Новый физический фейерверк - [275]
Первый раз серебряные облака заметили в 1885 году после извержения вулкана Кракатау у острова Ява. Это чудовищное извержение привело к выбросу пыли и воды на большую высоту. На высоте примерно 80 км вода кристаллизовалась на вулканической пыли (а возможно, и на пылинках от комет и метеоров), и образовались крошечные (субмикронные) льдинки, что и позволило заметить мезосферные облака. После этого серебряные облака стали видеть все чаще, и становятся они все ярче. Это связано с тем, что из-за развития промышленности, увеличения площади рисовых плантаций, скопления мусора и метеоризма домашних животных растут выбросы метана в атмосферу. Попав в верхние слои атмосферы, метан вступает в химические реакции, что приводит к увеличению количества молекул воды и крошечных кристалликов льда, из которых состоят серебряные облака.
6.60. Отражение в зеркале
Когда речь заходит о плоском зеркале, часто возникает вопрос: «Почему в отражении правая и левая стороны меняются местами, а низ и верх отображаются правильно?» Предположим, край плоского зеркала расположен на уровне вашей головы. Какой длины должно быть зеркало, чтобы можно было увидеть отражение своих ног? Зависит ли ответ от того, насколько далеко вы стоите от зеркала? Если отойти от плоского зеркала подальше, большую или меньшую часть вашего тела вы увидите в зеркале?
ОТВЕТ • Ваше изображение в плоском зеркале — это не разворот слева направо, а инверсия. При этом точки, лежащие ближе к зеркалу (например, ваш нос) окажутся ближе к вам, а лежащие дальше (например, затылок) окажутся дальше. Точки, лежащие в плоскости, параллельной зеркалу, окажутся в такой же плоскости, причем каждая — напротив себя. Например, все, что находилось слева от вас, остается слева и от вашего отражения в зеркале. Недоразумение возникает, когда вы мысленно поворачиваетесь вокруг вертикальной оси, пока не совместитесь со своим отражением в зеркале. Тогда рука, которую вы назовете правой, совместится с отражением вашей левой руки. Однако не зеркало произвело этот поворот. Чтобы увидеть это, повернитесь вправо так, чтобы ваша левая рука оказалась около зеркала. При этом к вам приблизится отражение вашей левой руки, которое находится напротив вашей левой руки.
Если верхний край зеркала находится на уровне вашей макушки, его высота должна составлять только половину вашего роста, чтобы вы смогли увидеть в нем свои ноги. При этом верх головы виден за счет отражения от верхней части зеркала, а ноги — от нижней. Эти отражения не меняются, если вы встанете ближе к зеркалу или отойдете от него подальше.
6.61. Отражение в воде и зеркало на сцене
Увидите ли вы в спокойной воде зеркальное отражение окружающего вас пейзажа?
Предположим, вы смотрите на отражение потолка над головой или своего лица в чашке с чаем. Почему вблизи стенок чашки отражение слегка искажено? Если, когда солнце высоко, поставить чашку с чаем под прямые солнечные лучи, при некоторых ориентациях чашки можно увидеть два крошечных отражения солнца. С чем это связано? Почему искажения вблизи края чашки меняются, если чашка переполнена так, что поверхность жидкости слегка выступает над ее краем?
Нальем в чашку немного молока и наклоним ее так, чтобы молоко покрывало только часть донышка. Почему молоко на дне как бы очерчено бесцветной полосой?
Когда зрители видят отраженное в зеркале лицо актера (в театре, во время телепередачи или в кино), что в зеркале видит сам актер?
ОТВЕТ • Обычно отражение в воде отличается от того, что вы видите непосредственно вокруг себя, поскольку предметы на переднем плане несколько иначе загораживают предметы сзади. Дело в том, что, когда вы смотрите на предмет, а не на его отражение в воде, исходящие от предмета лучи, скорее всего, почти горизонтальны, тогда как отраженные лучи сначала отклоняются вниз к поверхности воды (рис. 6.18).
Рис. 6.18 / Задача 6.61. Прямые и отраженные лучи доходят до наблюдателя разными путями.
Поверхность жидкости в чашке с чаем вблизи стенок чуть искривлена: из-за взаимодействия молекул воды друг с другом и сцепления воды со стенками жидкость слегка поднимается по стенкам вверх. Этот эффект вызван так называемым поверхностным натяжением. Поверхность жидкости действует как зеркало, отражая все, что находится над ней. Плоская поверхность жидкости при отражении не искажает изображение, тогда как при отражении от вогнутой поверхности изображение сжимается. Если, когда солнце высоко, стать к нему спиной и посмотреть в стоящую перед вами чашку с чаем, можно заметить два сжатых изображения солнца. Одно из них — результат отражения от искривленной поверхности вблизи стенок чашки, а при формировании другого изображения свет от искривленной поверхности сначала падает на плоскую поверхность, а уже затем отражается от нее в направлении наблюдателя.
