«Загадки» природы

Корабль с мертвецами был выдумкой невежественных людей. Однако чем можно объяснить многочисленные рассказы о «Летучем Голландце»?

Рис. 45. Мираж в пустыне.

Теперь, когда наука дала точное объяснение миражам, для нас ясно, что легенда о «Летучем Голландце» возникла благодаря тому, что моряки видели на море миражи.

Какова же причина появления воздушных призраков – миражей?

Диодор Сицилийский, о котором мы упоминали выше, писал: «Некоторые врачи пробовали объяснить причину таких странных, кажущихся сказочными, явлений. В Ливии, говорят они, царствует почти постоянная тишина; сильных ветров не бывает. Поэтому там уплотненные массы воздуха, под влиянием малейших токов воздуха, перемешиваются между собой и соединяются в группы, имеющие странную форму, как у нас облака. Когда настанет полная тишина, группы эти от тяжести опускаются книзу, представляя разного рода изображения. Те из них, которые случайно попали на какое-нибудь животное, облепляют его, так сказать, принимая его форму. Если затем это животное побежит, то форма начинает его как бы преследовать; все же встречные формы, благодаря напору воздуха, как бы убегают. На кого налетит такая форма, того она облепит, производя ощущение холода».

Объяснение, приведенное древним историком, показывает, что в те времена не имели никакого представления об истинных причинах миражей. Только с развитием науки о свете и законах его распространения были найдены действительные причины этого интересного атмосферного явления.

Обычно преломления световых лучей в атмосфере незначительны. Рефракция света дает лишь небольшие смещения изображений предметов и не искажает их заметно; это так называемая нормальная рефракция. Но бывают случаи рефракции ненормальной. Об одном случае уже было сказано– о кажущемся «дрожании» предметов на горизонте в жаркий летний день.

Еще более поразительны явления ненормальной рефракции, когда далекие предметы кажутся находящимися совсем не там, где они расположены на самом деле, или в таком виде, что становятся неузнаваемыми.

В жаркий день песок в пустыне нагревается очень сильно, нередко до 60–70 градусов. От такого песка сильно нагревается воздух, особенно его нижние слои, ближайшие к поверхности земли. Воздух, как и все тела, при нагревании расширяется, становится легче, разреженнее.

Благодаря тому, что раскаленный песок пустыни сильно нагревает лежащий над ним воздух, нижние слои атмосферы становятся значительно менее плотными, чем вышележащие ее слои. Выше температура воздуха постепенно понижается, и соответственно этому повышается его плотность. Плотность воздуха в двух пограничных слоях у земли может быть резко различной.

Конечно, это явление бывает лишь местным и временным. В этих случаях и возникают миражи.

Посмотрите на рисунок 46.

Где-то далеко на горизонте перед караваном показывается небольшой оазис. Отраженные от пальм лучи света, прежде чем упасть в глаза наблюдателей, проходят через слои воздуха различной плотности и преломляются. Переходя из более плотного слоя воздуха в слой с меньшей плотностью, лучи преломляются в сторону более плотного слоя. Таков закон преломления света.

Что же получится, если воздушные слои располагаются у земли так: самый нижний слой – наименее плотный, следующий за ним – несколько более плотный, расположенный еще выше – еще более плотный и т. д.?

Рис. 46. Схема образования нижнего миража.

Получится следующее. Лучи, идущие вверх, мы не увидим. Лучи, идущие прямо в глаза наблюдателей через более верхние слои воздуха, создают обычное, нормальное изображение пальм. Но проследим, каков будет путь лучей, идущих к поверхности земли. В этом случае каждый луч света, преломляясь, будет постепенно направляться в сторону более плотных слоев. Искривление луча может дойти до того, что световой луч отразится от нижнего, самого теплого и самого разреженного слоя воздуха, как от зеркала, и пойдет снова вверх (см. рис. 46). Таким образом, эти лучи света также попадут в глаза наблюдателя.

Но ведь наш глаз не видит и не может видеть искривленных лучей. Он воспринимает изображение предмета всегда так, как будто бы от этого предмета идут прямолинейные лучи. В нашем случае наблюдатель, сидящий на верблюде, увидит изображение пальмы, даваемое преломленными лучами, на прямой линии, идущей от глаза (см. рис. 46), то есть ниже действительного положения деревьев. При этом мнимое изображение дерева, которое увидит человек, будет «вниз головой».

Таким образом, путешественники, подъезжая к оазису, увидят два его изображения: одно – действительное, нормальное, другое – мнимое, передернутое «вверх ногами».

Так нижние перегретые слои воздуха служат при мираже настоящим зеркалом, отражая от себя изображения предметов. Часто в таком «воздушном зеркале» отражается небо, которое кажется нам блестящей водной поверхностью.

Так возникает обыкновенный, наиболее простой вид миража. Такой мираж называют нижним. Наблюдающиеся в летнее время воздушные отражения на гудронированных дорогах, а также призрак озера в пустыне – это и есть явление нижнего миража.

Бывает, что воздушные призраки при этом принимают огромные, искаженные формы.

Хорошо известен и другой вид миража – верхний; его причиной является то же «воздушное зеркало».

Рис. 47. Так возникает верхний мираж

Взгляните на рисунок 47. На нем показано, как возникает такой мираж. Он может образоваться, когда нижние, прилегающие к земле слои воздуха – более холодные и плотные, а верхние – более теплые и разреженные.

Так бывает, например, ранним утром, когда за ночь нижние слои сильно охлаждаются от земли.

Верхний мираж чаще видят на море, а также на севере, где почти всегда нижние слои атмосферы холоднее верхних. На севере это часто бывает зимой и весной в дни, когда с юга дует теплый ветер, а нижние слои воздуха остаются холодными от снега.

Рис. 48. Двойной верхний мираж.

Явление верхнего миража и дает морякам возможность видеть то, что при нормальных условиях увидеть нельзя, – корабли и далекие острова, находящиеся под горизонтом.

В этом и кроется разгадка «Летучего Голландца». Ясно, что моряки встречались здесь лишь с воздушными призраками – двойниками далеких реальных парусных кораблей.

При верхнем мираже наблюдают не только прямое изображение предметов, но и опрокинутое, а также и оба таких изображения вместе (рис. 48).

Перевернутые воздушные призраки появляются даже значительно чаще, чем прямые.

В том случае, когда видим в воздухе прямое и перевернутое изображение, мы встречаемся с тем, что в атмосфере неравномерно располагаются воздушные слои различной плотности.

Можно наблюдать и боковой мираж. Этот вид миража хорошо известен на Женевском озере, в Швейцарии. Когда по озеру плывет пароход или лодка, рядом плывет их призрак. В этом случае «воздушное зеркало» как бы поставлено вертикально.

Миражи наблюдаются лишь при отсутствии ветра. Это понятно, ведь ветер – это движение воздуха, оно ломает «воздушное зеркало», и воздушные призраки при ветре появиться не могут. Известно, однако, что полного покоя в природе не бывает. Нет полного покоя и в атмосфере. И тем не менее условия для появления миражей в воздухе время от времени создаются. Следовательно, «воздушное зеркало» не такое уж хрупкое, и легкие воздушные колебания его не нарушают. Наоборот, легкие перемещения слоев воздуха создают более фантастические картины. Когда воздушные слои с различной плотностью находятся в медленном движении, когда они как бы ломают, колеблют, нарушают границы между собой, в воздухе и возникает более редкое явление– движущийся мираж.