Вы давно читали замечательную сказку Николая Носова «Приключения Незнайки и его друзей»? Если нет, попробуйте ответить на простой вопрос: сколько приблизительно километров от Цветочного Города до Зелёного? Ну, по вашему ощущению...
В тексте у автора как бы подразумевается, что между этими городами расстояние очень большое. Чтобы пройти его пешком, требуется несколько недель («...много дней Знайка и его товарищи пробирались по полям и лесам...»). Сколько километров за день может пройти человек? Скажем, взрослая туристическая группа по хорошей местности проходит за день в среднем 20-25 километров, детская – 10-15 километров, а по современным нормативам роспотребнадзора для детей 7-11 лет протяжённость турпохода не должна превышать 5 километров в день (!).
«Но ведь коротышки по книге намного меньше людей!» – скажете вы. Да, мы помним: «Каждый коротышка ростом был с небольшой огурец». То есть примерно 10 сантиметров. Это в 15 раз меньше среднего роста школьника из 5-6 класса – значит, и пройденное расстояние должно быть меньше в 15 раз. Тогда легко подсчитать, что группа коротышек за сутки проходит около 1 километра, а за «много дней» – а «много» это сколько? Ну, пускай будет 2 недели, то есть 14 дней! – 14 километров. Вот вам и ответ на вопрос!
Только ответ этот – неправильный.
Почему? А вот смотрите...
Мальчишки-коротышки отправились в путешествие на воздушном шаре, сделанном из резины. Размером этот шар был «с дом», то есть с коротышечий дом – ну, скажем, диаметром примерно в 1 метр. Надували этот шар горячим воздухом. В полёте шар поднялся выше облаков, и даже в какой-то момент обледенел, то есть набрал высоту больше 3 километров...
Николай Носов отлично разбирался в технике. Но вот тут он сознательно допустил ошибку. Помните, над корзиной у воздушных шаров всегда есть газовая горелка, которая постоянно подогревает воздух в шаре...
В шаре коротышек такой горелки не было.
(Почему? Очень просто: Носов писал для детей, а дети имеют обыкновение играть в то, о чём прочли. Не хватало ещё, чтобы кто-нибудь спалил дом, нагревая воздух в пододеяльнике паяльной лампой!)
Один из главных (учёные торжественно говорят «фундаментальных») законов природы, – это второй закон термодинамики (второе начало термодинамики). Применительно к нашему с вами шару он может звучать так: «Всякое нагретое тело остывает, и никакое тело не может нагреваться само по себе». По этому самому закону воздух в шаре-монгольфьере без горелки неумолимо и быстро остывает, теряет свою подъёмную силу, в конце концов шар опускается.
Первый такой шар, запущенный братьями Монгольфье весной 1783 года, был изготовлен из бумаги, а диаметром был 3 с половиной метра. Он сумел подняться на высоту около 300 метров и продержался в воздухе 10 минут – запомним это число!
Второй воздушный шар, сделанный братьями, в диаметре был уже больше 11 метров, поднялся на высоту около полутора километров и сумел пролететь примерно 2 километра. А первый воздушный шар, на котором летели люди, был в диаметре уже больше 15 метров...
Обратите внимание – чем больше размер (то есть объём) шара, тем выше и дольше он может лететь, и тем больший груз может поднять. Это действительно так, в строгом соответствии с формулами физики – чем больше объём шара, тем медленнее остывает воздух внутри. А значит – чем меньше размер шара, тем быстрее он остывает, тем быстрее теряет тепло.
Насколько быстрее? Приблизительно пропорционально квадрату изменения диаметра – скажем, шар диаметром 10 метров остывает в 100 раз медленнее шара диаметром в 1 метр.
Шар коротышек, ещё раз напомним, был сделан из резины и диаметром был примерно 1 метр. Теплопроводность резины (по табличке из учебника физики 0,15) довольно близка к теплопроводности бумаги (0,14), так что мы смело можем сравнивать шар коротышек с шарами братьев Монгольфье. Простейший расчёт с карандашом и бумагой показывает, что метровый шар, надутый «тёплым воздухом», остынет примерно за 1 минуту, чуть больше, чуть меньше, – после чего неизбежно опустится на землю. И это без учёта нагрузки!
А в сказке на этом шаре ещё и летело шестнадцать малышей-коротышей – Знайка, Пилюлькин, Винтик, Шпунтик, Сиропчик, Пончик, Пулька, Тюбик, Гусля, Торопыжка, Ворчун, Молчун, Растеряйка, Авоська, Небоська и собственно Незнайка... Средний вес коротышки (ну, огурчика-корнишона) – 15 граммов, то есть все вместе друзья тянули на «солидные» 240 граммов груза.
Вывод прост: воздушный шар, который придумал Знайка, в самом лучшем случае мог продержаться в воздухе минуту, и вряд ли набрал бы высоту больше нескольких десятков метров. До облаков он точно не добрался бы, а уж обледенеть не сумел бы даже в самом фантастическом сне.
По книге коротышки отправились в своё путешествие в хорошую погоду, при слабом (менее 5 метров в секунду) ветре. Таким образом, шар до момента своего падения сумел бы пролететь – сколько? Подсчитали? – ну да, метров 300-400, да и те навряд ли.
Так что получается, что «далёкие» Зелёный Город и Змеевка оказываются от Цветочного Города ну совершенно недалёкими – так, пара часов пути пешком (для коротышки). А для нас с вами – и вовсе пара минут...
Кстати, Носов допустил ещё одну «воздухоплавательную» неточность в своей книге. Помимо всего прочего, Знайка велит загрузить в корзину шара балласт – то есть мешки с песком. Во время полёта он сбрасывает мешки с песком для того, чтобы шар прекратил падать и начал набирать высоту.
Но такое управление высотой полёта имеет смысл только для воздушных шаров, надутых лёгким газом (водородом или гелием). Такие шары называются «шальеры», по имени французского физика и изобретателя Жака Шарля. А для управления высотой полёта монгольфьера никакие мешки не нужны – более чем достаточно всё той же самой обыкновенной горелки над корзиной.
Той самой горелки, которой Носов предусмотрительно не предусмотрел...
Подписаться на журнал "Лучик" можно здесь