Миражи

  Летнее солнце, жара!

  Умираю. Умирают цветы.

  Ночь. Ах, как хочется...

  Миражи, миражи, миражи.

  (с) Макс Венгерский

   Дрожащим голосом летнего марева воздух нашептывает сказки о полных воды прохладных оазисах. Чтобы путник проникся большим доверием к его историям, он показывает ему фотокарточку оазиса в каких-то двухстах метров от изнуренного жаром и жаждой человека. Воодушевленный этой картиной и предчувствием скорого избавления путник прибавляет ходу, держа курс строго на пальмы в пустыне. Но по мере его приближения оазис скользит прочь все дальше от пересохшего горла и потрескавшихся губ. А потом вовсе растворяется в рассыпается обреченными разочарованиями в трепете горячего воздуха.

   Историю о пустынных миражах каждый из нас, наверняка, помнит еще с детства. Они поражали и вызывали недоверие, но с течением времени оно постепенно испарялось. Кто-то в отпуске на море, возможно, видел несуществующие голубые лужи на пляже, а кто-то так и позабыл о существовании такого оптического явления, как мираж. Давайте же воскресим наше детское недоумение и любопытство, разбираясь в физической природе миражей.

   Мираж - это оптическое явление в атмосфере, заключающееся в преломлении потока света на границе между резко отличающимися по температурой и плотностью воздушными массами. По сути миражи - это отражение отдаленного от наблюдателя реального объекта или участка неба в атмосфере.

   Начнем с классификации миражей. Их разделяют на 3 подгруппы: нижние (видимые под объектом), верхние (видимые над объектом) и боковые.

   Нижние миражи образовывается при большом вертикальном градиенте температуры, а именно падении ее с высотой над раскаленной поверхностью земли, песка или асфальта. Так, на асфальтированной дороге в жаркий день можно увидеть "лужи". Это небо отражается в нижнем слое атмосферы и вызывает полное ощущение своей реальности. Однако стоит задаться вопросом, откуда в столь жаркий день на безлюдном шоссе возникла эта "лужа".

   Верхние миражи наблюдаются над холодной земной поверхностью при инверсном распределении температуры воздуха, т.е. в тех случаях, когда с высотой она повышается. Верхние миражи наблюдаются реже, чем нижние за счет того, что холодный воздух не желает подниматься вверх, а теплый - опускаться вниз. Чаще всего такие миражи наблюдаются в северных широтах над стабильно холодными большими поверхностями льдов. Такие условия возникают в районе Исландии и над Гренландией. В умеренных широтах также не обходится без верхних призраков, однако там они гораздо менее стабильны и имеют более расплывчатые границы. Верхние миражи бывают прямые и перевернутые в зависимости от дальности расположения истинного объекта и градиента температур. Часто верхние миражи представляют из себя сверкающий витраж из осколков прямых и перевернутых изображений. Несмотря на свою излишнюю редкость, верхним миражам тоже есть чем похвастаться. Например, эффектом Новой Земли, который обеспечивает отражение истинного объекта, находящегося за тысячи лиг от линии горизонта. Если изгиб солнечных лучей совпадает с изгибом земли, то параллель между этими явлениями рождает этот эффект. Он объясняет появление кораблей-призраков на горизонте или над ним, когда самого корабля не должно быть видно еще очень долго. Отсюда берут начало мистические истории призрачных кораблях, особенно в приполярных широтах.

   Боковой мираж - это сверкающие кусочки окружающего пространства в отражении от сильно нагретой вертикальной стены. Не стоит пугаться при виде такой нездешней вуали: это всего лишь фантом.

   Кроме того, атмосфера пытается нас запутать и запугать руками Фаты-морганы - феи, живущей на морском дне и обманывающей моряков призрачными видениеми. Этот сложный вид миража представляет собой сильно искаженные отражения истинных объектов. Фата-моргана состоит сразу из нескольких видов миражей, при которых отдаленные объекты отражаются многократно и со всем многообразием искажений. Фата-моргана возникает за счет того, что в воздухе чередуются слои с разной плотностью и температурой, и они имеют зеркальную отражающую способность. Солнечные лучи отражаются и преломляются, перетасовывая на горизонте колоду различных отражений, которые накладываются друг на друга и быстро меняются с течением времени. Фея Моргана так хорошо умеет тасовать эту колоду отражений, что этот процесс можно наблюдать из с любой высоты в атмосфере, будь то гора или самолет.

   Еще один интересный вид миражей - это Брокенский призрак. Гигантская фигура человека пугает альпинистов и скалолазов, когда те смотрят вниз на туман с покоренной вершины горы. Тень альпиниста струится вдаль по туману, нередко приобретая странные, угловатые очертания, словно пытаясь претвориться скалой, а не человеком, на ней стоящим. Эта фигура кажется огромной из-за очередной игры атмосферы с наблюдателем, заключающейся в оптической иллюзии. Это происходит, когда альпинист соизмеряет размеры тени на близлежащем тумане с размерами реальных объектах, видимых сквозь прорези в нем. Или когда наш скалолаз не может больше различить ничего в плотном тумане. Кроме того, тени попадают на капли воды, расположенные на разном расстоянии от испуганных очей альпиниста, что тоже влияет на его восприятие глубины. Зачастую Брокенский призрак окружен ореолом радужных колец, носящих название "глория". Они возникают прямо напротив солнца благодаря дифракции света (явление, проявляющее себя как отклонения от законов оптики при распространении волн) на каплях воды одинакового размера.

   Каждый из нас знаком с морским мифом о Летучем Голландце. Многие моряки рассказывали и продолжают рассказывать об огромном корабле, движущемся прямо на них, не реагирующим на крики и сигналы. На самом деле это проекция очень отдаленных кораблей, которая называется миражом дальнего видения. Он возникает, когда земная поверхность нагревает воздушные массы и те поднимаются вверх и охлаждаются. Если по каким-то причинам (например, принесенный с Юга) над ним расположен гораздо более теплый и разреженный воздух, и разница температур между слоями воздуха окажется достаточно большой, то происходит рефракция (изменение направления луча на границе разных сред или областей одной среды с различными свойствами). Световые лучи, отражаемые поверхностями, сделают дугу и уйдут обратно вниз, но уже не к своему истинному источнику.

   По ночам призраки, как известно, тоже вьются. Так об одном таком явлении рассказал ученый В. В. Лакмакин: Катер нашей экспедиции стоял на рейде у с. Голоустного на оз. Байкал. Мне не спалось, и я вышел на палубу. Ночь была очень темной. И вдруг неподалеку по воздуху совершенно бесшумно промчался призрачный поезд. Отчетливо различались освещенные окна, а в них - силуэты людей. На несколько минут поезд остановился, затем последовал дальше и вскоре растаял во мраке ночи. Это был мираж действительно прошедшего поезда, останавливавшегося у станции Боярская. От места стоянки катера до нее далеко, и потому никакого шума не было слышно, а мираж "позволил" наблюдать состав, скрытый линией горизонта".