Исследователи утверждают, что для этого волшебнику приходится передвигаться с фантастической скоростью, которую можно измерить благодаря научному феномену — эффекту Доплера.
Эффект Доплера, знакомый многим по изменению звука сирены проезжающей машины, описывает, как движение объекта влияет на длину волн, будь то звук или свет. Если свет исходит от объекта, который движется к наблюдателю, его длина волны сокращается, и свет становится более синим — это называется сдвигом в синюю сторону. Когда объект удаляется, волна удлиняется, и свет становится красным — так называемый красный сдвиг.
Знаменитый красный нос Рудольфа, ведущего оленя Деда Мороза, может стать ключом к измерению скорости волшебных саней. Если бы астрономы смогли поймать свет от носа Рудольфа с помощью телескопов, они могли бы определить, насколько быстро волшебник доставляет подарки, просто измеряя изменения цвета.
Простая математика показывает масштаб задачи, стоящей перед Дедом Морозом. На Земле около двух миллиардов детей младше 14 лет. Из них 93% живут в странах, где отмечают Рождество и Новый год. Если учитывать только тех, кто верит в Деда Мороза, общее количество «получателей» подарков составит около 690 миллионов.
С учетом среднего числа детей на семью (2,3 ребенка), Дед Мороз должен посетить примерно 300 миллионов домов, расположенных на 69 миллионах квадратных километров обитаемой земли. Расстояние, которое ему предстоит преодолеть за ночь, составляет около 144 миллионов километров — почти как от Земли до Солнца.
К счастью, у Деда Мороза есть временные зоны, которые дают ему 35 часов на выполнение миссии. Если половину этого времени он проводит, проникая в дома и оставляя подарки, на передвижение остается 17,5 часов. В таком случае его скорость должна составлять примерно 8,2 миллиона километров в час — около 0,8% скорости света.
Если предположить, что Дед Мороз решит ускориться до 10% скорости света, что соответствует 107 миллионам километров в час, цвет носа Рудольфа начнет заметно изменяться. Когда он приближается к дому, он будет сдвигаться в синюю сторону спектра и станет ярко-оранжевым. Когда он удаляется, цвет сместится в темно-красный. При таких скоростях нос Рудольфа может стать почти черным, ведь человеческий глаз различает красный цвет до длины волны в 780 нанометров.
Эффект Доплера играет важную роль в астрономии. Ученые используют его для обнаружения экзопланет, изучения двойных звездных систем и измерения расстояний до удаленных галактик. Наблюдая за сдвигами спектра, они могут понять, как быстро движутся звезды и галактики относительно Земли.
Хотя наука пока не способна объяснить все чудеса Деда Мороза, если астрономы когда-либо зафиксируют свет от носа Рудольфа своими телескопами, то, возможно, нам удастся разгадать одну из самых волшебных загадок праздника.
Ранее ученые объяснили, как правильно писать письмо Деду Морозу.
