Как взвесить мегаполис: разбираемся с физиком на примере Москвы

Определить вес того или иного объекта обычно не так сложно, если знать, из чего он сделан. Гораздо труднее прикинуть вес сложной структуры. Например, города. И хотя сделать это можно лишь приблизительно, при разумном подходе оценка окажется не слишком далекой от реальности. Как «взвешивать» города, Vokrugsveta.ru разбирался на примере Москвы вместе с популяризатором науки и автором YouTube-канала «Физика от Побединского» Дмитрием Побединским.

«Москва… как много в этом звуке»

Москвичи и их питомцы

Прикинуть вес горожан в нашем случае проще всего. По данным Росстата, в 2023 году население столицы России составляет 13,1 млн человек. Если взять средний вес человека (71 кг), то получится, что все москвичи весят примерно 930 тыс. тонн.

Вес домашних животных оценить существенно сложнее. Опираясь на данные соцопросов, можно предположить, что москвичи держат по меньшей мере 2,5 млн кошек и 1 млн собак. Приняв средний вес одного животного за 5 кг, можно сказать, что в совокупности домашние собаки и кошки Москвы весят около 17 тыс. тонн. С учетом других животных, общий вес горожан и питомцев составляет где-то 950 тыс. тонн.

Городской транспорт

Московский транспорт весит существенно больше горожан. В 2018 году Дмитрий Побединский оценил общий вес столичных автомобилей, автобусов, трамваев и вагонов метро в 8,2 млн тонн.

С учетом развития транспортной инфраструктуры Москвы эта величина за прошедшие годы подросла примерно на 10% — сегодня речь идет уже 9 млн тонн.

Дорожное покрытие

В середине 2010-х годов площадь дорог и тротуаров в Москве оценивалась в 117 млн квадратных метров, и столичные власти рассказывали о росте этого показателя на четверть за пять лет. Более свежие данные несколько разнятся, но можно сказать, что в 2023 году площадь объектов улично-дорожной сети в Москве составляет не менее 130 млн квадратных метров.

При средней толщине покрытия в 10 см асфальта, на которую предлагает ориентироваться Дмитрий Побединский, вес одного квадратного метра дороги или тротуара составит 240 кг. Тогда совокупный вес дорожного покрытия можно оценить в 31,2 млн тонн.

Городские строения

На постройки приходится порядка 90% всего веса города, но оценить его непросто. По состоянию на 2023 год, в Москве насчитывается около 130 тыс. жилых и нежилых зданий. Впрочем, для оценки веса годится не количество строений, а их площадь. Эти данные, к сожалению, разнятся — приблизительно речь может идти о 250 млн квадратных метров жилья и 200 млн квадратных метров нежилых помещений.

— Ограничимся грубой оценкой. Исходя из массы типовых бетонных блоков, можно считать, что один квадратный метр жилой площади весит 800 кг. Для нежилой площади этот показатель чуть меньше — около 500 кг, — рассказывал физик.

С учетом этого совокупный вес московских строений составляет где-то 292 млн тонн. Если добавить к нему вес людей, животных, транспорта и дорожного покрытия, мы получим, что Москва весит приблизительно 333 млн тонн.

— Цифра, конечно, приблизительная и дает только общее представление о массе города, но всё же, согласитесь, огромное число. Хотя на искусственные острова в виде карты мира в Дубае было потрачено около 600 млн тонн песка и 30 млн тонн камня, — отмечает Дмитрий Побединский, добавляя что Нью-Йоркская агломерация весит примерно в два раза больше Москвы.

Кстати, если «сложить» Москву в кубик, то при той же плотности длина его стороны составит около 500 м.

Как на вес города влияет солнечный свет

Примечательно, что вес города меняется в солнечную погоду. Хотя фотоны не имеют массы покоя, но имеют импульс, поэтому свет оказывает давление на поверхность, пусть и очень незначительное, однако в масштабах Москвы в летний июньский день солнечный свет увеличивает вес (но не массу) города примерно на 1100 кг.

Увы, весов, на которых можно было измерить массу Москвы или другого города, в природе пока не существует и вряд ли они когда-нибудь появятся. При этом на показания таких весов будет влиять их расположение, ведь в таких масштабах играет роль кривизна Земли, и на разных концах большого города сила тяжести направлена в разные стороны.

— Если у нас все-таки появятся какие-то огромные весы, то всё равно нужно учесть кучу факторов. Например, сила тяжести в разных местах немножечко разная из-за неоднородности планеты. К тому же, она вращается, и центробежные силы будут вносить разные поправки на разных широтах. Если мы захотим довольно точно посчитать настолько огромную величину, мы неизбежно столкнемся с кучей трудностей и проблем, в которых обязательно нужно разобраться. И так везде, — подытоживает Побединский.