Элен Черски - Физика и жизнь. Законы природы - от кухни до космоса

Молекулы воды продолжат взбираться наверх по зазорам, подтягивая за собой другие молекулы воды до тех пор, пока сумма крошечных сил, действующих со стороны множества воздушных карманов, в конечном счете не уравновесится силой притяжения нашей планеты. Именно поэтому, когда вы опустите конец полотенца в воду, жидкость сначала быстро распространится на несколько сантиметров вверх, а затем остановится. В этот момент вес воды в точности сбалансируется силой поверхностного натяжения. Чем у же каналы в ворсе, тем б о льшая поверхность на полотенце обеспечивает суммарную силу поверхностного натяжения и тем выше будет граница поднятия воды. Масштаб в данном случае имеет решающее значение: если ворс будет той же формы, но в сто раз длиннее, то такое полотенце вообще не станет впитывать воду. Но если ворс сделать гуще, то иерархия сил изменится и вода в таком полотенце поднимется на б о льшую высоту.

Самое полезное качество полотенца состоит в том, что после просушки из его воздушных карманов испаряется вся вода: она просто растворяется в воздухе. Более простой и удобный способ решения проблемы трудно представить: полотенце вбирает жидкость и удерживает ее до тех пор, пока она не улетучится сама собой [33].

Расправившись таким образом с лужей пролитого молока, я испекла яблочный пирог и оставила кухню практически в безукоризненном состоянии. Правда, оставалось решить последнюю проблему, которая не имела никакого отношения к теории поверхностного натяжения. Взбитые сливки, поданные мной вместе с яблочным пирогом, имели не очень приятный кисловатый вкус, о чем свидетельствовали выражения лиц моих гостей. Одним словом, век живи – век учись. Я постараюсь никогда больше не совершать такую ошибку.

Причина, по которой полотенца изготавливают из хлопка, заключается в том, что хлопок – это в основном клетчатка, то есть длинные цепочки сахар о в, с которыми охотно сцепляются молекулы воды. Вата, кухонное полотенце, дешевая бумага – все это хорошие абсорбенты, поскольку на микроуровне обладают ворсистой структурой, состоящей из водолюбивой целлюлозы. Вопрос в следующем: каковы пределы этой «размерозависимой» физики? Если эти каналы будут настолько малы, насколько это физически возможно, то что можно с ними сделать? Речь идет не только о полотенцах, всасывающих воду вверх по узким каналам из целлюлозы. Природа позаботилась об этом задолго до нас. В качестве впечатляющего примера того, на что способна физика микромира, назову самый большой из живых организмов на планете: гигантское калифорнийское мамонтовое дерево.

В лесу тихо и сыро. Создается впечатление, что так было всегда и изменения здесь – редкость. Земля между стволами деревьев покрыта мхом и зарослями папоротника, и единственные звуки, которые можно здесь услышать, – пение невидимых птиц и глубокое, тревожное кряхтение деревьев, слегка покачивающихся из стороны в сторону. Высоко вверху сквозь переплетение тонких ветвей проглядывают островки голубого неба, а внизу, под моими ногами, повсюду виднеется вода: лужицы, пропитанные влагой клочки почвы и ручейки, устремляющиеся вниз по долине. Каждый раз, гуляя по лесу, я невольно настораживаюсь, замечая далеко впереди подозрительное темное пятно, несколько выбивающееся из общей картины. Нет, это не хищник. Это дерево, один из настоящих гигантов, тысячелетний колосс, скрывающийся за молодой порослью и утверждающий свой особый статус в лесу обширной тенью, отбрасываемой на землю и соседние деревья.

Секвойя вечнозеленая, или калифорнийское мамонтовое дерево ( Sequoia sempervirens ), покрывает обширные участки земли в этом районе Северной Калифорнии. В наши дни когда-то бескрайние леса сократились до нескольких небольших участков, и я нахожусь в одном из самых известных под названием Redwood National Park в округе Гумбольдт. Эти гиганты производят неизгладимое впечатление, поскольку ствол каждого такого дерева совершенно прямой и вертикальный, устремляющийся далеко в небо. Самое высокое дерево на Земле находится именно здесь. Его высота – 116 метров [34]. Во время прогулки мне часто встречаются деревья, диаметр ствола которых составляет 2 метра и более. Однако самое удивительное, что под глубокими морщинами коры этих деревьев формируются все новые и новые кольца. Деревья живут! Крошечные вечнозеленые листья на стометровой высоте улавливают энергию Солнца, запасают ее и вырабатывают материал, из которого строится новое дерево.