Занимательное волноведение. Волнения и колебания вокруг нас

Колено возле рукояти, самая толстая часть кнута, сплетено из множества кожаных полос. Кнут постепенно сужается и в конце соединяется с одной-единственной полосой из кожи. К концу этой полосы привязывается растреп — маленький, но очень подвижный шнурок из нейлона или проволоки; именно им пастухи и щелкают.

Как постепенно сужающееся русло реки собирает приливную энергию, формируя крутой и быстрый волновой фронт, так и конец кнута концентрирует энергию, пущенную по кнуту в виде волны, только еще сильнее. Математики из Университета Аризоны вычислили: если диаметр шнурка на самом конце стандартного кнута длиной в 2 м равен одной десятой части кнута возле кнутовища, то при ударе таким кнутом волна перемещается на конце со скоростью, в тридцать два раза превышающей ту, с которой она перемещалась в самом начале^{92}.

«Ну как, громко я щелкнул?»

Попрактиковавшись, можно запросто посылать волну вдоль кнута со сверхзвуковой скоростью. Замедленная съемка специальной аппаратурой показывает: ударная звуковая волна образуется при скорости движения шнурка, превышающей скорость звука в два раза. Э-ге-гей!..

* * *

Вы наверняка помните некоторые особенности ударных волн: они возникают внезапно, благодаря резко выраженным фронтам; распространяются быстрее, чем обычные волны. Третье свойство ударных волн — их сильное, порой даже разрушительное воздействие на среду распространения. Сержант Эмме на себе испытал, каково это — ударная волна, пройдя через его череп, вызвала тяжелый ушиб головного мозга. А некоторые солдаты, к несчастью, оказываются слишком близко от взрыва и погибают — ударные волны проходят через их тела.

Когда ударные волны распространяются через воздух, он довольно сильно нагревается — благодаря чрезвычайно высокому давлению фронта некоторых ударных волн. Иногда температура повышается настолько, что воздушная среда меняет свой химический состав. Именно таким образом ударная волна воздействовала на воздух в верхних слоях земной атмосферы; результатом явилось происшествие, ставшее одним из самых драматических в истории освоения космоса. Речь пойдет о злополучном запуске «Аполлона-13» с людьми на борту; аппарат должен был сесть на Луну. Чтобы понять, какую роль в этой драме сыграла ударная волна, вам придется малость покружить вместе с космонавтами, поскольку главные события развивались уже в последние минуты полета.

Мировая пресса освещала запуск 11 апреля 1970 года довольно сдержанно. За год до этого произошла высадка на Луну — событие, вызвавшее настоящий фурор, так что запуск «Аполлона-13» на этом фоне выглядел рядовым.

Однако как только на борту возникла нештатная ситуация, новости о полете заняли первые страницы всех мировых изданий. Каждый этап разворачивающейся драмы передавался в прямом телеэфире — весь мир словно затаил дыхание, гадая, удастся ли трем космонавтам приземлиться целыми и невредимыми.

Трудности возникли на третьи сутки полета, когда один из членов экипажа проводил обычную процедуру — включал вентиляторы, которые перемешивали жидкий кислород в двух бачках для двигательных отсеков. При выполнении процедуры произошло замыкание оголенных проводов в одном из бачков, приведшее к взрыву бачка. В результате сорвало панель отделения четвертого двигательного отсека (присутствие экипажа в отсеке не предполагалось — в нем размещались двигательные установки, электрическое оборудование и устройства для кондиционирования воздуха). Кроме того, взрыв повредил другой бачок.

Услышав сильный удар, космонавты поняли только одно — произошло нечто серьезное. Загорелась световая сигнализация, нарушилась работа силовых установок, приборы «сбрендили». Но экипаж по-прежнему толком не понимал, в чем дело. Командир экипажа Джим Ловелл посмотрел в иллюминатор и заметил вытекающий в открытый космос кислород. Именно тогда он соединился по радиосвязи с Центром управления полетами, произнеся ставшую впоследствии знаменитой фразу: «Хьюстон, у нас проблемы».