Когда-то давно один философ сказал, что если бы звездное небо было видно только в каком-нибудь одном месте Земли, то к этому месту непрерывно двигались бы толпы людей, чтобы полюбоваться великолепным зрелищем.
Для нас, живущих в XX в., зрелище звездного неба особенно величественно потому, что мы знаем природу звезд; ведь каждая из них - это Солнце, т. е. гигантский раскаленный газовый шар.
Люди не сразу узнали истинную природу небесных тел. Раньше они полагали, что Земля - это центр всего мира, всей Вселенной и что звезды и другие небесные тела - это небесные светильники, предназначенные для украшения неба и освещения Земли. Но проходили века, и люди, тщательно наблюдая за различными небесными явлениями, в конце концов пришли к современному научному пониманию мира.
Всякая наука опирается в своих выводах на факты, на многочисленные наблюдения. И все то, о чем дальше будет рассказано, получено и много раз проверено наблюдениями небесных явлений. Чтобы убедиться в этом, надо научиться самим производить хотя бы самые простые астрономические наблюдения. Итак, начнем наше знакомство со звездным небом.
Звезд на небе в темную ночь видно так много, что, кажется, и сосчитать их нельзя. Однако астрономы уже давно сосчитали все звезды, видимые на небе простым, или, как говорят, невооруженным, глазом. Оказалось, что на всем небе (включая звезды, видимые в южном полушарии) в ясную безлунную ночь можно увидеть при нормальном зрении около 6000 звезд.
БЛЕСК ЗВЕЗД
Глядя на звездное небо, можно заметить, что звезды различны по своей яркости, или, как говорят астрономы, по своему видимому блеску.
Наиболее яркие звезды условились называть звездами 1-й звездной величины; те из звезд, которые по своему блеску в 2,5 раза (точнее, в 2,512 раза) слабее звезд 1-й величины, получили наименование звезд 2-й звездной величины. К звездам 3-й звездной величины отнесли те из них, которые слабее звезд 2-й величины в 2,5 раза, и т. д. Самые слабые из звезд, доступных невооруженному глазу, были причислены к звездам 6-й звездной величины. Нужно помнить, что название «звездная величина» указывает не на размеры звезд, а только на их видимый блеск.
Можно подсчитать, во сколько раз звезды 1-й звездной величины ярче звезд 6-й звездной величины. Для этого нужно 2,5 взять множителем 5 раз. В результате получится, что звезды 1-й звездной величины ярче по блеску звезд 6-й звездной величины в 100 раз. Всего на небе наблюдается 20 наиболее ярких звезд, о которых обычно говорят, что это звезды 1-й величины. Но это не значит, что они имеют одинаковую яркость. На самом деле одни из них несколько ярче 1-й величины, другие несколько слабее и только одна из них - звезда в точности 1-й величины. Такое же положение и со звездами 2-й, 3-й и последующих величин. Поэтому для точного обозначения яркости той или иной звезды приходится прибегать к дробям. Так, например, те звезды, которые по своей яркости находятся посредине между звездами 1 -й и 2-й звездных величин, считают принадлежащими к 1,5-й звездной величине. Есть звезды, имеющие звездные величины 1,6; 2,3; 3,4; 5,5 и т. д. На небе видно несколько особенно ярких звезд, которые по своему блеску превышают блеск звезд 1-й звездной величины. Для этих звезд ввели нулевую и отрицательные звездные величины. Так, например, самая яркая звезда северного полушария неба - Вега - имеет блеск 0,1 звездной величины, а самая яркая звезда всего неба - Сириус - имеет блеск минус 1,3 звездной величины. Для всех звезд, видимых невооруженным глазом, и для многих более слабых точно измерена их звездная величина.
Возьмите обыкновенный бинокль и посмотрите в него на какой-нибудь участок звездного неба. Вы увидите много слабо светящихся звездочек, не видимых невооруженным глазом, потому что объектив (стекло, собирающее свет, в бинокле или телескопе) больше, чем зрачок человеческого глаза, и в него попадает больше света.
В обычный театральный бинокль легко видны звезды до 7-й звездной величины, а в призменный полевой бинокль - звезды до 9-й звездной величины. В телескопы же видно множество еще более слабосветящихся звезд. Так, например, в сравнительно небольшой телескоп (с поперечником объектива 80 мм) видны звезды до 12-й звездной величины. В более мощные современные телескопы можно наблюдать звезды до 18-й звездной величины. На фотографиях, снятых при помощи крупнейших телескопов, можно увидеть звезды до 23-й звездной величины. Они в 6 млн. раз слабее по блеску самых слабосветящихся звезд, которые мы видим невооруженным глазом. И если на небе невооруженному глазу доступно всего лишь около 6000 звезд, то в самые мощные современные телескопы можно наблюдать миллиарды звезд.
КАК ЗАМЕТИТЬ ВРАЩЕНИЕ ЗВЕЗДНОГО НЕБА
Днем по небосводу движется Солнце. Оно восходит, поднимается все выше и выше, потом начинает опускаться и заходит. Но как узнать, одни и те же звезды видны всю ночь на небе или они перемещаются, подобно тому как Солнце перемещается днем? Это легко узнать.
Выберите для наблюдения такое место, откуда небо хорошо видно. Заметьте, над какими местами горизонта (домами или деревьями) Солнце видно утром, в полдень и вечером. Возвратясь на то же место вечером, заметьте наиболее яркие звезды в тех же сторонах неба и отметьте время наблюдения по часам. Если вы придете на то же место через час или два, то убедитесь, что все замеченные вами звезды переместились слева направо. Так, звезда, которая находилась в стороне утреннего Солнца, поднялась выше, а та, которая была в стороне вечернего Солнца, опустилась ниже.
Все ли звезды движутся по небосводу? Оказывается, все, и притом одновременно. В этом легко убедиться.
Ту сторону, где Солнце видно в полдень, называют южной, противоположную - северной. Сделайте наблюдения в северной стороне сначала над звездами, близкими к горизонту, а потом над более высокими. Тогда увидите, что чем выше от горизонта звезды, тем передвижение их становится все менее заметным. И, наконец, можно найти на небе звезду, передвижение которой в течение всей ночи почти незаметно. Значит, все небо движется так, что взаимное расположение на нем звезд не меняется, но одна звезда почти неподвижна, и чем ближе к ней звезды, тем менее заметно их движение. Все небо вращается как одно целое, поворачиваясь вокруг одной звезды; эту звезду назвали Полярной звездой.
В древности, наблюдая суточное вращение неба, люди сделали глубоко ошибочный вывод, что звезды, Солнце и планеты ежесуточно обращаются вокруг Земли. На самом деле, как это установил в XVI в. Коперник, видимое вращение звездного неба-только отражение суточного вращения Земли вокруг своей оси. Но картина видимого суточного вращения неба имеет для нас большое значение: не ознакомившись с ней, нельзя даже найти на небе ту или иную звезду. О том, как в действительности движутся звезды и почему это движение нельзя подметить даже в телескоп, будет рассказано в дальнейших разделах этой книги.
КАК СФОТОГРАФИРОВАТЬ СУТОЧНОЕ ВРАЩЕНИЕ НЕБА
Обыкновенным фотографическим аппаратом можно получить фотографию вращения звездного неба. Установите объектив аппарата на резкость для очень далеких предметов, что можно сделать днем по матовому стеклу.
Когда в безлунную ночь совсем стемнеет, надо вставить кассету и установить аппарат так, чтобы он был направлен на Полярную звезду (как ее быстрее отыскать, мы расскажем ниже). Выдвинув шторку кассеты, откройте объектив на полчаса или лучше на час, в течение которого аппарат должен оставаться неподвижным. Проявив эту пластинку, вы получите негатив с целым рядом коротких темных черточек, каждая из которых будет следом изображения звезды, перемещавшегося по пластинке. Чем больше поперечник объектива, тем больше звезд оставят свои отпечатки на пластинке. Чем дольше продолжительность съемки, тем длиннее окажутся черточки и заметнее будет, что они представляют собой отрезки дуг. Кроме того, эти дуги будут тем больше, чем дальше фотографируемая область неба от Полярной звезды. В центре всех дуг - следов движения звезд -и находится точка, вокруг которой, как нам кажется, вращается небо. Она называется полюсом мира, а Полярная звезда находится от нее недалеко, и потому ее след на снимке виден как очень короткая и яркая дуга.
СОЗВЕЗДИЕ БОЛЬШОЙ МЕДВЕДИЦЫ
Взаимное расположение звезд, как вы уже знаете, не меняется. Если наиболее блестящие и близкие друг к другу звезды своим расположением напоминают какую-нибудь фигуру, то их легко запомнить. Такие группы звезд еще в древности назвали созвездиями и каждому из них дали свое название.
Во всех созвездиях взаимное расположение звезд не изменяется, как не изменяется и взаимное расположение самих созвездий. Все небо, все созвездия вращаются около полюса мира. Когда мы смотрим на Полярную звезду, точнее на полюс мира, то направление нашего взгляда есть направление оси вращения звездного неба, называемой осью мира.
Созвездия на небе в древности были выделены условно - по признаку видимой близости звезд. В действительности две соседние звезды в одном созвездии могут быть удалены от нас на различные расстояния.
Созвездие Большой Медведицы по расположению своих семи наиболее ярких звезд напоминает ковш или кастрюлю. Это созвездие замечательно тем, что если провести мысленно линию через две крайние звезды в «передней стенке ковша» (см. рис.), то эта линия укажет Полярную звезду.
Во всякое время ночи можно найти на небе Большую Медведицу, только в разное время ночи и в разное время года это созвездие бывает видно то низко (в начале вечера осенью), то высоко (летом), то в восточной стороне небосвода (весной), то в западной (в конце лета). По этому созвездию можно найти Полярную звезду. Под Полярной звездой всегда и всюду на горизонте находится точка севера. Если смотреть на Полярную звезду, то лицо будет обращено к северу, за спиной будет юг, направо - восток, налево - запад.
Созвездие Большой Медведицы нужно знать не только для отыскания на горизонте точки севера, но и для начала поисков всех других созвездий.
Итак, найдите на небе характерный ковш из семи звезд, входящий в состав созвездия Большой Медведицы. Само созвездие не ограничивается только семью этими звездами. Ковш и ручка ковша - это только часть туловища и хвост воображаемой фигуры Большой Медведицы, которую в древности рисовали на звездных картах. Передняя часть туловища и морда Медведицы находятся справа от ковша, когда ручка ковша обращена влево. Они, как и лапы Большой Медведицы, образованы множеством слабых звезд 3-й, 4-й и 5-й звездной величины.
В каждом созвездии яркие звезды обозначаются буквами греческого алфавита: α (альфа), β (бета), γ (гамма), δ (дельта), ε (эпсилон), ζ (дзета), η (эта), θ (тета), ι (йота), κ (каппа), λ (ламбда), μ (ми), ν (ни), ξ (кси), ο (омикрон), π (пи), ρ (ро), σ (сигма), τ (тау), υ (ипсилон), φ (фи), χ (хи), ψ (пси), ω (омега).
Звезды ковша Большой Медведицы имеют обозначения, указанные на карте (см. выше). Все эти звезды, кроме δ (дельта) - 2-й звездной величины (δ (дельта) - 3-й величины); из них особенно интересна средняя звезда в ручке ковша. Кроме буквенного обозначения, она носит и особое имя - Мицар. Рядом с ней невооруженным глазом можно заметить слабенькую звездочку 5-й величины, называемую Алькором.
Мицар и Алькор - это наиболее легко наблюдаемая . Она была известна еще древним арабским астрономам, которые и присвоили звездам, составляющим эту пару, их имена. В переводе с арабского языка эти имена означают «Конь» (Мицар) и «Всадник» (Алькор).
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .
Многим людям нравятся забавные картинки, обманывающие их визуальное восприятие. Но знаете ли вы, что природа также умеет создавать оптические иллюзии? Причём, выглядят они на порядок более внушительно, чем сделанные человеком. К ним можно отнести десятки природных явлений и формаций, как редких, так и достаточно распространённых. Северное сияние, гало, зелёный луч, линзовидные облака - лишь малая часть из них. К вашему вниманию - 25 потрясающих оптических иллюзий, созданных природой.
Огненный водопад «Лошадиный хвост»
Каждый год в феврале потоки воды окрашиваются в огненно-оранжевый цвет
Этот красивый и в то же время пугающий водопад расположен в центральной части Национального Парка Йосемити. Он носит название Horsetail Fall (в переводе - «лошадиный хвост»). Каждый год на протяжении 4-5 февральских дней туристы могут увидеть редчайшее явление - лучи закатного солнца отражаются в ниспадающих потоках воды. В эти моменты водопад окрашивается в огненно-оранжевый цвет. Кажется, что с верха горы стекает раскалённая лава, но это всего лишь оптический обман.
Водопад «Лошадиный хвост» состоит из двух ниспадающих потоков, его общая высота достигает 650 метров.
Ложное Солнце
Настоящее Солнце и два ложных
Если Солнце находится на малой высоте над горизонтом, а в атмосфере присутствуют микроскопические кристаллы льда, наблюдатели могут заметить несколько светлых радужных пятнышек справа и слева от Солнца. Эти причудливые гало преданно следуют за нашим светилом по небосводу, в какую бы сторону оно не направлялось.
В принципе, это атмосферное явление считается довольно распространённым, но заметить эффект трудно.
Это интересно: В редких случаях, когда солнечный свет проходит сквозь перистые облака под необходимым углом, эти два пятна становятся настолько же яркими, как и само Солнце.
Эффект лучше всего наблюдать ранним утром или поздним вечером в полярных районах.
Фата-моргана
Фата-моргана — редчайшая оптическая иллюзия
Фата-морганой называют сложное оптическое атмосферное явление. Наблюдается оно крайне редко. По сути, фата-моргана «состоит» из нескольких форм миражей, благодаря которым отдалённые объекты искажаются и «раздваиваются» для наблюдателя.
Известно, что фата-моргана возникает тогда, когда в нижнем слое атмосферы образуются (как правило, из-за разницы температур) несколько количество чередующихся слоёв воздуха, имеющих различную плотность. В определённых условиях они дают зеркальные отражения.
Вследствие отражения и преломления лучей света, реально существующие объекты могут создавать на горизонте или даже над ним сразу несколько искажённых изображений, которые частично накладываются друг на друга и стремительно меняются со временем, тем самым создавая поразительную картину фата-морганы.
Световой столб
Световой столб, исходящий от опускающегося за горизонт Солнца
Свидетелями световых (или солнечных) столбов мы становимся достаточно часто. Так называется распространённый вид гало. Этот оптический эффект выглядит, как вертикальная полоса света, которая тянется от солнца при закате или восходе. Световой столб можно наблюдать, когда свет в атмосфере отражается от поверхности мельчайших кристаллов льда, имеющих форму ледяных пластин или миниатюрных стержней с 6-угольным сечением. Кристаллы подобной формы образуются чаще всего в высоких перисто-слоистых облаках. Но если температура воздуха достаточно низкая, они могут появляться и в менее высоких слоях атмосферы. Думаем, не стоит объяснять, почему световые столбы чаще всего наблюдаются в зимний период.
Брокенский призрак
При соблюдении определённых условий тень может выглядеть, как привидение
Когда на улице стоит густой туман, вы можете наблюдать интересное оптическое явление - так называемый брокенский призрак. Для этого необходимо просто повернуться спиной к основному источнику света. Наблюдатель сможет увидеть собственную тень, лежащую на тумане (или облаке, если вы находитесь в горной местности).
Это интересно: Если источник света, а также объект, на который отбрасывается тень, статичны, она будет повторять любое движение человека. Но совершенно по-другому тень будет отображаться на движущейся «поверхности» (к примеру, на тумане). В таких условиях она может колебаться, создавая иллюзию, что тёмный туманный силуэт перемещается. Создаётся впечатление, что это не тень, принадлежащая наблюдателю, а самый настоящий призрак.
Атлантическая дорога в Норвегии
Вероятно, в мире нет более живописных автотрасс, чем Атлантическая дорога, расположенная в норвежском округе Мёре-ог-Ромсдал.
Уникальное шоссе пролегает через северное побережье Атлантического океана и включает в себя целых 12 мостов, соединяющих дорожным покрытием отдельные острова.
Самое удивительное место Атлантической дороги - мост Storseisundet Bridge. С определённого ракурса может показаться, что он не достроен, а все проезжающие автомобили, поднимаясь наверх, приближаются к обрыву, а потом обрушиваются вниз.
Общая протяжённость этого моста, открытого в 1989 году, составляет 8.3 километра.
В 2005 году Атлантическая дорога была названа «Строением века в Норвегии». А журналисты британского издания The Guardian присудили ей звание лучшей туристической трассы этой северной страны.
Лунная иллюзия
Кажется, что Луна, расположенная над горизонтом, имеет большие размеры
Когда полная Луна склоняется низко над горизонтом, она визуально имеет намного больший размер, чем когда находится высоко в небе. Это явление серьёзно озадачивает тысячи пытливых умов, пытающихся найти ему какое-то разумное объяснение. Но на самом деле это - обычная иллюзия.
Самый незамысловатый способ подтвердить иллюзорность данного эффекта — подержать в вытянутой руке маленький округлый объект (к примеру, монету). Сравнивая размеры этого объекта с «огромной» Луной у горизонта и «крошечной» Луной в небе, вы удивитесь, ведь поймёте, что её относительный размер не претерпевает никаких изменений. Можно также свернуть лист бумаги в форме трубы и смотреть через образованное отверстие исключительно на Луну, без любых окружающих её объектов. Опять же, иллюзия исчезнет.
Это интересно: Большинство учёных, объясняя Лунную иллюзию, ссылаются на теорию «относительного размера». Известно, что визуальное восприятие размеров видимого человеком объекта определяется габаритами других предметов, наблюдаемых им в то же время. Когда Луна находится низко над горизонтом, в поле зрения человека попадают иные объекты (дома, деревья и т. д.). На их фоне наше ночное светило кажется большим, чем в действительности.
Тени облаков
Тени облаков выглядят, как небольшие островки
В солнечный день с большой высоты очень интересно наблюдать за тенями, отбрасываемыми облаками на поверхности нашей планеты. Они напоминают небольшие постоянно перемещающиеся острова в океане. К сожалению, наземным наблюдателям оценить всё великолепие этой картины не удастся.
Мотылёк атлас
Мотылёк атлас
Огромная моль атлас встречается в тропических лесах на Юге Азии. Именно это насекомое является рекордсменов по площади поверхности крыльев (400 квадратных сантиметров). В Индии эту моль разводят для получения шёлковых нитей. Исполинское насекомое производит коричневый шёлк, внешне напоминающий шерсть.
Из-за больших размеров мотыльки атлас отвратительно летают, передвигаясь в воздухе медленно и неуклюже. Зато уникальная расцветка их крыльев помогает маскироваться в естественной среде обитания. Благодаря ей атлас буквально сливается с деревьями.
Роса на паутине
Роса на паутине
По утрам или после дождя на паутинках можно увидеть крошечные капельки воды, напоминающие ожерелье. Если паутина очень тонкая - у наблюдателя может создаться иллюзия, что капли буквально парят в воздухе. А в холодное время года паутина может быть покрыта инеем либо замёрзшей росой, такая картина выглядит не менее впечатляюще.
Зелёный луч
Зелёный луч
Кратковременную вспышку зелёного света, наблюдаемую за мгновение до появления солнечного диска из-за горизонта (чаще всего, на море) или в момент, когда солнце скрывается за ним, называют зелёным лучом.
Стать свидетелем этого удивительного явления можно при соблюдении трёх условий: горизонт должен быть открытым (степь, тундра, море, горная местность), воздух - чистым, а область захода или восхода Солнца - свободной от облаков.
Как правило, зелёный луч виден не более 2-3 секунд. Чтобы значительно увеличить временной интервал его наблюдения в момент захода Солнца, нужно сразу после появления зелёного луча начать быстро взбегать по земляной насыпи или подниматься по лестнице. Если Солнце восходит - двигаться нужно в противоположном направлении, то есть, вниз.
Это интересно: В ходе одного из полётов над Южным полюсом известный американский лётчик Ричард Бэрд видел зелёный луч на протяжении целых 35 минут! Уникальный случай произошёл в конце полярной ночи, тогда верхний край солнечного диска впервые показался из-за горизонта и медленно передвигался вдоль него. Известно, что на полюсах солнечный диск перемещается практически горизонтально: скорость его вертикального подъёма очень мала.
Физики объясняют эффект зелёного луча рефракцией (то есть, преломлением) солнечных лучей при прохождении через атмосферу. Интересно, что в момент захода или восхода Солнца мы должны были бы раньше всего увидеть синие или фиолетовые лучи. Но длина их волн настолько мала, что при проходе через атмосферу они практически полностью рассеиваются и не доходят до земного наблюдателя.
Околозенитная дуга
Околозенитная дуга
По сути, околозенитная дуга выглядит, как радуга, перевёрнутая вверх ногами. Некоторым людям она даже напоминает огромный разноцветный смайлик на небе. Это явление образуется благодаря преломлению солнечных лучей, проходящих через парящие в облаках кристаллики льда определённой формы. Дуга сосредотачивается в зените параллельно горизонту. Верхний цвет этой радуги - синий, нижний - красный.
Гало
Гало вокруг Луны
Гало - один из самых известных оптических феноменов, наблюдая за которым, человек может видеть светящееся кольцо вокруг мощного источника света.
Днём гало появляется вокруг Солнца, ночью - вокруг Луны или других источников, к примеру, уличных фонарей. Существует огромное количество разновидностей гало (одной из них является упоминавшаяся выше иллюзия ложного Солнца). Практически все гало вызваны преломлением света при прохождении через ледяные кристаллы, сосредотачивающиеся в перистых облаках (находящихся в верхних слоях тропосферы). Вид гало определяется формой и расположением этих миниатюрных кристалликов.
Розовый отблеск Солнца
Розовый отблеск Солнца
Розовый отблеск видел, наверное, каждый житель нашей планете. Это интересное явление наблюдается в момент, когда Солнце заходит за горизонт. Тогда горы или другие вертикальные объекты (например, многоэтажные дома) на небольшое время окрашиваются в нежно-розовый оттенок.
Сумеречные лучи
Сумеречные лучи
Сумеречными лучами учёные называют распространённое оптическое явление, выглядящее как чередование множества светлых и тёмных полос на небосводе. При этом все эти полосы расходятся из текущего места нахождения Солнца.
Сумеречные лучи - одно из проявлений игры света и тени. Мы уверены, что воздух совершенно прозрачный, а лучи света, которые проходят сквозь него, невидимы. Но в случае наличия в атмосфере мельчайших капелек воды или частиц пыли солнечный свет рассеивается. В воздухе образуется белесая дымка. Она практически незаметна в ясную погоду. Но в условиях облачности частицы пыли или воды, находящиеся в тени туч, освещаются слабее. Поэтому затенённые области воспринимаются наблюдателями, как тёмные полосы. Чередующиеся с ними хорошо освещённые области, наоборот, кажутся нам яркими световыми полосами.
Похожий эффект наблюдается, когда солнечные лучи, пробиваясь сквозь щели в тёмную комнату, образуют яркие световые дорожки, освещая парящие в воздухе частицы пыли.
Это интересно: Сумеречные лучи называют в разных странах по-разному. Немцы используют выражение «Солнце пьёт воду», голландцы - «Солнце стоит на ножках», а британцы именуют сумеречные лучи «лестницей Иакова» либо «лестницей ангелов».
Противосумеречные лучи
Противосумеречные лучи исходят из точки на горизонте, противоположной заходящему Солнцу
Эти лучи наблюдаются в момент заката Солнца на восточной стороне небосвода. Они, как и сумеречные лучи, расходятся веером, единственное отличие между ними - расположение относительно небесного светила.
Может показаться, что противосумеречные лучи сходятся в какой-то точке за горизонтом, но это только иллюзия. В действительности, лучи Солнца распространяются строго по прямым линиям, но при проекции этих линий на сферическую атмосферу Земли образуются дуги. То есть иллюзия их веерообразного расхождения обуславливается перспективой.
Северное сияние
Северное сияние в ночном небе
Солнце очень нестабильно. Иногда на его поверхности случаются мощные взрывы, после которых в сторону Земли на огромной скорости направляются мельчайшие частицы солнечного вещества (солнечный ветер). Чтобы достичь Земли, им требуется около 30 часов.
Магнитное поле нашей планеты отклоняет эти частицы к полюсам, вследствие чего там начинаются обширные магнитные бури. Протонные и электроны, проникающие в ионосферу из космического пространства, взаимодействуют с ней. Разрежённые слои атмосферы начинают светиться. Всё небо окрашивается разноцветными динамично движущимися узорами: дугами, причудливыми линиями, коронами и пятнами.
Это интересно: Наблюдать за северным сиянием можно в высоких широтах каждого полушария (поэтому будет правильнее называть данное явление «полярным сиянием»). География мест, в которых люди могут лицезреть это впечатляющее природное явление, значительно расширяется лишь в периоды высокой активности Солнца. Удивительно, но полярные сияния бывают и на других планетах нашей Солнечной системы.
Формы и цвета красочного свечения ночного неба быстро меняются. Интересно, что полярные сияния происходят исключительно в интервалах высот от 80 до 100 и от 400 до 1000 километров над уровнем земли.
Крушинница
Крушинница — бабочка с невероятно реалистичным природным камуфляжем
В начале апреля, когда устанавливается стабильно тёплая и солнечная погода, можно заметить красивое светлое пятнышко, порхающее от одного весеннего цветка к другому. Это - бабочка, называемая крушинницей или лимонницей.
Размах крыльев крушинницы составляет порядка 6 сантиметров, длина крыльев - от 2,7 до 3,3 сантиметров. Интересно, что расцветка самцов и самок отличается. Мужские особи имеют яркие зеленовато-лимонные крылышки, а женские - более светлые, практически белые.
Крушинница обладает удивительно реалистичным природным камуфляжем. Её очень трудно отличить от листьев растений.
Магнитный холм
Кажется, что автомобили под действием неизвестной силы катятся вверх по склону
В Канаде есть холм, на котором происходят экстраординарные вещи. Припарковав автомобиль возле его подножия и включив нейтральную передачу, вы увидите, что машина начинает катиться (без какой-либо помощи) вверх, то есть в сторону подъёма. Многие люди объясняют удивительное явление воздействием невероятно мощного магнитного, заставляющего машины катиться вверх на холм и развивать скорость до 40 километров в час.
К сожалению, ни магнетизма, ни волшебства здесь нет. Всё дело в обычной оптической иллюзии. Благодаря особенностям рельефа небольшой уклон (примерно в 2,5 градуса) воспринимается наблюдателем, как подъём наверх.
Основной фактор создания подобной иллюзии, наблюдаемой и во многих других местах земного шара, - нулевая или минимальная видимость горизонта. Если человек не видит его, то судить о наклонности поверхности становится достаточно трудно. Даже объекты, в большинстве случаев расположенные перпендикулярно земле (к примеру, деревья), могут склоняться в любую сторону, вводя наблюдателя в ещё большее заблуждение.
Соляные пустыни
Создаётся впечатление, будто все эти люди парят в небесах
Соляные пустыни встречаются во всех уголках Земли. У людей, находящихся посреди них, искажается восприятие пространства по причине отсутствия любых ориентиров.
На фотографии вы можете увидеть высохшее соляное озеро, расположенное в южной части равнины Альтиплано (Боливии) и носящее название солончак Уюни. Это место находится на высоте в 3,7 километра над уровнем моря, а его общая площадь превышает 10,5 тысяч квадратных километров. Уюни - самый крупный солончак на нашей планете.
Самые распространённые минералы, встречающиеся здесь - галит и гипс. А толщина слоя поваренной соли на поверхности солончака местами достигает 8 метров. Общие запасы соли оцениваются в 10 миллиардов тонн. На территории Уюни есть несколько отелей, построенных из соляных блоков. Мебель и другие предметы интерьера также сделаны из неё. А на стенах номеров висят объявления: администрация вежливо просит гостей ничего не облизывать. Кстати, переночевать в таких гостиницах можно всего лишь за 20 долларов.
Это интересно: В сезон дождей Уюни покрывается тонким слоем воды, благодаря чему превращается в крупнейшую на Земле зеркальную поверхность. Посреди бесконечного зеркального пространства у наблюдателей создаётся впечатление, что они парят в небесах или вообще находятся на другой планете.
Волна
Песчаные дюны превратились в камень
Волна — образованная естественным путём галерея из песка и скальных пород, располагающаяся на границе американских штатов Юта и Аризона. Поблизости находятся популярные в США национальные парки, поэтому Волна ежегодно привлекает сотни тысяч туристов.
Учёные уверяют, что эти уникальные скалистые образования формировались не один миллион лет: песчаные дюны под воздействием условий окружающей среды постепенно затвердевали. А ветер и дожди, длительное время воздействовавшие на эти образования, отшлифовали их формы и придали им столь необычный вид.
Голова индейца Апаче
Трудно поверить, что это скалистое образование сформировалось без вмешательства человека
Это естественное горное образование во Франции ярко иллюстрирует нашу способность узнавать знакомые формы, например, человеческие лица, в окружающих объектах. Учёные недавно выяснили, что у нас даже имеется специальный участок мозга, отвечающий за распознавание лиц. Интересно, что визуальное восприятие человека устроено так, что любые объекты, схожие по очертаниям с лицами, замечаются нами быстрее, чем остальные визуальные раздражители.
В мире существуют сотни природных образований, эксплуатирующих данную способность человека. Но согласитесь: горный массив в форме головы индейца Апаче - наверняка, самое поразительное из них. Кстати, туристы, которым выпала возможность лицезреть эту необычную скалистую формацию, расположенную во французских Альпах, не могут поверить, что она сформировалась без вмешательства человека.
Страж Пустоши
Индеец в традиционном головном уборе и с наушниками в ушах — где ещё такое увидишь?
Страж Пустоши (другое название - «Голова Индейца») - уникальная геоформация, находящееся вблизи от канадского города Мэдисен Хэт (юго-восточная часть провинции Альберта). При взгляде на неё с большой высоты становится очевидно, что рельеф местности формирует очертания головы местного аборигена в традиционном индейском головном уборе, пристально смотрящего куда-то на запад. Причём этот индеец ещё и слушает современные наушники.
На самом деле, то, что напоминает провод от наушников, является тропой, ведущей к нефтяной вышке, а вкладыш - это непосредственно сама скважина. Высота «головы индейца» - 255 метров, ширина - 225 метров. Для сравнения: высота знаменитого барельефа в горе Рашмор, на котором высечены лица четырёх американских президентов, составляет лишь 18 метров.
Страж Пустоши образовался природным путём в ходе выветривания и эрозии мягкой почвы, богатой глиной. По оценкам учёных, возраст этой геоформации не превышает 800 лет.
Линзовидные (лентикулярные) облака
Линзовидные облака похожи на огромные НЛО
Уникальная особенность линзовидных облаков заключается в том, что каким бы сильным не был ветер, они остаются неподвижными. Потоки воздуха, проносящиеся над земной поверхностью, обтекают препятствия, благодаря этому образуются воздушные волны. На их краях и образуются лентикулярные облака. В их нижней части происходит непрерывный процесс конденсации водяного пара, поднимающегося с поверхности земли. Поэтому линзовидные облака не изменяют своего положения. Они просто зависают в небе на одном месте.
Лентикулярные облака чаще всего формируются на подветренной стороне горных хребтов или над отдельными вершинами на высоте от 2 до 15 километров. В большинстве случаев их появление сигнализирует о приближающемся атмосферном фронте.
Это интересно: Из-за необычной формы и абсолютной неподвижности люди часто принимают линзовидные облака за НЛО.
Облака с грозовым валом
Такое зрелище внушает страх, согласитесь!
Нагоняющие ужас облака с грозовым валом наблюдаются на равнинных территориях довольно часто. Они опускаются очень низко над землёй. Возникает ощущение, что если подняться на крышу здания, можно дотянуться до них рукой. А иногда может казаться, что такие тучи вообще соприкасаются с поверхностью земли.
Грозовой вал (другое название - шкваловый ворот) визуально похож на смерч. К счастью, в сравнении с этим природным явлением, он не настолько опасен. Грозовой вал - это просто низкая, горизонтально ориентированная область грозового облака. Образуется она в его передней части при быстром движении. А ровную и гладкую форму шкваловый ворот приобретает в условиях активного восходящего движения воздуха. Такие облака, как правило, формируются в тёплый период года (с середины весны до середины осени). Интересно, что период жизни грозовых валов очень короткий - от 30 минут до 3 часов.
Согласитесь, многие из перечисленных выше явлений кажутся поистине волшебными, даже несмотря на то, что их механизмы можно легко объяснить с научной точки зрения. Природа без малейшего участия человека создаёт удивительные оптические иллюзии, поражающие воображение даже много чего повидавших на своём веку исследователей. Как тут не восхититься её величием и могуществом?
Задание 1
На фотографиях представлены различные небесные явления. Укажите, что за явление изображено на каждом снимке, имея в виду, что изображения не перевёрнутые, а наблюдения проводились из средних широт Северного полушария Земли.
Ответы
Обращаем внимание, что в вопросе спрашивается о том, какое явление изображено на картинке (а не объект!). Исходя из этого и производится оценивание.
- метеор (1 балл; «метеорит» или «болид» не засчитываются);
- метеорный дождь (другой вариант – «метеорный поток») (1 балл);
- покрытие Марса Луной (другой вариант – «покрытие планеты Луной») (1 балл);
- заход Солнца (1 балл);
- покрытие звезды Луной (возможен краткий вариант «покрытие») (1 балл);
- заход Луны (возможен вариант ответа «неомения» – первое появление молодой Луны на небе после новолуния) (1 балл);
- кольцеобразное солнечное затмение (возможен краткий вариант «солнечное затмение») (1 балл);
- лунное затмение (1 балл);
- открытие звезды Луной (возможен вариант «конец покрытия») (1 балл);
- полное солнечное затмение (возможен вариант «солнечное затмение») (1 балл);
- прохождение Венеры по диску Солнца (возможен вариант «прохождение Меркурия по диску Солнца» или «прохождение планеты по диску Солнца») (1 балл);
- пепельный свет Луны (1 балл).
Примечание : все допустимые варианты ответов написаны в скобках.
Максимум за задание – 12 баллов.
Задание 2
На рисунках представлены фигуры нескольких созвездий. Под каждой фигурой указан её номер. Укажите в ответе название каждого созвездия (выпишите пары «номер рисунка – название на русском языке»).
Ответы
- Лебедь (1 балл);
- Орион (1 балл);
- Геркулес (1 балл);
- Большая Медведица (1 балл);
- Кассиопея (1 балл);
- Лев (1 балл);
- Лира (1 балл);
- Цефей (1 балл);
- Орёл (1 балл).
Максимум за задание – 9 баллов .
Задание 3
Нарисуйте верную последовательность смены лунных фаз (достаточно нарисовать основные фазы) при наблюдении из средних широт Северного полушария Земли. Подпишите их названия. Рисунок начните с полнолуния, не освещённые Солнцем части Луны заштриховывайте.
Ответ
Один из возможных вариантов рисунка (2 балла за верный вариант):
Основными фазами обычно считают полнолуние, последнюю четверть, новолуние, первую четверть (3 балла). Здесь перечислены фазы Луны в том порядке, в котором они приведены на рисунке.
При отсутствии одной из фаз на рисунке снимается 1 балл. За ошибочное указание названия фазы снимается 1 балл. Оценка за задачу не может быть отрицательной.
При оценивании рисунка надо обращать внимание на то, чтобы терминатор (граница светло/темно на поверхности Луны) проходил через полюса Луны (т. е. недопустимо рисование фазы, как «откушенное яблоко»). Если это не так в ответе, оценка снижается на 1 балл.
Примечание: в решении приведён минимальный вариант рисунка. Не обязательно в конце ещё раз рисовать Луну в полнолунии. Допустимо изображение промежуточных фаз:
Максимум за задание – 5 баллов .
Задание 4
Взаимное положение Марса, Земли и Солнца в некоторый момент времени показано на рисунке. Луна при этом наблюдается в соединении с Марсом. Какова фаза Луны в этот момент? Ответ объясните.
Ответ
При описываемом положении Луны будет наблюдаться последняя четверть (4 балла). Ответ «первая четверть» оценивается в 1 балл. Ответ «четверть» оценивается в 2 балла. Ответ «будет освещена левая сторона Луны» оценивается в 1 балл.
Максимум за задание – 4 балла .
Задание 5
С какой средней скоростью движется граница день/ночь по поверхности Луны (R = 1738 км) в районе её экватора? Ответ выразите в км/ч и округлите до целого. Для справки: синодический период обращения Луны (период смены лунных фаз) примерно равен 29,5 суток, сидерический период обращения (период осевого вращения Луны) примерно равен 27,3 суток.
Ответ
Длина экватора Луны L = 2πR ≈ 2 × 1738 × 3,14 = 10 920,2 км (1 балл). Для решения задачи необходимо использовать величину синодического периода обращения, т. к. за движение границы день/ночь по поверхности Луны отвечает не только вращение Луны вокруг своей оси, но и положение Солнца относительно Луны, которое меняется вследствие движения Земли по своей орбите. Период смены лунных фаз P ≈ 29,5 сут. = 708 ч (2 балла – если нет объяснения, почему использован именно этот период; 4 балла – если есть верное объяснение; за использование сидерического периода 1 балл). Значит, скорость будет V = L/P = 10 920,2/708 км/ч ≈ 15 км/ч (1 балл; этот балл ставится за вычисление скорости, в том числе и при использовании значения 27,3 – ответ при этом будет 16,7 км/ч).
Примечание: решение может быть сделано «в одну строку». Оценка при этом не снижается. За ответ без решения оценка 1 балл.
Максимум за задание – 6 баллов .
Задание 6
Есть ли на Земле такие регионы (если да, то где они находятся), где в некоторый момент времени все зодиакальные созвездия находятся на горизонте?
Ответ
Как известно, зодиакальными называются созвездия, по которым проходит Солнце, т. е. которые пересекает эклиптика. Значит, нужно определить, где и когда эклиптика совпадает с горизонтом. В этот момент будут совпадать не только плоскости горизонта и эклиптики, но и полюса эклиптики с зенитом и надиром. Т. е. в этот момент один из полюсов эклиптики проходит через зенит. Координаты северного полюса эклиптики (см. рисунок):
δ n = 90° – ε = 66,5°
и южного, т. к. он в противоположной точке:
δ n = –(90° – ε) = –66,5°
α n = 6 h
Точка со склонением ±66,5° кульминирует в зените на полярном круге (Северном или Южном): h = 90 – φ + δ.
Конечно, возможны отклонения от полярного круга на несколько градусов, т. к. созвездия – достаточно протяжённые объекты.
Оценка за задачу (полное решение – 6 баллов) складывается из правильного объяснения условия (кульминация полюса эклиптики в зените или, например, одновременная верхняя и нижняя кульминация двух противоположных точек эклиптики на горизонте), при котором возможна описываемая ситуация (2 балла), верного определения широты наблюдения (3 балла), указания на то, что таких областей будет две – в Северном и Южном полушариях Земли (1 балл).
Примечание: определять координаты полюсов эклиптики, как это сделано в решении, не обязательно (их можно знать). Допустим другой ход решения.
Максимум за задание – 6 баллов .
Всего за работу – 42 балла.
Наше небо неповторимо и прекрасно. Утром оно поднимает нам настроение своими яркими и светлыми тонами, а вечером его теплая расцветка действует на нас умиротворенно и успокаивающе.
Иногда на небе появляются настолько необычные красивейшие явления, которыми хочется любоваться часами. Некоторые из этих явлений очень редкие или возникают только в определенных участках земного шара. Предлагаем вам взглянуть на изображения самых великолепных неповторимых явлений, которые можно увидеть в небесах.
Это красивое явление – одно из немногих, которое мы с вами можем наблюдать каждый день. Но бывают такие дни, когда заря на небе выглядит настолько потрясающе, что глядя на нее просто дух захватывает. Вот как, например, на этой фотографии. А как появляется такая красота на небе? На самом деле разнообразие цветов на закате и на рассвете от розового и красного до желтого и коричневого зависит от того как светит наше солнышко, а именно от длины его лучей. На закате или восходе нам видна только часть лучей, поэтому мы и можем полюбоваться на такое великолепие. На яркость зари влияет количества пара и пылинок в атмосфере: чем их больше, тем более насыщенный цвет у зари.
Изумрудный луч, который выглядит как нечто волшебное, – это большущая редкость. Его можно увидеть при отсутствии тумана и облаков. Во время восхода – это первый солнечный луч. Зачастую зеленоватый лучик можно увидать над морем. Он похож на зеленый фонарик. К сожалению, продолжительность этого явления очень короткая – всего пару секунд. Но можно увеличить время наблюдения этого красивейшего явления: подниматься на гору или же перемещаться по палубе корабля с определенной скоростью. Так, американский летчик Ричард Бэрд во время своего пребывания на Южном Полюсе видел зеленоватый луч в течение 35 минут. Как только он его заметил, сразу же направил свой самолет вдоль линии горизонта, увеличив тем самым время наблюдения этого необычного явления. С давних времён зелёный луч восхищал людей. На рисунках древнего Египта можно увидеть солнце с лучами зелёного цвета. В Шотландии есть примета: «Если увидел зеленый луч, тогда повезет в любви».
Паргелий – это еще одно необычайное завораживающее явление, одна из разновидностей гало (светящееся кольцо вокруг солнца). Паргелий похож на светлое радужное пятно на уровне солнца. Появление этого удивительного явления связано с тем, что в ледяных кристаллах происходит преломление света на высоте 5-10 км. На паргелическом круге также могут возникнуть световые пятна.
Увидеть на небе два солнца можно в холодное время года, когда в воздухе образуется множество льдинок. Свет солнца попадает на кристаллики льда, при этом отражаясь от них, как в зеркале. И тогда возникает иллюзия второго солнца. Словно светило нарисовало само себя, показало автопортрет. В древности люди не знали, что дополнительные солнца – это всего лишь отблеск в небе. Они пугались этого явления. На полюсах нашей планеты можно наблюдать три, а иногда целых восемь солнц.
Появление радуги на небе всегда приносит радость. Ведь она очень красива и совершенно неопасна, как гроза или молния. Радуга не касается земли, начинается приблизительно в двух километрах от почвы. Но встречается радуга и в четырёх метрах от земли и даже на траве или в фонтане.
Бывает, что на небе появляются сразу две радуги. В таком случае говорят, что можно загадывать желание, и оно обязательно сбудется. Больше одной радуги мы видим, так как свет отражается от дождя два раза. В ней перевёрнут порядок спектра.
Перевернутая радуга – это настоящий природный шедевр. В этом случае в небе виднеется зенитная дуга, возникшая при определённой погоде. Свет падает на облака, отражаясь во льдинках. Цвет спектра идет в обратном порядке: красный – внизу, а фиолетовый – вверху. Это явление возникает на Северном и Южном полюсе.
Огненная радуга (или ледяное гало) – это очень редкое явление в природе. Оно встречается, как правило, летом. При этом нужно соблюдение ряда условий: солнечные лучи должны располагаться на определенной высоте, отражаться от кристальных льдинок в небе, плюс необходимы перистые облака. Тогда возникают округло-горизонтальные дуги, которые переливаются разноцветными красками и дарят нам удивительный пейзаж.
Северное сияние можно наблюдать в полярных областях (чаще весной или осенью). Благодаря этому явлению ночью становится светло, как днем. Часто полярное сияние принимает форму облака, полосы или пятна. Как настоящий шедевр оно выглядит в виде ленты, напоминая занавес на небе. Появляется полярное сияние из-за возмущений солнца, которое, как мы знаем, постоянно бурлит и горит. Огненные частички солнца, долетающие до Земли, образуют в небе свечение, выделяющее огромное количество энергии.
Облака серебреного цвета возникают при наступлении глубоких сумерек. Это достаточно редкое явление, которое можно увидеть только летом в северных широтах. Эти образования формируются довольно высоко – на высоте 70-95 км. Еще их называют мезосферными. Также подобные облака могут появляться на других планетах, например, на Марсе.
Иногда в небе по соседству с солнцем возникают удивительные образы, очаровательные очертания, созданные из облаков различных форм. Бывает, что в небе можно увидеть замок или появляются огромные столбы, похожие на перевернутое торнадо. Для возникновения таких облаков должны быть определённые погодные условия. Валовые облака появляются с грозовыми ветрами при нужном количестве влаги, когда происходит перемещение холодного воздуха под тёплым. Ветер во время бури меняет свое направление и скатывает облака в трубочки.
Возникновение миража происходит в случае преломления свет. Мы видим изображение, которого на самом деле не существует. Такое явление можно повстречать в пустынной местности или во время сильнейшей жары. В этом случае световой луч отклоняется со своего пути и преломляется, поэтому мы видим мнимые миражи.
Огни святого Эльма представляют собой яркое свечение, накопление электрического разряда, которое возникает в грозу. Увидеть эти огни можно на реях и мачтах кораблей, вблизи самолета, летящего сквозь тучу, а также на вершинах гор. По легенде огни святого Эльма появились, когда во время шторма с грозой погиб святой Эльм. Перед своей кончиной он пообещал помогать морякам, подавая сигналы о том, суждено ли им спастись во время бури. Теперь появление этих огней считается добрым знаком, так как это означает покровительство святого Эльма.
Зодиакальный свет
Зодиакальный свет очень часто маскирует лунный свет и искусственный свет городов. В тихую безлунную ночь на природе вероятность того, что вы увидите зодиакальный свет, достаточно высока. Это явление наблюдается в результате отражения солнечных лучей от частиц космической пыли, окружающей Землю.
Радужная стена
Редкое атмосферное явление ещё известное как «огненная радуга» возникает при преломлении горизонтальных солнечных лучей восходящего или заходящего солнца через горизонтально расположенные кристаллики льда облаков. В результате получается своего рода стена, окрашенная в разные цвета радуги. Фото сделано в небе Вашингтона в 2006 году.
Солнечные лучи отражаются от кристалликов льда, расположенных под углом 22° по отношению к Солнцу в высотных облаках. Различное положение кристалликов льда может вызывать модификации ореола. В морозные дни может наблюдаться эффект «алмазная пыль», в этом случае солнечные лучи многократно отражаются от кристалликов льда.
Инверсионные следы самолётов
Самолётные выхлопы и вихревые потоки на больших высотах превращают частицы льда в воду. Длинные белые полосы высоко в небе не что иное, как капельки воды, находящиеся во взвешенном состоянии.
Сумеречные лучи
Солнечные лучи заходящего солнца, проходящие сквозь бреши в облаках образуют чётко-заметные отдельные пучки солнечного света. Очень часто такие подающие солнечные лучи можно видеть в различных фантастических фильмах. Это фото сделано в одном из национальных парков Юты.
Северное сияние
Северное сияние не что иное, как столкновение в верхних слоях атмосферы солнечных лучей с заряженными частицами газов магнитного поля Земли.
Звёздные следы
Наглядная демонстрация вращения Земли. Это явление незаметно обычным глазом. Чтобы получить такую фотографию необходимо поставить фотоаппарат на длинную выдержку. На снимке только единственная Полярная звезда, расположенная практически над осью Земли, остаётся почти недвижимой.
Белая радуга
Фото сделано на мосту золотые ворота в Сан-Франциско. Небольшой размер воздушных капель воды делает невозможным разложение солнечных лучей на спектры цветов, поэтому радуга только белого цвета.
Свет Будды
Это фото сделано в Китае. Явление схоже с «призраком Броккена». Солнечные лучи отражаются от атмосферных капелек воды над морем, тень посреди радужного круга из отражённых лучей – это тень самолёта.
Перевёрнута радуга
Такая необычная радуга появляется тоже в результате преломлении солнечных лучей сквозь кристаллики льда, находящиеся только в определённых частях облаков.
Очень распространённое атмосферное явление. Его можно наблюдать не только в пустыне, но и на автомобильной дороге в знойную жару. Образуется это явление в результате преломления солнечного света, через «линзу», образованную слоями более холодного (у поверхности земли) и тёплого (располагающегося выше) воздуха. Эта своеобразная линза отражает объекты, располагающиеся над линией горизонта, в данном случае небо. Фото сделано в Тюрингии (Германия).
Переливающиеся облака
Лучи заходящего солнца под прямым углом «натыкаются» на капельки воды облаков. В результате дифракции (огибание солнечными лучами капелек воды) и интерференции солнечных лучей (разложение солнечных лучей на спектры), как в Photoshop, фигура облака заливается градиентной заливкой.
След ракетных выхлопов
След от ракеты "Минотавр", выпущенной ВВС США в Калифорнии. Воздушные потоки, дующие на разных высотах с различной скоростью, вызывают искажение следа ракетных выхлопов. Атмосферные капельки воды, растаявших кристалликов льда тоже вызывают разложение солнечного света на различные цвета радуги.
Призрак Броккена, Германия
Это явление наблюдается туманным утром. Радужный солнечный диск появляется напротив солнца, в результате отражения солнечных лучей от капелек воды тумана. Любопытная треугольная тень, разрывающая радужный диск отражённых солнечных лучей не что иное как проекция верхней поверхности облаков.