Материал к уроку

Почему же, почему?..

? Под нашими яблонями снег тает, когда в остальных местах его ещё много. То же наблюдается и вокруг стволов других деревьев. Как это объяснить?

Ответ 1. Снег, как и любое вещество (в том числе яблони и остальные деревья), излучает и поглощает энергию. При этом снег хорошо отражает УФ-составляющую электромагнитного спектра и видимый свет, а ИК-составляющую, напротив, весьма эффективно поглощает. Будет ли снег нагреваться или охлаждаться, определяется соотношением между энергией, которую он поглощает и которую излучает. Почему же под деревом снег тает быстрее? В ночное время снег на открытой местности поглощает ИК-излучение от поверхности земли и от небосвода (температура которого при ясной погоде может достигать –30 °С). Но снег под деревом поглощает больше энергии, поскольку она поступает ещё и от существенно более нагретого по сравнению с небосводом дерева. Этим и объясняется тот факт, что снег под деревом тает быстрее, нежели на открытых участках.

Ответ 2. Во время снегопада дерево закрывает часть поверхности, и слой снежного покрова под ним просто оказывается тоньше.

NewScientist.com (The Last Word) 08Aug2009

? Некоторые мировые рекорды в лёгкой атлетике и велосипедном спорте были установлены во время соревнований, проходивших на большой высоте над уровнем моря, например, на Олимпийских играх 1968 г. в Мехико. Связано ли это с пониженной плотностью воздуха на большой высоте? Однако и кислорода на высоте меньше, что, казалось бы, не должно способствовать рекордам!

Ответ 1. Мехико находится на высоте 2250 м над уровнем моря, и на такой высоте плотность воздуха меньше из-за пониженного атмосферного давления (580 мм рт. ст. против нормального 760 мм рт. ст. на уровне моря). Благодаря этому механическая работа, совершаемая легкоатлетом или велосипедистом, безусловно, уменьшается. Однако из-за того же обстоятельства затрудняется поступление кислорода в организм спортсмена. Парциальное давление кислорода на уровне Мехико всего лишь 120 мм рт. ст. – на четверть меньше, чем на уровне моря. Уменьшение давления кислорода в альвеолах лёгких, на границе между атмосферой и кровотоком, приводит к снижению общего количества кислорода, поступающего в организм. Иначе говоря, спортсменам труднее дышать, сердцу нужно тратить больше энергии, чтобы обеспечить активное кровообращение. Но после нескольких недель акклиматизации количество эритроцитов в крови возрастает, благодаря чему работающие мускулы начинают получать больше кислорода. В целом же никаких особых преимуществ у спортсмена, участвующего в соревнованиях в высокогорной местности, нет. На ещё большей высоте – свыше 2500 м – поступление кислорода в организм и соответственно активность сердца по перекачке крови достигают предельных значений, и уровень рекордов на таких высотах снижается. Скорее всего рекорды Олимпиады 1968 г. обусловлены всё же тренировками.

Ответ 2. На результатах, которых достигают спортсмены в беге и в велосипедных гонках, эффект высоты сказывается двояко. Мощность, затрачиваемая при движении в воздухе, пропорциональна плотности воздуха и кубу скорости передвижения. Из-за этого при больших скоростях сопротивление воздуха становится весьма существенным. Но действует и другой фактор: в разреженном воздухе в организм спортсмена поступает меньше кислорода. Если соревнование длится не более 20 с, бóльшая часть необходимой спортсмену энергии вырабатывается в процессе гликолиза, когда расщепление углеводов происходит без участия кислорода. В итоге, учитывая, что скорость спринтера может быть весьма высокой, время забега на большой высоте может оказаться меньше. Если же речь идёт о более длинных дистанциях (для преодоления которых требуется более 1 мин), то все преимущества пониженной плотности воздуха исчезают. Особое место занимает бег на 400 м. В 1991 г. в Journal of Applied Physiology были опубликованы результаты исследования, показывающие, что для таких «средних» дистанций идеальными являются высоты 2400–2500 м, что немного больше высоты Мехико. Вспомним, что один из наиболее впечатляющих рекордов Олимпиады в Мехико был поставлен Ли Эвансом в беге как раз на 400 м.

NewScientist.com (The Last Word) 21Jan2009

Пер. с англ. Б.В. Булюбаша