А все зависит от точки зрения! Вы, стоящий неподвижно, не заметите никаких проявлений магнитного поля. А безумный Петя, если на бегу проведет эксперименты, заметит магнетизм своими приборами.
Вот вам простая аналогия. Если вы встанете так, чтобы толстое дерево загораживало вам солнце, вы солнца не увидите. А вот бегающий Петя, которому дерево солнце не загораживает, его увидит.
Результат эксперимента зависит от условий его проведения, от точки зрения экспериментатора. В науке такую точку зрения называют системой отсчета. Если вы сидите в движущемся поезде, то в вашей системе отсчета поезд неподвижен, поскольку вы движетесь вместе с ним с той же скоростью. А вот относительно системы отсчета Пети, который стоит на полустанке, и поезд, и вы очень даже подвижны и со свистом проноситесь мимо, оставив Петю со взъерошенными волосами. А нельзя стоять так близко от электрички!
В общем, электромагнитное поле есть единая природная реальность. Просто можно найти такую точку зрения для наблюдения за ней, что вам будет видна только одна грань этой реальности — магнитная либо электрическая.
К интересным делам мы сейчас переходим! Ох, к интересным!..
Смотрите. Вот мы толкнули магнит, висящий на веревочке. Он начал движение. А движущееся магнитное поле порождает рядышком поле электрическое. Которое, естественно, тоже движется (вслед за магнитом). Но движущееся электрическое поле должно, в свою очередь, порождать рядышком магнитное поле! А магнитное — снова неподалеку порождает электрическое. И так далее. Что это? Электромагнитная волна побежала вокруг во все стороны!
Вокруг силовых линий магнитного поля закручиваются силовые линии поля электрического, а вокруг тех — снова магнитного и так далее. А теперь мы раз — и остановили магнит! Генерация волны прекратилась. Но те волны, которые уже были сгенерированы ранее и успели убежать, все еще кругами разбегаются от нас в мировое пространство, постепенно затухая.
Распространение электромагнитной волны.
Можно и по-другому поступить — начать трясти или колебать электрический заряд. Тогда в пространстве вокруг него тоже начнет распространяться волна электромагнитных возмущений. Качающийся заряд колеблет вокруг себя поле совершенно точно так же, как дрожащая струна колеблет воздух, периодически толкая его вокруг себя. При этом мы слышим звук струны.
Звуки — это волны в воздухе, то есть периодически налетающие на нас уплотнения и разрежения воздуха. Мы этих периодических сгущений и разрежений прозрачного воздуха не видим. Но слышим. А электромагнитную волну можем засечь приборно.
И раз уж у нас речь зашла о разных волнах, им придется уделить некоторое внимание.
Волны — это круто!
Глава 2Сплошные волнения
Какие бывают волны? Продольные и поперечные. Самые привычные для нас волны — на море. Вверх-вниз, вверх-вниз. Это поперечная волна, потому что среда колеблется поперек направления бега волны. Волна бежит по морю вдоль поверхности, к берегу, то есть горизонтально, а частички воды согласованно колеблются в перпендикулярном направлении — вверх и вниз. Такая же волна образуется, если колебать привязанную к дверной ручке веревку.
Поперечная волна
А есть волны продольные. Там колебания среды, по которой распространяется волна, происходят вдоль направления бега волны. Наиболее наглядный пример — растянутая пружина, толкнув которую, мы запускаем волну уплотнений и разрежений витков.
Продольная волна
Воздушные волны как раз продольные, в них распространяются сгущения и разрежения упругих молекул воздуха.
Звуковая волна
Скорость волны. Мы про это уже говорили. Скорость зависит от среды, в которой распространяется волна. Чем она плотнее, тем выше скорость волны.
Еще одна характеристика волны — амплитуда! То есть высота волны. Амплитуда — характеристика мощности. Чем выше амплитуда, тем мощнее волна, что понятно.
Две волны с разными амплитудами
Еще одной важнейшей характеристикой является длина волны или ее частота. Длина волны — это расстояние между ближайшими гребнями поперечной волны (или соседними областями сжатия в волне продольной). А частота — количество колебаний в секунду. Частота измеряется в герцах. 1 герц — это одно колебание в секунду. 50 Гц — 50 колебаний.
Длина волны и частота — обратные величины, что совершенно понятно: чем больше длина волны, тем меньше частота и наоборот. У волны с огромной частотой длина волны крохотная. Давайте покопаемся в этом на примере звуковых волн.
Звуковые волны какой частоты мы слышим? Мы ведь воспринимаем не все звуковые волны, а только лишь определенный диапазон частот, на который от природы настроен наш приемник под названием ухо.
Волны с разными частотами (длинами волн).
Так вот, наше ухо воспринимает звуковые волны с частотой от 20 Гц до 20 тысяч Гц или, что то же самое, до 20 килогерц.
Я уверен, что вы прекрасно знаете приставку «кило-» в слове «килограмм». Она означает «тысяча». Килограмм — это тысяча грамм. Такого рода приставок довольно много. Наверняка вы знаете и приставку «мега-», означающую «миллион». Мегабайт — это миллион байтов. А гигабайт — целый миллиард байтов. Чем больше гигабайт памяти в вашей флэшке или компьютере, тем лучше.
Без сомнения, вы также слышали об «уменьшительных» приставках «санти-» и «милли-». Первая означает одну сотую долю, а вторая — одну тысячную. Так что сантиметр — это одна сотая часть метра, миллиметр — одна тысячная метра, а миллилитр — одна тысячная доля литра. Полную табличку приставок можете посмотреть в отдельном блоке.
Приставки для сокращения наименований больших и малых величин. Не надо их запоминать: крайние почти нигде и никогда не применяются, а те, что в серединочке, сами собой запомнятся или давно уже вам известны.Уменьшительные приставки.Екто — одна септиллионная доля — 0,000 000 000 000 000 000 000 001. Обозначается значком у.Зепто — одна секстиллионная доля — 0,000 000 000 000 000 000 001. Обозначается значком z.Атто — одна квинтиллионная доля — 0,000 000 000 000 000 001. Обозначается значком a.Фемто — одна квадриллионная доля — 0,000 000 000 000 001. Обозначается значком f.Пико — одна триллионная — 0,000 000 000 001. Обозначается значком p.Нано — одна миллиардная — 0,000 000 001. Обозначается значком n.Микро — одна миллионная — 0,000 001. Обозначается значком u.Милли — одна тысячная — 0,001. Обозначается значком m.Пример: 200 ml, то есть один стакан, папина доза чаю.Санти — одна сотая — 0,01. Обозначается значком c.Пример: 100 см, а сто сантиметров это как раз 1 метр.Деци — одна десятая — 0,1. Обозначается значком d. Пример: 1 dm, то есть 10 сантиметров или одна десятая метра.Увеличительные приставкиДека — десять — 10. Обозначается значком DПример: 4 Dl — четыре декалитра, то есть 4 ведра по 10 литров.Гекто — сто — 100. Обозначается значком h.Кило — тысяча — 1000. Обозначается значком К.Мега — миллион — 1 000 000. Обозначается значком M.Гига — миллиард — 1 000 000 000. Обозначается значком G.Тера — триллион — 1 000 000 000 000. Обозначается значком T.Пета — квадриллион — 1 000 000 000 000 000. Обозначается значком P.Экса — квинтиллион — 1 000 000 000 000 000 000. Обозначается значком Е.Зетта — секстиллион — 1 000 000 000 000 000 000 000. Обозначается значком Z.Етта — септиллион — 1 000 000 000 000 000 000 000 000. Обозначается значком Y.И еще одну хитрость вам открою. Вы видите, сколько нулей тут написано? Очень много. Неудобно и долго записывать их, попутно пересчитывая и оставляя пробелы между каждой тысячей, чтобы удобнее было эти нули подсчитывать. Поэтому в науке — там, где встречаются такие длинные числа, — принято запись сокращать. Количество нулей просто обозначают маленькой вспомогательной цифиркой над десяткой. Эта маленькая цифирка называется степенью.Например, вместо миллиона с его шестью нулями пишут так — 106. Это читается как «десять в шестой степени» или 10, умноженное на 10 шесть раз: 10×10×10×10×10×10 = 1 000 000.А 109 — это миллиард, то есть единица и 9 нулей: 1 000 000 000.103 — это единица и три нуля или 10х10х10 = 1000. Тысяча.102 — это 100.1012 — триллион, единичка с 12 нулями: 1 000 000 000 000.Все просто, правда?Тогда скажите, что такое десять в первой степени — 101? Это единица с одним нулем! То есть просто десять. Маленькая единичка тут ни о чем не говорит, поэтому ее никогда и не пишут, если речь идет просто о десятке.