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

И все-таки есть преимущество у такой глухоты на одно ухо. Благодаря ей я понял одно загадочное явление, связанное с приливами, — почему влияние на них Луны сильнее, чем Солнца. А загадочным оно представляется потому, что сила гравитационного притяжения Луны, воздействующая на Землю, гораздо слабее силы гравитационного притяжения Солнца. Ученые мужи даже подсчитали, насколько—в 178 раз.[54] И странно слышать разговоры о том, что Луна контролирует приливы и отливы на 68%, в то время как Солнце — только на 32%. С чего вдруг более слабой силе гравитационного притяжения воздействовать на приливы сильнее? Попытаюсь объяснить этот парадокс с помощью того, чем обделен: способности определять направление источника звука на слух.

Один из способов, которым мы — или в данном случае вернее сказать «вы»? — определяем источник звука, например, трель запропастившегося мобильника, заключается в неосознаваемом нами сравнении звуковых волн, достигающих каждого уха. Разница в интенсивности и позволяет определить, откуда именно доносится звук, справа он относительно вас или слева. Если разница отсутствует, вам ясно, что мобильник либо где-то впереди, либо где-то позади. Если разница существенная, он где-то в стороне, а в какой именно, вы судите по громкости.

Все мы знаем, что легче определить источник по более близкому звуку, нежели по более далекому, но многие ли могут объяснить, почему? А потому, что при близко расположенном источнике звука — того же самого звонка телефона — разницу во времени, за которое волны достигают одного и другого уха, определить легче. Громкость самого звонка особой роли не играет (главное, чтобы вы слышали звук отчетливо), решающее значение имеет разница интенсивности звука в каждом ухе. Даже если мощность звука из близко расположенного источника убавить, а мощность звука из отдаленного источника прибавить, разница в интенсивности звука в каждом ухе в первом случае будет гораздо значительнее, нежели во втором.

Причина, по которой легче определить направление сигнала мобильного, когда он находится вблизи, состоит в следующем: звуковые волны распространяется в виде концентрических сфер. Если бы вы могли видеть звуковые волны, попеременные изменения атмосферного давления выглядели бы как шары, которые расходятся от мобильного, «надуваясь» с невероятной быстротой, но, в отличие от воздушных шаров, не лопаются. По мере увеличения воздушного шара в размерах, яркость его окраски слабеет — краска распространяется на все большую и большую поверхность; то же самое происходит и с интенсивностью звука — она убывает по мере распространения энергии по все растущей сфере.

Важным фактором в производимых нами без участия нашего сознания расчетах направления является определение того, насколько интенсивность звонка меняется за те несколько сантиметров, что звуковые волны проходят дальше, до другого уха. Смена интенсивности вычисляется с помощью геометрических построений — она зависит от разницы между площадями поверхностей «сфер» звуковых волн у каждого уха. Когда мобильный лежит достаточно близко, обе сферы достаточно малы, и те несколько дополнительных сантиметров разницы между диаметром сфер у одного уха и диаметром сфер у другого уха составляют существенную разницу по отношению к площадям их поверхностей. Когда мобильный лежит в другой части комнаты, разница из тех же нескольких сантиметров в диаметре между сферами у каждого уха гораздо менее существенна по отношению к площадям их поверхностей.

Успешность поисков мобильного по звонку зависит от способности уловить малейшую разницу в интенсивности звука у одного и другого уха. В моем случае разумнее всего будет обратиться за помощью

Теперь, когда вы свой мобильный отыскали, вам наверняка интересно, когда же я, наконец, выполню обещание: объясню, почему маленькая Луна влияет на приливы и отливы сильнее, чем огромное Солнце.

Постоянное гравитационное поле Луны не является прямым аналогом звуковой волны, исходящей от вашего мобильного в виде постоянно расширяющейся сферы. Однако вполне допустимо вообразить гравитационное поле Луны как расширяющуюся по мере увеличения расстояния сферу, которая занимает все большую площадь. Таким образом, его интенсивность снижается в той же пропорции, что и интенсивность звуковых волн. И хотя разница в расстояниях огромна, и в том, и в другом случае интенсивность снижается. Потому что и в том, и в другом случае площадь сфер растет.

Помните: разница в интенсивности звука у каждого уха ярче выражена при более близком расположении источника, даже если звук, исходящий из более далекого источника, слышен громче. То же самое справедливо и для сил гравитационного притяжения. Находящаяся ближе Луна воздействует на более близкий к ней океан сильнее, нежели на удаленный, если сравнивать силу ее воздействия с силой воздействия Солнца. Пусть даже силы гравитационного притяжения Солнца сами по себе гораздо мощнее. Да, они мощнее, но их влияние распределено более равномерно. Ведь именно разница в притяжении и становится причиной приливов. Если бы притяжение, независимо от его мощности, воздействовало на весь океан с одинаковой силой, такого явления как прилив попросту не существовало бы.

* * *

Несмотря на то что тему моей глухоты на одно ухо мы уже обсудили и закрыли, я странным образом продолжаю размышлять вот о чем:

«Кто-нибудь видел мой мобильник?»

Почему? Вовсе не потому, что слуховая трубка у уха выглядит особенно стильно, а потому, что эта воронка прекрасно демонстрирует то, как дельта реки вынуждает переднюю волну прилива преобразовываться в бор.

Наиболее мощным бор выглядит там, где береговая линия вокруг устья реки образует большой клин — путь приливной волны, направляющейся в сторону большой земли, все сужается и сужается. Рельеф морского и речного дна также должен подниматься постепенно — вода в таком случае будет постепенно приближаться к мелководью, что лишь сильнее сузит его течение. И наконец, последний — по порядку, но не по важности — момент: для данной области должна быть характерна значительная амплитуда прилива.

Неудивительно, что бор на Северне — зрелище достойное. Бристольский залив вклинивается в устье реки, как гигантская воронка; южный берег Ирландии лишь способствует этому сужению, которое продолжается и дальше. Возле порта Эивонмаус залив достигает примерно 8 км в ширину, а уже через 24 км вверх по течению Северна, у порта Шарпнесс, сужается до каких-то 1,5 км. Еще через 32 км русло составляет всего 50 м в ширину. Рельеф дна, постепенно поднимаясь, также способствует сужению: со 100 м в южной части Ирландии до 3-4 м (во время малой воды) в устье реки.