4.1. Восьмая или девятая?
Первым межпланетным аппаратом, запущенным в сторону Юпитера, стал «Пионер-10» (NASA), стартовавший с Земли 3 марта 1972 г. Это был поистине пионерский полет: автоматический аппарат впервые пересек пояс астероидов, причем без повреждений, и 3 декабря 1973 г. прошел в 130 000 км над облачной поверхностью Юпитера, впервые передав ее изображения со столь близкого расстояния. «Пионер-10» продемонстрировал возможность безопасного пролета сквозь радиационные пояса Юпитера, которые намного интенсивнее земных. Пройдя мимо Юпитера, аппарат за счет притяжения гигантской планеты увеличил свою скорость и, уже не встречая другие планеты, отправился к границам Солнечной системы. В те годы одна из газет сообщала, что «Пионер-10», пройдя 5,6 млрд км, 25 апреля 1983 г. пересек орбиту Плутона, а 13 июня 1983 г. — орбиту Нептуна. Не допустила ли эта газета ошибку? Ведь Нептун — восьмая планета от Солнца, а Плутон — девятая (в ту эпоху его считали нормальной планетой, а не карликовой, как сейчас).
4.2. Сезон великих противостояний
Почему великие противостояния Марса бывают в одно и то же время года? В какое?
4.3. Птолемей
Этот рисунок я обнаружил в одной из детских книжек наших дней. Художник стремился изобразить систему мира по Птолемею. Как вы думаете, что сказал бы, глядя на этот рисунок, сам Птолемей?
4.4. Светло ли на Плутоне?
Для наблюдателя на Земле Солнце имеет видимую звездную величину −26,7m, а полная Луна −12,7m. Определите, во сколько раз Солнце сильнее освещает поверхность Плутона, чем полная Луна — поверхность Земли. Среднее расстояние от Солнца до Плутона принять равным 40 а. е.
4.5. Когда на Плутоне светлее?
Как изменяется дневное освещение Плутона в разных точках его орбиты по сравнению с лунным освещением (в период полнолуния) на Земле?
4.6. Луна готовит побег?
Откроем книжку для детей С. Зигуненко «Почему Луна на Землю не падает?» (М.: Издательство АСТ, 2015; серия «Почемучкины книжки»). Читаем на с. 32:
И, наконец, скажу тебе по секрету, Луна готовит побег! Как показали замеры, сделанные учеными, расстояние между Землей и Луной постепенно увеличивается. Правда, на очень небольшую величину — считаные сантиметры каждый год. Так что побег состоится еще не скоро — через несколько миллионов лет.
В том, что Луна удаляется от Земли, автор прав: в нашу эпоху ее расстояние от нас возрастает в среднем почти на 4 см ежегодно. Вопрос: далеко ли уйдет Луна за несколько миллионов лет, например за 3 миллиона?
4.7. Фазы Луны
Вновь откроем нашу «любимую» книжку для детей С. Зигуненко «Почему Луна на Землю не падает?». В главе «Солнечные и лунные затмения» (с. 33) читаем:
А пока Земля как бы в ответ на козни Луны с солнечными затмениями устраивает затмения лунные, перекрывая собой солнечный свет Луне. Иногда полностью — и тогда Луну мы практически не видим. Наступают безлунные ночи. Потом Земля немного сдвигается, и тогда на Луне высвечивается узкий серп месяца. Постепенно он увеличивается, и Луна наконец становится полной. А потом Земля снова принимается перекрывать Луне солнечный свет. Тогда люди говорят, что «Луна убывает», как бы становится старой, чтобы потом снова возродиться. Все эти события происходят на небе в течение примерно месяца.
Этот текст иллюстрируется картинкой «Фазы Луны», примерно такой, какая приведена здесь. Проанализируйте, пожалуйста, этот текст. Сколько ошибок допустил его автор?
4.8. Куда падает Луна?
Что притягивает Луну сильнее — Земля или Солнце?
4.9. Экспедиции к Луне
Сколько людей участвовало в полетах к Луне и сколько их побывало на лунной поверхности?
4.10. Упасть на Луне
Читаем книгу И. Н. Галкина «Геофизика Луны» (М.: Наука, 1978, с. 15):
На Луне можно больше, чем на Земле, наклониться в любую сторону без потери равновесия, а падение не имеет неприятных последствий — скорость его мала и даже в скафандре подняться можно самому, особенно если упал вперед.
Оцените справедливость этих утверждений.
4.11. Восход Земли на Луне-1
Как известно, Луна всегда повернута к Земле одной стороной. Значит, на лунном небе Земля не должна перемещаться. Однако на почтовой марке, выпущенной в СССР в 1967 году, была воспроизведена картина А. А. Леонова и А. К. Соколова «На Луне. Восходит Земля» из серии «Космическая фантастика». Художники изобразили вид Земли с Луны, как если бы его созерцали члены будущей лунной экспедиции.
Когда тираж уже был отпечатан, кто-то заметил, что на Луне нельзя наблюдать ни восходы, ни закаты Земли. Чтобы скрыть «астрономическую ошибку», надпись на марке была частично запечатана. Запечатку сделали черной краской так, чтобы она выглядела частью рисунка на марке — теневой деталью поверхности Луны, но одновременно закрыла правую часть надписи со словами «Восходит Земля».
Что можно сказать об этой истории? Министерство связи СССР спасло репутацию художников или исказило их идею?
4.12. Восход Земли на Луне-2
В предыдущей задаче мы обсудили явление либрации Луны. Вооружившись этим знанием, проанализируйте серию из четырех фотографий, на которых последовательно показан восход Земли над лунным горизонтом. Можно ли по ним сказать, как были сделаны эти снимки и из какой области Луны?
4.13. Полярная Луны
Будет ли на небе Луны созвездие Малой Медведицы играть роль Полярной звезды?
4.14. Приливы
В одной неплохой книжке для подростков, увлеченных наукой, герои обсуждают источники энергии, доступные человеку, — газ, нефть, уголь, торф, дрова, солнечный свет, ветер, течение рек, — и приходят к выводу, что все они так или иначе используют энергию Солнца. «А существуют ли источники энергии, не зависящие от Солнца?» — спрашивает один из героев. А другой ему отвечает: «Конечно! Например, морские приливы. Их источник — Луна».
Оцените справедливость этого утверждения.
4.15. Земля остановилась
Земля неожиданно остановилась на своей орбите и начала падать на Солнце. Сколько продлится падение и с какой скоростью Земля ударит Солнце?
4.16. Метеоритные кратеры на Венере
Почему на поверхности Венеры, по сравнению с Луной, Марсом и Меркурием, практически нет небольших ударных кратеров?
4.17. Ошибки в системах мира
Сколько ошибок допущено на этих рисунках?
4.18. Солнце с крыльями
Почему древние египтяне изображали Солнце в виде диска с крыльями?
4.19. Земля и Марс
Вильям Гершель в 1783 г. писал:
Сходство между Марсом и Землей, быть может, наибольшее сравнительно со всеми другими членами Солнечной системы.
Придерживаются ли такого же взгляда современные астрономы?
4.20. Марс и Земля
Считается, что минимальное расстояние между Землей и Марсом наступает в момент противостояния Марса. Однако в 2016 г. противостояние было 22 мая, а минимальное расстояние (0,50321377 а. е.) было достигнуто только в ночь с 30 на 31 мая (точно — 30 May, 21:35 GMT). Объясните это расхождение.
4.21. Проект «Марс»
В 1953 г. немецкий инженер Вернер фон Браун опубликовал книгу «Марсианский проект» (англ. The Mars Project, нем. Das Marsprojekt), в которой описал техническую сторону пилотируемой экспедиции на Марс. Он полагал, что, приблизившись к Марсу, базовый космический корабль должен выйти на круговую экваториальную орбиту вокруг Красной планеты и на небольшом посадочном модуле отправить на поверхность планеты группу исследователей. У этого модуля должна быть взлетная ступень, которая обеспечивает возвращение на орбиту всех участников высадки. Сразу после посадки ступень предполагалось привести в стартовую готовность на тот случай, если придется срочно эвакуироваться с планеты. Фон Браун пишет, что если бы высадка состоялась в районе экватора, то каждые 2 ч 26 мин. астронавты могли покинуть Марс, если бы тот оказался негостеприимным.
Определите, на какой высоте над поверхностью Марса проходила орбита базового корабля.
4.22. Марсоход
Марсоход управляется операторами с Земли, демонстрируя им телепанораму до расстояния 50 м от себя. Какова при этом должна быть безопасная скорость марсохода? (Задача проф. В. В. Иванова, СПбГУ.)
4.23. Полет к Сатурну
Некий астероид в перигелии касается орбиты Земли, а в афелии — орбиты Сатурна (9,5 а. е.). Каков его орбитальный период?
4.24. Пепельный свет Титана
На фото спутник Сатурна Титан. У нашей Луны в такой фазе пепельный свет хорошо виден. А почему мы не видим его у Титана?
4.25. Кольцо Сатурна
Наблюдения указывают, что свет звезды, покрытой кольцом Сатурна, ослабевает примерно на 1m, а толщина колец не превышает 100 м. Оцените по этим данным, как часто и с какой скоростью сталкиваются между собой частицы кольца.
