«Нас усіх врятує критичне мислення». Докторка фізмат наук Катерина Терлецька досліджує внутрішні хвилі та мотивує школярів вивчати математику — інтерв’ю «Бабеля»

Автор:
Алла Кошляк
Редактор:
Євген Спірін
Дата:

Сергій Моргунов / «Бабель»

Катерина Терлецька займається моделюванням океанографічних явищ, не маючи доступу до океану, очолює профільну групу з внутрішніх хвиль на найбільшій європейській геофізичній конференції у Відні та розповідає про науку дітям. Щоб показати, як змішується тепле і холодне повітря та виникають циклони, вони з колегами привезли спеціальну установку «Погода в лабораторному басейні» з Массачусетського технологічного інституту. Катерина все літо викладала дітям математику онлайн, бо вважає цей предмет потрібним у повсякденному житті. «Бабель» поспілкувався із докторкою фізико-математичних наук Катериною Терлецькою в лабораторії Малої академії наук, де вона, зокрема, пояснює, навіщо дітям і дорослим знати математику та мати кліматичну освіту.

Катерина зустрічає нас на вході до радянської будівлі, де розташовані лабораторія Малої академії наук, видавництво «Веселка» і кілька офісів. Вона широко посміхається і відразу веде нас через залу з партами та мікроскопами показати пристрій, який вони з колегами привезли з Массачусетського технологічного інституту. Водночас пояснює, що ж таке внутрішні хвилі.

— Першим внутрішні хвилі зафіксував Бенджамін Франклін, коли подорожував з Мадейри до Сполучених Штатів. Корабель хитало, і вчений звернув увагу на олійну лампу на столі. Він побачив, що поверхня олії спокійна, але всередині — на межі олії з водою — вирують хвилі.

Катерина Терлецька вивчає внутрішні хвилі. Побачити їх неможливо, вони приховані в морській товщі на межі шарів води з різною густиною та температурою. 

Сергій Моргунов / «Бабель»

Внутрішні хвилі виникають внаслідок стратифікації. У гідрології так називають процес, коли морська, озерна, річкова вода розподіляється на шари через різну температуру, густину і концентрацію кисню на різних глибинах.

— Мені пощастило — внутрішні хвилі обрали мене самі. Коли будувалися різні споруди в морі для видобутку корисних копалин на шельфах, ця тема була дуже важливою. Потрібно було розраховувати їхню силу та інтенсивність, щоб будувати надійні платформи.

На щорічній конференції Європейського геофізичного союзу третина доповідей так чи інакше стосувалася внутрішніх хвиль, згадує Катерина, але у 2010, після так званої сланцевої революції, зменшився попит з боку бізнесу на дослідження внутрішніх хвиль, які були причинами руйнування підводних видобувних споруд. Головна сфера, де зараз використовується моделювання внутрішніх хвиль, — дослідження клімату. Учені намагаються зрозуміти, як вони поводяться, адже вирування цих хвиль змінює температуру поверхні океанів, що впливає на температуру повітря.

Сергій Моргунов / «Бабель»

— Це навчальний прилад, на якому можна демонструвати дітям фізичні явища. Такий собі океан у каструлі. Земля постійно обертається, а в океані є вода з різною температурою і солоністю. Через це маси води мають різну густину. Давайте позначимо теплу воду червоним, а холодну зеленим.

Цей експеримент наочно показує дію прискорення Коріоліса, якє виникає через осьове обертання Землі. Завдяки цьому прискоренню всі тіла, що рухаються паралельно поверхні планети (річки, повітряні маси, морські течії), у Північній півкулі відхиляються праворуч, у Південній — ліворуч. На лінії екватору прискорення Коріоліса — нуль, а на полюсах воно максимальне.

Сергій Моргунов / «Бабель»

Це один зі вдалих прикладів «кухонної науки» — проєкт, розроблений в Массачусетському технологічному інституті, має назву «Погода в лабораторному басейні» (Weather in tank). За допомогою відерця з льодом можна відтворювати крижану Арктику або Антарктику, відстежувати вплив обертання Землі на течії, спричинений різницею в густині води. Усередині «басейну» встановлено ємність з льодом, що зображає Антарктику. Червона фарба — потоки теплого повітря з екваторіальних зон, зелена — холодні маси. Холодні потоки можуть заходити в помірні широти, а теплі маси піднімаються від уявного екватору в напрямку полюсів. Так виникають циклони та антициклони.

Чорне море є менш солоним, ніж Середземне. Через це виникають дві протилежні течії у Босфорі (одна під водою, інша на поверхні). Їх уперше описав італієць Луїджі Марсильї. Він узяв проби води на різній глибині та потім показав процеси в морі на моделі. Прозорий резервуар розділив навпіл і залив підфарбованою більш солоною водою з однієї сторони і менш солоною з іншої. Через отвір у перегородці вони перемішались і створили два шари — як у Чорному морі.

Сергій Моргунов / «Бабель»

У своїх дослідженнях Катерина Терлецька багато спілкується з колегами з Китаю. «Південно-Китайське море просто «зоопарк» із внутрішніми хвилями, — каже вона. — Китайці вивчають їх і в наукових, і в оборонних цілях». Крім хвиль, Катерина робить математичні моделі інших природних явищ. Вона переконана, що сучасним школярам уже варто вивчати окремий предмет про кліматичні зміни. Нинішнє покоління дітей за своє життя відчує стрімкі зміни клімату, до яких доведеться адаптуватися.

Сергій Моргунов / «Бабель»

— Наприклад, змінюється течія Гольфстрім. Для Європи це обернеться більш холодними й екстремальними зимами. Десь може піднятися рівень моря, а десь, навпаки, будуть посухи.

Зараз Катерина працює в Малій академії наук, щоб популяризувати науку для дітей, а також співпрацює з платформою «Науковий метод» від організації INSCIENCE. На її думку, шкільному вчителю самому просувати науку буває важко, бо він або вона всього один на кілька десятків дітей і не може приділити увагу кожному, розробити досліди, щоб захопити навчанням.

— Учені мають встати зі своїх насиджених місць і долучитися до шкільної науки. Спочатку вони прийдуть до дітей, і тільки потім ті зможуть повернутися до них як майбутні науковці.

Сергій Моргунов / «Бабель»

Цьогоріч Терлецька провела в МАН курс «Математичне літо». П’ять тижнів 250 учасників зі всієї України онлайн вивчали математику і навіть щодня виконували домашнє завдання.

— Я їм сказала: ми будемо розважатися. І вони знімали відео, складали головоломки та квізи, читали казки, рахували лінію горизонту. Моя улюблена задача така: у нас є залізнична рейка завдовжки один кілометр. За спекотне літо вона видовжилася на метр і вигнулась. Її кінці залишились фіксованими. Питання — чи зможе у цей вигин пролізти миша? І я даю варіанти — він становить сантиметр, метр чи 20 метрів. Усім здається, що це сантиметри, а правильна відповідь — близько 20 метрів. Ця задача дає нам зрозуміти, що інтуїція не завжди нам допомагає. Є контрінтуїтивні речі. І зрозуміти їх допомагає математика. Усе життя вас будуть намагатися ввести в оману, а математика допомагає цього уникнути. Можливо, у житті не всім знадобляться інтеграли, але точно варто вміти рахувати складні відсотки.

Сергій Моргунов / «Бабель»