Г. П. Шалаева
Мир вокруг нас

Отчего бывают приливы и отливы?

Когда вы бываете на море и утром приходите на пляж, то, очевидно, замечаете, что он весь покрыт морскими водорослями и ракушками. Их выносит на берег вместе с приливом, а потом вода отступает обратно, оставляя на песке подводные богатства. Но почему вода то заливает берег, то снова уходит в море? Причем в большинстве мест приливы и отливы случаются каждые 6 часов. Чем же это вызвано?

Существует такое понятие, как всемирное тяготение. Все звезды и планеты взаимно притягиваются друг к другу. Земля тоже притягивается к другим планетам и к Солнцу. Но приливы и отливы в большой степени зависят от притяжения Земли и Луны. Лунное притяжение ощущается на Земле сильнее, чем солнечное, потому что Луна расположена ближе к Земле, но на суше его можно определить только с помощью очень чувствительных приборов, а вот на воде оно заметно по приливам и отливам. На той стороне Земли, против которой в данный момент находится Луна, вода как будто вспухает, и образуется гигантский вал. Он сопровождает Луну вокруг всего земного шара, и когда наталкивается на материк, то заливает его берега. Это и называется приливом. Но когда вода поднимается, притягивается к Луне в одном месте, то в другом ее уровень, конечно, понижается. Там в это время происходит отлив. Как правило, приливы и отливы бывают на побережье два раза в сутки, несмотря на то что Луна за сутки обходит Землю всего один раз. Но, кроме лунного притяжения, на Землю действует и солнечное. Так что приливная волна зависит и от того, и от другого, а также от того, что Земля постоянно вращается вокруг своей оси и вокруг Солнца. Вот такое сложное взаимодействие и вызывает смену приливов и отливов, причем в определенное время суток.

Земля и Луна

Земля и Солнце

Но бывает, что приливы и отливы возникают как бы незапланированно. Это обуславливается тем, что на дне морей и океанов постоянно происходят различные катаклизмы и очень часты подводные землетрясения, в результате чего возникает ударная волна, а морское дно смещается по вертикали и горизонтали. Такие смещения и ударные волны тоже вызывают приливы и отливы.

Как образуются облака?

Вид на облака со спутника

Большая часть поверхности земного шара покрыта морями и океанами. Кроме того, на Земле существуют миллионы больших рек и небольших речек, болот, озер и других водоемов. Под воздействием воздуха и солнечных лучей вода с поверхности водоемов испаряется, и образуется водяной пар, который смешивается с теплым воздухом и поднимается в небо. Ближе к Земле воздух теплее, потому что он согревается теплом, исходящим от Земли, но чем выше воздух вместе с водяными парами поднимается в небо, тем больше он охлаждается. Влага, которая содержится в водяных парах, превращается там в капельки воды и в кристаллики льда. Так и образуются облака.

Кучевые облака

Они все очень разные, нет двух похожих облаков, и это зависит от того, на какой высоте и при какой температуре облака образовались. Когда человек поднимается высоко в небо на самолете, он может сам увидеть, как меняются облака. Над самой землей они могут быть серые и мрачные, и кажется, что все небо затянуто белесой пеленой, но стоит самолету набрать высоту – и картина меняется: открывается чистое, голубое небо с разбросанными по нему легкими, как перья, облаками. Эти облака так и называются – перистые. А есть еще кучевые облака. Они тоже соответствуют своему названию – плотные, похожие на кучи белой ваты. Такие же плотные, но темные и мрачные – дождевые облака. Они насыщены влагой, которая вот-вот прольется на Землю. Эти облака находятся ниже всех других – немногим более полукилометра над нами.

Перистые облака

Самые красивые облака располагаются высоко над Землей, на расстоянии 50–100 километров над нею! Они и называются красиво – «светящиеся». Такое же красивое название у «перламутровых» облаков. Перламутровые облака располагаются ниже светящихся – на высоте от 22 до 33 километров. Светящиеся и перламутровые облака, как и перистые, состоят из кристалликов льда.

Ученые разделяют облака еще на перисто-кучевые и перисто-слоистые. Их можно увидеть, когда высоко в небе появляются легкие беловатые полоски или белые «барашки». Эти облака находятся в 10 километрах от поверхности земли и тоже состоят из тонких льдинок.

Почему люди боялись комет?

Раньше люди называли комету «хвостатой звездой» и ужасно боялись, когда она появлялась на небе. Считалось, что появление кометы предвещает войны, мор и другие страшные несчастья. Скорее всего, это было вызвано тем, что кометы на небе появляются очень редко, и никто не мог объяснить, почему они вдруг появились в то или иное время.

Комета

Ученые тоже долго не могли понять, откуда берутся кометы и почему они имеют такую форму: впереди ядро, похожее на огромную голову, и длинный светящийся хвост.

Наконец тайна комет была раскрыта. Их в космосе оказалось очень много. В одной только Солнечной системе насчитали более 900 комет, но ученые не без оснований предполагают, что кометы существуют и в нашей галактике, и в других. Все кометы, находящиеся в Солнечной системе, вращаются вокруг Солнца, и у многих из них уже высчитаны орбиты вращения. Они движутся вокруг Солнца по сильно вытянутому кругу – эллипсу. У некоторых комет орбита очень длинная, и их можно увидеть с Земли лишь раз в тысячу или даже в миллион лет, другие появляются чаще – раз в несколько лет.

Ядро кометы, ее «голова», состоит, как предполагают ученые, из замерзших газов с вкраплением частиц. Вокруг ядра находится так называемая «оболочка». Она представляет собой туманное, похожее на облако образование диаметром примерно в 250 000 км. Далее тянется «хвост» кометы. Но откуда же у кометы появляется этот хвост, который так всех пугает? Оказывается, когда комета приближается к Солнцу, лед испаряется, мельчайшие частицы твердых соединений и газы срываются с ядра кометы и тянутся за ним, образуя хвост. Хвосты у разных комет тоже разные – и по форме, и по длине. У одних комет хвосты короткие и широкие, у других – тонкие и длинные. Обычно их длина достигает 10 миллионов километров, а бывают хвосты до 180 миллионов километров! По мере того как комета приближается к Солнцу или удаляется от него, ее движение странным образом меняется. К Солнцу комета приближается головой вперед, а вот от Солнца она уже движется вперед хвостом. Ученые определили, что хвост кометы всегда направлен в сторону, противоположную Солнцу.

Комета, летящая по направлению к Юпитеру

Известно также, что те кометы, орбита которых короче и которые поэтому чаще появляются вблизи Солнца, чаще гибнут, распадаются, потому что под воздействием жарких солнечных лучей материал, из которого состоит их ядро, плавится и распыляется.

Несмотря на то, что о кометах известно уже очень многое, до сих пор неясно, откуда они берутся, и на этот счет у ученых существуют разные точки зрения. Одни считают, что кометы образовались в результате взрыва планеты, которая, по их мнению, когда-то находилась между Марсом и Юпитером. Другие предполагают, что кометы образуются из вещества, которое выбрасывается в космос при извержении вулканов на разных планетах.

В настоящее время учеными зарегистрировано более 1 000 комет, но это лишь часть из тех невидимых сотен тысяч, вращающихся в нашей Солнечной системе.

Откуда берется снег?

Под действием тепла вода с поверхности морей и рек постоянно испаряется, и водяной пар поднимается в атмосферу. Этот процесс происходит непрерывно, поэтому в атмосфере скапливается очень много влаги. Одни капельки пара соединяются друг с другом и падают на Землю дождем, другие замерзают, превращаясь в прозрачные кристаллики льда. Воздушные потоки переносят их с места на место, и крошечные ледяные кристаллики, сталкиваясь с другими такими же ледяными частичками, прилипают друг к другу. Представьте себе пушистую снежинку. Она кажется совсем маленькой, и тем не менее для того, чтобы образовалась даже такая вот маленькая снежинка, должны соединиться сотни, а то и тысячи совсем крошечных кристалликов льда. Образовавшиеся снежинки медленно опускаются к земле. Они так же, как и дождевые капли, собираются облаком или тучей, только, в отличие от дождевой, снежная туча светлая. Миллионы составляющих ее снежинок отражают свет и кажутся белыми.

Снежинка – очень нежное, капризное создание. Малейшее изменение температуры, ветра или влажности влияет на ее размер и «телосложение». Например, если дует влажный ветер, снежинки слегка подтаивают по концам и слепляются при полете в хлопья.

По форме снежинок метеорологи научились даже предсказывать погоду на завтра.

В снежинках сокрыта великая тайна. В самом деле, не волшебно ли это, не удивительно ли: пар из чайника, из лохани с бельем, дым из труб – все это лохматое и бесформенное, поднявшись наверх, в облака, и претерпев какое-то превращение, сыплется к нам обратно не бесформенными комками, не скучной пылью, а в виде кружевных шестиугольных кристаллов!

Как будто сама природа хочет намекнуть нам, что в основе ее лежит не хаос, не беспорядок, а какие-то очень точные и красивые математические законы.

Как образуются пещеры?

Пещеры – это пустые пространства внутри гор, больших холмов и скал. Одни пещеры совсем маленькие, а другие могут тянуться на многие километры с коридорами и широкими площадками. Раньше люди считали, что в пещерах обитают злые духи, и боялись даже приближаться к ним. Но теперь никаких злых духов люди не боятся, и многие уже побывали в пещерах на экскурсиях.

Внешний вид пещеры в скалах

А ученые изучают пещеры с другими целями. Возникла целая наука, которая называется спелеологией, а ученые, которые занимаются исследованиями пещер, – спелеологи. Они и раскрыли тайны образования пещер, «выселив» оттуда злых духов. Оказалось, что пещеры образуются по-разному. Одни возникают в результате вулканической деятельности или перемещения скальных пород. Другие пещеры пробила подземная вода. От дождя или от тающих снегов вода капля за каплей проникает в глубины Земли и собирается там в реки и ручейки. Эти потоки пробираются среди горных пород, растворяют и уносят с собой известняки, гипс, доломит, а на их месте остаются пустоты. Это и есть загадочные подземные пещеры.

Если взять в руки факел и пройти хотя бы по одной из них, то можно увидеть очень много любопытного. Перед вами откроется необыкновенная картина. Во-первых, вы можете увидеть колонны, которые поддерживают своды пещеры. Но их сделали не люди, а та же природа. Если осветить факелом потолок пещеры, то можно увидеть висящие над головой блестящие нити, как будто кто-то повесил здесь елочный дождь. Это свисают сверкающие сосульки – сталактиты, а с пола тут и там поднимаются столбы разной высоты – сталагмиты. Они постепенно растут навстречу друг другу. Так и образуются нарядные сверкающие колонны. Но откуда же появляются здесь сосульки и столбы – сталактиты и сталагмиты? Их делает та же вода. Она просачивается в пещеры, капли нависают на потолке, какие-то падают, какие-то испаряются, но обязательно оставляют следы – крупицы тех веществ, которые они растворили и принесли с собой из толщи земли. От одной капельки, конечно, сталактит не образуется, но за миллионы лет из этих самых крупинок собираются нити, сосульки, столбы и колонны.

Такие пещеры есть в Уральских горах, в Крыму и на Кавказе. В самых больших пещерах даже текут реки, шумят водопады, образуются озера, в которых плавают безглазые и бесцветные рыбы. Люди называют таких странных рыб мутантами. Но им действительно не нужны глаза – ведь в пещерах всегда темно. Постоянные обитатели пещер – летучие мыши, которые спокойно висят здесь вниз головой и с глумом срываются с места, когда услышат голоса потревоживших их покой экскурсантов. Тогда они темными тенями мечутся по подземным коридорам, пытаясь найти безопасное место. Может быть, когда-то именно их люди и принимали за злых духов.

Летучая мышь

Как изучается океан?

Как и в любой другой научной дисциплине, в океанологии выделяются теоретические и экспериментальные исследования. Они тесно взаимосвязаны. Данные наблюдений, получаемые в экспериментах, требуют теоретического осмысления, чтобы составить целостную картину устройства интересующего вас объекта – океана. Теоретические модели, в свою очередь, подсказывают, как организовать последующие наблюдения, чтобы получить как можно больше новых знаний.

До недавнего времени основным средством экспериментального изучения океана, если не считать попутных наблюдений любознательных мореплавателей, были морские экспедиции на исследовательских судах. Такие суда должны иметь специальное оснащение – приборы для измерения температуры воды, ее химического состава, скорости течений, устройства для отбора проб грунта с морского дна и для лова обитателей морских глубин. Первые океанографические приборы опускались с борта судна на металлическом тросе с помощью обычной лебедки.

Измерение свойств воды на больших глубинах требует особой изобретательности. Действительно, как снять показания прибора, находящегося на глубине в несколько километров? Поднять его на поверхность? Но за время подъема датчик прибора проходит через самые разные слои воды, и его показания многократно изменяются. Чтобы зафиксировать, например, значения температуры на нужной глубине, используется особый, так называемый опрокидывающийся термометр. После переворачивания «вверх ногами» такой термометр уже не меняет своих показаний и фиксирует температуру воды на той глубине, на которой произошло опрокидывание. Сигналом к переворачиванию служит падение посыльного грузика, соскальзывающего вниз по несущему тросу. Точно так же при переворачивании закрываются и горловины сосудов для отбора проб воды на химический анализ. Такие сосуды называют батометрами.

В последние годы на смену таким сравнительно простым приборам, долгое время служившим океанографам, все чаще приходят электронные устройства, которые опускаются в толщу вод на токопроводящем кабеле. Через такой кабель прибор сообщается с бортовым компьютером, запоминающим и обрабатывающим данные, поступающие из глубин.

Но и таких устройств, более точных и более удобных в обращении, чем их предшественники, недостаточно для получения полной картины состояния океана. Дело в том, что размеры Мирового океана столь велики (его площадь составляет 71 % площади всей Земли, то есть 360 млн. кв. км), что самому быстроходному судну потребуются многие десятилетия, чтобы побывать во всех районах океана. За это время состояние его вод существенно меняется, подобно тому как меняется погода в атмосфере. В результате получается лишь фрагментарная картина, искаженная из-за растянутости наблюдений во времени.

На помощь океанологам приходят искусственные спутники Земли, совершающие несколько оборотов в течение одних суток либо же «неподвижно» зависающие над какой-либо точкой земного экватора на очень большой высоте, откуда можно охватить взором почти половину земной поверхности.

Орбитальная станция «Мир» над океаном

Измерять характеристики океана с высоты спутника не так-то просто, но возможно. Даже изменения цвета воды, замеченные космонавтами, многое могут сказать о движении вод. Еще точнее движение вод прослеживается по перемещениям наблюдаемых со спутников дрейфующих буев. Но больше всего информации извлекается из регистрации испускаемого поверхностью океана электромагнитного излучения. Анализируя это излучение, улавливаемое спутниковыми приборами, можно определять температуру поверхности океана, скорость приводного ветра, высоту ветровых волн и другие показатели, которые интересуют океанологов.

Можно ли обжечься льдом?

Странный вопрос, не правда ли? Ведь обжечься по-настоящему можно, только коснувшись горячего предмета. Нервные окончания немедленно пошлют сигнал головному мозгу в форме резкой боли, и мозг прикажет отдернуть пальцы от раскаленной поверхности. Но в том-то и дело, что вы чувствуете такое же жжение, когда касаетесь льда. Конечно, боль не такая сильная, как от горячего предмета, но все равно достаточно чувствительная. И нервы, «настроенные» на тепло, привыкшие к нормальной температуре, реагируют так же быстро. Так что и льдом, оказывается, можно обжечься. Верней, ощутить сходные неприятные чувства. Оно и понятно: суть и в том, и в другом случае заключается в резком перепаде температур. И более ни в чем.

Что такое икс-лучи?

Икс-лучи, или рентгеновские лучи, представляют собой невидимое глазу электромагнитное излучение, которое может проникать через некоторые непрозрачные для видимого света материалы и предметы. Открытые в 1895 году немецким физиком Рентгеном, икс-лучи нашли самое разнообразное применение в жизни. Например, в медицине для выявления заболеваний внутренних органов человека. Однако применять рентгеновские лучи нужно чрезвычайно осторожно, в определенных дозах. Сильное облучение может разрушить живые ткани. Впрочем, это же свойство икс-лучей позволяет им убивать больные клетки в организме. С их помощью можно определять подлинность драгоценных камней и картин, обнаруживать скрытые дефекты в металлах и конструкциях, а также делать массу других полезных вещей.

Кисть руки в рентгеновских лучах

Могут ли камни прыгать?

Со дна океана иногда поднимают удивительные камни – их называют прыгающими. Такой камень, лежащий, например, на палубе исследовательского судна, может сам по себе вдруг подпрыгнуть, но чаще просто трескается, издавая громкие щелчки. Эти камни находят на срединно-океанических хребтах, состоящих из потухших или еще действующих вулканов и тянущихся, как ясно из названия, по серединам океанов, между расходящимися континентами. Главное отличие прыгающих камней – высокая насыщенность пузырьками газа. Пузырьки вулканических газов, преимущественно углекислого, занимают в составе этих пород до 18 процентов объема, что примерно в 20 раз больше, чем в обычной застывшей базальтовой лаве.

Извергающаяся лава

Пузырьки, застывшие в лаве на дне океана, под высоким давлением, после подъема наверх, при снятии давления, буквально разрывают камень – отсюда и прыжки камней, и их самопроизвольное раскалывание. Но почему лишь некоторые вулканические породы, застывшие под водой, так насыщены газом?

Ответ на этот вопрос нашли французские геофизики. Изучив строение подводных вулканов, они пришли к выводу, что магма, перед тем как излиться наружу, чаще всего проходит выдержку в так называемой магматической камере, где из нее успевает выйти газ. Если же такой камеры вулкан не имеет и магма изливалась сразу, без задержки, то газ остается в ней и образует пузырьки с большим внутренним давлением.

Как образуется молоко?

Известно, что вкус молока и его питательность во многом зависят от того, что ест животное. Так, у коровы, например, молоко бывает горькое на вкус. Это значит, что она ела полынь или еще какую-то горькую траву. Таким образом, можно предположить, что молоко образуется из пищи, которую животное ест, – травы или сена. Но вот тигры, например, или киты, волки и кошки, да и множество других млекопитающих сено не едят. Из чего же тогда у них образуется молоко? Причем точно такое же по составу, как и у травоядных.

Молоко у всех млекопитающих образуется одинаково, и «сырьем» для него является обыкновенная кровь. Оказывается, такие не похожие друг на друга вещества, как молоко и кровь, состоят из одних и тех же компонентов. Молочная железа, которая имеется у всех млекопитающих, группирует их в разных пропорциях и количествах, увеличивая, например, процент сахара в молоке по сравнению с его содержанием в крови в 90 раз, жиров – в 20 раз, кальция – в 14 раз и т. д. Входят в молоко и витамины, и минеральные вещества. И чем бы животное ни питалось – травой, мясом или рыбой, – кровь отдает молоку все, что надо, и в нужном количестве.

В основе этого процесса лежат сложные химические реакции, которые происходят с помощью ферментов – катализаторов. Этот процесс лучше всего изучен на примере организма коровы. Каждую минуту через молочную железу коровы для образования молока должно проходить три с половиной литра крови (в сутки – пять тонн). Специальные клетки железы «отжимают» из крови все молочные компоненты и по протокам подают готовый продукт в «цистерну» – у коровы это вымя. Из вымени уже через соски его отсасывает или теленок, или специальная машина с вакуумными пульсирующими трубками – аппарат для доения, а кое-где и доярки – руками.

Образование молока на основе крови, конечно, не значит, что питание не играет в этом никакой роли. Оно поставляет в свою очередь все необходимые вещества и витамины, которые потом через кровь попадают в молоко. Чем насыщеннее кровь, тем питательнее и вкуснее молоко.