МИРАЖИ

Как иногда в томительной пустыне

Мы видим образы далеких чуждых стран,

Но то лишь призраки, и снова небо сине,

И вдаль уходит усталый караван

Старинный романс «Караван».

Тема миражей меня занимает с самого детства. Давным-давно, когда я еще была маленькой, я услышала очень веселую песню в музыкальной программе по телевизору. Мама сказала, что эту песню исполняла солистка группы «Мираж» Наталья Гулькина. На мой вопрос «Что такое «мираж»?» мама ответила, что это такое явление природы, при котором происходит преломление солнечных лучей. А еще она мне рассказала, что миражи бывают разные и люди видят разнообразные предметы – горы, замки, озера. И даже корабли! И мне очень захотелось узнать об этом поподробнее, когда вырасту.

И воздушные замки, и более простые миражи связаны с тем, что атмосфера, окружающая нас, «работает» как гигантская линза. Мы как бы погружены в нее и глядим изнутри на весь мир. Она своеобразно преломляет и искривляет пути световых лучей. Поэтому сквозь воздушную призму мы часто видим предметы не такими, какие они есть, на самом деле.

Цель моей работы – изучить историю возникновения миражей и культуру восприятия людьми этого явления, объяснить причины и места возникновения миражей.

Задачами моей работы являются: изучить природу и периодичность атмосферного явления «мираж», его многообразие по форме и среде возникновения, проведение практических опытов для получения миражей.

Актуальность моей работы в том, что мираж не утратил своего значения и в наши дни. Действительно, наблюдатели миражей чаще рассказывают о своих впечатлениях, вместо того, чтобы давать точное описание того, что они на самом деле видели. А это может с легкостью привести к ложным объяснениям оптических иллюзий, круг которых значительно расширяется в наше время. Полеты в космос и непривычные картины, возникающие перед космонавтами на огромных просторах вдали от земли, могут обнаружить неизвестные ранее явления метеорологической оптики. Поэтому некоторые исследователи настойчиво призывают к тому, чтобы возродить интерес к миражам, почти забытым в XX - XXI веках.

Еще в глубокой древности миражи были хорошо известны. Римский поэт Лукреций Кар в I веке до нашей эры в своей поэме «О природе вещей» уделил немалое внимание миражам. В те времена не знали причин возникновения этого любопытного явления. Однако Лукреций Кар догадался о роли воображения, помогающего создать в картине миража то, чего в ней на самом деле нет. Вот как он об этом пишет:

Тут большей частью ведут к заблуждениям нас измышления ума, привносимые нами самими, видимым то, заставляя считать, что чувствам не видно.

И дальше он еще резче утверждает:

Глаз же природу вещей познавать совершенно не может.

А потому не вини его в том, в чем повинен лишь разум. (6)

В приложении представлены лирические произведения с описанием миража.

Слово «мираж» употребляется в различных выражениях и в различных сторонах жизни.

«Мираж» - это и название популярной поп-группы в России в 90-е годы XX века.

«Мираж» - это и название музыкального альбома знаменитого русского певца В. Ободзинского.

«Мираж» - это и название французского многоцелевого истребителя 3-го поколения.

Хотя слово «мираж» происходит от французского глагола «se mirer» - «отражать», тем не менее, ответственным за волшебство миражей является не отражение лучей света, а их преломление. Это явление было известно еще в древние времена. Еще при Птолемее, в Египте, во II веке до нашей эры были уже составлены таблицы углов преломления при переходе света из воздуха в воду и в стекло. Но только в XVII веке Снелиус и Декарт нашли точный математический закон преломления света. Для небольших расстояний, на которых возникают миражи (до 5 километров), здесь главную роль играет зависимость хода лучей от температуры.

Мы привыкли произносить: прямой, как луч света. Но из-за преломления лучей часто оказывается, что ни о каком линейном распространении света в атмосфере говорить не приходится. Например, если температура воздуха меняется по линейному закону, то есть растет или убывает пропорционально высоте над Землей, то световые лучи будут идти по параболической кривой. При этом путь луча всегда искривляется в сторону более холодного, то есть более плотного, воздуха. Характер искривления зависит от того, с какой скоростью температура изменяется с расстоянием. Мы же продолжаем считать, что световые лучи попадают к нам в глаз по прямым путям, и ищем источник световых сигналов при помощи прямолинейных лучей.

Мираж с подъемом истинных объектов над поверхностью земли или воды описывает русский путешественник и писатель В. Арсеньев, автор повести «Дерсу Узала». «Я обернулся и увидел мираж. В воздухе, немного выше поверхности воды, виднелся пароход, две парусные шхуны, а за ними горы, потом появилась постройка, совершенно не похожая ни на русский дом, ни на китайскую фанзу. Явление продолжалось несколько минут, затем оно начало блекнуть и мало-помалу рассеялось в воздухе. Такие миражи появляются в прибрежных районах в Сибири осенью, в утренние часы». (5) И в Средней Азии, например, в Казахстане на Мангышлаке, летом возникают обманчивые миражи.

Миражи нередко увеличивают или уменьшают размеры изображений предметов. Причем необязательно в одинаковой мере по его высоте. Например, тело человека может быть деформировано: ноги его будут удлинены, а голова и туловище сплющено. Создается впечатление, что кажущееся изображение объекта смещается вверх или вниз и нижняя часть его сдвигается больше, чем верхняя. У английских моряков даже выработана условная терминология для классификации таких миражей: «Сутулость», «Повышение», «Понижение» и так далее.

Очень интересным документом прошлого служат сочинения древнегреческого ученого Диодора Сицилийского о загадочных явлениях природы. Вот что он писал о миражах свыше двух тысяч лет тому назад: «В Африке происходят удивительные вещи. В некоторые времена года, особенно при полном отсутствии ветра, в воздухе показываются изображения различных зверей, неподвижных и движущихся Все они страшной величины, так что пугают тех, кто не привык к таким зрелищам. Когда они настигают зрителя, то окружают его тело как будто холодным туманом. Путешественники очень боятся этого зрелища, а местные жители не обращают на него никакого внимания. Неко-

-3- торые врачи пытались установить причину таких сказочных, кажущихся явлений. В Ливии, говорят они, царствует почти постоянная тишина, ветров не бывает. Поэтому там уплотненные массы воздуха под воздействием малейших токов воздуха перемещаются между собой и соединяются в такие же группы, имеющую странную форму, как у нас облака. Когда настанет полное безветрие, то группы эти под влиянием собственной тяжести опускаются книзу, образуя разного рода изображения»(2)

Виды и происхождения миражей

Первое научное объяснение явления «миража» связано с египетским (1799г. ) походом Бонапарта. Французский экспедиционный корпус продвигался тогда по пустыне к берегам Нила. Однообразие равнины нарушалось лишь небольшими возвышениями с расположенными на них деревнями.

Днем, когда солнце начинало согревать земную поверхность, она начинала казаться затопленной наводнением, а деревни представлялись островками среди безбрежного озера. Под каждой из них становилось ее зеркальное отражение. Иллюзию дополняло отражение небосвода.

Один из участников экспедиции, Гаспар Монж, объяснил явление, опираясь на законы преломления и отражения света. При отсутствии ветра, предположил он, слой воздуха у поверхности земли прогревается. Его температура резко, порою до 30 градусов на сантиметр, падает по мере удаления от земли. Но чем выше температура, тем меньше показатель преломления воздуха. Получается, что у самой земли воздух преломляет свет слабее, чем на высоте нескольких сантиметров от нее. Тут-то и начинается самое удивительное.

Мы с Вами привыкли к тому, что свет распространяется прямолинейно. Однако это случается не всегда, а только тогда, когда показатель преломления среды во всех направлениях постоянен. Что же в этом случае происходит?

Во-первых, луч света приобретает форму ломаной линии. Ее изломы – следствие того, что показатель преломления от слоя к слою меняется скачкообразно, дискретно. Если же дискретное изменение преломления заменить непрерывным, то вместо ломаной линии получится кривая. Если коэффициент преломления будет меняться не только непрерывно, но еще и равномерно, то луч света окажется, близок по форме к кривой, которую называют «цепной линией». Такую форму имеет цепочка, подвешенная на двух гвоздях.

Если во всех других слоях происходит преломление, то в самом нижнем – отражение. Угол падения луча на границу между последним и предпоследним слоями таков, что происходит полное внутреннее отражение света.

Тем зеркалом, в котором солдаты Бонапарта видели отражение холмов и деревень, был последний, расположенный у самой земли, наиболее сильно нагретый слой воздуха! Не следует думать, что мираж можно увидеть только в пустыне. Жители городов часто встречаются с ними, даже порою, не сознавая того. Иногда в конце февраля – начале марта случаются теплые ясные дни, когда солнце низко над горизонтом. Смотрите внимательно. Можно увидеть, как оно отражается в черном асфальте. Бывает, в знойный летний день во время езды по шоссе случается миг, когда дорога вдруг становится как бы мокрой: хотя дождя нет и в помине, в ней четко отражаются встречные машины. Причина все та же – наличие достаточно резкого перепада температур.

Мираж над морем имеет свой характер. Он вызван повышением температуры воздуха с высотой. Поэтому зона отражения здесь лежит над нашими головами, и видны события, происходящие далеко за горизонтом.

Особенно сильно эффект проявляется над полярными морями. Морякам не раз приходилось видеть, как за много миль от них самолеты и подлодки торпедировали суда, наблюдать страшные сцены взрыва. Гибнущие суда плыли мачтами вниз и погружались не в воду, а в небо(1)

Слово «мираж» происходит от французского слова «зеркало». Так называли таинственные видения моряки французского флота, и от них на рубеже XIX столетия это слово перекочевало в другие языки. Зеркальные отражения удаленных предметов в приз-

-5- рачных озерах - характерные черты миражей. Точнее, миражей первого типа, нижних. А ведь есть еще верхние, в которых объект «парит» в воздухе, причем зачастую в компании со своими отражениями, среди которых – как перевернутые, зеркальные, так и прямые! Хотя мираж легко можно счесть явлением из мира призраков, это вовсе не иллюзия. Миражи неоднократно фотографировали и снимали на кинопленку – они так же реальны, как и нормальные изображения предметов вокруг нас. Вот только формируются они при не совсем нормальных условиях

Представим себе микроскопическое существо, которое живет среди линз внутри объектива фотоаппарата. Линзы сложным образом двигаются, фокусируясь и наводясь на объекты по желанию фотографа. Но микроскопическое существо ничего об этом не знает: оно живет в своем стеклянном мире и видит только то, что преломляется в нем.

Наверное, каждый из вас видел на фотографиях, сделанных против солнца, радужные колечки. Они и есть изображения солнца – но ложные, возникшие в результате отражения световых лучей от линз внутри объектива. Для существа, живущего в объективе, эти колечки были настоящими миражами. И не только – искажения форм и цвета, приближение и удаление предметов при изменении фокусного расстояния объектива – все это будет шокировать его обитателей и неудивительно, если среди них со временем возникнут легенды и мифы о признаках, обитающих повсюду в закоулках стеклянного мира

Эта аналогия не случайна. И нас с вами можно уподобить таким же микроскопическим существам. Только «объектив», в котором мы живем, намного сложнее. Это не десяток-другой линз, а многие тысячи различных воздушных слоев – все они формируют гигантскую оптическую систему, имя которой – земная атмосфера.

Существует одно явление, на котором покоится все «здание» миражей. Это атмосферная реакция. И в ее действии может убедиться каждый. Для этого достаточно (но обязательно сквозь темные очки) изучить форму Солнца на восходе или лучше на закате. Она не круглая – Солнце выглядит слегка сплющенным. Точно такими же, слегка сплющенными, покажутся вам и все высокие предметы на горизонте. Да и сам размер горизонта тоже не останется неизменным. Вот только обнаружить это можно лишь при помощи специальных инструментов. Первым человеком, которому удалось это сделать, был француз Пьер Перро. В своей книге он рассказывает о том, что, вооружившись подзорной трубой на штативе, наблюдал небольшой павильон, расположенный на горизонте. Выяснилось, что павильон «плясал» по отношению к линии горизонта примерно так же, как пляшет яркий мячик на далеких волнах. «Я обнаружил, что с двух часов дня, когда я начинал свои наблюдения, и до ночи крыша павильона казалась приподнятой на восемь футов». А ранним утром павильон, наоборот, казался вдавленным в землю. Бывали дни, когда павильон и вовсе погружался за горизонт, а в иные дни он, словно мячик из-под воды, «выстреливал» высоко вверх. (10)

Все эти явления и суть рефракции объясняются довольно просто. Лучи в атмосфере Земли не идут по прямой. Они отклоняются точно так же, как отклоняются прямые лучи в линзе. Объясним еще проще: представьте, что вы бросаете камень в горизонтальном направлении. Сначала он полетит по прямой, затем под воздействием силы тяжести отклонится вниз и, в конце концов, упадет. Теперь вообразите, что траектория полета камня превратилась в луч света и место падения камня подает вам сигнал. Тогда, поскольку в глаз пучок света входит горизонтально, то и место падения «поднимается»: вы увидите его на одном уровне со своими глазами, а не внизу. Это объясняет, почему края горизонта слегка приподняты, и степень приподнятости зависит от состояния воздуха. Теперь легко объяснить, почему солнце на закате выглядит слегка сплющенным: все дело в том, что нижний его край приподнимается рефракцией сильнее, чем верхний.

Кто не слышал о миражах или не читал их описаний, сделанных путешественника-

-6- ми по пустыням Азии и Африки. Появление миража обычно описывается примерно так. По раскаленным Солнцем безжизненным пескам пустыни, страдая от нестерпимой жары и жажды, медленно движется караван верблюдов. И люди и животные давно устали. Вода в бурдюках давно кончилась. И вдруг вдали, на горизонте, среди песков блеснула полоска воды. Нет, это не узкая полоска, а целое озеро, сверкающее на Солнце! Озеро кажется как бы парящим в воздухе. Его окружают пальмы, среди пальм высятся минареты. Вот они спасительные вода и тень! Люди и животные собирают последние силы и идут, идут, идут А озеро, как будто отодвигается, оно все так же далеко! Его вид меняется на глазах, то отчетливо видна его сверкающая гладь, то оно туманится и, наконец, исчезает совсем. Это был мираж!

Такие кажущиеся «озера» жители северной Африки называют «морями дьявола». В восточных сказаниях и легендах говорится о коварной фее Моргане, которая заманивала путников в пустыню, показывая им хрустальные воздушные дворцы. По имени этой сказочной героини сложного вида миражи и теперь называют «фата-моргана» (от латинского «фата» - «фея»).

Миражи в виде озер, водной поверхности можно увидеть не только в пустыне, но и в степях.

Что такое мираж? Является ли он реальностью или это плод воображения измученных зноем и жаждой людей? Можно ли мираж запечатлеть объективно, например, сфотографировать или заснять на кинопленку?

Слово мираж французского происхождения и имеет два значения: «отражение» и «обманчивое видение». Оба значения этого слова хорошо отражают сущность явления. Мираж представляет собою изображение реально существующего на Земле предмета, часто увеличенное и сильно искаженное. Мираж можно зарисовать, сфотографировать, заснять на кинопленку, что многократно и делалось. Различают несколько видов миражей в зависимости от того, где располагается изображение по отношению к предмету. Миражи бывают: верхние, нижние, боковые и сложные.

Наиболее часто наблюдаемые верхние и нижние миражи возникают при необычном распределении плотности (и, следовательно, показателя преломления) по высоте, когда на некоторой высоте или у самой поверхности Земли имеется сравнительно тонкий слой очень теплого воздуха (с малым показателем преломления), в котором лучи, идущие от наземных предметов, испытывают полное внутреннее отражение. Это происходит при падении лучей на этот слой под углом больше угла полного внутреннего отражения. Этот более теплый слой воздуха и играет роль воздушного зеркала, отражающего попадающие в него световые лучи.

ВЕРХНИЕ МИРАЖИ

Солнце согрело эту старую, зябкую по ночам землю, и теперь всюду полетели миражи

М. Пришвин

Однажды вечером, в 1648 году, люди, столпившиеся в гавани Нью-Хевен на острове Лонг-Айленд, были поражены странным видением. Высоко в небе вдруг появились очертания киля судна. Оно двигалось по направлению к берегу. Затем остов корабля, словно по мановению волшебной палочки, оброс такелажем и парусами. А на корме появился человек. Он, видимо, что-то выкрикивал, его левая рука была уперта в бок, а правая, вооруженная мечом, - протянута в сторону моря. Корабль двигался на гавань. Но в самый последний момент откуда-то из-за корабля повалили густые клубы дыма, окутавшие все судно. А когда они рассеялись, горизонт был пуст: ни корабля, ни команды. Видение продолжалось не более четверти часа.

Этот странный эпизод записал по горячим следам капитан Джон Уинтроп в своем журнале. Что примечательно, летучий парусник, который видели на Лонг-Айленде, действительно существовал. Вот только его команда была бы удивлена, если бы узнала, что послужила для кого-то дурным предзнаменованием. Ведь на самом деле это был вовсе не зловещий призрак, а мирно проплывающий где-то в десятках или даже в сотнях километров корабль. А в «призрак, летящий на крыльях ветра» его превратил верхний мираж.

Многие, очевидно, слышали легенду о «Летучем голландце», в существование которого в прошлые века верили моряки всего земного шара. «Летучий голландец» - призрачное парусное судно необычайно больших размеров без видимой команды на борту. Оно внезапно появлялось, безмолвно шло, не отвечая на сигналы, и также внезапно исчезало. Встреча с «Летучим голландцем» считалась роковой, надо было ждать шторма или другой беды.

Что же в действительности представлял собой «Летучий голландец»? Это был, без сомнения, верхний мираж, т. е. изображение какого-либо обыкновенного парусного судна, которое спокойно шло где-то далеко за горизонтом, а его увеличенное и искаженное изображение, в виде верхнего миража, поднималось в воздух, и его принимали за «Летучего голландца».

Мираж, естественно, не реагировал ни на какие сигналы с других кораблей. Теперь «Летучий голландец» в виде парусного судна исчез с морей и океанов, поскольку парусные суда стали редкостью. Увидеть же миражи судов, плывущих за видимым горизонтом, можно довольно часто.

С исчезновением парусного флота легенда о «Летучем голландце» мало-помалу сошла на нет. Но благодаря новым реалиям можно ожидать появления других легенд, например о летучих авианосцах и супертанкерах

В верхних миражах изображение располагается над предметом. Такие миражи возникают при наличии сильных температурных инверсий, когда плотность воздуха и показатель преломления с высотой быстро уменьшаются. Мираж может возникнуть, если плотность воздуха уменьшается с высотой сначала медленно, затем быстро и снова медленно. Изображение получается перевернутым, если лучи, идущие от крайних точек предмета, пересекутся. Если предмет находится далеко (за горизонтом), то сам он, может

-8- быть, и не видим, а его изображения, высоко поднятые в воздух, видны с больших расстояний.

Над холодными морями или над выхоложенной поверхностью суши часто наблюдается расширение горизонта. Земля как бы немного распрямляется, и из-за горизонта поднимаются и становятся видными очень далекие предметы.

Приведем примеры верхних миражей. Город Ломоносов находится на берегу Финского залива в 40 км от Санкт-Петербурга. Обычно из Ломоносова Санкт-Петербург не виден совсем или виден очень плохо. Иногда же Санкт-Петербург виден как «на ладони». 18 июля 1820 года известный полярный исследователь В. Скоресби, находясь в Гренландском море, увидел в подзорную трубу и зарисовал восточный берег Гренландии с расстояния в 70 км.

Не правда ли, было бы странно увидеть предупреждающий знак на наших автострадах «Осторожно! За поворотом мираж!. »? А вот на острове Мадагаскар – самом большом африканском острове – на некоторых автомобильных дорогах он стоит. И если с ним не считаться, то в лучшем случае можно проехать несколько лишних километров, а то и сбиться с пути.

К числу верхних миражей, по-видимому, следует отнести хотя бы часть так называемых «призрачных Земель», которые десятилетиями разыскивали в Арктике и так и не нашли. Это Земли Андреева, Джиллеса, Оскара, Санникова и другие. Особенно долго искали землю Санникова.

Яков Санников был охотником, занимался пушным промыслом. В 1811 году он отправился на собаках по льду к группе Новосибирских островов и с северной оконечности острова Котельный увидел в океане неизвестный остров. Достичь его он не смог – мешали громадные полыньи. Санников сообщил об открытии нового острова царскому правительству. В августе 1886 года Э. В. Толь во время своей экспедиции на Новосибирские острова тоже увидел остров Санникова и сделал запись в дневнике: «Горизонт совершенно ясный. В направлении на северо-восток, 14-18 градусов ясно увидели контуры четырех столовых гор, которые на востоке соединялись с низменной землей. Таким образом, сообщение Санникова подтвердилось полностью. Мы вправе, следовательно, нанести в соответствующем месте на карту пунктирную линию и надписать на ней: «Земля Санникова». (9)

Поискам Земли Санникова Толь отдал 16 лет жизни. Он организовал и провел три экспедиции в район Новосибирских островов. Во время последней экспедиции на шхуне «Заря» (1900-1902гг. ) экспедиция Толя погибла, так и не найдя Земли Санникова. Больше Землю Санникова никто не видел. Возможно, это был мираж, который в определенное время года появляется в одном и том же месте. Как Санников, так и Толь, видели мираж одного и того же острова, расположенного в этом направлении, только значительно дальше в океане. Может быть, это был один из островов Де-Лонга. Возможно, это был громадный айсберг – целый ледяной остров. Полярные летчики видели в океане айсберги до 100 кв. км. Такие ледяные горы «путешествуют» по океану по нескольку лет.

Миражами оказались на поверку Земля Джиллеса, «обнаруженная» им в 1707 г. , и Земля Андреева, которую Андреев «увидел» в 1764 г. Многие последующие экспедиции искали и не нашли этих земель, хотя вера в их существование держалась более 100 лет.

Не всегда мираж обманывал людей. Английский полярный исследователь Роберт Скотт в 1902 г. в Антарктиде увидел горы, как бы висящие в воздухе. Скотт предположил, что дальше за горизонтом находится горная цепь. И действительно, горная цепь была позднее обнаружена норвежским полярным исследователем Руалем Амундсеном и как раз там, где и предполагал ее нахождение Скотт.

Особое место среди оптических иллюзий занимают арктические миражи. Вот, например, что произошло с опытнейшим путешественником Робертом Пири, направляв-

-9- шимся к Северному полюсу. С высоты мыса Томаса Хаббарда он залюбовался зрелищем живописно поднимавшихся надо льдом заснеженных горных вершин. И был обманут. «Мое сердце забилось, - говорил Роберт Пири, - когда я вгляделся в эту ледяную землю. Мысленно я уже ходил по ее берегам и взбирался на ее вершины» Однако Пири не достиг ее берегов.

Через 7 лет на загадочную землю была снаряжена новая экспедиция. Когда она подошла к тому месту, откуда Пири видел взволновавшую его картину, начальник экспедиции Мак-Миллан воскликнул: «Великий Боже! Что это за земля! Нет сомнения в ее существовании. Холмы, долины, снежные вершины простираются градусов на 120 вдоль горизонта». Экспедиция на 30 миль «углубилась» в эту землю. Но, увы, все оказалось миражом: чудесная картина исчезла.

В 1930 году советский ледокол «Седов» шел к архипелагу Франца-Иосифа. Неожиданно он очутился перед гигантской, казалось непроходимой, ледяной стеной: она возносилась к небу надо льдами Арктики и была похожа на громадный ледник. Но постепенно стена стала, как бы испаряться и, вытягиваясь вверх, расплылась в воздухе. Это был еще один полярный мираж.

А бывали и забавные случаи. Об одном из них рассказал знаменитый полярный исследователь Фритьоф Нансен. В 1894 году, когда он плыл. На корабле «Фрам» к берегам Таймыра, вдруг у самого бугшприта корабля показалась земля. С капитанского мостика была подана команда «Полный ход назад!» Но когда «Фрам» приблизился к «земле», оказалось, что это обломок черпака, выброшенного накануне в воду. По этому поводу потом говорили, что «оптика Арктики из мухи делает слона». (5)

Одно из первых толковых описаний загадочной картины более сложного миража принадлежит итальянскому священнику Ангелуччи, жившему на юге Италии возле города Реджио. Утром 14 августа 1643 года он был изумлен картиной, возникшей неожиданно вдали над морской гладью Мессинского пролива. Вот как Ангелуччи рассказал об этом: «Океан, омывающий берега Сицилии, вздымался ввысь и был подобен темной горной гряде. Перед горами возникла цепь из более чем 10000 пилястр белесовато-серого цвета. Они затем уменьшались по высоте вдвое и образовали арки наподобие арок римских акведуков. Прежде чем они исчезли, поверх акведуков возникли замки – каждый с башнями и окнами».

Чаще всего верхний мираж наблюдается на море. На водной поверхности происходит постоянное испарение, особенно сильное в жаркие дни, когда под действием солнечных лучей вверх поднимаются огромные массы влаги в виде водяных паров. В процессе испарения происходит охлаждение поверхностного слоя воды, и это влечет за собой понижение температуры слоя воздуха над морем. Значит, создаются условия для возникновения верхнего миража, поскольку вышележащие слои воздуха теплее. (6)

При явлении верхнего миража люди видят далекие предметы, скрытые за пределами горизонта. В поле зрения мореплавателей тогда нередко попадают острова и корабли, находящиеся на значительном удалении от места их наблюдения.

Когда же приземные слои воздуха холоднее и, значит, более плотные, чем верхние, можно созерцать верхний мираж: изображение, оторвавшись от земли, повисает в воздухе. Отдаленные предметы кажутся выше и ближе того положения, которое они на самом деле занимают. Этот вид миража обычно бывает ранним утром, когда солнце еще не обогрело землю после ночного охлаждения.

Удивительный случай произошел однажды с одним французским офицером во время франко-алжирской войны во второй половине прошлого века.

Дело было в Кабилии, на севере Алжира. Отправившись как-то в разведку, этот офицер забрался на высокую скалу и стал осматривать прилегающую местность. Удостоверившись, что никакой опасности нет, он присел отдохнуть на выступ скалы. А

-10- дальше произошла удивительная история, о которой он своим товарищам рассказывал так: «Небо местами было покрыто туманом, как-то тяжело дышалось. Я встал, чтобы отправиться дальше, но вдруг увидел перед собой человека, стоявшего на той же высоте, что и я, но в удалении от меня примерно на несколько сотен метров. Я пристально посмотрел на него, он сделал то же самое. Когда я пошел к нему навстречу, он стал подвигаться ко мне, и я узнал на нем мундир офицера моего полка. «Кто бы это мог быть?» - подумал я. По мере того, как я шел к нему, незнакомец все приближался, повторяя мои шаги, движения и жесты. Мне это показалось весьма странным. Каково же было мое удивление, когда, не дойдя нескольких шагов, я узнал в незнакомце самого себя! Это сходство почему-то очень испугало меня. Я протянул к нему руку, и он сделал тоже самое. Объятый ужасом, я крикнул, и эхо повторило мой крик. Наконец, стыдясь своей слабости, я обнажил шпагу, чтобы броситься на привидение»

Однако дуэли не состоялось. Едва офицер сделал вперед два-три шага, как видение исчезло.

Над этим массивом возвышается гора Броккен. Ее высота 1142 метра над уровнем моря.

Есть одна древняя легенда о том, что будто на горе Броккен зарождаются немые призраки-великаны. Это – оборотни. Они могут принимать любой вид: человека, собаки, кошки, коровы. Великаны легко передвигаются по небу, но, спустившись на землю, уходят из этих мест, чтобы вечно бродить по странам света.

Во всякой народной легенде есть какая-то доля истины.

Да, гора Броккен и вправду была с давних пор родиной необыкновенных воздушных видений. Они были так необычны, что поражали воображение людей своей грандиозностью, а у наиболее суеверных вызывали страх и ужас. Эти видения получили даже наименование по имени горы, их стали называть Броккенскими призраками.

В течение веков Броккенские призраки считались загадочным и необъяснимым явлением, и лишь в конце XVIII века немецкому ученому Хауэ удалось приоткрыть завесу над тайной их возникновения. Дело было так.

В один из майских дней 1797 года рано утром Хауэ поднялся на вершину Броккенской горы. Небо было ясным, и лишь на юго-западе часть его закрывала пелена прозрачных облаков. Случайно повернувшись в ту сторону, Хауэ с удивлением заметил вдалеке человеческую фигуру чудовищной величины. В этот момент порыв ветра чуть не сорвал шляпу, и он инстинктивно схватился за нее рукой. Фигура сделала то же самое движение. Хауэ замер от удивления, пытаясь осмыслить, что это все значит.

В это самое время фигура внезапно исчезла, но вскоре появилась. И тогда Хауэ стал делать различные движения – ходить, прыгать, нагибаться, и гигант совершенно точно повторял все его движения. К ученому присоединились еще два посетителя. Все они, наблюдая за проделками воздушных призраков, пришли к единому мнению, что ничего мистического и таинственного в данном явлении нет: гигантские воздушные фигуры есть не что иное, как их собственные тени от лучей солнца, проектирующиеся на облаках, как на огромном экране.

Хауэ первым дал объяснение причин возникновения Броккенского призрака.

Со времени открытия Хауэ в литературе не раз появлялись описания Броккенских призраков, наблюдавшихся в разных частях света альпинистами, туристами, пастухами, учеными и людьми других профессий и занятий.

Иногда видения принимали сложный характер. Случалось видеть воздушных призраков в окружении цветных ореолов или колец. Было также установлено, что они возникают не только в горах, но и на берегах морей, на далеком севере, среди льдов и в других самых различных местах земного шара. Размеры тени значительно увеличиваются.

Все происходит так же, как в волшебном фонаре, когда маленький кадр кинопленки при

-11- проектировании на экран занимает все полотно. Не раз замечали, как тени-великаны принимали огромные размеры – достигали в высоту сто – двести и более метров. (9)

Явление миража свойственно не только пустыням, как думали раньше. Миражи неоднократно наблюдали в разных частях света и в различных ландшафтных условиях: в степи, в горах, на море, на заснеженных равнинах, среди льдов.

П. С. Воронов, один из участников антарктической экспедиции, не раз видел миражи в районе полярной станции Мирный: «Горизонт как бы приближается к наблюдателю, - рассказывает он, - и создается впечатление, что все удаленные предметы стали в два-три раза выше по сравнению со своими обычными размерами. Так, островок Адама, расположенный в двадцати километрах западнее Мирного и, как правило, представляющийся небольшим черным пятнышком, начинает казаться лежащим всего лишь в нескольких километрах от поселка. У самой линии горизонта можно видеть айсберги, сильно вытянутые в высоту, причем иногда такие ледяные горы кажутся даже отделенными от поверхности земли и повисшими в воздухе в перевернутом виде»(6)

Мираж обладает удивительным свойством до неузнаваемости изменять все вокруг. Мелкая кочка, бугорок, кустик, даже небольшой камень вдруг вырастают до гигантских размеров или становятся «оборотными» - превращаются в какой-то другой предмет или даже в живое существо.

В 1938 году полярный летчик Герой Советского Союза М. Водопьянов совершил вынужденную посадку на одном из островов архипелага Земли Франца-Иосифа. Оглядывая местность, он заметил вдали большой черный предмет, напоминающий не то дом, не то склад. Товарищи, которых он подозвал, пришли к единому мнению: Без сомнения, это дом!» Каково же было удивление всех, когда, приблизившись к предмету их открытия, они вместо постройки увидели всего-навсего небольшой камень. (6)

На метеостанции в Фельдберге (Шварцвальд) 8 декабря 1962 года в результате миража хорошо видны были Альпы, отстоящие от этого места более чем на двести километров. Туристы, побывавшие в Альпах зимой 1963 года, видели очень редкий для этих мест мираж: им казалось, что горы, простирающиеся вокруг на десятки километров, свисают с неба вершинами вниз. Горный мираж длился в течение нескольких часов подряд.

Поразительный случай произошел с японским ученым Н. Оямой. Он находился на борту судна, совершавшего плавание у восточных берегов Кореи. Однажды утром Н. Ояма увидел вершину горы Тонзуми-Яма на острове Ниппон, отстоящем от судна на 900 километров. Видение подняло ее на 60 километров вверх.

Однако нужно иметь в виду одно важное обстоятельство. Воздух – среда неоднородная. Он, словно слоеный пирог, состоит из прослоек с различной температурой, а, следовательно, и с разной плотностью; поэтому солнечные лучи, проходя через воздушную толщу, никогда не идут прямолинейно, а искривляются, что называется земной рефракцией. Поэтому мы не наблюдаем истинного положения всех видимых в поле зрения предметов. Они предстают перед нами с некоторыми отклонениями. (5)

Одно из наиболее известных мест в мире, где часто можно видеть сложные миражи, - Мессинский пролив в Южной Италии. Здесь в утренние часы, особенно при восходе солнца, высоко в небе над голубой морской гладью возникают, словно в волшебной сказке, красивые дворцы и замки, но не мертвые, а наполненные кипучей жизнью: то видно, как там танцуют люди-великаны, то по улицам вереницами шествуют какие-то диковинные животные или проплывают необычные растения. Одна фантастическая картина сменяется другой. Потом все пропадает.

НИЖНИЕ И БОКОВЫЕ МИРАЖИ

Это самые простые из миражей. И видел их, наверное, каждый. Если жарким днем посмотреть на асфальтовую, уходящую к горизонту дорогу, то покажется, будто там, вдали, она залита водой. А если вдалеке рядом с дорогой есть какие-нибудь строения, то порой можно различить и их «отражения» в «воде». Нижний мираж называют еще «миражом пустыни», а в последе время – «дорожным миражом». Особенно сильны нижние миражи в пустынях и полупустынях – там, где поверхность подобна огромной жаровне, нагревающей воздух. Здесь нижними миражами можно любоваться каждый день. Довольно часто они и у нас в степной зоне, где их называют «маревом».

В страшных рассказах об умирающих от жажды в пустыне говорится о том, что смерть дразнила несчастных видениями озер и рек, которые будто бы несли свои воды тут же, рядом. Но путник, зачерпнув призрачной воды, набирал лишь горячий песок. Трудно сказать, могут ли миражи быть такими близкими или же от обезвоживания мутился разум путешественников. Но во время египетского похода Наполеона ученые, находившиеся в свите императора, с удивлением отмечали пустынные «наводнения». Они начинались с утра, а к вечеру это было уже настоящее «море». Правда, мелководное: вдали выступали «полузатопленные» деревни, отражения которых видны были «на воде».

То, что нижние миражи встречаются чаще всего, вполне естественно. Ведь возникают они, когда над поверхностью земли образуется слой очень теплого (а стало быть, и очень разреженного) воздуха. Его толщина может достигать нескольких десятков метров, и чем он толще, тем сильнее будет мираж. Теплый слой воздуха играет роль зеркала. Все в этом слое наоборот: атмосфера словно переворачивается вверх тормашками. А следом переворачиваются и изображения удаленных предметов. Точнее, они раздваиваются: рядом с нормальным изображением появляется перевернутое, нижнее (из-за чего мираж и получил свое название). Тем самым пустынные «моря» и «озера» - не что иное, как отражение голубого неба!

Представьте себе, что солнечные лучи сильно нагрели земную поверхность. Тогда нижние, приземные, слои воздуха тоже нагреются, станут значительно теплее, чем верхние и плотность их будет значительно меньше. Поэтому лучи Солнца, искривляясь, отклоняются от первоначального своего направления, и наблюдатель вместо предметов в настоящем их положении увидит мнимое, перевернутое изображение. Это – низкий мираж; его обычно наблюдают в степях и пустынях.

Народные приметы связывают появление нижнего миража с изменениями погоды к лучшему. В зимнее время мираж чаще всего бывает при устойчивой, ясной и морозной погоде.

Мы не удивляемся тому, что если наклониться над водой, то увидишь в ней свое отражение. В спокойной воде также хорошо отражаются все стоящие на берегу предметы. Отражение в тонком нагретом от земной поверхности слое воздуха совершенно аналогично отражению в воде. Только роль зеркала играет сам воздух. Состояние воздуха, в котором возникают нижние миражи, крайне не устойчивое. Ведь внизу, у земли, лежит сильно нагретый, а значит, более легкий воздух, а выше него – более холодный и тяжелый. Поднимающиеся от земли струи горячего воздуха пронизывают слои холодного воздуха. За счет этого мираж меняется на глазах, поверхность «воды» кажется волнующейся. Достаточно небольшого порыва ветра или толчка и произойдет обрушивание, т. е. переворачивание воздушных слоев. Тяжелый воздух устремится вниз, разрушая воздушное зеркало, и мираж исчезнет.

Благоприятным условиями для возникновения нижних миражей являются однородная, ровная подстилающая поверхность Земли, что имеет место в степях и пусты-

-13- нях, и солнечная безветренная погода.

Если мираж есть изображение реально существующего предмета, то сразу же возникает вопрос – изображение какой водной поверхности видят путники в пустыне? Ведь воды в пустыне нет! Дело в том, что кажущаяся водная поверхность или озеро, видимые в мираже, в действительности являются изображением не водной поверхности, а неба. Участки неба отражаются в воздушном зеркале и создают полную иллюзию блестящей водной поверхности. Такой мираж может увидеть любой человек, и для этого совсем необязательно ехать в пустыню или даже в степь. Они видны летом, в солнечные дни, например, в Санкт-Петербурге или его окрестностях, над асфальтовыми дорогами или ровным песчаным пляжем.

Вы едете на велосипеде или машине по нагретому Солнцем асфальту. Асфальт совершенно сух. Вдруг впереди заблестит какое-то светлое пятно, как будто лужа на шоссе, в которой отражается солнечный свет. А дальше еще одна такая «лужа». Вы приближаетесь к «луже», а она отодвигается и пропадает. Эти «лужи» на совершенно сухом асфальте или блестящая на Солнце «вода» и есть маленькие миражи – отражение в воздушном зеркале небольших участков неба. По происхождению они совершенно аналогичны миражам пустынь.

Ровная, однородная поверхность в Антарктиде благоприятствует возникновению миражей. Так, например, на станции Восток в 1960г. зарегистрировано 86 случаев наблюдения миражей, а на станции Комсомольская в 1958г. – 138.

Здесь наблюдаются миражи обоих типов. Весной и осенью над выхоложенной подстилающей поверхностью возникают верхние миражи, например такие горы, какие увидел Р. Скотт.

Самое интересное, что летом в Антарктиде появляются нижние миражи. Это объясняется тем, что температура снежной поверхности оказывается выше температуры прилегающего слоя воздуха, так как максимум температуры имеет место на глубине нескольких сантиметров от поверхности снега.

Воздух летом над снежной поверхностью струится, «парит», как над нагретой Солнцем пашней в наших широтах. Появляются плоские кучевые облака вблизи ледяной поверхности на один - два часа около полудня. И это при температуре воздуха – 25-30С!(7)

Боковые миражи могут возникнуть в тех случаях, когда слои воздуха одинаковой плотности располагаются в атмосфере не горизонтально, как обычно, а наклонно или даже вертикально. Такие условия создаются летом, утром вскоре после восхода Солнца у скалистых берегов моря или озера, когда берег уже освещен Солнцем, а поверхность воды и воздух над ней еще холодные. Боковые миражи неоднократно наблюдались на Женевском озере. Видели лодку, которая приближалась к берегу, а рядом с нею в точности такая же лодка удалялась от берега. Боковой мираж может появиться у каменной стены дома, нагретой Солнцем, и даже сбоку от нагретой печи.

Боковой мираж образуется тогда, когда вертикальные слои воздуха, находящиеся рядом, имеют различную плотность. Прилегающий к ним воздух тоже нагревается и становится менее плотным, чем у соседних слоев. Лучи, проходя вертикальную границу раздела между различно нагретыми воздушными массами, отклоняются и дают явление бокового миража. (8)

ФАТА-МОРГАНА.

Существует легенда полуторатысячелетней давности, связанная с королем Артуром, собравшем при дворе самых благородных рыцарей. Сестра Артура – злая фея Моргана – отличалась волшебной силой. Она умела создавать призрачные видения воздушных замков, которыми обманывала и пугала путешественников. Их называли дворцами феи Морганы. Это были миражи, возникавшие в определенное время в районе острова Авалон, неподалеку от тех мест, где за круглым столом короля собирались прославленные рыцари. По преданию, там же обитала и фея Моргана. Ее дворцы появлялись как бы из ничего или были совершенно непохожи на то, что их вызывало.

Так и стали называть миражи, создающие у наблюдателей видения объектов, которых на самом деле нет: фата-моргана, то есть видения феи Морганы.

Сложного вида миражи, или фата-моргана, возникают, когда одновременно есть условия для проявления как верхнего, так и нижнего миража, например при значительной температурной инверсии на некоторой высоте над относительно теплым морем. Плотность воздуха с высотой сначала увеличивается (температура воздуха понижается), а затем также быстро уменьшается (температура воздуха повышается). При таком распределении плотности воздуха состояние атмосферы весьма неустойчивое и подвержено внезапным изменениям. Самые обыкновенные скалы и дома вследствие многократных искажений и увеличения на глазах превращаются в чудесные замки феи Морганы. Фата-моргана наблюдается у берегов Италии, Сицилии. Но она может возникнуть и в высоких широтах. Вот как описал увиденную им в Нижнеколымске фату-моргану известный исследователь Сибири Ф. П. Врангель: «Действие горизонтальной рефракции произвело род фаты-морганы. Горы, лежащие к югу, казались нам в разных искаженных видах и висящими в воздухе. Дальние горы представлялись опрокинутыми вниз вершинами. Река сузилась до того, что противоположный берег казался находящимся почти у наших изб». (2)

Иногда в атмосфере появляется своего рода «канал». Он переносит изображение того, что происходит за сотни километров от наблюдателя, которому посчастливилось увидеть мираж. Причем чем дальше находится объект, тем более искаженным приходит от него образ. Не говоря уже о том, что образ может быть не один! Такой сложный мираж называется Фата-Моргана. Человек, попавший во власть этого миража, словно попадает в сказку: колышущиеся стены ущелий, замки, высокие горы и призрачные реки, странные существа, которым нет названий, - все это нависает над ним и затмевает реальный мир. Даже на современных людей это производит неизгладимое впечатление. Что уж говорить о прошлом!(4)

Экспериментальное получение миражей

Любопытные миражи отмечали газеты и журналы XX века. В небе над Атлантическим побережьем Африки появились четкие изображения незнакомых городов. Бывалые путешественники узнавали в них города Южной Америки. Но при всей загадочности этого явления мираж нетрудно воспроизвести в лабораторных условиях.

В разных литературных источниках можно найти описание примеров получения миражей (7). Рассмотрим некоторые из них.

Наблюдение миража в воздухе.

Оборудование: сосуд с белым дном, жестяная банка из-под кофе, горячая вода.

При закреплении на дно сосуда с белым дном тёмной, жестяной банки из-под кофе. Я смотрела сверху вниз, почти вертикально, вдоль её стенки, потом быстро налила в сосуд горячую воду. Поверхность банки сразу стала блестящей. Из-за того, что показатель преломления воды возрастает с температурой. У горячей поверхности банки температура воды много выше, чем в отдалении. Поэтому происходит искривление луча света так же, как при миражах в пустыне или на раскалённом асфальте. Банка кажется блестящей из-за полного отражения света.

При наблюдении миража в воде я увидела, как тёмная поверхность жестяной банки стала блестящей, что подтверждает возникновение нижнего миража.

Наблюдение миража в воздухе.

Оборудование: электрический утюг.

При помощи включенного электрического утюга полный мираж мне не удалось получить, но зато были видны основные его элементы. Когда я посмотрела на все окружающие предметы вдоль поверхности утюга, то, мне было видно, как дрожат и изгибаются формы. Круглый предмет, например циферблат часов, становится более острым книзу.

При изучении миражей я узнала, что существует несколько их видов: верхние, нижние и боковые. Они возникают при различных условиях и имеют свои характерные признаки. Основной причиной возникновения миражей является преломление световых лучей в среде с различной температурой, плотностью и показателем преломления.

В верхних миражах изображение располагается над предметом. Такие миражи возникают при наличии сильных температурных инверсий, когда плотность воздуха и показатель преломления с высотой быстро уменьшаются.

Нижние миражи возникают при очень быстром уменьшении температуры.

Боковые миражи могут возникнуть в тех случаях, когда слои воздуха одинаковой плотности располагаются в атмосфере не горизонтально, как обычно, а наклонно или даже вертикально

Так как люди при описании миражей чаще всего рассказывают о своих впечатлениях, а не приводят истинную картину увиденного, то очень трудно распознать причину его возникновения. Таким примером может служить Фата-Моргана, рассказы полярных исследователей и путешественников, побывавших в пустыне, а так же мореплавателей и современных жителей мегаполисов.

В литературе я встретила описание опытов по получению миражей в лабораторных условиях, некоторые из них сама проделала, которые представлены в приложении.

Изучая «миражи» я пришла к выводу, что они являются неотъемлимой частью жизненной реальности, литературных произведений, кинематографа и предметом научных исследований.