Люди стали наблюдать различные виды оптических явлений еще в глубокой древности, и для них это было чем-то сверхъестественным, магическим, невозможным. С развитием науки мы начали в какой-то степени понимать, как образуется радуга, из-за чего появляются миражи и даже почему порой мы можем наблюдать «парящий в воздухе» объект, давно ушедший за горизонт.
Самое поразительное оптическое явление природы: что такое фата-моргана и как оно возникает
Все мы хотя бы раз в жизни видели мираж — вспомнить хотя бы «озерце», возникающее в очень жаркую погоду на раскаленном шоссе. Но есть один невероятно сложный оптический эффект, стать свидетелем которого удается лишь единицам. Рассказываем, что такое фата-моргана и где ее можно увидеть.
indiatimes.com
Разберемся, что такое фата-моргана, как она взникает и почему так странно называется.
Что такое миражи и почему люди их видят
Мираж — это самый честный обман природы, оптическая правда, которая кажется ложью. Почему люди их видят: причина кроется не в психологии, а в физике. Но ее восприятие — уже дело нашего сознания. Мы видим миражи потому, что:
- Свет не всегда прямолинеен. В неоднородной среде он следует по пути наименьшего времени (принцип Ферма), создавая иллюзии.
- Наш мозг — консервативный картограф. Он привык, что свет распространяется прямолинейно, и строит образ мира, исходя из этого правила. Столкнувшись с аномалией, он выдает самое вероятное, с его точки зрения, объяснение: вода на дороге, а не кусок неба у ваших ног.
- Атмосфера — гигантская линза. Она постоянно искривляет световые лучи, но обычно эти эффекты незаметны. При резких температурных градиентах ее преломляющая сила становится драматической.
Нижние миражи
На раскаленном асфальте летней трассы возникает лужа, исчезающая по мере приближения. В пустыне на горизонте колышутся оазисы с пальмами. Это нижние миражи — наиболее частые гости нашего восприятия. Они рождаются, когда у самой земли образуется слой раскаленного, разреженного воздуха, а над ним — воздух более холодный и плотный. Световые лучи, идущие от неба или удаленных объектов, попадая в эту градиентную среду, не распространяются прямо, а изгибаются — преломляются. Они следуют по кривой, направленной вверх, к наблюдателю. Наш глаз, не привыкший к подобным искривлениям, моделирует их по прямой линии. И мы видим голубое небо внизу, на земле. Мозг интерпретирует это как водную гладь. Или видит перевернутое изображение скалы или пальмы, сливающееся с реальным объектом, создавая иллюзию отражающей поверхности.
Нижний мираж — это не «отражение неба» в прямом смысле, а результат рефракции — преломления световых лучей в слое воздуха с резким вертикальным градиентом температуры.
Верхние миражи
Но есть и другие, более редкие и загадочные верхние миражи. Они возникают при обратной ситуации: холодный воздух оказывается внизу, а над ним — теплый слой (чаще над ледяными полями или холодной водой). Лучи в этом случае изгибаются вниз, позволяя видеть объекты, находящиеся далеко за геометрическим горизонтом. Так возникают летучие голландцы — корабли, парящие в небесах, или фантастические города на краю света. Это не призраки, а реальные суда и ландшафты, чей свет совершил по воздушной линзе путешествие в десятки и сотни километров.
Верхний мираж — это природная телескопическая линза, созданная самой атмосферой. Он раздвигает горизонт, демонстрируя, что линия, отделяющая видимое от невидимого, гораздо более условна, чем кажется.
Что такое Фата-моргана и почему она так называется
Это сложный оптический феномен, представляющий собой комбинацию двух других явлений: высшего и низшего миражей. При нем наблюдателю становятся видны объекты над горизонтом, которые давно ушли за эту линию. При этом возникающие образы так сильно искажены, что напоминают какую-то голограмму.
Наиболее известный пример фата-морганы — Летучий голландец. Согласно фольклору, этот корабль-призрак никогда не сможет вернуться домой и обречен вечно бороздить семь морей. Обычно его изображают издалека, парящим над линией горизонта и светящимся призрачным светом.
Имя этому оптическому явлению в атмосфере было дано в честь знаменитой феи Морганы (Морган ле Фэй), сводной сестры короля Артура. Считалось, что Моргана была чародейкой и могла по желанию менять свой облик. Что примечательно, по преданию, она жила в хрустальном дворце под водой, который мог подниматься над поверхностью. Поскольку моряки были очень суеверны, долгое время они считали, что именно она создает иллюзорные видения, чтобы заманивать их и топить корабли.
Фата-моргана — это не отдельный тип миража, а его наиболее сложная и зрелищная форма. Вот ключевые факты о ней.
Еще один из самых знаменитых примеров — «Замерзший город» и мираж гор Уильяма. В 1889 году жители города Поркьюпайн на Аляске несколько дней подряд наблюдали на горизонте четкое изображение большого города с домами, церковными шпилями и улицами. Газеты окрестили его «Замерзшим Сиэтлом». Ученые полагают, что это была фата-моргана, которая проецировала на сотни километров изображение города Бристоль в Великобритании или, более вероятно, искаженное изображение реальных горных хребтов и ледников, расположенных за горизонтом, которое при многослойной рефракции приняло очертания архитектурных сооружений.
Почему возникает Фата-моргана
Фата-моргана представляет собой некий слоеный пирог: в нижних слоях атмосферы образуются чередующиеся полосы воздуха разной плотности и температуры, в результате чего свет, проходящий через них, преломляется. А крошечные капельки разреженной воды, присутствующие в воздухе, действуют как увеличительное стекло, отражая то, что расположено прямо по горизонту. Причем в перевернутом виде.
Это явление также нередко называют тепловой инверсией, и для образования фата-морганы она должна быть достаточно сильной: необходимо, чтобы кривизна световых лучей внутри инверсионного слоя была сильнее, чем кривизна Земли.
Схема, объясняющая принцип образования Фата Морганы: нижний слой — холодный воздух, сверху — горячий воздух, посередине — инверсионный слой.
Чаще всего этот оптический феномен можно увидеть в полярных регионах, где сосредоточено много ледяных покровов с равномерной низкой температурой. Однако иногда она встречается и в пустынях, и над океанами, над озерами — преимущественно в особенно жаркие дни.