Фата-Моргана: как ученые объясняют появление миражей
С миражами встречался каждый из нас, когда в жаркий летний день над разогретым асфальтом нам виделась зеркальная гладь воды. Но миражи зачастую рисуют куда более впечатляющие картины. Это загадочное, а часто и опасное явление природы.
А может все привиделось?
О миражах известно давно. Это явление вызывало священный трепет у древних египтян, которые считали, что миражи отражают то, чего уже нет в мире – это призрак давно исчезнувшей страны. Крестоносцы, шедшие через палестинскую пустыню освобождать Гроб Господень, описывали удивительные видения, впрочем, в то время им никто не верил.
Систематические наблюдения за миражами возникли с момента начала ведения судовых журналов. Летом 1820 года капитан одного из китобойных судов оставил записи и рисунки, в которых отразил якобы виденный вблизи Гренландии город с замками и храмами, однако позднее проверка того самого места ничего не подтвердила.
Научное объяснение феномену миража близкое современным взглядам – как оптический обман – впервые дал французский математик Гаспар Монж, в 1799 году вместе с Наполеоном участвовавший в его египетском походе. Во время длинного марша к Нилу участники экспедиции обратили внимание на странное явление, как пустыня начала затапливаться водой, а деревушки стали превращаться в островки. Монж как мог объяснил это явление, чтобы успокоить взволнованных наполеоновских солдат.
Просто о сложном
Мираж (с фр. «видимость») – явление досконально не изученное и довольно сложно формулируемое на языке оптической физики. Но попробуем «аномалиям рефракции» дать простое объяснение. Известно, что свет в однородной среде распространяется прямолинейно, но в условиях разной плотности его лучи начинают преломляться, причем, чем больше разница в плотности соседствующих сред, тем больше будет искажение.
Наглядный пример это ложка, находящаяся в прозрачном стакане с водой: преломление как раз происходит на стыке сред разной плотности – воздуха и жидкости, что создает эффект «сломанной» ложки.
При миражах мы имеем дело исключительно с атмосферным явлением, которое дает возможность появиться не просто искаженному, а отраженному изображению. Тепло распространяется в воздушной среде неравномерно, что усиливает контрастность изначально различного по плотности воздуха. Слоистость также формирует и отсутствие вертикального движения воздушных масс. Но для достижения эффекта миража разность в плотности должна быть настолько высокой, чтобы граница между слоями смогла выполнять функцию зеркала. Лучи света, искажающие свое движение на этой границе дают возможность холодному слою отразиться в теплом.
Миражи нижние, верхние и боковые
В пустыне или на асфальтированной дороге горячий воздух, казалось бы, вопреки законам физики сосредотачивается у земли. Но на самом деле он движется вверх, подгоняемый еще более горячим воздухом раскаленной поверхности – таким образом, внизу постоянно сохраняется более высокая температура.
Это идеальное условие для образования так называемых нижних или озерных миражей, когда поверхность земли кажется залитой водой – а в действительности отраженным небом. Но миражи могут показывать не только небо, но и другие предметы, расположенные выше поверхности «зеркала» – деревья, машины, дома, горы. Такое явление можно наблюдать с расстояния в несколько сот метров. Но как только хочешь приблизиться к загадочному месту – меняется угол зрения, и картинка растворяется в воздухе.
Боковые миражи очень похожи на нижние, только отражение происходит уже возле вертикальных поверхностей – нагретых стен или скал. Подобный мираж описывал французский офицер Лазар Погю, побывавший в Тунисе. «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».
Но возможен и верхний мираж, необходимым условием для которого является перемещение более теплых слоев воздуха наверх. Природа его сложнее, чем у нижнего миража. Не вдаваясь в подробности, отметим, что воспринимается глазом верхний мираж с расстояния в несколько километров и больше. Если искаженные лучи света совпадают с кривизной Земли, то становится возможным наблюдение объектов, находящихся далеко за линией горизонта. Жители Лазурного берега Франции по утрам часто видят цепочку Корсиканских гор, расстояние до которых не менее 200 километров!
Фата-Моргана
По легенде отвергнутая возлюбленная Ланцелота фея Моргана поселилась на морском дне в хрустальном дворце и с тех пор обманывает моряков призрачными видениями. Оптической Фата-Моргане удается обмануть мореплавателей не хуже. Иногда моряки спешат на помощь тонущему кораблю, а приплыв на место ничего не обнаруживают, и не удивительно, потому что корабль терпел бедствие за многие километры от видимого места.
Условие для возникновения Фата-Морганы — это образование нескольких слоев воздуха разной плотности. Объекты, трансформированные в мираж, при этом не просто получают зеркальное отражение, а создают подобие мозаичной картины или сюрреалистического пейзажа, с «распадающимися» на фрагменты кораблями, зданиями или целыми городами.
Такое редкое явление удалось увидеть жителям китайского городка Пэнлай, что расположился на восточном побережье Поднебесной. 8 мая 2006 года тысячи горожан с удивлением обнаружили появившийся из тумана город с современными высотными зданиями, широкими улицами и двигающимися по ним автомобилями. Человек, впервые приехавший в Пэнлай, никогда бы не догадался, что там, где возвышался город, обычно плещется море.
Но если китайский мираж можно объяснить наличием в окрестностях больших городов, то увиденное в горах Башкирии в научные концепции втиснуть сложнее. Один из местных жителей остановил свою машину, чтобы рассмотреть небо сине-зеленого цвета, в котором вначале появился самолет с двухэтажными крыльями, а затем стали вырисовываться дома и улицы. Другие отметили, что хорошо были видны крыши домов и оконные проемы, впрочем, ученые говорят, что таким образом проявился расположенный в 200 километрах к юго-западу Оренбург.
Жертвы иллюзии
Миражи способны не только сбить отчаявшегося путника с толку, но и погубить его. Одна из самых известных трагедий связана с гибелью каравана в Сахаре, несмотря на то, что его вел опытный проводник. Не дойдя 350 километров до оазиса Бир-Ула, путешественники попались в сети миража, последовав за которым они на 60 километров отклонились от спасительного колодца.
Интересный случай, описанный в журнале «The New Yorker», касается уже не человека, а животного. Пеликан, видимо, многие часы летевший над иссушенной солнцем степью Среднего Запада, принял дорогу за текущую реку и, рассчитывая окунуться в прохладный источник, на полном ходу спикировал на раскаленный асфальт. Птица отделалась потерей сознания.
Но оказывается, жертвой иллюзии может стать и ученый. Британский метеоролог Каролина Ботли одним из августовских дней собирала цветы, как внезапно возле себя увидела довольно массивную фигуру – от испуга женщина выпустила из рук цветы, но какого было ее удивление, что цветы выбросил и «призрак». Каролина видела собственное отражение во всех деталях и красках – как в зеркале. Подобное явление редкость и возможно оно только в жаркое утро, когда над землей еще поднимаются испарения – они вместе с нагретым воздухом и создают благоприятные условия для такого миража.