Космос
Креацентр > Статті > Космос > Доказ плоскої Землі — просто міраж

Доказ плоскої Землі — просто міраж

Рух «Плоска Земля» почався в 19 столітті з публікацій Семюеля Роуботема. Влітку 1838 року він провів Бедфордський експеримент рівня. Рівень Бедфорда — це шестимильна ділянка води, дуже пряма й рівна. За ці шість миль Земля повинна зігнутися вниз на 24 фути (7,32 м). Роуботем встав на одному кінці Бедфордського рівня й влаштував так, щоб інша людина в маленькому човні гребла на інший кінець. Пятифутова щогла була прикріплена до човна, так що, звичайно, до кінця рівня щоглу не буде видно, тому що вершина щогли була б на 11 футів (3,35 м) нижче лінії видимості Роуботема. Роуботем спостерігав за човном у телескоп, встановлений у восьми дюймах над водою, і міг бачити маленький човен на всьому протязі Бедфордського рівня, після чого він переконався, що Земля плоска. Раніше я вже обговорював Бедфордський експеримент рівня: атмосферне заломлення викривляє світло човна вздовж поверхні Землі, роблячи човен видимим, навіть якщо човен насправді був нижче прямої видимості (http://creacenter.org/ru/statti/space-rus/1420-zemlya-ploskaya). Тут я хочу детальніше зупинитися на феномені, який привів експеримент Роуботема до невдачі.

Роуботем став жертвою верхнього міражу. Коли плоскоземельці чують про це, вони зазвичай відхиляють це, як неможливе, тому що міражі, ймовірно, є перевернутими зображеннями, але Роуботем весь час бачив човен правою стороною вгору. Однак це змішує міражі верхнього і нижчого порядку. В чому різниця? Спочатку ми повинні трохи обговорити фізику світла.

Повне внутрішнє відбиття

Світло поширюється з кінцевою швидкістю, яка залежить від середовища. В міражі середовище — повітря. В повітрі швидкість світла лише трохи менше, ніж у вакуумі, а швидкість світла в повітрі залежить від температури повітря. Простіше кажучи, швидкість світла трохи більше в більш теплому повітрі, ніж у холодному. У фізиці зазвичай ми висловлюємо цю поведінку, взаємно, як показник переломлення, n:

n = c/v,

де c — швидкість світла у вакуумі, а v — швидкість світла в будь-якому середовищі, в даному випадку, повітря. Так як швидкість світла більше в більш теплому повітрі, тепле повітря має більш низький показник заломлення, ніж більш холодне повітря. Більш конкретно, швидкість світла також залежить від тиску повітря, або висловлюючи це, умовно, як показник заломлення:

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

де P й T — тиск і температура повітря, а P0 і T0 — стандартні значення одного атмосферного тиску та 300К. Оскільки з міражами немає помітної різниці, у висоті перепади тиску незначні, і тому різниця температур домінує над відмінностями в показнику заломлення. Коли світло переміщається від одного середовища до іншого, шлях світла заломлюється, або згинається. Це те, що викликає появу «зігнутої палиці» довгого об'єкта, частково доданого у воду, наприклад, жердини, поміщеної у воду басейну. Ця поведінка описується законом Снелліуса:

sinθ1/sinθ2 = n2/n1,

де θ1 і θ2 — кути, під якими промені світла роблять перпендикуляр до межі двох середовищ, а n1 і n2 — показники заломлення двох середовищ (мал. 1). Залежно від того, в якому напрямку рухається світло, один з кутів є кутом падіння, а інший — кутом заломлення.

Мал. 1

Для більшості середовищ і кутів падіння світло передається від одного середовища до іншого. Однак при переході з середовища з більш високим показником заломлення, в середу з більш низьким показником заломлення, при досить високому куті падіння, не може бути реального значення кута заломлення. Коли це відбувається, світло не проходить у другу середу. Замість цього світло відбивається від інтерфейсу й назад у перше середовище. Ми називаємо це —явище повного внутрішнього відбиття. Багато пристроїв використовують повне внутрішнє відбиття. Повне внутрішнє відбиття дозволяє призмі з 2 кутами 45 градусів і одним кутом 90 градусів відобразити світло під прямим кутом.Можна використовувати дзеркало, встановлене під кутом 45 градусів, щоб зробити те ж саме, але повне внутрішнє віддзеркалення майже на 100% ефективно, в той час як кращі дзеркала, можливо, на 85% ефективні. Багато оптичних пристроїв, такі як біноклі й перископи, використовують це. Волоконна оптика — це тонкі дроти зі скла. Бувши настільки тонкою, волоконна оптика є гнучкою й простою в зверненні, як будь-який металевий дріт. Скло має відносно високий показник заломлення, тому світло, що падає на оптоволокно, повністю відбивається всередині стінок оптоволокна, якщо воно не згинається занадто різко. Ми використовуємо оптоволокно кожен день (телефон, кабельне телебачення й підключення до інтернету).

 Яким повинен бути кут падіння для повного внутрішнього відображення? Нехай середовище 1 — середовище з більш високим показником заломлення. Коли θ1 збільшується, θ2 також збільшується, хоча й більш швидкими темпами. Коли θ2 досягає 90 градусів, відбувається повне внутрішнє віддзеркалення, і немає передачі світла. Відповідний кут падіння θ1 є критичним кутом, при якому відбувається повне внутрішнє відбиття. Нехай критичний кут θc. Підстановка в закон Снелліуса:

sinθс = n2/n1

 З другого рівняння вище, індекс заломлення при одній атмосфері тиску й температурі 310 до (50 градусів за Фаренгейтом) становить 1.000284, в той час як індекс заломлення при одній атмосфері тиску й температурі 320К (68 градусів за Фаренгейтом) становить 1.000275. Ці значення дають критичний кут 89,76 градуса. Отже, коли повітря намагається пройти від 310 K до 320 K повітря при одній атмосфері тиску, світло буде повністю внутрішньо відображене, якщо кут падіння більше, ніж 89,76 градуса, або менше, ніж майже на четверту частину градуса. Якщо різниця температур більше, то критичний кут буде менше; отже, кут падіння буде більше.

 Нижні міражі

Нижні міражі є типом міражів, які найбільш помітні; тому в свідомості більшості людей це єдиний тип міражів. Нижній міраж виникає, коли є шар теплого повітря в контакті з землею, з шарами набагато більш холодного повітря трохи вище. Ця умова дотримується майже кожен сонячний день. По мірі того, як радіація Сонця поглинена землею, повітря в контакті з землею нагріте. Повітря на невеликій відстані над землею залишається більш прохолодним, тому між цими двома шарами може існувати велика різниця температур. Оскільки ця різниця температур найбільш виражена, коли Сонце знаходиться, як можна вище в небі, ця умова, швидше за все, відбудеться на початку дня наприкінці весни й влітку. Тип поверхні, яка піддається дії сонячного світла, також дуже важлива, тому що темні, плоскі поверхні, такі як тротуар, камінь і пісок, найбільш ефективні при нагріванні повітря таким чином. Поверхні з великою кількістю рослинності, такі як трава, значно менш ефективні в цьому. Через свою високу специфічну спеку й велику оптичну глибину, вода взагалі непридатна для того, щоб виробляти умови сприятливі для міражу. Наведений вище приклад, 10-градусної різниці в температурі повітря, є досить незначним — набагато більші перепади температур відбуваються в ідеальних умовах початку літа, зменшуючи критичний кут і збільшуючи кут над пасовищем, де може статися нижній міраж.

З цими умовами, світло від віддаленого об'єкта поруч, але над горизонтом, відбиваючись від більш теплого повітря (мал. 2).

Мал. 2

Одним з найбільш поширених об'єктів, відображених таким чином, є блакитне небо, яке наш мозок інтерпретує як світло, що відбивається від води. Відбите зображення з'являється під об'єктом, тому ми називаємо це нижнім міражем. Шар теплого повітря поблизу поверхні діє подібно до звичайного дзеркала. Як дзеркало змінює напрямок зліва направо, нижній міраж змінює напрямок зверху вниз (ви побачите те ж саме з дзеркалом, якщо нахилите голову на 90 градусів і подивитеся на відображення в дзеркалі). Реверс відбувається тому, що світло з верхньої частини віддаленого об'єкта буде відображати ближче до спостерігача, ніж світло з нижньої частини об'єкта. Тому нижні міражі зазвичай здаються перевернутими. Рано вранці або пізно вдень сонячний нагрів землі не такий великий, тому менш вірогідні міражі. Те ж саме відбувається восени та взимку, коли Сонце знаходиться набагато нижче в небі.

Тепле поверхневе повітря, яке викликає нижні міражі, має тенденцію розширюватися. Коли повітря розширюється, стає менш щільним, виробляючи плавучість. Виштовхувальна сила змушує тепле повітря підніматися, і повітря повинно бути якимось чином замінене. Це нестійкий стан призводить до висхідного й низхідного руху повітря (турбулентності). Світло, що проходить через турбулентне повітря, розмите. Турбулентність, що постійно змінюється, змушує зображення мерехтіти. Незвично, щоб нижній міраж був стійкий.

Верхні міражі

Як згадувалося раніше, реакція водойм на сонячне світло сильно відрізняється від реакції суші. Бувши в значній мірі прозорим, світло проникає глибоко у воду, так що сонячне світло поглинається по всьому товстому шару від поверхні до певної глибини, а не тільки на поверхні, як на суші. Крім того, вода має високу питому теплоємність, що означає, що її температура збільшується дуже повільно в міру додавання тепла. Отже, вода, яка піддана впливу сонячних променів, не змінює температуру помітно протягом дня, тому немає нагрівання повітря при контакті з водою. Принаймні, в літні дні, коли земля швидко нагрівається, водойми часто холодніше, ніж температура повітря. Більш холодна вода охолоджує повітря в безпосередньому контакті з ним, тому повітря, що лежить трохи вище води, часто холодніше, ніж повітря вище. Оскільки температура повітря зазвичай зменшується з висотою, це відхилення температури від норми називається температурною інверсією. Температурні інверсії поширені по водоймах наприкінці весни й влітку. Оскільки ця температурна структура протилежна тому, що викликає нижні міражі, вони набагато рідше помічаються над водою. Це відбувається особливо протягом літа, коли нижні міражі поширені по землі.

 Розглянути світло від віддаленого об'єкта, який випромінюється горизонтально, паралельно поверхні води, за місцем знаходження об'єкта (мал. 3).

 Мал. 3

 Зі збільшенням відстані від об'єкта кривизна Землі змушує поверхню води відпадати від променя світла. Протягом однієї милі, кількість падіння становить вісім дюймів, але падіння збільшується квадратично з відстанню. Отже, після трьох миль падіння становить шість футів (1,83 м), а після шести миль падіння становить 24 фути (7,32 м). В цьому й полягає суть Бедфордського експерименту рівня — викривлення землі має втрутитися, щоб щогла човна не була видна з відстані більше трьох миль (4,83 км), не кажучи вже про шість миль (9,66 км). Однак щоб світло від віддаленого об'єкта не було видно, він мав би рухатися по прямій лінії. Але при температурній інверсії прямолінійний рух переносить світло з більш холодного шару повітря в більш теплий шар повітря майже під кутом. Світло не може цього зробити, тому воно постійно внутрішньо відбивається, змушуючи світло огинати краї Землі. Таким чином, при інверсії температури можна бачити об'єкти, які лежать далеко за краєм кривизни Землі при перегляді поблизу поверхні води.

 Так як це зображення видно вище, де знаходиться об'єкт, його називають верхнім міражем. Оскільки більш холодне повітря не має фізичної причини підніматися, інверсія температури — стабільна ситуація, з невеликою конвекцією як з умовою, яка виробляє нижній міраж. Таким чином, верхні міражі можуть бути дуже стійкими, набагато більш стійкими, ніж нижні міражі. Крім того, оскільки переломлення діє безперервно, а не в одній точці, верхні міражі зазвичай є прямими, а не перевернутими. Якщо людина набирає трохи висоти, вона може вийти з інверсійного шару й таким чином уникнути бачення верхнього міражу. У моїй попередній статті (http://creacenter.org/ru/statti/space-rus/1420-zemlya-ploskaya) я вказав, що саме це зробив Альфред Рассел Уоллес, коли він повторив Бедфордський експеримент рівня. Рассел не бачив далекий об'єкт, який був його метою, що узгоджується зі сферичною Землею. Рассел правильно пояснив цей ефект, але Роуботем — ні.

Мій особистий експеримент

Оскільки температурні інверсії поширені над водою, відносно легко розробити експерименти, в яких видно віддалені об'єкти за межами кривизни Землі. Можливо, найвідомішими є фотографії горизонту Чикаго, зроблені через озеро Мічиган, приблизно в 60 милях (96,6 км). Фотограф, Джошуа Новіцкі, не пропагує плоску Землю, але плоскоземельці використовували його фотографії багато разів, як передбачуваний доказ того, що Земля плоска. Плоскоземельці, схоже, не усвідомлюють, наскільки це рідкісні фотографії. Якби Земля була плоскою, то Чикаго буде видно через озеро Мічиган майже кожен ясний день, але це не так. Якщо Земля сферична, то корпуси кораблів повинні зникати по мірі віддалення від спостерігача. Так як корабель повинен відійти на багато миль, щоб це стало помітним, це важко побачити неозброєним оком.

Як і у випадку з чиказьким горизонтом, в інтернеті є багато зображень, зазвичай відео, кораблів на деякій відстані, у яких видно їхні корпуси. Багато з них приймаються в теплу погоду, наприклад, наприкінці весни й влітку, коли вода, ймовірно, буде набагато холодніше повітря, що призводить до температурної інверсії. Однак, що станеться, якщо повторити цей експеримент над водою, яка тепліше, ніж температура повітря? Оскільки немає температурної інверсії, корпуси кораблів повинні зникнути. Це умова, ймовірно, буде переважати в прохолодні дні наприкінці осені та на початку зими, коли температура води вище, ніж температура повітря. Ці умови також можуть виробляти нижні міражі, хоча й не настільки виражені, як над землею в сонячні літні дні.

12 листопада 2016 року у мене була можливість провести цей експеримент. Я був біля кромки води, відразу за прибоєм, у Вірджинії-Біч з середини до кінця дня. Коли я почав експеримент, температура повітря була 50 градусів за Фаренгейтом, і температура впала на градус, або два до того часу, коли я закінчив, ближче до заходу. Температура води була 62-64 градусів за Фаренгейтом, так що повітря безпосередньо над водою було, принаймні, на десять градусів тепліше, ніж температура повітря на невеликій відстані над водою. Я сфотографував два вантажних судна, коли вони виходили в море з порту Хемптон-Роудс. Я встановив цифрову дзеркальну камеру на 3,5-дюймовий телескоп Questar з фокусною відстанню 1200 мм. Налаштування ISO на камері була 100 для всіх фотографій.

На першій фотографії (мал. 4) видно вантажне судно з назвою компанії на корпусі судна. Компанія NYK line — велика японська судноплавна компанія. Зверніть увагу, що нижні частини літер не видно. Літери на корпусах вантажних судів не доходять до ватерлінії навіть при повному завантаженні, тому чітко дна корпусу не видно. Це узгоджується з тим, що ми очікували б на сферичній Землі, але не на плоскій Землі. Зверніть увагу на білу вежу з контейнерів ліворуч. Морські контейнери різнокольорові, і вони складені, принаймні, в сім рядів високо над корпусом безпосередньо перед білою вежею з контейнерів. Під видимими ярусами різнокольорових контейнерів є рівень того, що здається сірими контейнерами. Незрозуміло, чому контейнери в цьому шарі одного кольору. Нарешті, зверніть увагу, що зображення трохи розмите. Це відбувається через турбулентність у повітрі між кораблем і берегом. Зі збільшенням відстані турбулентність буде погіршуватися, і зображення будуть ставати більш розмитими.

Мал. 4

На наступній і подальших фотографіях корабель знаходиться далі, про що свідчить зменшення видимих розмірів корабля. На мал. 5, нижній міраж починає проявлятися. Біля кромки води можна побачити сіру лінію, яка є нижнім міражем низки сірих контейнерів прямо над корпусом. З правого боку корабля видно нижній міраж носа. Корпус виступає вперед, і невелика біла пляма трохи вище — невелика частина бака. Зверніть увагу, що нижній міраж дуги перевернутий, як і слід було очікувати. Тут важко щось розгледіти, але написи на корпусі теж зазнають нижній міраж.

Мал. 5

На наступній фотографії (мал. 6), написи на корпусі вже не видно. Шар сірих контейнерів ще більш помітний у нижньому міражі, і перший шар різнокольорових контейнерів тепер починає з'являтися у нижньому міражі. На наступній фотографії (мал. 7), світло від сірого шару контейнерів і нижній міраж починають зливатися. Перший шар різнокольорових контейнерів над ним добре видно в нижньому міражі. Біла вежа з контейнерів починає проявлятися в нижньому міражі. На малюнку 8 шар сірих контейнерів більше не видно. Нижній міст і його нижній міраж злилися воєдино. Корпусу не видно. На наступній фотографії (мал. 9), ми бачимо задню частину білої вежі з контейнерів і контейнери на кормі. Більша частина дна того, що здається кораблем, є нижчим міражем верхніх контейнерів. Принаймні, корпусу чітко не видно. Нарешті, на мал. 10, жоден з контейнерів не видно. Все, що ми можемо бачити, це задня частина білої вежі з контейнерів, яка злилася з перевернутим нижнім міражем. Зверніть увагу на симетрію між ними.

Мал. 6

Мал. 7

Мал. 8

Мал. 9

Мал. 10

Інший контейнеровоз пробирався назовні, як показано на малюнку 11, фотографія зроблена через опори пірса у Вірджинії-Біч. Ви можете чітко прочитати назву компанії-перевізника, компанії Maersk Line, на бірюзовому корпусі. Те, що здається плямами під літерами, є початком нижнього міражу літер замість рівня сірих контейнерів безпосередньо над корпусом, шар контейнерів прямо над корпусом на цьому кораблі здається темно-червоним. Як і у випадку з іншим кораблем, на кожній наступній фотографії цей корабель знаходиться далі, про що свідчить зменшення видимих розмірів контейнерів і корабля.

Мал. 11

На малюнку 12 корабель з'являється за пірсом. Зверніть увагу, що нижній міраж напису на корпусі тепер набагато більш очевидний. На малюнку 13 напис і його нижній міраж не злилися. На малюнку 14 напис важко побачити. Ймовірно, це пов'язане з тим, що більша частина написів знаходиться нижче горизонту, а те, що здається нижньою частиною корпусу, є нижнім міражем верхньої частини корпусу. Це добре видно по нижньому миражу першого шару червоних контейнерів під бірюзою. На малюнку 15 нижній міраж нижнього шару контейнерів більш очевидний, і нижній міраж нижньої частини башти контейнерів починає проявлятися. Ясно, що, принаймні, видима тут половина бірюзи є нижнім міражем. Велика частина корпусу знаходиться нижче поверхні землі. На жаль, в цей момент сонце вже сідало, тому рівень освітленості швидко падав, змушуючи мене використовувати більш тривалі експозиції. В цей момент я перестав фотографувати.

Мал. 12

Мал. 13

Мал. 14

Мал. 15

Висновок

Ці фотографії ясно показують, що корпуси цих двох кораблів поступово зникали по мірі віддалення. Це узгоджується з тим, що ми очікували б, якби Земля була сферичною, але це не можна пояснити, якщо Земля плоска. Тому, це гарний доказ того, що Земля куляста. Представлені тут результати суперечать численним фотографіям у інтернеті об'єктів за обрієм, які нібито доводять, що Земля плоска. Ці передбачувані докази є помилковими, оскільки вони не враховують атмосферну рефракцію черезтемпературні інверсії. Провівши цей експеримент, коли не було можливості температурної інверсії, я уникнув цього ускладнення. Той факт, що нижні міражі постійно з'являлися на фотографіях, доводить, що не було температурної інверсії, вказуючи замість цього, що був трохи більш теплий шар повітря в контакті з водою, з трохи більш холодним повітрям вище.


Автор: д-р Денні Р. Фолкнер

Дата публікації: 16 січня 2017 року

Джерело: Answers In Genesis


Переклад: Горячкіна Г.

Редактор: Недоступ А.



Написати коментар