Достичь небес

Подобно Отто Лилиенталю и множеству других первопроходцев до них, братья часами наблюдали за полетом птиц. Один из выводов, сделанных ими в результате этих наблюдений, оказался поистине ключом к успеху. Они обратили внимание на то, как птица канюк справляется с неожиданно налетевшим порывом ветра, изгибая кончики крыльев. Чтобы сохранить устойчивость в полете, птица поднимала кончик одного крыла и опускала кончик второго. Легенда гласит, что однажды в июле 1899 г. Уилбур вертел в руках пустую коробку из-под велосипедных камер и вдруг заметил: если немного повернуть края картонки, один из углов поднимается вверх, а другой опускается. Представив картонку летящей в потоке воздуха, Уилбур понял, что таким образом можно наклонять ее в полете, в точности как это делает канюк. Перед его мысленным взором была уже не коробка, а крыло; а в руках он держал первую в мире управляющую плоскость аэроплана!

Этот момент нуждается в некотором разъяснении, как это обычно и бывает с моментами прозрения. Для начала мне, пожалуй, стоит объяснить, как работает крыло в горизонтальном полете, каким образом оно удерживает тело — будь то самолет или птица — в воздухе.

Надуйте и плотно завяжите воздушный шарик. А теперь попробуйте сжать его. Воздух внутри сопротивляется вашим усилиям. Чем больше вы сжимаете шарик, тем сильнее его приходится сжимать. Дело в том, что вы повышаете давление воздуха внутри шарика. До сих пор все очевидно — и вам даже простительно думать, что при подобном сжатии жидкости давление всегда увеличивается. Но из этого правила есть одно очень серьезное исключение, которое описал в 1738 г. голландский математик Даниил Бернулли, и именно благодаря этому исключению птицы — и самолеты — умудряются держаться в воздухе.

Исключение Бернулли имеет отношение к текучей среде, и проще всего продемонстрировать его не на воздухе, а на воде. (Поясним: хотя вода намного плотнее воздуха, и то и другое — текучие среды: и воздух, и вода подчиняются одним и тем же физическим законам.) Итак, включите на даче воду и возьмите шланг для полива. Теперь выберите место на шланге и начинайте потихоньку сжимать. На этот раз: чем сильнее сдавлен шланг, тем проще сжимать его дальше!

Вот что здесь происходит. Нечто — в данном случае насос, поддерживающий давление в вашем шланге, — придает воде энергию, необходимую для прохода через шланг. Часть этой энергии тратится на движение вперед, а часть толкает воду на стенки шланга и создает давление. (Если проткнуть шланг, вода начнет фонтанировать через отверстие.) Расход воды постоянен: в любом месте шланга через его поперечное сечение в единицу времени пытается пройти равное количество воды. Если вы начинаете сжимать шланг, воде приходится двигаться быстрее, чтобы миновать узкое место. На движение вперед используется больше энергии воды — а значит, на расталкивание стенок шланга ее остается меньше. Сожмите шланг, и давление воды на его стенки уменьшится.