Kala tai kivi on vedessä syvemmällä kuin näyttäisi. Entä onko se vaakasuunnassa lähempänä vai kauempana? Sen voit selvittää ainakin kolmella tavalla.


Entä onko se vaakasuunnassa lähempänä vai kauempana?
Sen voit selvittää ainakin kolmella tavalla.

Sisältö jatkuu mainoksen jälkeen

Sisältö jatkuu mainoksen alla


Ilmiö on varmaan kaikille tuttu. Vinosti veteen työnnetty esine - mehupilli, merimerkki tai airo - näyttää taittuvan pinnan alla ylöspäin, ja kala näyttää uivan todellista lähempänä pintaa. Mitä viistommasta katsoo, sen voimakkaampana ilmiö näkyy.

Taittumista on helppo tutkia. Laita lantti astian pohjalle, ja täytä astia vedellä. Samasta kohdasta katsottuna lantti näyttää nousevan ylöspäin.

Entä mihin päin kuva liikkuu vaakatasossa? Useimmat arvioivat lantin olevan tässä suunnassa todellista kauempana.

Näköaistia on helppo huiputtaa. Vesi muuttaa paitsi kohteen paikkaa myös sen kokoa ja muotoa ja lisäksi tummentaa sen värisävyä. Veden värinä on vielä oma pulmansa. Edes stereonäkömme ei auta, vaikka se on muuten oivallinen arvioitaessa etenkin lähellä olevien esineiden paikkaa.


Laske, piirrä tai mittaa

Jos siis silmiin ei voi luottaa, miten selvittää veden alla olevan kuvan ja kohteen paikka? Suoraviivaisin tapa on laskea matemaattisesti.

Veden alta näkyy periaatteessa peilikuvan kaltainen valekuva. Peilissä kuva tulee kohtaan, jossa peilin pinnasta heijastuvien säteiden jatkeet leikkaavat. Veden alla valekuva tulee kohtaan, jossa pinnassa taittuvien valonsäteiden jatkeet leikkaavat.

Tasopeilissä esineen tietystä kohdasta lähteneiden valonsäteiden jatkeet leikkaavat yhdessä paikassa, jolloin kuva pysyy paikallaan, vaikka katselukulma muuttuu. Sen sijaan veden pinnassa taittuneiden säteiden jatkeet eivät leikkaa samassa kohtaa, joten kuvan paikka muuttuu katselukulman mukaan. Matemaattinen käsittely tulee sen verran vaikeaksi, että etsitään toinen konsti.

Piirretään esineestä lähtevien säteiden kulku. Tämäkin vaatii hieman matematiikkaa, mutta vain hieman.
Kuvan paikan voi ratkaista käyttämällä koulufysiikasta tuttua Snellin taittumislakia sinα/sinβ=1/n, missä α on valonsäteen tulokulma veden alla, β sen taittumiskulma vedestä ilmaan ja n veden ja ilman välinen taitekerroin.
Tuntuuko tämäkin liian matemaattiselta? No, otetaan sitten tekniikka avuksi.

Missä tavallisessa laitteessa on etäisyysmittari? Aivan oikein: kamerassa. Digipokkari on tähän tarkoitukseen liian automaattinen, vanhan ajan käsitarkenteinen järjestelmäkamera on paras.

Katsotaan astian pohjassa olevaa lanttia niin vinossa kulmassa kuin mahdollista. Kannattaa käyttää kohtuullisen pitkän polttovälin objektiivia ja aika lyhyttä etäisyyttä. Kun tarkentaa lanttiin ennen veden laittoa ja sen jälkeen, havaitsee lantin kuvan olevan lanttia lähempänä.


Muista tieto vesillä

Tästä tiedosta on jopa käytännön hyötyä. Veneilijä varoo kiviä pystysuunnassa usein turhaankin, koska ne näyttävät olevan todellista lähempänä pintaa. Sen sijaan vaakaetäisyydessä moni tekee optisen harhan takia kohtalokkaan virheen ja karauttaa yllättävän lähellä olleeseen kiveen.

Tuulastajat tietävät, että varsinkin vinoissa lyönneissä atrain kannattaa ensin työntää varovasti veteen kalan päälle. Ilmasta lyötäessä jo roiskahduksen ääni pelottaa kalan karkuun, mutta lisäksi pinnan läpi tähdätessä on vaikea arvioida kalan todellista sijaintia.


Kirjoittaja on vapaa tietokirjailija ja valokuvaaja ja Tiede-lehden vakituinen avustaja.



 

Sisältö jatkuu mainoksen alla