Добавь сайт в закладки нажми CTRL+D
Как мы представляем себе физику хождения по Луне? Если почти нет гравитации, то можно делать те же самые шаги, что на Земле, но каждый шаг будет длиннее и отталкиваться человек сможет более уверенно, подлетая на значительную высоту. Но на самом деле сделать такой «гигантский шаг» на Луне не просто непрактично. Это даже довольно опасно.
Реальность передвижения по Луне сводится к фундаментальным законам физики, особенностям рельефа и ограничениям космического оборудования. Всё это никуда не пропадает, но мы мыслим шаблонно и полагаем, что вместе с микрогравитацией появится ещё и микромасса, и много ещё что.
Первое физическое препятствие — разница между массой и весом. Хотя более слабая гравитация Луны значительно уменьшает ваш вес, ваша масса (читай как фактическое количество вещества в вашем теле) остается совершенно неизменной. Это означает, что ваша инерция такая же, как и на Земле.
Если вы оттолкнетесь от земли, чтобы совершить гигантский прыжок вперед, вам придется ускорить всю эту массу. Оказавшись в воздухе, вы будете нести огромный импульс движения вперед, и очень небольшая сила гравитации будет тянуть вас обратно к поверхности. Когда вы, наконец, приземлитесь, остановить этот импульс движения вперед потребует огромных усилий, и ваши ноги должны поглотить горизонтальный удар, не подкосившись. При этом эффект может оказаться настолько значительным, что нога просто сломается.
Проблема с инерцией усугубляется серьёзным недостатком сцепления с поверхностью. На Земле гравитация постоянно тянет вас вниз, прижимая подошвы обуви к земле и создавая трение. При гравитации, составляющей одну шестую от максимальной, сила, направленная вниз (известная как нормальная сила), значительно уменьшается.
Кроме того, Луна покрыта реголитом — слоем рыхлой, зазубренной пыли, которая ведёт себя примерно как смесь талька и микроскопических осколков стекла. Отталкивание для мощного прыжка в условиях низкой гравитации на этой поверхности сродни бегу по льду. Попытка сделать гигантский шаг, скорее всего, приведёт к скольжению назад при отталкивании или неконтролируемому заносу при приземлении.
Потому совершенно неправильно сравнивать движение на Земле с движением на Луне. Когда человек оказывается на нашем естественном спутнике, пропадает только гравитация, а не вся физика сразу. Да и гравитация-то толком не пропадает. Это заставляет человека иначе воспринимать себе реальную физику процессов и отсутствие привычной гравитации скорее навредит, чем поможет. Потому факт того, что человек сможет прыгнуть значительно выше, чем на Земле — это скорее проблема при учёте инерции, сохранившейся массы и тех же самых ног.
Но даже если отбросить физику гравитации и сцепления с поверхностью, физическое снаряжение, необходимое для выживания в вакууме космоса, меняет то, как двигается человек. Каждый раз, когда астронавт сгибает колено, бедро или лодыжку, ему приходится физически бороться с внутренним давлением воздуха внутри скафандра. Попытка выполнить полный динамический диапазон движений ногами для большого шага быстро истощила бы любого. Чтобы сэкономить энергию, астронавты естественным образом склонялись к прыжкам или скачкам на прямых ногах, используя упругость среды с низкой гравитацией, а не борясь с сопротивлением своих скафандров.
Интересно, что даже если будущие исследователи смогут ходить в обычной уличной одежде внутри герметичной лунной базы, биомеханика движения диктует, что длинные шаги все равно будут казаться неестественными.
Исследователи используют показатель, называемый числом Фруда, для расчета точной скорости, с которой животное или человек переходит от ходьбы к бегу. Поскольку гравитация является ключевой переменной в этом уравнении, максимальная скорость, с которой человек может комфортно ходить по Луне, невероятно мала — около 2,8 километра в час.
При скорости выше этой отметки тело естественным образом отказывается от ходьбы и переходит к бегу с подскоками или прыжкам.
Таким образом, хотя физически и возможно сделать огромный шаг на Луне, это был бы нестабильный и неэффективный способ передвижения. Вместо того чтобы совершать буквальные гигантские прыжки, лунные исследователи полагаются на знакомый, энергосберегающий прыжок кенгуру, чтобы безопасно перемещаться по серому ландшафту. Ну а попытка выключить всю гравитацию вместе с остальной физикой — это источник неверных ассоциаций и аналогий.
Поделись видео: