Как понять сложные законы физики. 100 простых и увлекательных опытов для детей и их родителей - Дмитриев Александр Сергеевич

Это объяснение было бы правильным, если бы не одно «но». На небесном своде помимо звезд есть еще и планеты: Марс, Венера, Юпитер, Сатурн. Они видны невооруженным глазом, то есть без бинокля и подзорной трубы. Так вот, планеты НЕ мерцают.

Но как же так! Ведь лучи от планет должны проходить точно так же через такие же слои, так же отклоняться, терять и приобретать яркость… Но этого не происходит.

Значит, общепринятое объяснение неверно.

Чтобы понять, в чем дело, надо выяснить, чем с точки зрения наблюдателя отличаются планета и звезда. Оказывается, что звезда всегда, даже в самый сильный на планете телескоп видна как точка. А планета видна как диск, круг, пятнышко, будто маленькая луна или солнце. Конечно, глазами без бинокля этот диск не отличить от звезды, но тем не менее это отличие есть. Но наша атмосфера не совсем прозрачна. В воздухе плавает пыль, грязь, мелкие частицы. Причины этому разные, например извержение вулканов. Когда взрывается крупный вулкан, он выбрасывает высоко в атмосферу огромное количество мелкой вулканической пыли, причем может даже упасть температура на всей Земле!

Так вот, пылинка сама по себе очень маленькая и летает высоко в небе, может быть на высоте нескольких километров. Она почти ничего не может заслонить собой. Но поскольку звезда – это точка для наблюдателя на земле, когда пылинка пересекает луч звезды, она на мгновение заслоняет этот луч, и звезда «мигает».

А от планеты пылинка не может перегородить весь ее луч света, потому что планета – это кружок на небе, и пылинка только покажется маленьким пятнышком на фоне этого кружка!

Скорее всего, именно поэтому звезды мерцают, а планеты – нет.

Какой важный вывод можно из этого сделать? Чем более загрязнена атмосфера, тем сильнее мерцают звезды. Можно определять загрязненность атмосферы прямо с земли! Таким образом, понимание различия между звездами и планетами помогает следить за экологией нашей планеты.

56

Можно ли спичкой закрыть звезду?

Раз уж мы заговорили про звезды, вспомним довольно старый, но очень занятный опыт. В темную ночь, когда небо ясное и хорошо видны звезды, выйдите на балкон или улицу и посмотрите на одну из самых ярких звезд. Как мы уже знаем, звезда для наблюдателя всегда будет виднеться как точка. Мы также знаем, что маленькая пылинка, плавающая в верхних слоях атмосферы, может перекрыть луч от звезды.

Но это если пылинка находится очень далеко, на расстоянии в сотни метров или километров от наблюдателя. А вот можно ли перекрыть луч от звезды, скажем, спичечной головкой?

Кажется, что спичечная головка достаточно большая и если поставить ее перед глазом, то она закроет свет от звезды.

Попробуйте! Закройте один глаз, а другим посмотрите на звезду «через спичку».

Оказывается, спичка становится будто бы прозрачной! Свет от звезды все равно будет ясно виден! Что же это получается? Или неправда, что пылинка закрывает свет, или…

Объяснение здесь очень простое. Все дело действительно в расстоянии до объекта, который перекрывает ход лучей. Пылинка, хоть и маленькая, но «тень» от нее, пройдя сотни метров или километры, становится достаточно большим пятном, чтобы перекрыть зрачок глаза. А вот головка спички меньше по размеру, чем расширившийся в темноте зрачок. И хотя головка спички и закрывает часть света от звезды, зрачок «шире» и все равно ловит часть лучей. Лучи попросту проходят мимо спички и попадают в глаз все равно!

Вот если бы спичку поднять высоко в атмосферу, она бы закрыла собой звезду!

57

Как делают драгоценности

Один из интереснейших опытов, который можно сделать дома, – это выращивание кристаллов. Если вы читаете эту книгу по порядку, то помните, что мы уже выращивали кристаллы на дому (опыт 26). Сейчас повторим наш опыт, немного видоизменив его.

Что такое кристаллы? Кристаллы – это очень интересное состояние вещества. Вещество может находиться в четырех основных состояниях – жидком, твердом, быть газом и еще плазмой. Но если вещество твердое, чаще всего оно находится в «неупорядоченном» состоянии, внутри мелкие частицы, из которых это вещество состоит, как бы слеплены просто комом, кое-как, без всякого порядка.

Но бывает, что твердое вещество внутри построено как хорошее здание – кирпичик к кирпичику. Тогда уже получается кристалл. Вот, например, обыкновенная поваренная соль. Она внутри состоит из ма-а-а-аленьких кубиков. Каждый кубик построен из атомов хлора (ядовитый газ) и натрия (это металл, который может гореть даже в воде). А вместе, если их последовательно сложить, получается обычная соль. Хлор – натрий – хлор – натрий – хлор – натрий… ну и так далее.

Интересно, что первые кристаллы исследовали так: брали кристалл и били по нему молотком. Он разбивался на множество маленьких кристаллов такой же формы, как и первоначальный, большой кристалл. После этого ученым пришла в голову мысль, что внутри все кристаллы повторяют свою внешнюю форму и эта форма связана со строением кристалла из атомов! Эта догадка оказалась верной. Вот так-то!

Даже когда кристаллы вырастают очень большими, они сохраняют форму тех маленьких «кубиков» или других фигурок, например пирамидок, из которых они состоят. Почти все драгоценные камни являются кристаллами. Но мы не будем выращивать драгоценные камни, для этого нужна специальная аппаратура, мы вырастим кристалл соли.

Для этого понадобится обычная стеклянная баночка, горячая вода и соль! Нальем горячей воды в баночку и станем добавлять соли чайной ложкой, тщательно размешивая осадок на дне. Через некоторое время соль перестанет растворяться. Добавим еще немного соли, чтобы получился перенасыщенный, то есть очень сильный, раствор соли. И поставим баночку на подоконник. Все! Ничего больше делать не нужно. Надо только ждать.

Пройдет несколько дней, неделя, может быть, чуть больше. Каждый день мы будем смотреть, как образуется сначала корка из соли, потом выпадает осадок, потом появляются более крупные кристаллы.

В конце концов, когда испарится вся вода, мы получим маленькую соляную пустыню, где все горы и холмы будут строго кубиками!

Если мы попробуем отколоть кусочек соли от нашей кристаллической пустыни, он отколется кубиком или кусочком, составленным из кубиков.

Так, без всяких микроскопов, мы увидим, что соль состоит из кубических кристаллов!

Можно усложнить опыт. Возьмем и растворим в горячей воде соль вместе с сахаром. Будем класть ложку соли, ложку сахара, ложку соли, ложку сахара… Дальше, после того как вода испарится, наковыряем получившихся кристаллов и попробуем их на вкус. Язык откажется воспринимать такой вкус – будет непонятно, соль это или сахар!

Еще усложним опыт. Сделаем горячий перенасыщенный раствор соли. Из предыдущего опыта с кристаллизацией соли выковырнем кусочек соли покрупнее, обвяжем его ниточкой и опустим в раствор, когда он остынет. Пусть кристаллик соли висит в соленом растворе, пока тот испаряется. Через несколько дней мы увидим, что кристаллик начал расти! Можно получить довольно большой кусок кристаллической соли таким простым методом.

Теперь уже можно понять, как делают искусственные драгоценные камни, например рубины. Расплавляют при огромной температуре вещество, из которого состоит рубин. Затем берут кристаллик рубина и дотрагиваются до поверхности расплавленной массы рубинового вещества. Конечно, это делают не руками, а специальными машинами, при высоких температурах и давлении. Атомы из вещества начинают «прилипать» к кристаллику, надстраивая его, как рос у нас кусочек соли. Рубин начинает расти. При этом его очень медленно поднимают из расплавленной массы, и снизу он все продолжает расти! Таким образом через некоторое время из массы вытягивается рубиновый столбик. Затем его остужают, режут на отдельные драгоценные камушки и используют в различных механизмах или драгоценных украшениях.