Введение
Мираж – это естественное оптическое явление, при котором световые лучи изгибаются посредством рефракции, создавая искажённое изображение далёких объектов или неба. Слово пришло в английский язык через французское (se) mirer, от латинского mirari, означающего «смотреть, удивляться». Миражи классифицируются на «нижние» (формирующиеся ниже реального объекта), «верхние» (формирующиеся выше реального объекта) и «Фата Моргана» – разновидность верхнего миража, состоящая из серии необычайно сложных, вертикально расположенных изображений, формирующих один быстро меняющийся мираж. В отличие от галлюцинации, мираж – это реальное оптическое явление, которое можно зафиксировать на камеру, поскольку световые лучи действительно преломляются, формируя ложное изображение в точке наблюдения. Однако то, как это изображение воспринимается, определяется интерпретационными способностями человеческого разума. Например, нижние миражи на суше легко можно принять за отражение от небольшого водоёма.
A mirage is a naturally occurring optical phenomenon in which light rays bend via refraction to produce a displaced image of distant objects or the sky. The word comes to English via the French (se) mirer, from the Latin mirari, meaning "to look at, to wonder at". Mirages can be categorized as "inferior" (meaning lower), "superior" (meaning higher) and "Fata Morgana", one kind of superior mirage consisting of a series of unusually elaborate, vertically stacked images, which form one rapidly changing mirage. In contrast to a hallucination, a mirage is a real optical phenomenon that can be captured on camera, since light rays are actually refracted to form the false image at the observer's location. What the image appears to represent, however, is determined by the interpretive faculties of the human mind. For example, inferior images on land are very easily mistaken for the reflections from a small body of water.
Нижний мираж
В нижнем мираже миражный образ появляется ниже реального объекта. Реальный объект в нижнем мираже – это (голубое) небо или любой удалённый (поэтому синеватый) объект в том же направлении. Мираж заставляет наблюдателя видеть яркое и синеватое пятно на земле. Световые лучи, исходящие от конкретного далёкого объекта, проходят почти через одни и те же слои воздуха, и все они преломляются примерно под одним и тем же углом. Поэтому лучи, исходящие с верхней части объекта, будут достигать более низкой точки, чем лучи, исходящие снизу. Изображение обычно перевёрнуто, что усиливает иллюзию, будто изображение неба, видимое вдали, является зеркальным отражением на луже воды или масла, действующем как зеркало. Несмотря на активную аэродинамику, изображение нижнего миража стабильно, в отличие от фата-морганы, которая может меняться за секунды. Поскольку тёплый воздух поднимается, а холодный (более плотный) опускается, слои смешиваются, вызывая турбулентность. Изображение будет соответственно искажено: оно может вибрировать или растягиваться вертикально (вытягиваться) или сжиматься вертикально (сжиматься). Возможна также комбинация вибрации и вытягивания. Если присутствует несколько температурных слоёв, несколько миражей могут смешиваться, что может привести к появлению двойных изображений. В любом случае, миражи обычно не превышают примерно половины градуса в высоту (примерно угловой диаметр Солнца и Луны) и формируются от объектов, находящихся на расстоянии от десятков метров до нескольких километров.
Тепловая туманность
Тепловой туман, также называемый тепловым мерцанием, – это нижний мираж, наблюдаемый при взгляде на объекты сквозь массу нагретого воздуха. Типичные случаи возникновения теплового тумана включают изображения объектов, видимые через асфальтобетон (также известный как асфальт), дороги и над каменными крышами в жаркую погоду, над и за огнем (например, от горящих свечей, уличных обогревателей и костров), а также сквозь выхлопные газы реактивных двигателей. Когда он появляется на дорогах из-за горячего асфальта, его часто называют «дорожным миражом». Он также встречается в пустынях, где его называют «пустынным миражом». И асфальт, и песок могут сильно нагреваться на солнце, становясь горячее окружающего воздуха, что создает условия, необходимые для возникновения миража. Конвекция вызывает изменение температуры воздуха, а разница между горячим воздухом у поверхности дороги и более плотным холодным воздухом над ним создает градиент показателя преломления воздуха. Это приводит к размытому, мерцающему эффекту, который затрудняет чёткое восприятие изображения и усиливается при увеличении изображения с помощью телескопа или телеобъектива. Свет от неба, падающий на дорогу под небольшим углом, преломляется из-за градиента показателя преломления, создавая впечатление, будто небо отражается от поверхности дороги. Это может выглядеть как лужа жидкости (обычно воды, но также и других жидкостей, например, масла) на дороге, поскольку некоторые жидкости также отражают небо. Иллюзия удаляется в перспективу по мере приближения наблюдателя к объекту миража, создавая эффект, аналогичный приближению к радуге. Тепловой туман не связан с атмосферным явлением, называемым туманом.
Верхний мираж
Мираж верхнего типа – это мираж, при котором миражное изображение кажется расположенным над реальным объектом. Мираж верхнего типа возникает, когда воздух ниже линии видимости холоднее, чем воздух над ним. Это необычное явление называется температурной инверсией, поскольку теплый воздух над холодным – противоположность нормальному температурному градиенту атмосферы в дневное время. Проходя через температурную инверсию, световые лучи отклоняются вниз, и поэтому изображение появляется над истинным объектом, отсюда и название «верхний». Миражи верхнего типа довольно распространены в полярных регионах, особенно над обширными ледяными полями с равномерно низкой температурой. Миражи верхнего типа также встречаются на более умеренных широтах, хотя в этих случаях они слабее и, как правило, менее четкие и стабильные. Например, удаленная береговая линия может казаться возвышающейся и выглядеть выше (и, следовательно, возможно, ближе), чем она есть на самом деле. Из-за турбулентности возникают кажущиеся танцующими шпили и башни. Этот тип миража также называют фата-морганой или хафгердингаром на исландском языке. Мираж верхнего типа может быть прямым или перевернутым, в зависимости от расстояния до реального объекта и температурного градиента. Часто изображение представляется искаженной смесью верхних и нижних частей. Поскольку Земля круглая, если кривизна отклонения световых лучей вниз примерно соответствует кривизне Земли, световые лучи могут проходить большие расстояния, в том числе за горизонт. Это было наблюдаемо и задокументировано в 1596 году, когда корабль, искавший Северо-Восточный проход, застрял во льдах на Новой Земле, за Полярным кругом. Солнце, казалось, взошло на две недели раньше, чем ожидалось; настоящее Солнце все еще находилось ниже горизонта, но его световые лучи следовали кривизне Земли. Этот эффект часто называют миражом Новой Земли. На каждый километр, который световые лучи проходят параллельно поверхности Земли, Солнце будет казаться на 1° выше над горизонтом. Для этого инверсионный слой должен иметь подходящий температурный градиент на всем протяжении. Аналогичным образом, корабли, находящиеся на таком расстоянии, что их не должно быть видно над геометрическим горизонтом, могут появляться на горизонте или даже над ним в виде миражей верхнего типа. Это может объяснить некоторые истории о летающих кораблях или прибрежных городах в небе, описанные некоторыми полярными исследователями. Это примеры так называемых арктических миражей или хиллингов на исландском языке. Если вертикальный температурный градиент равен + (где положительный знак означает, что температура повышается с высотой), то горизонтальные лучи света будут просто следовать кривизне Земли, и горизонт будет казаться плоским. Если градиент меньше (как это почти всегда бывает), лучи недостаточно отклоняются и теряются в пространстве, что является нормальной ситуацией для сферического, выпуклого «горизонта». В некоторых ситуациях удаленные объекты могут казаться приподнятыми или опущенными, растянутыми или сжатыми без участия миража.
Фата Моргана
Фата Моргана (название происходит от итальянского перевода имени Моргана ле Фей, феи, способной менять облик, сводной сестры короля Артура) – очень сложный верхний мираж. Он проявляется в виде чередующихся сжатых и растянутых областей, прямых и перевернутых изображений. Лучи света преломляются, образуя дуги. Для наблюдения Фаты Морганы наблюдатель должен находиться в атмосферном канале. Миражи Фаты Морганы можно наблюдать с любой высоты в атмосфере Земли, включая горные вершины и самолеты. Искажения изображения и преломление света могут создавать впечатляющие эффекты. В своей книге «Преследование: Погоня и гибель «Бисмарка» Людовик Кеннеди описывает инцидент, который, предположительно, произошел в 1941 году в проливе Дания после гибели «Худа». «Бисмарк», преследуемый британскими крейсерами «Норфолк» и «Саффолк», скрылся из виду в морском тумане. Через несколько секунд корабль вновь появился, быстро направляясь к британским кораблям. Встревоженные крейсера разошлись, ожидая неминуемой атаки, и наблюдатели с обоих кораблей с изумлением наблюдали, как немецкий линкор словно дрожал, терял четкость и исчезал. Радарные наблюдения в это время показали, что «Бисмарк» на самом деле не менял своего курса.
Ночные миражи
Условия возникновения миража могут наблюдаться как ночью, так и днем. При определенных обстоятельствах ночью можно увидеть миражи астрономических объектов, а также миражи огней от движущихся транспортных средств, самолетов, кораблей, зданий и прочего.
Мираж астрономических объектов
Мираж астрономического объекта — это естественное оптическое явление, при котором лучи света преломляются, создавая искажённые или множественные изображения астрономического объекта. Миражи можно наблюдать для таких астрономических объектов, как Солнце, Луна, планеты, яркие звёзды и очень яркие кометы. Чаще всего наблюдаются миражи на закате и восходе солнца.