• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
28.02.2014
Редакция Naked Science
4 233

Загадка появления миражей

Тайна миражей издавна привлекала внимание путников, наводя на них суеверный ужас. В самом деле, как можно объяснить внезапно появляющиеся озера посреди пустыни или летающие в воздухе корабли? На самом деле речь идет об интересном физическом явлении, которое мы попытаемся доступно объяснить.  

2
©Wikipedia

Говоря о миражах, люди обычно имеют в виду таинственные видения тропических оазисов, которые внезапно появляются перед страждущим путников посреди раскаленной пустыни. Но стоит обрадованному страннику кинуться к ним, увы ? они так же бесследно исчезают.

 

Разумеется, к действительности такие киношные фантазии отношения не имеют, но сами миражи существуют на самом деле. Например, проезжая по автостраде, можно увидеть на дороге лужи и водоемы, которые бесследно исчезают, стоит подъехать поближе.

 

Давайте же разберемся, какие законы природы приводят к появлению столь причудливых феноменов ? несуществующих водоемов и летучих кораблей.

 

©Joe Orman

 

Преломление света в воздухе

 

Одно из основных оптических свойств воды ? она подобно зеркалу отражает предметы, находящиеся над водоемом. Поэтому, заметив вдалеке не только объект, скажем дерево, но и его отражение, можно прийти к выводу, что перед нами озеро или речка.

 

Однако, если при более близком рассмотрении водоем «исчезнет», значит мы стали свидетелями обыкновенного миража ? явления, вызванного рефракцией света, т. е. преломлением световых лучей.

 

Свет преломляется при переходе из одной среды в другую: из воздуха в воду, или же из более холодного воздушного потока ? в более теплый. На первый взгляд это может показаться странным, хотя на самом деле все очень просто.

 

Представьте себе, что вы толкаете перед собой тележку по асфальтовой дорожке. При приложении постоянной силы, скорость тележки зависит только от сопротивления среды, в данном случае ? асфальтового покрытия (сопротивлением воздуха мы пренебрегаем).

 

Что произойдет, если дорожка вдруг кончится, и мы продолжим свой путь по газону? Сила сопротивления травы несколько выше, поэтому движение тележки замедлится. Теперь допустим, мы перешли с асфальта на газон под острым углом.

 

Правое колесо тележки окажется на траве и замедлит свой ход, в то время как левое все еще будет двигаться по асфальту с той же скоростью. Из-за разности скоростей тележка автоматически развернется направо, без всякого вмешательства с нашей стороны. Такой же эффект произойдет, если перейти с газона назад, на траву.

 

©HowStuffWorks

 

То же самое и со световыми лучами. Скорость света зависит от среды, в которой он распространяется. Максимального значения ? примерно 300 000 км/с ? скорость света достигает в вакууме, где материя не замедляет фотоны.

 

А вот через земную атмосферу, а тем более через воду, фотоны проносятся намного медленнее. Переходя из одной среды в другую под острым углом, одна часть световой волны на мгновение движется быстрее другой, и световой луч изменяет направление, преломляется.

 

Образование миражей

 

Из-за разности температур соседние слои воздуха могут обладать различной плотностью, причем переход зачастую довольно резкий. Такое случается обычно в жаркие летние дни, когда раскаленный асфальт сильно нагревает слой воздуха, находящийся непосредственно над ним.

 

Световые лучи при внезапном переходе из теплого воздуха в раскаленный ? разница может достигать десятки градусов ? преломляются, создавая миражи.

 

Обычно отражаясь от какого-либо объекта солнечный свет рассеивается во все стороны. Достигая наших глаз, отраженный свет позволяет нам увидеть собственно сам объект. В нормальный, не слишком жаркий день, на автостраде мы видим лишь впереди едущий автомобиль.

 

В солнечный же день, из-за раскаленного асфальта, плотность воздуха над дорогой уменьшится, и лучи света, переходя из более плотной, холодной атмосферы, преломятся в нижнем слое воздушной среды прямо над автострадой. В этом можно убедиться, посмотрев на следующую диаграмму, при этом возникнет любопытный эффект.

 

©HowStuffWorks

 

Часть световой волны первой пройдет через слои воздуха с различной плотностью и при этом ускорится на мгновение раньше оставшейся части. Лучи, которые обычно падают прямо на дорогу, при этом преломятся и направятся к глазам наблюдателя.

 

В результате тот увидит автомобиль сдвоенным ? в глаз попадут отраженные лучи от самого автомобиля и от нижнего слоя раскаленного воздуха, в районе его колес. При этом нижние лучи преломляются под большим углом, и наблюдателю кажется, что он видит перед собой отражение машины.

 

Мозг при этом обрабатывает полученную визуальную информацию как обычно, т. е. воспринимает отраженные лучи как реальный объект, например, как водяную лужу под колесами машины.

 

Такой мираж называется нижним, поскольку он появляется ниже линии горизонта.

 

Летучие корабли

 

Есть и другой тип миражей, верхний, который формируется над земной поверхностью. Они встречаются обычно при очень низких температурах, например, над замерзшими озерами.

 

При этом нижний атмосферный слой оказывается холоднее верхнего, интенсивно отдавая тепло ледяной поверхности.

 

Тогда, например, можно вдруг увидеть высоко в воздухе летающий корабль или часть ландшафта. На самом же деле мы видим лишь отражение, созданное преломленными лучами света. Из-за искажения солнечных лучей такие объекты могут казаться значительно больше, чем на самом деле. 

 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
3 февраля
Василий Парфенов

«Недостаточно комковатая» — так описал обнаруженную аномалию один из авторов нового исследования. В нем на основе наблюдений сразу двух обсерваторий, работающих с разными диапазонами излучений, удалось создать карту распределения материи во Вселенной с беспрецедентной точностью. Благодаря этому выяснилось, что стандартная модель — главная современная теория мироустройства, описывающая все частицы, поля и взаимодействия, кроме гравитации — имеет все шансы быть неполной.

Сегодня, 09:27
Ольга Иванова

Немецкие ученые проанализировали данные общенациональных исследований и пришли к выводу, что с марта 2022 года в больницах Германии с поразительной частотой наблюдаются случаи устойчивости к антибиотикам последней инстанции. Выяснилось, что неубиваемые патогены, по-видимому, принесли в страну украинские беженцы.

Позавчера, 13:41
Анна Новиковская

В черных дырах заключено множество тайн, и теперь астрономам удалось раскрыть одну из них: почему раскаленные диски вокруг них иногда мерцают.

2 февраля
НИУ ВШЭ

Изучая потребление алкоголя, экономисты и социологи обычно связывают его с условиями жизни людей и их человеческим капиталом: образованием, опытом работы, знаниями. Ученые из Лаборатории исследований рынка труда и Лаборатории экономико-социологических исследований НИУ ВШЭ обратили внимание на некогнитивные навыки, формирующиеся в детстве и подростковом возрасте, и выяснили, что эти качества во многом определяют вероятность злоупотребления спиртным и сокращают степень влияния образования.

3 февраля
Василий Парфенов

«Недостаточно комковатая» — так описал обнаруженную аномалию один из авторов нового исследования. В нем на основе наблюдений сразу двух обсерваторий, работающих с разными диапазонами излучений, удалось создать карту распределения материи во Вселенной с беспрецедентной точностью. Благодаря этому выяснилось, что стандартная модель — главная современная теория мироустройства, описывающая все частицы, поля и взаимодействия, кроме гравитации — имеет все шансы быть неполной.

31 января
ФизТех

Ученым из МФТИ и ОИВТ РАН удалось построить теоретическую модель для описания процесса роста оксидной пленки на поверхности стали в контакте с тяжелым жидкометаллическим расплавом свинец-висмут — теплоносителем, который может использоваться в реакторах нового поколения на быстрых нейтронах. Оксидная пленка — результат коррозии, но ее образование защищает от очень быстрой (жидкометаллической и межкристаллитной) коррозии. Понимание процесса коррозии стали в контакте с теплоносителем необходимо для обоснования безопасности эксплуатации подобных реакторов.

10 января
Алиса Гаджиева

Исследователи, изучающие систему обороны Великой стены, обнаружили следы более 130 секретных сквозных проходов и полагают, что это только начало.

25 января
Василий Парфенов

Пока фанаты SpaceX увлеченно следят за достижениями компании, астрономы грустно наблюдают, как их работа становится сложнее с каждым запуском спутников Starlink. Прогресс не проходит без жертв. Поэтому различные научные ассоциации ищут способы снизить негативное влияние множества новых рукотворных объектов в околоземном пространстве на качество данных, получаемых телескопами. Некоторые решения со стороны выглядят экстремальными — например, теперь лазеры для корректировки адаптивной оптики можно не выключать, если в поле зрения есть спутник Starlink. А это десятки ватт излучения!

9 января
Александр Березин

Избыточный вес убивает куда больше людей, чем войны с голодом вместе. До самых недавних пор это объясняли то «мусорным» фастудным питанием, то недостаточными физическими нагрузками. Научные работы показывают: эти гипотезы были неверны. За последние полвека сильно потолстели даже лабораторные животные, корм и нагрузки которых не менялись. Эпидемия лишнего веса действительно убийственна, но ее причина не в калориях или нехватке нагрузки. А в чем же? Naked Science исследует для вас этот вопрос.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: