Текст книги "Кто ест пчел? 101 ответ на, вроде бы, идиотские вопросы"
Автор книги: Мик О'Хара
сообщить о нарушении
Текущая страница: 11 (всего у книги 16 страниц)
Космическое пиво
Слышал, что NASA вознамерилось варить пиво в космосе. Но ведь там дрожжи не смогут ни всплыть, ни опуститься на дно емкости, как того требует традиционная технология пивоварения, а образующийся углекислый газ не поднимется на поверхность. Так каким же образом будет протекать процесс брожения? Будет ли конечный продукт хоть в чем-то соответствовать пиву, сваренному на Земле?
Роджер Крайн (Олдем, Великобритания)
NASA и в самом деле интересуют вопросы, связанные с пивоварением в условиях микрогравитации. Ученые в области физики газожидкостных смесей хотели бы изучить, например, особенности процесса брожения в условиях микрогравитации и понять, что происходит при отсутствии подъемной силы, выталкивающей пузырьки на поверхность шипучей жидкости. На космических кораблях было проведено два эксперимента. В ходе первого изучалось поведение дрожжей в условиях невесомости. Были поставлены две цели: выяснить, можно ли варить пиво в космосе, и получить ценную информацию для фармацевтических компаний, проявляющих особый интерес к биологии микроорганизмов, оказавшихся в космосе. На поверку вышло, что космическое пиво почти ничем не отличается от земного. Оно имело тот же удельный вес, что и контрольные образцы, сваренные на Земле, и дрожжи в космосе вели себя так же, как и при производстве пива на Земле. Однако общее количество дрожжевых клеток и процент жировых клеток в космическом образце были меньше. Несмотря на это, процесс брожения протекал гораздо эффективнее. В связи с этим возникает вопрос: можно ли модифицировать процесс ферментации или сами дрожжи, чтобы воспроизвести данный эффект на Земле? Второй эксперимент, который проводился по запросу компании «Coca-Cola», был призван протестировать разработанную компанией систему разлива кока-колы в условиях невесомости. Трудность заключалась в том, чтобы при разливе шипучего напитка сохранить концентрацию газа в растворе. Поскольку в условиях невесомости пузырьки не поднимаются, изменения температуры, давления и даже элементарное взбалтывание приводят к тому, что весь напиток превращается в пену. Управляемый компьютером прибор корректировал температуру напитка в процессе смешивания и розлива, при этом перемешивание было сведено к минимуму, так как разлив производился в эластичный мешок, помещенный в герметичный контейнер под давлением. По мере наполнения мешка давление вокруг него понижали. Таким образом, давление на мешок извне оставалось постоянным, что препятствовало скорому улетучиванию газа из жидкости. В итоге получился космический вариант всемирно известного шипучего напитка.
Дэниел Смит (Бат, Великобритания)
Большое сжатие
Если в результате Большого взрыва антивещество возобладает над веществом, изменится ли что-нибудь во Вселенной?
Сэм Хопкинс (вопрос поступил по электронной почтебез указания обратного адреса)
Жить во Вселенной, где преобладает антивещество, – это все равно что жить в своем зеркальном отражении. По существу, мы не заметили бы никакой разницы. Все положительные заряды стали бы отрицательными и наоборот. И те, кто изучал бы физику в антивещественном мире, считали бы, что позитроны, вращающиеся вокруг отрицательно заряженных ядер, – это абсолютно естественное явление, как нас вполне естественно, что электроны вращаются вокруг положительно заряженных ядер.
Майкл Фоллоуз (Уилленхолл, Великобритания)
До начала 1960-х годов ответ звучал бы так: «Вообще-то, насколько можно судить, нет оснований полагать, будто что-то изменится». С тех пор были выявлены некоторые различия между веществом и антивеществом, и теперь мы отвечаем: «Возможно пока нельзя сказать, что именно изменится и почему». Нам пока еще даже неизвестно, почему именно вещество преобладает во Вселенной. Вероятно, причина тому – некая произвольная асимметрия, также не исключено, что в условиях, сложившихся в решающий момент, антивещество оказалось нестабильным. Так есть ли построенный из антивещества аналог нашей Вселенной, на котором бы существовала жизнь и т. п.? Наверняка мы не знаем. В нашей вещественной Вселенной эволюция звезд и жизни протекает очень медленно, но это не значит, что не может существовать более быстро развивающая вселенная. Даже сегодня некоторые полагают, что в кварковой среде нейтронных звезд, где протекают сверхскоростные реакции, живые структуры со строением сложных цивилизаций могут рождаться и погибать столь быстро, что мы не успели бы и глазом моргнуть. Возможно, к тому времени, когда антивещество исчезло, оно бы породило обитаемые миры столь же сложные, как наша Вселенная. Или такой мир еще не возник, в силу того что антивещество, как принято считать, существует во времени, движущемся в обратном направлении.
Джин Ричфилд (Сомерсет-Уэст, ЮАР)
Почему ваш корреспондент столь уверен, что антивещество уже не возобладало?
Вилнис Весма (Ньюэнт, Великобритания)
Наша планета
Мусорная свалка в земной мантии
Можно ли бетонный контейнер с ядерными отходами похоронить в зоне субдукции так, чтобы в дальнейшем их поглотила мантия Земли? Можно ли этот способ удаления ядерных отход считать эффективным? Если нет, то почему?
Алек Паппас (Темпе, США)
Способ удаления радиоактивных отходов путем захоронения в зонах субдукции был предложен еще на заре развития атомной энергетики. Выдвигались и другие идеи. Суть их заключалась в следующем: поместить контейнеры с отходами на антарктический снег, чтобы они постепенно, по мере таяния снега, опускались к подошве ледяного покрова. В принципе идея захоронения в зонах субдукции теоретически абсолютно разумна, но ее осуществление связано с определенными трудностями. Зоны субдукции нестабильны и непредсказуемы, и отложения на поверхности субдуцирующей плиты океанической коры, как правило, не уносятся в мантию, а срезаются, образуя так называемую аккреционную призму. Это чревато тем, что отходы могут быть вновь вытеснены на морское дно. Пожалуй, проблема была бы решена, если бы контейнер удалось заложить в глубокую скважину, пробуренную в базальтовом слое коры, но зоны субдукции обычно находятся на такой глубине, где бурение практически невозможно. Предлагалось и более простое решение: заложить отходы в толстые пласты глины, покрывающие большинство геологически стабильных абиссальных равнин, расположенных на относительно небольших глубинах. Это можно было бы сделать следующим образом: либо пробурить в глине полости для контейнеров с отходами, либо отправить отходы в океан на ракетообразных «пенетрометрах», которые за счет кинетической энергии смогут проникнуть в глубь пластичной глины на десятки метров. Эти методы создают определенные сложности, но с их помощью вполне реально поместить отходы в стабильную глухую среду, где не страшны утечки из контейнеров, поскольку частички глины благополучно поглотят весь радиоактивный мусор. Как бы то ни было, ни один из вышеназванных методов не найдет применения в ближайшем будущем, потому что захоронение радиоактивных отходов в море запрещено в 1983 году Лондонской конвенцией о предотвращении загрязнения моря сбросами отходов и других материалов.
Сэм Литтл (Хейл, Великобритания)
Вода, вода…
Как океанографы определяют среднюю глубину океана? При определении уровня моря (что знать крайне важно) они высчитывают параметры понижения и повышения, как мне кажется, с точностью до сантиметра. Но ведь даже в безветренный день уровень океана повышается и понижается отнюдь не на несколько сантиметров, хотя бы из-за локальных волнений, не говоря уже про приливы, отливы и штормы.
Роджер Шарп (вопрос поступил по электронной почте без указания обратного адреса)
Карту дна океана составляют при помощи спутниковых измерений аномалий гравитационного поля. Дно океана статично, поэтому вывести среднее значение глубины за длительный период можно с высокой точностью, хотя, к сожалению, не до сантиметра. В любом случае для определения показателей повышения уровня моря необязательно знать среднюю глубину. Уровень моря измеряют у берега приливомерами и из космоса – спутниковыми альтиметрами. Приливомеры могут представлять собой традиционные поплавковые уровнемеры, датчики акустических колебаний или радары. Быстрые колебания свободной поверхности моря, вызванные волнами, можно сгладить, поместив приливомер в «успокоительный колодец» – вертикальную трубу с отверстием в днище размером в одну десятую диаметра самой трубы. «Успокоительный колодец» гасит волны, но позволяет измерить высоту приливов и подъемов уровня воды. Расчеты с помощью спутниковых альтиметров гораздо более сложные, поскольку приходится учитывать атмосферное давление, содержание водяных паров и прочих веществ в атмосфере, а также степень рассеивания волн и приливные эффекты. Процесс этот очень трудоемкий, и даже альтиметры необходимо выверять по приливомерам. И для приливомеров, и для спутниковых альтиметров ключ к достижению миллиметровой точности – усреднение. Спутники делают замеры уровня моря на площади около 7 км в диаметре, и на основе данных их приборов и показаний прибрежных приливомеров выводится средняя величина. Таким образом удается исключить из расчетов колебания, вызванные приливами, волнами, штормами и даже сезонными циклами, что позволяет точно определить средний уровень моря. Всемирная база данных среднемесячного уровня моря находится в Постоянной службе наблюдений за уровнем моря в Великобритании. Согласно зарегистрированным показаниям, за последнее столетие уровень моря поднимался примерно на 2 мм в год. За последнее десятилетие уровень моря поднимался примерно на 3 мм в год, но пока нельзя сказать, носят ли эти колебания временный характер, или это долгосрочное изменение.
Саймон Хоулгейт (Постоянная служба наблюдений за уровнем моря Океанографической лаборатории им. Праудмена, Бидстонская обсерватория, Прентон, Великобритания)
Уровень моря измеряют приливомерами, которые укрывают от волн в «успокоительных колодцах». Но этими приборами можно измерить лишь относительную высоту точек земной поверхности и моря. Следует иметь в виду, что колеблется не только уровень моря; Земля тоже деформируется в результате тектонических смещений плит и других природных процессов. В крупных портах на показания приливомеров влияет урбанизация: большие города оседают под собственным весом, что порой создает иллюзию повышения уровня моря. Интенсивное заселение таких городов, как Аделаида на юге Австралии, ускоряет процесс отвода грунтовых вод из-под них, и города опускаются ниже уровня моря. Поэтому спутниковая высотометрия, учитывающая все эти факторы, является более точным способом измерения колебаний уровня моря. Если принять во внимание перечисленные выше процессы, можно только удивляться тому, что, по данным измерений, в результате глобального потепления уровень моря повышается лишь на 1,7–2,4 мм в год. Это происходит за счет термального расширения воды и таяния материковых льдов.
Майкл Фоллоуз (Уилленхолл, Великобритания)
Уровень моря измеряют с помощью радарных высотомеров, установленных на спутниках. Если известно, на какой высоте находится спутник, уровень поверхности океана можно вычислить с точностью до нескольких сантиметров. Среднее значение высот многих орбит над определенным местом используется для составления карты кратковременных изменений уровня моря, вызванных такими природными явлениями, как сезонное потепление, расход воды в реках и испарение. Карта колебаний среднего уровня моря за более долгий период показывает изменения уровня моря, вызванные такими явлениями, как ответвления Экваториального и Северо-Атлантического течений. Зная среднее значение высот всех орбит над всеми океанами за определенный период времени, мы вычисляем средний уровень Мирового океана, который, как выясняется, повышается примерно на 2,3 мм в год. Один из ценнейших аспектов полученной карты уровня моря состоит в том, что она отражает рельеф морского дна. За счет дополнительных нагромождений в виде морских возвышенностей увеличивается гравитация и чуть поднимается уровень поверхности океана над рельефом дна. В местах прогиба морского дна уровень моря ниже. Благодаря спутниковой альтиметрии удалось составить карту прежде неисследованного океанического дна всего за несколько лет; если бы использовались обычные технологические приемы, на это ушло бы целых 100 лет. В результате получена бесценная информация. Например, спутниковые альтиметры помогли обнаружить метеоритный кратер размером 20 км в диаметре, расположенный к югу от Новой Зеландии. С помощью оборудования морских судов сделать это было бы практически невозможно или пришлось бы затратить очень большие средства.
Тед Брайант (замдекана факультета точных наук Вуллонгонгского университета, Австралия)
Скрытые глубины
Я всегда считал, что море кажется синим потому, что в нем отражается синь неба. На острове Мальта, где я отдыхал, море было чистое и прозрачное и в подводных пещерах отливало лазурью, а ведь там небо не отражалось. Чем можно объяснить такой цвет?
Питер Скотт (Норфолк, Великобритания)
Морская вода кажется синей, потому что она великолепно поглощает световые волны всех длин, за исключением более коротких волн синего спектра, которые хорошо рассеиваются. Все, что находится в воде, в том числе сама вода, наделено способностью поглощать и рассеивать свет, что и вызывает его ослабление. Цвет моря зависит от типа и концентрации планктона. В тропических зонах океанов вода прозрачная, потому что в них отсутствуют взвешенные наносы и планктон, хотя бытует ошибочное представление, что тропические воды обладают высокой биологической продуктивностью. На самом деле эти зоны океана практически стерильны в сравнении с более холодными и богатыми планктоном зонами умеренного пояса. Неорганические частицы и растворенные вещества также отражают и поглощают свет, что влияет на степень прозрачности воды.
Йохан Уис (Белвиль, ЮАР)
Данный эффект – результат селективного поглощения света молекулами воды, главным образом ее кислородным компонентом, который поглощает красный элемент спектра видимого излучения. По этой же причине голубыми кажутся ледяные покровы на полюсах и крупные айсберги.
Альберт Дэй (Норфолк, Великобритания)
Цвет воды в открытом море зависит от ее способности отражать свет, но это не определяющий фактор. Даже чистая вода имеет слегка голубовато-зеленоватый оттенок, потому что она отфильтровывает красный и оранжевый компоненты спектра. А вот грязные примеси в воде, особенно органического происхождения, очень сильно влияют на цвет воды. Свет, струящийся в подводные пещеры, о которых пишет автор вопроса, должно быть, проходит через более толстый слой морской воды, чем свет, который мы обычно видим. Причем интенсивно поглощаются длины волн всех цветов спектра, кроме синего и зеленого, отчего вода кажется еще более лазурной. В принципе в таком свете содержится столь мало красного элемента, что моряки, проведшие несколько дней на подводной лодке, после всплытия воспринимают окружающую среду в неестественно-красноватом цвете.
Джон Ричфилд (Сомерсет-Уэст, ЮАР)
В озере Голубое у горы Гамбье на юге Австралии вода всегда синяя, независимо от того, светит солнце или нет. Озеро находится в известняковой зоне и насыщено карбонатом кальция. Мельчайшие частички взвешенных в воде соединений более интенсивно рассеивают синий цвет, потому озеро и кажется синим. В морской воде очень много растворенного карбоната кальция, но содержащийся в ней магний препятствует его отложению. Однако это может произойти, если морская вода вступит в соприкосновение с кальцитом в составе камня или почвы. Возможно, как раз это и происходит в подводных пещерах на острове Мальта.
Роберт Джерриц (Уэмбли-Даунс, Австралия)
Бетонные джунгли
Какую часть площади Великобритании занимают дороги?
Стивен Уэбб (Уэст-Мерси, Великобритания)
Трудно назвать точную цифру площади дорог с твердым покрытием, ведь дороги очень узкие в сравнении с окружающей местностью, по которой они пролегают, и почти не видны на карте. Я не располагаю цифрами относительно всей Великобритании, но могу представить данные по Большому Лондону, которые мы получили вместе с Энн Уоррелл, проанализировав материал аэрофотосъемки с высоким разрешением. Согласно этому исследованию, автомобильные дороги покрывают 8,5% площади Большого Лондона, пешеходные дорожки и тротуары – 3,7%, автомобильные стоянки – 5,1%. Каждый из названных показателей имеет среднеквадратичную погрешность менее 1 %. Интересно отметить, что в Лондоне под дорожное покрытие земли отдано больше, чем под какие-либо другие нужды, за исключением пригородных парков, которые занимают 19,3% площади. Что касается Великобритании в целом, здесь цифры должны быть ниже, если учесть, что Лондон окружен пригородом и, соответственно, имеет обширную сеть дорог.
Дейв Досон (начальник Отдела стратегии по сохранению биологического разнообразия Управления Большого Лондона, Великобритания)
Если коротко, то бетонные джунгли автомобильных дорог занимают менее 1% всей площади Великобритании. Сколь незначительна эта цифра, становится очевидно, если взглянуть на нашу милую зеленую страну с высоты птичьего полета. Членам интернет-сообщества SABRE (Society for All British Road Enthusiasts) пришлось немало потрудиться, чтобы вывести этот показатель. Проанализировав противоречивые официальные данные, мы подсчитали, что протяженность дорог общего пользования составляет 425 121 км, в том числе скоростных 3589 км, дорог категории «А» – 56 696 км (из них 7921 км – дороги с двусторонним движением), дорог категории «В» – 32 850 км, дорог категории «С» 89 686 км и дорог местного значения – 242 300 км. Предположительно средняя ширина проезжей части скоростных магистралей составляет 26 м, дорог с разделительной полосой – 18 м, других автострад – 12 м, дорог категории «В» – 8 м, дорог категории «С» – 4 м и дорог местного значения – 3 м, а это значит, что общая площадь всех дорог равна примерно 2200 км2. Территория Великобритании 241 590 км2, значит, автомобильные дороги занимают 0,9% ее площади. Иногда при оценке ширины дорог учитываются обочины и сплошные придорожные посадки, и тогда называется более высокая цифра – около 1,3%. Но это неточный показатель, потому что обочины дорог в значительной мере являются частью среды обитания диких животных и растений и дорогами считаться не могут.
Бифф Вернон (член руководящего комитета ОБА, Лаут, Великобритания)
Согласно данным, опубликованным Министерством транспорта в бюллетене «Road Traffic Statistics for Great Britain» (2002), общая площадь автомобильных дорог Великобритании в 2001 году составляла 3300 км2. Это примерно 1,4% всей площади страны.
Тим Лоуэлл (Бристоль, Великобритания)
Цифра из отчета Министерства транспорта, которую назвал в своем ответе Тим Лоуэлл, получена с учетом обочин и сплошных придорожных насаждений, поэтому она ближе к более высокому показателю представленному Биффом Верноном.
Автор-составитель
Сезонные отклонения
Я всегда был уверен, что дни равноденствия выпадают на 21 марта и 21 сентября и вместе с днями солнцестояния делят год на 4 равные части. Однако часто датой равноденствия называют не 21-е число, а какое-то другое. Но ведь деление года на четыре равные части обусловлено вращением Земли вокруг Солнца. Тогда почему меняются даты?
Кингсли Ричард (Тулуза, Франция)
Весеннее и осеннее равноденствия – это моменты времени, когда на экваторе в полдень Солнце находится точно в зените (или, выражаясь астрономической терминологией, пересекает небесный экватор). В периоды равноденствий продолжительность дня на всей Земле равна продолжительности ночи. Моменты равноденствий из года в год перемещаются относительно начала календарных суток. В Северном полушарии весеннее равноденствие обычно случается 20 или 21 марта, осеннее – 22 или 23 сентября (в Южном полушарии наоборот). Даты не всегда совпадают, потому что существуют високосные годы, и, соответственно, момент наступления равноденствия смещается примерно на сутки. Дни весеннего и осеннего равноденствий наступают, когда Земля находится в строго противоположных друг другу точках своей орбиты, но, как ни странно, даты, на которые приходятся моменты равноденствий, не делят год на две равные половины. Если взять среднее значение дат равноденствий и среднюю продолжительность года, выясняется, осеннее равноденствие наступает через 186 дней после весеннего, а весеннее равноденствие – всего через 179,25 дня после осеннего. Это потому, что 3емля движется по эллиптической орбите и наиболее близко подходит к Солнцу в начале января. В соответствии со вторым законом Кеплера, который гласит, что линия, соединяющая Солнце и планету, за равные промежутки времени «заметает» равные площади, в это время года Земля движется по своей орбите с наибольшей угловой скоростью. В результате 3емля проходит половину орбиты от осеннего до весеннего равноденствия за меньшее время, чем половину орбиты от весеннего до осеннего равноденствия, когда она находится дальше от Солнца и движется медленнее. Соответственно, период весна – лето, имеющий продолжительность светлого времени суток на 12 часов больше, в Северном полушарии длится почти на 7 дней дольше, чем в Южном.
Роберт Харви (Суиндон, Великобритания)
Утверждение о том, что год должен делиться на четыре равные части, ошибочно. Еще в 140 году Птолемей попытался объяснить, почему времена года имеют неравную продолжительность. Как я написал в своей книге «Astronomy: From the Earth to the Universe», текущие данные показывают, что весна длится 92 дня 19 часов, лето – 93 дня 15 часов, осень – 89 дней 20 часов и зима – 89 дней 0 часов. Птолемей пришел к выводу, что центр орбиты вращения Солнца вокруг Земли (по причинам, тогда представлявшимся вполне очевидными, эта орбита была правильной окружностью) смещен относительно Земли, либо у большой окружности орбиты имеется эпицикл. Благодаря труду Иоганна Кеплера, опубликованному в 1609 году, мы теперь можем дать следующее объяснение: Земля обращается вокруг Солнца по эллиптической орбите, причем скорость движения Земли варьируется в соответствии со вторым законом Кеплера. Земля находится ближе всего к Солнцу (в перигелии) в начале января, а значит, осенью – зимой она движется быстрее, потому-то этот период и короче.
Джей Пасачофф (Колледж Уильямса, Массачусетс, США)
