В новом выпуске программы StarTalk астрофизики Нил Деграсс Тайсон и Чарльз Лю разбирают физику спортивных достижений в самых необычных условиях. Учёные анализируют, как изменятся привычные игры на других планетах, почему молот Тора весит меньше, чем кажется, и когда человечество упрется в «потолок» мировых рекордов.
🕹️ Спорт будущего: от «Квадратов Паризи» до молота Тора 1:37
Обсуждение началось с вопроса о вымышленном спорте из вселенной Star Trek — «Квадратах Паризи» (Parisi's Squares) . Хотя правила игры никогда не объяснялись на экране детально, Чарльз Лю отмечает, что игроки используют «ионные молоты» и носят защитную экипировку, напоминающую форму для лакросса .
По мнению Чарльза Лю, ионный молот может быть энергетической версией молота Тора (Мьёльнира), позволяющей манипулировать энергетическими шарами на поле . Использование ионов, как предполагает гость, позволило бы изменять размер и зону воздействия инструмента без необходимости носить громоздкие металлические конструкции .
Нил Деграсс Тайсон поделился своей попыткой рассчитать массу Мьёльнира с точки зрения астрофизики:
- Если молот выкован в сердце умирающей звезды (белого карлика или нейтронной звезды), его масса при заданном объёме была бы эквивалентна стаду из 300 миллионов слонов .
- Однако, как выяснил ведущий, согласно официальной карточке Marvel 1991 года, точный вес молота составляет всего 42,3 фунта (около 19,2 кг) .
- Тайсон и Лю сошлись во мнении, что физика артефакта скорее магическая: вес объекта не является постоянной величиной и зависит от «достойности» того, кто его поднимает .
🌕 Лунная атлетика: прыжки в высоту и метание копья 9:10
Одной из центральных тем стала возможность проведения соревнований на Луне, где гравитация составляет примерно 1/6 от земной . Учёные разошлись в оценках потенциальных рекордов в прыжках в высоту.
Аргументация Чарльза Лю: Поскольку ускорение свободного падения в 6 раз меньше, атлет будет находиться в воздухе в 6 раз дольше. При земном рекорде около 2,4 метров (8 футов), на Луне минимальный результат составит 48 футов (около 14,6 метров) .
Контраргумент Нила Деграсса Тайсона: Расчёт должен основываться не на общей высоте, а на перемещении центра масс атлета . Если центр масс прыгуна находится на высоте 1 метра и он поднимает его над планкой ещё на 1,3 метра, то на Луне именно эти 1,3 метра нужно умножать на шесть. В итоге Тайсон прогнозирует прыжок на высоту около 27–28 футов (8,5 метров) .
Что касается метания копья, Чарльз Лю подтвердил, что на Луне снаряд улетит в 6 раз дальше из-за слабой гравитации . Однако Тайсон добавил важные детали о технике:
- На Земле копья проектируются с учётом аэродинамического сопротивления, чтобы они не вылетали за пределы стадиона .
- На Луне отсутствие атмосферы убирает это сопротивление, что заставит строить гигантские арены или использовать гораздо более тяжёлые снаряды .
- На малых небесных телах (астероидах или кометах) бросок может привести к тому, что копьё или мяч просто выйдут на орбиту или улетят в открытый космос, превысив вторую космическую скорость .
🪐 Квиддич на Юпитере и футбол на других планетах 15:00
Обсуждая игровые виды спорта, эксперты отметили, что на планетах с низкой гравитацией футбол пришлось бы радикально менять. Гэри О'Рейли предположил, что из-за дальности полёта мяча поля должны стать огромными — «три мили на две» . Как альтернативу Чарльз Лю предложил увеличить количество игроков или разделить поле на зоны, в которых игрокам запрещено перемещаться между секторами .
Особый интерес вызвали газовые гиганты — Юпитер и Сатурн. Чарльз Лю подчеркнул сложность условий:
- У этих планет нет твёрдой поверхности; глубоко в атмосфере водород переходит в жидкое металлическое состояние под чудовищным давлением .
- По мнению гостя, идеальным спортом для Сатурна был бы Quidditch (квиддич), так как там буквально «не на чем стоять» и атлетам пришлось бы постоянно находиться в полете .
- Главной проблемой станет состав атмосферы: игрокам потребуются газовые маски из-за присутствия метана и аммиака .
⛳ Физика гольфа: от Колорадо до Эвереста 24:00
Тайсон и Лю проанализировали влияние атмосферы на полёт мяча для гольфа. В условиях высокогорья (например, в Колорадо) мяч летит на 10% дальше .
Физические механизмы этого эффекта:
- Плотность воздуха: На высоте 4000 метров (как на вершине Мауна-Кеа) плотность атмосферы составляет лишь 60% от уровня моря . На вершине Эвереста — около 35% .
- Влажность: Нил Деграсс Тайсон напомнил, что влажный воздух менее плотный, чем сухой, поэтому высокая влажность в сочетании с высотой даёт максимальную дистанцию полёта .
- Диплеры (ямки): Чарльз Лю отметил парадокс: ямки на мяче нужны для создания подъемной силы в атмосфере. В слишком разреженном воздухе (или на Луне) они перестанут работать, и мяч перестанет «планировать», хотя отсутствие сопротивления всё равно увеличит дальность .
На Луне гольф превратился бы в «бильярдный гольф» (gileads), где мяч летит строго по прямой, и игрокам пришлось бы использовать кратеры как борта для рикошетов .
🏋️ Предел человеческих возможностей и будущее рекордов 31:00
Виолетта Ролл (постоянная слушательница под ником «Astrophysicid») задала вопрос о том, наступит ли момент, когда рекорды перестанут биться .
Мнения экспертов распределились следующим образом:
- Чарльз Лю считает, что первыми своего предела достигнут силовые виды спорта, в частности тяжёлая атлетика. Тело человека имеет биологический предел прочности костей и сухожилий .
- Нил Деграсс Тайсон полагает, что рекорды будут продолжать фиксироваться, но борьба переместится в область микро-чисел. Если раньше время замеряли секундомерами с точностью до десятых, то в будущем победителей будут определять тысячные и десятитысячные доли секунды .
- Гэри О'Рейли отметил, что прогресс часто связан с изменением антропометрических стандартов. Усейн Болт разрушил стереотип о том, что спринтер должен быть невысоким и коренастым . Появление атлетов с новым типом телосложения (как Майкл Фелпс в плавании) раздвигает границы возможного .
⚽ Жара в Катаре: вызов для футболистов 39:50
Завершая выпуск, Гэри О'Рейли привел данные о климатических условиях чемпионата мира в Катаре (который на момент записи видео был в будущем или только начался). Несмотря на перенос турнира на ноябрь-декабрь, условия остаются экстремальными .
Статистика и риски:
- Средняя температура в ноябре — 85°F (29,4°C), влажность — 66% .
- Индекс жары для активно тренирующегося атлета под прямыми солнечными лучами может достигать 106°F (41,1°C) .
- На поверхности поля температура может быть близка к 100°F из-за отсутствия ветра на арене .
По словам О'Рейли, FIFA придётся вводить обязательные перерывы на гидратацию и расширять составы команд для возможности большего количества замен, чтобы избежать тепловых ударов .
