წყლის ზედაპირზე ტალღების წარმოქმნას არეულობა ეწოდება.

წყლის ზედაპირზე დაფიქსირებული ტალღები იყოფა:

• ხახუნის ტალღები:
  
  
  • ქარი, რომელიც წარმოიქმნება ქარის მოქმედების შედეგად
  
  
  • ღრმა
  
  


• Მოქცევითი ტალღები.


• გრავიტაციული ტალღები:
  
  
  • გრავიტაციული ტალღები არაღრმა წყალში
  
  
  • გრავიტაციული ტალღები ღრმა წყალში
  
  
  • მიწისძვრის (ან ვულკანური აქტივობის) შედეგად ოკეანეებში წარმოქმნილი სეისმური ტალღები (ცუნამი) და ზღვის სანაპიროდან 10-30 მ სიმაღლეზე.
  
  
  • გემის ტალღები
  
  

ტალღები შედგება ალტერნატიული ადიდებისა და ღეროებისგან. ტალღის ზედა ნაწილს ეძახიან ქერტლს, ტალღის ძირს - ქვედა.
ზღვის სანაპირო რაიონებში მნიშვნელოვანია მხოლოდ ქარის ტალღები (ხახუნის ტალღები).

ქარის ტალღები წარმოიქმნება ქართან ერთად, ქარის შეწყვეტასთან ერთად, ეს ტალღები მკვდარი შეშუპების სახით, თანდათან ქრებოდა, აგრძელებს მოძრაობას იმავე მიმართულებით. ქარის ტალღები დამოკიდებულია ტალღის აჩქარებისთვის ღია წყლის სივრცის ზომაზე, ქარის სიჩქარეზე და მისი მოქმედების დროზე ერთი მიმართულებით, ასევე სიღრმეზე. როგორც სიღრმე იკლებს, ტალღა ციცაბო ხდება.
ქარის ტალღები არ არის სიმეტრიული, მათი ქარის დახრილობა ნაზია, დაქანებული ფერდობი ციცაბოა. იმის გამო, რომ ქარი ტალღის ზედა ნაწილზე უფრო ძლიერად მოქმედებს, ვიდრე ქვედა ნაწილზე, ტალღის ქერქი იშლება და იქმნება "კრავები". ღია ზღვაში „კრავები“ წარმოიქმნება, როცა ქარს „ახალი“ ეწოდება (ქარი 5 ბალიანი ძალით და 8,0-10,7 მ/წმ სიჩქარით, ანუ 33 კმ/სთ).
ადიდებულმა- ტალღა, რომელიც გრძელდება ქარის უკვე ჩაქრობის, შესუსტების ან მიმართულების შეცვლის შემდეგ. სრული სიმშვიდით ინერციით გავრცელებულ მღელვარებას მკვდარი შეშუპება ეწოდება.
როდესაც ტალღები სხვადასხვა წერტილიდან ხვდებიან გარკვეულ არეზე, ა ბრბო. ასევე წარმოიქმნება ქაოტური ტალღების გროვა, როდესაც პირდაპირი ტალღები ასახავს ასახულ ტალღებს ბრბო.
როდესაც ტალღები გადადიან ნაპირებზე, რიფებსა და ქვებზე, ამომრთველები.
ტალღების გაშვება ნაპირზე სიმაღლის და ციცაბო მატებით და შემდგომ გადატრიალებით ე.წ. სერფინგი.

სერფინგი იძენს განსხვავებულ ხასიათს იმისდა მიხედვით, თუ რომელი სანაპიროა: არაღრმა (დახრილობის მცირე კუთხით და წყალქვეშა ფერდობის დიდი სიგანე) თუ ღრმა (აქვს წყალქვეშა ფერდობის მნიშვნელოვანი ფერდობები).

ციცაბო ნაპირზე მოძრავი ტალღის მწვერვალის გადაბრუნება იქმნება შებრუნებული ხარვეზებიდიდი დამანგრეველი ძალით.

© იური დანილევსკი: ნოემბრის ქარიშხალი. სევასტოპოლი

როდესაც სერფინგი ეჯახება არაღრმა ნაპირს, რომელიც ციცაბო ამოდის წყლიდან, ტალღის რღვევა ხდება მხოლოდ მაშინ, როცა ის ნაპირს ეჯახება. ამ შემთხვევაში წარმოიქმნება საპირისპირო ტალღა, რომელიც ხვდება შემდეგს და ამცირებს მის ზემოქმედების ძალას, შემდეგ კი ახალი ტალღა ეშვება და კვლავ ხვდება ნაპირს.
ტალღის ასეთ ზემოქმედებას დიდი ადიდების ან ძლიერი ტალღების შემთხვევაში ხშირად თან ახლავს ტალღების აწევა მნიშვნელოვან სიმაღლეზე.

© შტორმი სევასტოპოლში, 2007 წლის 11 ნოემბერი

შავი ზღვის სანაპიროებზე ტალღის დარტყმის ძალამ შეიძლება მიაღწიოს 25 ტონას 1 მ 2-ზე.
მობრუნებისას ტალღა იძენს უზარმაზარ ძალას. შეტლანდიის კუნძულებზე, შოტლანდიის ჩრდილოეთით, არის გნაისის ქანების ფრაგმენტები, რომლებიც წონაში 6-13 ტონამდე აღწევს, სერფინგის მიერ ზღვის დონიდან 20 მ სიმაღლეზე ამოგდება.

ტალღების სწრაფ წინსვლას და ნაპირზე ადიდებას ე.წ ტრიალი.

ტალღები სწორია, როდესაც მათი მწვერვალები მკაფიოდ გამოირჩევა და არასწორია, როცა ტალღებს არ აქვთ მკაფიოდ განსაზღვრული წვერები და წარმოიქმნებიან ყოველგვარი ხილული კანონზომიერების გარეშე.
ტალღის მწვერვალები ქარის მიმართულების პერპენდიკულარულიღია ზღვაში, ტბაში, წყალსაცავში, მაგრამ ნაპირთან ახლოს იკავებენ პოზიციას, სანაპირო ზოლის პარალელურადნაპირისკენ ჩქარობს.
ღია ზღვაში ტალღის გავრცელების მიმართულება მითითებულია წყლის ზედაპირზე ქაფის პარალელური ზოლების ოჯახით - ტალღების კოლაფსირების კვალი.

ჯერჯერობით მხოლოდ განვიხილავდით ერთგანზომილებიანი(1-დ ) ტალღები, ანუ ტალღები, რომლებიც გავრცელდებიან სტრინგში, ში ხაზოვანიგარემო. ჩვენთვის არანაკლებ ნაცნობი ორ განზომილებიანიტალღები გრძელი მთათა და დეპრესიების სახით ორ განზომილებიანიწყლის ზედაპირი. შემდეგი ნაბიჯი ტალღების განხილვისას უნდა გავაკეთოთ ორი ( 2d ) და სამი ( 3D ) გაზომვები. კვლავ არ იქნება გამოყენებული ახალი ფიზიკური პრინციპები; ამოცანაა უბრალოდ აღწერატალღური პროცესები.

ჩვენ დავიწყებთ განხილვას იმ მარტივი სიტუაციის დაბრუნებით, რომლითაც ეს თავი დაიწყო - ერთი ტალღის იმპულსი . თუმცა, ახლა ეს არ იქნება აურზაური სტრინგზე, მაგრამ ტალღა წყალსაცავის ზედაპირზე. შხეფება აგვარებსსაკუთარი წონის ქვეშ და მიმდებარე ტერიტორიებზე, განიცდის გაზრდილ წნევას, იზრდებასაწყისი ტალღის გავრცელება. ეს პროცესი ნაჩვენებია ჯვარედინი განყოფილებაში. ბრინჯი. 7-7(a). სიტუაციის გათვალისწინების შემდგომი ლოგიკა ზუსტად იგივეა, რაც უკვე გამოყენებულია ეფექტების შესწავლისას, რომლებიც წარმოიქმნება სიმის ცენტრალურ ნაწილზე მკვეთრი დარტყმის შემდეგ. მაგრამ ამჯერად ტალღა შეიძლება შემოვიდეს ყველამიმართულებები. იმის გამო, რომ არ აქვს ერთი მიმართულების უპირატესობა მეორეზე, ტალღა ვრცელდება ყველა მიმართულებით. შედეგი არის ტალღების ნაცნობი გაფართოებული წრე წყლის უძრავი სხეულის ზედაპირზე, იხილეთ ნახ. ბრინჯი. 7-7 (ბ).

ჩვენთვის კარგად არის ცნობილი და ბინა ტალღები წყლის ზედაპირზე - ის ტალღები, რომელთა წვერები ქმნიან გრძელ, ზოგჯერ თითქმის პარალელურ ხაზებს წყლის ზედაპირზე. ეს არის იგივე ტალღები, რომლებიც პერიოდულად ტრიალებენ ნაპირზე. ამ ტიპის ტალღების საინტერესო თვისებაა დაბრკოლებების გადალახვა - მაგალითად, ხვრელები უწყვეტ კედელში. მაკლერი. Სურათი 7-8 ასახავს ამ პროცესს. თუ ხვრელის ზომა შედარებულია ტალღის სიგრძესთან, მაშინ ყოველი თანმიმდევრული ტალღა ქმნის ხვრელში ტალღას, რომელიც, როგორც ნახ. 7-7, ემსახურება მრგვალი ტალღების წყაროს პორტის წყლის არეალში. შედეგად, ტალღოვან წყალსა და ნაპირს შორის, კონცენტრული , “ბეჭედი”ტალღები.

ეს ფენომენი ცნობილია როგორც დიფრაქცია ტალღები. თუ ტალღის ხვრელის სიგანე ტალღის სიგრძეზე გაცილებით დიდია, მაშინ ეს არ მოხდება - ტალღები, რომლებმაც გაიარეს დაბრკოლება, შეინარჩუნებენ ბრტყელ ფორმას, გარდა იმისა, რომ სუსტი დამახინჯება მოხდება ტალღის კიდეებზე.

წყლის ზედაპირზე ტალღების მსგავსად, სამგანზომილებიანია ტალღები (3D -ტალღები) . აქ არის ყველაზე ცნობილი მაგალითი ხმატალღები. ბგერითი ტალღის მწვერვალი არის ფართობი გასქელებაჰაერის მოლეკულები. ფიგურის მსგავსი ფიგურა. 7-7 3D შემთხვევისთვის წარმოადგენს გაფართოებულ ტალღას სფეროს სახით .

ყველა ტალღას აქვს ქონება რეფრაქცია . ეს არის ეფექტი, რომელიც ჩნდება, როდესაც ტალღა გადის საზღვარს ორ მედიას შორის და შედის გარემოში, რომელშიც ის უფრო ნელა მოძრაობს. ეს ეფექტი განსაკუთრებით მკაფიოა თვითმფრინავის ტალღების შემთხვევაში (იხ. ბრინჯი. 7-9). თვითმფრინავის ტალღის ის ნაწილი, რომელიც დასრულდა ახალ, „ნელ“ გარემოში, მასში უფრო დაბალი სიჩქარით მოძრაობს. მაგრამ ვინაიდან ტალღის ეს ნაწილი აუცილებლად ასოცირდება ტალღასთან "სწრაფ" გარემოში, მისი წინა(ნახ.7-9 ბოლოში წყვეტილი ხაზი) ​​უნდა გაწყდეს, ანუ მიუახლოვდეს ინტერფეისს ორ მედიას შორის, როგორც ნაჩვენებია ნახ. 7-9.

თუ ტალღის გავრცელების სიჩქარის ცვლილება ხდება არა მკვეთრად, არამედ თანდათანობით, მაშინ ტალღის ფრონტის ბრუნვაც შეუფერხებლად მოხდება. სხვათა შორის, ეს ხსნის იმ მიზეზს, თუ რატომ მოძრაობს სერფინგის ტალღები ღია წყალში, თითქმის ყოველთვის სანაპირო ზოლის პარალელურია. ფაქტია, რომ წყლის ფენის სისქის შემცირებით, მის ზედაპირზე ტალღების სიჩქარე მცირდებამაშასადამე, ნაპირთან ახლოს, სადაც ტალღები შედიან არაღრმა წყლის არეალში, ისინი ანელებენ.მათი ფრონტის თანდათანობითი შემობრუნება ტალღებს სანაპირო ზოლის თითქმის პარალელურად აქცევს.

ტალღები სითხის ზედაპირზე. სხვადასხვა მიზეზების გავლენით, სითხის ზედაპირული ფენის ნაწილაკები შეიძლება მოხვდნენ რხევად მოძრაობაში. ასეთი მოძრაობა მოიცავს ზედაპირის უფრო და უფრო შორეულ ნაწილებს - ტალღა იწყებს ზედაპირზე გავრცელებას. როგორც სხვა ტიპის ტალღების წარმოქმნის შემთხვევაში, რხევები შეიძლება მოხდეს სინუსური კანონის მიხედვით, მაგრამ მხოლოდ იმ პირობით, რომ ნაწილაკების რხევების ამპლიტუდა ტალღის სიგრძესთან შედარებით მცირეა. ტალღის სიგრძე არის მანძილი ორ წერტილს შორის, სადაც რხევები ერთსა და იმავე ფაზაშია. ვერტიკალურ მანძილს თხემიდან ძირამდე ეწოდება ტალღის სიმაღლე. ასეთი სინუსოიდური ტალღების მაგალითია მოქცევის ტალღები: მათი სიგრძე ასეულებს აღწევს კმ, ხოლო სიმაღლე ჩვეულებრივ მისი ნაწილის 1/300 ან თუნდაც 1/500-ია. თუმცა, უმეტეს შემთხვევაში, ტალღის სიმაღლე არ შეიძლება იყოს უგულებელყოფილი მის სიგრძესთან შედარებით.

მარტივ განივი რხევებთან შედარებით, სითხის ნაწილაკების მოძრაობის ბუნება ყოველთვის რთულია: ისინი უბრალოდ არ ადის და ეცემა ვერტიკალური მიმართულებით, არამედ აღწერს ზოგიერთ დახურულ ორბიტას, წრიულ ან ელიფსურს. ორბიტების პირველი ტიპი შეესაბამება შემთხვევას, როდესაც სიღრმე ტალღის სიგრძესთან შედარებით ძალიან დიდია, ხოლო მეორე - ყველაზე ზოგად შემთხვევას, როდესაც ტალღის სიგრძე ან უფრო დიდია ვიდრე მანძილი ფსკერამდე, ან, ზოგადად რომ ვთქვათ, მისი თანაზომიერია. . შეიძლება აჩვენოს, რომ ნაწილაკების ასეთი ბრუნვითი მოძრაობებით, ტალღის პროფილი ტროქოიდური იქნება. ტროქოიდი მ.ბ. წერტილებზე აგებული, თუ მივადევნებთ თვალს, თუ რა გზას აღწერს წერტილი, რომელიც მდებარეობს სწორ ხაზზე მოძრავი წრის ცენტრიდან გარკვეულ მანძილზე; ამავდროულად, წერტილი, რომელიც მდებარეობს ასეთი წრის გარშემოწერილობაზე, აშკარად აღწერს ციკლოიდს.

ნახ. ნაჩვენებია ტროქოიდური პროფილის გამოჩენა წყლის ზედაპირის ნაწილაკების ბრუნვის დროს. მაგრამ ტალღის მოძრაობა არ შემოიფარგლება მხოლოდ სითხის ზედაპირული ფენით: ტალღები ასევე ფარავს ქვედა ფენებს, მხოლოდ ნაწილაკების რადიუსი აქ ორბიტაზე მუდმივად მცირდება სიღრმის მატებასთან ერთად. ასეთი წრეების რადიუსების კლების კანონი გამოიხატება ფორმულით:

სადაც r არის ნაწილაკების ორბიტის რადიუსი, რომელიც მდებარეობს z გარკვეულ სიღრმეზე, a არის ნაწილაკების ორბიტის რადიუსი, რომელიც მდებარეობს ზედაპირზე (ტალღის სიმაღლის ნახევარი), e არის ბუნებრივი სისტემის საფუძველი. ლოგარითმებიდან λ არის ტალღის სიგრძე. პრაქტიკაში შეგვიძლია ვივარაუდოთ, რომ ტალღები ჩერდება ტალღის სიგრძეზე მეტ სიღრმეზე. ტალღის გავრცელების სიჩქარე v გამოიხატება ყველაზე ზოგადი ფორმით ფორმულით:

აქ g არის სიმძიმის აჩქარება, δ არის სითხის სიმკვრივე, α არის მისი ზედაპირული დაძაბულობა; მოკლედ, β აღნიშნავს ურთიერთობას ======4 H არის თხევადი ფენის სიღრმე (ზედაპირიდან ქვევით); დანარჩენი აღნიშვნები იგივეა, რაც ზემოთ. ფორმულა უფრო მარტივ ფორმას იღებს სამ განსაკუთრებულ შემთხვევაში.

ა) მოქცევის ტალღები. ტალღის სიგრძე ძალიან დიდია H. სიღრმესთან შედარებით ანუ გავრცელების სიჩქარე დამოკიდებულია მხოლოდ სიღრმეზე. ბ) ტალღის სიღრმე ძალიან დიდია მის სიგრძესთან შედარებით, მაგრამ ტალღის ზომები მაინც იმდენად მნიშვნელოვანია, რომ კაპილარული ძალების უგულებელყოფა შეიძლება. ამ შემთხვევაში გამოდის, რომ ანუ, გავრცელების სიჩქარე დამოკიდებულია მხოლოდ ტალღის სიგრძეზე. ეს ფორმულა კარგად გამოხატავს ჩვეულებრივი ზღვის ტალღების სიჩქარეს. გ) უკიდურესად მოკლე, ე.წ. კაპილარული ტალღები. აქ მთავარ როლს ნაწილაკთაშორისი ძალები ასრულებენ, მიზიდულობის ძალა უკანა პლანზე გადადის. გავრცელების სიჩქარე ტოლი გამოდის.როგორც ვხედავთ, (ბ) შემთხვევისგან განსხვავებით, აქ სიჩქარე უფრო დიდი გამოდის, რაც უფრო მოკლეა ტალღა.

ტალღის პროფილი მნიშვნელოვნად იცვლება ზოგიერთი გარე ფაქტორების გავლენის ქვეშ. ასე რომ, ქარის დროს, ტალღის წინა მხარე ბევრად უფრო ციცაბო ხდება, ვიდრე უკანა; დიდი სიჩქარით ქარს შეუძლია ტალღების წვერებიც კი გაანადგუროს, ჩამოაშოროს ისინი და წარმოქმნას ე.წ. "ცხვრები". როდესაც ტალღა ღრმა ადგილიდან არაღრმა წყალში გადადის, მისი ფორმაც იცვლება; ამ შემთხვევაში, წყლის სქელი ფენის ნაწილაკების ენერგია გადადის უფრო მცირე სისქის ფენაზე. ამიტომ სერფინგი იმდენად საშიშია ნაპირებთან, რომელთა მახლობლად ნაწილაკების რხევების ამპლიტუდა შეიძლება მნიშვნელოვნად აღემატებოდეს მათ ამპლიტუდას ღია ზღვაში, სადაც წყლის ფენის სიღრმე დიდი იყო.

სცადეთ დროდადრო დათვალოთ რამდენი ფერია ცისარტყელაში. ამ დავალების შესრულება შეუძლებელია. წითელ და ნარინჯისფერ, ლურჯ და ლურჯ ზოლებს შორის, ისევე როგორც ნებისმიერ მეზობელ ზოლებს შორის, არ არის მკვეთრი საზღვრები: მათ შორის ბევრი გარდამავალი ტონაა. ყველა ფერის ჩრდილი თვალით არ გამოირჩევა. ხშირად ძნელია იმის დადგენა, არის თუ არა ფერი "უფრო ახლოს ლურჯთან", თუ "უფრო ახლოს ლურჯთან".

შესაძლებელია თუ არა ამ შემთხვევაში თითოეულმა სხივმა აღმოაჩინოს თავის ფერზე უფრო ზუსტი მახასიათებელი? ფიზიკოსებმა აღმოაჩინეს ასეთი მახასიათებელი - და ძალიან ზუსტი.

ეს მოხდა სინათლის ტალღური თვისებების აღმოჩენის გამო.

რა არის ტალღები და რა თვისებები აქვს მათ?

სიცხადისთვის პირველ რიგში წყლის ზედაპირზე არსებულ ტალღებს გავეცნობით.

ყველამ იცის, რომ წყლის ტალღები განსხვავებულია. ძლივს შესამჩნევი ჭუჭყიანი ტბორავს აუზის გასწვრივ, ოდნავ შეარყევს მეთევზის საცობს; ზღვის ღია სივრცეებში წყლის უზარმაზარი ტალღები კლდე ოკეანეში მიმავალი ორთქლის გემები. რით განსხვავდება ტალღები ერთმანეთისგან? ამ კითხვაზე პასუხის გასაცემად, განვიხილოთ, როგორ წარმოიქმნება წყლის ტალღები.

როგორც წყლის ტალღის აღმძვრელი, ჩვენ ავიღებთ ნახ. 3. როდესაც ძრავა A ბრუნავს ექსცენტრიულად B, ღერო C რიტმულად მოძრაობს მაღლა და ქვევით, ჩადის წყალში სხვადასხვა სიღრმეზე. ტალღები მისგან იფანტება წრეების სახით ერთი ცენტრით (სურ. 4). ისინი მონაცვლეობითი ქედებისა და ღეროების სერიაა.

მანძილს მეზობელ მწვერვალებს შორის ტალღის სიგრძე ეწოდება და ჩვეულებრივ აღინიშნება ბერძნული ასო X-ით (ლამბდა). მოდით გავზარდოთ ძრავის ბრუნების რაოდენობა და, შესაბამისად, ღეროს რხევების სიხშირე განახევრებით. მაშინ ერთდროულად გამოჩენილი ტალღების რაოდენობა ორჯერ მეტი იქნება. მაგრამ ტალღის სიგრძე ახლა ნახევარი იქნება. ერთ წამში წარმოქმნილი ტალღების რაოდენობას ტალღის სიხშირე ეწოდება. ჩვეულებრივ აღინიშნება ბერძნული ასო V (ნუ) მიერ.

აცადეთ საცობი წყალზე. მოგზაური ტალღის გავლენით ის ირხევა. კორპის მიახლოებული ქედი მას მაღლა ასწევს და შემდგომი ჩაღრმავება დაბლა დაწევს. ერთ წამში კორპის აწევა იმდენ ღერძს (და დაწევს იმდენ ღეროს), რამდენიც ტალღები წარმოიქმნება ამ დროის განმავლობაში. და ეს რიცხვი არის V ტალღის სიხშირე. ეს ნიშნავს, რომ კორკი ირხევა V სიხშირით. ამრიგად, ტალღების მოქმედების გამოვლენით, შეგვიძლია დავაყენოთ მათი სიხშირე მათი გავრცელების ნებისმიერ წერტილში.

სიმარტივისთვის, ჩვენ ვივარაუდებთ, რომ ტალღები არ იშლება. დაუცველი ტალღების სიხშირე და სიგრძე ერთმანეთთან დაკავშირებულია მარტივი კანონით. V ტალღები წარმოიქმნება წამში. ყველა ეს ტალღა მოერგება გარკვეულ სეგმენტს. პირველი ტალღა, რომელიც ჩამოყალიბდა მეორის დასაწყისში, მიაღწევს ამ სეგმენტის ბოლოს; იგი გამოყოფილია წყაროდან სიხშირეზე გამრავლებული ტალღის სიგრძეზე ტოლი მანძილით. მაგრამ ტალღის მიერ წამში გავლილი მანძილი არის ტალღის სიჩქარე V. ასე რომ, = თუ ტალღის სიგრძე და ტალღის გავრცელების სიჩქარე ცნობილია, მაშინ

თქვენ შეგიძლიათ განსაზღვროთ სიხშირე V, კერძოდ: V - y.

სიხშირე და ტალღის სიგრძე მათი არსებითი მახასიათებლებია; ამ მახასიათებლების მიხედვით, ზოგიერთი ტალღა გამოირჩევა სხვებისგან.

სიხშირის (ან ტალღის სიგრძის) გარდა, ტალღები ასევე განსხვავდებიან ქედების სიმაღლეში (ან ღეროების სიღრმეში). ტალღის სიმაღლე იზომება მოსვენებული წყლის ზედაპირის ჰორიზონტალური დონიდან. ამას ამპლიტუდა ჰქვია.

სინათლის ევოლუცია თანამედროვე სამყარო კოსმოსიდანაც კი ანათებს კაშკაშა ფერებით: კოსმოსური სადგურები და ბორტზე მყოფი ეკიპაჟი ღამით გასაოცარ სურათს ხედავენ: კაშკაშა ქალაქის განათების მბზინავი ქსელი. ეს არის პროდუქტი…

H Ash ამბავი დასასრულს უახლოვდება. ჩვენ ახლა გავიგეთ, თუ რა მძლავრი თეორიული და პრაქტიკული იარაღი მიიღო ადამიანმა სინათლის წარმოშობისა და გავრცელების კანონების შესწავლით და რამდენად რთული იყო მათი შეცნობის გზა...

თანამედროვე ინდუსტრია განსაკუთრებულად დიდ მოთხოვნებს აყენებს ლითონების ხარისხზე. თანამედროვე მანქანები და ხელსაწყოები მუშაობენ ტემპერატურის, წნევის, სიჩქარის, ელექტრო და მაგნიტური ველების ფართო სპექტრში. აიღეთ, მაგალითად, საჭრელი ხელსაწყო. …

ჩვენ უკვე ვახსენეთ ტალღები, რომელთა წარმოქმნა განპირობებულია არა დრეკადობის, არამედ მიზიდულობის ძალით. ამიტომ არ უნდა გაგვიკვირდეს, რომ სითხის ზედაპირის გასწვრივ გავრცელებული ტალღები გრძივი არ არის. თუმცა ისინი არც განივია: სითხის ნაწილაკების მოძრაობა აქ უფრო რთულია.

თუ რომელიმე მომენტში სითხის ზედაპირი დაეშვა (მაგალითად, მყარ საგანთან შეხების შედეგად), მაშინ გრავიტაციის მოქმედებით სითხე დაიწყებს ქვევით ჩაშვებას, ავსებს ცენტრალურ ფოსას და ქმნის რგოლს. დეპრესია მის გარშემო. ამ ჩაღრმავების გარე კიდეზე თხევადი ნაწილაკები აგრძელებენ დაბლა სვლას და რგოლის დიამეტრი იზრდება. მაგრამ რგოლის შიდა კიდეზე თხევადი ნაწილაკები ისევ ზევით „გამოჩნდებიან“ ისე, რომ იქმნება რგოლისებრი ქედი. მის უკან ისევ მიიღება ჩაღრმავება და ა.შ.დაბლა დაშვებისას სითხის ნაწილაკები მოძრაობენ, უფრო მეტიც, უკან და როცა მაღლა აწევენ, ასევე წინ მიიწევენ. ამრიგად, თითოეული ნაწილაკი არა მხოლოდ რხევა განივი (ვერტიკალური) ან გრძივი (ჰორიზონტალური) მიმართულებით, არამედ, როგორც ირკვევა, აღწერს წრეს.

ნახ. 76-ზე მუქი წრეები გვიჩვენებს თხევადი ზედაპირის ნაწილაკების პოზიციას რაღაც მომენტში, ხოლო მსუბუქი წრეები აჩვენებენ ამ ნაწილაკების პოზიციას ცოტა ხნის შემდეგ, როდესაც თითოეულმა მათგანმა გაიარა წრიული ტრაექტორიის ნაწილი. ეს ტრაექტორიები ნაჩვენებია წყვეტილი ხაზებით, ტრაექტორიების გავლილი მონაკვეთები ნაჩვენებია ისრებით. მუქი წრეების დამაკავშირებელი ხაზი მოგვცემს ტალღის პროფილს. ნახატზე ნაჩვენები დიდი ამპლიტუდის შემთხვევაში (ანუ ნაწილაკების წრიული ტრაექტორიების რადიუსი არ არის მცირე ტალღის სიგრძესთან შედარებით), ტალღის პროფილი საერთოდ არ ჰგავს სინუსოიდს: მას აქვს ფართო ღეროები და ვიწრო მწვერვალები. . სინათლის წრეების დამაკავშირებელ ხაზს აქვს იგივე ფორმა, მაგრამ გადაადგილებულია მარჯვნივ (ფაზის დაყოვნებისკენ), ანუ წრიული ტრაექტორიების გასწვრივ სითხის ნაწილაკების გადაადგილების შედეგად ტალღა გადავიდა.

ბრინჯი. 76. სითხის ნაწილაკების მოძრაობა ტალღად მის ზედაპირზე

უნდა აღინიშნოს, რომ ზედაპირული ტალღების ფორმირებაში არა მხოლოდ მიზიდულობის ძალა თამაშობს როლს, არამედ ზედაპირული დაძაბულობის ძალაც (იხ. ტომი I, § 250), რომელიც, ისევე როგორც გრავიტაციის ძალა, მიდრეკილია გაათანაბროს. სითხის ზედაპირი. როდესაც ტალღა გადის თხევადი ზედაპირის თითოეულ წერტილში, ეს ზედაპირი დეფორმირებულია - ამობურცულობა ბრტყელი ხდება და შემდეგ ჩაღრმავება იცვლება და პირიქით, რასთან დაკავშირებითაც იცვლება ზედაპირის ფართობი და, შესაბამისად, ზედაპირული დაძაბულობის ენერგია. ადვილი გასაგებია, რომ ზედაპირული დაძაბულობის როლი უფრო დიდი იქნება მოცემული ტალღის ამპლიტუდისთვის, რაც უფრო მეტია ზედაპირი მრუდი, ანუ მით უფრო მოკლეა ტალღის სიგრძე. ამრიგად, გრძელი ტალღებისთვის (დაბალი სიხშირეებისთვის) მთავარი ძალაა გრავიტაცია, მაგრამ საკმარისად მოკლე ტალღებისთვის (მაღალი სიხშირეები) წინა პლანზე გამოდის ზედაპირული დაძაბულობის ძალა. საზღვარი "გრძელ" და "მოკლე" ტალღებს შორის, რა თქმა უნდა, არ არის მკვეთრი და დამოკიდებულია ზედაპირული დაძაბულობის სიმკვრივეზე. წყლის მახლობლად, ეს საზღვარი შეესაბამება ტალღებს, რომელთა სიგრძეა დაახლოებით, ანუ უფრო კაპილარული ტალღების შემთხვევაში ჭარბობს ზედაპირული დაძაბულობის ძალები, ხოლო უფრო გრძელი ტალღებს გრავიტაცია.

მიუხედავად ზედაპირული ტალღების რთული „გრძივი-განივი“ ბუნებისა, ისინი ემორჩილებიან ნებისმიერი ტალღის პროცესისთვის საერთო კანონზომიერებებს და ძალიან მოსახერხებელია ამ კანონზომიერებიდან ბევრის დასაკვირვებლად. ამიტომ, ცოტა უფრო დეტალურად ვისაუბრებთ მათ მოპოვებისა და დაკვირვების მეთოდზე.

ასეთ ტალღებზე ექსპერიმენტებისთვის შეგიძლიათ მიიღოთ არაღრმა აბაზანა, რომლის ძირი არის მინა, რომლის ფართობი დაახლოებით . კაშკაშა ნათურა შეიძლება მოთავსდეს შუშის ქვეშ შორ მანძილზე, რაც საშუალებას მოგცემთ დააპროექტოთ ეს „ტბა“ ჭერზე ან ეკრანზე (სურ. 77). ჩრდილზე გაფართოებული ფორმით შეგიძლიათ დააკვირდეთ ყველა ფენომენს, რომელიც ხდება წყლის ზედაპირზე. აბაზანის გვერდებიდან ტალღების არეკვლის შესუსტების მიზნით, ამ უკანასკნელის ზედაპირი გოფრირებულია და თავად მხარეები დახრილია.

ბრინჯი. 77. აბანო წყლის ზედაპირზე ტალღებზე დასაკვირვებლად

შეავსეთ აბაზანა წყლით დაახლოებით სიღრმეზე და შეეხეთ წყლის ზედაპირს მავთულის ბოლოთი ან ფანქრის წვერით. ჩვენ დავინახავთ, თუ როგორ იფანტება რგოლისებრი ნაოჭი შეხების ადგილიდან. მისი გავრცელების სიჩქარე დაბალია (10-30 სმ/წმ), ასე რომ თქვენ შეგიძლიათ მარტივად თვალი ადევნოთ მის მოძრაობას.

მავთულს ვამაგრებთ დრეკად თეფშზე და ვაკეთებთ რხევას, ისე რომ ფირფიტის ყოველი რხევისას მავთულის ბოლო მოხვდეს წყლის ზედაპირზე. რგოლების ქედებისა და დეპრესიების სისტემა წყალზე გაივლის (სურ. 78). მანძილი მეზობელ მწვერვალებს შორის, ანუ ტალღის სიგრძეს, ჩვენთვის უკვე ცნობილი ფორმულით უკავშირდება ზემოქმედების პერიოდს; - ტალღის გავრცელების სიჩქარე.

ბრინჯი. 78. ბეჭედი ტალღები

ბრინჯი. 79. მართკუთხა ტალღები

ხაზები პერპენდიკულარულად ასახავს ტალღის გავრცელების მიმართულებებს. რგოლოვანი ტალღისთვის, გავრცელების მიმართულებები აშკარად გამოსახულია ტალღის ცენტრიდან გამოსხივებული სწორი ხაზებით, როგორც ნაჩვენებია ნახ. 78 წყვეტილი ისარი. მავთულის ბოლოს წყლის ზედაპირის პარალელურად სახაზავი კიდით ჩანაცვლებით შესაძლებელია ტალღის შექმნა, რომელსაც არა კონცენტრული რგოლების ფორმა, არამედ ერთმანეთის პარალელურად სწორი ქედები და ღარები აქვს (სურ. 79). ამ შემთხვევაში სახაზავი შუა ნაწილის წინ გვაქვს გამრავლების ერთი მიმართულება.

რგოლი და სწორხაზოვანი ტალღები ზედაპირზე იძლევა წარმოდგენას სფერული და სიბრტყე ტალღების შესახებ სივრცეში. ხმის მცირე წყარო, რომელიც თანაბრად ასხივებს ყველა მიმართულებით, ქმნის სფერულ ტალღას თავის გარშემო, რომელშიც ჰაერის შეკუმშვა და იშვიათობა განლაგებულია კონცენტრული სფერული ფენების სახით. სფერული ტალღის მონაკვეთი, მისი წყარომდე მანძილის შედარებით მცირე, შეიძლება ჩაითვალოს დაახლოებით ბრტყლად. ეს, რა თქმა უნდა, ეხება ნებისმიერი ფიზიკური ხასიათის ტალღებს - როგორც მექანიკურს, ასევე ელექტრომაგნიტურს. ასე, მაგალითად, ვარსკვლავებიდან მომდინარე სინათლის ნებისმიერი მონაკვეთი (დედამიწის ზედაპირის საზღვრებში) შეიძლება ჩაითვალოს თვითმფრინავის ტალღად.

ჩვენ არაერთხელ გამოვიყენებთ ექსპერიმენტებს ზემოთ აღწერილი წყლის აბანოთი, რადგან წყლის ზედაპირზე ტალღები მრავალი ტალღის ფენომენის ძირითად მახასიათებლებს ხდის ძალიან მკაფიო და მოსახერხებელი დაკვირვებისთვის, მათ შორის ისეთი მნიშვნელოვანი ფენომენების ჩათვლით, როგორიცაა დიფრაქცია და ჩარევა. ჩვენ ვიყენებთ ტალღებს წყლის აბანოში, რათა მივიღოთ მთელი რიგი ზოგადი ცნებები, რომლებიც მოქმედებს როგორც ელასტიური (განსაკუთრებით აკუსტიკური) ასევე ელექტრომაგნიტური ტალღებისთვის. სადაც შესაძლებელია ტალღური პროცესების უფრო დახვეწილი მახასიათებლების დაკვირვება (კერძოდ, ოპტიკაში), ჩვენ უფრო დეტალურად ვისაუბრებთ ამ მახასიათებლების ინტერპრეტაციაზე.