Сотканы из света и фантазии

Ученые разгадали загадки миражей

В древности странные оптические явления становились поводами для создания мифов и легенд, внушали суеверный страх, сбивали с дороги путешественников. Скажем откровенно — и в наши просвещенные времена, увидев над горизонтом или вблизи непонятное явление, человек вряд ли будет чувствовать себя комфортно. Тем не менее ученые утверждают, что на данный момент все разновидности миражей досконально изучены. Как же они возникают в атмосфере, космосе и в лаборатории?


По принципу линзы

Само слово “мираж” происходит от французского глагола se mirer — “отражаться”. И уже здесь, говорят специалисты, кроется ошибка, поскольку мираж связан не с отражением, а с явлением рефракции (преломления). Чтобы не углубляться в дебри оптики, попробуем объяснить просто. По принципу, сформулированному французским математиком Пьером Ферма еще в XVII веке, луч света всегда ищет кратчайший путь. Поэтому в стеклянной линзе он сделает зигзаг, чтобы пересечь ее по самому узкому участку. Поскольку наша атмосфера — это тоже своего рода линза, такой же принцип действует и применительно к ней. Мы как наблюдатели находимся внутри нее. В холодном плотном воздухе свет движется медленнее, поэтому обязательно завернет в слои потеплее, чтобы сократить путь. В результате и возникают миражи.

Призрачная сырость

Любому из нас в жаркий летний день приходилось видеть на земле или дороге совершенно отчетливо лужи и порой даже целые озера, которые при приближении к ним бесследно исчезали. Такой обман зрения происходит из-за неравномерного прогрева воздуха: у поверхности он очень горячий (особенно если это асфальтовое покрытие дороги), а с набором высоты становится все холоднее. Физики называют такой постепенный перепад “градиентом”. Солнечный свет, преломляясь на границе слоев, движется по параболе. Наши глаза его воспринимают и отправляют информацию об объекте в мозг, который по привычке считает, что свет пришел по прямой, и помещает объект ниже линии горизонта. Такой тип миража, формирующийся под реальным объектом, называют “нижним”. Получается, что якобы четко видимая нами вода на дороге — это всего лишь свет или кусочек неба, преломленный атмосферной линзой.

Обычно нижний мираж дает просто перевернутое изображение реального объекта, но порой наблюдаются и более сложные эффекты. Например, так называемый исчезающий горизонт — когда нам кажется, что какое-то здание или человек парят вдали над землей или морем без опоры. На самом деле дом стоит на твердой земле, а человек просто идет (к примеру по морской отмели). Все дело в том, что точка соприкосновения с поверхностью находится вне пределов нашей видимости. Кстати, если градиент температуры воздуха постоянный, то мираж просто смещается относительно реального объекта, сохраняя при этом его истинные размеры. Но гораздо чаще прогрев воздуха происходит неравномерно, и мираж искажает “исходник”, увеличивая его.

Королевские сказки

Когда приповерхностный слой воздуха холоднее окружающей атмосферы, изображение возникает уже выше реального объекта. Это верхний мираж. От нижнего он отличается зрелищностью и величием. Как правило, призрачные картины показывают нам прекрасные замки, горные хребты и загадочные леса. Именно верхние миражи служат поводом для создания красочных легенд и преданий, над разгадкой которых потом веками бьются исследователи. История знает много свидетельств, когда такие явления совершенно сбивали с толку даже бывалых путешественников и ученых. Один из самых знаменитых случаев — гипотетическая Земля Крокера.

Остров невезения

История началась в 1906 году, когда знаменитый американский полярный исследователь Роберт Пири, находясь на острове Элсмир в Канадской Арктике, совершенно отчетливо увидел далекие горные вершины, покрытые туманной дымкой. Пири предположил, что это какой-то крупный остров. Но исследовать его не стал, поскольку имел более привлекательную цель — достижение Северного полюса. Объект был нанесен на карту приблизительно и назван в честь покойного члена Арктического клуба Пири Землей Крокера. Кстати, что это был за человек и каковы его заслуги, история скромно умалчивает.

В 1913 году, когда более насущные задачи — открытие Северного полюса и исследование Гренландии — были, наконец, завершены, вспомнили про загадочный остров. Поскольку он виделся Пири окутанным плотными туманами, предположили, что там расположено много горячих источников и наверняка живут люди. Ажиотаж был страшный. Американский музей естественной истории при финансовой поддержке Американского географического общества организовал экспедицию, которая оказалась более чем неудачной. Погибло несколько человек, двое отморозили ноги, остальные заболели свинкой. Один из исследователей в пылу ссоры убил проводника-эскимоса. Короче говоря, как будто всю эту затею с самого начала преследовал злой рок.

Землю Крокера экспедиция так и не нашла и вернулась в исходную точку — на остров Элсмир. В это время началась Первая мировая война и о полярниках просто “забыли”. Они были эвакуированы пароходом Нептун только 29 июля 1917 года — по прошествии 4 лет. В последующие годы аэрофотосъемка показала, что Земли Крокера не существует. Считается, что Роберт Пири и его спутники имели дело с очень редким верхним миражом — так называемой фата-морганой.

Фея замков

Мираж, который с научной точки зрения является результатом сочетания неравномерного градиента температуры воздуха, турбулентности и астигматизма атмосферной линзы (когда ее поверхность, воспринимаемая глазом, кажется не сферической, а эллипсоидной), получил романтическое имя в честь сестры легендарного короля Артура — феи Морганы. Она славилась умением строить иллюзии и воздушные замки.

Особенность фата-морганы в том, что это не один мираж, а много. В нижних слоях атмосферы образуется несколько чередующихся слоев воздуха различной плотности, способных давать зеркальные отражения. В результате реально существующие, но находящиеся очень далеко объекты дают на горизонте череду искаженных увеличенных изображений, еще и накладывающихся друг на друга. А на самом деле перед вами обычное поле или пустыня (как в случае с Пири — ледяная).

Солнце как иллюзия

Любит напускать на себя загадочность и наша родная звезда — Солнце. Например, на закате нам вдруг кажется, что светило выглядит странновато: его нижняя часть будто изрезана ножницами. Это тоже разновидность верхнего миража.

Кстати, миражи, которые невооруженным глазом не увидишь, случаются и в космосе. Их создают квазары (активные ядра галактик на начальном этапе развития) — гигантские источники электромагнитного излучения разного типа, находящиеся в миллиардах световых лет от нас. Если между квазаром и Землей расположена массивная галактика, за счет гравитации она, словно линза, преломляет идущий от него свет. В результате вместо одного квазара мы видим сразу четыре. Астрономы называют этот мираж “лепестками клевера”, а если квазаров пять (один находится в центре) — “крестом Эйнштейна”.

Подготовила Ольга Бебенина по материалам ria.ru

bebenina@sb.by

Полная перепечатка текста и фотографий запрещена. Частичное цитирование разрешено при наличии гиперссылки.
Заметили ошибку? Пожалуйста, выделите её и нажмите Ctrl+Enter
Загрузка...