Сифон с Европы

Что, если протянуть сифон от океанов Европы до Земли? Потечет ли вода? У нас тут просто есть затея продавать бутилированную воду с Европы.

— Группа инженеров доступности сервисов из Google

Ничего не получится, но идея годная.

Сифоны — классная штука. Благодаря гравитации можно, имея под рукой лишь простую трубку, перекачать воду даже вертикально: осушить бассейн, наполнить контейнер неудобной формы и вообще вляпаться в любые неприятности^[1].↲Я провел среди друзей опрос: «Какую из своих вещей ты меньше всего хотел бы обнаружить полной воды?» Среди ответов попадались: полка со специями, аппарат со жвачкой, коллекция чая, пузырек с витаминами, набор акварельных красок, мешок с рисом и мобильником, коллекция овсянки быстрого приготовления в прекрасном состоянии, тщательно настроенные стаканы для музыки, ледяной отель, занявший призовое место песочный замок, набор соляных экшен-фигурок, клетка с гремлином, образец марсианской почвы, обезвоженное астронавтовое мороженое, а еще стойка с такими спасательными шлюпками, которые надуваются при попадании в воду.

На первый взгляд и не скажешь, но сифоны используют давление воздуха. Давайте первым делом посмотрим, как они работают, а затем уж вернемся к Европе.

Согнем трубку, полную воды, и повернем ее концами к земле: гравитация потянет жидкость вниз. Если вода поддастся и потечет, в центре образуется вакуум, потому что воздуху там взяться неоткуда. У каждого столбика воды с одной стороны окажется вакуум, а с другой — воздух, под давлением которого вода вернется в трубку.

На самом деле ничего такого не происходит — давление воздуха изначально не даст вакууму образоваться. Вода просто останется в трубке — при условии идеального баланса, разумеется.

Если же в одном конце сифона уровень воды хоть немного ниже, жидкость там будет сопротивляться давлению воздуха сильнее. Такое нарушение баланса заставит воду вытечь из трубки с «тяжелой» стороны.

Чтобы перекачать откуда-нибудь воду через сифон, нужно просто подавать ее в трубку с верхнего конца. Поток не остановится, пока уровень воды с этой стороны выше другого конца трубки (из которого вода вытекает).

Если высота столба воды превысит 10 метров^[2]↲34 фута↳^[3],↲2 жирафа↳ воздушного давления не хватит для борьбы с его весом, и вода все же опустится с обеих сторон, ненадолго создав вакуум посередине^[4].↲Правда, давление при этом упадет, вода закипит, и пустота заполнится паром — настоящий вакуум так не создать. Вот если использовать что-нибудь вроде оливкового масла или ртути, можно подобраться ближе к этой цели.↳ Именно поэтому здесь, на Земле, нельзя с помощью сифона перекачать воду через препятствие выше 10 метров. В Денвере давление воздуха ниже, так что там не выйдет дотянуться дальше 8,5 метров. А в вакууме, теоретически, сифоны вообще не работают^[5].↲На практике, оказывается, все-таки работают — самую малость. «Вязкость» воды не дает ей сразу разделиться на два столбика.

На Европе от атмосферы одно название, так что сифон там почти бесполезен. К тому же, выкачать воду за пределы атмосферы невозможно в любом случае. Давление газового столба высотой в многие километры сравнимо лишь с напором 10-метрового столба воды, ведь вода намного плотнее. Жидкость под давлением менее плотного вещества никогда не поднимется выше этого вещества^[6].↲Чаще всего вещества располагаются друг над другом слоями: чем плотнее, тем ниже. Но время от времени на Земле слои плотной породы оказываются над более легкой нефтью. Именно поэтому при поломке оборудования в устье скважины нефть иногда бьет фонтаном безо всяких насосов.

Пусть даже мы обеспечим значительное давление, выкачать воду с Европы непросто. Ее гравитация ниже земной, так что поднять что-то с поверхности легче, но усилие все же понадобится. Чтобы выбраться из европейского гравитационного колодца, нужно затратить столько же энергии, сколько и на покорение 209-километровой отметки на Земле (к сравнению, земной гравитационный колодец имеет глубину около 6379 километров — вот комикс для иллюстрации).

После гравитационного колодца Европы придется побороть колодец Юпитера, а он куда глубже. Дальше больше — воду нужно пустить по траектории, которая пересечется с земной. Энергозатраты всего этого предприятия равносильны подъему воды на 2500 километров на Земле:

Вот еще способ отправить воду на Землю: запустить ее с поверхности Европы со скоростью порядка 7 км/с. К счастью, Европа не обладает атмосферой, так что неэкономичные космические ракеты нам не понадобятся — для запуска достаточно чего-то наподобие пушки Гаусса.

Когда вода достигнет Земли, ее можно будет затормозить с помощью атмосферы, а отдельные бутылки — направить конкретным адресатам. Придется, конечно, попотеть над расчетом временных интервалов, зато в случае успеха это будет впечатляюще. К тому же, вы обойдете Amazon с их доставкой дронами.

Если отталкиваться от текущих тарифов на электроэнергию (в Москве), запуск одной бутылки обойдется примерно в 26 копеек. Конечно, электричество на Европе будет подороже, чем на Земле^[7].↲Либо нам понадобится ну очень длинный провод.↳ Да и построить очистительный завод и цех по разливу в бутылки на юпитерианском спутнике будет, скажем мягко, недешево.

Подытожим: придется выставить просто космическую цену на бутылку, чтобы покрыть хотя бы эту часть затрат. А если в воде с Европы окажется необычный чужеродный патоген, вы и вовсе рискуете убить всех своих клиентов^[8].↲А может, и все человечество погубите.

Можно подумать, что план совсем непрактичен, фантастичен и лишен какого-либо смысла. Вода — она вода и есть. Очищенная и пригодная для питья вода с Европы не особо отличается от любой земной. Хотя мы же поставляем воду с Фиджи по всей планете без особых на то причин. Так что кто знает, может, при правильном маркетинге идея взлетит.