Читать книгу "Чердак. Только физика, только хардкор - Дмитрий Побединский"

Сейчас уже практически вся поверхность Земли сфотографирована спутниками вдоль и поперек, и места свободного не осталось. Но нужно понимать, что все это спутники на низкой околоземной орбите, ведь нам же нужно достаточно хорошее пространственное разрешение. Но вот период вращения спутника зависит от высоты, и как бы мы ни старались, низко над Землей мы спутник не повесим. Например, на высоте 500 км период обращения около двух часов. То есть спутник не сможет следить в режиме реального времени, он скорее скроется за горизонтом.

Чтобы спутник висел над поверхностью, единственно возможный вариант – поместить его на геостационарную орбиту. Она находится на высоте 36000 км над Землей (это в три раза больше диаметра Земли, на секундочку) и в плоскости экватора. Там период обращения – ровно сутки, так что спутники движутся синхронно с Землей, поэтому получается, что они словно зависают над поверхностью.

На данный момент геостационарная орбита – пожалуй, самая востребованная, она просто утыкана тьмой спутников связи, вещания, коммуникаций и т. д. Например, все спутниковые тарелки телевидения направлены именно на геостационарные спутники, а так как они находятся в плоскости экватора, то получается, в России все тарелки смотрят практически на юг. Так что, если вы заблудились в городе и вам нужно сориентироваться по сторонам света, не ищите мох на деревьях, просто посмотрите на тарелки!

Уже есть проекты запустить на такую орбиту спутники, представляющие из себя огромные телескопы, с диаметром зеркала больше, чем у Хаббла. Это позволит получать изображение с разрешением 3 метра в режиме онлайн. Конечно, отдельных людей пока видно не будет, но автомобили и прочие виды транспорта уже никак не смогут скрыться от такой слежки.

Но и тут Россия выделилась. Это одна из самых северных стран, поэтому из плоскости экватора у нас все будет видно под углом и система будет работать не в полной мере. Так что, скорее всего, будут развиваться уже существующие методы: камеры наблюдения на улицах, GPS-трекинг, слежение по мобильнику и так далее.

Будет ли так? Будет ли большой брат всюду следить за нами? Или уже следит? Сложно сказать. Единственная защита от этого – знания. Быть в курсе развития современных технологий и геополитической ситуации – хорошее средство не застать вас врасплох.

7.3. Как устроено 3D в кинотеатре?

Современные фильмы невозможно представить без эффекта 3D. Как же работает эта технология, насколько она сложна? Для начала стоит разобраться, как человек видит трехмерную картинку. В этом нам поможет подушка.

Объемное изображение

Когда вы ложитесь спать, посмотрите левым глазом на край подушки, потом правым. Вы заметите, что она скачет! Связано это с тем, что глаза у нас находятся на небольшом расстоянии, поэтому взаимное расположение близких и дальних объектов для левого и правого глаза отличается. Получается, каждый глаз видит разную картинку, по этой разнице мозг определяет расстояние до объектов и создает объем.

3D-фильмы снимают двумя камерами. Затем проецируют сразу два изображения на экран. Одно для левого глаза, другое для правого. Сложность только в том, как же их разделить, ведь без очков вы реально будете видеть двоящуюся картинку. Сейчас практически везде для этого используют так называемые поляризаторы.

Поляризаторы

Дело в том, что они очень необычно взаимодействуют со светом. Ведь свет – это электромагнитная волна, а раз это волна, в ней происходят колебания. И они могут происходить по вертикали, или горизонтали, или вообще как-то под наклоном, в любой плоскости. Грубо говоря, световой луч – это не как тонкая макаронина, а как плоская лапша, плоскость которой может быть повернута как угодно.

Свет, испускаемый Солнцем, лампой, пламенем, состоит из лучей, плоскость колебаний которых направлена как угодно. Но поляризатор пропускает только, например, лучи с вертикальной плоскостью колебаний. Это словно фильтр, образная решетка, через которую проходит только половина света. После него свет поляризован вертикально. Самое интересное начинается, если мы возьмем второй поляризатор. Если он тоже пропускает волны с вертикальными колебаниями, то ничего особенного, поляризованный свет будет спокойно проходить через него. Но стоит его повернуть на 90 градусов, и он задержит весь свет, ведь теперь он пропускает горизонтальные волны, которых не осталось после первого поляризатора.

Схема в кино

Это и используется в кинотеатре. Картинка для левого глаза, например, поляризована вертикально, для правого – горизонтально. Делается это просто: перед объективами устанавливаются соответствующие поляризаторы. И стекла в очках сделаны из поляризаторов, поэтому пропускают только лучи своей картинки и задерживают лучи не своей. Поэтому каждый глаз и видит разное изображение, а не их смесь (любую из двух картинок можно взять). И если эти картинки сняты двумя камерами, получается иллюзия объема. Сейчас есть и более сложные схемы, с круговой поляризацией, но по сути принцип тот же.

Мониторы

Поляризаторы – это удивительная вещь. ЖК-мониторы, дисплеи часов, калькуляторов, тамагочи без них никак не обходятся. Ведь экран устроен как сэндвич: два поляризатора, между которыми находятся пиксели с жидкими кристаллами. Допустим, оба поляризатора пропускают свет одной плоскости поляризации. Есть моменты, когда кристаллы беспрепятственно пропускают свет, поэтому он проходит через оба поляризатора и пиксель прозрачный. А есть моменты, когда жидкие кристаллы поворачивают плоскость поляризации на 90 градусов, поэтому, пройдя через один поляризатор, через другой он уже не проходит, пиксель темный. Регулировать степень поворота и, соответственно, прозрачность пикселя можно напряжением на нем. Остается сделать сзади подсветку, тогда у нас и появится диапазон яркостей от светлого до темного.

Внутренние напряжения

Свет поворачивают не только жидкие кристаллы, но и другие вещества – пластик, стекло, полиэтилен. Достаточно скрестить два поляризатора так, чтобы свет не проходил через них, а потом между ними поместить этот предмет. Тогда свет поворачивается и проходит сквозь этот сэндвич. Дело в том, что когда этот предмет изготавливают, отливают из расплавленной вязкой массы, она застывает так, что внутри нее остаются какие-то напряжения, застывшие деформации. И именно от степени этих напряжений зависит, насколько сильно повернется свет. То есть по сути мы видим внутреннюю структуру вещества, которую невозможно увидеть невооруженным взглядом. Цвета радуги появляются из-за того, что степень поворота зависит еще и от частоты света.

Отраженный свет всегда поляризован!

И есть еще одно интересное незамысловатое применение поляризаторов. Это просто солнцезащитные очки. Оказывается, отраженный свет всегда поляризован. Степень поляризации зависит от угла падения, но это не принципиально. Так вот, поляризационные солнцезащитные очки, помимо того, что затемняют всю картинку, еще и отфильтровывают блики, которые сильно поляризованы. Обратите внимание на поверхность воды, лобовые стекла машин, асфальт. Они становятся относительно темнее через поляризатор. Этим пользуются и фотографы. У многих из них есть в арсенале такой прием: ведь, убрав блики, можно добиться определенной чистоты картинки или нового эффекта.