Чому, якщо кинути квадратну цеглу у воду, хвилі від неї круглі?

Ось він питання питань, що турбує ще незміцнілі, але вже дуже допитливі уми. Часто діти ставлять нас у безвихідь своєю безпосередністю. Кожен із нас ставився подібними проблемами в дитинстві. Та й, будучи вже дорослими, ми часто стикаємося зі звичайними, але цікавими явищами, яким не можемо дати пояснення. Хтось не знав чи не цікавився, хтось уже забув.

За частково смішним формулюванням ховається серйозна фізична теорія. Сам механізм поширення хвиль описаний в одному з основних постулатів хвильової теорії – принцип Гюйгенса – Френеля, майже 200 років тому.

Цегла, звичайно ж, не квадратна, і не прямокутна – вона має форму паралелепіпеда, проте, для відповіді на питання, важливо, що вона не сферична. Хвилі від цегли, у свою чергу, теж не будуть строго круглими, а лише такими, що здаються нам.

Якщо цеглу кинути так акуратно, щоб вона торкнулася води одночасно всією площиною грані, то в перший момент хвилі будуть мати прямокутну форму. А ось від кутів хвилі розходитимуться по колу. Кути у разі грають роль точкових обурювачів. У воді тиск поширюється на всі боки однаково, отже, хвилі від кутів матимуть форму кола без сектора (сектор зайнятий об’єктом). У результаті з хвиль вийде постать, що нагадує прямокутник із закругленими кутами. У міру збільшення відстані розміри і форма об’єкта стануть несуттєвими, і хвилі все більше будуть схожі на концентричні кола.

Це можна легко перевірити за допомогою довгої дошки. У першу мить хвилі від більшої грані, кинутої у воду дошки, будуть саме прямими. На великій відстані від точки обурення хвилі з прямих відрізків так і залишаться прямими, але відрізки будуть настільки малі по відношенню до радіусу, що сприйматимуться нами, як частина кіл.