Задачи по географии
для интеллектуальных марафонов
И.А. ЛЕЕНСОН
доцент химического факультета МГУ
им. М.В. Ломоносова
Окончание. См. № 22,
23, 24/2005
14. Сауна вверх дном
В соответствии с законами физики, теплый воздух
легче холодного и потому стремится вверх
(например, в бане или в сауне на верхней полке
намного жарче, чем вблизи пола). Почему же в
метеорологии наблюдающееся иногда повышение
температуры воздуха с высотой называется
«инверсией температуры», то есть чем-то
необычным, аномальным? (Слово «инверсия»
происходит от латинского inversio, что означает
переворачивание, перестановка.)
Ответ. Земная атмосфера — не закрытое
помещение (как в бане или сауне), и распределение
температуры с высотой в ней определяется многими
факторами. Обычно в приземных слоях атмосферы
температура понижается с высотой — в среднем на
0,65 °С при подъеме на каждые 100 м. Это происходит
потому, что воздух, особенно чистый, прозрачен
для солнечных лучей почти во всей спектральной
области и почти не нагревается ими. Пройдя
практически беспрепятственно через воздух,
солнечные лучи поглощаются земной поверхностью,
которую они нагревают. А от теплой поверхности
нагревается и воздух. Именно такое распределение
температуры считается нормальным. Поэтому
происходящее в определенных условиях обратное
распределение температуры (холодный воздух у
поверхности и повышение температуры с высотой)
называется «инверсией температуры».
15. Закат монеты
Вася и Петя наблюдали закат. Когда солнце почти
скрылось за горизонтом, Петя сказал:
«А ведь в действительности солнце уже за линией
горизонта!» Вася не поверил: «Как же так? Ведь я
его еще вижу!» На это Петя ничего не ответил, а
усадил приятеля за стол, поставил перед ним
кружку так, чтобы Вася не видел ее дна, положил на
дно монету и... Что сделал Петя дальше? Как этот
опыт смог убедить Васю в правоте Пети по поводу
заката? Если вы считаете нужным, можете
сопроводить свой ответ рисунками.
Ответ. Коля налил в кружку воду. Благодаря
преломлению света Вася вдруг увидел монету, хотя
она была ниже луча, проведенного от глаз Васи
через ближний край («горизонт») кружки. Так и
преломление света в атмосфере Земли позволяет
видеть Солнце, когда оно находится уже ниже
линии, соединяющей глаз человека и горизонт.
Разница состоит в том, что граница между воздухом
и водой в кружке резкая, луч, проходя эту границу,
резко меняет направление; в атмосфере же
плотность воздуха увеличивается сверху вниз
постепенно, луч оказывается изогнутым.
Из ответов школьников
— Чтобы увидеть монету в кружке, надо ее
поставить на ребро.
— Луч света идет от глаза к монете в кружке.
16. До четвертых петухов
От Земли до Солнца 150 млн км, скорость света
300 000 км/с. В некоторый день восход солнца
наблюдался в 6 ч 35 мин по московскому времени. В
какое время наблюдался бы восход солнца в тот же
день и в том же месте, если бы свет
распространялся вдвое медленнее? а) В 6 ч 35 мин; б)
примерно в 6 ч 43 мин; в) примерно в 6 ч 27 мин; г)
рассвет бы вообще не наблюдался.
Дополнительный вопрос: внимательно
перечитайте текст — есть ли в нем
орфографические ошибки в написании нашего
светила? В любом случае дайте пояснения.
Ответ. Излучение Солнца падает на Землю
непрерывно, поэтому скорость света не имеет
никакого значения для времени восхода. Простой
пример: если вы сунете руку в реку (будем
надеяться, что рака в реке не окажется), то рука
станет тут же мокрой, независимо от того, быстрое
в реке течение или медленное. Так и освещение той
части Земли, где вы находитесь, происходит в тот
же момент, когда эта часть подставляет себя
солнечным лучам.
Вторая часть задания. Если вы думаете, что
ошибка в том, что слово «солнце» один раз
написано с прописной буквы, а второй раз — со
строчной, то вы ошибаетесь. Все правильно. Если
имеется в виду космическое тело — звезда, пишут с
прописной буквы: Солнце. Если же говорят о том,
что светит нам на небе, то пишут строчную букву —
солнце.
Из ответов школьников
— Если скорость света уменьшить в два раза,
рассвет будет наблюдаться в 2 раза раньше.
— Если бы скорость света была в 2 раза меньше,
восход солнца наблюдался бы в то же время, но один
раз в двое суток.
17. Розлив осадков
Вы, конечно, хорошо представляете себе, как
выглядит обычная стеклянная пол-литровая
бутылка из-под пива или минеральной воды.
Оцените, хотя бы приблизительно, за какое время
эта бутылка заполнится водой, если ее оставить
под открытым небом, например, поставить на крышу
вашего дома. Испарением воды из бутылки
пренебрегите. Считайте, что осадки распределены
равномерно в течение года.
Решение. Чтобы решить задачу, надо
правильно оценить размеры бутылки и знать (хотя
бы приблизительно), сколько осадков выпадает за
год в средней полосе России (предполагается, что
вы живете именно там; если нет — придется
изменить некоторые числа применительно к
местным условиям). Вероятно, самое трудное в этой
задаче — не очень сильно ошибиться, оценивая
размеры бутылки (высоту и диаметр цилиндрической
части и диаметр отверстия). Диаметр бутылки
(внутренней части) 6 см, диаметр отверстия
примерно 1,5 см, т.е. в 4 раза меньше, а площадь
отверстия меньше сечения бутылки в 16 раз. Высота
столба жидкости заполненной бутылки около 18 см
(180 мм).
В год в средней полосе выпадает примерно 500 мм
осадков, и если бы у бутылки не было сужения
вверху, она заполнилась бы за
180/500 = 0,36 года
(примерно 4,5 месяца). Но так как через отверстие
в горлышке в бутылку попадает в 16 раз меньше
осадков, она заполнится за 0,36 x 16, то есть
примерно за 6 лет.
Из ответов школьников
— Я совершенно не представляю, как выглядит
такая бутылка*.
— Количество осадков 3000 мл в год, объем бутылки
500 мл, поэтому бутылка заполнится за
500/3000 = 1/6 года.
* Чтобы избежать подобных ответов, а заодно и
лучше формализовать процедуру проверки, когда вы
будете предлагать эту задачу ученикам,
целесообразно на доске набросать чертеж бутылки
с основными размерами (или просто предоставить
ученикам бутылку и линейку для самостоятельных
измерений). — Прим. ред. |