Новый физический фейерверк - читать онлайн книгу. Автор: Джирл Уокер cтр.№ 214

В 1993 году русские развернули на орбите пластиковое зеркало диаметром 22 м, чтобы выяснить, можно ли долгой полярной ночью освещать северные территории, используя отраженный солнечный свет. Во время эксперимента запущенный зеркалом тусклый «солнечный зайчик» пронесся по Европе. Несколько наблюдателей видели свет, хотя в ту ночь небо было затянуто облаками.

В коротком рассказе писателя-фантаста Артура Кларка «Солнечный удар» действие происходит во время футбольного матча. На трибунах сто тысяч человек болельщиков. Половина из них военные, их отпустили в увольнение и раздали памятные программки в блестящей серебристой обложке.

Зрители с нетерпением ждали этой игры, поскольку это матч-реванш: в прошлом году гости подкупили главного судью, и команда хозяев проиграла. На самом деле, хозяева тоже дали судье взятку, но, видно, не такую большую.

Поскольку по правилам судью выбирает команда гостей, они снова выбрали того же арбитра. Публика с напряжением следит за тем, насколько честным будет судейство на этот раз. Поначалу все решения арбитра не вызывают вопросов, но после того, как гости забивают гол, судья не засчитывает ответный гол команды хозяев. Он фиксирует нарушение правил и назначает штрафной удар в пользу команды гостей, который те с успехом реализуют. Итак, хозяева встречи проигрывают два очка, и их болельщики негодуют.

Однако вскоре у болельщиков появляется надежда: их команда самоотверженно атакует и забивает гол. Гол настолько очевидный, что судья не может его не засчитать. Вскоре после этого один из игроков команды хозяев, обойдя несколько защитников, посылает мяч в ворота и сравнивает счет. Зрители вскакивают с мест, поддерживая свою команду. Но внезапно рев трибун пронзает свисток судьи. Гол не засчитан, поскольку футболист якобы сыграл рукой.

Часть разъяренных болельщиков команды хозяев пытаются выбежать на поле, но дисциплинированных военных среди них нет. Вскоре порядок восстановлен и команды отходят к скамейкам запасных. Посреди поля стоит один судья. Вдруг раздается сигнал трубы, и военные, поднявшись как по команде, своими блестящими программками направляют на судью солнечных зайчиков. Ярко вспыхнув, судья превращается в дымящийся факел.

В некоторых странах к футболу относятся весьма серьезно.

На старом кладбище небольшого городка Силвер-Сити в Колорадо иногда собираются приезжие, чтобы посмотреть на странные огни, блуждающие между черными мраморными надгробными плитами. На кладбище темно: город далеко, а в другом направлении местность практически пустынная. Обычно эти огни просто белые точки, но иногда они становятся ярче и приобретают голубой оттенок. Это призраки, вышедшие из могил, или у огней есть более рациональное объяснение?

ОТВЕТ • При определенных углах падения черные мраморные надгробья зеркально отражают падающий на них свет. Однако при достаточно большом угле падения мраморные плиты свет поглощают. Если темной ночью вы проходите через кладбище, какие-то надгробия ориентированы так, что отраженный от них свет городских огней или звезд направлен в вашу сторону. Свет может отражаться как от широкой поверхности камня, так и сбоку от его грани или от скругленного угла. Когда идешь, кажется, что эти отраженные изображения как-то странно двигаются, то приближаясь, то удаляясь от вас. Создается впечатление, что они ожили. Сходство с живыми существами им придает и движение потоков воздуха разной температуры, благодаря которым траектории световых лучей непрерывно меняются. Вероятно, вы видели подобные пляшущие, дрожащие сполохи при свете костра или над раскаленной дорогой.

Если вы стремитесь попасть стрелой в рыбу под водой, надо ли целиться непосредственно в нее? Каждый любитель боуфишинга ^[76] знает, что целиться надо под рыбу. Почему? Что будет, если вы находитесь прямо над рыбой? Изменится ли при таком расположении глаз место, где вы видите рыбу?

ОТВЕТ • Идущие от рыбы световые лучи, проходя через поверхность воды в воздух, преломляются, то есть отклоняются от вертикали (рис. 6.30). Когда глаз видит этот свет, человек мысленно, не учитывая преломление, помещает его источник под воду вдоль той же отраженной линии. В результате создается впечатление, что рыба находится выше того места, где она на самом деле. Именно поэтому стрелять надо под рыбу, то есть ниже того места, где вы ее видите. Если вы находитесь прямо над рыбой, то этот эффект отсутствует и стрелять надо вертикально.

Рис. 6.30 / Задача 6.84. Кажущееся и истинное местонахождение рыбы.

Каким увидит окружающий мир рыба, если поднимет голову и посмотрит вверх? Увидит ли она наш мир искаженным из-за того, что световые лучи проходят через поверхность воды? Зависит ли ее картина мира от глубины, на которой рыба находится?

Если ловить рыбу на мушку, надо ли, чтобы мушка попала в точно определенное место, или рыба может увидеть и плавающую поодаль мушку?

Представьте себе, что вы лежите на спине на дне мелкого бассейна. Вы увидите внешний мир таким же, как его видит рыба? Изменится ли картина мира, если вы наденете маску с плоским пластиковым стеклом, в которой есть воздух? Улучшается ли под водой зрение близорукого или дальнозоркого человека?

Когда рыба-брызгун видит насекомое на свисающем над водой растении, она слегка высовывает рот из воды и, выстрелив в жертву струей воды, сбивает ее в воду, где ловит и съедает. Когда рыба целится, ее глаза находятся под водой. Вопрос: она целится именно в ту точку, где видит насекомое?

ОТВЕТ • Рыба видит внешний мир искаженным, поскольку ее глаза воспринимают лучи света, преломленные на границе воды и воздуха. В результате преломления световые лучи меняют направление, и под водой направление распространения света ближе к вертикали. Лучи, падающие вертикально, в воде не преломляются, но чем больше угол между направлением распространения лучей и вертикалью, тем сильнее они отклоняются от своего первоначального направления.

Из-за преломления рыба видит внешний мир только в границах некоторого круга на поверхности воды прямо над ней (рис. 6.31). Изображение горизонта надводного мира попадает на периметр этого круга, а изображения объектов над водой — внутрь круга.

Рис. 6.31 / Задача 6.85. Внешний свет достигает рыбы через круг у нее над головой.