Электронный научный журнал “ИССЛЕДОВАНО В РОССИИ” 696 http://zhurnal.ape.relarn.ru/articles/2009/057.pdf

Измерение отклонения лазерного луча вблизи

поверхности Земли

Игнатенко Ю.В. (1), Игнатенко И.Ю. (IgIg@bk.ru) (2), Тряпицын В.Н. (1)

1. Крымская лазерная обсерватория ГАО НАН Украины, АР Крым, пгт. Кацивели, Украина,
2. Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических
и
радиотехнических измерений, Московская область, п. Менделеево, Россия

В процессе проведения лазерной локации искусственных спутников Земли было установлено [1, 2], что существует аномальное отклонение луча при локации ИСЗ в околоземном пространстве. Не исключено такое же явление и в непосредственной близости от поверхности Земли, если это явление носит всеобщий характер. Для ответа на поставленный вопрос была предпринята специальная работа.

Установка представляла собой автоколлимационную оптическую систему (рис.1). Объектив высокого качества с фокусным расстоянием 1600 мм и диаметром 150 мм. В качестве излучателя использовался непрерывный гелий-неоновый лазер. Луч лазера вводился в установку через согласующую рассеивающую линзу с помощью делительного кубика и направлялся вдоль главной оптической оси объектива. Наличие делительного кубика позволяло одновременно направлять на отражатель и наблюдать отражённое от отражателя лазерное излучение, измерять отклонение от первоначального направления с помощью окулярного микрометра.

Рис. 1. Оптическая схема установки.

Направление излучения, сформированного коллиматором, определялось с помощью высокоточного уголкового отражателя. Пучок лазерного излучения диаметром 8 мм, выходящий из объектива коллиматора через специальную фигурную диафрагму, направлялся в центр уголкового отражателя таким образом, чтобы отраженный пучок полностью “проваливался” обратно в диафрагму. Затем, диафрагма убиралась и центр отраженного пучка в поле зрения окулярного микрометра с помощью двухкоординатного юстировочного устройства совмещался с перекрестием окулярного микрометра. Уголковый отражатель, закреплённый на фиксируемое поворотное устройство, отводился, и луч лазерного излучения попадал на мишень-отражатель, удалённую от установки на расстояние 92 м (91995 мм). В качестве отражателя был использован геодезический катафот, обладающий высоким коэффициентом отражения и широкой (в несколько градусов) диаграммой направленности. Диаметр пучка лазерного излучения на мишени составлял величину равную 18 мм. Отражатель с такими свойствами наилучшим образом обеспечивал аналогию наземных измерений и лазерной локации ИСЗ.

Для измерения угла отклонения лазерного пучка от первоначального (нулевого) направления перекрестие окулярного микрометра совмещалось с центром изображения лазерного пучка на отражателе. Это не трудно было сделать, поскольку изображение пучка на отражателе имело форму круга. Отсчёты снимались со шкалы окулярного микрометра с точностью до 1 мкм. При сравнительно небольшом опыте оператора такая точность измерений вполне доступна.

Измерения производились по двум направлениям: горизонтальному (х), и вертикальному (у), что позволило определять истинную величину и направление вектора смещения. Угол отклонения луча определялся по формуле

Проведённые таким образом калибровочные измерения показали, что 1 мкм соответствует угол в 0,127”.

Измерения проводились как в дневное, так и в ночное время. Часть измерений проводилась непрерывно в течение суток с интервалом между измерениями около одного часа. Так как измерения проводились отдельно в вертикальном (по y) и горизонтальном (по x) направлении, то по каждой из координат делалось по 5 - 8 единичных отсчётов по каждой координате, поэтому одной точке на графике соответствует 10 - 16 отсчётов. На рис. 2 приведен график угла отклонения от заданного направления. Величина отклонения вычислена по формуле (3). В этой формуле измеряемой величиной является .l, которая отсчитывалась окулярным микрометром от нулевого положения до центра изображения лазерного пучка, на поверхности катафота. Графики рис. 3 и 4 принципиально мало чем отличаются от графика на рис. 2, несмотря на то, что в этот день 29.03.2006 г. произошло солнечное затмение, которое продолжалось с 9:30 до 12:10 (по Гринвичу).

Как видно из графика, особых, заметных аномалий в этот период времени не наблюдалось. Обращает на себя внимание флуктуирующий характер угла отклонения лазерного луча. На характер отклонения луча могли влиять, по-видимому, различные факторы, включая, например, рельеф местности, в которой проводились измерения. В нашем случае это был Южный берег Крыма. Измерительная трасса имела направление с запада на восток практически горизонтально вдоль морского берега. С юга была гладь моря, а с севера - горные склоны, круто уходящие вверх до высот 1000...1200 м на расстоянии до 5 км.

Рис. 2. Результаты измерений 29 марта 2006 года.

Рис. 3. Результаты измерений 5 июля 2006 года.

Рис. 4. Результаты измерений 27 января 2006 года.

Отметим, что атмосферная турбулентность (если она возникает) отличается тем, что флуктуации и скорости, и плотности, и температуры имеют, во-первых, более высокие характерные частоты [3] и, во-вторых, приводят к незначительному размытию контура изображения лазерного пучка на поверхности отражателя [4]. Поэтому измерения проводились в те периоды, когда изображение и относительное положение лазерного пучка на поверхности отражателя не изменялось в течение нескольких десятков секунд. Поэтому характер полученных результатов объяснять влиянием атмосферной турбулентности, на наш взгляд, неправомерно.

В заключение отметим, что наблюдаемый эффект отклонения луча лазерного излучения устойчив. Он не зависит ни от температуры окружающей среды, ни от погодных условий (дождь, снег или ясно). Это явление имеет, по-видимому, одну физическую природу с явлением отклонения света при лазерной локации искусственных спутников Земли [1,7] возникающего в результате возможного сложного движения светоносной среды. Полученные результаты не противоречат результатам, опубликованным ранее другими авторами [5]. Более того, количественные оценки с достаточной точностью совпадают с результатами работы [6].

Литература

1. Игнатенко Ю.В., Тряпицин В.Н., Игнатенко И.Ю. Измерение скоростной аберрации при локации искусственных спутников Земли. “Проблемы управления и информатики”, №2, 2004, с. 103 – 106.

2. Игнатенко Ю.В., Тряпицин В.Н., Игнатенко И.Ю. Аномальное отклонение лазерного луча при лазерно-локационных измерениях. Сборник тезисов. VI Украинская конференция по космическим исследованиям, 3 – 10 сентября 2006 г. НЦУИКС, Евпатория.

3. И.О.Хинце. Турбулентность. М.:Физматгиз, 1963.

4. Рытов, С.М. Кравцов, Ю.А., Татарский, В.И. Введение в статистическую радиофизику Ч.2. Случайные поля — М.:Наука, 1978.

5. А.А.Майкельсон, Э.В.Морли. Об относительном движении Земли и светоносном эфире.//Эфирный ветер. Сб. ст. под ред. д.т.н. В.А. Ацюковского – М.:Энергоатомиздат, 1993.

6. Миллер Д.К. Эксперименты по эфирному ветру и определение абсолютного движения Земли.//Эфирный ветер. Сб. ст. под ред. д.т.н. В.А. Ацюковского – М.:Энергоатомиздат, 1993.

7. Игнатенко Ю.В., Тряпицин В.Н., Игнатенко И.Ю. Отклонение света от заданного направления в околоземном космическом пространстве.

Оставить комментарий

Знаете ли Вы, низкочастотные электромагнитные волны частотой менее 100 КГц коренным образом отличаются от более высоких частот падением скорости электромагнитных волн пропорционально корню квадратному их частоты от 300 тыс. км/с при 100 кГц до примерно 7 тыс км/с при 50 Гц.

Последнее обновление: вторник 21 октября 2014 г.
Bourabai Research Institution home page

Боровское исследовательское учреждение - Bourabai Research Bourabai Research Institution БОРОВСКОЕ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ - Технологии XXI века