Санта и его олени перемещаются по миру с такой скоростью, что — согласно теории относительности — они сжимаются, позволяя Деду Морозу и огромному мешку подарков уложиться в дымоходы.Доктор Кэти Шин, физик с географического факультета Университета Эксетера, также нашла научное объяснение того, почему дети не слышат прибытия Санта-Клауса и почему они редко мельком видят его в канун Рождества.Недавно она объяснила детям из Университета Эксетера, что скрытность доставки Санты частично объясняется специальной теорией относительности, разработанной Альбертом Эйнштейном, который, по мнению доктора Шина, имеет мимолетное сходство с Санта-Клаусом.Теория относительности объясняет, как Дед Мороз может убрать дымоход.
С той скоростью, с которой ему нужно двигаться, чтобы доставить подарки каждому ребенку, Дед Мороз сжимается — или становится тоньше — в том направлении, в котором он движется. И он должен быть осторожен, чтобы не остановиться на пироге с фаршем в дымоходе, иначе он может вырасти до полного размера!Доктор Шин сказал детям на Фестивале науки о Рождестве в Университете Эксетера 14 декабря, что теория относительности также объясняет, почему Дед Мороз не стареет на протяжении веков, потому что теория относительности может замедлять ход часов.
Когда доктору Шину было семь лет, она написала письмо Деду Морозу, спрашивая, почему он никогда не стал старше (письмо прилагается). Она получила ответ дрожащим почерком, в котором говорилось, что это «все волшебство». Но начинающего физика это не убедило, и он захотел рационального объяснения, которое она нашла 26 лет спустя.В качестве доказательства того, как невероятно быстрые роды Деда Мороза помогли ему избежать долгих лет, она представит детям фотографию Святого Николая 1901 года и фотографию этого года детям во время выступления.
Физик подсчитал, что Санта и его олени должны будут путешествовать со скоростью около 10 миллионов километров в час, чтобы доставить подарки каждому ребенку, который, как ожидается, отпразднует Рождество за 31 час (с учетом часовых поясов мира).Если миллионы детей были хорошими людьми и заслуживают больших чулок, ему, возможно, придется путешествовать еще быстрее. Такая скорость заставит его сменить красный цвет на зеленый, а на большей скорости он исчезнет! Дети не смогли бы узнать его, поскольку он выглядел бы как размытое пятно цвета радуги, в конечном итоге исчезнувшее для человеческого глаза.
Путешествуя более чем в 200000 раз быстрее, чем Усэйн Болт, самый быстрый человек в мире, законы физики объясняют, почему дети редко видят Деда Мороза, доставляя подарки.Эффект Доплера заставил бы Санта-Клауса изменить цвет, потому что световые волны, которые он выпускает, сжимались бы с такой высокой скоростью.
Эффект Доплера также объясняет, почему дети не слышат прихода Деда Мороза. По мере приближения Санты и его саней звук колокольчиков и его глубокое «хо, хо, хо» становились все выше и выше (например, когда мимо проносится сирена скорой помощи), а затем становились полностью бесшумными, потому что он выходил за пределы досягаемости человеческого слуха. Даже звук Санта-Клауса, подстегивающего Рудольфа, стал бы неузнаваемым, а затем неслышным для человеческого уха.
Если в рождественскую ночь дети слышат хлопок, это может быть не звук Санта-Клауса, который роняет подарки, приземляется на крышу в своих санях или скользит по дымоходу с хлопком. Олень Санты мог нарушить скорость звука, что привело бы к «звуковому буму».Доктор Шин, физик, работающий на кафедре географии Университета Эксетера, не планирует представлять свое исследование в рецензируемом журнале (он подготовлен с учетом праздничного настроения) и провела расчеты в свое время, чтобы заинтересовать детей. в науке и физике.
Шин продемонстрирует влияние эффекта Доплера, который позволит Санта-Клаусу доставлять подарки без обнаружения, позволив детям послушать звук мчащейся машины скорой помощи, даже если она намного медленнее, чем Дед Мороз и его сани.Эффект Доплера отвечает за то, чтобы сирена, например, в машине скорой помощи или полицейской машине, увеличивалась по высоте, когда она приближалась к вам, и снижалась по мере того, как она уезжает.
Это потому, что длина волны меняется, когда она движется к вам и от вас.Доктор Шин подсчитал, как быстро Дед Мороз должен будет путешествовать, вычислив количество семей, которые, вероятно, будут праздновать Рождество по всему миру, а также количество детей, которые могут быть в них.
Она надеется, что ее объяснение скрытой системы доставки Санты — и, следовательно, самого его существования — вдохновит детей на больший интерес к физике и внесет научный набор в список подарков, которые они хотят в своих чулках.«Посещение около 700 миллионов детей за 31 час означало бы, что ему придется путешествовать со скоростью 10 миллионов километров в час, если он хочет доставлять подарки каждому ребенку», — сказал доктор Шин. «Как Санте удается достичь таких феноменальных скоростей?
Что ж, это волшебство! Однако ему определенно понадобится много топлива — так что не забудьте его стакан хереса, пару пирогов с фаршем и немного моркови для оленей!»