Кажется, нет ничего более простого и интуитивно понятно для человека, как дерево. Возможно по-этому созерцание природных пейзажей успокаивает людей и помогает восстановлению нервной системы. Однако, деревья глазами физика могут показаться вам необычными. Предлагаю кратко ознакомиться с шестью фактами, связанными с деревьями, которые имеют глубокий научный интерес.
1. Дерево - редчайший материал во Вселенной
Простой вопрос для старшеклассника: "Какой редчайший материал на Земле?" Ответ на него - астат, можно еще упомянуть калифорний и франций. Но, что если расширить зону поиска до Солнечной системы, галактики, Вселенной? Вся таблица химических элементов, которую мы знаем на Земле представлена во Вселенной тем же составом но почти в неограниченном количестве.
А вот с живой материей не все так просто. Органические молекулы крайне расстроены в космосе, они встречаются и вне планет - в газовых облаках или астероидах.
Астрономы обнаружили признаки сложных органических молекул, предшественников строительных блоков жизни, как мы ее знаем, в планетообразующих дисках вокруг далекой звезды. Результаты подразумевают, что химические семена жизни создаются в космосе, а затем распространяются на молодые или вновь формирующиеся планеты.
Тем ни менее, шансы найти где-то во вселенной абсолютно идентичные земным формы жизни крайне малы. Получается, любой материал биологического происхождения, включая древесину - редчайший во вселенной.
2. Дерево мертво внутри
То что ремесленникам интереснее всего в дереве, древесина - это мертвые клетки, служащие опорой и транспортными каналами с водой и минералами. Само существо - дерево живет на поверхности собственного омертвевшего скелета. Деревья как сухопутные кораллы, с разницей в том, что коралловый полип может оставить свой скелет и уйти, а деревья не могут.
3. Мы создаем деревья
То за что промышленность ценит дерево - уголь, состоит из углерода, который попал в дерево не из почвы. Порядка 90 % углерода в деревьях - результат фотосинтеза, то есть извлечения углерода из атмосферы. Многие живые существа, включая растений и человека дышат, отдавая углерод из своих тел в атмосферу в обмен на энергию. Так вот, в год средний человек выдыхает порядка 100 кг углерода, а среднему дереву нужно 20 -25 кг. Получается, каждый из нас - постоянный углеродный спонсор 4 - 5 деревьев.
4. Леса нагревают Землю
Альбедо - важный параметр в астрономии, это мера процента солнечного света, отраженного поверхностью.
Свежий снег может иметь альбедо до 0,85, что означает, что он отражает 85 % солнечного света, который попадает на него. На другом конце шкалы открытый океан, который может иметь альбедо ниже 0,1, поглощая более 90 % света. Поверхности суши с более высоким альбедо включают снега, льды и пустыни, в то время как поверхности суши с более низким альбедо включают городские районы и леса.
То есть, на суше процент поглощенного света повышают города, ведь они покрыты асфальтом темного серого цвета. Если сделать асфальт белым, температура в городах упадет примерно на 2 градуса Цельсия.
А вторым источником нагрева Земли излучением являются деревья. Ради эффективности фотосинтеза, деревья хорошо поглощают свет, имеют большую площадь листьев, которая от повышения углерода в атмосфере только увеличивается. Получается, деревья виноваты в глобальном потеплении так же как и люди.
5. Пень - астрономический прибор
На что обычно смотрят астрономы? На небо? Некоторе разглядывают спилы деревьев, изучая солнечную активность.
Солнце обеспечивает основной приток энергии к Земле, а солнечная изменчивость значительно влияет на климат. Астрономические наблюдения солнечной активности охватывают только последние 400 лет. Радионуклиды, образующиеся из космических лучей хранятся в кольцах деревьев или ледяных кернах. Они служат данными для солнечной активности, простирающимися на тысячи лет.
Авторы статьи в Nature Geoscience проверили модель 11-летнего солнечного цикла аж с 969 года, разглядывая годичные кольца деревьев.
6. Высоту деревьев определяют фундаментальные физические константы
Почему деревья не бесконечно высокие? Например, люди ограничены в своих размерах биологически гораздо сильнее, чем физически. Мы могли бы быть все по 2 - 3 метра, но, наверное, это было не выгодно эволюционно. А вот с деревьями все не так.
Биофизические ограничители максимальной высоты деревьев плохо изучены. Некоторые модели предсказывают высоту до 120 м при отсутствии механических повреждений, но есть исторические свидетельства о более высоких деревьях. Нынешние гипотезы ограничения высоты сосредоточены на увеличении ограничений на транспортировку воды у более высоких деревьев и, как следствие, на сокращении фотосинтеза листьев. Анализ оценивает максимальную высоту дерева в 122 - 130 м.
Статья "Пределы высоты дерева" говорит о том, что дерево заканчивает рости вверх автоматически в том месте, где вода уже с трудом добирается до листьев. Эта высота определена фундаментальной физикой. Деревья еще одна иллюстрация того что физика мира и его логика - это одно и то же.
Автор статьи - Георгий Тимс для проекта «Физика для гуманитариев». При копировании, пожалуйста, указывайте авторство. Социальные сети проекта: Телеграмм канал, Ютуб канал, Тик-Ток, Инстаграмм