Мы можем рассматривать это решение, оставаясь исключительно на плоскости XOY. Для этого нам надо интегралы формулы
которые берутся по сферам, преобразовать в интегралы по кругам на плоскости XOY. Возьмем точку
на плоскости XOY. Точки с координатами
определяемыми по формулам (77) при
суть переменные точки сферы
с центром
и радиусом
Элемент площади поверхности этой сферы будет
Части этой сферы, находящиеся над и под плоскостью XOYy проектируются на плоскость XOY в виде круга
с центром М и радиусом
Элемент площади проекции
связан с элементом площади поверхности сферы
формулой [66]:
где
— направление нормали к
т. е. радиуса этой сферы, образующее острый угол с осью OZ. Если
- переменная точка сферы,
проекция на плоскость XOY, то из элементарных геометрических соображений ясно, что
где
— координаты переменной точки круга
Подставляя все это в первый из интегралов формулы
и принимая во внимание, что круг
получится как от верхней, так и от нижней части сферы
мы получим следующее преобразование первого интеграла формулы
:
Применяя то же преобразование ко второму интегралу и обозначая элемент площади
на плоскости XOY в виде мы получаем окончательно следующую формулу для искомой функции, удовлетворяющей уравнению (78) и условиям (79):
Положим, что начальное возмущение ограничивается некоторой конечной областью (В) на плоскости XOY с контуром
равны нулю вне (В). Положим, что точка М лежит вне (В).
Для моментов времени где — кратчайшее расстояние от М до контура
круг
не имеет общих точек с (В), функции
равны нулю во всем круге
и формула (80) дает
. В момент
в точку М придет передний фронт волны. Для значений где D — наибольшее расстояние от М до точек
круг
будет содержать внутри себя всю область (В), и интегрирование в формуле (80) надо совершать просто по области (В), так как
обращаются в нуль вне (А), т. е.
В данном случае, после прохождения заднего фронта волны в момент
функция
не обращается ни в нуль, как в случае трехмерного пространства, ни в постоянную, как в случае струны. Но ввиду присутствия
в знаменателе мы можем все же утверждать, что
будет стремиться к нулю при беспредельном возрастании
Говорят, что в рассматриваемом случае имеет место явление диффузии волн после прохождения заднего фронта. Мы провели все рассуждение, оставаясь на плоскости XOY. В трехмерном пространстве уравнению (78) соответствуют так называемые цилиндрические волны.