Читать книгу - "Просто космос: Задачи о межпланетных путешествиях - Владимир Георгиевич Сурдин"

Как вы думаете, почему?

9.3. Внутренняя жизнь звезды

Предположим, что массивная звезда (например, звезда типа Эта Киля) имеет светимость, близкую к критической (эддингтоновской). При этом ее атмосфера «сдувается» давлением излучения. Почему же остаются в покое внутренние слои звезды, ведь с продвижением к ее центру поток энергии от ядра практически не меняется, а эффективная масса M(R) уменьшается? Казалось бы, под фотосферой светимость должна быть сверхэддингтоновской, но существование звезды доказывает, что это не так. Объясните парадокс.

9.4. Солнце сжимается?

Насколько долго сжатие Солнца под действием собственной гравитации могло бы поддерживать его светимость?

9.5. Солнце погасло?

Предположим, что в ядре Солнца мгновенно прекратились термоядерные реакции. Когда и как мы на Земле заметим, что «Солнце погасло»?

9.6. Вселенная как термоядерный реактор

В первые минуты расширения Вселенной физические условия в ней были примерно такие же, как в недрах звезд (Т ~109 K, ρ ~30 г/см3).

Почему в недрах звезд для переработки существенной доли водорода в гелий требуются миллиарды лет (в лучшем случае миллионы), а в эпоху Большого взрыва вещество на четверть стало гелием за первые 3 минуты?

9.7. Солнце худеет

Солнце постоянно теряет массу, излучая свет и выбрасывая вещество. Солнечный ветер – поток плазмы, покидающий солнечную поверхность, – имеет следующие средние параметры в районе земной орбиты: концентрация частиц около n = 10 см–3 (в основном это протоны) и скорость около v = 450 км/с. А солнечная постоянная, то есть интенсивность солнечного излучения вблизи Земли, приблизительно равна I = 1,4 кВт/м2.

В какой из этих двух форм Солнце теряет больше энергии-массы?

9.8. Карманная Вселенная

Каков в первые мгновения Большого взрыва был размер современной наблюдаемой Вселенной – например, когда ее плотность была порядка ядерной? Радиусом наблюдаемой Вселенной называют расстояние, с которого до наблюдателя успевает дойти свет за время, прошедшее от Большого взрыва.

9.9. К звездам!

Юрий Мильнер и Стивен Хокинг 12 апреля 2016 г. объявили о начале реализации проекта Breakthrough Starshot по разработке концепции флота межзвездных зондов, использующих световой парус. Такой зонд должен путешествовать к ближайшим звездам со скоростью до 20% скорости света, что займет порядка 20 лет, и еще около 5 лет потребуется, чтобы уведомить Землю об успешном прибытии.

Предполагаемая мощность лазера W = 100 ГВт. Свет будет направлен на тонкий зеркальный парус космического зонда массой m = 10 г.

С каким ускорением будет двигаться зонд и за какое время он наберет скорость 0,2с?

9.10. Куда делась энергия?

Всем известно о красном смещении линий в спектрах далеких галактик, возникающем по причине расширения Вселенной. Наблюдаемый факт таков: длина волны света, приходящего к нам от очень далеких галактик, смещена в красную область. Но энергия «красных» фотонов, детектируемых на Земле, меньше, чем была при их испускании источником в далекой галактике.

Куда же девалась часть энергии фотона?

9.11. Мал золотник, да дорог!

На одном международном конгрессе радиоастрономов в фойе стоял невысокий стол, на котором лежала стопка небольших бумажек. Если человек подходил, брал бумажку и читал, то узнавал следующее: «Подняв эту бумажку к глазам, вы затратили больше энергии, чем собрано всеми радиотелескопами мира за всю историю существования радиоастрономии».

Попробуйте сделать аналогичную оценку для ночных (то есть не солнечных) оптических телескопов. Сколько энергии из космоса они собрали за всю историю астрономии? Но сначала, основываясь только на своей интуиции, выберите один из трех вариантов ответа. Эта энергия эквивалентна той, которая требуется, чтобы поднять на 10 см: лист бумаги; кирпич; мотоцикл.

9.12. Летят нейтрино

Как известно, из солнечного ядра в результате термоядерных реакций постоянно исходит мощный поток нейтрино. Каждую секунду триллионы солнечных нейтрино пронизывают эту книгу.

В каком направлении они летят (укажите азимут и высоту), например, если вы читаете ее в Москве в местную солнечную полночь 21 марта?

9.13. Телескоп в «Собаке Баскервилей»

В советском кинофильме «Приключения Шерлока Холмса и доктора Ватсона: Собака Баскервилей»[60] местный сутяга мистер Фрэнкленд ведет наблюдение в зрительную трубу / телескоп.

Рис. 41. Действие происходит в конце XIX в. Это возможно?

Могло ли такое быть в действительности?

9.14. Следы на Луне

Из неопубликованного рассказа Андрея Бережнова «Белая бабочка»:

Хартфилд ждал этих нескольких дней почти полтора года. Именно столько времени пришлось ожидать заявке Сиднейского университета на использование десятиметрового телескопа-рефлектора обсерватории «Кек» в течение одной ночи. Каждая минута управления двумя циклопическими «глазами», неспешно подвывающими сервомоторами на заснеженной вершине Мауна-Кеа, стоила тысячи долларов. Как в шутку говорили сотрудники обсерватории, два громадных зеркала «Кека», разнесенные на 80 м, за счет эффекта интерференции были способны во всех деталях разглядеть след Нила Армстронга, который, как известно, еще миллионы лет не сотрется с лунного песка.

Если считать, что система адаптивной оптики телескопов «Кек» исправила все погрешности изображения, вносимые атмосферой Земли, то какого линейного разрешения на поверхности Луны можно ожидать от интерферометра «Кек», объективы которого удалены друг от друга на 80 м?

9.15. Солнце Китая

В сборнике китайского писателя-фантаста Лю Цысиня «Блуждающая Земля» одно из произведений называется «Солнце Китая». Речь в нем идет о гигантском космическом зеркале, отражающем солнечный свет на Землю.

– Это «Солнце Китая»? – с благоговением спросил Шуй, указывая на Зеркало. Чжуан кивнул.

– Это отражатель площадью тридцать тысяч квадратных километров. С геостационарной орбиты на высоте тридцать шесть тысяч километров он будет посылать отраженный свет Солнца на Землю. С ее поверхности это будет выглядеть, как еще одно Солнце на небе[61].

Если отражатель – это круглое и плоское идеальное зеркало, то прав ли автор, утверждая, что оно будет освещать поверхность Земли как второе Солнце?

9.16. Рефлектор или рефрактор?

Почему «мода» на телескопы-рефракторы, продержавшаяся три столетия, сменилась в XX в. «модой» на телескопы-рефлекторы?

9.17. Вакуум в трубе

В конце ХХ в. у некоторых солнечных телескопов из трубы стали выкачивать воздух. В чем смысл такого «вакуумного телескопа»?

9.18. Телескоп в космосе

В чем преимущество космического оптического телескопа перед наземным?

9.19. Все выше и выше!

Почему астрономические обсерватории строят высоко в горах?

9.20. Черная дыра падает к центру Земли

Как достойный представитель желтой прессы, газета «Комсомольская правда» на своей «научной» странице не смогла пройти мимо ожидавшегося 21 декабря 2012 г. конца света. В заметке «Подготовка к концу света: Большой адронный коллайдер закрыли»[62] дотошные журналисты обратили внимание читателей на то, что, «по слухам, в нем могла образоваться черная дыра». Действительно, физики не