Cực quang

58

Vì vậy, trong các quá trình ngắn hạn (va chạm, nổ), chỉ có các lực tác động bên ngoài mới làm thay đổi động lượng của một vật thể hoặc hệ thống các vật thể, còn tác dụng của các lực có độ lớn cố định có thể bị bỏ qua.

• Rõ ràng chưa? - giáo viên hỏi. - Vậy thì hãy xem ví dụ này. Để túi trượt xuống máng nghiêng và rơi xuống sàn (hình 4). Điều gì sẽ xảy ra với anh ta? Nó sẽ dừng lại ngay lập tức hay nó sẽ trượt trước một chút do quán tính?

“Chà, mọi thứ đều rõ ràng ở đây,” học sinh nói, “theo phương nằm ngang, lực ma sát tác dụng lên nó, thời gian va chạm ngắn, và giống như trong ví dụ với tấm kính, xung lực nằm ngang của cái túi sẽ thay đổi khi va chạm.” Xung lực thẳng đứng sẽ biến thành một trường do lực tác dụng của phản lực. Kết luận: sau khi va chạm, trước tiên túi chắc chắn sẽ chuyển động và chỉ sau đó nó mới dừng lại.

Không, lý do này không chính xác và tất cả những ai nhìn thấy chiếc túi rơi xuống sàn đều cảm nhận được điều đó. Thực tế là lực ma sát trượt $\vec{F}_{\text{tr}}$, bằng $\mu N$, tác động có cùng mức độ với chính phản lực $\vec{N}$. Trong ví dụ với tấm kính, phản lực có giá trị cố định bằng $m_{\text{ct}} g$, và do đó tác dụng của lực ma sát là không đáng kể. Trong trường hợp một chiếc túi rơi từ mặt phẳng nghiêng, các lực $\vec{N}$ và $\vec{F}_{\text{tr}}$ là tác động và không thể bỏ qua sự thay đổi của xung lực nằm ngang trong quá trình va chạm. Túi có dừng lại hay không phụ thuộc vào giá trị của hệ số ma sát $\mu$ - nếu giá trị của nó đủ lớn, tốc độ của túi có thể biến mất hoàn toàn trong quá trình va chạm (bạn hãy thử tự tính hệ số ma sát cần thiết cho việc này).

Lý luận tương tự cho phép chúng ta hiểu, chẳng hạn, tại sao một nhà thôi miên, khi nhảy từ một thiết bị, có thể tiếp đất bằng chân của mình và đóng băng tại chỗ (lớp thể thao cao nhất!). Hãy nghĩ cách giải thích rằng khi cú nhảy chạm vào sân gồ ghề, độ dốc có thể bật lại ở một góc khác với góc mà miếng đệm chạm vào, cơ chế tác động “xoắn” là gì. Nhưng điều quan trọng là quyết định chú ý và đưa ra các ví dụ mới và bài toán cho lực tác động và lực không tác động.

A. I. Chernochan

Lực cực

Đây là tên được đặt cho những “ánh sáng” nhiều màu, dường như dễ nhận biết, có thể được quan sát ở cực bắc - ở các khu vực tiếp giáp với Bắc Cực và ở cực nam - ở Nam Cực.

Thế lực phương Bắc (tên này phổ biến hơn trong văn học) đã được biết đến từ rất lâu. Các tác giả cổ đại đã đề cập đến chúng, và các nhà biên niên sử thời Trung cổ đã đưa ra một số mô tả về cực quang. Cực quang phương Bắc được quan sát ở Anh năm 1716 và được Halley mô tả. Lomonosov, người đã trải qua thời thơ ấu và tuổi trẻ ở phía bắc và thường quan sát cực quang (người Pomors ở Nga gọi chúng là chớp sáng, sự ô nhục), là một trong những người đầu tiên đề xuất bản chất điện của hiện tượng này.

Người quan sát nhìn thấy gì? Các lực ở vùng cực (cả phía bắc và phía nam) rất đa dạng. Đây có thể là các sọc hoặc hình vòng cung màu vàng lục đồng nhất với đường viền dưới sắc nét và đường viền trên mờ. Độ cao của ranh giới dưới thường khoảng 100 km, ranh giới trên - khoảng 1000 km. Đây có thể là các vòng cung hoặc sọc được tạo thành từ các tia đặc biệt vuông góc với bề mặt trái đất. Bạn cũng có thể thấy các sọc hoặc vòng cung rung động. Các ngoại lực mạnh được tạo ra bởi cái gọi là lực cực, có dạng sóng sáng di chuyển lên trên. Nó giống như hình ảnh một ngọn lửa sắp tàn bị gió thổi mạnh.

Màu xanh lá cây phối với màu vàng là màu chủ đạo. Biết-

59

Màu đỏ cũng đóng một vai trò quan trọng, còn màu xanh lam và tím ở các mức độ khác nhau.

Cực quang có thể nhìn thấy ở đâu? Đèn cực, đặc biệt là đèn phía bắc, có thể được quan sát không chỉ ở gần cực. Chúng có thể được nhìn thấy trên bờ Biển Đen và thậm chí ở Rome. Nhưng khi chúng ta đến gần các cực, tần số cực quang tăng mạnh.

Các quan sát dài hạn đã giúp lập bản đồ các đường nối các địa điểm có cùng tần số cực quang (các đường như vậy được gọi là isochase). Ví dụ, họ cho thấy rằng trên bờ Biển Đen, cực quang có thể được quan sát một lần (một đêm) cứ sau 10 năm, ở phía bắc nước Anh hoặc trên Bán đảo Kola - 100 đêm một năm và trên hầu hết bờ biển Bắc Băng Dương - hầu như mỗi đêm. Ở đây chúng tôi biểu thị tần suất cực quang bằng số đêm mỗi năm. Điều này không có nghĩa là cực quang chỉ được quan sát vào ban đêm. Chúng cũng xuất hiện vào ban ngày, nhưng trên nền bầu trời sáng, ánh sáng tương đối yếu của cực quang khó quan sát hơn nhiều.

Làm thế nào và tại sao cực quang xảy ra? Lomonosov đã không đúng khi gán bản chất điện cho cực quang. Tuy nhiên, như chúng ta đã phát hiện, trong các quá trình phức tạp dẫn đến cực quang, hiện tượng từ tính cũng đóng một vai trò quan trọng không kém. Và đây không phải là sự trùng hợp ngẫu nhiên.

Đèn phía Bắc (so sánh trên cây, cuối ngày 19).

Quả địa cầu là một nam châm tự nhiên khổng lồ và do đó Trái đất của chúng ta được bao quanh bởi một từ trường. Trường này tương tự như từ trường được tạo ra bởi một thanh từ hóa hoặc nút điện từ mà dòng điện một chiều chạy qua. hình 1 hiển thị hình ảnh các đường biểu thị từ trường của Trái đất. Tất nhiên, điện từ và nguồn dòng điện của nó được hiển thị trong hình không nằm bên trong Trái đất, mà là dòng điện, “thủ phạm” của từ trường Trái đất, thực sự tồn tại trong nó (trong phần chất lỏng của lõi Trái đất). Từ hình, rõ ràng là các cực từ bắc và nam không trùng với các cực địa lý mà lệch khỏi chúng khoảng 11°. Từ trường Trái đất sẽ mở rộng đến khoảng cách xấp xỉ ba bán kính Trái đất (tính từ tâm của nó). Giá trị của chỉ báo từ trường nhỏ - chỉ khoảng 5·10⁻⁵ T.

“Tác nhân” thứ hai, không kém phần quan trọng trong quá trình chúng ta đang xem xét là Mặt trời. Ngoài ánh sáng nhìn thấy và vô hình, Mặt trời (vầng hào quang của nó) còn phát ra plasma, trạng thái dư thừa proton và electron. Một dòng hạt như vậy—gió mặt trời—“thổi” vào Trái đất.

Hai sự thật này đủ để hiểu hiện tượng cực quang.

Gió mặt trời và từ trường của Trái đất. Từ trường Trái đất không ở dưới bề mặt: các sọc có ý nghĩa