Полеты воображения. Разум и эволюция против гравитации

В предыдущей главе было показано, что мелкие животные автоматически получают относительно большую поверхность тела по сравнению с весом, поэтому полет дается им легко. Мы убедились в этом на примере математических расчетов с участием детских кубиков. Площадь поверхности мы измеряли в количестве краски, которая нужна, чтобы ее покрыть. Или количеством ткани, которая нужна, чтобы ее одеть. Если ангел имеет ту же форму, что и фея, но в 10 раз выше, площадь кожи, покрывающей ангела, будет в ю², то есть в 100 раз больше, в то время как объем и вес – уже в 1000 раз больше.

БЕЛКА-ЛЕТЯГА

Лучше было бы назвать ее белкой-парашютисткой или белкой-дельтапланеристкой. Патагий – кожная перепонка, натянутая между лапами, – увеличивает площадь поверхности животного и позволяет ему благополучно планировать с дерева на дерево.

Но какое отношение площадь поверхности имеет к полету? Чем больше поверхность, тем больше площадь, которая может ловить воздушные потоки. Возьмите два одинаковых воздушных шарика, надуйте один так, чтобы у него была большая площадь поверхности, а другой оставьте вялым резиновым мешочком. Сбросьте их одновременно с Пизанской башни. Который упадет на землю первым? Недонадутый, хотя он не тяжелее (а на самом деле даже немного легче). Естественно, если бы вы бросали их в вакууме, они бы упали на землю одновременно (если уж говорить начистоту, в вакууме надутый шар взорвался бы, но суть вы уловили). Я пишу “естественно”, но до Галилея это было бы для всех неожиданностью. Это он доказал, что даже перо и пушечное ядро ударились бы о землю одновременно, если бы их бросили в вакууме.

БИПЛАН

Медленным самолетам нужна относительно большая площадь крыла, чтобы поддерживать заданный вес.

Сегодня бипланы встречаются гораздо реже, чем когда-то, а очень быстрых бипланов не бывает.

В этой главе мы хотим ответить на вопрос, что делать животному, если оно по каким-то причинам вынуждено быть большим, но все равно летать? Оно должно это компенсировать, непропорционально увеличив площадь поверхности своего тела, то есть отрастить себе какие-то выступающие части, например перья (если это птица) или складки тонкой кожи (если это летучая мышь или птеродактиль). Из какого бы количества материала ни состояло твое тело (твой

объем или вес), ты сделаешь важный шаг в сторону полета, если распределишь часть этого объема по большой поверхности. Или по крайней мере в сторону мягкого, как на парашюте, спуска или парения на ветру. Вот почему наша вымышленная версия архангела Леонардо нуждается в таких огромных крыльях. Инженеры выражают это особым термином – “нагрузка на крыло”. Это вес, поделенный на площадь крыла, чем больше нагрузка на крыло, тем труднее оставаться в воздухе.

Чем быстрее летит самолет (или птица), тем больше подъемной силы можно выжать из каждого квадратного сантиметра крыла. Более быстрые самолеты того же веса могут иметь крылья меньшей площади и все равно лететь. Это объясняет, почему у медленных самолетов площадь крыла относительно больше, чем у быстрых. До того, как удалось достичь современных высоких скоростей, первые самолеты были по большей части бипланами. Благодаря такой конструкции получаешь удвоенную подъемную силу, однако и аэродинамическое сопротивление тоже растет. По той же причине иногда строили даже трипланы.

Кстати, если отвлечься ненадолго от темы полета, следует заметить, что отношения между площадью поверхности и объемом очень важны для живых существ в целом. Подобно тому как крылья увеличивают площадь внешней поверхности, а это важно для полета, есть много органов, которые увеличивают площадь внутренней поверхности, чтобы соответствовать увеличению размеров тела. Например, легкие.