Вам дана звездная карта. Определите и перечислите созвездия, в которых бывает Луна на небе г. Нижнего Новгорода (широта примерно 560). Наклонение лунной орбиты к эклиптике 509/. Радиус Земли 6400 км, Среднее расстояние Луны от Земли 384000 км. Шаровое звездное скопление, галактика, звездная ассоциация, созвездие, рассеянное звездное скопление. Вычеркните лишнее в этом списке и объясните свой ответ. Есть ли на Земле места, где звезды не восходят и не заходят за горизонт? Человек, стоящий на экваторе Земли, движется с некоторой скоростью относительно центра Земли. Космонавт, стоящий на экваторе Луны, движется с некоторой скоростью относительно центра Луны. Какая из этих двух скоростей больше и во сколько раз, если известно, что радиус Луны в 4 раза меньше радиуса Земли?
ЗАДАНИЯ
всеРоссийской ОЛИМПИАДЫ школьников
ПО АСТРОНОМИИ
2014 – 2015 уч. г.
(муниципальный этап)
Определите радиус шара с водой, масса которого равна массе Земли, Солнца. Какие объекты во Вселенной имеют близкие к полученным размеры? Шаровое звездное скопление, галактика, звездная ассоциация, созвездие, рассеянное звездное скопление. Вычеркните лишнее в этом списке и объясните свой ответ. Как будут идти маятниковые часы, доставленные с Земли на поверхность Марса? Вдоль какой параллели на Земле можно идти пешком так, чтобы Солнце «остановилось»? Для определения массы тел пользуются либо рычажными, либо пружинными весами. Как те, так и другие в условиях невесомости, например на небольшом искусственном спутнике Земли или на космическом корабле, движущемся с выключенными двигателями, работать, казалось бы, не могут. Как бы вы поступили, если бы вам предложили все же определить массу тела в этих условиях именно с помощью весов? Какими весами - пружинными или рычажными - следует воспользоваться и как? Вам дана звездная карта. Определите и перечислите созвездия, в которых бывает Луна на небе г. Нижнего Новгорода (широта примерно 560). Наклонение лунной орбиты к эклиптике 509/. Радиус Земли 6400 км, Среднее расстояние Луны от Земли 384000 км.
ЗАДАНИЯ
всеРоссийской ОЛИМПИАДЫ школьников
ПО АСТРОНОМИИ
2014 – 2015 уч. г.
(муниципальный этап)
Какие из перечисленных астрономических явлений - равноденствия, солнцестояния, полнолуния, затмения Солнца, затмения Луны, противостояния планет, максимумы метеорных потоков, появление ярких комет, максимумы блеска переменных звёзд, вспышки сверхновых - происходят каждый год точно приблизительно в одни и те же даты (с точностью до 1-2 дней)? Подлетев к незнакомой планете, космический корабль, выключив двигатели, вышел на круговую орбиту, и космонавты приступили к предварительным исследованиям. Могут ли они определить среднюю плотность вещества планеты, пользуясь для этой цели только часами? Будем считать, что пояс астероидов представляет собой рой тел, заключенных в тор (т. е. «бублик») шириной в 1 астрономическую единицу (а. е.), обращающихся вокруг Солнца на среднем расстоянии 2.5 а. е. Предполагая, что количество тел в этом поясе - 1 миллион, оцените среднее расстояние между двумя соседними телами. Оцените максимально возможное и минимально возможное значение периода обращения кометы вокруг Солнца. Звезда, находящаяся на расстоянии 7 пк (парсек), имеет видимую звездную величину 6m. Какую видимую звездную величину будет иметь та же звезда, если наблюдать ее с расстояния 70 пк? Это оригинальное фото (автор - Крис Томас) появилось на сайте APOD 29 сентября 2010 года. Оцените по фото: а) расстояние до самолёта б) направление его полёта в) время суток, когда было сделано фото г) место на Земле, откуда оно было сделано.
ЗАДАНИЯ
всеРоссийской ОЛИМПИАДЫ школьников
ПО АСТРОНОМИИ
2014 – 2015 уч. г.
(муниципальный этап)
Какие из перечисленных астрономических явлений - равноденствия, солнцестояния, полнолуния, затмения Солнца, затмения Луны, противостояния планет, максимумы метеорных потоков, появление ярких комет, максимумы блеска переменных звёзд, вспышки сверхновых - происходят каждый год точно приблизительно в одни и те же даты (с точностью до 1-2 дней)? 18 декабря астероид Церера вступает в противостояние с Солнцем. В каком созвездии он при этом будет находиться? Будем считать, что пояс астероидов представляет собой рой тел, заключенных в тор (т. е. «бублик») шириной в 1 астрономическую единицу (а. е.), обращающихся вокруг Солнца на среднем расстоянии 2.5 а. е. Предполагая, что количество тел в этом поясе - 1 миллион, оцените среднее расстояние между двумя соседними телами. Для экспериментального определения ускорения свободного падения на вновь обнаруженной планете космонавты решили воспользоваться небольшим стальным шариком, мощной лампой, электродвигателем с известной частотой вращения, на оси которого закреплен картонный диск с узкой радиальной щелью, куском черного полотна, линейкой с делениями и фотоаппаратом. Как следует распорядиться этим набором приборов и предметов, чтобы выполнить поставленную задачу? Некая экзопланета обращается вокруг своей звезды по круговой орбите с радиусом, равным 108 км. Угловой диаметр диска звезды на небе планеты равен 10, а год на этой планете продолжается 180 земных суток. Оцените среднюю плотность этой звезды. Звезда, находящаяся на расстоянии 7 пк (парсек), имеет видимую звездную величину 6m. Какую видимую звездную величину будет иметь та же звезда, если наблюдать ее с расстояния 70 пк?
Редкая астрономическая новость обходится без рисунков художника или анимационной вставки. Космические расстояния слишком велики, чтобы их можно было осознать без наглядных сравнений, а многие объекты вроде экзопланет или далеких квазаров выглядят на настоящих снимках не слишком-то красиво. Причем нельзя сказать, что художник или художница сознательно вводят нас в заблуждение - напротив, хорошие астрономические иллюстрации стараются делать так, чтобы совместить реалистичность с красотой. Да, ни один телескоп не позволяет увидеть экзопланету в виде шара с разводами облаков, но ученые уже знают о планетах столько, что готовы поручиться: найденный ими объект и вправду может быть таким, как на картинке.
Мы не можем сфотографировать советский "Марс-3" на поверхности планеты, но можем взять карту окрестностей, построить на ее основе трехмерную модель местности и дополнить ее детальной моделью самого аппарата - получится вполне правдоподобная картинка. Можно взять фотоснимки с борта спускаемого аппарата "Гюйгенс" и на их основе нарисовать висящий над поверхностью Титана метановый туман с проступающими через него озерами жидких углеводородов; контуры берегов будут нарисованы в соответствии с данными радарной съемки.
Однако учесть все нюансы затруднительно и часто рисунок оказывается с теми или иными ошибками.
Масса и масштабы
Рисунок пояса астероидов. Изображение: NASA/JPL-Caltech
Это изображение пояса астероидов сделано художником NASA. И на рисунке сразу несколько неточностей, главной из которой является чрезмерное количество пыли. Реальный астероидный пояс содержит столько вещества, что из него затруднительно собрать даже Луну: по массе все астероиды из основного пояса в 25 раз меньше нашего естественного спутника. Ни о каком плотном облаке с висящими тут и там булыжниками говорить не приходится. Если бы астероидный пояс и вправду был столь плотным, мы бы его видели невооруженным глазом. И не в виде зодиакального света, а куда как более отчетливо.
Зодиакальный свет - перед рассветом и вдали от городских огней можно увидеть рассеянный космической пылью свет Солнца. Фото: A. Fitzsimmons/ESO
Кроме того, на рисунке явно не соблюден масштаб. Обратите внимание на планету на заднем плане: чтобы она была настолько крупной, ее диаметр должен составлять несколько миллионов километров, ведь поперечник пояса астероидов - около миллиарда километров. Камни, видимые в правой части картинки, тоже окажутся размером заметно больше Юпитера.
Светимость и пригодность для жизни
Эффектное видео недавно представил Роскосмос: как выглядело бы небо над Москвой, если бы вместо Солнца была какая-либо иная звезда. Авторы верно отобразили масштаб звезды и ее цвет, однако опустили одну важную деталь: у показанных звезд совершенно разная светимость.
Так, Сириус имеет светимость в 22 раза выше Солнца. Это значит, что он испускает в 22 раза больше света и в первом приближении настолько должна вырасти яркость светила на небосводе. Столь яркая звезда, дающая к тому же намного больше ультрафиолета, сделала бы поверхность Земли малопригодной для жизни, и вместо города на заднем плане должна быть каменистая пустыня. Причем под облаками, поскольку вся вода на планете испарится.
Здесь стоит задаться вопросом о том, насколько ярко окажется все освещено в подобных условиях. С одной стороны, Сириус будет намного ярче, а с другой - облака неизбежно задержат часть света. Собранные автоматической станцией "Венера-8" данные позволяют утверждать, что на Венере с ее плотным облачным покровом примерно столь же светло, как на Земле в пасмурный день, однако Венера получает "всего лишь" вдвое больше света. Вероятно, под лучами Сириуса небо окажется равномерно-белым, намного ярче, чем привычная нам осенняя хмурь. А вот в случае с Полярной звездой (также показана в ролике Роскосмоса) остается только гадать: светимость в 2200 солнечных, вероятно, не оставит даже шансов на формирование планеты земного типа.
Сириус - двойная система. Сириус B - белый карлик, удаленный примерно на радиус орбиты Урана. Рисунок: NASA, ESA // G. Bacon (STScI)
Кстати, и на показанном выше рисунке - ошибка. Ни фотокамера, ни глаз не могут одновременно разглядеть и звезду ярче Солнца, и Млечный Путь на заднем плане. Этот недочет встречается едва ли не на большей части изображений.
Теория относительности и освещение
А вот иная иллюстрация - видео, которое недавно обошло многие научно-популярные ресурсы. Аннотация гласит, что это вид на Солнце и другие объекты из точки, которая сама движется со скоростью света. Не будем придираться к невозможности разогнать до такой скорости видеокамеру, но отметим отсутствие на картинке эффекта Доплера и геометрических искажений.
Эффект Доплера- это сдвиг частоты излучения, которое испускается движущимся объектом. Удаляющееся от нас Солнце будет казаться намного более красным, чем есть на самом деле, вплоть до перехода всего видимого света и ультрафиолета в инфракрасное излучение. Кроме того, перемещение с околосветовой скоростью заметно искажает картинку: пилоту корабля покажется, что все звезды собираются в один кластер прямо по курсу, в то время как сзади расползается чернота.
Если некий аппарат с видеокамерой на самом деле стартует от Солнца со скоростью света (лишний раз напомним, что она недостижима!), установленная на корме камера покажет ровный черный фон. А если скорость составит, скажем, 50% от скорости света, то Солнце окажется очень тусклым красно-коричневым шаром. С видеозаписью полета на околосветовой скорости мимо бесконечной решетки можно ознакомиться ниже. Ролик сделан французским математиком Давидом Мадором, и в нем показан вид с носа, с кормы и через боковой иллюминатор:
Время на борту такого корабля идет иначе, чем на Земле: интервал между двумя событиями вовне покажется космонавтам меньше, чем он есть на самом деле. Иными словами, это нам приходится прокручивать ролик в ожидании очередной планеты, а на борту все будет гораздо динамичнее.
Кроме того, в оригинальном ролике пролетающие мимо планеты почему-то освещены со всех сторон, включая противоположное Солнцу полушарие. Эту ошибку заметно и без теории относительности.
Минутка самокритики
В 1967 году в Советском Союзе была выпущена серия марок с картинами известного художника-фантаста Андрея Соколова. Среди пейзажей далеких планет и фантастических межзвездных кораблей на одной из марок была репродукция картины "Селенодезисты", на которой два космонавта приветствуют висящий над лунным горизонтом голубой шар Земли. Название картины, правда, было изменено и на марке было написано просто "На Луне". Но внимательные филателисты сразу обратили внимание на странную тень в правом-нижнем углу картины, которая почему-то вышла за рамки изображения, словно закрывая продолжение названия. Да и на оригинале картины этой тени не было...
А.Соколов. Селенодезисты
Оказывается, при печати тиража подпись на марке действительно была другой: "На Луне. Восходит Земля ". Но затем кто-то заметил ошибку - ведь всем известно, что Луна обращена к Земле одной стороной, а значит, Земля не движется по лунному небосводу и не может восходить или заходить. На всем тираже была сделана надпечатка в виде тени...
Только никакой ошибки в этой подписи не было! Давайте немного подробнее разберемся в движении Луны.
Луна обращается вокруг Земли по эллиптической орбите, совершая один оборот (относительно звезд) за 27,3 суток и за такое же время Луна совершает один оборот вокруг своей оси. Однако движение по орбите неравномерно - в наиболее удаленной от Земли точке (апогее) Луна движется медленнее, в наиболее близкой (перигее) - быстрее. Естественно, и угловая скорость движения Луны по орбите изменяется, а вот угловая скорость вращения Луны вокруг своей оси постоянна, именно эта разница и приводит к небольшому "покачиванию" Луны по долготе относительно направления на Землю.
- это хорошо видно на анимации двух снимков Луны.
Кроме того, лунная орбита немного наклонена к плоскости эклиптики и это также приводит к небольшому изменению положения центра Лунного диска, но уже в широтном направлении. Эти небольшие покачивания (до 8° по долготе и до 7° по широте в каждую сторону) называются либрациями. Они приводят к тому, что на небе Луны Земля постоянно движется по сложной кривой в области 16°x14°. А учитывая, что размер диска Земли при наблюдениях с Луны составляет около 2°, легко увидеть, что в районах Луны вблизи края видимого полушария Земля будет и восходить и заходить. Правда, заметить изменение положения Земли космонавтам, изображенным на картине, было бы довольно трудно - ведь восход (как и заход) продолжается не менее двух суток!
СОКОЛОВ
Андрей Константинович
(29.09.1931- 16.03.2007)
- художник-фантаст, народный художник РСФСР.
Окончил Московский архитектурный институт в 1955 году, с этого же времени - участник художественных выставок.
С детства любил фантастику и первые работы в жанре научно-фантастической живописи он посвятил роману Брэдбери «451 градус по Фаренгейту».
После запуска первого искусственного спутника Земли в 1957 году всё творчество А. Соколова посвящено теме освоения космоса - он первый в мире художник, который начал рисовать открытый космос, не выходя из мастерской.
Рисунки темперой на картоне и полотна, написанные маслом на холсте, отличает подробная пропись деталей конструкции космических кораблей, пейзажей, космических явлений. Некоторые его полотна представляют собой как бы сериалы: этапы строительства космической станции, высадка на Луне, Марсе, Венере, спутниках планет.
Творчество А.Соколова оказало влияние на работу других деятелей науки и культуры. Под влиянием его картины «Лифт в Космос» знаменитый фантаст Артур Кларк написал книгу «Фонтаны рая». Рассказ «Пять картин» Иван Ефремов посвятил Соколову.
Полотна Соколова выставлялись в Смитсоновском институте (США), в Дрезденской галерее, в музеях Берлина, Токио, Минска, многих городов России.
Наполовину самиздатная книга Александра Лозового об ошибках и неточностях в живописи.
Эту книгу я случайно купил в Москве, и чувство случайности не покидало меня и во время её чтения. Автор случайно написал книгу, разместив в ней в случайном порядке ошибки великих мастеров, сделанные случайно или не очень. Одним словом, в книге достаточно непроизвольности, теперь бы немного организованности и логичности.
Айвазовский стремился в первую очередь к иллюзорной передаче волн на холсте, фотографическому сходству с действительностью, абсолютному подражанию природе. Но Айвазовский иногда ошибался даже в реалистичном изображении моря, хотя и стремился именно к этому.
Он смотрел на волны большей частью с берега Чёрного моря, в Феодосии. Смотрел и на спокойное море, и на бурное. У набегающих на берег валов гребни волн заворачиваются, и у них образуется так называемый «фартук». Айвазовский изображал на своих картинах именно такие валы, волны-буруны. Он по наивности и незнанию предполагал, что аналогичные волны во время шторма идут по всему морю.
В его известной картине «Девятый вал» изображен тонущий корабль во время шторма далеко от берега. Но волны в этом месте моря, не у берега, бывают совершенно не такими, какими их написал художник. Волны в шторм в морях и океанах имеют конусообразную, пирамидальную форму и никак не напоминают прибрежную волну с «фартуком», которая возникает на отмели.
Эта же ошибка присутствует в другой довольно внушительной по размерам картине Айвазовского — «Волна». Почти сорок лет прошло между написанием двух полотен. Но за это время художник так и не вник в суть разбушевавшейся стихии.
В книге достаточно много таких художественных вкусностей и описаний, почему в картинах появляются исправления, подтёки и лишние мазки краской. К примеру, я до прочтения книги не задумывался о том, как на самом деле трудно перекрыть ненужный элемент на картине. Оказывается, краски теряют от смешения свою яркость и цвет, так что порой художники оставляют на холстах ошибки и неточности, лишь бы не править по уже нарисованному.
В одной из своих фресок Паоло Уччелло изобразил хамелеона в виде верблюда. Художник никогда не видел хамелеона, и его ввело в заблуждение созвучие слов: «камелеонто» (хамелеон) и «камелло» (верблюд). А в картине Сурикова «Меньшиков в Березове» потолок в избе написан художником так низко, что, если сидящий за столом Меньшиков встанет, то непременно ударится о потолок головой.
Книгу особенно приятно читать с айпадом в руках, находя и рассматривая все описанные картины. Так скорость чтения значительно падает, но интерес повышается. За время чтения небольшой книжки я открыл для себя немало новых полотен и даже одного нового художника, Рериха.
Японское искусство попало в Европу совершенно непроизвольно. Различные мелкие японские товары были завёрнуты в гравюры (ксилографии, то есть отпечатки с деревянных досок), как в упаковочную бумагу. Скорее всего, это были забракованные, не получившиеся оттиски, для которых, чтобы не выбрасывать, нашли новое применение. Именно они и вызвали первый неподдельный интерес к японскому искусству.
К сожалению, у книги есть несколько недостатков. Самый главный — её практически нигде нельзя купить, даже сеть не находит такой книги. Подозреваю, что мой экземпляр неожиданно для меня самого оказался значительной библиографической редкостью. Помимо этого, у «Ошибок» есть целый ряд структурных и смысловых ошибок, попытки растекания по древу, топтания на месте и прочие пословицы. Впрочем, опытному читателю не впервой все это фильтровать прямо на ходу.
