Какая энергия содержится в чашке кофе? Метафорически можно говорить о душевной «энергии», которую дает этот психостимулятор. Это действие кофеина (усиленное привычкой). Кофеин — химическое оружие кофейного дерева, вещество, нарушающее поведение потребителей кофейных ягод. Это защитное соединение используют не только представители рода Coffea, но и множество других растений. Мы пьем кофе ради небольших доз этого токсина. Воздействие аромата, вкуса, ритуала – вторичные обстоятельства, условные рефлексы.
Есть в таком поведении представителей нашего вида принципиальная необычность? Нет. Для многих млекопитающих (и, вероятно, не только для них) характерно использование психоактивных веществ. Смотрели видео, как лемуры покусывают ядовитых многоножек, мажут себя их выделениями и впадают в наркотический кайф?
Лучше поговорим об энергии в физическом смысле: способности производить работу. Каковы ее источники в утреннем кофе?
Наше тело получает метаболическую энергию, расщепляя органические вещества кофейных зерен и, особенно, сахара. Основная часть энергии извлекается в митохондриях, клеточных органеллах, где «энергоносители» кофе окисляются до углекислого газа и воды (за некоторыми исключениями). Откуда в эти вещества попала энергия? Ее запасли кофейные деревья и сахарная свекла при образовании предшественников этих веществ в ходе фотосинтеза (из той же пары веществ, из углекислого газа и воды). Энергию дали кванты света. Они были излучены с видимой поверхности Солнца, разогретого термоядерной реакцией (объединения двух ядер водорода в ядро гелия). Что здесь необычного? Этот способ получения солнечной энергии, трансформированной фотосинтезом, типичен для гетеротрофных (питающихся готовой органикой) организмов, в том числе животных.
А еще в кофе есть какое-то количество тепловой энергии. Ее легко исчислить: для нагревания грамма воды на один градус Цельсия тратится одна калория. Откуда она в кофе? Получена при нагревании. Откуда взялась?
Проще всего в случае с костром. Эта энергия получена при окислении дров – продукта фотосинтеза. Энергия в дровах запасена из того же источника, что в сахаре и кофе.
Если кофе грели на газовой плите, то окислялся природный газ. Это – результат фотосинтетического преобразования солнечной энергии, происходившего в прошлые геологические эпохи!
Если кофе был сварен на электроплитке, он получил энергию от множества разных процессов, сливающих свою энергию в нашей электросети. Прежде всего, это энергия Солнца, преобразованная фотосинтезом в прошлые эпохи, извлеченная из горючих ископаемых: угля, газа, сланцев и т.д. Затем – это энергия, полученная при расщеплении тяжелых элементов на атомных электростанциях. Откуда в уране энергия, которую можно извлечь? Уран извлекают из недр Земли; как он туда попал?
Солнце светит благодаря энергии ядерного синтеза. Энергия может выделяться при слиянии ядер элементов легче железа; при слиянии более тяжелых ядер энергия затрачивается. Чтобы образовались тяжелые ядра, распад которых освобождает энергию, нужно, чтобы что-то вложило в них эту энергию. Это взрывы сверхновых звезд. Когда в звездах «выгорает» одно термоядерное топливо, и они переходят на иной тип реакции синтеза, они могут взрываться, бомбардируя окружающее вещество своим материалом. Сталкивающиеся ядра сливаются, образуя тяжелые элементы. Когда гравитация соберет космические туманности в звездные системы, часть тяжелых элементов попадет в состав планет.
Итак, на ядерных станциях мы извлекаем энергию предыдущих поколений звезд. На гидроэлектростанциях – энергию Солнца, преобразованную водным циклом. Солнце нагревает земную поверхность и испаряет воду. Из-за неравномерности нагрева атмосфера циркулирует и заносит обогащенную паром океанский воздух на континенты. Небольшую часть потенциальной энергии воды, оказавшейся поднятой относительно уровня моря, мы извлекаем с помощью гидроэлектростанций.
Что осталось? Так, по мелочи. Сжигание современной биомассы (уже обсудили). Энергия ветра (солнечная энергия, приводящая к циркуляции атмосферы). Солнечная энергия, уловленная солнечными батареями. Энергия волн (та же энергия ветра). Энергия приливов (энергия движения в системе Земля-Луна, оставшаяся со времени образования этой пары небесных тел). Энергия горячих источников (геотермальная энергия, тепло земных недр). Ее дала гравитационная дифференциация земных недр на ранних этапах истории планеты (опускание железных компонентов вниз и «всплывание» более легких камней наверх, которое привело к изрядному разогреву планеты), а также пополняет энергия распада радиоактивных элементов в недрах Земли. Ничего важного не забыл?
Наверное, вы поняли, к чему я клоню. Но об этом – в следующий раз.
К оглавлению
Кафедра Ваннаха: Приключения пули
Ваннах Михаил
Опубликовано 07 июля 2011 года
Одним из популярнейших персонажей городских легенд являются пули со смещенным центром тяжести. Они фигурируют во множестве различных источников. Пацифисты и правозащитники с пеной у рта говорят о них как о нагляднейшем примере бесчеловечности войны. Авторы боевиков с удовольствием описывают эффект от попадания этих пуль, хотя и медики, столкнувшиеся с прелестями полевой хирургии, вполне внятно могут описать наносимые ими повреждения. Разъяснения инженеров о том, что никто в здравом уме смещать у пули центр тяжести не станет, никакого влияния на аудиторию этой легенды не оказывают, примерно как пыл искателей Лох-Несского чудища не остужает проходящий рядом Каледонский канал. Аудитория «Компьютерры» в этом плане не исключение, так что попробуем разобраться в этой истории, с массовым промышленным изделием, имеющим свойства НЛО. То есть все знают о его существовании, но никто не видел.
Начнем с времен далеких, почти забытых, когда стреляли черным порохом, стволы были гладкими, а устойчивость пули на траектории обеспечивалась шарообразной формой. Сфера – штука такая, что в ней центр давления совпадает с центром тяжести. Поэтому аэродинамические силы отнюдь не стремятся закрутить ее, увести с траектории. По этой причине именно круглая пуля стала основой исчисления калибров гладкоствольного оружия (gauge), определяемых целым числом, количеством круглых пуль, которые можно изготовить из одного английского фунта свинца. Круглая пуля применяется и поныне, особенно в ружьях с цилиндрической сверловкой ствола. При дульных сужениях, чоках, калиберная круглая пуля может привести к малоприятным последствиям.
Для того, чтобы избежать их воздействия, пули начали закручивать с помощью спиралеобразных нарезов. Обратим внимание: поначалу закручивались пули шарообразные, стабилизация которых обеспечивалась аэродинамикой, вышеупомянутым совпадением центров давления и тяжести. Вращение лишь компенсировало уводящие силы – ведь если паразитный момент направлен, скажем, влево, то прокрутив пулю на оборот, мы сведем его воздействие к нулю. Примерно так же, чтобы скомпенсировать технологические отклонения, закручивают на траектории противотанковые и зенитные ракеты стабилизированные хвостовым опереньем: «И вкручивались в небо, грохоча,/Ракеты, ускорением влекомы…», писал поэт-очевидец. Именно такими, круглыми, точнее деформируемыми шомполом в эллипсоид вращения, пулями, пользовался в своей винтовке Бейкера стрелок Шарп из цикла Б.Корнуэлла.
Пули некруглой формы, вроде чашеобразных пуль Минье, появились сначала не столько из желания обеспечить большую поперечную нагрузку (чем она выше, тем дальше пуля летит, будучи способной скомпенсировать силы аэродинамического торможения, тем на большую глубину она сможет проникнуть в мишень), а чтобы удобнее заряжать дульнозарядное нарезное ружьё. Круглую калиберную пулю было очень муторно проталкивать по нарезам. Из-за этого Наполеон, скажем, отвергал винтовки. Чашеобразная же пуля сквозь ствол проходила легко, благодаря меньшему диаметру, затем деформируясь в казеннике, причем прижавшиеся к стволу края чашечки обеспечивали обтюрацию пороховых газов. Отставание в таких винтовках обошлось России в проигрыш Восточной (Крымской) войны.
Технологии металлообработки развивались. Ружья стали казнозарядными, а пули удлинялись, приближаясь по форме к цилиндру с кругленькой головкой. Калибр их был весьма велик – ведь нужно было обеспечить останавливающее действие и по кавалерийской лошади (вспомним батальную живопись – квадраты пехотных каре и атакующих их улан). Русская винтовка Бердана номер два считалась малокалиберной, это 4,2 линии, 10,67 мм по-нынешнему.
Технологии развивались и дальше. Появились бездымные пороха. Повсеместно распространилось магазинное оружие. И калибры уменьшились еще раз, к концу девятнадцатого века оказавшись в пределах 6,5-8 мм. Лошадь все же не главный враг, и лучше иметь лишний шанс подстрелить чужого стрелка за счет большего числа носимых боеприпасов. Луи Буссенар в «Капитане Сорви-голова», памятном поколениям советских мальчишек, пел прямо таки оды гуманности маузеровской пули, обзывая ее a gentlemanly bullet. Дескать она, на скорости в 640 м/с проходит через живую ткань, не разрывая ее.
