Звуковые сигналы китов могут распространяться быстрее, чем звук.
Исследователи выявили необычный феномен в звуках китов. Некоторые звуковые сигналы, согласно данным подводных датчиков, распространяются быстрее, чем звук в воде. На первый взгляд, это кажется нарушением физических законов и даже специальной теории относительности Альберта Эйнштейна. Однако объяснение оказалось более простым — данный эффект возникает из-за наложения звуковых волн, которые доходят до приемника по различным маршрутам.
Исследователь Джон Шписбергер из Пенсильванского университета анализировал записи глубоких звуков китов с помощью акустических датчиков, установленных на дне океана. Обычно скорость звука в морской воде составляет около 1500 м/с. Однако расчеты ученого сначала показали значения около 1000 м/с, а затем даже достигли 3000 м/с.
«Я сразу заподозрил ошибку в своей программе», — поделился Шписбергер.
Проблема, как выяснилось, не заключалась в программном обеспечении. Часть звуковой энергии двигалась непосредственно к приемнику, в то время как другие волны отражались от поверхности океана и проходили более длинный маршрут. Когда эти сигналы встречались, возникал эффект, который исследователи называют временной интерференцией.
Из-за этого пик звукового сигнала может возникнуть раньше, чем ожидалось бы от отдельной волны. Оборудование фиксирует положение этого пика, создавая иллюзию, будто сигнал движется со сверхзвуковой скоростью.
Схожий эффект наблюдается и в оптике. Например, если луч света направить на стену под определенным углом, точка освещения может перемещаться по поверхности быстрее скорости света. При этом сами фотоны не превышают скорости света. Эта точка также не передает информацию быстрее установленного ограничения.
Поэтому данное открытие не противоречит теории Эйнштейна. Специальная теория относительности запрещает передачу информации с превышением скорости света, однако особенности распространения и наложения волн могут создавать пики энергии, которые математически перемещаются быстрее, чем сама волна.
«Эффект выглядит как нарушение физики. Но это не так», — пояснил Шписбергер.
Исследователи полагают, что временная интерференция может объяснить странные результаты при определении местоположения китов по их звукам. Для биологов это имеет значение: скорость распространения звука применяется для вычисления координат животных на основе данных нескольких подводных датчиков.
Шписбергер намерен проверить свою гипотезу экспериментально. Сначала он планирует воспроизвести эффект с использованием звуковых волн, отраженных от твердой поверхности, а затем провести аналогичный эксперимент с лазерами. Исследование, посвященное математическому описанию этого явления, опубликовано в Physical Review E.
<div class="mediaPollEmbed" data-prerendered><noscript><section><h2>Опрос «Идеальная команда» — взгляд сотрудника</h2><p>10 вопросов</p><form method="POST" action="https://media-poll.mail.ru/api/5524e7a0-ab7f-5da2-9a92-f645fc0a1177"><fieldset><legend>Кем вы сейчас работаете?</legend><label><input type="radio" name="32721" value="111908"/>Работаю по найму</label><br/><label><input type="radio" name="32721" value="111909"/>У меня свой бизнес или я ИП</label><br/><label><input type="radio" name="32721" value="111910"/>Фрилансер или самозанятый(ая)</label><br/><label><input type="radio" name="32721" value="111911"/>Сейчас не работаю</label><br/></fieldset><button type="submit">Далее</button></form></section></noscript></div><script type="text/javascript">(function(window){var mediaPoll=(window.mediaPoll=window.mediaPoll||{});var container=document.currentScript.previousElementSibling;var uuid="5524e7a0-ab7f-5da2-9a92-f645fc0a1177";mediaPoll.loadAPIPromise=mediaPoll.loadAPIPromise||new Promise((resolve,reject)=>{const loadScript=(onload,onerror)=>{var head=document.getElementsByTagName('head')[0];var script=document.createElement('script');script.async=true;script.onload=onload;script.onerror=onerror;script.src='https://media-poll.mail.ru/-/1787579933318/embed/main.js';head.appendChild(script)};loadScript(resolve,()=>{mediaPoll.loadAPIPromise=null;reject()})});mediaPoll.loadAPIPromise.then(()=>{window.mediaPoll.render(uuid,container)})})(window)</script>
Фото: hi-tech.mail.ru