Потери энергии
«Когда применяется так называемый эффект рогатки для ускорения межпланетных космических кораблей? Очевидно, в нем используется притяжение планеты, но мне с моими примитивными познаниями в физике кажется, что любая кинетическая энергия, приобретенная при приближении к объекту, будет неизбежно потеряна как потенциальная при удалении от объекта. Каким образом планета придает кораблю энергию?»
Дэвид Бейтс Эли, Кембриджшир, Великобритания
У меня возникли те же затруднения, что и у автора вопроса, когда я впервые услышал о запуске «Вояджера» с применением «эффекта рогатки». Очевидно, что чистого выигрыша в энергии не получится, если зонд просто преодолеет стационарное поле тяготения.
Но Юпитер и поле его притяжения вращаются вокруг солнца со скоростью около 1300 метров в секунду, и любой зонд, пролетающий за планетой, получит ускорение от ее движущегося поля тяготения — почти как серфер, использующий энергию волны. Энергию придает не поле тяготения, а кинетическая энергия движущейся планеты, которая слегка притормаживает на орбите и еще чуть-чуть приближается к Солнцу.
Планета прибавляет скорость, направляясь к Солнцу и, как ни парадоксально, вращается быстрее, чем прежде. На приближение Юпитера к Солнцу на 10-15 метров (расстояние, примерно равное диаметру протона), затрачивается более 416 мегаджоулей.
Майк Браун Натсфорд, Чешир, Великобритания
Живые и мертвые
«В одной из песен американской актрисы и певицы Пори Андерсон повторялись слова "Теперь, когда живых больше, чем мертвых..!" Правда ли это? Если да, когда это произошло? А если нет, может ли вообще произойти? Есть ли у нас достоверная статистика по численности населения в доисторический период?»
Джон Вудли Тулуза, Франция
Приведенный ниже ответ основан на вычислениях, опубликованных Международным институтом статистики.
Если население планеты всегда росло нынешними темпами, удваиваясь за период, равный средней продолжительности жизни человека, тогда количество ныне живущих превысило количество мертвых.
На самом деле все было по-другому. В прошлом случались продолжительные периоды, когда численность населения совсем не росла, а люди продолжали умирать. Как ни странно, мы располагаем информацией о численности населения в разные исторические эпохи, в том числе данными переписей, которые проводили римляне и китайцы.
Сведения по более древним временам получены, исходя из площади обрабатываемой земли или охотничьих угодий, а также количества людей, которые могли прокормиться плодами этой земли (с учетом существовавших тогда методов производства продуктов питания). По оценкам Ж.-Н. Бирабена, за 40 000 лет до начала н. э. в мире насчитывалось 500 тысяч человек. Численность населения росла, но темпы ее роста менялись: в первом тысячелетии новой эры она составляла 200–300 миллионов человек, а в начале XIX века достигла миллиарда человек.
Умножая численность населения на показатель смертности, мы обнаружим, что всего с 40 000 года до н. э. до наших дней умерло порядка 60 миллиардов человек. А нынешняя численность населения всего мира не превышает 6 миллиардов.
Несмотря на то что подтвердить точность исторических сведений невозможно, погрешности не могут быть настолько велики, чтобы прийти к выводу о превосходстве численности живущих людей. Мертвых всегда было больше, и так будет продолжаться еще неопределенно долгое время.
Роджер Тэтчер Нью-Молден, Суррей, Великобритания
В саду Эдемском количество живых (2 человека) превосходило количество мертвых (0).
Дж. Л. Папагеоргиу Лестер, Великобритания
В древнеиндийском эпосе «Махабхарата» старшему среди пандавов Юдхиштхире бог Яма, страж загробного мира и всех праведных, задает множество вопросов, в том числе и приведенный выше, чтобы испытать познания, силу разума и правдивость Юдхиштхиры.
Превратившись в аиста, Яма охранял пруд, из которого напились четыре брата Юдхиштхиры. Не сумев ответить ни на один вопрос Ямы, братья пали мертвыми. Когда Яма в облике аиста спросил: «Кого больше, живых или мертвых?» — Юдхиштхира ответил: «Живых, ведь мертвых уже нет!»
Яма принял этот и все остальные ответы Юдхиштхиры который на самом деле приходился ему сыном, благословил его и воскресил его мертвых братьев.
Шафи Ахмед Лондон, Великобритания
Искусственный снег
«Можно ли снизить влияние парникового эффекта, если выкрасить крыши домов в белый цвет, чтобы они отражали солнечные лучи так же, как снеговые шапки полюсов? Существует ли краска, обладающая отражающими свойствами снега?»
Пол Нолан Уоррингтон, Чешир, Великобритания
Белые крыши могли бы отражать больше солнечного света и компенсировать глобальное потепление. По данным Глобального картографического проекта для городской и сельской местности (GRUMP), разработанного Институтом Земли при Колумбийском университете (Нью-Йорку, примерно 3 % поверхности суши занимают различны строения.
Альбедо Земли составляет 0,29; это означает, что Земля отражает около 29 % солнечного света, попадают на нее. При альбедо, равном 0,1, города поглощают больше солнечного света, чем планета в целом. Перекраска всех крыш в белый цвет увеличит альбедо Земли с 0,29 до 0,30. В соответствии с очень простой нуль-мерной моделью Земли это приведет к падению температуры на планете почти на 1 °C, что полностью компенсирует глобальное потепление, возникшее с началом промышленной революции. Но в нуль-мерной модели не учитывается влияние атмосферы и, что особенно важно, роль облаков. Интересно было бы узнать, есть ли более сложные модели, предсказывающие последствия подобного похолодания.
Майк Фоллоуз Уилленхолл, Западный Мидлендс, Великобритания
Гораздо полезнее было бы превратить крыши в мини-электростанции, покрыв их фотоэлектрическими плитками. Эта энергия заменила бы значительную часть энергии полезных ископаемых, и нам не пришлось бы нарушать сложную и нестабильную климатическую систему Земли. Лучше профилактика, чем лечение, эффект которого неизвестен.
Майк Халм Норидж, Великобритания
Угасающая звезда
«Производя энергию, Солнце скорее всего теряет массу, и сила его притяжения ослабевает. Будут ли планеты по спирали отдаляться от Солнца? Если да, то насколько и как далеко окажется Земля к тому времени, как Солнце превратится в красного гиганта?»
Майк Гэнли Фернтри, Тасмания, Австралия
Солнце теряет около 4 миллионов тонн в секунду — массовый эквивалент энергии, которую оно вырабатывает в ходе термоядерных реакций. Еще несколько миллионов тонн — потери, вызванные солнечным ветром и другими выбросами частиц. Но даже после двух миллиардов лет эти потери составляют всего одну десятитысячную массы Солнца. Поэтому и расстояние от Солнца до Земли увеличится на долю такого же порядка.
