Морозов Александр Гавриилович (moralg) wrote,
Морозов Александр Гавриилович
moralg

Categories:

Чем и почему отличаются атмосферы Земли и Саракша?

      По оптике из школьной физики мы обычно помним кое-что о линзах и преломлении света при прохождении его сквозь границу разных сред. Например, из воздуха в стекло или в воду. А если свет идет по среде с непрерывно меняющейся плотностью? Например, от Солнца к поверхности Земли сквозь непрерывно уплотняющуюся атмосферу. Искривляется ли луч света в таком случае? А если искривляется, то насколько сильно? Ведь не зря Стругацкие описывали в "Обитаемом острове" планету Саракш, на которой поверхность планеты виделась Максиму Каммереру вогнутой!

      Давайте ответим на эти вопросы в случае Земли и заодно разгадаем загадку Саракша!


    Преломление света (картинка из школьной физики). Начнем с классической картинки:
     
      Из которой видно, что луч света, входящий из менее плотной среды (воздух) в более плотную (стекло), "загибается" внутрь более плотной. И наоборот, выходящий из более плотной среды в менее плотную (стрелки надо развернуть), "отгибается" в сторону более плотной.

      Земля.
      А теперь определим реальные моменты восхода и захода Солнца. Луч света, идущий от Солнца к Земле, распространяется в вакууме по прямой. Входя в атмосферу Земли он, по физике преломления света, должен по мере приближения к поверхности Земли постепенно "загибаться" внутрь атмосферы. Поскольку ее плотность по мере приближения к поверхности Земли растет. Как показано на этом рисунке:
Восход Солнца
       Разумеется, на этом рисунке эффект утрированно увеличен. Но из него ясно, что восход Солнца мы видим несколько раньше, чем он реально происходит. А заход Солнца за горизонт - настолько же позже, чем он происходит. Но вот насколько по времени?

      Опытным путем установлено, что на поверхности Земли в направлении горизонта луч света от внешнего по отношению к Земле источника "загибается" на 35 угловых минут. Практически на величину видимого диаметра Солнца, равного 30 угловым минутам (один угловой градус равен 60 угловым минутам).

     Солнце совершает полный круг по небосводу (360 градусов) за сутки (1440 минут). А угловой диаметр Солнца в 720 раз меньше этого круга. Следовательно, восход Солнца от появления его верхней кромки над горизонтом до момента отрыва от горизонта его нижней кромки длится примерно две минуты по времени. Летом. Зимой заметно дольше. Поскольку зимой Солнце восходит и заходит под очень острым углом к линии горизонта.

      И на те же примерно две минуты эффект "загибания" луча света в атмосферу заставляет видеть нас восход раньше, чем он реально происходит. А заход Солнца - на те же две минуты позже.

    В итоге наша атмосфера удлиняет нам световой день примерно на четыре минуты. И настолько же укорачивает ночь. Летом. А зимой удлинение светового дня родимой атмосферой заметно весомее.

    Обитаемый остров (Саракш).
     Как пишут Стругацкие, Максима Каммерера на Саракше в первую очередь удивила "чудовищная рефракция". Из-за которой поверхность планеты выглядела вогнутой. Почему жители Саракша считали, что они живут внутри сферы.

     Заметим, что в переводе на русский рефракция = преломление света. А теперь посмотрите, как получается то, что Максим увидел на Саракше:
Саракш-2
      Тонкая линия, изображающая луч света, выходит из точки В и, в полном согласии с самым верхним рисунком, попадая в менее плотные слои атмосферы Саракша постепенно "отгибается" к уровню постоянной высоты над поверхностью планеты. А достигнув этого уровня начинает "загибаться" к поверхности Саракша. Пока не попадет в глаз Максима в точке А.

     Таким образом, теоретически на Саракше каждый может видеть всю поверхность планеты целиком. Но практически это не получится. Из-за заведомо не идеальной прозрачности атмосферы. Которая должна быть гораздо плотнее земной в оптическом смысле. Но чем обусловлена столь высокая оптическая плотность атмосферы Саракша, Стругацкие почему-то умолчали.

    М-да, трудно было бы вести войны на такой планете.

Tags: Физика на пальцах
Subscribe

Recent Posts from This Journal

  • Маленькие рассказы о космосе (18).

    За 10 лет в ЖЖ написал немало постов по космической тематике. Расфасовав их метками по разным подтемам. Но будучи сделанными в разное время по…

  • Чем могу быть полезен?

    Еще Козьма Прутков говаривал: Специалист подобен флюсу, полнота его одностороння. К середине 1980-х я тоже стал подобен флюсу, что было…

  • Уроки физики. 6. Законы сохранения импульса.

    Я не зря написал в заголовке слово "закон" во множественном числе. Почему - объясняю под катом. Первый закон Ньютона, сиречь принцип…

promo moralg march 5, 2018 03:01 43
Buy for 30 tokens
Многие из нас вздрагивают, когда дорогу нам перебегает черная кошка. Но неприятных последствий обычно не возникает и мы быстро забываем о ней. Но два дня назад на северо-восток США обрушилась очередная буря и совершила совсем не очередное действо - сломала дерево, которое 227 лет назад посадил…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your IP address will be recorded 

  • 11 comments