კვანტ. ზებგერითი თვითმფრინავი

თუ ოდესმე მფრინავი ზებგერითი თვითმფრინავის გვერდით დგახართ, ალბათ გახსოვთ დარტყმის ტალღის ყრუ ხმა, რომელიც თან ახლავს სხეულის მოძრაობას 1 მაჰზე მეტი სიჩქარით, ე.ი. მეტი სიჩქარეხმა მოცემულ გარემოში. ზებგერითი თვითმფრინავიდან დარტყმის ტალღის გავრცელების არეალი შემოიფარგლება მახის კონუსით. მეცნიერთა ჯგუფმა ილინოისის უნივერსიტეტიდან ურბანა-შამპენიში (აშშ) და ცინგხუას კვლევითი უნივერსიტეტიდან (ჩინეთი) პირველად მოახერხა ფოტონების „შოკური ტალღის“ გადაღება ვიდეოკამერაზე. ბგერის მსგავსად, სინათლის ფოტონებსაც აქვთ ტალღური ბუნება და, შესაბამისად, ქმნიან იგივე მახის კონუსს, თუ სხეული გარემოში სინათლის სიჩქარეზე უფრო სწრაფად მოძრაობს.

მახ ხმის კონუსი

მახის კონუსი წარმოიქმნება, როდესაც სხეული მოძრაობს უფრო სწრაფად, ვიდრე მის მიერ წარმოქმნილი ტალღები. ყველაზე ხშირად ისინი საუბრობენ ბგერითი დარტყმის ტალღაზე თვითმფრინავიდან, რომელიც დაფრინავს 1 მაჰზე მეტი სიჩქარით, ანუ მოცემულ გარემოში ხმის სიჩქარეზე მეტია.

ზოგადად, ტრანსონური სიჩქარით მოძრაობისას, მთელი ხაზი საინტერესო ეფექტებიპრანდტლ-გლოერტის ეფექტის ჩათვლით: მშვენიერი ღრუბელი თვითმფრინავის უკან.

პრანდტლ-გლოერტის ეფექტი: ფენომენი, რომელიც მოიცავს ტრანსონური სიჩქარით მოძრავი ობიექტის უკან ატმოსფერული ტენიანობის კონდენსაციას.

ღრუბელი წარმოიქმნება იმის გამო, რომ ადამიანი დაფრინავს მაღალი სიჩქარეთვითმფრინავი თავის უკან ქმნის დაბალი წნევის არეალს. ფრენის შემდეგ ეს ტერიტორია ივსება გარემო ჰაერი, რომლის დროსაც ჰაერის ტემპერატურა მკვეთრად ეცემა ნამის წერტილის ქვემოთ (ტემპერატურული ნახტომი ადიაბატური პროცესის შედეგად). თუ ჰაერის ტენიანობა მაღალია, მაშინ წყლის ორთქლი კონდენსირდება პატარა წვეთებად, რომლებიც ქმნიან ღრუბელს.

ხმის დარტყმის ტალღის გავრცელება ასევე ადიაბატური პროცესია, როგორიცაა პრანდტლ-გლოერტის ეფექტი. აქ, შიგნით ჰაერის გარემოარის წნევის, სიმკვრივის, ტემპერატურისა და ჰაერის სიჩქარის ნახტომი. ხმა თავისთავად არის საშუალო სიმკვრივის, სიჩქარისა და წნევის რყევები. ადიაბატური პროცესიზებგერითი სიჩქარით თან ახლავს დარტყმითი ტალღა, რომელიც ენერგიის წყაროდან დაშორებით გადაგვარდება ბგერითი ტალღადა მისი გავრცელების სიჩქარე უახლოვდება ხმის სიჩქარეს.

ზემოთ ნაჩვენები Prandtl-Gloert ღრუბელი პირდაპირ არ არის დაკავშირებული დარტყმის ტალღასთან. ეს ხდება უბრალოდ ჰაერის გაგრილებისა და კონდენსაციის წარმოქმნის გამო. ანუ, ამ პროცესს არ შეიძლება ეწოდოს მახის კონუსის "ვიზუალიზაცია". მაგრამ ილინოისის უნივერსიტეტის ურბანა-შამპეინისა და ცინგხუას უნივერსიტეტის მეცნიერთა ექსპერიმენტი ამ ეფექტზე პირდაპირი დაკვირვებაა. არა ხმის, არამედ სინათლისთვის.

მახ მსუბუქი კონუსი

სინათლის დარტყმის ტალღას ასევე აქვს კონუსის ფორმა, ისევე როგორც ხმის დარტყმის ტალღას. ვიდეოზე ჩასაწერად მკვლევარებმა გამოიყენეს ლაზერული იმპულსები, როგორც მოძრავი სხეული. მათ გამოიყენეს ჭკვიანური ტექნიკა, რომლის დროსაც სინათლის იმპულსები მოძრაობენ „სუპერლუმინალური“ სიჩქარით, ანუ უფრო სწრაფად ვიდრე სინათლის სიჩქარე გარემოში.

ამ ექსპერიმენტში პირველი ამოცანა იყო სინათლის შენელება. ყველამ იცის, რომ სინათლის სიჩქარე ვაკუუმში არის დაახლოებით 300 000 კმ/წმ, მაგრამ სხვა მედიაში შუქი უფრო ნელა მოძრაობს, სანამ მთლიანად არ გაჩერდება. ამ ექსპერიმენტში სინათლის შესანელებლად მეცნიერებმა შეავსეს ნახშირორჟანგიგვირაბი ორ ფირფიტას შორის, რომელიც დამზადებულია სილიკონის რეზინისა და ალუმინის ოქსიდის ფხვნილის ნარევისგან.

ამ გვირაბში პულსები გაუშვეს მწვანე ლაზერიგრძელდება 7 პიკოწამი. ხრიკი ისაა, რომ ფოტონები გვირაბის შიგნით უფრო სწრაფად მოძრაობენ, ვიდრე გვირაბის გასწვრივ ფირფიტებში. ამიტომ, გვირაბში გადაადგილებისას, ლაზერული იმპულსები უკან ტოვებდნენ უფრო ნელი სინათლის ტალღების კონუსურ კვალს, რომლებიც გაფანტვის შედეგად ერთმანეთს გადახურავდნენ ფირფიტებში - ეს არის მახის კონუსი.

ლაზერული პულსი მიმოფანტულია გაზით და არსებითად არის სინათლის წყარო, რომელიც მოძრაობს გვირაბში უფრო სწრაფი სიჩქარით, ვიდრე სინათლის სიჩქარით გვირაბის გარეთ. რა ქმნის ასეთ კონუსს.

წინა წლებში უკვე ჩატარდა ექსპერიმენტები, რომლებიც აფიქსირებდნენ ფოტონის მახის კონუსების არსებობას, მაგრამ ახლა პირველად, მეცნიერებმა შეძლეს რეალურ დროში გადაეღოთ ვიდეოკამერით, თუ როგორ მოძრაობს ერთი ლაზერული პულსი სივრცეში.

ამ დიზაინის ელექტრონულ-ოპტიკური კამერა შეიძლება გამოყენებულ იქნას მედიცინაში და მეცნიერების სხვა დარგებში არაპროგნოზირებადი სინათლის ფენომენების ჩასაწერად. სხვა კამერებისგან განსხვავებით, არ არის საჭირო წინასწარ დაყენება ან ათასობით ინდივიდუალური ჩარჩო. ეს კამერა მუშაობს ერთი ჩამკეტის სიჩქარით.

ავტორები ვარაუდობენ, რომ ეს კამერა შეიძლება გამოვიყენოთ იმ იმპულსების გადასაღებად, რომლებსაც ნეირონები უცვლიან ერთმანეთს პროცესის დროს. გონებრივი აქტივობა. შესაძლებელი ხდება ადამიანის ტვინში ელექტრონული ტრაფიკის ზუსტი ჩაწერა. „იმედი გვაქვს, რომ ჩვენ შეგვიძლია გამოვიყენოთ ჩვენი სისტემა სწავლისთვის ნეირონული ქსელებიიმის გასაგებად, თუ როგორ მუშაობს ტვინი“, - თქვა ოპტიკურმა ინჟინერმა ჯინიან ლიანგმა სენტ-ლუისში ვაშინგტონის უნივერსიტეტიდან, ნაშრომის წამყვანი ავტორი.

სამეცნიერო სტატია გამოქვეყნდა 2017 წლის 20 იანვარს ჟურნალში მეცნიერების მიღწევები(doi: 10.1126/sciadv.1601814).

მახის კონუსი- კონუსური ზედაპირი, რომელიც ზღუდავს რეგიონს ზებგერითი გაზის ნაკადში, რომელშიც კონცენტრირებულია დარღვევები (ბგერითი ტალღები), რომლებიც წარმოიქმნება აშლილობის წერტილის წყაროს მიერ - სხეული, რომელიც გამარტივებულია ნაკადით ან, ექვივალენტურად, მოძრაობს გარემოში ზებგერითი სიჩქარით; მახის კონუსი საზღვრავს გარემოს დარღვეულ და დაურღვეველ უბნებს. დაარქვეს ერნსტ მახის პატივსაცემად, რომელმაც ეს კონცეფცია ფიზიკაში შემოიტანა.

მახის კონუსის ზედაპირი არის ხმის ტალღების სისტემის გარსი, რომელიც წარმოიქმნება სხეულის მიერ გარემოში მოძრაობისას: ჰაიგენსის პრინციპის შესაბამისად, კონუსის ზედაპირი წარმოიქმნება ხმის ტალღების ჩარევით მათი სუპერპოზიციის დროს და ზედაპირზე ვიბრაციები იმავე ფაზაშია - შეკუმშვის ფაზა, რომელიც ქმნის დარტყმის ტალღას.

კონუსის გენერატორებსა და მის ღერძს შორის კუთხე ეწოდება მახის კუთხე, ის დაკავშირებულია მახის რიცხვთან შემდეგი ურთიერთობით:

\sin \alpha = \frac(c t)(v t) = \frac(c)(v) = \frac(1)(M)

სად: $\ალფა$ : მახის კუთხე (φ სურათზე) $გ$ : ხმის სიჩქარე $ვ$ : დინების სიჩქარე $მ$ : მახის ნომერი

ელექტროდინამიკაში, მახის კონუსი შეესაბამება "ჩერენკოვის კონუსს" - ჩერენკოვის გამოსხივების კონუსური გარსი, რომელიც წარმოიქმნება გარემოში გადაადგილებისას. ელემენტარული ნაწილაკისაშუალო სიჩქარით, რომელიც აღემატება სინათლის გავრცელების სიჩქარეს.

იხილეთ ასევე

დაწერეთ მიმოხილვა სტატიაზე "Mach Cone"

მახის კონუსის დამახასიათებელი ნაწყვეტი

- შესახებ! რას ამბობ? თქვა მეორემ. -სად წავა? აქ უფრო ახლოსაა.
როსტოვმა დაფიქრდა და ზუსტად იმ მიმართულებით წავიდა, სადაც უთხრეს, რომ მოკლავდნენ.
”ახლა არ აქვს მნიშვნელობა: თუ სუვერენი დაიჭრა, მართლა უნდა ვიზრუნო საკუთარ თავზე?” მან იფიქრა. ის შევიდა იმ მხარეში, სადაც პრაცენიდან გაქცეული ადამიანების უმეტესობა დაიღუპა. ფრანგებს ჯერ არ ჰქონდათ დაკავებული ეს ადგილი და რუსებმა, ვინც ცოცხლები იყვნენ თუ დაჭრილები, დიდი ხანია მიატოვეს იგი. მინდორზე, როგორც კარგი სახნავი მიწის გროვა, იწვა ათი ადამიანი, თხუთმეტი მოკლული და დაჭრილი სივრცის ყოველ მეათედზე. დაჭრილები ორად და სამად ერთად ცოცავდნენ და ისმოდა მათი უსიამოვნო, ზოგჯერ მოჩვენებითი, როგორც ეს როსტოვს ეჩვენებოდა, ყვირილი და კვნესა. როსტოვმა დაიწყო ცხენის ტრიალი, რათა არ ენახა მთელი ეს ტანჯული ხალხი და შეშინდა. მას ეშინოდა არა თავისი სიცოცხლის, არამედ იმ სიმამაცისა, რომელიც სჭირდებოდა და რომელიც, იცოდა, ვერ გაუძლებდა ამ უბედურების ხილვას.
ფრანგებმა, რომლებმაც შეწყვიტეს სროლა დაღუპულთა და დაჭრილებით მოფენილ მინდორზე, რადგან მასზე ცოცხალი არავინ იყო, დაინახეს მის გასწვრივ მიმავალი ადიუტანტი, დაუმიზნეს მას იარაღი და რამდენიმე ქვემეხი ესროლა. ამ სტვენის, საშინელი ხმებისა და ირგვლივ მკვდარი ადამიანების შეგრძნება როსტოვისთვის გაერთიანდა საშინელებისა და თავმოყვარეობის ერთ შთაბეჭდილებაში. დედის ბოლო წერილი გაახსენდა. „რას იგრძნობდა იგი, – გაიფიქრა მან, – ახლა რომ დამინახა აქ, ამ მინდორზე და ჩემკენ გაშლილი იარაღით“.
სოფელ გოსტიერადეკეში იყო, მართალია დაბნეული, მაგრამ უფრო დიდი თანმიმდევრობით, რუსული ჯარები, რომლებიც ბრძოლის ველიდან შორს მიდიოდნენ. ფრანგული თოფები აქ ვეღარ აღწევდნენ და სროლის ხმები შორს ჩანდა. აქ უკვე ყველამ ნათლად დაინახა და თქვა, რომ ბრძოლა წაგებულია. ვისაც როსტოვი მიუბრუნდა, ვერავინ ეუბნებოდა, სად იყო სუვერენი, ან სად იყო კუტუზოვი. ზოგი ამბობდა, რომ ჭორები სუვერენის ჭრილობის შესახებ იყო სიმართლე, ზოგი ამბობდა, რომ ასე არ იყო, და ახსნა ეს ცრუ ჭორი, რომელიც გავრცელდა იმით, რომ, მართლაც, ფერმკრთალი და შეშინებული მთავარი მარშალი გრაფი ტოლსტოი დაბრუნდა ბრძოლის ველიდან სუვერენულში. ვაგონი, რომელიც სხვებთან ერთად გამოვიდა იმპერატორის რაზმით ბრძოლის ველზე. ერთმა ოფიცერმა უთხრა როსტოვს, რომ სოფლის იქით, მარცხნივ, მან დაინახა ვინმე უმაღლესი ხელისუფლების წარმომადგენელი და როსტოვი წავიდა იქ, არავის იპოვის იმედით აღარ ჰქონდა, არამედ მხოლოდ სინდისის გასაწმენდად. დაახლოებით სამი მილის გავლის შემდეგ და ბოლო რუსული ჯარების გავლის შემდეგ, თხრილში გათხრილი ბოსტანის მახლობლად, როსტოვმა დაინახა თხრილის მოპირდაპირედ მდგარი ორი მხედარი. ერთი, ქუდზე თეთრი ბუმბულით, რატომღაც ნაცნობი ჩანდა როსტოვისთვის; კიდევ ერთი უცნობი მხედარი, ლამაზ წითელ ცხენზე ამხედრებული (ეს ცხენი როსტოვს ნაცნობი ეჩვენებოდა) თხრილისკენ ავიდა, ცხენს თავისი სპურებით უბიძგა და სადავეები გაუშვა, ადვილად გადახტა ბაღის თხრილზე. ცხენის უკანა ჩლიქებიდან ნაპირიდან მხოლოდ მიწა დაიმსხვრა. მკვეთრად შემობრუნდა ცხენი, ისევ გადახტა თხრილზე და პატივისცემით მიმართა მხედარს თეთრი ბუმბულით, როგორც ჩანს, იმავესკენ მიიწვია. ცხენოსანმა, რომლის ფიგურა როსტოვისთვის ნაცნობი ჩანდა და რატომღაც უნებურად მიიპყრო მისი ყურადღება, ნეგატიური ჟესტით აიღო თავი და ხელი და ამ ჟესტით როსტოვმა მყისიერად იცნო თავისი ტირილი, თაყვანისმცემელი სუვერენი.

მაჰა კონი- კონუსური ზედაპირი, რომელიც ზღუდავს ტერიტორიას ზებგერითი გაზის ნაკადში, რომელშიც M. რხევა ზემოქმედებით. უმარტივესი მ. შედგება მცირე მასიური დატვირთვისგან თან, შეჩერებულია ძაფზე (ან მსუბუქ ღეროზე) სიგრძეზე ლ. თუ ძაფი გაუწელვად მივიჩნევთ და უგულებელყოფთ დატვირთვის ზომას ძაფის სიგრძესთან შედარებით, ხოლო ძაფის მასას დატვირთვის მასასთან შედარებით, მაშინ ძაფზე დატვირთვა შეიძლება ჩაითვალოს როგორც მატერიალური წერტილი, მდებარეობს მუდმივ მანძილზე ლშეჩერების წერტილიდან შესახებ. (ნახ. 1, ა).

ასეთი მ. წრიული მათემატიკა. M. თუ, როგორც ჩვეულებრივ ხდება, რხევადი სხეული არ შეიძლება ჩაითვალოს მატერიალურ წერტილად, მაშინ მ. ფიზიკური.

მათემატიკური ქანქარა (წრიული). თუ M., გადახრილია წონასწორობის პოზიციიდან C 0, გაათავისუფლეთ დაწყების გარეშე. სიჩქარე ან აცნობეთ წერტილი თანსიჩქარე პერპენდიკულარული OSდა იწვა დასაწყისის სიბრტყეში. გადახრები, მაშინ მ. თვითმფრინავი (plane math. M.). თუ უგულებელვყოფთ ღერძში ხახუნს და ჰაერის წინაღობას (რაც მომავალში ყოველთვის ვარაუდობენ), მაშინ მ.-სთვის მოქმედებს მექანიკური ძალების შენარჩუნების კანონი. ენერგია, რომელიც იძლევა:

სად არის წერტილის სიჩქარე თან, - მისი კოორდინატი, გაზომილი ვერტიკალურად ზემოთ წონასწორობის პოზიციიდან, - - გადახრის კუთხე M. ვერტიკალიდან, გ- გრავიტაციის აჩქარება, თ- მუდმივი, მთლიანი მექანიკის პროპორციული ენერგიის M. და განსაზღვრული დასაწყისი. ღირებულებები

როცა მოხსენებული მ. ენერგია ისეთია, რომ (ღეროზე დატვირთვისთვის) ან (ძაფზე დატვირთვისთვის), მაშინ M. რხევა კუთხით. ტოლობით განსაზღვრული ამპლიტუდა ეს რხევები არ არის ჰარმონიული; მათი პერიოდი თდამოკიდებულია ამპლიტუდაზე და კვალი განისაზღვრება, ფორმულა მიღებული განტოლებიდან (1):

როდესაც ზემოაღნიშნული პირობებისთვის კარ სრულდება, მაშინ მ. არ რხევა. მოძრაობები. მაგალითად, როდესაც ღეროზე დატვირთვა აღწერს წრეს. როცა მოხსენებული მ. ენერგია ძალიან დაბალია M. ასრულებს მცირე რხევებს, ჰარმონიულთან ახლოს; მცირე რხევების პერიოდი შეიძლება ჩაითვალოს დაახლოებით ტოლი:

ანუ ამპლიტუდისგან დამოუკიდებელი (რხევები იზოქრონიულია). F-la (3) (2)-თან შედარებით იძლევა 0.05%-მდე ცდომილებას 1%-მდე at. ეს შედეგები

თათები სამართლიანია ინერციული საცნობარო სისტემა. დედამიწასთან მიმართებაში მისი ყოველდღიური როტაციასვინგის თვითმფრინავი M. ნელა იცვლის მიმართულებას (იხ. ფუკოს ქანქარა).

თუ დაწუნებული მ. სიჩქარე არ დევს საწყის სიბრტყეში. გადახრები, შემდეგ მიუთითეთ თანრადიუსის სფეროზე იქნება აღწერილი ლმოსახვევები ჩასმულია 2 პარალელს შორის, სადაც მნიშვნელობები დამოკიდებულია საწყისზე. პირობები (სფერული მ., სურ. 2, ი). განსაკუთრებულ შემთხვევაში, წერტილში თანაღწერს ჰორიზონტალურ წრეს (კონუსური მ., სურ. 2, ბ). არაწრიული მ.-დან განსაკუთრებით საინტერესოა ციკლოიდური ქანქარა, რომლის რხევები იზოქრონიულია ნებისმიერ ამპლიტუდაზე.

ფიზიკური გულსაკიდი. ფიზ. ჩვეულებრივ ეძახდა მ მყარი სხეული, რომელიც გრავიტაციის გავლენით ირხევა საკიდის ჰორიზონტალური ღერძის გარშემო (ნახ. 1, ბ). ასეთი მ-ის მოძრაობა საკმაოდ ჰგავს წრიული ხალიჩის მოძრაობას. M. ფიზიკის სასრული ან მცირე რხევების პერიოდი. M. შესაბამისად განისაზღვრება (2) ან (3) ფორმულებით, რომელშიც ლუნდა შეიცვალოს მნიშვნელობით Where თ- მასა M., a - მანძილი სიმძიმის ცენტრიდან თანშეჩერების ღერძამდე, მე- მ. საკიდის ღერძთან მიმართებით, - შეკიდვის ღერძის პარალელურად და გამავალ ღერძთან მიმართებაში. თან. პერიოდი დამოკიდებულია დაკიდების ღერძის პოზიციაზე სიმძიმის ცენტრთან მიმართებაში და იქნება ყველაზე პატარა მნიშვნელობაზე ლ 0, სამოთხე ყოველთვის მეტია ა, დაურეკა ფიზიკური სიგრძის მოცემული M. თუ ხაზის გასწვრივ ჩაუყარა OSხაზის სეგმენტი OK = l 0, შემდეგ მიღებული წერტილი კღარი. ფიზიკური რხევების ცენტრი M. (მათ. მ. წერტილში კონცენტრირებული მასით TO, იქნება მერყეობა იმავე პერიოდით, როგორც მოცემული ფიზიკური. მ.). გიმბალის ღერძის წერტილი შესახებდა სვინგის ცენტრი კაქვთ ორმხრივობის თვისება: თუ M. შეჩერებულია ისე, რომ საკიდის ღერძი გადის კ, შემდეგ მიუთითეთ შესახებგახდება რხევის ცენტრი და არ შეიცვლება რხევის პერიოდი M. ეს თვისება არის საპირისპირო M მოწყობილობის საფუძველი, რომელიც გამოიყენება გრავიტაციის აჩქარების დასადგენად.

მ-ის თვისებები ფართოდ გამოიყენება სხვადასხვა ინდუსტრიაში. მოწყობილობები: საათები, სიმძიმის აჩქარების განმსაზღვრელი ხელსაწყოები (ქანქარის მოწყობილობა), მოძრავი სხეულების აჩქარება, რხევები. დედამიწის ქერქი(სეისმოგრაფი), გიროსკოპიულად. მოწყობილობები, მოწყობილობები ექსპერიმენტებისთვის. სხეულების ინერციის მომენტების განსაზღვრა და სხვ.

თუ ოდესმე მფრინავი ზებგერითი თვითმფრინავის გვერდით დგახართ, ალბათ გახსოვთ დარტყმითი ტალღის ყრუ ხმა, რომელიც თან ახლავს სხეულის მოძრაობას 1 მაჰზე მეტი სიჩქარით, ანუ უფრო მეტია ვიდრე მოცემულობაში ბგერის სიჩქარე. გარემო. ზებგერითი თვითმფრინავიდან დარტყმის ტალღის გავრცელების არეალი შემოიფარგლება მახის კონუსით. მეცნიერთა ჯგუფმა ილინოისის უნივერსიტეტიდან ურბანა-შამპენიში (აშშ) და ცინგხუას კვლევითი უნივერსიტეტიდან (ჩინეთი) პირველად მოახერხა ფოტონების „შოკური ტალღის“ გადაღება ვიდეოკამერაზე. ბგერის მსგავსად, სინათლის ფოტონებსაც აქვთ ტალღური ბუნება და, შესაბამისად, ქმნიან იგივე მახის კონუსს, თუ სხეული გარემოში სინათლის სიჩქარეზე უფრო სწრაფად მოძრაობს.

მახ ხმის კონუსი

ზოგადად, ტრანსონური სიჩქარით მოძრაობისას, ჩნდება არაერთი საინტერესო ეფექტი, მათ შორის Prandtl-Gloert ეფექტი: მშვენიერი ღრუბელი თვითმფრინავის უკან.

პრანდტლ-გლოერტის ეფექტი: ფენომენი, რომელიც მოიცავს ტრანსონური სიჩქარით მოძრავი ობიექტის უკან ატმოსფერული ტენიანობის კონდენსაციას.

ღრუბელი წარმოიქმნება, როდესაც თვითმფრინავი, რომელიც მაღალი სიჩქარით მფრინავს, მის უკან ქმნის დაბალი წნევის ზონას. ფრენის შემდეგ ეს ტერიტორია ივსება მიმდებარე ჰაერით, რომლის დროსაც ჰაერის ტემპერატურა მკვეთრად ეცემა ნამის წერტილის ქვემოთ (ტემპერატურული ნახტომი ადიაბატური პროცესის შედეგად). თუ ჰაერის ტენიანობა მაღალია, მაშინ წყლის ორთქლი კონდენსირდება პატარა წვეთებად, რომლებიც ქმნიან ღრუბელს.

ხმის დარტყმის ტალღის გავრცელება ასევე ადიაბატური პროცესია, როგორიცაა პრანდტლ-გლოერტის ეფექტი. აქ ჰაერში არის წნევის, სიმკვრივის, ტემპერატურისა და ჰაერის სიჩქარის ნახტომი. ხმა თავისთავად არის საშუალო სიმკვრივის, სიჩქარისა და წნევის რყევები. ზებგერითი სიჩქარით ადიაბატურ პროცესს თან ახლავს დარტყმითი ტალღა, რომელიც ენერგიის წყაროდან დაშორებით გადაგვარდება ხმის ტალღად და მისი გავრცელების სიჩქარე უახლოვდება ბგერის სიჩქარეს.

მახ მსუბუქი კონუსი

ამ ექსპერიმენტში პირველი ამოცანა იყო სინათლის შენელება. ყველამ იცის, რომ სინათლის სიჩქარე ვაკუუმში არის დაახლოებით 300 000 კმ/წმ, მაგრამ სხვა მედიაში შუქი უფრო ნელა მოძრაობს, სანამ მთლიანად არ გაჩერდება. ამ ექსპერიმენტში სინათლის შესანელებლად, მეცნიერებმა შეავსეს გვირაბი ნახშირორჟანგით ორ ფირფიტას შორის, რომლებიც დამზადებული იყო სილიკონის რეზინისა და ალუმინის ოქსიდის ფხვნილის ნარევისგან.

ამ გვირაბში გაისროლეს მწვანე ლაზერული იმპულსები, რომელიც გრძელდებოდა 7 პიკოწამში. ხრიკი ისაა, რომ ფოტონები გვირაბის შიგნით უფრო სწრაფად მოძრაობენ, ვიდრე გვირაბის გასწვრივ ფირფიტებში. ამიტომ, გვირაბში გადაადგილებისას, ლაზერული იმპულსები უკან ტოვებდნენ უფრო ნელი სინათლის ტალღების კონუსურ კვალს, რომლებიც გაფანტვის შედეგად ერთმანეთს გადახურავდნენ ფირფიტებში - ეს არის მახის კონუსი.

ამისათვის საჭირო გახდა სპეციალური ელექტრონულ-ოპტიკური კამერის (სლიტი კამერის) აგება, რომელსაც შეუძლია წამში 100 მილიარდი კადრის გადაღება ერთ ექსპოზიციაში. კამერა მუშაობდა სამ რეჟიმში: პირველმა გადაიღო თავად ფენომენი, ხოლო დანარჩენმა ორმა ჩაწერა ინფორმაცია დროის შესახებ. შემდეგ ეს მონაცემები გაერთიანდა, რათა შეიქმნას მეცნიერულად სანდო ვიდეო ჩანაწერი ფოტონის მახის კონუსის გავრცელების შესახებ.
ამ დიზაინის ელექტრონულ-ოპტიკური კამერა შეიძლება გამოყენებულ იქნას მედიცინაში და მეცნიერების სხვა დარგებში არაპროგნოზირებადი სინათლის ფენომენების ჩასაწერად. სხვა კამერებისგან განსხვავებით, არ არის საჭირო წინასწარ დაყენება ან ათასობით ინდივიდუალური ჩარჩო. ეს კამერა მუშაობს ერთი ჩამკეტის სიჩქარით.
ავტორები ვარაუდობენ, რომ ამ კამერის გამოყენება შესაძლებელია იმ იმპულსების გადასაღებად, რომლებსაც ნეირონები უცვლიან ერთმანეთს გონებრივი აქტივობის დროს. შესაძლებელი ხდება ადამიანის ტვინში ელექტრონული ტრაფიკის ზუსტი ჩაწერა. „ჩვენ ვიმედოვნებთ, რომ შევძლებთ ჩვენი სისტემის გამოყენებას ნერვული ქსელების შესასწავლად, რათა გავიგოთ, თუ როგორ მუშაობს ტვინი“, - თქვა ოპტიკურმა ინჟინერმა ჯინიან ლიანგმა ვაშინგტონის უნივერსიტეტიდან სენტ-ლუისში, ნაშრომის წამყვანი ავტორი.

კვლევითი სტატია