Нил Тайсон - Добро пожаловать во Вселенную

11. сС первой частью все понятно: масса объекта (в данном случае земной атмосферы) равна произведению его объема и его плотности, то есть ответов на части а) и b). Только обязательно нужно при подсчетах следить за размерностью!

масса = плотность объем = 1,5 кг/ м3 4 1018 м3 = 6 1018 кг.

Поскольку в 1 тонне 1000 килограммов, получается 6 квадриллионов

(6 1015) тонн — впечатляющее число!

Рассмотрим его отношение к массе мирового океана 1,4 1021 кг и получим

18

6×10 кг

3

≈ 4×10−.

21

1,4×10 кг

Таким образом, масса атмосферы составляет 0,4 % массы океанов.

11. dМасса СО — это масса всей атмосферы, умноженная на долю

2

СО в этой массе:

2 масса СО = 6 1018 кг 600 4 1015 кг

2

6

10 с точностью до одной значащей цифры. Обратите внимание, что 600 миллионных долей превратились в дробь.

12. Движение Солнца, Луны и звезд

12. аНа Северном полюсе высота Солнца над горизонтом не меняется в течение суток (см. часть d), таким образом, летом (а на самом деле по 6 ме-

166

Решения сяцев подряд!) Солнце находится над горизонтом 24 часа. Если двинуться к югу, до и после летнего солнцестояния время, в течение которого Солнце находится над горизонтом, постепенно сокращается, пока мы не окажемся на Полярном круге, на широте +66,5°: там Солнце находится над горизонтом в течение 24 часов в день летнего солнцестояния (22 июня), но во все остальные дни года на какое-то время опускается за горизонт. Аналогичным образом на Южном полюсе Солнце светит 6 месяцев подряд — 3 месяца до и после зимнего солнцестояния (21 декабря), — а на широте –66,5° 21 декабря — единственный день, когда Солнце не заходит в течение 24 часов.

12. bЕсли Луна наполовину освещена Солнцем, значит, Солнце, Земля и Луна образуют прямой угол, то есть с точки зрения наблюдателя на Земле между Солнцем и Луной около 90 градусов. В задаче не указано, какая это фаза Луны, первая четверть или третья четверть, поэтому такое происходит дважды каждый месяц в течение примерно 6 часов (промежуток между восходом Солнца и заходом Луны или между восходом Луны и заходом

Солнца в зависимости от того, какая это четверть, первая или третья). Обратите внимание, что наполовину освещенная Луна хорошо видна днем, она достаточно яркая, чтобы выделяться даже на фоне яркого дневного неба.

12. сОрбита Марса лежит вне орбиты Земли. Значит, с нашей точки зрения Марс никогда не проходит через диск Солнца.

12. dС точки зрения наблюдателя, стоящего на Северном полюсе Земли, Полярная звезда находится прямо над головой, а все остальные звезды вращаются вокруг нее по окружностям, параллельным горизонту, с центром в Полярной звезде. Следовательно, они никогда не заходят. Подобным же образом на Южном полюсе Земли звезды с точки зрения наблюдателя вращаются по окружностям, параллельным горизонту, с центром прямо в зените (поскольку Южный полюс мира не отмечен никакой яркой звездой).

12. еПолярная звезда с очень высокой точностью лежит на линии, продолжающей ось Земли и исходящей из Северного полюса (от истинного

Северного полюса небесной сферы она отстоит меньше чем на 1 градус).

167

Решения

Поэтому на Северном полюсе она видна прямо над головой и за 6 месяцев зимней тьмы на вид не сдвигается с места. Обратите внимание, что из-за наклона земной оси Северный полюс описывает круг на фоне звезд каждые

26 000 лет, так что через несколько тысяч лет Полярная звезда окажется уже не так близко к Северному полюсу небесной сферы.

13. Взгляд на Луну

13. аМы знаем, что когда Луна полная, Солнце, Земля и Луна выстраиваются практически в одну линию. Значит, если Луна находится на восточном горизонте, то есть только что встала, Солнце находится на западном горизонте, то есть клонится к закату. Значит, сейчас ранний вечер, часов около шести.

13. bОрбита Венеры вокруг Солнца находится внутри орбиты Земли. Таким образом, Венера не может быть слишком далеко от Солнца (максимальное отклонение составляет 47°, что вы можете подсчитать самостоятельно, задействовав чуточку тригонометрии и опираясь на то, что радиус орбиты

Венеры — 0,7 а. е.) Поэтому Венеру невозможно наблюдать в положении, противоположном Солнцу: она не может вставать, когда Солнце садится.

Значит, эта планета — Юпитер.

13. сЛуна совершает один оборот вокруг своей оси одновременно с одним оборотом по орбите вокруг Земли (что называется, Луна находится в «приливном захвате»), поэтому она всегда обращена к Земле одной стороной. Таким образом, если вы живете на обратной стороне Луны, Землю вы не увидите. Однако Солнце увидите. Вы совершаете поворот вокруг своей оси раз в месяц, поэтому и Солнце будет восходить примерно раз в месяц, то есть «лунные сутки» составляют приблизительно 30 земных суток.