Скорее всего, именно поэтому звезды мерцают, а планеты – нет.
Какой важный вывод можно из этого сделать? Чем более загрязнена атмосфера, тем сильнее мерцают звезды. Можно определять загрязненность атмосферы прямо с земли! Таким образом, понимание различия между звездами и планетами помогает следить за экологией нашей планеты.
56 Можно ли спичкой закрыть звезду?
Для опыта нам потребуется: спичка.
Раз уж мы заговорили про звезды, вспомним довольно старый, но очень занятный опыт. В темную ночь, когда небо ясное и хорошо видны звезды, выйдите на балкон или улицу и посмотрите на одну из самых ярких звезд. Как мы уже знаем, звезда для наблюдателя всегда будет виднеться как точка. Мы также знаем, что маленькая пылинка, плавающая в верхних слоях атмосферы, может перекрыть луч от звезды.
Но это если пылинка находится очень далеко, на расстоянии в сотни метров или километров от наблюдателя. А вот можно ли перекрыть луч от звезды, скажем, спичечной головкой?
Кажется, что спичечная головка достаточно большая и если поставить ее перед глазом, то она закроет свет от звезды.
Попробуйте! Закройте один глаз, а другим посмотрите на звезду «через спичку».
Оказывается, спичка становится будто бы прозрачной! Свет от звезды все равно будет ясно виден! Что же это получается? Или неправда, что пылинка закрывает свет, или…
Объяснение здесь очень простое. Все дело действительно в расстоянии до объекта, который перекрывает ход лучей. Пылинка, хоть и маленькая, но «тень» от нее, пройдя сотни метров или километры, становится достаточно большим пятном, чтобы перекрыть зрачок глаза. А вот головка спички меньше по размеру, чем расширившийся в темноте зрачок. И хотя головка спички и закрывает часть света от звезды, зрачок «шире» и все равно ловит часть лучей. Лучи попросту проходят мимо спички и попадают в глаз все равно!
Вот если бы спичку поднять высоко в атмосферу, она бы закрыла собой звезду!
57 Как делают драгоценности
Для опыта нам потребуются: стеклянная банка, горячая вода, соль, сахар.
Один из интереснейших опытов, который можно сделать дома, – это выращивание кристаллов. Если вы читаете эту книгу по порядку, то помните, что мы уже выращивали кристаллы на дому (опыт 26). Сейчас повторим наш опыт, немного видоизменив его.
Что такое кристаллы? Кристаллы – это очень интересное состояние вещества. Вещество может находиться в четырех основных состояниях – жидком, твердом, быть газом и еще плазмой. Но если вещество твердое, чаще всего оно находится в «неупорядоченном» состоянии, внутри мелкие частицы, из которых это вещество состоит, как бы слеплены просто комом, кое-как, без всякого порядка.
Но бывает, что твердое вещество внутри построено как хорошее здание – кирпичик к кирпичику. Тогда уже получается кристалл. Вот, например, обыкновенная поваренная соль. Она внутри состоит из ма-а-а-аленьких кубиков. Каждый кубик построен из атомов хлора (ядовитый газ) и натрия (это металл, который может гореть даже в воде). А вместе, если их последовательно сложить, получается обычная соль. Хлор – натрий – хлор – натрий – хлор – натрий… ну и так далее.
Интересно, что первые кристаллы исследовали так: брали кристалл и били по нему молотком. Он разбивался на множество маленьких кристаллов такой же формы, как и первоначальный, большой кристалл. После этого ученым пришла в голову мысль, что внутри все кристаллы повторяют свою внешнюю форму и эта форма связана со строением кристалла из атомов! Эта догадка оказалась верной. Вот так-то!
Даже когда кристаллы вырастают очень большими, они сохраняют форму тех маленьких «кубиков» или других фигурок, например пирамидок, из которых они состоят. Почти все драгоценные камни являются кристаллами. Но мы не будем выращивать драгоценные камни, для этого нужна специальная аппаратура, мы вырастим кристалл соли.
Для этого понадобится обычная стеклянная баночка, горячая вода и соль! Нальем горячей воды в баночку и станем добавлять соли чайной ложкой, тщательно размешивая осадок на дне. Через некоторое время соль перестанет растворяться. Добавим еще немного соли, чтобы получился перенасыщенный, то есть очень сильный, раствор соли. И поставим баночку на подоконник. Все! Ничего больше делать не нужно. Надо только ждать.
Пройдет несколько дней, неделя, может быть, чуть больше. Каждый день мы будем смотреть, как образуется сначала корка из соли, потом выпадает осадок, потом появляются более крупные кристаллы.
В конце концов, когда испарится вся вода, мы получим маленькую соляную пустыню, где все горы и холмы будут строго кубиками!
Если мы попробуем отколоть кусочек соли от нашей кристаллической пустыни, он отколется кубиком или кусочком, составленным из кубиков.
Так, без всяких микроскопов, мы увидим, что соль состоит из кубических кристаллов!
Можно усложнить опыт. Возьмем и растворим в горячей воде соль вместе с сахаром. Будем класть ложку соли, ложку сахара, ложку соли, ложку сахара… Дальше, после того как вода испарится, наковыряем получившихся кристаллов и попробуем их на вкус. Язык откажется воспринимать такой вкус – будет непонятно, соль это или сахар!
Еще усложним опыт. Сделаем горячий перенасыщенный раствор соли. Из предыдущего опыта с кристаллизацией соли выковырнем кусочек соли покрупнее, обвяжем его ниточкой и опустим в раствор, когда он остынет. Пусть кристаллик соли висит в соленом растворе, пока тот испаряется. Через несколько дней мы увидим, что кристаллик начал расти! Можно получить довольно большой кусок кристаллической соли таким простым методом.
Теперь уже можно понять, как делают искусственные драгоценные камни, например рубины. Расплавляют при огромной температуре вещество, из которого состоит рубин. Затем берут кристаллик рубина и дотрагиваются до поверхности расплавленной массы рубинового вещества. Конечно, это делают не руками, а специальными машинами, при высоких температурах и давлении. Атомы из вещества начинают «прилипать» к кристаллику, надстраивая его, как рос у нас кусочек соли. Рубин начинает расти. При этом его очень медленно поднимают из расплавленной массы, и снизу он все продолжает расти! Таким образом через некоторое время из массы вытягивается рубиновый столбик. Затем его остужают, режут на отдельные драгоценные камушки и используют в различных механизмах или драгоценных украшениях.
Поскольку рубин очень твердый и гладкий, из него делают, например, опоры для маятников в механических часах. Если вы посмотрите на часы, на многих написано «семнадцать камней» или «одиннадцать камней». Вот эти-то «камни» и есть рубиновые кристаллы, из которых делают опоры для осей. Движущиеся части в часах трутся о рубин, но не стирают его и не тратят слишком много энергии на трение. Так драгоценности служат в механизмах.
58 Копия монеты за две минуты
Для опыта нам потребуются: монетки, фольга, клей.
У любого из нас есть возможность достать несколько мелких монет. Если мы посмотрим на монету, у нее всегда есть «лицевая» сторона и «обратная» сторона. Обычно их называют «орел» и «решка». Говорят, что эти названия произошли потому, что на одной стороне всегда был изображен герб России – орел. А на другой – решетка (на старинных монетах).
Теперь же орла можно увидеть, а решетки нет. Вместо нее бывают разные изображения, особенно на юбилейных монетах.
Интересно, можно ли сделать копию монеты за пару минут?
Мы воспользуемся таким физическим свойством материалов, как пластичность. Разные вещества обладают разной пластичностью. Это способность материала изменять свою форму и не «рваться» на части. Понятно, что пластилин – очень пластичный (даже название происходит от этого же слова). А вот камень – не пластичный. Попытаешься его «смять» – в лучшем случае он расколется…
Металлы более пластичны, чем многие другие материалы. Например, медь очень пластична, ее можно ковать, мять, сгибать. Кстати, чтобы медь сделать ну очень пластичной, ее надо накалить в пламени (костра, например), а потом, нагретую докрасна, сунуть в воду. Тогда ее можно сильно мять, растягивать, ковать – и она не треснет.
Алюминий менее пластичный, чем медь, но, если его расплющить в очень тонкую пленку, фольгу, он будет достаточно хорошо принимать любую форму. У алюминия есть еще одно хорошее свойство: он не ядовит и не окисляется (не ржавеет). Именно поэтому фольгу для заворачивания продуктов делают из алюминия.
Возьмем же кусочек фольги, положим на монетку и разгладим сверху ногтем или тупым карандашом. Надо только делать это аккуратно, чтобы не порвать фольгу. Мы увидим, что алюминиевая фольга приняла форму монеты и на ней проступил рельеф, например двуглавый орел!
Можно быстро наделать таких монеток, вырезать их ножницами и использовать в играх как «деньги для игр».
Можно быстро наделать таких монеток, вырезать их ножницами и использовать в играх как «деньги для игр».
Кстати, таким же образом можно делать копии и с других барельефов, то есть выпуклых изображений. Положил сверху фольгу, поводил ногтем, прижимая поплотнее, – и вот, готово изображение, формочка. Другое дело, что она очень непрочная. Но можно снимать такие модельки, заливать с обратной стороны клеем и собирать коллекцию копий монет. Не всегда же удается приобрести монету, а копию – запросто!
59 Как растут барханы в пустыне, или Про зыбучие пески
Для опыта нам потребуются: немного разных сухих сыпучих продуктов – манка, соль, сахар, гречка, растворимый кофе.
Не у всех есть возможность побывать в настоящей пустыне. Но все знают, что в песчаной пустыне ветер гонит горы из песка – барханы. Эти барханы могут вырастать довольно большими – сотня метров в высоту. Такая «горка» может завалить целую деревню!
Мы все играли в детстве в песочнице и строили куличики. И все знают, что из сухого песка куличик сделать сложно. Для этого песок надо намочить. А какие законы физики лежат в основе этого и как это можно использовать?
Оказывается, тут работает все та же сила трения, с которой мы уже встречались в наших опытах. Песчинки трутся друг об друга и поэтому не рассыпаются ровным слоем, а могут насыпаться в горку. Оказывается, что сила трения между песчинками определяет, каким будет угол подъема такой горки. Чем больше сила трения, тем «круче» горка. Если песчинки намочить, сила трения очень сильно возрастает, и горка может стать почти отвесной. Именно поэтому куличики легче делать из сырого песка.
Но если песок намочить слишком сильно, сила трения опять падает, потому что между песчинками образуется слой воды. И песок «расплывается». Но даже у сухого песка, в зависимости от того, из какого вещества в основном «сделаны» песчинки, угол для горки будет разным. Понятно, что кварцевый песок имеет одну силу трения, а, скажем, кремниевый – другую. Поэтому по углу подъема бархана можно судить о влажности и составе песка! Мы можем провести несложный опыт. Возьмем различные сухие сыпучие вещества, которые есть под рукой: манную крупу, гречку, соль, сахар, растворимый кофе. На чистом листе бумаги попробуем аккуратно насыпать небольшие горки из этих веществ. И увидим, что у всех у них угол подъема отличается. Это потому, что различается сила трения между частицами этих веществ. В принципе, можно составить таблицу для этих углов и определять, что за вещество, с закрытыми глазами – только померив угол возвышения! Теперь становится понятно, почему существуют зыбучие пески. Это пески, которые обычно состоят из слюды, очень легких и скользких частиц. Они почти не образуют барханов, потому что сила трения между частицами очень слабая. Зато если на такой песок наступает человек или животное – он начинает тонуть, как в воде… Но об этом – в следующем опыте.
60 Зыбучие пески: почему в них тонут (продолжение)
Для опыта нам потребуются: банка растворимого кофе, металлический шарик.
Мы можем провести дома опыт – создать зыбучие пески и пронаблюдать, как в них тонут попавшие предметы.
Вместо песка у нас будет выступать растворимый кофе в банке. Сила трения между частицами кофе небольшая, как раз то, что нам нужно.
Найдите камушек или (лучше) металлический шарик и положите в банку с растворимым кофе на поверхность. Шарик будет лежать на поверхности и не будет тонуть.
Дело в том, что сила трения покоя (когда предмет не движется) больше, чем сила трения, когда тот же предмет скользит и движется. Поэтому спокойно лежащий шарик не тонет в наших «зыбучих песках».
Но если мы начнем потряхивать банку, постукивать по ней, то шарик постепенно начнет погружаться! Частицы кофе, двигаясь при встряхивании банки, скользят по шарику, и шарик постепенно опускается под действием силы притяжения Земли.
Теперь мы понимаем, как происходит затягивание в зыбучие пески. Например, какое-нибудь животное забредает на участок песка с низкой силой трения. Его начинает затягивать. Возникает паника – зверь начинает дергаться, пытаясь вырваться из ловушки. Чем сильнее рывки и движения, тем быстрее погружается тело в песок, пока не наступает гибель.
Как же вести себя в зыбучих песках? Во-первых, надо увеличить площадь соприкосновения с песком. Для этого надо спокойно лечь плашмя. Ведь чем больше площадь опоры, тем меньше давление, тем меньше затягивает в ловушку. Во-вторых, нельзя делать резких движений – нужно очень медленно, потихонечку «выгребать» к краю ловушки. Обычно это всего несколько метров. Надо вести себя так, словно в бассейне с водой, «плыть» к краю бассейна, только очень медленно, стараясь лежать плашмя. Ползти, грести – пока не выберешься на участок обычного песка.
А еще одним из признаков зыбучих песков является то, что они «поют» или «скрипят», издают разные звуки. Я был в таких песках, это очень интересно. Хотя, конечно, немного страшно.
61 Звук под водой
Скорость распространения звука в воздухе мы уже знаем – примерно триста тридцать метров в секунду. А вот интересно, в воде звук распространяется быстрее или медленнее?
Помните, я рассказывал про прохождение звука через стену? Так вот, чем более плотным является вещество, тем быстрее распространяется звук. Поскольку вода примерно в семьсот раз плотнее воздуха, то и звук должен бежать в воде гораздо быстрее.
Можно проделать очень занятный опыт летом в пруду или в бассейне – да хоть в домашней ванне! Надо на несколько секунд нырнуть под воду и постучать под водой двумя предметами друг об друга: камушками, ложками – чем угодно.
Вы услышите, что звук какой-то странный. Это потому, что ухо не так воспринимает звук под водой. Кроме того, в воздухе и в воде от одинаковых предметов звуковая волна будет различной формы и восприниматься будет по-разному.
Самое интересное, что, например, дельфины спокойно общаются на огромных расстояниях под водой, издавая звуки очень высокой частоты. То есть звуковые волны, колебания которых очень высоки, до двадцати тысяч раз в секунду и даже больше!
Мы же под водой говорить не можем, нам для создания звуков нужен воздух. Остается только изучить азбуку Морзе и перестукиваться камушками!
62 Фотоаппарат в глазу
Для опыта нам потребуются: обычное зеркало и настольная лампа.
Те, кто не знает устройства фотоаппарата, может заглянуть в объектив. Почти у каждого фотоаппарата есть специальный механизм, называемый «диафрагма». Это несколько «лепестков», которые сдвигаются или раздвигаются, делая входное отверстие для света то шире, то уже.
Понятно, зачем это нужно. Если освещение очень яркое, то дырочку надо сделать поуже, потому что света и так достаточно. А если темно – то дырочку надо сделать пошире, потому что света не хватает.
А вот наш глаз тоже имеет такой же механизм. Правда, он устроен немножко по-другому, но выполняет ту же задачу.
Чтобы посмотреть, как работает этот механизм, нам понадобятся обычное зеркало и лампочка рядом с зеркалом.
Подойдите к зеркалу, закройте глаза (для надежности прикройте ладошками) и досчитайте до трехсот. За это время ваши глаза привыкнут к темноте, и зрачки расширятся.
Мозг сам определяет, что в глаз попадает мало света и настраивает зрачки (диафрагму!) так, чтобы вход в глаз был пошире.
Теперь откройте глаза, включите лампочку и смотрите внимательно на зрачки. Вы увидите, как они резко сужаются, превращаясь в маленькие точечки! Это глаз реагирует на большое количество света, на высокую освещенность.
Значит, мы в своих глазах имеем очень интересный и сложный прибор, который позволяет глазу приспосабливаться к освещенности. И в пасмурный и в светлый день мы одинаково хорошо можем ориентироваться в обстановке и воспринимать окружающий нас мир, все благодаря такому интересному механизму.
63 Как превращается энергия
Для опыта нам потребуются: обычный насос, велосипед со спущенной шиной или футбольный мяч.
Мы не задумываемся о том, что очень много явлений вокруг связаны с постоянными превращениями энергии. Электрическая энергия превращается в тепловую, механическая в потенциальную и так далее. Пусть вас не пугают эти названия. Сейчас мы попробуем сделать очень простой опыт, который покажет, как механическая энергия превращается в тепловую. А если сказать по-простому, как движение (работа) превращается в тепло. Для этого нужны обычный насос и велосипед со спущенной шиной или футбольный мяч. Возьмите насос и начните как можно быстрее накачивать шину или мяч. Через некоторое время пощупайте резиновый шланг насоса – вы почувствуете, что он стал более теплым. Если клапан на шине старого образца, ниппельный, то нагревание может быть очень ощутимым! Что же произошло в этом простом опыте?