Владимир Антонец - Простые вопросы. Книга, похожая на энциклопедию

Будущее показало, что подобные волны встречаются не только на воде, но и во многих других средах — в плазме, оптических волокнах, решетках кристаллов. Солитоны стали важным объектом физики. Их изучение позволило разобраться и в том, как образуется и распространяется цунами.

Цунами образуется при быстром вытеснении больших объемов воды. Например, при землетрясении подъем суши вызывает образование холма воды на поверхности океана, и это возмущение начинает распространяться подобно солитону Рассела. Хотя холм и невысок, но площадь огромная, поэтому и воды переносится много. Добегая до берега, она неумолимо заполняет его всевозможные ниши и заливы. Если под водой произойдет провал суши, образуется впадина. Поэтому вода сначала отойдет от берега, а потом обрушится на него с неистовой силой. Так энергия не самого сильного из известных цунами 2004 года была в два раза больше, чем энергия всех боевых снарядов, взорванных во Второй мировой войне.

Вытеснение воды может происходить также при оползнях, падении крупных метеоритов, извержении подводных вулканов, подводных ядерных взрывах.

В 1597 году оползень крутого берега Волги в Нижнем Новгороде привел к образованию волны цунами, выбросившей деревянные суда на 40 м вглубь берега. Оползень льда и грунта в июле 1958 года в бухте Литуйя на Аляске вызвал цунами высотой 500 м. Цунами после извержения вулкана Кракатау в 1883 году несколько раз обошло Землю и достигло каждой бухты на Земле.

Цунами — грозное явление природы, но человеку по силам его предсказать. На основании теории, учитывающей особенности рельефа морского дна, сделаны прогнозные оценки цунами при разных землетрясениях в самых разных географических районах. Поэтому самое главное сейчас — это построение надежной системы оповещения.

Термин «черная дыра» впервые употребил американский физик Джон Уилер в статье «Наша Вселенная: известное и неизвестное», опубликованной в 1968 году. Это название он дал особым космическим объектам, гравитационное притяжение которых так велико, что они способны удержать внутри себя электромагнитное излучение, включая видимый свет.

История черных дыр насчитывает более двух веков. 27 ноября 1783 года английский геофизик и астроном Джон Мичелл представил на заседании Лондонского королевского общества свои расчеты, сделанные на основе ньютоновой механики. Они показывали, что если бы звезда, имеющая массу, равную массе Солнца, имела радиус 3 км, то даже луч света не мог бы покинуть ее поверхность. Поэтому она не была бы видима.

В 1796 году такую же идею, но на другом примере высказал французский математик и астроном Пьер Лаплас. Так родилась концепция «ньютоновской» черной дыры. Однако примеры Мичелла и Лапласа были далеки от наблюдаемой реальности, и идея о черных дырах была забыта.

Через сто с лишним лет, в 1916 году, немецкий астроном Карл Шварцшильд сделал расчеты, основанные на только что созданной Альбертом Эйнштейном релятивистской теории гравитации. Более известное название этой науки — общая теория относительности. Получилось, что вокруг любой точечной массы существует область пространства, из которой свет не может выйти наружу.

По современным теоретическим представлениям существует четыре механизма рождения черных дыр.

Первый — это гравитационное сжатие, или коллапс, угасающих звезд. При этом из оболочки звезды образуется либо яркая вспышка сверхновой, либо расширяющаяся планетарная туманность.

Второй механизм — сжатие под действием сил тяготения центральной части галактик. Считается, что в центре многих спиральных и эллиптических галактик находятся довольно массивные черные дыры. В центре же нашей Галактики — черная дыра Стрелец A. Ее масса в 3,7 раза больше массы Солнца.

Третий вид черных дыр, которые могли сохраниться до сих пор, образовался во время Большого взрыва, когда создалась наша Вселенная.

И наконец, возможно возникновение черных дыр в ядерных реакциях высоких энергий. Эти дыры называются квантовыми. Они живут очень короткое время. В принципе, такие ядерные реакции можно проводить в лаборатории, но для этого нужно создать более мощные ускорители. Работа над этим уже ведется.

Существуют курьезы, связанные с черными дырами. Они не выпускают свет из себя, но могут отклонять направление его распространения. Существуют данные, что некоторые звезды мы видим лишь потому, что их излучение, которое не должно было попасть на Землю, отклоняют невидимые объекты и оно распространяется криволинейно. В связи с этим наука интенсивно изучает так называемые гравитационные линзы. По рефракции света невидимые черные дыры могут быть обнаружены.

Исследования черных дыр произвели настоящую революцию в научных представлениях об устройстве вещества, пространства, времени и Вселенной. Эти изменения гораздо более серьезны, чем изменение взглядов людей, когда те поняли, что живут не на плоской, а на шарообразной Земле.

Нам с вами черные дыры не грозят. Нет такой силы, которая могла бы сжать Землю до диаметра 18 мм, чтобы из ее вещества образовалась черная дыра.

Физическая энциклопедия. М.: Советская энциклопедия, 1990. Т. 2. С. 78.

Регирер С. А., Шаповалов Д. С. Заполнение пассажирами пространства в общественном транспорте // Автоматика и телемеханика. 2003. № 8. С. 111–121.