Ты, волна моя, волна…

Выполнила: Дронова Евгения Владимировна

Ученица МБОУ СОШ №8 им. К.К. Рокоссовского

Научный руководитель:

Учитель физики МБОУ СОШ №8 им. К.К. Рокоссовского

Шишкина Ирина Валентиновна

Ты, волна моя, волна…

Мы живем среди волн, часто не замечая.

Волны – это то, что соединяет нас с прошлым

 и создает ощущение текущего времени,

делая каждый миг нашей жизни неповторимым.

Радиоволны разума вселенной

Ученые считают, что в нашей галактике, насчитывающей более ста миллиардов звезд, должно быть около тысячи цивилизаций. В течение сорока лет исследователи, вооружившись антеннами и чувствительными приемниками радиоволн, пытаются обнаружить сигналы, говорящие о существовании внеземного разума. Однако есть и второй, более активный способ поиска внеземных цивилизаций: соорудить супермощный передатчик и самим послать сигнал во Вселенную, который мог бы быть услышан на расстоянии десятков или даже сотен световых лет, а потом ждать ответа. Кроме того, если мы пойдем по этому пути даже теоретически, то вскоре, по-видимому, сможем ответить на вопрос, почему наши собратья по разуму до сих пор так и не построили такой суперпередатчик.

Предположим, мы начали конструировать такой прибор. Сначала надо выбрать полосу частот, в которой мы собираемся заявить о себе. Логично выбрать те электромагнитные волны, которые бы меньше рассеивались и поглощались космической пылью. А поэтому для межзвездовых «переговоров» вполне подойдут радиоволны частотой несколько гигагерц (длина волны около 1 м), да и технология радиосвязи в этой области спектра сейчас очень развита, по крайней мере, у нас на Земле.

Итак, диапазон радиоволн, в котором следует искать послания от иных цивилизаций, мы определили. Теперь попробуем построить суперчувствительный приемник, а сначала определим, каким он должен быть. Одно из основных достоинств чувствительного приемника – минимальный собственный шум.

Другими словами, если вокруг антенны радиоприемника вообще нет радиоволн данного частотного диапазона (что очень трудно себе представить), то на выходе низкошумящего приемника должен быть нуль или очень маленький шум.

Попробуем теперь оценить, какой мощности должен быть передатчик, расположенный на расстоянии 100 св. лет от Земли, чтобы наш приемник могу уловить его сигнал. Простые вычисления дают следующую оценку для мощности радиопередатчика, находящегося на расстоянии 1 св. лет, морзянку с которого можно было бы разобрать на Земле, - 6·1015  Вт! Это в тысячи раз больше, чем мощность всех электростанций России. А это значит, что даже если на всей Земле потушат свет, переданная нами морзянка будет услышана лишь на расстоянии не большем, чем 10 св. лет. А звезд на таком малом расстоянии какие-то единицы, ведь на расстоянии 100 св. лет от нас около 100 звезд. Да и это всего лишь одна миллионная часть процента всех звезд Галактики! Поэтому оптимизма эти расчеты не вселяют.

И все же не следует отчаиваться! Пройдет несколько лет и новые технические решения позволят уменьшить уровень шума приемника в несколько раз, а новые алгоритмы кодирования информации и антенна площадью во всю Землю сделает возможным то, о чем сейчас только мечтают.

Сейсмические волны

Кажущаяся незыблемой земная твердь скрывает под собой бурные процессы, начавшиеся примерно 4,5 млрд. лет назад. Колоссальная энергия, заключенная в недрах планеты, проявляется сейчас в извержениях вулканов и землетрясениях, связанных с так называемыми тектоническими движениями – непрерывным перемещением блоков земной коры (тектонических плит), несущих на себе океаны и континенты. Движение тектонический плит друг относительно друга вызывает землетрясения, когда до этого сжатый ли изогнутый огромный массив каменной породы вдруг распрямляется, совершая при этом колебании. Колебания каменного массива, несущие в себе огромную энергию, дают начало сейсмическим волнам, которые можно легко зарегистрировать в любой точке планеты. Чтобы представить себе величину энергии, освобождающейся при одном землетрясении, сравним ее с энергией всех видов, потребляемой всеми людьми на планете в течении года. Например. Землетрясение, произошедшее 26 декабря 2004 г. в Индийском океане около берегов Индонезии и имевшее магнитуду 9 баллов по шкале Рихтера, было эквивалентно мгновенному высвобождению энергии 2·1018  Дж, что почти равно двухдневному энергетическому «рациону» всех жителей Земли.

Виды сейсмических волн и их распространение

Существуют несколько типов сейсмических волн соответственно виду деформации среды, сопровождающей их распространение. В твердой среде могут распространяться волны трех типов – соответствующие изменению объема элемента среды, изменению его формы и поверхностные. Волны первого Р-типа называют продольными, или волнами сжатия и растяжения, и при землетрясении они приходят первыми, т.к. распространяются с самой большой скоростью (около 6,5 км/с). Волны второго, S-типа, распространение которых связано с изменением формы элемента среды, называют поперечными. Скорость распространения S-волн составляет около 4,5 км/с, поэтому они всегда приходят после P-волн. Обычно скорость S-волн составляет 70% от скорости P-волн. В жидкостях S-волны распространяться не могут, т.к. упругой деформации, сдвигающей один слой жидкости относительно соседнего, там быть не может – слои просто «потекут». По поверхности Земли, а также вдоль поверхностей раздела сред внутри планеты могут распространяться так называемые поверхностные волны, очень похожие на обычные волны на поверхности воды. Скорость распространения поверхностных волн самая маленькая (меньше 4 км/с) срежди сейсмических волн, и поэтому они всегда приходят последними, но зато амплитуда – самая большая. Амплитуда сейсмических волн постепенно уменьшается при удалении от эпицентра землетрясения.

Волны, дающие жизнь

Сердце… сжимаясь и расширяясь

поочередно для выгона и принятия кров,

рождает пульс или бой, отзывающийся

 во всех боевых жилах тела.

В.И. Даль Толковый словарь

Наше сердце – это насос, работающий в импульсном  режиме с частотой около 1 Гц. Во время каждого импульса, длительностью примерно 0, 25 с сердце взрослого  человека вбрасывает в аорту около  0,1 дм3 крови. Движение крови по сосудам - процесс довольно сложный. Стенка аорты, как и всех артерий, обладает высокой эластичностью: ее модуль Юнга в 100 тысяч раз меньше модуля Юнга металлов. Поэтому, когда кровь поступает в аорту, она начинает расширяться и расширяется до тех пор, пока приток крови не прекратится. После этого силы упругости растянутой стенки аорты, стремясь вернуть ее к первоначальным размерам, выжимают кровь в более удаленный от сердца участок артерии (обратному току препятствует клапан). Этот участок артерии растягивается, и все повторяется сначала. Если регистрировать деформацию стенки артерии одновременно в двух равноудаленных от сердца точках, то окажется, что максимальных значений эта деформация достигает в разные моменты времени. И чем дальше от сердца расположена точка регистрации, тем позже деформация сосуда в данной точке достигнет своего максимума. Поэтому после каждого сокращения сердца вдоль артерии в направлении от сердца к периферии пробегает волна деформации, подобно тому, как распространяются волны по натянутой струне или на поверхности воды от брошенного в нее камня. И если на артерию, находящуюся вблизи поверхности тела (например, у запястья), положить палец, то он будет ощущать эти волны в виде толчков (пульса). Распространяющаяся вдоль артерии волна деформации ее стенок получила название пульсовой волны. Измерить скорость распространения пульсовой волны удалось лишь в начале 20 века, когда появились первые безынерционные регистрирующие приборы. Значение этой скорости, как правило, лежит в пределах от 5 до 10 метров в секунду и более, что в 10 раз превышает среднюю скорость движения крови по кровеносным сосудам. Оценить величину скорости распространения пульсовой волны можно одновременно измеряя моменты  прихода волны на сонной и бедренной артериях. Так как сонная артерия расположена гораздо ближе к сердцу, то пульсовая волна к месту регистрации под подбородком будет приходить раньше, чем в место под коленкой, где хорошо прощупывается пульс бедренной пульсовой волны. Оказалось, что скорость   распространения   пульсовой   волны  зависит от упругости артериальной стенки и поэтому может служить показателем ее состояния при различных заболеваниях. Так, при гипертонии и атеросклерозе стенка артерии теряет эластичность и становится очень жесткой, что проявляется в резком увеличении скорости распространения пульсовой волны. Это позволяет использовать измерение скорости распространения пульсовой волны для постановки диагноза.

В своей работе я преследовала цель рассмотреть различные виды волн, их предназначение. Этот вопрос настолько обширный, удалось затронуть лишь малые его аспекты.

1. «Астрономия Энциклопедия»
2. ext.spb.ru/
3. Allbest.ru
4. Научная работа В. А. Батурина