.
О проекте
Нас блокируют. Что делать?

Зарегистрироваться | Войти через:

Политзеки | Свобода слова | Акции протеста | Украина | Свидетели Иеговы
Читайте нас:
На основном сайте Граней: https://graniru.org/Society/Science/m.79497.html

статья "Отпечатки пальцев" в небе нашли свое объяснение

<a href=mailto:borisov@grani.ru class=anons12>Максим Борисов</a>, 11.11.2004
Реклама
.

Контурные графики интенсивности поляризации, соответствующей определенным реальным картинам состояния небес. Для каждого из двух случаев левая картинка соответствует наблюдательным данным, а правая - это результат вычислений в соответствии с новой теорией. Изображение с сайта www.iop.org

Группа физиков во главе с профессором Майклом Берри (Sir Michael Berry) и доктором Марком Деннисом (Mark Dennis) из Бристольского университета (Bristol University) опубликовала в New Journal of Physics статью, где дается объяснение известного с позапрошлого века феномена, который в буквальном смысле слова находится перед нашими глазами, но до сих пор не поддавался удовлетворительному объяснению. Речь идет о поляризации света в дневном небе и о тех фигурах, что можно наблюдать в поляризационных очках.

Ученым удалось успешно предсказать рисунок поляризации голубых небес (первая попытка описания которого была предпринята еще лордом Рэлеем в 1871 году), используя эллиптические интегралы - то есть тот тип математики, что не только содержит в себе геометрическую основу, но и часто описывается как нечто очень изящное и совершенное.

Поляризация света - это ориентированность (поперечная анизотропия) колебаний световых волн в пространстве. Колебания световых волн (относящихся, как известно, к разряду волн электромагнитных) носят поперечный характер - они всегда направлены перпендикулярно к движению луча. Пучок света состоит из множества квантов. Если ориентация их колебаний носит случайный характер и взаимно уравновешивается, то такой свет не поляризован, а если все кванты имеют абсолютно одинаковую ориентацию, свет считается полностью поляризованным. Степень поляризации может быть различной в зависимости от того, какая доля квантов в нем имеет одну и ту же ориентацию колебаний. Невооруженный человеческий глаз практически не способен замечать поляризованность световых лучей (мы, в отличие от многих насекомых - тех же пчел и муравьев, - страдаем "поляризационной слепотой"), однако поляризационные очки или поляризационный светофильтр от фотоаппарата позволяют нам (при вращении стекол) наблюдать изменение интенсивности освещенности дневного неба (оно при этом становится то темнее, то ярче). Виновником такой поляризации является рассеяние солнечного света на атмосферных молекулах и содержащихся в воздухе аэрозолях.

Расположение максимума поляризации и нейтральных точек. Рисунок с сайта aerosol.molsp.phys.spbu.ru

Наряду с непрерывным изменением линейной в основном поляризации рассеянного солнечного света на небосводе наблюдаются и некоторые характерные точки и полосы ("отпечатки пальцев" по выражению британских исследователей), получившие названия по именам открывших их ученых. Так, если через поляризационный светофильтр смотреть на чистое голубое небо в направлении 90 градусов от Солнца и при этом фильтр поворачивать, то можно заметить странную темную полосу. Эту полосу некоторые люди могут заметить простым глазом (по данным академика Сергея Вавилова, этой способностью обладают 25-30% людей) как желтоватую полоску с закругленными концами (одним из таких счастливцев был граф Лев Толстой, описавший это явление в повести "Юность"). Еще слабее заметны голубоватые пятнышки по краям от ее центра. Если плоскость поляризации света поворачивается, то поворачивается и желтая полоска. Она всегда перпендикулярна к направлению световых колебаний. Это так называемая фигура Гайдингера, она открыта немецким физиком Гайдингером в 1845 году. Некоторые птицы, летающие насекомые и даже древние викинги (с помощью кристаллов исландского шпата в "нелетную" погоду) использовали и используют эти полосы в качестве вспомогательного средства навигации.

Интересно, что в качестве довода в пользу своей новой теории исследователи указывают прежде всего на ее красоту. "Все это - красивая математика в небесах. Используя эллиптические интегралы, мы способны заменить многие страницы формул одним очень простым решением, которое чрезвычайно хорошо предсказывает реальное распределение", - заявил Майкл Берри. Многие ученые и математики полагают, что простые и краткие объяснения естественных явлений лучше и точнее описывают реальность, чем более громоздкие. Так, профессор Маркус дю Сотуа (Marcus du Sautoy) из Математического института при Оксфордском университете говорит: "Умение видеть красоту и понимать эстетику - важная часть профессии ученого. Природа, кажется, является истым сторонником бритвы Оккама: при выборе между неряшливым и красивым решением она неизменно следует путем красоты".

Источники:
Fingerprints in the sky explained by "beautiful mathematics" - New Journal of Physics - Press release
Polarization singularities in the clear sky - New Journal of Physics - Full text
'Beautiful' Mathematics Explains Light Behaviour - Scotsman.com

Ссылки:
Поляризованный свет в природе - "Наука и жизнь"
Яркость и поляризация дневного неба - "Атмосферный аэрозоль"

На верхней иллюстрации:
Контурные графики интенсивности поляризации, соответствующей определенным реальным картинам состояния небес (их получил третий соавтор, Раймонд Ли (Raymond Lee) из Военно-морской академии США (штат Мэриленд) с помощью специальным образом переоборудованной (снабженной "рыбьим глазом") камеры Nikon). Для каждого из двух случаев левая картинка соответствует наблюдательным данным, а правая - это результат вычислений в соответствии с новой теорией. Изображение с сайта www.iop.org

<a href=mailto:borisov@grani.ru class=anons12>Максим Борисов</a>, 11.11.2004


новость Новости по теме
Фото и Видео

Реклама
Выбор читателей