Рефракция света в атмосфере — явление обычное, повсеместное. И чаще всего мы ее попросту не замечаем: преломления лучей света незначительны и не смещают, не искажают изображения видимых предметов заметным образом. Но бывает иначе.
Иногда лучи света отражаются от некоторых слоев воздуха, как от зеркала, и резко изменяют свое направление. Так бывает, например, летом, когда солнце сильно нагревает воздух, особенно нижние слои. Они становятся менее плотными. Лучи света, идущие от каких-либо предметов к земле, отражаются от такого слоя, как от поверхности воды, идут вверх и попадают в глаз наблюдателя.
Вот тогда мы и видим «озерный», или нижний, мираж.
В жаркий день песок в пустыне нагревается нередко до 60–70 градусов. От него нагревается воздух, прежде всего его нижние слои, которые становятся разреженнее слоев, лежащих выше. В более высоких слоях воздух еще плотнее. Так бывает обычно в первой половине дня, когда слой воздуха над землей уже прогрелся, а выше еще холодно.
Плотность воздуха в двух смежных слоях в этом случае далеко не одна и та же. И вот в таких условиях где-то на горизонте перед караваном показывается озеро-призрак, а в действительности это всего лишь отражение неба в нижнем атмосферном зеркале, которое создает полную иллюзию водной поверхности.
А вот другой вид миражей — когда в воздушном зеркале можно увидеть скрытое за горизонтом.
Рано утром, когда нижние слои воздуха еще остаются сильно охлажденными от соприкосновения с землей, вышележащие слои оказываются более теплыми. В таких условиях вверху может образоваться отражающий слой воздуха — верхнее атмосферное зеркало.
Верхние миражи чаще видят на море, а также в приполярных широтах, где почти всегда нижние слои атмосферы холоднее верхних. На севере это бывает чаще весной, в дни, когда с юга дует теплый ветер, а нижние слои воздуха остаются холодными от снега.
На море при верхнем мираже можно увидеть изображения далеких островов и кораблей, которые находятся за горизонтом. Сын мореплавателя прошлого века Скоресби сопровождал отца в полярной экспедиции. Находились они на разных судах. После шторма корабли потеряли друг друга. Вскоре сын увидел другое судно. «Я так отчетливо видел в бинокль контуры и оснастку корабля, — писал он, — что не колеблясь признал его за корабль моего отца. Впоследствии, сравнивая наши лоции, мы убедились, что были на расстоянии пятидесяти пяти километров друг от друга».
В обычных условиях этого не могло быть: суда находились вне пределов видимости. Корабль, на котором был отец, находился за горизонтом, но он отразился в верхнем воздушном зеркале и стал виден.
Французам, жителям Лазурного берега, верхнее атмосферное зеркало порой показывает панораму гор острова Корсики, хотя расстояние до них не менее двухсот километров. Каким бы зорким ни было зрение, в обычных условиях эти горы не увидишь, их скрывает горизонт.
Английские города Рамсгит и Дувр скрыты один от другого холмами. Но бывают дни, когда Дувр хорошо виден в Рамсгите.
Из города Ломоносова, что на берегу Финского залива, Ленинград почти не виден — сорок километров. Но бывают дни, когда жители города видят Ленинград как на ладони. Изображение его появляется в воздухе. Тогда из Ломоносова ясно видно отражение Невы, мостов, отдельных высоких зданий.
В зависимости от характера отражения верхним воздушным зеркалом иногда мы видим мираж прямо над нами, высоко в воздухе, в виде перевернутого изображения. Такие миражи даже более часты.
Известен рассказ путешественника, который в Италии, на берегу моря, увидел в воздухе перевернутое изображение целого города. Были ясно видны дома, башни, улицы. Пораженный, он поспешил зарисовать увиденное, а затем, в поисках причин необычного явления пошел дальше. И через несколько километров он вышел к тому самому городу, изображение которого в воздухе увидел ранее.
В 1869 году в Париже был виден мираж, удивительный тем, что он происходил при свете луны. Свет был довольно ярким, хотя небо было закрыто легкими облаками. В течение часа в них, как в зеркале, отражался в перевернутом виде Париж: Пантеон, Дом инвалидов, Нотр-Дам, Лувр… Картина была исключительно эффектной.
Это простое отражение предметов в атмосферном зеркале. Но бывает и посложнее. Бывает, когда в воздухе виден двойной верхний мираж — прямое и перевернутое изображения вместе. Такое явление наблюдается, когда слои воздуха различной плотности распределены неравномерно.
Читать дальше