ПРИЛОЖЕНИЕ

1. Высказывания К.Э.Циолковского для проведения вечера, урока, тематического мероприятия.

«Вероятно ли, чтобы Европа была населена, а другие части света – нет? Может ли быть один остров с жителями, а множество других без них? Вероятно ли, чтобы одна яблоня в бесконечном саду мироздания была покрыта яблоками, а всё бесконечное множество других – одной зеленью? Спектральный анализ показывает, что вещества Вселенной те же, что и вещества Земли… Везде и жизнь разлита во Вселенной. Жизнь эта бесконечно разнообразна. Все фазисы развития живых существ можно видеть на разных планетах. Чем было человечество несколько тысяч лет тому назад и чем оно будет по истечении нескольких миллионов лет – всё это, по теории вероятностей, можно отыскать в планетном мире».

«Все знают, как невообразимо велика, как безгранична вселенная. Все знают, что и вся солнечная система с сотнями своих планет есть точка в Млечном пути. И самый Млечный путь по отношению к эфирному острову. Последний же есть точка в мире. Проникни люди в солнечную систему, распоряжайся в ней, как хозяйка в доме, раскроются ли тогда тайны вселенной? Нисколько! Как осмотр какого-нибудь камешка или раковины не раскроет ещё тайны океана. Если бы даже человечество овладело другим солнцем, исследовало весь Млечный путь, эти миллионы солнц, эти сотни миллиардов планет, – то и тогда мы сказали бы то же. И миллиарды эти – точка, и они бы не разоблачили тайн неба».

«Мы живём более жизнью космоса, чем жизнью Земли, так как космос бесконечно значительнее Земли по своему объёму, пространству и времени».

«Всегда вперёд, не останавливаясь, вперёд. Вселенная принадлежит человеку».

«Первый великий шаг человечества состоит в том, чтобы вылететь за атмосферу и сделаться спутником Земли. Остальное сравнительно легко, вплоть до удаления от нашей солнечной системы».

«Нет конца жизни, конца разуму и совершенствованию человечества. Прогресс его вечен. А если это так, то невозможно сомневаться и в его бессмертии. Смело же идите вперёд, великие и малые труженики земного рода, и знайте, что ни одна черта из ваших трудов не исчезнет бесследно, но принесёт вам в бесконечности великий плод».

«Стать ногой на почву астероидов, поднять рукой камень с Луны, устроить движущиеся станции в эфирном пространстве, образовать живые кольца вокруг Земли, Луны, Солнца, наблюдать Марс на расстоянии нескольких десятков вёрст, спуститься на его спутники или даже на самую его поверхность – что, по-видимому, может быть сумасброднее! Однако только с момента применения реактивных приборов начнётся новая великая эра в астрономии, эпоха более пристального изучения неба».

2. Вопросы к викторине по астрономии, космонавтике, физике, химии, небесной механике

В повести «Вне Земли» Циолковский описывает полёт в космической ракете. Путешественникам захотелось выйти из ракеты наружу. «Почему бы не раскрыть окно или дверь и не вылететь прямёхонько наружу?» – заметил кто-то наивно. Почему этого нельзя сделать?

Ответ: «Ни дверь, ни окно нельзя отворить – воздух через них моментально улетучится, и мы мгновенно погибнем».

Далее Циолковский пишет о том, как путешественники вышли в открытый космос: «Оделись в чёрные скафандры. Кто-то сказал: «В таком виде вы запаритесь. Накиньте сверху белые балахоны. Если вам будет в них холодно, то вы раскрывайте их или скатывайте в сборки, пока не будет тепло по вкусу. Температуру вы тогда получите желаемую».

Вопрос: Объясните это явление с точки зрения физики. Какое значение имеет в космосе белый и чёрный цвет?

Ответ: Чёрное поглощает солнечные лучи, тело нагревается. Белое отражает солнечные лучи, тело охлаждается. В открытом космосе этот процесс при отсутствии атмосферы протекает интенсивнее, чем на Земле.

Фантастические жители астероида Веста описаны Циолковским так: «Обитатели этого астероида, сотканные из материалов незамерзающих и эластичных, от холода не страдают и живут припеваючи. Понимайте, однако, последнее выражение небуквально, потому что отсутствие атмосферы не позволяет им заниматься вокальными упражнениями».

Вопрос: Верно ли это с точки зрения физики?

Ответ: Верно. Звуковые волны распространяются только в воздухе. В пустоте космоса звука нет.

«Предложение Барбикена сразу возбудило самый живой интерес ко всем астрономическим вопросам, касающимся ночного светила. Все принялись ревностно их изучать. Могло показаться, что Луна впервые появилась на горизонте, что раньше никто не видел её и не замечал. Луна вошла в моду; сохраняя всё тот же скромный вид. Она стала львицей сезона и заняла – нисколько, впрочем, не возгордясь – первое место среди остальных светил… Америка была охвачена настоящей «селеноманией». Назовите источник этой цитаты.

Ответ. Роман Жюля Верна «С Земли на Луну прямым путём за 97 часов 20 минут».

Глава 6.

В повести «Грёзы о Земле и небе» Циолковский сравнивает тела Солнечной системы с обычным земными предметами, чтобы дать наглядное представление об их сравнительных размерах: Солнце – великан-арбуз, Земля – горошина, Луна – просяное зернышко, Уран и Нептун – две вишни, астероиды – песчинки и пылинки.

Вопрос: Какие планеты он назвал яблоками?

Ответ: Юпитер и Сатурн. Чтобы дети легко ответили на этот вопрос, покажите им схему со сравнительными размерами планет Солнечной системы.

В работе «Исследование мировых пространств реактивными приборами» Циолковский писал: «Рычажные весы оказываются бесполезными: коромысло их принимает всякое положение, безразлично и независимо от равенства или неравенства грузов на чашках.

Вопрос: Где возникает такое явление?

Ответ: В невесомости. В этих условиях веса нет ни у гирь, ни у груза, поэтому система весов будет находиться в произвольном положении.

Какая форма с точки зрения аэродинамики выгоднее для космического корабля, если его полёт проходит на высоте 400 км над Землёй (шар, конус, диск, рыбообразное тело вращения)?

Ответ: На такой высоте нет сопротивления воздуха, аэродинамические законы не действуют, поэтому в пустоте космоса форма космического корабля не имеет никакого значения. Это вопрос на сообразительность.

На Земле достаточно небольшой искры, чтобы газ метан вспыхнул и быстро сгорел. Почему на Юпитере, где происходят мощные электрические разряды, метан существует в атмосфере и не сгорает?

Ответ: В атмосфере Юпитера много метана, но нет свободного кислорода, следовательно, метан не может загореться.

«Экспедиция высадилась на поверхность Сатурна. Космонавты, одетые в защитные скафандры, предохраняющие их от усиленной тяжести и вредной для дыхания атмосферы, осторожно зашагали по поверхности планеты». Назовите ошибку рассказчика.

Ответ: У Сатурна нет твёрдой поверхности, она газо-жидкая на протяжении сотен километров в глубину. Такая же поверхность у Юпитера, Урана и Нептуна.

В работе «Свободное пространство» Циолковский описывает пребывание человека в невесомости, в среде без тяжести, и показывает читателю, что там многое совсем не так, как на Земле. Вот один из этих примеров: «Я стал босой ногой на острие иглы».

Вопрос: Почувствует ли человек укол иглы?

Ответ: Нет, в невесомости нет взаимного давления тела человека на иглу и иглы на тело, если человек не двигается.

Немного изменим ситуацию. Человек двигался в свободном пространстве и в движении столкнулся с иглой. Будет ли чувствителен укол в этом случае?

Ответ: Да, несмотря на то, что у человека отсутствует вес. В момент удара важны масса и скорость, а не вес. В формулу кинетической энергии входит масса и относительная скорость. И в невесомости можно набить шишки!

Ещё один из примеров пребывания человека в свободном пространстве. Циолковский описал ситуацию, когда человек находится в прямолинейном равномерном движении в космическом пространстве, а на траектории его движения горит костер. Необходимо изменить направление движения или остановиться, чтобы не попасть в него. Как это сделать?

Ответ: Для управления движением (начать движение, остановиться, изменить его направление) в невесомости можно воспользоваться только реактивной силой. Например, человек может отбросить от себя любой бытовой предмет. Циолковский предлагает своим гипотетическим путешественникам воспользоваться клубком ниток, часами на цепочке.

Ведро с водой свободно падает дном вниз с большой высоты. В его днище есть отверстие. Будет ли во время падения выливаться вода?

Ответ. Нет. Вода находится в состоянии невесомости.

Какие из созвездий носят названия физических приборов?

Ответ: Их восемь – Весы, Телескоп, Секстант, Октант, Микроскоп, Насос, Компас, Часы.

Представим себе, что орбитальное движение Земли вокруг Солнца вдруг прекратилось. Что произойдёт с нашей планетой?

Ответ. Она упадёт на Солнце через два месяца.

Представим себе, что Солнце вдруг исчезло из нашей Солнечной системы. Какова судьба планет?

Ответ. Основной силой, которая поддерживает структуру Солнечной системы, является тяготение Солнца. В отсутствие Солнца планеты «разбегутся» по космическому пространству и будут «блуждать», пока их не поймает другой источник тяготения.

Можно ли на поверхности Венеры ориентироваться по Солнцу и звёздам?

Ответ. Нет. Эта планета имеет плотную, густую непрозрачную атмосферу и всегда затянута мощным слоем облаков, там постоянно пасмурно.

Где выгоднее запускать космические ракеты – на полюсах земного шара или на экваторе?

Ответ. На экваторе. В этом случае скорость вращения Земли плюсуется со скоростью стартующей ракеты. На экваторе эта скорость наибольшая, на полюсах она равна нулю.

Научная база находится на поверхности маленького астероида. Космонавты играют в футбол. Ударив по мячу слишком сильно, сообщают ему скорость чуть больше первой космической для этого астероида. Что будет с мячом?

Ответ. Задачка не проста. Разберём сначала, что такое первая, вторая и третья космическая скорость, и будем иметь в виду, что это не абсолютное, а относительное понятие – для каждого небесного тела их значение своё: у Земли, у Солнца, у всех планет, у астероидов. Затем обратим внимание на то, что мяч получит скорость, промежуточную между 1 и 2, по условию задачи. Значит, он будет двигаться по вытянутой эллиптической орбите вокруг астероида. Орбита замкнутая, поэтому мяч будет возвращаться в точку удара по нему, то есть касаться поверхности в точке удара. При этих касаниях мяч потеряет энергию и скорость и в конце концов вернётся на поверхность нашего астероида.

Вы вышли из космического корабля для наружного ремонта и нечаянно выпустили из рук молоток. Что с ним произойдёт: упадёт на землю? улетит в открытый космос? будет двигаться параллельно с вами?

Ответ. Будет лететь параллельно с человеком, но поймать его будет невозможно без каких-либо приспособлений или особых действий.

Мы уравновесили груз весом в 10 кг на обыкновенных рычажных весах с гирей и поместили нашу систему на Луне. Изменятся ли показания весов, если известно, что сила тяжести на Луне в шесть раз меньше, чем на Земле.

Ответ. Показания весов не изменятся. Наш груз на Луне уменьшится в весе пропорционально с гирей. Показания рычажных весов на Земле и на Луне будут одинаковы.

В повести «На Луне» Циолковский писал: «Небо было чернее самых чёрных чернил! Это какая-то дикая, невообразимая, ярко освещенная Солнцем местность! Солнце было ослепительно и казалось синеватым. Закрыв глаза руками от Солнца и блиставших отражённым светом окрестностей, можно было видеть звёзды и планеты… Ни те, ни другие не мерцали, что делало их похожими на вбитые в чёрный свод гвозди с серебряными головками».

Вопрос. Верно ли учёный описал вид звёздного неба с поверхности Луны?

Ответ. Верно. На Луне звёзды не мерцают из-за отсутствия атмосферы и кажутся более яркими. Небо на Луне чёрное. Солнце ослепительно, тени резкие из-за отсутствия атмосферы.

Циолковский писал: «Не видно ни растений, ни животных. Пустыня с чёрным однообразным сводом и с синим Солнцем – мертвецом. Ни озера, ни реки и ни капли воды! Нет ветра. Не заметно ни птиц, ни бабочек! Одни только горы, долины, плоскогорья… Сколько там навалено камней… Твёрдая почва – каменная. Нет мягкого чернозёма, нет ни песка. Ни глины».

Вопрос. Какое небесное тело описал учёный?

Ответ. Луну в повести «На Луне».

Оцените с точки зрения астрономии куплет из песни:

А на Луне, на Луне

Лунные люди смотрят, глаз не сводят,

Как над Луной, над Луной

Шар голубой, шар земной

Очень красиво всходит и заходит.

Вопрос. В чём ошибка этого описания?

Ответ. Луна всегда обращена к Земле одной и той же стороной. На её видимом полушарии Земля видна постоянно и никогда не заходит. На обратной стороне Луны Земля не видна, она не может там взойти. Описанный в песне эффект нельзя наблюдать.

Во сколько раз твоя физическая сила увеличится на Луне, если известно, что сила тяжести там в шесть раз меньше, чем на Земле? Это вопрос на сообразительность.

Ответ. Физическая сила человека на Луне останется точно такой же. Однако он сам и все предметы вокруг будут весить в шесть раз меньше, и поэтому реально человек окажется во много раз сильнее, чем на земле.

В романе Ф. Панфёрова «Во имя молодого» есть фраза: «…были запущены ракеты в сторону Луны и заснята её обратная, в вечном мраке, сторона, что вызвало во всех странах непревзойдённый восторг». Назовите ошибку рассказчика.

Ответ. Обратная сторона Луны никогда не видна с Земли, но день и ночь там сменяются так же, как на видимой. Там нет вечного мрака.

Скажите, какой цвет преобладает во Вселенной?

Ответ. Чёрный. Световых источников в пустоте космоса сравнительно мало.

Планета Земля обладает 14 видами различных вращений. Почему человек не ощущает их, по крайней мере, самых главных – вращения вокруг своей оси (точка экватора вращается со скоростью 465 метров в секунду) и движения по орбите вокруг Солнца (со скоростью 29,8 километров в секунду)?

Ответ. Человек слишком мал относительно земного шара, и всё находящееся на Земле, включая атмосферу, составляет с ней единую систему и вращается вместе с ней. Далее, как писал Камилл Фламмарион, Земля, экипаж очень усовершенствованный, катится без толчков и шума, ничто не заставляет нас чувствовать это движение. Это доказывается научным путём.

Верно ли, что обычный человек (не космонавт и не путешественник) за свою жизнь пешком обходит весь земной шар?

Ответ. Верно. Камилл Фламмарион подсчитал, что чиновник, ведущий сидячий образ жизни и ежедневно проходящий 8 километров, в год проходит примерно 2000 километров, за 20 лет службы, то есть к середине жизни, – 40000 км, что примерно составляет длину земного меридиана и экватора.

Что произойдёт, если Земля внезапно остановится в своём космическом движении?

Ответ. Мгновенно погибнет вся жизнь на планете, так как огромное вращательное и поступательное движение обратится в теплоту. Сам земной шар обратится в пары в результате того, что движение перейдёт в тепловую энергию.

Верно ли описание физического состояния Юпитера, данное Камиллом Фламмарионом 100 лет тому назад? «Юпитер ещё не отвердел и, сохраняя свою собственную теплоту, он катится в пространстве, как тёмное, но ещё горячее и, без сомнения, жидкое солнце. Какое волнение на его поверхности, что за ураганы в его атмосфере! Он не вышел ещё из периода детства своего планетарного существования. Позже он, вероятно, приобретёт спокойствие и неподвижность Земли».

Ответ. Верно.

Верно ли описание Венеры, данное Камиллом Фламмарионом 100 лет тому назад? «Окружённая атмосферой глубокой и плотной, Венера могла бы быть названа сестрою-близнецом Земли. Погода там всегда пасмурна; там, как и здесь, должно быть, идут дожди, дует ветер, гремит гром, происходят атмосферические возмущения. В телескоп мы видим только непроницаемый атмосферный покров».

Ответ. Не совсем верно. Предположения астрономов, наблюдавших Венеру только в телескопы, не подтвердились. Изучая эту планету с помощью межпланетных автоматических станций, люди узнали, что её атмосфера чрезвычайно горяча (примерно 500 градусов у поверхности), следовательно, там не может быть воды в жидком виде. Количество водяных паров в атмосфере также мало. Верно то, что на поверхности планеты пасмурно.