Многие из нас наверняка замечали вот такое интересное явление. Когда в ясные летние дни дорожный асфальт сильно нагревается солнцем, то прямо на шоссе, далеко впереди идущей машины, неожиданно возникают как бы огромные светлые лужи, в которых отчетливо отражается небо. Но стоит вам подъехать поближе, как от «луж» не остается и следа. Вот так мы в обычной жизни чаще всего встречаемся с видением, которое именуется горизонтальным миражом.

Оазис в пустыне

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.

Старинная легенда гласит, что в пустыне живет коварная фея, имя которой — Моргана (фея Моргана, итал. fata Morgana, — волшебница, персонаж английских легенд артуровского цикла, единоутробная сестра короля Артура). Подстерегая путников, изнемогающих от усталости и жажды, она может вдруг развернуть перед их взором пышный оазис с цветущими деревьями, озером, постройками и людьми. Но напрасно устремляется человек к заветной цели. Оазис, до которого, казалось, рукой подать, отступает все дальше и дальше, завлекая путника в сторону от его пути, вглубь гибельной бесплодной пустыни, а затем и вовсе исчезает.

Но такие видения — вовсе не злые чары выдуманной феи и не игра воображения. Дело в том, что в жарком воздухе как на экране телевизора порой действительно возникают вполне реальные изображения отдаленных предметов, нередко отстоящих от наблюдателя на сотни километров. Так, служащие североамериканской железной дороги Санта-Фе в 1920 году не раз наблюдали, как неподалеку от одного из вокзалов вдруг появлялось высохшее озеро с раскинувшимся по его берегам небольшим городком. Городок был виден настолько ясно, что даже удалось его опознать. Оказалось, что на самом деле он находился в Калифорнии на расстоянии около 800 км и отгорожен от вокзала рядом горных цепей. Что же касается картинки города, то это был всего лишь мираж.

Подобные миражи возникают не только в пустынях. Морякам во все времена не раз приходилось видеть корабли, плывущие высоко в небе (иногда вверх днищем). Это явление и стало одной из причин появления известной легенды о «Летучем голландце».

Обитатели степных и прибрежных районов также не раз сообщали, что им довелось видеть церкви и даже города, парящие в воздухе или как бы просвечивающие сквозь воду или землю.

В 1878 году во время войны с индейцами в США целый гарнизон форта «Авраам Линкольн» однажды поддался панике. В тот день на небе вдруг появилась марширующая колонна солдат — та самая, которая незадолго до этого покинула крепость. Хорошо еще, что среди командиров нашелся знающий человек, который сумел разъяснить солдатам, что они видели мираж.

Порой и летчики тоже обнаруживают, что земля под ними неожиданно становится прозрачной. Тогда пилоты легко могут потерять ориентировку на местности. Ведь в таких случаях и под самолетом, и над ним раскидывается звездное небо, по которому плывут две луны — одна над головой, а другая под ногами экипажа.

А если вглядеться в жаркий день в линию морского или степного горизонта, то вы непременно заметите, что эта линия изрезана причудливыми выступами и выемками. Они находятся в непрестанном движении — и это тоже мираж.

Впрочем, шутки феи Морганы не всегда ограничиваются обманом доверчивых путников. Зачастую она вмешивается и в наши повседневные дела, причиняя немало забот астрономам, землемерам, снайперам и инженерам.

Атмосферное зеркало

Представим себе, что у самой земли располагается слой более теплого и менее плотного воздуха. Тогда луч света, наклонно упавший на этот слои и погрузившийся в него, начнет изгибаться кверху. Если слой достаточно толст или сильно и неравномерно нагрет, то луч, пройдя некоторое расстояние, вновь вынырнет из него, но он уже будет направлен вверх, как будто отразившись от зеркала. Поэтому мы увидим зеркальное изображение предмета (вернее, его мираж) где-то внизу, под землей. Кроме того, мы одновременно можем видеть и сам предмет, ибо другой луч тогда попадает в наш глаз прямо, минуя нагретый слой.

Если достаточно толстый слой теплого воздуха расположится на некоторой высоте над головой, мираж будет витать в воздухе, как в описанном выше случае с колонной солдат, вышедших из форта «Авраам Линкольн». Сам же предмет при этом может находиться далеко за горизонтом и быть невидимым, как в случае на железной дороге. Такие миражи образуются лучами, очень мало наклоненными к земной поверхности, и располагаются у самой земли, недалеко от наблюдателя.

Как проверял качество своего изделия первобытный охотник, строгающий стрелу для лука? Он подносил его к глазу, и если световой луч аккуратно, не отклоняясь, скользил вдоль ее поверхности, это означало, что стрела прямая. Так же поступает и современный мастер, проверяя, например, прямизну изготовленной им грани. То же самое бывает, когда снайпер или землемер наводят свой видоискатель на отдаленный предмет — они опять же рассчитывают на прямолинейность светового луча. Да и как же иначе? Ведь само понятие прямой линии возникло из представления о световом луче.

Но сейчас мы знаем, что и световой луч может изгибаться. Это происходит, когда он пронизывает неоднородную среду. К примеру, во время купания мы видим, как искажаются очертания подводных предметов, если смотреть на них сквозь поверхность воды. Причина этих искажений в том, что световой луч поворачивает или, как говорят, преломляется, проходя границу между воздухом и водой. Если же вместо резкой границы будет плавный переход, например, из менее плотного воздуха в более плотный, то луч будет поворачивать не сразу, а постепенно, и тогда говорят не о преломлении света, а о его рефракции.

Далекие огни всегда мерцают

Лучи всегда поворачивают в ту сторону, где скорость света меньше, то есть в сторону более плотного воздуха. Поэтому лучи, идущие к нам от звезд, изгибаются по направлению к земле, и звезды кажутся нам расположенными выше над горизонтом, чем на самом деле. По той же причине солнце и звезды заходят на несколько минут позже, а восходят на несколько минут раньше, чем это было бы при отсутствии воздуха. Кроме того, лучи разного цвета искривляются по-разному: синие — сильнее зеленых, а зеленые — сильнее красных. Этим объясняется деформация солнечного диска вблизи горизонта и появление вверху и внизу диска окрашенных каемок.

Земные предметы мы также видим не совсем в том направлении, где они находятся. В обычных условиях плотность воздуха плавно убывает с высотой, и потому все предметы кажутся нам смещенными вверх, и тем сильнее бывают смещены, чем дальше они от нас. Нередко, однако, изменения температуры, а значит, и плотности воздуха, с высотой имеют более сложный характер, и тогда мы видим предмет смещенным то вверх, то вниз, то вбок.

В предгорьях, как правило, все удаленные предметы кажутся как бы слегка отодвинутыми от гор, а порой становятся видимыми и предметы, обычно скрытые горным массивом. Более того, если смотреть на один и тот же предмет с различных сторон или расстояний, то он будет виден находящимся в разных местах. И хотя нет ничего прямее светового луча, всегда надо учитывать, что в различных средах измерить его искривление нет никакой возможности.

Местные уплотнения, весьма неустойчивые и быстро перемещающиеся, также могут возникать и под действием ветра.

Поэтому луч, проходя сквозь такой неоднородный воздух, вынужден все время немного менять свое направление, и путь его оказывается и очень извилистым, и очень переменчивым. Вот почему звезды, и вообще далекие предметы, и огни никогда не стоят на месте, а все время как бы танцуют и одновременно мерцают, то вспыхивая, то бледнея.

Многократно повторяемое эхо

Менее известно, что миражи бывают и звуковыми. Так, артиллерийская канонада и мощные взрывы, обычно слышимые лишь до пределов 50-60 км, вновь становятся слышимыми на расстояниях 100-150 км. Это результат отражения звука от слоя теплого воздуха, всегда существующего на высоте 50-60 км. Наличие области повышенной температуры на этих высотах подтверждено прямыми измерениями с помощью ракет.

Представим себе, что же будет, если слои теплого воздуха располагаются и сверху, и снизу. Тогда звуковые волны окажутся как бы пойманными в ловушку — поочередно отражаясь от верхнего и нижнего слоев воздуха, они не смогут вырваться за их пределы. Тогда мы услышим многократно повторяемое эхо и плюс к тому увидим причудливо сочетающиеся многократно повторенные изображения предмета (прямые и перевернутые), как в комнате с множеством зеркал. Этому явлению, собственно, и присвоено наукой название «фата-моргана».

И радиоволны, оказывается, тоже подвержены миражам. Канал, границы которого возвращают (почти без потерь) падающие на них лучи, называется волноводом. Так вот, для микрорадиоволн, на которых работают, например локаторы, волноводами могут служить металлические трубки. Для света такие каналы — это тонкие оптоволоконные проводники или струи воды. Попав внутрь волновода, свет или радиоволна уже не могут из него вырваться, пока не дойдут до его конца. Этим пользуются инженеры и техники для передачи почти без потерь микрорадиоволн или света от одного прибора к другому.

Валерий ЕРОФЕЕВ