Наука - Туда и обратно

Спросите десяток людей, что такое бумеранг, и получите десять ответов, большинство из которых будут неверными. Самый распространенный вариант ответа – «это австралийский боевой топор, который возвращается после броска» – ошибочен.

Потому что, во-первых, бумеранг – это не топор. Во-вторых, он не всегда возвращается. И в-третьих, далеко не все бумеранги – боевые. Считается, что слово «бумеранг» впервые записал легендарный капитан Джеймс Кук. Но никаких документов, подтверждающих этот факт, не существует. Более того, нет даже никаких свидетельств о том, что Кук видел возвращающийся бумеранг в действии. Правда, одну такую игрушку он привез с собой в Англию, однако считал это орудие примитивным деревянным мечом.

Насколько известно сегодня, первая запись о бумеранге как таковом появилась на французском языке 12 декабря 1802 года. Британский морской офицер Франсис Луи Баралье (француз по происхождению) упоминает бумеранг в сноске к истории о том, как он искал дорогу в Синих горах, к западу от Сиднея. Баралье писал: «Они бросают его на землю или в воздух, заставляя его вращаться вокруг своей оси, да с такой скоростью, что уследить, когда он возвращается на землю, невозможно; слышен только свист рассекаемого воздуха». Примечательно, что Баралье не упоминает никакого названия, просто пишет: «кусок дерева в форме полукруга».

Считается, что бумеранг впервые показал колонистам абориген по имени Бунгари в Сиднее. Но и до него многие наблюдали полет бумеранга к западу от Сиднея. Неудивительно, что среди колонистов поползли слухи об оружии, способном поразить кенгуру и вернуться в руки охотника (любому, знакомому с законами физики, очевидна невозможность такого события). В общем, бумеранги были известны, но имени они не имели.

Дело в том, что большая часть аборигенов Австралии не знала возвращающихся бумерангов, и к тому же у них не было единого языка и письменности. Существовало 500–600 диалектов, в каждом из которых инструменты и оружие имели собственные названия. Например, возвращающийся бумеранг назывался «bigram» у одних, и «barragadan» у других народов. Слово «бумеранг» появилось только в 1822 году, в результате записи со слуха речи аборигенов племени Турувал (языковая группа Даруг). В их устах это слово звучало как «бу-мар-ранг». Кстати, слово «коала» пришло из того же языка Даруг.

«Подкравшись к птицам на достаточно близкое расстояние, дикарь метнул свое оружие. Оно понеслось по горизонтальной линии, футах в двух от земли. Пролетев футов сорок, оно, не касаясь земли, вдруг под прямым углом поднялось футов на сто, сразило около дюжины птиц и, описав параболу, упало к ногам охотника.
Гленарван и его спутники были поражены – они не верили своим глазам.
– Это бумеранг, – пояснил Айртон.»

Правильнее всего будет сказать, что это метательная палица или, попросту говоря, дубинка с особыми аэродинамическими свойствами. Специфическая форма и особая техника броска создают аэродинамическую подъемную силу, благодаря поддержке которой плоская тяжелая (больше 1 кг) дубинка длиной почти полтора метра и толщиной в 2 см способна пролетать большое расстояние (до 200 м). Траектория полета подобного боевого бумеранга – прямая, что позволяет довольно легко поражать цель. Классический боевой бумеранг выглядит как «сплющенная» дубинка с небольшой лопастью на толстом конце, причем профиль этой лопасти напоминает профиль самолетного крыла.

Кроме классических, к боевым относят еще бумеранги «лиль-лиль» (с увеличенной площадью лопасти-крыла, внешне похожего на кривое весло) и зигзагообразные бумеранги Кайли (англичане называли их rabbit sticks).

Возвращающиеся бумеранги – гордость Австралии и такой же ее символ, как, например, кенгуру. По-видимому, именно австралийские аборигены изобрели возвращающийся бумеранг, но это было не боевое оружие, а скорее игрушка. В наше время современные австралийцы сделали из бумеранга настоящий культ. Сейчас во всем мире существует множество фирм и мастеров, изготавливающих бумеранги серий-но и на заказ, однако по-прежнему клеймо «сделано в Австралии» является для бумеранга своеобразным «знаком качества».

Со временем метание бумеранга превратилось в большое шоу: среди любителей проводятся национальные и мировые чемпионаты, ставятся рекорды. Кстати, мировые достижения действительно поражают: например, мировой рекорд на дальность броска (в категории long distance, LD) составляет 238 м, а рекорд продолжительности полета (maximum time aloft, MTA) – 2 минуты 59,4 секунды.

Конструкции бумерангов чрезвычайно разнообразны – это легкие (10–20 г) классические «угловые» крылья, трех-, четырех- и многолопастные пропеллеры и тому подобные формы, вплоть до совершенно немыслимых «закорючек». Для желающих изготовить бумеранг самостоятельно на специальных сайтах публикуются планы и чертежи с подробными инструкциями (на сайтах B-Agressive или Boomerangs Passion есть планы бумерангов, с помощью которых были установлены мировые рекорды).

Однако не стоит думать, что изготовление бумеранга – это «традиционное» ремесло. Многие известные конструкторы используют для этой цели самые что ни на есть современные средства: расчеты конфигураций и профилей на мощных компьютерах, композитные материалы.

Профессор Майк Ларсон из Авиационного института в штате Небраска считает, что, разобравшись в том, как летает и почему возвращается бумеранг, изучать в аэродинамике, в общем-то, больше и нечего. Это, конечно, шутка, но в ней намек. На самом деле в основе полета бумеранга лежат довольно простые и известные принципы классической механики.

Бумеранг (для простоты рассмотрим классический – «угловое крыло») стартует в вертикальном положении. Сильным броском из-за спины его отправляют в полет, придавая не только горизонтальную скорость, но и достаточно быстрое вращение вокруг горизонтальной оси.

Бумеранг – самый древний летательный аппарат тяжелее воздуха, прообраз пропеллера. По сути, он представляет собой два профилированных крыла, соединенных под углом. Что такое профилированное крыло? Это две поверхности, одна из которых длиннее другой. Возле той, что длиннее, скорость воздуха выше (так как ему приходится преодолевать большее расстояние), а давление (согласно принципу Бернулли) – ниже: возникает подъемная сила.

У бумеранга два таких крыла, причем их скорость относительно набегающего потока воздуха различна – из-за вращения и поступательного движения бумеранга крыло, которое в данный момент находится сверху, летит навстречу воздуху, создавая бЧльшую подъемную силу, чем нижнее. Разность этих сил (помноженная на плечо) образует кренящий момент, который стремится «уложить» бумеранг на бок.

Однако благодаря вращению бумеранг становится своеобразным гироскопом с довольно значительным моментом инерции. А «уложить» гироскоп на бок не так-то просто – он при этом испытывает гироскопическую прецессию, которая и поворачивает ось вращения, при этом траектория полета представляет собой петлю. Ближе к концу траектории бумеранг ложится на бок. Происходит это из-за того, что центр тяжести снаряда не совпадает с точкой приложения подъемной силы (она расположена чуть выше и впереди). Сила тяжести и подъемная сила образуют момент, «приподнимающий» передний край бумеранга вверх. Однако гироскоп опять начинает сопротивляться, возникающая прецессия укладывает бумеранг на бок, и он финиширует в горизонтальном положении, плавно снижаясь подобно вертолетному пропеллеру в режиме авторотации.

Традиционно считается, что изобрели боевой бумеранг аборигены Австралии около 10 тысяч лет назад (возраст датируется по наскальной живописи), хотя авторство постоянно оспаривается – похожие орудия уже несколько тысячелетий были известны древним скандинавам, в Древней Греции (под названием «лагоболон»), в Северной Африке, Египте, на Ближнем Востоке, в Индии (кстати, в индийской мифологии впервые упоминается возвращающееся боевое оружие – молнии бога Индры возвращались после использования к нему в руки). Однако самая древняя «бумерангоподобная» находка была обнаружена на территории Польши (пещера Oblazova в центральных Карпатах), ее возраст насчитывает более 20 тысяч лет, причем это метательное орудие было изготовлено из бивня мамонта. Эксперименты с репликой этой древности, сделанной из современных материалов, показали великолепные «летные» качества орудия.