Круги на воде. Создаём водную рябь и круги на воде

Часть первая – рисуем в Paint.NET круги на воде

Создаем новое изображение с размерами по умолчанию 800 на 600 точек. При помощи эффекта DropRipple из комплекта Ed Harvey Effects (меню «Эффекты» - «Искажения»). Мы использовали настройки эффекта по умолчанию, кроме следующих значений:

Ripples Phase =0.75

Результат можно увидеть на рисунке ниже

Теперь инвертируем цвета. Для этого используем коррекцию «Коррекции» - «Инвертировать цвета »

Изменяем яркость и контраст получившегося рисунка, используя стандартную коррекцию Paint.NET – «Яркость и контрастность» Значение яркости мы использовали 60, а контрастность 40.

Теперь сделаем более плавные границы, используя стандартный эффект Paint.NET – «Гауссово размытие» с радиусом размытия 15.

Повернем изображение так, чтобы оно располагалось как бы на плоскости. Для этого используем инструмент слоя (меню Слои) в Paint.NET «Поворот и масштаб ». Использованные значения параметров: Угол наклона 90, Радиус наклона 70, масштаб 1,45, остальные параметры 0.

Придадим изображению объем, используя эффект Alpha Displacement . Измененные параметры:

Y= -30 (минус 30)

Natural Value = 80

Остальные значения параметров эффекта мы не меняли, относительно значений, используемых по умолчанию. Совет: для лучшего сглаживания (Anti Aliasing) при использовании этого эффекта не стоит использовать большие значения параметров X и/или Y.

Часть вторая – рисуем в Paint.NET каплю воды

Создадим на изображении новый слой и заполним его черным цветом. Используем инструмент Paint.NET кисть с размером (шириной) 60 и поставим белым цветом точку-круг. Применим к слою стандартный эффект Paint.NET – «Гауссово размытие » с радиусом размытия 20. Результат должен получиться как на рисунке ниже.

Бросая в воду камешки, смотри на круги, ими образуемые:
иначе такое бросание будет пустою забавой.
Козьма Прутков

Задача

В озеро бросили камень, и по глади воды побежали круговые волны. Они состоят из концентрических гребней и впадин. Договоримся проводить границу между областью волнения и ровной поверхностью воды по самому внешнему гребню.

Найдите , с каким ускорением расширяется область волнения (достаточна оценка по порядку величины).

Подсказка 1

Условие задачи, сформулированное таким безапелляционным образом, означает, что вначале надо объяснить, почему расширение вообще будет ускоренным, затем доказать, что ускорение будет более-менее постоянным, а уж потом - оценить его величину. Причем самый последний шаг можно, в некотором приближении, сделать сразу - ведь если в задаче не даны параметры волн, это значит, что требуемое ускорение должно выражаться только через универсальные величины, имеющие отношение к задаче.

Подсказка 2

Мы привыкли, что волны движутся с какой-то скоростью , а не ускорением ; не зря же существует скорость света, скорость звука, скорость сейсмических волн, и т. д. Однако в определенных ситуациях волны могут замедляться или ускоряться. Например, цунами движется в открытом океане с огромной скоростью, но выходя на шельф, а потом - на берег, оно резко сбрасывает скорость и вспучивается. Таким образом, вначале надо разобраться, от чего вообще зависит скорость волн в этой задаче.

Вообще говоря, волны на поверхности воды, несмотря на всю свою обыденность, - это один из самых сложных типов волн. Характер волны и силы, за счет которых выведенная из равновесия вода стремится вернуться в исходное положение, зависят прежде всего от длины волны. Если она не превышает сантиметра, то главную роль в распространении волнения играют силы поверхностного натяжения (капиллярные волны). Если же длина волны составляет десяток сантиметров и больше, на первый план выходит сила тяжести; речь тогда идет о гравитационных волнах на воде (не путать с другими гравитационными волнами - искажениями пространства-времени!). В этом случае еще следует различать гравитационные волны на мелкой воде (если длина волны намного больше глубины водоема) и на глубокой воде. Цунами в открытом океане, как ни странно это звучит, относится к волнам на мелкой воде.

Таким образом, надо понять, какой тип волн порождает камень, брошенный в озеро, найти выражение для скорости волны и понять, как отсюда вывести ускоряющееся расширение зоны волнения.

Подсказка 3

Правильная формула для скорости волн в этой задаче будет содержать длину волны. Самые первые волны, образовавшиеся от всплеска, имеют длину волны порядка размера камня (то есть несколько сантиметров). Однако этот всплеск не может отвечать только одной длине волны, поскольку такая волна была бы строго периодической, а значит, неограниченной в пространстве. Первоначальный всплеск - это на самом деле наложение сразу бесконечного количества волновых компонентов со всеми длинами волн (это утверждение - то же самое, что и спектральное разложение звуковой волны или радиосигнала). Будучи порожденными упавшим в озеро камнем, эти волны дальше начинают изменяться по своим гидродинамическим законам, какие-то волны быстрее, а какие-то - медленнее.

Пусть с момента падения камня прошло время t . Найдите, какие волны успели «включиться» в эволюцию за это время и какой они занимают размер.

Решение

Камень, брошенный в озеро, порождает гравитационные волны на глубокой воде. Если длина волны равна λ, то период колебания и (фазовая) скорость такой волны имеют вид

где g - ускорение свободного падения. Видно, что чем больше длина волны, тем быстрее волна бежит, но и тем медленнее она эволюционирует во времени.

Первоначальный всплеск - это набор всевозможных волн с любыми λ. Просто волны с λ много больше размера камня накладываются друг на друга в противофазе, причем так точно, что они полностью компенсируют друг друга вдали от камня. Однако с течением времени эти волны начинают эволюционировать и постепенно выходят из режима строгой компенсации. Для установления внешней границы зоны волнения нам надо следить за самыми быстрыми волнами, которые «включились» в эволюцию.

Если с момента падения камня прошло время t , то за это время существенно изменились волны с периодом порядка T ~ t . Зона волнения должна вмещать по крайней мере одну длину такой волны. Отсюда находим примерное выражение для радиуса зоны волнения:

Квадратичная зависимость от времени - признак равноускоренного движения. Ускорение при этом получается примерно

Это, разумеется, только оценка по порядку величины: самое большое, что мы можем сказать, это что ускорение пропорционально g и, по-видимому, меньше его в несколько раз.

Послесловие

В принципе, тот факт, что круги на воде расширяются не равномерно, а с ускорением, можно увидеть и невооруженным глазом. Однако наблюдая за ними, надо помнить несколько вещей.

Это должны действительно быть гравитационные волны на глубокой воде: то есть размер камня должен составлять несколько сантиметров, а размер водоема - как минимум несколько метров. Капля, упавшая в чашку с водой, породит волны совсем иного сорта и поведения.
Надо следить не за каким-то определенным гребнем, а за фронтом волнения в целом. С течением времени колебания на периферии зоны будут становиться всё более длинноволновыми; именно за счет них зона волнения расширяется ускоренно. Однако они будут иметь всё меньшую и меньшую амплитуду, что делает наблюдение еще более трудным.
Для того чтобы заметить длинноволновые и низкоамплитудные колебания, нужно, чтобы исходная поверхность воды была как можно более гладкой; даже небольшое волнение на море скроет этот эффект.

Отметим в заключение еще пару моментов. Во-первых, зависимость скорости от длины волны приводит и к другим красивым волновым явлениям. Например, характерный волновой след от судна, движущегося по ровной глади воды (так называемые корабельные волны), тоже возникает из-за этой зависимости.

Во-вторых, при решении задачи мы считали, что волны с разными длинами не мешают друг другу, а просто накладываются, словно световые лучи разного цвета. На самом деле это предположение (принцип суперпозиции) имеет ограниченную область применения, поскольку волны на воде - нелинейные. Это означает, что спектральное разложение тоже постепенно изменяется с течением времени. Более того, монохроматическая волна на воде неустойчива: даже если начать с чисто периодического колебания с одной длиной волны, то в нем постепенно будет нарушаться порядок и начнут возникать волны разной высоты и длины. Для кратковременных процессов это явление несущественно. Но если речь идет, например, про долговременную эволюцию волнения на море, то без учета нелинейности не обойтись. Не исключено, что знаменитые волны-убийцы тоже возникают из-за этого эффекта (см. об экстремальных волнах).

Эта статья предлагается к удалению. Пояснение причин и соответствующее обсуждение вы можете найти на странице Википедия:К удалению/18 июля 2012. Пока процесс обсуждения … Википедия

У этого термина существуют и другие значения, см. Круги по воде. Круги по воде Жанр: детектив

Круги: Содержание 1 Населённые пункты 1.1 Белоруссия 1.2 Россия 1.3 Украина … Википедия

Населённые пункты: Круги (укр. Круги) село, входит в Вышгородский район Киевской области Украины. Круги (укр. Круги) село на Украине, находится в Тывровском районе Винницкой области. Круги (белор. Кругі) деревня в… … Википедия

Разновидность волн на воде, при которых сила, возвращающая деформированную поверхность воды к состоянию равновесия, есть просто сила тяжести, т.е. перепад высот гребня и впадины в гравитационном поле. Содержание 1 Общие свойства 2 Закон дисперсии … Википедия

Аркадий Аверченко Дата рождения: 15 (27) марта 1881(1881 03 27) Место рождения: Севастополь, Российская империя … Википедия

круг - а, в (на) кругу/ и кру/ге, мн. и/, о/в, м. 1) (в, на кру/ге) Часть плоскости, ограниченная окружностью. Площадь круга. Очертить круг. Синонимы: окру/жность 2) (в, на кру/ге) Площадка, предмет, имеющие форму окружности … Популярный словарь русского языка

круг - а, предлож.; о кру/ге, в кру/ге и в кругу/; мн. круги/; м. см. тж. на круг, кружок 1) предлож., в кру/ге Часть плоскости, ограниченная окружностью; сама окружность. Вычислить площадь круга … Словарь многих выражений

А, предлож. о круге, в круге и в кругу; мн. круги; м. 1. предлож. в круге. Часть плоскости, ограниченная окружностью; сама окружность. Вычислить площадь круга. Начертить к. Очертить к. вокруг себя. Квадратура круга. Круги на воде от брошенного… … Энциклопедический словарь

Самка и самец … Википедия

Рится; несов. 1. Становиться более широким. Как он зевал! Рот его кривился, раздираясь от одного уха до другого, ширился, рос, поглощал все лицо. Л. Андреев, На станции. Вдоль дороги сплошь несутся мутные струи буйно разлился Салгир. Он все… … Малый академический словарь

Книги

Круги по воде , Аркадий Аверченко. Москва-Ленинград, 1928 год. Издательство "Земля и фабрика" . Новодельный переплет. Сохранена оригинальная обложка. Сохранность хорошая. На страницах издания присутствуют следы состаривания.…
Круги по воде , Аверченко Аркадий Тимофеевич. Аркадий Аверченко (1881-1925) - прославленный писатель-сатирик, драматург, театральный критик и редактор знаменитых периодических изданий "Сатирикон" и"Новый Сатирикон" . В данном издании…

Морской врач Валентин Шепилов, побывавший почти во всех океанах, рассказал один раз про одно загадочное явление.

Как-то ночью капитан вбежал в каюту доктора и попросил его подняться на мостик, где, показывая на воду, с испугом и восторгом сказал: «Смотрите! Подводные тарелки инопланетян!» На морской глади действительно крутилось несколько светящихся кругов.

Шепилов ухмыльнулся, набрал в ведро забортной воды и попросил капитана вернуться в каюту. Там он вылил воду в ванну. Капитан недоуменно пожал плечами. Тогда Шепилов погасил свет -и вода в ванне засветилась. Подводные НЛО оказались обыкновенным светящимся планктоном. Казалось бы, все просто. Но...

Не все так просто

Многие моряки наблюдали огромные светящиеся круги в разных районах Мирового океана. Приведем лишь несколько зафиксированных фактов.

Светящиеся круги в Индийском океане

Первое сообщение о загадочном явлении поступило от капитана английского военного корабля «Вэлчер». 13 апреля 1879 года капитан и команда в Персидском заливе следили за перемещениями двух огромных подводных «колес», которые имели 16 «спиц» из световых лучей. Светящиеся «спицы» крутились со скоростью примерно 130 километров в час.

В 1880 году подобное явление наблюдали моряки с кораблей «Шахинхин» у Мала-барского побережья и «Патна» в Персидском заливе. Длина лучей в «колесах» составляла около 600 метров. После первой информации о кругах на воде сообщения посыпались как из рога изобилия.

Приведем несколько примеров из воспоминаний советских моряков. Однажды матросы научного судна «Владимир Воробьев», которые отдыхали после вахты, проснулись от чувства страха. Произошло это в Бенгальском заливе. Экипаж судна и ученые наблюдали движение под водой восьми белых лучей длиной примерно 200 метров. Лучи исходили от какого-то объекта большой массы, находящегося на глубине 20 метров под кораблем - так показали приборы. Вся «сцена» продолжалась не более 30 минут.

Вращающиеся "колеса" на поверхности океана (рисунок по описаниям свидетелей)

8 июня 1984 года члены экипажа судна «Профессор Павленко» во время плавания в Неретванском заливе Адриатического моря увидели, как на поверхности воды вдруг появилось светлое пятно. От него расходились светящиеся круги с четкими границами. Скорость их распространения составляла около 100 метров в минуту.

Стоит заметить, что данные светящиеся объекты практически всегда внезапно появлялись и так же неожиданно исчезали. Моряки из азиатских стран назвали крутящиеся круги «колесами Будды», европейцы - «дьявольской каруселью».

А вот еще одно свидетельство из многочисленных фактов, собранных уфологами. В июле 1978 года моряки экипажа теплохода «Новокузнецк» в заливе Гуаякиль, что неподалеку от экватора, видели, как у носа судна появились четыре светящиеся полосы длиной 20 метров. Затем еще две 10-метровых приблизились к правому борту судна.

Потом в 100 метрах от теплохода из воды поднялся белый приплюснутый шар величиной с футбольный мяч и облетел судно. Потом объект завис на несколько секунд над «Новокузнецком» и снова опустился в воды залива. Здесь уже надо говорить об увиденных землянами неопознанных подводных объектах.

Неопознанные подводные объекты

Люди, наблюдавшие светящиеся «колеса», не раз отмечали, что они имеют источник. Из вод частенько «выскакивали» разного вида объекты, которые совершали различные маневры, а затем погружались обратно. Данные действия подводных тел позволяют опровергнуть предположение скептиков о том, что в воду падали метеориты, ступени ракет или обломки запущенных в космос искусственных спутников.

Также при погружении объектов в воду люди не замечали выбросов пара -значит, они не были раскаленными. А если вспомнить случаи, произошедшие в XIX веке, то здесь, конечно, речь идет вообще не о космических аппаратах.

В 1824 году читатели из «Дневника Эндрю Блокгама» узнали о странном явлении, увиденном автором записок 12 августа того же года. Корабль Блокгама плыл по водам Атлантики. Вдруг вахтенные заметили, как из воды поднялось огромное круглое тело, которое излучало яркий свет. Через мгновение оно исчезло в облаках.

В 1884 году английское судно «Иннеруиш» чуть не перевернула сильная волна, прито круглый объект. Он пролетел над кораблем, а затем с громким звуком опустился в воду. В 1887 году над голландским судном «Джинни Эй» появились два круглых летящих объекта. Один из них светился, другой был темным. Через некоторое время один из них с грохотом и всплеском «нырнул» в воду.

Перейдем к веку двадцатому. Зафиксированы сотни, если не тысячи случаев наблюдения летающих и плавающих тарелок, сигар, шаров. Вот некоторые из них. В 1969 году над американским военным транспортом «Спарроу» медленно пролетел эллипсообразный объект длиной 25 метров. Радиосвязь на корабле сразу пропала. После пролета над судном o6ъект резко повернул в сторону, мгновенно набрал скорость и опустился в пяти милях от корабля. В течение нескольких минут в этом месте на поверхности воды был виден светящийся круг.

В 1972 году многие очевидцы на побережье Средиземного моря наблюдали тарелку диаметром около 100 метров. От объекта время от времени исходили яркие лучи. Диск летал по кругу, а потом, когда под водой засветились какие-то огни, опустился в этом месте в море и исчез. Моряки экипажа аргентинского судна «Навьеро» в течение 15 минут наблюдали, как рядом с кораблем двигалась тридцатиметровая сигара, нисколько не напоминающая подводную лодку. Затем «инопланетный корабль» погрузился в воду, прошел под днищем «Навьеро» и исчез в глубинах океана, излучая яркое сияние.

Появляются неопознанные объекты и во внутренних водоемах. Например, гидрологи столкнулись с неизвестным объектом в августе 1970 года на Камчатке, на Кроноцком озере, глубина которого доходит до 100 метров. Четверо ученых шли на моторной лодке по озеру. Вдруг где-то в километре от них образовался купол вздымающейся воды. Из него вылетел овальный объект. Он завис над лодкой, двигатель которой перестал работать. Изучив землян и их технику, объект на очень большой скорости полетел в сторону океана. Двигатель лодки заработал вновь.

Вращающееся "колесо", наблюдавшееся в 1967 году в Сиамском заливе. (Реконструкция по описаниям очевидцев).

В 1982 году в одном из информационных военных бюллетеней сообщалось, что «на Байкале, на памирском озере Сарез и ряде других глубоководных озер на территории СССР наблюдались погружения под воду и всплытия огромных дисков и шаров, мощное свечение из глубин и даже появление подводных человекообразных существ».

Гипотезы

Недостатка в гипотезах, конечно, нет. По одной из них, движущиеся «колеса» -это группы светящихся микроорганизмов. Но этот вывод не объясняет прямолинейного характера лучей. Кроме того, скорость движения неопознанных объектов для микроорганизмов слишком велика.

Авторы другой гипотезы пытались объяснить данное явление «последовательным высвечиванием микроорганизмов сейсмическими волнами со дна океана». Но как же тогда объяснить симметричность «колес» и их равномерное вращение? Между прочим, моряки судна «Владимир Воробьев» в месте, где крутились «колеса», взяли пробы воды и никакого светящегося планктона в ней не обнаружили.

Автор книги «Невидимые резиденты» профессор Сандерсон предположил, что все эти странности имеют электрическую природу. Однако в эту концепцию не вписываются огненные шары, поднимающиеся из воды, и погружающиеся туда объекты. Отчаявшись дать природное толкование данным удивительным явлениям, Сандерсон предложил считать необъяснимый феномен деятельностью некоей подводной цивилизации.

Не все так просто

Светящиеся круги в Индийском океане

Вращающиеся "колеса" на поверхности океана (рисунок по описаниям свидетелей)