Занимательное волноведение. Волнения и колебания вокруг нас [заметки]
1
Undulatus (лат.) — волнистые (прим. перев.).
2
Перевод с англ. Максима Калинина.
3
Капиллярные волны — волны малой, менее 1,7 см, длины на поверхности жидкости (прим. перев.).
4
Однако зачастую волнение называют просто «волнами», что лишь вносит путаницу.
5
Перевод с англ. Максима Калинина.
6
Перевод с англ. Марии Фаликман.
7
Губа — часть гребня, которая обрушивается вниз, когда волна начинает разбиваться (прим. перев.).
8
Полная вода — максимальный уровень поверхности воды во время прилива (прим. перев.).
9
Можно предположить, что иероглифовый питон, заглотнув крупную добычу — газель, крокодила или, скажем, какого-нибудь подростка, не нуждается в пище целый год.
10
Некоторые нейробиологи описывают высокие бета-частоты — от 40 и больше циклов в секунду — как гамма-волны. Вспышки этих волн иногда регистрируются во время «быстрого сна» (стадии сна, сопровождающейся быстрыми движениями глазных яблок), а также в состоянии медитации.
11
Метод Александера — обучение правильному движению и расслаблению, в процессе которого снимается стресс.
12
Кишечная палочка (прим. перев.).
13
Сальмонелла (прим. перев.).
14
Материал, отснятый профессором Фаркуарсоном, а также владельцем магазина кинокамер, находившегося неподалеку, вошел в учебные пособия для студентов инженерно-строительных вузов, став классическим примером неучтенного при конструировании воздействия ветра. Съемки моста, чье полотно скручивается подобно эластичному бинту, впечатляют; их легко можно найти в YouTube по рейтингам.
15
Перевод с англ. Елены Суриц.
16
Перевод с англ. Максима Калинина.
17
Если перепады атмосферного давления происходят особенно резко, мы слышим их как щелчок, звук искрового разряда. Если изменения в атмосферном давлении особенно сильные, скорее всего, мы почувствуем их как хлопок.
18
Перевод с англ. Максима Немцова.
19
Монгол (англ.) (прим. перев.).
20
Однако размытые края объясняются не только дифракцией. Поскольку солнце не является точечным источником света, у краев тени появляются переходные тона — когда часть солнца загорожена, а часть — нет.
21
Cumulus humilis (лат.) — кучевые плоские (прим. перев.).
22
Эта «пурга» постепенно уходит в прошлое благодаря все большему распространению цифрового телевидения и такого эффекта, как затемнение, — экран в отсутствии передающего сигнала гаснет.
23
В этом заключается одно из отличий электромагнитных волн от других волн; у последних количество переносимой энергии зависит от их амплитуд, или высот. Однако об этом мы поговорим позже — в главе «Восьмая волна».
24
На деле звуковые волны вызовут также небольшие колебания пятой струны (нота ля) и третьей струны (нота соль), поскольку те разделяют гармонические частоты четвертой струны. Однако резонанс этих струн будет гораздо менее выраженным по сравнению с резонансом четвертой струны.
25
На деле звуковые волны вызовут также небольшие колебания пятой струны (нота ля) и третьей струны (нота соль), поскольку те разделяют гармонические частоты четвертой струны. Однако резонанс этих струн будет гораздо менее выраженным по сравнению с резонансом четвертой струны.
26
Вообще-то в случае с обеими гитарами это всего лишь основная частота струны, основной тон. Одновременно струна совершает еще и частичные колебания, то есть порождает частичные тоны, или обертоны. Частоты последовательных звуков обертонового звукоряда образуют арифметическую прогрессию: f, 2f, 3f, 4f, …, где f — частота основного тона. Амплитуда частичных колебаний уменьшается с увеличением порядка обертона. Такие частичные колебания, которые в несколько раз выше основного тона, называются гармоническими или просто гармониками. Каждый обертон является звуком другого типа, или формы вибрации струны. Когда вы трогаете гитарную струну, она передает не только основной тон, вибрируя вот так:
(для четвертой струны это нота ре). Одновременно на эту вибрацию накладываются другие вибрации, которые выглядят скорее так:
Эти одновременные вибрации дают вторую и третью гармоники, то есть ноты ре и ля в пределах октавы над основным тоном. Поскольку в момент прикосновения к струне эти и многие другие формы вибрации происходят одновременно, в одно и то же время с основным тоном звучат всегда и другие обертоны, придавая тону богатство звучания.
27
То есть viola of the Moors (прим. перев.).
28
При определенных условиях электромагнитное излучение ведет себя совсем не как волновое излучение, а как перемещающиеся частицы, которые не имеют массы, — фотоны. Об этой ипостаси электромагнитного спектра мы поговорим в главе «Восьмая волна».
29
Пока же они — не что иное, как волны. В действительности, если уж быть совсем точным, 299 792 458 м/с.
30
Диджериду — музыкальный духовой инструмент австралийских аборигенов, представляющий собой длинную, около двух метров, деревянную трубу (прим. перев.).
31
Вещать, вещание (англ.); состоит из слов broad (широкий) и cast (бросать, высевать) (прим. перев.)
32
В случае с флейтой поток воздуха от вас идет не вдоль флейты, а через отверстие в мундштуке. Он порождает колебания (форму резонанса) — быстро поднимающееся и опускающееся давление в столбе воздуха около мундштука. Эти изменения давления распространяются как звуковые волны вдоль столба воздуха в инструменте.
33
Lenticularis (лат.) — чечевицеобразные (прим. перев.)
34
Cabo das Tormentas (порт.) — мыс Штормов; впоследствии переименован в мыс Доброй Надежды (прим. перев.).
35
Аномальная волна — волна высотой до 30 м (прим. перев.).
36
Перевод с англ. Максима Калинина.
37
Открытая, или диссипативная, система — система, полная механическая энергия которой при движении убывает, переходя в другие формы (прим. перев.).
38
Cumulonimbus (лат.) — кучево-дождевые (прим. перев.).
39
В конце концов это философа и сгубило. Если верить его биографу, Диогену Лаэртскому, Гераклит умер в возрасте семидесяти лет при довольно странных обстоятельствах. Заболев водянкой — под кожей вокруг глаз скопилась жидкость, — он обратился к врачам. Но обратился в своей обычной манере говорить загадками: спросил, могут ли они «вызвать засуху после дождливой погоды». Поскольку врачи так и не поняли, что он имел в виду, Гераклит занялся самолечением: обмазался навозом и сел под навес хлева. Видимо, он рассчитывал, что благодаря образовавшемуся под коркой навоза теплу подкожная жидкость испарится. Там, под навесом, он, перепачканный навозом, и умер.
40
Другая причина заключается в том, что с расстоянием все большая часть громового раската отражается от зданий и естественных препятствий, вызывая реверберацию. К тому же высокочастотные звуки ослабевают быстрее, чем низкочастотные, поэтому с расстоянием, которое ударные волны проходят от бушующей вдали грозы до вас, все большая часть высоких звуков гаснет.
41
Причина, по которой мы пользуемся для обозначения скорости числами Маха, равными 1 и 2, заключается в том, что на деле скорость звука изменяется в зависимости от температуры воздуха. При 0° С число Маха, равное 1, составляет около 1 190 км/ч, в то время как при —20° С — около 1 149 км/ч.
42
Хотя земная поверхность при этом и перемещается в направлении, обратном направлению перемещения воды в океанических волнах.
43
la ola (ucn.)— волна (прим. перев.).
44
Coca-Cola, la Ola del Mundial (ucn.) — «Кока-кола», волна Чемпионата мира (прим. перев.).
45
Это общее число телевизионных просмотров всех индивидуальных матчей по данным Чемпионата кубка ФИФА: финальные матчи 1986-2006 гг. Информация доступна на сайте: www.fifa.com.
46
Отклоняющая сила вращения Земли, известная как сила Кориолиса, является причиной вращения циклона; ветры в тропических циклонах Северного полушария дуют против часовой стрелки, Южного полушария — по часовой стрелке. Эффект от ее действия заметен в масштабах циклона, но сила Кориолиса, слишком слабая по сравнению с другими случайными колебаниями в ванне, не оказывает никакого действия на воронку уходящей в сточное отверстие воды.
47
En vacance (франц.)— на отдыхе (прим. перев.).
48
Это быстрое распространение информации в стае иногда называют «Трафальгарским эффектом» — по тактическому маневру во время битвы 1805 года, когда британцы с помощью флагов передали с корабля на корабль весть о вышедшей из Кадиса франко-испанской флотилии. Флот Нельсона находился в 80 км от берега, то есть не был виден с земли; связь с ним поддерживали через ряд кораблей, находившихся в зоне видимости друг друга — ближайший был виден четырем фрегатам в порту. Таким образом, сообщение о выходе вражеских кораблей из безопасной гавани было быстро передано по цепочке с помощью сигнальных флагов на корабль королевского флота Великобритании «Виктори» с Нельсоном на борту, находившийся за линией горизонта. Информация преодолела расстояние вне зоны видимости любой подзорной трубы за время гораздо более короткое, чем то, которое потребовалось бы любому судну, чтобы дойти до флагмана. В результате британцы сумели занять выгодные позиции, получив изначальное преимущество в битве. Этот же принцип — в данном случае, для защиты, а не нападения — лежит в основе быстрого обмена информацией среди скворцов при виде приближающегося сокола. Только способ передачи у них иной — скворцы не вывешивают флаги, а бросаются из стороны в сторону, меняя направление полета.
49
Понятно, что волны распространялись в толпе и раньше, естественным образом. Футбольные речевки, куплеты поклонников регби, да взять хотя бы медленные аплодисменты в унисон, которыми зрители выражают свое недовольство, — все это примеры того, как поведение некоторых горластых типов распространяется в толпе, охватывая большую ее часть. Однако в этих случаях волны возникают непреднамеренно и обусловлены тем временем, которое уходит на распространение информации и энтузиазма, охватывающих одну часть толпы за другой.
50
Национальная песня в США, в настоящее время патриотическая, хотя первоначально юмористическая. Также является гимном штата Коннектикут.
51
Снимки со спутников и измерения, сделанные на нефтедобывающих платформах, подтвердили существование аномальных волн, этих морских чудовищ. Они вполне могли стать причиной четверти всех крушений крупных судов, которые считались «необъяснимыми». В самом деле, команды большинства из тех двухсот или около того авианосцев, которые сгинули в морской пучине между 1981 и 2000 годами, сообщали об одиночных или групповых аномальных волнах. (Смотрите Rosenthal, W., andLehner, S., "Rogue Waves: Results oj the MaxWave Project", J. OffshoreMech. Arct. Eng., vol. 130, issued 2008.)
52
Для некоторых областей, например возле тихоокеанского побережья Северной Америки, характерны смешанные приливы: две больших воды в сутки (как у полусуточных), но значительно отличающихся друг от друга — одна выражена гораздо сильнее, чем другая. Такая вариация приливов в разных частях земного шара частично объясняется географической широтой той или иной прибрежной области.
Наглядным объяснением служит данная схема, которая, я уверен, все читателю прояснит.
53
Амплитуда с таким значением занимает второе место в мире; первое принадлежит амплитуде в 15 м у залива Фанди на Атлантическом побережье между двумя канадскими провинциями: Нью-Брансуик и Новая Шотландия.
54
Расстояние от Земли до Солнца больше расстояния от Земли до Луны примерно в 390 раз, однако масса Солнца превышает массу Луны в 27 млн. раз. Благодаря Исааку Ньютону мы знаем: сила гравитационного притяжения между двумя материальными точками массы m>1 и m>v разделенными расстоянием R, пропорциональна обеим массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Таким образом, сила гравитационного притяжения Солнца, воздействующая на Землю, равна 27 000 000/(390)>2, то есть примерно 178.
55
Так называют бор в некоторых областях Франции (прим. перев.).
56
Перевод с англ. Марка Ульянова.
57
Перевод с англ. Марка Ульянова.
58
Перевод с англ. Марка Ульянова.
59
На самом деле не меняет, но такое впечатление складывается у каждого, кто, как и мы с вами, находится на вращающемся земном шаре.
60
Приунывшим любителям викторин в пабах — помните, я воображал их, сидя за стойкой бара? — послужит утешением любопытное дополнение: имеется в виду, что перигей Луны совпадает с перигелием Земли.
61
Нанометр, если помните, это одна миллионная миллиметра.
62
Он сказал это в 1762 году, о чем свидетельствует Джеймс Босуэлл в «Жизни Сэмюэля Джонсона», часть 3.
63
Трактат Ньютона называется Opticks, в то время как по правилам правописания английского языка должно быть Optics (прим. перев.).
64
Надо сказать, вскоре Юнг понял, что данный эффект образуется только в том случае, если оба луча света когерентны — то есть обладают одинаковой длиной волны, интенсивностью и выходят через прорези одновременно. Для выполнения всех этих условий необходимо, чтобы лучи, испускаемые все тем же ярким источником света, проходили через обе прорези синхронно.
65
Annus mirabilis (лат.) — год чудес; «Годом чудес» 1905 год назван благодаря важнейшим открытиям Эйнштейна в физике (прим. перев.).
66
Первая цитата: Robert A. Millikan in Phys. Rev. 7: 355-58 (1916). Вторая цитата: речь Нильса Бора во время вручения ему Нобелевской премии по физике в 1922 году.
67
Современная наука считает, что свет ведет себя как квантово-механическая волна при распространении и как частица при обнаружении.
68
Все чаще при определении рентгеновского или гамма-излучения за основу берут не длину волны или частоту, четкие пороговые значения которых для того или иного типа излучения определить довольно сложно, а то, как именно электромагнитные волны/фотоны образуются. Рентгеновское излучение возникает в результате изменения энергетического потенциала электронов, вращающихся вокруг атомного ядра, в то время как гамма-излучение испускается самим ядром. (Нет-нет, я тоже ничего не понял.)
69
По традиции, на Гавайях серфингисты используют шкалу измерения высоты волн, которая слегка отличается от общепринятой. Во всем мире высоту волны определяют по ее склону в любой момент — другими словами, протяженностью склона от гребня до подошвы. Гавайская шкала подразумевает высоту волны, измеряемую не в тот момент, когда она разбивается о берег, а когда зыбь еще в открытом океане.
70
В данном случае Бушман пользуется гавайской шкалой, согласно которой высоту волн зыби оценивают еще в океане. Если же брать волны, которые разбиваются вблизи берега, то их высота — от подошвы до гребня — равняется 9 м.
