Скільки часу піде у Санта-Клауса на роздачу подарунків дітям по всьому світу, — дослідження

На Різдво діти в усьому світі чекають подарунків від Санта-Клауса, який, за загальноприйнятими уявленнями, розвозить їх на санчатах, запряжених оленями. Перед ним стоїть дуже непросте завдання — встигнути до всіх протягом лише однієї ночі, щоб до ранку і малюки, і дорослі могли виявити під ялинкою або в шкарпетці на каміні який-небудь презент. Це передбачає просто космічну швидкість пересування, внаслідок чого об'єкт змінює свій колір. Це відбувається завдяки так званому ефекту Доплера — способу, яким швидкість впливає на довжину хвиль, таких як звук або світло, і про нього розповіла радіоастроном Лаура Дріссен із Сіднейського інституту астрономії при Сіднейському університеті.

За її словами, коли світло змінює колір через швидкість, це явище називають червоним або синім зміщенням, залежно від напрямку.

"Якби ми могли вловити колір знаменитого червоного носа Рудольфа за допомогою одного з наших телескопів, ми могли б використовувати ефект Доплера для вимірювання швидкості Санта-Клауса", – підкреслила вона. Вчена оновила метод, запропонований у 1998 році, щоб обчислити, як швидко оленю Рудольфу і Санта-Клаусу потрібно їхати, щоб доставити всі необхідні подарунки.

За підрахунками Дріссен, у світі — близько двох мільярдів дітей віком до 14 років.

"Приблизно 93% країн відзначають Різдво в тій чи іншій формі, тож припустимо, що це роблять 93% усіх дітей. Ми знаємо, що Дід Мороз доставляє подарунки тільки тим, хто дійсно вірить. Якщо припустити, що відсоток віруючих за віковими групами такий самий, як у Сполучених Штатах, то в нас залишиться близько 690 мільйонів дітей. При приблизно 2,3 дитини на сім'ю по всьому світу, йому потрібно відвідати близько 300 мільйонів сімей. Розподіляючи ці сім'ї рівномірно по 69 мільйонам квадратних кілометрів придатної для проживання площі суходолу на Землі (з урахуванням океанів, пустель, Антарктиди і гір), Санта-Клаусу потрібно буде проїхати 144 мільйони кілометрів напередодні Різдва. Це майже дорівнює відстані від Землі до Сонця", – пояснила Лаура.

Вона підкреслила, що у Санта-Клауса є часові пояси, і між доставкою першого й останнього подарунка – 35 годин.

"Припустимо, Дід Мороз витрачає половину свого часу на те, щоб в'їхати і виїхати з кожного будинку, що дає йому загалом 17,5 години або 0,2 мілісекунди на будинок. Решту 17,5 години він використовує для переміщення між будинками", – зазначає радіоастроном

Дріссен озвучила гіпотезу, згідно з якою йому потрібно їхати зі швидкістю 8,2 мільйона кілометрів на годину, або 0,8% від швидкості світла, щоб доставити всі подарунки.

Для приблизного визначення швидкості Санта-Клауса Дріссен використовувала ніс оленя Рудольфа. Стандартна камера контролю швидкості не впорається з цим завданням, але до послуг вчених на Землі є телескопи, які можуть вимірювати колір чого-небудь за допомогою спектроскопії.

"У головного оленя Санта-Клауса, Рудольфа, знаменитий рубіново-червоний ніс. Якби ми могли спостерігати за Дідом Морозом у телескопи, ми могли б використовувати колір носа Рудольфа для вимірювання його швидкості за допомогою ефекту Доплера, який описує, як швидкість впливає на довжину хвилі. Це тому, що ніс Рудольфа не виглядав би таким червоним, якби він їхав на високій швидкості", – пояснила вчена.

Пояснюючи ефект Доплера, Лаура наводить приклад авто швидкої допомоги. Коли вона проїжджає повз людину вулицею, її звук стає вищим у міру наближення і нижчим – у міру віддалення. Це відбувається тому, що коли машина швидкої допомоги рухається ближче, звукові хвилі стискаються до коротшої довжини хвилі, а коротша довжина хвилі означає вищу висоту тону.

"Те саме відбувається зі світлом. Якщо джерело світла рухається від вас, довжина хвилі розтягується і стає більш червоною або "зміщеною в червоний бік". Якщо джерело світла рухається до вас, довжина хвилі стискається, і світло стає більш синім або зміщеним у синій бік", – підкреслила вона.

Червоне світло має довжину хвилі 694,3 нанометра, коли воно "в стані спокою", що означає, що воно не рухається.

"Це буде вимір нерухомого Рудольфа. Припустимо, Санта-Клаус волів би доставити подарунки швидко, щоб він міг розслабитися з молоком і печивом наприкінці ночі. Він змушує своїх оленів бігти набагато швидше, ніж я припускав, зі швидкістю 10% від швидкості світла або 107 мільйонів кілометрів на годину. На цій швидкості ніс Рудольфа буде зміщений у синій бік до яскраво-помаранчевого (624 нанометри), коли він буде летіти до вашого будинку", – каже Лаура.

У міру віддалення він зміститься в червоний бік до дуже темно-червоного (763 нанометри). Найтемніший червоний колір, який можуть бачити людські очі, становить близько 780 нанометрів. На таких швидкостях ніс Рудольфа буде майже чорним.

Раніше Фокус писав, що чоловік, який працює Санта-Клаусом 60 років, розповів, як за ці роки змінювалися бажання дітей.