3. Физический эксперимент

   1. Физические эксперименты ставятся для того, чтобы получить новую информацию о природных явлениях или проверить правильность гипотезы или теории. Без убедительных доказательств, которые получаются в результате эксперимента, доказать правильность физических утверждений невозможно. Например, если бы при выполнении задания 1.2 кто-то из вас стал утверждать, что эти растворы совершенно одинаковые и концентрация молекул примеси не увеличивается, невозможно доказать словами, что в одном из стаканов примеси больше, чем в других.

      1. Какой физический эксперимент мог бы убедительно подтвердить различное количество примеси в разных стаканах?

4. *Моделирование явлений и объектов природы

   1. Для изучения сложных явлений природы ученые придумывают и строят упрощенные или уменьшенные модели. Например, парниковый эффект был назван так потому, что люди давно научились использовать его в парниках: маленьких домиках из стекла, внутри которых значительно теплее, чем снаружи.

      1. Почему такие домики были названы именно парниками? Как называются такие домики по-английски? Какое название кажется вам более точным?

      2. Если воздух в парнике будет совершенно сухим, будет ли внутри теплее, чем снаружи?

      3. Конечно, маленький стеклянный домик отличается от огромной планеты. Например, ¾ площади земного шара занимает океан, а в парнике водоемов вообще нет. Как можно сделать нашу модель более точной?

      4. Какие еще уточнения можно внести в нашу модель, чтобы с ее помощью можно было изучать поведение атмосферы Земли?

   2. Попробуйте придумать и сделать модели, позволяющие продемонстрировать перечисленные ниже явления, происходящие в природе в огромных масштабах. Снимите небольшой видеофильм, наглядно показывающий успешную работу созданной модели.

      1. В результате таяния высокогорных или континентальных ледников часть воды просачивается под ледник, к твердому основанию, и образует водяную «смазку». Скорость сползания ледника увеличивается во много раз. Количество айсбергов, откалывающихся от ледника и тающих в океане, также увеличивается.

      2. В результате изменения климата в некоторых местах увеличивается количество осадков. В результате с гор сходят селевые потоки даже там, где их никогда раньше не было. Эти селевые потоки несут миллионы тонн камней и грязи и хоронят под собой целые деревни.

      3. Гольфстрим образуется в тропиках, где соленая океанская вода нагревается солнечным светом, и приносит тепло к берегам Европы. Остывшая вода опускается вниз и возвращается обратно в тропики. Из-за глобального потепления ледниковый щит Гренландии ускоренно тает и добавляет в Гольфстрим пресную воду. В результате сила и скорость Гольфстрима уменьшаются, что грозит похолоданием и уменьшением количества осадков в Европе.

5. Измерение физических величин. Погрешности измерений

   1. Перед вами график изменения средней температуры в Северном полушарии Земли до 1800 г. н.э.

      1. Можно ли утверждать, что температура повышается, понижается или остается постоянной?

      2. Рассмотрите график изменения температуры за более долгий срок (Рис. 9 на третьей странице обложки). Что можно сказать об изменениях температуры?

      3. Чем принципиально отличаются изменения температуры до XIX века (когда промышленности практически не было) и после?

      4. Правы ли те, кто утверждает, что «температура менялась всегда, и сейчас ее изменения тоже вызваны только природными факторами»?

2. Все высокогорные ледники значительно уменьшаются летом и увеличиваются зимой.

   1. Как можно достоверно зафиксировать изменение их размеров за несколько лет или за несколько десятков лет?

   2. Почему спутниковые фотографии, приведенные на рисунках 13,17,20 обложки, сделаны именно в начале осени?

3. Можно ли доказать наличие разного количества примеси в воде из задания 1.2 с помощью ареометра? Как сделать ареометр более точным, чтобы он мог показать такое различие?

1. Средние величины

   1. Колебание температуры в Самаре за год составляет около 70°С: от –35°С (наиболее холодными зимними ночами) до +35°С (наиболее жаркими летними днями).

      1. Можно ли на основании этих измерений утверждать, что среднегодовая температура в Самаре равна нулю?

      2. Если измерения показывают, что этот диапазон остается постоянным много лет подряд, значит ли это, что средняя температура не меняется?

      3. Как нужно проводить измерения, чтобы узнать среднегодовую температуру в Самаре?

2. Международная система единиц

   1. Как понять фразу «концентрация углекислого газа в атмосфере за последние 150 лет увеличилась с 280 ppm до 350 ppm»?

   2. Над одним квадратным метром земной поверхности находится 10000 кг воздуха, содержащего примерно 1800 кг кислорода и 6,4 кг углекислого газа. Сто лет назад над одним квадратным метром земной поверхности было приблизительно 5 кг углекислого газа.

      1. Во сколько раз кислорода в атмосфере больше, чем углекислого газа?

      2. Сколько фунтов воздуха находится над одним квадратным футом земной поверхности, сколько фунтов кислорода и углекислого газа в нем содержится? Во сколько раз кислорода в атмосфере больше, чем углекислого газа?

      3. Проведите эти же расчеты для одного квадратного дюйма. Изменится ли соотношение между количеством углекислого газа и кис­лорода?

      4. Почему возможное уменьшение количества кислорода в атмосфере Земли на 1 кг над 1 м² земной поверхности не считается проб­лемой, а увеличение на 1 кг количества углекислого газа – важная проблема?

3. Физические законы

Физические законы, которые вы уже изучали и еще будете изучать, открыты давно, проверены в сотнях экспериментов и не вызывают сомнений или споров среди ученых. Однако природа ставит перед учеными новые важные вопросы, правильно ответить на которые необходимо не просто для развития науки или создания новых устройств, но и для выживания человечества в будущем.

Ниже приведены примеры таких закономерностей, вызывающих споры среди ученых. Кроме них, в спор включаются также политики и крупные предприниматели, чего никогда раньше не было в истории развития физики.

1. Согласно многочисленным и достоверным исследованиям ученых, за последние 500 000 лет средняя температура воздуха вблизи поверхности Земли и концентрация углекислого газа менялись так, как показано на графике.

Обратите внимание: концентрация углекислого газа в конце второго тысячелетия нашей эры достигла таких значений, которых не было ни разу за последние 500 000 лет.

На основании этих данных одни ученые считают, что именно повышение концентрации углекислого и других парниковых газов вызывают повышение температуры на Земле. Другие ученые, наоборот, считают, что повышение (или понижение) температуры приводило к выделению или поглощению углекислого газа из воды Мирового океана.