Çàãàäêè ïðèðîäû

Òåíü â ñâåòëîì ïÿòíå

Îò ðåäàêöèè. Ìû ïðèâîäèì ñíà÷àëà «èíèöèàòèâíîå» ñîîáùåíèå ñ îïèñàíèåì ÿâëåíèÿ è âàðèàíòîì åãî îáúÿñíåíèÿ, â êîòîðîì ðåäàêöèÿ ìàëî ÷òî ïîíÿëà: îðèãèíàëüíàÿ òåðìèíîëîãèÿ («ïàäàþùèå» è «ñîáñòâåííûå» òåíè), îòñóòñòâèå îïèñàíèÿ êîíêðåòíûõ óñëîâèé íàáëþäåíèÿ ýôôåêòà, â òîì ÷èñëå è ðàçìåðîâ ó÷àñòâóþùèõ â íåì îáúåêòîâ. Îáðàòèâøèñü çà êîíñóëüòàöèåé ê íàøèì àâòîðàì, ìû ïîëó÷èëè åùå äâà âàðèàíòà îáúÿñíåíèÿ. Îäíàêî íè îäíî íàñ òàê è íå óäîâëåòâîðèëî. Ïðèøëîñü çàëåçòü â èíòåðíåò, òàì-òî ìû è íàøëè ïðèåìëåìîå è âíÿòíîå îáúÿñíåíèå, êîòîðîå òàêæå ïðèâîäèì. Îáñóæäàåìûé ýôôåêò çàòðàãèâàåò îáëàñòü ãåîìåòðè÷åñêîé îïòèêè, çàêîíû ïåðñïåêòèâû, îñîáåííîñòè âîñïðèÿòèÿ ÷åëîâå÷åñêîãî ãëàçà è ôèçèêó àòìîñôåðû. Çàîäíî ìû íàøëè îïèñàíèÿ ìàññû äðóãèõ èíòåðåñíûõ îïòè÷åñêèõ ýôôåêòîâ è íàìåðåâàåìñÿ ïîñòåïåííî îçíàêîìèòü ñ íèìè íàøèõ ÷èòàòåëåé. Íàäååìñÿ, ÷òî è ÷èòàòåëè ñìîãóò ñîîáùèòü ÷òî-òî ïîëåçíîå, ïðèñëàòü ôîòîãðàôèè, à ìîæåò, è äàòü âàðèàíòû ïðîñòûõ îáúÿñíåíèé (ê ñîæàëåíèþ, ÷òîáû ïîíÿòü ïðèâîäèìûå â ëèòåðàòóðå, òðåáóþòñÿ äàëåêî íå øêîëüíûå çíàíèÿ).

Æäåì âàøèõ ïèñåì!

Îïèñàíèå ýôôåêòà è åãî ïåðâîå îáúÿñíåíèå

Êîãäà â ÿñíóþ ïîãîäó ëåòèøü íà íåáîëüøîé âûñîòå íà âåðòîëåòå èëè ñàìîëåòå, ìîæíî âèäåòü ñêîëüçÿùóþ ïî çåìëå òåíü ñâîåãî ëåòàòåëüíîãî àïïàðàòà. Åñëè ëåòåòü ïðÿìî, íå ìåíÿÿ íàïðàâëåíèÿ, ýòà òåíü äîëãîå âðåìÿ áóäåò íàõîäèòüñÿ â îäíîì è òîì æå íàïðàâëåíèè ïî îòíîøåíèþ ê íàáëþäàòåëþ. È ïðèñìîòðåâøèñü, ìîæíî çàìåòèòü, ÷òî ïî ïîâåðõíîñòè çåìëè ïåðåìåùàåòñÿ ñâåòëîå ïÿòíî, à òåíü íàõîäèòñÿ êàê ðàç â åãî ñåðåäèíå.

Îòêóäà òåíü, ÿñíî. Íî îòêóäà ñâåòëîå ïÿòíî?  êà÷åñòâå ïîäñêàçêè ìîæíî äîáàâèòü, ÷òî ëó÷øå âñåãî ýòîò ýôôåêò ïðîÿâëÿåòñÿ, êîãäà çåìíàÿ ïîâåðõíîñòü ïîêðûòà ëåñîì. Âïðî÷åì, ñâåòëîå ïÿòíî ïðèõîäèëîñü íàáëþäàòü äàæå â ïóñòûíå.

Ïðèõîäÿò â ãîëîâó âñÿêèå îáúÿñíåíèÿ, âïëîòü äî î÷åíü ñëîæíûõ. Âñïîìèíàþò äàæå äèôðàêöèþ: ëó÷è îãèáàþò ïðåãðàäó (ñàìîëåò èëè âåðòîëåò) è óæå ïîçàäè íåå ôîêóñèðóþòñÿ, ñîçäàâàÿ ïîâûøåííóþ îñâåùåííîñòü... Íåò, âñå ãîðàçäî ïðîùå. Ëþáîé ïðåäìåò, îñâåùåííûé íàïðàâëåííûìè ëó÷àìè, èìååò «ñîáñòâåííóþ» òåíü è ñîçäàåò «ïàäàþùóþ» òåíü. Ñîáñòâåííàÿ òåíü – ýòî íåîñâåùåííàÿ ñòîðîíà ñàìîãî ïðåäìåòà. Ïàäàþùàÿ òåíü – ýòî ó÷àñòîê, çàãîðîæåííûé ïðåäìåòîì îò ïðÿìûõ ëó÷åé. Êîãäà ìû ñìîòðèì ñáîêó íà äåðåâî, îñâåùåííîå ñîëíå÷íûìè ëó÷àìè, ìû âèäèì, ÷òî ÷àñòü åãî êðîíû îñâåùåíà, ÷àñòü çàòåíåíà. Âîçëå äåðåâà âèäèì îñâåùåííóþ ïîâåðõíîñòü çåìëè è ïàäàþùóþ òåíü äåðåâà. Êîãäà æå ñìîòðèì ïðÿìî ïî íàïðàâëåíèþ ñîëíå÷íûõ ëó÷åé, òóäà, ãäå òåíü ñàìîëåòà èëè âåðòîëåòà, òî ñîáñòâåííûå òåíè äðåâåñíûõ êðîí íàì íå âèäíû, îíè ïðÿ÷óòñÿ çà îñâåùåííûìè ñòîðîíàìè êðîí. Íå âèäíû íàì è ïàäàþùèå òåíè: îíè çàãîðîæåíû îñâåùåííûìè äåðåâüÿìè. ×óòü â ñòîðîíó – è ìû óæå âèäèì íåáîëüøèå ó÷àñòêè ñîáñòâåííûõ è ïàäàþùèõ òåíåé, åùå â ñòîðîíó – ýòè ó÷àñòêè ñòàíîâÿòñÿ ïîáîëüøå. Ïîýòîìó ãðàíèöû âèäèìîãî íàìè ñâåòëîãî ïÿòíà íå÷åòêè, ðàçìûòû.

Ïîâåðõíîñòü çåìëè íå áûâàåò ñîâåðøåííî ðîâíîé, íà íåé âñåãäà åñòü ïðåäìåòû, êîòîðûå èìåþò ñîáñòâåííûå òåíè è îòáðàñûâàþò ïàäàþùèå. Ïîýòîìó ýòîò ýôôåêò ïðîñëåæèâàåòñÿ è áåç âñÿêîãî ëåñà. È íå íóæíî äëÿ îáúÿñíåíèÿ ïðèâëåêàòü äèôðàêöèþ.

Ñîîáðàæåíèÿ ïî ïîâîäó âîçìîæíûõ îáúÿñíåíèé

Âñå òà æå òû, çàâåòíàÿ ñâÿòûíÿ,
Íà îáëàêå, íåçðèìàÿ çåìëå,
 âåíöå èç çâåçä, íåòëåííàÿ áîãèíÿ,
Ñ çàäóì÷èâîé óëûáêîé íà ÷åëå.

À.Ôåò

Ñîâñåì íåäàâíî ïåðåñòàëà íàêîíåö èçíóðÿòü íàçîéëèâàÿ ðåêëàìà ÷åãî-òî, ñàìîóâåðåííî óòâåðæäàâøàÿ, ÷òî «âñå íîâîå – ýòî çàáûòîå ñòàðîå», ðàçäðàæàâøàÿ èìåííî ñëîâîì «âñå». Ïðàâäà, åùå â XIV â. Äæ.×îñåð ãîâàðèâàë ïî÷òè òàê æå: «Íåò òîãî íîâîãî îáû÷àÿ, êîòîðûé íå áûë áû ñòàðûì», íî... ÷òî ïîçâîëåíî Þïèòåðó, íå ïîëîæåíî áûêó.

 ýòîò ñàìûé ìîìåíò ðåäàêöèÿ ãàçåòû «Ôèçèêà» ïðåäëîæèëà âîïðîñ, êàê ãîâîðèòñÿ, íà çàñûïêó: ïî÷åìó òåíü íà çåìëå îò ëåòÿùåãî ñàìîëåòà áûâàåò âèäíà åãî ïàññàæèðó â ñâåòëîì îðåîëå, äîáàâèâ è âàðèàíò îáúÿñíåíèÿ â ñîîáùåíèè Ê.Ë. Âîò ÷òî èíòåðåñíî: ýòî ñîáûòèå ïîäòâåðæäàåò ñïðàâåäëèâîñòü òîé ñàìîé ðåêëàìû – íó, áûëî, áûëî... Íå òî ÷òîáû ÿ âèäåë òàêîé çàãàäî÷íûé ôåíîìåí ñâîèìè ãëàçàìè, äà ÿ óæ è íå ïîìíþ, êîãäà ïîäíèìàëñÿ â âîçäóõ â ïîñëåäíèé ðàç, íî òî÷íî, áûëî ýòî åùå äî íàøåé âåëèêîé ïåðåñòðîéêè. Íåò, ïðîñòî äåëî â òîì, ÷òî íå÷òî ïîõîæåå íàáëþäàë è ðàññêàçàë îá ýòîì ñîòðóäíèê àìåðèêàíñêîé âîåííî-ìîðñêîé ëàáîðàòîðèè Áàòëåð [C.P.Butler. Journal of the Optical Society of America, 1955, V. 45, p. 328].

Ðàííèì óòðîì 25 ôåâðàëÿ 1954 ã. ëåòåë îí â þãî-çàïàäíîì íàïðàâëåíèè íàä äîëèíîé Ñàêðàìåíòî íà âûñîòå ïðèìåðíî 10 000 ôóòîâ (ñêàæåì, 3 êì). Ïëîñêóþ ðàâíèíó îñâåùàëè êîñûå ëó÷è ñîëíöà, íàõîäèâøåãîñÿ ïðèáëèçèòåëüíî â äåñÿòè ãðàäóñàõ íàä ãîðèçîíòîì. Òåíü îò ñàìîëåòà, êîíå÷íî, íåëüçÿ áûëî ðàçãëÿäåòü, âåäü ðàññòîÿíèå äî íåå ïîëó÷àëîñü ÷òî-òî îêîëî 10 ìèëü, èëè ïîëòîðà äåñÿòêà êèëîìåòðîâ, à ïðè ýòîì «ðàçìåðû ñàìîëåòà ñëèøêîì ìàëû, ÷òîáû çàêðûòü ñîëíöå» (to cover the Sun). Íî âîò â òîì ìåñòå, ãäå ýòîé òåíè ïîëàãàëîñü áûòü ïðè òî÷å÷íîì èñòî÷íèêå ñâåòà, îò÷åòëèâî âèäíåëîñü ÿðêîå ïÿòíî áåëîãî ñâåòà ïðèáëèçèòåëüíî êðóãëîé ôîðìû (roughly circular). Ïÿòíî èñ÷åçàëî, êîãäà «òåíü» ïðèõîäèëàñü íà âñïàõàííóþ çåìëþ, íî ñíîâà ïîÿâëÿëîñü íà ñëåäóþùåì çåëåíîì ó÷àñòêå. Íà òðàâå è íà ëèñòüÿõ â ýòî âðåìÿ áûâàåò îáèëüíàÿ ðîñà, îñîáåííî ðàíî óòðîì. Âåðîÿòíî, ýòî áûëî ïåðâîå íàáëþäåíèå ïîäîáíîãî ïÿòíà ñ áîðòà ñàìîëåòà, íî ïèëîòàì è ïàññàæèðàì âîçäóøíûõ øàðîâ ôåíîìåí áûë èçâåñòåí çàäîëãî äî òîãî, äàæå íàçâàíèå êðàñèâîå áûëî ïðèäóìàíî, âèäèìî, èçâåñòíûì èññëåäîâàòåëåì è ïèñàòåëåì Ì.Ìèííàðòîì – Heiligenschein, – ÷òî ÿ îñìåëþñü ïåðåâåñòè êàê ñâÿòîå ñâå÷åíèå, èëè õîòÿ áû ñâÿòîå ïÿòíî. [Ìû áû ïåðåâåëè ýòî êàê òåíü ñâÿòîãî. – Ðåä.] Çàìå÷ó â ñêîáêàõ, ÷òî àìåðèêàíñêèé íàó÷íûé ðàáîòíèê ñîîáùàåò ëèøü ôàêò, à â òîëêîâàíèè ïðîÿâëÿåò ïðåäåëüíóþ îñòîðîæíîñòü è ñäåðæàííîñòü, – òîëüêî äèëåòàíòû ñ óäîâîëüñòâèåì çàíèìàþòñÿ äåëîì, â êîòîðîì íè÷åãî íå ïîíèìàþò.

Ôàêòû â èçëîæåíèè Ê.Ë. âûãëÿäÿò íåñêîëüêî èíà÷å: â ÿñíóþ ïîãîäó ñ ëåòÿùåãî íà íåáîëüøîé âûñîòå ñàìîëåòà èëè âåðòîëåòà íåîäíîêðàòíî íàáëþäàëàñü ñêîëüçÿùàÿ ïî çåìëå òåíü ëåòàòåëüíîãî àïïàðàòà: «...ïðèñìîòðåâøèñü, ìîæíî çàìåòèòü, ÷òî ïî çåìëå ïåðåìåùàåòñÿ ñâåòëîå ïÿòíî, à òåíü íàõîäèòñÿ êàê ðàç â åãî ñåðåäèíå». Âèäíî ýòî ïÿòíî äàæå â ïóñòûíå, íî «ëó÷øå âñåãî ýòîò ýôôåêò ïðîÿâëÿåòñÿ, êîãäà çåìíàÿ ïîâåðõíîñòü ïîêðûòà ëåñîì».

Ñîâñåì èç äðóãîãî ÷àñòíîãî ñîîáùåíèÿ óçíàþ, ÷òî «ÿ ñàìà íàáëþäàëà ýòî ÿâëåíèå, áîëåå òîãî, íàáëþäàëà è ïðîñòî ñâåòëîå ïÿòíî áåç âñÿêîé òåíè â öåíòðå (íà îáëàêàõ)». È ýòîò ôàêò äàâíî çàìå÷åí ïðîôåññèîíàëàìè-îïòèêàìè: â 1962 ã. áûëà îïóáëèêîâàíà ñòàòüÿ òðåõ àâòîðîâ [J. Sci. Instr., 1962, v. 39, p. 384], îáíàðóæèâøèõ îáðàòíîå (ðåòðî) ðàññåÿíèå ïó÷êà ñâåòà íà áåëîé ïîâåðõíîñòè îêñèäà ìàãíèÿ (ýòî, êñòàòè, ýòàëîííàÿ äèôôóçíî ðàññåèâàþùàÿ ïîâåðõíîñòü âî ìíîãèõ îïòè÷åñêèõ ïðèáîðàõ). Åùå ÷åðåç íåñêîëüêî ëåò áîëåå òî÷íûå èçìåðåíèÿ Äæ.Ãîâàðäà èç Ìåëüáóðíà ïîäòâåðäèëè íàëè÷èå ìàêñèìóìà îòðàæåííîãî îáðàòíî ñâåòà, ïàäàþùåãî ïîä ïðîèçâîëüíûì óãëîì íà ðàññåèâàþùóþ ïîâåðõíîñòü [Nature, 13 December 1969, p. 1102].

Çàìå÷àòåëüíî ïðîñòîé è ýôôåêòèâíûé ïðèáîð ñîçäàë Äæ.Ïðåñòîí [Nature, 11 March 1967, p. 1007] è íàáëþäàë ñ åãî ïîìîùüþ îáðàòíîå îòðàæåíèå ïðîñòî ãëàçàìè, íå ïðèáåãàÿ ê ÷óâñòâèòåëüíûì ôîòîýëåêòðîííûì óìíîæèòåëÿì. Èçëó÷åíèå ìîùíîãî èñòî÷íèêà ìàëîãî ðàçìåðà èëè ëàçåðà ïðîõîäèëî ÷åðåç äåëèòåëüíóþ ñòåêëÿííóþ ïëàñòèíêó, ïîñòàâëåííóþ ïîä óãëîì ê èçëó÷åíèþ, è ìîæíî áûëî ðåãèñòðèðîâàòü ñâåò, îòðàæåííûé îáðàòíî. Ïî ýòîé ñõåìå ñåãîäíÿ ìîæíî íàáëþäàòü òàê íàçûâàåìûå ñïåêëû – çåðíèñòóþ ñòðóêòóðó ÿðêî îñâåùåííîé ïîâåðõíîñòè. È çäåñü áðîñàåòñÿ â ãëàçà ñäåðæàííîñòü è àêêóðàòíîñòü âûðàæåíèé ñïåöèàëèñòà: «ß íå ñìîã íàéòè â ëèòåðàòóðå îáúÿñíåíèå ýòîãî ýôôåêòà. Ïðåäïîëàãàåòñÿ, ÷òî ýòî êàêàÿ-òî ðàçíîâèäíîñòü Ñâÿòîãî ñèÿíèÿ, ñâåòëîãî íèìáà âîêðóã òåíè îò ñàìîëåòà, ñîçäàííîé ëó÷àìè Ñîëíöà íà ëåñå è íàáëþäàåìîé ñ òîãî æå ñàìîëåòà», – è äàëåå äîïóñêàåòñÿ âîçìîæíîñòü äèôðàêöèîííîãî ðàñøèðåíèÿ îòðàæåííîãî ïó÷êà.

Äëÿ êîíòðàñòà ïðîöèòèðóþ ïåðâîå ÷àñòíîå ñîîáùåíèå: «Ïðèõîäÿò â ãîëîâó âñÿêèå (! – Ì.Ñ.) îáúÿñíåíèÿ, âïëîòü äî î÷åíü ñëîæíûõ (? – Ì.Ñ.). Âñïîìèíàþò äàæå äèôðàêöèþ: ëó÷è îãèáàþò ïðåãðàäó è óæå ïîçàäè åå ôîêóñèðóþòñÿ, ñîçäàâàÿ ïîâûøåííóþ îñâåùåííîñòü (ãäå è ÷åãî? – Ì.Ñ.).» Ñòîï-ñòîï!.. Çäåñü ïîäðîáíåå, ïîæàëóéñòà, çàÿâëåíèå ïðåòåíäóåò íà ñåíñàöèþ. Äèôðàêöèÿ – ÿâëåíèå ïðèðîäû, à çàêîíû ïðèðîäû òåì è îòëè÷àþòñÿ îò ïðèíèìàåìûõ íàøåé þíîé äåìîêðàòèåé, ÷òî íèêîãäà íå íàðóøàþòñÿ. Åñëè ñâåò ìîæåò îãèáàòü ïðåïÿòñòâèå, îí ýòî íåïðåìåííî è äåëàåò, êàêèì áû ïðåïÿòñòâèå íå áûëî, – ñàìîëåò ýòî èëè êîí÷èê èãëû. Ñîâñåì èíàÿ èñòîðèÿ – íàáëþäàåìîñòü ÿâëåíèÿ ïðèðîäû ÷åëîâåêîì. ×òî-òî ìû äîëæíû ó÷åñòü è ïðåäïðèíÿòü, ÷òîáû îáíàðóæèòü ÿâëåíèå, íàïðèìåð, îãèáàíèå ñâåòîì êîíêðåòíîãî ïðåïÿòñòâèÿ â îïðåäåëåííûõ óñëîâèÿõ.

Íå ïðåòåíäóÿ íà ïîíèìàíèå è îáúÿñíåíèå ýòîãî íåïðîñòîãî ÿâëåíèÿ, íàïîìíþ äðóãîå, íà ñòûêå ôèçèêè è ôèçèîëîãèè, – òàê íàçûâàåìûå ïîëîñû Ìàõà. Íà ðåçêîé ãðàíèöå ñâåòà è òåíè ãëàç âèäèò êàéìó. Îïèñàíèå îäíîãî èç âàðèàíòîâ ñîîòâåòñòâóþùåãî îïûòà ïðèâîäèò, íàïðèìåð, Äæ.Óîêåð â ñâîåì «Ôèçè÷åñêîì ôåéåðâåðêå» (íàðî÷íî íå íàçîâó ñòðàíèöó è íîìåð ýêñïåðèìåíòà, ìîæåò áûòü, êòî-òî ëþáîïûòíûé ïîëèñòàåò ýòó çàìå÷àòåëüíóþ ñîêðîâèùíèöó ôèçè÷åñêèõ îïûòîâ è ïîëó÷èò áîëüøîå óäîâîëüñòâèå).

Ëè÷íî îò ñåáÿ äîáàâëþ ñòàðîå íàáëþäåíèå. Çàíèìàÿñü êîãäà-òî ëþáèòåëüñêèì êèíî, ìíîãîêðàòíî çàìå÷àë ïîòðÿñàþùóþ ðàçíèöó â êà÷åñòâå äâèæóùåãîñÿ èçîáðàæåíèÿ íà ýêðàíå è ïðîåêöèè â ðåæèìå «ñòîï-êàäð». Êàê ðàç ïëîõîå, íåðåçêîå èçîáðàæåíèå íåïîäâèæíîé êàðòèíêè ïðè ðàçìåðå êàäðèêà ïðèìåðíî 4 íà 5 ìì ñ óâåëè÷åíèåì äî ìåòðîâîé âåëè÷èíû î÷åíü ïîíÿòíî, ó÷èòûâàÿ çåðíèñòîñòü ôîòî÷óâñòâèòåëüíîãî ñëîÿ áûòîâîé ïëåíêè øîñòêèíñêîãî çàâîäà, ñ ðàçðåøåíèåì îêîëî 30 ëèíèé íà ìèëëèìåòð. Íî ïî÷åìó âñå ñòàíîâèòñÿ òàêèì ÷åòêèì è êðàñèâûì, êîãäà âêëþ÷àåòñÿ ëåíòîïðîòÿæíûé ìåõàíèçì êèíîïðîåêòîðà, – âîò âîïðîñ! Âåðîÿòíî, ýòî ðåçóëüòàò áëåñòÿùåé ðàáîòû òîé âû÷èñëèòåëüíîé ìàøèíû, êîòîðîé ñíàáäèëà äàæå ñàìîãî òóïîãî ÷åëîâåêà ìàòóøêà-ïðèðîäà. Ýòèì æå ñâîéñòâîì ãëàçà, ñîåäèíåííîãî ñ ìîçãîì, òîëüêî è ìîãó îáúÿñíèòü íàøó ñïîñîáíîñòü ïðèëè÷íî âèäåòü ïðåäìåòû ñêâîçü ñëîé ÷èñòîé âîäû, õîòÿ è íå äîëæíî ýòîãî áûòü, åñëè ÷èòàòåëÿ ýòî íå øîêèðóåò.  ñàìîì äåëå, â õîðîøåì âóçîâñêîì ó÷åáíèêå ìîæíî ïðî÷èòàòü, ÷òî ïðè ïåðåõîäå ñâåòîâîãî ïó÷êà ÷åðåç ïëîñêóþ ãðàíèöó îí ïåðåñòàåò áûòü ãîìîöåíòðè÷íûì. Ïðîùå ãîâîðÿ, èçîáðàæåíèå òî÷êè óæå íå áóäåò òî÷êîé. Íî ýòî òåìà îòäåëüíîãî ðàçãîâîðà...

Åùå îäèí ôàêòîð, âîçìîæíî, ñëåäóåò ó÷èòûâàòü. Âñå âèäåëè èçâåñòíóþ êàðòèíêó, áåç êîòîðîé íå îáõîäèòñÿ íè îäíà êíèãà îá èëëþçèÿõ çðåíèÿ, – áåëàÿ ðåøåòêà íà ÷åðíîì ôîíå (íàïðèìåð, â êíèãå Äæ.Ãðåããà «Îïûòû ñî çðåíèåì» èçäàíèÿ 1970 ã. åå ìîæíî óâèäåòü íà ñ. 71). Íà ïåðåñå÷åíèÿõ áåëûõ ëèíèé ãëàç îïðåäåëåííî âèäèò ñåðîå ïÿòíî, òàê è õî÷åòñÿ åãî ñìàõíóòü. Êàê ãîâîðèë Íîáåëåâñêèé ëàóðåàò ïî ìåäèöèíå è ôèçèîëîãèè
È.Ï.Ïàâëîâ, «...çäåñü, êàê è âñþäó â ôèçèîëîãèè, ãîðàçäî áîëüøå îñòàåòñÿ íåïîçíàííîãî, ÷åì èçâåñòíîãî» (öèòèðóþ â îáðàòíîì ïåðåâîäå ñ àíãëèéñêîãî, ìîæåò áûòü, ïîñòðàäàë ñòèëü, íî ìûñëü òî÷íàÿ).

Íàêîíåö, ïîçâîëþ ñåáå íàïîìíèòü îäíó ïóáëèêàöèþ â ãàçåòå «Ôèçèêà».  ¹ 46/99 Í.Í.Èâàíîâà íàøëà ëþáîïûòíóþ öèòàòó èç Ë.Í.Òîëñòîãî: «...Êîãäà â ñîëíå÷íîå óòðî, ëåòîì, ïîéäåøü â ëåñ, òî íà ïîëÿíàõ, â òðàâå, âèäíû àëìàçû, âñå àëìàçû ýòè áëåñòÿò è ïåðåëèâàþòñÿ íà ñîëíöå ðàçíûìè öâåòàìè – è æåëòûìè, è êðàñíûìè, è ñèíèìè. Êîãäà ïîäîéäåøü áëèæå è ðàçãëÿäèøü, ÷òî ýòî òàêîå, òî óâèäèøü, ÷òî ýòî êàïëè ðîñû ñîáðàëèñü â òðåóãîëüíûõ ëèñòüÿõ òðàâû è áëåñòÿò íà ñîëíöå». Òîãäà ðåäàêöèÿ äîáàâèëà, ÷òî ýòî ìîæíî îáúÿñíèòü «çíà÷èòåëüíîé äèñïåðñèåé ñîëíå÷íîãî ñâåòà ïðè ïðåëîìëåíèè ëó÷åé íà ãðàíèöå ñðåäà–âîçäóõ, åñëè ñðåäà îáëàäàåò áîëüøèì ïîêàçàòåëåì ïðåëîìëåíèÿ». Íåëüçÿ ñêàçàòü, ÷òî âîäà îòëè÷àåòñÿ î÷åíü óæ áîëüøèì ïîêàçàòåëåì ïðåëîìëåíèÿ, íî åñëè âû ñìîòðèòå ñ áîëüøîãî ðàññòîÿíèÿ, äà ñîëíöå ïîäãëÿäûâàåò ÷åðåç âàøå ïëå÷î, – ýòî æå êàê ðàç òî, ÷òî íåîáõîäèìî äëÿ íàáëþäåíèÿ ðàäóãè, õîòÿ è íå âñå óñëîâèÿ.

Íî âîîáùå-òî, êàê õîðîøî, ÷òî è ñåãîäíÿ åñòü ëþäè, êîòîðûõ ãîäàìè áåñïîêîèò êàêîé-òî ñîëíå÷íûé çàé÷èê è ïðåäìåòû íà çåìëå, èìåþùèå «ñîáñòâåííóþ» òåíü è ñîçäàþùèå «ïàäàþùóþ», ëþäè íàáëþäàòåëüíûå è âäóì÷èâûå. Ïóñòü ïðèíåñóò èì ðàäîñòü èõ ïðîáëåìû!

Ìîäåëüíûå îïûòû è îáúÿñíåíèÿ ê íèì

Êàê è àâòîð íàáëþäåíèÿ, ïîëàãàþ, ÷òî íå äèôðàêöèÿ ÿâëÿåòñÿ ïðè÷èíîé ñâåòëîãî ïÿòíà, â êîòîðîì îêàçûâàåòñÿ òåíü ëåòÿùåãî ñàìîëåòà (èëè âåðòîëåòà). Äåëî â òîì, ÷òî ëåòÿùèå àïïàðàòû ñîçäàþò â âîçäóõå çíà÷èòåëüíûå èçìåíåíèÿ ïëîòíîñòè, â íåñêîëüêî ðàç ïðåâîñõîäÿùèå íîðìàëüíóþ.  ðåçóëüòàòå ñðåäà, îêðóæàþùàÿ ëåòàòåëüíûé àïïàðàò, ñòàíîâèòñÿ ñïîñîáíîé, êàê ëèíçà â âîçäóõå, ïðåëîìëÿòü ëó÷è ñâåòà, ÷òî è ïðèâîäèò ê ñâåòîâûì ýôôåêòàì òèïà îáñóæäàåìîãî. Ìîãóò áûòü è äðóãèå ïðè÷èíû, íàïðèìåð, òåïëîâàÿ êîíâåêòèâíàÿ íåîäíîðîäíîñòü àòìîñôåðû â ïðèêîíòàêòíîé ñ îáøèâêîé ñàìîëåòà îáëàñòè. Ýêñïåðèìåíòû ñ ëåòÿùèì ñàìîëåòîì è ñîëíöåì âåñüìà äîðîãîñòîÿùè, íî ýêâèâàëåíòîì ìîæåò áûòü ýôôåêò èñêðèâëåíèÿ ïîâåðõíîñòè âîäû ïðè åå êîíòàêòå ñ ïîñòîðîííèì òåëîì.

Èòàê, èìååì çàêðûòîå ïîìåùåíèå (2,5x2,5 ì) ñ äâóìÿ èñòî÷íèêàìè îñâåùåíèÿ – íàñòåííûì ïëàôîíîì è ëàìïî÷êîé íà âûñîòå 1,5 è 1,0 ì ñîîòâåòñòâåííî íàä ðàêîâèíîé ñ ïðîáêîé, ïðåäîòâðàùàþùåé ñòîê âîäû.  âîäó íà ïðîâîëîêå ïîãðóæàëè ÿãîäó êëþêâû, êîòîðóþ çàòåì ïîñòåïåííî ïîäíèìàëè èç âîäû è íàáëþäàëè çà âèäîì è ïîëîæåíèåì òåíåé è áëèêîâ (ôîòî 1): à – ÿãîäà ïîëíîñòüþ ïîãðóæåíà â âîäó; á – ÿãîäà ïîäíÿòà ïî÷òè ïîä ïîâåðõíîñòü âîäû; â – ÿãîäà íàä âîäîé, íî êàñàåòñÿ ïîâåðõíîñòè; ã – ÿãîäà ïîëíîñòüþ âûíóòà èç âîäû. ×åòêî ðàçëè÷àþòñÿ òðè òåíåâûå îáëàñòè: ñàìàÿ ñâåòëàÿ – ðåçóëüòàò îñâåùåíèÿ äâóìÿ èñòî÷íèêàìè (ïëàôîíîì è ëàìïî÷êîé), à òàêæå ðàññåÿííûì ñâåòîì; ïðîìåæóòî÷íàÿ (â êîòîðîé ðàñïîëîæåíà ÿãîäà) – ðåçóëüòàò ïðÿìîãî îñâåùåíèÿ òîëüêî ëàìïî÷êîé è ðàññåÿííûì ñâåòîì; òåìíàÿ – ðåçóëüòàò îñâåùåíèÿ òîëüêî ðàññåÿííûì ñâåòîì.  ñëó÷àå â òåíü ÿãîäû ðàçìûâàåòñÿ, ïî÷òè èñ÷åçàåò, çàòî ïðÿìî â åå öåíòðå îáðàçóåòñÿ ÿðêàÿ òî÷êà.  ýòîì ñëó÷àå êàê ðàç ïîâåðõíîñòü âîäû èñêðèâëÿåòñÿ, ïîñêîëüêó âîäà ñìà÷èâàåò ÿãîäó è «ïðèëèïàåò» ê íåé.

Î÷åâèäíî, ÷òî íè î êàêîé äèôðàêöèè ñâåòà çäåñü ðå÷è áûòü íå ìîæåò, ïðîèñõîäèò ïðîñòî ëó÷åïðåëîìëåíèå íà íåîäíîðîäíîñòÿõ êîíòàêòíîé ïîâåðõíîñòè. Ïîëó÷èëîñü «ïÿòíî â öåíòðå òåíè».

×òîáû ðåàëèçîâàòü óñëîâèå íåñìà÷èâàíèÿ, èç àëþìèíèåâîé ôîëüãè òîëùèíîé 150 ìêì áûëà âûðåçàíà ïëîñêàÿ ôèãóðêà ñàìîëåòà, íèæíÿÿ ïîâåðõíîñòü êîòîðîé ñìàçûâàëàñü ìèíåðàëüíûì ìàñëîì. Íà ôîòî 2, à ôèãóðêà ïëàâàåò íà ïîâåðõíîñòè âîäû (íà äíî îòáðàñûâàåòñÿ òåíü, ïî êðàþ êîòîðîé âèäíà î÷åíü óçêàÿ ÿðêàÿ ïîëîñêà), à íà ôîòî 2, á ôèãóðêà íåìíîãî ïðèòîïëåíà (êîíòóð âîêðóã òåíè ñòàë çàìåòíî ÿð÷å). Îñîáåííî õîðîøî íàáëþäàåì ýòîò ýôôåêò â äèíàìèêå: ïî ìåðå ïðèòàïëèâàíèÿ ôèãóðêè íàáëþäàåòñÿ íàðàñòàíèå «ñèÿíèÿ», ïðè÷åì ðàçìåð îáëàñòè ñâå÷åíèÿ ñóùåñòâåííî ïðåâîñõîäèò ðàçìåð òåíè, îäíàêî âìåñòå ñ óâåëè÷åíèåì ÿðêîñòè êîíòóðà âîçðàñòàþò è ðàçìåðû òåíè (÷òî â ñëó÷àå ñ ñàìîëåòîì íå íàáëþäàåòñÿ).

 äîïîëíåíèå ìîæíî îáðàòèòüñÿ ê ôîòî 2, â (èãëà-áóëàâêà ëåæèò íà ïîâåðõíîñòè âîäû â ñåêòîðå ñ îäíèì èñòî÷íèêîì ïðÿìîãî îñâåùåíèÿ) è ã (ñ äâóìÿ èñòî÷íèêàìè ïðÿìîãî îñâåùåíèÿ).  ñëó÷àå â îêîëî òåíè èãëû íàáëþäàåòñÿ îðåîë, â ñëó÷àå ã îðåîë äâîéíîé, ñàìà æå òåíü ñóæàåòñÿ. Ýòî ìîæåò îçíà÷àòü ëèøü òî, ÷òî äèñêîîáðàçíûé èñòî÷íèê ñâåòà òèïà cîëíöà íàä ñàìîëåòîì ïîçâîëÿåò ñàìîëåòó îòáðàñûâàòü óìåíüøàþùóþñÿ ñ ðàññòîÿíèåì îò Çåìëè òåíü – â îðåîëå.

Òàêèì îáðàçîì, ïîÿâëåíèå ñâåòëîãî ïÿòíà âîêðóã òåíè ñàìîëåòà îáóñëîâëåíî ïðåëîìëåíèåì ñîëíå÷íûõ ëó÷åé íà íåîäíîðîäíîñòÿõ àòìîñôåðû, ïîðîæäåííûõ ëåòàòåëüíûì àïïàðàòîì.

Þ.Å.Óñòþãèí
Ì.À.Ñòàðøîâ,
ÑÃÓ èì. Í.Ã.×åðíûøåâñêîãî, ã. Ñàðàòîâ