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

Это Франция. Однажды мы и туда доберемся.

День, когда солнце перестало заходить над Британской империей, вероятно, наступил где-то в конце XVIII или начале XIX века, когда к ней были присоединены первые австралийские территории.

Британская империя распалась в середине XX века, но, как ни странно, солнце над ней по-прежнему не заходит.

У Великобритании есть 14 заморских (то есть находящимися вне Британских островов) территорий – это осколки Британской империи.

Многие колонии Британии, став независимыми государствами, присоединились к Содружеству наций. В некоторых из этих стран, например в Канаде и Австралии, королева Елизавета II официально считается сувереном. Однако это вполне независимые государства (просто у них по случайности одна и та же королева), и они не являются частью какой-либо империи [154].

Солнце никогда не заходит над всеми четырнадцатью британскими заморскими территориями разом (или даже тринадцатью, если не считать территорию в Антарктиде). Однако если Великобритания потеряет хотя бы одно из этих маленьких заморских владений, над ней впервые за два столетия зайдет солнце.

Около полуночи по Гринвичу солнце заходит над Каймановыми островами; оно взойдет над Заморской территорией Великобритании в Индийском океане только после часа ночи. На этот час крошечные острова Питкэрн на юге Тихого океана остаются единственной британской территорией, освещенной солнцем.

На островах Питкэрн живут несколько десятков человек – это потомки мятежников с корабля «Баунти». Острова стали печально известны в 2004 году, когда шесть человек, включая губернатора, – треть взрослого населения, – были осуждена за педофилию.

Но как бы ужасна ни была репутация этих островов, они все еще остаются частью Британской империи, и если британцы от них не откажутся, двухсотлетний британский день будет продолжаться.

Что ж, это не исключено.

В апреле 2432 года, впервые с тех пор, как на острове высадились мятежники «Баунти», случится полное солнечное затмение.

К счастью для империи, затмение произойдет в тот момент, когда солнце будет стоять над Каймановыми островами в Карибском море. Там полного затмения не будет, более того, солнце все еще будет светить и в Лондоне.

На самом деле ни одно полное затмение в ближайшую тысячу лет не произойдет над островами Питкэрн в момент, подходящий для того, чтобы прервать победную череду дней. Если Великобритания сохранит свою нынешнюю территорию и свои заморские территории, она может растянуть «британский день» на очень, очень долгое время.

Но не навсегда. Однажды – спустя множество тысячелетий – над островами Питкэрн случится затмение, и солнце наконец зайдет над Британской империей.

ВОПРОС:Я помешивал чай, и мне в голову пришла мысль: «Разве я не добавляю чашке кинетической энергии?» Мы помешиваем горячий чай, чтобы остудить его, но что, если мешать гораздо быстрее? Можно ли вскипятить чашку воды, просто помешивая ее?

ОТВЕТ: Нет.

Исходная идея логична. Температура – это просто кинетическая энергия. Когда вы помешиваете чай, вы повышаете его кинетическую энергию, которая должна быть на что-то потрачена. Поскольку чай не делает ничего увлекательного: не поднимается в воздух и не начинает излучать свет, энергия должна обращаться в тепло.

Я что – неправильно завариваю чай?

Вы не замечаете этого тепла по той причине, что добавляете его очень мало. Требуется очень много энергии, чтобы сильно нагреть воду, поскольку ее теплоемкость выше, чем у всех остальных привычных нам веществ [155].

Если вы хотите за пару минут довести воду комнатной температуры практически до кипения, вам потребуется большая мощность [156]:

Наша формула показывает, что, если мы разогреваем чашку воды за две минуты, нам нужен источник питания мощностью в 700 Вт. Обычная микроволновка потребляет 700–1100 Вт, и ей требуется где-то две минуты, чтобы нагреть кружку воды и заварить чай. Здорово, когда все получается!

Феликс Баумгартнер, британская версия

Нагревание чашки воды в микроволновке за две минуты при мощности в 700 Вт означает, что воде досталось очень много энергии. Когда вода падает с вершины Ниагарского водопада, она приобретает кинетическую энергию, которая уже у подножия водопада обращается в тепло. Но даже после падения с такой высоты вода нагревается только на долю градуса [157]. Чтобы вскипятить чашку воды, ее нужно уронить из точки, находящейся выше границы атмосферы.

Что общего у помешивания и работы микроволновки?

Судя по цифрам, которые я взял из инженерных отчетов по разработке промышленных миксеров, можно сказать, что энергичное помешивание чая нагревает его примерно на уровне одной стотысячной ватта. Это число, которым можно пренебречь.

На самом деле физический эффект перемешивания довольно сложен. Большая часть тепла покидает чашку благодаря конвекции воздуха, которая происходит над поверхностью жидкости, так что чай остывает сверху вниз. Помешивание поднимает горячую воду со дна чашки на поверхность, что дополнительно ускоряет этот процесс. Но происходят и другие явление – перемешивание повлияет и на воздух, который нагреет стенки чашки. Без точных измерений сложно сказать, что именно произойдет.

К счастью, у нас есть Интернет. Пользователь сети Stack Exchange под ником drhodes измерил скорость остывания чашки, сравнив ситуации, когда чай помешивают, когда его не помешивают и когда ложку периодически окунают в чашку и тут же вынимают из нее. Также Drhodes любезно выложил графики в хорошем разрешении плюс необработанные данные – о многих статьях в научных журналах такого не скажешь.

Вывод: не имеет особого значения, помешиваете ли вы чай, просто окунаете в него ложку или вообще ничего не делаете – чай остывает примерно с одинаковой скоростью (хотя в ситуации, когда в него окунали ложку, он остыл чуточку быстрее).