Радиоактивные изотопы в археологии





Для определения возраста древних предметов органического происхождения (предметов из древесины, древесного угля, тканей и т.д.) широко применяется метод радиоактивного углерода.

Углерод С614 обладает естественной β-радиоактивностью и имеет период полураспада Т = 5700 лет. Период полураспада – это время, в течение которого распадается половина наличного числа радиоактивных атомов, и, таким образом, активность убывает в 2 раза.

Радиоактивный углерод образуется в атмосфере Земли в небольшом количестве из азота N714 под действием космического излучения.

Химические свойства радиоактивного углерода не отличаются от свойств обычного углерода С612. Соединяясь с кислородом, углерод образует углекислый газ, поглощаемый растениями, а через них и животными. В результате один грамм углерода из образцов молодого леса испускает около 15 β-частиц в секунду. Зная исходное содержание изотопа в организме и измерив его текущее содержание в биологическом материале, можно определить, сколько углерода-14 распалось, и, таким образом, установить время, прошедшее с момента гибели организма. Так определяют возраст египетских мумий, остатков доисторических костров и т. д.

Предельный возраст образца, который может быть определён радиоуглеродным методом – около 60 000 лет, т. е. около 10 периодов полураспада углерода-14 (за это время активность процесса снижается в 1024 раза). Погрешность метода, согласно современным представлениям, находится в пределах от 70 до 300 лет.

 

В результате β-распада ядро углерода С614 превращается в ядро

 

1) С612С612 2) С613 3) N712 4) N714N714

 

Конец формы

 

Начало формы

Масса радиоактивного изотопа углерода С614 в старом куске дерева в расчёте на 1 г составляет 0,25 массы этого изотопа в живых растениях. Возраст дерева равен примерно

 

1) 1425 лет

2) 2850 лет

3) 11400 лет

4) 22800 лет

 

Конец формы

 

Начало формы

Радиоактивный распад углерода С614 сопровождается излучением

 

1) электронов

2) протонов

3) нейтронов

4) ядер гелия


 

Коллайдер

Для получения заряженных частиц высоких энергий используются ускорители заряженных частиц. В основе работы ускорителя лежит взаимодействие заряженных частиц с электрическим и магнитным полями. Ускорение производится с помощью электрического поля, способного изменять энергию частиц, обладающих электрическим зарядом. Постоянное магнитное поле изменяет направление движения заряженных частиц, не меняя величины их скорости, поэтому в ускорителях оно применяется для управления движением частиц (формой траектории).

По назначению ускорители классифицируются на коллайдеры, источники нейтронов, источники синхротронного излучения, установки для терапии рака, промышленные ускорители и др. Коллайдер – ускоритель заряженных частиц на встречных пучках, предназначенный для изучения продуктов их соударений. Благодаря коллайдерам учёным удаётся сообщить частицам высокую кинетическую энергию, а после их столкновений –наблюдать образование других частиц.

Самым крупным кольцевым ускорителем в мире является Большой адронный коллайдер (БАК), построенный в научно-исследовательском центре Европейского совета ядерных исследований, на границе Швейцарии и Франции. В создании БАК принимали участие ученые всего мира, в том числе и из России. Большим коллайдер назван из-за своих размеров: длина основного кольца ускорителя составляет почти 27 км; адронным –из-за того, что он ускоряет адроны (к адронам относятся, например, протоны). Коллайдер размещён в тоннеле на глубине от 50 до 175 метров. Два пучка частиц могут двигаться в противоположном направлении на огромной скорости (коллайдер разгонит протоны до скорости 0,999999998 от скорости света). Однако в ряде мест их маршруты пересекутся, что позволит им сталкиваться, создавая при каждом соударении тысячи новых частиц. Последствия столкновения частиц и станут главным предметом изучения. Ученые надеются, что БАК позволит узнать, как происходило зарождение Вселенной.

 

Какое(-ие) из утверждений является(-ются) правильным(-и)?

А. По виду Большой адронный коллайдер относится к кольцевым ускорителям.

Б. В Большом адронном коллайдере протоны разгоняются до скоростей, больших скорости света.

 

1) только А

2) только Б

3) и А, и Б

4) ни А, ни Б

 

Конец формы

Начало формы

В ускорителе заряженных частиц

1) электрическое поле ускоряет заряженные частицы

2) электрическое поле изменяет направление движения заряженной частицы

3) постоянное магнитное поле ускоряет заряженные частицы

4) и электрическое, и магнитное поле изменяет направление движения заряженной частицы

Конец формы

 

Начало формы

Адро́ны – класс элементарных частиц, подверженных сильному взаимодействию. К адронам относятся:

 

1) протоны и электроны

2) нейтроны и электроны

3) нейтроны и протоны

4) протоны, нейтроны и электроны

 


 

Пузырьковая камера

Жидкость, очищенная от микропузырьков воздуха (центров парообразования), может длительное время существовать при температуре, превышающей температуру кипения. Такая жидкость называется перегретой. Перегретая жидкость находится в неустойчивом состоянии, и процесс закипания в ней может развиваться взрывообразно, если в жидкость попадают частицы, которые могут служить центрами парообразования. Например, если через перегретую жидкость пролетает заряженная частица, то образующиеся вдоль траектории ионы становятся центрами парообразования. На основе этого эффекта, открытого Д. Глезером, в 1953 году была создана пузырьковая камера – прибор для регистрации элементарных частиц. Траектория (трек) заряженной частицы, пролетающей через камеру с перегретой жидкостью, видна на фотографии как линия, вдоль которой образуются пузырьки.

Состояние перегретой жидкости в камере достигается за счёт быстрого понижения давления до значения, при котором температура жидкости оказывается выше температуры кипения (при этом же давлении). В этот момент частицы впускаются в камеру, камера освещается, и треки фотографируются. После фотографирования давление в камере поднимается, пузырьки исчезают, и камера снова готова к действию. Весь цикл работы составляет менее 1 секунды.

Длина трека частицы зависит от заряда, массы, начальной энергии частицы и плотности среды, в которой проходит движение. Длина трека увеличивается с возрастанием начальной энергии частицы и уменьшением плотности среды. При одинаковой начальной кинетической энергии тяжёлые частицы обладают меньшими скоростями, чем лёгкие. Медленно движущиеся частицы взаимодействуют с атомами среды более эффективно и быстрее растрачивают имеющийся у них запас энергии, то есть длина их трека будет меньше.

При помещении камеры в магнитное поле на заряженную частицу будет действовать сила Лоренца, и трек частицы будет искривляться. Радиус кривизны трека зависит от импульса и заряда частицы.

При помещении пузырьковой камеры в магнитное поле изменяется

 

1) кинетическая энергия частицы

2) длина трека частицы

3) траектория движения частицы

4) заряд частицы

 

Конец формы

 

Начало формы

Перегретая жидкость – это жидкость, которая

 

1)имеет температуру выше 100 °С при повышенном атмосферном давлении

2) имеет температуру выше температуры кипения при данном давлении

3) содержит микропузырьки пара и воздуха

4) содержит заряженные частицы

 

Конец формы

 

Начало формы

Протон и альфа-частица, имеющие одинаковую начальную энергию, влетели в пузырьковую камеру. При этом

 

1) треки частиц на фотографии будут неразличимы, так как частицы имеют одинаковую начальную энергию

2) треки частиц на фотографии будут неразличимы, так как обе частицы имеют положительный заряд

3) длина пробега протона будет больше, так как начальная скорость движения протона больше

4) длина пробега протона будет меньше, так как начальная скорость движения протона меньше


 

Конец формы

 

Камера Вильсона

Закроем сосуд с некоторым количеством жидкости крышкой. Через некоторое время над жидкостью образуется насыщенный пар. Это состояние достигается, когда скорость процесса испарения жидкости сравнивается со скоростью конденсации пара (количество молекул, испаряющихся с поверхности жидкости, сравнивается с количеством молекул, возвращающихся в жидкость из пара за один и тот же промежуток времени). При охлаждении или медленном сжатии насыщенного пара происходит его конденсация. Роль центров конденсации могут играть ионы, мельчайшие капельки воды, пылинки, частички сажи и другие мелкие загрязнения. Если убрать центры конденсации, то при медленном сжатии или охлаждении можно получить пересыщенный пар, давление которого превышает давление насыщенного пара при данной температуре.

На свойствах пересыщенного пара основано действие камеры Вильсона – прибора для регистрации заряженных частиц. Камера изобретена шотландским физиком Ч. Вильсоном между 1910 и 1912 г.

Камера Вильсона представляет собой ёмкость со стеклянной крышкой и поршнем в нижней части. Ёмкость заполнена насыщенными парами воды, спирта или эфира. Пары тщательно очищены от пыли, чтобы до пролёта частиц не было центров конденсации. Если поршень быстро опустить, то пары, совершая работу в отсутствие теплопередачи, охлаждаются и становятся пересыщенными. Заряженная частица, проходя сквозь камеру, оставляет на своём пути цепочку ионов. Ионы служат центрами конденсации, так что траектория (трек) частицы, влетевшей в камеру с пересыщенным паром, видна на фотографии как линия, вдоль которой конденсируются капельки жидкости.

Длина пробега частицы зависит от заряда, массы, начальной энергии частицы. Длина пробега увеличивается с возрастанием начальной энергии частицы. Однако при одинаковой начальной энергии тяжёлые частицы обладают меньшими скоростями, чем лёгкие. Медленно движущиеся частицы взаимодействуют с молекулами среды более эффективно и будут иметь меньшую длину пробега.

Центрами конденсации в камере Вильсона служат преимущественно

 

1) пылинки, частички сажи и другие мелкие загрязнения

2) мельчайшие капельки воды

3) влетевшие в камеру заряженные частицы

4) ионы, образующиеся при движении заряженной частицы

 

Конец формы

Начало формы

Ядра протия H11 и дейтерия H12, имеющие одинаковую начальную кинетическую энергию, влетают в камеру Вильсона. При этом

 

1)треки частиц на фотографии будут неразличимы, так как частицы имеют одинаковую начальную энергию

2) треки частиц на фотографии будут неразличимы, так как частицы имеют одинаковый заряд

3) длина пробега протия будет больше, так как его начальная скорость больше

4) длина пробега протия будет меньше, так как его начальная скорость меньше

 

Конец формы

 

Начало формы

Насыщенный пар в отсутствие центров конденсации может перейти в пересыщенное состояние

 

1) только при медленном сжатии

2) только при быстром расширении

3) только при охлаждении

4) всеми перечисленными способами


 

Масс-спектрограф

Масс-спектрограф – это прибор для разделения ионов по величине отношения их заряда к массе. В самой простой модификации схема прибора представлена на рисунке.

Исследуемый образец специальными методами (испарением, электронным ударом) переводится в газообразное состояние, затем образовавшийся газ ионизируется в источнике 1. Затем ионы ускоряются электрическим полем и формируются в узкий пучок в ускоряющем устройстве 2,после чего через узкую входную щель попадают в камеру 3, в которой создано однородное магнитное поле. Магнитное поле изменяет траекторию движения частиц. Под действием силы Лоренца ионы начинают двигаться по дуге окружности и попадают на экран 4, где регистрируется место их попадания. Методы регистрации могут быть различными: фотографические, электронные и т.д.

Радиус траектории определяется по формуле

R=√2Um/qB2,

где U – электрическое напряжение ускоряющего электрического поля;

В – индукция магнитного поля;

m и q – соответственно масса и заряд частицы.

Так как радиус траектории зависит от массы и заряда иона, то разные ионы попадают на экран на различном расстоянии от источника, что и позволяет их разделять и анализировать состав образца.

В настоящее время разработаны многочисленные типы масс-спектрометров, принципы работы которых отличаются от рассмотренного выше. Изготавливаются, например, динамические масс-спектрометры, в которых массы исследуемых ионов определяются по времени пролёта от источника до регистрирующего устройства.

В магнитное поле спектрографа влетели с одинаковой скоростью две заряженные частицы. Какая из частиц (1 или 2) имеет положительный заряд? Ответ поясните.

Конец формы

 

Начало формы

В масс-спектрографе

 

1)электрическое и магнитное поля служат для ускорения заряженной частицы

2) электрическое и магнитное поля служат для изменения направления движения заряженной частицы

3) электрическое поле служит для изменения направления движения заряженной частицы, а магнитное поле служит для её ускорения

4) электрическое поле служит для ускорения заряженной частицы, а магнитное поле служит для изменения направления её движения

 

Конец формы

Начало формы

При увеличении магнитной индукции в 2 раза радиус окружности, по которой движется заданная заряженная частица,

 

1) уменьшится в 2 раза

2) увеличится в √2 раза

3) уменьшится в √2 раза

4) увеличится в 2 раза

 

Астрономия

Метеориты

Метеориты — это каменные или железные тела, падающие на Землю из межпланетного пространства. Они представляют собой остатки метеорных тел, не разрушившихся полностью при движении в атмосфере.

Падение метеоритов на Землю сопровождается световыми, звуковыми и механическими явлениями. По небу проносится яркий огненный шар, называемый болидом, сопровождаемый хвостом и разлетающимися искрами. По пути движения болида на небе остается след в виде дымной полосы, которая из прямолинейной под влиянием воздушных течений принимает зигзагообразную форму. Ночью болид освещает местность на сотни километров вокруг. После того как болид исчезает, через несколько секунд раздаются похожие на взрывы удары, вызываемые ударными волнами. Эти волны иногда вызывают значительное сотрясение грунта и зданий.

Встречая сопротивление воздуха, метеорное тело тормозится, его кинетическая энергия переходит в теплоту и свет. В результате поверхностный слой метеорита и образующаяся вокруг него воздушная оболочка нагреваются до нескольких тысяч градусов. Вещество метеорного тела после вскипания испаряется, частично разбрызгиваясь мельчайшими капельками. Падая на Землю почти отвесно, обломки метеорного тела остывают и при достижении грунта оказываются только теплыми. В месте падения метеоритов образуются углубления, размеры и форма которых зависят от массы метеоритов и скорости их падения.

Самый крупный метеорит был найден в Африке в 1920 году. Метеорит этот, названный Гоба, железный, масса его около 60 тонн. Такие крупные метеориты падают редко. Как правило, масса метеоритов составляет сотни граммов или несколько килограммов.

Метеориты состоят из таких же химических элементов, которые имеются на Земле. Но встречаются и метеориты, содержащие неизвестные на Земле минералы.

Железные метеориты почти целиком состоят из железа в соединении с никелем и незначительным количеством кобальта. В каменистых метеоритах находятся силикаты — минералы, представляющие собой соединения кремния с кислородом и некоторыми другими элементами.

В разных местах Земли были обнаружены тектиты — небольшие сгустки стекла массой в несколько граммов. В настоящее время установлено, что тектиты — это застывшие брызги земного вещества, выброшенные иногда на огромные расстояния.

Совокупность имеющихся данных указывает на то, что метеориты являются обломками малых планет — астероидов. Сталкиваясь между собой, они дробятся на еще более мелкие осколки. Эти осколки, встречаясь с Землей, падают на ее поверхность в виде метеоритов.

 

Какие силы в наибольшей степени влияют на метеорит, практически отвесно падающий на поверхность Земли? Ответ поясните.

Конец формы

 

Начало формы

Из каких веществ состоят тела, которые носят название метеоритов?

А.металлы

Б.каменные породы

В.стекло

Правильным является ответ

только А 2) только В

3) А и Б 4) А, Б и В

 

Конец формы

Начало формы

В процессе движения метеорита его механическая энергия превращается в

А. внутреннюю энергию

Б. световую энергию

В. кинетическую энергию

Правильным является ответ

1) только А 2)только В 3) А и Б 4) А, Б и В

 

Свет и блеск звёзд

Звёздное ночное небо представляет собой пример огромного количества источников света, которые излучают свет благодаря высокой температуре. Исследования спектров звёзд и ряд других данных позволяют сделать вывод, что строение звёзд подобно строению Солнца и что звезда представляет собой шарообразное или близкое к шарообразному космическое тело, раскалённая атмосфера которого излучает в окружающее пространство огромную энергию.

Поскольку звёзды находятся очень далеко, глаз не различает их форму, однако, они кажутся нам различными по размеру: более яркие звёзды кажутся крупнее, менее яркие – мельче. В то же время такое впечатление не имеет отношения к реальным размерам звезды, оно связано с особенностями зрительного восприятия, в силу которого объект кажется нам тем крупнее, чем он ярче.

Восприятие большей или меньшей яркости светящейся точки зависит от того, какой световой поток проникает внутрь глаза. Свет, поступающий от звезды на Землю, создаёт на поверхности глаза некоторую освещённость. Световой поток пропорционален освещённости и площади поверхности зрачка глаза наблюдателя. Поскольку площадь зрачка одинакова для всех звёзд, то разница в восприятии интенсивности света звезды определяется только различиями в освещённости, которую в этом случае обозначают специальным термином «блеск». Блеском звезды, таким образом, называют освещённость, которую создаёт эта звезда в месте её наблюдения, в данном случае на сетчатке глаза наблюдателя.

Древние наблюдатели, не имея никаких приборов, кроме собственных глаз, разделили все звёзды, видимые невооружённым глазом, на 6 категорий или величин. Самые яркие звёзды были отнесены к первой величине, а те, которые находятся на пределе видимости, к шестой. Блеск звезды первой величины больше блеска звезды шестой величины ровно в 100 раз. Остальные звёзды составили равномерную шкалу кажущейся интенсивности или яркости.

Спустя 10 веков были созданы специальные приборы, которые позволили измерить и сравнить блеск звёзд разных величин. При этом оказалось, что отношение блеска двух звёзд, величины которых отличаются на единицу, представляет собой постоянное число, равное 2, 512.

Блеском звезды называют

 

 

1) интенсивность излучаемого звездой света

2) освещённость, которую создаёт звезда в месте наблюдения

3) воспринимаемый глазом цвет звезды

4) яркость звезды

Конец формы

 

Начало формы

Световой поток, который проникает внутрь глаза, пропорционален

А. освещённости

Б. площади поверхности зрачка глаза наблюдателя

Правильный ответ

 

1) только А

2) только Б

3) и А, и Б

4) ни А, ни Б

 

Конец формы

 

Начало формы

Зависит ли блеск звезды от её реальных размеров? Ответ поясните.

Конец формы

 

 


 

Полярные сияния1

Хорошо известно, что в местах земного шара, расположенных за северным или южным Полярным кругом, во время полярной ночи на небе вспыхивает свечение разнообразной окраски и формы. Это и есть полярное сияние. Иногда оно имеет вид однородной дуги, неподвижной или пульсирующей, иногда как бы состоит из множества лучей разной длины, которые переливаются, свиваются в виде лент и т.п. Цвет этого свечения желтовато-зеленый, красный, серо-фиолетовый. Долгое время природа и происхождение полярных сияний оставались загадочными, и только недавно они были объяснены. Удалось установить, что полярные сияния возникают на высоте от 80 до 1000 км над землей, чаще всего – на высоте около 100 км. Дальше было выяснено, что полярные сияния представляют собой свечение разреженных газов земной атмосферы.

Была замечена связь между полярными сияниями и рядом других явлений. Многолетние наблюдения показали, что периоды максимальной частоты полярных сияний регулярно повторяются через промежутки в 11,5 лет. В течение каждого такого промежутка времени число полярных сияний сначала от года к году убывает, а затем начинает возрастать, через 11,5 лет достигая максимума.

Оказалось, что также периодически, с периодом 11,5 лет, меняются форма и положение темных пятен на солнечном диске. При этом в годы максимума солнечных пятен, или, как говорят, в годы максимальной солнечной активности, максимума достигает и число полярных сияний. Такую же периодичность имеет изменение числа магнитных бурь, их количество тоже достигает максимума в годы с наибольшей солнечной активностью.

Сопоставляя эти факты, ученые пришли к выводу, что пятна на Солнце являются теми местами, откуда с огромной скоростью выбрасываются в пространство потоки заряженных частиц – электронов. Попадая в верхние слои нашей атмосферы, электроны, обладающие большой энергией, ионизируют составляющие ее газы и заставляют их светиться.

Эти же электроны оказывают влияние на магнитное поле Земли. Заряженные частицы, испускаемые Солнцем, подходя к Земле, попадают в земное магнитное поле. На движущиеся в магнитном поле электроны действует сила Лоренца, которая отклоняет их от первоначального направления движения. Было показано, что заряженные частицы, отклоняемые магнитным полем Земли, могут попадать только в приполярные области земного шара. Эта теория хорошо согласуется с большим числом фактов и является в настоящее время общепринятой.

 

Какова природа полярных сияний?

 

1) ионизация быстрыми электронами молекул газов, входящих в состав воздуха

2) свечение газов, ежесекундно выбрасываемых Солнцем в пространство между планетами

3) свечение быстрых электронов, выбрасываемых Солнцем

4) свечение восходящих от земли потоков воздуха

Конец формы

 

Начало формы

Что такое полярное сияние?

1) электрический разряд в атмосфере

2) электрический ток в электролите, которым является влажный воздух

3) свечение разреженных газов земной атмосферы

4) излучение энергии Солнцем

Конец формы

 

Начало формы

Почему полярные сияния наблюдаются в приполярных областях?

А. Заряженные частицы так отклоняются магнитным полем Земли, что могут попадать только в приполярные области Земли.

Б. Атмосфера в приполярных областях наиболее разрежена, и электроны до столкновения с молекулами могут приобрести достаточно большую энергию.

Правильным ответом является

 

1) только А 2) только Б 3) и А, и Б 4) ни А, ни Б

Конец формы

Полярные сияния2

Хорошо известно, что в местах земного шара, расположенных за Северным или Южным полярным кругом, во время полярной ночи на небе вспыхивает свечение разнообразной окраски и формы. Это и есть полярное сияние. Иногда оно имеет вид однородной дуги, неподвижной или пульсирующей; иногда как бы состоит из множества лучей разной длины, которые переливаются, свиваются в виде лент и т.п. Цвет этого свечения желтовато-зелёный, красный, серо-фиолетовый. Долгое время природа и происхождение полярных сияний оставались загадочными, и только недавно оно было объяснено. Удалось установить, что полярные сияния возникают на высоте от 80 до 1000 км над Землей, чаще всего на высоте около 100 км. Дальше было выяснено, что полярные сияния представляют собой свечение разреженных газов земной атмосферы.

Была замечена связь между полярными сияниями и рядом других явлений. Многолетние наблюдения показали, что периоды максимальной частоты полярных сияний регулярно повторяются через промежутки
в 11,5 лет. В течение каждого такого промежутка количество полярных сияний сначала от года к году убывает, а затем начинает возрастать, чтобы через 11,5 лет достигнуть максимума.

Оказалось, что также периодически, с периодом 11,5 лет, меняется форма и положение тёмных пятен на солнечном диске. При этом в годы максимума солнечных пятен, или, как говорят, в годы максимальной солнечной активности, максимума достигает и количество полярных сияний. Такую же периодичность имеет и количество магнитных бурь, оно тоже достигает максимума в годы с наибольшей солнечной активностью.

Сопоставляя эти факты, учёные пришли к выводу, что пятна на Солнце являются теми местами, откуда с огромной скоростью выбрасываются в пространство потоки заряженных частиц – электронов. Попадая в верхние слои нашей атмосферы, электроны, обладающие большой энергией, ионизируют составляющие её газы и заставляют их светиться.

Заряженные частицы, испускаемые Солнцем, подходя к Земле, попадают в земное магнитное поле. На движущиеся в магнитном поле электроны действует сила Лоренца, которая отклоняет их от первоначального направления движения. Было показано, что заряженные частицы, отклоняемые магнитным полем Земли, могут попадать только в приполярные области земного шара. Эта теория хорошо согласуется с большим количеством фактов и является в настоящее время общепринятой.

 

Полярное сияние возникает

1) в любом месте в атмосфере Земли на высоте менее 80 км

2) в местах земного шара за Северным или Южным полярным кругом на высоте от 80 до 1000 км

3) только на средних широтах на высоте более 80 км

4) только в местах земного шара за Северным или Южным полярным кругом на высоте более 1000 км

 

Конец формы

Начало формы

Полярное сияние – это

А. свечение разреженных газов земной атмосферы.

Б. электрический ток в электролите, которым является влажный воздух.

 

Правильным является ответ

 

1) только А

2) только Б

3) и А, и Б

4) ни А, ни Б

 

Конец формы

Начало формы

Связана ли периодичность полярных сияний с солнечной активностью? Ответ поясните.

Конец формы

 

 

Полярные сияния3

Полярное сияние – одно из самых красивых явлений в природе. Формы полярного сияния очень разнообразны: то это своеобразные светлые столбы, то изумрудно-зелёные с красной бахромой пылающие длинные ленты, расходящиеся многочисленные лучи-стрелы, а то и просто бесформенные светлые, иногда цветные пятна на небе.

Причудливый свет на небе сверкает, как пламя, охватывая порой больше чем полнеба. Эта фантастическая игра природных сил длится несколько часов, то угасая, то разгораясь.

Полярные сияния чаще всего наблюдаются в приполярных регионах, откуда и происходит это название. Полярные сияния могут быть видны не только на далёком Севере, но и южнее. Например, в 1938 году полярное сияние наблюдалось на южном берегу Крыма, что объясняется увеличением мощности возбудителя свечения – солнечного ветра.

Начало изучению полярных сияний положил великий русский учёный М.В. Ломоносов, высказавший гипотезу о том, что причиной этого явления служат электрические разряды в разреженном воздухе.

Опыты подтвердили научное предположение учёного.

Полярные сияния – это электрическое свечение верхних очень разреженных слоёв атмосферы на высоте (обычно) от 80 до 1000 км. Свечение это происходит под влиянием быстро движущихся электрически заряженных частиц (электронов и протонов), приходящих от Солнца. Взаимодействие солнечного ветра с магнитным полем Земли приводит к повышенной концентрации заряженных частиц в зонах, окружающих геомагнитные полюса Земли. Именно в этих зонах и наблюдается наибольшая активность полярных сияний.

Столкновения быстрых электронов и протонов с атомами кислорода и азота приводят атомы в возбуждённое состояние. Выделяя избыток энергии, атомы кислорода дают яркое излучение в зелёной и красной областях спектра, молекулы азота – в фиолетовой. Сочетание всех этих излучений
и придаёт полярным сияниям красивую, часто меняющуюся окраску. Такие процессы могут происходить только в верхних слоях атмосферы, потому что, во-первых, в нижних плотных слоях столкновения атомов и молекул воздуха друг с другом сразу отнимают у них энергию, получаемую от солнечных частиц, а во-вторых, сами космические частицы не могут проникнуть глубоко в земную атмосферу.

Полярные сияния происходят чаще и бывают ярче в годы максимума солнечной активности, а также в дни появления на Солнце мощных вспышек и других форм усиления солнечной активности, так как с её повышением усиливается интенсивность солнечного ветра, который является причиной возникновения полярных сияний.

 

Можно ли утверждать, что Земля – единственная планета Солнечной системы, где возможны полярные сияния? Ответ поясните.

Конец формы

 

Начало формы

Полярным сиянием называют

А. миражи на небе.

Б. образование радуги.

В. свечение некоторых слоёв атмосферы.

 

Правильным ответом является

1) только А 2) только Б

3) только В 4) Б и В

Конец формы

 

Начало формы

В каких частях земной атмосферы наблюдается наибольшая активность полярных сияний?

1)только около Северного полюса

2)только в экваториальных широтах

2)около магнитных полюсов Земли

3)в любых местах земной атмосферы

 

Полярные сияния4

Одним из самых красивых и величественных явлений природы является полярное сияние. В местах земного шара, расположенных в высоких широтах, преимущественно за северным или южным Полярным кругом, во время долгой полярной ночи на небе часто вспыхивают свечения разнообразной окраски и формы. Полярные сияния возникают на высоте от 80 до 1000 км над поверхностью Земли и представляют собой свечение разреженных газов земной атмосферы. Цвет полярного сияния определяется химическим составом атмосферы. На высотах от 300 до 500 км, где воздух разрежен, преобладает кислород. Цвет сияния здесь может быть зелёным или красноватым. Ниже уже преобладает азот, дающий сияния ярко-красного и фиолетового цвета.

Подмечена связь между полярными сияниями и активностью Солнца:
в годы максимума солнечной активности (максимума вспышек на Солнце) достигает максимума и число полярных сияний. Во время вспышек на Солнце происходит выброс заряженных частиц (в том числе электронов), движущихся с огромной скоростью. Попадая в верхние слои атмосферы Земли, электроны заставляют светиться составляющие её газы.

Но почему полярные сияния наблюдаются преимущественно в высоких широтах, ведь солнечные лучи освещают всю Землю? Дело в том, что Земля имеет достаточно сильное магнитное поле. Попадая в земное магнитное поле, электроны отклоняются от своего первоначального прямого пути и выбрасываются в приполярные области земного шара. Эти же электроны изменяют магнитное поле Земли, вызывая появление магнитных бурь, а также оказывают влияние на условия распространения радиоволн вблизи земной поверхности.

Цвет полярного сияния, возникающего на высоте 80 км, определяется преимущественно излучением

 

1) азота

2) кислорода

3) водорода

4) гелия

Конец формы

 

Начало формы

Магнитные бури представляют собой

1) пятна на Солнце

2) потоки заряженных частиц

3) быстрые и непрерывные изменения магнитного поля Солнца

4) быстрые и непрерывные изменения магнитного поля нашей планеты

Конец формы

 

Начало формы

Согласно современным представлениям, полярные сияния на других планетах Солнечной системы могут иметь такую же природу, что и полярные сияния на Земле. Достаточным условием для наблюдения полярных сияний на планете является наличие у неё

1) только атмосферы

2) только магнитного поля

3) естественных спутников

4) атмосферы и магнитного поля


 

Полярные сияния5

В период активности на Солнце наблюдаются вспышки. Вспышка представляет собой нечто подобное взрыву, в результате которого образуется направленный поток очень быстрых заряженных частиц (электронов, протонов и др.). Потоки заряженных частиц, несущихся с огромной скоростью, изменяют магнитное поле Земли, то есть приводят к появлению магнитных бурь на нашей планете.

Захваченные магнитным полем Земли заряженные частицы движутся вдоль магнитных силовых линий и наиболее близко к поверхности Земли проникают в области магнитных полюсов Земли. В результате столкновений заряженных частиц с молекулами воздуха возникает электромагнитное излучение – полярное сияние.

Цвет полярного сияния определяется химическим составом атмосферы. На высотах от 300 до 500 км, где воздух разрежен, преобладает кислород. Цвет сияния здесь может быть зелёным или красноватым. Ниже уже преобладает азот, дающий сияния ярко-красного и фиолетового цвета.

Наиболее убедительным доводом в пользу того, что мы правильно понимаем природу полярного сияния, является его повторение в лаборатории. Такой эксперимент, получивший название «Аракс», был проведён в 1985 году совместно российскими и французскими исследователями.

Для эксперимента были выбраны две точки на поверхности Земли, лежащие на одной и той же силовой линии магнитного поля. Этими точками служили в Южном полушарии французский остров Кергелен в Индийском океане и в Северном полушарии посёлок Согра в Архангельской области.

С острова Кергелен стартовала геофизическая ракета с небольшим ускорителем частиц, который на определённой высоте создал поток электронов. Двигаясь вдоль магнитной силовой линии, эти электроны проникли в Северное полушарие и вызвали искусственное полярное сияние над Согрой.

Согласно современным представлениям, полярные сияния на других планетах Солнечной системы могут иметь такую же природу, что и полярные сияния на Земле. На каких планетах, представленных в таблице, можно наблюдать полярные сияния?





Читайте также:
Развитие понятия о числе: В программе математики школьного курса теория чисел вводится на примерах...
Что входит в перечень работ по подготовке дома к зиме: При подготовке дома к зиме проводят следующие мероприятия...
Пример оформления методической разработки: Методическая разработка - разновидность учебно-методического издания в помощь...
Новые русские слова в современном русском языке и их значения: Менсплейнинг – это когда мужчина что-то объясняет...

Рекомендуемые страницы:


Поиск по сайту

©2015-2020 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-04-20 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту:

Обратная связь
0.105 с.