Aallot ovat häiriön leviämistä väliaineessa, joka siirtää energiaa paikasta toiseen. On olemassa monia erilaisia aaltoja, mukaan lukien ääniaallot, pinta-aallot, seismiset aallot ja sähkömagneettiset ja valoaallot.
On olemassa kaksi pääasiallista tapaa, jolla väliaine värähtelee aaltojen etenemissuunnan suhteen: poikittain ja pituussuunnassa. Tässä on esimerkkejä molemmista aaltotyypeistä ja niiden takana olevasta fysiikasta.
Poikittaiset aallot
Poikittainen aaltoliike tapahtuu, kun pisteet väliaineessa värähtelemään suorassa kulmassa aallon kulkusuuntaan. Jos aalto kulkee vasemmalta oikealle, väliaineen hiukkaset värisevät ylös ja alas paikalleen.
Esimerkkejä poikittaisaalloista ovat aallot merkkijonossa tai stadionin väkijoukon palloon luoma aalto peli (jossa aalto liikkuu stadionin ympäri, kun taas yksittäiset ihmiset yksinkertaisesti liikkuvat ylös ja alas omassa istuimet).
Sähkömagneettiset aallot tai valoaallot ovat poikittainen. Kun ne etenevät, sähkö- ja magneettikentät värähtelevät kohtisuoraan liikesuuntaan. Sähkömagneettiset aallot, toisin kuin mekaaniset aallot, jotka edellyttävät väliainetta, voivat levitä avaruuden tyhjiössä. Näin Maa voi vastaanottaa auringonvaloa ja tähtivaloa miljardien valovuosien päässä.
Toinen poikittaisaaltoesimerkki on rummun kalvo iskeytyneenä; kalvo liikkuu ylös ja alas, kun aallot kulkevat sen pinnan poikki. Kun kalvo värisee näin, se luo ilman läpi eteneviä ääniaaltoja, jotka ovat pikemminkin kuin poikittaisia.
Pituussuuntaiset aallot
Pituussuuntaiset aallot, joita kutsutaan myös paineaallot ja puristusaallot, värähtelemään yhdensuuntaisesti aallon liikkeen suunnan kanssa. Jos aalto kulkee vasemmalta oikealle, väliaineen siirtymä myös vasemmalta oikealle, mutta värähtelee paikallaan puristamalla ja venyttämällä.
Kun ääni kulkee väliaineen, kuten ilman, läpi, se aiheuttaa puristuksia (alueita, joilla on suurempi tiheys) ja harvinaisuuksia (alueita, joilla on pienempi tiheys) kulkiessaan. Eri tyyppisillä äänillä on erilaiset pakkaus- ja harvinaisuusmallit.
Esimerkkejä pituussuuntaisista aaltoista ovat ääniaallot tai aallot, jotka voit luoda venyttämällä liukasta lattiaa pitkin ja työntämällä tai vetämällä sitä pitkin pituutta. Voit myös nähdä nämä aallot vedessä ja muissa nesteissä tai maassa - mutta näissä esimerkeissä voi olla myös poikittaisia aaltoja.
Vesiaallot ja maanjäristykset
Vesi ja maa ovat väliaineita, jotka kokevat molemmat poikittainen ja pitkittäiset aallot. Maanjäristyksissä on molempia aaltotyyppejä, kun taas vesiaalloilla on erityinen poikittaisten ja pitkittäisten yhdistelmä, joita kutsutaan pinta-aalloiksi.
Seismologiassa, maanjäristysten tutkimuksessa, on olemassa kaksi päätyyppiä aaltoja: p-aallot ja s-aallot. P-aallot tai primääriset aallot ovat pitkittäisiä, missä maa puristuu ja venyy aaltojen etenemissuuntaan.
S-aallot tai toissijaiset aallot ovat poikittaisia, missä maa liikkuu ylös ja alas aallon kulkiessa. Ensisijaiset aallot ovat nopeampia kuin toissijaiset aallot, ja ne havaitaan usein ensimmäisinä maanjäristyksessä.
Vedessä ja muissa nesteissä aallot ovat monimutkaisempia. Pinnan vesihiukkaset liikkuvat ylös ja alas, kun aalto kulkee - poikittainen liike - mutta ne kokee myös puristuksen aallon yläosassa ja harvinaisuuden alareunassa - pituussuunnassa liike. Itse asiassa, jos seuraat yhtä vesipartikkelia pinnalla, kun aallot aaltoilevat sen ohitse, näet sen todella liikkuvan ympyrässä! Näitä kutsutaan pinta-aalloiksi.
Pinnan ulkopuolella kaikki nesteen aallot ovat pituussuuntaisia, koska massanesteet eivät ole riittävän jäykkiä väliaineita siirtämään energiaa poikittain. Kiinteät kiinteät aineet voivat kuitenkin ylläpitää poikittaisia aaltoja.