В том же выпуске журнала можно встретить и другие работы Мередита, Боулдерстоуна и Клэптона. К примеру, две статьи посвящены одной из самых острых экологических проблем современности.
В статье «Никто не любит погорячее» авторы предлагают и подробно описывают способ «отодвинуть Землю подальше от Солнца с целью понизить температуру на ее поверхности». А в статье-сиквеле «Никто не любит погорячее-2» всесторонне рассматривают вопрос, «годятся ли для этой задачи современные технологии ракетостроения». И приходят к выводу, что масса топлива, необходимого для воплощения замысла, «всего на несколько порядков меньше собственной массы Земли. Из-за соотношения этих двух величин конкретное число ракет не так уж и важно».
Meredith C. J., Boulderstone D., Clapton S. (2011). Association Football on Mars. Journal of Physics Special Topics 9 (1).
— (2010). None Like It Hot. Journal of Physics Special Topics 9 (1).
— (2010). None Like It Hot II. Journal of Physics Special Topics 9 (1).
Почему бедуины в раскаленных от жары пустынях ходят в черных балахонах? Этот вопрос настолько заинтриговал четверых ученых — среди которых ни одного бедуина, — что они решились на эксперимент. Их работу под заголовком «Почему бедуины в раскаленных от жары пустынях ходят в черных балахонах?» напечатал журнал Nature четверть века назад.
«Судя по всему, — отмечают ученые, — нынешние обитатели Синайского полуострова, бедуины, за долгие годы выработали оптимальную стратегию выживания в пустыне. Однако при первой встрече с бедуином в черной рубахе, который ведет за собой стадо черных коз, многих терзают сомнения — так ли эта стратегия хороша на самом деле. Поэтому мы задались целью выяснить, помогают ли черные рубахи бедуинам оградить себя от пагубного действия солнечных лучей».
Команда исследователей — Чарлз Ричард Тейлор и Вирджиния Финч из Гарвардского университета, а также Амирам Школьник и Арье Борут из Тель-Авивского университета — легко выяснили, что под черными рубахами воздух нагревается сильнее, чем под белыми. Однако у ученых зародилось сомнение — не следует ли копнуть глубже?
Источником вдохновения для них стала статья 1969 года про скотоводство. Джон Хатчинсон и Грэхем Браун из Лаборатории исследования животных имени Иэна Клюниса Росса в Проспекте (штат Новый Южный Уэльс, Австралия) занимались дойными коровами фризской породы. Ученые обнаружили, что тепло и свет проникают в белую шерсть глубже, чем в черную. Для животных это выгодно тем, что даже слабый ветерок мгновенно уносит излишек тепла.
И все-таки коровы не люди. А как обстоят дела у людей?
Тейлор, Финч, Школьник и Борут следили за балансом тепла — сколько калорий приходит и сколько уходит — у самоотверженного добровольца. Ему, сообщают авторы, пришлось нелегко: «В середине дня в пустыне доброволец встает лицом к солнцу. Надевает (1) черную бедуинскую рубаху; (2) похожую рубаху белого цвета; (3) армейскую желто-коричневую униформу и (4) одни шорты (другими словами, раздевается до пояса)».
Каждый из эпизодов (в черной робе, в белой робе, в униформе и топлесс) длился по 30 минут. Эксперимент ставили в пустыне Негев между Мертвым морем и Эйлатским заливом, а это довольно жаркое место. Пока доброволец пекся на солнце, термометр показывал от обычных для летней городской духоты 35 градусов Цельсия до 45 градусов жары — и это уже серьезное испытание для сильных духом. Можно сказать, что подопытный — пусть история и не сохранила его имени — грелся в лучах славы в самом прямом смысле слова.
Результаты были ясными и недвусмысленными. В статье говорится: «И в белой, и в черной рубахе бедуин получает одинаковое количество тепла. А избыток тепла, который накапливает черная рубаха, теряется прежде, чем достигнет кожи».
Ученые отмечают, что бедуины носят свои балахоны на голое тело. Охлаждение происходит за счет конвекции. Часто одежда под порывами ветра выдавливает горячий воздух наружу, как кузнечные мехи. А еще пространство между кожей и тканью ведет себя как каминный дымоход: чем теплее воздух — тем быстрей он уйдет по этому коридору наверх.
Так было убедительно показано научным путем, что люди в черном остывают не хуже, чем люди в одежде любого другого цвета. По крайней мере, если они бедуины.
Shkolnik A. C., Taylor R., et al. (1980). Why Do Bedouins Wear Black Robes in Hot Deserts? Nature 283: 373-75.
Hutchinson J. C. D., Brown G. D. (1969). Penetrance of Cattle Coats by Radiation. Journal of Applied Physiology 26 (4): 454-64.
«Каковы возможности человеческого носа по кондиционированию воздуха?» Озвучьте этот вопрос в следующий раз, когда на вечеринке все вокруг вас окажутся специалистами по климат-контролю. Инженеры этого профиля отлично разбираются в сплит-системах, отоплении и вентиляции, но ничего не знают про чудесные свойства своего собственного носа в качестве кондиционера.
Если ваш вопрос все-таки будет услышан, то неизбежно разыграется безумное действо в двух актах. Сначала каждый инженер измерит у соседа размеры носовой полости, а также температуру и давление пара внутри нее. Потом все наперегонки бросятся рассчитывать и пересчитывать — и так до самого конца вечеринки.
Чтобы спасти положение, расскажите им про статью, озаглавленную «Возможности человеческого носа по кондиционированию воздуха» и опубликованную в журнале Annals of Biomedical Engineering. В статье Сара Нафтали и ее коллеги из Тель-Авивского университета рассказывают, как они, вооружившись тремя искусственными носами, бились над решением сей проблемы.
Ни один из этих искусственных носов любящая мать не пожелала бы увидеть на лице своего ребенка. Первый, хотя ученые и называют его «носоподобным», даже отдаленно не напоминает настоящий. Однако это неказистое заводское изделие имеет внутреннюю систему протоков, которая соответствует «усредненным данным о носовых полостях у людей». Второй искусственный нос носит малопривлекательное имя «носоподобный с клапаном».
Третий — проработанная до деталей механическая копия реального человеческого носа со множеством характерных округлостей и бугров. Этот нос, как и носы живых людей в подавляющем большинстве случаев, сильно отличается от усредненного. Поэтому ученым он был нужен прежде всего для проверки: имеют ли отношение к реальной жизни опыты на «носоподобном носе» и «носоподобном носе с клапаном».
Искусственные сопение и пыхтение раскрыли авторам глаза на два факта. Первое: носоподобные носы достаточно реалистичны, так что больше не нужно ради каждого чиха ставить множество неудобных экспериментов на живых носах живых добровольцев. Второе: основные каналы внутри носа выполняют 90 % работы по кондиционированию воздуха в организме. А именно, поставляют легким воздух надлежащей температуры и влажности вне зависимости от того, насколько холодно и сыро вокруг.
А если вдруг на вечеринке вас познакомят с тем из немногих специалистов по климат-контролю, которые все-таки осведомлены о возможностях носа по кондиционированию, не отчаивайтесь. У вас есть в запасе еще одна отличная возможность оживить беседу. Спросите его: хорошо ли охлаждается голова у голубя?
Многие годы орнитологи спорили о том, как любимые ими существа избегают перегрева. Больше 10 лет назад Роберт Сен-Лорен и Жак Ларошель из Университета Лаваля в Канаде написали в соавторстве работу «Охладительные возможности голубиной головы». Описывается, как ученые внедряли температурные датчики в пищеварительный тракт птиц, закутывали их с ног до головы в термоодеяло и помещали в аэродинамическую трубу. Было установлено: птице достаточно открыть клюв, не издавая не звука, чтобы перегрева не случилось. Осталось проверить, годится ли этот рецепт для участников человеческой вечеринки.
Naftali S., Rosenfeld M., et al. (2005). The Air-Conditioning Capacity of the Human Nose. Annals of Biomedical Engineering 33 (4): 545-53. St. Laurent R., Larochelle J. (1994). The Cooling Power of the Pigeon Head. Journal of Experimental Biology 194: 329-39.
Раньше европейские стиральные машины имели привычку бродить по помещению, а американские ничего такого не делали. Дэниэль Конрад и Вернер Сёдель объяснили, в чем дело, в исследовании «О проблеме вибрационных блужданий стиральных машин-автоматов». Работу Конрада и Сёделя, сотрудников Механико-инженерной школы университета Пердью в городе Уэст-Лафайет (штат Индиана, США), напечатал в 1995 году Journal of Sound and Vibration.
В наше время страх перед бродячими машинами — обычная вещь. Взять хотя бы японский научно-фантастический фильм 1995 года «Механический нарушитель Хакайдер». Кинокритик Джейсон Бьюкенен пишет, что когда главный герой, киборг Хакайдер, выходит из-под контроля, он все разрушает на своем пути, и «никто не может помешать ему снести Джизус-Таун с лица земли».
Со стиральными машинами тех лет случились воистину пугающие вещи. Сюжет детективного триллера 1993 года «Кровавая стирка» закручивается вокруг стиральной машины итальянского производства с расчлененным трупом внутри.
Конрад и Сёдель, не будучи охотниками за сенсациями, ограничились инженерной стороной дела. «Проблема блуждания стиральных машин-автоматов все больше и больше волнует производителей, — пишут они. — В моду входят легкий пластик и композиты. Уменьшение массы, связанное с использованием этих материалов, увеличивает шансы, что машина станет бродить».
Склонность стиральных машин к прогулкам вытекает из дизайнерского решения. Барабан с бельем у устойчивых американских машин вращается вокруг вертикальной оси. А вот у европейских, как правило, ось вращения горизонтальная.
Конрад и Сёдель видят в этом инженерный и коммерческий просчет. Они заявляют: «У машин с горизонтальной осью врожденные проблемы с балансом по причине неправильного дизайна. Из-за разбалансированности в процессе отжима на агрегат могут действовать избыточные силы до 19 килоньютонов».