Как устроен космос: 6 простых опытов с бутылкой, шариком и другими подручными вещами

Блогер «Мела», биолог и мама Аня Котикова предлагает проверить популярные представления о космосе с помощью шести домашних опытов. Понадобятся бутылка, воздушный шарик и еще несколько вещей, которые наверняка найдутся у вас дома.

Спросите знакомых, почему космонавты на МКС плавают по станции. Большинство ответит, что там нет гравитации. Звучит убедительно, вот только это неправда. На высоте станции Земля притягивает почти так же сильно, как у нас во дворе, всего примерно на десятую часть слабее.

О космосе вообще ходит много таких объяснений: их все повторяют, и почти никто не проверял. Я считаю это скорее удачей. Ребенок, который однажды сам опроверг «очевидное», начинает иначе слушать одноклассников, рекламу и ответы нейросети. Сам космос в квартиру не принесешь, а вот проверить, что о нем говорят, вполне можно.

Моей дочери Алисе восемь, и, так как я все-таки немножко ученый, мы регулярно проводим с ней опыты прямо на кухне. Я выбрала шесть, которые можно повторить дома. В каждом есть вопрос, который стоит задать ребенку до начала опыта. Пусть сначала подумает сам.

1. «Космонавты летают, потому что в космосе нет гравитации»

Что будем делать

1. Взрослый делает шилом две-три небольшие дырочки у самого дна пластиковой бутылки.
2. Закройте отверстия пальцами и наполните бутылку водой. Держите бутылку вертикально, с открытым горлышком.
3. Уберите пальцы: из отверстий побегут струйки. Спросите ребенка, что произойдет со струйками, если отпустить бутылку.
4. Взрослый отпускает бутылку над ванной или на улице, подальше от ног. Понаблюдайте, что происходит с водой во время падения.

Чтобы опыт стал ярче, подкрасьте воду гуашью

Пока бутылка падает, вода из нее практически не вытекает. Вода падает вместе с бутылкой, поэтому давление, которое выталкивало ее через отверстия, исчезает. Гравитация при этом никуда не делась: она одинаково тянет и бутылку, и воду.

Станция находится в таком же свободном падении. Она всё время летит к Земле, но одновременно мчится вбок со скоростью почти восемь километров в секунду и потому раз за разом промахивается. Внутри нее всё парит по той же причине, что и вода в бутылке.

2. «Ракета отталкивается от воздуха»

Еще сто лет назад так думали даже журналисты. В 1920 году The New York Times высмеяла физика Роберта Годдарда за идею, что ракета может лететь в пустоте. Поправку газета напечатала только в 1969-м, когда «Аполлон-11» уже летел к Луне.

Проверить, кто прав, можно с воздушным шариком.

Что будем делать

1. Проденьте нитку в коктейльную трубочку и натяните ее через комнату.
2. Надуйте шарик, не завязывая, зажмите горлышко пальцами и приклейте шарик скотчем к трубочке.
3. Перед запуском спросите: что именно толкнет шарик вперед? Отпустите.

Шарик выбрасывает воздух назад и сам получает толчок вперед. Воздух в комнате тут ни при чем, он скорее мешает полету. Ракетный двигатель работает так же, только выбрасывает раскаленные газы, и пустота вокруг ему не мешает.

3. «Эта яркая точка — звезда»

Международную космическую станцию видно без телескопа, и ее нередко принимают за звезду или самолет. Прежде чем выходить во двор, спросите ребенка: как отличить станцию от самолета, если по небу движутся оба? Пусть составит свой список признаков, а потом проверит его в деле.

Подсказки на случай, если список выйдет коротким. Самолет мигает цветными огнями, а станция обычно светит ровным белым светом. Звезды не сдвигаются заметно за несколько минут, а станция может пересечь небо примерно за четыре-пять минут.

Видно ее вскоре после заката или перед рассветом: внизу уже темно, а станцию на высоте около 400 километров еще освещает солнце. Когда будут пролеты над вашим городом, подскажут бесплатные приложения и сервисы для наблюдения за спутниками.

4. «В космосе холодно»

Это правда только наполовину. В открытом космосе на солнце предметы могут нагреваться больше чем до ста градусов, а в тени остывать до глубокого минуса. Скафандр защищает и от жары, и от холода. Он состоит из многих слоев, и часть из них работает как термос.

Что будем делать

1. Возьмите две одинаковые банки, налейте в них теплую воду из-под крана (кипяток не нужен).
2. Одну банку оставьте как есть, вторую оберните фольгой и замотайте шарфом.
3. Перед началом попросите ребенка записать прогноз с цифрой: на сколько градусов остынет каждая банка за полчаса.
4. Потом раз в десять минут измеряйте температуру кухонным термометром и заносите в таблицу.

Записывать прогноз до опыта очень важно. Без него слишком легко сказать «я так и думал». В экспедициях на Белом море я хорошо усвоила: если результат измерения не записан, его всё равно что нет.

Так мы можем проверить, как разные материалы помогают сохранять тепло — по похожему принципу работает часть защитных слоев скафандра.

5. «Что там на астероиде, видно и так»

Ученые уже трижды доставляли на Землю образцы грунта с астероидов. В 2010 году это сделал японский зонд «Хаябуса», в 2020-м — «Хаябуса-2», а в 2023-м — американский OSIRIS-REx.

Чтобы понять, из чего состоят пробы, на них мало посмотреть. Их изучают разными методами, в том числе химическими.

Что будем делать

1. Устройте домашнюю лабораторию. Насыпьте в три блюдца по ложке соды, соли и крахмала и не говорите ребенку, где что. Сначала спросите: можно ли различить эти белые порошки на глаз?
2. Потом дайте два «реактива»: уксус и аптечный йод, разбавленный водой. Сода зашипит от уксуса, крахмал посинеет от йода, соль не ответит ни на то, ни на другое.
3. Пусть ребенок сам начертит таблицу «вещество — реактив — что произошло» и по ней определит каждый образец.

6. «Чуть-чуть левее — понятная команда»

Корабль подходит к станции со скоростью несколько сантиметров в секунду, и ошибиться нельзя ни в одну сторону.

Что будем делать

Сыграйте в стыковку втроем. Первый игрок — «корабль»: он с закрытыми глазами держит колечко, например от детской пирамидки. Второй — Центр управления полетами: он подсказывает, как надеть колечко на карандаш в руке третьего игрока. Потом поменяйтесь ролями.

После первого раунда обычно выясняется, что «чуть-чуть левее» каждый понимает по-своему. Договоритесь о точных командах: «на ширину пальца», «на ладонь вниз», «стоп». Сыграйте еще раз и сравните, сколько времени ушло.

Обложка: © AstroStar / Shutterstock / Fotodom