موجة مسافرة: لماذا تذوب تارةً وتنقبض تارةً أخرى؟ ✛
الموجة على سطح الماء تشبه المسافر. أحيانًا يتعب فيتبدد في الطريق، وأحيانًا يسير بثبات، وأحيانًا أخرى ينقبض على نفسه ويسرع. اختبر العلماء ذلك في حوض كبير طوله 50 مترًا. فقد صنعوا موجة على شكل تل وغيّروا ارتفاعها فقط، بينما أبقوا عرضها ثابتًا.
عندما كان التل منخفضًا، تمدد وتبدد: إذ كانت أجزاء الموجة المختلفة تتحرك بسرعات متفاوتة فتفقد شكلها. لكن عندما ضُبط الارتفاع بدقة، سارت الموجة دون أن تتغير، وكأنها الموجة الانفرادية المستقرة بعينها. وعندما جعلوا التل أعلى، بدأت الموجة تنضغط: يزداد قمتها ويتقلص قاعدتها. وتجاوزت القمة بقية المجموعة، مثل عدّاء يندفع إلى الأمام.
في السابق كان من غير الواضح لماذا تتصرف الموجة نفسها بشكل مختلف. الآن اتضح أن الأمر كله يتعلق بالتوازن بين الارتفاع والعرض. فعندما يكونان متلائمين، تسير الموجة بثبات. هذه المعرفة تساعد في التنبؤ بالأمواج الخطرة في المحيط وضبط النبضات الضوئية في الألياف البصرية. يبدو أن المسافر لا يتقن التعب فحسب، بل يعرف أيضًا كيف يحافظ على شكله، وأحيانًا كيف ينقبض على نفسه.
حوض الأمواج بعمق 5 أمتار يوفر شرط المياه العميقة للأمواج ذات العدد الموجي k=2.4 م⁻¹، لأن kh≥12. تراوحت سعات الأمواج في التجارب من 1.2 سم إلى 10 سم، وهو ما يعادل ارتفاع علبة كبريت.