В новом выпуске подкаста StarTalk знаменитый астрофизик Нил Деграсс Тайсон и комик Чак Найс разбираются в истории и физике одной из самых странных единиц измерения — морского узла. Несмотря на повсеместное внедрение GPS и цифровых карт, моряки и пилоты продолжают использовать систему, рождённую в эпоху парусного флота.
🌍 Политическая география: Почему линии на картах — это не просто геометрия 0:57
Разговор начинается с обсуждения системы координат Земли — долготы и широты. Нил Деграсс Тайсон подчеркивает, что эти линии не существуют физически, и шутит над тем, как в кино часто игнорируют этот факт .
Основные тезисы Тайсона о системе координат:
- Культурный контекст в кино: В фильме «Близкие контакты третьей степени» инопланетяне передают координаты для посадки. Тайсон иронизирует, что для использования наших долготы и широты пришельцам пришлось бы не просто изучить физику Земли, но и глубоко погрузиться в человеческую историю и политику .
- Произвольность нулевого меридиана: Выбор Гринвича (Англия) в качестве точки отсчета долготы был чисто политическим актом . Тайсон напоминает, что в этом вопросе не было никакой геометрической необходимости — французы, например, настаивали на том, чтобы нулевой меридиан проходил через Парижскую обсерваторию .
- Сложность понимания для «чужаков»: Если бы инопланетяне знали о Гринвиче и нашей системе координат, они бы знали о нас достаточно, чтобы просто заговорить, а не обмениваться световыми сигналами и нотами .
📏 Математика дуги: От градусов к минутам 3:10
Чтобы понять, что такое узел, необходимо разобраться в том, как навигаторы прошлого делили земной шар. Чак Найс и Нил Деграсс Тайсон разбирают иерархию угловых измерений :
- Круг (Земля) делится на 360 градусов.
- Каждый градус делится на 60 минут (угловых минут).
- Каждая минута делится на 60 секунд.
Тайсон объясняет критическое различие между широтой и долготой, которое влияет на навигацию. Линии долготы сходятся в одну точку на полюсах . Это означает, что физическое расстояние между минутами долготы уменьшается по мере удаления от экватора . В то же время градусы широты остаются практически одинаковыми по всей планете, так как их линии не пересекаются .
⚓ Что такое «узел» на самом деле? 5:00
Определение узла напрямую привязано к геометрии планеты. По словам Тайсона, узел — это скорость, равная прохождению одной угловой минуты широты за один час .
Эта система была создана для упрощения расчетов в море:
- Удобство для расчетов: Если судно движется со скоростью 60 узлов строго на север или юг, оно преодолеет ровно один градус широты за один час .
- Сложности диагоналей: Тайсон отмечает, что при движении по диагонали или вдоль параллелей в высоких широтах навигаторам приходится использовать тригонометрию, так как ширина минут долготы меняется .
- Сравнение с сухопутными милями: Один узел равен примерно 1,15 мили в час (или 1 и 1/6 мили) .
Математическое обоснование этой цифры Тайсон выводит из окружности Земли, которая составляет примерно 24 900 миль . Если разделить это расстояние на 360 градусов, а затем на 60 минут, получится значение, чуть большее стандартной мили .
✈️ Современность: Почему мы не откажемся от узлов? 7:30
Несмотря на то, что узел не является ни имперской, ни метрической единицей (Тайсон называет его чисто «морским» ), он сохраняется в авиации и мореплавании. Чак Найс выражает недоумение по поводу того, почему самолеты до сих пор сообщают скорость в узлах .
Участники дискуссии приходят к следующим выводам о живучести термина:
- Навигационный багаж: По мнению Тайсона, это своего рода историческое наследие, которое тянется за навигацией с древних времен .
- Ностальгия и профессиональный жаргон: Чак Найс предполагает, что использование слова «узлы» позволяет людям чувствовать себя «крутыми» специалистами и причастными к морским традициям .
- Бесполезность в эпоху GPS: В современном мире приборы могут выдавать расстояние и скорость в любых удобных единицах, и математическая привязка узла к угловой минуте больше не требуется для ручных вычислений .
В конце беседы Тайсон проводит небольшой «экзамен» для Чака Найса, заставляя его повторить определение. Узел — это не расстояние, а именно скорость: одна угловая минута дуги в час .
