А что, если?.. Научные ответы на абсурдные гипотетические вопросы - Рэндалл Манро

На протяжении большей части этих 25 км температура окружающего воздуха будет ниже нуля, а значит, стейк проведет шесть или семь минут под воздействием ураганного ледяного встречного ветра. Даже если этот кусок поджарится за время падения, то когда он приземлится, его, возможно, потребуется разморозить.

В момент, когда стейк наконец достигнет земли, его скорость будет равновесной – около 30 м/с. Чтобы представить себе эту скорость, вообразите, что стейк был брошен питчером Национальной бейсбольной лиги. Если стейк в этот момент будет хотя бы отчасти заморожен, он легко может расколоться. Однако если он приземлится в воду, в грязь или в палую листву, то вероятно, все будет в порядке[53].

Стейк, который уронили с высоты 39 км, в отличие от Феликса Баумгартнера, скорее всего, не преодолеет звуковой барьер. Он также и не нагреется до сколько-нибудь заметной степени. В конце концов, и скафандр Феликса не был обожжен, когда он приземлился.

Стейк, вероятно, сможет пережить преодоление звукового барьера. Не считая опыта Феликса Баумгартнера, известны истории о пилотах, которые катапультировались на сверхзвуковых скоростях и оставались в живых.

Чтобы преодолеть звуковой барьер, нужно уронить стейк с высоты 50 км. Но этого все еще недостаточно, чтобы поджарить его.

Для этого надо подняться еще выше.

Если уронить стейк с высоты 70 км, он будет падать достаточно быстро, чтобы на некоторое время разогреться от столкновения с воздухом до 176 °С. К сожалению, разреженный воздух на такой высоте будет горячим не больше минуты, и каждый, у кого есть хоть какой-то опыт готовки, скажет вам, что кусок мяса, который поместили в духовку, разогретую до 176 °С, всего на 60 секунд, ни за что не прожарится.

При падении с высоты 100 км – что формально считается границей между атмосферой и космическим пространством – ситуация не намного улучшится. Стейк на полторы минуты разгонится на более чем 2 М, и его поверхность, скорее всего, подрумянится, но жар слишком быстро сменится ледяным дыханием стратосферы, чтобы мясо могло по-настоящему прожариться.

На сверх– и гиперзвуковых скоростях вокруг стейка сформируется ударная волна, которая поможет защитить его от ускоряющегося встречного ветра. Точная характеристика этого ударного фронта (и, следовательно, степень его влияния на стейк) зависит от того, как именно двести граммов сырого мяса ведут себя на сверхзвуковых скоростях. Я порылся в литературе, но не нашел соответствующих исследований.

Поэтому я могу лишь предположить, что на более низких скоростях возникнут определенные завихрения, которые заставят стейк беспорядочно кувыркаться, тогда как на гиперзвуковой скорости он будет сдавлен и примет форму полустабильного сфероида. Однако все это совершенно произвольные догадки. Если у кого-то из вас есть возможность поместить стейк в аэродинамическую трубу и смоделировать в ней гиперзвуковую скорость, чтобы получить более точные результаты, пожалуйста, пришлите мне потом видео.

Если уронить стейк с высоты 250 км, температура становится выше: 250 км – это окрестности околоземной орбиты (нижняя точка орбиты космического аппарата Гагарина была на 80 км ниже). Однако стейк, поскольку мы роняем его из неподвижного положения, двигается не так быстро, как объект, входящий в атмосферу с орбиты.

В этом сценарии стейк достигает максимальной скорости в 6 М, и внешняя его поверхность может приятно подрумяниться. Внутри мясо, увы, все еще сырое (и это еще при условии, что стейк не войдет в зону турбулентности и не разорвется на куски).

На бо́льших высотах жар будет вполне серьезным. Ударная волна перед стейком создаст температуру в несколько тысяч градусов (Фаренгейта или Цельсия – неважно). Проблема с такой температурой заключается в том, что жар полностью сожжет поверхность стейка, обуглив ее.

Обугливание – нормальное следствие того, что мясо находится в огне. При этом на гиперзвуковых скоростях хрупкий обуглившийся слой будет срываться встречным потоком воздуха, обнажая следующий слой мяса, который, в свою очередь, будет тоже обугливаться и сдуваться (в космических технологиях такой процесс выгорания поверхности называют абляцией).

Но даже на такой высоте жар все еще не будет столь продолжительным, чтобы стейк успел полностью прожариться[54]. Но мы можем пробовать все более и более высокие скорости или продлить время прожарки, роняя стейк с орбиты под разными углами.

Но если температура будет достаточно высокой в течение достаточно долгого времени, стейк постепенно будет уменьшаться, поскольку верхний слой будет снова и снова обугливаться и сдуваться. И если какая-то часть стейка все же доберется до земли, внутри мясо все еще будет сырым.

Вот почему нам надо уронить стейк не куда-нибудь, а на Питтсбург.

Как гласит одна история (вероятно, выдуманная), сталевары в Питтсбурге готовили стейки, выкладывая их на раскаленные металлические листы, вышедшие прямиком из литейного цеха. При этом поверхность стейка прожаривалась, а внутренняя часть оставалась сырой. Предположительно, отсюда и пошел термин «по-питтсбургски с кровью» (Pittsburgh rare).

Итак, вышвырните стейк из ракеты на орбите, отправьте поисковую команду его подобрать, отряхните его, разогрейте, срежьте обугленные части – и можете запускать в него зубы!

Только убедитесь, чтобы в нем не было сальмонеллы – не говоря уже о штамме «Андромеда»…

Забить вратаря в ворота

ВОПРОС: А что, если послать шайбу с такой силой, чтобы она забила вратаря в ворота?

ОТВЕТ: Это невозможно.

Проблема не столько в том, что ударить по шайбе с достаточной силой нелегко – в этой книге мы не интересуемся подобными ограничениями. Человек с клюшкой не может разогнать шайбу быстрее 50 м/с, но давайте предположим, что по шайбе бьет хоккейный робот, или электромагнитная катапульта, или сверхзвуковая газовая пушка.

Проблема, если вкратце, заключается в том, что вратарь – тяжелый, а шайба – нет. Голкипер в полной экипировке весит примерно в 600 раз больше, чем шайба. Даже самый быстрый прострел обладает меньшим импульсом, чем десятилетний ребенок, катающийся на коньках со скоростью порядка полутора километров в час.

Хоккеист может также обладать довольно сильным сцеплением с поверхностью. Игрок, несущийся по льду на полной скорости, может полностью затормозить за несколько метров, а это значит, что сцепление весьма сильное (это также означает, что, если хоккейную площадку медленно наклонять, то все игроки съедут на одну сторону лишь когда наклон достигнет 50 градусов; но это, конечно придется проверить экспериментально).

Благодаря изучению статистики столкновений, содержащейся в записях хоккейных матчей, и консультациям с одним знатоком хоккея, я прикинул, что шайба весом в 165 граммов должна будет двигаться со скоростью между 2–8 М, чтобы вбить вратаря спиной в ворота. Эта скорость должна быть больше, если вратарь был готов к удару, и может быть меньше, если шайба ударит его под углом снизу вверх.

Бросить объект со скоростью в 8 М – это само по себе не очень сложно. Один из лучших методов для этого – уже упомянутая газовая пушка, в которой, по сути дела, используется тот же принцип, что и в пневматическом пистолете.

Однако хоккейная шайба, летящая со скоростью 8 М, столкнется со множеством трудностей: во-первых, воздух перед ней будет сжиматься и быстро нагреваться. При этом шайба будет двигаться недостаточно быстро, чтобы ионизировать воздух и оставлять за собой, подобно метеору, сияющий след, но при этом достаточно быстро для того, чтобы ее поверхность начала плавиться или обугливаться.

Сопротивление воздуха довольно быстро замедлит шайбу, и даже если ее скорость в момент подачи составляла 8 М, то к моменту, когда шайба достигнет ворот, эта скорость уменьшится в несколько раз. Но даже на скорости 8 М шайба, скорее всего, не пройдет тело вратаря насквозь. Вместо этого она при столкновении с ним взорвется с силой большого фейерверка или небольшого заряда динамита.

Если вы похожи на меня, то, впервые увидев этот вопрос, наверное, представили себе, как шайба пробивает сквозное отверстие во вратаре, как это изображают в мультиках. Но мы просто не очень хорошо интуитивно оцениваем поведение разных материалов на сверхскоростях.

Возможно, самое точное представление о, том, что случится, вы получите, если изо всех сил запустите очень спелый помидор в торт с кремом.

Вот на что примерно это будет похоже.

Истребление простуды

ВОПРОС: А что, если бы все люди на планете не подходили близко друг к другу в течение пары недель? Вымерли бы за это время вирусы простуды?