Новый физический фейерверк

Некоторые садоводы утверждают, что газоны или кустарники не следует поливать при ярком солнце, поскольку капли воды на стеблях и листьях фокусируют солнечный свет, который может листья сжечь. Справедливо ли это утверждение?

ОТВЕТ • Никто из ученых не наблюдал повреждения листьев при таком поливе. Наоборот, сообщалось, что на самом деле вода охлаждает листья, в том числе и из-за испарения. Расчеты показывают, что фокусировка солнечного света и связанный с этим нагрев существенны, только если капли воды на листьях имеют форму идеальных шариков. Но по листьям большинства растений вода растекается (говорят, что вода смачивает листья). Правда, есть растения, например лотос, листья которых имеют специфическую микроструктуру (например, волоски), благодаря которой капли воды превращаются в почти идеальные сферы. Таким растениям на прямом солнце может угрожать перегрев, но даже такие почти сферические капли просто скатываются с их листьев.

В засушливой местности к совету поливать растения вечером, а не днем при ярком солнце, стоит прислушаться. Когда солнце низко, вода с большей вероятностью не испарится, а впитается в землю.

6.93. Можно ли зажечь костер с помощью льда?

Вторая часть научно-фантастического романа Жюля Верна «Путешествие и приключения капитана Гаттераса» называется «Ледяная пустыня». После неудачной попытки добраться до Северного полюса капитан Гаттерас и несколько оставшихся верными ему членов взбунтовавшейся команды вынуждены зимовать во льдах вблизи Северного полярного круга. Дрова у них есть, но нет ничего, чем эти дрова можно поджечь. Им необходимо добраться до другого, тоже застрявшего во льдах корабля, но для этого надо совершить долгий переход по ледяной пустыне. Ясно, что по дороге они замерзнут и умрут, но судовой врач предложил хитроумный план, следуя которому они использовали лед, чтобы поджечь щепки. Вы догадались, как это можно сделать? Сработает ли план врача?

ОТВЕТ • Согласно Жюлю Верну, доктор из прозрачного куска льда смастерил выпуклую линзу, собирающую световые лучи. Во льду не было вмороженных пузырьков воздуха, которые обычно остаются при замерзании воды. С помощью топорика он отколол кусок льда. Придав куску льда нужную форму ножом, он окончательно отполировал его руками. Затем врач вынес ледяную линзу на яркое солнце и подобрал высоту так, что точка, в которой концентрируются солнечные лучи (фокус), попала на щепки. Щепки загорелись через несколько секунд.

Идея этого метода принадлежит Уильяму Скорсби — выдающемуся английскому ученому, первопроходцу арктических исследований. Он рассказал, что с помощью грубо сделанной линзы из прозрачного льда ему удалось поджечь дрова, расплавить свинец и разжечь матросскую трубку. Совсем недавно Мэттью Уилер из города Макбрайд в Британской Колумбии рассказал мне, что сделал фотографии камерой, где вместо обычных линз использовал линзы изо льда.

Огонь можно зажечь и используя обычные линзы для очков, конечно, если это очки для дальнозорких. Выпуклые линзы таких очков могут сфокусировать свет на щепках, но линзы из очков для близоруких свет не фокусируют. Поэтому сцена из романа Уильяма Голдинга «Повелитель мух» нереалистична: Хрюша был близоруким, и Ральф не мог воспользоваться его очками, чтобы зажечь костер.

6.94. Бриллианты

Почему бриллианты сверкают? Почему они искрятся всеми цветами радуги и почему эти цвета тем ярче, чем больше бриллиант? Почему он кажется темным, если смотреть через его нижнюю грань на небольшой источник света? Почему грязь на нижней грани бриллианта уменьшает блеск его верхней грани?

ОТВЕТ • Бриллиант сверкает всеми цветами радуги, если свет, прошедший через его верхнюю грань, разлагается в спектр и через верхнюю грань возвращается обратно к наблюдателю. Чтобы избежать потерь, нижние грани должны быть ориентированы так, чтобы свет не выходил через нижнюю поверхность, а весь от нее отражался. В этом случае имеет место полное внутреннее отражение света. Именно поэтому, если смотреть через нижнюю грань бриллианта на свет, он будет выглядеть темным. Если нижняя грань бриллианта покрыта жиром или грязью, какая-то часть прошедшего внутрь камня света уходит в этот грязный слой, и бриллиант блестит меньше. Поэтому, чтобы бриллиант оставался сверкающим, его надо мыть и снизу, и сверху.