Міраж, Задумка
Кожен із нас може побачити таке оптичне явище, як міраж. І для цього зовсім не обов'язково перебувати у пустелі. Напевно, хоч одного разу вам доводилося спостерігати блакитне озерце на розпеченому шосе. А якщо в спекотний літній день стати на залізничне полотно або горбок над ним, коли сонце знаходиться трохи збоку, або збоку і трохи попереду залізничної колії, то можна розглянути, як рейки за 2 — 3 кілометри від вас ніби занурюються в озеро, що іскряться. ніби шляхи залило повінню. Спробуйте наблизитися до «озера» — воно відсунеться, і скільки б ви не йшли до нього, воно незмінно перебуватиме за 2 — 3 кілометри. Такі «озерні» міражі доводили до відчаю подорожніх пустелі, що знемагали від спеки і спраги. Вони також бачили за 2-3 кілометри бажану воду, брели до неї з останніх сил, але вода відступала, а потім точно розчинялася в повітрі.
Міраж - це оптичне явище в атмосфері: відображення світла кордоном між шарами повітря різними за щільністю. Для спостерігача таке відбиток у тому, що з віддаленим об'єктом (чи ділянкою неба) видно його уявне зображення, зміщене щодо предмета.
Фізика явища у тому, що у неоднорідному середовищі світло поширюється непрямолинейно. Якщо ми уявимо середовище, в якому показник заломлення змінюється знизу вгору, і подумки розіб'ємо його на тонкі горизонтальні шари, то, розглядаючи умови заломлення світла при переході від шару до шару, зауважимо, що в такому середовищі промінь світла повинен поступово змінювати свій напрямок. Таке викривлення світловий промінь зазнає в атмосфері, в якій з тих чи інших причин показник заломлення повітря змінюється з висотою. Головним чином це відбувається завдяки її нерівномірномунагрівання. Тому промені, що йдуть крізь атмосферу, викривляються, пригинаючи до Землі. Це явище отримало назву нормальної атмосферної рефракції. Внаслідок рефракції небесні світила здаються нам дещо «піднятими» (вище за свою справжню висоту) над горизонтом.
Міражі ділять на нижні - видимі під об'єктом, верхні - над об'єктом і бічні.
Нижній міраж спостерігається за дуже великого вертикального градієнта температури (тобто падіння її з висотою) над перегрітою рівною поверхнею, часто пустелею або асфальтованою дорогою. Уявне зображення піднебіння створює при цьому ілюзію води на поверхні. Так, дорога, що йде вдалину, в спекотний літній день здається мокрою. Якщо повітря біля поверхні землі сильно нагріте і, отже, його щільність відносно мала, то показник заломлення біля поверхні буде менше, ніж у більш високих повітряних шарах. Світловий промінь від деякої ділянки блакитного піднебіння потрапляє в око спостерігача, зазнавши викривлення. А це означає, що спостерігач побачить відповідну ділянку піднебіння не над лінією горизонту, а нижче за неї. Йому здаватиметься, що він бачить воду, хоч насправді перед ним зображення блакитного неба. Тремтіння зображення, зумовленого коливаннями коефіцієнта заломлення гарячого повітря, створює ілюзію течії чи хвилювання води. Так виникає ілюзія, що є нижнім, «озерним» міражем. Нижче за рівень очей у цій «воді» можуть з'явитися об'єкти, зазвичай перевернуті. Над нагрітою поверхнею суші формується «повітряний листковий пиріг», причому найближчий до землі шар — нагрітий і настільки розріджений, що світлові хвилі, проходячи через нього, спотворюються, оскільки швидкість їхнього поширення змінюється залежно від щільності середовища.
Верхній міраж спостерігається над холодною земноюповерхнею при інверсійному розподілі температури (тобто коли температура повітря знижується підвищенням висоти).
Верхні міражі трапляються в цілому рідше, ніж нижні, але найчастіше бувають стабільнішими, оскільки холодне повітря не має тенденції рухатися вгору, а тепле вниз. Верхні міражі є найпоширенішими в полярних регіонах, особливо на великих рівних крижинах зі стабільною низькою температурою. Вони також спостерігаються в більш помірних широтах, хоча в цих випадках вони слабші, менш чіткі та стабільні. Верхній міраж може бути прямим або перевернутим, залежно від відстані до об'єкта і градієнта температури. Часто зображення виглядає як фрагментарна мозаїка прямих та перевернутих частин. Верхні міражі можуть мати разючий ефект за рахунок кривизни Землі. Якщо вигин променів приблизно такий самий, як кривизна Землі, промені світла можуть переміщатися великі відстані, у результаті спостерігач бачить об'єкти, що є далеко за горизонтом. Коли міражі з'являються на суші, дерева та інші компоненти ландшафту перевернуті. У всіх випадках у верхніх міражах об'єкти видно чіткіше, ніж у нижніх. Особливо сильний ефект проявляється над полярними морями. Морякам не раз доводилося бачити, як за багато миль від них літаки та підводні човни торпедували судна, спостерігати страшні сцени вибуху. Судна, що гинуть, пливли щоглами вниз і занурювалися не в море, а в небо... На земній кулі є такі місця, де перед настанням вечора можна спостерігати гори, що піднімаються над океанським горизонтом. Це справді гори, тільки вони знаходяться так далеко, що їх не можна бачити за нормальних умов. У цих таємничих місцях невдовзі пополудні на горизонті починає виникати розпливчастий контур гір. Він поступово росте іперед заходом сонця швидко стає різким, виразним, отже можна навіть розрізнити окремі вершини.
Найбільш захоплюючі з верхніх міражів-це знамениті міста-примари. Вони цікаві тим, що зазвичай є зображення об'єктів – міст, гір, островів – які знаходяться за багато тисяч кілометрів.
Про існування бічного міражу зазвичай навіть не підозрюють. Це - відбиток від нагрітої прямовисної стіни. У спекотні літні дні якщо звернути увагу на розжарені стіни великих будівель, можна побачити бічний міраж. У горах дуже рідко, при збігу певних умов, можна побачити спотвореного себе на досить близькій відстані. Пояснюється це явище наявністю повітря «стоячих» парів води. Сильно нагріті скелі викликають таке повітряне розрідження навколо себе, що промені, що відбилися від спостерігача і спрямовані до скель, викривляються біля них настільки, що подібно до бумерангу повертаються назад. Зображення в бічних міражах майже завжди за розмірами рівні предметам, що відбиваються, але можуть двоитися, троїтися і так далі. Може, й знамениті привиди, які облюбували деякі замки, виникають завдяки бічним міражам? Взимку, як відомо, вогкі стіни, що відволожилися, потрібно посилено протоплювати. Камені, з яких складені печі, розжарюються значно більше, ніж валуни під полуденним сонцем. Ну а високі стелі стелі дозволяють променю здійснити петлю і повернутися до спостерігача.
Складні явища міражу з різким спотворенням виду предметів звуться Фата-моргана. Це — складне оптичне явище, що рідко зустрічається, в атмосфері, що складається з декількох форм міражів, при якому віддалені об'єкти видно багаторазово і з різноманітними спотвореннями.
Фата-моргана виникає у тих випадках, коли в нижніх шарахатмосфери утворюється (зазвичай внаслідок різниці температур) кілька шарів повітря різної щільності, що чергуються, здатних давати дзеркальні відображення. В результаті відображення, а також і заломлення променів, реально існуючі об'єкти дають на горизонті або над ним по кілька спотворених зображень, що частково накладаються один на одного і швидко змінюються в часі, що створює химерну картину Фата-моргани.
Отже, ми бачимо, що хоча міражі прийнято асоціювати з пустельми, їх дуже часто можна спостерігати і в інших місцях: над водяною поверхнею, в горах, а іноді навіть у великих містах. Тобто скрізь, де з'являється різкі зміни температур, можна спостерігати ці казкові картинки.
Як би не було поширене дане явище, вивчати його досить складно. Міраж не з'являється на замовлення і ніхто не знає, де і коли він з'явиться, яким він буде і скільки проживе.
