Научный, технический и т.п. ликбез, часть II

Вопросы, ответы, уроки
 
1 25 26 27 28 29 36

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★
http://elementy.ru/lib/431991
Любопытно, что если бы космонавт оказался на орбите Меркурия и устроил внутри космической станции туман из водяных капелек, то он увидел бы вовсе не такие радуги, к которым мы привыкли. Для него и первая, и вторая радуги солнечных лучей представлялись бы белыми! И только края этих радуг были бы слегка окрашены. Это связано с тем, что угловой размер Солнца для наблюдателей на Земле гораздо меньше угловой ширины радуг и составляет около 0,5°, а для наблюдателя, находящегося на таком же расстоянии от Солнца, как Меркурий, угловой размер Солнца примерно в 2,5 раза больше.





Главная / Библиотека / В популярных журналах / «Квант» версия для печати

Почему радуги бывают разными

С. Варламов
«Квант» №1, 2013
Введение

Конечно, каждый читатель не раз видел на небе радугу. Лучше всего заметна самая яркая, так называемая первая радуга. Она видна в направлениях, составляющих угол 42° с линией, проходящей через центр солнца и глаз наблюдателя. При этом солнце расположено за спиной наблюдателя. Значительно менее яркая радуга видна в направлениях, составляющих угол 51° с той же линией. Порядки расположения цветов в этих двух радугах разные. Внутренняя часть (с меньшими углами) первой радуги фиолетово-синяя, а внешняя красная. У второй радуги — наоборот, внутренняя часть красная, а внешняя фиолетовая. Иногда кроме этих двух радуг видны еще и многочисленные дополнительные светлые дуги, расположенные внутри самой яркой первой радуги. Они есть и вне второй радуги, но их яркость очень мала.

Как возникает радуга? Почему не всегда видны дополнительные дуги? Попробуем ответить на эти вопросы.

Когда и как бы радуга ни возникала, она всегда образуется игрой света на каплях воды. Обычно это дождевые капли, изредка — мелкие капли тумана. Взаимодействие параллельного пучка солнечного света и круглой дождевой капли приводит к тому, что свет преломляется, отражается и очень слабо поглощается каплей. Использованные в этой фразе термины понятны и школьникам, закончившим восьмой класс и знающим только о геометрической оптике, и старшеклассникам, знакомым с волновой природой света.

В геометрической оптике рассматриваются три главных закона, которые описывают поведение лучей света. Это закон прямолинейного распространения света в однородной среде и законы отражения и преломления света на границе раздела двух сред. Закон отражения света в упрощенной форме формулируется так: угол падения луча равен углу отражения. А закон преломления лучей света на границе раздела утверждает, что отношение синуса угла падения к синусу угла преломления равно отношению скорости света в первой среде (из которой свет падает на границу раздела) к скорости света во второй среде (находящейся за границей раздела). Или, иными словами, отношение синусов углов падения и преломления равно относительному показателю преломления второй и первой сред.

Рис. 1.

Рис. 1.

Если пользоваться только законами геометрической оптики, то можно показать, что лучи света, прошедшие внутрь капли, отразившиеся внутри нее один или два раза и затем вышедшие наружу, собираются (группируются, или концентрируются) вблизи направлений, которые как раз соответствуют первой и второй радугам (рисунки 1 и 2 соответственно). (Можно аналогично найти направление для третьей и последующих радуг, но, поскольку они настолько слабы, что никогда не наблюдаются на фоне ярких первых двух радуг, мы их рассматривать не будем — в прямом и в переносном смысле!) Условия концентрации по некоторым направлениям в пространстве лучей, вышедших из капли, соответствуют экстремумам в зависимости угла поворота луча — будем обозначать его как 180 – φ — от так называемого прицельного угла падения α. Для первой радуги φ = 42°, а для второй радуги φ = 51°. В случае света разных цветов (длин волн) соответствующие углы поворота немного отличаются, так как каждой длине волны света (цвету) соответствует свой коэффициент преломления n. Связь между углом падения α, углом преломления β и углом φ для одного отражения света внутри капли такова: φ = 4β – α. Для двух отражений луча света внутри капли: φ = 180° – 2α + 6β. По закону преломления, sinα/sinβ = n. У воды коэффициент преломления для всех длин волн видимого света близок к величине n = 4/3.

Рис. 2.

Рис. 2.

Графики зависимости углов φ от углов α (в градусах) показаны на рисунке 3. Видно, что экстремумы приходятся как раз на значения углов φ = 42° и φ = 51°. Поскольку разным цветам соответствуют разные коэффициенты преломления n — это свойство среды называется дисперсией, — направления в пространстве, вблизи которых концентрируются лучи света, для разных длин волн не совпадают, и мы видим радугу цветной. Например, первая яркая радуга имеет угловой «размах» около 3,5°. Из рисунка 3 видно, что для одного отражения внутри капли экстремум это максимум, а для двух отражений внутри капли — минимум, поэтому понятно, почему порядки цветов в первой и второй радугах (42° и 51°) противоположные.

Рис. 3.

Рис. 3.

Любопытно, что если бы космонавт оказался на орбите Меркурия и устроил внутри космической станции туман из водяных капелек, то он увидел бы вовсе не такие радуги, к которым мы привыкли. Для него и первая, и вторая радуги солнечных лучей представлялись бы белыми! И только края этих радуг были бы слегка окрашены. Это связано с тем, что угловой размер Солнца для наблюдателей на Земле гораздо меньше угловой ширины радуг и составляет около 0,5°, а для наблюдателя, находящегося на таком же расстоянии от Солнца, как Меркурий, угловой размер Солнца примерно в 2,5 раза больше.

Однако и в земных условиях тоже можно увидеть белую радугу. Фотография, приведенная на рисунке 4, сделана из окна каюты корабля в тумане. Слой тумана обеспечил существенное угловое расширение источника света — солнце сквозь туман выглядело отнюдь не маленьким светящимся диском с четкими краями, а большим белым пятном. Если внимательно присмотреться к фотографии, то можно отметить, что верхний край белой радуги имеет красноватый оттенок, а нижний — фиолетовый. Еще одна красивая фотография белой радуги приведена на рисунке 5.
 
 3.6.33.6.3
RU spam_test #17.07.2013 11:22
+
-
edit
 

spam_test

аксакал


Вопрос об обнаружении металлических предметов. Я правильно понимаю, в миллиметровом диапазоне металлический предмет и биообъект будут иметь разную отражающую способность. И с этого возникает вопрос к возможности машинного распознавания вооруженных индивидов.
Т.е. смотрим на человека в ТПВ и обычную оптику и сканируем радаром. Если метка на радаре совмещается с изображением, то можем считать что объект вооружен?
 
+
+1
-
edit
 

AXT

инженер вольнодумец
★☆
spam_test> ... то можем считать что объект вооружен?

Можем. С тем же успехом можем считать, что у него в кармане банка пива. Или он любит таскать с собой много мелочи. А может, у него вообще титановый протез какой-нибудь кости.

Собственно, именно по этой причине американцы ухватились за идею терагерцовых радаров для аэропортов — они дают изображение, а не отметку "отражение есть".

(Правда, лично я считаю эту затею тупым попилом бабла, так как она слишком легко обходится).
 
+
-
edit
 

spam_test

аксакал


spam_test>> ... то можем считать что объект вооружен?
AXT> Можем. С тем же успехом можем считать, что у него в кармане банка пива. Или он любит таскать с собой много мелочи.
А не факт, сигнатуры у монеток и банки пива могут отличаться. Во всяком случае, можно выставить порог по уровню отраженного сигнала. Соответственно, ловим не всех у кого ключи в кармане валяются, а тех, у кого много металла.
 

AXT

инженер вольнодумец
★☆
spam_test> А не факт, сигнатуры у монеток и банки пива могут отличаться. Во всяком случае, можно выставить порог по уровню отраженного сигнала. Соответственно, ловим не всех у кого ключи в кармане валяются, а тех, у кого много металла.

Сигнатуры — дело такое ...
Там подстава в том, что локатор не может заглянуть за проводящую поверхность, поэтому он разницы между настоящим пистолетом и покрашенной "под металл" краской с алюминиевым порошком софтэйровой игрушкой не видит.

Да и "сигнатуры" эти ... в общем, относятся к категории "что-то примерно слегка похожее на искомый объект"
 
+
-
edit
 

spam_test

аксакал


AXT> Да и "сигнатуры" эти ... в общем, относятся к категории "что-то примерно слегка похожее на искомый объект"
однако однозначно более информативны чем рамки металлодетекторов.
 
+
+1
-
edit
 

AXT

инженер вольнодумец
★☆
spam_test> однако однозначно более информативны чем рамки металлодетекторов.

Тут сразу вылазит вопрос, а стоит ли овчинка выделки? Вот американцы аж 30 с лишним лет назад копали вопрос изображающего дециметрового радара. Ну что я могу сказать, F-16 от F-15 отличить можно.
Человеку-оператору. Потому как реально восстановленная форма объекта выглядит примерно как мятая картошка. Комп тут до конца света будет гадать, что же это такое было.

Собственно, раз они практически сразу опубликовали статью в IEEEшном журнале, то понятно, что тему рассекретили по причине неприменимости.
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★
Академик Окунь о понятии массы и некоторых распространённых заблуждениях (популяризованный вариант его давней статьи в УФН на ту же тему).

«О движении материи». Глава из книги

Книга посвящена разъяснению различных тонких вопросов преподавания физики. Книга посвящена разъяснению различных тонких вопросов преподавания физики. Печатается по статье: arXiv:1010.5400 (см. также arXiv:1010.5400v1). Статья опубликована в книге «Gribov-80 Memorial Volume: Quantum Chromodynamics and Beyond». Singapore: World Scientific, 2011. P. 439–448. См. также: Физика. 2011. №1. С. 36–40. Эта заметка представляет собой попытку просто объяснить, почему знаменитое соотношение E = mc2 неправильно выражает суть теории относительности Эйнштейна. // Дальше — elementy.ru
 
Там я сравнил формулу E = mc2 с вирусом.

Действительно, понятие релятивистской массы, запрятанное в этой формуле, — это семантический вирус, очень похожий на компьютерные вирусы.
 


На этом месте эфиристы наверняка возбудились. Но зря :F
 3.6.33.6.3
+
-
edit
 

spam_test

аксакал


AXT> Человеку-оператору.
Нахрена человеку-то? Задача сего дивайса стоять в дверях вокзала и просмативать всех подряд. Если ловит подозрительную сигнатуру, то система ведет его и указывает оператору.

Т.е. дополнительный контур безопасности в людных местах.
 
+
-
edit
 

Wyvern-2

координатор
★★★★★
Fakir> Академик Окунь о понятии массы и некоторых распространённых заблуждениях (популяризованный вариант его давней статьи в УФН на ту же тему).
[в УФН читал ранее, НО...]
Общеизвестно, что формулы в физике — это продолжение обычного языка: уравнения — это закодированные фразы, а символы, из которых состоят уравнения, заменяют обычные слова или термины. Чтобы не возникала путаница, каждый символ должен быть однозначно связан с соответствующим ему термином.
 

Первый раз читаю мое определение места математики в физике :F Думал, что нигде уже не найду..

P.S. Кстати, из него следует, что знаменитое выражение Мермина-Дирака: "«Shut up and calculate»!", так любимое некоторыми физиками с патологической фобией к солипсизму :F , в действительности просто расписка в полном бессилии и непонимании предмета...
Жизнь коротка, путь искусства долог, удобный случай мимолетен, опыт обманчив.... Ἱπποκράτης  22.022.0

AXT

инженер вольнодумец
★☆
AXT>> Человеку-оператору.
spam_test> Нахрена человеку-то?

Затем, что автоматическая система будет реагировать примерно на каждого пятого.

spam_test> Т.е. дополнительный контур безопасности в людных местах.

Иллюзия такового.
 
+
-
edit
 

spam_test

аксакал


AXT> Затем, что автоматическая система будет реагировать примерно на каждого пятого.
А человек на каждого первого или вообще ни на кого. Потому совершенно логично отсечь явный мусор. И в любом случае это больше сегодняшнего 0
 
RU spam_test #26.08.2013 13:20  @spam_test#26.08.2013 13:03
+
-
edit
 

spam_test

аксакал


Снова вопрос, электро/магнитострикционные эффекты, они насколько большими амплитудами обладают?
Я к тому, что возможно ли использовать это для создания тактильных ощущений, или просто не почувствуем?
 
LT Bredonosec #08.09.2013 21:23
+
-
edit
 

вот по таймстампу - 19.21 - почему оно вылетает вверх? В чем смысл?
 12.012.0
LT Bredonosec #26.09.2013 18:18
+
-
edit
 
в принципе, примитив, но некоторые вещи как-то и сам верил. Напр, про волосы. Что бритьём укрепляем их....

текст&nbsp[показать]
 20.020.0
RU Клапауций #26.09.2013 22:08  @Bredonosec#26.09.2013 18:18
+
-
edit
 

Клапауций

координатор
★★☆
Bredonosec> Многие люди называют изображённого на этой картинке динозавра бронтозавром

Какой картинке?
В тот день, когда ты решишь, что ты лишен недостатков , попробуй прогуляться по воде  10.010.0
RU Бывший генералиссимус #28.09.2013 09:32  @Клапауций#26.09.2013 22:08
+
+1
-
edit
 
Bredonosec>> Многие люди называют изображённого на этой картинке динозавра бронтозавром
Клапауций> Какой картинке?

Ну на всех картинках, где изображён "бронтозавр". Я тоже не раз читал, что это фейк, составленный из костей трёх разных травоядных ящеров.
 10.010.0
+
+1
-
edit
 

Balancer

администратор
★★★★★
астрономия Солнечная система гравитация ликбез

Гравитационные ямы




Гравитационный рельеф Солнечной системы.
 2828
RU spam_test #02.10.2013 10:46  @Balancer#02.10.2013 09:44
+
-
edit
 

spam_test

аксакал


Balancer>
Правда ли, что без луны ось земли существенно потеряет в устойчивости, а МП быстро(относительно) исчезнет
 
RU VVSFalcon #02.10.2013 15:25  @spam_test#02.10.2013 10:46
+
-
edit
 

VVSFalcon

аксакал

spam_test> Правда ли, что без луны ось земли существенно потеряет в устойчивости, а МП быстро(относительно) исчезнет
Это вряд-ли. И, что такое МП?
Ба, да это же жопа! Интересно, как выглядели ее создатели? (c)  29.0.1547.6629.0.1547.66
RU Бывший генералиссимус #02.10.2013 16:39  @spam_test#02.10.2013 10:46
+
-
edit
 
Balancer>>
spam_test> Правда ли, что без луны ось земли существенно потеряет в устойчивости, а МП быстро(относительно) исчезнет

Про магнитное поле - точно неправда. А вот насчёт стабилизации земной оси - тут зерно истины есть. Сейчас мы имеем почти чистую прецессию с периодом в 23000 (если мне не изменяет мой склероз) лет. Без Луны вместо чистой прецессии будут нутации почти такой же амплитуды, т.е. угол между земной осью и эклиптикой будет гулять в пределах плюс-минус градусов 20 от нынешнего с периодом порядка 10000-30000 лет.
 10.010.0
LT Bredonosec #05.10.2013 03:11
+
-
edit
 
RU Fakir #05.10.2013 14:03  @Бывший генералиссимус#02.10.2013 16:39
+
-
edit
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★
Б.г.> Про магнитное поле - точно неправда.

Хм, точно ли? ЕМНИС, геоматнитное динамо - пока штука достаточно мутная, шут его знает, что там могло бы произойти при "отключении" приливного воздействия Луны...
 3.0.153.0.15
+
-
edit
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★
Balancer> Гравитационный рельеф Солнечной системы.

На этой картинке плохо просматривается "рельеф", связанный с полем собственно Солнца.

Возможно, еще познавательнее был бы бы "энергетический рельеф", показывающий не одну лишь потенциальную, а полную энергию (потенциальная + кинетическая орбитального движения).
Прикреплённые файлы:
 
 3.0.153.0.15
RU Конрад37 #09.10.2013 21:27
+
-
edit
 

Конрад37

новичок
Вопрос: Если оперённый снаряд разогнать возле земли до 3 км/с, то с какой скоростью в мм/с будет сгорать передняя кромка его оперения, сделанная из аббляционного композитного материала. Нужна очень грубая оценка с точностью до 300%
 10.010.0
1 25 26 27 28 29 36

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru