Aktuální číslo:

2020/9

Téma měsíce:

30 let CTS

Jak vědci dělali vlnky

(pozorování solitonové vlny)
 |  6. 12. 1995
 |  Vesmír 74, 673, 1995/12

„Pozoroval jsem pohyb lodi, kterou úzkým kanálem táhl pár koní, když tu náhle loď zastavila – ne tak vodní masa uvedená plavidlem do pohybu; ta se shromáždila kolem přídi lodi ve stavu prudkého vzedmutí a pak se náhle od něho odpoutala. Valila se vpřed velikou rychlostí, majíc tvar osamělého širokého hrbu; oblý, hladký a dobře určený vodní útvar pokračoval v běhu kanálem bez zjevné změny tvaru či snížení rychlosti. Následoval jsem vlnu na svém koni a viděl jsem, že se stále žene rychlostí osm až devět mil za hodinu, zachovávajíc původní formu asi třicet stop dlouhou a jednu či jeden a půl stopy vysokou. Výška vlny postupně klesala, než se mi po jedné nebo dvou mílích ztratila v záhybech kanálu. Takové bylo v měsíci srpnu 1834 moje první setkání s tímto výjimečným a krásným jevem.“

Tak popsal pozorování solitonové vlny na Union kanálu v Edinburghu před 161 lety skotský inženýr John Scott Russell, věhlasný konstruktér lodních trupů a zanícený vědec (poprvé experimentálně ověřil Dopplerův jev – změnu frekvence vlnění, např. zvuku, při vzájemném pohybu zdroje a pozorovatele). Po pozorování podivné vlny Russell prováděl v nádrži na své zahradě experimenty, kterými ukázal neobyčejnou stabilitu solitonové vlny v mělké vodě. Věřil, že objevil významný jev, a dnešní věda mu dává za pravdu.

Solitonové vlny, dlouho pokládané za pouhou kuriozitu, jsou dnes dobře matematicky popsány jako nelineární vlnění a uvádějí se jako typický příklad nelineárního fyzikálního jevu. Solitonové světelné pulzy se například využívají pro rychlé a téměř bezztrátové šíření signálů v optických vláknech. (V tomto případě nelineární vlastnosti skla vyrovnávají rozšiřování pulzu v důsledku disperze – tedy toho, že různé frekvence světla se šíří různě rychle.)

Letos během letní konference o nelineárních vlnách ve fyzice a biologii, která se konala na Heriotově-Wattově univerzitě v Edinburghu, provedli zúčastnění vědci rekonstrukci vlny, jakou pozoroval J. S. Russell. Experiment byl součástí slavnostního otevření nového akvaduktu, pojmenovaného právě po Russellovi (Nature 377, 373, 1995). Sláva nelinearitám!

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Fyzika

O autorovi

Jan Valenta

Doc. RNDr. Jan Valenta, PhD., (*1965) vystudoval Matematicko-fyzikálni fakultu UK v Praze, kde se nyní zabývá optickými vlastnostmi nanostruktur, spektroskopií jednotlivých molekul a polovodičových nanokrystalů a mj. také vývojem tandemových solárních článků. Je spoluautorem (s prof. Ivanem Pelantem) monografie Luminiscenční spektroskopie.

Doporučujeme

Sukcese mrtvoly pro mne končí kostrou

Sukcese mrtvoly pro mne končí kostrou

Ondřej Vrtiška  |  7. 9. 2020
Forenzní entomologie pomáhá kriminalistům určit dobu a místo smrti, odhalit manipulaci s tělem a rekonstruovat události, k nimž došlo třeba i před...
Arény pravěku a rituální krajina pod Řípem

Arény pravěku a rituální krajina pod Řípem

Jan Turek  |  7. 9. 2020
V naší krajině se skrývají tajemství předků, která nelze pouhým okem spatřit, a přesto jejich pozůstatky dokážeme odhalit jako kamínky dávno...
Kreativní mozek novozélandského rošťáka

Kreativní mozek novozélandského rošťáka uzamčeno

Pavel Pipek  |  7. 9. 2020
Je to „drzoun“ s pronikavým intelektem. Jeho hlas i bezstarostná hravost v nás vyvolávají smích, vynalézavost při destrukci lidských výrobků...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné