Я починаю тягнути, трохи покректуючи, і сік у трубці поволі повзе вгору: перший метр, другий, третій. Потім рівень злегка опускається, але згодом сік знову починає дуже повільно рухатися вгору аж до мого рота. Я голосно кажу: «М-м-м-м-м», і аудиторія вибухає оплесками. Що сталося? Як мені вдалося втягнути сік на таку висоту?
Якщо відверто, я трохи зшахраював. Байдуже, адже в цій грі немає правил. Щоразу, коли я вже не міг набрати більше повітря, то затуляв язиком кінець трубки. Інакше кажучи, я герметизував її, і, як ми бачили раніше, сік залишався всередині. Тоді я видихав і починав тягти знову, повторюючи цей сценарій багато разів. Мій рот перетворювався в щось на зразок всисного насоса, а язик — запірного клапана.
Щоб сік піднявся на ці 5 метрів, мені потрібно зменшити тиск повітря у трубці до приблизно піватмосфери. До речі, якщо вам цікаво, я би міг також скористатися цим трюком у досліді з манометром, і тоді я змістив би значно вищий стовп журавлинного соку. Але чи зміг би я тоді плавати із трубкою ще глибше від поверхні озера чи моря?
Як ви гадаєте? Якщо знаєте відповідь, напишіть мені!
9 Пам’ятайте, науковці, я тут послуговуюся радше повсякденною, ніж науковою мовою. Хоч кілограм — це насправді одиниця маси, а не ваги, його часто вживають і так, і так, що я і роблю.
Розділ 5
Навколо веселки
У нашому повсякденному житті так багато маленьких див — справді приголомшливих — більшість часу залишаються непоміченими, бо нас не навчили їх бачити. Пригадую, якось уранці, чотири або п’ять років тому, я пив еспресо, сидячи на своєму улюбленому червоно-синьому стільці Рітвельда, і несподівано помітив на стіні неймовірно гарний візерунок із круглих цяток світла серед мерехтливих тіней, які падали від листя дерева за вікном. Мої очі випромінювали радість від того, що я їх помітив. Моя дружина С’юзан, ще не зрозумівши, що сталося, поцікавилася із властивою їй проникливістю, у чому річ.
«Знаєш, що це таке? — відповів я, вказуючи на сонячні кола. — Ти розумієш, звідки вони беруться?» Тоді я пояснив. Можливо, ви очікували, що світло, падаючи на стіну, утворюватиме багато маленьких мерехтливих відблисків, а не плями, правильно? Але кожен невеличкий просвіт між листям діє неначе камера-обскура, яка відтворює зображення джерела світла — у нашому випадку сонця. Форма просвітів не має значення: якщо вони маленькі, то відблиски на стіні повторюватимуть форму самого джерела світла.
Тому під час неповного сонячного затемнення світло, що ллється крізь моє вікно, більше не утворюватиме кіл на стіні: усі кола будуть надщербленими, тому що таку форму матиме затемнене сонце. Про це було відомо ще Аристотелю понад 2000 років тому! Я був у захваті, побачивши на стіні власної спальні ці відблиски, які демонструють дивовижні властивості світла.
Таємниці веселки
Хоч би куди ми глянули, усюди можемо побачити неймовірні світлові явища — іноді їх можна спостерігати в буденних речах, а деколи в найпрекрасніших витворах природи. Наприклад, веселки — надзвичайне явище. І вони повсюди. Відомі науковці, зокрема Ібн аль-Хайcам, арабський учений і математик XI століття, «батько» оптики, Рене Декарт, французький філософ, математик і фізик, а також сам сер Ісаак Ньютон, зачаровувалися веселками і намагалися їх пояснити. А проте більшість сучасних викладачів фізики не приділяють належної уваги цьому фантастичному явищу. Мені просто не віриться. Я вважаю, що це злочин.
Фізика веселки не те щоб проста. То й що? Як можна не братися за те, що має такий потужний вплив на нашу уяву? Як можна не хотіти розгадати таємницю, яка криється за внутрішньою красою цих неймовірних творінь? Я завжди любив читати лекції про веселки і перед цим незмінно казав студентам: «Після цієї лекції ваше життя зміниться назавжди!». Те саме стосується і вас.
Колишні студенти і ті, хто дивився мої лекції онлайн, уже не одне десятиліття надсилають мені прекрасні фотографії веселок та інших атмосферних явищ. Таке відчуття, наче я керую всесвітньою мережею мисливців на веселки. Серед цих світлин трапляються надзвичайні — особливо з Ніагарського водоспаду, де через величезну кількість дрібних бризок веселки просто приголомшливі. Можливо, ви теж захочете надіслати мені фотографії. Буду радий!
Упевнений, що за своє життя ви бачили десятки, якщо не сотні веселок. Якщо ви були у Флориді чи на Гаваях або десь ще в тропіках, де часто під час зливи світить сонце, то бачили їх навіть більше. Якщо ви сонячного дня поливали галявину зі шланга або розбризкувача, то, можливо, самі створювали веселки.
Більшість із нас часто дивилася на веселки, проте дуже мало хто з нас їх бачив. У давніх міфах веселку називали дугою богів, мостом або дорогою, що поєднує світ смертних зі світом богів. У західній культурі у Старому завіті веселка була втіленням обіцянки Бога більше не посилати на Землю нищівний потоп: «Я веселку Свою дав у хмарі».
Одна із причин привабливості веселок — їхній розмах, те, як вони, величні й такі короткочасні, розкидаються на все небо. Але, як це часто буває у фізиці, за цією величчю стоїть незліченна кількість надзвичайно малого — крихітних, інколи діаметром менше міліметра, сферичних краплинок води, розсіяних у повітрі.
Хоча вчені намагалися обґрунтувати виникнення веселки впродовж тисячоліття, перше переконливе пояснення запропонував Ісаак Ньютон у праці «Оптика», опублікованій 1704 року. Він одночасно зрозумів кілька речей, які мають важливе значення для формування веселки. По-перше, учений показав, що звичайне біле світло складається з усіх кольорів (я хотів сказати «з усіх кольорів веселки», але так ми надто забігли б наперед). Пропустивши світло крізь скляну призму, він розділив його на кольори-складники. Потім, спрямувавши це заломлене світло назад крізь іншу призму, він знову поєднав кольорове світло в біле, довівши, що сама призма жодним чином не забарвлює світла. Також він з’ясував, що багато різних речовин, зокрема вода, можуть заломлювати світло. І так він зрозумів, що в основі виникнення веселки лежить заломлення світла в дощових краплях і його відбивання.
Веселка на небі, як цілком правильно вирішив Ньютон, — це результат взаємодії між сонцем, силою-силенною дощових крапель і вашими очима, які повинні спостерігати за цими краплинами точно під потрібними кутами. Щоб зрозуміти, як виникає веселка, потрібно зупинитися на тому, що відбувається, коли світло потрапляє на дощову краплю. Але пам’ятайте: все, що я скажу про цю одну краплю, стосується незліченної кількості крапель, з яких складається будь-яка веселка.
Щоб побачити веселку, потрібно дотримуватися трьох умов. По-перше, сонце має бути у вас за спиною. По-друге, в небі перед вами мають бути дощові краплі — чи за кілька кілометрів, чи лише за кілька сотень метрів від вас. По-третє, на шляху сонячного світла до крапель не повинно бути жодних перешкод, наприклад хмар.
Коли пучок світла потрапляє в дощову краплю і заломлюється в ній, він розпадається на кольорові пучки. Найменше заломлюється червоне світло, а найбільше — фіолетове. Усі ці різнокольорові пучки рухаються далі крізь краплю. Частина світла при цьому не змінює напрямку і виходить назовні, а частина — відбивається під кутом до передньої стінки краплі. Насправді якась частина світла відбивається більше одного разу, але цей факт поки що неважливий. На цей момент нас цікавить лише світло, що відбивається один раз. Коли світло виходить із передньої поверхні краплі, частина його знову заломлюється, далі розділяючись на різнокольорові промені.
Після того як сонячні промені, проходячи крізь краплю, заломлюються, відбиваються і знову заломлюються, їхній напрямок значно змінюється. Ми бачимо веселки тому, що кут між червоними променями на виході з краплі та початковим напрямком сонячного світла, що падає на краплю, завжди менше ніж 42 градуси. І це однаково стосується всіх крапель, адже сонце, по суті, нескінченно далеко від них. Червоне світло може виходити під будь-яким кутом від 0 до 42 градусів, але не більше, і цей максимальний кут для різних кольорів буде іншим. Для фіолетового світла він становить приблизно 40 градусів. Різні максимальні кути для кожного кольору пояснюють кольорові смуги веселки.
