В средние века жил японский поэт Кино-Цураюки. Он написал прекрасное стихотворение, посвященное морской волне:

Подует ветер — и встает волна.
Стихает ветер — и волна спадает.
Они, должно быть, старые друзья — Коль так легко друг друга понимают.

Поэт тонко подметил связь между ветром и волнами, возникающими на поверхности моря. Благодаря ветру зарождаются морские волны; если он усиливается, то волнуется и море. Это вполне понятно — ведь свою энергию волны черпают за счет силы ветра. Посмотрим же, как выглядит морская волна и как она движется.
Мы изобразили морскую волну на рис. 1. Она состоит из чередующихся гребней и ложбин. Расстояние между верхушками соседних гребней назы- вают длиной волны; таково же рас- стояние и между нижними точками соседних ложбин. Расстояние по вер- тикали от нижней точки ложбины до верхушки гребня называется высотой волны.
Волна не неподвижна — она движется с некоторой скоростью в том направлении, в каком дует ветер. Как показать движение волны на рисунке? Это можно сделать, если на рис. 1 вместе с тем профилем волны, который там изображен, нарисовать также ее профиль, какой она будет иметь, скажем, через секунду, а затем нарисовать профиль той же волны еще через секунду. В результате мы получим рис. 2: сплошная кривая — профиль волны в начальный момент времени, пунктирная — волна через секунду, точечная — еще через секун- ду. Рисунок дает образ движущейся слева направо волны; движутся ее гребни, ложбины, при этом длина и высота волны остаются неизменными. Скорость, с какой перемещается ее гребень (ложбина), и есть скорость волны.
На первый взгляд может показаться, что все частицы воды, из которых состоит волна, просто перемещаются слева направо со скоростью волны. Но это не так. Вспомните волны, которые бегут по полю созревшей пшеницы. Вряд ли кому-нибудь придет в голову мысль, что это перемещаются по полю сами колоски — ясно, что каждый колосок «привязан» стеблем к какой-то точке поля. Примерно так же обстоит дело и с волнами на поверхности воды. Понаблюдайте за брошенной в волну пробкой . Когда под ней проходит гребень волны, пробка устремляется вперед вместе с ним, но тут же отстает, соскальзывает с гребня и, оказавшись в ложбине волны, начинает двигаться назад, пока ее не подхватит следующий гребень, и затем все повторяется. Получается, что движение волны — это одно, а движение частиц, из которых она состоит, — это совсем другое.
Как показали исследования, частицы воды в волне совершают движение по кругу. Обратимся к рис. 2а. На нем изображен профиль волны в некоторый момент времени (примем этот момент за начальный); на поверхности воды выбраны восемь частиц, тонкими линиями показаны их круговые траектории. Теперь представим себе, что каждая из восьми частиц за секунду пройдет по своей траектории дугу длиной S; новые положения частиц по окончании этой секунды показаны на рис. 2б.
Им отвечает профиль волны, изображенный пунктирной линией. В следующую секунду каждая частица снова пройдет по своей окружности дугу длиной S; новые положения частиц показаны на рис. 2в, и там же изображен с помощью точечной линии отвечающий этим положениям профиль волны. А теперь наложим один на другой все три рисунка — получим рис. 2г. Мы видим, как движение частиц воды по круговым траекториям приводит к поступательному перемещению всей волны слева направо. Подобно колоскам пшеницы, каждая частица воды остается вблизи некоторого места — волна же бежит по водной поверхности.
Впрочем, изображенная нами картина движения частиц в волне верна только в общих чертах. При более тщательном рассмотрении выясняется, что каждая частица воды в волне, двигаясь по своей окружности, в то же время очень медленно (гораздо мед- леннее, чем сама волна) перемещается в направлении движения волны. Именно благодаря тому, что частицы воды у поверхности хотя и медленно, но все же перемещаются вслед за волной, море выносит плавающие на его поверхности частицы на берег.
До сих пор мы говорили о частицах воды вблизи ее поверхности. А что происходит в глубине? Оказывается, что по мере опускания в нее радиус круговых (точнее, почти круговых) траекторий частиц очень быстро уменьшается. Можно считать, что на глубине, равной длине волны, радиус этих круговых траекторий становится равным нулю; иначе говоря, уже на глубине никакого волнения нет. Итак, пусть по поверхности моря бегут волны высотой в метр и длиной 10 м; нам достаточно опуститься под воду на такую же глубину — и мы окажемся в мире покоя. Но безмолвия и там нет: рыбы общаются друг с другом с помощью звуковых сигналов.
Мы рассказывали о морских волнах, которые рождает ветер. Но существуют и другие волны. Их, например, создает плывущий по реке теплоход и брошенный в воду камень. Более того, в нашем мире существуют волны не только на поверхности воды. Есть радиоволны. Звук и свет — это тоже волны.