Как летать на метле

Эта мечта стара, как род человеческий: подпрыгнуть и полететь как птица, забыть о законах гравитации, свободно парить, лететь сквозь облака, раскинув руки, как крылья, и ощущая ими ветер.

Почему, вообще, мы не можем летать? Простой ответ - потому что мы не птицы. Более длинный ответ - тело человека не может обеспечить баланс подъемной силы и тяги. Самый длинный ответ, который я и намереваюсь дать, гласит, что у нас нет перьев, создающих подъемную силу и ускорение, нет имеющих особое строение легких, достаточно большого сердца, полых костей, снижающих наш вес, и необходимой для взмаха мускульной силы.

Хотя мы не можем летать сами по себе, метла не такой уж абсурдный транспорт, как кажется. Даже специалисты НАСА высказались насчет реактивных метел: подробный отчет о различных имеющихся технологиях был составлен Марком Миллисом, который занимает серьезную должность руководителя проекта физики реактивного движения в исследовательском центре имени Гленна в Кливленде, штат Огайо.

Миллис начал со старейшей технологии - метлы, оснащенной воздушным шаром. Хотя это вряд ли может сравниться с деревянным конем Гарри. Во-первых, дирижаблеподобная конструкция едва ли обеспечит впечатляющее ускорение - до 150 миль в час за десять секунд. (Это быстро, но вряд ли сравнимо с возможностями гоночного автомобиля с двигателем мощностью в 6 тысяч лошадиных сил, который менее чем за пять секунд разгоняется до скорости более 320 миль в час.) Миллис, кстати, заметил, что метлы с воздушным шаром стали бы легкой добычей бладжеров.

А как насчет метлы наподобие самолета? Поразительно, но это предложение более волшебное, чем кажется. Через сто лет после того, как братья Райт создали свой первый самолет, Джеф Раскин, бывший профессор Университета Калифорнии в Сан-Диего и изобретатель компьютера "Макинтош", говорит, что популярные объяснения того, почему самолеты летают, неверны.

Самолеты летают потому, что воздух движется быстрее на поверхности крыла, чем под ним. Согласно теории голландца Даниэля Бернулли, эта разница в скоростях вызывает спад давления над верхней частью крыла, что создает подъемную силу. (Вы можете наблюдать этот эффект у себя дома, подув между двумя банкнотами.) Но есть одна проблема, говорит Раскин: "Наивное объяснение связывает подъем самолета с разницей в длине между изогнутым верхом крыла и плоским низом. Если бы это было так, то самолеты не могли бы опускаться, так как изогнутая часть оставалась бы сверху, а плоская - снизу". Но самолеты могут опускаться, причем у некоторых крыльев одинаковый верх и низ, однако даже бумажные самолетики с плоскими крыльями умеют подниматься в воздух.

Вопрос остается в силе: как крылья создают подъемную силу? Роберт Боулз из Юниверсити-колледж в Лондоне, математик с экспертными познаниями в аэродинамике, соглашается с Раскином в том, что подъемная сила возникает, когда поток воздуха вокруг крыла начинает идти в обратном направлении. Когда поток отклоняется в одну сторону, подъем происходит в противоположную сторону, согласно третьему закону динамики Ньютона. Однако в случае с крылом важно знать, что нисходящий поток зависит от воздуха, который отражается от нижней стороны крыла и обтекает верхнюю.

Это трудно представить наглядно. Поскольку воздух обладает некоторой вязкостью, он стремится остаться на верхней части крыла, в основном по его краям, создавая вихревые потоки воздуха. Этот эффект можно наблюдать, добавив немного молока в черный кофе и размешивая его ложкой: движение в такой "липкой" жидкости создает кофейные вихри. Когда вихри опускаются с верхней части крыла, поток направляется в обратную сторону и создает подъемную силу.

Имея нужное оборудование, вы могли бы определить силу на вашей ложке, которой вы мешаете кофе, говорит Боулз. Эта сила - та же, что держит крыло в воздухе, - зависит от угла атаки, формы ложки и ее скорости. Математическая модель, подтвержденная поколениями школьников, показывает, что даже плоские крылья могут летать, если угол их наклона позволяет отражать воздух вниз.

Хотя эта "теория крыла" является стандартом в книгах по математической механике жидкостей, у полетов еще остались свои тайны. Отобразить сущность турбулентности, когда поток воздуха хаотичен, на компьютере или в сложной математической формуле не удалось даже лучшим ученым маглов. Турбулентность в определенной степени возникает при всех видах воздушных полетов. В следующий раз, когда полетите самолетом, помните, что маглы до сих пор не до конца понимают магию воздушных полетов.

Крылья - неплохое решение проблемы с метлами, и они позволят создать летательный аппарат для частого использования, хотя на таком "самолете" вы рискуете потерять свой багаж, как в шутку заметил Миллис. Не считая того, что команда Слизерина рассекает воздух, словно на реактивных ранцах, многочисленные упоминания маневров на метлах не содержат никаких намеков на крылья, двигатели и похожие приспособления. Гарри явно восседает на продукте экзотической технологии.

А как насчет метлы с ракетным ускорителем? Это вполне осуществимо, но такой метлой будет трудно управлять, кроме того, если учесть длину одеяний волшебников, возможны случайные пожары. И это приводит нас к метлам, использующим антигравитацию и сжатие пространства, - весьма многообещающим технологиям, которыми интересуется НАСА. И хотя там не используют слова "антигравитация" и "сжатие пространства", Миллис признает, что НАСА проводит связанные с этим исследования на переднем крае современной физики.

Роджер Хайфилд

Проза жизни • "Гарри Поттер" и наука: Настоящее волшебство