Гэвин Претор-Пинни - Занимательное волноведение. Волненя и колебания вокруг нас

• Название: Занимательное волноведение. Волненя и колебания вокруг нас
• Автор: Гэвин Претор-Пинни
• Издательство: Лайвбук
• Жанр: Физика
• Год: 2012
• ISBN: 978-5-904584-33-7

Приготовьтесь: вас ждет кругосветное путешествие по всевозможным волнам: от серферских океанических до мозговых, радио-, микро-, инфракрасных, акустических, световых и многих прочих.

Претор-Пинни предлагает нам заново взглянуть на наш постоянно взволнованный мир.

---

Гэвин Претор-Пинни ЗАНИМАТЕЛЬНОЕ ВОЛНОВЕДЕНИЕ. Волненя и колебания вокруг нас

Посвящается Флоре

НАБЛЮДЕНИЕ ЗА ВОЛНАМИ: ВВОДНЫЙ КУРС ДЛЯ НАЧИНАЮЩИХ

Однажды прохладным февральским днем мы с моей трехлетней дочкой Флорой праздно шатались, гуляя вдоль скалистого корнуоллского берега. Обычно такое время года как нельзя лучше подходит для наблюдений за облаками. Но в тот раз совсем некстати распогодилось — на небе ни единого облачка. Мы забрались под скальный выступ. Сидя у самого края — впереди расстилался лишь нагоняющий тоску горизонт Атлантики, — мы невольно принялись разглядывать рябь на воде. По крайней мере, я; Флору рябь не интересовала — она увлеченно карабкалась по скользким валунам.

В тот день я не заметил ничего примечательного: рябь совсем не походила на волны-«бочки», которые мчатся на большой скорости и ударяются о крутой мыс, разлетаясь тучей брызг. Не походила и на классические, мерно набегающие волны, гребни которых один за другим накатывают на берег, соблюдая строгий армейский порядок.

Потому как ни малейшей системы в движении волновой ряби не наблюдалось. Гребешки, подобно пассажирам на оживленной станции в час пик, устремлялись в разных направлениях, сталкиваясь. Но, в отличие от пассажиров, проходили сквозь или поверх друг друга, сливались и разделялись, появлялись и исчезали…

«Ах, боже мой! Я опаздываю».

Всматриваясь в их беспорядочное движение, я понял, что не в состоянии уследить за отдельным гребешком дольше секунды. Едва я выбирал себе объект наблюдения, как несносный гребешок сливался с другим, шедшим в ином направлении. Ну а я неизбежно отвлекался на третий, который накатывал через два предыдущих.

Все то время, пока мы с дочкой о чем-то говорили, мою голову одолевали вопросы: «Как появляются волны?», «Откуда берутся?», «Почему разлетаются брызгами?». Такие несерьезные вопросы скорее возникнут у маленького почемучки, однако задавался ими я, а не Флора.

Хотя интерес к волнам во мне пробудило, как ни странно, безоблачное синее небо, сейчас-то я понимаю — от облаков до волн один шаг. Невозможно долго смотреть на облака и не заметить, что своим внешним видом они обязаны волнам. Но не тем, которые перекатываются по водной глади океана, а тем, которые образуются в бескрайней небесной вышине, среди воздушных потоков. Ведь атмосфера — не что иное, как тот же самый океан. Только не водный, а воздушный.

Океаны над и под горизонтом связаны самыми тесными узами. В Бытии говорится: сотворяя все сущее, Господь перво-наперво привел в движение моря:

Вначале сотворил Бог небо и землю.
Земля же была безвидна и пуста, и тьма над бездною,
и Дух Божий носился над водою.{1}

На следующий день:

И создал Бог твердь, и отделил воду, которая под твердью,
от воды, которая над твердью.{2}

Иными словами, Господь отделил океаны внизу от облаков наверху воздушным пространством.

Тут прослеживается если и не общность происхождения неба и моря, то уж точно их близкородственная связь — рядовой наблюдатель за облаками, сам того не подозревая, является также и наблюдателем за волнами, поскольку облака зачастую рождаются под влиянием воздушных волн.

Воздушные волны принимают форму взмывающих и ныряющих ветров, которые сами по себе невидимы, но проявляются благодаря облакам. Причем облакам самых разных форм. К примеру, разновидность undulatus[1] представляет собой либо протяженный облачный слой с волнистой поверхностью, либо параллельные полосы с просветами. Такие облака зарождаются в области сдвига ветра, которая возникает между воздушными потоками разных направлений или скорости. Волнистые облака, хотя и не могут похвастать эффектностью, прекрасно демонстрируют волны в воздушной атмосфере.

ВОЛНИСТОЕ ОБЛАКО КЕЛЬВИНА-ГЕЛЬМГОЛЬЦА Любители облаков и любители волн вместе любуются красотой волнистого облака Кельвина-Гельмгольца 

А вот наиболее впечатляющий пример волн в небе — редкое и быстротечное волнистое облако Кельвина-Гельмгольца. Выглядит оно, это облачное образование с витиеватой фамилией, как длинная последовательность гребней волны или, как их называют серфингисты, «бочек», ну а если выражаться точнее, завихрений. Облака Кельвина-Гельмгольца — самые яркие представители волнистых облаков; они образуются при движении двух воздушных слоев с разной скоростью и в противоположных направлениях — облачные волны перехлестывают через самих себя.

Быстротечное облачное образование держится всего минуту-другую, после чего рассеивается. И хотя процессы образования этого облака имеют мало общего с процессами, в результате которых океаническая волна разбивается о берег, совершенно очевидно, что оно попадает прямехонько в центр пересекающихся кругов Эйлера, обозначающих области интересов наблюдателя за облаками и наблюдателя за волнами.

* * *

Волнистое да и, если на то пошло, любое другое облако представляет собой скопление взвешенных частиц воды; что же такое океаническая волна? Наверняка ответ покажется вам очевидным: это движущийся «холм» воды. Если вы и впрямь так считаете, советую вам присмотреться. В неверности такого предположения легче всего убедиться, понаблюдав за тем, что происходит при столкновении волн с плавающим на поверхности воды предметом. Да вот хотя бы с пучком водорослей.

Я приметил один такой пучок, когда мы с Флорой уже собирались уходить — он вздымался и опускался, кружился в танце, увлекаемый неспокойной водой у поверхности. При этом он походил не на торопливого пассажира, а на боксера в полулегком весе. Гребни волн под пучком устремлялись в разных направлениях, поэтому он колыхался, однако оставался на месте — волной его не относило.

Взобравшись на вершину скалы, мы увидели пассажирский корабль — он покачивался на волнах. Сверху волны виделись совсем иначе. Беспорядочное мельтешение гребней образовывало на поверхности воды рябь, в которой отражалась поблескивающая дорожка солнечных лучей. Под искрящейся рябью небольших волн можно было разглядеть гораздо более мощное, упорядоченное волнение, накатывавшее из атлантических глубин. Одна плавная волна следовала за другой в спокойном, умиротворяющем темпе; по моим предположениям, расстояние между двумя волнами равнялось 15-18 м. Этот караван солидных гребней разительно отличался от гребешков, беспокойно снующих по поверхности. Но и кроткие великаны прошли под пучком водорослей, не смыв его. Более того, на месте остался и рыболовный траулер, возвращавшийся с уловом, хотя, казалось бы, волны должны были увлечь его к берегу — именно так на их месте поступили бы водные течения. Очевидно, что масса воды, на которой покачивался траулер, после прохождения волны осталась на месте.

Но если ни эти волны, ни те, за которыми мы наблюдали, сидя под скальным выступом, нельзя назвать водой в движении, что же они такое? Что двигалось из открытого моря к берегу?

* * *

Ответ — энергия.

Вода — лишь транспортное средство, при помощи которого энергия из одной области перемещается в другую. Вода — та самая среда, через которую энергия проходит. Поверхность океана заряжается энергией; океан вполне можно представить как тело медиума, а энергию — как дух из потустороннего мира.

Хотя… так, да не совсем.

Скорее даже, совсем не так.

Но мне нравится представлять воду в образе старухи-медиума в лиловом балахоне, с большими, громко бренчащими серьгами, принимающей посетителей в дальней комнате. Старуха кладет узловатые руки на стол, а когда она встает, вместо нее уже говорит дух вашей умершей бабушки. Глаза старухи закатываются, в уголках рта выступает пена; она утробным голосом вещает: «Тут по телевизору и смотреть-то нечего». После чего дух покидает тело медиума — и старуха без сил валится в кресло, требуя позолотить ей ручку.

Понятно ли вам теперь, что океаническая волна — это энергия, проходящая через толщу воды? Или вы еще не разобрались? Вообще-то, воде в момент прохождения через нее энергии не свойственно подскакивать прямо вверх и обрушиваться прямо вниз (в отличие от старухи-медиума, в которую вселился дух). Если бы нам с Флорой случилось наблюдать за пучком водорослей далеко от берега, где мерно накатывают широкие волны, мы бы увидели, каким образом пучок движется в моменты прохождения гребня и подошвы волны. Приближающаяся волна слегка притягивает пучок к себе. Подошедший гребень выносит его на поверхность и в самой верхней точке подъема немного протаскивает по ходу волны. Затем водоросли погружаются вниз, увлекаемые подошвой волны, и возвращаются практически на прежнее место. При волнении вода у поверхности моря перемещается по круговой траектории.