Skip to content

Commit

Permalink
optic abberations fixes
Browse files Browse the repository at this point in the history
  • Loading branch information
AShepelevv authored Jun 9, 2024
1 parent e47c4d3 commit 5172e01
Show file tree
Hide file tree
Showing 21 changed files with 179 additions and 181 deletions.
3 changes: 2 additions & 1 deletion .github/workflows/main.yml
Original file line number Diff line number Diff line change
Expand Up @@ -12,9 +12,10 @@ jobs:
uses: xu-cheng/latex-action@v3
with:
root_file: astro-notebook.tex
texlive_version: 2024
latexmk_use_xelatex: true
latexmk_shell_escape: true
args: -pdf -file-line-error -halt-on-error -interaction=nonstopmode
args: -bibtex -xelatex -file-line-error -halt-on-error -interaction=nonstopmode
- name: Upload PDF file
id: upload-pdf
uses: actions/upload-artifact@v4
Expand Down
Binary file removed img/astigmatism.pdf
Binary file not shown.
2 changes: 1 addition & 1 deletion sections/astrophysics/dopp-effect.tex
Original file line number Diff line number Diff line change
@@ -1,5 +1,5 @@
\subsection{Эффект Доплера. Красное смещение}
\term{Эффект Доплера}~--- эффект изменения частоты и длины волны электромагнитного излучения, регистрируемого приёмником, вызванный относительным движением источника и приёмника (см.~Рис.\,\ref{doppler-ef}).
\term{Эффект Доплера}~--- эффект изменения частоты и длины волны электромагнитного излучения, регистрируемого приёмником, вызванный относительным движением источника и приёмника (\lookPicRef{doppler-ef}).

При $\Delta \lambda \ll \lambda_0$ с большой точностью выполняется следующее важное соотношение:
\begin{equation}
Expand Down
2 changes: 1 addition & 1 deletion sections/astrophysics/grav-lens.tex
Original file line number Diff line number Diff line change
Expand Up @@ -9,7 +9,7 @@ \subsection{Гравитационное линзирование}
\end{wrapfigure}
распространения электромагнитного излучения гравитационным полем массивного тела или системы тел (галактик, скопления галактик, скопления тёмной материи).

На Рис.\,\ref{grav-lens} показано, как происходит гравитационное линзирование: $S$~--- источник электромагнитных волн, $O$~--- наблюдатель, $J_1$ и $J_2$~--- видимые положения источника, $M$~--- массивное тело массы $M$ и радиуса $R$.
На \picRef{grav-lens} показано, как происходит гравитационное линзирование: $S$~--- источник электромагнитных волн, $O$~--- наблюдатель, $J_1$ и $J_2$~--- видимые положения источника, $M$~--- массивное тело массы $M$ и радиуса $R$.

Для угла преломления лучей $\alpha$ в ходе гравитационного линзирования справедлива формула
\begin{equation}
Expand Down
4 changes: 2 additions & 2 deletions sections/astrophysics/optical-atmosphere-effects/rainbow.tex
Original file line number Diff line number Diff line change
Expand Up @@ -15,7 +15,7 @@ \subsubsection{Радуга}
\input{sections/astrophysics/optical-atmosphere-effects/tikz/rainbow-schema-tikz}
\caption{Схема следования луча в капле при $k=2$}
\end{wrapfigure}
Представим такую каплю и отметим выделенное направление падения света пунктиром (см.~Рис.\,\ref{pic:rainbow}). Рассмотрим луч, падающий на каплю на расстоянии $\rho \in [0,1]$ радиусов капли от её оси. В таком случае угол падения луча на поверхность капли $\alpha = \arcsin \rho$. Пусть $n$~--- коэффициент преломления воды, тогда по закону Снеллиуса угол преломления
Представим такую каплю и отметим выделенное направление падения света пунктиром (\lookPicRef{pic:rainbow}). Рассмотрим луч, падающий на каплю на расстоянии $\rho \in [0,1]$ радиусов капли от её оси. В таком случае угол падения луча на поверхность капли $\alpha = \arcsin \rho$. Пусть $n$~--- коэффициент преломления воды, тогда по закону Снеллиуса угол преломления
\begin{equation*}
\beta = \arcsin \frac{\sin{\alpha}}{n} = \arcsin \frac{\rho}{n}.
\end{equation*}
Expand Down Expand Up @@ -125,4 +125,4 @@ \subsubsection{Радуга}

Обе радуги, несложно заключить, расположены напротив Солнца и их радиус отсчитывается от противосолнечной точки. Отсюда следует важное замечание, чем ниже Солнце расположено над горизонтом, тем выше радуги первого и второго порядков. Напротив, \imp{третичная} радуга расположена со стороны Солнца на расстоянии от~$37.7^\circ$ для фиолетового до~$42.5^\circ$ для красного цветов, \lookPicRef{pic:rainbow-disp-3}.

В заключение необходимо объяснить применимость геометрической оптики в изложенных выше рассуждениях. Чаще всего радуга наблюдается до или после дождя, капли которого существенно больше капель тумана или облаков и достигают нескольких миллиметров в диаметре. Это больше характерной длины волны видимого глазом излучения на три--четыре порядка, что позволяет не учитывать волновые свойства света. В силу последних капли существенно меньшего размера могут вообще не сформировать радугу.
В заключение необходимо объяснить применимость геометрической оптики в изложенных выше рассуждениях. Чаще всего радуга наблюдается до или после дождя, капли которого существенно больше капель тумана или облаков и достигают нескольких миллиметров в диаметре. Это больше характерной длины волны видимого глазом излучения на три--четыре порядка, что позволяет не учитывать волновые свойства света. В силу последних капли существенно меньшего размера могут вообще не сформировать радугу.
2 changes: 1 addition & 1 deletion sections/celestial-mechanics/ebb-flow.tex
Original file line number Diff line number Diff line change
Expand Up @@ -23,7 +23,7 @@ \subsection{Приливные силы}

Под действием лунного притяжения водная оболочка Земли принимает форму
эллипсоида, который вытянут по направлению к Луне. Близ точек $A$ и $B$ будет
прилив, а в точках $F$ и $D$ --- отлив (см.~Рис.\,\ref{Ebb_flow}).
прилив, а в точках $F$ и $D$ --- отлив (\lookPicRef{Ebb_flow}).

Если расстояние между телами будет достаточно мало, то одно из них из них может начать разрушаться вследствие приливных сил.

Expand Down
2 changes: 1 addition & 1 deletion sections/celestial-mechanics/lagr-points-alternative.tex
Original file line number Diff line number Diff line change
@@ -1,4 +1,4 @@
Разберем также второй способ найти координаты точек $L_{4}$ и $L_5$. Рассмотрим Рис.\,\ref{pic:larg-points-4-5_2}. Пусть положение тел с массами $M_1$ и $M_2$, а также точки $L_4$, относительно центра масс задается радиус-векторами $\vec{r}_1$, $\vec{r}_2$ и $\vec{r}_3$ соответственно. Выпишем координаты этих векторов, приняв расстояние между массивными телами за $R$:
Разберем также второй способ найти координаты точек $L_{4}$ и $L_5$. Рассмотрим \picRef{pic:larg-points-4-5_2}. Пусть положение тел с массами $M_1$ и $M_2$, а также точки $L_4$, относительно центра масс задается радиус-векторами $\vec{r}_1$, $\vec{r}_2$ и $\vec{r}_3$ соответственно. Выпишем координаты этих векторов, приняв расстояние между массивными телами за $R$:
\begin{equation*}
\vec{r}_1
= \begin{pmatrix}
Expand Down
4 changes: 2 additions & 2 deletions sections/celestial-mechanics/lagr-points.tex
Original file line number Diff line number Diff line change
Expand Up @@ -45,7 +45,7 @@ \subsection{Точки Лагранжа}
\end{wrapfigure}
\term{Точки Лагранжа}~--- точки во вращающейся системе из двух массивных тел, в которых третье тело с пренебрежимо малой массой, не испытывающее воздействие никаких других сил, кроме гравитационных со стороны двух первых тел, может оставаться неподвижным относительно этих тел. В данных точках гравитационные силы, действующие на малое тело, уравновешиваются силами инерции.

Точки $L_1$, $L_2$ и $L_3$ лежат на одной прямой, соединяющей два массивных тела (см.~Рис.\,\ref{pic:larg-points}). В системе Солнце\,--\,Земля точка $L_1$ находится между Землёй и Солнцем, $L_2$~--- с противоположной стороны от Земли, а точка $L_3$ располагается за Солнцем. Точки $L_4$ и $L_5$ образуют равносторонние треугольники с массивными телами.
Точки $L_1$, $L_2$ и $L_3$ лежат на одной прямой, соединяющей два массивных тела (\lookPicRef{pic:larg-points}). В системе Солнце\,--\,Земля точка $L_1$ находится между Землёй и Солнцем, $L_2$~--- с противоположной стороны от Земли, а точка $L_3$ располагается за Солнцем. Точки $L_4$ и $L_5$ образуют равносторонние треугольники с массивными телами.

%Для расстояний до точек $L_1$, $L_2$ и $L_3$ от центра масс системы справедливы следующие выражения:
%\begin{equation}
Expand Down Expand Up @@ -185,7 +185,7 @@ \subsection{Точки Лагранжа}
\end{equation}


Остается найти координаты точек Лагранжа $L_4$ и $L_5$, для этого рассмотрим~Рис.\,\ref{pic:larg-points-4-5_1}. Векторы $\vec{r}_1$, $\vec{r}_2$ и $\vec{r}_3$~--- радиус-векторы соответсвенно тела с массой $M_1$, тела с массой $M_2$ и центра масс относительно точки~$L_4$. В~силу симметрии все рассуждения будут верны и для точки~$L_5$. Также на рисунке отмечены силы, действующие на тело, располагающееся в точке $L_4$: $\vec{F}_1$~--- сила гравитации от тела с массой $M_1$, $\vec{F}_2$~--- с массой $M_2$, сила инерции $\vec{F}_\text{ц.б.}$~--- центробежная, коллинеарна вектору~$\vec{r}_3$.
Остается найти координаты точек Лагранжа $L_4$ и $L_5$, для этого рассмотрим~\picRef{pic:larg-points-4-5_1}. Векторы $\vec{r}_1$, $\vec{r}_2$ и $\vec{r}_3$~--- радиус-векторы соответсвенно тела с массой $M_1$, тела с массой $M_2$ и центра масс относительно точки~$L_4$. В~силу симметрии все рассуждения будут верны и для точки~$L_5$. Также на рисунке отмечены силы, действующие на тело, располагающееся в точке $L_4$: $\vec{F}_1$~--- сила гравитации от тела с массой $M_1$, $\vec{F}_2$~--- с массой $M_2$, сила инерции $\vec{F}_\text{ц.б.}$~--- центробежная, коллинеарна вектору~$\vec{r}_3$.

\begin{figure}[h!]
\hfill
Expand Down
2 changes: 1 addition & 1 deletion sections/celestial-mechanics/precession.tex
Original file line number Diff line number Diff line change
Expand Up @@ -8,4 +8,4 @@ \subsection{Прецессия}
\end{wrapfigure}
Под действием возмущающих сил ось вращения Земли совершает прецессионное движение: описывает вокруг оси эклиптики конус с углом раствора $23.5^\circ$ с периодом около 25\,765~лет. Из-за этого меняется положение полюса мира. Например, сейчас полюс мира практически совпадает с Полярной звездой ($\alpha$\,UMi), а 15\,000~лет назад роль полярной звезды играла Вега ($\alpha$\,Lyr). Если считать, что величина прецессии постоянна, то полюсы мира описывают вокруг полюсов эклиптики малые круги с радиусом $23.5^\circ$. В~действительности~же величина прецессии меняется, поэтому путь полюсов мира представляет собой не~окружность, а~спираль.

Поворот оси Земли имеет различные последствия. Во-первых, меняется продолжительность тропического года, он становится примерно на $20$~минут короче звёздного, во-вторых, меняется вид звёздного неба (см.~Рис.\,\ref{fig:precession-path}).
Поворот оси Земли имеет различные последствия. Во-первых, меняется продолжительность тропического года, он становится примерно на $20$~минут короче звёздного, во-вторых, меняется вид звёздного неба (\lookPicRef{fig:precession-path}).
2 changes: 1 addition & 1 deletion sections/conic-sections/ellipse.tex
Original file line number Diff line number Diff line change
Expand Up @@ -71,7 +71,7 @@ \subsection{Эллипс}
\end{wrapfigure}
Главные отрезки эллипса: \term{боль\-шая полуось} ($a$)~--- расстояние от центра эллипса до его пересечения с большой осью; \term{малая полуось} ($b$) определяется дословно также, заменив большую ось на малую; \term{фокальное расстояние} ($c$)~--- расстояние от центра эллипса до одного из фокусов, что тоже самое, половина расстояния между фокусами.

Рассмотрим крайнюю левую и крайнюю правую точки эллипса на Рис.~\ref{pic:ellipse}, назовем их $A$ и $B$ соответственно, тогда сумма расстояний $l$ от каждой из них до фокусов $F_1$ и $F_2$ равна:
Рассмотрим крайнюю левую и крайнюю правую точки эллипса на \picRef{pic:ellipse}, назовем их $A$ и $B$ соответственно, тогда сумма расстояний $l$ от каждой из них до фокусов $F_1$ и $F_2$ равна:
\begin{equation*}
AF_1 + AO + OF_2 = AF_1 + a + c = l = BF_2 + BO + OF_1 = BF_2 + a + c.
\end{equation*}
Expand Down
68 changes: 35 additions & 33 deletions sections/geometrical-astronomy/dist-sizes.tex
Original file line number Diff line number Diff line change
Expand Up @@ -67,39 +67,41 @@ \subsection{Расстояние и размеры}
\begin{wrapfigure}[9]{r}{0.45\tw}
\centering
\vspace{-2pc}
\tikzsetnextfilename{angilar-size}
\begin{tikzpicture}
\tkzDefPoint(0,0){C}
\tkzDefPoint(4,0){O}
\tkzDefPointBy[homothety=center C ratio .25](O) \tkzGetPoint{U}

\tkzDrawCircle[color=black, fill=gray!40, thick](C,U)
\tkzDefLine[tangent from = O](C,U) \tkzGetPoints{I1}{I2}
\tkzDrawSegments(C,I1 C,I2 C,O)
\tkzDrawSegments[thick](O,I2 O,I1)
\tkzMarkRightAngles[size=0.2](O,I1,C C,I2,O)
\tkzMarkAngle[size=1.2](I2,O,C)
\tkzMarkAngle[size=1.1](C,O,I1)

\tkzLabelSegment[left](C,I1){$R$}
\tkzLabelSegment[left](C,I2){$R$}
\tkzLabelSegment[above](C,O){$r$}

\DeclareCollectionInstance{angular-size-xfrac}{xfrac}{mathdefault}{math}{
denominator-bot-sep = -1pt,
slash-symbol = \scalebox{0.9}{/},
numerator-bot-sep = 3pt,
scaling= true,
slash-right-mkern= -2 mu,
slash-left-mkern= -1.5 mu
}
\UseCollection{xfrac}{angular-size-xfrac}

\tkzLabelAngle[pos=1.5](I2,O,C){$\sfrac{\rho}{2}$}
\tkzLabelAngle[pos=1.5](C,O,I1){$\sfrac{\rho}{2}$}

\tkzDrawPoints(C, O, I1, I2)
\end{tikzpicture}
\ifthenelse{\boolean{useLightPlotVersion}}{}{
\tikzsetnextfilename{angilar-size}
\begin{tikzpicture}
\tkzDefPoint(0,0){C}
\tkzDefPoint(4,0){O}
\tkzDefPointBy[homothety=center C ratio .25](O) \tkzGetPoint{U}

\tkzDrawCircle[color=black, fill=gray!40, thick](C,U)
\tkzDefLine[tangent from = O](C,U) \tkzGetPoints{I1}{I2}
\tkzDrawSegments(C,I1 C,I2 C,O)
\tkzDrawSegments[thick](O,I2 O,I1)
\tkzMarkRightAngles[size=0.2](O,I1,C C,I2,O)
\tkzMarkAngle[size=1.2](I2,O,C)
\tkzMarkAngle[size=1.1](C,O,I1)

\tkzLabelSegment[left](C,I1){$R$}
\tkzLabelSegment[left](C,I2){$R$}
\tkzLabelSegment[above](C,O){$r$}

\DeclareCollectionInstance{angular-size-xfrac}{xfrac}{mathdefault}{math}{
denominator-bot-sep = -1pt,
slash-symbol = \scalebox{0.9}{/},
numerator-bot-sep = 3pt,
scaling = true,
slash-right-mkern = -2 mu,
slash-left-mkern = -1.5 mu
}
\UseCollection{xfrac}{angular-size-xfrac}

\tkzLabelAngle[pos=1.5](I2,O,C){$\sfrac{\rho}{2}$}
\tkzLabelAngle[pos=1.5](C,O,I1){$\sfrac{\rho}{2}$}

\tkzDrawPoints(C, O, I1, I2)
\end{tikzpicture}
}
\caption{Угловой размер}
\label{pic:angilar-size}
\end{wrapfigure}
Expand Down
Loading

0 comments on commit 5172e01

Please sign in to comment.