Начало научного наблюдения за этим оптическим фокусом совпало с появлением судового журнала
О миражах известно все и ничего. С одной стороны, трудно найти человека, который хоть раз в жизни не видел бы самый простой мираж — голубое озерцо на раскаленном шоссе. Оптики доходчиво, с чертежом и формулами, расскажут об этом явлении. С другой — тысячи людей наблюдали в небе буквально висящие города, причудливые замки и даже целые армии, но вот тут у специалистов нет объяснений этому природному феномену. Изучать миражи практически невозможно, ведь они не появляются по заказу. Их хозяйка, Фата Моргана, всегда оригинальна и непредсказуема.
Закат Солнца на фоне моря. Огромный диск — это настоящее светило, а его перевернутый двойник снизу — мираж. Подобное явление возникает вследствие неравномерного прогрева слоев воздуха у воды из-за которого в свою очередь лучи света отклоняются от прямолинейного пути
Фото Essdras M Suarez/The Boston Globe via Getty Images
Люди видели миражи начиная с глубокой древности, о чем сохранилось немало преданий. Особенно красочные рассказы о миражах Палестины остались от крестоносцев, которым, впрочем, никто особенно не верил. Уж больно любили приврать рыцари о чудесах Востока.
Начало научного наблюдения за этим оптическим фокусом совпало с появлением судового журнала, в который детально записывалось все необычное. Откроем старинную книгу «Поденные записки о плавании на северный китовый промысел, содержащие исследования и обретения на восточном береге Гренландии». В ней говорится о большом городе, который наблюдал летом 1820 года командир судна «Баффин», полном замков и храмов, очень похожих на древние строения. Моряк подробно зарисовал это чудесное явление, но свидетельства позднее, конечно же, не подтвердились.
Позже, в 1840 году, жители маленького островка к северу от Англии увидели в небе прекрасные белые здания. Поскольку ничего подобного на их родине не было, то люди сочли это подтверждением сказки о народе фин, обитавшем в хрустальном городе. Видение далекой страны повторилось через 17 лет и висело в воздухе целых три часа.
Но чемпионом по миражам уже давно признают далекую холодную Аляску. Чем сильнее стужа, тем четче и красивее возникают в ее небе видения. Постоянно фиксировать появление миражей в тех краях начали только в XIX веке. Так, в 1889 году местный житель, прогуливаясь близ горы Фэруэтер, что на юго-востоке полуострова, наблюдал силуэт большого города — с небоскребами, высокими башнями и шпилями, храмами, похожими на мечети. Источник миража мог находиться за тысячи километров от Аляски.
Кстати, Аляска и по сей день остается одним из лучших мест в мире для появления миражей. Там даже создано специальное общество по изучению природных оптических явлений, которое выпускает журнал наблюдения миражей, а туристов из Канады и США возят на автобусах полюбоваться, как на ровном океанском горизонте прямо из пучины встают горы, а потом неведомо куда исчезают.
Нижний мираж
Но для того чтобы увидеть настоящий мираж, совсем не обязательно ехать на Аляску. Если в жаркий летний день встать на шоссе против солнца, то можно заметить, как дорожное полотно в 2—3 километрах от нас как будто погружается в блестящее на солнце озеро. Попробуем приблизиться к «озеру» — оно отодвинется, и сколько бы мы ни шли по направлению к нему, оно неизменно будет находиться в отдалении.
Фото World History Archive via Legion Media
Именно эти миражи в древности доводили до отчаяния путников, изнывавших от зноя и жажды. В литературе такой вид миража называют оазисным, или озерным, а не склонные к лирике физики называют его нижним, и сейчас мы поймем почему.
Природа озерного миража изучена в деталях. Солнечные лучи накаляют почву, от которой нагревается нижний слой воздуха. Он в свою очередь устремляется вверх, тут же заменяясь новым, который нагревается и утекает вверх. Световые лучи всегда искривляются от теплых слоев в сторону более холодных. В физике это явление называется рефракцией и известно со времен Птолемея.
Путник видит небо сразу в двух местах: наверху, как обычно, и у самой земли, перед пальмой. Это создает в его глазах картину оазиса с прохладным водоемом. Но воды нигде нет, а голубое озеро — мираж
Лучи от светлого неба близ горизонта, направляясь к земле, загибаются над ней кверху и по наклонной доходят до нашего глаза снизу, точно отражаясь от чего-то над самой землей. Видим мы, конечно, кусочек голубого неба, только ниже того места, где оно есть на самом деле. А эффект блеска и переливов вызван неоднородностью потоков теплого воздуха, поднимающегося от горячей поверхности.
Верхний мираж
Те же миражи — замки, города и горы, — с которых мы начали свой рассказ, хоть и разнообразнее озерных, но в целом схожи с ними в объяснении. Ученые называют их верхними миражами. В «Метеорологии» Аристотеля приведен характерный пример, как жители Сиракуз видели иногда в течение нескольких часов берег континентальной Италии, хотя до него 150 км.
Подобные явления также вызваны перераспределением теплых и холодных слоев воздуха. Уменьшение его плотности с высотой «вынуждает» лучи, отраженные от предметов, находящихся невысоко над горизонтом, искривляться книзу. А законы оптики таковы, что мы всегда видим предмет по направлению последнего отрезка пути светового луча. Поэтому атмосферная рефракция приподнимает предметы, что и позволяет заглянуть за черту горизонта.
Боковой мираж
Если есть мираж нижний и верхний, почему бы не быть боковому? Удивительные явления часто можно наблюдать у хорошо прогретых стен зданий. «Приближаясь к стене форта, сделанной из песчаника, я вдруг заметил, что она заблестела как зеркало и в ней отразились и пыльные пальмы, и верблюды, тащившие на горбах наши пушки», — описывает свои впечатления от Туниса французский офицер Лазар Погю.
А голландский астроном и популяризатор науки Марсель Миннарт предлагал такой оптический фокус: «Встаньте у длинной стены на расстоянии вытянутой руки и смотрите на блестящий металлический предмет, который ваш товарищ постепенно приближает к стене у другого конца. Когда предмет окажется на расстоянии нескольких сантиметров от стены, его контуры исказятся, и вы увидите на стене его отражение, как если бы она была зеркальной. В очень жаркий день изображений может быть даже два».
Природа этого миража точно такая же, как у озерного. Конечно, лучи света отражаются не от стены, а от примыкающей к ней более горячей прослойки воздуха.
Загадочная фата-моргана
Для следующего, самого загадочного вида миражей, называемых фата-морганами, убедительных признанных объяснений пока не найдено. Свое название они получили в честь героини бретонского эпоса Фаты Морганы, в переводе с итальянского «феи Морганы». Говорят, что она, сводная сестра короля Артура, отвергнутая возлюбленная Ланцелота, поселилась от огорчения на дне моря, в хрустальном дворце, и с тех пор обманывает мореплавателей призрачными видениями.
Фото blickwinkel via Legion Media
Вот пример документированной фата-морганы, то есть записанной очевидцами, не верить которым у нас нет оснований. 3 апреля 1900 года буры — защитники Блумфонтейна — увидели в небе боевые порядки британской армии, притом так четко, что можно было различить пуговицы на красных мундирах офицеров. Это было воспринято как дурное предзнаменование. Через два дня столица Оранжевой республики сдалась.
К фата-морганам, без сомнения, можно отнести и многочисленных «летучих голландцев», которых до сих пор видят мореплаватели. В 11 часов утра 10 декабря 1941 года команда британского транспорта «Вендор», находящегося в районе Мальдивских островов, заметила на горизонте горящий корабль. «Вендор» пошел на выручку терпящим бедствие, но через час горящий корабль завалился набок и затонул. «Вендор» подошел к предполагаемому месту гибели корабля, но, несмотря на тщательные поиски, не нашел не только никаких обломков, но даже и пятен мазута.
В порту назначения, в Индии, командир «Вендора» узнал, что в ту самую минуту, когда его команда наблюдала трагедию, тонул крейсер «Рипалс», атакованный японскими торпедоносцами неподалеку от Цейлона. Расстояние между кораблями на тот момент составляло 900 км.
Многие мореплаватели и путешественники, обманутые видениями в воздухе, искали призрачные земли и города. Но мираж— это не обман зрения, а преломленный в атмосфере образ существующего предмета, только сильно искаженный и потому неузнаваемый
Каким же образом ученые пытаются объяснить подобные явления?
Если, например, следовать теории Фрайзера-Маха, то для возникновения фата-морган необходимо, чтобы зависимость температуры воздуха от высоты была нелинейной. Сначала температура возрастает с высотой, но с некоторого уровня скорость ее роста уменьшается. Подобный температурный профиль, только с более крутым «переломом», ученые называют воздушной линзой. Существование такого эффекта метеорологами обосновано, но утверждать, что именно он является причиной возникновения фата-морган, рано.
Эли гигантские Фигуры парят над горизонтом в проливе Северного моря. Прохладная атмосфера работает здесь как лупа и зеркало одновременно. «Лупа» увеличивает реальные суда и людей, находящихся где-то далеко от запечатленного миража, а «зеркало» отражает их от границы воздушных слоев
Достоверно известно и о миражах-призраках. Вот как описывает этот эффект британский метеоролог Каролина Ботли. «Жарким августовским днем 1962 года я собирала цветы. Внезапно в нескольких метрах от себя я увидела фигуру, она дрожала и покачивалась, была довольно массивной. Я в ужасе уронила букет цветов и лишь тогда заметила, что у призрака тоже был букет цветов и он тоже уронил его. Это было мое собственное отражение. Я так подробно различала все оттенки, детали, цвет тела, как будто видела себя в зеркале».
Несмотря но то что мисс Ботли известна всей Америке как эксперт по погоде, можно было бы подумать, что на сей раз речь уж точно идет о галлюцинации. Но в 1965 году американский турист сфотографировал подобный призрак. С тех пор появилось с десяток фотографий миражей-призраков и даже одно любительское видео.
Подобные явления обычно возникают утром, в жаркий день, когда от земли еще поднимается пар. Ученые считают, что призраки вызваны не преломлением света, а отражением на редком тумане. Но уверенно говорить о «механизмах», создающих миражипризраки, ученые пока не могут. Здесь больше догадок, чем обоснованных теорий.
