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

Более активное движение плит может пойти на пользу нашему выживанию. Тектоника плит играет ключевую роль в стабилизации климата, а планеты меньшего размера, чем Земля (например, Марс), не обладают достаточным количеством внутреннего тепла, чтобы поддерживать долгосрочную геологическую активность, которая возрастает по мере увеличения размера планеты. Вот почему ученые считают, что экзопланеты большего размера, чем Земля («суперземли»), могут оказаться более подходящими для жизни, чем те, что равны ей по размеру.

Спустя 100 лет мы будем испытывать ускорение свободного падения примерно в 6g. Мы не только не сможем перемещаться в поисках пищи – наши сердца бьются недостаточно сильно, чтобы при такой гравитации доставить кровь к мозгу. Только маленькие насекомые (и морские животные) будут способны перемещаться. Возможно, люди могли бы выжить в специально построенных куполах с контролируемым давлением, где они могли бы двигаться, поскольку большая часть их тел была бы погружена в воду.

Дышать при этом будет сложно. Тяжело сделать вдох, когда на тебя давит толща воды, – именно поэтому дышать через трубки можно, только если легкие находятся совсем близко к поверхности.

За пределами куполов со сниженным давлением воздух будет непригодным для дыхания по другой причине. Где-то на уровне давления в шесть атмосфер самый обычный воздух становится ядовитым. Даже если бы нас не убили все остальные проблемы, спустя сто лет мы умерли бы от отравления кислородом. Но даже если не брать в расчет токсичность, дышать воздухом под таким давлением трудно, потому что он тяжелый.

Когда же Земля наконец станет черной дырой?

На этот вопрос трудно ответить, потому что наш сценарий исходит из предположения, что радиус постоянно возрастает, но плотность сохраняется, тогда как в черной дыре плотность также возрастает.

Динамика гигантских каменных планет редко становится объектом изучения, поскольку нет никаких очевидных предпосылок, при которых такие планеты могли бы сформироваться, – все столь крупные тела будут обладать достаточной гравитацией, чтобы притянуть достаточно водорода и гелия во время формирования планеты и стать газовым гигантом.

В какой-то момент наша растущая Земля достигнет точки, в которой дальнейшее прибавление массы будет заставлять ее сжиматься, а не расширяться. После этого произойдет коллапс, и она обратится в испаряющегося белого карлика или нейтронную звезду, и если ее масса продолжит возрастать, в итоге она станет черной дырой. Но пока до этого далеко…

Жаль, что человечество не просуществует так долго, потому что к этому моменту произойдет кое-что замечательное.

Земля будет продолжать расти, а Луна, как и все наши искусственные спутники, – постепенно приближаться к ней по спирали. Спустя несколько веков Луна окажется достаточно близко к разбухшей Земле, чтобы притяжение между Землей и Луной оказалось сильнее, чем лунная гравитация, сохраняющая наш спутник как единое тело.

Когда Луна перейдет эту границу, которую называют пределом Роша, она постепенно распадется на части[144], и у Земли на короткое время появятся кольца…

Невесомая стрела

ВОПРОС: А что, если выстрелить из лука в какой-то среде с нулевой гравитацией, но с такой же атмосферой, как на Земле? Сколько времени потребуется, чтобы сопротивление воздуха полностью остановило стрелу и она повисла бы в воздухе?

ОТВЕТ: Ну, с кем из нас такого не случалось. Пробираешься, бывало, на нижний ярус огромной космической станции, чтобы подстрелить кого-нибудь из лука…

По сравнению с обычной задачкой по физике, тут условия нестандартные. Обычно мы учитываем гравитацию и игнорируем сопротивление воздуха, а не наоборот[145].

Как можно ожидать, сопротивление воздуха замедлит стрелу, и в итоге она остановится… но только улетев очень, очень далеко. К счастью, в течение большей части полета она ни для кого не будет представлять опасности.

Давайте рассмотрим подробнее, что произойдет.

Предположим, вы выпустили стрелу из лука со скоростью 85 м/с. Это примерно в два раза выше скорости мяча, брошенного бейсболистом высшей лиги, и чуть меньше, чем 100 м/с – такова скорость стрелы, выпущенной из профессионального композитного лука.

Стрела очень быстро замедлится. Сопротивление воздуха пропорционально квадрату скорости, то есть когда стрела летит быстро, она испытывает впечатляющее сопротивление.

Через десять секунд полета стрела пролетит 400 м, и ее скорость упадет с 85 до 25 м/с. 25 м/с – это скорость, с которой средний человек может бросить стрелу рукой.

На этой скорости стрела значительно менее опасна.

Мы знаем из охотничьих рассказов, что даже небольшое изменение скорости стрелы влияет на ее убойную силу – на то, какое животное она способна убить. Стрела весом 25 г, летящая со скоростью 100 м/с, подойдет для охоты на лося или черного медведя. На скорости 70 м/с она будет слишком медленной, чтобы убить хотя бы олененка – или, в нашем случае, космического олененка.

После того как скорость стрелы опустилась ниже этого значения, сама стрела уже не очень опасна… но до полной остановки еще далеко.

Спустя пять минут стрела пролетит где-то милю и замедлится до скорости пешехода. На этой скорости она будет испытывать очень незначительное сопротивление и просто поползет в воздухе вперед, постепенно замедляясь.

К этому моменту она уже пролетит больше, чем любая стрела на Земле. Луки высокого класса позволяют выстрелить на дистанцию в пару сотен метров, но мировой рекорд дальности для стрельбы из лука – чуть больше километра. Этот рекорд был установлен в 1987 году американским лучником по имени Дон Браун, который стрелял тонкими металлическими стержнями из угрожающего вида машины, которая лишь отдаленно напоминала обычный лук.

Минуты превращаются в часы, и стрела все больше и больше замедляется. Поток воздуха вокруг нее тоже становится иным.

У воздуха невысокая вязкость, иными словами, он не липкий. Это значит, что летящие предметы испытывают сопротивление, потому что им приходится выталкивать воздух со своего пути, а не из-за слишком прочных связей между молекулами воздуха. Это больше похоже на то, как если бы вы водили рукой в ванне, полной воды, чем в ванне, полной меда.

Спустя несколько часов стрела двигается уже так медленно, что это движение практически нельзя увидеть. Если предположить, что воздух почти неподвижен, к данному моменту он начнет напоминать скорее мед, нежели воду, и стрела очень медленно остановится.

На какой именно дистанции это произойдет, напрямую зависит от особенностей самой стрелы. Незначительные вариации ее формы могут серьезно повлиять на воздушные потоки вокруг стрелы на медленных скоростях. Но в любом случае, она должна пролететь как минимум несколько километров, возможно достигнув отметки в 5–10 км.

Проблема вот в чем. Сейчас существует только одно место, где имеется атмосфера, подобная земной, и одновременно нулевая гравитация. Это Международная космическая станция. А самый длинный модуль МКС, Кибо, имеет длину всего 10 м.

Так что проведи вы этот эксперимент в действительности, стрела пролетела бы не более 10 м. После чего либо остановилась бы… либо всерьез испортила чей-то день.

Земля без Солнца

ВОПРОС: А что, если Солнце внезапно погаснет? Что будет с Землей?

ОТВЕТ: Это, вероятно, самый популярный вопрос в жанре «А что, если». Отчасти я до сих пор не отвечал на него потому, что такие ответы уже существуют. Если сделать в Google запрос: «А что, если солнце погаснет», тут же найдется много отличных статей, подробно разбирающих эту ситуацию.

Однако этот вопрос задают все чаще и чаще, так что я решил тоже ответить на него.

Рис. 1. Солнце гаснет ☹

Не будем спрашивать, как именно это произошло. Просто предположим, что мы заставили Солнце быстро миновать несколько стадий его развития, и оно превратилось в безжизненную холодную сферу.

Каковы будут последствия для нас здесь, на Земле?

Понижается риск вспышек на Солнце