Горячее
Лучшее
Свежее
Подписки
Сообщества
Блоги
Эксперты
Войти
Забыли пароль?
или продолжите с
Создать аккаунт
Регистрируясь, я даю согласие на обработку данных и условия почтовых рассылок.
или
Восстановление пароля
Восстановление пароля
Получить код в Telegram
Войти с Яндекс ID Войти через VK ID
ПромокодыРаботаКурсыРекламаИгрыПополнение Steam
Пикабу Игры +1000 бесплатных онлайн игр Hit Ball — аркадный шутер с элементами рогалика! Сражайся с нескончаемыми волнами врагов, усиливай свои навыки и пробивайся сквозь уровни, полные ловушек и грозных боссов!

Хитбол

Аркады, Казуальные, Для мальчиков

Играть

Топ прошлой недели

  • Oskanov Oskanov 9 постов
  • Animalrescueed Animalrescueed 46 постов
  • AlexKud AlexKud 33 поста
Посмотреть весь топ

Лучшие посты недели

Рассылка Пикабу: отправляем самые рейтинговые материалы за 7 дней 🔥

Нажимая «Подписаться», я даю согласие на обработку данных и условия почтовых рассылок.

Спасибо, что подписались!
Пожалуйста, проверьте почту 😊

Помощь Кодекс Пикабу Команда Пикабу Моб. приложение
Правила соцсети О рекомендациях О компании
Промокоды Биг Гик Промокоды Lamoda Промокоды МВидео Промокоды Яндекс Маркет Промокоды Отелло Промокоды Aroma Butik Промокоды Яндекс Путешествия Постила Футбол сегодня
0 просмотренных постов скрыто
182
daybit
daybit
5 лет назад
Наука | Научпоп

Лунная дорожка - почему длинная и узкая⁠⁠

Всем привет. Хочу представить геометрические построения, которые покажут, почему лунная (или солнечная) дорожка такая длинная (в сторону источника света) и узкая. Вот несколько примеров:

Если бы поверхность воды была горизонтальна в каждой точке водоёма, мы бы видели отражение луны (солнца) как в зеркале, такого же углового размера как и источник света (примерно 0.5 градуса). Однако в водоёмах почти всегда бывают волны, которые отклоняют поверхность воды на некий угол от горизонтали. Условно волну можно представить следующим образом:

Как видно из рисунка, поверхность воды горизонтальна в районе гребня и подошвы волны (оранжевые отрезки), и наклонена на некий максимальный угол α (крутизна склона волны) между гребнем и подошвой (зелёный отрезок). Последний угол определяет, насколько "расползётся" пятно, в котором отражается источник света.


Однако с ходу не совсем понятно, почему дорожка имеет вытянутую форму. Представим, что в случае невозмущённой поверхности воды источник света отражается в точке А:

Возникает вопрос - почему мы видим отражения источника света в точках В и С (вдоль дорожки) и не видим этих отражений слева и справа, в точках D и Е, отстоящих от центральной точки А на таком же угловом расстоянии, что и В, С? Ведь максимальный угол наклона волны α примерно одинаков для всех точек водоёма, а волны в свою очередь сориентированы по поверхности хаотично (то есть равновероятно во все стороны, по любому азимуту).


Чтобы ответить на этот вопрос, давайте рассмотрим луч света, падающий на горизонтальное зеркало, а затем покачаем его вокруг разных осей. Выберем угол падения достаточно пологим, что соответствует невысокому положению луны (солнца) над горизонтом (угол φ). Я специально выбрал слово "пологий", поскольку в физике углом падения строго говоря называется угол между лучом и перпендикуляром к поверхности падения (см. угол β на рисунке), и он в данном случае близок к 90 градусам:

Как видно из рисунка (10 клеток влево, 1 клетка вверх), угол φ равен арктангенсу 1/10, то есть 5.7 градуса. Это вполне соответствует случаю лунной дорожки, когда луна (солнце) расположены невысоко, в нескольких градусах выше горизонта. Вспоминаем, что угол падения β равен углу отражения γ, ставим экран и видим, куда попадает отражённый луч.


Теперь изменим точку зрения, посмотрим вдоль луча, и попробуем покачать зеркало на небольшой ОДИНАКОВЫЙ угол вокруг двух осей - сначала поперечной (обозначена бордовым) к плоскости падения луча, а затем продольной (обозначена зелёным):

При этом последим за характером отклонения отражённого луча. При повороте зеркала вокруг "бордовой" оси на угол θ отражённый луч будет поворачиваться на двойной угол, на 2*θ. Пусть угол θ будет таким, чтобы отражённый луч в нижнем положении почти доходил до горизонтального состояния, то есть в данном случае θ = 2.3°. При этом мы увидим следующую картину (гиф из двух кадров, перещёлкивается положение зеркала и отражённого луча):

То есть мы видим существенное изменение траектории отражённого луча, на 2θ = 4.6° в обе стороны.


Во втором случае, когда мы поворачиваем зеркало относительно второй (зелёной) оси на тот же угол θ, направление отражённого луча меняется на порядок меньшую величину. Следующий рисунок может пояснить, почему так происходит:

Колебания зеркала на небольшой угол θ относительно продольной оси (обозначена на рисунке зелёным) почти соответствуют вращению вокруг оси, совпадающей с начальным направлением луча (до отражения). Таким образом можно достроить начальный луч до плоскости наблюдения (экран), до точки О, и тем самым получить конус с углом раствора 4φ (на рисунке показана половина раствора 2φ), вокруг которого происходят угловые колебания отражённого луча АВ (на угол θ). И если максимальный угол колебания θ = 2.3° (как и в предыдущем случае), то угловое смещение отражённого луча составит всего лишь (θ/360°)*2*π*2φ = 0.46°, то есть в 10 раз меньше, чем в случае колебаний зеркала вокруг поперечной оси, см. гиф из двух кадров:

Поскольку я понимаю, что могу легко ошибиться в своих построениях, этот вывод я проверил через:

1) моделирование в Экселе - через вектор падающего луча f, вектор нормали к отражающей поверхности n, и формулу вектора отраженного луча r = f-2n·(f·n);

2) научпоп книгу "Удивительная физика", в которой выведена формула отношения двух видимых полуосей пятна = sin(φ), что в нашем случае как раз составляет 1/10.


Из формулы следует, что чем выше будет светило, тем относительно шире будет дорожка, вплоть до круглого пятна в случае зенита (и если мы будем наблюдать пятно откуда-то сверху вниз).


Также я провёл эксперимент, в котором направил луч фонаря на зеркало, а противоположную стену использовал как экран для отражённого луча. В эксперименте:

1) покрутил зеркало на 360 градусов вокруг вертикальной оси (убедиться, что оно горизонтально, а значит отражённый луч практически не будет менять своё направление при вращении);

2) покачал вокруг двух осей (продольной и поперечной), показав разницу колебаний отражённого луча на стене-экране;

3) подпёр один край зеркала подставкой, зафиксировав тем самым угол наклона относительно горизонтали, и прокрутил зеркало на 360 градусов вокруг вертикальной оси, при этом отражённый луч нарисовал на стене фигуру, близкую к эллипсу.

В заключение сошлюсь на пост двухлетней давности - в выделенном комментарии человек @troshki как раз сожалеет, что у него не получилась узкая дорожка, и что луна в кадр не поместилась - после представленного выше материала вы уже понимаете, что одно закономерно вытекает из другого.

Показать полностью 7 1
[моё] Лунная дорожка Оптика Геометрия Ликбез Гифка Видео Длиннопост
24
Agoez
Agoez
5 лет назад

Лунная дорожка⁠⁠

Полнолуние и лунная дорожка в Чёрном море.
Сочи, 11 декабря, 6 утра.

Показать полностью 2
[моё] Луна Лунная дорожка Море
7
acapella777
acapella777
6 лет назад

Пейзаж⁠⁠

Показать полностью 1
[моё] Показалось Озеро Лунная дорожка Рыбалка Авто
3
17
antantshow
antantshow
6 лет назад

Орион⁠⁠

Фотал на Huawei P10. ISO: 400, выдержка 8 сек.

Орион
[моё] Созвездие Ориона Лунная дорожка Фотография
8
152
alex763
alex763
7 лет назад
Лига фотографов

Восход Луны над Викторией⁠⁠

Восход Луны над Викторией

Солнце только что зашло. Луна красная из-за водяных паров над океаном

[моё] Океан Луна Лунная дорожка Сейшелы Тропики Ночь Фотография
15
1142
sparksufa
7 лет назад
Республика Крым

Лунный свет⁠⁠

Лунный свет

судак, Крым, 22.08.2018 снял на mi mix 2s )

Показать полностью 1
[моё] Крым Ночь Луна Город Судак Лунная дорожка
85
9
MeTreech
MeTreech
7 лет назад

Куда ведёт тебя, лунная тропа...⁠⁠

Показать полностью 3
[моё] Луна Краснодар Озеро Город Лунная дорожка Длиннопост
3
48
artekartem01
artekartem01
8 лет назад

На видео танцор из Нальчика получил по лицу за «лунную походку» перед женщинами⁠⁠

На видео танцор из Нальчика получил по лицу за «лунную походку» перед женщинами

Старшее поколение не оценило красивые движения


Екатерина ВЛАДИМИРОВА / Нальчик / 7 июня


В Сети появилось видео с танцами в Кабардино-Балкарии. Звучит песня Майкла Джексона, под которую поп-король танцевал знаменитую «лунную походку».


На кадрах молодой парень копирует движения Джексона, хорошо двигается. Сначала он проделывает все это в середине танцпола. Но потом решает «покрасоваться» перед сидящими у стенки на стульчиках женщинами.


В конце он прикладывает руку к паху и качает тазом – знаменитое движение Майкла Джексона в клипе и на сцене. Но вот проходящий седовласый мужчина такого жеста не оценил и врезал юнцу по лицу.

Ну что ж, суровые кавказские традиции…

источник


P.S. Дедушка немного взбодрил паренька

Показать полностью 1
Кавказ Кабардино-Балкария Танцпол Майкл Джексон Лунная дорожка Видео
81
Посты не найдены
О нас
О Пикабу Контакты Реклама Сообщить об ошибке Сообщить о нарушении законодательства Отзывы и предложения Новости Пикабу Мобильное приложение RSS
Информация
Помощь Кодекс Пикабу Команда Пикабу Конфиденциальность Правила соцсети О рекомендациях О компании
Наши проекты
Блоги Работа Промокоды Игры Курсы
Партнёры
Промокоды Биг Гик Промокоды Lamoda Промокоды Мвидео Промокоды Яндекс Маркет Промокоды Отелло Промокоды Aroma Butik Промокоды Яндекс Путешествия Постила Футбол сегодня
На информационном ресурсе Pikabu.ru применяются рекомендательные технологии