დღეს ჩვენ ყველაფერს მოგიყვებით ღია ტერიტორიებისა და შიდა ოთახების განათების ფორმულის შესახებ, ასევე მივცემთ მანათობელი ნაკადის სიდიდეს სხვადასხვა გარემოებებში.
სანთელი და დაწნული ბორბალი
გავრცელებულ ელექტრიფიკაციამდე სინათლის წყარო იყო მზე, მთვარე, ცეცხლი და სანთელი. მეცნიერებმა უკვე მეთხუთმეტე საუკუნეში შეძლეს შეექმნათ ლინზების სისტემა განათების გასაძლიერებლად, მაგრამ ადამიანების უმეტესობა მუშაობდა და ცხოვრობდა სანთლის შუქზე.
ზოგიერთმა სინანულმა იგრძნო ცვილის ნათურებზე ფულის დახარჯვა, ან დღის გახანგრძლივება უბრალოდ მიუწვდომელი იყო. შემდეგ გამოიყენეს საწვავის ალტერნატიული ვარიანტები - ზეთი, ცხოველური ცხიმი, ხე. მაგალითად, შუა ხაზის რუსი გლეხი ქალები მთელი ცხოვრება ჩირაღდნის შუქზე სელს ქსოვენ. მკითხველმა შეიძლება იკითხოს: "რატომ უნდა გაკეთდეს ეს ღამით?" ყოველივე ამის შემდეგ, დღის განმავლობაში ბუნებრივი განათების კოეფიციენტი გაცილებით მაღალია. ფაქტია, რომ დღისით გლეხ ქალებს სხვა საზრუნავიც ჰქონდათ. გარდა ამისა, ქსოვის პროცესი ძალიან მტკივნეულია და სიმშვიდეს მოითხოვს. ქალებისთვის მნიშვნელოვანი იყო, რომ ტილოზე არავინ დააბიჯებინა, რომ ბავშვებმა ძაფები არ აირიონ და მამაკაცებმა ყურადღება არ გადაიტანონ.
მაგრამ ასეთ სიცოცხლეს აქვს ერთი საფრთხე: მანათობელი ნაკადი (ჩვენ ფორმულამიეცით ცოტა ქვედა) ჩირაღდანი ძალიან დაბალია. თვალები დაიძაბა და ქალებმა სწრაფად დაკარგეს მხედველობა.
განათება და სწავლა
როდესაც პირველ სექტემბერს პირველკლასელები სკოლაში მიდიან, აღფრთოვანებული ელიან სასწაულებს. ისინი ხელში აყვანილია მმართველი, ყვავილები, ლამაზი ფორმა. მათ აინტერესებთ როგორი იქნება მათი მასწავლებელი, ვისთან ერთად დაჯდებიან ერთ მაგიდასთან. და ადამიანს ეს გრძნობები სიცოცხლის ბოლომდე ახსოვს.
მაგრამ უფროსებმა, როცა შვილებს სკოლაში აგზავნიან, უფრო პროზაულ საკითხებზე უნდა იფიქრონ, ვიდრე სიამოვნებაზე ან იმედგაცრუებაზე. მშობლებსა და მასწავლებლებს აწუხებთ მერხის კომფორტი, საკლასო ოთახის ზომა, ცარცის ხარისხი და ოთახის განათების ფორმულა. ამ მაჩვენებლებს აქვს ნორმები ყველა ასაკის ბავშვებისთვის. ამიტომ, სკოლის მოსწავლეები უნდა იყვნენ მადლიერნი, რომ ადამიანებმა წინასწარ მოიფიქრეს არა მხოლოდ სასწავლო გეგმა, არამედ საკითხის მატერიალური მხარეც.
განათება და სამუშაო
არაა ტყუილად, რომ სკოლები ატარებენ ინსპექტირებას, რომელშიც გამოიყენება კლასებისთვის ოთახების განათების გამოთვლის ფორმულა. ათი-თერთმეტი წლის ბავშვები არაფერს აკეთებენ, გარდა კითხვისა და წერისა. მერე საღამოს ასრულებენ საშინაო დავალებას, ისევ არ შორდებიან კალმებს, რვეულებს და სახელმძღვანელოებს. ამის შემდეგ, თანამედროვე თინეიჯერებიც ეკიდება მრავალფეროვან ეკრანებს. შედეგად, სკოლის მოსწავლის მთელი ცხოვრება დაკავშირებულია მხედველობის დატვირთვასთან. მაგრამ სკოლა მხოლოდ ცხოვრების დასაწყისია. გარდა ამისა, ყველა ეს ადამიანი ელოდება უნივერსიტეტს და მუშაობას.
თითოეული ტიპის სამუშაოს სჭირდება საკუთარი სინათლის გამომუშავება. გაანგარიშების ფორმულა ყოველთვის ითვალისწინებს იმასადამიანი დღეში 8 საათს აკეთებს. მაგალითად, საათის მწარმოებელმა ან იუველირმა უნდა გაითვალისწინოს ყველაზე პატარა დეტალები და ფერების ჩრდილები. ამიტომ, ამ პროფესიის ადამიანების სამუშაო ადგილი მოითხოვს დიდ და კაშკაშა ნათურებს. ბოტანიკოსს, რომელიც ტროპიკული ტყის მცენარეებს სწავლობს, პირიქით, მუდმივად ბინდიში ყოფნა სჭირდება. ორქიდეები და ბრომელიადები მიჩვეულია იმით, რომ ხეების ზედა ფენა თითქმის მთელ მზის შუქს იღებს.
ფორმულა
მივდივარ პირდაპირ განათების ფორმულაზე. მისი მათემატიკური გამოთქმა ასე გამოიყურება:
Eυ=dΦυ / dσ.
მოდი უფრო ახლოს მივხედოთ გამოთქმას. ცხადია, Eυ არის განათება, შემდეგ Φυ არის მანათობელი ნაკადი, და σ არის ფართობის მცირე ერთეული, რომელზეც მოდის ნაკადი. ჩანს, რომ E არის განუყოფელი მნიშვნელობა. ეს ნიშნავს, რომ ძალიან მცირე სეგმენტები და ნაწილები განიხილება. ანუ მეცნიერები აჯამებენ ყველა ამ მცირე უბნის განათებას საბოლოო შედეგის მისაღებად. განათების ერთეული არის ლუქსი. ერთი ლუქსის ფიზიკური მნიშვნელობა არის ისეთი მანათობელი ნაკადი, რომლისთვისაც არის ერთი ლუმენი კვადრატულ მეტრზე. ლუმენი, თავის მხრივ, ძალიან სპეციფიკური მნიშვნელობაა. იგი აღნიშნავს მანათობელ ნაკადს, რომელსაც ასხივებს წერტილი იზოტროპული წყარო (აქედან გამომდინარე, მონოქრომატული სინათლე). ამ წყაროს მანათობელი ინტენსივობა უდრის ერთ კანდელას ერთი სტერადიანის მყარი კუთხით. განათების ერთეული არის კომპლექსური მნიშვნელობა, რომელიც მოიცავს "კანდელას" კონცეფციას. ბოლო განმარტების ფიზიკური მნიშვნელობა ასეთია: სინათლის ინტენსივობა ცნობილი მიმართულებით წყაროდან, რომელიცასხივებს მონოქრომატულ გამოსხივებას 540 სიხშირით 1012 ჰც (ტალღის სიგრძე დევს სპექტრის ხილულ რეგიონში), ხოლო სინათლის ენერგიის ინტენსივობა არის 1/683 W/sr.
სინათლის კონცეფციები
რა თქმა უნდა, ყველა ეს კონცეფცია ერთი შეხედვით ჰგავს სფერულ ცხენს ვაკუუმში. ასეთი წყაროები ბუნებაში არ არსებობს. და ყურადღებიანი მკითხველი აუცილებლად დაუსვამს საკუთარ თავს კითხვას: "რატომ არის ეს საჭირო?" მაგრამ ფიზიკოსებს შედარება სჭირდებათ. ამიტომ მათ უნდა შემოიღონ გარკვეული ნორმები, რომლითაც უნდა იხელმძღვანელონ. განათების ფორმულა მარტივია, მაგრამ ბევრი რამ შეიძლება გაურკვეველი იყოს. მოდი დავშალოთ.
ინდექსი "υ"
ინდექსი υ ნიშნავს, რომ მნიშვნელობა არ არის საკმაოდ ფოტომეტრული. და ეს გამოწვეულია იმით, რომ ადამიანის შესაძლებლობები შეზღუდულია. მაგალითად, თვალი აღიქვამს მხოლოდ ელექტრომაგნიტური გამოსხივების ხილულ სპექტრს. უფრო მეტიც, ხალხი ამ მასშტაბის ცენტრალურ ნაწილს (იგულისხმება მწვანე ფერს) ბევრად უკეთ ხედავს, ვიდრე ზღვრულ უბნებს (წითელი და მეწამული). ანუ, ფაქტობრივად, ადამიანი არ აღიქვამს ყვითელი ან ლურჯი ფერის ფოტონების 100%-ს. ამავე დროს, არის მოწყობილობები, რომლებიც მოკლებულია ასეთ შეცდომას. შემცირებული მნიშვნელობები, რომლებზეც მოქმედებს განათების ფორმულა (მაგალითად, მანათობელი ნაკადი) და რომლებიც აღინიშნება ბერძნული ასო "υ"-ით, შესწორებულია ადამიანის ხედვისთვის.
მონოქრომატული გამოსხივების გენერატორი
ძირითადად, როგორც ზემოთ აღინიშნა, არის გარკვეული სიგრძის მქონე ფოტონების რაოდენობატალღები, რომლებიც გამოიყოფა გარკვეული მიმართულებით დროის ერთეულზე. ყველაზე მონოქრომატულ ლაზერსაც კი აქვს ტალღის სიგრძის განაწილება. და ის, რა თქმა უნდა, რაღაცაზე უნდა იყოს. ეს ნიშნავს, რომ ფოტონები არ ასხივებენ ყველა მიმართულებით. მაგრამ ფორმულაში არის ისეთი რამ, როგორიცაა "სინათლის წერტილის წყარო". ეს არის კიდევ ერთი მოდელი, რომელიც შექმნილია გარკვეული მნიშვნელობის გაერთიანებისთვის. და სამყაროს არც ერთ ობიექტს არ შეიძლება ეწოდოს ასე. ასე რომ, წერტილის სინათლის წყარო არის ფოტონების გენერატორი, რომელიც ასხივებს ელექტრომაგნიტური ველის კვანტების თანაბარ რაოდენობას ყველა მიმართულებით, მისი ზომა უდრის მათემატიკური წერტილის. თუმცა, არსებობს ერთი ხრიკი, მას შეუძლია რეალური ობიექტი წერტილის წყაროდ აქციოს: თუ მანძილი, რომელსაც ფოტონები აღწევენ, ძალიან დიდია გენერატორის ზომასთან შედარებით. ამრიგად, ჩვენი ცენტრალური ვარსკვლავი მზე არის დისკი, მაგრამ შორეული ვარსკვლავები წერტილებია.
არბორი, კარგად, პარკი
რა თქმა უნდა, ყურადღებიანმა მკითხველმა შეამჩნია შემდეგი: ნათელ მზიან დღეს, ღია ადგილი ბევრად უფრო განათებული ჩანს, ვიდრე ცალ მხარეს დახურული გალავანი ან გაზონი. ამიტომ, ზღვის სანაპირო ისეთი მიმზიდველია: იქ ყოველთვის მზიანი და თბილია. მაგრამ ტყეში დიდი გაწმენდაც კი უფრო ბნელი და ცივია. და ზედაპირული ჭა ცუდად არის განათებული ყველაზე ნათელ დღეს. ეს იმიტომ ხდება, რომ თუ ადამიანი ცის მხოლოდ ნაწილს ხედავს, მის თვალში ნაკლები ფოტონი აღწევს. ბუნებრივი განათების კოეფიციენტი გამოითვლება როგორც სინათლის ნაკადის თანაფარდობა მთელი ციდან ხილულ არეალთან.
წრე, ოვალური, კუთხე
ეს ყველაფერიცნებები დაკავშირებულია გეომეტრიასთან. მაგრამ ახლა ჩვენ ვისაუბრებთ ფენომენზე, რომელიც პირდაპირ კავშირშია განათების ფორმულასთან და, შესაბამისად, ფიზიკასთან. ამ მომენტამდე ვარაუდობდნენ, რომ სინათლე ზედაპირზე ეცემა პერპენდიკულარულად, მკაცრად ქვევით. ესეც, რა თქმა უნდა, მიახლოებაა. ამ პირობებში სინათლის წყაროდან დაშორება ნიშნავს განათების დაცემას მანძილის კვადრატის პროპორციულად. ამრიგად, ვარსკვლავები, რომლებსაც ადამიანი შეუიარაღებელი თვალით ხედავს ცაში, ან მდებარეობს ჩვენგან არც თუ ისე შორს (ისინი ყველა მიეკუთვნება ირმის ნახტომის გალაქტიკას) ან ძალიან კაშკაშა. მაგრამ თუ შუქი ზედაპირს კუთხით ეცემა, ყველაფერი სხვაგვარადაა.
იფიქრე ფანარი. კედელზე მკაცრად პერპენდიკულარულად მიმართული სინათლის მრგვალ ლაქას იძლევა. თუ მას დახრით, ლაქა შეიცვლება ფორმა ოვალურად. როგორც გეომეტრიიდან მოგეხსენებათ, ოვალს უფრო დიდი ფართობი აქვს. და რადგან ფანარი ისევ იგივეა, ეს ნიშნავს, რომ სინათლის ინტენსივობა იგივეა, მაგრამ ის, როგორც იყო, "გაჟღენთილია" დიდ ფართობზე. სინათლის ინტენსივობა დამოკიდებულია დაცემის კუთხეზე კოსინუსის კანონის მიხედვით.
გაზაფხული, ზამთარი, შემოდგომა
სათაური ლამაზი ფილმის სათაურად ჟღერს. მაგრამ სეზონების არსებობა პირდაპირ დამოკიდებულია იმაზე, თუ რა კუთხით ეცემა სინათლე პლანეტის ზედაპირზე ყველაზე მაღალ წერტილში. და ამ მომენტში საქმე მხოლოდ დედამიწას არ ეხება. სეზონები არსებობს მზის სისტემის ნებისმიერ ობიექტზე, რომლის ბრუნვის ღერძი დახრილია ეკლიპტიკასთან მიმართებაში (მაგალითად, მარსზე). მკითხველმა ალბათ უკვე გამოიცნო: რაც უფრო დიდია დახრის კუთხე, მით ნაკლები ფოტონებია ზედაპირის კვადრატულ კილომეტრზე წამში. Ამიტომსეზონი უფრო ცივი იქნება. ნახევარსფეროში პლანეტის უდიდესი გადახრის მომენტში ზამთარი სუფევს, უმცირესის მომენტში - ზაფხული.
ფიგურები და ფაქტები
იმისთვის, რომ უსაფუძვლო არ იყოს, აქ არის რამდენიმე მონაცემი. ჩვენ გაფრთხილებთ: ისინი ყველა საშუალოა და არ არის შესაფერისი კონკრეტული პრობლემების გადასაჭრელად. გარდა ამისა, არსებობს სხვადასხვა ტიპის წყაროების ზედაპირის განათების დირექტორიები. გამოთვლების გაკეთებისას უმჯობესია მივმართოთ მათ.
- მზიდან სივრცის ნებისმიერ წერტილამდე დაშორებისას, რომელიც დაახლოებით უდრის დედამიწამდე მანძილს, განათება არის ას ოცდათხუთმეტი ათასი ლუქსი.
- ჩვენს პლანეტას აქვს ატმოსფერო, რომელიც შთანთქავს გამოსხივების ნაწილს. მაშასადამე, დედამიწის ზედაპირი განათებულია მაქსიმუმ ასი ათასი ლუქსით.
- ზაფხულის შუა განედები შუადღისას განათებულია ჩვიდმეტი ათასი ლუქსით ნათელ ამინდში და თხუთმეტი ათასი ლუქსით მოღრუბლულ ამინდში.
- სავსემთვარეობის ღამეს, განათება ლუქსის ორი მეათედია. ვარსკვლავების შუქი უმთვარე ღამეში არის ლუქსის მხოლოდ ერთი ან ორი მეათასედი.
- წიგნის კითხვას სჭირდება მინიმუმ ოცდაათი ორმოცდაათი ლუქსი განათება.
- როდესაც ადამიანი უყურებს ფილმს კინოში, მანათობელი ნაკადი დაახლოებით ასი ლუქსია. ყველაზე ბნელ სცენებს ექნება ოთხმოცი ლუქსის მაჩვენებელი, ხოლო კაშკაშა მზიანი დღის გამოსახულება ას ოცს „გაიყვანს“.
- მზის ჩასვლა ან ზღვის ამოსვლა დაახლოებით ათასი ლუქსის განათებას მოგცემთ. ამავდროულად, ორმოცდაათი მეტრის სიღრმეზე, განათება იქნება დაახლოებით 20 ლუქსი. წყალი ძალიან კარგად შთანთქავს მზის შუქს.
