Рассылка закрыта
При закрытии подписчики были переданы в рассылку "Очевидное-Невероятное" на которую и рекомендуем вам подписаться.
Вы можете найти рассылки сходной тематики в Каталоге рассылок.
Технические фантазии в реальном воплощении No 59
Информационный Канал Subscribe.Ru |
Flight of Fantasy
Код tech.tft
Выпуск No 59.
Автор и ведущий Cesiy
Полет на облаках
(фантастическая увертюра)
Flight on clouds
А. Облака это скопление в атмосфере продуктов конденсации водяного пара в виде огромного числа мельчайших капелек воды или кристалликов льда либо тех и других. Так, при температуре -10 градусов по Цельсию облака в половине своих случаев водяные, в 30% случаев смешанные и только в 20% ледяные. Вода и лед всегда существенно тяжелее воздуха. Поэтому возникает естественный вопрос: каким же образом водяные капли и кристаллики удерживаются в облаке? Наиболее мелкие капельки не могут упасть на землю, так как их беспорядочно ударяют бесчисленные молекулы воздуха, находящегося в хаотичном тепловом движении. А поскольку у земной поверхности молекул несколько больше, так как их число убывает с высотой, то и действие их снизу более заметно. При этом каждая капелька совершает сложнейшее движение по изломанной траектории. Более крупные капли не могут удерживаться в облаке и начинают падать под влиянием земного притяжения. Но тут на них начинает действовать сила сопротивления, противоположная силе тяжести. Капля приобретает постоянную скорость и может быть остановлена и даже подброшена вверх восходящими потоками воздуха. При определенных условиях из облаков на землю начинают выпадать осадки в виде дождя, снега, града. Длительность существования облаков объясняется малыми скоростями падения частиц (капли радиусом 0,001-0,01 мм падают со скоростью 0,05-1,2 см/сек), наличием восходящих движений воздуха, т.к. атмосфера нагревается от земной поверхности. Литература. Хрестоматия по природоведению. Приволжское изд-во "Детская книга".
B. Удельный
вес облаков равен весу воздуха. Если бы облака были легче воздуха они бы
все время поднимались все выше и выше, если тяжелее, то падали бы на землю.
Облака - скопление взвешенных в атмосфере капелек воды или кристаликов
льда, находящихся на значительной высоте над земной поверхностью. Образование
облаков происходит следущим образом: воздух, нагретый от Земли, расширяется,
становится легким и поднимается вверх. Причиной облакообразования является
и вынужденный подъем водонасыщенного слоя атмосферы на горные преграды,
при этом воздух, поднимающийся по горному склону, встречается с все более
холодными слоями атмосферы.
Комарь Надежда, координатор ДООГ-2002 Северо-Западный учебный округ
г. Москвы
doog@mail.ru -=- http://schools.techno.ru/szo/doog
C.
Водяной
пар – это вода в газообразном состоянии. Если воздух не способен удерживать
бльшее количество водяного пара, он переходит в состояние насыщения, и
тогда вода с открытой поверхности перестает испаряться. Содержание водяного
пара в насыщенном воздухе находится в тесной зависимости от температуры
и при ее повышении на 10° С может увеличиться не более, чем вдвое.
Относительная влажность – это отношение фактически содержащегося в
воздухе водяного пара к количеству водяного пара, соответствующему состоянию
насыщения. Относительная влажность воздуха вблизи земной поверхности часто
велика утром, когда прохладно. С повышением температуры относительная влажность
обычно уменьшается, даже если количество водяного пара в воздухе мало изменяется.
Предположим, что утром при температуре 10° С относительная влажность была
близка к 100%. Если в течение дня температура понизится, начнется конденсация
воды и выпадет роса. Если же температура повысится, например до 20° С,
роса испарится, но относительная влажность составит лишь ок. 50%.
Облака возникают при конденсации водяного пара в атмосфере, когда образуются
либо капельки воды, либо кристаллы льда. Формирование облаков происходит,
когда при подъеме и охлаждении водяной пар переходит через точку насыщения.
При подъеме воздух попадает в слои все более низкого давления. Ненасыщенный
воздух с подъемом на каждый километр охлаждается примерно на 10° С. Если
воздух с относительной влажностью ок. 50% поднимется более чем на 1 км,
начнется образование облака. Конденсация сначала происходит у основания
облака, которое растет вверх до тех пор, пока воздух не
перестанет подниматься и, следовательно, охлаждаться. Летом этот процесс
легко увидеть на примере пышных кучевых облаков с плоским основанием и
воздымающейся и опускающейся вместе с перемещением воздуха вершиной. Облака
формируются также в фронтальных зонах, когда теплый воздух скользит вверх,
надвигаясь на холодный, и при этом охлаждается до состояния насыщения.
Облачность возникает и в областях низкого давления с восходящими потоками
воздуха. Конденсация является сложным процессом, при котором микроскопические
частицы содержащихся в воздухе примесей (сажи, пыли, морской соли) служат
ядрами конденсации, вокруг которых формируются капельки воды. Такие же
ядра необходимы для замерзания воды в атмосфере, так как в очень чистом
воздухе при их отсутствии капельки воды не замерзают до температур ок.
–40° С. Ядро льдообразования представляет собой маленькую частицу, похожую
по структуре на кристалл льда, вокруг которой и формируется кусочек льда.Вполне
естественно, что находящиеся в воздухе ледяные частицы являются лучшими
ядрами льдообразования. В роли таких ядер выступают также мельчайшие глинистые
частички, они приобретают особенное значение при температурах ниже –10°–15°
С. Таким образом, создается странная ситуация: капельки воды в атмосфере
почти никогда не замерзают при переходе температуры через 0° С. Для их
замерзания требуются существенно более низкие температуры, особенно если
в воздухе содержится мало ядер льдообразования. Одним из способов стимулирования
выпадения осадков является распыление в облаках частичек йодистого серебра
– искусственных ядер конденсации. Они
способствуют смерзанию крошечных капелек воды в ледяные кристаллы,
достаточно тяжелые, чтобы выпадать в форме снега.
Основа современной международной классификации облаков была заложена
в 1803 английским метеорологом-любителем Луком Говардом.
"МЕТЕОРОЛОГИЯ И КЛИМАТОЛОГИЯ" .
D.
При
кажущейся легкости и воздушности облака содержат значительное количество
воды. Водность облаков, то есть водосодержание воды в 1 м3, колеблется
от 10 до 0,1 г и менее. Поскольку объемы облаков очень велики (десятки
кубических километров), то даже одно облако может содержать в виде капель
или кристалликов льда сотни тонн воды. Эти гигантские водные массы непрерывно
переносятся воздушными потоками над поверхностью Земли, вызывая на ней
перераспределение воды и тепла. Поскольку вода обладает исключительно высокой
удельной теплоемкостью, испарение ее с поверхности водоемов, из почвы,
транспирация растений поглощают до 70% энергии, получаемой Землей от Солнца.
Количество теплоты, затраченное на испарение (скрытая теплота парообразования),
поступает вместе с водяным паром в атмосферу
и выделяется там при его конденсации и формировании облаков. В результате
заметно снижается температура водных поверхностей и прилегающего к ним
слоя воздуха, поэтому вблизи водоемов в теплое время года намного прохладнее,
чем в континентальных районах, которые получают такое же количество солнечной
энергии.
Глава из книги "Вода знакомая и загадочная" Леонид Адольфович Кульский,
Воля Васильевна Даль, Людмила Григорьевна Ленчина © Издательство
"Радянська школа", 1982; © Электронная версия, "НиТ. Раритетные издания",
1998.
E.
Давайте ещё раз повторим путь образования облака: взошло солнце - нагрелась
земная поверхность - нагрелся прилегающий к ней воздух - став легче, поднялся
вверх - воздух охладился - влага сгустилась в капельки воды, образующие
облака. Если существуют благоприятные условия, т.е прогрев и влажный воздух,
то облако развивается по вертикали на очень большие высоты. Когда вершины
облаков достигают высоты примерно 3000 метров, они как бы начинают "дымиться".
Чем это обьяснить?Давайте проследим за температурой в таком облаке. На
высоте приблизительно 2000 метров температура воздуха составляет +10o,
на высоте 3000 уже 0o, а на 3500 минус 5o.Таким образом мы вместе с облаком
пересекли уровень с температурой 0o,уровень,который даже летом не поднимается
выше 4 км. Если облако достигает таких высот, то легко догадаться о том,что
произойдет дальше.В этой холодной области возникают уже не водяные капельки,
а маленькие кристаллы льда.Теперь понятно,что означает своеобразное "курение"
вершин облаков: это снег и лед в воздухе в самый разгар лета. Теперь о
дожде. Если в результате подема воздуха снизу в область вечного холода
постоянно поступает влага, то она намерзает на возникших там кристаллах;
когда этот процесс продолжается достаточно долго, ледяные зерна становятся
слишком тяжелыми и начинают падать. На небольшой высоте при температуре
+10о, +20о, они тают и достигают земли уже в виде дождя. Но это будет не
затяжной равномерный дождь, а, как правило, кратковременный сильный ливень.
Таким образом:
образование дождевых капель при таком ливне может произойти только
сложным путем через оледенение на соответствующих высотах.
Design and programming by Irina Borta
Введение 2.
А.
В разных странах и регионах перевозится масса грузов. Затрачивается
огромная энергия, которая затем бесследно исчезает. Затраты на это растут
из года в год. Как быть дальше?
Посмотрите вверх,
на облака. Вглядитесь в это явление природы. Там все происходит по-другом,
может быть, более "разумно". Вес облаков огромный. Но они "висят" в воздухе,
хотя и полны водой. Более того, они передвигаются, плывут на определенной
высоте. Движут ими даровые и бесплатные атмосферные потоки воздуха.
Смесь воды и воздуха
набирается с поверхности земли постепенно, по капельке, затем в небе образуются
сгустки миллионов аэрозолей. Они идут друг к другу, не слипаются, существуют
до поры до времени внешне в виде этих белых образований - облаков. Огромной
массой они стоят неподвижно или движутся по разным направлениям. Над нашими
головами. Зимой и летом.
Вероятно, они сообщают нам
о хорошем транспортном средстве. И могут (хотят) помочь использовать этот
известный эффект. Например, для того, чтобы перевозить грузы на естественном
воздушном транспорте. Например, если взвесить его в облаках, станет возможным
тащить многие сотни тонн груза на большие расстояния, не расходуя другую
энергию, добываемую из невосполняемых источников. .
В.
Что, например, стоит перевезти груз в 100 тонн? Подъемной силы облака хватит
и на себя, и на груз. Облако стремится занять свое положение, сила груза
направлена вниз. Оно только несколько утяжелится, спустится чуть ниже,
поднапряжется - и поехали! С грузом!
Оно удержит груз,
по тому же принципу что и себя, как удерживается взвесь капелек состава
"вода - воздух". Удерживается эта холодная взвесь наверху, около земли
она теплая и легче воздуха , идет мощным потоком наверх, на высоту, где
её удельный вес становится минимальным и равным удельному весу воздуха.
Там она останавливается, становится видимой, удерживается, висит и плывет.
В этом состоянии взвесь ниже не удерживается. Для удерживания не нужна
никакая энергия и никакая оболочка. Наоборот, она сама отдаёт накопленную
энергию. Это как бы остывающий воздушный шар без оболочки.
С.Вес
облака Вы знаете, он огромен. В то же время этого веса как бы нет,
потому что облако взвешено, аэросмесь висит на определенной высоте. Плывет
в атмосфере, как корабль по воде. Как кусок ваты по поверхности. Как вата,
временно сделанная из воды и воздуха. Вода в воздухе. Более водянистая
смесь устанавливается пониже, более сухая - повыше. Можно пролететь по
ней на самолете. И этот полет будет идти почти так же, как и по чистому
воздуху. Такое не один раз происходило в полетах.
Безостановочно идут, плывут
над нами сотни тонн водо-воздушной смеси, приготовленной природой. Из постоянно
восполняемых источников энергии. А мы тратим нефть, бензин, керосин, и
ещё сами его добываем.
Солнце отдает Земле
всю свою теплоту. Та её часть, что образует облако, огромна. Огромна энергия
образования облака, энергия обратной отдачи и движения. Очень интересное
явление прямо перед нами, у нас перед глазами.
Flight of Fantasy. Это так? Да! Но это "легкий" полет. Вероятно, известно как уничтожаются ядерные отходы, чтобы не ухудшать на многие сотни лет вперед экологическую среду Земли. Они укладываются в герметичный контейнер и с помощью мощной ракеты отправляются в космос и далее на Солнце, где сгорают вместе с веществом Солнца.
Методы.
Теперь можно представить
несколько методов, чтобы использовать это замечательное явление природы.
Метод
первый. Вероятно, можно поместить и завернуть облако в оболочку
по типу, как это бывает выполнено в воздушном шаре. Снизу оболочки прикрепить
груз, и тем самым нагрузить облачный шар. Нагрузить его для перевозки груза
в другой район Земного шара. Как его поймать?
Для этого нужно развернуть
над облаком огромный легкий материал. На его углах повесить грузики, они
опустятся, оболочка "поймает" облако. Грузики подтянуть, соединить, на
них укрепить трос с грузовой корзиной. Роль грузиков могут играть дистанционно
управляемые мини-самолеты.
Длина троса может
быть до самой земли, но не хватит никакого усилия, чтобы понизить положение
облака. Однако загрузить корзину и поднять её по тросу вверх технически
возможно. Таким образом, получится облачно-корзинная сцепка, вертикального
вида, сверху которой "работает" многокомпонентный генератор усилий вверх
(можно ещё раз вспомнить таплотехнику и закон Архимеда), а снизу находится
пассивный груз, создающий усилия, направленные вниз. Своего рода самолет
природный, обладающий всеми свойствами, удерживающими массу тела в воздухе.
Пойманное облако начинает
двигаться, трос чуть наклоняется и (тем самым) перемещает груз. Начинается
совместный полет. Грузовая корзина может быть снабжена двигателем, например,
парусом, и дополнять движение. Это движение можно направлять по заданному
маршруту.
Облачный траспорт,
транспорт вместе с облаком даровой. Также, как и энергия солнца, вследствие
которой и создается облако и облачные процессы. Транспорт мощный, экологически
чистый, природный. Можно (и пора) взять его себе на службу. Такая идея
весьма заманчива, потому что экономична.
Здесь приведены только схема,
идея и принцип, многие вопросы не решены и не рассмотрены, но это конструктивно-техничесие
вопросы, они относятся к интересным, но другим этапам. Например,
может быть осуществлен проект "Северный", когда вместо ледоколов и Северного
морского пути грузы круглогодично доставляются по воздуху.
Существуют частные варианты
проекта
"облако - груз". Например, может быть применена естественно-искусственная
подготовка облака. Создание искусственного облака полностью обойдется очень
дорого, но дешевле, чем проектирование и постройка обычного самолета.
Для подготовки облака используются
(как обычно) вода и солнце. Так, чтобы удержать груз в 100 тонн, нужно
перевести 100 тонн воды в облако. Для этого по поверхности соответствующей
площади распыляются 100 тонн воды, солнечная энергия эту воду испаряет,
теплая водо-воздушная смесь устремляется вверх, на определенной высоте
конденсируется (можно заранее включть в неё центры кристаллизации), образуя
"предмет", который мы называем облаком.
Вверху, над предполагаемым районом образования облака заранее "расстилается"
оболочка, в которую облако улавливается.
Некоторые технические вопросы.
Представим облако в виде
шара диаметром 1 км. Тогда его наружная
поверхность будет равна числу "пи", то есть 3,14
кв. км. Это равноценно площади квадрата со стороной, равной
1,77 км. Как видно, величина не очень большая, и достаточно
с такой площади получать и уносить в облако паро-водо-воздушную смесь.
Та же величина достаточна для оболочки.
Здесь можно представить, сколько же облаков образуются, например, с
поверхности России. Сколько "пропадает" энергии.
Объем облака диаметром 1
км составляет 0,5 куб. км. Допустим,
что с поверхности в 3,14 кв.км при нагреве и испарении влаги идет поток
водо-воздушной смеси 0,1 куб. км/час - образование облака произойдет за
5 часов.
Посмотрите общий вид нового вида транспорта Clouds1.
Это только схема, без подробностей. Их введение может кардинально изменить как саму схему, так и её вид. В ней не учтены и нижеследующие положения, методы и варианты.
Метод второй. Как по-другому выполнить "облачную" оболочку?
Поверхность облака огромна. Такую же поверхность должна иметь и оболочка.
Что такое, эта оболочка? Из чего она состоит или может быть составлена?
Можно представить, что оболочка
- это самый край облака, то же облако, только его край. Ранее был известен
и применялся метод конденсации облака, когда над ним распылялся порошок
йодистого серебра. Для образования оболочки нужно распылить другой порошок,
порошок склеивающий, образующий во влажной среде тонкую резинистую поверхность.
В этом случае масса облака останется на некоторое время в прежнем состоянии,
а края и поверхность приобретут оболочку.
Над облаком распыляется
порошок - сухой клей. Он ложится на поверхность облака, намокает, появляются
склеивающие свойства, наружные микрочастицы склеиваются и, таким образом,
держат массу облака внутри себя. Становится возможным вести облако, то
есть воду, в засушливые районы. Пройдет время, в облаке образуются более
крупные частицы, их станет меньше, они уже не удержатся и упадут вниз в
виде дождя. Облако исчезнет вместе со своей оболочкой. Вновь засияет солнце.
Как на такой оболочке удержать
груз? Вспомним метод первый. Там облако накрывали сплошным легким материалом.
Здесь достаточно накрыть его сетью, которая ляжет на резинистую поверхность.
Остальное по-прежнему. Нижние края сети соединяются, заводится трос, на
него прикрепляется грузовая корзина (см. рисунок Clouds1). Вместо корзины
может быть установлен парусный корабль или упрощенный самолет.
В этом случае перевозится как груз, так и вода, содержащаяся в облаке.
Облака содержат много особых
качеств и особенностей. Они над нами, почти что рядом. Миллионы раз мы
смотрим на них, (как и на все, что рядом) и думаем, что все просто и ясно.
Однако это не так.
Введение
3. Во Введении 1 приведены официальные сведения об облаках.
Там то, что человек узнал (или догадался) об облаках. Процесс их образования,
существования и сохранения подробно изложен. Например, указано, что удельный
вес облака равен удельному весу окружающего воздуха, и облако висит, как
мы его видим в виде белого образования, какой-то белой ваты. И нам кажется,
что она такая легкая, что, конечно, должна висеть в воздухе. И на достаточно
большой высоте.
На мой взгляд, это совсем не так!
Висят два "предмета":
один - это облако, другой - воздух. Их удельные веса на данной высоте равны,
поэтому и висят один в другом. Как тот же шарик или подводная лодка в воде,
у которых вес подобран так, что он равен, простите, вытесненной жидкости.
То же переносится и на облако. Верно ли это?
Начнем со следующего
рассуждения. Воздух на высоте, помещенный в очень тонкую невесомую оболочку,
например, в шар, и наружный воздух, при снижении шара создаст смятие этой
оболочки. Удельные веса (плотности) воздуха в шаре и наружного воздуха
были равны.
Облако оболочки не
имеет, снижение не вызывает его смятия. Более того, облако сохраняет стремление
занять исходную высоту. Весьма замечательное свойство.
Удельный вес облака на данной высоте складывается из удельного веса
воздуха (там же) и удельного веса воды (в распыленном состоянии). Удельный
вес воды много больше удельного веса воздуха (их плотности на поверхности
земли отличаются в 775 раз). Тогда равенства удельного веса смеси (облака)
и окружающего воздуха не может быть (как и люой другой смеси жидкости с
воздухом).
Здесь возникает случай,
когда смесь (как отдельное тело) при неравенстве удельных весов плавает
в воздухе. Такой случай (состояние) возникает, в частности, именно в облаке.
В общем и гипотетически
можно представить, что смесь состоит из многих миллионов полых шариков,
внешним образом соединенных и соприкасаемых. Пространство между ними заполнено
воздухом с плотностью, равной плотности окружающего воздуха. Вспомните
туман-молоко, войдя в который ничего не видно (отчего?), но дышать можно.
В шариках ничего нет, кроме
пылеобразной воды. Она и есть эти самые шарики. Каждый шарик - это вещество,
сделанное из воды (ещё раз вспомните туман) - их многие миллиарды, столько,
что невозможно представить. Эти шарики могут быть и в виде льдинок.
Шарики при данных
условиях и на данной высоте не впускают в себя наружный воздух (их своеобразное
свойство, они как бы с непроницаемой наружной пленкой). В этом случае получается,
что каждый шарик вытеснил определенный объем воздуха, а все вместе вытеснили
некоторый полный "интересный" объем. Вытесненный объем (вступает в действие
закон Архимеда) равен весу облака - тогда оно и висит в нем на каком-то
уровне. Кстати, уровень создается (как и все в природе) автоматически.
Получается, что сумма
удельных весов смеси и окружающего воздуха не равны (и хорошо, что не равны).
Не смешиваются друг с другом. И закон плавания в воздухе отличается от
плавания в воде (и хорошо, что отличается). Несмотря на это, облако так-таки
висит, плавает в воздухе, так как к нему (ко всему его объему!, а не к
внешней поверхности) приложена сила выталкивания. Эта сила такова, что
вся вода облака (здесь её особое свойство), хотя она и тяжелее воздуха,
плавает в воздухе.
Технические вопросы. Например, объем облака в виде шара 5 куб.км. Тогда его диаметр 2,12 км. Он вытеснил воздух с массой 1,29*10^6*5 тонн. Сила действия на облако 1,29*10^2*5, то есть примерно 500 тонн.Значит, вес воды в облаке 500 тонн, а первоначальный объем был 500 куб.м. Диаметр такого шара воды примерно 10 м. И образование облака идет с увеличением диаметра смеси не менее, чем в 200 раз, с учетом всех обстоятельств - в 700 раз.
Метод
третий. Его теория, действие и возможное применение подобны
описанным во Введении 3.
Сохранив (зафиксировав) состояние облака, можно сохранить его плавание
в атмосфере.
Многие кубические километры объема облака, имеющие значительный вес,
повиснут в воздухе.
Получится новый вид самолета,
сверхмедленной скорости, но сверхбольшегрузного и сверхобъемного, сделанного,
например, ... из воды. Это успешно выполняется в природе.
Изготовление
самолета. Требуется вода, энергетический генератор перевода
воды в водо-воздушную смесь, энергетический генератор охлаждения для получения
облачной смеси определенной температуры, генератор обратного перевода тепла
в контур нагрева, генератор поддержания режима состояния, оболочка с соответствующими
устройствами.
Если это всё построить,
то есть создать завод с соответствующим производством, в котором используется
только материал под названием "вода", главная основа "облачного" самолета
будет готова.
Другой завод, находящийся
рядом, "упаковывает" выработанное вещество в оболочку, подвешивает груз
и выпускает систему в полет.
Это будет экологически чистое
производство, в котором не потребуется ни захоронения вредных отходов,
ни их отправки для сжигания на Солнце.
Начинаем строить.
Можно начать с малого, с малых мощностей и объемов. Начать с постройки
маленького "облачного" самолета. Это под силу небольшой мастерской. Не
нужно затрачивать энергию - Солнце само создаст облачную смесь. Требуется
только построить "теплицу" соответствующей площади, в которую подается
вода и - генерируется облачная смесь.
Получится огромная рабочая лошадь, предоставленная самой природой. Не нужно тратить энергетические ресурсы для того только, чтобы перевезти груз. Такая лошадь - экологически чистый перевозчик.
Дополнение.
Во всем мире используются
устройства ветроэнергетики. Их первоисточник - это энергия Солнца. Они
неподвижны и собирают то, что есть в данной зоне земной поверхности (с
соответствующим эффектом). Они, как известно, (и известно, почему) представляют
хорошие устройства отбора энергии. Но их конструкции сугубо механические.
Почему бы не ввести ещё
и "облачную" энергетику, немеханическую? С развитием техники облаков можно
будет дополнить ветроэнергетику устройствами с непосредственным преобразованием
атмосферных процессов с их энергетикой в полезную электричекую энергию.
Это чуть более фантастично, но облака - это генераторы электроэнергии,
и, опустив из каждого облака проводник с соответствующим буфером, вероятно,
можно получить большое количество электроэнергии. А облака не отпускать
в полет, держать их "у себя". Солнце и его производная - ветер, пронизывая
облако, будут постоянно накапливать и отдавать электричество. Это вместо
того, чтобы сжигать то, что ими же накоплено ранее, в далеком прошлом.
Sapienti Sat!
Ведущий и автор Cesiy Архив Рассылки &
http://subscribe.ru/
E-mail: ask@subscribe.ru |
Отписаться
Убрать рекламу |
В избранное | ||