don_beaver (don_beaver) wrote,
don_beaver
don_beaver

Categories:

Астрономия с гайками и зонтиком

Урок астрономии с гайками и старым зонтиком


Гайки очень хороши для занятия астрономией: они не сдуваются ветром, не смываются дождём и хорошо видны. Насчет зонтика не настаиваю: вместо него сгодится любой шест длиной в пару метров. Только конец этой палки должен быть заострённым, и тень от него должна быть хорошо видна на земле.

С помощью этих двух приборов и собственных часов вы можете провести интересный астрономический эксперимент. Его лучше провести в один день с каким-нибудь другом из какого-нибудь города подальше. Сверьте с иногородним приятелем часы, установив заодно – в одном или разных часовых поясах вы живёте.

Потом закрепите шест и начинайте отмечать гайками длину его тени. Продолжительность эксперимента – пара часов, в районе 13-14 часов дня. Записывайте время установки очередной гайки. Рекомендую отмечать положение конца тени каждые 4-5 минут. Задача: установить время, когда тень от вашего шеста станет самой короткой. В этот момент тень от шеста будет перпендикулярна линии гаек (вернее, касательной к этой линии). Аккуратно запишите это время T. Измерьте длину шеста D и длину самой короткой тени S. На калькуляторе вычислите максимальную угловую высоту Солнца L = арктангенс(S/D). Итак, вы нашли две очень интересные величины: Т и L. Узнайте у приятеля, какие величины получил он – пусть они будут T1 и L1.



Что мы можем узнать и доказать из этого опыта? Мы можем:
1. Доказать факт сферичности – или хотя бы выпуклости – Земли, который следует из того, что по крайней мере одна из ваших величин - T или L - отличается от этих же параметров соседа. Ведь Солнце испускает практически параллельный поток лучей. Поэтому для жителей плоской Земли обе измеренные величины T и L должны быть СОВЕРШЕННО одинаковы. Любые их отличия указывают, на то, что земная поверхность искривлена.
2. Определить направление на юг, на который указывает линия кратчайшей тени. На чистый географический юг, без всяких магнитных полюсов и прыгания стрелки компаса из-за железной руды или сноповязалки соседа.
3. Найти время реального астрономического полдня в вашем городе. Оно обычно не совпадает с 12-ю часами из-за декретного времени, перевода летнего времени на час и из-за того, что введение часового пояса огрубляет время полдня. Например, мой астрономический полдень наступает в 13.18 – на 1 час 18 минут позже полдня по часам. Это время астрономического полдня СТАБИЛЬНО и является фундаментальной характеристикой вашего места жительства. Он зависит только от долготы и договоренностей о времени. Зимой, после перевода часов, мой астрономический полдень будет приходится на 12.18.
4. Определить различия в долготе с городом вашего приятеля. Вычислите разницу в наступлении полдня у него и у вас – с учетом разницы в часовых поясах, естественно. Каждые 4 минуты разницы в наступлении астрономического полдня означают, что ваши долготы отличаются на 1 градус. Если отличие во времени наступления астрономического полдня составляет 1 час, значит, что между вами 15 градусов долготы. Можете вычислить разницу долгот между вашим городом и моей вирджинской деревней – учитывая, что мой полдень в 13.18 измерен по вашингтонскому времени, которое отстает от московского на 8 часов. Вот так легко решается знаменитая «проблема долготы», если у вас есть точные часы и вы знаете время наступления полдня на контрольном меридиане (на Гринвиче).
5. Вычислить различие в широте между вашим городом и местом жительства приятеля. Если углы L и L1 у вас одинаковы, то вы живёте на одной широте; разница в измеренных углах и будет разницей ваших широт. Можете измерить разницу с моей широтой: на 30 июля угол L у меня составил 21.9 градуса. Но эта величина меняется каждый день (сейчас она растет, по моим измерениям, на четверть градуса за день) из-за снижения Солнца, поэтому сравнение высот Солнца, измеренных в разные дни, будет содержать всё увеличивающуюся ошибку.
6. Повторить опыта Эратосфена по измерению окружности Земли. Если ваш приятель живет примерно на той же долготе, но на другой широте, то зная разницу широт между вами, и длину пути между вашими городами A (например, по спидометру автомобиля, хотя Эратосфен пользовался верблюдами) можно оценить окружность Земли по формуле: A*360/(L-L1) – по модулю, конечно. Если у вас с приятелем отличаются и долготы и широты, то полагаю приемлемым взять карту, отследить линии ваших широт и измерить по карте расстояние между не вами, а вашими широтами. Далее - идите в вышеуказанную формулу. Все равно это будет важный результат, ведь из расстояния по локальной карте, которую может составить любой неандерталец на верблюде, вы находите глобальный параметр – окружность всей Земли. Умение использовать астрономию для практических нужд означает переход на уровень человека разумного, по крайней мере, - кроманьонца.

Это я проверяю на опыте одну научную сказку. Был бы рад, если вы поделитесь со мной результатами проведённых астрономических опытов – это поможет уточнить мои рекомендации. Может, я где-то ошибся или чего-то не учёл.
Tags: 100 научных сказок, Научные истории
Subscribe

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 44 comments