Стаялая хваля: ці так усё проста

Любая хваля ўяўляе сабой ваганне. Вагацца можа вадкасць, электрамагнітнае поле або любая іншая среда. У паўсядзённым жыцці кожны чалавек штодня сутыкаецца з тым ці іншым праявай ваганняў. Але што такое стаялая хваля?

Уявіце сабе ёмістую ёмістасць, у якую наліта вада - гэта можа быць тазік, вядро або ванна. Калі зараз па вадкасці папляскаць далонню, то ад цэнтра соударения ва ўсе бакі пабягуць хвалепадобныя грабяні. Дарэчы, яны так і называюцца - беглыя хвалі. Іх характэрная прыкмета - перанос энергіі. Аднак, змяняючы частату воплескаў, можна дамагчыся практычна поўнага бачнага іх знікнення. Узнікае ўражанне, што маса вады становіцца желеобразной, а рух адбываецца толькі ўніз і ўверх. Стаялая хваля - гэта і ёсць дадзенае зрушэнне. Дадзенае з'ява ўзнікае таму, што кожная якая пайшла ад цэнтра ўдару хваля дасягае сценак ёмістасці і адлюстроўваецца назад, дзе перасякаецца (интерферирует) з асноўнымі хвалямі, што ідуць у процілеглым кірунку. Стаялая хваля з'яўляецца толькі ў тым выпадку, калі адлюстраваныя і прамыя супадаюць па фазе, але розныя па амплітудзе. У адваротным выпадку вышэйпаказанай інтэрферэнцыі не адбываецца, бо адно з уласцівасцяў хвалевых абурэнняў з рознымі характарыстыкамі - гэта здольнасць суіснаваць у адным і тым жа аб'ёме прасторы, не скажаючы адзін аднаго. Можна сцвярджаць, што стаялая хваля з'яўляецца сумай двух сустрэчна накіраваных што бягуць, што прыводзіць да падзення іх хуткасцяў да нуля.

Чаму ж у прыведзеным прыкладзе вада працягвае вагацца ў вертыкальным кірунку? Вельмі проста! Пры накладанні хваль з аднолькавымі параметрамі ў пэўныя моманты часу ваганні дасягаюць свайго максімальнага значэння, званыя пучностями, а ў іншыя цалкам гасяцца (вузлы). Змяняючы частату воплескаў, можна як цалкам пагасіць гарызантальныя хвалі, так і ўзмацніць вертыкальныя зрушэння.

Стаялыя хвалі ўяўляюць цікавасць не толькі для практыкаў, але і для тэарэтыкаў. У прыватнасці, адна з мадэляў будовы Сусвету абвяшчае, што любая матэрыяльная часціца характарызуецца нейкай пэўнай частатой ваганняў (вібрацыяй): электрон вагаецца (дрыжыць), нейтрына вагаецца і г.д. Далей, у рамках гіпотэзы, выказалі здагадку, што згаданая вібрацыя - следства інтэрферэнцыі нейкіх, пакуль яшчэ не адкрытых абурэнняў асяроддзя. Іншымі словамі, аўтары сцвярджаюць, што там, дзе тыя дзіўныя хвалі фармуюць варушыцца, стаіць, узнікае матэрыя.

Не менш цікава з'ява Рэзанансу Шумана. Яно заключаецца ў тым, што пры некаторых умовах (ні адна з прапанаваных гіпотэз пакуль не прынятая за адзіна верную) у прасторы паміж зямной паверхняй і ніжняй мяжой іёнасферы ўзнікаюць з месцамі электрамагнітныя хвалі, частоты якіх ляжаць у нізкім і звышнізкім дыяпазонах (ад 7 да 32 герц ). Калі ўтварылася ў прамежку «паверхню - Іонасфера» хваля абміне планету і трапіць у рэзананс (супадзенне фаз), то зможа існаваць працяглы час без згасання, самоподдерживаясь. Рэзананс Шумана ўяўляе асаблівую цікавасць таму, што частата хваляў практычна супадае з натуральнымі альфа-рытмамі чалавечага мозгу. Да прыкладу, даследаваннямі дадзенага з'явы ў Расіі займаюцца не толькі фізікі, але і такая буйная арганізацыя, як «Інстытут мозгу чалавека».

На стаячыя электрамагнітныя хвалі звярнуў увагу яшчэ геніяльны вынаходнік Нікола Тэсла. Лічыцца, што ён мог выкарыстаць гэта з'ява інтэрферэнцыі хваляў ў некаторых сваіх прыладах. Адным з крыніц іх з'яўлення ў атмасферы прынята лічыць навальніцы. Электрычныя разрады ўзбуджаюць электрамагнітнае поле і генеруюць хвалі.