Занимательное волноведение. Волнения и колебания вокруг нас - Гэвин Претор-Пинней

Но как я ни вглядывался, ничего не увидел. Однако небольшой всплеск оставил после себя кое-что: по неподвижной поверхности воды расходилась небольшая рябь. Она представляла собой полукружья, исходившие из точки на противоположном берегу. Проследив их обратный путь, я оказался у небольшой земляной норы прямо над водой. Значит, все-таки не рыба. Скорее, водяная землеройка. А может, водяная крыса. Водяной хомяк, в конце концов. Как бы там ни было, это животное обитало в норе над берегом — рябь только что выдала его присутствие.

Так все выглядело, пока отражения облаков еще кружили в медленном танце

И вот о чем я подумал…

Волны не только переносят энергию — волны переносят еще и информацию. Может, само по себе оно и не захватывает, не будоражит воображение, однако согласитесь, звучит все же лучше, чем «возмущение, перемещающееся через среду». Дело в том, что любая волна содержит в себе отгадку причины, породившей это самое возмущение. Наш таинственный обитатель реки, сам того не желая, выдал себя: звуковыми волнами от небольшого всплеска, в то время как он выбирался из воды, и распространившейся по водной поверхности рябью.

Тем временем отражения облаков стали легонько колыхаться — совсем как застенчивый человек, несмело переминающийся с ноги на ногу на танцплощадке. Наблюдая за отражениями, я вспомнил слова страстного рыбака Криса Иейтса. Он как-то признался, что во время рыбалки частенько наблюдает облака, только вверх тормашками — глядит на их отражения в воде. Зачастую рыба неосмотрительно выдает себя рябью — опытный рыбак эту рябь сразу примечает. Выходит, рыбак — наблюдатель не только за облаками, но и за волнами? Интересно, возможно ли определить породу рыбы по характерному узору оставляемой ею на поверхности ряби?

* * *

«Когда устанавливается полный штиль, я внимательно слежу, не появится ли где эта самая рябь, — рассказал мне Крис; как-то раз я позвонил ему, желая поговорить о наблюдениях за волнами. — Особенно удобно следить за рябью в лунную ночь. Рыба поднимается к самой поверхности незамеченной, но поскольку вода в озере неподвижна, пробегающая по ней рябь тут же бросается в глаза. Обычно это довольно крупная рябь, с парой более мелких линий ряби впереди и позади».

Крис рассказал, что порой крошечные волнообразные послания едва читаемы — такое происходит, когда рыбина поднимается к поверхности, но из воды не высовывается, или когда охотится у дна и ловит довольно крупную добычу, скажем, креветку. Поднимаясь со дна, рыба бьет хвостом, создавая «водоворот, от которого на поверхности образуется рябь».

Случается, рыба, хватая добычу на воде, показывает один лишь рот. «От форели круг всегда четкий, — поделился наблюдениями Крис. —

Придя к реке, стараешься выбрать такое место, чтобы вода была видна под определенным углом — из такого положения заметна мельчайшая рябь от хватающей муху у воды одним ртом форели».

Однако из всех способов передачи информационных сообщений на воде более всего впечатляет один — когда рыба в погоне за летящей мухой выпрыгивает высоко над водой. Возможно, так она еще и прочищает от ила жабры. «Кормясь у дна, большой карп выхватывает из ила личинку червя — его жабры при этом довольно сильно забиваются. На большом озере всплеск можно и не услышать, но если поверхность воды гладкая, вы заметите рябь».

Однажды во время ночной рыбалки — это было в далеком 1985 году на пруду Редмаир в Херефордшире — Крису крупно повезло: он поймал карпа весом в 23,4 кг. Этот его рекорд — самая большая пресноводная рыба, пойманная в Англии, — держался еще пятнадцать лет. «Я рыбачил на дамбе в конце пруда и вдруг услышал всплеск на мелководье в противоположном конце — на расстоянии метров двухсот. Прошло немало времени, прежде чем отражение луны подернулось рябью — это волна от всплеска наконец дошла и до меня».

Крис решил: если карп снова выпрыгнет из воды, он засечет время. «Рыбина выпрыгивала еще дважды — проходило две с половиной минуты, прежде чем небольшая рябь искажала отражение луны. Итак, двести метров за две с половиной минуты».

Волны, эти перемещающиеся возмущения, передают информацию о ставшем их причиной событии. Но событием может оказаться не только прыжок карпа из воды всего пару-тройку минут назад — событие может отстоять по времени и гораздо дальше. Например, на 13,7 млрд. лет назад — именно тогда возникла Вселенная. Более того, порожденные Большим взрывом электромагнитные волны до сих пор расходятся рябью в виде космического микроволнового фонового излучения, иначе называемого реликтовым излучением.

Как Крис Йейтс наметанным глазом рыбака со стажем подмечает рябь на воде и по ней находит рыбу, так и космологи недавно стали использовать специальные, чувствительные к микроволновому излучению космические станции, улавливая изначальные космические возмущения из далекого прошлого. Микроволновое излучение уже поведало много интересного о происхождении и составе Вселенной, а также положило конец некоторым научным спорам, тянувшимся десятилетиями. Это излучение — наиболее важное свидетельство того, что все началось со взрыва, а не пребывало вечно в неизменном состоянии.

Наблюдение за рябью от самого большого возмущения: астрономический спутник «Планк» запущен в мае 2009 года для измерения реликтового излучения, возникшего спустя 380 000 лет после Большого взрыва

Реликтовое излучение измеряют и наблюдают с помощью космических обсерваторий. Первой такой обсерваторией стал Зонд Уилкинсона для исследования анизотропии микроволнового излучения (WMAP), запущенный НАСА в 2001 году на орбиту, до которой более 3 млн. км. Зонд регистрировал малейшие изменения интенсивности (температуры) реликтового излучения, приходящего из разных областей космического пространства. Ничтожные различия в полученных цифрах позволили ученым выстроить модель Вселенной на момент зарождения, уточнить скорость ее расширения, плотность, а также возраст.

Предположим, около 1% статического заряда, накопленного вашим телевизором, когда он не настроен на какой-либо канал, и есть это самое реликтовое излучение.[23] Остальное — в основном электромагнитные шумы от бытовых приборов и трескотня рождающихся здесь, на земле, неотфильтрованных сигналов — опутавшие нас сетью радиоволны и микроволновое излучение. И Зонд Уилкинсона, и пришедший ему на смену более чувствительный астрономический спутник «Планк» трудятся не только на достаточно удаленных от Земли орбитах, но и постоянно находятся в тени планеты, где «бомбежка» интерферирующим электромагнитным излучением не такая сильная, да и солнечное излучение слабее. Пытаться обнаружить электромагнитное излучение на более близком расстоянии от Земли — все равно, что высматривать едва заметные круги от форелевых губ посреди штормового волнения.