Новый физический фейерверк

ОТВЕТ • На самом деле мираж, создающий иллюзию текущей вдалеке воды, — это изображение части неба над горизонтом в том направлении, в котором человек «видит воду». Земля (или другая поверхность) поглощает солнечный свет, нагревается и разогревает прилежащий воздух. Оазисный мираж может появиться, когда температура воздуха заметно понижается с высотой. Лучи света, идущие от низкого неба на горизонте к земле, проходя через приземный слой воздуха, температура которого непрерывно повышается, на всем пути непрерывно преломляются (изгибаются вверх) и, наконец, отразившись от земли, уходят вверх под небольшим углом относительно земли (рис. 6.9).

Рис. 6.9 / Задача 6.28. Из-за изменения температуры воздуха луч света, идущий от неба на горизонте к земле, искривляется. Наблюдателю кажется, что источник света расположен на земле.

Когда наблюдатель видит этот свет, его мозг автоматически приходит к заключению, что источник света — яркое пятно на земле. Место пятна он определяет, продолжив обратно по прямой увиденный им луч света. Конечно, это яркое пятно — оптическая иллюзия, но она кажется реальной. Более того, если истинный источник света — голубое небо, пятно кажется голубым, как вода. Турбулентные потоки в воздухе могут заметно менять коэффициент преломления. Тогда пятно колеблется, создавая иллюзию волнения воды.

Оазисный мираж можно наблюдать и при холодной погоде, поскольку для его возникновения горячий воздух не обязателен. Необходимо только, чтобы температура воздуха понижалась при увеличении высоты. Часто подобный мираж можно видеть на дороге: большинство дорожных покрытий поглощают солнечный свет и быстро нагревают воздух над дорогой. Обычно мираж лучше видно, если нагнуться к самой земле или смотреть вдаль на дорогу через бинокль.

Отдаленные объекты также могут вызвать мираж, если идущий от них свет преломляется в воздухе вблизи земли. Такие миражи, как и оазисные миражи, называют нижними миражами, поскольку изображение появляется ниже источника света.

Появление миражей ночью связано со слоем нагретого воздуха над дорогой. Дорожное покрытие, нагретое за день солнцем, может оставаться теплым и ночью. Кроме того, его разогревают шины едущих по дороге автомобилей.

Поскольку направление световых лучей меняется мало, летящая птица не может увидеть мираж (иллюзию воды) на дороге под собой. Как и человек, она видит мираж вдалеке, но он непрерывно удаляется от летящей птицы точно так же, как удаляется от вас водный мираж на дороге, по которой вы едете на машине.

6.29. Мираж в стене

Отчетливый мираж можно увидеть, если посмотреть вдоль обращенной к солнцу стены. Встаньте у одного конца стены и приблизьте глаза к ее поверхности, а ваш приятель пусть встанет у другого конца стены. Возможно, вам удастся увидеть внутри стены зеркальное изображение (иногда их бывает даже два) вашего приятеля, которое к нему будто привязано. Я фотографировал такие миражи с помощью длиннофокусного объектива. Лучше всего это получалось, когда я стоял так, что мой объектив был направлен строго вдоль стены.

ОТВЕТ • Мираж в стене имеет ту же природу, что и описанные выше оазисный мираж и мираж на дороге. Только в этом случае слой горячего воздуха располагается вертикально вдоль стены. Часть лучей, отраженных от вашего приятеля, скользит через слой горячего воздуха и, преломляясь, слегка отклоняется от стены (рис. 6.10). Если ваши глаза или камера располагаются достаточно близко к поверхности стены, часть этих лучей вы видите, и у вас создается впечатление, что их источник находится внутри стены.

Рис. 6.10 / Задача 6.29. Вид сверху на стену, нагретую солнцем. Благодаря изменению температуры луч света изгибается. Мираж появляется внутри стены.

6.30. Живущие в воде чудовища, водяные и громадные миражи

Есть места, где поздно вечером или рано утром возникают миражи, позволяющие увидеть далекие горы, которые из-за кривизны земной поверхности увидеть нельзя. Такой мираж сначала выглядит как туманное пятно над горизонтом, приобретающее постепенно все более отчетливые очертания, пока не станет видна вся гора.

По-видимому, именно такой мираж позволил предводителю викингов Эрику Рыжему (950‒1003) открыть Гренландию. Согласно легенде, изгнанный из Исландии Эрик Рыжий приплыл в Гренландию по кратчайшему пути, хотя при нормальных условиях даже с самой высокой точки Исландии не видны и самые высокие горы Гренландии. Возможно, он увидел мираж ближайшего берега Гренландии и знал, где искать землю.