Päevased polarisatsioonimustrid näitavad teed tõelise põhja – füüsikamaailma

Kas te saate aru, mis suunas on põhja pool, lihtsalt päevast taevast vaadates, ilma kompassi või GPS-i kasutamata või isegi Päikese asukohta teadmata? Tänu uuele optilisele meetodile võib peagi vastus olla "jah". Prantsusmaa Aix-Marseille ülikooli teadlaste poolt välja töötatud meetod töötab hajutatud päevavalguse polarisatsioonimustrite analüüsimisel. Lisaks alternatiivsete navigeerimistehnikate arendamisele võib see aidata meil mõista, kuidas loomad kasutavad rändeks füüsilisi nähtusi.

Praegu on tõelise põhja tuvastamiseks kolm peamist viisi. Üks on tähtede positsioonide kasutamine, nagu navigaatorid on seda inimkonna ajaloo jooksul teinud. Teine võimalus on tugineda magnetkompassidele. Kolmas, kõige uuem meetod hõlmab globaalseid satelliitnavigatsioonisüsteeme, nagu GPS. Siiski on igal meetodil oma puudused. Tähed on nähtavad ainult öösel ja hea ilmaga. Magnetkompasse mõjutavad kergesti magnetilised häired, sealhulgas looduslikest allikatest, nagu rauda sisaldavad kivid. Ja satelliitnavigatsioonisüsteemid on segamise ja häkkimise suhtes haavatavad.

Viimastel aastatel on teadlased pöördunud putukate ja rändlindude poole, et saada värskeid ideid, kuidas hõredate magnetiliste ja visuaalsete näpunäidete abil navigeerida. Teadaolevalt kasutavad kataglüüfisipelgad näiteks taevapolarisatsiooni, samal ajal kui rändlinnud kalibreerivad oma sisemist magnetkompassi, jälgides tähtede pöörlemist ümber taevapooluse. Mõned linnud võivad päeva jooksul navigeerimiseks kasutada ka polarisatsiooni.

Katuseakna polarisatsioon

Uus meetod, mille teadlased on nimetanud SkyPole'iks, tugineb katuseakende polarisatsioonile, mis tekib siis, kui atmosfääris olevad osakesed valgust hajutavad. Erinevalt värvist või intensiivsusest on katuseakna polarisatsioon inimsilmale nähtamatu ja see tekitab selge mustri, mis sõltub Päikese asendist vaatleja suhtes Maa pinnal.

Kuna Maa pöörleb ümber põhja-lõuna telje, näeb põhjapoolkeral asuv vaatleja päeva jooksul, kuidas Päike jälgib teed ümber põhjataevapooluse – st punkti taevas, mis vastab Maa pöörlemistelje ja taevasfääri ristumiskoht. Päevavalguse polarisatsiooniastmega mustrid pöörlevad seetõttu päeval selle pooluse ümber, täpselt nagu tähtkujud tiirlevad öösel Põhjatähe ümber.

"Polarisatsiooniseisund jääb põhjataevapoolusel konstantseks igal kellaajal," selgitab Thomas Kronland-Martinet, uurimisrühma liige ja doktorant aadressil Aix-Marseille's Institut des Sciences du Mouvement (ISM) ja Provence'i nanoteaduste instituut Matériaux Microélectronique (IM2NP). "See on ainus punkt taevas, kus see kinnisvara omada."

Katuseakna mustri kasutamine navigeerimisjuhisena

Kogudes polarisatsioonimustrite pilte aja jooksul polarimeetrilise kaameraga, suutsid teadlased täpselt määrata põhjataevapooluse "polarisatsiooniinvariantsuste" ristumiskohas - see tähendab kahe erineva ajaperioodi vahel mõõdetud polarisatsiooni.

"Vastupidiselt varasematele uuringutele ei arvuta me oma meetodis Päikese asukohta, vaid kasutame otse katuseakna mustrit navigatsiooninäidisena, " selgitab Kronland-Martinet. "Täpsemalt võtame arvesse katuseakna polarisatsiooni ajalist varieerumist, mis võimaldab meil hõlpsasti arvutada taevapooluse asukohta ilma keerulist trigonomeetriaarvutust töötlemata. Veelgi enam, me ei vaja muud teavet peale polarisatsioonipiltide, muutes meie meetodi väga lihtsaks.

Polariseeritud valgus viskab lindude magnetkompassi kursilt kõrvale

Teadlaste sõnul saab SkyPole'i ​​kasutada kompasside kalibreerimiseks inertsiaalsete navigatsioonisüsteemide jaoks, mis võivad aja jooksul triivida. See võib aidata ka merenavigatsiooni, võimaldades näiteks automaatsete polarimeetriliste sekstantide väljatöötamist. Kronland-Martineti sõnul võib sellest saada isegi alternatiiv satelliidipõhisele navigatsioonile. "Kuigi väga täpsed, saab [satelliitnavigatsioonisüsteeme] kergesti hägustada ja võltsida ning see ei pruugi olla parim kandidaat, kui on vaja tugevat teavet – näiteks autonoomsete sõidukite puhul," räägib ta. Füüsika maailm.

Praegu muudavad SkyPole'i ​​pikad andmete kogumise ajad selle hetkeliseks globaalseks positsioneerimiseks sobimatuks, kuid meeskonnaliikmed uurivad võimalusi selle kiiremaks muutmiseks. Nad annavad oma tööst teada PNAS.

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• PlatoData.Network Vertikaalne generatiivne Ai. Jõustage ennast. Juurdepääs siia.
• PlatoAiStream. Web3 luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• PlatoESG. Autod/elektrisõidukid, Süsinik, CleanTech, Energia, Keskkond päikeseenergia, Jäätmekäitluse. Juurdepääs siia.
• PlatoTervis. Biotehnoloogia ja kliiniliste uuringute luureandmed. Juurdepääs siia.
• ChartPrime. Tõsta oma kauplemismängu ChartPrime'iga kõrgemale. Juurdepääs siia.
• BlockOffsets. Keskkonnakompensatsiooni omandi ajakohastamine. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://physicsworld.com/a/daytime-polarization-patterns-point-the-way-to-true-north/