Часы с кукушкой (как оно тикает)

Информация предназначена для любознательных людей. Связана она с передовыми устройствами которые сейчас есть чуть ли не в каждом кармане. Она только вскользь о устройствах показывающее время с боем. В последнее время масса устройств способна сообщить владельцу о местоположении. Так же давненько не было замечено набегов плоскоземельщиков и борцов с вышками 7джи, так что никто не сможет воспринять как камень в свой огород.

Представьте ситуацию что у вас есть знакомый который любит коллекционировать часы с кукушкой, и даже не прочь с помочь вам с экспериментами. У него их много. Так же у него все это расположено не в одной комнате. Когда наступает время боя – то это очень интересное ощущение – все оживает и красиво звучит, но никак не может помочь нашему с вами эксперименту.

Эксперимент будет заключаться в естество испытании разностно дальномерного или как еще его называют фазового метода измерений. Этот метод редко кто знает так как непрофильные вузы редко видимо его включают в программу обучения. Метод прост. Нам потребуется помещение, в котором будет две пары часов, которые точно синхронизированы друг с другом и могую издавать идентичный звук с нужной нам периодичностью. Если занять положение у одних часов и отрегулировав по вкусу периодичность сигналов, мы начнем слышать, что вслед за часами, у которых мы стоим звук будут издавать и те, которые дальше от нас. Если стать вплотную к первым и очень очень точно измерить время между сигналами, можно вычислить расстояние между источниками – то есть длину базы (если принять скорость звука в нормальных условиях как 331 м/с например). Продолжаем эксперимент и начинаем двигаться только с помощью слуха к дальнему источнику звуков. Разница между звуками начнет уменьшаться. Как по их интенсивности(громкости) так и по времени между их восприятием наблюдателем. Когда разница отсутствует то значит наблюдатель равноудален от источников звука. Равноудалён это важно, тек как окажись он посередине между источниками на самой базе – это было бы чудо. Если повернуться примерно на 90 градусов и оказаться в ситуации что один источник излучает в одно ухо (приемник), а другой в другое то мы получим ситуацию приема когерентных сигналов разными приемниками. Если начать двигаться вперед или назад только с помощью слуха, то с помощью встроенной бинауральной способности мы начнем понимать куда мы отклоняемся в процессе движения – вправо или влево (ну или не отклоняемся в идеальном случае). Так перемещаясь и делая шаги в ту или иную сторону, мы можем нащупать траекторию, при которой нам кажется, что между звуками от источников нет разницы как по интенсивности(громкости) так и по времени возникновения (фазовый сдвиг нулевой). Эта траектория будет представлять собой прямую перпендикулярную базе меду источниками звука и делящую ее пополам. Эту прямую называют изолиния (так как она описывает какой-то неизменный параметр). Если дальше подобным образом исследовать комнату, то можно построить целую карту, на которую нанести еще массу изолиний. Все они будут отличаться от первой только тем что разница между первым и вторым сигналом который наблюдатель услышал не равна нулю, а какому то параметру который можно измерить в миллисекундах например (можно и в градусах на основе фазового сдвига). Все изолинии, которые мы получим таким образом не будут пресекаться и не будут проходить через источники излучения — это очень важно. Представить это можно как графически (начертить на пергаменте миллиметровке и т.д.), так и чисто математически описав кривые формулой или матрицами координат с заданной дискретностью.

Теперь мы можем попросить нашего друга- любителя часов, помочь нам с новой стадией экспериментов. Для этого нам понадобиться установить в одни из прежних часов другую дополнительную кукушку, а старую временно отключить. Так же взять третьи, так же синхронизированные часы с кукушкой нового образца. С их расположением не все так просто – не на линии базы первых двух часов. При наличии новой кукушки можно заняться прежним делом – исследованием поля звуков, издаваемым новыми кукушками при неработающих старых.  Таким образом мы получим еще одну базу между излучателями. Так же мы же мы получим и новый набор изолиний, при которых мы можем понять справа слева или посередине находиться наблюдатель.

Следующий этап — это усложнение процесса исследования перемещений по комнате. Надо так все модифицировать чтоб первую кукушку включить, а вторую перезапустить так чтобы она включалась примерно посередине цикла первой кукушки. Тесть они намешали бы восприятию друг друга при наличии 2х ушей и 4х кукушек. Задача не очень сложная и думаю никто не будет против что мы ее осилим. Слушая всю эту какофонию перемещаясь по комнате и глядя на полученные ранее наборы изолиний, мы можем уже попробовать примерно прикинуть, где мы находимся по отношению к часам. Без всяких точных приборов мы сможем определить к каким часам мы ближе (выбирая из пар по типу кукушки), а зная скорость распространения волны и точно измерив время между сигналами пар мы будем точно знать разность расстояний. То есть точность измерения в общем случае сводиться к точности измерения времени (при учете того, что скорость распространения волны мы знаем точно).

В данный момент своими экспериментами мы получили комнатно кукушечную навигационную систему с помощью которой можно перемещаться в пространстве комнаты по полу и знать где находишься с периодичностью, с которой кукушки кукуют. Это будет происходить с помощью нахождения пресечений изолиний, которые мы научились строить. Можно представить, что изолиния — это тропинка в лесу – и находясь на ней можно понять только то, что ты на ней- но остаётся неизвестным как дале ко ты до начала или конца этой тропинки. А вот если эту тропинку будут пресекать периодически другие (тропинки – изолинии, от других пар излучателей) – то тут можно с помощью своеобразных перекрёстков и описать свое местоположение полностью.

Есть возможность так же узнать, как высоко мы от пола – для этого надо еще одни часы с кукушкой- четвертые. Все операции с составлением изолиний идентичны. Но в итоге не только линии баз между часами не должны быть на одной линии, но и сами часы недолжны быть все на одной и той же высоте. Тогда мы сможем прикинуть как высоко наша голова. В этом случае изолинии которые были гиперболами на плоскости  станут пространственными гиперболами.

Как вы заметили при создании нашей навигационной системы мы исключительно слушали часы – то есть работали в режиме приемника (это очень важно). Сколько бы экспериментаторов не находилось в комнате так же бы в общем случае не повлияло бы на работоспособность системы. Из этого следует что количество абонентов не влияет на работоспособность и в общем функционирование системы так как взаимодействие одностороннее.

А теперь все интереснее. Можно ради интереса перевести кукушек с звуковых колокольчиков на электромагнитные волны (ну чтобы щуриться не приходилось, создавая темноту для ушей). Вместо гвоздика для подвески часов приделать фейерверк мощный, который часы до первой космической раскрутит. Гирьки и пружину заменить на атомные часы и солнечные батареи. Так вот придется тогда и уши наблюдателя заменять устройством для приема всяких сигналов(разнообразных).

Так как в передовых устройствах немодно связываться с миллиметровкой и пергаментом, то используется повсеместно математика, которая и считает всякое.  Для этого запущенные летать часы стали объединять в группы и называть их созвездиями. Стали точно определять параметры их орбит (эфемериды) и неточность хода часов. Всю эту полезную информацию компоновать в сообщения, которые обязали отправлять наблюдателю – чтоб его волшебное устройство могло все расшифровать, посчитать, и в конце выдать на экран стрелочку, например.

С 30х годов прошлого века ничего сильно не поменялось(все фундаментально тогда придумали), так что рассматривая работу всех как древних так и современных систем вы найдете в основном полировку старых идей на новой элементной базе.

Например, для высадки в Нормандии использовали Декку. После стали увеличивать дальность и придумали Лоран-С, а потом уже добрались до невиданных высот и запустили Транзит(там интересный гибрид вышел) и Навстар.

Так же все что было описано выше применяется и в музыке- в ваших домашних кинотеатрах, звуковых процессорах автомобилей и других часто неявных местах.

Надеюсь что прочтя это вы не будете против что попытка просто о сложном была. Возможно, что помощь в описании логики как работает черная коробочка гаджета не будет лишней и приведет к меньшему количеству предрассудков с ней связанных.

Еще полезная информация которая может пригодиться (ее можно воспринимать как аксиому) * на всех(99 проц) картах которые вы наблюдаете на экранах реальности соответствуют только углы. Масштаб, расстояния, пропорции по горизонтали в вертикали, площадь и тд - неверны с той или иной степенью неверности. Объяснение сего феномена очень обширно и есть в соответствующей литературе (при желании можно найти – несложно).