MIKOŁAJOWE RACHUNKI

Zacznijmy od obowiązków. Pozornie są dość łatwe:  podczas Wigilii dostarczyć prezenty dzieciom. Dzieci, wg danych UNICEF, na kuli ziemskiej jest ok. 2106 milionów.

W każdym "dzietnym" domu mieszka średnio po 2,5 dziecka (także dane UNICEF). Oznacza to, iż Święty Mikołaj odwiedzić musi ok. 842 mln domostw na całym świecie. Czy to wykonalne?

Obliczmy. Dla uproszczenia przyjmijmy, że domy rozmieszczone są równomiernie. Znając promień kuli ziemskiej (6.400 km) oraz wzór na powierzchnię kuli obliczamy powierzchnię Ziemi. To około 514 mln km kw.

Nie cała Ziemia jest jednak zamieszkana. Większość zajmują oceany. Lądy to tylko ok. 150 mln km kw. Znając wielkość nadającej się do zamieszkania powierzchni oraz liczbę "dzietnych" domów, obliczamy średnią wielkość gospodarstwa domowego. 150 mln km2 / 842 mln = 0,178 km2.

Przyjmując, że wszystkie domy mają kształt kwadratu oraz identyczną powierzchnię (w święta nie ma biednych i bogatych) obliczamy, że średnia odległość między domami to ok. 420 metrów. Wielkość ta pozwala nam oszacować długość trasy, jaką musi pokonać Święty Mikołaj, a także obliczyć średnią prędkość sań wypełnionych prezentami.

48 GODZIN NA DOBĘ

Iloczyn odległość między "dzietnymi" domami (420 m) oraz ich liczby (842 mln) daje nam gigantyczną trasę długości ok. 365 mln km, czyli więcej niż dwie odległości z Ziemi na Słońce. Całą tę trasę Mikołaj pokonać musi w ciągu jednego dnia.

Na szczęście Wigilia trwa dłużej niż 24 godziny. Zaczyna się bowiem w momencie, gdy na zachód od Międzynarodowej Linii Zmiany Daty (Pacyfik, południk 180) 24 grudnia nastaje godzina 00:00, kończy się natomiast wraz z godziną 24:00 tego samego dnia, ale na wschód od tej linii.

Wigilia trwa zatem 24 godziny plus czas potrzebny kuli ziemskiej na całkowity obrót wokół własnej osi. W sumie jest to 48 godzin, czyli 2880 minut albo 172\\'800 sekund. Tyle czasu musi wystarczyć Mikołajowi, by odwiedzić wszystkie 812 mln domostw na Ziemi, na trasie ponad 365 mln km.

Obliczmy zatem prędkość Dostawcy Prezentów. 365 mln km / 48 godzin = ponad 2000 km/s, czyli ok. 6395-krotność prędkości dźwięku. I to niezależnie od warunków pogodowych, mgły, śnieżyc czy też panujących w grudniu na półkuli południowej upałów.

DŹWIĘKOWA ANTYFALA

Brytyjsko-francuski Concorde, wycofany z eksploatacji naddźwiękowy samolot pasażerski, kursował tylko na nadmorskich trasach. Lecąc z prędkością dwukrotnie większą od prędkości dźwięku powodował bowiem ogromny hałas - dźwiękową falę uderzeniową.

Święty Mikołaj, jak obliczyliśmy, pędzi ponad 3000 razy szybciej, nikt go jednak nie słyszy. Jak to możliwe?

Zdaniem fizyków, sanie Mikołaja wyposażone być muszą w bardzo nowoczesny generator fal dźwiękowych o takiej amplitudzie, by była przeciwieństwem fali uderzeniowej, generowanej ruchem sań. Fale te, nakładając się, znoszą się wzajemnie. Dlatego pojazd leci w idealnej ciszy.

„Innego wyjaśnienia bezszelestnego lotu nie ma” – uważa fizyk z Uniwersytetu Warszawskiego (woli, by w kontekście Świętego Mikołaja nie ujawniać jego nazwiska ani stopnia naukowego).

„W ogóle nie wierzyłbym w Świętego Mikołaja, gdyby złamał on choć jedno z podstawowych praw fizyki. Na szczęście chyba nie łamie. Wyliczona prędkość jest bowiem niższa - i to prawie 150 razy - niż prędkość światła. Einstein nie przewraca się w grobie, a dzieci mogą spokojnie czekać na prezenty od Świętego Mikołaja” – dodaje.

JAK ON TO WYTRZYMUJE?

Powyższe obliczenia mają jednak pewien błąd. Prędkość Mikołaja obliczyliśmy dzieląc jego trasę przez czas. W każdym domu jednak staruszek musi się przecież choć na chwilę zatrzymać: zaparkować sanie na dachu, przecisnąć się przez komin, podłożyć prezenty pod choinkę. Wszystko to trwa choćby ułamek sekundy.

Nie bądźmy jednak małostkowi. Uznajmy, że Mikołaj staje i natychmiast rusza. I tak w konsekwencji zatrzymania (ok. 842 mln postojów) jego prędkość między poszczególnymi domami musi przekraczać 4000 km/s. Leci zaś między nimi przez 2 dziesięciotysięczne sekundy. Co to oznacza? Musi „ostro” przyspieszać – ok. 5 mln km/s2.

Przyspieszenie sań jest więc ok. dwóch miliardów  razy większe od przyspieszenia ziemskiego (grawitacji). Mikołaj zatem, na oko ważący z 200 kg, wciskany jest w siedzenie sań z niewyobrażalną siłą 4 bilionów newtonów. To tyle, ile miałoby ok. 400 tys. połączonych Jumbo Jet-ów (Boeing 747).

Co się dzieje w takich warunkach z żywym organizmem? „Już przy przyspieszeniach kilkakrotnie przewyższających przyspieszenie ziemskie, z mózgu uchodzi krew i tracimy przytomność. Przy takim przyspieszeniu z normalnego organizmu robi się, nie przymierzając, pasztet. No ale skoro Mikołaj rozdaje prezenty, to znaczy, że istnieje i ma się dobrze, musi być zatem spoza świata żywego” – konstatuje naukowiec.

I ma rację. W końcu, Mikołaj, jak sama nazwa wskazuje, jest Mikołajem Świętym.

PAP - Nauka w Polsce, Michał Henzler
reo