«Загадки» природы

Существует легенда о «Летучем Голландце» – корабле мертвецов. В старое время моряки верили, что такой корабль действительно плавает по морям и океанам. А многие из них говорили, что они сами, своими глазами видели этот корабль. Такие рассказы были похожи один на другой. «Летучий Голландец» внезапно появлялся перед кораблями, совершенно безмолвный, плыл прямо на них, не отвечая на сигналы, и затем столь же внезапно исчезал в тумане.

Корабль с мертвецами был выдумкой невежественных людей. Однако чем можно объяснить многочисленные рассказы о «Летучем Голландце»?

Рис. 45. Мираж в пустыне.

Теперь, когда наука дала точное объяснение миражам, для нас ясно, что легенда о «Летучем Голландце» возникла благодаря тому, что моряки видели на море миражи.

Какова же причина появления воздушных призраков – миражей?

Диодор Сицилийский, о котором мы упоминали выше, писал: «Некоторые врачи пробовали объяснить причину таких странных, кажущихся сказочными, явлений. В Ливии, говорят они, царствует почти постоянная тишина; сильных ветров не бывает. Поэтому там уплотненные массы воздуха, под влиянием малейших токов воздуха, перемешиваются между собой и соединяются в группы, имеющие странную форму, как у нас облака. Когда настанет полная тишина, группы эти от тяжести опускаются книзу, представляя разного рода изображения. Те из них, которые случайно попали на какое-нибудь животное, облепляют его, так сказать, принимая его форму. Если затем это животное побежит, то форма начинает его как бы преследовать; все же встречные формы, благодаря напору воздуха, как бы убегают. На кого налетит такая форма, того она облепит, производя ощущение холода».

Объяснение, приведенное древним историком, показывает, что в те времена не имели никакого представления об истинных причинах миражей. Только с развитием науки о свете и законах его распространения были найдены действительные причины этого интересного атмосферного явления.

Обычно преломления световых лучей в атмосфере незначительны. Рефракция света дает лишь небольшие смещения изображений предметов и не искажает их заметно; это так называемая нормальная рефракция. Но бывают случаи рефракции ненормальной. Об одном случае уже было сказано– о кажущемся «дрожании» предметов на горизонте в жаркий летний день.

Еще более поразительны явления ненормальной рефракции, когда далекие предметы кажутся находящимися совсем не там, где они расположены на самом деле, или в таком виде, что становятся неузнаваемыми.

В жаркий день песок в пустыне нагревается очень сильно, нередко до 60–70 градусов. От такого песка сильно нагревается воздух, особенно его нижние слои, ближайшие к поверхности земли. Воздух, как и все тела, при нагревании расширяется, становится легче, разреженнее.

Благодаря тому, что раскаленный песок пустыни сильно нагревает лежащий над ним воздух, нижние слои атмосферы становятся значительно менее плотными, чем вышележащие ее слои. Выше температура воздуха постепенно понижается, и соответственно этому повышается его плотность. Плотность воздуха в двух пограничных слоях у земли может быть резко различной.

Конечно, это явление бывает лишь местным и временным. В этих случаях и возникают миражи.

Посмотрите на рисунок 46.

Где-то далеко на горизонте перед караваном показывается небольшой оазис. Отраженные от пальм лучи света, прежде чем упасть в глаза наблюдателей, проходят через слои воздуха различной плотности и преломляются. Переходя из более плотного слоя воздуха в слой с меньшей плотностью, лучи преломляются в сторону более плотного слоя. Таков закон преломления света.

Что же получится, если воздушные слои располагаются у земли так: самый нижний слой – наименее плотный, следующий за ним – несколько более плотный, расположенный еще выше – еще более плотный и т. д.?

Рис. 46. Схема образования нижнего миража.

Получится следующее. Лучи, идущие вверх, мы не увидим. Лучи, идущие прямо в глаза наблюдателей через более верхние слои воздуха, создают обычное, нормальное изображение пальм. Но проследим, каков будет путь лучей, идущих к поверхности земли. В этом случае каждый луч света, преломляясь, будет постепенно направляться в сторону более плотных слоев. Искривление луча может дойти до того, что световой луч отразится от нижнего, самого теплого и самого разреженного слоя воздуха, как от зеркала, и пойдет снова вверх (см. рис. 46). Таким образом, эти лучи света также попадут в глаза наблюдателя.

Но ведь наш глаз не видит и не может видеть искривленных лучей. Он воспринимает изображение предмета всегда так, как будто бы от этого предмета идут прямолинейные лучи. В нашем случае наблюдатель, сидящий на верблюде, увидит изображение пальмы, даваемое преломленными лучами, на прямой линии, идущей от глаза (см. рис. 46), то есть ниже действительного положения деревьев. При этом мнимое изображение дерева, которое увидит человек, будет «вниз головой».