Джирл Уокер - Новый физический фейерверк

Мощный восходящий поток засасывал воздух снизу и переносил его в охваченные огнем районы. Поднялся ураганный ветер, способствовавший возникновению мощнейшего пожара. Ветер всегда приводит к распространению огня, но в Дрездене радиальный поток, переносивший воздух с периферии пожара в его центр, привел к тому, что пожар стал устойчивым (стационарным). Создалась ситуация, которая теперь называется огненный смерч . Он привел к неисчислимым человеческим жертвам и разрушил почти все здания в городе.

Иногда при огненных ураганах восходящие потоки закручиваются в спираль, образуя вихрь. И при не столь сильных, но все же крупных пожарах также образуются огненные вихри, напоминающие песчаные. Они очень опасны, поскольку способствуют распространению огня.

На севере Австралии термитники называют магнитными не потому, что они сами или термиты в них намагничены. Дело в том, что эти высокие клинообразные сооружения, как стрелки компаса, ориентированы с севера на юг. Латинское название этих термитов — Amitermes meridionalis — связано с тем, что свои жилища они ориентируют в направлении земных меридианов. Почему постройки термитов ориентированы подобным образом?

В странах с умеренным климатом немало зданий, где летом в помещении жарко, даже если открыты все окна. Можно ли улучшить вентиляцию этих зданий, не используя дорогостоящие кондиционеры?

ОТВЕТ •Разумное устройство жилища магнитных термитов помогает им поддерживать комфортную для них температуру. Широкая и высокая восточная сторона термитника поглощает достаточно солнечного света на восходе солнца. Такая же противоположная сторона поглощает солнечный свет на закате. Когда солнце стоит высоко в небе, площадь поверхности, на которую падают солнечные лучи, относительно мала. Действительно, если смотреть на термитник сверху, его площадь будет гораздо меньше, чем если смотреть на него с востока или запада. Поэтому количество солнечного света, поглощенного в течение жаркого дня, меньше, чем утром или вечером, когда прохладно. В результате внутри термитника весь день поддерживается примерно одинаковая температура.

В Англии в проект некоторых зданий начали включать солнечные башни . Одна сторона (или угол) такой башни, обращенная днем к солнцу, выполнена из прозрачного стекла, а сверху имеется вентиляционное отверстие, которое можно открывать или закрывать по мере необходимости. Дно башни связано с каждым этажом здания. Солнце нагревает воздух в башне. Поскольку теплый воздух легче холодного, нагретый воздух движется наверх и выходит через вентиляционное отверстие, а на его место через все открытые окна здания втягивается воздух с улицы. Если здание и башня спроектированы правильно, постоянный поток воздуха проходит через все открытые помещения в здании.

В Иране, где жарко днем и холодно ночью, традиционные постройки адаптированы к местному климату. Дома строят группами, чтобы они отбрасывали друг на друга тень. У некоторых зданий есть бадгир , что в переводе с иранского означает ветролов . Эта высокая башня улавливает воздушный поток, направляет воздух в низ башни, затем через подземный тоннель (где воздух охлаждается землей), а потом он поступает в полуподвальный этаж здания. Если на пути воздуха есть вода, влажные стенки тоннеля или фонтан на нижнем этаже, воздух охлаждается еще и за счет испарения воды: тепло из воздуха тратится на переход воды из жидкого состояния в газообразное.

Почему в оранжереях так тепло? Используется ли в них специальное стекло, каким-то образом улавливающее инфракрасное излучение? Почему в салоне закрытой машины становится жарко, если оставить ее на солнце в теплый летний день?

ОТВЕТ •В оранжерее тепло главным образом потому, что там замкнутое пространство, в котором нет или почти нет циркуляции воздуха. Теплый воздух не имеет возможности покинуть оранжерею, и его не замещает стелящийся по земле более холодный воздух. В сознании многих людей укрепилось мнение, что крышу оранжереи делают из стекла или пластика, которые задерживают тепло. Это не так. Возможно, эта мысль ошибочно переносится на оранжереи и парники потому, что при описании непрозрачности земной атмосферы для теплового излучения часто используют термин парниковый эффект .

Закрытая машина, припаркованная на солнце в жаркий летний день, — это своего рода парник. Внутри нее нет циркуляции воздуха, поэтому в салоне может стать очень жарко. Действительно, если солнечный свет падает на переднее ветровое стекло, приборная панель и руль могут нагреться так, что к ним нельзя будет притронуться. Если опустить окна или открыть двери, благодаря циркуляции воздуха их температура постепенно, хотя и медленно, будет понижаться. Поскольку черная краска поглощает видимый свет лучше, чем белая, можно подумать, что в черной машине будет жарче, чем в белой. Однако машина разогревается главным образом за счет поглощения инфракрасного излучения, а не видимого света, а в инфракрасном диапазоне черный и белый цвета поглощают примерно одинаково.

Почему в некоторых районах города, особенно в центре, обычно теплее, чем в пригородах? Например, летом в городе может быть жарко, воздух там неподвижен, тогда как в пригородах стоит вполне приятная погода. Является ли наличие в городе большого количества выделяющих тепло машин основной причиной появления таких островов тепла ?

ОТВЕТ •Несколько факторов способствуют появлению островов тепла в городах. Высокие здания блокируют и перенаправляют воздушные потоки, которые могли бы принести в город прохладу. В городе потери тепла на испарение меньше, поскольку дождевая и талая вода быстро уходит в канализационную систему. Дорожное покрытие и строительные материалы лучше поглощают солнечный свет и сохраняют тепло, чем покрытые травой участки и лесопосадки.

Если здания примерно одной высоты и ночью они охлаждаются за счет излучения тепла крышами, на их уровне может образоваться слой холодного воздуха. Этот слой препятствует подъему теплого воздуха с уровня тротуаров, и поэтому тепло задерживается в городе, как в ловушке. Если улицы города покрыты толстым слоем пыли (сильно загрязнены), положение еще хуже: верхняя поверхность этого слоя испускает тепловое излучение в небо, и тем самым на уровне крыш температура еще больше понижается. В какой-то мере город, конечно, за ночь охлаждается, но совсем не так, как пригород.

В жарких местах, например на юго-западе Соединенных Штатов, поглощение солнечного света поверхностями может представлять серьезную опасность. Так температура асфальтового покрытия достаточно легко повышается до 70°C, тогда как прикосновение к поверхности, температура которой выше 50°C, уже может вызвать ожог. Даже стоять на пустой асфальтированной парковочной площадке бывает трудно из-за интенсивного инфракрасного излучения.