Интригующее название, не правда ли? На самом деле, я хочу
показать одну свою фотографию, сделанную осенью
прошлого года на Байкале (106-й км Кругобайкальской ж/д,
база нейтринного телескопа DUMAND) и рассказать о том, что
чувствует физик, глядя на нее.
| |
Плоская падающая и круговая расходящаяся волны. При нажатии на картинку в новом окне должна открыться полноразмерная фотография
(133 кб).
|
По правде говоря, фотографию (очень рекомендую открыть полноразмерную версию фотографии, потому что в уменьшенном варианте мало что видно!) сделал не я, а моя жена,
но позже, когда я взглянул на напечатанный снимок,
я сразу заметил: "О, какие волны!"
(Оказывается, она специально для меня сделала эту фотографию).
И ведь действительно, на них трудно не обратить внимание.
Здесь четко видно наложение двух волн: приблизительно
плоской волны, приходящей издалека и практически правильной
круговой отраженной волны, исходящей откуда-то из-за холма.
Именно круговая волна мне показалась необычной -- ведь
она означает, что падающая волна поглощается по всей
береговой линии за исключением какого-то очень небольшого
ее кусочка. Можно даже сказать, что размер области "сильного
отражения" не мог существенно превосходить длину волны:
в противном случае из-за интерференции волн, отраженных
от разных частей объекта, мы видели бы нетривиальное угловое
распределение в отраженной волне.
Наконец, можно предположить, что отражение волны было
достаточно упругим (упругостью отражения волны
я называю то, какая часть энергии падающей волны
преобразуется в энергию расходящейся волны; соответственно,
неупругая часть -- это та энергия, которая уходит в тепло, в звук,
в пузыри, в пену и т.д.). Это можно понять из того, что
амплитуда расходящейся волны примерно того же порядка,
что и падающей, а в случае сильно неупругого отражения
расходящаяся волна была бы значительно слабее.
Более детальный анализ (с получением коэффициента упругости)
по фотографии произвести трудно: просто падающая и расходящаяся
волны освещены по-разному, и потому прямое сравнение их
амплитуд затруднительно.
Однако и так уже ясно, что этот источник отраженных
волн должен быть чем-то другим, чем просто пологий берег.
Ведь, как видно опять же из фотографии, пологий берег
практически не производит отраженных волн.
Я хочу обратить внимание на то, что нам не потребовалось
видеть сам таинственный источник отраженных волн
для того, чтобы сделать кое-какие выводы о его строении и свойствах.
Нам достаточно было поглядеть на те волны, которые от него расходятся.
На языке теоретической физики тот анализ, который мы сейчас
проделали, называется обратная задача рассеяния.
В отличие от прямой задачи, когда требуется найти вид
отраженной волны по заданному профилю "отражателя",
обратная задача рассеяния -- это восстановление профиля
отражателя по одним только расходящимся волнам. Интересно,
что теорфизики всерьез занялись исследованием
обратной задачи рассеяния лишь в 1970-х годах.
Ну и наконец, если кому любопытно:
тем таинственным источником оказался обрыв
почти вертикальной бетонной дамбы
(или волнореза? в общем, укрепляющей бетонной стены),
о которую бились волны.
Кстати, а может кто еще заметит какие-нибудь
особенности расходящейся волны на этой фотографии,
по которым можно было бы судить о свойствах "отражателя"?
Обозрение Игоря Иванова "Теорфизика для малышей"
