Они предназначены не только для собак и кошек; за ними стоит настоящая физическая история!
“Священные права человечества не должны рыться среди старых пергаментов или заплесневелых записей. Они написаны, как солнечным лучом, во всем объеме человеческой природы, рукой самого божества; и никогда не может быть стерта или затемнена силой смертных». - Александр Гамильтон
Взгляните на Солнце в пасмурный день, когда оно прячется за этими сгустками атмосферной воды, и вы увидите знакомое зрелище: лучи света, пробивающиеся сквозь облака и струящиеся вниз к земле. Иногда они кажутся параллельными; в других случаях они кажутся расходящимися. А иногда вы даже можете увидеть форму Солнца сквозь сами облака. Почему это происходит? В программе «Спросите Итана» на этой неделе Джо Би хочет знать:
Можете ли вы объяснить мне, почему в малооблачный день вы можете видеть лучи света, исходящие от солнца сквозь облака? Мне кажется, что, поскольку Солнце значительно больше Земли, и я предполагаю, что фотоны от Солнца движутся более или менее в параллельном направлении, мы должны видеть все небо, освещенное одинаково, а не относительно небольшой шар света. свет.
Большинство людей никогда не останавливаются и не задумываются о том, как удивительно, что солнечные лучи вообще существуют.
В обычный солнечный день все небо освещено. Солнечные лучи падают на Землю так, как будто они в основном параллельны, учитывая, насколько велико и далеко Солнце по сравнению с диаметром Земли. А атмосфера в основном достаточно чистая, чтобы весь солнечный свет либо шел прямо к поверхности Земли, либо рассеивался во всех направлениях. Этот последний эффект объясняет, почему в пасмурный, пасмурный день вы все еще можете видеть вещи; атмосфера прекрасно рассеивает солнечный свет, заполняя окружающую среду.
Вот почему в яркий солнечный день, если вы посмотрите на свою тень, затененная область может быть темнее, чем другие, но она все равно освещена. Если вы посмотрите на свою собственную тень днем, вы все равно сможете увидеть все на земле, точно так же, как если бы Солнце опустилось за облако, и все опустилось бы до той же «тусклости», что и ваша тень; он все еще освещен рассеянным светом.
Итак, помня обо всем этом, давайте вернемся к феномену солнечного луча. Почему, когда у вас есть Солнце за облаками, вы можете иногда видеть «лучи» света, сияющие над землей? И почему иногда они выглядят как параллельные «валы», а иногда они выглядят так, как будто они сходятся обратно к Солнцу?
Первое, что вы должны понять, это то, что рассеивающая составляющая солнечного света - та часть, которая сталкивается с частицами в атмосфере и направляется во всех направлениях - всегда есть, независимо от того, находится ли Солнце за облаками или нет. Вот почему в течение дня всегда есть базовый уровень освещенности; вот почему вообще сейчас «день», и поэтому вам нужно углубиться в пещеру, чтобы найти темноту в нормальных дневных условиях.
Так что же такое лучи? Они возникают либо из промежутков, либо из очень тонких частей облаков (или деревьев, или чего-то еще непрозрачного), где прямой солнечный свет не блокируется эффективно. Этот прямой свет кажется ярче, чем любое место вокруг него, но он производит на нас визуальное впечатление только тогда, когда рельефно сияет на темном фоне! В этом ярком свете нет ничего примечательного, когда он повсюду; наши глаза привыкают. Но если у вас есть яркий луч света, сияющий ярче, чем области вокруг него, ваши глаза, не колеблясь, обработают и предупредят вас о разнице.
А как насчет формы лучей? Вы можете сразу подумать, что эти облака подобны призмам или линзам, рассеивающим или преломляющим световые лучи и заставляющим их распространяться. Но на самом деле это не так; сами облака поглощают и переизлучают свет довольно равномерно во всех направлениях, поэтому они непрозрачны. Только там, где облака не поглощают большую часть или весь свет, вы получаете эффект солнечного луча. Как оказалось, эти «лучи» на самом деле, насколько мы можем измерить, являются действительно параллельными линиями, что согласуется с тем, что Солнце находится очень далеко. Если бы вы нашли несколько солнечных лучей, которые были направлены не на вас и не от вас, а перпендикулярно линии вашего взгляда, вы бы нашли именно это.
Причина, по которой большинство солнечных лучей «сходится» к Солнцу, та же самая, по которой дороги или железнодорожные пути сходятся к точке схода: это параллельные линии, которые оказываются ближе к вам в точке схода. "ближний" конец, чем дальний конец. Причина этого проста: Солнце очень далеко, а точка происхождения солнечного луча - из облаков - дальше от вас, чем точка падения солнечного луча! Это может быть не всегда очевидно, но именно поэтому они принимают форму «луча», что особенно заметно, когда становится очевидным, насколько ближе к вам на самом деле находится конец луча.
Таким образом, причина, по которой у вас вообще есть луч, заключается в перспективе окружающих теней и способности наших глаз различать относительную яркость прямого солнечного света на окружающем фоне относительной темноты. И причина, по которой луч кажется «открытым» или расходящейся формой, заключается в перспективе и в том факте, что эти действительно параллельные лучи света падают ближе к нам, чем исходят из нижней части облаков. Это наука о солнечных лучах и о том, почему они выглядят именно так!
Отправляйте свои вопросы «Задайте Итану» по адресу startswithabang at gmail dot com.