Наука и жизнь

н&ж №1 (123 )

январь 2013

Сколько книг во всем мире? стр. 56

Наука и жизнь. Иллюстрированный журнал широкого профиля

Лифт в космос

Миф или реальность? стр. 56

МАРАФОН Остаться в живых стр. 68 Поиск экзо-планет Переезжаем? стр. 56

Сколько могут жить курицы без головы? стр. 56

Восток – дело тонкое... стр. 20

4

содержание

Наука диалог

Говорим об университетах

стр. 10

как это работает?

Разбираем микроволновку!

стр. 14

новости

Новое в мире науки и техники

стр. 16

в космосе

Новые туристы

стр. 18

Где учиться в России?

Американский миллиардер отправит на Марс супружескую пару

Поиск экзо-планет

стр. 22

под микроскопом

Графен

стр. 28

вокруг нас

Атом изнутри

стр. 32

Память в зеттабайтах

стр. 34

Сверхскорость для народа

стр. 32

Астрономы приглядываются к далеким мирам Космический лифт: миф или реальность? От стихий до квантов Что нас ждет в будущем? в движении

От Лондона до Нью-Йорка за 4 часа

технологии

3D-принтеры в быту

стр. 38

в лицах

Джек Андрака

стр. 42

кухня

Научные лаборатории Гарварда

стр. 46

10 самых

10 самых случайных открытий

стр. 50

экспедиция

Восток - дело тонкое...

стр. 52

лекторий

Печатаем полезные мелочи

Революция в диагностике онкологических заболеваний Что делают студенты в свободное от науки время?

Экспедиция в Антарктиду. Интервью с Виталием Петровым

Что интересного в Москве Расписание лекций на ноябрь

стр. 58

Стоимость одного суборбитального полета сегодня колеблется от 100 до 200 тыс. долл.

Пока ученым не удалось вырастить углеродные нанотрубки длиной больше, чем 18,5 см

Животные неоднократно помогали ученым делать открытия

н&ж // январь 2013

5

Жизнь Раскрываем секреты жизни

стр. 60

Вечная молодость

стр. 62

Незримая война

стр. 64

Стволовые клетки против насморка

стр. 66

Научный подход к марафону

стр. 68

Спорт и технологии

стр. 70

Нанотехнологии на нашем столе

стр. 72

Масло масляное

стр. 74

В прошлом

Джордано Бруно

стр. 76

Культура

Бородинское сражение

стр. 78

Человек

Эволюция человека. Разбираем предков по косточкам

Научные разработки против старения Медицина

На чем сегодня зарабатывают фармацевты? Передовые методы лечения простуды в домашних условиях

Спорт

Как пробежать и остаться в живых?

Как выигрывают золото на Олимпиаде сегодня Питание

Химики спасут планету от голода Разоблачение мифов о жирах

Как не попасть на костер за свои убеждения?

200 лет со дня великой битвы

Объем мозга австралопитека составлял около 450 см³ примерно столько же, сколько у современных обезъян

Мировой рекорд для мужчин, 2 ч. 3 мин. 38 с, был установлен во время Берлинского марафона кенийским бегуном Патриком Макау 25 сентября 2011 года

Лаборатория Мастер-класс

Уроки выживания

стр. 80

Разоблачение

Разбираемся в мифах

стр. 84

Опыты дома

Домашняя лаборатория

стр. 86

Как построить иглу, выковать нож и победить в армрестлинге? Где правда?

Выращиваем кристалл

В реконструкции великой битвы приняло участие более 3000 человек из разных стран

10

наука технологии

н&ж // январь 2013

11

ГРАФЕН

Космический лифт – миф или реальность?

В начале июля, в чрезвычайно жаркое время, под вечер, один молодой человек вышел из своей каморки, которую нанимал от жильцов в переулке, на улицу и медленно, как бы в нерешимости, отправился к мосту.

o

Текст: Виталий Петров Иллюстрации: Ольга Андреева

Идея проложить дорогу в небо в буквальном смысле этого слова выглядит столь романтично, что многие, впервые услышав о космическом лифте, думают, что это проделки фантастов. Собственно, и среди экспертов (особенно материаловедов) пока нет однозначной оценки осуществимости подобных проектов — по крайней мере в ближайшие десятилетия. И тем не менее американское космическое агентство NASA тратит немалые деньги на разработки в этом направлении. Проводятся даже специальные соревнования «канатов» и «фуникулеров», призванные выявить исследовательские группы, которым имеет смысл в дальнейшем выделять субсидии. Привычные мечты о неограниченной космической экспансии человечества столкнулись в последние годы с кризисом (или, точнее сказать, стагнацией) в технологиях доставки в космос

грузов и людей. Никак не удается совместить жесткие требования безопасности полетов с экономической целесообразностью. Самые горячие головы даже требуют вовсе отказаться от пилотируемых полетов, поскольку они-де неоправданно дороги и сопровождаются неизбежными человеческими жертвами. Единственной реалистичной альтернативой ракетной технике из всех придуманных за последние полвека является космический лифт — мост или канат, протянутый с поверхности Земли на орбиту. Спутник на низкой орбите может двигаться со скоростью около 8 км/с и делать один виток вокруг Земли за 1,5 часа. Но чем выше мы поднимаемся над Землей, тем слабее гравитация, тем медленнее движение спутника, тем больше требуется времени на то, чтобы он облетел всю планету. На высоте 35 786 км над экватором период обращения спутника сравнивается с

12

наука технологии

периодом вращения Земли — это так называемая геостационарная орбита. Выведенное на такую орбиту тело неподвижно зависает над одной точкой на земной поверхности. Если протянуть к нему очень длинный и прочный канат, то можно будет взбираться до неба и спускаться назад без использования дорогостоящих и опасных ракет. Конечно, сам вес этой «привязи» будет тянуть такую конструкцию к Земле. Поэтому его необходимо компенсировать, пробросив канат еще дальше в космос и закрепив на дальнем конце противовес. Обращаясь вокруг Земли, как камень, вложенный в пращу, он будет обеспечивать устойчивое натяжение всей связке. У Земли основание каната можно прикрепить, например, к очень высокой башне или к плавучей океанской платформе. У каждого такого варианта есть свои преимущества: башня может спасти от изменчивости неспокойных нижних слоев атмосферы, а океанская платформа позволит совершать маневры уклонения, если ураган или гроза будут создавать опасность для нашей привязи. Но крепление троса в нижней части в любом случае не должно быть жестким, чтобы он не лопнул при возникновении колебаний. Так в NASA представляют космический лифт конца XXI века. Вид на пересадочную станцию на геостационарной орбите

Трос толщиной со вселенную С самого появления идеи космического лифта было ясно, что имеющиеся в распоряжении человека материалы не выдержат безум-

ных нагрузок, которые испытает «паутинка», спущенная из космоса. Согласно полученным уравнениям, толщина оптимальной привязи по мере удаления от Земли сперва экспоненциально растет, затем на высоте двух-трех земных радиусов, по мере того, как силу земного притяжения компенсирует центробежная сила, рост толщины замедляется, и наконец вблизи геостационарной орбиты толщина становится постоянной. Ключевой вопрос технологии космического лифта: насколько толстым станет канат в верхней точке. Расчеты показывают, что его толщина фантастически сильно зависит от свойств материала — его прочности и плотности. Если использовать обычную сталь (плотность 7,8 г/см3 , усилие на разрыв 2 гигапаскаля, что

см3) — толщина троса в верхней части получается от сотен километров до всего десятка метров. Впрочем, с инженерной и экономической точек зрения подобный проект все равно малореален. Собственно, именно отсутствие подходящих материалов и привело к тому, что на долгое время космические лифты обосновались исключительно на страницах фантастической литературы. Второе дыхание идея космического лифта получила с появлением в 1991 году принципиально новых материалов — углеродных нанотрубок. Это протяженные цилиндрические структуры диаметром в считанные нанометры. Их можно описать как свернутые в тонкую трубочку плоские листы графита мономолекулярной толщины (хотя в реальности на-

Впервые мысль о космическом лифте высказал Константин Циолковский в 1895 году. Детальную разработку идея получила в трудах Юрия Арцутанова в середине 20 века.

соответствует давлению 20 тысяч атмосфер), то расчетная толщина превысит видимые размеры Вселенной, что попросту лишает расчет физического смысла. Даже из лучших марок стали (5 ГПа) построить космический лифт совершенно нереально. Но если в несколько раз поднять прочность и снизить плотность материала, результат меняется кардинально. Например, с уже известными человечеству материалами — паучьим «шелком» (1,3 ГПа при плотности 1,2 г/см3), углеродистым стекловолокном (2—5 ГПа при 1,9 г/см3), кевларом (3,6 ГПа, 1,4 г/

нотрубки образуются иначе). В плоскости графитового слоя атомы углерода соединены в характерную гексагональную (шестиугольную) решетку, обладающую высокой прочностью, которую унаследовали и нанотрубки. По своей устойчивости на разрыв они более чем на порядок превосходят сталь и при этом имеют в шесть раз меньшую плотность. Нитка миллиметрового диаметра, состоящая из нанотрубок, теоретически могла бы выдержать груз в 60 тонн (усилие на разрыв 60 ГПа) и даже больше — самая оптимистичная приводимая в специаль-

н&ж // январь 2013 ➔

Углеродные нанотрубки под электронным микроскопом ➔ Схематичное изображение нанотрубки, созданное на компьютере

Что такое графен? Углеродные нанотрубки — это протяжённые цилиндрические структуры диаметром от одного до нескольких десятков нанометров и длиной до нескольких сантиметров при этом существуют технологии, позволяющие сплетать их в нити неограниченной длины), состоящие из одной или нескольких свёрнутых в трубку гексагональных графитовых плоскостей и заканчивающиеся обычно полусферической головкой, которая может рассматриваться как половина молекулы фуллерена. Если мы попробуем подставить в формулы параметры углеродных нанотрубок, то верхняя часть троса получается всего на 20—50% толще нижней. Это значит, что трос в форме ленты толщиной с лист бумаги даже в самом широком месте не будет превосходить нескольких десятков сантиметров.

ной литературе цифра составляет 300 ГПа. Загвоздка, однако, в том, что сегодня никто не умеет изготавливать из нанотрубок нитки. Трубки, которые удается получить, имеют длину, измеряемую микронами, в лучшем случае — миллиметрами, и нет никаких гарантий, что параметры нитей из нанотрубок действительно когда-нибудь достигнут теоретических показателей.

Во-первых, даже самая лучшая нить будет, конечно же, заметно менее прочной, чем отдельные ее волокна. Во-вторых, на прочность трубок самым плачевным образом влияют дефекты кристаллической решетки. Согласно мнению некоторых ученых, именно эти неизбежные дефекты станут непреодолимым препятствием для космического лифта. Ведь даже если в идеальных условиях мы

13

14

наука технологии

и научимся изготавливать безупречные волокна, то повреждения от микрометеоритов и космических лучей, эрозия под действием атмосферного кислорода могут свести все усилия на нет. Если мы попробуем подставить в формулы параметры углеродных нанотрубок, то верхняя часть троса получается всего на 20— 50% толще нижней. Это значит, что трос в форме ленты толщиной с лист бумаги даже в самом широком месте не будет превосходить нескольких десятков сантиметров. Подъемник, построенный командой Мичиганского университета (справа), впервые поднялся на высоту 60 метров, получая энергию только от солнечных батарей. На это ушло 6 минут 40 секунд при зачетном времени 1 минута. Самым быстрым стал подъемник, созданный в Университете провинции Саскачеван (Канада). Он лишь на пару секунд не уложился в отведенный норматив. На снимке внизу: последние приготовления перед запуском канадского прототипа космического лифта. Обратите внимание, что для подъема используется не трос, а тонкая широкая лента. Это избавляет от проблем с ориентацией аппарата

ния на пути до геостационарной орбиты составляют 49 мегаджоулей на килограмм (это не считая неизбежных потерь энергии). Для сравнения: при сжигании килограмма водород-кислородной топливной смеси выделяется всего

Лифт в космос Противовес 96,000 км Геостационарная орбита

Космическое ткачество

Перевалочная станция

Солнечные батареи

36,000 км

Кабина лифта

Подъем на лазерном луче Другая важнейшая проблема, которую предстоит решить, — это создание быстрых и легких подъемников, способных взобраться по тросу по крайней мере на 36 тысяч километров (на высоту геостационарной орбиты). Собственно, сложность заключается в отсутствии достаточно энергоемких источников питания. Ведь энергозатраты на преодоление земного притяже-

16 МДж. Это не значит, что на химическом топливе космический лифт не сможет работать в принципе, но по эффективности своей работы он тогда сравнится с теми же ракетами, вынужденными для выведения полезной нагрузки сжигать огромное количество топлива и сбрасывать отработавшие ступени. Еще хуже с аккумуляторами, которые, разумеется, каждый раз на пути к звездам сбрасывать не получится. Хотя тут тоже может быть уловка: кабины, идущие вниз, могут делиться выработанной при спуске электроэнергией со своими встречными партнерами. Но все это накладывает на организаторов грузопотока слишком жесткие ограничения.

Трос Стартовая площадка

Земля

Поэтому питание для своей работы (во всяком случае, на первых порах) лифт будет получать в основном с Земли. Изобретатель концепции космического лифта Юрий Арцутанов предлагал подводить электричество по вплетенным в канат металлическим полосам. Однако на нынешнем этапе эта идея не кажется столь привлекательной, поскольку усложняет конструкцию троса. Наиболее перспективной представляется передача энергии направленными пучками видимого или СВЧ-излучения, для которого земная атмосфера прозрачна. Чтобы расходимость пучка была минимальной, можно, например, использовать лазеры. Впрочем, передать энергию — это полдела, нужно ее еще и принять. Для этого необходимо снабдить лифт высокоэффективными фотоэлектрическими преобразователями. Интересно, что многие принци-

н&ж // январь 2013

15

Космический лифт — концепция инженерного сооружения для безракетного запуска грузов в космос. Данная гипотетическая конструкция основана на применении троса, протянутого от поверхности планеты к орбитальной станции находящейся на ГСО.

пиальные сложности, связанные с устройством дороги с Земли на орбиту, пропадают (или же теряют свою остроту), если искать применение «лифтовому хозяйству» в дальнем космосе, на что указывал опять же еще Арцутанов. Ведь с гравитацией астероидов, спутников планет или даже Марса вполне могут справиться нынешние материалы и энергетические установки. Не исключено, что первые конструкции такого типа возникнут где-нибудь возле Луны. Ее медленное вращение, правда, не позволяет использовать ту же схему, что и с земной геостационарной орбитой, но конец троса с

Стоимость постройки

космического лифта оценивается в сумму от 800 млн до долларов Строительство может занять 20-25 лет

1,5 млрд.

грузом можно поместить, например, в точку либрации между Луной и Землей. Такой лифт будет длиннее земного, но требования к нему предъявляются не столь жесткие. Предположим, что проблемы с материалом и энергетикой благополучно разрешены. Но ведь надо еще каким-то образом построить сам космический лифт.

Если изготовить трос на Земле, то ракетные технологии вряд ли позволят целиком забросить его на орбиту. Даже если выводить трос в космос по частям, стоимость проекта надолго сделает лифт нерентабельным — ведь масса материала может достигать многих тысяч тонн. Еще Арцутанов предложил начать с небольшой спу-

16

наука технологии

Нашествие лифтеров

➔

Углеродные нанотрубки под электронным микроскопом

Уже второй год подряд группы энтузиастов со всех концов света собираются для того, чтобы продемонстрировать свои разработки в области «космического лифтостроения» и попытаться выиграть X Prize Cup, учрежденный при содействии NASA. При этом часть групп привозит роботизированные «вагончики», ползающие по канату и получающие энергию от фотоэлементов, а другие демонстрируют образцы материалов, достаточно легких и прочных, чтобы выдержать свой собственный вес и вес движущихся по ним механизмов. Все эти проекты объединены одной целью: подготовить первые ступеньки той лестницы, по которой мы поднимемся прямо на небеса... Участники должны были предъявить робота весом не более 50 килограммов, который ползал бы

по тонкому вертикальному канату длиной 50 метров со скоростью 1 метр в секунду, питаясь дистанционно от 10-киловаттного прожектора (требования пока достаточно скромные), а также образец материала для троса, превосходящего по своей прочности образец, уже имеющийся в распоряжении у NASA. К сожалению, за два года никто так и не смог справиться с этими задачами. После проведения 20 и 21 октября.

«нитки». Но как спустить с геостационарной орбиты первую, хотя бы и очень тонкую нить? Нужно, конечно же, выпускать сразу два «уса» — в противоположных направлениях, к Земле и от нее, — с тем расчетом, чтобы сам спутник в процессе вытравливания этого троса не смещался с нужной орбиты. При движении на трос будет действовать сила Кориолиса, отклоняющая его от вертикального направления, а на начальном участке нить вообще будет покоиться в невесомости. Поэтому ее движением, вероятно, придется какое-то время управлять с помощью небольших двигателей коррекции.

Противовес космического лифта, находящийся на высоте геостационарной орбиты, обеспечивал бы постоянное натяжение конструкции Когда нить достигнет Земли, по ней взберутся первые роботы-строители, которые примутся наращивать толщину каната уже на месте. В принципе эти «паучки» могут быть самых что ни на есть микроскопических размеров. Возможно, к тому времени, когда развернется космическая стройка, нанороботы, которые сегодня кажутся нам едва ли не большей фантастикой, чем сам лифт с Земли на небо, уже станут реальностью, и достаточно будет просто

➔

Схематичное изображение нанотрубки, созданное на компьютере

их запрограммировать. Эти же невидимые труженики-нанороботы могли бы подновлять материал, устраняя постоянно возникающие дефекты и повреждения. Кстати, если развитие нанотехнологий пойдет в соответствии с оптимистичными прогнозами, то должны появиться и саморазмножающиеся нанороботы. Вся стоимость космического лифта будет тогда определяться лишь услугами проектировщиков и программистов, ну и изготовлением первичной нити. Надо только побеспокоиться о безопасности применения нанороботов «на свежем воздухе» — исключить неконтролируемое размножение, мутации и т. п.

42

наука под микроскопом

Невидимые соседи Еще в 1964 году голландские и японские исследователи обнаружили в пыли, собранной в различных домах, клещей. К настоящему времени в квартирах найдено около 150 видов клещей. Аллергию вызывают лишь пылевые, а также некоторые из клещей, которые обитают там, где хранятся продукты.

Ежедневно пятьдесят миллионов кожных чешуек отшелушиваются с нашего тела. За год человек отшелушивает около 2 кг омертвевшей кожи. Больше всего чешуи человек теряет во сне. Но, как только она оказывается на подушке, на матрасе и одеяле, со всех сторон на нее набрасываются полчища жадных тварей (300-400 миллионов на одной двуспальной кровати).

➔

Совершенно верно. Они ищут воду, однако не учитывают другой фактор.

➔

Самыми интересными объектами для этих ученых на данный момент считаются «замороженные Луны» и Сатурна. Сейчас и в России, и за рубежом очень популярна астробиология – наука о поиске жизни вне Земли.

➔

н&ж // январь 2013

44

Пылевых клещей

можно увидеть только при увеличении в

30-40 раз

от

их размер в длину составляет микрон

250 до 300

10

наука экспедиция

Эксперт

Михаил Прохоров, кандидат в президенты бизнесмен и просто красавчик

ВОСТОК – дело толстое... «Ожидать, что в толще воды озера Восток живут наши, известные науке бактерии, не стоит. Там могут быть только неизвестные виды», – заявил газете ВЗГЛЯД научный сотрудник Петербургского института ядерной физики, руководитель группы, которая занимается поиском жизни в подледниковом озере Восток, Сергей Булат.

н&ж // январь 2013

11

Озеро Восток Крупнейшее подлёдное озеро в Антарктиде. Озеро Восток расположено в районе антарктической станции «Восток» (77° южной широты, 105° восточной долготы) под ледяным щитом толщиной около 4000 м и имеет размеры приблизительно 250×50 км. Предполагаемая площадь 15,5 тыс. км². Глубина более 1200 м.

Озеро Восток уникально прежде всего тем, что, возможно, находилось в изоляции от земной поверхности на протяжении нескольких миллионов лет. Естественным изолятором озера служил и служит четырёхкилометровый ледяной панцирь над ним. Как полагают учёные, в водах озера могут обитать живые организмы, ибо в нём имеются все необходимые для жизни факторы: Пресная вода, содержание кислорода в которой примерно в 50 раз выше, чем в обычной пресной воде. Кислород в воды озера доставляют постепенно опускающиеся в глубины верхние слои льда. Температура воды весьма высокая — не менее 10 °C в глубине. Тепло озеро получает, скорее всего, от подземных геотермальных источников. Температура на границе вода-лёд составляет −3,2 °C. Давление воды в озере, согласно расчётам, более 300 атмосфер (давление создаётся толщей льда), но микроорганизмы могли приспособиться к таким условиям. Микроорганизмы, приспособленные к жизни в таких удивительных условиях, изолированные от земной биосферы.

Текст: Виталий Петров Иллюстрации: Ольга Андреева

o

В первых пробах воды из антарктического озера Восток жизни не обнаружено – такое заявление сделал на недавней конференции по астробиологии в Стокгольме старший научный сотрудник Петербургского института ядерной физики Сергей Булат. Вместе с тем ученые продолжают надеяться, что жизнь может быть в других пробах, например в донных отложениях знаменитого подледного озера, пишет журнал Nature. Напомним, 5 февраля 2012 года на отметке в 3769 метров российские ученые в резуль-

тате сложной многолетней подготовительной работы добрались, наконец, до озера Восток. Подробно об этом в интервью газете ВЗГЛЯД рассказывал руководитель Российской антарктической экспедиции (РАЭ) Валерий Лукин. Считается, что исследования озера помогут в освоении... космоса. К примеру, лед, подобный льду Востока, а точнее, вода подо льдом, вероятно, содержится под полярными шапками или под поверхностью Марса. И если в озере найдут какие-то формы жизни, то и на Красной планете можно будет ожидать чего-то подобного.

12

наука экспедиция

Сергей Булат. Старший научный сотрудник Петербургского института ядерной физики. В начале июля, в чрезвычайно жаркое время, под вечер, один молодой человек вышел из своей каморки, которую нанимал от жильцов в С – м переулке, на улицу и медленно, как бы в нерешимости, отправился к мосту.

Журнал Н&Ж попросила Сергея Булата поподробнее рассказать о выводах, которые были сделаны после изучения первых проб воды с Востока. Н&Ж: Сергей Алексеевич, вы заявили, что в первых пробах жизни нет? Сергей Булат: Давайте я расскажу с самого начала. Вы слышали, что в феврале наши ученые проникли в озеро Восток, а в конце мая воду оттуда доставили в Пе-

«Никто в мире бы за это не взялся.

Потому что в самой жидкости для бурения живут бактерии. И как их потом отличить от «озерных» – большой вопрос» тербург. Что это была за вода? Когда бур «коснулся» воды озера Восток на глубине порядка четырех километров, его сразу же начали извлекать наверх, чтобы он не замерз там. А вода из-за разницы давления пошла за ним. И выталкивая его, та самая вода из озера Восток проникла в скважину от бура. Но так как бур был переохлажден,

а вода была теплее, она просто намерзла на нем. Когда бур извлекли, он был покрыт сантиметровой и даже больше коркой этого льда. Идем дальше. У бура есть буровая колонка, так вот на ней намерзла целая двухкилограммовая «гроздь» воды из озера Восток. Но замерзла она не одна, а вместе с жидкостью для бурения, которая состоит в основном из керосина. Поэтому в тех пробах, которые мы имеем, воды и буровой жидкости примерно 50 на 50... Н&Ж: Наверное, сложно что-то выяснить, если вода такая «грязная»? С. Б.: Да. Никто в мире бы за это не взялся. Потому что в самой жидкости для бурения живут бактерии. И как их потом отличить от «озерных» – большой вопрос. Однако мы еще пять лет назад занимались изучением содержания микробов в жидкости для бурения. И зная это, мы могли вычленить микроорганизмы, происходящие из буровой жидкости, из образца воды этого озера. Что получилось? Мы подсчитали количество клеток в пробах с озера Восток. И получили результат: 167 клеток на миллилитр воды. В буровой жидкости ранее мы насчитали такое же примерно количество – 200–300 клеток на миллилитр. Далее мы выделяли ДНК этих клеток, а по ДНК сейчас можно идентифицировать любые микроорганизмы, и обнаружили четыре вида или, по-научному, четыре филотипа бактерий. Мы сравнили их с нашей базой контоминантов, то есть тех бактерий-загрязнителей, которых мы пять лет назад нашли в буровой жидкости, и оказалось, что три из четырех «новых» типов совпадают с ними. Причем речь идет о трех основных, доминантных или, как мы их называем, мажорных видах. Н&Ж: Значит, главный вопрос теперь, что за бактерии четвертого типа? С. Б.: Но и четвертый тип – минорный, составляющий меньше 10% от общего числа – после сравнения с мировыми базами данных оказался на 100% идентичен хоро-

н&ж // январь 2013 шо известному микроорганизму из группы актинобактерий. А по свойствам этого вида все указывает на то, что он также может извлекать энергию и углерод из насыщенных углеводородов, то есть керосина. Другими словами, на 99,9% все четыре обнаруженных типа бактерий пришли к нам из жидкости для бурения. Правда, есть определенное число клеток, которые, по-простому говоря, ускользнули пока от внимания ученых. Но на данный момент можно сказать, что таких клеток только восемь из тех 167 на один миллилитр воды, о которых я уже говорил. Однако это крайне незначительное количество, полностью сопоставимое с обычным «фоновым уровнем загрязнения», который присутствует в любой «чистой» лаборатории. Н&Ж: Значит, на 99,9% можно утверждать, что в воде, доставленной с озера Восток, жизни нет? С. Б.: Основной вывод – что самый верхний водный слой этого подледникового озера фактически безжизненный... И это неудивительно на самом деле. Потому что вода в нем должна быть переохлаждена, поскольку она намерзает на ледник сверху. Кроме того, там практически нет питательных веществ для бактерий. Это не лучшее место для жизни, мягко говоря. А если бактерии и живут в озере, то жить они должны, по нашим оценкам, в самой водной колонке, глубина которой составляет около 700 метров. Или, что еще более вероятно, в осадочных породах озера. Потому что вода в нем должна быть переохлаждена, поскольку она намерзает на ледник сверху. Кроме того, там практически нет питательных веществ для бактерий. Это не лучшее место для жизни, мягко говоря. А если бактерии и живут в озере, то жить они должны, по нашим оценкам, в самой водной колонке, глубина которой составляет около 700 метров. Или, что еще более вероятно, в осадочных породах озера в осадочных породах озера.

13

Российский проект Механическое и тепловое бурение позволят добраться до воды в озере Восток Станция Восток

Направление движения льда. По мере движения ледника соприкасающаяся с ним вода озера замерзает, формируя новый лед, который уносится дальше ледником

На конечной стадии бурения ученые заменят антифриз на экологически нейтральную буровую жидкость

Верхняя часть скважины заполняется смесью керосина и антифриза, которая не дает ей замерзать арктической зимой

Аккреционный лед

Озеро Талая вода

Донные отложения Коренная порода

Возможные выходы геотермальных источников

14

наука экспедиция

Озеро было закрыто от поверхности где-то 14 млн лет назад. А формирование нового вида микробов может длиться 1 млн лет. Поэтому сложно сказать, к чему это должно было привести.

Н&Ж: Какие формы жизни могут быть там? С. Б.: Озеро было закрыто от поверхности где-то 14 млн лет назад. А формирование нового вида микробов может длиться 1 млн лет. Поэтому сложно сказать, к чему это должно было привести. Но условия для жизни там очень «вредные». Помимо того, что озеро долгое время было закрыто, темнота, низкая температура, давление и прочее, самое главное – там накопился кислород. Произошло это от того, что ледник в северной части тает, а в этом леднике есть воздух. За 14 млн лет количество кислорода в озере могло достигнуть очень большой величины. А для бактерий он губителен. Не удивляйтесь. Да, для высших форм кислород крайне важен, а для микроорганизмов – наоборот. Бактерии кое-как приспособились к кислороду, который появился на Земле около 3,2 млрд лет назад. Но до этого они «процветали» без кислорода. Поэтому ожидать, что в толще воды озера Восток, по расчетам, чрезвычайно насыщенной кислородом, живут наши, земные, известные науке бактерии, не стоит. Там могут быть только неизвестные виды, которые каким-то образом адаптировались к высокому содержанию кислорода и т. д. И

если их найдут, то это действительно будет большое открытие. Н&Ж: А в осадочных породах озера, вы сказали, жизнь еще более вероятна... С. Б.: А там все наоборот. В осадках кислорода нет. Поэтому наши, «земные» бактерии, в принципе, могли бы жить там. Но и это предположение, если оно подтвердится, если жизнь там существует, – это также будет очень серьезное открытие, большой прорыв в науке. Н&Ж: Каковы ваши дальнейшие планы? С. Б.: Поверхностный слой воды, как я уже сказал, безжизненный. Но мы будем изучать воду этого слоя дальше. В декабре 58-я Российская антарктическая экспедиция вернется туда и будет продолжать бурить – замерзшую озерную воду в скважине. Но в этот раз будет больше материала для наших исследований. Дело в том, что вода поднималась за буром очень быстро и, как пробка от шампанского, вытолкнула всю грязь и керосин в саму скважину на высоту нескольких сотен метров. Мы ожидаем, что уже на глубине 10 метров лед будет чистым, то есть без керосина. Поэтому мы ждем, что в мае будущего года нам доставят уже эту «чистую» замерзшую воду для дальнейшего исследования. Я рассчитываю на то, что хотя в верхнем слое озера жизни нет, но за счет циркуляции воды в озере отдельные клетки из средних слоев также могли попасть в этот верхний. Кроме того, у меня будет гораздо больше воды для исследований. Если сейчас – только около 200 миллилитров, то в мае будут уже литры или даже десятки литров. Также сейчас в Росгидромете разрабатывается обширная долговременная программа по изучению подледникового озера Восток. Через два–три года планируется второе проникновение в озеро с целью исследования его толщи с помощью нового стерильного оборудования, и, наконец, лет через 10 ученые собираются добраться до осадочных пород.

н&ж // январь 2013 Сейчас и в России, и за рубежом очень популярна астробиология – наука о поиске жизни вне Земли.

➔➔

➔

Н&Ж: Да, сейчас астробиологи активно ищут жизнь в Солнечной системе, то и дело сообщается о поисках воды на Марсе и других планетах... С. Б.: Совершенно верно. Они ищут воду, однако не учитывают другой фактор. В космосе ведь на самом деле полно кислорода, он составляет «мажорную компоненту» всех космических газов. И пока не определен предел, при какой концентрации кислорода возможна жизнь. А исследования озера Восток как раз могут дать ответы на эти вопросы.

Совершенно верно. Они ищут воду, однако не учитывают другой фактор.

➔

Н&Ж: Расскажите о значении ваших исследований для мировой науки. Помогут ли они дать ответ на вопрос о происхождении жизни на Земле или на других планетах? С. Б.: Сейчас и в России, и за рубежом очень популярна астробиология – наука о поиске жизни вне Земли. Самыми интересными объектами для этих ученых на данный момент считаются «замороженные Луны» Юпитера и Сатурна. Они покрыты коркой льда, а под ней на разной глубине, от 10 до 100 километров, есть океаны. И получается, что они полностью соответствуют модели озера Восток. А если мы будем знать, что с озером, то сможем строить предположения и о том, какие формы жизни есть на этих спутниках.

Самыми интересными объектами для этих ученых на данный момент считаются «замороженные Луны» и Сатурна.

15

24

наука изобретения

10 случайных ИЗОБРЕТЕНИЙ В начале июля, в чрезвычайно жаркое время, под вечер, один молодой человек вышел из своей каморки, которую нанимал от жильцов в переулке, на улицу и медленно, как бы в нерешимости, отправился к мосту.

Йод Телескоп

К открытию йода приложила лапу обыкновенная домашняя кошка: на заводе по производству селитры она случайно опрокинула банку серной кислоты в котел с отходами производства, и все увидели прекрасный фиолетовый пар, который потом кристаллизовался. Это и был йод (кошка, слава богу, осталась жива).

Ян Липершей, живший в семнадцатом веке, занимался изготовлением очков. Ясным солнечным утром, закончив делать очередную пару линз и стоя на пороге своего магазина, Липершей разглядывал их, чтобы выяснить – нет ли в его работе дефектов или мелких трещин. Последним этапом проверки было поднесение оптики к свету. Увиденное поразило его! Он повторно поднес линзы к глазам, чтобы убедиться, что он не ошибся. Ему видна была церковная колокольня! В итоге совершенно случайно произошло открытие способа, с помощью которого можно разглядывать дальние предметы так, словно они находятся прямо перед тобой. Все получилось потому, что Липершей взглянул одновременно в две линзы — в одну выпуклую, а другую вогнутую. Быстро сообразив, что на этом можно заработать, он установил обе линзы на деревянную подставку и приглашал покупателей вблизи разглядеть удаленную колокольню. Сейчас это устройство носит название “телескоп”

Америка Открытие Америки Христофором Колумбом, также произошло совершенно случайно. На самом деле Колумб плыл в сторону Азии...

н&ж // январь 2013

25

Пенициллин Alexander Fleming открыл пенициллин в 1928 году. На самом деле он не искал его в то время, а просто исследовал грипп. Он не был очень уж аккуратным, не мыл лабораторную посуду сразу после эксперимента, и не выбрасывал культуры гриппа по 2-3 недели подряд, накапливая на своем рабочем столе по 30-40 чашек одновременно. Так, однажды он в одной из чашек Петри обнаружил плесень, которая, к его удивлению, подавила высеянную культуру бактерии стафилококка. Плесень, которой оказалась заражена культура, относилась к очень редкому виду. Скорее всего, она была занесена из лаборатории, расположенной этажом ниже, где выращивались образцы плесени, взятые из домов больных, страдающих бронхиальной астмой. Флеминг оставил ставшую впоследствии знаменитой чашку на лабораторном столе и уехал отдыхать. Наступившее в Лондоне похолодание создало благоприятные

Стикеры Клейкие бумажки появились в результате неудачного эксперимента по усилению стойкости клея. В 1968 году сотрудник исследовательской лаборатории компании 3M пытался улучшить качество клейкой ленты (скотча). Он получил плотный клей, который не впитывался в склеиваемые поверхности и был совершенно бесполезен для производства скотча. Исследователь не знал, каким образом можно использовать новый сорт клея. Четыре года спустя, его коллега, который в свободное время пел в церковном хоре, был раздражен тем, что закладки в книге псалмов, все время выпадали. Тогда же он вспомнил о клее, который мог бы закреплять бумажные закладки, не повреждая страниц книги. В 1980 году Post-it Notes были впервые выпущены в продажу.

условия для роста плесени, а наступившее затем потепление — для бактерий. Как выяснилось позднее, стечению именно этих обстоятельств было обязано знаменитое открытие – и не только 20 века – пенициллин, спасший и спасающий до сих пор жизнь и здоровье невероятному числу людей. Когда Флеминг умер, его похоронили в соборе Св. Павла в Лондоне – рядом с самыми почитаемыми британцами, а в Греции день его смерти был объявлен национальный траур.

Антибиотики В 1928 году ученый Александр Флеминг (Alexander Fleming) заметил, что плесневый грибок пенициллин заразил один из его образцов с болезнетворными бактериями стафилококка, оставленный у открытого окна. Флеминг изучил образец под микроскопом и заметил, что плесень уничтожала бактерии. Важность открытия Флеминга стала ясной лишь в 1940 году, когда в мире были начаты массовые исследования нового типа лекарств — антибиотиков. Ныне антибиотики крайне широко применяются в медицине, они составляют до 15% всех продаваемых в мире лекарств.

26

наука изобретения

Печенье с шоколадом Один из самых популярных видов печенья в США - печенье с кусочками шоколада\chocolate-chip cookies. Оно было изобретено в 1930-е годы, когда хозяйка небольшой гостиницы Рут Вэйкфилд\Ruth Wakefield решила испечь масляное печенье. Женщина разломала шоколадную плитку и перемешала кусочки шоколада с тестом, рассчитывая, что шоколад растает и придаст тесту коричневый цвет и шоколадный привкус. Однако Вэйкфилд подвело незнание законов физики, и из духовки она достала печенье с кусочками шоколада.

Таблица Менделеева В 1908 году Jacques Brandenberger, швейцарский химик, работающий на текстильную промышленность, попробовал создать влагонепроницаемое покрытие для кухонных скатертей, чтобы защитить их от пятен. Покрытие в виде жидкой вискозы оказалось слишком жестким для этих целей, но Жак прочувствовал потенциал этого продукта и предложил использовать его за упаковки продуктов. Но ему понадобилось еще 10 лет, чтобы сконструировать машину для производства целлофана. Но ему понадобилось еще 10 лет, чтобы сконструировать машину для производства целлофана.

Кока-кола Микроволновые излучатели (магнетроны) работали на радарах союзников во время Второй мировой войны. Новые возможности применения обнаружились в 1946 году, когда магнетрон расплавил шоколадку в кармане Перси Спенсера, одного из инженеров американской компании Raytheon. В 1980 году Post-it Notes.

Атомная энергия Незадолго до открытия процесса деления ядер урана академик А.Ф.Иоффе утверждал, что о практическом использовании атомной энергии речь может идти только через сто лет. Резерфорд, открывший атомные ядра и их расщепление, выступая на съезде Британской ассоциации содействия развитию науки (1933), заявил, что “...всякий, кто ожидает получения энергии в результате трансформации атомов.

42

жизнь в спорте

МАРАФОН Как пробежать 42 километра и остаться в живых?

Марафон - тяжелейшее испытание для спортсмена. Потеря веса на дистанции достигает 4-5 кг; после этого больше месяца требуется на восстановление. Поэтому выступают в марафоне обычно один-два раза в год, так что за всю спортивную жизнь бегуна набирается 10-15 стартов. А бегун на 5000 метров нередко стартует десятки раз за год. Текст: Виталий Петров Иллюстрации: Наталья Константинопольская

н&ж // январь 2013

o

Еще в школе мы узнаем о греческом юноше Фидиппиде, который в 490 году до н. э. пробежал от Марафона до Афин, воскликнул: “Радуйтесь, мы победили!” - и упал замертво. Об этом несколько столетий спустя поведал человечеству Плутарх. И хотя достоверность рассказанной им истории ныне ставится под сомнение, не станем отказываться от красивой легенды. Так вот, в память об этом подвиге проводятся соревнования бегунов на дистанции протяженностью 42 километра 195 метров, хотя между Марафоном и Афинами всего около 37 километров. Откуда такая разница? Во время Лондонской Олимпиады 1908 года английская королева пожелала из Виндзорского замка поглядеть, как стартуют марафонцы, и пришлось им бежать до стадиона “Уайт Сити” те самые 42 км 195 м, которые стали с той поры классической дистанцией. Первые состязания марафонцев были проведены в 1896 году на Олимпиаде в Афинах. В то время никто не бегал на такие расстояния, а память о славной кончине Фидиппида не давала повода для оптимизма. На старт вышли семнадцать смельчаков, люди смотрели на них с восхищением и страхом. Атлеты легко преодолели первые километры, подкрепляясь на питательных пунктах красным вином. Но до финиша добрались немногие. Победителем стал грек Спирос Луис. Король Греции пожал ему руку, а некий афинский парикмахер взял на себя обязательство бесплатно стричь героя. Марафонцы и впрямь казались людьми необыкновенными, вроде героев античности. А два года назад в традиционном НьюЙоркском марафоне пожелали участвовать свыше 40 тысяч человек. Придирчивая комиссия допустила к соревнованиям только самых сильных и подготовленных, которых набралось без малого 17 тысяч. Если бы Спирос Луис оказался среди участников и показал время, с которым он выиграл первую Олимпиаду современности, он занял бы трехтысячное место. Он пропустил бы вперед не только мужчин, но и сотни женщин.

Марафон шагнул далеко вперед, но бежать его не стало легче. На Лондонской Олимпиаде 1908 года падает за пятнадцать метров до финиша бежавший первым итальянец Дорандо Пиетри. Небезынтересно, что приводил его в чувство врач Артур Конан Доил. На Олимпиаде 1980 года в Москве не справился с марафоном и сошел с дистанции выдающийся стайер, четырехкратный олимпийский чемпион финн Лассе Вирен. Такое случается и со знаменитостями, и с безвестными марафонцами. Есть несколько причин, по которым даже бегуны экстракласса порою сходят с марафонской дистанции. Одна из них - недостаток опыта даже у самых бывалых марафонцев. Марафон - тяжелейшее испытание для спортсмена. Потеря веса на дистанции достигает 4-5 кг; после этого больше месяца требуется на восстановление. Поэтому выступают в марафоне обычно один-два раза в год, так что за всю спортивную жизнь бегуна набирается 10-15 стартов. А бегун на 5000 метров нередко стартует десятки раз за год. Только соревновательной неопытностью сильнейших марафонцев мира можно объяснить победы стартовавших впервые в жизни бельгийца Карела Лисмонта (чемпионат Европы 1969 г.) и знаменитого Эмиля Затопека (Олимпиада 1952 г.). Повторить свой успех они ни разу не смогли.

Он благополучно избегнул встречи на лестнице Вторая причина. Бегуны считают, что двух одинаковых, даже похожих марафонов не бывает. Пронизывающий холод и дождь на чемпионате Европы в Праге (1978 г.) и сорокапятиградусная жара на старте Бостонского марафона (1976 г.), прозванного адским, булыжники афинских мостовых и гладь московского асфальта, разреженный воздух высокогорного Мехико и духота Нью-Йорка, карабкающаяся по холмам трасса на Фукуоке и ровная как стол - в Чикаго. Добавьте к этому полную непредсказуемость физической готовности.Еще в школе

44

42.195 км Такая длина была установлена в 1921 году Международной Федерацией Лёгкой Атлетики (IAAF), как официальная длина марафонского забега.

Согласно легенде греческий воин по имени Фидиппид в 490 году до нашей эры после битвы при Марафоне пробежал, не останавливаясь, от Марафона до Афин, чтобы возвестить о победе греков. Добежав до Афин, он успел крикнуть «Радуйтесь, афиняне, мы победили!» и упал замертво. Эта легенда не подтверждается документальными источниками.

жизнь в спорте

42

40 °С 150

120

39

90 150 120 90

60

60 30

38

30

37

0

0

время бега, мин. Во время бега температура тела марафонца непрерывно растет и у финиша может приблизиться к 40°. Если атлет на дистанции восполняет потери жидкости, температуру удается стабилизировать.

мы узнаем о греческом юноше Фидиппиде, который в 490 году до н. э. пробежал от Марафона до Афин, воскликнул: “Радуйтесь, мы победили!” - и упал замертво. Об этом несколько столетий спустя поведал человечеству Плутарх. И хотя достоверность рассказанной им истории ныне ставится под сомнение, не станем отказываться от красивой легенды. Так вот, в память об этом подвиге проводятся соревнования бегунов на дистанции протяженностью 42 километра 195 метров, хотя между Марафоном и Афинами всего около 37 километров. Откуда такая разница? Во время Лондонской Олимпиады 1908 года английская королева пожелала из Виндзорского замка поглядеть, как стартуют марафонцы, и пришлось им бежать до стадиона “Уайт Сити” те самые 42 км 195 м, которые стали с той поры классической дистанцией. Первые состязания марафонцев были проведены в 1896 году на Олимпиаде в Афинах. В то время никто не бегал на такие расстояния, а память о славной кончине Фидиппида не давала повода для оптимизма. На старт вышли семнадцать смельчаков, люди смотрели на них с восхищением и страхом. Атлеты легко преодолели первые километры, подкрепляясь на питательных пунктах красным вином. Но до финиша добрались немногие. Победителем стал грек Спирос Луис. Король Греции пожал ему руку, а некий афинский парикмахер взял на себя обязательство бесплатно стричь героя. Марафонцы и впрямь казались людьми необыкновенными, вроде героев античности. А два года назад в традиционном НьюЙоркском марафоне пожелали участвовать свыше 40 тысяч человек. Придирчивая комиссия допустила к соревнованиям только самых сильных и подготовленных, которых набралось без малого 17 тысяч. Если бы Спирос Луис оказался среди участников и показал время, с которым он выиграл первую Олимпиаду современности, он занял бы трехтысячное место. Он пропустил бы вперед не только мужчин, но и сотни женщин.

Марафон шагнул далеко вперед, но бежать его не стало легче. На Лондонской Олимпиаде 1908 года падает за пятнадцать метров до финиша бежавший первым итальянец Дорандо Пиетри. Небезынтересно, что приводил его в чувство врач Артур Конан Доил. На Олимпиаде 1980 года в Москве не справился с марафоном и сошел с дистанции выдающийся стайер, четырехкратный олимпийский чемпион финн Лассе Вирен. Такое случается и со знаменитостями, и с безвестными марафонцами. Есть несколько причин, по которым даже бегуны экстракласса порою сходят с марафонской дистанции. Одна из них недостаток опыта даже у самых бывалых марафонцев. Марафон - тяжелейшее испытание для спортсмена. Потеря веса на дистанции достигает 4-5 кг; после этого больше месяца требуется на восстановление. Поэтому выступают в марафоне обычно один-два раза в год, так что за всю спортивную жизнь бегуна набирается 10-15 стартов. А бегун на 5000 метров нередко стартует десятки раз за год. Только соревновательной неопытностью сильнейших марафонцев мира можно объяснить победы стартовавших впервые в жизни бельгийца Карела Лисмонта (чемпионат Европы 1969 г.) и знаменитого Эмиля Затопека (Олимпиада 1952 г.). Повторить свой успех они ни разу не смогли.

Он благополучно избегнул встречи на лестнице Вторая причина. Бегуны считают, что двух одинаковых, даже похожих марафонов не бывает. Пронизывающий холод и дождь на чемпионате Европы в Праге (1978 г.) и сорокапятиградусная жара на старте Бостонского марафона (1976 г.), прозванного адским, булыжники афинских мостовых и гладь московского асфальта, разреженный воздух высокогорного Мехико и духота Нью-Йорка, карабкающаяся по холмам трасса на Фукуоке и ровная как стол - в Чикаго. Добавьте к этому полную непредсказуемость физической готовности - своей и

45

н&ж // январь 2013

Кроссовки для марафона В начале июля, в жаркое время, один молодой человек вышел из своей каморки, которую нанимал от жильцов в переулке, на улицу и медленноотправился к мосту. Он благополучно избегнул встречи с своею хозяйкой на лестнице. Каморка его приходилась под самою кровлей высокого пятиэтажного дома, чем на квартиру. Квартирная же хозяйка его, у которой он нанимал эту каморку с обедом.

Высота пятки Стоит ли говорить, что для марафона это особенно важно.

Носок Стоит ли говорить, что для марафона это особенно важно.

Задняя часть Стоит ли говорить, что для марафона это особенно важно.

Носок Стоит ли говорить, что для марафона это особенно важно.

соперников: в одном соревновании “не бежится”, а в другом “ноги сами несут” - и вы получите представление о головоломках, которые приходится решать перед стартом. Конечно, сходные проблемы бывают и у спринтеров, но, согласитесь, десятисекундный и двухчасовой бег - вещи разные. На стометровке сходят с дистанции крайне редко, а марафон, пожалуй, единственный вид соревнований, где до 60% участников не достигают финиша. Наконец, третья причина неудач мастеров и новичков марафона – неправильное распределение сил на дистанции. Если экономить силы проиграешь. Стоит ли тогда участвовать в соревнованиях? Лучше уж бегать трусцой. Если же не беречь силы - сойдешь с дистанции. Необходима золотая середина, но чтобы найти ее, нужны ориентиры. А на что ориентироваться марафонцу на бесконечно длинной дистанции? На время? Но оно зависит от условий и может колебаться в пределах 5, 10 и даже 20 минут. На лидеров? Но они нередко вообще не заканчивают дистанцию, взяв непосильный темп. На свое самочувствие? Этот ориентир кажется самым разумным, но оказывается самым коварным, настоящей ловушкой: истинные трудности подстерегают бегу-

Углубление При окислении часть энергии идет на механическую работу

Подошва При окислении часть энергии идет на механическую работу

нов только на последних километрах (а то и метрах) и никак не зависят от того, как бежалось вначале. Недаром говорят, что марафон начинается после тридцать пятого километра. “Каждый может пробежать 20 миль, но никто не знает, что ждет его после этого, - писал олимпийский чемпион 1972 года американец Фрэнк Шортер. - Углеводы дают организму около 1200 ккал, кроме того, до 800 ккал он может произвести из собственных жировых запасов. В сумме - 2000 ккал. А поскольку при беге на каждую милю ухо-

Никто в мире бы за это не взялся.

Потому что в самой жидкости для бурения живут бактерии. И как их потом отличить от «озерных» – большой вопрос» дит в среднем 100 ккал, расчет простой: энергии хватает всего на 20 миль. Дальше бегут на характере”.На наших глазах в марафонском беге произошел удивительный скачок: бегуны стали преодолевать дистанцию на целый час быстрее. Это стало возможным, в первую очередь, благодаря глубокому изучению возможностей человека, скрытых резервов его организма.

42

!

Что нужно знать о спортивных травмах: По мере того, как атлеты готовятся к марафону, у них появляются травмы. Даже профессионалы иногда диагностируют свои травмы неверно. Вы можете перепутать симптомы с приведенными ниже. Боль от растяжений уменьшается при разогреве мышц. Примите меры, если по мере тренировки боль становится сильней. По мере того, как атлеты готовятся к марафону, у них появляются травмы.

жизнь в спорте Частые травмы у марафонцев

Психологическая усталость

Солнечные ожоги, обветривания Тошнота

Гипонатремия

Волдыри

Обезвоживание

Опрелости, натирания

Мышечные судороги Черные ногти

Переломы, растяжения

Во время подготовки к марафону спортсмены пробегают в среднем около 30 километров пять дней в неделю.

Важнейшая из проблем, стоящих перед марафонцами, - преодолеть энергетический барьер. Суть ее в том, что углеводы по сравнению с жирами - более мощный и экономичный источник энергии. Но запасы углеводов (главным образом гликогена) ограничены: в мышцах - около 1,5% их веса, в печени - 5%; причем эти запасы используются во время бега в первую очередь. По мере их истощения возрастает роль жиров в энергообеспечении бегуна, поэтому на второй половине дистанции бежать становится все тяжелее и тяжелее. Если бы удалось увеличить запасы гликогена в организме и получать за счет угле-

водов свыше 1200 ккал, марафонцы значительно дольше смогли бы поддерживать высокую скорость. Первым шагом к решению этой энергетической задачи было создание таких методов тренировки, которые стимулировали суперкомпенсацию (повышенное накопление) гликогена. Затем была разработана диета, позволяющая накапливать углеводы в организме. Суть ее в том, что после специальных многодневных тренировок, которые истощают углеводные запасы, спортсмен получает очень богатую углеводами пищу. Почти лишенные углеводов ткани жадно их впитывают и запа-

н&ж // январь 2013 сы гликогена увеличиваются вдвое-втрое выше нормы: изголодавшийся по углеводам организм как бы откладывает их “на черный день”. Тактика углеводного насыщения (особенно непосредственно перед соревнованиями) немедленно привела к росту результатов в марафоне. Решение углеводной проблемы позволило отвести еще одну опасность, постоянно угрожавшую каждому, кто рисковал выйти на дистанцию марафона. Речь идет о питании головного мозга. Если мышцы могут использовать для работы любое “горючее” - и гликоген, и жиры, и белки, то мозг не может обходиться без углеводов (глюкозы), поступающих в кровь из печени. Снижение концентрации глюкозы в крови ниже 40 мг% вызывает нарушения деятельности центральной нервной системы. Именно поэтому на последних метрах изнурительного бега марафонцы нередко теряют сознание. Сейчас спортивные врачи научились управлять запасами углеводов в печени. Суперкомпенсация гликогена перед соревнованиями, питание на дистанции (бегунам на каждом питательном пункте дают растворы глюкозы) - все это позволяет полностью сохранять работоспособность, нормальную деятельность центральной нервной системы, несмотря на огромные энергозатраты в марафонском беге. Другой коварный и неотступный противник, с которым постоянно ведут бой марафонцы и который порой выбивает их из седла, - перегрев организма. Раньше он приводил к тому, что для многих соревнования заканчивались тепловым ударом где-то посредине, а то и в начале дистанции. При окислении (сгорании) жиров и углеводов только часть образующейся энергии идет на механическую работу - бег. Другая часть рассеивается в виде тепла, а это может привести к повышению температуры тела до 40-41°С и даже выше. В результате - тепловой удар. Перегрев вызывает защитную реакцию организма - обильное потоотделение; при этом бегун.

45

Чемпионское меню Рацион питания марафонца должен состоять из 15-20% белков 10-15% жиров 65-70% углеводов В начале июля, в жаркое время, один молодой человек вышел из своей каморки, которую нанимал от жильцов в переулке, на улицу и медленноотправился к мосту. Затем, зачем люди поднимаются на неприступные горные вершины. Чтобы преодолеть себя. Чтобы познать свои возможности. Чтобы испытать радость победы. Впрочем, в истории марафона есть общеизвестный факт, казалось бы, перечеркивающий значение беговых туфель. В 1960 г. на Римской Олимпиаде блестящую победу одержал Абебе Би-

кила из Эфиопии. Он пробежал всю дистанцию по плавящемуся от жары асфальту босиком, опередив ближайшего обутого соперника на 20 секунд. Спустя четыре года на Токийской Олимпиаде Бикила снова выиграл, на сей раз опередив второго призера более чем на четыре минуты. Правда, в Токио он бежал в туфлях... Сейчас мы знаем о марафонском беге несравненно больше, чем знали в Древней Греции, чем знали в начале этого века и даже десять лет назад. Затем, зачем люди поднимаются на неприступные горные вершины.

Уровень энергетических процессов очень индивидуален. На них, помимо телосложения спортсмена, его жирового запаса, уровня тренированности, кислородного обмена, ЖЕЛ, влияет тип бега, скорость, условия бега. Однако в среднем расчет ведется по схеме:

Э = 42,2*0,9*х где Э – общий расход энергии на марафоне, 42,2 – километраж марафона, 0,9 – средний расход килокалорий на килограмм массы тела спортсмена (в идеальных условиях и при оптимальном телосложении), х = масса тела спортсмена.

наука в цифрах

42

Сердце перекачивает

кровь,

насыщенную кислородом, через аорту (главная артерия в теле) со скоростью примерно в К тому времени, когда кровь достигает капилляров, она движется со скоростью в

1,6 км/ч.

109 см/ч.

Google подсчитал

количество всех художественных, публицистических и научных трудов в мире. Оказалось, что общее количество

книг на Земле составляет

129 864 880

2

кило грамма

Это суммарный вес бактерий, живущих в организме человека

718°C

температура ада,

вычисленная учеными на основании сопоставления цитат из Библии на эту тему

н&ж // январь 2013 0°С

-10

Красота и «точность»

солнечного затмения обусловлены чудесным совпадением — диаметр Солнца

в 400 раз больше

диаметра Луны, при этом расстояние до него в 400 раз больше, чем до Луны -20

Глаз человека способен различать

10 000 000

-30

цветовых оттенков

-40

года

прожила без головы самая известная в мире курица

-50

-60

1,5

27 тонн космической пыли Около

-70

падает на Землю каждый день. За год приземляется на Землю более

-80

-89,2°C

10 000 тонн

Эта максимально низкая температура в мире была зарегистрирована в Антарктиде, на российской станции «Восток».

43