Шишкин Иван Иванович

Шишкин Иван Иванович - разговоры

  Поговорим о кино, музыке, литературе, науке Детские вопросы
В этом разделе мы постараемся дать ответ на «научные вопросы, на которые вы не смогли ответить вашим детям (а так оно часто и бывает) http://elementy.ru/email

Ответов - 6

Почему извергается вулкан? Наша Земля не вся твердокаменная насквозь, скорее она напоминает яйцо: сверху тонкая твердая скорлупа, под ней вязкий слой горячей мантии, а в центре — твердое ядро. Земная «скорлупа называется литосфера, что в переводе с греческого означает «каменная оболочка. Толщина литосферы в среднем около 1% радиуса земного шара: на суше она составляет 70-80 километров, а в глубине океанов может быть всего 20 километров. Литосфера вся изрезана разломами и напоминает мозаику. Температура мантии — тысячи градусов: ближе к ядру температура больше, ближе к оболочке — меньше. Из-за разницы температур происходит перемешивание вещества мантии: горячие массы поднимаются вверх, а холодные — опускаются (так же, как закипающая вода в кастрюле или чайнике, но только происходит это в тысячи раз медленнее). Мантия хоть и разогрета до огромных температур, но из-за колоссального давления в центре Земли она не жидкая, а вязкая — как очень густая смола. Литосфера-«скорлупа как бы плавает в вязкой мантии, немного погрузившись в нее под тяжестью своего веса. Достигая подошвы литосферы, остывающая масса мантии какое-то время движется горизонтально вдоль твердой каменной «скорлупы, но затем, остыв, она снова опускается в направлении центра Земли. Пока мантия движется вдоль литосферы, вместе с ней поневоле движутся и куски «скорлупы (литосферные плиты), при этом отдельные части каменной мозаики сталкиваются и наползают друг на друга. Часть плиты, которая оказалась снизу (на которую наползла другая плита), постепенно погружается в мантию и начинает плавиться. Так образуется магма — густая масса расплавленных пород с газами и парами воды. Магма легче, чем окружающие породы, поэтому она медленно поднимается к поверхности и накапливается в так называемых магматических очагах, которые располагаются чаще всего вдоль линии столкновения плит. Магма более жидкая, чем мантия, но всё же достаточно густая; в переводе с греческого «магма означает «густая паста или «тесто. Поведение раскаленной магмы в магматическом очаге и правда напоминает дрожжевое тесто: магма увеличивается в объеме, занимает всё свободное пространство и поднимается из глубин Земли по трещинам, норовя вырваться на волю. Как тесто приподнимает крышку кастрюли и вытекает через край, так и магма прорывает земную кору в самых слабых местах и вырывается на поверхность. Это и есть извержение вулкана. Извержение вулкана происходит из-за дегазации магмы. Процесс дегазации известен каждому: если осторожно открыть бутылку с газированным напитком (лимонадом, кока-колой, квасом или шампанским), раздается хлопок, и из бутылки появляется дымок, а иногда и пена — это из напитка выходит газ (то есть происходит его дегазация). Если бутылку с шампанским перед открыванием потрясти или нагреть, то из нее вырвется мощная струя, и удержать этот процесс невозможно. А если бутылка неплотно закрыта, то эта струя может сама вышибить пробку из бутылки. Магма в магматическом очаге находится под давлением, так же как и газированные напитки в закрытой бутылке. В том месте, где земная кора оказалась «неплотно закрыта, магма может вырваться из недр Земли, вышибив «пробку вулкана, и чем прочнее была «пробка, тем сильнее будет извержение вулкана. Поднимаясь вверх, магма теряет газы и пары воды и превращается в лаву — магму, обедненную газами. В отличие от шипучих напитков, газы, которые выделяются при извержении вулкана, — горючие, поэтому они воспламеняются и взрываются в жерле вулкана. Сила взрыва вулкана бывает настолько мощной, что на месте горы после извержения остается огромная «воронка (кальдера), и если извержение продолжается, то прямо в этой впадине начинает расти новый вулкан. Однако бывает, что магме удается найти легкий выход на поверхность Земли, тогда лава вытекает из вулканов вообще без взрывов — как кипящая каша, булькая, переливается через край кастрюли (так, например, извергаются вулканы на Гавайских островах). У магмы не всегда хватает сил выйти на поверхность, и тогда она медленно застывает на глубине. В этом случае вулкан вообще не образуется. Как же все-таки работает вулкан? Когда открывается «клапан в Земле (вышибается пробка вулкана), давление в верхней части магматического очага резко снижается; внизу же, где давление пока еще большое, растворенные газы всё еще входят в состав магмы. В жерле вулкана из магмы уже начинают выделяться пузырьки газов: чем выше, тем их становится больше; эти легкие «воздушные шарики поднимаются вверх и увлекают за собой вязкую магму. Около поверхности уже образуется сплошная пенистая масса (застывшая вулканическая каменная пена даже легче воды — это известная всем пемза). Дегазация магмы завершается на поверхности, где, вырвавшись на свободу, она превращается в лаву, пепел, горячие газы, пары воды и обломки горных пород. После бурного процесса дегазации давление в магматическом очаге снижается, и извержение вулкана прекращается. Жерло вулкана закрывается застывшей лавой, но иногда не очень прочно: в магматическом очаге остается достаточно жара, поэтому на поверхность через трещины могут вырываться вулканические газы (фумаролы) или струи кипящей воды (гейзеры). В этом случае вулкан всё еще считается действующим. В любой момент в магматической камере может накопиться большое количество магмы, и тогда процесс извержения начнется вновь. Известны случаи, когда извергались вулканы, молчавшие и 300, и 500, и 800 лет. Вулканы, которые хотя бы раз извергались на памяти человека (и могут заработать вновь), называются спящими. Потухшие (или древние) вулканы — это те, которые работали в далеком геологическом прошлом. Например, столица Шотландии город Эдинбург стоит на древнем вулкане, который извергался более 300 миллионов лет назад (тогда еще и динозавров-то не было). Подведем итоги. В результате движения литосферных плит могут возникать магматические очаги. Если жидкая магма вырывается на поверхность Земли, начинается извержение вулкана. Часто извержение вулкана сопровождается мощными взрывами, это происходит из-за дегазации магмы и взрыва горючих газов. Вулкан засыпает, если прекращается подача новых порций магмы из магматического очага, но может проснуться (ожить), если движение плит продолжается и магматический очаг вновь заполняется. Вулканы тухнут окончательно, если движение плит в этом районе прекращается. Ответили: Владимир Печёнкин, Юрий Кузнецов, Albert
А остались еще дикие верблюды или они уже все одомашнены? В настоящее время существует два вида домашних верблюдов: одногорбые — дромадеры (иногда их называют дромедары) и двугорбые — бактрианы. Одногорбые верблюды — животные жаркого климата, их больше всего в странах Северной Африки и Аравийского полуострова. Двугорбые приспособлены к суровым морозным зимам, их родина — суровые пустыни Центральной Азии. Двугорбых верблюдов можно встретить в Монголии, государствах Средней Азии и даже в России (их разводят в Калмыкии и Туве). Одомашнены верблюды были 3,5–4 тысяч лет назад (а возможно, и раньше). Люди давно обнаружили поразительную приспособленность этих животных к жизни в суровых условиях пустынь и сделали их своими помощниками, научившись использовать их мясо, шерсть, молоко и, конечно же, силу. Диких одногорбых верблюдов в природе не существует. Более того, не существует у ученых и единого мнения по поводу того, откуда появились домашние дромадеры. Одни считают, что дикий одногорбый верблюд встречался на территории современной Турции, Аравии и даже Европы еще 10 тысяч лет назад, но был истреблен человеком или вымер сам. Другие — что домашний одногорбый верблюд мог произойти от двугорбого. Во всяком случае, одногорбые верблюжата у бактрианов иногда рождаются. В XIX веке считалось, что нет и диких двугорбых верблюдов, но знаменитый русский исследователь Азии Николай Михайлович Пржевальский в 1878 году нашел в пустынях Китая диких бактрианов. (В ходе той же экспедиции он обнаружил и дикую лошадь, которая сейчас известна как лошадь Пржевальского.) Дикие верблюды изящнее домашних, они более длинноногие, горбы у них меньшего размера. Ученые не знают точно, являются ли дикие бактрианы предками домашних или же домашние двугорбые верблюды произошли от другого вида, который не дожил до наших дней. Начиная с середины 40-х годов ХХ века диких верблюдов начали изучать и взяли под охрану. В октябре 2002 года диких бактрианов было около 950 и они были отнесены к числу видов, находящихся на грани исчезновения. Сейчас их, вероятно, еще меньше. В мае 2006 года диких бактрианов занесли в Международную Красную книгу редких и исчезающих видов животных. Дикие верблюды обитают сегодня вдали от человеческих поселений в монгольской пустыне Гоби на границе с Китаем (в Монголии диких верблюдов еще называют хабтагаи) и в самом Китае в пустыне Такла-Макан. Они постоянно рискуют умереть от жажды (из-за нехватки водопоев) или быть застреленными человеком. Напротив, австралийским «диким одногорбым верблюдам-дромадерам исчезновение не грозит. Более того, сейчас численность этих животных настолько велика, что вызывает серьезную тревогу фермеров. Разросшиеся стада диких верблюдов выпивают всю воду, предназначенную для овец и коров, вредят посевам. Власти даже были вынуждены разрешить отстрел этих животных, чтобы спасти сельское хозяйство страны. Правда, это не настоящие дикие верблюды, а одичавшие потомки одомашненных дромадеров, завезенных в Австралию из Старого Света в середине 80-х годов XIX века для перевоза грузов по австралийским пустыням. Но вскоре, с появлением поездов и грузовиков, верблюды стали не нужны и их отпустили на волю. В Австралии нет крупных хищников, поэтому, не стесненные ничем, животные быстро размножились. Ответили: Ирина Гордеева, Владимир Печёнкин
Что такое белые ночи и почему их можно видеть только в некоторых местах? Белые ночи — это растянувшиеся на всю ночь сумерки. В астрономии сумерками называют период времени, когда Солнце находится на небольшой глубине под горизонтом. Сумерки имеют три градации. Гражданские начинаются сразу после захода Солнца и продолжаются, пока оно не опустится на 6 градусов ниже горизонта. В этот период еще достаточно светло, и звезд на небе практически не видно. За гражданскими сумерками следуют навигационные, когда яркие звезды уже хорошо видны и могут использоваться для определения координат судна. Когда Солнце погружается под горизонт на 12 градусов, наступают астрономические сумерки. В это время уже отлично видны все звезды, но на небе еще остается подсветка, которая может мешать при наблюдении слабых туманных объектов. Считается, что полноценная астрономическая ночь начинается лишь тогда, когда Солнце опускается на 18 градусов ниже горизонта. Перед восходом сумерки сменяют друг друга в обратном порядке: астрономические, навигационные, гражданские. В южных (а точнее, в низких) широтах Солнце днем опускается под горизонт по крутой траектории и довольно быстро проходит все три порога сумерек. От заката до астрономической ночи проходит всего часа полтора, а то и меньше. В высоких широтах Солнце приближается к горизонту по пологой траектории и погружается под него медленно. Причем летом даже к полуночи оно не успевает преодолеть зону сумерек и сразу начинает подниматься. То есть полноценная астрономическая ночь наступить не успевает. Это явление и получило название белых ночей. 1.В низких широтах Солнце быстро погружается под горизонт и наступает ночь В Северном полушарии Солнце бывает выше всего (и в полдень, и в полночь) в день летнего солнцестояния 21 июня. Его полуночная высота составляет 90° – (φ + ε), где φ — географическая широта, а ε = 23,5° — наклон земной оси. В этот день на широтах севернее 66,5° Солнце вообще не заходит — здесь наблюдается полярный день. На широтах от 60,5° до 66,5° всю ночь продолжаются гражданские сумерки. На широтах от 54,5° до 60,5° — навигационные, а до 48,5° бывают дни, когда астрономические сумерки длятся всю ночь. 2. За Полярным кругом Солнце летом не опускается под горизонт. 3. На широте Петербурга Солнце летом медленно погружается под горизонт и всю ночь остается неглубоко — в зоне сумерек Так что можно сказать, что белые ночи характерны для большей части территории России. Другое дело, где на них обращают внимание. Санкт-Петербург (59,9° с. ш.) — самый северный в мире город с населением более миллиона человек. Сочетание особых условий освещения с архитектурой города порождает уникальное зрелище, благодаря которому белые ночи всегда тесно связаны с Петербургом. Ответил: Александр Сергеев
Просто замечательно!
Почему нельзя делить на ноль? «Делить на ноль нельзя! — большинство школьников заучивает это правило наизусть, не задаваясь вопросами. Все дети знают, что такое «нельзя и что будет, если в ответ на него спросить: «Почему? А ведь на самом деле очень интересно и важно знать, почему же нельзя. Всё дело в том, что четыре действия арифметики — сложение, вычитание, умножение и деление — на самом деле неравноправны. Математики признают полноценными только два из них — сложение и умножение. Эти операции и их свойства включаются в само определение понятия числа. Все остальные действия строятся тем или иным образом из этих двух. Рассмотрим, например, вычитание. Что значит 5 – 3? Школьник ответит на это просто: надо взять пять предметов, отнять (убрать) три из них и посмотреть, сколько останется. Но вот математики смотрят на эту задачу совсем по-другому. Нет никакого вычитания, есть только сложение. Поэтому запись 5 – 3 означает такое число, которое при сложении с числом 3 даст число 5. То есть 5 – 3 — это просто сокращенная запись уравнения: x + 3 = 5. В этом уравнении нет никакого вычитания. Есть только задача — найти подходящее число. Точно так же обстоит дело с умножением и делением. Запись 8 : 4 можно понимать как результат разделения восьми предметов по четырем равным кучкам. Но в действительности это просто сокращенная форма записи уравнения 4 · x = 8. Вот тут-то и становится ясно, почему нельзя (а точнее невозможно) делить на ноль. Запись 5 : 0 — это сокращение от 0 · x = 5. То есть это задание найти такое число, которое при умножении на 0 даст 5. Но мы знаем, что при умножении на 0 всегда получается 0. Это неотъемлемое свойство нуля, строго говоря, часть его определения. Такого числа, которое при умножении на 0 даст что-то кроме нуля, просто не существует. То есть наша задача не имеет решения. (Да, такое бывает, не у всякой задачи есть решение.) А значит, записи 5 : 0 не соответствует никакого конкретного числа, и она просто ничего не обозначает и потому не имеет смысла. Бессмысленность этой записи кратко выражают, говоря, что на ноль делить нельзя. Самые внимательные читатели в этом месте непременно спросят: а можно ли ноль делить на ноль? В самом деле, ведь уравнение 0 · x = 0 благополучно решается. Например, можно взять x = 0, и тогда получаем 0 · 0 = 0. Выходит, 0 : 0=0? Но не будем спешить. Попробуем взять x = 1. Получим 0 · 1 = 0. Правильно? Значит, 0 : 0 = 1? Но ведь так можно взять любое число и получить 0 : 0 = 5, 0 : 0 = 317 и т. д. Но если подходит любое число, то у нас нет никаких оснований остановить свой выбор на каком-то одном из них. То есть мы не можем сказать, какому числу соответствует запись 0 : 0. А раз так, то мы вынуждены признать, что эта запись тоже не имеет смысла. Выходит, что на ноль нельзя делить даже ноль. (В математическом анализе бывают случаи, когда благодаря дополнительным условиям задачи можно отдать предпочтение одному из возможных вариантов решения уравнения 0 · x = 0; в таких случаях математики говорят о «раскрытии неопределенности, но в арифметике таких случаев не встречается.) Вот такая особенность есть у операции деления. А точнее — у операции умножения и связанного с ней числа ноль. Ну, а самые дотошные, дочитав до этого места, могут спросить: почему так получается, что делить на ноль нельзя, а вычитать ноль можно? В некотором смысле, именно с этого вопроса и начинается настоящая математика. Ответить на него можно только познакомившись с формальными математическими определениями числовых множеств и операций над ними. Это не так уж сложно, но почему-то не изучается в школе. Зато на лекциях по математике в университете вас в первую очередь будут учить именно этому. Ответил: Александр Сергеев
Почему стекло бьется? Что такое «хрупкий? Хрупкий — это такой материал, который не умеет искривляться, не умеет изменять свою форму. Либо он держит ту форму, которая у него всегда была, либо — при слишком сильном воздействии — ломается на кусочки. В противоположность этому, пластичный материал — это такой материал, который под действием сил гнется, деформируется, но не разваливается на кусочки. Механические свойства тел определяются тем, как связаны молекулы тела друг с другом. Каким будет тело — хрупким или пластичным, — зависит от того, насколько легко молекулы связываются, если их просто приблизить друг к другу, а не пытаться «правильно приладить. А это, в свою очередь, зависит от того, насколько сложная структура у вещества. Например, металлы имеют очень простую структуру. И совершенно не важно, как вы поднесли два микроскопических кусочка металла друг к другу: если между ними есть соприкосновение, то тут же возникнут связывающие их силы. Это значит, что если вы изгибаете металлический стержень и в какой-то момент где-то внутри металла возникнет микротрещинка, то после сдвига металла молекулы снова сцепятся друг с другом, и трещинка затянется. Поэтому-то металл так легко деформируется: постоянно возникающие в нем при изменении формы микротрещинки и другие дефекты тут же затягиваются. Стёкла же имеют очень сложное строение. Они состоят из комплексов разных молекул, которые в нормальном состоянии очень прочно связаны друг с другом. Именно поэтому стекло твердое (не мягкое). Однако если два таких комплекса разъединить, а потом поднести вновь друг к другу, то им далеко не всё равно, «каким боком приближаться, чтоб связаться прочной связью. Если при изгибе стекла возникла микротрещинка, то после сдвига края трещинки пытаются сомкнуться, но при этом комплексы молекул сближаются неправильным образом, и никакой прочной связи не образуется. Смыкания трещины не происходит, но нагрузка-то внешняя остается, и из-за нее трещина катастрофически расширяется и моментально становится большой. Из-за этого все тело ломается на куски. Если тонкий стеклянный стакан упадет на пол, то он почти наверняка разобьется. Дело в том, что в момент удара в точке касания с полом возникают очень сильные напряжения. Если за те микросекунды, пока длится контакт, они успеют создать микротрещинку и еще «продавить ее, то стекло как минимум треснет. Ответил: Игорь Иванов