льный ветер.
Поучительный пример представляют в этом отношении птицы: быстрота их полета часто далеко превышает скорость сильнейшего ветра. Почтовый голубь пролетает 10–12 саженей в секунду, орел – 16 саженей, а обыкновенная ласточка – самое быстрое существо во всем мире – до 22 саженей в секунду!
Быстрота мысли
Для того, чтобы внешнее впечатление дошло по нервам до нашего мозга, воспринялось сознанием и вызвало с нашей стороны ответ – потребно известное время. Психологи давно уже измерили, сколько именно времени для этого нужно, – в простейших случаях, конечно. Вообразите такую обстановку опыта. Вы сидите в темной комнате и держите руку на кнопке электрического звонка; в тот момент, когда экспериментатор зажжет свет, вы должны нажать кнопку. Это так называемая «простая реакция» на зрительное впечатление. Измерено, что она требует около 1/3 секунды: – столько времени протекает с момента появления светового сигнала до момента нажатия вами кнопки. Но возможен и более сложный случай: если появится красный сигнал, вы должны нажать кнопку под правой рукой, если зеленый – под левой. В этом случае, восприняв впечатление, вам еще нужно подумать, какой рукой отвечать. Время такой «сложной» реакции возрастает до ½ секунды.
Отчего происходят автомобильные несчастья?
Теперь применим эти наши психологические познания к обстановке автомобильной езды. Быстрый автомобиль делает верст 60 в час, т. е. четыре сажени в полсекунды. Значит, если шофер увидит дерево на расстоянии, меньшем четырех саженей, – он уже не успеет затормозить или повернуть руль автомобиля, так как ему нужно не меньше ½ секунды на реакцию (здесь имеет место сложная, а не простая реакция, потому что шофер еще должен обдумать, как действовать – рулем ли, тормозом, или и тем и другим вместе). Он неминуемо наскочит на такое препятствие, как бы внимателен и проворен он ни был.
Это предельное расстояние – 4 сажени – надо, однако, еще увеличить, и вот почему.
Во-первых, – вследствие опять-таки большой быстроты автомобиля, – невозможно моментально ни остановить его, ни изменить направление движения. На это потребно время, не меньше секунды, – и роковое расстояние, следовательно, уже утраивается. Во-вторых, продолжительность реакции равна ½ секунды только у нормального человека при нормальных условиях. Если же человек устал или выпил водки, – она удлиняется. Все это, вместе взятое, доводит роковое расстояние до довольно большой величины.
Предел этот поставлен, так сказать, самой природой человека – нашей нервной системой, которую мы изменить не в силах.
Нетрудно понять, почему вопрос об опасностях быстрого передвижения так обострился лишь в последнее время. Самые быстрые лошади мчат экипаж со скоростью 25–30 верст в час – т. е. значительно медленнее автомобилей. Паровозы не могли обострить этого вопроса, так как движутся по определенному пути, с которого заранее удалены все препятствия. На море – нет дорог, и мéста всем вдоволь. Автомобили (и мотоциклеты) были первыми экипажами, которые, двигаясь свободно по обычным дорогам, превзошли предел безопасной скорости (велосипеды немногим превосходят скорость лошади).
Как быстро движутся животные?
Наши обычные представления о скорости различных животных, особенно диких, живущих на свободе, очень сбивчивы и смутны. Охотники и путешественники часто рассказывают на этот счет истории, которые нет возможности проверить. Только цифры способны внести ясность и определенность в этот туман. Но именно цифровых-то данных до сих пор было очень мало, и лишь недавно удалось собрать кое-какие из них.
Из наземных животных быстрее всех бегает страус – 16 саженей в секунду, или 120 верст в час. Никакая лошадь не в состоянии догнать страуса, и все рассказы охотников о таких своих подвигах – сущие небылицы. Зебра пробегает 13 саженей в секунду. Гончая собака пробегает в секунду 12 саженей.
Заяц, которого преследуют, пробегает до 9 саженей в секунду. Косуля и лев бегут со скоростью, средней между быстротой зебры и зайца. Жираф и тигр пробегают 7½ саженей; за ними следуют слон, дромадер, кенгуру.
Из водных животных самые быстрые – акула и дельфин, проплывающие до 5 саженей в секунду.
Самое медленное из всех животных – улитка: она делает 1½ миллиметра в секунду. При такой скорости, или, вернее, при такой медленности, улитке нужна целая неделя, чтобы проползти одну версту. Недаром же говорят: улита едет – когда-то будет!
Глава VСопротивление среды
Почему взлетает бумажный змей?
Задавали ли вы себе когда-нибудь вопрос, почему бумажный змей взлетает вверх, когда его тянут за бечевку? Вопрос не так уж прост. Если вы сможете ответить на него, вы поймете также, почему взлетает аэроплан, почему носятся по воздуху семена клена, и даже до известной степени уясните себе причину странных движений бумеранга. Это – явления одного порядка.
Рис. 29. Силы, действующие на бумажного змея.
Чтобы объяснить все это, нам придется прибегнуть к упрощенному чертежу. Линия MN пусть изображает у нас разрез бумажного змея. Когда, запуская змея, мы тянем его за веревочку, он движется в наклонном положении. Пусть это движение совершается в направлении справа налево. Угол наклона плоскости змея к горизонту обозначим через α. Рассмотрим, какие силы будут действовать на змея при этом движении. Воздух, естественно, будет мешать его движению, оказывать на него некоторое давление. Это давление изображено на рис. 29 в виде прямой С; так как воздух давит перпендикулярно к плоскости MN, то линия С начерчена под прямым углом к ней. Силу С можно разложить на две другие, построив так называемый «параллелограмм сил»: получим, вместо С, силы D и Р. Из них сила D толкает нашего змея назад и, следовательно, уменьшает первоначальную его скорость. Другая же сила, Р, тянет весь снаряд вверх; она, следовательно, уменьшает его вес; если она достаточно велика, то может преодолеть вес снаряда и поднять его. Вот почему змей поднимается вверх, когда мы тянем его за веревочку.
Аэроплан, в сущности, – тот же змей, только движущая сила нашей руки заменена в нем мотором; мотор приводит в действие винт (пропеллер), который, отталкивая снаряд, сообщает ему поступательное движение.
Животные-аэропланы
Мы видели, что аэропланы устроены вовсе не по типу птицы, как обыкновенно думают, – а скорее по типу белок-летяг, шерстокрылов и летающих лягушек. Все эти животные пользуются своими летательными перепонками не для того чтобы подниматься вверх, а лишь для того, чтобы совершать большие прыжки – «планирующие спуски», как выражаются авиаторы. Сила Р у них недостаточна для того, чтобы уравновесить груз их тела, она лишь более или менее облегчает их вес и тем помогает животным совершать огромные прыжки с высоких предметов. Белки-летяги перепрыгивают расстояния в 10–15 саженей, с верхушки одного дерева к нижним ветвям другого. В Ост-Индии и на Цейлоне водится гораздо более крупный вид летучей белки – тагуан – величиной примерно с нашу кошку, т. е. вершков 12-ти длиной, с таким же хвостом. Когда он развертывает свой «планер», то ширина его около ¾ аршина. Такие размеры летательной перепонки позволяют животному совершать, несмотря на большой вес, прыжки в 25 саженей.
А шерсток рыл, который водится на Зондских и Филиппинских островах, делает прыжки в 35 саженей!
Рис. 30. Белки – летяги.
Рис. 31. Шерстокрыл.
Рис. 32. Летающая лягушка.
Аэроплан (планер) у растений
Растения также часто прибегают к услугам аэропланов (вернее, планеров) – для распространения плодов и семян. Природа заботливо снабжает многие плоды и семена либо пучками волосков (хохолки у одуванчика, ивы, кипрея, хлопчатника), либо же поддерживающими плоскостями в форме крыловидных отростков, выступов и т. п. Такие «растительные планеры» можно наблюдать у хвойных, у кленов, ильмов[16], берез, граба, липы, многих зонтичных и т. д.
О роли всех этих придатков для распространения растений ботаник Кернер-фон-Марилаун в своей «Жизни растений» пишет, между прочим, следующее:
«Как далеко разносятся ветром плоды и семена – зависит от совершенства летательных аппаратов, от влажности воздуха и от силы воздушных течений. При безветрии, в солнечные дни, множество плодов и семян поднимается вертикальным воздушным течением на значительную высоту, но после захода солнца они обыкновенно снова опускаются неподалеку. Такие полеты важны не столько для распространения растений вширь, сколько для поселения на карнизах и в трещинах крутых склонов и отвесных скал, куда семена не могли бы попасть иным путем. Горизонтально текущие воздушные массы способны переносить держащиеся в воздухе плоды и семена на весьма большие расстояния.
У некоторых растений крылья и парашюты остаются в соединении с семенами только на время перелета. Когда, например, крылатое семя сосны где-либо осядет, то пленчатое крыло отделяется, и семя более не уносится. Семянки татарника спокойно плывут по воздуху, но, как только встретят препятствие, семя отделяется от парашюта и падает на землю. Этим объясняется столь частое произрастание татарников вдоль стен и заборов. В других случаях семя остается все время соединенным с парашютом».
Рис. 33. Планеры у семян растений.
1. – Черноплодник. 2. – Китайский ясень. 3. – Зибольдова гречиха. 4. – Трехлистная попелея. 5. – Эшиомена. 6. – Критский ополонакс. 7. – Бонистерия. 8. – Гирокарпус. 9. – Триоптерис. 10. – Французский клен. 11. – Артегия. 12. – Береза бородавчатая. 13. – Гладыш.
На рис. 33 изображены некоторые плоды и семена, снабженные парашютами и планерами. Растительные аэропланы во многих отношениях совершеннее наших. Они поднимают гораздо больший груз, – относительно, конечно. Вычислено, что если бы наши «фарманы»