Как сделать лунный кратер дома

ЭкспериментируемКак сделать лунный кратер дома

Если посмотреть на Луну в бинокль или на хорошую фотографию, первое, что бросается в глаза, — кратеры. Некоторые из них появились миллиарды лет назад и до сих пор почти не изменились. Попробуем воспроизвести такой удар в миниатюре и заодно проверить, от чего зависит размер кратера.

Время: 25–35 минут Возраст: примерно с 7 лет Сложность: легко

Перед началом. Опыт получается пыльным, поэтому застелите стол газетой или плёнкой. Камни нужно только ронять сверху — не бросать. Смесь после опыта в пищу не используют. Маленьким детям лучше проводить опыт вместе со взрослым.

Шаг 1. Собираем всё необходимое

Понадобятся широкий поднос или форма для выпечки, мука, какао-порошок, несколько небольших камней разного размера и линейка. Лучше брать камни без острых краёв: с ними проще и безопаснее работать.

Поднос, мука, какао, камни разного размера и линейка для опыта с кратерами — Для опыта нужны самые обычные материалы: поднос, мука, какао, камни и линейка.

Шаг 2. Готовим основу

Насыпьте в поднос слой муки толщиной примерно 2–3 сантиметра. Сильно утрамбовывать её не нужно: достаточно разровнять поверхность ложкой или рукой.

Мука будет играть роль рыхлого грунта. В настоящем лунном кратере всё, конечно, устроено гораздо сложнее, но для наблюдения за ударом такой слой подходит хорошо.

Поднос с ровным слоем муки для опыта с лунными кратерами — Слой муки должен быть достаточно толстым, чтобы камень мог оставить заметную воронку.

Шаг 3. Добавляем тонкий слой какао

Сверху через сито или аккуратно ложкой нанесите тонкий слой какао. Его задача не в том, чтобы изображать настоящий цвет Луны. Это просто удобный «маркер»: после удара светлая мука из глубины станет хорошо видна на тёмной поверхности.

Тонкий ровный слой какао поверх муки в подносе — Тёмный верхний слой нужен, чтобы хорошо видеть выброшенный из кратера материал.

Шаг 4. Делаем первый удар

Возьмите один небольшой камень и поднимите его примерно на 20–30 сантиметров над серединой подноса. А теперь просто отпустите. Не придавайте камню дополнительную скорость рукой — нам важно увидеть результат обычного падения.

Перед тем как отпустить камень, попробуйте предположить: останется только углубление или часть муки разлетится в стороны?

Рука держит камень над подготовленной поверхностью из муки и какао — Камень держим над поверхностью и отпускаем вертикально вниз.

Шаг 5. Рассматриваем кратер

Осторожно выньте камень и не трогайте поверхность вокруг него. В центре останется воронка, а вокруг появится светлый рисунок. Это мука, которую удар выбросил из глубины наружу.

Материал, выброшенный за пределы кратера при настоящем столкновении, называют выбросами. У некоторых молодых лунных кратеров они образуют светлые лучи, заметные на огромном расстоянии.

Кратер в слое муки и какао со светлыми лучами выбросов вокруг — После удара видна не только воронка, но и светлые выбросы вокруг неё.

Шаг 6. Что изменится, если ронять выше?

Теперь проведём уже не просто опыт, а небольшое исследование. Возьмите тот же самый камень и сделайте три падения: например, с высоты 10, 30 и 60 сантиметров. Для каждого удара лучше подготовить ровный участок поверхности.

Меняем только высоту. Камень, поверхность и способ падения оставляем прежними — иначе будет трудно понять, что именно повлияло на результат.

Три кратера разного размера после падения одинакового камня с разной высоты — При большей высоте падения удар обычно получается энергичнее, а кратер — крупнее.

Почему так происходит? Во время падения камень разгоняется. Чем больше его скорость перед ударом, тем больше кинетическая энергия, которую он передаёт поверхности.

Шаг 7. А размер камня имеет значение?

Разровняйте поверхность ещё раз и выберите три камня разного размера. Теперь, наоборот, сохраняйте одинаковую высоту падения — например, 30 сантиметров.

Если камни сделаны из похожего материала, более крупный обычно имеет большую массу и оставляет более заметный след. Это не идеальный лабораторный опыт: природные камни отличаются не только размером, но и формой и плотностью. Зато разницу хорошо видно.

Три камня разного размера и три соответствующих кратера в экспериментальной поверхности — Для честного сравнения меняем один параметр за раз: здесь — размер и масса ударника, а высота остаётся одинаковой.

Шаг 8. Измеряем результат

На глаз легко заметить разницу между маленьким и большим кратером, но измерение интереснее догадки. Положите линейку рядом с воронкой и запишите её диаметр. Если край неровный, измерьте кратер в двух направлениях и сравните числа.

Измерение диаметра экспериментального кратера линейкой — Диаметр удобнее измерять от одного края воронки до другого через её центр.

Что меняем	Условие	Диаметр кратера
Высота	10 см	_____ см
Высота	30 см	_____ см
Высота	60 см	_____ см

Здесь нет «правильных» чисел: результат зависит от камня, толщины слоя и того, насколько рыхлой получилась поверхность. Смысл в сравнении собственных измерений.

Шаг 9. Сравниваем с Луной

Домашняя модель и настоящий лунный кратер отличаются масштабом, материалом и скоростью столкновения. Космические тела ударяются о Луну с огромными скоростями, поэтому реальный процесс несравнимо мощнее.

Но несколько общих черт хорошо заметны даже в нашей модели: появляется чашеобразное углубление, по краю образуется вал, а часть вещества выбрасывается наружу.

Сравнение экспериментального кратера в муке с простым чашеобразным кратером на Луне — Домашний опыт не копирует Луну в масштабе, но помогает увидеть основные следы ударного события.

Что мы выяснили

Кратер — это не просто ямка от упавшего предмета. Во время достаточно сильного удара грунт сминается, перемещается и выбрасывается наружу. Размер следа зависит прежде всего от энергии столкновения: важны скорость, масса ударника, угол встречи и свойства самой поверхности.

На Луне следы древних столкновений сохраняются особенно хорошо. Там нет дождей, рек и привычной земной погоды, которые постепенно стирали бы рельеф. Поэтому по кратерам учёные могут судить о далёком прошлом поверхности.

Попробуйте ещё. Сделайте три падения одного камня с одной высоты и измерьте каждый кратер. Получатся ли абсолютно одинаковые значения? Если нет, подумайте, что могло измениться: точка падения, рыхлость муки, положение камня перед ударом. Именно такие мелочи и превращают демонстрацию в настоящий эксперимент.