В.К.Журавлев, Ф.Ю.Зигель, Тунгусское диво. Создание акустических миражей

Представим себе, что атмосфера идеально чистая и сухая и поэтому в ней происходит только молекулярное рассеяние. Солнце находится на горизонте. Каким должно быть распределение степени поляризации по небосводу, согласно формуле (2.3) ? Степень поляризации должна быть равной 0% в направлении на Солнце ( = 180°) и на антисолярную точку ( = 0°). В направлении на зенит ( = 90°) она должна составлять 100%.

В действительности эта формула выполняется в самом грубом приближении только в областях неба, далеких от Солнца и от горизонта, даже при очень высокой прозрачности атмосферы. Фактически наблюдаемая картина распределения степени поляризации по небосводу довольно сложная. Оказывается, на небе не две точки, как предсказывает теория Рэлея, в которых степень поляризации равна нулю, а четыре. Их назвали нейтральными точками . Только от этих четырех точек небосвода рассеянный свет оказывается совсем не поляризованным (естественным). Весь остальной небосвод посылает рассеянный свет частично поляризованный, с разной степенью и с разным положением плоскости поляризации.

Нейтральные точки носят имена ученых, их впервые обнаруживших. Это точки: Араго (A ), Бабине (Вa ), Брюстера (Вr ) и IV точка, которую „открыли" позднее остальных уже при наблюдении с высотных самолетов. Все нейтральные точки располагаются в плоскости солнечного вертикала, точки Ва и Вr над и под Солнцем, точки A и IV над и под антисолярной точкой ().

Расстояние нейтральных точек от Солнца и антисолярной точки не остается постоянным, оно изменяется от 12 до 30° в зависимости от высоты Солнца, степени замутнения атмосферы, альбедо земной поверхности и длины волны света. При средней мутности атмосферы и низком Солнце это расстояние составляет 16-18°.

При поднятии Солнца точки Ва и Вr приближаются к Солнцу, а A и IV - к антисолярной точке и вместе с нею уходят под горизонт. При увеличении мутности атмосферы или альбедо Земли нейтральные точки удаляются от Солнца и антисолярной точки.

Максимальная степень поляризации наблюдается в зените при положении Солнца на горизонте или при небольшом угле погружения под горизонт. По мере поднятия Солнца область максимальной поляризации уходит из зенита, оставаясь вблизи солнечного зенита.

Максимальная измеренная степень поляризации нигде, ни при каких условиях наблюдения не достигала 100%. Приведем максимальные значения, отмеченные за многолетние периоды систематических измерений в разных точках Советского Союза: в Павловске (под Ленинградом) 82%, в Свердловске 83,7%, в Крыму на г. Аи-Петри 84,7%.

В чем же причина таких низких значений максимальной степени поляризации по сравнению с теоретическими предсказаниями? Причин несколько. Во-первых, это постоянное присутствие в атмосфере аэрозоля, рассеяние на котором, как уже говорилось, заметно уменьшает степень поляризации во всех направлениях и тем сильнее, чем крупнее частицы аэрозоля и чем их больше. Во-вторых, это многократное рассеяние света, также всегда происходящее в атмосфере. Свет, рассеянный многократно, оказывается менее поляризованным по сравнению с однократно рассеянным. Поэтому „добавка" многократного рассеяния в общий пучок рассеянного света, идущего из любого направления, увеличивает его яркость и одновременно снижает степень поляризации. Есть и третья причина - это некоторые особенности в строении молекул основных газов, составляющих воздух (так называемая анизотропия молекул), которые снижают степень поляризации примерно на 5%.

Распределение положения плоскости поляризации по небосводу сильно изменяется с увеличением высоты Солнца и мутности атмосферы.

Степень поляризации небосвода чувствительно реагирует на всякое уменьшение прозрачности воздуха, вызванное, например, большими по площади лесными или степными пожарами. Особенно резкое снижение степени поляризации наблюдалось после мощных извержений вулканов взрывного типа: Кракатау в 1883 г., Катмая в 1912 г., Агунга в 1963 г. и других. Максимальная степень поляризации над обширными площадями земного шара, и не только в районе извержения, а и в других частях света, не превышала 50%. Пониженная по сравнению с „нормой" степень поляризации держалась на протяжении одного-двух лет после извержения. Вскоре после извержений появлялись четыре новые нейтральные точки: две слева и справа от Солнца и две аналогично около антисолярной точки. Эти точки также наблюдались в течение одного-двух лет.

НЕЙТРАЛЬНЫЕ ТОЧКИ. Небольшие участки небесного свода, в направлении которых рассеянный солнечный свет неполяризован. В идеальной релеевской атмосфере таких точек было бы две: совпадающая с солнечным диском и диаметрально ему противоположная (антисолярная). Вследствие многократного рассеяния и рассеяния на крупных частичках в действительной атмосфере обнаруживается три Н. Т. в вертикальной плоскости, проходящей через зенит наблюдателя и солнце. Это: 1) точка Араго, расположенная в среднем на 15° выше ан-тисолярной точки; 2) точка Бабинэ- на 15° выше солнечного диска; 3) точка Брюстера - на 15° ниже солнечного диска. По мере приближения солнца к горизонту расстояние точки Араго от антисолярной точки постепенно уменьшается, а расстояния точек Бабинэ и Брюстера от солнца постепенно увеличиваются. При солнце в зените точки Бабинэ и Брюстера сливаются с ним. С возрастанием мутности воздуха расстояния Н. Т. от солнца или от антисолярной точки растут. См. поляризация рассеянного света.[ ...]

В нейтральной или слабокислой среде образование Ре(ОН)2 невозможно; вместо него образуются различные гидроксикомплек-сы Ре(II) и комплексы с другими анионами, имеющимися в растворе. Эти анионы отражают характер окружающей среды, в которую помещен металл, например, ионы хлора в морской воде или сульфат-ионы в атмосфере пормышленных районов.[ ...]

Состояние атмосферы в основной серии экспериментов полагалось нейтральным - класс устойчивости по Паскуиллу - D, скорость ветра в свободной атмосфере на высоте Юм - и - 10 м/с. Температура окружающей атмосферы -288 К, поверхности земли - 287 К, относительная влажность воздуха - 0,66.[ ...]

Загрязнение атмосферы соединениями серной и азотной кислот с последующим выпадением осадков называется кислотными дождями. Кислотные дожди образуются в результате выброса в атмосферу оксидов серы и азота предприятиями топливно-энергетического комплекса, автотранспортом, а также химическими и металлургическими заводами. При анализе состава кислотного дождя основное внимание обращается на содержание катионов водорода, определяющих его кислотность (pH). Для чистой воды pH = 7, что соответствует нейтральной реакции. Растворы с pH ниже 7 считаются кислыми, выше - щелочными. Весь диапазон кислотности-щелочности охватывается значениями pH от 0 до 14. Примерно две трети кислотных дождей вызываются диоксидом серы. Оставшаяся треть обусловлена в основном оксидами азота, которые также служат одной из причин парникового эффекта и входят в состав городского смога.[ ...]

Число ионов в атмосфере, несмотря на непрерывное действие ионизатора, не может увеличиваться беспредельно. Часть ионов вследствие различных причин теряется и их количество в единице объема воздуха приближается к постоянному значению. Ему соответствует установление некоторого стационарного режима, когда число вновь образовавшихся ионов оказывается равным числу исчезающих. Основной причиной их исчезновения является процесс воссоединения попарно ионов противоположных знаков, т.е. их рекомбинация. Поскольку каждый ион имеет лишь один элементарный заряд, объединение положительно и отрицательно заряженных ионов ведет к образованию нейтрального комплекса.[ ...]

Известно, что в нейтральной среде содержание ионов водорода (Н+) соответствует pH = 7. Кислотными осадками называют дожди, туманы, снег, которые имеют pH [ ...]

Если градиент в атмосфере примерно равен Г (рис. 1.8, б), то "ячейка" воздуха при любых перемещениях будет иметь такую же температуру, как и окружающий ее воздух. При такой безразличной (или нейтральной) устойчивости дальнейшее самопроизвольное перемещение "ячейки" не произойдет. В том случае, когда градиент воздуха меньше величины Г, атмосферу называют подадиабатической или слабоустойчивой. Поведение "ячейки", случайным образом смещенной в вертикальном направлении, в этом варианте характеризуется стремлением вернуться в первоначальное расположение.[ ...]

Ионы образуются в атмосфере под влиянием внешних воздействий, при отрыве от нейтральных молекул электронов. Остающиеся части молекул, потерявшие электрон, образуют положительные ионы. Свободные электроны, присоединяясь к нейтральным молекулам, образуют с ними отрицательные ионы.[ ...]

Кроме относительно нейтральных примесей, таких как азот, углекислый газ, отходящие газы могут иметь высокое содержание кислорода, озона, окислов азота и серы, соединений хлора, фтора и т. д. Присутствие их в окружающей атмосфере вредно отражается на здоровье, оказывает корродирующее действие на аппаратуру, угнетает растительность. Большое значение имеет очистка газов от окиси углерода, паров органических растворителей. В условиях крупномасштабного производства возникает необходимость улавливания даже углекислого газа.[ ...]

Хорошо известно, что атмосфера иногда бывает устойчивой, иногда неустойчивой, а иногда - ни той, ни другой. В последнем случае говорят, что атмосфера нейтральна. В устойчивой атмосфере некоторый объем воздуха, получивший смещение из своего исходного положения по высоте, стремится вернуться обратно. Причиной начального смещения может послужить, например, турбулентность, о которой мы упоминали выше.[ ...]

Распространяющиеся в атмосфере вещества естественного происхождения, возникшие в результате биологических процессов, лесных пожаров, опустынивания, вулканической деятельности, переноса морской соли, могут быть кислотными, щелочными или нейтральными. Антропогенное воздействие существенно меняет не только соотношение кислот и щелочей в осадках, но и роль различных соединений в процессе закисления осадков.[ ...]

Поглощение радиации в атмосфере пылью и дымами носит в основном неселективный (нейтральный) характер. В этом случае энергетическая яркость источника излучения не меняет своей относительной спектральной плотности, т.е. качественного состава, и относительный вклад всех спектральных интервалов в интегральное значение энергии по всему спектру остается прежним, уменьшается лишь энергетическая яркость всего излучения.[ ...]

В книге изложена химия нейтральных, заряженных и возбужденных частиц в атмосфере. Большое внимание уделено кинетике процессов и лабораторным исследованиям типичных реакций с участием метастабильных частиц. Рассмотрены также основные процессы, связанные с загрязняющими примесями.[ ...]

Наряду с моделированием нейтральной стратификации, что осуществлено в приведенных экспериментах, важно научиться создавать и другие типичные стратификации атмосферы, так как значения максимальных концентраций при разных вариантах состояний атмосферы будут существенно различными.[ ...]

При определении оксидантов нейтральным иодидным методом очень сильно мешают часто присутствующие в атмосфере сернистый газ и сероводород. При этом занижающее действие 1 моля Э02 эквивалентно действию 1 моля 03. Первоначально для предварительного поглощения сернистого газа использовали раствор КМп04 в серной кислоте . Позже был предложен более эффективный фильтр, представляющий собой стекловолокнистую бумагу, пропитанную сернокислым раствором Сг03 . Хотя по данным авторов влажность воздуха не влияет на эффективность фильтра, это влияние, по-видимому, все же весьма существенно . Кроме того, наблюдается частичное окисление на фильтре окиси азота до двуокиси, которая завышает результаты анализа. Для исключения влияния окислов азота авторы работы заменили стекловолокнистую бумагу силикагелем. Однако при этом возросло влияние влажности воздуха на эффективность фильтра. Таким образом, проблему устранения мешающего действия сернистых соединений решить до конца не удалось. Несмотря на это, защитные фильтры нашли широкое распространение в США .[ ...]

Поскольку состояние устойчивости атмосферы, по существу, определяется интенсивностью вертикальных конвективных течений, оно может существенно изменяться даже в течение суток. Характерное распределение стабильности атмосферы в течение дня (для средних широт) представлено на рис. 3 для различных времен года. Как видно, распределение состояний устойчивости атмосферы в “холодное” и ‘"теплое” время года весьма отличаются. Так, в “холодное” время года доминируют нейтральное и стабильное состояние атмосферы, а в “теплое” время года: ночью - стабильное, а днем - неустойчивое (табл. 1).[ ...]

Существует довольно много моделей атмосферы, одна из которых приведена на рис. 12.2. Многие организации, университеты создавали свои модели атмосферы, часть из них принята за стандарты при ряде технических расчетов. Пример стандартной модели атмосферы СССР приведен на рис. 12.3. Такие оцифрованные модели достаточно хорошо передают «усредненную» вертикальную структуру атмосферы, в частности температурный ход, вертикальный профиль давления и плотности. Сложнее обстоит ситуация с моделированием верхней атмосферы. Она хуже поддается модельному описанию, поскольку наряду с нейтральным газом здесь присутствует магнитоактивная плазма, которая весьма сложно реагирует на изменение внешних условий.[ ...]

При скорости ветра более 30 км/час и нейтральной атмосфере дымовая струя бывает конусообразной (рис. 19, б). Это означает, что дым рассеивается по конусу, причем имеют место лишь незначительные перемещения оси струи в горизонтальном и вертикальном направлениях.[ ...]

ЗЕМНАЯ КОРОНА. Внешняя область земной атмосферы, расположенная над экзосферой или рассматриваемая как ее верхняя часть; простирается от 1-2 тыс. км более чем до 20 тыс. км. Она состоит преимущественно из ускользающего из экзосферы ионизированного водорода плотностью в среднем около 1000 ионов на 1 см2, а также из небольшого количества нейтрального водорода. Ниже 2000 км она, кроме водорода, содержит также ионизированный кислород и азот. В межпланетном пространстве средняя концентрация ионов не больше, а возможно, существенно меньше 100 ионов на 1 см2.[ ...]

Явление диффузии аэроионов в свободной атмосфере имеет место главным образом близ почвы, где наблюдается большая разность в концентрации аэроионов между почвенным воздухом и прилегающими к нему слоями. Явление адсорбции протекает в пограничных слоях между воздухом и твердой или жидкой поверхностью. Аэроионы, соприкасаясь с поверхностью почвы, воды, растительностью, отдают им свои заряды и превращаются в нейтральные молекулы. Как показал Эберт, влияние адсорбции наблюдается только в газовом слое, равном 0,01 мм и прилегающем непосредственно к твердой или жидкой поверхности. Вследствие резкого понижения концентрации аэроионов в этом слое аэроионы близко прилегающих слоев постоянно диффундируют в этот слой, вызывая явление диффузии ионов в последующих слоях.[ ...]

Теперь вы, вероятно, уже догадались, что в нейтральной атмосфере объем воздуха, которому придано некоторое смещение, просто останется на той высоте, куда он был смещен. Он не будет ни ускоряться в направлении смещения, ни возвращаться на первоначальную высоту.[ ...]

Изменение по высоте концентрации и состава нейтральных частиц верхней атмосферы определяет основные закономерности изменения параметров ионосферы: степени ионизации, ионного состава и эффективного коэффициента рекомбинации. В области D наблюдаются низкие значения электронной концентрации (Ne [ ...]

Аргон, неон, гелий и другие благородные газы атмосферы в экологическом плане считаются нейтральными (на данном уровне знания).[ ...]

Биологическая фиксация молекулярного азота атмосферы в почве осуществляется двумя группами бактерий: свобод-ноживущими аэробными и анаэробными и клубеньковыми бактериями, живущими в симбиозе с бобовыми растениями. Важнейшим представителем первой группы из аэробов является Azotobacter, а из анаэробных - Clostridium pasteu-rianum. Благоприятная среда для активной деятельности клубеньковых бактерий - хорошо аэрируемые почвы со слабокислой и нейтральной реакцией. Деятельность бактерий азотфиксаторов имеет важное значение в общем балансе азота в земледельчески используемых почвах. Поэтому для деятельности клубеньковых бактерий важно проводить окультуривание почв. Чтобы увеличить численность клубеньковых бактерий, в почву вносят бактериальный препарат нитрагин, содержащий активные расы клубеньковых бактерий.[ ...]

Молекулы озона, как и кислорода, электрически нейтральны, т. е. не несут электрического заряда. Поэтому само по себе магнитное поле Земли не влияет на распределение озона в атмосфере. Верхние слои атмосферы, где под воздействием космических и солнечных лучей образуются ионы различных газов (аэроионы), называют ионосферой. Она практически совпадает с озоновым слоем.[ ...]

С целью контроля за аэрозольным загрязнением атмосферы в СССР Главной геофизической обсерваторией им. А. И. Воейкова была создана сеть станций для наблюдений за оптической плотностью аэрозоля и спектральной прозрачностью атмосферы . На указанной сети станций наблюдения за оптической плотностью аэрозоля проводятся в ультрафиолетовой и видимой областях спектра начиная с 1972 г. На рис. 3.8 показаны некоторые результаты таких наблюдений. Как видно из рисунка, оптическая плотность аэрозоля в области спектра 370-530 нм в основном уменьшается с ростом длины волны. В области спектра 325-370 нм отмечается как увеличение 8 , с ростом Я, так и уменьшение 6 и нейтральный ход этой величины. Из рис. 3.8 следует, что теоретические расчеты 8 , не противоречат экспериментальным данным.[ ...]

Ион, состоящий из одной заряженной молекулы. В атмосфере М. И. существует весьма короткое время, поскольку вокруг него, как центра, начинают группироваться нейтральные молекулы, что приводит к образованию легкого иона.[ ...]

Потеря молекулами атомов атмосферных газов из верхней части атмосферы (из экзосферы) в космическое пространство. Таким образом рассеиваются (ускользают) отдельные наиболее быстро движущиеся частицы, скорость движения которых превышает вторую космическую скорость. Ускользание частиц начинается с высоты (уровня диссипации) у где вследствие уменьшения плотности воздуха создается возможность такого свободного пробега частиц, при котором они могут покинуть атмосферу без столкновения с другими частицами. В среднем это около 600 км над земной поверхностью, откуда и следует считать начало экзосферы. Вторая космическая скорость равна здесь 10,68 км/с. Рассеиваются в особенности нейтральные атомы водорода. Возможна также диссипация ионов и электронов при разогреве в полярных сияниях и под действием электрических полей; возможность такой диссипации ионов определяется отношением их заряда к массе.[ ...]

Прочие формы вредного воздействия диоксида серы. В то время как железо в нейтральной и даже во влажной атмосфере лишь в небольшой мере подвержено коррозии, кислотность присутствующей в атмосфере влаги, поглотившей из воздуха 302, вызывает усиление коррозии и тем самым чрезвычайно большой материальный ущерб. Такие чувствительные к кислотам строительные материалы, как известняк и бетон, подвергаются быстрому разрушению в атмосфере, содержащей 502.[ ...]

Диоксид серы через стадию образования кислоты переходит в аммонийную соль - нейтральный сульфат аммония или бисульфит аммония. Анализ кислых аэрозолей показал, что сульфат аммония составляет около 40 %, серная кислота - 60 %. В городах с повышенным загрязнением диоксидом азота в аэрозолях преобладает азотная кислота, при избытке аммиака в атмосфере она отсутствует.[ ...]

Фрейденберг и Адам смешивали различные типы лигнина с 2% никеля и нагревали его в атмосфере водорода до 400 . Еловый лигнин Шол-лера дал 42-44%, еловый лигнин Бергиуса - 30-39%, а солянокислотный буковый или тополевый лигнин - 40--50% дистиллятов, растворимых в эфире, которые были разделены на фенольную и нейтральную фракции. Высокий выход ароматических производных по сравнению с гидроароматическими соединениями указывал, что гидрогенолиз являлся главной реакцией.[ ...]

Метод стандартизируется по перекиси водорода. Эмпирически было найдено, что этот метод дает в 2 раза более высокие результаты определения оксидантов в атмосфере по сравнению с нейтральным иодидным методом . Это, вероятно, объясняется тем, что для окисления 1 моля фенолфталеина достаточно 0,5 моля 03, в то время как Н202 требуется 1 моль . К недостаткам метода следует отнести тесную зависимость окраски фенолфталеина от pH среды, чем, по-видимому, объясняется криволиней-ность градуировочного графика. Для устранения влияния углекислоты воздуха предложено использование буфера . Метод обладает довольно низкой воспроизводимостью построения шкалы (+30%) , на которую оказывает влияние температура реагентов. Разные способы добавления реагентов несколько изменяют характер градуировочного графика. Метод, вероятно, сравнительно мало подвержен мешающему действию Э02 (2-4%) и N02 (15%) . Представляется весьма сомнительным, чтобы углеводороды могли восстанавливать окрашенную хиноидную форму фенолфталеина в бесцветный фенолфталеин, тем самым занижая результаты анализа, как об этом сообщается в работе .[ ...]

ТЕОРИЯ ПОЛЯРИЗАЦИИ СОРЕ. Теория поляризации света, построенная с учетом деполяризующего действия вторичного рассеяния; позволяет объяснить отклонение наблюдаемых в атмосфере величин поляризации от вычисленных по теории Релея, а также образование нейтральных точек на небесной сфере.[ ...]

Солнечно-земные связи. Так принято называть ответные реакции географической оболочки на изменения солнечной активности. В настоящее время солнечную активность связывают с регулярным образованием в атмосфере Солнца пятен, факелов, вспышек, протуберанцев. В середине XIX в. швейцарский астроном Р. Вольф вычислил количественный показатель солнечной активности, известный во всем мире как число Вольфа. Этот индекс используют в тех случаях, когда стремятся установить число групп солнечных пятен и строение каждой из них. Обработав накопленные к середине прошлого века материалы наблюдений за солнечными пятнами, Вольф смог установить средний 11-летний цикл солнечной активности. Фактически же интервалы времени между годами максимальных или минимальных чисел Вольфа колеблются от 7 до 17 лет. Одновременно с 11-летним циклом протекает вековой, точнее 80-90-летний, цикл солнечной активности. Несогласованно накла-дываясь друг на друга, они вносят заметные изменения в процессы, совершающиеся в географической оболочке. Энергетической базой солнечно-земных связей выступает энергия электромагнитного и корпускулярного излучения. На пути к поверхности Земли солнечное излучение преодолевает несколько преград: межпланетную среду, нейтральную атмосферу, ионосферу и геомагнитное поле (рис. 6).[ ...]

Наблюдения профилей р3 были выполнены X. Тифенау и П. Фабианом на плавучем маяке в открытом Северном море в 1972 г. на высоте от 1 до 20 м над поверхностью воды с помощью озонозонда Брюера. По этим наблюдениям для нейтральной стратификации было с3 = 0,0013 ± 0,000 18, для неустойчивой стратификации (при числе Ричардсона = -0,15) с3 = 0,002 и при устойчивой атмосфере (И1 = ± 0,03) с3 = 0,00065.[ ...]

Как отмечает Тернер, значения аг менее достоверны, чем значения оу, что отмечено штриховыми линиями на диаграмме аг-х. Это особенно справедливо для расстояний более 1 км в направлении ветра. В отдельных случаях (например, когда атмосфера нейтральна или умеренно неустойчива, а расстояние не превышает нескольких километров) приземные концентрации вдоль центральной линии, полученные с помощью этих диаграмм, будут отличаться в два или три раза от реальных значений.[ ...]

В группу бобовых культур, распространенных в нашей стране, входят растения, биологически сильно различающиеся между собой по своему отношению к основным факторам внешней среды - к теплу, влаге и пище. Однако всех их объединяет одна важная особенность, свойственная всему семейству бобовых, - способность фиксировать газообразный азот атмосферы в дополнение к обычному и единственному источнику всех других растений - к азоту почвы. Так как фиксация газообразного азота бобовыми растениями связана с развитием на их корнях клубеньковых бактерий, для нормального роста и развития бобовых необходимы в первую очередь оптимальная температура и влажность почвы, а также нейтральная или слегка кислая реакция почвы.[ ...]

Хроматографическое разделение экстракта на бумаге. Для хроматографического разделения эндогенных гиббереллиноподобных веществ используют бумагу быстрая или средняя Ленинградская № 2, промытую 20%-ным раствором химически чистой муравьиной кислоты, разрезанную на полосы размером 15 X 40 см, с продольным расположением волокон по длине полосы. Разделение проводят нисходящим током растворителя в цилиндрических камерах (высотой в 60 см) с притертой крышкой, стеклянной подставкой и хроматографической лодочкой (объемом 50 мл) для помещения растворителя. Спиртовой экстракт наносят на стартовую линию пипеткой сплошной полосой в объеме 1 мл на специальном станке в токе холодного воздуха. При хроматографии используют растворитель: изопропиловый спирт (С3Н,ОН) - вода (5:2), для насыщения атмосферы хроматографической камеры на дно наливают ту же смесь растворителя в другом соотношении (2:5). В системе растворителей с нейтральной реакцией, в отличие от системы с кислой реакцией: изопропиловый спирт - уксусная кислота - вода (4:1:5) и системы со щелочной реакцией: изопропиловый спирт - 1ЧН4ОН- вода (10: 1: 1), гиббереллиноподобные вещества располагаются компактным пятном с хорошо очерченными краями.

Пятно Пуассона

Пятно Араго - Пуассона (иногда просто пятно Пуассона ) - это яркое пятнышко, возникающее за освещённым направленным пучком света непрозрачным телом в его области геометрической тени .

Это явление стало одним из веских подтверждений волновой теории света. Существование этого пятна показал теоретически в 1818 году Симеон Дени Пуассон на основе предложенной Огюстеном Френелем теории. Получалось, что за большим круглым непрозрачным телом прямо в середине его геометрической тени должно возникать небольшое светлое пятно. Очевидную абсурдность этого результата Пуассон хотел использовать как главный аргумент против теории дифракции Френеля, однако Доминик Араго поставил эксперимент, подтвердивший это предсказание. В итоге этот результат, ставший известным как пятно Араго - Пуассона, оказался весомым аргументом в пользу новой волновой теории.

Объяснения эффекта

Элементарное

Существование пятна Араго - Пуассона легко объяснить на основании принципа Гюйгенса - Френеля . Предположим, что на круглый непрозрачный диск падает плоская волна, параллельная оси диска. Согласно принципу Гюйгенса - Френеля, точки на краю диска можно рассматривать как источники вторичных волн, причём все они будут когерентны. Все эти волны пройдут одинаковое расстояние от края диска до любой точки на его оси. В результате они придут в эту точку в одинаковой фазе и усилятся , создавая яркое пятнышко. Стоит отметить, что на достаточно больших расстояниях от диска наблюдать пятно становится невозможно, в силу пространственной декогерентности приходящих волн.

Теория рассеяния

Существование пятна Араго - Пуассона может быть частично объяснено на основе общей теории рассеяния. Полное сечение рассеяния света на препятствии и (комплексная) амплитуда рассеяния связаны соотношением

называемым оптической теоремой . Здесь - направление падающего пучка. Отсюда, в силу непрерывности амплитуды рассеяния как функции направления рассеяния, следует, что дифференциальное сечение рассеяния вперёд

отлично от нуля, что соответствует светлому пятну позади тела. Отметим, что это объяснение не вполне точное, так как описание света с помощью амплитуды и сечения рассеяния возможно лишь на расстоянии, большом по сравнению с размерами тела, но на таких расстояниях становится существенным учёт когерентности волн, а кроме того становится невозможным точно сопоставить размеры геометрической тени тела и соответствующего светлого пятна.

Создание акустических миражей

Эффект пятна Пуассона может проявляться не только в оптике, но и в акустике . Примером такого проявления может служить создание акустических миражей . Суть эффекта заключается в том, что для частот звука порядка 1-4 кГц длина волны звука сравнима с размерами головы человека. Поэтому возможно создание ситуации, когда источник находится с одной стороны головы, а максимум интенсивности вследствие эффекта пятна Пуассона возникает возле другой стороны. Поэтому человеку кажется, что звук идёт не с той стороны - возникает мираж. Для наблюдения эффекта нужны специальные условия, и в реальной жизни он наблюдается редко.

Примечания

Литература

• Сивухин Д. В. Общий курс физики. - М .. - Т. IV. Оптика.

Wikimedia Foundation . 2010 .