Юный техник 1988-01, страница 31

му все-таки волна переламывается и «встает на колено»?

Упрощенно это можно объяснить так. Скорость морских волн зависит от глубины: чем меньше глубина, тем медленнее движутся частицы воды. Вблизи дна они замедляются, а для частиц на вершине волны глубина пока еще большая, и они движутся с прежней скоростью. Вот вершина волны и обгоняет «подошву». Гребень все больше заостряется, перегибается вперед, и наконец волна теряет опору и обрушивается. Хотя объяснение звучит просто, ученым долго не удавалось описать формулами поведение волны при опрокидывании.

А это было очень важно. Ведь волны на поверхности воды служат «наглядным пособием», когда требуется объяснить, что I такое волны вообще — звуко-I вые, радиоволны, свет. А есть еще температурные волны, волны в плазме, волны в транспортных потоках, волны в химических реакциях, волны в биологических процессах... И все они подчиняются похожим закономерностям.

А раз все эти волновые явления похожи, превращения такого же типа, что изображены на рисунке, могут происходить с волнами другой природы.

Когда сверхзвуковой самолет или ракета преодолевают звуковой барьер, раздается взрыв. I Это не что иное, как «заострившаяся» звуковая волна. Инфракрасный луч лазера проходит 1рсквозь кристалл — и вдруг ста-ф новитср ярко-зеленым. Это в монохроматическом луче света Кпроизошли процессы, похожие на те, что идут в морском прибое. Головной автомобиль в

длинной веренице, движущейся в густом тумане, резко затормозил — и «ударная волна» сжатия пробегает в потоке машин.

Пора назвать наконец явление, о котором здесь идет речь, своим именем — эффект нелинейности. Все перечисленное выше — это нелинейные процессы. Чем они отличаются от обычных, линейных?

Возьмем, например, закон Ома: во сколько раз увеличивается напряжение, во столько же раз возрастает ток. Если построить график зависимости тока от напряжения, то получится прямая линия. Закон Ома — линейный.

А вот звуковая волна. По научному определению, это распространение в среде возмущений давления и плотности. Если волна слабая, то изменения давления и плотности происходят по линейному закону. И тогда распределение плотности среды на пути волны в каждый момент времени описывается строгой математической синусоидой. Эту волнистую линию можно растянуть или сжать, как пружину (когда изменяется скорость распространения волны при переходе в среду с другими свойствами), можно «сплющить» (когда высота ее «горбов» уменьшается в сильно поглощающей среде), но синусоида всегда остается синусоидой, описываемой простеньким уравнением у=;а sin kx.

И все синусоиды, которые только можно придумать, отличаются друг от друга всего двумя измерениями: амплитудой и длиной волны. Но при определенных условиях с этой «упрямой» синусоидой могут

ЯшШ шш