Приключения радиолуча

Иногда миражи увеличивали число очевидцев исторических событий. Так, в июне 1815 года жители бельгийского города Вервье смогли наблюдать фрагменты битвы при Ватерлоо, которое расположено на расстоянии 105 километров от Вервье. Зафиксированы и другие случаи миражей-рекордсменов. В 1920 году служащие небольшой станции Багдад в США неоднократно наблюдали миражи калифорнийского городка Сан-Хосе, который находился на расстоянии 800 километров. Известны случаи, когда на восточном побережье США наблюдали миражи городов Северной Африки.

В старину «о суше, висящей в небе» поморы складывали легенды. Теперь туристы, посещающие известный историко-архитектурный заповедник на Соловецких островах в Белом море, могут воочию познакомиться с этой местной достопримечательностью. Во всяком случае, сотрудники островной метеостанции раз пятнадцать-двадцать за лето регистрируют парящие в небе острова.

А на острове Мадагаскар придумали даже специальный дорожный знак: «Внимание! Мираж!» Его установили на одном из поворотов шоссе, как раз в месте, где после захода солнца перед глазами водителей возникают поражающие воображение картины — светящиеся фигуры, замки, силуэты людей. Из-за миража разбились несколько десятков водителей.

Иногда миражи приводили к географическим открытиям», особенно в полярных районах. В 1906 году Роберт Пири в одной из своих отчаянных попыток достигнуть Северного полюса поднялся на вершину мыса Томаса Хаббарда, который расположен на северной окраине земли Акселя Гейберга. На северо-западе милях в 120 он увидел заснеженные вершины гор. Несколько позже он снова наблюдал неизвестные горы, но уже с одного из близлежащих островов. Достичь гор Пири не смог, но определил их местонахождение. Вскоре вышли карты, на которых была нанесена новая земля, которую назвали Землей Крокера.

Но Земля Крокера разделила участь Земли Санникова. Эти открытия пришлось «закрыть». Они оказались «миражами». Легенда о «Летучем Голландце» — призрачном корабле, в основном обитающем у побережья Южной Африки, тоже обязана своим происхождением Фата Моргане.

Чем же объясняются такие причуды распространения световых волн? Один из основных оптических законов, о котором упоминается за 300 лет до нашей эры в сочинении Евклида, гласит — свет распространяется по прямым линиям. Однако воздушный океан, именуемый атмосферой, на дне которого мы живем, далеко не однороден. В неоднородной среде траектория светового луча искривляется. Еще ученые древности пытались постичь законы распространения световых волн в атмосфере. В трудах древнегреческих ученых I и II веков нашей эры Клеомеда и Птоломея упоминается об искривлении (рефракции) светового луча в земной атмосфере, из-за которого звезды и планеты видны несколько выше того места, где они находятся в действительности. Они объяснили это явление преломлением света в атмосфере.

Слово «мираж» произошло от французского глагола semirer — «отражаться в зеркале». Но, хотя многие миражи напоминают картины, которые можно увидеть в кривом зеркале, эффект отражения не является причиной возникновения миражей. Атмосфера порождает миражи, действуя как линза, а не как зеркало, то есть не благодаря отражению света, а в силу рефракции. Она, атмосфера, играет роль огромной воздушной линзы с малым показателем преломления. Его величина равна отношению скоростей распространения электромагнитных волн (в том числе и света) в вакууме и земной атмосфере. Показатель преломления атмосферной линзы непостоянен. Он зависит от метеорологических условий (давления воздуха, температуры, влажности). При определенных метеорологических условиях создается как бы целая цепочка атмосферных линз, которая искривляет траекторию луча таким образом, что он движется почти параллельно земной поверхности. Происходит постоянная «перефокусировка» световых лучей к центру невидимой оси атмосферных линз. Теоретически, если бы такие метеорологические условия смогли возникнуть на всей территории Земли, можно было бы окинуть взглядом весь земной шар и увидеть… даже собственный затылок. Вероятность такого события, конечно, исчезающе мала. Однако бывают случаи, когда такие условия создаются на очень больших расстояниях. Тогда и наблюдаются миражи-рекордсмены.

Цепочка атмосферных линз работает подобно уже упоминавшемуся диэлектрическому волноводу. Волноводный эффект в диэлектрическом стержне обусловлен тем, что скорость волн в диэлектрике меньше, чем в воздухе. Чем ближе к центру стержня, тем скорость распространения меньше. Поэтому фронты волн прижимаются к стержню и энергия концентрируется внутри диэлектрика.