«Отечественный караван как-то выбирался из Кара-Кумов со стороны Сарыкамышской низменности к Хивинскому оазису низовий Аму-Дарьи. Прошло уже четыре дня, как мы в последний раз запаслись водой и напоили верблюдов. Им не легко идти, и они беспокойно и надоедливо орут. Лошади переведены на «сухой паек» — одно ведро воды в сутки — и понуро плетутся в хвосте каравана. Но внезапно люди сходу ускорили ход. в первых рядах, совсем невдалеке, расстилалась широкая гладь реки. До воды оставалось метров 300—400; было видно, как переливается рябь, вода стояла прямо среди кустов тамариска. Разумеется, какой-то неожиданный разлив Аму-Дарьи. Вот повезло! — Но по какой причине вода не приближается? По какой причине один из кустов как-то необычно выплывает из воды и делается выше? А второй куст? Так как он был среди воды, а сейчас вода на большом растоянии от него? Так, значит, это не вода, а лишь мираж? И сходу еще ощутимей становятся жажда и жара…».
Так обрисовывает мираж географ Б. А. Федорович в собственной книге «Лик пустыни».
Мираж! С этим словом у нас связано представление о чем-то необыкновенном и фантастическом. И вправду, это оптическое явление, самое несложное по собственному объяснению из всех явлений атмосферной оптики, постоянно привлекало к себе внимание учёных и путешественников. А какое количество суеверных толкований приводил к миражу в древности, в то время, когда люди умели лишь видеть, но не растолковывать обстоятельство поражавших их воображение явлений.
Миражи — эти призрачные воздушные отображения, манящие, обманывающие путешественников, — бывают самыми разными по правдивости и чёткости. Вот как обрисовывает мираж, виденный им в Египте, математик и французский физик Монж:
«Поверхность Нижнего Египта представляет собой практически совсем горизонтальную равнину, которая, подобно поверхности моря, у края горизонта сливается с небом. Лишь местами это однообразие прерывается несколькими возвышенностями, естественными либо неестественными, на которых, выше уровня Нила на протяжении его разлива, расположены деревни. Вечером и утром вид равнины естественный, между вами и отдаленными сёлами вы видите только одну почву. Но по окончании того как земля достаточно нагрета лучами солнца и до самого вечера, в то время, когда она начинает охлаждаться, равнина думается залитой водою.
Сёла представляются в виде островов огромного озера, под ними видны их обратные изображения, точь-в-точь как если бы около них вправду была вода. Но, поскольку эти изображения видны издали, подробностей их разобрать запрещено. Края изображений также не весьма резки. Такие изображения получаются в воде, легко нервничающей. По мере приближения к деревне берег кажущегося озера удаляется. Рукав моря, что нас отделял от нее, суживается; наконец, он исчезает совсем…
Так, все содействует иллюзии, время от времени являющейся ожесточённой, в особенности в пустыне, в силу того, что она воображает нам изображение воды в то время, в то время, когда вы испытываете сильнейшую жажду».
Такое явление именуют нижним миражем, с ним возможно столкнуться; во всех пустынях жаркого пояса земного шара.
Не редкость, но, и верхний мираж.
В случае, если, к примеру, плывущий корабль находится от нас весьма на большом растоянии и целый скрыт под морским горизонтом, то его верхнее изображение может нежданно показаться над горизонтом — думается, что корабль внезапно каким-то непонятным образом приблизился к нам.
Но время от времени может показаться верхний мираж как второе изображение какого-либо предмета. В случае, если такое изображение одно, то оно в любой момент обращено «вверх ногами». Но изображений возможно и два — одно обратное, второе прямое.
Это явление замечательно наблюдалось в Гастингсе, британском городе, расположенном на побережье Ла-Манша. В этом месте пролива ближайшая точка французского берега находится от Гастингса на расстоянии 68 километров. Наблюдатель писал:
«26 июля (1797 года) около 5 часов пополудни… мне заявили, что берега Франции стали светло различимы невооруженным глазом. Срочно отправившись на берег, я был очень удивлен, найдя, что кроме того без помощи телескопа я имел возможность очень светло видеть скалы другого берега… они казались на расстоянии всего лишь немногих миль. Я продолжил собственную прогулку по берегу… разговаривая с рыбаками и моряками об этом предмете. Сначала они не верили в подлинность явления, но скоро, в то время, когда скалы, казалось, встали еще более, они так глубоко убедились, что смогли указать и назвать мне разные места, каковые они часто посещали — «залив», «ветхую голову», «ветряную мельницу» и пр. около Булони, Сент-Валери и другие места на пикардийском берегу. В телескоп были светло различимы французские рыбачьи лодки, разная окраска земли на буграх а также постройки… Я удостоверился из всех расспросов, каковые я смог сделать, что столь превосходное зрелище атмосферной рефракции 1 ни при каких обстоятельствах не было замечаемо и ветшайшими обитателями Гастингса».
В трех отрывках, каковые мы тут привели, обрисованы превосходные явления преломления света в воздухе.
Но отчего же они все-таки происходят и по какой причине миражи нельзя видеть в одном и том же месте в любой момент?
Чтобы выяснить сложное, нужно раньше осознать простое. Посмотрим сперва, как происходит простое преломление лучей в воздухе. Отечественная воздух всего плотнее у самой поверхности Почвы, а дальше от земной поверхности она делается разреженнее и менее плотной. Действительно, на громадной высоте она холоднее, чем внизу, а мы знаем, что воздушное пространство, охлаждаясь, уплотняется; но, не обращая внимания на это, давление вверх значительно уменьшается столь скоро, что понижение температуры не имеет возможности преодолеть его влияния, и плотность воздуха все-таки наверху меньше чем внизу.
Из физики мы знаем, что луч света, падая из воздуха, к примеру, на поверхность воды, входит в воду, преломляясь и приближаясь к вертикали. Это значит, что луч, переходя в более плотную среду, приближается в любой момент к отвесной линии.
Представим себе воздух, складывающуюся из нескольких слоев воздуха, из которых нижние — более плотные, а верхние — более разреженные. Тогда луч света, идущий, к примеру, от Солнца, проходя воздух сверху вниз, в каждом слое будет все больше приближаться к отвесной линии и, следовательно, искривится так, как нижний луч на рис. 6.
В атмосфере в большинстве случаев это искривление кроме этого заметно. Вот по какой причине все изображения предметов у горизонта кажутся легко немного поднятыми (мы замечаем, к примеру, Солнце в направлении верхнего луча на рис. 6, тогда как оно находится немного ниже. Именно поэтому мы видим мало потом за горизонт, чем это было бы без преломления света: Солнце освещает нас утром собственными лучами уже тогда, в то время, когда оно практически еще под горизонтом. Из-за преломления света, следовательно, сутки делается мало дольше.
Одно прекрасное явление поясняет нам эти простые законы обычного преломления в воздухе.
Как мы знаем, и в воздухе и в воде фиолетовые лучи преломляются посильнее, чем зеленые, а зеленые посильнее, чем красные. В случае, если мы замечаем Солнце у горизонта, то можем не сказать о фиолетовых и голубых лучах, каковые практически полностью поглощаются в мутных нижних слоях воздуха. Из-за преломления света пучок зеленых лучей Солнца искривлен больше, чем пучок красных, и виден нам немного выше, чем последний. В то время, когда Солнце заходит, то красные лучи исчезают чуть-чуть раньше, и в последний момент над горизонтом остается лишь зеленый край солнечного диска. Тогда вспыхнет на 1—2 секунды зеленый луч. Этому «таинственному» зеленому лучу Жюль Верн посвятил целый роман. Подробнее всех зеленый луч изучил коммунистический астролог Г. А. Тихов, которому удалось замечать кроме того светло синий луч: данный последний — одно из самые редких оптических явлений воздуха.
Посмотрим, что такое «ненормальная рефракция». Вообразим, что мы находимся в пустыне, под тёплыми, практически отвесно падающими лучами Солнца, накаляющими сухую Почву. Господствует безветрие, и воздушное пространство у самой поверхности Почвы очень сильно нагрет, значительно посильнее, чем воздушное пространство на высоте, к примеру, 1—2 метра. Следовательно, сейчас у Почвы находится воздушное пространство менее плотный, чем воздушное пространство на уровне отечественных глаз.
Пускай мы видим вдалеке какой-либо предмет, к примеру дерево, по направлению А — обычным образом (рис. 7). Но смогут быть лучи, идущие от дерева наклонно вниз и однако также попадающие в отечественный глаз. Вправду, в случае, если нижний слой воздуха более нагретый и легкий и исходя из этого менее плотный, то луч, попадающий в него, искривляется так, как это нарисовано: направляясь вниз, он делается все более и более горизонтальным, а после этого начинает опять искривляться вверх. Такое преломление света — ненормальное — даст изображение дерева, которое мы заметим внизу, ниже его обычного изображения в А. В случае, если вычислить пути лучей в воздухе, то возможно доказать, что это второе изображение расположится «вверх ногами» — так, как словно бы дерево отразилось в слое нагретого воздуха, как в воде. Это сходство ненормальной рефракции с отражением весьма громадно. Нагретый воздушное пространство мало колеблется, время от времени появляются порывы не сильный ветра, и второе изображение принимает таковой вид, как словно бы дерево отражается в колеблющейся воде. Наблюдателю думается, что перед ним расстилается громадное озеро. Если он приближается к нему, то мираж исчезает. Мираж не только обманывает путников в пустыне, маня их несуществующей водой. Из-за него в пустыне время от времени весьма тяжело видеть настоящие предметы, различать окружающий пейзаж. На протяжении первой мировой одно из сражений между англичанами и турками в Месопотамии 11 апреля 1917 года было приостановлено из-за миража.
Но не нужно ездить в жаркие страны, дабы видеть настоящий нижний мираж. В осеннюю пору, в особенности по утрам, его возможно видеть над морем и над морскими заливами, в то время, когда море еще весьма теплое и над ним находится узкий слой теплого воздуха, подобно тому, как это отмечается в пустыне. Такие миражи довольно часто возможно видеть на побережье Черного моря Кавказа: мысы и далёкие берега видны вместе с их обратным изображением под ними.
Еще в меньшем масштабе мираж отмечается в виде «дорожного миража» кроме того в отечественном умеренном климате. В теплый солнечный сутки «отражающий» слой нагретого воздуха может появиться на ровной поверхности асфальтированной дороги: нагнувшись пониже и взглянув, по возможности, на протяжении этого слоя, при некоем внимании возможно заметить, как в нем отражаются проходящие автомобили и люди.
Мало сложнее обстоит дело с верхним миражем — возникновением второго изображения над самим предметом. Оно появляется тогда, в то время, когда в воздухе на нижний холодный слой воздуха натекает слой более теплого. Это случается летом в Арктике, в то время, когда на море еще плавает его поверхность и лёд весьма холодна, а над морем дует теплый южный либо юго-западный ветер с материка (рис. 8).
Пускай наблюдатель находится на корабле и разглядывает второй далекий корабль. В его глаз смогут попасть и прямые лучи и лучи, прошедшие частично через теплый слой по изогнутому пути. Дело будет обстоять равно как и в прошлом случае, с той только отличием, что теплый слой будет быть над наблюдателем, а не у его ног. Наблюдатель на корабле как бы заметит отражение корабля в «зеркале» теплого слоя, отражение перевернутое, как и всякое зеркальное изображение. Но возможно еще третий вид лучей. Эти «третьи» лучи смогут пройти целый теплый слой, обычным образом преломиться в верхнем холодном воздухе и прийти к наблюдателю с еще большей высоты. Данный второй обычный луч даст еще одно прямое, неперевернутое изображение корабля. Ниже мы дали изображение одного из полярных миражей. Неоднократно, но, перевернутые изображения судов наблюдались на Черном море, в то время, когда сам корабль был за горизонтом. Таковой мираж говорит нам о том, что сейчас в воздухе на некоей высоте лежит слой теплого воздуха.
В первом приведенном нами описании верхнего миража сообщено, что далекий берег Франции казался немного поднятым и видимым с английского побережья на расстоянии около 70 километров, не смотря на то, что в большинстве случаев он скрыт на большом растоянии под горизонтом. Наблюдатель видел конкретно то прямое изображение, которое мы назвали «третьим».
Вода в Ла-Манше кроме того и летом остается прохладной, а сутки 26 июля 1797 года, как и два прошлых, был только жаркий, по приведенному описанию. Так, данный мираж был подобен арктическому — теплый воздушное пространство был над холодной водой.
Таковой мираж возможно воспроизвести и искусственно. Для этого нужно забрать прямоугольный стеклянный сосуд с водой, подобный аквариуму, и налить в него, очень осторожно, через опущенную до дна стеклянную трубку, раствор сахара так, дабы он целый разлился по дну сосуда. Разглядывая какой-либо предмет через данный сосуд, возможно замечать двух- и трехкратный мираж. Раствор сахара соответствует тут слою холодного тяжелого воздуха, а вода — слою легкого.
Итак, мираж зависит от того, какова температура окружающей среды в самом нижнем его слое, в том слое, в котором находится те предметы и наблюдатель, каковые он разглядывает. Мираж, следовательно, явление малого масштаба, в нем участвует тонкий слой воздуха. Зря исходя из этого было бы искать в миражах каких-либо показателей громадных трансформаций погоды, предвещать по ним ненастье либо улучшение погоды. Мираж говорит лишь о том, что имеется, но не о том, что будет.