Вселенная в вопросах и ответах. Задачи и тесты по астрономии и космонавтике

5.5. Рефракция

Эпизод из повести Аркадия и Бориса Стругацких «Обитаемый остров» (часть 1, глава 1):

Река действительно была большая, медленная, и простым глазом было видно, как она спускается с востока и поднимается на запад. (Рефракция здесь, однако, чудовищная!)

Вопрос: объясните, почему вид медленно текущей реки, спускающейся с востока и поднимающейся на запад, привел героя повести к заключению о высокой атмосферной рефракции?

5.6. «Хиус» над полигоном

Читаем первую книгу Стругацких — повесть «Страна багровых туч» (1959). Часть 1, «Седьмой полигон». Глава «Экипаж „Хиуса“». Речь идет о посадке планетолета на Землю:

— «Хиус» над полигоном. Даю его координаты с поправкой на ваше местоположение. Геодезический азимут восемь градусов и сорок четыре минуты. Высота шестьдесят градусов. Опускается со скоростью двадцать сантиметров в секунду…

— На фотореакторе?

— Пока на фотореакторе.

— Передайте приказание: на высоте шестьдесят километров выключить фотореактор и перейти на водородные ракеты.

— Слушаюсь… — Последовала пауза, затем репродуктор рявкнул: — Исполнено.

Вопросы:

1) В какой стороне горизонта наблюдался планетолет «Хиус»?

2) На каком расстоянии от наблюдателей планетолет был в момент исполнения приказания? Предполагаем, что пауза была недолгой.

5.7. Путь на Амальтею — 1

В прологе одной из ранних повестей Стругацких «Путь на Амальтею» (1960) так описан этот спутник Юпитера:

Амальтея, пятый и ближайший спутник Юпитера, делает полный оборот вокруг своей оси примерно за тридцать пять часов. Кроме того, за двенадцать часов она делает полный оборот вокруг Юпитера. Поэтому Юпитер выползает из-за близкого горизонта через каждые тринадцать с половиной часов.

Вопросы:

1) Какие утверждения в этой цитате верны, а какие нет?

2) Используя неверные утверждения, можно ли сказать, когда была написана повесть?

3) Если первые два утверждения о периодах верны, то верно ли третье утверждение?

5.8. Путь на Амальтею — 2

Читаем в главе 1 повести Стругацких «Путь на Амальтею»:

Амальтея, сплюснутый шар диаметром в сто тридцать километров, состоит из сплошного льда.

Вопрос: что здесь неверно?

5.9. Путь на Амальтею — 3

Читаем главу 3 повести Стругацких «Путь на Амальтею» (1960). Планетолет «Тахмасиб», пролетая вблизи облачной поверхности Юпитера, подвергся мощной метеоритной атаке. Планетологи на борту корабля затеяли спор о происхождении метеоритов:

Дауге сказал, что это был случайный рой. Юрковский объявил, что это кольцо.

— Кольцо у Юпитера? — презрительно сказал Дауге.

— Да, — сказал Юрковский. — Я давно это подозревал. И вот теперь убедился.

Вопрос: кто из них прав?

5.10. Радиомаяк на Венере

Читаем повесть Стругацких «Страна багровых туч» (1959). Часть 1, «Седьмой полигон», глава «Будни». Герои познакомились с радиомаяком, который они должны будут установить на поверхности Венеры:

Речь шла об устройстве, предназначенном для подачи направленных и очень мощных ультракоротковолновых импульсов определенной длины волны, способных пробить плотные пылевые облака и высокоионизированные области атмосферы. Длительность импульсов не превышает десяти микросекунд. В секунду подается до ста импульсов. Специальные приспособления заставляют этот импульсный луч описывать спираль, обегая за несколько секунд всю верхнюю половину небесной сферы от горизонта к зениту и снова к горизонту.

Вопрос: полагая, что «несколько секунд» равны 3 секундам, оцените ширину радиолуча маяка.

5.11. Созвездия на Фобосе

Вновь читаем повесть Стругацких «Страна багровых туч». Часть 1, «Седьмой полигон», глава «На пороге». Бывалый космонавт делится мыслями с начинающим:

Я очень люблю Землю. Очень! Ты, наверное, думаешь, что все межпланетники — убежденные небожители. Неверно. Мы все очень любим Землю и тоскуем по голубому небу. Это наша болезнь — тоска по голубому небу. Сидишь где-нибудь на Фобосе. Небо бездонное, черное. Звезды, как алмазные иглы, глаза колют. Созвездия кажутся дикими, незнакомыми. И все вокруг искусственное: воздух искусственный, тепло искусственное, даже вес твой — и тот искусственный…

Вопрос: почему находящемуся на Фобосе межпланетнику созвездия кажутся незнакомыми?

5.12. Венера

Возвращаемся к повести Стругацких «Страна багровых туч» (1959). Часть 1, «Седьмой полигон», глава «Экипаж „Хиуса“». Герой повести инженер Быков знакомится с целью экспедиции:

Венера — вторая по порядку от Солнца планета. Среднее расстояние от Солнца 0,723 астрономической единицы = 108 млн км… Полный оборот вокруг Солнца В. совершает в 224 дня 16 часов 49 мин. 8 сек. Средняя скорость движения по орбите 35 км/сек… В. — самая близкая к нам планета. При прохождении между Землей и Солнцем ее расстояние от Земли может составлять 39 млн км… Когда В. проходит за Солнцем, она находится от Земли на удалении в 258 млн км… Диаметр В. составляет 12 400 км, сжатие незаметно. Принимая данные для Земли за 1, для В. будем иметь: диаметр 0,973, площадь поверхности 0,95, объем 0,92, сила тяжести на поверхности 0,85, плотность 0,88 (или 4,86 г/см3), масса 0,81. Период вращения вокруг оси составляет около 57 часов… В. окружена чрезвычайно плотной атмосферой из углекислоты и угарного газа, в которой плавают облака кристаллического аммиака…

Быков посмотрел на цветную фотографию Венеры — на бархатно-черном фоне желтоватый диск, тронутый голубыми и оранжевыми тенями, — и захлопнул тяжелый том.

Оцените, насколько сведения о Венере, доступные авторам повести, соответствуют современным данным об этой планете.

5.13. Спутник Венеры

Продолжаем внимательно изучать повесть Стругацких «Страна багровых туч» (1959). Часть 1, «Седьмой полигон», глава «На пороге». Герой повести геолог Дауге рассказывает о командире корабля «Хиус» и начальнике экспедиции Анатолии Ермакове:

Жена Ермакова была первым человеком, высадившимся на естественном спутнике Венеры.

О каком именно спутнике идет речь?

5.14. Перевернутая радуга

Вновь у нас в руках повесть Стругацких «Страна багровых туч» (1959). Часть 1, «Седьмой полигон», глава «„Хиус“ возвращается». Планетолет приблизился к посадочной площадке космодрома.

Небо осветилось дрожащим фиолетовым заревом. И сразу же исчезло кажущееся серое однообразие неба и тундры. Стал отчетливо виден тонкий муаровый рисунок каждой тучи. По земле пробежали прихотливо изогнутые ослепительно белые прожилки. Свет усиливался. Над тундрой заиграла странная перевернутая радуга.

Как объяснить это явление?

5.15. Вогнутое зеркало

Мы не расстаемся с повестью Стругацких «Страна багровых туч» (1959). Часть 1, «Седьмой полигон», глава «„Хиус“ возвращается». Планетолет «Хиус» — это фотонная ракета на термоядерном топливе (дейтерий + тритий). Герой повести Быков впервые подошел близко к планетолету:

Ничего подобного по масштабам и по форме ему еще не приходилось видеть. Правда, на первый взгляд «Хиус», пожалуй, имел некоторое сходство с черепахой… Но вблизи такое сравнение просто не могло прийти в голову. Больше всего планетолет походил, кажется, на громоздкую беседку-павильон о пяти толстых косых колоннах. Каждая из колонн, величиной с водонапорную башню, поддерживала крышу-корпус, имеющий форму выпукло-вогнутой линзы. Нижняя вогнутая поверхность корпуса была зеркальной, и, зайдя под нее, Быков увидел над головой свое донельзя искаженное и увеличенное отражение.

Зеркало… Тончайший слой волшебного вещества, которое в природе, вероятно, существует только в недрах самых плотных звезд, неимоверными ухищрениями нанесенный на полированный металл. Быкову показалось, что он ощущает на своем лице слабый, едва заметный ток тепла. Но он знал, что зеркало остается холодным даже во время работы фотореактора. Вот из этой черной дыры в центре вогнутой поверхности на высоте десяти-пятнадцати метров брызжет струя раскаленной плазмы, и там, где он, Быков, стоит сейчас, начинается сумасшедшая реакция синтеза голых ядер. Быков нервно передернул плечами и поспешно вышел под открытое небо.

Понятно, что реакция термоядерного синтеза происходит в точке фокуса параболического (точнее — параболоидного) зеркала, формирующего отраженный пучок параллельных лучей.

Вопрос: мог ли герой увидеть свое отражение, пусть даже искаженное, находясь в точке фокуса такого зеркала?

5.16. Испытания «Хиуса»

Повесть Стругацких «Страна багровых туч» (1959) была написана еще до запуска первого спутника и опубликована до первого полета человека в космос на обычной ракете с химическим топливом, а братья-фантасты уже обсуждают полеты по Солнечной системе на фотонных планетолетах с термоядерным источником энергии. Часть 1, «Седьмой полигон», глава «Как аргонавты в старину…». Первый испытательный полет фотонного планетолета «Хиус» под управлением Василия Ляхова:

В соответствии с планом испытательного перелета «Хиус» через двадцать часов после старта принял неподвижное по отношению к Солнцу положение и затем, с постоянным ускорением в 9,7 метра в секунду за секунду, устремился к точке встречи с Венерой в обход Солнца. Пройдя точно половину расстояния и достигнув скорости четыре тысячи километров в секунду, Ляхов повернул планетолет зеркалом к точке встречи и начал торможение. Через восемь с половиной суток «Хиус» вышел на орбиту «Циолковского» — одного из советских искусственных спутников Венеры, а еще через несколько часов причалил к нему. Далее, следуя программе испытаний, Ляхов около месяца маневрировал вокруг Венеры, проверяя работу фотореактора на всех режимах, посетил искусственные спутники, принадлежащие другим государствам, совершил посадку на Вениту — естественный спутник Венеры, и наконец отправился в обратный путь…

Проверьте, все ли тут верно.

5.17. Стремительный «Хиус»

Фотонный планетолет из повести Стругацких «Страна багровых туч» (1959) вновь отправляется к Венере, двигаясь с постоянным ускорением около 10 м/с2. Часть 2, «Пространство и люди», глава «Сигнал бедствия»:

Прошло пятьдесят пять часов полета, и Ермаков объявил, что наступило время повернуть «Хиус» зеркалом к Солнцу и начать торможение. Скорость планетолета к этому моменту достигала тысячи двухсот километров в секунду. В течение последующих сорока часов «Хиус» должен был двигаться с отрицательным ускорением относительно Солнца, чтобы прийти к месту встречи с Венерой с нулевой скоростью.

Согласованы ли друг с другом указанные цифры?

5.18. Температура Венеры

В повести Стругацких «Страна багровых туч» несколько раз указывается температура (по шкале Цельсия) у поверхности Венеры.

1) Часть 3, «На берегах Урановой Голконды», глава «Последнее слово Голконды»:

— Температура нормальная, — сообщил Юрковский, рассматривая ручной термометр, — пятьдесят четыре и три. Для этих мест вполне нормальная. Это не лава.

2) Часть 3, «На берегах Урановой Голконды», глава «На берегах Дымного моря»:

Однажды из дымной стены выползла иссиня-черная туча и покатилась по равнине прямо на транспортер. Прыгая в люк, Быков успел заметить, как над Голкондой вспыхнуло ослепительное синее зарево. Ермаков повел транспортер прочь, но туча догнала его, навалилась. Забарабанили по броне тяжелые удары — туча несла с собой обломки камня, груды песка. Стрелка в термометре взлетела до четырехсот.

3) Часть 3, «На берегах Урановой Голконды», глава «Красное и черное»:

С удалением от болота влажность атмосферы резко понизилась, упала почти до нуля. Увеличилось содержание в атмосфере радиоактивных изотопов инертных газов, окиси углерода и кислорода, температура колебалась в пределах семидесяти пяти — ста градусов.

4) Часть 3, «На берегах Урановой Голконды», глава «На берегах Дымного моря»:

Несмотря на сильную радиоактивность почвы и температуру, доходящую до ста градусов, местность, по-видимому, была обитаема.

Оцените, насколько эти значения согласуются с реальной температурой у поверхности Венеры.

5.19. Высокое напряжение

Планетолет «Тахмасиб» из повести Стругацких «Путь на Амальтею» (1960), приблизившись к Юпитеру, испытал метеоритную атаку (глава 2, «Люди над бездной», раздел 2). В этот момент планетологи Дауге и Юрковский находились у своих оптических приборов, наблюдая экзосферу планеты. Мощные удары и резкие маневры планетолета вызвали травмы членов экипажа. Юрковский был без сознания, и коллега пытался ему помочь:

Дауге расстегнул на Юрковском куртку. Он увидел странный ветвистый рисунок на коже, бегущий через грудь от плеча до плеча. Рисунок был похож на силуэт каких-то диковинных водорослей — темно-багровый на смуглой коже. Некоторое время Дауге тупо разглядывал странный рисунок, а затем вдруг сообразил, что это след сильного электрического удара. Видимо, Юрковский упал на обнаженные контакты под высоким напряжением. Вся измерительная аппаратура планетологов работала под высоким напряжением.

Вопрос: зачем оптическим приборам требовалось высокое напряжение?

5.20. В недрах Юпитера

Планетолет «Тахмасиб» из повести Стругацких «Путь на Амальтею» (1960), испытав метеоритную атаку, нырнул в атмосферу Юпитера и стал опускаться все ниже и ниже (глава 2, «Люди над бездной», раздел 3). Герои повести пытаются понять, что произойдет раньше: давление окружающего газа раздавит планетолет или же падение «Тахмасиба» остановится архимедовой силой его плавучести. Капитан Быков сообщил, что корпус планетолета выдержит давление в 200 000 атмосфер. Штурман Михаил Антонович проделал расчеты и сообщил:

Получается так, что мы провалимся на шесть-семь мегаметров и там повиснем. Будем плавать… Давление огромное, но нас не раздавит, это ясно. Только будет очень тяжело — там сила тяжести два — два с половиной «же».

Считая, что глубину погружения штурман указал от верхнего облачного слоя Юпитера, где давление газа составляет около 1 атм, и что шкала высоты атмосферы в этой области составляет около 30 км, определите, насколько верным оказался вывод штурмана о том, что «нас не раздавит».

6. Астрономические часы

6.1. 24 часа

Почему путешественники, идущие к полюсам Земли, предпочитают иметь часы со стрелками и циферблатом, разделенным на 24 часа?

6.2. Время остановилось

Самолет взлетел и, взяв курс на запад, двигался строго по параллели со скоростью 850 км/час. Прибыв в аэропорт назначения, пассажиры обнаружили, что время вылета и время прилета по солнечным часам оказалось одинаковым. На какой географической широте проходил полет?

6.3. Гарри Поттер

В книге Дж. К. Роулинг «Гарри Поттер и философский камень» перечислены предметы, необходимые ученикам Школы чародейства и волшебства «Хогвартс». Оказалось, что молодым волшебникам среди прочего требуются и телескопы, поскольку они должны изучать астрономию. «Каждую среду ровно в полночь они приникали к телескопам, изучали ночное небо, записывали названия разных звезд и запоминали, как движутся планеты». Вопрос: если каждый раз наблюдения проводились в одно и то же время, то как же могли ученики изучить разные звезды?

6.4. Наше время

Как называется время, которое показывают ваши часы? Наручные, настенные, в сотовом телефоне или компьютере — все равно.

6.5. Ломоносов и Венера

Как известно, М. В. Ломоносов наблюдал прохождение Венеры по Солнцу 26 мая 1761 г. Однако в последующие годы летние прохождения Венеры наблюдались в начале июня: 3/4 июня 1769 г., 8 июня 2004 г., 5/6 июня 2012 г. Чем можно объяснить майское прохождение Венеры в 1761 г.?

6.6. Покрытия звезд Луной