Екатерина встречает нас на входе в здание советских времен, где находится лаборатория Малой академии наук, издательство «Веселка» и несколько офисов. Она широко улыбается и сразу ведет нас через зал с партами и микроскопами показать устройство, которое они с коллегами привезли из Массачусетского технологического института. Попутно объясняет, что же такое внутренние волны.
— Первым внутренние волны зафиксировал Бенджамин Франклин, когда путешествовал с Мадейры в Соединенные Штаты. Корабль качало, и ученый обратил внимание на масляную лампу на столе. Он увидел, что поверхность масла спокойная, но внутри — на грани масла с водой — бушуют волны.
Екатерина Терлецкая изучает внутренние волны. Увидеть их невозможно, они скрыты в морской толще на грани слоев воды с разной плотностью и температурой.
Сергей Моргунов / «Бабель»
Внутренние волны возникают в результате стратификации. В гидрологии так называют процесс, когда морская, озерная, речная вода распределяется на слои из-за разной температуры, плотности, концентрации кислорода на разных глубинах.
— Мне повезло — внутренние волны выбрали меня сами. Когда строились различные сооружения в море для добычи полезных ископаемых на шельфах, эта тема была очень важной. Нужно было рассчитывать, какова их сила и интенсивность, чтобы строить надежные платформы.
На ежегодной конференции Европейского геофизического союза треть докладов так или иначе касалась внутренних волн, вспоминает Екатерина, но в 2010-м, после так называемой сланцевой революции, спрос на исследования внутренних волн, которые были причинами разрушения подводных добывающих сооружений, от бизнеса уменьшился. Главная сфера, где используется моделирование внутренних волн — исследования климата. Ученые пытаются понять, как они ведут себя, ведь интенсивность этих волн меняет температуру поверхности океанов, а это влияет на температуру воздуха.
Сергей Моргунов / «Бабель»
— Это учебное пособие, на котором можно демонстрировать детям физические явления. Можно сказать, океан в кастрюле. Земля постоянно вращается, а в океане есть вода с разной температурой и соленостью. Поэтому массы воды имеют разную плотность. Давайте обозначим теплую воду красным, а холодную зеленым.
Этот эксперимент наглядно показывает действие ускорения Кориолиса, которое возникает из-за осевого вращения Земли. Благодаря этому ускорению все тела, движущиеся параллельно поверхности планеты (реки, воздушные массы, морские течения), в Северном полушарии отклоняются вправо, в Южном — влево. На линии экватора ускорение Кориолиса равно нулю, а на полюсах оно максимальное.
Сергей Моргунов / «Бабель»
Это один из удачных примеров «кухонной науки» — проект, разработанный в Массачусетском технологическом институте, называется «Погода в лабораторном бассейне» (Weather in tank). С помощью ведерка со льдом можно воспроизводить ледяную Арктику или Антарктику, отслеживать влияние вращения Земли на течения, вызванное разницей в плотности воды. Внутри «бассейна» находится емкость со льдом, изображающая Антарктику. Красная краска — потоки теплого воздуха из экваториальных зон, зеленая — холодные массы. Холодные потоки могут заходить в умеренные широты, а теплые массы поднимаются от воображаемого экватора в направлении полюсов. Так возникают циклоны и антициклоны.
Черное море менее соленое, чем Средиземное. Из-за этого возникают два противоположных течения в Босфоре (одно под водой, другое на поверхности). Их впервые описал итальянец Луиджи Марсильи. Он взял пробы воды на разной глубине и затем показал процессы в море на модели. Прозрачный резервуар разделил надвое и залил подкрашенной более соленой водой с одной стороны и менее соленой с другой. Через отверстие в перегородке они перемешались и создали два слоя — как в Черном море.
Сергей Моргунов / «Бабель»
В своих исследованиях Екатерина Терлецкая много общается с коллегами из Китая. «Южно-Китайское море — просто «зоопарк» с внутренними волнами, — говорит она. — Китайцы изучают их и в научных, и в оборонных целях». Кроме волн, Екатерина делает математические модели других природных явлений. Она убеждена, что современным школьникам уже стоит изучать отдельный предмет о климатических изменениях. Нынешнее поколение детей за свою жизнь почувствует стремительные изменения климата, к которым придется адаптироваться.
Сергей Моргунов / «Бабель»
— Например, меняется течение Гольфстрим. Для Европы это обернется более холодными и экстремальными зимами. Где-то может подняться уровень моря, а где-то, наоборот, будут засухи.
Сейчас Екатерина работает в Малой академии наук, чтобы популяризировать науку для детей, а также сотрудничает с платформой «Научный метод» от организации INSCIENCE. По ее мнению, школьному учителю самому продвигать науку бывает трудно, потому что он или она всего один на несколько десятков детей и не может уделить внимание каждому, придумать разные опыты, чтобы завлечь внимание учеников.
— Ученые должны встать со своих насиженных мест и присоединиться к школьной науке. Сначала они придут к детям, и только потом те могут вернуться к ним будущими учеными.
Сергей Моргунов / «Бабель»
В этом году Терлецкая провела в МАН курс «Математическое лето». Пять недель участники со всей Украины онлайн учили математику. 250 учащихся каждый день даже выполняли домашнее задание.
— Я им сказала: мы будем развлекаться. И они снимали видео, составляли головоломки и квизы, читали сказки, считали линию горизонта. Моя любимая задача такая: у нас есть железнодорожная рейка длиной один километр. В жаркое лето она удлинилась на метр и выгнулась. Ее концы остались фиксированными. Вопрос — сможет ли в этот изгиб пролезть мышь? И я даю варианты — он составляет сантиметр, метр или 20 метров. Всем кажется, что это сантиметры, а правильный ответ — около 20 метров. Эта задача дает нам понять, что интуиция не всегда нам помогает. Есть контринтуитивные вещи. И понять их помогает математика. Всю жизнь вас будут пытаться ввести в заблуждение, а математика помогает этого избежать. Возможно, в жизни не всем понадобятся интегралы, но точно стоит уметь считать сложные проценты.
Сергей Моргунов / «Бабель»