Как появляется мираж?

17.12.2017, 23:11,
Любопытно

Просмотров: 1 262

Если видишь в небе люк, может это и не глюк. Поговорим о миражах и о том, как они появляются. Этот оптический обман возникает в результате отражения света от границы слоев воздуха, один из которых значительно холоднее другого. Особенно часто миражи можно наблюдать в пустынях и полярных районах. Сразу можно уточнить что некоторые миражи видят не все, и это уже воображение или галлюцинации.

Хорошо известный образ: изможденные жарой люди, заблудившиеся в пустыне, вдруг видят впереди полоску воды и спешат нырнуть в нее, однако падают на раскаленный песок. И все же они действительно видели воду. Была ли это галлюцинация? Нет, это была лишь искаженная реальность — явление под называнием мираж.

Чтобы понять природу миражей, нужно вначале разобраться с направлением распространения света. В межпланетном пространстве он распространяется по прямой. Однако, попав в другую среду, свет может слегка изменить траекторию движения. В этом легко убедиться с помощью нехитрого опыта. Опустите ложку в стакан с водой. Видите, в том месте, где ложка погружается в воду, она кажется немного надломленной.

Подобное явление может наблюдаться также в воздушной среде, если температура при переходе от одного слоя воздуха к другому резко меняется. Например, летом слой воздуха, прилегающий к нагретой на солнце поверхности дороги, может быть на 10°С горячее, чем расположенный в нескольких сантиметрах над ним. Температурные различия определяют разницу коэффициента преломления воздуха и воздействуют на проходящий через воздух свет. Лучи, исходящие от удаленного объекта, при этом отклоняются кверху. В результате мы можем увидеть блестящую поверхность, в которой как бы отражаются удаленные объекты.

Например, далекое дерево предстает плавающим в перевернутом виде на воде несуществующего озера. Это так называемый нижний мираж. Видимая при этом вода оказывается на самом деле лишь отражением неба, а перевернутое дерево — изображением настоящего дерева, растущего вдали.

Корсика в небесах

В открытом море плывет пароход. Но люди на берегу увидели его до того, как он появился из-за горизонта. И снова это не коллективная галлюцинация, а реальный образ, возникающий в результате верхнего миража.

В полярных районах и в открытом море нижние слои атмосферы могут быть значительно холоднее лежащих непосредственно над ними. Граница между этими слоями преломляет свет, отклоняя его книзу. В результате наблюдатели видят в небе объект, в действительности расположенный далеко за горизонтом.

Жители Ниццы нередко наблюдают такое явление. С пляжей в окрестностях этого французского города в небе иногда можно увидеть Корсику — или, точнее, образ острова, созданный миражом.

Полоска воды поперек дороги, отодвигающаяся всякий раз, когда машина приближается к ней. Большой пароход, висящий в небе над озером Мичиган мачтами вниз. Парящие над морем мрачные средневековые замки.Что общего между этими картинками? Это миражи. Они создаются в результате сложной игры воздуха и света. Миражи могут быть простыми, как полоска воды поперек шоссе в 100 метрах перед машиной. Но бывают миражи очень сложные по конструкции. Описание миража В 1643 году итальянский священник Анджелуччи описал невероятное и чудесное видение, явившееся ему во время морского путешествия. Вот что он рассказывает. Сначала его взору не представлялось ничего, кроме спокойной морской глади, простиравшейся до самого горизонта. Потом на горизонте появилась темная горная цепь. Впереди горных вершин из моря стали расти высокие грязно-белые колонны. Постепенно колонны начали изгибаться и превратились в романские арки. В конце этого грандиозного зрелища на арках появились силуэты башен и стен могучей крепости.

Такой мираж итальянцы называют фата - моргана (fata morgana, от итальянского fata — «чудо»). Есть старинные кельтские легенды о короле Артуре и его рыцарях. У Артура была сестра — волшебница Моргана ле Фей. Она умела создавать замки, парившие в воздухе. Воздух и в самом деле магическая составляющая часть миража. Из физики мы знаем, что на границе двух сред лучи света преломляются, то есть меняют свое направление. Такими двумя средами в атмосфере выступают слои воздуха.

В жаркую погоду слой воздуха, прилегающий к горячей земле, имеет более высокую температуру, чем верхние слои атмосферы. Чем выше температура воздуха, тем ниже его плотность. В этом - то и заключается весь фокус. Более плотный воздух сильнее преломляет свет, чем менее плотный. То есть луч света, пересекая границу теплого и холодного воздуха, преломляется. Теперь рассмотрим ход лучей, падающих с неба. Эти лучи в основном окрашены в голубой цвет — цвет неба. Часть лучей, не преломляясь, достигает глаза наблюдателя и формирует картину неба. Другая часть преломляется и падает на землю впереди наблюдателя. Отразившись от земли, эти отраженные лучи в свою очередь тоже попадают в глаз наблюдателя. Но это все те же лучи голубого неба. Поэтому пассажиры автомобиля видят впереди голубой участок. Приземной слой воздуха в жаркий день постоянно колеблется, в результате возникает впечатление, а это создает иллюзию водной поверхности.

Миражи — это не игра воображения. Их даже снимали на фотопленку. Лучи света преломляются при пересечении границы теплого и холодного воздуха. Мираж может возникнуть и при обратной ситуации.Такое положение часто складывается над поверхностью моря. Лучи света, отраженные от поверхности моря, преломляются на границе холодного и тепло го воздуха и уходят в небо, а отразившись от него, они снова возвращаются на землю. Именно поэтому плывущий за горизонтом корабль может внезапно появиться в небе. Огромный «Летучий голландец», плывущий среди облаков. Миражи могут возникать в шторм и штиль. Картина, подобная той, которую видел преподобный отец Анджелуччи — это картина спокойной поверхности моря, отраженная в небо под разными углами и возвращенная на землю прихотливыми изображениями колонн и замков. Призрачные воздушные замки и другие миражи снимали на фотопленку. Снимали успешно. Это доказывает, что мираж не игра воображения. Страдающий от жажды путник, который в пустыне видит оазис с колодцем, не галлюцинирует. Он видит реальный оазис, который, отразившись в раскаленном небе пустыни, в виде призрака вернулся на землю.

Классификация

Мираж (фр. mirage — букв. видимость) — оптическое явление в атмосфере: преломление потоков света на границе между резко различными по плотности и температуре слоями воздуха. Для наблюдателя такое явление заключается в том, что вместе с реально видимым отдалённым объектом (или участком неба) также видно и его отражение в атмосфере.

Миражи делят на нижние, видимые под объектом, верхние, видимые над объектом, и боковые.

Нижний мираж

Мираж над морем, Индонезия.

Наблюдается при большом вертикальном градиенте температуры (падении её с высотой) над перегретой ровной поверхностью, часто пустыней или асфальтированной дорогой. Мнимое изображение неба создаёт при этом иллюзию воды на поверхности. Так, на уходящей вдаль дороге в жаркий летний день видится лужа.

Верхний мираж

За горизонтом движется корабль нор- мальных размеров. При специфическом состоянии атмосферы его отражение над горизонтом кажется гигантским.

Наблюдается над холодной земной поверхностью при инверсном распределении температуры (температура воздуха повышается с увеличением высоты).

Верхние миражи случаются в целом реже, чем нижние, но чаще бывают более стабильными, поскольку холодный воздух не имеет тенденцию двигаться вверх, а теплый — вниз.

Верхние миражи являются наиболее распространенными в полярных регионах, особенно на больших ровных льдинах со стабильной низкой температурой. Такие условия могут возникать над Гренландией и в районе Исландии. Возможно, благодаря этому эффекту, получившему название хиллингар (от исландского hillingar), первые поселенцы Исландии узнали о существовании Гренландии.

Верхние миражи также наблюдаются в более умеренных широтах, хотя в этих случаях, они слабее, менее четкие и стабильные. Верхний мираж может быть прямым или перевернутым, в зависимости от расстояния до истинного объекта и градиента температуры. Часто изображение выглядит как фрагментарная мозаика прямых и перевернутых частей.

Верхние миражи могут иметь поразительный эффект за счет кривизны Земли. Если изгиб лучей примерно такой же, как кривизна Земли, лучи света могут перемещаться на большие расстояния, в результате чего наблюдатель видит объекты, находящиеся далеко за горизонтом. Это наблюдалось и задокументировано в первый раз в 1596 году, когда судно под командованием Виллема Баренца в поисках Северо-восточного прохода застряло во льдах на Новой Земле. Экипаж был вынужден пережидать полярную ночь. При этом восход Солнца после полярной ночи наблюдался на две недели раньше, чем ожидалось. В 20-м веке это явление было объяснено, и получило название «Эффект Новой Земли».

Таким же образом, корабли, находящиеся на самом деле так далеко, что они не должны быть видны над горизонтом, могут появиться на горизонте, и даже над горизонтом, как верхние миражи. Это может объяснить некоторые истории о полетах кораблей или прибрежных городов в небе, как описано некоторыми полярниками.

Боковой мираж

Боковые миражи могут возникать как отражение от нагретой отвесной стены. Описан случай, когда ровная бетонная стена крепости вдруг заблистала, как зеркало, отражая в себе окружающие предметы. В жаркий день мираж наблюдался всякий раз, когда стена достаточно нагревалась солнечными лучами.

Фата-моргана

Сложные явления миража с резким искажением вида предметов носят название Фата-моргана. Фа́та-морга́на (итал. fata Morgana — фея Моргана, по преданию, живущая на морском дне и обманывающая путешественников призрачными видениями) — редко встречающееся сложное оптическое явление в атмосфере, состоящее из нескольких форм миражей, при котором отдалённые объекты видны многократно и с разнообразными искажениями.

Фата-моргана возникает в тех случаях, когда в нижних слоях атмосферы образуется (обычно вследствие разницы температур) несколько чередующихся слоёв воздуха различной плотности, способных давать зеркальные отражения. В результате отражения, а также и преломления лучей, реально существующие объекты дают на горизонте или над ним по нескольку искажённых изображений, частично накладывающихся друг на друга и быстро меняющихся во времени, что и создаёт причудливую картину фата-морганы.

Объёмный мираж

В горах очень редко, при стечении определённых условий, можно увидеть «искажённого себя» на довольно близком расстоянии. Объясняется это явление наличием в воздухе «стоячих» паров воды.

Фантом дальнего видения

Одним из ярких примеров таких фантомов является Летучий Голландец. Согласно морским мифам, капитан корабля-призрака навеки осуждён скитаться по морским просторам, нигде не причаливая. Моряки от встречи с мистическим кораблём никогда ничего хорошего не ждали — она всегда знаменовала несчастья и кораблекрушение.

Почти все истории о нём звучали приблизительно одинаково — призрачное судно плыло прямо на них, не отвечало на сигналы и крики, а потом неожиданно пропадало в тумане. На самом деле, команда корабля видела перед собой проекцию кораблей, что находились в это время на огромном расстоянии от них.

Появляется мираж дальнего видения тогда, когда земная поверхность нагревает воздушные массы, после чего они уходят вверх и охлаждаются. Если наверху над слоем холодных воздушных масс в силу тех или иных причин окажется более тёплый (например, его сюда занесли ветра с юга) и при этом сильно разреженный слой, а разница температуры между ними окажется довольно большой, то произойдёт рефракция. Световые лучи, которые отражаются от предметов, что расположены на земной поверхности, сделают дугу и уйдут обратно вниз, но уже не к своему непосредственному источнику. Они оказываются в десятках, а иногда и в сотнях километрах от него.

Замечательным и документально зафиксированным оптическим явлением считается, помимо прочего, так называемый брокенский призрак. Его еще называют горным призраком, который в действительности является не чем иным, как тенью наблюдателя на поверхности облаков (тумана) в направлении, противоположном солнцу. Тень может казаться наблюдателю очень большой и иногда окруженной цветными кольцами, она также способна «шевелиться» (порой совершенно неожиданно) из-за движения облачного слоя и колебания плотности в облаке. Брокенского призрака можно увидеть в горах во время тумана или облачности, или даже с борта самолета. Известность — это явление приобрело благодаря пику Брокен, что в горах в Германии. Постоянные туманы и доступность малых высот позволяют видеть его очень часто.

Еще одним весьма удивительным оптическим явлением является рефракция, которая возникает, наоборот, в высоких широтах, в приполярных регионах. Рефракция – не что иное, как преломление солнечных лучей в самой атмосфере. Это явление позволяет увидеть наше дневное светило даже тогда, когда оно зашло за горизонт. Или наоборот – еще до наступления зари. В этом случае преломление лучей словно приподнимает изображение солнца, и вы видите восход раньше его реального наступления. Дело тут все в том же: солнечный луч распространяется в воздухе не по прямой, а по выпуклой кривой линии.

И уж совсем редки случаи появления верхних и нижних миражей одновременно. Они носят название «фата-моргана» – по имени феи Морганы, живущей, по преданию, на морском дне и обманывающей путешественников призрачными видениями. Лучи в этом случае преломляются как в верхнем, так и в нижнем слоях воздуха. В итоге вы видите искаженную до неузнаваемости картину, принимая обыкновенный камень за небоскреб, а скалу – за средневековый замок. Фата-моргану можно наблюдать в низких широтах в непосредственной близости от морского берега.