Изобретения Дедала - [17]
New Scientist, October 19, 1972
Как изменяется показатель преломления газа N с высотой? Он пропорционален плотности, которая убывает с высотой экспоненциально. Таким образом, показатель преломления на высоте h дается выражением
(n>h – 1) = (n>0 – 1) ехр(-h/H),
где Н=RT/gm — «масштаб высоты», на котором плотность газа уменьшается в е раз,
m — молярная масса газа, n>0 — показатель преломления у поверхности Земли. Отсюда
n>h = 1+(n>0–1) exp(-h/H)
Дифференцируя, получаем
Чтобы пучок света распространялся параллельно поверхности Земли, свет на его верхней границе должен распространяться быстрее, чем на нижней, — так, чтобы волновой фронт был всегда перпендикулярен земной поверхности. Поскольку скорость света обратно пропорциональна показателю преломления, это условие можно записать в виде
n>hr = n>(h+dh)(r+dh)
или
-dn/dh = n>h/r.
В атмосфере это условие будет выполняться для определенного радиуса r=r>0+h, соответствующего некоторой высоте h над поверхностью Земли:
-dn/dh = n>h/(r>0+h)
Заменяя dn/dh и n>h соответствующими выражениями, получим
Это выражение можно упростить:
exp(h/H) = (n>0-1)[(r>0+h)/H-1].
Поскольку h и H малы по сравнению с радиусом Земли, r>0 = 6,37 × 10>6 м, полученное выражение можно записать в виде
exp(h/H) = (n>0-1)r>0/H
или
h = H ln[(n>0-1)r>0/H].
Остается теперь подобрать такой газ, у которого показатель преломления n>0 при давлении 1 атм и масштаб высоты H таковы, что h = 0. В таком газе луч света будет в точности следовать за кривизной земной поверхности.
Наиболее подходящим газом, по-видимому, является кислород O>2, для которого при 20°С n>0=1,000615 и H = 3880 м, что дает h = 37 м — весьма малая величина по сравнению с радиусом Земли. Для промышленных газов, этилена и метана, при нормальном давлении получаются большие отрицательные значения h (их показатели преломления при 20°С равны соответственно 1,000648 и 1,000411). Однако при давлениях 2,1 атм для этилена и 5,9 атм для метана оптические параметры этих газов становятся как раз такими, как надо.
Для воздуха при 20°С n>0= 1,000272 и H = 8560 м, что дает нам h = -13700 м, т.е. если прорыть на глубине 13 км туннель вдоль поверхности Земли, то он будет просматриваться на любое расстояние. Иначе говоря, если бы радиус Земли был всего на 13 км меньше, она казалась бы плоской!
Конец больших подтяжек
Изобретение застежек «велькро» с микрокрючками было подсказано колючками репейника, прочно цепляющимися за шерсть животных и одежду. Дедал вдохновился другим биологическим примером. Он вспоминает, как мальчишкой бросал колоски ячменя за шиворот взрослым и какой уморительный эффект они производили, благодаря своим острым усикам перемещаясь под одеждой в определенном направлении. Дедал пришел к выводу, что предметы одежды, подбитые мехом с приглаженными в одну сторону волосками, будут автоматически принимать правильное положение на фигуре. Такую одежду не придется удерживать поясами или подтяжками. Нынешние носки, к примеру, не нуждаются в подвязках — но они удерживаются на ноге только вследствие своей эластичности. В отличие от них «активные» носки и чулки, изобретенные Дедалом, станут при всяком движении подниматься вверх по ноге, расправляя малейшие образовавшиеся на них складки.
Аналогично «самоцентрирующийся» галстук не съедет за ухо, как это нередко случается теперь, особенно во время телевизионных интервью.
Более того, Дедал предвидит создание полностью «автоматизированного» облачения, которое, будучи накинуто кое-как, само сядет по фигуре без единой складочки — не только вопреки самой лихорадочной двигательной активности, но скорее благодаря ей. Новые ткани открывают невиданные возможности для пошива облегающих и самоудерживающихся предметов туалета, и Дедал не может без волнения думать о том, какой это даст простор фантазии модельеров. Самые смелые фасоны не будут более нуждаться в замаскированных лямках и бретельках; возможно даже создание кинетической одежды (например, непрестанно вращающихся поясов). Однако Дедалу больше по душе менее бредовые применения этого принципа: лестничные ковры, которые не сползают вниз по ступенькам, а стремятся подняться вверх, а также конторские стулья, надежно удерживающие самых сонливых служащих в позе напряженного внимания.
New Scientist, August 17, 1967
Запрос фирмы «Хейуорд Марум» пришел к нам в тот период, когда чулки проигрывали колготкам свою последнюю битву и, судя по всему, промышленность была особенно восприимчива к любым новшествам. Однако, несмотря на подробный и оптимистический ответ, фирма не смогла извлечь пользу из нашей идеи.
«Нью сайентист»
Редактору «страницы Ариадны»
Милостивый государь!
Просматривая старый номер Вашего журнала от 17 августа 1967 г., я прочитал на странице Ариадны об идее создания носков и чулок, которые станут при всяком движении подниматься вверх по ноге, расправляя тем самым малейшие складки.
Мне было бы интересно проконсультироваться со специалистом, предложившим подобное новшество. С нетерпением жду ответа.
Искренне Ваш
Роберт Дж. Кальвин,
президент фирмы «Хейуорд Марум»
Ты крутись, кораблик мой…
