Все задания — ОГЭ по физике — страница 126

Общее условие

Как ориентируются летучие мыши

Летучие мыши обычно живут огромными стаями в пещерах. Влетая
и вылетая из пещеры, каждая мышь издаёт неслышимые нами звуки. Одновременно эти звуки издают тысячи мышей, но это никак не мешает им прекрасно ориентироваться в пространстве в полной темноте и летать, не сталкиваясь друг с другом.

Сегодня главный секрет ориентации летучих мышей можно считать раскрытым: они обладают поразительными по своему совершенству органами ультразвуковой локации. Оказалось, что во время полёта мышь излучает короткие сигналы на частотах примерно от 50 до 100 кГц, а затем принимает отражённые эхо-сигналы, которые приходят к ней от ближайших препятствий и пролетающих вблизи насекомых (см. рисунок 1).

Рисунок 1

Для того, чтобы сигнал был отражён препятствием, наименьший линейный размер этого препятствия должен быть не меньше длины волны посылаемого звука. Кроме того, использование ультразвуковых сигналов связано с тем, что с уменьшением длины волны улучшается направленность излучения, а это очень важно для эхолокации.

Общее условие

Меркурий

История наших знаний о Меркурии уходит корнями в глубокую древность, это одна из первых планет, известных человечеству. Меркурий наблюдали еще в древнем Шумере, одной из первых развитых цивилизаций на Земле. Древние римляне назвали планету в честь бога Меркурия
(в греческом варианте Гермеса), покровителя торговли, ремесел, а также посланца других олимпийских богов.

С чем связана такая ассоциация? Год на планете длится всего 88 дней, Меркурий – самая быстрая планета.

Меркурий – это ближайшая к Солнцу и самая маленькая планета Солнечной системы. При пролёте мимо Меркурия космического аппарата «Маринер-10», запущенного в 1973 г., было установлено наличие у планеты предельно разреженной атмосферы, давление которой в 5⋅10¹¹ раз меньше давления земной атмосферы. В таких условиях атомы чаще сталкиваются
с поверхностью планеты, чем друг с другом. Атмосферу составляют захваченные из солнечного ветра или выбитые солнечным ветром
с поверхности атомы гелия, натрия, кислорода, калия, аргона, водорода. Имеющейся у Меркурия гравитации недостаточно для поддержания плотной атмосферы.

Общее условие

Молния и гром

Заряженные облака наводят на земной поверхности под собой противоположный по знаку заряд. Внутри облака и между облаком и Землёй создаётся сильное электрическое поле, которое способствует ионизации воздуха и возникновению искровых разрядов (молний) как внутри облака, так и между облаком и поверхностью Земли.

Гром возникает вследствие резкого расширения воздуха при быстром повышении температуры в канале разряда молнии.

Вспышку молнии мы видим практически одновременно с разрядом, так как скорость распространения света очень велика (3·10⁸ ${\displaystyle \frac{\text{м}}{\text{с}}}$). Разряд молнии длится всего 0,1–0,2 с.

Звук распространяется значительно медленнее. В воздухе его скорость равна примерно 330 ${\displaystyle \frac{\text{м}}{\text{с}}}$. Чем дальше от нас произошёл разряд молнии, тем длиннее пауза между вспышкой света и громом. Гром от очень далёких молний вообще не доходит: звуковая энергия рассеивается и поглощается по пути. Такие молнии называют зарницами. Как правило, гром слышен на расстоянии до 15–20 км; таким образом, если наблюдатель видит молнию, но не слышит грома, то гроза находится на расстоянии более 20 км.

Общее условие

Гейзеры

Гейзеры (горячие источники, периодически выбрасывающие фонтаны горячей воды и пара) располагаются вблизи действующих или недавно уснувших вулканов. Для извержения гейзеров необходима теплота, поступающая от вулканов.

Чтобы понять физику гейзеров, вспомним, что температура кипения воды зависит от давления (см. рисунок 1).

Рисунок 1. Зависимость температуры кипения воды от давления

Представим себе 20-метровую гейзерную трубку, наполненную горячей водой. По мере увеличения глубины температура воды растёт. Одновременно возрастает и давление: оно складывается из атмосферного давления
и давления столба воды в трубке. При этом везде по длине трубки температура воды оказывается несколько ниже температуры кипения, соответствующей давлению на той или иной глубине.

Теперь предположим, что по одному из боковых протоков в трубку поступила порция пара. Пар вошёл в трубку и поднял воду до некоторого нового уровня, а часть её вылилась из трубки в бассейн. При этом температура поднятой воды может оказаться выше температуры кипения при новом давлении, и тогда вода немедленно закипает. При кипении образуется пар, который ещё выше поднимает воду, заставляя её выливаться в бассейн.

Общее условие

Фотолюминесценция

Некоторые вещества при освещении электромагнитным излучением сами начинают светиться. Такое свечение, или люминесценция, отличается важной особенностью: свет люминесценции имеет иной спектральный состав, чем свет, вызвавший свечение. Наблюдения показывают, что свет люминесценции характеризуется большей длиной волны, чем возбуждающий свет. Например, если пучок фиолетового света направить на колбочку с раствором красителя флуоресцеина, то освещённая жидкость начинает ярко люминесцировать зелёно-жёлтым светом.

Некоторые тела сохраняют способность светиться некоторое время после того, как освещение их прекратилось. Такое послесвечение может иметь различную длительность: от долей секунды до многих часов. Принято называть свечение, исчезающее с прекращением освещения, флуоресценцией, а свечение, имеющее заметную длительность после прекращения освещения, – фосфоресценцией.

Явление люминесценции характеризуется крайне высокой чувствительностью: достаточно иногда 10 ^– 10 г светящегося вещества, например, в растворе, чтобы обнаружить это вещество по характерному свечению. Это свойство лежит в основе люминесцентного анализа, который позволяет обнаружить ничтожно малые примеси и судить о загрязнениях или процессах, приводящих к изменению исходного вещества.

Очень важное применение нашли фосфоресцирующие порошки при изготовлении ламп дневного света.

Общее условие

Солнечная активность

Один из наиболее распространённых показателей уровня солнечной активности – число Вольфа, связанное с количеством солнечных пятен на видимой полусфере Солнца. Общий уровень солнечной активности меняется с периодом, примерно равным 11 годам (см. рисунок 1).

В период активности на Солнце наблюдаются вспышки, в результате которых 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
по спирали вдоль линий индукции магнитного поля и наиболее близко
к поверхности Земли проникают в областях магнитных полюсов Земли.
В результате столкновений заряженных частиц с молекулами воздуха возникает видимое 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 преобладает азот, дающий сияние ярко-красного и фиолетового цвета.