Kapitola 5.
DVOJPLOŠNÍK Pomalé letadlo potřebuje křídla s relativně velkou plochou, aby unesla jeho hmotnost. Dvojplošníky jsou dnes mnohem vzácnější než kdysi a nenajdete mezi nimi žádný opravdu rychlý.
Představme si dva identické balonky. Jeden nafoukneme tak, aby měl velký povrch, a druhý necháme jako malý splasklý kus gumy. Poté oba současně shodíme z šikmé věže v Pise. Který z nich dopadne na zem jako první? Bude to ten nenafouknutý, přestože není těžší (ve skutečnosti je dokonce o trošku lehčí). Kdybychom je pustili ve vakuu, dopadly by samozřejmě zároveň (reálně by ten nafouknutý ve vakuu praskl, ale pointa je snad zřejmá). Napsali jsme „samozřejmě“, ale před Galileem by to pro každého bylo překvapení. Teprve on totiž ukázal, že dokonce i peříčko a dělová koule by na zem dopadly současně, kdyby byly spuštěny ve vakuu.
98
POKUD MUSÍTE BÝT VELCÍ A LÉTAT, ZVĚTŠETE SVŮJ POVRCH
V této kapitole se zabýváme otázkou, co si má zvíře počít, když potřebuje létat a zároveň být z nějakého důvodu velké. Vyšší hmotnost musí kompenzovat nepoměrným zvětšováním povrchu, například růstem výběžků, jako je peří (jde-li o ptáka), nebo tenkých kožovitých blan (pokud se jedná o netopýra nebo pterodaktyla). Ať už je vaše tělo vyrobeno z jakéhokoli množství materiálu (tedy ať už máte jakýkoli objem či hmotnost), pokud část tohoto objemu rozložíte na velkou plochu, jste o krok blíž létání. Nebo alespoň pozvolnému snášení se či vznášení se ve větru. To je důvod, proč naše upravená verze Leonardova anděla potřebovala tak ohromná křídla. Inženýři to matematicky vyjadřují takzvaným plošným zatížením křídla, což je hmotnost letounu dělená plochou křídla. Čím větší je plošné zatížení křídla, tím náročnější je udržet se ve vzduchu. Čím rychleji letadlo (nebo pták) letí, tím větší vztlak lze vymáčknout z každého čtverečního centimetru křídla. Rychlejší letadla o určité hmotnosti si mohou dovolit křídla s menší plochou, a přesto se udrží ve vzduchu. To vysvětluje, proč pomalá letadla mívají relativně větší plochu křídel než rychlejší letouny. Než přišla moderní rychlá letadla, byly často k vidění dvojplošníky. Jejich výhodou je dvojnásobná plocha křídel, nevýhodou zase vyšší aerodynamický odpor. Pro zvýšení plochy křídel se občas používaly i trojplošníky. Mimochodem, opustíme-li na chvíli otázku létání, vztah mezi povrchem a objemem je obecně velice důležitý také pro těla živých tvorů a nabízí příležitost pro zajímavou odbočku. Stejně jako křídla zvětšují vnější povrch, což je podstatné pro létání, existuje mnoho orgánů, které
99
Kapitola 5.
potřebují zvětšit svůj vnitřní povrch, aby udržely krok s rostoucí velikostí těla. Platí to třeba pro plíce. Objem či hmotnost zvířete je dobrým ukazatelem počtu jeho buněk – větší zvířata nedisponují většími buňkami, jen jich prostě mají víc. Každou z nich, ať je ve slonovi, nebo v myši, je nutné zásobovat kyslíkem a jinými životně důležitými látkami. Blecha má méně buněk než slon a tyto buňky nikdy nejsou daleko od vzduchu, kyslík se do jejich blízkosti vždycky dostane. Dospělý člověk má kolem 30 bilionů buněk a pouze nepatrný zlomek z nich tvoří buňky kožní, které jsou v kontaktu se vzduchem. Přestože je povrch lidského těla mnohem větší než povrch blechy, na vnějším povrchu máme významně menší procento buněk než ona. Nedostatek vnějšího povrchu musejí velcí živočichové kompenzovat vytvořením obrovského vnitřního povrchu vystaveného vzduchu, a přesně to zajišťuje struktura plic. Uvnitř plic se nachází spletitý systém rozvětvených trubic, jež vrcholí v drobných komůrkách, kterým se říká plicní sklípky. V plicích jich je asi 500 milionů a jejich celková plocha by se po roztažení rovnala podstatné části tenisového kurtu. Celý tento vnitřní povrch je v kontaktu se vzduchem, který je do těla rozváděn bohatou soustavou cév. Dokonce i hmyz, třebaže je mnohem menší, zvyšuje velikost svého povrchu vystaveného vzduchu pomocí systému větvících se trubiček, kterým se říká vzdušnice. Skoro jako by celé hmyzí tělo tvořily plíce. Cévy v našich plicích se větví a větví, aby poskytly obrovský vnitřní povrch pro shromažďování kyslíku z plic a umožnily jeho dopravu ke všem buňkám těla, například buňkám svalovým, kde je kyslík potřeba k pomalému spalování, jež činnost buněk pohání.
100
Ukázka elektronické knihy