Перед вами абсолютно спокойная водная гладь. На море (озере, пруду, водохранилище) штиль. Потом внезапно налетает ветерок, который начинает дуть с постоянно силой. И на поверхности водоёма возникают... правильно, волны. А вот почему они возникают - вопрос, на который в школьном курсе физики и географии вам ответят весьма общими фразами. И любой гуманитарий так и останется в святом недоумении - как же так, ведь ветер дует с постоянной силой, тем не менее, образуются "штучные" волны, этакие кванты, а не что-то однородно-сплошное.
С научной точки зрения это явление называется НЕУСТОЙЧИВОСТЬЮ КЕЛЬВИНА - ГЕЛЬМГОЛЬЦА. И проявляется оно в результате сдвига между слоями сплошной среды, либо когда две контактирующие среды имеют достаточную разницу скоростей. Выражаясь непонятным простому смертному языком физики, получается так, что "в сечении, перпендикулярном границе раздела этих сред, профиль скорости имеет точку перегиба (вторая производная скорости по координате сечения обращается в нуль)". Грубо говоря, поскольку ветер над поверхностью воды движется быстрее волн, на них образуются гребни.
В природе такое явление можно наблюдать не только на границе воздушной и жидкой сред. Довольно часто подобная неустойчивость возникает, когда облака формируются в области максимальной турбулентности на границе двух слоев воздуха, движущихся с разной скоростью. При этом обычно верхний слой движется быстрее, чем нижний, или оба потока движутся навстречу друг другу.
Разумеется, всё это гораздо более наглядно именно в формате видео. Но даже если просто включить воображение и привлечь яркие воспоминания, можно напридумывать кучу разных картинок, иллюстрирующих НЕУСТОЙЧИВОСТЬ КЕЛЬВИНА - ГЕЛЬМГОЛЬЦА. Например, просто возьмите мороженое (милк-шейк из Макдоналдса тоже подойдёт), поднесите его к губам и подуйте. А пока дуете, понаблюдайте, скосив глаза к носу, за тем, как под действием струи горячего воздуха расходятся те самые волны. И если в этот момент вы в Макдоналдсе не один, а с красивой блондинкой, можно тут же блеснуть интеллектом: "А знаешь ли ты, как называется вот это самое явление?" Знает - её плюс, не знает - тебе плюс.
Интересно, что эпоним включает в себя фамилию очень известного британского физика, механика и инженера Уильяма Томсона, известного также как барон Кельвин (26 июня 1824 - 17 декабря 1907). Поэтому когда мы потом встретим словосочетания типа КАПЕЛЬНИЦА КЕЛЬВИНА, ЭФФЕКТ ТОМСОНА, МОСТ КЕЛЬВИНА, ВОЛЧОК ТОМСОНА и т.п., знайте - это всё открыл один человек, который был докой в самых разных науках. Неудивительно, что его избрали президентом Лондонского королевского общества, иностранным членом Парижской академии наук, иностранным член-корреспондентом и почётным членом Петербургской академии наук.
Интересно, что титул "барон Кельвин" (а заодно и наследственное пэрство) королева Виктория пожаловала Томсону за противодействие движению ирландского самоуправления. По этой причине Кельвина должно быть ненавистно любому свободомыслящему человеку, которого сильно возмущает, когда в России попирают права граждан.
Ещё в молодости он прославился своими работами по электростатике и термодинамике, исследованиям охлаждения газов при расширении без совершения работы, которое послужило переходной ступенью от теории идеальных газов к теории реальных газов.
Также Томсон теоретически исследовал вопрос о распространении электрических импульсов вдоль кабелей - и пришёл к выводу, что да, осуществить телеграфирование через океан вполне реально. В экспедиции для прокладки кабеля Томсон познакомился с нуждами морского дела, что привело к усовершенствованию лота и компаса. А позже он изобрел генератор электростатического напряжения, названный КАПЕЛЬНИЦЕЙ КЕЛЬВИНА.
Стоит особо упомянуть его термодинамические исследования, которые привели кроме прочего к установлению абсолютной шкалы температур (ШКАЛА КЕЛЬВИНА); работы по гидродинамике и теории волн; работы по термоэлектричеству, приведшие к открытию так называемого ЭФФЕКТА ТОМСОНА — переноса теплоты электрическим током; исследования по теории упругости ,и так далее.
Кстати, несмотря на потрясающие интеллектуальные способности, Кельвин был убеждён, что теория эволюции в биологии - это полная чушь, поскольку, по его собственным подсчётам, возраст Земли равен не более 20-40 миллионам лет, а этого слишком мало, чтобы эволюция животного мира привела к существующему разнообразию видов.
Но разве кто-нибудь скажет, что он был глупцом и чего-то не понимал?..
Герман Людвиг Фердинанд фон Гельмгольц (31 августа 1821 - 8 сентября 1894) был немецким физиком, врачом, физиологом, психологом, акустиком. А ещё - членом Прусской академии наук, член-корреспондентом и иностранным членом Лондонского королевского общества, иностранным член-корреспондентом Петербургской академии наук. Сами понимаете, что Национальный исследовательский медицинский центр глазных болезней не просто так назвали именем Гельмгольца.
В юности, после окончания медико-хирургического института, он служил в армии, был военным врачом. Но за научные заслуги его освободили от службы и отправили в Берлин - преподавать анатомию в Академию художеств. Затем он переехал в Бонн, где руководил кафедрой анатомии и физиологии, с 1858 года - кафедрой физиологии в Гейдельберге.
Но если до 1871 года Гельмгольц был профессором физиолога, то с 1871 до 1894 года - профессором физики. Независимо от других учёных он пришёл к формулировке закона сохранения энергии. Позже он сформулировал законы сохранения энергии в химических процессах, а затем ввёл понятие свободной энергии - энергии, которую необходимо сообщить телу для приведения его в термодинамическое равновесие с окружающей средой.
Гельмгольц долгое время занимался изучением роста нервных волокон, а также физиологией зрения и слуха. Он создал концепцию «бессознательных умозаключений», согласно которой актуальное восприятие определяется уже имеющимися у индивида «привычными способами», за счёт чего сохраняется постоянство видимого мира, при этом существенную роль играют мышечные ощущения и движения. А позже разработал математическую теорию для объяснения оттенков звука с помощью обертонов.
И, разумеется, грех не вспомнить об изобретении им офтальмоскопа (прибора для изучения глазного дна), офтальмометра (прибора для определения радиуса кривизны роговицы) и факоскопа (прибора для определения изменений кривизны хрусталика).
На фоне этого довольно необычным выглядят его исследования в области гидродинамики, аэродинамики и метеорологии. Тем более удивительно, что физики до сих пор знают о существовании КАТУШКИ ГЕЛЬМГОЛЬЦА (прибора для создания открытого однородного магнитного поля) и РЕЗОНАТОРА ГЕЛЬМГОЛЬЦА (полого шара для анализа акустических сигналов).
