Вопрос №1. Поясните, как изменились представления о пространстве и времени с созданием теории относительности. Что понимается под понятием «закон природы»? Чем отличается закон природы от закона, установленного государством?

Содержанием теории относительности является физическая теория пространства и времени, учитывающая существующую между ними взаимосвязь геометрического характера.

В соответствии с теорией относительности, которая объединяет пространство и время в единый четырехмерный пространственно-временной континуум, пространственно-временные свойства тел зависят от скорости их движения. Пространственные размеры сокращаются в направлении движения при приближении скорости тела к скорости света а вакууме (300 000 км/с), временные процессы замедляются в быстродвижущихся системах, масса тела увеличивается. В классической науке такого не было.

В теории относительности были раскрыты новые стороны зависимости пространственно-временных отношений от материальных процессов. Эта теория подвела физические основания под неевклидовы геометрии и связала кривизну пространства и отступление его метрики от евклидовой с действием гравитационных полей, создаваемых массами тел. Общая теория относительности исходит из принципа эквивалентности инерционной н гравитационной масс, количественное равенство которых давно было установлено в классической физике. Кинематические эффекты, возникающие под действием гравитационных сил, эквивалентны эффектам, возникающим под действием ускорения.

Теория относительности установила не только искривление пространства под действием полей тяготения, но и замедление хода времени в сильных гравитационных полях. Даже тяготе­ние Солнца - достаточно небольшой звезды по космическим меркам - влияет на темп протекания времени, замедляя его вблизи себя. Одно из самых фантастических предсказаний общей теории относительности - полная остановка времени в очень сильном поле тяготения. Замедление времени тем больше, чем сильнее тяготение.

Закон Природы – это проявление необходимых условий и неизбежных следствий существования Природы, и Всеобщего Закона. К таким наиболее общим законам можно отнести следующие основополагающие принципы[1]:

-       Закон общей причинно-следственной связи проявлений Природы;

-       Законы неизбежности и необходимости количественных и качественных изменений Субстанции Природы;

-       Закон стремления частей природы к созидающей гармонии;

-       Закон циклов и ритмов;

-       Закон сохранения энергии.

Закон природы отличается от закона государства тем,  что первый является фундаментальным принципом существования природы, вне границ которого ничто не сможет существовать. Закон природы невозможно обойти или избежать, переделать, исправить, с законами государства можно делать что угодно.

Вопрос №2. Дайте общую характеристику кометам. Назовите наиболее известные из них. Период обращения Сатурна вокруг Солнца равен 29,46 земного года, а Марса – 1,88 земного года. На каком расстоянии от Солнца находится Сатурн, если Марс удален в среднем на 228 млн. км.?

По современным взглядам, кометное состоит из смеси водяного льда и пыли с вмороженными легколетучими веществами и, возможно, крупными монолитными вкраплениями более плотного вещества (боулдерами). Кометное вещество очень пористое и неоднородное. Его состав и физические характеристики могут сильно меняться в зависимости от положения в ядре. Большая часть поверхности кометы покрыта пылевой коркой, толщина которой может доходить до 1 метра.

 В модели, названной П.Вейсманом (Weissman, 1986), как "изначально смерзшиеся осколки", предполагается наличие некоторого количества крупных ледяных фрагментов, смерзшихся в единое тело. В момент сближения такого ядра с Солнцем, в результате нагрева часть осколков может терять механический контакт и образовывать компактный метеорный рой. Эта модель есть развитие идей В.Г. Фесенкова (1962) и является серьезной физической основой для гипотезы В.Д.Давыдова (1981) о существовании кратных кометных ядер.

Основные физические характеристики кометы (минимальное, наиболее вероятное, максимальное)

Наиболее известными кометами являются следующие: Морхауза, Даниэля (1907), Финслера (1937), Маркоса (1957), Тато-Сато-Косака (1969), Беннета (1970), Бредфилда (1979), Энке, Галлея, Дкакобини-Циннера, Борелли и Темпеля-2.

Если марс удален от Солнца на расстояние 288 млн. км., и его год равен 1,88 земного, а год Сатурна равен 29,46 земного, то расстояние от Сатурна до Солнца будет равно. Отсюда R = 4513 млн. км.

Вопрос №3. Какими свойствами обладают продольные и поперечные волны? Почему свет проявляет свойства и волны, и частицы?

Подвесим за один конец длинный шнур или резиновую трубку. Если нижний конец шнура быстро отвести в сторону и вернуть обратно, то изгиб «побежит» по шнуру вверх, дойдя до точки подвеса, отразится и вернется вниз. Если двигать нижний конец непрерывно, заставляя его совершать гармоническое колебание, то по шнуру «побежит» синусоидальная волна. Каждая точка шнура колеблется перпендикулярно к направлению распространения волны, т.е. поперек направления распространения. Поэтому и волна такого вида называется поперечной. Свойства поперечных волн зависят от многих обстоятельств: от вида связи между смежными участками среды, от размеров среды, от формы тела и т.п.

Когда мы говорим, что волна «бежит вдоль по шнуру», то это лишь краткое описание следующего явления: каждая точка шнура совершает такое же колебание, какое мы заставили совершать один из концов шнура, но колебание каждой точки тем  больше запаздывает (отстает по фазе), чем эта точка дальше от конца шнура. Это запаздывание зависит  также от длины волны – расстояния между двумя соседними горбами синусоиды  и равна скорости распространения волны на период 

В продольных волнах частицы перемещаются вдоль распространения волны «взад - вперед». Если там можно сказать, что длинна волны равна расстоянию между двумя соседними горбами синусоиды,  то здесь она равна расстоянию между серединами двух соседних уплотнений (или разряжений). Во всякой среде скорость продольных волн больше, чем поперечных волн и, следовательно, при одном и том же периоде длина продольной волны больше чем поперечной. Говоря «во всякой среде», надо сделать оговорку: во всякой твердой среде. Дело в том, что упругие поперечные волны могут распространяться только в твердых  телах, в то время как продольные волны могут распространяться и в жидкостях, и в газах. Таким образом, сравнивать скорость распространения обоих видов волн можно только в твердых телах.  Чем это объясняется?

В поперечной волне происходит сдвиг слоев друг относительно друга. Но упругие силы при сдвиге возникают только в твердых телах. В жидкостях и газах слои свободно скользят друг по другу, без появления противодействующих упругих сил, а раз нет упругих сил, то и образование упругих волн невозможно.

Свет проявляет себя как волна и частица одновременно. Это свойство материи и света очень необычно. Очевидное противоречие между свойствами волн и частиц разрешается совершенно непредвиденным образом.

Внутри атома материя не существует в определенных местах, а, скорее, "может существовать"; атомные явления не происходят в определенных местах и определенным образом наверняка, а, скорее, "могут происходить". Язык формальной математики квантовой теории называет эти возможности вероятностями и связывает их с математическими величинами, предстающими в форме волн. Вот почему частицы могут в то же время быть волнами. Это не "настоящие" трехмерные волны, как, например, волны на поверхности воды. Это "вероятностные волны" – абстрактные математические величины со всеми характерными свойствами волн, выражающие вероятности существования частиц в определенных точках пространства в определенные моменты времени. Все законы атомной физики выражаются в терминах этих вероятностей. Мы никогда не можем с уверенностью говорить об атомном явлении; мы можем только сказать, насколько вероятно, что оно произойдет.

Вопрос №4. Как изменяются кинетическая, полная и потенциальная энергия планеты при ее движении вокруг Солнца? В какое время линейная скорость движения Земли по орбите наибольшая и почему?

Земля участвует  в двух вращениях: вращается вокруг своей оси и обращается вокруг солнца по эллиптической орбите большая полуось орбиты 149,6*10⁶ км. принята за одну астрономическую единицу. Расстояние в перигелии (3 января)  больше этого на 2,5*10⁶ км., а в афелии (3 июля) – меньше на 2,5*10⁶ км.[2]

Так как Земля движется по эллипсоидной орбите, то максимальную кинетическую она обретает в точке, которая максимально приближена к Солнцу. Потенциальной называется та часть энергии, зависящая только от конфигурации системы или от ее положения во внешнем поле сил. Потенциальная энергия Земли максимальна в точке, где линейная скорость движения минимальна, т.е в районе максимального расстояния от Земли до Солнца.

Второй закон Кеплера гласит, что каждая планета движется по своей орбите так, что ее радиус вектор описывает за равные промежутки времени  равные площади. Это значит, что чем ближе планета к Солнцу, тем больше скорость движения по орбите.

Поэтому, линейная скорость наибольшая в точке максимально приближенной к Солнцу, где Земля проходит полуось эллипса. Потому что в этой точке максимальна кинетическая энергия тела, а угловая скорость минимальна.