Причина, по которой одни вещи плавают, а другие тонут, сводится к тому, больше или меньше их вес, чем у эквивалентного им объема воды
По сути, Архимед открыл, что можно заранее определить, будет ли объект плавать или тонуть: достаточно вычислить вес воды, которую он вытеснит при погружении. Для сплошного однородного предмета нужно сравнить плотность материала с плотностью воды. Так, древесина, вес которой на единицу объема меньше, чем у воды, имеет меньшую плотность и потому плавает. Сталь плотнее воды и тонет. Но есть один фокус: корабли все-таки можно строить из стали, если делать их пустотелыми. Тогда средняя плотность объекта может оказаться меньше плотности воды, и корабль удержится на воде. Всё очень просто. Переместимся на две тысячи лет вперед от даты Архимедова триумфа и обнаружим, что стоимость стали теперь достаточно низка, чтобы строить корабли из нее. Современный морской торговый флот, перевозящий 90 % мировых товаров, почти полностью состоит из стальных судов.
Человеческое тело состоит из веществ разной плотности: кости, например, плотные, но есть ткани менее плотные, а кое-где имеются и пустоты. В целом наша плотность чуть меньше, чем у воды, поэтому мы можем плыть. Но если уравнять свою плотность с плотностью воды, навесив на себя что-нибудь тяжелое – например, металлический пояс, – можно добиться состояния нулевой плавучести, когда вы не будете ни погружаться, ни всплывать. Идеальный вариант для погружений с аквалангом. Когда вы под водой в состоянии с нулевой плавучестью, на вас не действует никакая суммарная сила; ничто не заставляет всплывать к поверхности, как и опускаться на дно океана. Человек в снаряжении аквалангиста, по сути, невесом в воде и может спокойно исследовать в глубине коралловые рифы и затонувшие корабли. Ощущения так похожи на космическую невесомость, что астронавты даже тренируются в бассейнах.
Без специального снаряжения человеческое тело всплывает. Но его плотность лишь чуть меньше плотности воды, и человеку приходится погружать в нее более 90 % тела, чтобы вытеснить достаточно воды для поддержания своего веса. У полных людей плавучесть выше, чем у худых: соотношение жира и костей делает их менее плотными. Мокрые гидрокостюмы тоже добавляют плавучести, поскольку покрывают тело заметным слоем материала, значительно менее плотного, чем вода. В море плавать немного проще, чем в бассейне, потому что в морской воде растворено немало минералов, таких как соль, она же хлорид натрия. Когда она растворяется в воде, натрий и хлор переходят в жидкость, разделяясь и втискиваясь между молекулами воды. Наличие этих атомов в воде делает ее плотнее, и вам не приходится вытеснять так много, чтобы скомпенсировать свой вес, как в пресном водоеме. А в воде ближневосточного Мертвого моря так много соли (в десять раз больше, чем в Атлантическом океане), что на его поверхности можно лежать и покачиваться, как утка.
Человек, лежащий на воде в Мертвом море
Если вы можете лежать на воде, то способны и плавать: это одно из величайших удовольствий в жизни. В воде вы не только невесомы, но и скользите, как танцор. Прямо под поверхностью лежит целый незнакомый мир. Забудьте о том, каких расходов требует экспедиция на Марс и как интересно заниматься поисками жизни на других планетах. Океаны – тоже во всех смыслах чужие для нас миры. Чтобы их посетить, достаточно надеть очки для плавания и сделать быстрое движение ногами, погружаясь в воду с головой. Постепенное скольжение вниз, в бирюзовые глубины кораллового рифа, – одно из самых чудесных впечатлений, которые вы можете получить в жизни. Рыбы вокруг настороженно смотрят на вас и, махнув хвостом, мастерски уходят с вашего пути. Плывя, вы вытягиваете вперед одну руку, а затем, двигая ее назад, заставляете воду вокруг себя двигаться достаточно быстро, чтобы не давать молекулам свободно расходиться; они натыкаются друг на друга и в результате действуют на вас с некоторой силой. Именно она толкает вас в противоположном направлении – вперед. В этом суть плавания: ваши руки и ноги постоянно отпихивают воду позади вас, тем самым подталкивая вас вперед. Это не просто увлекательно; вы становитесь другим человеком. Если на суше вы, возможно, двигаетесь неуклюже и медленно, то в воде можете вертеться и скользить, как дельфин. Вы свободны.