Может ли парусное судно двигаться быстрее ветра? На первый взгляд — нет. Если тебя толкают, как можно обогнать того, кто толкает? Интуиция говорит: никак. Но интуиция врёт.
Современные гоночные яхты и буеры делают это регулярно. Всё потому, что парус перестал быть мешком.
Прямой парус, которым пользовались ещё египтяне, работает как парашют: ветер дует в него — судно плывёт. При таком раскладе обогнать ветер нельзя. Это самый медленный курс. Но косой парус — латинский, бермудский — работает как крыло самолёта. Ветер обтекает его, отклоняется, и возникает сила не по ветру, а перпендикулярно ему. Та самая подъёмная сила, которая поднимает в небо «Боинг».
Если судно идёт под острым углом к ветру, эта сила тянет его вперёд. И чем быстрее оно идёт, тем сильнее встречный поток, который складывается с настоящим ветром. На парус начинает дуть вымпельный ветер — сильнее истинного и под более удобным углом. Судно само себе поддувает.
Для этого нужны два условия. Парус-крыло, который не вытягивается под нагрузкой. Раньше шили из хлопка — он терял форму. В 1970-х появились кевлар и карбон. Теперь парус — это композитный профиль, который держит геометрию при любых нагрузках. И способность не сноситься вбок. Килевые яхты держатся за счёт балласта, катамараны — за счёт широкой базы. А буеры — парусники на коньках — вообще почти не имеют сопротивления. Они разгоняются в пять-шесть раз быстрее ветра.
Спор длился больше века. В конце XIX века немец Герлах доказал возможность теоретически. В начале XX века американец Херрешоф построил модель, которая показала скорость выше ветра. В 1960-х в СССР физики и математики обсуждали это на страницах журнала «Катера и Яхты» и вывели строгую теорию. Теперь спора нет.
Гоночные катамараны идут в два с половиной раза быстрее ветра. Буеры ставят рекорды, о которых в XIX веке не мечтали.
Прямой парус и попутный ветер — технология пятитысячелетней давности. Косой парус и ветер сбоку — аэродинамика, которая позволяет обгонять того, кто тебя толкает. Парадокс, который работает.
