Цилиндрическая волна - волна, радиально расходящаяся от или сходящаяся к нек-рой оси в пространстве или точке на плоскости.
В последнем случае эти волны наз. также круговыми. Примерами Ц. в. могут служить
волны на поверхности воды от брошенного камня или колеблющегося поплавка, эл--магн.
или акустич. волны, возбуждаемые источниками, расположенными в пространстве,
ограниченном, напр., двумя плоскопараллельными отражателями (в т. ч. внутри
океанич. волноводов и т. д.).
Структура Ц. в. существенно сложнее структуры
плоских (одномерных) и сферич. (трёхмерных) волн. Простейшая монохроматич. симметричная
Ц. в. с источником в центре (рис. 1) удовлетворяет двумерному волновому уравнению и описывается с помощью функции Ханкеля нулевого порядка H0(kr):
Рис. 1. Радиально расходящаяся цилиндрическая
волна, возбуждаемая источником в
центре.
где w - круговая частота, k - волновое
число. На больших расстояниях от оси (kr >> 1) волновое поле (1)
приобретает вид
и только в этом асимптотич. представлении в Ц.
в. можно однозначно выделить амплитуду А/
и фазу wt - kr = w(t
-r/uф),
где фазовая скорость uф
совпадает с фазовой скоростью плоской волны: uф
= w/k = 2p/l (l - длина волны). По мере удаления
от оси квадрат модуля волнового возмущения (2) убывает как 1/r, а поверхность
цилиндра, охватывающая источник, растёт пропорционально r, так что, в
соответствии с законом сохранения энергии, суммарное значение потока энергии,
уносимого от источника на оси, остаётся постоянным.
В отсутствие дисперсии волн из гармонич.
волн (2) вдали от оси можно составить волну любой формы (в частности, уединённую
волну или волновой пакет), перемещающуюся с пост. скоростью uф=u:
где функция f(t - r/u)удовлетворяет одномерному волновому ур-нию. Однако в промежуточной области,
где kr~1, даже в среде без дисперсии происходит сильная деформация
волнового возмущения (рис. 2).
Рис. 2. Радиально расходящаяся цилиндрическая
волна, заданная в начальный момент
времени в форме одиночного импульса
u = u0(1+ r/r0)3/2.
С увеличениемt
=ct/r0 (сростом
времени t)импульс расплывается, оставляя за собой
"шлейф".
Это связано с тем, что Ц. в. в принципе нестационарна:
удаляясь от оси (центра), она оставляет за собой "шлейф", к-рый
можно интерпретировать как результат прихода волновых возмущений от всё более
и более удалённых от точки наблюдения источников на оси.
Лит. см. при ст. Волны. M. А. Миллер,
Л. А. Островский.
Знаете ли Вы, что такое "Большой Взрыв"? Согласно рупору релятивистской идеологии Википедии "Большой взрыв (англ. Big Bang) - это космологическая модель, описывающая раннее развитие Вселенной, а именно - начало расширения Вселенной, перед которым Вселенная находилась в сингулярном состоянии. Обычно сейчас автоматически сочетают теорию Большого взрыва и модель горячей Вселенной, но эти концепции независимы и исторически существовало также представление о холодной начальной Вселенной вблизи Большого взрыва. Именно сочетание теории Большого взрыва с теорией горячей Вселенной, подкрепляемое существованием реликтового излучения..." В этой тираде количество нонсенсов (бессмыслиц) больше, чем количество предложений, иначе просто трудно запутать сознание обывателя до такой степени, чтобы он поверил в эту ахинею. На самом деле взорваться что-либо может только в уже имеющемся пространстве. Без этого никакого взрыва в принципе быть не может, так как "взрыв" - понятие, применимое только внутри уже имеющегося пространства. А раз так, то есть, если пространство вселенной уже было до БВ, то БВ не может быть началом Вселенной в принципе. Это во-первых. Во-вторых, Вселенная - это не обычный конечный объект с границами, это сама бесконечность во времени и пространстве. У нее нет начала и конца, а также пространственных границ уже по ее определению: она есть всё (потому и называется Вселенной). В третьих, фраза "представление о холодной начальной Вселенной вблизи Большого взрыва" тоже есть сплошной нонсенс. Что могло быть "вблизи Большого взрыва", если самой Вселенной там еще не было? Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.
и фазу wt - kr = w(t
-r/uф),
где фазовая скорость uф
совпадает с фазовой скоростью плоской волны: uф
= w/k = 2p/l (l - длина волны). По мере удаления
от оси квадрат модуля волнового возмущения (2) убывает как 1/r, а поверхность
цилиндра, охватывающая источник, растёт пропорционально r, так что, в
соответствии с законом сохранения энергии, суммарное значение потока энергии,
уносимого от источника на оси, остаётся постоянным.
