Воз­мож­ность за­пи­сы­вать звуки и затем вос­про­из­во­дить их была от­кры­та в 1877 году аме­ри­кан­ским изоб­ре­та­те­лем Т. А. Эди­со­ном. Бла­го­да­ря этому по­яви­лось зву­ко­вое кино, на­ча­лось мас­со­вое про­из­вод­ство грам­мо­фон­ных пла­сти­нок.

На ри­сун­ке 1 дана упро­щен­ная схема ме­ха­ни­че­ско­го зву­ко­за­пи­сы­ва­ю­ще­го устрой­ства. Зву­ко­вые волны от ис­точ­ни­ка звука (певца, ор­кест­ра и т. д.) по­па­да­ли в рупор 1, в ко­то­ром была за­креп­ле­на тон­кая упру­гая пла­стин­ка 2 (мем­бра­на). Под дей­стви­ем зву­ко­вой волны мем­бра­на на­чи­на­ла ко­ле­бать­ся. Ко­ле­ба­ния мем­бра­ны пе­ре­да­ва­лись свя­зан­но­му с ней резцу 3, острие ко­то­ро­го остав­ля­ло при этом на вра­ща­ю­щем­ся диске 4 зву­ко­вую бо­розд­ку. Зву­ко­вая бо­розд­ка за­кру­чи­ва­лась по спи­ра­ли от края диска к его цен­тру.

Диск или валик, на ко­то­ром про­из­во­ди­лась зву­ко­за­пись, из­го­тав­ли­ва­лась из спе­ци­аль­но­го мяг­ко­го вос­ко­во­го ма­те­ри­а­ла. С этого вос­ко­во­го диска галь­ва­но­пла­сти­че­ским спо­со­бом сни­ма­ли мед­ную копию (клише): ис­поль­зо­ва­лось оса­жде­ние на элек­тро­де чи­стой меди при про­хож­де­нии элек­три­че­ско­го тока через рас­твор её солей. Затем с мед­ной копии де­ла­ли от­тис­ки на дис­ках из пласт­мас­сы. Так по­лу­ча­ли грам­мо­фон­ные пла­стин­ки.

При вос­про­из­ве­де­нии звука грам­мо­фон­ную пла­стин­ку ста­вят под иглу, свя­зан­ную с мем­бра­ной грам­мо­фо­на, и при­во­дят пла­стин­ку во вра­ще­ние. Дви­га­ясь по вол­ни­стой бо­розд­ке пла­стин­ки, конец иглы ко­леб­лет­ся, вме­сте с ним ко­леб­лет­ся и мем­бра­на, причём эти ко­ле­ба­ния до­воль­но точно вос­про­из­во­дят за­пи­сан­ный звук.

1898 году дат­ский ин­же­нер Воль­де­мар Па­уль­сен изобрёл ап­па­рат для маг­нит­ной за­пи­си звука на сталь­ной про­во­ло­ке. Маг­нит­ные ленты по­яви­лись зна­чи­тель­но позже, их ис­поль­зо­ва­ние на­ча­лось в 40-х годах XX века. На ри­сун­ке 3 пред­став­лен прин­цип ра­бо­ты за­пи­сы­ва­ю­щей маг­нит­ной го­лов­ки маг­ни­то­фо­на.

В 1979 году вер­ну­лась ме­ха­ни­че­ская за­пись звука, но уже на новом уров­не – при за­пи­си ла­зер­ных дис­ков. Вме­сто иглы фо­но­гра­фа звуки на диске за­пи­сы­ва­ет луч ла­зе­ра. Зву­ко­вая ин­фор­ма­ция за­клю­че­на в мель­чай­ших углуб­ле­ни­ях (рис. 4), вы­гра­ви­ро­ван­ных при за­пи­си ла­зер­ным лучом на ме­тал­ли­зи­ро­ван­ной по­верх­но­сти диска. Этот диск во время вра­ще­ния «чи­та­ет­ся» дру­гим ла­зер­ным лучом, и раз­ли­чия в отражённом ла­зер­ном свете пре­об­ра­зу­ют­ся в элек­три­че­ские сиг­на­лы, ко­то­рые затем пре­об­ра­зу­ют­ся в звук.

Воз­мож­ность за­пи­сы­вать звуки и затем вос­про­из­во­дить их была от­кры­та в 1877 году аме­ри­кан­ским изоб­ре­та­те­лем Т. А. Эди­со­ном. Бла­го­да­ря этому по­яви­лось зву­ко­вое кино, на­ча­лось мас­со­вое про­из­вод­ство грам­мо­фон­ных пла­сти­нок.

На ри­сун­ке 1 дана упро­щен­ная схема ме­ха­ни­че­ско­го зву­ко­за­пи­сы­ва­ю­ще­го устрой­ства. Зву­ко­вые волны от ис­точ­ни­ка звука (певца, ор­кест­ра и т. д.) по­па­да­ли в рупор 1, в ко­то­ром была за­креп­ле­на тон­кая упру­гая пла­стин­ка 2 (мем­бра­на). Под дей­стви­ем зву­ко­вой волны мем­бра­на на­чи­на­ла ко­ле­бать­ся. Ко­ле­ба­ния мем­бра­ны пе­ре­да­ва­лись свя­зан­но­му с ней резцу 3, острие ко­то­ро­го остав­ля­ло при этом на вра­ща­ю­щем­ся диске 4 зву­ко­вую бо­розд­ку. Зву­ко­вая бо­розд­ка за­кру­чи­ва­лась по спи­ра­ли от края диска к его цен­тру.

Диск или валик, на ко­то­ром про­из­во­ди­лась зву­ко­за­пись, из­го­тав­ли­ва­лась из спе­ци­аль­но­го мяг­ко­го вос­ко­во­го ма­те­ри­а­ла. С этого вос­ко­во­го диска галь­ва­но­пла­сти­че­ским спо­со­бом сни­ма­ли мед­ную копию (клише): ис­поль­зо­ва­лось оса­жде­ние на элек­тро­де чи­стой меди при про­хож­де­нии элек­три­че­ско­го тока через рас­твор её солей. Затем с мед­ной копии де­ла­ли от­тис­ки на дис­ках из пласт­мас­сы. Так по­лу­ча­ли грам­мо­фон­ные пла­стин­ки.

При вос­про­из­ве­де­нии звука грам­мо­фон­ную пла­стин­ку ста­вят под иглу, свя­зан­ную с мем­бра­ной грам­мо­фо­на, и при­во­дят пла­стин­ку во вра­ще­ние. Дви­га­ясь по вол­ни­стой бо­розд­ке пла­стин­ки, конец иглы ко­леб­лет­ся, вме­сте с ним ко­леб­лет­ся и мем­бра­на, причём эти ко­ле­ба­ния до­воль­но точно вос­про­из­во­дят за­пи­сан­ный звук.

1898 году дат­ский ин­же­нер Воль­де­мар Па­уль­сен изобрёл ап­па­рат для маг­нит­ной за­пи­си звука на сталь­ной про­во­ло­ке. Маг­нит­ные ленты по­яви­лись зна­чи­тель­но позже, их ис­поль­зо­ва­ние на­ча­лось в 40-х годах XX века. На ри­сун­ке 3 пред­став­лен прин­цип ра­бо­ты за­пи­сы­ва­ю­щей маг­нит­ной го­лов­ки маг­ни­то­фо­на.

В 1979 году вер­ну­лась ме­ха­ни­че­ская за­пись звука, но уже на новом уров­не – при за­пи­си ла­зер­ных дис­ков. Вме­сто иглы фо­но­гра­фа звуки на диске за­пи­сы­ва­ет луч ла­зе­ра. Зву­ко­вая ин­фор­ма­ция за­клю­че­на в мель­чай­ших углуб­ле­ни­ях (рис. 4), вы­гра­ви­ро­ван­ных при за­пи­си ла­зер­ным лучом на ме­тал­ли­зи­ро­ван­ной по­верх­но­сти диска. Этот диск во время вра­ще­ния «чи­та­ет­ся» дру­гим ла­зер­ным лучом, и раз­ли­чия в отражённом ла­зер­ном свете пре­об­ра­зу­ют­ся в элек­три­че­ские сиг­на­лы, ко­то­рые затем пре­об­ра­зу­ют­ся в звук.

Зву­ко­вые волны при­ня­то под­раз­де­лять на диа­па­зон слы­ши­мых че­ло­ве­ком волн, а также ин­фра­звук, уль­тра­звук и звук сверх­вы­со­кой ча­сто­ты (или ги­пер­звук) (см. диа­грам­му).

Диа­па­зон из­да­ва­е­мых и слы­ши­мых зву­ков у раз­ных жи­вот­ных может силь­но от­ли­чать­ся от диа­па­зо­на зву­ко­вых волн, вос­при­ни­ма­е­мых че­ло­ве­ком. На­при­мер, дель­фин спо­со­бен со­зда­вать и улав­ли­вать звуки в более ши­ро­ком диа­па­зо­не, чем че­ло­век.

В слу­хо­вом ап­па­ра­те дель­фи­на есть два типа «вход­ных ворот». «Во­ро­та» пер­во­го типа – вы­тя­ну­тая ниж­няя че­люсть. Через эти «во­ро­та» к внут­рен­не­му уху дель­фи­на по­сту­па­ют волны с ча­сто­та­ми 8 · 10⁴–10⁵Гц, на­прав­ле­ние ко­то­рых сов­па­да­ет с на­прав­ле­ни­ем че­лю­сти. Имен­но по этому на­прав­ле­нию и осу­ществ­ля­ет­ся эхо­ло­ка­ция. «Во­ро­та» вто­ро­го типа  — те места по бокам го­ло­вы дель­фи­на, где когда-то у далёких пред­ков дель­фи­нов, жив­ших на суше, были обык­но­вен­ные уши. Ушей, как та­ко­вых, у дель­фи­нов нет; на­руж­ные слу­хо­вые от­вер­стия почти за­рос­ли, од­на­ко звуки они про­пус­ка­ют пре­крас­но. Через эти «вход­ные во­ро­та» к внут­рен­не­му уху дель­фи­на по­сту­па­ют со все­воз­мож­ных сто­рон зву­ко­вые волны от­но­си­тель­но низ­ких ча­стот (10²–10⁴ Гц). Таким об­ра­зом, можно го­во­рить о двух типах слуха дель­фи­нов.

Пер­вый тип  — ост­ро­на­прав­лен­ный эхо­ло­ка­ци­он­ный слух на вы­со­ких ча­сто­тах. Из­вест­но, что для успеш­ной эхо­ло­ка­ции линейные раз­ме­ры объ­ек­та долж­ны быть боль­ше или по крайней мере по­ряд­ка длины волны звука. Чем мень­ше длина волны из­лу­че­ния, тем более мел­ки­ми могут быть объ­ек­ты, ко­то­рые не­об­хо­ди­мо опо­знать при по­мо­щи эхо-сиг­на­лов.

Вто­рой тип слуха  — слух кру­го­во­го об­зо­ра; он пред­на­зна­чен для вос­при­я­тия дель­фи­ном «обыч­ных» зву­ков, за­пол­ня­ю­щих окру­жа­ю­щее про­стран­ство. На ри­сун­ке от­рез­ки, огра­ни­чен­ные кри­вой 1, от­но­сят­ся к эхо­ло­ка­ци­он­но­му слуху, а кри­вой 2  — к слуху кру­го­во­го об­зо­ра. Ри­су­нок хо­ро­шо ил­лю­стри­ру­ет острую на­прав­лен­ность слуха пер­во­го типа и слабо вы­ра­жен­ную на­прав­лен­ность слуха вто­ро­го типа.

Между дав­ле­ни­ем и точ­кой за­мер­за­ния (плав­ле­ния) воды на­блю­да­ет­ся ин­те­рес­ная за­ви­си­мость (см. таб­ли­цу).

С по­вы­ше­ни­ем дав­ле­ния до 2200 ат­мо­сфер тем­пе­ра­ту­ра плав­ле­ния па­да­ет: с уве­ли­че­ни­ем дав­ле­ния на каж­дую ат­мо­сфе­ру она по­ни­жа­ет­ся при­мер­но на 0,0075 °C. При даль­ней­шем уве­ли­че­нии дав­ле­ния точка за­мер­за­ния воды на­чи­на­ет расти: при дав­ле­нии 20 670 ат­мо­сфер вода за­мер­за­ет при 76 °C. В этом слу­чае будет на­блю­дать­ся го­ря­чий лёд.

При нор­маль­ном ат­мо­сфер­ном дав­ле­нии объём воды при за­мер­за­нии вне­зап­но воз­рас­та­ет при­мер­но на 11%. В за­мкну­том про­стран­стве такой про­цесс при­во­дит к воз­ник­но­ве­нию гро­мад­но­го из­бы­точ­но­го дав­ле­ния до 2500 атм. Вода, за­мер­зая, раз­ры­ва­ет гор­ные по­ро­ды, дро­бит мно­го­тон­ные глыбы.

В XIX веке было об­на­ру­же­но яв­ле­ние ре­же­ля­ции льда, ко­то­рое можно про­де­мон­стри­ро­вать на опыте. По­ста­вим на два стол­би­ка пря­мо­уголь­ный ле­дя­ной бру­сок. Пе­ре­ки­нем через него тон­кую сталь­ную про­во­ло­ку (диа­мет­ром 0,1 мм) и под­ве­сим на ней груз мас­сой 3 кг (см. рис. а). Все это оста­вим на лёгком мо­ро­зе. Важно, чтобы тем­пе­ра­ту­ра на улице была лишь не­мно­гим ниже нуля. При­мер­но через сутки мы об­на­ру­жим, что про­во­ло­ка и гиря лежат на земле, а на стол­би­ках стоит наш ле­дя­ной бру­сок, целый и не­вре­ди­мый. Если бы мы в те­че­ние опыта вы­хо­ди­ли на улицу, то уви­де­ли бы, как по­сте­пен­но про­во­ло­ка опус­ка­ет­ся, как бы раз­ре­зая ле­дя­ной бру­сок (см. рис. б, в, г), ни­ка­ко­го раз­ре­за не остаётся – выше про­во­ло­ки бру­сок ока­зы­ва­ет­ся мо­но­лит­ным.

Дол­гое время ду­ма­ли, что лёд под лез­ви­я­ми конь­ков тает по­то­му, что ис­пы­ты­ва­ет силь­ное дав­ле­ние, тем­пе­ра­ту­ра плав­ле­ния льда по­ни­жа­ет­ся и лёд пла­вит­ся. Од­на­ко расчёты по­ка­зы­ва­ют, что под конь­ка­ми тем­пе­ра­ту­ра плав­ле­ния льда умень­ша­ет­ся при­мер­но на 0,1 °C, что явно не­до­ста­точ­но для ка­та­ния, на­при­мер, при –10 °C.

Зву­ко­вые волны при­ня­то под­раз­де­лять на диа­па­зон слы­ши­мых че­ло­ве­ком волн, а также ин­фра­звук, уль­тра­звук и звук сверх­вы­со­кой ча­сто­ты (или ги­пер­звук) (см. диа­грам­му).

Диа­па­зон из­да­ва­е­мых и слы­ши­мых зву­ков у раз­ных жи­вот­ных может силь­но от­ли­чать­ся от диа­па­зо­на зву­ко­вых волн, вос­при­ни­ма­е­мых че­ло­ве­ком.

В 1938 г. аме­ри­кан­ские ис­сле­до­ва­те­ли Г. Пирс и Д. Гриф­фин, при­ме­нив спе­ци­аль­ную ап­па­ра­ту­ру, уста­но­ви­ли, что во время полёта мышь из­лу­ча­ет ко­рот­кие сиг­на­лы на ча­сто­те около 8 · 10⁴ Гц, а затем вос­при­ни­ма­ет сиг­на­лы, ко­то­рые при­хо­дят к ней от бли­жай­ших пре­пят­ствий и от про­ле­та­ю­щих вб­ли­зи на­се­ко­мых. Гриф­фин на­звал спо­соб ори­ен­ти­ров­ки ле­ту­чих мышей эхо­ло­ка­ци­ей.

Из­вест­но, что для успеш­ной эхо­ло­ка­ции ли­ней­ные раз­ме­ры объ­ек­та долж­ны быть боль­ше или, по край­ней мере, по­ряд­ка длины волны звука. Чем мень­ше длина волны из­лу­че­ния, тем более мел­ки­ми могут быть объ­ек­ты, ко­то­рые не­об­хо­ди­мо опо­знать при по­мо­щи эхо-сиг­на­лов.

Ле­ту­чие мыши – об­ла­да­те­ли весь­ма со­вер­шен­ных при­род­ных зву­ко­вых ра­да­ров, или, иначе го­во­ря, при­род­ных со­на­ров. Устрой­ство со­на­ров раз­лич­но у раз­ных видов ле­ту­чих мышей. На­при­мер, ост­ро­ухая ноч­ни­ца (как, впро­чем, и мно­гие дру­гие виды мышей) из­лу­ча­ет зву­ко­вые волны через рот, а боль­шой под­ко­во­нос через нозд­ри, ко­то­рые у него окру­же­ны ко­жи­сты­ми вы­ро­ста­ми на­по­до­бие ру­по­ров. Сиг­на­лы, по­сы­ла­е­мые ле­ту­чей мышью в по­ле­те, имеют ха­рак­тер очень ко­рот­ких им­пуль­сов – свое­об­раз­ных щелч­ков. Дли­тель­ность каж­до­го та­ко­го щелч­ка (1–5) · 10^–3 с, еже­се­кунд­но мышь про­из­во­дит около де­ся­ти таких щелч­ков. Отражённые от объ­ек­та волны ле­ту­чая мышь вос­при­ни­ма­ет ушами, име­ю­щи­ми срав­ни­тель­но боль­шие раз­ме­ры.

Поток воз­ду­ха, ко­то­рый дви­жет­ся па­рал­лель­но зем­ной по­верх­но­сти, мы на­зы­ва­ем вет­ром. Он воз­ни­ка­ет вслед­ствие не­рав­но­мер­но­го рас­пре­де­ле­ния ат­мо­сфер­но­го дав­ле­ния и на­прав­лен от зоны вы­со­ко­го дав­ле­ния к зоне низ­ко­го дав­ле­ния. Глав­ной при­чи­ной воз­ник­но­ве­ния вет­ров на Земле яв­ля­ет­ся раз­ни­ца в тем­пе­ра­ту­ре и плот­но­сти воз­ду­ха над раз­ны­ми об­ла­стя­ми её по­верх­но­сти. Вслед­ствие не­пре­рыв­но­го из­ме­не­ния дав­ле­ния во вре­ме­ни и в про­стран­стве ско­рость и на­прав­ле­ние ветра также по­сто­ян­но ме­ня­ют­ся.

Ско­рость ветра на ме­тео­стан­ци­ях боль­шин­ства стран мира из­ме­ря­ют на вы­со­те 10 м над уров­нем земли и усред­ня­ют за 10 мин. Про­стым устрой­ством для опре­де­ле­ния на­прав­ле­ния ветра яв­ля­ет­ся флю­гер. При­бо­ра­ми, пред­на­зна­чен­ны­ми для из­ме­ре­ния ско­ро­сти ветра, слу­жат раз­но­об­раз­ные ане­мо­мет­ры, в ко­то­рых при­ме­ня­ют­ся чаши или про­пел­ле­ры, спо­соб­ные вра­щать­ся. Флю­гер-ане­мо­метр Г.-И. Виль­да  — про­стей­ший при­бор, поз­во­ля­ю­щий од­но­вре­мен­но опре­де­лить на­прав­ле­ние и ско­рость ветра. О силе ветра или его ско­ро­сти судят по от­кло­не­нию вет­ро­вой доски. От­кло­не­ние вет­ро­вой доски под дей­стви­ем ветра за­ме­ча­ют по но­ме­ру штиф­та (рис. 2). На рис. 1 пред­став­ле­ны зна­че­ния для от­кло­не­ний доски раз­ме­ром 150 мм × 300 мм и мас­сой 200 г.

Какой дует ветер, уме­рен­ный или очень креп­кий, важно знать не толь­ко мо­ря­кам, иду­щим под па­ру­сом, но и всем жи­те­лям Земли. Так, МЧС круп­ных го­ро­дов пре­ду­пре­жда­ет об опас­но­сти на­хож­де­ния в силь­ный ветер под ре­клам­ны­ми щи­та­ми, по­то­му что ветер спо­со­бен по­ва­лить такой щит.

Си­ло­вое воз­дей­ствие по­то­ка воз­ду­ха плот­но­стью ρ про­пор­ци­о­наль­но ди­на­ми­че­ско­му дав­ле­нию: Так в аэро­ди­на­ми­ке на­зы­ва­ют удель­ную ки­не­ти­че­скую энер­гию воз­душ­но­го по­то­ка. Но ветер тор­мо­зит­ся пря­мо­уголь­ным щитом пло­ща­дью S и об­те­ка­ет его. По­это­му ин­же­не­ры пред­ла­га­ют для та­ко­го щита рас­счи­ты­вать силу дав­ле­ния ветра по фор­му­ле Оче­вид­но, что если ветер уси­ли­ва­ет­ся от лёгкого до уме­рен­но­го, то сила дав­ле­ния может воз­рас­ти в 10 раз. Зная ско­рость ветра, можно рас­счи­тать силу дав­ле­ния, мак­си­маль­ный опро­ки­ды­ва­ю­щий мо­мент, дей­ству­ю­щий на щит, а зна­чит, и тре­бу­е­мую проч­ность кре­пе­жа кон­струк­ции.

Поток воз­ду­ха, ко­то­рый дви­жет­ся па­рал­лель­но зем­ной по­верх­но­сти, мы на­зы­ва­ем вет­ром. Он воз­ни­ка­ет вслед­ствие не­рав­но­мер­но­го рас­пре­де­ле­ния ат­мо­сфер­но­го дав­ле­ния и на­прав­лен от зоны вы­со­ко­го дав­ле­ния к зоне низ­ко­го дав­ле­ния. Глав­ной при­чи­ной воз­ник­но­ве­ния вет­ров на Земле яв­ля­ет­ся раз­ни­ца в тем­пе­ра­ту­ре и плот­но­сти воз­ду­ха над раз­ны­ми об­ла­стя­ми её по­верх­но­сти. Вслед­ствие не­пре­рыв­но­го из­ме­не­ния дав­ле­ния во вре­ме­ни и в про­стран­стве ско­рость и на­прав­ле­ние ветра также по­сто­ян­но ме­ня­ют­ся.

Ско­рость ветра на ме­тео­стан­ци­ях боль­шин­ства стран мира из­ме­ря­ют на вы­со­те 10 м над уров­нем земли и усред­ня­ют за 10 мин. Про­стым устрой­ством для опре­де­ле­ния на­прав­ле­ния ветра яв­ля­ет­ся флю­гер. При­бо­ра­ми, пред­на­зна­чен­ны­ми для из­ме­ре­ния ско­ро­сти ветра, слу­жат раз­но­об­раз­ные ане­мо­мет­ры, в ко­то­рых при­ме­ня­ют­ся чаши или про­пел­ле­ры, спо­соб­ные вра­щать­ся. Флю­гер-ане­мо­метр Г.-И. Виль­да  — про­стей­ший при­бор, поз­во­ля­ю­щий од­но­вре­мен­но опре­де­лить на­прав­ле­ние и ско­рость ветра. О силе ветра или его ско­ро­сти судят по от­кло­не­нию вет­ро­вой доски. От­кло­не­ние вет­ро­вой доски под дей­стви­ем ветра за­ме­ча­ют по но­ме­ру штиф­та (рис. 2). На рис. 1 пред­став­ле­ны зна­че­ния для от­кло­не­ний доски раз­ме­ром 150 мм × 300 мм и мас­сой 200 г.

Какой дует ветер, уме­рен­ный или очень креп­кий, важно знать не толь­ко мо­ря­кам, иду­щим под па­ру­сом, но и всем жи­те­лям Земли. Так, МЧС круп­ных го­ро­дов пре­ду­пре­жда­ет об опас­но­сти на­хож­де­ния в силь­ный ветер под ре­клам­ны­ми щи­та­ми, по­то­му что ветер спо­со­бен по­ва­лить такой щит.

Си­ло­вое воз­дей­ствие по­то­ка воз­ду­ха плот­но­стью ρ про­пор­ци­о­наль­но ди­на­ми­че­ско­му дав­ле­нию: Так в аэро­ди­на­ми­ке на­зы­ва­ют удель­ную ки­не­ти­че­скую энер­гию воз­душ­но­го по­то­ка. Но ветер тор­мо­зит­ся пря­мо­уголь­ным щитом пло­ща­дью S и об­те­ка­ет его. По­это­му ин­же­не­ры пред­ла­га­ют для та­ко­го щита рас­счи­ты­вать силу дав­ле­ния ветра по фор­му­ле Оче­вид­но, что если ветер уси­ли­ва­ет­ся от лёгкого до уме­рен­но­го, то сила дав­ле­ния может воз­рас­ти в 10 раз. Зная ско­рость ветра, можно рас­счи­тать силу дав­ле­ния, мак­си­маль­ный опро­ки­ды­ва­ю­щий мо­мент, дей­ству­ю­щий на щит, а зна­чит, и тре­бу­е­мую проч­ность кре­пе­жа кон­струк­ции.

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 16−18.

Асте­ро­ид  — это от­но­си­тель­но не­боль­шое (диа­мет­ром более 30 м) не­бес­ное тело Сол­неч­ной си­сте­мы, дви­жу­ще­е­ся по ор­би­те во­круг Солн­ца. Асте­ро­и­ды зна­чи­тель­но усту­па­ют по массе и раз­ме­рам боль­шим пла­не­там, имеют не­пра­виль­ную форму

и не имеют ат­мо­сфе­ры. Ещё мень­ше­го раз­ме­ра тела от­но­сят­ся к ме­тео­ро­и­дам.

В на­сто­я­щий мо­мент в Сол­неч­ной си­сте­ме об­на­ру­же­ны сотни тысяч асте­ро­и­дов. Боль­шин­ство из­вест­ных на дан­ный мо­мент асте­ро­и­дов со­сре­до­то­че­ны в пре­де­лах глав­но­го пояса асте­ро­и­дов, рас­по­ло­жен­но­го между ор­би­та­ми Марса и Юпи­те­ра.

Ко­ли­че­ство асте­ро­и­дов за­мет­но умень­ша­ет­ся с ро­стом их раз­ме­ров. За­ви­си­мость, пред­став­лен­ная на гра­фи­ке, в целом со­от­вет­ству­ет сте­пен­но­му за­ко­ну (обе шкалы ло­га­риф­ми­че­ские).

Счи­та­ет­ся, что пла­не­те­зи­ма­ли (пред­ше­ствен­ни­ки пла­нет) в поясе асте­ро­и­дов эво­лю­ци­о­ни­ро­ва­ли в пер­вые де­сят­ки мил­ли­о­нов лет жизни Сол­неч­ной си­сте­мы так же, как и в дру­гих об­ла­стях сол­неч­ной ту­ман­но­сти, до того вре­ме­ни, пока Юпи­тер не до­стиг своей те­ку­щей массы. После этого из пояса асте­ро­и­дов было вы­бро­ше­но более 99 % пла­не­те­зи­ма­лей, так как огром­ная гра­ви­та­ция Юпи­те­ра на­ру­ши­ла про­цесс гра­ви­та­ци­он­но­го укруп­не­ния пла­не­те­зи­ма­лей. Асте­ро­и­ды диа­мет­ром более 120 км об­ра­зо­ва­лись в ре­зуль­та­те ак­кре­ции (па­де­ния на тяжёлое тело мел­ких тел) в эту ран­нюю эпоху, в то время как мень­шие тела яв­ля­ют­ся оскол­ка­ми от столк­но­ве­ний между асте­ро­и­да­ми во время или после рас­се­и­ва­ния из­на­чаль­но­го пояса гра­ви­та­ци­ей Юпи­те­ра.

На прак­ти­ке Вы на­вер­ня­ка на­блю­да­ли из­ме­не­ние звука, про­ис­хо­дя­щее при пе­ре­ме­ще­нии ис­точ­ни­ка звука от­но­си­тель­но слу­ша­те­ля. Так, вы­со­та зву­ко­во­го сиг­на­ла по­ез­да за­ви­сит от того, при­бли­жа­ет­ся или уда­ля­ет­ся поезд от на­блю­да­те­ля. Эф­фект из­ме­не­ния длины и ча­сто­ты зву­ко­вых волн впер­вые в 1842 г. опи­сал К. До­плер, вслед­ствие чего этот эф­фект и был на­зван в честь этого ав­стрий­ско­го фи­зи­ка.

Эф­фект До­пле­ра на­блю­да­ет­ся и для све­то­вых волн. На ско­рость света (с) в ва­ку­у­ме не вли­я­ют ни ско­рость ис­точ­ни­ка света, ни ско­рость на­блю­да­те­ля. По­сто­ян­ство ско­ро­сти света в ва­ку­у­ме имеет огром­ное зна­че­ние для фи­зи­ки и аст­ро­но­мии. Од­на­ко ча­сто­та и длина све­то­вой волны ме­ня­ют­ся с из­ме­не­ни­ем ско­ро­сти ис­точ­ни­ка от­но­си­тель­но на­блю­да­те­ля.

Если ис­точ­ник света на­чи­на­ет дви­гать­ся со ско­ро­стью υ, то длина волны ме­ня­ет­ся. Для на­блю­да­те­ля А, к ко­то­ро­му ис­точ­ник света при­бли­жа­ет­ся, длина све­то­вой волны умень­ша­ет­ся. Для на­блю­да­те­ля В, от ко­то­ро­го ис­точ­ник света уда­ля­ет­ся, длина све­то­вой волны уве­ли­чи­ва­ет­ся (см. рис.). Так как в ви­ди­мой части элек­тро­маг­нит­но­го из­лу­че­ния наи­мень­шим дли­нам волн со­от­вет­ству­ет фи­о­ле­то­вый свет, а наи­боль­шим  — крас­ный, то го­во­рят, что в слу­чае при­бли­жа­ю­ще­го­ся ис­точ­ни­ка света на­блю­да­ет­ся сме­ще­ние длины волны в фи­о­ле­то­вую сто­ро­ну спек­тра, а в слу­чае уда­ля­ю­ще­го­ся ис­точ­ни­ка света  — в крас­ную сто­ро­ну спек­тра.

От­но­си­тель­ное из­ме­не­ние длины све­то­вой волны за­ви­сит от ско­ро­сти ис­точ­ни­ка от­но­си­тель­но на­блю­да­те­ля (по лучу зре­ния) и опре­де­ля­ет­ся фор­му­лой До­пле­ра:

Эф­фект До­пле­ра лежит в ос­но­ве ра­дио­ло­ка­ци­он­ных ла­зер­ных ме­то­дов, при по­мо­щи ко­то­рых на Земле из­ме­ря­ют­ся ско­ро­сти самых раз­ных объ­ек­тов (самолётов, ав­то­мо­би­лей и проч.). Его ак­тив­но ис­поль­зу­ют при изу­че­нии раз­лич­ных яв­ле­ний Все­лен­ной. Эф­фект До­пле­ра для зву­ко­вых волн ши­ро­ко ис­поль­зу­ет­ся в раз­ных об­ла­стях ме­ди­ци­ны, на­при­мер во мно­гих со­вре­мен­ных при­бо­рах, с по­мо­щью ко­то­рых осу­ществ­ля­ют уль­тра­зву­ко­вую ди­а­гно­сти­ку серд­ца и со­су­дов.

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 16, 17 и 18.

Луна  — есте­ствен­ный спут­ник Земли, тёмный и хо­лод­ный, и с Земли видна толь­ко та часть лун­ной по­верх­но­сти, ко­то­рая осве­ще­на Солн­цем и об­ра­ще­на к Земле. Вслед­ствие этого вид Луны на небе ме­ня­ет­ся, про­ис­хо­дит смена лун­ных фаз. Луна про­хо­дит сле­ду­ю­щие фазы осве­ще­ния:

  — но­во­лу­ние  — со­сто­я­ние, когда Луна не­вид­на;

  — пер­вая чет­верть  — со­сто­я­ние, когда пер­вый раз после но­во­лу­ния осве­ще­на по­ло­ви­на обращённой к Земле по­верх­но­сти Луны;

  — пол­но­лу­ние  — со­сто­я­ние, когда осве­ще­на вся обращённая к Земле по­верх­ность Луны;

  — по­след­няя чет­верть  — со­сто­я­ние, когда осве­ще­на дру­гая по­ло­ви­на обращённой к Земле по­верх­но­сти Луны.

На ри­сун­ке пред­став­лен ка­лен­дарь на­блю­де­ния фаз Луны в те­че­ние ав­гу­ста 2015 г.

На Луне много ме­тео­рит­ных, или удар­но-взрыв­ных, кра­те­ров. Это наи­бо­лее рас­про­странённые формы ре­лье­фа на мно­гих пла­не­тах и их спут­ни­ках в Сол­неч­ной си­сте­ме.

Когда ме­тео­рит с кос­ми­че­ской ско­ро­стью вре­за­ет­ся в твёрдую по­верх­ность пла­не­ты, про­ис­хо­дит мощ­ный теп­ло­вой взрыв, и на его месте за счи­тан­ные се­кун­ды фор­ми­ру­ет­ся осо­бое гео­ло­ги­че­ское об­ра­зо­ва­ние  — удар­ный ме­тео­рит­ный кра­тер.

Луна не имеет ат­мо­сфе­ры, вся её по­верх­ность из­ры­та кра­те­ра­ми от па­де­ния ме­теор­ных тел. Боль­шин­ство же ме­теор­ных тел, па­да­ю­щих на Землю, не до­ле­та­ют до её по­верх­но­сти, на­гре­ва­ясь и сго­рая в ат­мо­сфе­ре.

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 16, 17 и 18.

Зву­ко­вые волны при­ня­то под­раз­де­лять на диа­па­зон слы­ши­мых че­ло­ве­ком волн, а также ин­фра­звук, уль­тра­звук и звук сверх­вы­со­кой ча­сто­ты (или ги­пер­звук) (см. диа­грам­му).

Диа­па­зон из­да­ва­е­мых и слы­ши­мых зву­ков у раз­ных жи­вот­ных может силь­но от­ли­чать­ся от диа­па­зо­на зву­ко­вых волн, вос­при­ни­ма­е­мых че­ло­ве­ком.

В 1938 г. аме­ри­кан­ские ис­сле­до­ва­те­ли Г. Пирс и Д. Гриф­фин, при­ме­нив спе­ци­аль­ную ап­па­ра­ту­ру, уста­но­ви­ли, что во время полёта ле­ту­чая мышь из­лу­ча­ет ко­рот­кие сиг­на­лы на ча­сто­те около 8 · 10⁴ Гц, а затем вос­при­ни­ма­ет сиг­на­лы, ко­то­рые при­хо­дят к ней от бли­жай­ших пре­пят­ствий и от про­ле­та­ю­щих вб­ли­зи на­се­ко­мых. Гриф­фин на­звал спо­соб ори­ен­ти­ров­ки ле­ту­чих мышей эхо­ло­ка­ци­ей.

Из­вест­но, что для успеш­ной эхо­ло­ка­ции ли­ней­ные раз­ме­ры объ­ек­та долж­ны быть боль­ше или, по край­ней мере, по­ряд­ка длины волны звука. Чем мень­ше длина волны из­лу­че­ния, тем более мел­ки­ми могут быть объ­ек­ты, ко­то­рые удаётся опо­знать при по­мо­щи эхо-сиг­на­лов.

Ле­ту­чие мыши  — об­ла­да­те­ли весь­ма со­вер­шен­ных при­род­ных зву­ко­вых ра­да­ров, или, иначе го­во­ря, при­род­ных со­на­ров. Устрой­ство со­на­ров раз­лич­но у раз­ных видов ле­ту­чих мышей. На­при­мер, ост­ро­ухая ноч­ни­ца (как, впро­чем, и мно­гие дру­гие виды мышей) из­лу­ча­ет зву­ко­вые волны через рот, а боль­шой под­ко­во­нос через нозд­ри, ко­то­рые у него окру­же­ны ко­жи­сты­ми вы­ро­ста­ми на­по­до­бие ру­по­ров. Сиг­на­лы, по­сы­ла­е­мые ле­ту­чей мышью в полёте, имеют ха­рак­тер очень ко­рот­ких им­пуль­сов  — свое­об­раз­ных щелч­ков.

Дли­тель­ность каж­до­го та­ко­го щелч­ка (1–5) · 10⁻³ с, еже­се­кунд­но мышь про­из­во­дит около де­ся­ти таких щелч­ков. Отражённые от объ­ек­та волны ле­ту­чая мышь вос­при­ни­ма­ет ушами, име­ю­щи­ми срав­ни­тель­но боль­шие раз­ме­ры.

Про­чи­тай­те текст и вы­пол­ни­те за­да­ния 16, 17 и 18.

В Сол­неч­ной си­сте­ме пе­ре­ме­ща­ет­ся огром­ное ко­ли­че­ство асте­ро­и­дов. Ос­нов­ная их масса (более 98%) со­сре­до­то­че­на в глав­ном поясе асте­ро­и­дов (про­хо­дит между ор­би­та­ми Марса и Юпи­те­ра), в на­хо­дя­щем­ся за Неп­ту­ном поясе Кой­пе­ра, а также в об­ла­ке Оорта. Пе­ри­о­ди­че­ски не­ко­то­рые объ­ек­ты из этих об­ла­стей в ре­зуль­та­те столк­но­ве­ний с со­се­дя­ми и/или под воз­дей­стви­ем гра­ви­та­ции более круп­ных объ­ек­тов по­ки­да­ют при­выч­ные ор­би­ты и могут на­прав­лять­ся, на­при­мер, к Земле.

В 1993 году мир узнал, что к Юпи­те­ру летит ко­ме­та Шу­мей­ке­ра−Леви и не­из­беж­но столк­но­ве­ние. И в июле сле­ду­ю­ще­го года ко­ме­та в виде 21 фраг­мен­та вре­за­лась в Юпи­тер, причём самый боль­шой кусок вы­звал взрыв энер­ги­ей 6 мил­ли­о­нов ме­га­тонн в тро­ти­ло­вом эк­ви­ва­лен­те (6·10⁶ Мт ТНТ). Это в 600 раз боль­ше, чем весь ядер­ный по­тен­ци­ал всех стран, об­ла­да­ю­щих ядер­ным ору­жи­ем. Ещё через 20 лет над Че­ля­бин­ском взо­рвал­ся срав­ни­тель­но не­боль­шой асте­ро­ид (17 м в по­пе­реч­ни­ке), удар­ная волна от ко­то­ро­го два­жды обо­гну­ла Землю. Взрыв по­вре­дил около 7000 зда­ний, ма­те­ри­аль­ный ущерб со­ста­вил почти мил­ли­ард руб­лей. Куда упадёт сле­ду­ю­щий асте­ро­ид?

В на­сто­я­щее время из­вест­но около 14 тысяч так на­зы­ва­е­мых око­ло­зем­ных объ­ек­тов, из них 879  — асте­ро­и­ды круп­нее 1 км в по­пе­реч­ни­ке. Эти объ­ек­ты труд­но об­на­ру­жить, они не­боль­шие по кос­ми­че­ским мас­шта­бам и тёмные. Аст­ро­но­мы счи­та­ют, что нам из­вест­но

около 55% не­бес­ных кам­ней круп­нее 300 м, около 15%  — круп­нее 100 м и менее 1%  — 30- мет­ро­вых. А всего, по оцен­кам учёных, вб­ли­зи Земли ле­та­ет по­ряд­ка 50 мил­ли­о­нов асте­ро­и­дов круп­нее 10 м.

Же­ла­тель­но об­на­ру­жи­вать их за­ра­нее. В Чи­лий­ских Андах стро­ит­ся те­ле­скоп, спе­ци­аль­но рас­счи­тан­ный на это. Он дол­жен быть готов в 2021 году, и тогда смо­жет каж­дую ночь де­лать более 800 па­но­рам­ных сним­ков неба на ка­ме­ру с очень вы­со­кой чётко­стью. Элек­тро­ни­ка будет ана­ли­зи­ро­вать сним­ки, разыс­ки­вая мел­кие, быст­ро ле­тя­щие, слабо све­тя­щи­е­ся объ­ек­ты. Рас­счи­ты­ва­ют, что в пер­вый год на­блю­де­ний си­сте­ма найдёт боль­ше близ­ких к Земле асте­ро­и­дов, чем все аст­ро­но­мы вме­сте до 2015 года. Зная па­ра­мет­ры орбит этих объ­ек­тов, можно опре­де­лить, на­сколь­ко ве­ро­ят­но их столк­но­ве­ние с нашей пла­не­той.

Аме­ри­кан­ским аст­ро­но­мом Р. Бин­зе­лом была раз­ра­бо­та­на ка­че­ствен­ная шкала оцен­ки опас­но­сти столк­но­ве­ния с Землёй асте­ро­и­дов и комет. Шкала была пред­став­ле­на на сим­по­зи­у­ме в Ту­ри­не и по­лу­чи­ла на­зва­ние в честь этого ита­льян­ско­го го­ро­да. В 1999 г. шкала была утвер­жде­на Меж­ду­на­род­ным Аст­ро­но­ми­че­ским Со­ю­зом. Ту­рин­ская шкала со­сто­ит из 10 пунк­тов, в со­от­вет­ствии с ко­то­ры­ми асте­ро­и­ды и дру­гие не­бес­ные тела клас­си­фи­ци­ру­ют­ся по сте­пе­ни опас­но­сти для Земли (см. ри­су­нок).

После того как будут об­на­ру­же­ны опас­ные для Земли асте­ро­и­ды, что с ними де­лать? Земля про­ле­та­ет по ор­би­те рас­сто­я­ние, рав­ное сво­е­му диа­мет­ру, каж­дые 7,5 ми­ну­ты. Это зна­чит, что, за­мед­лив или уско­рив дви­же­ние асте­ро­и­да, на­це­лен­но­го на Землю, на не­сколь­ко минут, мы за­ста­вим его про­ле­теть мимо цели. На­сколь­ко боль­шую силу придётся при­ло­жить для этого, за­ви­сит от того, когда мы начнём её при­ла­гать. Если на­чать за 20 лет до столк­но­ве­ния, то за­мед­лять или уско­рять полёт асте­ро­и­да надо будет всего на 2 мм в се­кун­ду. Можно под­стре­лить асте­ро­ид ра­ке­той и сбить с пути, можно уста­но­вить на нём ион­ный ре­ак­тив­ный дви­га­тель и т. п.

Спут­ни­ком на­зы­ва­ют не­боль­шое тело, ко­то­рое дви­жет­ся по за­мкну­той ор­би­те во­круг пла­не­ты под воз­дей­стви­ем гра­ви­та­ци­он­ной силы при­тя­же­ния.

Есте­ствен­ные спут­ни­ки от­сут­ству­ют толь­ко у двух бли­жай­ших к Солн­цу пла­нет Сол­неч­ной си­сте­мы: Ве­не­ры и Мер­ку­рия. У Марса есть два спут­ни­ка: Фобос (Страх) и Дей­мос (Ужас). Ор­би­ты этих спут­ни­ков прак­ти­че­ски кру­го­вые с ра­ди­у­сом при­мер­но 9 тыс. км для Фо­боса и 24 тыс. км для Дей­мо­са (рис. 1).

Спут­ни­ки ис­кус­ствен­но­го про­ис­хож­де­ния, или, как их ещё на­зы­ва­ют, ис­кус­ствен­ные спут­ни­ки,  — это кос­ми­че­ские ап­па­ра­ты, со­здан­ные лю­дь­ми, поз­во­ля­ю­щие на­блю­дать из кос­мо­са за пла­не­той, около ко­то­рой они об­ра­ща­ют­ся, а также за дру­ги­ми аст­ро­но­ми­че­ски­ми объ­ек­та­ми. Обыч­но ис­кус­ствен­ные спут­ни­ки ис­поль­зу­ют­ся для на­блю­де­ний за по­го­дой, из­ме­не­ни­я­ми ре­лье­фа по­верх­но­сти пла­не­ты, для теле- и ра­дио­транс­ля­ции, а также для про­ве­де­ния дли­тель­ных экс­пе­ри­мен­тов в усло­ви­ях не­ве­со­мо­сти (рис. 2).

Рис. 2. Ис­кус­ствен­ный спут­ник дви­жет­ся во­круг Земли по эл­лип­ти­че­ской ор­би­те