Одним из наиболее простых способов получения вакуума является откачка воздуха из сосуда, в котором он и создается.
В настоящее время существуют достаточно мощные насосы, способные создавать очень глубокий вакуум, необходимый как для научных, так и для различных производственных целей. Такие насосы, например, создают вакуум в электрических лампочках при их производстве. Если б в лампочке оставался кислород, содержащийся в воздухе, то при ее включении нить накаливания сгорела бы за долю секунды.
В самых современных лампочках удается откачать при помощи вакуумных насосов почти весь воздух. То же самое можно сказать и об электронных лампах в телевизорах или радиоприемниках, в которых перед запайкой откачивают как можно больше воздуха.
Другим хорошо знакомым всем предметом, в котором используется вакуум, является обычный термос. Он имеет двойные стенки, в промежутке между ними создается вакуум. Поскольку количество молекул газа в этом пространстве невелико, они находятся на большом расстоянии друг от друга, и тем самым передача тепла между ними уменьшается. Поэтому, если в жаркий летний день налить в термос холодное молоко, оно останется холодным. И наоборот, горячий чай не остынет в термосе, даже в самую морозную погоду.
Какова скорость света?
Свет распространяется с гигантской скоростью – 300 000 км/с. Когда вы нажимаете кнопку электрического выключателя, кажется, что свет загорается мгновенно. И это правда. Но все же требуется какой-то промежуток времени, пусть очень маленький, чтобы свет лампочки достиг ваших глаз.
Если бы Земля вращалась вокруг своей оси со скоростью света, она бы делала 7 оборотов в секунду. Но свет, то есть световые лучи, конечно вращаться не могут. Лучи идут только по прямой. Свет от Солнца доходит до нас за 8 минут, преодолевая за это время 150 миллионов километров.
Какова скорость звука?
Если мы слышим какой-либо звук, значит, поблизости должен находиться вибрирующий предмет. Но этого не достаточно. Звук должен где-то распространяться. Что-то должно его переносить от источника к приемнику. Это что-то называется «среда». Средой может служить что угодно – воздух, вода, предметы, даже земля. Индейцы прикладывали ухо к земле, чтобы услышать отдаленные звуки.
Нет среды – нет и звука. Если в каком-то объеме создать вакуум, звук в нем не сможет распространяться. Это связано с тем, что звук распространяется волнами. Вибрирующий предмет передает свою вибрацию соседним молекулам или частичкам. Происходит передача движения от одной частички к другой, что приводит к появлению звуковой волны.
Средой распространения звуковых волн могут быть различные материалы – дерево, воздух, вода; следовательно, скорость распространения звуковых волн должна быть различной. Если мы говорим о скорости звука, мы должны спросить: а в какой среде?
Скорость звука в воздухе составляет 335 м/с. Но это при температуре 0 °C. С повышением температуры скорость распространения звука также увеличивается.
В воде звук распространяется быстрее, чем в воздухе. При температуре 8 °C скорость его распространения составляет около 1 435 м/с, или около 6 000 км/ч. В металле эта скорость достигает порядка 5 000 м/с, или 20 000 км/ч.
Ты, наверное, думаешь, что сильный звук имеет более высокую скорость, чем слабый, но это не так. Его скорость не зависит и от его высоты (высокий или низкий).
Ты можешь сам провести опыт по сравнению скорости звука в разных средах. Зайди в воду и ударь друг о друга двумя камнями. Теперь опустись под воду и снова постучи этими камнями. Ты удивишься тому, что звук распространяется в воде лучше, чем в воздухе.
Что такое звуковой барьер?
Когда мы говорим «звуковой барьер», то представляем себе, что при достижении самолетом скорости звука появляется что-то вроде «барьера». Однако ничего подобного не происходит!
Чтобы понять все это, рассмотрим самолет, летящий с небольшой, обычной скоростью. При движении самолета перед ним из спрессованных частичек воздуха образуется волна сжатия.
Эта волна движется впереди самолета со скоростью звука. И ее скорость выше скорости самолета, который, как мы уже сказали, летит с небольшой скоростью. Двигаясь впереди самолета, эта волна заставляет воздушные потоки обтекать плоскости самолета.
Теперь представим, что самолет летит со скоростью звука. Впереди самолета не образуется волны сжатия, так как и самолет, и волны имеют одну скорость. Поэтому волна образуется впереди крыльев.
В результате появляется ударная волна, которая создает большие нагрузки на крылья самолета. До того, как самолеты достигли звукового барьера и превысили его, считали, что такие ударные волны и перегрузки создадут для самолета что-то вроде барьера – «звуковой барьер». Однако звукового барьера не было, так как авиационные инженеры разработали специальную конструкцию самолета.
Кстати, сильный «удар», который мы слышим при прохождении самолетом «звукового барьера», и есть ударная волна, о которой мы уже говорили – при равной скорости самолета и волны сжатия.
Что такое абсолютно черное тело?
Под абсолютно черным телом в физике понимается такой объект, который при любой температуре полностью поглощает падающее на него электромагнитное излучение. Реальные физические объекты не являются абсолютно черными, однако некоторые из них, такие, как сажа, платиновая чернь, черный бархат и другие, в области видимого светового излучения проявляют свойства, весьма близкие к свойствам абсолютно черного тела. Например, поверхность, покрытая чистым углеродом, поглощает примерно 97 % падающего на нее света.
Некоторые объекты проявляют свойства абсолютно черного тела в определенных диапазонах волн электромагнитного излучения и температур. Так, красный фильтр при комнатной температуре практически полностью поглощает зеленый свет.
Несмотря на то, что понятие «абсолютно черное тело» носит чисто абстрактный характер, оно играет важную роль в физике при описании процессов поглощения и излучения электромагнитных волн реальными объектами.
Что такое спутник?
В астрономии спутником называется тело, которое вращается вокруг большего по размерам тела и удерживается силой его притяжения. Луна – спутник Земли. Земля – спутник Солнца.
Когда мы употребляем слово «спутник», мы обычно имеем в виду созданный человеком космический корабль, вращающийся вокруг Земли. Искусственные спутники отправляются в космос с различными целями. Некоторые используются для научных исследований, другие собирают информацию для прогноза погоды.
На некоторых спутниках установлены теле – и радиоантенны. Спутники могут быть использованы в навигации и картографии. Созданные человеком спутники дают ученым представление о состоянии живых организмов в условиях космоса.
Спутники могут быть любых размеров, от маленького контейнера с инструментами до огромного баллона, достигающего 30 метров в диаметре. Они могут весить от нескольких килограммов до многих тонн. Форма их может быть самая разнообразная: круглая, как мяч, шляпообразная, напоминающая консервную коробку, колокол, сигарету.
Спутники запускаются со скоростью 30 000 км/ч и более. Если бы никакие другие силы после запуска спутника не воздействовали на него, он улетел бы далеко в открытый космос. Но прямой полет продолжаться не может, потому что на спутник действует сила притяжения Земли, и он начинает двигаться по орбите вокруг Земли. Так спутник выходит на орбиту.
Орбита некоторых спутников находится на расстоянии 177 километров от Земли, у других не более 35 500 километров. Орбита выбирается учеными заранее, с учетом тех задач, которые возлагаются на спутник.
Что такое черная дыра?
Чтобы объяснить, что такое черная дыра, нужно сначала рассказать о том, что происходит с огромными звездами, масса которых в миллионы раз превышает массу Солнца.
Все звезды рождаются, развиваются, живут и умирают. Во время этого процесса они постепенно остывают и сжимаются. И на месте, где находилась звезда, образуется черная дыра – область с огромной напряженностью гравитационного поля. Сила тяжести в этой области так велика, что даже свет не может вырваться из нее. Астрономы узнают о существовании таких звезд благодаря тому, что они испускают потоки нейтральных частиц – нейтронов.
В настоящее время астрономами открыто несколько черных дыр. Все они находятся на огромном расстоянии от Земли и обладают массой в несколько десятков тысяч раз большей, чем у Солнца.
Долгое время исследователям были неясны свойства черных дыр, поэтому родилось множество фантастических произведений, в которых рассказывается о том, как космический корабль как бы проваливается в «черную дыру» и пропадает.
Однако сегодня началось изучение этого астрономического явления, и будем надеяться, что черная дыра постепенно раскроет все свои тайны.
