Фізика в городі
Наближається весна. Захоплені садівники вже планують перші роботи на своїх ділянках. Багатьом хочеться поквапити прихід садового сезону. В якійсь мірі це можливо, наприклад, прискорити танення снігу, прогріти грунт грядок. В результаті є можливість трохи раніше почати городній сезон. Тут працюють прості фізичні закони, які вивчають в середніх класах школи.
На жаль, ми мало що пам'ятаємо зі шкільної програми. Крім того, в дачній літературі і періодиці нерідко можна побачити дуже несподівані пояснення фізичних явищ. Спробуємо трохи розібратися в цих питаннях.
Основне розуміння в цьому плані - сонце нагріває не повітря, а предмети, поверхні. Від них вже нагрівається повітря. Світлі предмети більшу частину сонячних променів відображають, темні поглинають. Чим темніше поверхню, тим більше вона нагрівається на сонці. Чим більше сонячних променів поглинена поверхнею, тим більше тепла поверхня віддає в навколишнє середовище.
Прискоримо танення снігу
Для того щоб сніг швидше танув, потрібно, щоб він сильніше нагрівався. А сніг нагріватися ніяк не хоче, тому що він світлий. Зі сказаного вище легко зробити простий висновок: для того, щоб сніг танув швидше, треба зробити його темним. Наприклад, припорошити золою. Частинки золи нагріваються на сонці і передають це тепло снігу. Сніг тане.
Я використовую золу, тому що її в достатку до весни: будинок обігрівається котлом на твердому паливі. Для цієї мети можна взяти і будь-який сипучий темний матеріал: невеликий відсів вугілля, пісок, навіть звичайну пил з доріжок вашого городу (заготовлену з осені). В крайньому випадку, навіть підфарбована чимось вода підійде. Хімічний склад в даному випадку не має значення. Важливо, щоб матеріал був темний. Напевно, кожен звертав увагу на те, що сніг на узбіччі дороги (брудний) навіть там, де не застосовувалися реагенти, тане при невеликих негативних температурах, утворюючи химерні форми.
Ніхто з брали участь в обговоренні не засумнівався в правильності такого пояснення. Напевно, занадто сильні в нас стереотипи. Часто адже доводиться чути: «Чорний колір притягує тепло». Якось в особистій розмові поправив людини: «Не притягують, а поглинають». Той відмахнувся: яка, мовляв, різниця! А різниця є. Якби тінь притягувала тепло, то в тіні було б тепліше. Насправді темні предмети світло не притягають, вони світло поглинають і перетворюють в тепло. Але для цього потрібно, щоб на темні предмети падало пряме сонячне світло.
В тіні і при неможливості «підфарбувати» сніг варто скористатися порадою, процитованих вище: перекопати або проборозділ сніг граблями. В цьому випадку ми збільшуємо поверхню снігу, яка має контакт з повітрям. І коли повітря прогрівається вище нуля, сніг тане швидше, ніж сніг не зворушений граблями або ще якимось інструментом.
В Інтернеті бачив здивування городника: «Накрила сніг плівкою і нетканим матеріалом, а він не танув, а покрився льодом. Той, що був не накритий, розтанув швидше ». Нічого дивного в цьому немає. Працюють ті ж фізичні закони, про які говорилося вище. Прозора плівка пропускає сонячні промені до снігу, але він промені відображає і не нагрівається. Плівка ще й не пропускає до снігу тепле повітря - тому без плівки чистий сніг тане швидше (при плюсовій температурі). Нетканий матеріал сонячні промені до снігу не пропускає (сам відбиває сонячні промені) і частково відсікає тепле повітря. Ефект той же.
Ще один приклад невдалої спроби зігнати зимовий покрив: сніг на грядках повністю засипаний торфом. Торф темний, але сніг під ним не тане швидше, ніж відкритий. Це теж не дивно. Торф - матеріал пухкий, він погано передає тепло на відміну, скажімо, від золи або піску. Якщо зробити шар торфу товщі, то швидше розтане і незакритий сніг. Це все одно, що помістити сніг в термос.
Є ще один момент, не пов'язаний з вищесказаним. В умовах холодних зим і тонкого снігового покриву буває важливо зберегти максимум весняної вологи. Зробити це можна, регулюючи танення снігу - зачорнити сніг смугами. На зачерненого смугах сніг сходить раніше і відтає верхній шар грунту. Відтанула грунт здатна вбирати вологу таїть снігу. Замерзла земля воду не вбирає, і вода стікає в низини.
прогріваємо грунт
Тут працюють ті ж закони. Чорна грунт прогрівається швидше. Накрита мульчею - повільніше. Це всі знають. Здивування починають з'являтися у випадках, коли для прогріву застосовуються плівки. Працює той же стереотип - темне притягує тепло. За цією логікою під чорною плівкою грунт повинен прогрітися швидше. Але це не так. Чорна плівка сама поглинає сонячні промені (сама нагрівається) і не пропускає їх до грунту. Потім плівка випромінює тепло в атмосферу і під плівку. Але плівка, як правило, нещільно прилягає до грунту, між ними є повітряний зазор. А повітря - поганий провідник тепла. Так що під чорною плівкою прогрівання грунту може йти навіть довше, ніж на відкритому просторі.
Під білою плівкою грунт буде прогріватися ще довше. Біла плівка відбиває сонячні промені. Сама не нагрівається і не дає нагріватися грунті. До того ж біла плівка не тільки відсікає від грунту сонячні промені, але і тепле повітря.
Зовсім інакше працює прозора плівка. Вона пропускає сонячні промені до грунту, і грунт нагрівається. Плівка залишається холодною. Прогріванню сприяє той факт, що плівка не пропускає до грунту холодне повітря. Грунт прогрівається швидше, ніж під білою, чорною плівкою і швидше, ніж відкрита грунт. Але вночі грунт втрачає тепло, незважаючи навіть на плівку.
Справа в тому, що теплі предмети охолоджуються не тільки за рахунок контакту з холодним повітрям. Але і через інфрачервоного випромінювання. Сильно нагріті предмети стають червоними, ми це випромінювання можемо побачити. Менш нагріті поверхні теж випромінюють інфрачервоні промені, тільки ми їх не бачимо. Це випромінювання (тепло) підпорядковується тим же законам, що і видимі сонячні промені: легко проходить через прозору плівку і відбивається від білої і сріблястою. Тому під прозорою плівкою грунт вночі швидко остигає. Максимально швидкий прогрів можна забезпечити, якщо грунт днем буде накрита прозорою плівкою, а вночі-сріблястою або білою.
Вдалого всім вам врожаю в новому сезоні!
Олег Телеп, городник, Омська область