Андрей Богдарин
Научные приключения Антоши Ктоши
Луна рассказывает о затмениях
– Жалко, что у тебя всё так неточно, – огорчился Антоша.
– Не расстраивайся, – сказала Луна. – Знающие люди умеют точно рассчитывать мои восходы и закаты, время новолуний, полнолуний и разных затмений. Кстати, о затмениях, – Луна нарисовала новую картинку. – Солнце гораздо больше меня. Но оно находится от Земли дальше, и наши видимые размеры почти одинаковы3. Можешь провести эксперимент: возьми маленький мячик и на вытянутой руке заслони им какой-нибудь уличный фонарь – фонарь больше мячика, но он «пропадёт» из виду, будет «затмение фонаря». Когда я в новолуние нахожусь прямо на линии, соединяющей центры Земли и Солнца, получается солнечное затмение.
Оно может быть полным, если я в этот момент нахожусь ближе к Земле (в перигее или около него) и мой видимый размер больше обычного. А может быть кольцеобразным, если я на своей орбите дальше всего от Земли (в апогее или около него), и мой размер меньше обычного. Если я не полностью закрываю Солнце, получается частичное солнечное затмение.
– А лунные затмения есть?
– Есть. Когда между мной и Солнцем – Земля, которая может закрывать меня от Солнца или полностью, или частично. Кольцеобразных лунных затмений не бывает. Ты, Антоша в своём опыте с лампой видел и «солнечное», и «лунное» затмения, только тогда ещё не знал о них и никак не назвал.
– Завтра ещё раз сделаю опыт с лампой, – зевая, ответил Ктоша-Штоша.
– Вижу, тебе пора спать, – покачала головой, как бабушка, Луна.
– Нет-нет, – взбодрился Антоша, – расскажи, как часто бывают затмения.
– Хорошо. А потом – спать!
– Обещаю-преобещаю.
– Чтобы получилось затмение, Луна, Солнце и Земля должны находиться на одной линии. Такое бывает только два раза в месяц, когда орбита Луны пересекает эклиптику. При этом для лунного затмения Луна должна быть в это время полной, а для солнечного затмения в этот момент должно быть новолуние. Такие совпадения происходят нечасто. За год солнечных затмений может быть от двух до пяти (пять – очень-очень редко), а лунных может вообще не случиться, но обычно два затмения происходят (три – очень редко).
Антоша снова зевнул:
– Почему я ни разу не видел солнечного затмения?
– Солнечное затмение не в каждом месте на Земле видно. Наступление этого события рассчитывается по формулам, и все, кто хочет его увидеть (учёные и просто любители) заранее готовятся и едут туда, где затмение будет наблюдаться. С лунными затмениями проще – они из многих мест видны. Обязательно увидишь! А теперь – спокойной ночи!
Антоша хотел ещё что-нибудь послушать, но уговор есть уговор – он поплёлся в кровать. Тут пришла бабушка и напомнила: перед сном надо выпить молоко и почистить зубы. Антоша помахал Луне и отправился на кухню.
Новый опыт с лампой
Молоко в чашке было похоже на диск Луны, и Антоше всю ночь снилась Луна. Она была мячиком, блинчиком и колобком, который всё время убегал от Антоши. Проснулся Ктоша-Штоша и решил не идти гулять, а сразу делать опыт. Он поставил на стол рядом с лампой глобус, достал из шкафа чуть сморщенное яблоко, которое ещё больше стало напоминать Луну, и зашторил окно.
На глобус Антоша прикрепил двух пластилиновых человечков. Одного в то место, где был его город, а другого – в Австралию. Австралийский человечек получился вверх ногами по сравнению с другим человечком. «И как люди там ходят? – подумал Ктоша-Штоша. – Их же пластилин к Земле не прикрепляет… Надо будет у Луны спросить».
Неожиданно зашёл папа – был выходной.
– Ух ты! – сказал он. – Какая у тебя интересная игра! Примешь меня?
– Это не игра, – серьёзно ответил Антоша, – это экспертимент (Антоша ещё не очень хорошо выучил слово эксперимент).
– Понятно, – сказал папа. – Тогда возьми меня лаборантом.
– А кто это? – не понял Ктоша-Штоша.
– Лаборант – помощник на опытах и экспериментах. Ты будешь главным, а я помогать буду.
– Договорились, – согласился Антоша и направил включенную лампу на глобус.
– Что будем исследовать? – поинтересовался папа.
– Затмения! – ответил Антоша, повернул «Землю» человечками к «Солнцу» и поместил между глобусом и лампой яблоко. – Смотрите на затмения, – сказал он человечкам.
Человечки, конечно, посмотрели, но делиться впечатлениями не стали: они же не умели разговаривать. Антоша посмотрел сам с противоположной стороны глобуса, но держать одной рукой яблоко-луну и одновременно смотреть было неудобно.
– Я принесу смартфон и вилку, – сказал папа и исчез за дверью. Вскоре он появился, а в руках у него, кроме обещанного, была ещё и чёрная рубашка. Рубашку он повесил за лампой, яблоко надел на вилку, а смартфон включил в режим камеры. – Теперь держи «Луну» на вилке – я поднесу смартфон к верхнему человечку и буду тебе говорить: ближе или дальше.
На экране смартфона на чёрном «небе-рубашке» горело «Солнце». Антоша медленно понёс на вилке «яблоко-луну» от лампы к глобусу.
– Так, так, ещё чуть ближе, – говорил папа, – всё, стоп! Кольцеобразное «солнечное» затмение состоялось! Не тряси «Луну», держи вилку крепче!
Антоша двумя руками держал вилку и тянул шею – посмотреть, что там видит папа на экране.
– Не волнуйся, я всё заснял! – торжественно объявил папа. – А теперь двигай ещё ближе… ближе… Стоп. Полное «солнечное» затмение!
– Я тоже хочу посмотреть! – не выдержал Антоша.
– На, держи смартфон, а я возьму «Луну», – сказал папа. – Посмотри, а потом перенеси смартфон к человечку в Австралии. Что видишь?
– «Солнце» закрыто не полностью, низ лампы виден, – ответил Ктоша-Штоша.
– Для нас «низ», а для австралийцев «верх», – поправил сына отец. – «Верхняя часть» лампочки им видна. Это получается частичное «солнечное» затмение. Ну-ка, а из Антарктиды что? А на востоке Антарктиды вообще нет затмения. Всё, нажимай «стоп». Будем лунное затмение делать.
Глобус повернули на 180°. Он очень хорошо закрывал своей тенью яблоко. «Лунное-яблочное» затмение «видели» оба человечка и восток Антарктиды тоже.
– Конечно, глобус, яблоко и лампа – это не одно и то же, что Земля, Луна и Солнце, но принцип обоих затмений эксперимент показывает хорошо, – сказал папа и вывел «Луну» из тени «Земли». – Сейчас будем полнолуние делать. Он поднял яблоко повыше глобуса – получилось полнолуние, опустил ниже глобуса, тоже получилось полнолуние. Приблизил «Луну» к глобусу – вот и «суперлуние» на экране; отдалил – «микролуние».
К концу опыта австралийский человечек отвалился от глобуса.
Гравитация
– Как они там держатся на земле? У них ботинки на липучках что ли? – спросил Антоша папу.
– Сынок, так же, как и мы: благодаря гравитации. Все предметы, имеющие массу, притягиваются друг к другу. Чем больше масса предмета и чем меньше расстояние до него, тем больше сила его притяжения. Такая сила со стороны Земли и удерживает нас всех на её поверхности.
– А у Луны масса меньше, чем у Земли, – задумчиво произнёс Антоша. – Значит, там легче прыгать. Прыгнул и летишь метров пять или десять…
– Наверное, так, – ответил папа. – Точно сказать не могу – я на Луне не был.
– А я, – начал было Антоша, но вовремя остановился. Он никому не хотел говорить, что летал на Луну. Это был его секрет.
– Что «ты»? – переспросил папа.
– А… я думаю, надо заканчивать опыты и идти гулять, – нашёл что ответить Антоша.
– Да, это правильно. День-то какой хороший! – папа открыл шторы, и солнечный свет наполнил комнату. – Ты иди, а я сохраню наши видеоматериалы на жёсткий диск компьютера и на флешку: это же ценные данные эксперимента!
Откуда взялась Луна и как она устроена
Вечером Ктоша-Штоша долго ждал появления Луны. Во-первых, она с каждым днём всё позже и позже «просыпалась». Во-вторых, на небе появились облака, и Антоша боялся, что сегодня он вообще не увидит Луну, а очень хотелось узнать, как Луна появилась на небе, и из чего она сделана. Наконец, поздно вечером Луна вышла из-за холма. Это была уже почти половина Луны.
– Ой, как хорошо, обрадовался Антоша. – Привет!
– Добрый вечер, мой дорогой! – поздоровалась Луна. – Как опыты-эксперименты с затмениями? Удались?
– Да! Мы с папой всё на камеру смартфона записали. Хочешь, покажу?
– Обязательно потом посмотрю. А сейчас я расскажу тебе, как я появилась и как устроена внутри и снаружи.
– Ты прямо волшебница! – восхитился Антоша. – Мои мысли читаешь.
Луна в ответ улыбнулась:
– Я родилась чуть позже Земли, больше 4 миллиардов лет назад. У меня, так же, как у Земли есть ядро, мантия и кора. Правда, я меньше и легче Земли во много раз – поэтому у меня не хватает гравитационных сил на удержание собственной атмосферы. Ты видел – её почти нет. Из-за этого все прилетающие из космоса объекты – метеороиды – без труда падают на мою поверхность и оставляют вот такие круглые следы – кратеры.
– Я думал, их метеоритами называю…
– Когда метеороид уже упал на поверхность планеты или спутника, его называют метеоритом. Огромные метеориты сделали большие кратеры, которые я заполнила вулканическими породами. Так образовались Лунные моря.
– У тебя были действующие вулканы?
– Давным-давно, но потом все они остыли. Так вот, о морях: в них никогда не было воды. Это люди увидели в телескопы тёмные пятна на мне и назвали их морями. Моря занимают меньше 1/5 всей моей поверхности. На видимой с Земли стороне морей больше. Остальные 4/5 – это лунный материк, на котором есть даже горы, названные знакомыми тебе именами, например: Кавказ, Альпы, Карпаты и другие.
– А какая у тебя почва? – снова перебил Луну Антоша.
– Моя почва, а если говорить правильно – мой грунт, называется реголитом, что в переводе с греческого означает «каменное одеяло». Реголит состоит из твёрдой пыли, различных камешков и обломков метеоритов. Воды в ней нет.
– Жалко. Деревце вырастить не получится…
– Да, Антоша, не получится. У меня ведь и атмосферы нет, а деревьям нужен углекислый газ и вода. Ты же знаешь, что деревья умеют из углекислоты и воды делать кислород?
– Теперь знаю, – хитро сощурив глаза, сказал Ктоша-Штоша (он хотел спросить, как они это делают, но решил спросить потом).
Луна погладила его лучиком по голове:
– Это всё, что я хотела тебе сегодня рассказать.
– Как же так, – огорчился Антоша, – я хотел слушать и слушать твои рассказы. Неужели больше нечего рассказать?
– Конечно, есть! Завтра расскажу, как появилась Солнечная система. А сейчас давай прощаться. Пока!
– Пока, – сказал Антоша, и Луна поплыла дальше.
На что похож реголит
Весь следующий день Ктоша-Штоша искал что-нибудь похожее на лунный грунт. «Надо было тогда взять хоть горсточку реголита с собой, – укорял он себя, – а я даже не потрогал его. Как теперь найти что-то подобное?» Антоша посмотрел в Интернете, как выглядит реголит, привезённый советскими автоматическими станциями и американскими экспедициями. Почитал, из чего он состоит, и понял, что по цвету и форме реголит похож на свежий порошок цемента с камушками щебня. А по составу лунный грунт Ктоше-Штоше сравнить было не с чем: таких камней, как апорит, ильменит или авгит, из частиц которых состоит реголит, Антоша не знал. «Пусть пока будет похож на цемент с щебёнкой, – решил Антоша. – А потом попрошу Луну – она подарит настоящий реголит».
Подарок Луны
В этот вечер Луна встала очень поздно. Бабушка уже два раза приглашала Антошу пить молоко, а её всё не было. Внуку пришлось уговорить бабушку разрешить понаблюдать за ночным небом и лечь спать позже обычного. Бабушка покачала головой, вспомнила о режиме дня, но разрешила.
Когда Луна появилась, родители уже спали, бабушка дремала в гостиной в кресле. Антоша сказал шёпотом:
– Привет!
– Привет, Антоша! – так же шёпотом ответила Луна. – Вот тебе коробочка с лунным грунтом (подоконника коснулся лунный луч и оставил спичечный коробок с каким-то песком). А теперь слушай мой рассказ.
Как появилась Солнечная система
Появление Солнца
– Примерно 4,6 миллиардов лет назад (это очень давно) появилась Солнечная система. Сначала на её месте крутилось огромное сплюснутое облако из газа и пыли. Газа, в основном водорода и гелия, было во много раз больше, чем пыли, в котором были углерод, кремний, железо. Потом в центре и в других местах облака стали образовываться скопления: где-то скапливалось больше газов, а где-то пыли. В центре скопились газы. Там стало так много водорода и гелия, что произошло гравитационное сжатие. Температура газа сильно увеличилась, и ядра атомов водорода, сталкиваясь друг с другом, стали соединяться-сливаться – началась термоядерная реакция. Так родилось Солнце.
– Ух ты, – сказал Антоша, глядя на картинку, нарисованную Луной, и, конечно же, не всё понимая.
Луна заметила это:
– Чтобы хоть как-то понять, что такое гравитационное сжатие – положи кусочек пластилина на картонку. Сверху положи другую картонку. А потом клади сверху тяжёлые книжки, одна за другой. И ты увидишь, как с каждой книжкой пластилин будет сплющиваться, пока не станет «блинчиком», потому что книжки его сдавили, сжали. На Солнце такое сжатие происходит со всех сторон – любое вещество будет сжиматься в маленький шарик, внутри которого будут большие температура и давление, в миллионы раз больше, чем в скороварке или котле паровоза. При таких условиях ядра атомов водорода сливаются, и происходит термоядерный взрыв. На Солнце каждую секунду происходят миллионы таких взрывов – поэтому от него исходят свет, тепло и разное другое излучение.
– Обязательно сделаю опыт с пластилином, – сказал Антоша. – Извини, я тебя перебил. Продолжай.
Появление планет
– Когда загорелось Солнце, на разном удалении от него из скоплений пыли и остатков газа стали образовываться шарообразные заготовки будущих планет. Ближе к Солнцу появились будущие твёрдые планеты. А подальше – вокруг каменных центров появились шары газов – будущие газовые гиганты.
Долгое время вокруг этих заготовок крутились свои диски пыли и газа. Из них около некоторых будущих планет стали образовываться маленькие планетки – будущие спутники. На все будущие планеты падали куски и обломки космических тел (сейчас мы называем их метеороидами), а также пыль и газ из дисков.
– Луна, – снова спросил Антоша, – я слышал, что ты появилась не только из околоземного пылевого диска, но ещё из-за столкновения с Землёй какой-то планеты. Кажется, её звали Тея…
– Я тоже об этом слышала от старшего брата, Солнца, – задумчиво ответила Луна. – Но он сам точно не знает, так это или нет. В ту пору был такой переполох. Все будущие твёрдые планеты представляли собой огненные пылающие шары из расплавленного металла и камня. Пылевые кольца вокруг планет были ещё густыми. То там, то тут всё время что-то сталкивалось и взрывалось. Когда сейчас на Земле извергается вулкан и выбрасывает тонны пепла, а по его склонам течёт раскалённая лава – это лишь чуть-чуть напоминает, что происходило в те времена.
Антоша вспомнил телепередачу о вулканах и поёжился:
– Страшное зрелище!
– Да уж, Антоша! Когда почти вся пыль и газы осели на планетах и их спутниках, Солнечная система стала напоминать то, что мы видим сейчас. Поверхности твёрдых планет остыли и затвердели, а газовые шары-атмосферы окутали плотные сердцевины газовых гигантов. Правда, иногда с окраин Солнечной системы или из далёкого космоса сюда всё ещё прилетали крупные объекты. Они могли сталкиваться с молодыми планетами и их спутниками и менять их орбиты или направление оси собственного вращения.
Как и куда крутятся планеты
Например, планета Уран «лежит» на боку «головой» (северным полюсом) чуть «вниз». Поэтому при взгляде со стороны северного полюса Солнца Уран крутится вокруг своей оси в противоположном, чем большинство планет, направлении, так же, как планета Венера, которая повернулась «вверх ногами».
Вот посмотри на картинке. Само Солнце и шесть планет крутятся вокруг собственной оси против хода часовой стрелки, а Уран и Венера – наоборот, по часовой стрелке. Может быть, кто-то когда-то их опрокинул, но я не могу сказать, кто и когда.
– А вокруг Солнца все планеты крутятся в одном направлении?
– Да, все восемь планет и большинство их спутников вращаются против часовой стрелки (если смотреть со стороны северного полюса Солнца). А те спутники, которые вращаются вокруг некоторых планет, наоборот, по часовой стрелке, – прилетели из космоса и были захвачены гравитацией этих планет. Скоро ты отправишься в путешествие по Солнечной системе и сам это увидишь.
– Я? В путешествие?! – обрадовался Ктоша-Штоша.
– Да, а что такого? У меня в гостях ты побывал – можно и по Солнечной системе полетать. Я попрошу Солнце устроить это. Его лучи «доходят» до самых краёв Солнечной системы. На моих лучиках ты туда не доберёшься – ведь я всего-навсего отражаю солнечный свет.
До скорой встречи, Луна!
– Значит, мы с тобой расстаёмся? – у Антоши чуть задрожали губы, и в глазах наметились слезинки.
–Ай-яй-яй, это кто у нас мокроту разводит? – добродушно пожурила Ктошу-Штошу Луна. – Ты же знаешь, что я каждый день на небе. Да, сейчас я буду вставать поздно ночью, но через две недели вернусь к прогулкам по небу в удобное для тебя время, днём и вечером. Мы снова сможем общаться. Даже если тучи – они всё равно не каждый день!
– Согласен, – вздохнул Антоша, и глаза сразу высохли. – Я пока почитаю книжки, опыты поделаю. По Солнечной системе полетаю… – Ктоша-Штоша вспомнил о предстоящем путешествии и сразу повеселел. – Луна, я помашу тебе рукой, когда буду пролетать мимо.
– Хорошо, договорились, – улыбнулась Луна. А теперь иди спать – бабушка в кресле сидит-дремлет, ждёт, когда ты ляжешь. Пока! До встречи!
– До скорой встречи, Луна! – Антоша помахал в окно, лёг в кровать и сразу уснул.
Опыт с пластилином и гравитацией
Утром Антоша засунул кусок пластилина между двух картонок и стал класть сверху толстые книжки. Раз книжка, два книжка – пластилин немного сплющился. На седьмой или восьмой книжке пластилин превратился в лепёшку. Антоша отклеил её от картонок – на картонках остались жирные пятна. «Вот для чего нужны картонки, – понял Ктоша-Штоша, – иначе пятно испортило бы нижнюю книжку и пол. Ох и влетело бы мне от бабушки!»
Тут и бабушка заглянула:
– Антоша, иди завтракать! А что книжки на полу делают? Я, конечно, одобряю тягу к знаниям, но толстые книжки с мелким шрифтом пока читать рано – положи их на место.
Антоша вернул книги в шкаф и пошёл на кухню.
– Бабуля, а что было бы, если б гравитации не было? – спросил он, допивая чай.
– Мне кажется, без гравитации и Земли-то не было бы, – ответила бабушка.
– А если бы гравитация была, но слабенькая-слабенькая, слабее, чем на Луне?
– Яблоки бы с деревьев не падали, – сказала бабушка, – и вообще никто бы не падал и не ходил – все бы летали, как космонавты в космосе.
– Здо́рово! – обрадовался Антоша.
– Ничего хорошего в этом нет, – сказала бабушка, домывая Антошину тарелку, – гулять пришлось бы в скафандре, привязанным к какому-нибудь столбу.
Антоша вспомнил коз и бычков в деревне, которых привязывали верёвкой к колышкам и засмеялся:
– Почему в скафандре и на верёвке?
– Потому что без достаточной гравитации, без силы тяжести, атмосферы на Земле не будет. А верёвка нужна, чтобы ты, оттолкнувшись от земли, не улетел в космос. И вообще ни деревьев, ни травы не будет – всё будет, как на Луне. И качаться на качелях у тебя не получится.
– Нет, я так не хочу, – Ктоша-Штоша перестал смеяться, – мне нравится так, как сейчас у нас на Земле: небо, трава, деревья, качели… А на Луну иногда и слетать можно…
Антоша побежал гулять, а бабушка продолжила мыть посуду.
Почти космическая пыль
С улицы Ктоша-Штоша принёс красивый камешек: гладкий тёмно-серый. Такие можно найти на берегу моря или реки, а Ктоша-Штоша подобрал около песочницы и решил положить в шкаф рядом с коробком, подаренным Луной. Но камешек выскользнул из рук и закатился под кровать. Заглянул туда Антоша, а там (о, чудо!) – настоящий ковёр из пыли. Антоша давно не мыл под кроватью: залезать лень было. Лежит Ктоша-Штоша головой под кроватью, кусочки пылевого ковра оторвал, на ладошках держит и думает: «Раз у меня здесь пыль сама собой в такой плотный ковёр сбилась, значит, она и в космосе могла так же сделать. Кажется, теперь я понимаю, как из простой пыли сначала пылевой диск образовался, а потом и планеты. Наверное, там пыль другая, не домашняя, а космическая, но всё равно – пыль есть пыль. Интересно: если ещё полгода здесь не мыть, станет ковёр толще и плотнее? А может, он в какую-то домашнюю планетку превратится?»
В этот момент раздался бабушкин голос:
– Что ты там делаешь, Антоша?
Заглянула бабушка под кровать и чуть в обморок не упала. Через полчаса от Антошиной пыли и следа не осталось. Как ни старался внук объяснить, что пыль ради эксперимента надо сохранить, бабушка и слушать ничего не хотела – всё вымыла. Но Антоша не очень расстроился – он решил пыль под тумбочкой копить: бабушка туда редко смотрит.
