Почему небо голубое? Сколько лет Земле? Когда погаснет Солнце? Что такое радуга? Из чего сделаны облака? Детские вопросы, над которыми бились крупнейшие умы в течение многих столетий.
— Почему небо голубое?
Этот, на первый взгляд, детский вопрос уже в течение многих десятилетий постоянно задается студентам-физикам на экзамене по оптике. И хотя от будущих ученых ожидается развернутый ответ с применением сложных формул и графиков, простым смертным также не помешает иметь общее представление о цвете небосвода.
Небо кажется нам голубым из-за особенности рассеяния солнечных лучей. Ведь свет от солнца прежде чем достигнуть наших глаз, проходит через толщу земной атмосферы, заполненной различными газами и частицами, которые поглощают или рассеивают фотоны во все стороны.
Всем известно, что каждый луч солнечного света состоит из пучка световых волн всех цветов радуги. У синего света длина волны относительно короткая, поэтому ему легче пройти сквозь атмосферный фильтр, а значит, он будет и больше рассеиваться, окрашивая все небо в голубой оттенок.
Однако во время восхода или заката солнца, лучам приходится проходить гораздо большее расстояние, чтобы достичь нас. Из-за этого преимущество голубого света сходит на нет, и мы можем наблюдать вечернее небо окрашенным в багровые, оранжевые и желтые оттенки.
— Сколько лет Земле?
Вокруг вопроса о возрасте Земли в течение многих столетий велись ожесточенные споры. Например, в 1654 году некий Джон Лайтфуд, проведя тщательные расчеты на основе Книги Бытия в Ветхом Завете, провозгласил, что Земля была создана ровно в 9 утра месопотамского времени, 26 октября 4004 года до Рождества Христова.
Интересную попытку оценить возраст Земли сделал граф де Бюффон в конце 18 века. Он смастерил миниатюрную копию планеты, затем подогрел ее и, наблюдая за скоростью естественного охлаждения мини-глобуса, пришел к выводу, что земному шару приблизительно 75 000 лет.
Уже в 19 веке знаменитый физик лорд Кельвин, используя различные уравнения, оценил возраст Земли в 20-40 миллионов лет.
Конец спорам между учеными положило открытие радиоактивности на рубеже 19 и 20 вв., которое предоставило геологам отличный инструмент для измерения возраста различных объектов.
Достаточно было определить на какой стадии распада находятся основные изотопы в объекте, а затем сравнить с таблицей, показывающей за какое время изотоп того или иного вещества распадается до такого состояния.
В настоящее время ученые оценивают возраст Земли в 4,54 миллиарда лет, с ошибкой менее чем один процент.
— Когда погаснет Солнце?
Ответ: примерно через 5,5 млрд лет.
Примерно в это время у нашей звезды, которая представляет собой гигантский термоядерный реактор, в ядре закончится топливо, т. е. водород, и Солнце начнет использовать водород из своих внешних слоев.
Так начнется звездная агония, в процессе которой солнечное ядро будет сжиматься, а внешние слои быстро расширяться, превращая Солнце в красный гигант. Затем последует финальная вспышка, которая превратит бывшую солнечную систему в звездную сауну.
Разумеется, все ближайшие планеты, включая Землю, будут сожжены дотла еще на стадии красного гиганта.
Впрочем, конец человечества на Земле наступит значительно раньше. Уже через миллиард лет Солнце будет светить на 10% ярче, что вполне достаточно, чтобы выкипятить начисто все океаны, оставив нас без воды. К счастью, есть надежда, что к тому времени уже будет колонизирован Марс и спутники других планет.
— Что такое радуга?
Этот прекрасный атмосферный феномен будоражил воображение людей еще в глубокой древности. Древние греки, например, считали радугу богиней Иридой, вестницей олимпийских богов.
Многие великие умы, от Аристотеля до Рене Декарта, допытывались до истоков процесса образования цветной арки на небе. Разумеется, что такое радуга, в наше время знают практически все.
Радуга образуется благодаря капелькам воды, остающимся в атмосфере после или во время дождя. Отражаясь от этих капелек, как от миниатюрных призм, солнечный свет разбивается на лучи с разными длинами волн, которые рефлектируют в нашу сторону.
Этот цветовой спектр доходит до наших глаз в виде арки со всеми цветами радуги, мягко переходящими друг в друга. Поскольку радуга – это отраженный солнечный свет, мы должны при ее наблюдении обязательно стоять спиной к солнцу.
Угол, под которым мы смотрим на радугу, составляет примерно 40 градусов – это угол отклонения солнечных лучей при отражении от водяных капель.
— Из чего сделаны облака?
Разумеется, каждый знает, что облака состоят из капелек воды или ледяных кристаллов, а часто представляют собой смесь из того и другого.
Облака формируются, когда влажный теплый воздух поднимается над Землей. При подъеме большая часть влажного воздуха охлаждается, и водяной пар конденсируется, превращаясь в капли воды и кристаллы льда. Сила сцепления удерживает их вместе, и в результате образуется облако.
Облака – важная часть гидрологического цикла нашей планеты, при котором вода постоянно циркулирует между поверхностью Земли и атмосферой, постоянно переходя из жидкого состояния в газообразное, а иногда и в твердое.
