Техника - молодёжи 1979-06, страница 15

ось верхнего

ЗЬУКОЬОГО КАНАЛА

•ПОПАУЗА

200Мо""⁴^ ЗО©

ось нижнего

3&УК0ЮГ0 КАНАЛА

темперАтурд

Зависимость распределения температуры в атмосфере от высоты.

дне которого мы живем, далеко не однороден. В такой среде траектория светового луча неизбежно искривляется. Это заметили еще греческие ученые I и II вв. н. э. Клео-мед и Птолемей. В их трудах упоминается рефракция светового луча в атмосфере, из-за чего звезды и планеты видны несколько выше того места, где они находятся в действительности. Они объяснили это явление преломлением света в воздухе.

Воздушные линзы

Атмосфера Земли подобна огромной воздушной линзе с малым показателем преломления. Его величина равна отношению скоростей распространения электромагнитных волн (в том числе и света) в вакууме и в воздухе. Однако этот показатель непостоянен, зависит от атмосферного давления, температу-

Явление сверхслышимости, возникающее из-за прорыва звуковых волн сквозь «нижнюю стенку» звукового канала.

ры, влажности. При определенных метеорологических условиях создается как бы целая цепочка атмосферных линз, которая так искривляет траекторию луча, что он распространяется почти параллельно земной поверхности. Причем световые лучи постоянно «перефокусируются» к центру невидимой оси этих линз. Теоретически, если бы такие метеоусловия смогли возникнуть на всей планете, можно было бы окинуть взглядом весь земной шар и увидеть... собственный затылок. Вероятность такого события, конечно, ничтожно мала. Однако, когда такая ситуация создается на очень больших расстояниях, возникают миражи-рекордсмены.

Цепочку этих линз можно уподобить уже упоминавшемуся диэлектрическому волноводу. В диэлектрическом стержне волноводный эффект обусловлен тем, что скорость волн в нем меньше, чем в воздухе, причем у центра стержня она еще уменьшается. Поэтому фронты волн прижимаются к стержню, и энергия концентрируется внутри диэлектрика.

Атмосферные линзы далеки от идеальных. Те, что применяются в телескопах и фотокамерах, сделаны из стекла и строго однородны по показателю преломления. Отметим, что искривление траектории света и характер изображения при этом определяются кривизной их поверхности. Линзы природные не имеют определенной формы, они расфокусированы и астигматичны. А характеристики их меняются самым причудливым образом. Отсюда удивительная способность создавать различные видения и искажать изображения реальных объектов.

Американский метеоролог

А. Фрейзер разработал подробную «теорию Фата Морганы» и даже математическую модель ее. Мираж,

100 450 200

рдсстоаиие ь км источник е>е>укд

SzzSSzSi

0 ciso w 550 ьоо 650 7ро

зоны ₍ прорыьа луцеи через ии жнюю стенку'звуко&ого

канала сьерхсль\ши|\лости

ПРОБЛЕМЫ И ПОИСКИ

полученный им на выходе ЭВМ, почти не отличался от естественного.

Искусственные световые волны, генерируемые лазером, при миражах распространяются, как обычный свет. Их дальность действия намного превышает прямую видимость. Поэтому бывало, что лазерные системы связи устойчиво работали на расстоянии свыше 300 км.

Появление мощных лазеров привело к фундаментальным открытиям в оптике. Родилось даже ее новое направление — нелинейная оптика, в которой показатель преломления среды зависит от интенсивности пучка света. А в 1962 году советский физик Г. Аскарьян предсказал явление самофокусировки светового луча, когда луч лазера сам создает себе волновод! И не разбегается в стороны, как солнечный луч, а стягивается в тончайшую световую нить. Правда, для этого необходимо получить определенную мощность лазера. Например, если среда распространения — сероуглерод, то требуется лазер в 10 кВт, а в некоторых сортах оптического стекла достаточно и 1 Вт.

АР

Сы л*

в

0 10 15 20 25 50 35 ЧО 45 50 55 60 tMHH

Эхо ядерного взрыва, зарегистрированное в 11 500 км от места испытания.

Новое открытие не зря назвали сенсацией века. Ведь появилась возможность использовать самофокусирующиеся лучи для передачи энергии на большие расстояния без потерь. Только вот получить стабильный канал пока не удалось. Зато в самофокусированном луче обнаружилась... высокотемпературная плазма, что сразу же заинтересовало специалистов по термоядерной энергетике. Проблема самофокусировки еще ждет своего решения, и сейчас трудно предугадать, какие новые возможности откроются перед нами. Аскарьян предсказал, что самофокусироваться могут не только световые, но и радио-, ультра- и гиперзвуковые волны, возбуждаемые мощными лазерами в плотных средах.

Вестники ураганов

В 1837 году в Лондоне в честь коронации королевы Виктории был произведен мощный артиллерийский салют. Гром орудий был слышен не только в столице, но и на материке, в 200—300 км от нее. А в других английских поселках, отда-

13