Почему реки извиваются
Нетрудно заметить, что все реки извиваются подобно ползущей змее. Не следуем думать, что извивание всегда обусловлено рельефом почвы. Местность может быть совершенно ровная, и все-таки ручей извивается.
Это представляется довольно загадочным: казалось бы, в такой местности естественнее ручью избрать прямое направление.
Ближайшее рассмотрение обнаруживает однако неожиданную вещь: прямое направление даже для ручья, текущего по ровной местности, есть наименее устойчивее, а потому и наименее вероятное.
 |
| Так само собой изменяется ложе реки |
Вообразим ручей, протекающий в приблизительно однородном грунте строго прямолинейно. Покажем, что такое течение долго сохраняться не будет. От случайных причин, например от неоднородности грунта, течение ручья в каком-нибудь месте чуть искривилось. Что будет дальше? Выровняет ли река свое течение сама? Нет, искривление будет расти. В месте искривления вода, двигаясь криволинейно, будет, вследствие центробежного эффекта, напирать на вогнутый берег, подмывать его и в то же время отступать от выпуклого берега. Для выпрямления ручья нужно как раз обратное: подмывание выпуклого берега и отступание от вогнутого. Вогнутость станет от подмывания увеличиваться, кривизна излучины — возрастать, а вместе с тем будет увеличиваться и центробежная сила, которая в свою очередь усилит подмывание вогнутого берега. Достаточно, как видите, образоваться хотя бы самому незначительному изгибу, и он будет расти неудержимо.
Мало того, уровень реки у вогнутого берега, к которому вода придавливается, стоит выше, чем у выпуклого. Поэтому у дна реки возникает течение воды в поперечном направлении — от вогнутого берега к выпуклому, а вверху, разумеется, обратно: от выпуклого к вогнутому. Поперечное течение переносит продукты разрушения вогнутого берега к выпуклому; там они и оседают. По этой причине выпуклый берег становится покатым (еще более выпуклым), а вогнутый — крутым.
Так как случайные обстоятельства, вызывающие легкий первоначальный изгиб ручья, почти неизбежны, то неизбежно и образование излучин, непрестанно растущих и придающих реке спустя достаточный промежуток времени ее характерную извилистость. Эти извилины носят название «меандров», от реки Меандр (в западной части Малой Азии), змеевидное течение которой поразило древних и сделало название этой реки нарицательным.
Мы совершенно не касались здесь действия вращательного движения Земли, сказывающегося в том, что реки северного полушария усиленно размывают свой правый берег, а южного полушария — левый.
Так управляет механика геологическими судьбами рек. Нарисованная нами картина развертывается конечно на протяжении огромных промежутков времени, измеряемых тысячелетиями. Однако явление, во многих подробностях сходное с этим, можно видеть в миниатюрном масштабе каждую весну, наблюдая за теми крошечными ручейками, которые промывает талая вода в затвердевшем снеге.
Механика в спорте
Бывают случаи, когда правильная оценка спортивных достижений требует знания механики. Вот пример. Телеграмма из Харькова (от 16 сентября 1934 г.) сообщает, что на областной колхозно-совхозной спартакиаде физкультурница Синицкая в бросании мяча двумя руками установила новый всесоюзный рекорд: 79 метров 92 сантиметра. Представьте себе, что физкультурники Ленинграда желают побить этот рекорд. Какая дальность бросания для этого необходима?
Казалось бы ответ простой: надо закинуть мяч хотя бы на 1 сантиметр дальше. Однако этот ответ, как ни странно, не верен. Если бы в Ленинграде кто-нибудь закинул мяч даже на 5 сантиметров ближе, он и тогда, при правильной оценке, должен был бы считаться побившим рекорд, который был поставлен в Харькове!
Дело в том, что напряжение тяжести в Харькове и Ленинграде — неодинаково, а потому одно и то же усилие посылает мяч в Харькове дальше, чем в Ленинграде, где тяжесть значительнее. Сравнивать рекорды этих двух мест без учета различия в силе тяжести было бы неправильно: физкультурник Харькова поставлен природой в более благоприятные условия.
Остановимся немного на теории. В учебнике механики найдем, что тело, брошенное под углом а к горизонту со скоростью v, покрывает расстояние:
\( \mathcal S=\frac{\mathcal v^2\sin2\mathcal a}{\mathcal g} \)
сопротивлением воздуха можно в этом случае пренебречь, g — ускорение тяжести в месте бросания. Величина этого ускорения тяжести зависит от географической широты места и уменьшается с приближением к экватору. Вот величина д для нескольких пунктов:
Архангельск 982 см/сек²
Ленинград 981,7 »
Харьков 980,9 »
Каир 979,2 »
При равных прочих условиях дальность бросания мяча, как ясно из приведенной формулы, обратно пропорциональна этим числам. Несложное арифметическое вычисление, покажет нам, что усилие рук, бросающих в Харькове мяч на расстоянии 73 м 92 см, должно унести мяч и других местах на следующие дистанции:
В Архангельске 73 м 84 см
Ленинграде 73 » 86 »
Каире 74 » 4 »
Каирский физкультурник, считающий себя способным побить рекорд Синицкой потому, что он закидывает мяч в Египте на 74 м, потерпит поражение в Харькове и окажется далеко позади в Архангельске.
Я. Перельман
Комментариев нет:
Отправить комментарий