Космос

Доказательство плоской Земли — просто мираж

Движение «Плоская Земля» началось в 19 веке с публикаций Сэмюэля Роуботэма. Летом 1838 года он провел Бедфордский эксперимент уровня. Уровень Бедфорда — это шестимильный участок воды, очень прямой и ровный. За эти шесть миль Земля должна изогнуться вниз на 24 фута (7,32 м). Роуботэм встал на одном конце Бедфордского уровня и устроил так, чтобы другой человек в маленькой лодке греб на другой конец. Пятифутовая мачта была прикреплена к лодке, так что, конечно, к концу уровня мачта не будет видна, потому что вершина мачты была бы на 11 футов (3,35 м) ниже линии видимости Роуботэма. Роуботэм наблюдал за лодкой в телескоп, установленный в восьми дюймах над водой, и мог видеть маленькую лодку на всем протяжении Бедфордского уровня, после чего он убедился, что Земля плоская. Ранее я уже обсуждал Бедфордский эксперимент уровня: атмосферное преломление искривляет свет лодки вдоль поверхности Земли, делая лодку видимой, даже если лодка на самом деле была ниже прямой видимости (http://creacenter.org/ru/statti/space-rus/1420-zemlya-ploskaya). Здесь я хочу подробнее остановиться на феномене, который привел эксперимент Роуботэма к неудаче.

Роуботэм стал жертвой верхнего миража. Когда плоскоземельцы слышат об этом, они обычно отклоняют это как невозможное, потому что миражи, предположительно, являются перевернутыми изображениями, но Роуботэм все время видел лодку правой стороной вверх. Однако это смешивает миражи верхнего и низшего порядка. В чем разница? Сначала мы должны немного обсудить физику света.

Полное  внутреннее отражение

Свет распространяется с конечной скоростью, зависящей от среды. В миражах среда — воздух. В воздухе скорость света лишь немного меньше, чем в вакууме, а скорость света в воздухе зависит от температуры воздуха. Проще говоря, скорость света немного больше в более теплом воздухе, чем в более холодном. В физике мы обычно выражаем это поведение взаимно как показатель преломления, n:

n = c/v,

где c — скорость света в вакууме, а v — скорость света в любой среде, в данном случае, воздуха. Так как скорость света больше в более теплом воздухе, теплый воздух имеет более низкий показатель преломления, чем более холодный воздух. Более конкретно, скорость света также зависит от давления воздуха, или выражая это условно как показатель преломления:

n (P,T) = 1 + 0,000293 (P/P0) (T0/T),

где P и T — давление и температура воздуха, а P0 и T— стандартные значения одного атмосферного давления и 300К. Поскольку с миражами нет заметной разницы в высоте, перепады давления незначительны, и поэтому разница температур доминирует над различиями в показателе преломления. Когда свет перемещается от одной среды к другой, путь света преломляется или изгибается. Это то, что вызывает появление «изогнутой палки» длинного объекта, частично вставленного в воду, например, шеста, помещенного в воду бассейна. Это поведение описывается законом Снеллиуса:

sin θ1/sin θ2 = n2/n1,

где θ1 и θ2 — углы, под которыми лучи света делают перпендикуляр к границе двух сред, а nи n— показатели преломления двух сред (рис. 1). В зависимости от того, в каком направлении движется свет, один из углов является углом падения, а другой — углом преломления.

Рис. 1

Для большинства сред и углов падения свет передается от одной среды к другой. Однако при переходе из среды с более высоким показателем преломления в среду с более низким показателем преломления при достаточно высоком угле падения может не быть реального значения угла преломления. Когда это происходит, свет не проходит во вторую среду. Вместо этого свет отражается от интерфейса и обратно в первую среду. Мы называем это — явление полного внутреннего отражения. Многие устройства используют полное внутреннее отражение. Полное внутреннее отражение позволяет призме с 2 углами 45 градусов и одним углом 90 градусов отразить свет под прямым углом. Можно использовать зеркало, установленное под углом 45 градусов, чтобы сделать то же самое, но полное внутреннее отражение почти на 100% эффективно, в то время как лучшие зеркала, возможно, на 85% эффективны. Многие оптические устройства, такие как бинокли и перископы, используют это. Волоконная оптика — это тонкие провода из стекла. Будучи настолько тонкой, волоконная оптика является гибкой и простой в обращении, как любой металлический провод. Стекло имеет относительно высокий показатель преломления, поэтому свет, падающий на оптоволокно, полностью отражается внутри стенок оптоволокна, если оно не изгибается слишком резко. Мы используем оптоволокно каждый день  (телефон, кабельное телевидение и подключение к интернету).

Каким должен быть угол падения для полного внутреннего отражения? Пусть среда 1 — среда с более высоким показателем преломления. Когда θ1 увеличивается, θ2 также увеличивается, хотя и более быстрыми темпами. Когда θ2 достигает 90 градусов, происходит полное внутреннее отражение, и нет передачи света. Соответствующий угол падения θ1 является критическим углом, при котором происходит полное внутреннее отражение. Пусть критический угол θc. Подстановка в закон Снеллиуса:

sin θс = n2/n1

Из второго уравнения выше, индекс преломления при одной атмосфере давления и температуре 310 к (50 градусов по Фаренгейту) составляет 1.000284, в то время как индекс преломления при одной атмосфере давления и температуре 320К (68 градусов по Фаренгейту) составляет 1.000275. Эти значения дают критический угол 89,76 градуса. Следовательно, когда воздух пытается пройти от 310 K до 320 K воздуха при одной атмосфере давления, свет будет полностью внутренне отражен, если угол падения больше, чем 89,76 градуса, или меньше, чем около четверти градуса. Если разница температур больше, то критический угол будет меньше; следовательно, угол падения будет больше.

Нижние миражи

Нижние миражи являются наиболее часто замечаемым типом миражей; поэтому в сознании большинства людей это единственный тип миражей. Нижний мираж возникает, когда есть слой теплого воздуха в контакте с землей, со слоями гораздо более холодного воздуха чуть выше. Это условие соблюдается почти каждый солнечный день. По мере того как радиация Солнца поглощена землей, воздух в контакте с землей нагрет. Воздух на небольшом расстоянии над землей остается более прохладным, поэтому между этими двумя слоями может существовать большая разница температур. Поскольку эта разница температур наиболее выражена, когда Солнце находится, как можно выше в небе, это условие, скорее всего, произойдет в начале дня в конце весны и летом. Тип поверхности, подверженной воздействию солнечного света, также очень важен, потому что темные, плоские поверхности, такие как тротуар, камень и песок, наиболее эффективны при нагревании воздуха таким образом. Поверхности с большим количеством растительности, такие как трава, гораздо менее эффективны в этом. Из-за своей высокой специфической жары и большой оптически глубины, вода вообще непригодна для того, чтобы производить условия благоприятные для миража. Приведенный выше пример 10-градусной разницы в температуре воздуха является довольно незначительным — гораздо большие перепады температур происходят в идеальных условиях начала лета, уменьшая критический угол и увеличивая угол над пастбищем, где может произойти нижний мираж.

С этими условиями, свет от отдаленного объекта рядом, но над горизонтом, отражаясь от более теплого воздуха (рис. 2).

Рис. 2

Одним из наиболее распространенных объектов, отраженных таким образом, является голубое небо, которое наш мозг интерпретирует как свет, отражающийся от воды. Отраженное изображение появляется под объектом, поэтому мы называем это нижним миражом. Слой теплого воздуха вблизи поверхности действует подобно обычному зеркалу. Как зеркало меняет направление слева направо, нижний мираж меняет направление сверху вниз (вы увидите то же самое с зеркалом, если наклоните голову на 90 градусов и посмотрите на отражения в зеркале). Реверс происходит потому, что свет из верхней части удаленного объекта будет отражать ближе к наблюдателю, чем свет из нижней части объекта. Поэтому нижние миражи обычно кажутся перевернутыми. Рано утром или поздно днем солнечный нагрев земли не так велик, поэтому менее вероятны миражи. То же самое происходит осенью и зимой, когда Солнце находится гораздо ниже в небе.

Теплый поверхностный воздух, который вызывает нижние миражи, имеет тенденцию расширяться. Когда воздух расширяется, он становится менее плотным, производя плавучесть. Выталкивающая сила заставляет теплый воздух подниматься, и воздух должен быть каким-то образом заменен. Это неустойчивое состояние приводит к восходящему и нисходящему движению воздуха (турбулентности). Свет, проходящий через турбулентный воздух, размыт. Постоянно меняющаяся турбулентность заставляет изображения мерцать. Непривычно, чтобы нижний мираж был устойчивым.

Верхние миражи

Как упоминалось ранее, реакция водоемов на солнечный свет сильно отличается от реакции суши. Будучи в значительной степени прозрачным, свет проникает глубоко в воду, так что солнечный свет поглощается по всему толстому слою от поверхности до некоторой глубины, а не только на поверхности, как на суше. Кроме того, вода имеет высокую удельную теплоемкость, что означает, что ее температура увеличивается очень медленно по мере добавления тепла. Следовательно, вода, подвергнутая воздействию солнечных лучей, не меняет температуру заметно в течение дня, поэтому нет нагрева воздуха при контакте с водой. Во всяком случае, в летние дни, когда земля быстро нагревается, водоемы часто холоднее, чем температура воздуха. Более холодная вода охлаждает воздух в непосредственном контакте с ним, поэтому воздух, лежащий чуть выше воды, часто холоднее, чем воздух выше. Поскольку температура воздуха обычно уменьшается с высотой, это отклонение температуры от нормы называется температурной инверсией. Температурные инверсии распространены по водоемам в конце весны и летом. Поскольку эта температурная структура противоположна тому, что вызывает нижние миражи, они гораздо реже замечаются над водой. Это происходит особенно в течение лета, когда нижние миражи распространены по земле.

Рассмотреть свет от отдаленного объекта, который излучается горизонтально, параллельно поверхности воды, по месту нахождения объекта (рис. 3).

Рис. 3

С увеличением расстояния от объекта кривизна Земли заставляет поверхность воды отпадать от луча света. На протяжении одной мили, количество падения составляет восемь дюймов, но падение увеличивается квадратично с расстоянием. Следовательно, после трех миль падение составляет шесть футов (1,83 м), а после шести миль падение составляет 24 фута (7,32 м). В этом и заключается суть Бедфордского эксперимента уровня — искривление земли должно вмешаться, чтобы мачта лодки не была видна с расстояния более трех миль (4,83 км), не говоря уже о шести милях (9,66 км). Однако чтобы свет от удаленного объекта не был виден, он должен был бы двигаться по прямой линии. Но при температурной инверсии прямолинейное движение переносит свет из более холодного слоя воздуха в более теплый слой воздуха почти под углом. Свет не может этого сделать, поэтому он постоянно внутренне отражается, заставляя свет огибать края Земли. Таким образом, при инверсии температуры можно видеть объекты, которые лежат далеко за краем кривизны Земли при просмотре вблизи поверхности воды.

Так как это изображение видно выше, где находится объект, его называют верхним миражом. Поскольку более холодный воздух не имеет физической причины подниматься, инверсия температуры — стабильная ситуация, с небольшой конвекцией как с условием, которое производит нижний мираж. Таким образом, верхние миражи могут быть очень устойчивыми, гораздо более устойчивыми, чем нижние миражи. Кроме того, поскольку преломление действует почти непрерывно, а не в одной точке, верхние миражи обычно являются прямыми, а не перевернутыми. Если человек набирает немного высоты, он может выйти из инверсионного слоя и таким образом избежать видения верхнего миража. В моей предыдущей статье (http://creacenter.org/ru/statti/space-rus/1420-zemlya-ploskaya) я указал, что именно это сделал Альфред Рассел Уоллес, когда он повторил Бедфордский эксперимент уровня. Рассел не видел далекий объект, который был его целью, что согласуется со сферической Землей. Рассел правильно объяснил этот эффект, но Роуботэм — нет.

Мой собственный эксперимент

Поскольку температурные инверсии распространены над водой, относительно легко разработать эксперименты, в которых видны удаленные объекты за пределами кривизны Земли. Возможно, самыми известными являются фотографии горизонта Чикаго, сделанные через озеро Мичиган, примерно в 60 милях (96,6 км). Фотограф, Джошуа Новицки, не пропагандирует плоскую Землю, но плоскоземельцы использовали его фотографии много раз, как предполагаемое доказательство того, что Земля плоская. Плоскоземельцы, похоже, не осознают, насколько редки эти фотографии. Если бы Земля была плоской, то Чикаго будет виден через озеро Мичиган почти каждый ясный день, но это не так. Если Земля сферическая, то корпуса кораблей должны исчезать по мере удаления от наблюдателя. Так как корабль должен отойти на много миль, чтобы это стало заметным, это трудно увидеть невооруженным глазом.

Как и в случае с чикагским горизонтом, в интернете есть много изображений, обычно видео, кораблей на некотором расстоянии, в которых видны их корпуса. Многие из них принимаются в теплую погоду, например, в конце весны и летом, когда вода, вероятно, будет намного холоднее воздуха, что приводит к температурной инверсии. Однако, что произойдет, если повторить этот эксперимент над водой, которая теплее, чем температура воздуха? Поскольку нет температурной инверсии, корпуса кораблей должны исчезнуть. Это условие, вероятно, будет преобладать в прохладные дни в конце осени и в начале зимы, когда температура воды выше, чем температура воздуха. Эти условия также могут производить нижние миражи, хотя и не столь выраженные, как над землей в солнечные летние дни.

12 ноября 2016 года у меня была возможность провести этот эксперимент. Я был у кромки воды, сразу за прибоем, в Вирджинии-Бич с середины до конца дня. Когда я начал эксперимент, температура воздуха была 50 градусов по Фаренгейту, и температура упала на градус или два к тому времени, когда я закончил, ближе к закату. Температура воды была 62-64 градусов по Фаренгейту, так что воздух непосредственно над водой был, по крайней мере, на десять градусов теплее, чем температура воздуха на небольшом расстоянии над водой. Я сфотографировал два грузовых судна, когда они выходили в море из порта Хэмптон-Роудс. Я установил цифровую зеркальную камеру на 3,5-дюймовый телескоп Questar с фокусным расстоянием 1200 мм. Настройка ISO на камере была 100 для всех фотографий.

На первой фотографии (рис. 4) видно грузовое судно с названием компании на корпусе судна. Компания NYK line — крупная японская судоходная компания. Обратите внимание, что нижние части букв не видны. Буквы на корпусах грузовых судов не доходят до ватерлинии даже при полной загрузке, поэтому четко дна корпуса не видно. Это согласуется с тем, что мы ожидали бы на сферической Земле, но не на плоской Земле. Обратите внимание на белую башню из контейнеров слева. Морские контейнеры разноцветные, и они сложены, по крайней мере, в семь рядов высоко над корпусом непосредственно перед белой башней из контейнеров . Под видимыми ярусами разноцветных контейнеров есть уровень того, что кажется серыми контейнерами. Непонятно, почему контейнеры в этом слое одного цвета. Наконец, обратите внимание, что изображение немного размыто. Это происходит из-за турбулентности в воздухе между кораблем и берегом. С увеличением расстояния турбулентность будет ухудшаться, и изображения будут становиться более размытыми.

Рис. 4

На следующей и последующих фотографиях корабль находится дальше, о чем свидетельствует уменьшение видимых размеров корабля. На рис. 5, нижний мираж начинает проявляться. У кромки воды можно увидеть серую линию, которая является нижним миражом ряда серых контейнеров прямо над корпусом. С правой стороны корабля виден нижний мираж носа. Корпус выступает вперед, и небольшое белое пятно чуть выше — небольшая часть бака. Обратите внимание, что нижний мираж дуги перевернут, как и следовало ожидать. Здесь трудно что-либо разглядеть, но надписи на корпусе тоже претерпевают нижний мираж.

Рис. 5

На следующей фотографии (рис. 6), надписи на корпусе уже не видно. Слой серых контейнеров еще более заметен в нижнем мираже, и первый слой разноцветных контейнеров теперь начинает появляться в нижнем мираже. На следующей фотографии (рис. 7), свет от серого слоя контейнеров и нижний мираж начинают сливаться. Первый слой разноцветных контейнеров над ним хорошо виден в нижнем мираже. Белая башня из контейнеров начинает проявляться в нижнем мираже. На рисунке 8 слой серых контейнеров больше не виден. Нижний мост и его нижний мираж слились воедино. Корпуса не видно. На следующей фотографии (рис. 9), мы видим заднюю часть белой башни из контейнеров и контейнеры на корме. Большая часть дна того, что кажется кораблем, является низшим миражом верхних контейнеров. Во всяком случае, корпуса отчетливо не видно. Наконец, на рис. 10 ни один из контейнеров не виден. Все, что мы можем видеть, это задняя часть белой башни из контейнеров, слившаяся с перевернутым нижним миражом. Обратите внимание на симметрию между ними.

Рис. 6

Рис. 7

Рис. 8

Рис. 9

Рис. 10

Другой контейнеровоз пробирался наружу, как показано на рисунке 11, фотография сделана через опоры пирса в Вирджинии-Бич. Вы можете четко прочитать название компании-перевозчика, компании Maersk Line, на бирюзовом корпусе. То, что кажется пятнами под буквами, является началом нижнего миража букв. Вместо уровня серых контейнеров непосредственно над корпусом, слой контейнеров прямо над корпусом на этом корабле кажется темно-красным. Как и в случае с другим кораблем, на каждой последующей фотографии этот корабль находится дальше, о чем свидетельствует уменьшение видимых размеров контейнеров и корабля.

Рис. 11

На рисунке 12 корабль появляется за пирсом. Обратите внимание, что нижний мираж надписи на корпусе теперь гораздо более очевиден. На рисунке 13 надпись и ее нижний мираж не слились. На рисунке 14 надпись трудно увидеть. Вероятно, это связано с тем, что большая часть надписей находится ниже горизонта, а то, что кажется нижней частью корпуса, является нижним миражом верхней части корпуса. Это хорошо видно по нижнему миражу первого слоя красных контейнеров под бирюзой. На рисунке 15 нижний мираж нижнего слоя контейнеров более очевиден, и нижний мираж нижней части башни из контейнеров начинает проявляться. Ясно, что, по крайней мере, видимая здесь половина бирюзы является нижним миражом. Большая часть корпуса находится ниже поверхности земли. К сожалению, в этот момент солнце уже садилось, поэтому уровень освещенности быстро падал, заставляя меня использовать более длительные экспозиции. В этот момент я перестал фотографировать.

Рис. 12

Рис. 13

Рис. 14

Рис. 15

Вывод

Эти фотографии ясно показывают, что корпуса этих двух кораблей постепенно исчезали по мере удаления. Это согласуется с тем, что мы ожидали бы, если бы Земля была сферической, но это нельзя объяснить, если Земля плоская. Поэтому, это хорошее доказательство того, что Земля шарообразная. Представленные здесь результаты противоречат многочисленным фотографиям в интернете объектов за горизонтом, которые якобы доказывают, что Земля плоская. Эти предполагаемые доказательства являются ошибочными, поскольку они не учитывают атмосферную рефракцию из-за температурной инверсии. Проведя этот эксперимент, когда не было возможности температурной инверсии, я избежал этого осложнения. Тот факт, что нижние миражи постоянно появлялись на фотографиях, доказывает, что не было температурной инверсии, указывая вместо этого, что был немного более теплый слой воздуха в контакте с водой, с немного более холодным воздухом выше.


Автор: д-р Дэнни Р. Фолкнер

Дата публикации: 16 января 2017 года

Источник: Answers In Genesis


Перевод: Недоступ А.

Редактор: Недоступ А.



Написать коментарий