ASPress - czasopisma pedagogiczne


ARCHIWUM WYDAŃ CYFROWYCH
       
Język Niemiecki



Wydania z lat 2009-2016 dostepne są w wersji elektronicznej jako pliki PDF. Są one identyczne z wersjami drukowanymi. Jednakże nie zawierają materiałów, które były na płytach CD/DVD dołączanych do niektórych wydań drukowanych.
W wersji drukowanej dostepne jest tylko jedno wydanie - 3/2016.
Więcej


Zbiór 52 felietonów poświęconych współczesnej Polsce, Polakom, polityce, roli telewizji i mediów we współczesnym świecie, globalizacji i konsekwencji wynikającej z naszego otwarcia na świat.
Wydanie w postaci pliku PDF
Cena 10 zł.
Zamów


Książka o podróżach, poznawaniu, odkrywaniu i podbijaniu świata, o pokonywaniu kolejnych horyzontów ludzkiego rozwoju. Ludzie wędrują od wieków, zawsze chcieli zobaczyć, co jest za kolejną rzeką, górą, morzem, za nowym horyzontem. Ta wędrówka pozwoliła najpierw poznać naszą planetę, a dziś już zaprowadziła człowieka poza granice Układu Słonecznego. Kim są ci, którzy zmieniają historię świata? Dlaczego Krzysztof Kolumb odkrył Amerykę, a Mikołaj Kopernik „poruszył” Ziemię?
Wydanie w postaci pliku PDF.
Cena 10 zł.
Zamów

Wydanie drukowane



Historia powstania  * Dane techniczne * Słynne rajdy * Rozwiązania konstrukcyjne

Pierwszy pojazd z napędem na obie osie skonstruowano w 1824 r. a więc ponad pól wieku wcześniej od samochódu. Jednak dopiero wojskowi amerykańskiej armii jako pierwsi chcieli mieć pojazd, który pojedzie każdą drogą, pokona głębokie rowy  i wyposażony będzie we wciągarkę, tak by mógł poruszać się w każdym terenie.
Cena 10 zł.
Zamów

Wydania specjalne "Geografii w Szkole"

2011

2010

2009

2008


Cena kompletu wydań 50 zł
Cena jednego wydania 10 zł
Zamów



Nowość!


Więcej

Anomalie pola grawitacyjnego Ziemi


Foto - Dremastime

Stanisław Bednarek

Spotyka się czasem sensacyjne informacje, że w niektórych miejscach anomalie grawitacyjne wynoszą kilka procent średniej wartości przyspieszenia ziemskiego (…)

Rzeczywistymi przyczynami anomalii grawitacyjnych są różnice gęstości mas, zawartych pod powierzchnią Ziemi w obszarach, znajdujących się w pobliżu anomalii lub specyficzne ukształtowanie terenu w tym rejonie, różniące się od jego kształtu w dalszym otoczeniu. Anomalie te mogą być pochodzenia naturalnego, np. zaleganie złóż surowców mineralnych o większej gęstości niż gęstość mas w dalszym otoczeniu, albo wynikać z działalności człowieka, np. z eksploatacji tych złóż. Problem anomalii grawitacyjnych jest ważny z punktu widzenia praktycznego, m.in. dla geologii poszukiwawczej, zajmującej się wykrywanie złóż użytecznych surowców oraz dla zapewnienia wysokiej dokładności pomiarów geodezyjnych.

Nie ulega też wątpliwości, że anomalie grawitacyjne wzbudzają duże zainteresowanie i wiele emocji. Z tego powodu warto przekazać bardziej dociekliwym uczniom więcej wiedzy na ten temat, tym bardziej, że do niektórych wyników mogą oni dojść sami przez wykonanie stosunkowo prostych oszacowań (...)

 

Źródła anomalii grawitacyjnych

Każde ciało, mające masę, wytwarza pole grawitacyjne i za jego pośrednictwem oddziałuje z innymi ciałami, które również mają masy. Dlatego oddziaływanie grawitacyjne jest najbardziej powszechnym spośród wszystkich oddziaływań podstawowych, znanych w przyrodzie. Ponieważ wartość stałej grawitacji G w prawie Newtona, wyrażającym siłę oddziaływania grawitacyjnego, jest bardzo mała (G = 6,673810-11 Nm2/kg2), to praktyczne znaczenie dla wytwarzania anomalii grawitacyjnych mają tylko obiekty o dostatecznie dużych masach, liczących co najmniej setki lub tysiące ton oraz o zwartej strukturze (…) 

Charakterystyka przykładowych źródeł

Od tysięcy lat ludzie wznosili naziemne budowle o ogromnych rozmiarach i czynią to również obecnie. Dawniej motywy tych działań miały głównie charakter religijny lub służyły upamiętnieniu zmarłych władców i pokazaniu ich potęgi. Taką rolę spełniały m.in. piramidy egipskie, świątynia Angor Wat, zbudowana przez Khmerów w Kambodży, czy gotyckie katedry w Europie.

Obecnie działania te mają świeckie i bardziej praktyczne motywy, ale czynniki ideologiczne i chęć rywalizacji nadal występują. W Polsce potwierdzają to Pałac Kultury i Nauki w Warszawie oraz wieżowiec Sky Tower we Wrocławiu. Za granicą dowodami są wieżowce w Stanach Zjednoczonych, na Dalekim Wschodzie oraz w niektórych krajach arabskich. W Dubaju (Zjednoczone Emiraty Arabskie) wzniesiono Brudż Chalifa o wysokości 828 m – najwyższy budynek na świecie, a w Dżuddzie (Arabia Saudyjska) planowana budowa Wieży Królewskiej o wysokości ponad 1000 m.

Do masywnych budowli naziemnych zaliczyć należy przede wszystkim piramidy egipskie i najwyższe wieżowce. Największą piramidą jest zbudowana ok. 2560 lat p.n.e. piramida Cheopsa. Składa się głównie z wapiennych bloków o masie 2500 kg i ma, kształt ostrosłupa czworokątnego o wysokości 138,75 m oraz o bokach prawie kwadratowej podstawy w granicach 230,359-230,453 m. Jej masa wynosi 6109 kg. Na uwagę współczesnych inżynierów zasługuje fakt, że starożytni budowniczowie ustawili tę piramidę na specjalnie wyrównanym terenie. W tym celu zredukowali różnice wysokości terenu na długości boków podstawy do 2 cm. Ponadto wytyczyli boki podstawy wzdłuż kierunków północ-południe i wschód-zachód z odchyłką nie przekraczającą czerech minut kątowych.

Masa najwyższego wieżowca jest mniejsza niż masa piramidy Cheopsa, mimo jego większej kubatury. Objętość piramidy Cheopsa, którą można traktować jako pełny ostrosłup o podstawie kwadratowej, wynosi 2,45106 m3. Szacunkowa kubatura wieżowca Burdż Chalifa, przy założeniu, że jego przekrój poziomy jest kwadratem o boku 100 m, wynosi 8,28106 m3.

Przyjmując następnie, że jest on zbudowany z żelbetonu o średniej gęstości 2200 kg/m3, wypełniającego 0,15 kubatury, otrzymuje się masę 2,73109 kg. Przy jego gabarycie 3,6 razy większym, wytwarza on anomalię grawitacyjną 2,49 razy mniejszą niż piramida Cheopsa (…)

Wśród największych odkrywek górniczych znajdują się kopalnie węgla brunatnego. Zasoby pojedynczych złóż osiągają masy od kilkuset milionów do miliarda ton (rzędu 1012 kg). Bogate złoża węgla brunatnego znajdują się w Niemczech, Polsce i USA. Zasoby złoża Szczerców w Kopalni Węgla Brunatnego Bełchatów w województwie łódzkim wynoszą 1,081 miliarda ton, a poziome rozmiary odkrywki są rzędu 1 km. Z usuniętego gruntu, który zalegał nad złożem (tzw. nadkładu) tworzone są hałdy i usypiska. Jedno z nich to sztuczna góra Kamieńsk o wysokości 386 m n.p.m. i wysokości liczonej od otaczającego ją terenu, tzw. przewyższeniu, 195 m. Ta góra zajmuje obszar 1480 ha, co odpowiada promieniowi koła 2,17 km. Szacunkowa masa góry Kamieńsk, traktowanej jako stożek, wynosi 0,391012 kg (…)

Również budowa i eksploatacja gigantycznych maszyn i środków transportu powoduje przemieszczanie mas, przyczyniających się do wytwarzania anomalii grawitacyjnych. Najbardziej mywanymi statkami tzw. supertankowce. Jeden z nich – King Nawis miał masę 6,48108 kg, długość 486 m, szerokość 50 m i zanurzenie 26,4 m. Masa ciężkiego pociągu towarowego to ok. 3106 kg, ok. długość 750 m.

Masa największych ciężarówek używanych do przewozu gruntu na wielkich budowach i w kopalniach odkrywkowych osiąga 8,6105 kg, a ich długość 20,6 m. Największa koparka przeznaczona do pracy w kopalni odkrywkowej, ma masę 7106 kg i długość 206 m, zaś najcięższy dźwig samochodowy masę 3105 kg i długość po złożeniu wysięgnika 26 m.

W dziedzinie środków transportu lotniczego i kosmicznego najbardziej masywnymi obiektami są: zaprojektowany jeszcze w Związku Radzieckim samolot transportowy AN-225 o masie 6105 kg i rozpiętości skrzydeł 88,4 m oraz rakieta Saturn V AS-501, używana m.in. do lotów na Księżyc w programie Apollo – jej masa wynosi 3,04106 kg, długość 111 m, a średnica 10,5 m (…)

Foto - Dreamstime 

Podsumowanie i wnioski

Największą wartość anomalii wytwarza masa wody, spiętrzonej przez Zaporę Trzech Przełomów Jest to największa masa przemieszczona przez człowieka w wyniku jego działalności inżynieryjnej. Anomalia ta może być jeszcze większa dlatego, że w obliczeniach nie uwzględniono mas zapory i budynków hydroelektrowni (…)

Pomiary anomalii grawitacyjnych, spowodowanych działalnością człowieka mają istotne znaczenie dla zwiększenia dokładności pomiarów geodezyjnych, a także dla prognozowania ewentualnych ruchów gruntu, powstawania lejów depresyjnych i zapobiegania szkodom górniczym. Teledetekcja i telemetria tych anomalii, np. z pokładów satelitów lub statków powietrznych (samolotów, dronów), ma ważne znaczenie praktyczne również w dziedzinie militarnej, m.in. dla kontroli prób z bronią jądrową, czy rozbudowy podziemnych obiektów wojskowych.

Anomalie grawitacyjne mogą mieć także niekorzystny wpływ na dokładność funkcjonowanie satelitarnych systemów pozycjonowania GPS (Global Positioning System) i nawigacji GNSS (Global Navigation Satellites System). Powodem tego są zmiany geometrii przestrzeni i zakrzywienia kierunku propagacji fal elektromagnetycznych, spowolnienie upływu czasu (efekt Shapiro) i przesunięcie fazowe oraz deorbitacja konstelacji satelitów. Są to efekty o potencjalnym znaczeniu, które wymagają dalszych, szczegółowych badań (…)

W najbliższych latach należy spodziewać się wzrostu wielkości i znaczenia anomalii grawitacyjnych, powodowanych przez działalność człowieka. Będzie to spowodowane rozwojem techniki i realizacją projektów na skalę globalną. Jednym z nich jest budowa gigantycznych, podziemnych zbiorników do magazynowania CO2 w celu ograniczenia efektu cieplarnianego. Planuje się też budowę nowego akceleratora FHC (Future Hadron Collider), umieszczonego w tunelu o długości 100 km.

Rozwój miast ma doprowadzić do utworzenia supermetropolii, zamieszkałych przez setki milionów ludzi i zajmujących tereny o rozmiarach ponad 100 km. Przy gęstej i wysokiej zabudowie na takich terenach niezbędne będzie uwzględnianie tzw. poprawki urbanistycznej do przyspieszenia ziemskiego. Realizacja wspomnianych projektów może doprowadzić również do skutków na skalę globalną, które obecnie trudno jest dokładnie przewidzieć. Dla przykładu, całkowite napełnienie wodą zbiornika przed Zaporą Trzech Przełomów spowodowało zmianę orientacji osi obrotu Ziemi i spowolnienie jej rotacji o 0,06 μs na dobę.

Podobny efekt w skali globalnej wywołany działalnością człowieka zaobserwowano prawdopodobnie tylko jeszcze jeden raz. Miało to miejsce po zdetonowaniu przez Związek Radziecki bomby termojądrowej o największej energii (ok. 58 Mt), znanej jako „Car Bomba”. Podczas tego wybuchu, przeprowadzonego 21 października 1961 r., zaobserwowano nieznaczne wahnięcie osi obrotu Ziemi.

Ciekawostką jest też fakt, że po uruchomieniu akceleratora LHC stwierdzono niespodziewane, okresowe zmiany ilości protonów, biorących udział w zderzeniach. Okazało się, że jest to spowodowane odkształceniami terenu, na którym znajdował się tunel akceleratora. Odkształcenia powodowała siła grawitacji między Ziemią i Księżycem. Jej wartość zmienia się z okresem około miesiąca, odpowiadającym obiegowi Księżyca wokół Ziemi i jest odpowiedzialna również za występowanie pływów i związaną z tym poprawkę do przyspieszenia ziemskiego.

 

Więcej przeczytacie w artykule Stanisława Bednarka „Anomalie pola grawitacyjnego Ziemi powodowane przez człowieka” w najnowszym wydaniu (2/2020) „Fizyki w Szkole”