Загадка появления миражей — Naked Science
28.02.2014
9 минут
Редакция
454

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

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. 

 

Вчера, 15:12
1 минута
Илья Ведмеденко

В Соединенных Штатах провели церемонию спуска на воду USS Cooperstown (LCS 23) — корабля прибрежной зоны Littoral Combat Ship типа Freedom. В скором времени он пополнит состав ВМС США.

Вчера, 09:37
7 минут
Сергей Васильев

Магнитосфера Земли была достаточно сильной еще до того, как у планеты появилось внутреннее ядро и заработал механизм «геомагнитного динамо»: похоже, на первых этапах ее подпитывал совершенно другой механизм.

Вчера, 14:50
34 минуты
Александр Березин

SpaceX рассчитывает к 2050 году создать на Марсе колонию на миллион человек. Звучит абсурдно: осталось всего 30 лет, а до первого полета на Марс еще многие годы. Некоторые ученые, включая российских, считают планы Маска «фантазией» и «пропагандой». Тем не менее сама по себе постройка миллионной колонии на Красной планете вполне реальна. Разберемся, почему и отчего в это так трудно поверить остальному миру.

16 января
5 минут
Илья Ведмеденко

Исследователей в очередной раз удивили привычки кошек: как оказалось, они не прочь питаться одним человеческим трупом на протяжении месяца, несмотря на наличие других тел.

18 января
26 минут
Александр Березин

Многие считают зимнее купание «церковным обычаем». Однако на деле Церковь всегда выступала против него, считая нехристианским, и вредным для здоровья. При всей внешней разумности этой позиции, на самом деле, такие купания могут быть даже полезны — но не для всех. Выясняем, как именно и почему.

17 января
7 минут
ТГУ

Старший научный сотрудник лаборатории «Гербарий» БИ ТГУ Вера Костикова совместно с новосибирскими коллегами выявила ценные лекарственные свойства у спиреи – кустарника, используемого в озеленении городов и дачных участков. Фитохимическое исследование показало, что растение обладает противовирусной и антиоксидантной активностью, что делает его перспективным для использования в медицине.

16 января
5 минут
Илья Ведмеденко

Исследователей в очередной раз удивили привычки кошек: как оказалось, они не прочь питаться одним человеческим трупом на протяжении месяца, несмотря на наличие других тел.

18 января
26 минут
Александр Березин

Многие считают зимнее купание «церковным обычаем». Однако на деле Церковь всегда выступала против него, считая нехристианским, и вредным для здоровья. При всей внешней разумности этой позиции, на самом деле, такие купания могут быть даже полезны — но не для всех. Выясняем, как именно и почему.

7 января
44 минуты
Александр Березин

Вашингтон и Тегеран близки к войне как никогда за последние годы. Но, скорее всего, США не пойдут дальше ограниченных ударов. Слишком уж неприятные последствия имели предшествующие силовые операции Штатов в Иране. Попробуем разобраться, что именно их остановит на этот раз.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: