Что есть венец эволюции? Это окончательная стадия или промежуточная? Это совершенство состоявшееся или "совершенство по принуждению" - пока нет более совершенного вида?
Призматический бинокль хорош во всем. И "видит" далеко, и удобен, и неприхотлив. Но всегда хочется большего - чтобы "видел" еще дальше, чтобы темноты "боялся" меньше. Чувство вечного неудовлетворения - вот истинный движитель эволюции человека, а потому и вещей. XX век прошел под знаком призматического бинокля, но ближе к веку следующему стали появляться оригинальные межвидовые гибриды и новые, ранее не встречающиеся виды бинокля.
Например результат остроумного скрещивания Prismatic binocular и потомков "ночезрительной трубы" Ломоносова, которую Михаил Васильевич сконструировал еще в 1756 году и наделил огромнейшей по тем временам линзой объектива - для улавливания максимального количества света в условиях сумерек. В ходе упорной и продолжительной селекции на свет появилось очаровательное потомство - новый подвид, бинокль ночной. Он прекрасно "видит" в сумерках, а ночью этому биноклю достаточно слабого лунного света, чтобы различать объекты.
Другое направление эволюции призматического бинокля, давшее начало целой ветке подвидов Stabilizatus binocular - это внедрение в бинокли системы стабилизации изображения. Ее необходимость объясняется одной простой вещью - несовершенством природы человека. Человеческие руки неспособны держать некий предмет строго неподвижно.
Даже если вы "твердо стоите на земле" и вчера у вас не было никакого "творческого мероприятия", связанного с употреблением горячительных напитков, руки у вас все равно не будут держать бинокль "железной хваткой", незначительный тремор (так называется дрожание рук) все-таки будет присутствовать. Как сильно влияет незначительный тремор на разрешающую способность человеческого глаза, усиленную биноклем? Оказывается весьма значительно. И тем значительнее, чем выше кратность бинокля.
"при наблюдении прибором с рук или с подвижного основания существенное влияние на полезное действие, т.е. на соотношение остроты зрения с прибором и без него, оказывает нестабильность положения визирной оси прибора... Для 10-кратного бинокля при работе с рук полезное действие не может быть более чем 10х0,5 = 5. Т.е. 10 – кратный бинокль при наблюдении с рук оказывается эквивалентен по разрешающей способности наблюдения 5 – кратному биноклю, стационарно закрепленному. Еще более существенным уменьшением полезного действия глаза сопровождается наблюдение с рук в 20 – кратный прибор. В этом случае угловая скорость изображения увеличивается по сравнению со скоростью колебаний корпуса в 20 раз, полезное действие глаза при этом уменьшается до уровня менее 0,2, а результирующее полезное действие - до уровня менее 20х0,2 = 4, т.е. становится меньше, чем для 10 – кратного бинокля". (Фроимсон И.М., «Специальная техника», 2002 г., №6)
В ходе эволюции биноклей выяснилось, что "размер имеет значение", и что бинокли с большей кратностью существенно уступают своим меньшим собратьям по удобству использования и по конечному увеличению "полезного действия глаза". Практически бинокли с кратностью выше 8-10 без штатива не используются. Но что делать, если штатив бесполезен? Например, при движении на автомобиле? А на яхте или вертолете? Если вам потребовалось наблюдать чего-либо далекое? На сухом языке специалистов - это называется "вести наблюдение с подвижного основания". Т.е. если движется само основание, на котором установлен штатив, его полезность равна нулю. А значит и полезность наблюдения в бинокль с кратностью выше 8-10.
"Общее решение проблемы заключается в снабжении наблюдательных приборов системами стабилизации изображения, а точнее, системами стабилизации визирной оси приборов... начиная с увеличения 8 крат, все приборы, предназначенные для наблюдения с рук, должны снабжаться системами стабилизации изображения, поскольку дальнейшее наращивание увеличения без стабилизации изображения мало что добавляет к полезному действию приборов, а их масса и габариты при этом возрастают". (Фроимсон И.М., «Специальная техника», 2002 г., №6)
Сказано - сделано. "Мичуринские работы" по селекции оптических приборов продолжились и в конце ХХ века японская компания Fujinon (основанная в 1973 году в Нью-Йорке как структурное подразделение Fuji Photo Film) представила новый бинокль Fujinon Stabiscope, впервые оборудованный системой стабилизации изображения.
Бинокль был гибридом собственно призматического бинокля и гироскопа, т.е. устройства, способного реагировать на изменение углов ориентации прибора (в котором он установлен) относительно инерциального пространства. Гироскоп (от греческих слов «вращение», «наблюдаю»), как наглядная иллюстрация законов обращения земли вокруг своей оси, был предложен еще в начале XIX века немецким проповедником, астрономом и математиком Иоанном Боненбергером. Конструкцию гироскопа усовершенствовал Жан Фуко, изобретатель одноименного маятника, дав начало поколению роторных гироскопов.
По сути дела в этом бинокле система оборачивающих призм закреплена не жестко, как в других призматических биноклях, а находится в "подвешенном состоянии" внутри гироскопа, ось вращения которого может свободно изменять ориентацию в пространстве благодаря подшипникам и специальному приводу, приводимому в действие электродвигателем.
"Основное свойство такого гироскопа — способность сохранять в пространстве неизменное направление оси вращения при отсутствии воздействия на него моментов внешних сил и эффективно сопротивляться действию внешних моментов сил. Это свойство в значительной степени определяется величиной угловой скорости собственного вращения гироскопа" (http://ru.wikipedia.org).
Когда ротор (быстро вращающаяся сердцевина гироскопа) компенсирует дрожание рук наблюдателя, либо другие низкочастотные колебания, он в свою очередь производит высокочастотные колебания, которые пусть в меньшей степени, но также влияют на "полезное действие глаза", значительно снижая его разрешающую способность. Казалось бы бессмыслица - компенсировать одно дрожание, производя другое. Ведь в таком случае требуется второй гироскоп, некий супергироскоп, гироскоп в степени - для компенсации колебаний первого.
Так и получилось. Для компенсации высокочастотных колебаний гироскопа (называемых нутационными) в конструкции этого бинокля использовали гидростабилизатор - некую полость, заполненную вязкой жидкостью. Эта жидкость обладает способностью гасить (демпфировать) нутационные колебания, а потому весь этот "гироскоп второго порядка" называют демпфером (гасителем, глушителем).
Из-за большого количества дополнительных устройств (роторный гироскоп, электродвигатель привода, жидкостный демпфер), а соответственно и значительно большего количества сложных деталей, подвергаемых износу, первый бинокль со стабилизацией изображения получился значительно крупнее своего предка Prismatic binocular, значительно сложнее ( и дороже) в изготовлении. Он был менее вынослив и устойчив ко всем жизненным тяготам.
При работе системы стабилизации Gyroscopus binocular издавал характерные акустические шумы, что было весьма неприятно при попытке вести "скрытое наблюдение". Подшипники ротора быстро изнашивались, ограничивая "пробег" бинокля считанными сотнями часов работы. А сама система стабилизации изображения, в силу необходимости предварительной раскрутки ротора, работала с весьма существенной задержкой.
Тем не менее явление нового подвида бинокля состоялось. Он успешно проявил себя не только на суше и на море, но даже в "глубоком космосе", поскольку был принят "на вооружение" NASA, как "штатный бинокль космонавта" и использовался экипажами "космических челноков". Правда эволюция этого подвида бинокля завершилась, даже не начавшись - все современные потомки Gyroscopus binocular несут в себе лишь следы "косметических улучшений", никаких эволюционных шагов и прорывов не наблюдается.
В истории эволюции живой природы тоже известны боковые ответвления, которые возникали и исчезали с определенной регулярностью, не оставляя ни эволюционного потомства, ни сколько-нибудь заметного следа. Вот, например, легендарный стегозавр с якобы двумя мозгами (один в голове, как у всех, а второй, причем значительно больший - в противоположном месте, в основании позвоночника). Тоже своего рода уникальная конструкция, успешно справляющаяся с задачами выживания, а потому жизнеспособная.
Что, правда, от всей этой "сложности ради сложности" осталось в итоге? Да, практически ничего. Кроме каменных останков и народных легенд о многоглавом (но почему-то при этом не особенно мудром) Змее Горыныче.
Продолжение: Часть 5.
