Юным физикам

Ближе к вечеру можно наблюдать явление, обратное тому, что вы видели  утром. Поэт Ф. И. Тютчев так описал это явление: «И в тверди пламенной и чистой Лениво тают облака». Тают? Так ли это на самом деле? Конечно, нет, они просто испаряются оттого, что опускаются в более плотный слой атмосферы, сжимаются и нагреваются. «Таять» в буквальном смысле могут только высокие перистые облака, которые состоят из микроскопических кристалликов льда. До леса еще далеко, и деревья, растущие на опушке, видны неясно. В жаркий день предметы, расположенные в отдалении, всегда кажутся расплывчатыми. Почему?

Световые лучи прямолинейны только тогда, когда они идут в одном и том же веществе или, как говорят, среде с одинаковой оптической плотностью. При переходе лучей из одной среды в другую, часть света отражается от разделяющей их поверхности, а другая проникает во вторую среду. При этом направление луча изменяется. Слои воздуха, поднимающиеся от нагретой земли, имеют неодинаковую температуру, а следовательно и плотность. При этом они непрерывно перемещаются. Проходя через них, лучи света преломляются несколько раз, свет как бы рассеивается.
Высоко в небе парит хищная птица — ястреб. Он не машет крыльями, но не опускается, а все время держится на одной высоте. Что поддерживает его неподвижные крылья? Вес те же теплые потоки воздуха, идущие от нагретой земли.

Одинаково ли нагревает Солнце все участки земной поверхности?
Конечно, нет. Леса, болота, долины рек и водные пространства прогреваются Солнцем слабо и медленно. Камни (например, скалы), песок, обнаженная земля и степи нагреваются быстро и сильно. Воздух, находящийся над этими участками земли, нагревается и, становясь легче окружающего его холодного воздуха, поднимается кверху. Таким образом возникают термические (тепловые) вертикальные потоки воздуха. Авиамоделисты называют их просто «терминами». Уходящий вверх над нагретой поверхностью воздух заменяется воздухом, притекающим из соседних, менее нагретых, областей (рис. 1). Так возникает ветер.

Кроме термических восходящих воздушных потоков, имеются еще динамические восходящие, или наклонные, потоки воздуха. Они возникают в том случае, когда сильный ветер набегает на склоны горы или холма. В этом случае горизонтальный поток воздуха направляется склоном кверху, образуя восходящий поток (рис. 2).
Именно благодаря этим воздушным потокам планеры или их модели могут довольна долго (настоящие планеры — часами) парить в воздухе (рис. 3), хотя у них нет ни двигателей, ни воздушных винтов. Запущенная модель (или планер) скользит по наклонной, но воздух, в котором она планирует, сам поднимается вверх и поднимает планирующую в нем модель. Если скорость собственного снижения модели больше скорости поднимающегося вверх воздуха, то она, хотя и медленнее, чем в спокойном воздухе, но все же будет снижаться. Если собственная скорость снижения модели равна скорости восходящего потока воздуха, то модель не будет ни подниматься, ни снижаться, то есть полетит горизонтально. Наконец, если скорость снижения модели меньше вертикальной скорости восходящего потока воздуха, то ясно, что модель будет подниматься, набирать высоту, то есть полетит вверх. Другими словами, в последних двух случаях модель сможет парить. Таким образом, сущность парящего полета заключается в том, что модель (или планер) набирает высоту не самостоятельно, а ее поднимает Движущийся вверх воздушный поток.

Наибольшей подъемной силой обладают крылья, которые имеют профиль, как показано на рис. 4. Установлено на опыте, что встречный воздушный поток обтекает такое крыло плавно. Сзади крыла почти не образуется тормозящих вихрей, создается наибольшая разность в давлении воздуха над и под крылом.
Движение воздуха играет очень большую роль и в жизни растений; ветер помогает им размножаться. Обратите внимание на разнообразнейшие крылышки и парашютики, служащие для распространения семян различных растений при его помощи. Конечно, все знают пушок одуванчика, крылышко клена, семечко березы, пух липы. Они отлично летают! Интересно устроен плод татарника — колючего растения из семейства сложноцветных. При ударе летучки о какое-нибудь препятствие плодик (семечко) отпадает. А у степного ковыля спелый плод отрывается от материнского растения, отлетает по ветру и запутывается в траве. Затем, благодаря тому, что ветер колышет его длинное перо, плод крутится и внедряется в почву. За лето можно составить интересную коллекцию летающих семян растений (рис. 5).

Вы идете по открытому месту, Солнце припекает особенно сильно. Попробуйте подышать себе на руку— получается ощущение тепла. Но подуйте на руку, и вы ощутите прохладу. Почему? Выдыхаемый воздух теплее поверхности руки и может ее нагреть. Но если струя воздуха быстро двигается, то на поверхности руки получается усиленное испарение влаги, вызывающее охлаждение.
В жару человек потерт. Это способность, выработанная организмом для борьбы с перегреванием тела. Выделяемый железами пот испаряется с поверхности тела и таким образом охлаждает его. При этом жара ощущается слабее, если обмахиваться каким-нибудь веером, например, большим листом, сложенной газетой, фуражкой, носовым платком… А почему?

Кожа человека всегда испаряет влагу, даже в холодном воздухе. Для испарения требуется теплота, она отнимается и от тела и от того слоя воздуха, который прилегает к телу. Но если воздух неподвижен, испарение происходит медленно, так как прилегающий к коже слой воздуха скоро насыщается парами. В воздухе, насыщенном парами, испарения не происходит. Если же воздух движется, и к коже притекают все новые и новые его порции, то испарение — причем обильное — поддерживается все время, а это требует большого расхода теплоты, которая отбирается от тела человека.
Но всегда ли движущейся воздух приносит прохладу? Нет. Если вы читали о путешествиях в южных странах, то, наверное, встречали выражение: «горячее дыхание пустыни». Дело в том, что в тропическом климате воздух бывает) теплее, чем тело человека. Поэтому там при ветре людям становится не прохладнее, а жарче: ведь теплота передается уже не от тела воздуху, а, наоборот, воздух нагревает человеческое тело. Значит, чем большая масса воздуха успеет прийти в соприкосновение с телом, тем сильнее ощущение жары. Неудивительно, что в жарких зонах нашей страны (например, в Туркмении) жители часто носят меховые шапки и плотную, «теплую» одежду. Это предохраняет их тело от окружающего, значительно более чем тело теплого воздуха, и от горячего ветра.

Как охладить воду в самый жаркий день, если нет ни холодильника, ни льда? Это очень просто.
Заверните бутылку или графин с водой в полотенце, смочите его водой и поставьте на самый солнцепек и лучше на сквозняк. «Холодильник» будет работать надежнее, если поставить завернутый в полотенце сосуд в глубокую тарелку или таз, на дно которого налито немного воды. Полотенце напитается водой, которая, как по фитилю, все время движется через него, медленно испаряясь и тем охлаждая сосуд и его содержимое.
Именно поэтому солдаты обычно обшивают свей походные фляжки сукном. Достаточно смочить такой чехол водой, и «холодильник» начинает действовать.
Небольшой холодильник можно сделать и из куска брезента. Сшейте из брезента ведро с двойным дном (рис. 6), в нижней части ведра прорежьте дверку. Эта часть будет служить для хранения продуктов, в верхнюю часть налейте воду и подвесьте холодильник на сквозняк. Вода будет постепенно испаряться, отнимая тепло от нижнего отделения холодильника.
Прил. Журнала Юный техник №3-65г.

Оставить комментарий:

XHTML: Вы можете использовать теги: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>