Єлизаветою-Христиною Цільх. У липні його переводять для подальшого навчання у Фрейберг. Тут він знайомиться з академіком, поетом Г. Юнкером, пише «Оду на взяття Хотина» і «Лист про правила російського складання віршів».

1739—1740. Навчається гірничій справі та мінералогії у Фрейберзі під керівництвом Йоганна Генкеля.

1740, травень. Вижджає із Фрейбергу, їде до Марбурга, вінчається в реформаторській церкві з Єлизаветою-Христиною Цільх. У Гаазі нечесно був завербований до прусської армії і втік звідси, повернувшись у Марбург.

1741. Навесні — загибель батька на промислах. Червень – Ломоносов повертається до Петербургу, працює над каталогом мінералогічної колекції, представляє документи для отримання звання ад’юнкта.

1742, січень. Отримує звання ад’юнкта фізичного класу Петербурзької Академії наук. Читає лекції з фізичної географії, хімії мінералів, історії, перекладає з німецької оди, присвячені імператриці Єлизаветі Петрівні.

1743, лютий. Позбавлений права присутності в Академічному Зібранні, а в травні за образливу поведінку взятий під стражу. Перебуваючи під арештом, пише низку наукових праць і віршів (перекладає 143 псалми). У цей самий час у Росію приїздить дружина Ломоносова із їхньою донькою та братом – Йоганном Цільхом.

1744, січень. За рішенням Сенату звільняється з-під арешту, публічно просить пробачення в колег. Починає заняття з фізики із російськими студентами.

1745. Знайомиться з Михайлом Воронцовим. Стає професором хімії Санкт-Петербурзької Академії наук. Проводить спостереження атмосферних електричних явищ разом з Георгом Рихманом.

1746. Перекладає «Вольфіанську експериментальну фізику», присвячує цей переклад М. Воронцову. З 20 червня уперше починає викладати фізику російською мовою (а не латиною).

1747. В Академію наук надходить схвальний відзив Леонарда Ейлера на наукові праці Ломоносова

1748. Початок постійного листування з Ейлером. Початок роботи Академічного університету. Вихід з друку «Риторики». Відкриття першої в Россії хімічної лабораторії. Написання оди на честь Єлизавети («Ода на день восшествия на всероссийский престол Ея Величества Государыни Елизаветы Петровны 1848 года»), отримання за оду премії 2000 рублів.

1748—1757. Проведення в хімічній лабораторії роботы по виготовленню кольорового скла і фарб, по аналізу руди.

1749, 21 лютого. Народження доньки Олени. Наукова суперечка з Міллером, виступ проти «норманської теорії» виникнення держави Російської.

1750. Знайомиться з Іваном Шуваловим, фаворитом імператриці Єлизавети, демонструє досліди по виготовленню кольорового скла. Пише п’єсу «Тамира и Селим».

1751. Виходить Зібрання творів у віршах та прозі. Початок занять хімією зі студентами Академічного університету. Виступає із «Словом про користь хімії».

1752. Завершує першу мозаїчну картину. Захоплено пише про скло («Письмо о пользе стекла»).

1752—1753. Прочитав перший в історії курс лекцій з фізичної хімії. За проектами Ломоносова проводяться ілюмінації та феєрверки.

1753. Перебуває у Москві, вирішує питання про мозаїчну фабрику. 26 липня Рихман гине від удару блискавки. Ломоносов виступає с доповіддю про сутність атмосферної електрики («Слово о явлениях воздушных, от электрической силы происходящих»).

1754. В Академічнім зібранні демонструє діючу модель – прототип гелікоптеру. У німецьких журналах друкуються критичні відгуки про праці Ломоносова, у відповідь він пише «Міркування про обов’язки журналістів…» («Рассуждение об обязанностях журналистов…»). Відкриває фабрику кольорового скла. Разом з Іваном Шуваловим розробляє проект Московського університету.

1755. Відкривається Московський університет, створений за ініціативою І. Шувалова і за проектом М. Ломоносова. Проголошує «Слово схвальне Петру Першому» і завершує працювати над «Російською граматикою».

1756. Починає працювати над епопеєю «Петро Великий». Проводить досліди з обпалювання металів у запаяній посудині. Промовляє «Слово про походження Світла».

1757. Виходить «Російська граматика». Призначений Радником Академічної канцелярії. Складає «Гімн бороді». Переселився у власний будинок у Санкт-Петербурзі. Проголошує «Слово про народження металів від трясіння землі», пише «Міркування про велику точність морських шляхів».

1758. Стає керівником Історичних Зборів, Географічного департаменту, Академічних університету та гімназії. Видається перший том Зібрання творів Ломоносова у видавництві издательстве Московского университета.

1759. Створює навігаційних приладів, поновлює університетські заняття.

1760. Шведська королівська Академія наук обирає Ломоносова почесним членом. Підготовані до друку «Короткий російський літописець». Написав «Міркування про походження льодових гір у північних морях».

1761. Відкриває атмосферу на Венері, представляє Шувалову лист «Про збереження і розмноження російського народу».

1762. Очолює Порцелянову мануфактуру, пише оду Петру III. Напади тяжкої хвороби. Пише оду Катерині II після державного перевороту.

1763. Обраний почесним членом Петербурзької Академії мистецтв. Випускає книгу «Перші підґрунтя металургії, або рудних справ». Представляє в Морське відомство «Короткий опис різних мандрів по північних морях і знаходження можливого проходу Сибірським Океаном у східну Індію».

1764. Працює над книгою «Випробування причини північного сяйва», замовляє гравюри за своїми 48 замальовками різного типу сяйв. Завершує роботу над мозаїкою «Полтавська баталія». Обраний почесним членом Академії наук Болонського інституту. Катерина II відвідує Ломоносова в його будинку.

1765, 4 квітня. Помер у власному будинку на річці Мийці. 8 квітня похований на Лазаревському кладовищі Олександро-Невської лаври в Петербурзі.

(Використані книги О. Морозова, Є. Лебедєва и В. Шубинського, що видані в різні роки в серії ЖВЛ, книга Г. Павлової, А. Федорова «Михайло Васильович Ломоносов», М. —1986).