Текст книги "Кто ест пчел? 101 ответ на, вроде бы, идиотские вопросы"
Автор книги: Мик О'Хара
сообщить о нарушении
Текущая страница: 10 (всего у книги 16 страниц)
Длина соломинки
Насколько длинной может быть соломинка, через которую пьют кока-колу?
Бхаргав (Хайдарабад, Индия)
Если создать абсолютный вакуум над нелетучей жидкостью, максимальная длина соломинки будет равна высоте столба жидкости, гидростатическое давление которого составит 1 атм. (98 066,5 Па). Для воды, плотность которой равна 1000 кг/м, максимальная длина соломинки составит примерно 10,3 м. Но поскольку давление водяных паров при температуре +27°C составляет 3536 Па, вода начнет кипеть прежде, чем вы создадите абсолютный вакуум. Поэтому максимальное вакуумметрическое давление, которое можно создать, равно: 101 325 – 3536 = 97 789 Па, а это значит, что для воды максимальная высота соломинки равна 9,97 м. С безалкогольными напитками дело обстоит сложнее, поскольку в условиях вакуума растворенный углекислый газ начнет «выкипать» из раствора. Медленно потягивая напиток через соломинку, сначала будете поглощать углекислый газ и лишь потом, когда газа не останется, доберетесь до самого уже выдохшегося напитка. Если будете потягивать очень быстро, то, возможно, вам удастся вытянуть напиток через соломинку до того, как СO2 выделится и образует пузырьки. Но более вероятно, что вам достанутся пена и пузырьки СO2, которые можно будет высосать в соломинку на гораздо большую высоту, чем жидкость, потому что эффективная плотность пенистой смеси ниже, чем плотность чистой жидкости. При средней скорости высасывания пузырьки пены сливаются и, как следствие, высота столбика будет ниже. Точный ответ можно дать, если знать, какое количество растворенного CO2 вы хотите оставить в своем напитке и какова максимальная скорость, с которой вы способны его высасывать. Вам также понадобится нечто более прочное, чем обычная соломинка, потому что пластиковые трубочки не выдерживают умеренных вакуумметрических давлений.
Саймон Айверсон (химико-технологический факультет Ньюкаслского университета, Австралия
Потягивая напиток через очень длинную пластиковую трубку с толстыми стенками, 15-летние ученики способны поднять столбик жидкости на высоту 2 м. Затем, попеременно всасывая, зажимая трубку языком, делая вдох и вновь всасывая, они легко поднимают столбик на высоту 4 м. Это их максимальный результат. Чтобы его увеличить, можно еще попробовать встать на стремянку, установленную на самом верху лестничного колодца, но это не очень удачная идея, если под твоей опекой находится класс из 30 человек. Полагаю, 4 м – это предел. Во рту давление снижается настолько же, насколько оно снижается в верхней части трубки. В связи с этим высасывание жидкости становится проблематичным, так как трудно преодолеть внешнее давление и оторвать язык от края трубки. Также нельзя не учитывать внутреннее давление в легких. Оно может резко упасть, когда горло у вас открывается и вы выдыхаете воздух в полость трубки. Чтобы этого не произошло, лучше вовремя остановиться.
Кит Шерратт (Ноттингем, Великобритания)
Не переусердствуйте, проверяя предел своих возможностей при высасывании жидкости. Во-первых, есть опасность поперхнуться. Во-вторых, при сильном всасывании во рту могут образоваться геморрагические пузырьки. Не далее как пару десятков лет назад в пустыне Калахари членам племени кунг порой приходилось высасывать воду из узких отверстий в камнях. В засушливое время года мужчины мастерили из камыша длинные соломины, высасывали воду из земли на всю длину соломины и сплевывали жидкость в общинный чан, чтобы остальные могли ею пользоваться.
Джон Ричфилд (Сомерсет-Уэст, ЮАР)
Сила тока
Объясните, пожалуйста, каким образом антистатики предотвращают скопление статического электричества на одежде?
Джоанна (вопрос поступил по электронной почтебез указания обратного адреса)
Статическое электричество – это дисбаланс электрического заряда: нехватка или избыток электронов на поверхности материала. Обычно оно возникает при накоплении электрических зарядов в результате трения. Когда два материала соприкасаются, а потом отделяются друг от друга, между ними происходит обмен электронами: на одном остаются положительные заряды, на другом – отрицательные. В результате трения между двумя материалами процесс разделения зарядов протекает интенсивнее. При нормальных атмосферных условиях такие ткани, как хлопок и шерсть, имеют относительно высокое содержание влаги, наделяющей эти материалы некоторой проводимостью. Происходит отвод электрических зарядов, и статическое электричество накапливается. Но синтетические материалы в условиях низкой влажности имеют высокое поверхностное сопротивление, что препятствует рассеиванию заряда. Слой антистатика попросту снижает электрическое сопротивление поверхности ткани.
Пил Томпсон (Туикнем, Великобритания)
Накопление статического электричества на одежде вызвано трением ткани о ткань, ткани о тело и даже ткани о воздух и зависит от типа ткани, из которой сшита одежда, а также от степени влажности: чем выше влажность, тем меньше заряд. Такие ткани, как вискоза, шелк, шерсть, хлопок и лен, обладают высокой влагопоглощающей способностью (при данной относительной влажности окружающей среды их волокна впитывают большее количество влаги, чем другие материалы) и небольшим электростатическим зарядом. Такие волокна, как полиэфир, акрил и полипропилен, обладают низкой влагопоглощающей способностью и большим электростатическим зарядом. Антистатические средства бывают двух видов. Первые состоят из молекул, содержащих полярные группы, в которых заряд распределен неравномерно. Эти полярные группы действуют как проводники, рассеивающие статическое электричество. Второй вид – гигроскопические, или влагопоглощающие, вещества, также помогающие текстильным изделиям рассеивать статическое электричество. При повышенном содержании влаги на поверхности материала или в самих волокнах повышается электрическая проводимость ткани, что позволяет ей отводить заряд. Текстильщики-технологи могут создавать волокна и ткани, минимизирующие статическое электричество. В коврах небольшой процент волокон (до 3 %) имеют углеродную основу, отводящую статический заряд. При изготовлении ковров и обивочных тканей с этой же целью в латекс или в термоплавкий материал подложки добавляют ламповую сажу. В коврах, сотканных из нитей штапельного волокна, также присутствует небольшой процент волокон либо из нержавеющей стали, либо с алюминиевым покрытием, либо с напылением из серебра, уменьшающих статическое электричество. Однако количество такого типа волокон должно составлять менее 5%, иначе изделие приобретет сероватый оттенок.
Боб Вагнер (Плимут-Митинг, США)
В антистатиках содержится тип соединения, называемый сурфактантом. Это катионогенное поверхностно-активное вещество, состоящее из длинных молекул (как масло или жир) с положительным зарядом на одном конце. Зачастую такие сурфактанты представляют собой соединение аммония, в котором атом азота окружен четырьмя органическими группами. В процессе стирки отрицательный заряд, образующийся на поверхности ткани, притягивает к себе положительный конец молекул сурфактанта. Эти длинные молекулы маслянистого вещества смазывают волокна и таким образом предотвращают трение, вызывающее скопление статического заряда. В результате ткань легче гладится, становится более мягкой и ворсистой.
Ричард Филипс (Фейетвилл, США)
Деформирующий мед
Почему ломтик хлеба, смазанный медом, постепенно приобретает вогнутую форму?
Донал Троллоп (Стоунхаус, Великобритания)
Моя жена уверяет, что ее хлеб с медом не успевает покорежиться. Как бы то ни было, для тех, кто предпочитает неспешно грызть свой смазанный медом хлеб, я представляю простое объяснение. В хлебе примерно 40 % воды, а мед – это концентрированный раствор, в котором содержится около 80 % саxapa. Это значит, что мед вытягивает из хлеба воду. Налицо явление, называемое осмосом. Теряя воду, хлеб усыхает, но только с той стороны, где смазан медом. Поэтому ломтик и прогибается. Конечно, хлеб вряд ли покорежится, если вы мед намажете на сливочное масло. Масло образует водонепроницаемый слой, защищающий хлеб от обезвоживания медом.
Питер Берстин (Барри, Канада)
Серое вещество
Поверхность ламп накаливания там, где я работаю, со временем сереет. Почему?
Керсти Роуд (Манчестер, Великобритания)
Потемнение внутренних поверхностей ламп накаливания – результат испарения вольфрама из нити накала, происходящего в то время, когда лампа светится. В конечном счете испарение приводит к тому, что вольфрам тончает и сгорает. Разработаны различные методы снижения интенсивности процесса потемнения. Вольфрамовые нити первых ламп накаливания светились в вакууме, но вскоре выяснилось, что снизить интенсивность потемнения можно с помощью инертного газа. Современные лампы накаливания заполняют азотно-аргоновой смесью. Вдобавок рядом с нитью накала можно поместить такие газопоглощающие химически активные металлы, как тантал и титан. Эти металлы притягивают вольфрам, препятствуя его оседанию на стекле. В качестве альтернативы в лампу можно поместить небольшое количество абразивного вольфрамового порошка. Этот порошок, если его периодически встряхивать, убирает серый налет со стекла. Серый налет почти не будет появляться, если добавить в лампу галогены йод и бром. Испаряясь с нити, вольфрам вступает в реакцию с галогенами, которые затем возвращают вольфрам на нить. В результате лампа остается чистой. Чтобы вольфрамовые галоиды не конденсировались на стекле и цикл не нарушался, температура стенок лампы должна быть минимум 500°C. Для стеклянной лампы, обычно нагревающейся примерно до 150°C, это слишком высокая температура, поэтому следует использовать кварцевое (диоксид кремния) стекло. В сравнении с обычными лампами накаливания кварцево-галогенные лампы дольше не перегорают и не тускнеют. Например, за 2000 часов работы кварцево-галогенная лампа теряет менее 5% яркости. А лампа накаливания, имеющая срок службы 1000 часов, к моменту перегорания тускнеет на 15 %.
Росс Файерстоун (Уиннетка, США)
Это можно объяснить тем, что принцип действия лампы – не излучение света, а поглощение темноты. Теория поглощения темноты очень сложная, поэтому в подробности вдаваться не буду. Достаточно сказать, что, согласно положениям этой теории, темнота существует, темнота тяжелее света, темнота имеет окраску и ее скорость больше скорости света. Отвечая на ваш вопрос, можно сказать, что серый налет, со временем появляющийся на внутренних стенках лампы, – это скопления поглощенной темноты. Нечто подобное происходит и со свечкой, являющейся примитивным видом поглотителя темноты. У новой свечки белый фитиль. Когда свечка горит, он чернеет за счет поглощенной темноты.
Кен Уок (Уиган, Великобритания)
Обращаем внимание читателей на то, что революционная теория поглощения темноты пока еще не получила широкого признания в научных кругах.
Автор-составитель
Нагретый хмель
Вчера вечером мы с приятелями сидели в пабе и, потягивая темное горькое пиво, пытались понять, почему пиво выдыхается, когда теплеет? Причем в случае светлого пива это явление имеет еще более выраженный эффект.
Джон Шоу (Бригхаус, Великобритания)
Ответ следует искать в поведении газов и их концентрации в воде. Большинство сортов пива – это разбавленные растворы сахара, газов, органических кислот и других сложных соединений, а также (хотелось бы надеяться) спирта. В шипучих напитках содержится углекислый газ, который и заставляет эти напитки «шипеть». В настоящих английских элях СO2 образуется в результате реакции дрожжей с остаточным сахаром. В случае с большинством других сортов пива, в том числе с английским светлым пивом, газ добавляется искусственным путем на стадии продажи. Концентрация СO2 в растворе зависит от температуры этого раствора, в данном случае пива. В холодном пиве растворенного газа больше, чем в теплом. Вот почему такие виды рыб, как форель и лосось, нуждающиеся в большом количестве кислорода, обитают в холодных горных реках, где концентрация кислорода в воде намного выше. В пиве, налитом пивным насосом, содержится определенная концентрация растворенного СO2, но, нагреваясь под воздействием потной руки в теплом помещении, напиток утрачивает способность удерживать CO2.Избыточный газ выводится в атмосферу через поднимающиеся в пиве пузырьки, и напиток выдыхается. Другие летучие соединения, которые образуют солод и хмель, испаряются быстрее, и вы замечаете, что у пива появляется иной запах. Различия между светлым и темным сортами пива, которые отмечает ваш корреспондент, обусловлены двумя факторами. Во-первых, светлое пиво имеет менее насыщенный вкус (в силу того, что в нем содержится меньше фруктовых эфиров и спиртов с длинноцепочечными молекулами, что является результатом брожения при более низких температурах и использования дрожжей других культур) и потому подается, как правило, более холодным, чем темное пиво. Как следствие, между светлым пивом и воздухом разница температур больше, чем между темным пивом и воздухом, а значит, оно нагревается быстрее. Соответственно, светлое пиво теряет больше углекислого газа и потому быстрее выдыхается. Во-вторых, светлые сорта более насыщены углекислотой, чем темные. Соответственно, в момент продажи они больше пенятся, а значит, могут потерять больше СO3. Повышенная карбонизация, равно как и более низкая температура подаваемого пива, призвана завуалировать отсутствие вкуса – особенность, которой отличаются все светлые сорта пива английского производства. Разумеется, если вы не хотите употреблять выдохшееся пиво, пейте его быстрее либо сидите в более прохладных пабах.
Джефф Николсон (Ныокасл-апон-Тайн, Великобритания)
Наша вселенная
Пинбол во вселенском масштабе
Если все сущее во Вселенной образовалось в результате Большого взрыва и если с тех пор Вселенная расширяется, какой механизм может привести к столкновению две старые галактики?
Дон Джуитт (Сосалито, США)
Галактики могут столкнуться, потому что расширение Вселенной – это расширение самого космоса, а не движение материи в пространстве. Движения отдельных объектов происходят независимо от расширения космоса в целом. Например, гигантская галактика, известная как туманность Андромеды, фактически движется к нашей Галактике, называемой Млечным Путем, в которую входит Солнечная система.
Грант Томпсон (Рим, Италия)
Большой взрыв не был взрывом в традиционном понимании, при котором материя разлетается на куски. Скорее, Большой взрыв дал толчок процессу расширения космоса. В космологии галактики нередко сравнивают с конфетти на поверхности воздушного шарика. По мере того как шарик раздувается (то есть сам космос расширяется), галактики все дальше отодвигаются одна от другой. Следуя этой же аналогии, скажем, что именно поверхность шарика, а не его внутренний объем представляет трехмерное пространство Вселенной. Каждая галактика движется по поверхности «шарика» по своей собственной траектории под влиянием притяжения других галактик. Движения отдельных объектов никак не соотносятся с расширением самого космоса, и это значит, что галактики могут столкнуться.
Богдан Каменицки (Брно, Чехия)
Вселенная в целом расширяется. Однако из-за силы тяготения не вся материя движется от центра. Возьмем хотя бы нашу Землю, вращающуюся вокруг Солнца: половину времени мы удаляемся от центра Вселенной (где бы он ни находился и что бы собой представлял), вторую половину – движемся в обратном направлении.
Стив Майнир (Университет Эмори, IАтланта, США)
Куда свернуть?
Если взять в космос компас, на каком расстоянии от Земли стрелка прибора перестанет показывать на север? Очевидно, в космическом пространстве компас реагирует на магнитное поле Солнца или других планет, но как можно интерпретировать его показания?
Бен (Тонбридж, Великобритания)
Магнитное поле Земли подобно диполю (конструкции в виде магнитного стержня, облепленного железными опилками), хотя, вращаясь вокруг своей оси, оно образует трехмерное пространство, простирающееся в космос на расстояние в 60 000 км. На Земле мы используем компас в двух измерениях. Для составления карты магнитного поля Земли в космосе можно использовать трехмерный «компас», тоже указывающий направление на север. За пределами 60 000 км от Земли в направлении Солнца мы покидаем магнитосферу Земли и входим в область потока солнечного ветра, который также несет магнитное поле Солнца. В те периоды, когда Солнце ведет себя спокойно, его магнитное поле, в силу того, что светило вращается, имеет форму спирали. Подобным образом, если вращать над головой шланг, льющаяся из него вода будет разбрызгиваться по спирали. Измерения магнитного поля производят межпланетные космические аппараты. Делается это для того, чтобы понять, как магнитное поле Солнца и солнечный ветер взаимодействуют с магнитным полем Земли. Например, полярные сияния – это результат активности магнитных полей Солнца и Земли, при взаимодействии которых частицы плазмы солнечного ветра вторгаются в атмосферу. На противоположной от Солнца стороне Земли магнитное поле нашей планеты, взаимодействуя с солнечным ветром, стягивается в длинный магнитный хвост, обычно имеющий протяженность до 7 млн км или больше. Стрелка компаса в области этого геомагнитного хвоста будет показывать вдоль него – либо в направлении Земли, либо в противоположную сторону. Интересно отметить, что, если мы выйдем за пределы Солнечной системы, войдем в зону «гелиопаузы», где нет влияния солнечного ветра, и переместимся в межзвездном пространстве еще дальше (примерно на 150 астрономических единиц от Земли), наш компас начнет измерять галактическое магнитное поле, и не исключено, что он укажет в сторону созвездия Компаса (лат. Pyxis).
Автор-составитель
От марса – поворот налево
Я – любитель пешего туризма и летчик. Когда нужно пройти или перелететь из пункта А в пункт Б, я прокладываю курс по компасу. Какой прибор помогает астронавтам и автоматическим измерительным зондам следовать заданным курсом?
Говард Арбер (Хоторн, Австралия)
Ориентирование на местности предполагает, человеку известно, в какой точке он находится относительно цели своего путешествия и как к ней добраться. В космосе важно знать не только свое местонахождение, но и положение в пространстве, поэтому в первую очередь нужно отыскать Солнце и какую-нибудь знакомую видимую далекую звезду. Сириус – хороший ориентир, но эта звезда находится относительно близко к небесному экватору и поэтому иногда скрывается за Солнцем. Более подходящий вариант – Канопус. Эта звезда почти такая же яркая и находится далеко на юге небесной сферы, далеко от Солнца. Ориентируясь на такие звезды и Солнце, можно определить свое положение в пространстве и с помощью радара, данных из пункта управления полетом или на основе визуальных наблюдений установить местонахождение других тел. Гироскопы устраняют вибрацию и отслеживают малейшие угловые отклонения космического аппарата, а измерения доплеровского сдвига частоты позволяют вычислить свою скорость. В космосе, зная траекторию своего летательного аппарата относительно крупных небесных тел в Солнечной системе, можно рассчитать маршрут полета на миллионы километров вперед. Только когда включается двигатель, чтобы откорректировать курс, приблизиться к объекту для стыковки или вывести корабль на определенную орбиту, необходимо уточнить свое местоположение и внести соответствующие поправки.
Джон Ричфилд (Сомерсет-Уэст, ЮАР)
Полеты космических кораблей серии «Apollo» осуществлялись с помощью наземных радаров, определявших местоположение и дальность полета корабля, а также – на основе измерений доплеровского сдвига частоты – его радиальную скорость. Изменения курса рассчитывались на Земле и передавались по радио экипажу. Данные затем заносились в бортовой компьютер, контролировавший работу двигателя. В качестве подстраховки экипаж обучали ориентироваться по звездам и самостоятельно корректировать курс. Эти навыки ни разу не потребовались, хотя однажды, когда нужно было скорректировать курс корабля «Ароllо-13», компьютер оказался недоступен, и членам экипажа пришлось управлять работой двигателя в ручном режиме.
Алекс Суонсон (Милтон-Кейнс, Великобритания)
Без луны
Вдруг инопланетяне украдут Луну, как это отразится на нашей планете?
Стивен Нэри (Эдинбург, Великобритания)
Любые инопланетяне, украв Луну, спровоцируют цепь катастрофических событий, которые в конечном счете приведут к исчезновению жизни на Земле. В первую очередь прекратятся приливы и отливы. На периодические колебания уровня моря влияют и Луна, и Солнце, но доминирующее влияние оказывает Луна. Уберите Луну – и вместо ежедневных приливов на море установится неизменная тихая рябь. Другим предвестником гибели станут безумные колебания оси вращения Земли от почти перпендикулярного до фактически параллельного положения плоскости эклиптики. В результате этих колебаний сильно изменится климат: когда ось будет направлена строго вверх, на всем земном шаре круглый год будет держаться одинаково жаркая температура; когда ляжет параллельно эклиптике, земляне полгода будут изнемогать от зноя, а потом полгода мерзнуть, потому что окажутся «замурованными» в холоде на темной стороне Земли. Хуже всех придется морскому организму под названием наутилус. Этот моллюск живет в изящной раковине в форме идеальной спирали, которая разделена на множество камер. Наутилус занимает самую крайнюю камеру, ежедневно добавляя по новому слою к своему «дому». В конце каждого месяца, когда Луна завершает очередной период обращения вокруг Земли, наутилус покидает свою камеру, закрывает ее перегородкой и перебирается в новую. Ученые доказали, что количество слоев, из которых образована камера, соответствует числу дней, затрачиваемых Луной на период обращения вокруг Земли. Если Луна исчезнет, наутилус окажется в бедственном положении. Он будет навечно прикован к одной и той же камере, и ему останется только с тоской ждать наступления того дня, когда он сможет перебраться в новый дом.
Эндрю Терпин (Нью-Моут, Великобритания)
Луна и Земля взаимно притягивают друг друга. Они вращаются вокруг некоего центра, расположенного между ними, и вместе – вокруг Солнца. Если бы инопланетяне вдруг украли Луну, Земля перестала бы испытывать гравитационное влияние Луны и сместилась бы со своей орбиты в направлении, обусловленном положением Луны и Земли на тот момент. Вероятно, это привело бы к тому, что орбита Земли стала бы более вытянутой, увеличилась бы сезонная разница температур и сильно изменился бы климат. В результате наша планета стала бы необитаемой. Зная это, мы все должны поклоняться Луне, потому что без Луны не было бы и нас.
Ховик Бугосян (Лондон, Великобритания)
Исчезновение приливов оказало бы губительное воздействие на береговые экосистемы. Например, приливы обеспечивают мангровые деревья питательными веществами. Отсутствие приливов повлияло бы и на океанические течения, что вызвало бы большие климатические перемены. Кроме того, мы лишились бы главного источника ночного света, что отразилось бы на поведении всех ночных животных. Также нарушились бы жизненные циклы, связанные с лунными периодами. Совамстало бы труднее охотиться, насекомым – сложнее находить брачных партнеров, поскольку они летят на свет Луны.
Саймон Айверсон (Мейфилд, Австралия)
Чтобы успокоить переполошившихся читателей, заявляем, что, по нашим сведениям, никто из инопланетян не намерен лишать нас Луны. Пожалуй, на такой трюк не решились бы даже наделенные чувством юмора представители цивилизаций, обогнавшие нас в развитии на многие миллионы лет.
Автор-составитель
