Рефракция и ее непосредственное значение в стрельбе
В этой статье я частично затронул явления, которыми оперируют стрелки. А именно такое явление как МИРАЖ. И что же на самом деле подразумевают эти явления, с точки зрения физики процесса.
Световые лучи при прохождении в атмосфере претерпевают искривление. Искривление световых лучей в астрономии называют - РЕФРАКЦИЕЙ.
Вот по этому, при заходе солнца, нижний край его диска, кажется в среднем на 35′ выше, чем есть на самом деле, а верхний который находится дальше от горизонта, смещается на 29′
В зависимости от количества солнечной радиации и характера подстилающей поверхности, слои атмосферы прогреваются по-разному.
Если нижние слои воздуха нагреваются больше, чем верхние, они становятся оптически более разряженными и менее преломляющими вследствие чего лучи света изгибаются в направлении от Земли. Отдельные объекты, обычно не видимые, становятся видимыми. В тех случаях, когда искривление лучей бывает чрезвычайно сильным, наблюдается одно из самых интересных оптических явлений природы - МИРАЖ.
Миражи принадлежат к явлениям аномальной РЕФРАКЦИИ света, при которых видно кроме предмета и их изображение.
Изображение может располагаться над предметом (верхний мираж) и под предметом (нижний мираж) В горах возможно возникновение и бокового миража.
Явления ВЕРХНЕГО миража обязаны своим происхождением резкому падению плотности воздуха в вертикальном положении. Он может наблюдаться зимой в холодных странах, когда в близи земной поверхности образуется холодный слой воздуха, в котором показатель преломления быстро убывает с высотой. При верхних миражах, помимо самих предметов, видны и их изображения, расположенные сверху
Явление НИЖНЕГО миража, как обратные явления верхнего миража, должны быть обусловлены ростом плотности воздуха вверх. Нижний мираж наблюдается в пустынях и в степях в теплое время года, когда прилегающий к земной поверхности слой воздуха сильно нагрет, а его плотность и показатель преломления быстро возрастают с высотой.
В горах, хотя и редко, наблюдается БОКОВОЙ мираж, связанный с изменением показателя преломления воздуха в боковом направлении.
 |
Вот приблизительная схема конвекции |
То явление, что стрелки называют миражом, на самом деле к миражу имеет косвенное отношения. Потому, как это явление называется КОНВЕКЦИЯ ВОЗДУХА.
Для возникновения конвекции, необходимо большая нагретая поверхность земли и наличие холодного воздуха, который задувается с разных сторон на нагретую поверхность. У самой земли холодный воздух прогревается, становясь легким и, поднимается вверх. По мере подъема его вверх он охлаждается, становясь тяжелым, и снова опадает на нагретую поверхность. Получается такой круговорот. Вот восходящие потоки горячего воздуха мы и видим в оптику. Конвекция может происходить и от нагретого в результате стрельбы ствола, что будет существенно мешать стрельбе. А путать это явление с миражом просто варварство, с точки зрения физики и самого явления.
РЕФРАКЦИЯ света, как мы уже выяснили, подразумевает под собой искривление световых лучей при прохождении через атмосферу.
Различают Астрономическую и Земную Рефракцию.
В первом случае рассматривается искривление световых лучей приходящих к наблюдателю от небесных светил (Солнца, звезд) и преломляются лучи в верхних слоях атмосферы. Вот по этому мы видим диск солнца на закате и нам кажется, что он полный, а на самом деле его нижний край находится уже за горизонтом.
Но нам, атмосферная рефракция не интересна. Нам интересна ЗЕМНАЯ РЕФРАКЦИЯ - когда лучи света идут от объекта наблюдения к наблюдателю и преломляются в слоях атмосферы у земли. Эта рефракция изучена мало и имеет ряд сюрпризов. Все зависит от коэффициента преломления воздуха, который зависит от плотности воздуха, который в свою очередь будет зависеть от температуры, и от температуры потоков воздуха, дующих над землей. При этом, будут возникать границы разделов между холодным и теплым, что будет приводить к отклонению лучей света. (Образованию дополнительной воздушной линзы) Если даже нет потоков воздуха (ветра), а стоит полный штиль, изменение коэффициента преломления приводит так же к изменению хода световых волн.
Коэффициент преломления (n) воздуха равен n = 1.000292 при температуре +20. С. Этот показатель напрямую зависит, от температуры и давления. Изменении этого показателя, приводит к изменению показаний дальности до цели.
Я неоднократно проводил эксперименты в 300 метровом Олимпийском тире, где дистанция промерена до 1 см.
Суть эксперимента заключалось в следующем:
Выставлялся щит на рубеже 300м, а на рубеже открытия огня, ставился дальномер Лейка Скан 1200 на штативе, который наводился на щит и больше не передвигался. Измерения дальности, температуры и давления производились каждый час.
Условия стрельбы: Лето, Стрельба велась с 11.00 до 22.00 и с 5.30 следующего дня до 12.00. Полное отсутствие ветра.
Оружие пристреляно на 100м, при температуре +15 С, при давление 999мБар. Высота над уровнем моря 100м. На этом же полигоне.
Стрельба: Температура воздуха днем составляла +26 С, давление 995мБар, замеренная дальность составляла 300м.
Расчет поправок велся с помощью баллистического калькулятора Борисова, версии 1.47
До 18.00 все показания калькулятора, совпадали с показателями стрельбы.
Начиная с 18.00, когда температура упала до +19 С, а давление выросло до 998мБар, замеренная дальность до цели, уже составила 298м.
С 19.00-до 20.00 температурный градиент понизился до +18 С, давление 998мБар, а дальномер стал показывать дальность до цели равную 297м. В воздухе чувствовалась прохлада.
При чем, все кто стрелял после 18.00, имели занижение на 300 метров в 4,4см. Кроме одного парня, которому я давал расчеты по своей таблице.
Стрельбу на следующий день начали в 5.30 утра. Температура +17 С, давление 998мБар. Дальномер показывал 297м, занижение так и осталось в приделах 4-4,5см на 300м.
В 7.00 по мере увеличения температуры +18,5 С дальномер стал показывать 299м, а в 8.20 дальномер показал ровно 300м. Показатель стрельбы выровнялся с показателем калькулятора Борисова. Занижения не было!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
Из этого опыта наглядно видно, что Лейка обманулась на 3метра, за счет изменения рефракции. А как же обманулся глаз человека, а он обманулся на 4,4 см на этой дальности.
Вывод: За счет рефракции, и изменения коэффициента преломления воздуха, нам кажется, что объект стал ближе, и мы целенаправленно занижаем СТП, хотя на самом деле дальность осталась прежней. Вот по этому у многих стрелков меняется СТП без видимых причин на это, а с наступлением другого дня все становиться на свои места.
Теперь если во все это добавить и ветровой фактор, то вопрос стрельбы будет еще более сложным и запутанный. Потому как очень сложно определить, когда появится граница раздела между холодным и теплым, на границе которой, образуется воздушная линза, которая и приведет к сносу СТП. Вот от этой границы и зависит вертикальная составляющая ветрового сноса с разных углов. И не один БК не считает правильно вертикальную составляющею ветрового сноса, так как он не учитывает Рефракцию. Ведь ветер, дующий под углом, имеет свою температуру и плотность, по отношению ко всей траектории полета пули, где температура и плотность воздуха будет совсем другая.
Дальше, вот по этому очень сложно наработать статистику по ветровой составляющей. Тут надо точно знать условия стрельбы в различной местности.
Вот например с наступлении зимы, в поправки прицела надо добавляю 0.25 МОА - это на 100 метров. Это связано с коэффициентом преломления воздуха, так как меняется температура и плотность воздуха. А вот дальше 200 метров надо знать точно изменение этих градиентов. Надо угадать, что теплее земля или воздух, вот от этого и отталкиваться.
Изменение коэффициента преломления воздуха может уводить СТП до 15мм на 100 метров, как вниз, так и вверх, так и по сторонам - влево и вправо. А на 650 метров этот показатель может составлять примерно 18 см. (проводился точно такой же эксперимент, который описан выше, только на дальности 650м)
Как можно приблизительно просчитать коэффициент на Рефракцию.
В моей местности при росте человека приблизительно 1м75см - горизонт виден на дальности 6км не больше (У меня высота над уровнем моря составляет 100-110м) при закате солнечный диск находится за горизонтом на 35 минут. Из этого всего можно составить приблизительную пропорцию. И вычислить коэффициент рефракции на нужной дальности. Сказать, что это правильно я делаю, нельзя. Но другого выхода в стрелковых соревнованиях и боевой работе нет. Потому как нет у меня в наличие специальных приборов измеряющих это явление, да и таскать их с собой тяжело, да и не надо.
Из практики скажу, что такой подход работает, правда иногда с ошибкой.
С уважением Сергей (ССВ)