Полеты воображения. Разум и эволюция против гравитации - Ричард Докинз

выпрыгивают из воды. Вероятно, эта уловка позволяет сэкономить энергию, поскольку сопротивление воздуха меньше сопротивления воды (хотя предлагались и другие объяснения). Выпрыгивают в воздух и многие рыбы, чтобы спастись от быстрых хищников вроде тунца. Когда так делает целый косяк мелких рыбок, а потом падает в море, это и выглядит, и звучит как ливень. Некоторые рыбы, так называемые летучие, удлиняют прыжок при помощи сильно увеличенных плавников, которые служат им крыльями. Рыбы не могут ими махать в отличие от птиц, но иногда, что поразительно, пролетают паря целых 200 метров на скорости до 60 км/ч, прежде чем снова касаются воды (в этом им помогают восходящие потоки воздуха от волн). Иногда при взлете летучие рыбы виляют всем телом, что, возможно, создает тот же эффект, что и взмахи крыльями. Рыбы плавают, совершая волнообразные движения хвостом. Когда летучая рыба взлетает, последним покидает воду хвост, который продолжает двигаться так, словно рыба еще плывет. Случается, что рыба, уже коснувшись воды, продолжает полет, взмахнув удлиненной нижней лопастью хвостового плавника – тогда ей удается набрать скорость и снова взлететь, не погружаясь в воду всем телом.

С точки зрения тунца-преследователя, летучая рыба внезапно исчезает, перестает существовать. На границе воды и воздуха наблюдается так называемое явление полного внутреннего отражения: хищник из-под воды не видит добычу после того, как она взмывает в воздух. Она скрывается в другом измерении (не совсем буквально), словно нажимает кнопку “гиперпространство” в компьютерной игре.

К несчастью для летучей рыбы, она не только внезапно исчезает из мира тунца, но и так же внезапно врывается в мир поджидающих ее птиц, например, фрегатов. Фрегаты умеют ловить рыбу на поверхности моря, но обычно добывают себе пропитание пиратством – крадут добычу на лету у других птиц. Летучая рыба с точки зрения фрегата очень похожа на птицу, у которой есть что украсть. Должно быть, приемы, позволяющие поймать летучую рыбу, примерно такие же, как те, при помощи которых грабят чайку на лету. И фрегаты и в самом деле мастера ловить летучую рыбу в полете. Фрегаты черные, иногда с красными грудками, и похожи на помесь доисторического птеродактиля с самим дьяволом. Недаром Дэвид Аттенборо говорил, что бедная летучая рыба оказывается между тунцом и фрегатом, как между Сциллой и Харибдой.

Кальмары тоже плавают очень быстро, а некоторые самые проворные независимо и конвергентно приобрели в ходе эволюции те же повадки, что и у летучих рыб, опять же, чтобы спасаться от хищников, с тем любопытным отличием, что эти моллюски и плавают, и летают задом наперед, а больших скоростей достигают при помощи реактивного движения. Они извергают изо рта мощную струю воды и взмывают в воздух, словно стрела, которую они напоминают по форме. Они способны пролетать тридцать с лишним метров, прежде чем упасть обратно в воду – через какие-нибудь три секунды.

Я разграничил парение и активный полет и уделил им отдельные главы из соображений удобства. Но на деле граница несколько размыта. Даже птицы, которые привыкли парить в термиках и планировать по “улицам” из термиков, иногда машут крыльями. Например, альбатросы. В двух следующих главах мы обратимся к настоящему активному полету, где для того, чтобы держаться в воздухе неопределенно долго, нужно непрерывно прикладывать силу, и это либо мускульная сила птицы, либо двигатель внутреннего сгорания или реактивный двигатель самолета.

Глава 7

Активный полет и как это устроено

Мы говорили о том, как большая площадь поверхности позволяет удержаться в воздухе без особых усилий и без особых расходов энергии – парить, планировать или порхать, словно снежинка. Но если вы готовы потрудиться, перед вами открывается множество других возможностей бросить вызов гравитации. Есть два главных способа. Первый – непосредственно поднять себя в воздух. Это прямой и очевидный метод, и именно его практикуют вертолеты, ракеты и дроны. Суда на воздушной подушке поднимаются над поверхностью при помощи направленных вниз пропеллеров. Реактивные самолеты с вертикальным взлетом направляют реактивную струю вниз, чтобы поднять воздушное судно с земли. То же самое делают всевозможные трюкачи вроде потрясающего “летающего солдата”, который пронесся над Парижем в День взятия Бастилии в 2019 году.

ФАНТАСТИЧЕСКИЙ ЛЕТАЮЩИЙ СОЛДАТ

Но почему непременно солдат? Такому чудесному аппарату наверняка можно найти лучшее применение!

Леонардо да Винчи во многом опережал свое время, и среди его проектов был своего рода предшественник вертолета. К сожалению, он вряд ли смог бы подняться в воздух, и не только потому, что должен был работать на мускульной силе человека. Человеческие мышцы слишком слабы, чтобы поднять совокупный вес человека и машины, а уменьшить его невозможно. У современных вертолетов мощные двигатели, которые сжигают большое количество углеводородного топлива, чтобы вращать массивные гудящие винты. Наклонные лопасти направляют вниз сильный ветер и прямо толкают вертолет вверх.

Кроме того, вертолету нужен дополнительный хвостовой пропеллер, который смотрит вбок (или что-то аналогичное), чтобы судно не вертелось, как волчок. По-видимому, это последнее дополнение Леонардо упустил. Штурмовикам “харриер” и их преемникам хвостовой пропеллер не нужен, поскольку у них нет винта. Они поднимаются за счет отражающих реактивных сопел, направленных вертикально вниз. Затем самолет направляет сопла назад, чтобы лететь вперед, подъемную силу он набирает при помощи крыльев, как любой нормальный самолет. А откуда берут подъемную силу нормальные самолеты? Тут все несколько сложнее.

Нормальные самолеты, в отличие от вертолетов, набирают подъемную силу за счет стремительного движения, они толкают себя вперед пропеллерами или реактивными двигателями. А поток воздуха, который мчится навстречу крыльям – над ними и под ними, – поднимает самолет двумя способами, причем оба актуальны не только для рукотворного летательного аппарата, но и для живых летающих существ. Очевидный и главнейший из двух способов называется ньютоновским. На переднюю кромку крыльев давит ветер, который по мере движения судна вперед приподнимает их за счет небольшого наклона вверх. Этот эффект можно ощутить, если высунуть руку в окно несущейся машины. Наклоните ладонь чуть-чуть вверх, и вы почувствуете, как вверх потянет всю руку. Это очевидное ньютоновское объяснение, почему крылья поднимают самолет, и основной способ для самолетов получить подъемную силу. Он сработал бы, даже если бы крылья представляли собой плоские доски, немного наклоненные вверх, поэтому можем называть его эффектом плоской доски.

ПОЖАЛУЙ, НЕ САМОЕ ГЕНИАЛЬНОЕ ИЗ ВЕЛИКИХ ИЗОБРЕТЕНИЙ ЛЕОНАРДО

Даже если четыре человека будут бежать вокруг кабестана со всех ног, это устройство не поднимется