.
3. Скважину глубже сложно себе представить, а вот впадина могла бы быть и помощнее.
Проблема сверхглубоких скважин – это температура, которая с увеличением глубины растет по линейному закону – на 1 °C каждые 20–50 м. В Кольской скважине у дна она может достигать 600 °C, т. е. там не порода, а расплав – при попытке углубить скважину ее продолжение будет заливать жидкой материей. Иное дело впадина в океане – там тепло отводится большим объемом воды, так что Марианская впадина – это не предел, можно представить себе дыру и гораздо более глубокую, глубже даже Кольской скважины. Чем может быть ограничена такая глубина – пока неизвестно.
119. Как замаскироваться рыжему?
В каком зеркале рыжий сможет увидеть себя перекрашенным в синий?
1. В зеркале, покрытом пленкой, поглощающей в красном спектре.
2. В зеркале, быстро приближающемся к наблюдателю.
3. В зеркале из специального кварца – из того же, из которого делали «фиолетовую лампу».
Велик соблазн выбрать вариант 1, но он неверный: в зеркале с поглощающей пленкой все красные оттенки просто блекнут, но не превращаются в синие. Иное дело быстро приближающееся зеркало: за счет эффекта Доплера все красные цвета сдвигаются в синий спектр. Напротив, если зеркало удаляется, то синеволосый мужчина резко рыжеет. Другое дело, что скорость зеркала при этом представляется неправдоподобной – порядка 2/3 от скорости света в вакууме, или 200 000 км/с. Так что рыжий сможет любоваться на свое отражение очень недолго.
120. Невесомость на земле
Мост представляет собой дугу окружности радиусом 250 м. Может ли водитель автомобиля, едущего по мосту, почувствовать себя в невесомости?
1. Навряд ли.
2. Разве что снесет ограждения и слетит с моста.
3. Если как следует разгонится – например, до 180 км/ч.
Невесомость – это, по определению, отсутствие веса, т. е. давления тела на поверхность или опору. Чтобы ощутить невесомость, необязательно отправляться в открытый космос – достаточно оказаться в падающем лифте. Чтобы наша машина послужила таким лифтом, нужно, чтобы центробежная сила mv²/R превысила силу тяготения mg (m – масса автомобиля, v – скорость, R = 250 м – радиус, g = 10 м/с² – ускорение свободного падения), откуда находим v> √gR = 50 м/с = 180 км/ч.
121. Перезаряжаемые шары
Десять одинаковых металлических шаров лежат на одной прямой. Первый шар заряжен электрическим зарядом, его толкают кием, и последовательно сталкиваются: первый – второй, второй – третий, третий – четвертый, …, девятый – десятый. Как относятся заряды на десятом и на первом шарах?
1. 1: 1.
2. 1: 256.
3. 1: 1024.
Когда два шара соприкасаются, их заряды уравниваются, ничего другого быть не может хотя бы из соображений симметрии. Пусть заряд первого был Q, после столкновения со вторым у него осталось Q/2. У второго и третьего после их столкновения – по Q/4, у третьего и четвертого по Q/8 и т. д. Значит, на n-м столкновении у (n + 1) – го шара – заряд Q/2n. Всего таких столкновений, очевидно, девять. То есть у десятого шара заряд Q/29. Делим это число на заряд первого шара – а он теперь Q/2! – и получаем 1/28 = 1/256.
122. Ground control to major tom
На космическом корабле (массой 1 т) сломался двигатель. Капитан принимает решение раскрыть солнечный парус (благо, им нужно лететь как раз в сторону от Солнца), представляющий собой квадрат со стороной 30 м. Принимая, что мощность солнечного света в том месте 100 Вт/м², прикинем, через какое время корабль выйдет на вторую космическую скорость (11,2 км/с).
1. Через 7 часов.
2. Через неделю.
3. Через 2 года 3 месяца и 8 дней.
Корабль движется с постоянной мощностью M, создаваемой солнечным парусом, – M = 1000 м² × 100 Вт/м² = 105 Вт. Мощность – это скорость изменения энергии корабля, а его энергия – это mv²/2. С учетом того, что мощность постоянна, получаем mv²/2 = Mt (считаем, что в момент поломки двигателя скорость корабля равнялась нулю). Выражая отсюда время, выводим t = mv²/2M. Подставляя значения массы, скорости и мощности, нетрудно получить время: 1000 кг × (11,2 × 10³ м/с)²/2 × 105 Вт ~ 627 200 секунд, или 174 часа, или семь с хвостиком дней. Неплохо для скромного паруса 30 × 30 м, а если б он был 100 × 100 – в сутки бы уложились!
123. Определить фальшивку
Когда Архимеду приносили золото, он быстро выявлял, фальшивое оно или настоящее. Действовал он просто: фальшивое золото представляло собой сплав золота с медью, значит, плотность его была меньше плотности чистого золота (медь же легче золота). Архимед взвешивал драгметалл, потом измерял его объем (в ванной, по известному архимедовскому методу) – и быстро исчислял плотность. А вот если б ему поднесли сплав золота, меди и урана (по плотности равный золоту – этого несложно добиться, учитывая, что уран тяжелее золота) – справился бы он?
1. Еще б, это ж Архимед! Что-нибудь да придумал бы.
2. Обработав сплав кислотой, выделил бы золото и убедился, что это фальшивка.
3. Нет.
Сложно утверждать доподлинно, мало ли чего Архимед бы там выдумал, но, скорее всего, он бы обманулся. Дело в том, что самый простой способ убедиться, что этот сплав не золото, – это измерить излучаемую им радиацию. Все природные изотопы золота стабильны, а все изотопы урана – радиоактивны, излучает – значит, не золото. Но во времена Архимеда не то что методы измерения радиации, само понятие это было неизвестно (правда, уже начинали догадываться об атомах – но были в самом начале пути). Так что пришелец из нашего времени, наподобие марк-твеновского янки из Коннектикута, вполне бы смог надуть старика.
124. Очень одинокая волна
Волны на воде имеют разную скорость: чем она длиннее (чем больше расстояние между пиками волн), тем больше ее скорость. Поэтому волне очень трудно сохранить свою форму: длинные волны догоняют короткие, они складываются, образуется крутой фронт – и падают под своей тяжестью. Как же тогда объяснить солитоны – волны с одним горбом, распространяющиеся без изменения формы?
1. Длина волны у солитона одна, значит, скорость распространения всех его кусочков одинакова – вот он и не меняется.
2. Учтем все факторы: подводные и наводные течения, ветер, рельеф дна – и тогда получим, что существование солитонов возможно.
3. Нелинейщина: скорость волны зависит не только от ее длины, но и от амплитуды, при определенном подборе амплитуд и длин разных волн можно добиться, чтобы у них была одинаковая скорость.
Действительно, если бы скорость волны зависела только от ее длины, солитоны были бы немыслимы: представляя собой совокупность волн с разной длиной волны, они бы быстро распадались – все волны двигались бы с разной скоростью и тем самым не могли бы двигаться как целое. Но волны в воде нелинейны, и скорость их движения зависит не только от длины волны, но и от амплитуды: можно взять две волны, отличающиеся по амплитуде и по длине, у которых будет тем не менее одинаковая скорость. Вот почему солитоны все-таки существуют.
125. Серая шейка
«Всего опаснее были ясные, звездные ночи, когда все затихало и на реке не было волн. Река точно засыпала, и холод старался сковать ее льдом сонную. Так и случилось. Была тихая-тихая звездная ночь. ‹…› Бурлившая днем горная река присмирела, и к ней тихо-тихо подкрался холод, крепко-крепко обнял гордую, непокорную красавицу и точно прикрыл ее зеркальным стеклом. Серая Шейка была в отчаянии, потому что не замерзла только самая середина реки, где образовалась широкая полынья» (Д. Н. Мамин-Сибиряк. «Серая Шейка»).
Почему водоемы застывают в тихую погоду?
1. Сочиняет Мамин-Сибиряк, в любую погоду – лишь бы было похолоднее.
2. Вода в реке – переохлажденная жидкость. Чтобы она кристаллизовалась, наоборот, нужно ее встряхивать поэнергичнее.
3. Температура воды выше точки замерзания, перемешивание заставит растаять образующийся лед.
Известно, что крупные водоемы редко промерзают до дна. О чем это говорит? О том, что они хранят изрядный запас тепла, а еще подпитываются теплом от Земли. При прочих равных, если перемешивать воду в водоеме, лед образоваться не сможет – она всегда будет теплее, чем нужно для замерзания. Это как если постоянно помешивать кипящее молоко, в нем никогда не образуется пенка.
126. Задача о поездах
Что удерживает поезд на рельсах?
1. Специальная форма колес на колесной паре.
2. Специальный выступ на колесе, не позволяющий поезду соскользнуть с железнодорожного полотна.
3. Всему причиной – идеально отшлифованные и подогнанные поверхности рельсов и колес, атомы которых расположены так близко друг к другу, что начинают эффективно притягиваться – в результате поезд как бы прилипает к рельсам.