Всё о науке за 60 минут - Марти Джопсон

оказываетесь больше на одной полосе, чем на другой. Когда это происходит, инфракрасное воздействие на один кристалл возрастает, вследствие чего вырабатываемое кристаллами напряжение перестает быть равным и больше не компенсируется. Внезапно вы получаете всплеск напряжения от обоих кристаллов, который и регистрирует детектор. Поскольку более крупные тела, движущиеся вдоль полосы, создают более сильные всплески напряжения, вы можете настроить детектор так, чтобы он игнорировал такие мелкие объекты, как домашние животные например.

Проблема этой системы в ее нынешнем виде заключается в том, что она может «ощущать» движение людей, только если они попадают на одну из узких полос, тянущихся от детектора. Чтобы обеспечить ПИР-детектору лучший обзор, используется ряд пластиковых линз, которые располагают вокруг кристаллов. Поскольку нас интересует только инфракрасное излучение, пластик не должен быть прозрачным для видимого света – только для инфракрасного излучения. Таким образом, даже если внешняя оболочка ПИР-детектора белая и непрозрачная, для инфракрасного излучения она препятствием не является. Эти пластиковые линзы фокусируют полосы инфракрасного света с различных углов на кристаллы. Так детектор может видеть комнату в полудюжине, или около того, различных направлений одновременно.

Все это складывается в изящную пассивную инфракрасную систему обнаружения, которая игнорирует не только маленьких существ, но и медленно меняющиеся фоновые инфракрасные источники. ПИР-детекторы слепы к этим вещам, но они чрезвычайно чувствительны к непрошеным гостям в вашем доме или, как в моем случае, к людям, которые хотят установить, насколько медленно нужно двигаться, чтобы перехитрить охранную сигнализацию.

Изготовление одностороннего зеркала

Вы когда-нибудь сидели у окна, наблюдая за тем, как мимо проходят люди? И вдруг обнаруживали, что постепенно за окном темнеет и вы теперь вместо того, чтобы смотреть на прохожих, смотрите на себя, как в зеркало? Ранее прозрачное окно стало отражающим, когда внешний мир потемнел. Ясно, что стекло физически не изменилось, хотя для вас оно превратилось в зеркало. Но все же если вы выйдете в темноту и посмотрите в освещенную комнату, то стекло снова станет прозрачным.

Ключ к тому, что происходит в такие моменты, лежит в осознании того, что стекло не так уж и прозрачно, как мы предполагаем. Если вы направите луч света прямо на него, непосредственно от передней поверхности стекла отразится всего около 4 % света. Также он отразится от внутренней поверхности с другой стороны стекла. В общей сложности отражается почти 7 % света. Стекло всегда действовало и будет действовать как зеркало, только не очень хорошее.

Отражение имеет место каждый раз, когда свет пытается перейти из одной среды в другую. В случае с окном он переходит из воздушной среды в стекло. Луч света – это электромагнитная волна, несущая энергию. То есть часть энергии является электрической, а часть – магнитной. Поверхность стекла заполнена электронами, которые, хоть и не свободны, могут немного перемещаться. Электрическая волновая часть света заставляет их колебаться, что, в свою очередь, создает магнитное поле, которое тоже колеблется. Колеблющиеся магнитные и электрические поля проявляются как свет, излучаемый самим стеклом. Принципиально важно то, что волны этого света не синхронизируются с падающим лучом. Часть испускаемого света движется в том же направлении, что и исходный луч света, но вместо того, чтобы усиливать этот луч, она немного гасит его. В то же время стекло с той же интенсивностью излучает свет в сторону, откуда исходил первоначальный луч. И в результате небольшое количество энергии луча, как нам кажется, отражается от поверхности стекла, тогда как остальная часть света продолжает свое движение, пусть и несколько ослабленное, в том же направлении. По большому счету, эти процессы лежат в основе любого отражения, и именно поэтому стекло ведет себя как зеркало.

Однако это не объясняет, почему вы не можете видеть свое отражение днем, но отлично видите его ночью. Для этого нужно обратиться к биологии. Наши глаза невероятно хорошо справляются с различными условиями освещения. Они в состоянии приспосабливаться за долю секунды, и мы даже не замечаем, как это происходит. Прежде всего автоматически меняется размер наших зрачков, которые пропускают свет в глазные яблоки. Сокращая и расслабляя мышцы, связанные с радужной оболочкой, наши глаза сужают и расширяют зрачки соответственно. Если зрачки сильно расширены, в глаза проникает больше света и мы можем видеть при более низких уровнях освещенности. Если сужены – наоборот, нам комфортнее в условиях яркого освещения, причем глаза не подвергаются чрезмерному воздействию солнца. Есть и другие механизмы в сетчатке, которые постепенно меняют чувствительность светочувствительных клеток, но на это может потребоваться до 30 минут.

В течение дня солнечный свет льется в окна. Даже в пасмурную погоду ваши зрачки довольно узкие, что позволяет лишь небольшому количеству света проникать к вам в глаза. Свет, отражающийся от окна, с того места, где вы стоите внутри комнаты, кажется сравнительно слабым. Поскольку ваше зрение приспособлено к тому, чтобы справляться с высоким уровнем освещенности, вы просто не воспринимаете это слабое отражение. Оно есть, но ваши глаза не могут его уловить. И наоборот: ночью, когда вы смотрите в окно, в ваши глаза не попадает большого количества света со стороны окна. Зрачки становятся предельно широкими, и теперь глаза способны обнаружить это слабое отражение. Выйдите на улицу и посмотрите в окно освещенной комнаты, где вы только что стояли. Ваши зрачки станут ýже, глаза привыкнут к высокой яркости, и отражение снова исчезнет. Конечно, если вы выключите свет в комнате, чтобы было темно как внутри, так и снаружи, вы ничего не увидите.

Исчезая в сливном отверстии по часовой или против

Если однажды вы отправитесь в такие страны, как Эквадор или Кения, – по территории обеих проходит экватор, – то сможете наблюдать эффект Кориолиса в его классическом виде. К сожалению, у меня не было возможности испытать подобный опыт лично, но в 1992 году я сделал это опосредованно во время просмотра телевизионного восьмисерийного документального фильма по книге Майкла Пэйлина «От полюса до полюса». Когда Пэйлин добрался до предместий Найроби в Кении, один восторженный молодой человек показал ему, что вода в сливном отверстии раковины к югу от экватора закручивается по часовой стрелке, а к северу – против часовой. Это достаточно распространенное наблюдение, и его объяснение состоит в том, что все дело в эффекте Кориолиса, который, в свою очередь, обусловлен вращением Земли. Научное обоснование этого эффекта уже полностью сформировано, так что можно даже провести демонстрацию. Тем не менее существуют и более прозаичные объяснения того, что происходит в раковине.

Названный в честь французского математика эффект Кориолиса – это