23. УГЛОВОЙ СДВИГ (ANGLE SHIFT) ЧАСТЬ I
ИЗМЕНЕНИЕ УГЛА ИЗЛУЧЕНИЯ СИГНАЛА
Если целью сигнала является движущаяся референсная система,
угол излучения сигнала изменяется в зависимости от направления движения цели.
Я назвал это явление "Угловой Сдвиг".
На приведенной выше схеме самолет
в координатах (x1,y1,z1)
является целью сигнала, излучаемого наземной станцией.
В момент времени t1, когда самолет находится в координатах
(x1,y1,z1), сигнал начинает распространяться.
В течение времени, необходимого для достижения цели, самолет продолжает
свое движение в выбранном направлении. В конечном итоге сигнал достигает
самолета в момент времени t2 в точке
(x2,y2,z2).
Если бы самолет не двигался, тот же сигнал достиг бы его в точке
(x1,y1,z1). Однако, поскольку самолет
находится в движении, сигнал достигает его в точке
(x2,y2,z2).
Чтобы упростить понимание, рассмотрим ситуацию с единственным фотоном.
Обычно сигнал (фотон) должен был бы направляться в точку
(x1,y1,z1), но вместо этого он достигает
точки (x2,y2,z2).
Чтобы это стало возможным, сигнал, направленный на самолет, должен
изменить свое направление во время излучения. И действительно,
сигнал меняет свое направление.
Изменение направления сигнала происходит одновременно с его
излучением и изменением длины волны. Причина изменения направления
сигнала та же самая. Что бы ни вызывало изменение длины волны сигнала,
то же самое определяет и его направление. Угол, который образуют
линии d1 и d3 на схеме в точке их пересечения,
дает величину изменения угла распространения сигнала относительно
системы отсчета передатчика.
Возможно, это прозвучит повторно, но я напишу еще раз.
Линия d3 на схеме представляет собой направление движения
сигнала относительно системы отсчета сигнальной башни.
Линия d1 на схеме представляет собой направление
поступления сигнала относительно системы отсчета самолета
(напомним, что самолет может считать себя неподвижным, а сигнальную
станцию — движущейся).
Нет правила, гласящего, что Угловой Сдвиг происходит всегда.
Если движение системы отсчета источника и системы отсчета цели
происходит вдоль одной и той же линии (в одном измерении),
угол излучения сигнала не меняется. Во всех остальных случаях
происходит Угловой Сдвиг.
Мы уже видели, что изменение длины волны можно выразить через расстояния.
d0 : Расстояние, пройденное ПРИХОДЯЩИМ сигналом относительно приемника
d1: Расстояние, пройденное УХОДЯЩИМ сигналом относительно передатчика
λ0 : Исходная длина волны передатчика
λ1 : Длина волны, измеренная на приемнике
Если обратить внимание, для возникновения изменения длины волны
расстояния d0 и d1 в уравнении должны быть
разными. Это само по себе доказывает, что Угловой Сдвиг является
неизбежным явлением.
На схеме изображен самолет, движущийся по направлению к сигнальной
башне вдоль оси Z от линии горизонта. Маршрут движения самолета
обозначен красной линией. Если обратить внимание, в системе отсчета
сигнальной башни положение самолета по оси Z уменьшается, а по оси Y
постоянно увеличивается. Разделим движение самолета на малые
Доплеровские треугольники. Пусть самолет находится в точке
A (x0,y6,z6) в момент, когда
сигнал выходит из сигнальной башни, и сигнал достигает самолета в
точке B (x0,y5,z5). Затем, когда
самолет находится в точке B (x0,y5,z5),
новый сигнал выходит из сигнальной башни и достигает его в точке
C (x0,y4,z4). Как видно, в данном
примере Угловой Сдвиг происходит в сторону увеличения угла. Если бы
самолет двигался вдоль той же прямой в направлении удаления,
Угловой Сдвиг был бы в сторону уменьшения угла.
Угловой Сдвиг является динамической переменной. Он постоянно меняется
в зависимости от скорости, направления и положения систем отсчета и
уникален для каждого сигнала и момента его излучения.
Угловой Сдвиг — крайне важный эффект, который следует учитывать.
Это уникальный и специфический результат Закона Алисы. Ни одна
другая теория не способна объяснить существование этого явления.
Угловой Сдвиг является одним из важнейших аргументов, формирующих
будущее физики, направляющих теоретические исследования и играющих
ключевую роль в развитии науки. Его возможность экспериментального
подтверждения делает его еще более значимым. К теме Углового Сдвига я вернусь в третьей главе.