Меню

Где тени ярче света



Где ярче свет, там тени гуще

Где ярче свет, там тени гуще или за что убивают добрых людей

Природа любит равновесие. Добро и зло на Земле существуют совместно. Если где-то появляется плюс, то неизбежно около него возникает минус, чтобы сохранить равновесие. Где ярче свет, там тени гуще. От физики никуда не деться. Мало того, то же самое творится и в обществе. Стоит появиться чему-то доброму, как рядом с ним всплывает и злое.

В 90-х годах прошлого столетия мир получил радостную весть. Оказывается, благодаря древней восточной системе совершенствования Фалуньгун, можно стать здоровым совершенно бесплатно. Надо лишь изменить свою душу по принципу «Истина-Доброта-Терпение». Множество людей избавилось от серьёзных заболеваний. Казалось, весь мир станет теперь здоровым и телом, и душой. Но любое действие рождает противодействие.

Физика не дремала. Рядом с огромным плюсом тут же нарисовался огромный минус. На родине Фалуньгун в Китае за то, что люди выполняли упражнения Фалуньгун в парках и совершенствовали свою душу по принципу «Истина-Доброта-Терпение», их стали арестовывать, сажать в тюрьмы и подвергать нечеловеческим пыткам. В голове не укладывается несоразмерность реакции: за простые упражнения в парке – пытки и смерть. Но физика объясняет: сила действия равна силе противодействия, величина минуса должна быть равной величине плюса. Если сотни тысяч мирных граждан ни за что зверски уничтожены в тюрьмах, значит, Фалуньгун – это действительно замечательная вещь.

Однако по закону равновесия об этой замечательной вещи по всему миру распространяется несусветная ложь. Формально это объясняется стремлением властей Китая оправдать в глазах общественности свои варварские действия. Дескать, эти простые граждане такие плохие люди, что их надо просто уничтожить. Но мы-то знаем, что это закон равновесия. Не может в нашем мире существовать добрая вещь без того, чтобы её не окружило зло. Раз появилось добро, значит, появилось и зло.

Что же получается? Чтобы не было зла надо не делать добра?

Фалуньгун отвечает на этот вопрос в полном соответствии с физикой. Совершенствуя свою душу, человек приходит в равновесие. Он избавляется от своих пороков, недостатков, пристрастий. Он убирает в себе состояние борьбы и противостояния. Именно поэтому репрессируемые последователи Фалуньгун не борются с правительством Китая, не противостоят ему. Они лишь рассказывают миру об этой вопиющей несправедливости, сохраняя в душе спокойствие и равновесие. Именно это равновесие и лишает сил тех, кто хочет уничтожить Фалуньгун, но не может этого сделать в течение двух десятков лет.

Природа любит равновесие. Природа любит Фалуньгун и его волшебный принцип «Истина-Доброта-Терпение».

Источник

Светотень в рисунке и живописи

Давайте рассуждать глобально: как влияет светотень в целом на наше существование в пространстве? Ведь свет и тень живут не только в натюрмортных постановках. С помощью этих двух необыкновенных явлений жизни мы можем видеть мир контрастным и объёмным, понимать формы и размер предметов, глубину близкого нам расстояния, различать полутона. Наша с вами задача – познакомиться со светотенью в изобразительном искусстве, понять, как работают её правила распределения на предметах.

Откуда берётся реализм?

Когда мы видим неудачный рисунок, наши внутренние ощущения отказываются верить в реальность существующего объекта. Перед глазами просто серый, замызганный карандашом, участок бумаги. Но стоит нам взглянуть на мастерски исполненную тональную зарисовку, скажем, простого яблока – мы невольно хотим протянуть к нему руки, вырвать фрукт из плоской поверхности листа. Художник, умеющий расшевелить зрительское восприятие – прекрасно владеет рисованием светотени. Чтобы понять основной закон распределения света и тени на предметах – начнём с самых азов.

Что такое свет?

У этого термина много значений. Но нас волнует свет на предметах. Самой ярко освещённой поверхностью будет та часть, которая обращена ближе всех к источнику света. Если немного развернуть предмет в другую сторону – освещённость начнёт ослабевать. Здесь мы уже говорим о скользящем свете. Конечно, интенсивность освещённости предмета зависит и от ряда других условий, физических свойств и явлений.



Женские портреты испанского художника Juan Gonzalez Alacreu.

Что такое блик?

Самое светлое пятно на освещённой стороне предмета. Это чистый свет, который чаще всего не трогают, т.е. оставляют в рисунке кусочек бумаги, а в живописи обозначают чистыми белилами. Но бликов может не быть вообще благодаря другому освещению, фактуре самого предмета. Или он может иметь разную насыщенность из-за разнообразия предметного мира.

Тогда появляется вопрос: если блик можно оставлять нетронутым, то свет на предметах нужно обязательно штриховать? Для многих начинающих художников светлая часть объекта – практически табу! Хотя в этом кроется большое заблуждение. Приложите к освещённой стороне предмета белый лист бумаги и сравните – насколько лист светлей, ярче? Поэтому, даже самую освещённую сторону мы легко прокладываем карандашным тоном.



Картина маслом испанского художника Juan Gonzalez Alacreu (слева). Фердинанд дю Пюигадо «Китайские тени, кролик».

Что такое полутон?

Полутон (полутень) – растяжка тонов от света к тени. Чем больше вы видите полутонов, тем реалистичней, жизненней ваша работа. Полутон распределяется под косыми лучами света. Особенно мягко и неуловимо на круглых формах.

Читайте также:  Датчик света feron схема

Что такое тень?

Поверхность, которая больше всех скрыта от источника света. Здесь мы говорим о собственной тени – самой тёмной стороне предмета. А ещё есть падающая тень, отбрасываемая на плоскость стола. По сути – это искажённый силуэт предмета. Чаще всего именно падающую тень пытаются сделать темнее собственной. Это неверно. Собственная тень предмета всегда темнее, но наш глаз часто отказывается верить в это. Почему? Всё дело в рефлексах…

Что такое рефлекс?

Рефлекс – отражённый свет окружающей среды в собственной тени предмета. Другими словами, в тени рисуемого объекта, появляются не яркие, но ощутимо светлые куски тона. Вот они то и усыпляют бдительность многих рисующих. Им кажется, что собственная тень светлее за счёт рефлекса.

Натюрморт американского художника Дэвида Чифеца (слева). Рисунок российского художника Ивана Алифана.

Яркость рефлекса во многом зависит от материальной фактуры самих предметов. Глянцевый кофейник будет ловить самые светлые, сочные рефлексы в отличии от гипсового куба. Но никогда рефлекс не должен конкурировать со светлой стороной предмета, иначе мы получим вывернутый, странный образ. Все рефлексы мы глушим, как бы незаметно «припудриваем» тоном карандаша или слоем краски, сажая их в тень.

Как рисовать светотень в живописи?

Если с тональным рисунком более менее понятно, то как работают правила светотени вместе с цветом? Законы света и тени не меняются. Но в живописи нам приходится думать о взаимосвязи тона и цвета, который также имеет свои характеристики. К примеру, освещённая и теневая сторона предмета отличаются друг от друга не только тональной градацией, но и цветовым оттенком – тёплым или холодным. Если свет у объекта тёплых оттенков, то тень будет холодной, и наоборот.

Чистых, локальных цветов в природе нет. На любой цветной предмет влияют много факторов: общая освещённость, игры рефлексов, перспективное изменение цвета и др. В живописи на предметах светотень использует все те же закономерности. Но рисуя красками, помните об изменчивости и взаимосоединении цветов.

*Картины известных художников взяты из свободного доступа в интернете и используются на сайте в учебно-образовательных целях.

Источник

Светлые тени

Яркий ореол и радуга возникают не только вокруг солнца и луны или искусственных источников света. Эти явления порой можно увидеть даже вокруг собственной тени, что автор демонстрирует, используя фотографии, сделанные с земли, из окна авиалайнера и с борта космического корабля. Наблюдаемые явления обусловлены рассеянием световых лучей.

Характер взаимодействия светового излучения с частицами примесей в атмосфере существенно зависит от их размера. На микрочастицах, диаметр которых много меньше длины волны лучей, рассеяние света происходит во всех направлениях почти равномерно. Но при увеличении размера частиц угловое распределение интенсивности рассеянных лучей становится несимметричным.

Предела размеру частицы, на которой происходит рассеяние световых волн, не существует. Более того, количество рассеянных лучей пропорционально площади её поперечного сечения. Лучи, рассеянные на большом предмете, независимо от его формы фокусируются преимущественно в узком конусе под небольшим углом к исходному их направлению, чем и объясняется эффект образования яркого белого кольца вокруг тени самолёта или воздушного шара, отбрасываемой на плотные облака

Многие научные статьи изобилуют формулами, которыми авторы иногда неоправданно усложняют свой текст, хотя бывает полезно сначала объяснить простыми словами, в чем состоит идея публикации. Кстати, А. Эйнштейн утверждал, что нет такой физической идеи, которую нельзя было бы объяснить без формул (впрочем, именно его некоторые идеи без формул понять трудно). В предлагаемой статье тени и свет, свойства которых так привычны и, казалось бы, понятны каждому с детства, предстают сложнейшим (но объясняемым без формул) физическим явлением, а иллюстрацией их необычности оказываются тени самолетов на облаках и их ореолы.

Прямолинейность распространения света ученым античности представлялась очевидной. Эмпедокл (V в. до н.э.) и Евклид (III в. до н.э.) описывали оптические явления, включая прямолинейность и даже преломление лучей света. Но античные философы не могли даже отдаленно представить себе сложность задачи, за которую так отважно взялись. Некоторые проблемы рассеяния света материальными телами аналитически не решены до сих пор, хотя построены великолепные, но весьма сложные теории. Фундаментальный труд «Основы оптики» Нобелевского лауреата М. Борна и Э. Вольфа, изданный в 1968 г. и переведенный на русский язык в 1973 г., содержит 700 страниц, обильно усеянных сложнейшими формулами. Неспециалисту здесь делать нечего, но объяснить особенности рассеяния света, не прибегая к анализу, трудно. Возвращаясь к прямолинейному лучу света, можно напомнить, что он распространяется прямолинейно лишь в вакууме, не возмущенном гравитацией массивных объектов, или в однородной среде. Но если среда неоднородна, луч отклоняется в сторону большей плотности. Таких подробностей наши предки не знали, но могли заподозрить это в любые времена, любуясь сплющенным диском Солнца на восходе и закате. Только в XVII в., благодаря новым теоретическим и экспериментальным работам Р. Декарта, Г. Галилея и других ученых началось стремительное развитие геометрической оптики. Много важнейших работ было выполнено в XVII—XVIII вв., а более современное развитие геометрическая оптика получила в XIX и начале XX вв.

Читайте также:  Джили мк как заменить лампу ближнего света

Однако с укреплением позиций волновой теории и развитием математических методов анализа все более очевидной становилась крайняя сложность процессов рассеяния света на малых и больших препятствиях.

Ореол вокруг тени

Одним из первых, кто понял, как устроен край тени, образующейся при падении света на границу плоскости, стал выдающийся немецкий физик Г. Кирхгофф. Он исходил из представлений о свете как об электромагнитных колебаниях крайне высокой частоты. Кирхгофф установил, что переход на краю тени, в очень узкой зоне, происходит плавно, да еще и с затухающими периодическими колебаниями.

Впрочем, к процессу образования тени ученые обращались задолго до Кирхгоффа. В начале XIX в. А. Френель рассматривал явление дифракции – небольшие отклонения от прямолинейности луча. Последователями, на основе его теории, было предсказано поразительное явление, которое затем экспериментально подтвердил Д. Араго: вокруг удаленной тени от крупного предмета появляется светлое пятно. Пятно плавно ослабевает от центра, окружая тень ярким ореолом. Например, яркий ореол появляется вокруг скользящей по земле тени от высоко летящего воздушного шара.

Вот только заметить его гораздо легче из гондолы воздушного шара, чем с земли. Или с самолета: в солнечную погоду тень самолета постоянно окружена ярким ореолом, который хорошо заметен на облаках, особенно когда самолет летит еще не слишком высоко. Наиболее наблюдательные авиапутешественники часто любуются этим зрелищем. Впрочем, при благоприятных атмосферных услов­иях ореол, окружающий тень, можно увидеть и с высоты около 10 км, где обычно проходят трассы воздушных судов.

Рассеяние света в атмосфере – это то, что происходит вокруг нас постоянно. Мельчайшие капли воды в облаках, в тумане, снежинки и пылинки (все это «аэрозоли») рассеивают свет. В начале XX в. немецкий физик Г. Ми разработал подробную теорию взаимодействия света с мелкими сферическими частицами (например, с жидкими каплями). Оказалось, что с уменьшением размера капель характер взаимодействия с ними света резко изменяется, когда длина окружно­сти сферической частицы становится равной длине волны света. Результат зависит от прозрачности или непрозрачности частицы, ее электрических свойств (проводимости) и показателя преломления среды. Кроме Ми, еще несколько авторов в XX в. в своем анализе пришли к тем же выводам и даже написали книги похожего содержания. Трудности возникали (и сохраняются) с анализом рассеяния света мелкими несферическими частицами. Что же касается ореола, результата взаимодействия света с крупными предметами, размеры которых намного больше длины волны света, теория указала на удивительное, парадоксальное явление: ослабление света производит площадь, которая ровно вдвое больше реального геометрического поперечного сечения большого предмета, создающего тень (например, самолета). Казалось бы, какая может быть дифракция на таком огромном предмете? Но именно дифракция света ответственна за появление ореола вокруг тени воздушного шара или самолета. Вблизи края геометри-ческой тени есть узкая область, где приближения, на которых основана геометрическая оптика, становятся некорректными. Так теория объясняет и удвоение поглощающей и отражающей площади, и появление светлого ореола.

Ореолы вокруг тени наблюдаются и с космических аппаратов. Небольшой астероид Итокава, размерами всего 535 294 209 м, был целью японской космиче­ской миссии «Хаябуса» в 2005 г. Когда 10 ноября 2005 г. аппарат постепенно сближался с астероидом, были сделаны снимки, на которых хорошо заметен небольшой ореол вокруг тени. В этой точке Солнце находилось точно за аппаратом. Но гораздо больший примыкающий светлый район имел отношение не к аппарату «Хаябуса», а к самому Солнцу. Это так называемый эффект оппозиции, когда лучи Солнца заглядывают в бесчисленные мелкие углубления на неровной поверхности небесного тела и освещают их дно и склоны, а наблюдатель смотрит со стороны Солнца. Каждый знает, как многократно возрастает яркость Луны во время полнолуния, когда Земля оказывается на линии Солнце – Луна. Это и есть эффект оппозиции. Но вернемся к снимкам с самолета.

Цветные кольца

Если авиапутешественнику повезет, он может увидеть еще более интересное явление, когда тень самолета не только окружена ореолом, но и охвачена цветным кольцом, и даже не одним. Чтобы объяснить происхождение таких колец, можно попытаться снова обратиться к теории рассеяния света мелкими частицами, хотя, как будет показано ниже, причина все-таки заключается в другом.

Как уже упоминалось, сам процесс рассеяния света зависит не только от размеров и природы частиц, длины волны падающего света, но и от других его свойств, например поляризации. В простейшем случае, если частицы очень мелкие, направления преимущественного рассеяния света образуют, в зависимости от его поляризации, восьмерку или овал, количество света, рассеянного вперед по направлению луча и назад, одинаково. Но если частицы – более крупные диэлектрические шарики диаметром около 0,1 мм, с длиной окружности по экватору, составляющей, например, восемь длин волн, диаграмма рассеяния (которую называют индикатрисой) выглядит иначе: подавляющая часть падающего света рассеивается вперед. Если наблюдатель будет перемещаться в пло­скости диаграммы, он увидит чередующиеся всплески и уменьшения яркости. То же самое происходит при рассеянии солнечного света на атмосферных аэрозолях. Форма индикатрисы зависит от длины волны, а лучи Солнца на закате (и восходе) проходят сквозь множе­ство локальных неоднородно­стей атмосферы, поэтому часто утром или вечером небо так ярко и неоднородно окрашено. Каждая неоднородность «отвечает» своей диаграммой, своими «лепестками», выделяя тот или иной цвет и яркость. Многочисленные максимумы и минимумы распределения интенсивности рассеянных лучей по углам отклонения показывают, как сложен характер рассеяния. На крупных частицах обратно к источнику свет почти не отражается. Зато рассеяние падающего излучения вперед хорошо знакомо каждому: пылающие закаты – это излучение, рассеянное вперед, к наблюдателю.

Читайте также:  Пирамида хеопса чудо света для ребенка

Если изменять длину волны (цвет излучения) или размеры и физические свойства частиц, лепестки диаграммы рассеяния будут сходиться или расходиться, увеличиваться или уменьшаться. И наоборот, сами атмосферные неоднородности воздействуют на проходящее солнечное излучение, в котором присутствует весь набор длин волн, воспринимаемых человеческим глазом и управляют, таким образом, красочными небесными декорациями.

Но объяснить свойствами индикатрисы появление цветных колец вокруг теней и ореола, при любых разумных размерах частиц, не удается, хотя снимки несомненно указывают на связь колец с физическими свойствами аэрозоля облаков. В разрывах или в разрежениях облаков кольца не видны. Обращает на себя внимание их высокая яркость: они ясно видны на фоне облаков, ярко освещенных Солнцем. Именно радужная окраска колец, их удивительная яркость и присутствие второго, внешнего кольца, подсказывают природу и происхождение цветных колец – это радуги, но несколько отличающиеся от обычных приземных. Известно, что к появлению радуги приводит сложная комбинация эффектов линзы и призмы при полном внутреннем отражении света в капле влаги облаков. Эффект зависит от углов, под которыми излучение падает на каплю, отражается и выходит из нее, а также от числа отражений света внутри капли.

Радуги и глории

Обычная, классическая радуга возникает под углом около 138°. Если отражений несколько, появляются вторичные радуги. Радужно окрашеные кольца отличаются от приземных радуг тем, что отраженные и преломленные лучи собираются и как бы фокусируются в узком конусе вблизи 180°, направленном обратно, к Солнцу. Этим объясняется высокая яркость радужного кольца, сравнимая с прямым солнечным освещением. В метеорологии такое кольцо называют глорией (иногда глориями называют вторичные приземные радуги). Второе кольцо глории также различимо на фотографиях. Таким образом, то, что видно на снимках, – это совмещенные эффекты двух совершенно разных явлений: результата взаимодействия света с крупным объектом, размеры которого намного больше длины волны света, и радуги (глории). А их пространственная совмещенность вполне естественно объясняется тем, что все возникающие углы откладываются от направления на Солнце, которое совпадает с направлением на самолет, если, конечно, смотреть из центра глории. Интересно, что видимые (угловые) размеры тени самолета и ореола зависят от высоты полета и уменьшаются с высотой, а размеры глории – нет.

Ореол с самолета виден часто. Чтобы возник ореол, расстояние до поверхности, на которой видна тень, должно быть достаточно большим. А для возникновения глории нужно, кроме того, сочетание целого ряда условий, зависящих от физических свойств рассеивающей среды ( мелких капель воды), их размеров, температуры и концентрации (плотности облаков или тумана). А главное – Солнце должно быть прямо за спиной у наблюдателя. Поэтому кресло у окна в самолете, летящего в дневное время в чистом небе высоко над плотными облаками – самое подходящее место для фотографирования глории.

И все же иногда удается видеть подобное явление без всяких самолетов. Солнце за спиной у наблюдателя, при других необходимых условиях, чаще всего можно встретить в горах, при низком Солнце, на восходе или закате.

В сентябре 2010 г. группа участников конференции в Нижнем Архызе (обсерватория САО РАН, северный Кавказ) отправилась на экскурсию в горы. За их спиной было ясное небо с низким Солнцем, а впереди, как это часто бывает в горах, поднималась полоса плотного тумана. Доктор физ.-мат. наук М. Г. Мингалиев выполнял обязанности экскурсовода, но вместе с тем не расставался с фотокамерой. Когда вокруг его тени вдруг появилось кольцо глории, он не упустил возможность создать автопортрет с нимбом. Наверное, лет 200 назад нимб стал бы верным признаком святости М. Г. Мингалиева. А может быть, принес бы ему какие-нибудь неприятности.

На снимке хорошо видны радужные кольца глории. Ореол вокруг тени головы хотя и заметен, но он не очень яркий из-за сравнительно небольшого расстояния до тени. Радужные кольца имеют высокую яркость даже по сравнению со скалой справа на снимке, освещенной прямым светом Солнца (как и на снимках с самолета).

Конечно, такие необычные условия встречаются очень редко, но на всякий случай берите с собой фотокамеру, когда идете в горы.

М. Борн, Э. Вольф. Основы оптики. М.: Наука, 1979. С. 15—23.

Причины Всех Вещей //В мире науки. 2009. № 11, С. 50.

В публикации использованы фото автора

Источник

Adblock
detector