Физика и жизнь

Таким образом, первое преимущество Гавайев – в достаточном удалении от мест, где регулярно штормит, поэтому островитяне наблюдают лишь последствия ураганов в виде остаточных гладких, аккуратных длинных волн. Второе преимущество – Тихий океан очень глубокий, а вулканические края Гавайских островов непомерно крутые. Волны перемещаются по поверхности океана, практически не встречая препятствий на своем пути, и внезапно наталкиваются на крутые склоны. При этом вся энергия, которая была рассредоточена по огромной глубине, становится более концентрированной на мелководье, в результате чего высота волн увеличивается. Стоя на берегу, гавайцы ждут последнего вздоха этих медлительных монстров. Перед тем как выкатиться на идеальный песчаный пляж, волны становятся очень крутыми, что и требуется королям и королевам, вооружившимся своими длинными узкими досками «Оло».

Водяные волны – пожалуй, первые, с которыми сталкивается большинство людей на протяжении жизни. То, на чем покачивается утка, представить и понять не так уж сложно. И хотя волны бывают разных типов, к ним ко всем применимы одни и те же физические принципы. Все волны характеризуются той или иной длиной, то есть расстоянием между гребнями соседних волн. Поскольку волны движутся, всем им также свойственна определенная частота, а именно сколько раз в секунду они проходят полный цикл (от гребня до впадины и обратно до гребня). Кроме того, все волны имеют определенную скорость, но некоторые (например, водяные волны) движутся с разными скоростями, зависящими от длины волны. Проблема с большинством волн заключается в том, что мы не видим, что именно их создает. Звуковые волны движутся в воздухе и представляют собой компрессионные волны: вместо формы, перемещающейся в пространстве, происходит передача давления. Труднее всего вообразить световые волны, которые движутся через электрические и магнитные поля. Но несмотря на то что мы не способны видеть электричество, мы можем наблюдать эффекты, порождаемые волновой природой света[50].

Одна из главных причин, почему волны интересны и полезны, заключается в том, что среда, через которую они проходят, зачастую изменяет их. К тому моменту, когда мы сможем увидеть, услышать или иным способом обнаружить волну, она становится кладезем бесценной информации, поскольку несет на себе отпечаток среды, сквозь которую проходила. Но этот отпечаток формируется относительно простыми способами. Есть три основные вещи, которые могут произойти с волной в процессе прохождения той или иной среды: волна может отразиться, или преломиться, или поглотиться.

⁂

Если вы обратите внимание на ассортимент рыбного отдела супермаркета, то увидите в основном рыб серебристых оттенков. Исключение из правила – тропические рыбы, такие как барабулька обыкновенная и красный люциан, а также рыбы, обитающие в придонных глубинах, вроде морского языка и камбалы. Но в основном вы видите рыбу, которая перемещается в открытом океане крупными косяками, например сельдь, сардины и макрель. Серебристый оттенок интересен тем, что в действительности это вовсе не цвет. «Серебристый» – просто слово, которым мы обозначаем то, что служит трамплином для света, отбрасывающим его обратно в мир. Отражаться могут любые волны, и почти все материалы в той или иной степени отражают свет. Особенность серебра в том, что оно отражает все волны без разбора. Любой цвет «обрабатывается» одинаково, без исключений. Наиболее хорошо это удается отполированному металлу. И это свойство полезно в связи с тем, что угол падения света на поверхность равен углу его отражения от этой поверхности. Если взять какое-либо изображение и воспользоваться зеркалом, которое отразит его в другом направлении, то относительные углы всех лучей света останутся теми же. Чтобы получить идеальное изображение, нужно идеально отполировать металл, а это нелегко, именно поэтому люди испокон веков очень высоко ценили зеркала. Тем не менее серебристый оттенок рыбы воспринимается нами как нечто само собой разумеющееся. Однако он объясняется вовсе не наличием металла. Чтобы приобрести такой оттенок, рыбам пришлось сформировать структуры, которые позволяют получить его с помощью органических молекул. Это довольно сложный и, следовательно, недешевый эволюционный процесс. Если вы сельдь, то зачем вам это нужно?