Текст книги "Кто ест пчел? 101 ответ на, вроде бы, идиотские вопросы"

Автор книги: Мик О'Хара

сообщить о нарушении

Текущая страница: 14 (всего у книги 16 страниц)

Лес страха

Недавно я прочитал, что молнии чаще ударяют в дубы и ели, чем в сосны, а бук – наименее привлекательное для молний дерево. Кто-нибудь знает, правда ли это, и, если правда, чем это объясняется?

Джефф Кесслер (Лидс, Великобритания)

Почти столетие назад был основан ежемесячный журнал «Country Queries and Notes». В первом же номере был поднят вопрос о молниях, вызвавший огромный интерес у читателей. Их отклики и спустя год продолжали поступать в редакцию журнала. Ответы на этот вопрос были почерпнуты из разных источников и в совокупности представили следующие данные о случаях поражения деревьев ударами молнии: дуб – 484 случая, тополь – 284, ива – 87, вяз – 66, сосна – 54, тис – 50, бук – 39, ясень – 33, груша – 30, ореховое дерево – 22, липа – 16, вишня – 12, каштан – 11, лиственница – 11, клен – 11, береза – 9, яблоня – 7, ольха – 6, рябина – 2, боярышник – 1. Только с подсказки редактора один из читателей признался, что как-то видел разбитый молнией платан. А вот случаев поражения молнией падубов зарегистрировано не было. В отсутствие сведений о видовом составе лесов эта информация не позволяет сделать сколь-либо значимых выводов, но, по-видимому, определяющим фактором является высота дерева, а не его вид. Высказывались самые разные суждения, но в конце концов многие оппоненты сошлись в том, что молнии чаще поражают деревья с шершавой (и, соответственно, более влажной) корой, а не гладкой. Но все-таки следует признать то, что всем совершенно очевидно: молния может ударить куда угодно.

Джеймс О'Хейган (Эдинбург, Великобритания)

Согласно недавнему отчету Комиссии по лесному хозяйству, наиболее часто страдают от молний дуб, тополь и сосна; наименее подвержен ударам молнии бук. Однако в основу отчета легли данные двух исследований, в каждом из которых зарегистрировано относительно мало случаев. Первое проводилось в 1932—1935 годах, второе – в 1967—1985 годах, причем между данными двух исследований отмечались некоторые несоответствия – отчасти потому, что в более раннем исследовании рассматривались только разбитые молнией деревья, а во втором – деревья, даже незначительно пострадавшие от удара молнии. Последнее наблюдается довольно часто, и порой нанесенные молнией повреждения едва различимы. В североамериканских публикациях тоже указывается, что бук, березу и каштан молнии тревожат реже, чем дуб, сосну и ель. В Северной Америке молнии – более частое явление, чем в Великобритании, поэтому там принято ставить молниеотводы на деревья наиболее ценных пород. В Великобритании, насколько мне известно, только на одно дерево когда-то поставили молниеотвод. Это был очень большой кедр, который, как полагали, был в особой степени подвержен опасности удара молнии.

Существует множество теорий, объясняющих, почему в некоторые виды деревьев молнии попадают чаще. В частности, высказывается предположение что отдельные виды деревьев лучше проводят электричество потому, что в их грубой коре задерживается больше влаги. В этом случае понятно, почему бук, имеющий гладкую кору, менее подвержен ударам молний.

Саймон Прайс (Уорминстер, Великобритания)

Немного о росе

Бывало много раз, что, просыпаясь рано утром, я прямо в спальном мешке расстегивал палатку и видел, что за ночь выпала обильная роса. Приглядываясь к покрытой росой траве, я всегда замечал, что отдельные капли балансируют на самых кончиках листиков. Как они туда попадают и как удерживаются?

Джон Ламонт-Блэк (Ньюкасл-апон-Тайн, Великобритания)

Это так называемый процесс гуттации («выпотевания» листьев). На поверхности листьев есть устьица или поры, через которые испаряется вода. Ночью устьица закрыты, поэтому транспирация заметно снижается. Капли воды выдавливаются из листьев через специальные устьица – гидатоды, которые находятся на краях и кончиках листьев. Считается, что гуттация вызвана высоким корневым давлением. Травы часто выделяют воду из кончиков листьев, что и подметил ваш зоркий корреспондент, любящий ночевать на лоне природы. Гуттацию также часто можно наблюдать на кромках листьев картофеля, томата и земляники.

Фрэнсис Тобин (Мэнли, Австралия)

Капли воды на траве – это результат процесса гуттации. Корни растения вытягивают из почвы ионы неорганических веществ и переносят их в ксилему, из которой те уже не могут вновь просочиться в землю. Вода поступает в растение в процессе осмоса, в результате которого в ксилеме создается избыточное давление. Оно-то и является причиной того, что сок ксилемы вытекает из пор (гидатод) на кончиках травинок (или непосредственно из срезов по краям листьев). Увеличиваясь в размерах, капли падают, и на их месте образуются другие. Гуттация обычно происходит в ночное время, потому что днем вода из листьев испаряется достаточно интенсивно, за счет чего в ксилеме поддерживается отрицательное давление. Условия, благоприятствующие гуттации, благоприятствуют и ночлегу в палатках: чистое небо, легкий ветерок, нагретая за день земля, охлаждающийся за ночь воздух (и, соответственно, повышающаяся влажность), относительно сырая земля, поэтому колышки для палатки вбить нетрудно. Возможно, ионы некоторых полезных веществ возвращаются растению через гидатоды, а некоторые ионы в ксилеме корня повторно транспортируются флоэмой. В ходе процесса, аналогичного гуттации, развивающиеся плоды получают кальций. Временное прекращение данного процесса чревато печальными последствиями. Например, если в теплице ночью воздух сухой, в ксилеме не создастся избыточное давление. В результате в созревающих плодах может образоваться вершинная гниль, что является признаком недостатка кальция.

Джон Талетт (Эдинбург, Великобритания)

Гуттация наблюдается более чем у 330 видов 115 семейств растений и вызвана условиями, которые способствуют поглощению влаги корнями, но замедляют транспирацию. Как следствие, гуттация чаще происходит в ночное время и наиболее типична для растений влажных тропических зон, где более высокая температура почвы способствует поглощению влаги корнями, а влажная атмосфера замедляет транспирацию. Гуттация свойственна и растениям умеренного пояса, в частности бальзамину и многим видам трав, в том числе хлебным злакам. У тропического растения колоказии (Соlосаsiа antiquorum) всего лишь один лист за сутки может выделить 200 мл воды.

Джон Томлинсон (Стратфорд-он-Эйвон, Великобритания)

Проблемы транспорта

Укутывайтесь теплее!

Недавно я летел на высоте 12 000 м со скоростью 800 км/ч при температуре воздуха −50°C. Холод был жуткий, но, к счастью, я сидел в самолете. Что интересно, стенки авиалайнера, имели толщину всего 10 см. Из какого изоляционного материала они сделаны? Мне хотелось бы приобрести нечто подобное для моего дома, расположенного на уровне моря. Где можно приобрести такой материал?

Филип Уэлсби (Эдинбург, Великобритания)

Один из факторов охлаждения ветром – это, как правило, турбулентный поток, обычно воздействующий на оголенную кожу человека, которая теряет тепло за счет испарения и конвекции. При воздействии ламинарного потока на гладкую сухую металлическую поверхность, каковой является поверхность самолета, теплоотдача гораздо менее эффективна. На высоте 9000 м плотность воздуха в три раза меньше, чем на уровне моря: самолет будто летит в термосе. При скорости свыше 500 км/ч внешняя поверхность самолета сильно нагревается за счет трения. Температура некоторых частей модели самолета «Concorde» во время полета повышается на 200°C, а обшивка возвращающегося на землю космического корабля раскаляется докрасна. В салоне самолета с большим количеством пассажиров плотность энерговыделения человеческих тел в ваттах на кубометр в сотни раз выше аналогичного показателя в условиях маленького домика, а отношение площади поверхности к объему у гладкого цилиндра гораздо меньше, чем у домика неправильной формы. В герметичном салоне поддерживается определенная температура и осуществляется циркуляция воздуха. В полете двигатели самолета вырабатывают несколько мегаватт избыточного тепла, за счет которого и поддерживается комфортная температура воздуха в салоне. Изнутри салон обычно обшивают пластиком, чтобы пассажиры не касались холодного металла, а полость между внутренней и внешней обшивками заполняют обыкновенной изоляционной пеной или фиброй, по своим свойствам сходными с материалами, из которых сооружаются стены домов. Несмотря на тепло в пассажирском салоне, некоторые части самолета сильно охлаждаются, а хвостовой обтекатель и багажное отделение в хвостовой части самолета во время длительного полета даже замерзают. Следует отметить, что в самолете, который находится на земле с выключенными двигателями, так же холодно, как и в неотапливаемом фургоне.

Алан Колверд (Бишопс-Стортфорд, Великобритания)

Температура воздуха за бортом самолета, находящегося на большой высоте, очень низкая, но обшивка самолета может сильно разогреваться. Столь экстремальные температуры требуют термоизоляции, но это относится лишь к некоторым участкам корпуса самолета – над пассажирским салоном и под ним; основное же внимание уделяется звукоизоляции. Чтобы рев двигателей и шум ветра не оглушали людей, находящихся в самолете, изоляционный слой должен быть плотнее, чем при термоизоляции. В качестве изоляционного материала используется стекловолокно, состоящее из оптимально тонких волокон, наилучшим образом обеспечивающих звукоизоляцию. Толщина изоляционного слоя на крыше самолета обычно составляет 12 см, на стенках – 8 см, на полу – 3 см. Но у разных типов самолетов эти параметры несколько различаются. В самолетах применяется особенно легкий вид стекловолокна. Подобные материалы вполне доступны для потребителя и используются для теплоизоляции при строительстве домов.

Дейвид Кеттл (Дэлкит, Великобритания)

Свет включен

Когда в самолете входишь в туалет, при запирании двери в кабинке зажигается свет. Механизм запора служит также выключателем, но свет загорается только спустя 2 секунды после поворота запора на полный оборот. Почему так происходит?

Мик Таун (Вашингтон, США)

При включении слаботочного низковольтного люминесцентного светильника свет загорается примерно через 2 секунды. Именно столько времени требуется для подачи на электроды лампы электроэнергии, достаточной для возникновения дугового разряда при прохождении электрического тока через газ, которым заполнена трубка лампы. На внутреннюю поверхность стеклянной трубки лампы нанесен слой ртути. Для начала процесса ионизации эта ртуть должна нагреться до определенной температуры. Ртутная дуга, создающая свечение с длиной волны 337,1 нм вне видимого спектра в ультрафиолетовом диапазоне, возбуждает атомы в покрытии, нанесенном на внутренние стенки лампы, и они начинают испускать фотоны в видимом диапазоне. Задержка при включении света – это время, необходимое для образования разрядной дуги. В отличие от источников электроэнергии для современных люминесцентных ламп, применяемых в жилом секторе и административных зданиях, 24-вольтные источники питания, установленные в самолетах, менее «жесткие», и это значит, что они вырабатывают меньше энергии. Но импульс, необходимый для включения люминесцентной лампы с мгновенным зажиганием, на доли секунды вызовет резкий перепад напряжения, что неблагоприятно отразится на работе других приборов самолета. По этой причине и используются лампы с плавным зажиганием.

Дэн Шварц (Мейпл-Шейд, США)

До изобретения колеса

Колеса – весьма эффективное средство передвижения. Почему же в таком случае сама природа не придумала колесо?

Тирон Пилер (Лондон, Великобритания)

Вы ошибаетесь, утверждая, что колесо изобретено не природой. Подобный механизм на протяжении миллионов лет используют бактерии для передвижения. Это – основа бактериального жгутика, который немного похож на буравчик и, постоянно вращаясь, приводит в движение микроорганизм. Почти половина всех известных науке бактерий имеет хотя бы один жгутик. Жгутик присоединен к «колесу» в клеточной мембране, которое делает сотни оборотов в секунду. Само «колесо» приводит в движение крошечный «электродвигатель». Электричество вырабатывается в результате быстрой смены зарядов в кольце протеинов, присоединенных к мембране. Положительно заряженные ионы водорода выкачиваются с поверхности клетки за счет энергии химических реакций. Вытесненные ионы затем вновь возвращаются на мембрану, завершая кругооборот и вырабатывая энергию, за счет которой вращается «колесо». Единственные питательные вещества, необходимые жгутику для роста, – это структурные элементы белка. Они нагнетаются через полый канал в центральной части жгутика и, пройдя через него, в совокупности образуют новый жгутиковый материал. Это очень тонкая нанотехнология, которая даже имеет механизм задней передачи, помогающий организмам находить пишу. Поэтому утверждение о том, что колесо изобретено не природой, далеко от истины. Учитывая огромное количество существующих бактерий, можно сказать, что колесо – самое распространенное средство передвижения на свете.

Эндрю Голсуорси (Лондон, Великобритания)

Существует одна форма макроскопической жизни, которая вращается, как колесо: перекати-поле. Наземная часть этого растения отделяется от корня и, подгоняемая ветром, катится по земле, распространяя свои семена.

Эрик Кваален (Париж, Франция)

Итак, природа изобрела колесо и во всю эксплуатирует механизм вращения. Так почему же люди не найдут этим изобретениям более широкое применение?

Автор-составитель

Колеса считаются эффективным устройством только потому, что мы подстроили под них свою среду обитания (хотя и не в полной мере, как справедливо укажут нам пользователи инвалидных колясок). Для большинства земельных массивов на планете характерно неудобное для транспорта покрытие: стоит лишь съехать с ровных дорог и нахоженных троп на участки пересеченной местности с сырой, глинистой, болотистой, каменистой, песчаной или растрескавшейся почвой, в гористый район или туда, где земля покрыта снегом или льдом, и наше блестящее изобретение окажется попросту бесполезным.

Алистер Скотт (Гланд, Швейцария)

Каждая часть организма человека (и большинства других развитых организмов) подсоединена к системам, регулирующим его жизнедеятельность, или сообщается с ними. Это в первую очередь нервная и кровеносная системы. Соответственно, если бы какая-то часть организма была колесом, она тоже сообщалась бы с названными системами. Но, чтобы колесо вращалось, оно должно быть свободно. Будучи компонентом структуры организма, оно закручивало бы кровь и нервы вокруг своей оси.

Бен Хилл (Кардифф, Великобритания)

Колесный транспорт (автомобили, поезда) приводит в движение двигатель. Для тачек и тележек требуется ножной привод. У животных большинство видов движений осуществляют мышцы, которые при сокращении превращают химическую энергию в работу. Природе, чтобы переориентироваться на колесный механизм, необходимо выполнить одно из трех условий: заменить мышцы каким-то другим источником толчка, что явится сложным эволюционным процессом; совместить колеса с ногами, но в этом случае цель не будет достигнута; изобрести нечто невероятное, например бионический велосипед.

Роланд Дейвис (Севеноукс, Великобритания)

Эволюция – процесс, не загадывающий на будущее. Это просто кумулятивный результат естественного отбора, в основе которого лежат случайные мутации. Следовательно, любые новые формы жизни или движения появляются только в том случае, если на каждом промежуточном этапе своего развития организм приобретает свойства, обеспечивающие ему конкурентоспособность или по крайней мере не препятствующие его развитию. Таким образом, крыло может развиться из зачаточного крыла, потому что последнее сообщает животному, прыгающему по деревьям, некие аэродинамические свойства. И раковина может развиться из зачаточной раковины, потому что та обеспечивает организму некую защиту. Но трудно представить, что колесо в процессе эволюции могло иметь некую промежуточную форму, при которой оно обладало бы преимуществами, обеспечивающими ему конкурентоспособность. Скорее, в такой форме оно было бы ненужной обузой. Конечно, в действительности колесо давно существует: в результате эволюции появились люди, которые оказались достаточно умными и сумели изобрести колесо, а потом еще и приспособили окружающую среду для его использования.

Саймон Айверсон (Национальный университет, Индонезия)

Качка

Я целый день провел на реке, обучаясь морскому делу, а, когда вернулся домой, у меня было такое ощущение, будто комната вокруг меня качается. Чем это объяснить?

Ричард Мэтью (9 лет) (Оксфорд, Великобритания)

Ваш мозг оценивает ваше состояние по данным, получаемым из разных источников, в том числе органов зрения, осязания, положения суставов, внутреннего уха и предполагаемых результатов его восприятия. Обычно ожидаемые результаты восприятия соответствуют реальным. При их несоответствии мозг не может точно рассчитать движения, что вызывает потерю равновесия и симптом укачивания. У человека, находящегося на морском или речном судне, симптомо-комплекс укачивания может развиться в силу того, что сигналы, улавливаемые рецепторами вестибулярного аппарата, не соответствуют ожиданиям внутреннего уха. Походка «вразвалочку» – это природное лечебное средство от морской болезни: вы привыкаете предугадывать движения судна и приспосабливаться под них, меняя положение тела. Когда вы наконец сходите на берег, вас на протяжении нескольких часов или даже дней не покидает ощущение, что ваше тело продолжает подстраиваться под качку, и потому у вас создается впечатление, что комната вокруг вас раскачивается, а бывает, возникает и тошнота. У некоторых подобные симптомы не прекращаются на протяжении нескольких месяцев и даже лет. Это так называемый синдром высадки на берег. Пока точно не установлено, почему эти симптомы столь продолжительны, но методы их устранения существуют. Мореплавание – не единственный вид деятельности, вызывающий впоследствии ложное ощущение движения. Пассажиры ночных поездов иногда рассказывают, что они ощущают в коленях стук колес, после того как выходят из вагона. И астронавты по возвращении на Землю обычно испытывают головокружение, тошноту, затруднения при ходьбе и состояние кажущейся невесомости. Чем дольше человек находится в непривычных условиях, тем более выраженными и продолжительными будут последствия.

Тимоти Хейн (факультет физиотерапии и исследований движений человеческого организма (Северо-Западного университета, Чикаго, США)

Чарльз Оуман (Лаборатория эргономики транспортных средств Массачусетского технологического института, Кембридж, США)

Сверхмощные взрывы

Несколько лет назад я посетил выставку «Titanic exhibition» в лондонском Научном музее. Ознакомившись с письменным материалом одной из экспозиций, я узнал, что необходимо соблюдать крайнюю осторожность при поднятии чугунных предметов с морского дна глубиной 4 км, потому что при выходе на поверхность воды они могут взорваться. Почему это происходит?

Томас Тикстон (Уорлингем, Великобритания)

Взрыв возможен по нескольким причинам. Во-первых, внутри чугуна непременно есть газовые раковины или пузыри, образовавшиеся на значительном удалении от его поверхности. Во-вторых, чугун не очень пластичен и, как правило, трескается, а не деформируется. В-третьих, это неоднородный материал, содержащий около 4,5 % углерода, значительное количество кремния и марганца, а также фосфор и серу. Основные его включения – графит, аргентит и феррит. При погружении чугуна в такую электролитную среду, как морская вода, поверхность литья подвергается коррозии. Одним из продуктов этого процесса является водород в ионном или атомном состоянии. Ионы или атомы водорода проходят через ферритную решетку и проникают в газовые пузыри, где вновь формируются в молекулы водорода, отчего давление в полостях повышается. Поскольку данный процесс электролиза происходит на большой глубине, высокое давление, образовавшееся в газовых пузырях, становится равным значению давления воды извне. При поднятии чугунного предмета с глубины моря внешнее давление на металл уменьшается, а давление газа в полостях сильно возрастает. В лучшем случае чугун растрескается, в худшем – разлетится на куски.

К. К. Хансон (специалист по металлам, Фарнем-Сент-Мартин, Великобритания)

Старые ядра иногда взрываются после их поднятия со дна моря на поверхность. Это происходит в особых условиях, когда сульфатовосстанавливающие бактерии, обычно обитающие в осадочных отложениях на дне океана, заселяют мельчайшие трещины и щели в чугуне. Сульфаты, содержащиеся в морской воде, служат бактериям источником кислорода. Поглощая их, бактерии выделяют соединения серы с низкой степенью окисления. Растворимые аллотропные модификации серы вступают в реакцию с железом и образуют двусернистое железо (пирит) или минералы, содержащие односернистое железо. В восстановительных условиях морского дна сульфиды железа термодинамически стабильны, но, как только их поднимают на поверхность, они тут же начинают окисляться. В процессе этой экзотермической реакции образуется кислота, в результате чего металл может окислиться в считанные часы. В условиях ограниченного пространства хрупкие предметы, быстро и значительно увеличиваясь в объеме, могут взрываться.

Джефф Тейлор (специалист в областигеохимии окружающей среды, Кью, Австралия)