Мираж

Кто не слышал о миражах или не читал их описаний, сделанных путешественниками по пустыням Азии и Африки. Появление миража обычно описывается примерно так.

По раскаленным солнцем безжизненным пескам пустыни, страдая от нестерпимой жары и жажды, медленно движется караван верблюдов. И люди и животные давно устали. Вода в бурдюках кончилась.

И вдруг вдали, на горизонте, среди песков блеснула полоска воды. Нет, это была не узкая полоска, а целое озеро, сверкающее на солнце! Озеро казалось как бы парящим в воздухе. Его окружали пальмы, среди них высились минареты. Вот они — спасительные вода и тень!

Люди и животные собирают последние силы и идут, идут, идут... А озеро, как будто отодвигается, оно все так же далеко! Его вид меняется на глазах: сначала отчетливо видна его сверкающая водная гладь, затем оно туманится и, наконец, исчезает совсем. Это и был мираж!

Такие кажущиеся «озера» жители северной Африки называют «морями дьявола».

В давние времена путешественники, чтобы убедиться, мираж перед ними или реальность, разжигали костер. Если в пустыне дул хотя бы небольшой ветерок, то стелющийся по земле дым быстро разгонял мираж. Для многих караванных путей составлены карты, на которых обозначены места, где часто встречаются миражи. На этих картах даже помечено, что именно видится в том или ином месте: колодцы, оазисы, пальмовые рощи, горные цепи и так далее.

В восточных сказаниях и легендах говорится о коварной фее Моргане, которая заманивала путников в пустыню, показывая им хрустальные воздушные дворцы. По имени этой сказочной героини сложного вида миражи и теперь называют «фата-моргана» (от латинского «фата» — «фея»).

Миражи в виде озер, водной поверхности можно увидеть не только в пустыне, но и в степях. В средней полосе они часто появляются на Украине, в Поволжье (где их называют маревом), а также в степях Казахстана и Средней Азии.

Что же такое мираж? Является ли он реальностью или это плод воображения измученных зноем и жаждой людей? Можно ли мираж запечатлеть объективно: например, сфотографировать или заснять на кинопленку?

Слово «мираж» французского происхождения и имеет два значения: «отражение» и «обманчивое видение». Оба значения хорошо объясняют сущность явления. Мираж представляет собою изображение реально существующего на Земле предмета, часто увеличенное и сильно искаженное. Мираж можно зарисовать, сфотографировать, заснять на кинопленку, что многократно и делалось.

В зависимости от того, где располагается изображение по отношению к предмету, различают миражи верхние, нижние, боковые и сложные.

В верхних миражах изображение располагается над предметом. Такие миражи возникают при наличии сильных температурных инверсий, когда плотность воздуха и показатель преломления с высотой быстро уменьшаются.

Если предмет находится далеко (за горизонтом), то сам он может быть и не видим, а его изображения, высоко поднятые в воздух, видны с больших расстояний.

Над холодными морями или над выхоложенной поверхностью суши часто наблюдается расширение горизонта. Земля как бы распрямляется, и из-за горизонта поднимаются и становятся видными очень далекие предметы.

Так, город Ломоносов находится на берегу Финского залива в 40 километрах от Санкт-Петербурга. Обычно из Ломоносова Санкт-Петербург не виден совсем или виден очень плохо. Иногда же он виден «как на ладони».

А, например, 18 июля 1820 года известный полярный исследователь В. Скоресби, находясь в Гренландском море, увидел в подзорную трубу и зарисовал восточный берег Гренландии с расстояния в 70 километров.

К числу верхних миражей следует отнести хотя бы часть так называемых Призрачных Земель, которые десятилетиями разыскивали в Арктике и так и не нашли. Это Земли Андреева, Джиллеса, Оскара, Санникова и другие. Особенно долго искали Землю Санникова.

Яков Санников был охотником, занимался пушным промыслом. В 1811 году он отправился на собаках по льду к группе Новосибирских островов и с северной оконечности острова Котельный увидел в океане неизвестный остров. Достичь его он не смог — мешали громадные полыньи. Санников сообщил об открытии нового острова царскому правительству.

В августе 1886 года Э.В. Толь во время своей экспедиции на Новосибирские острова тоже увидел остров Санникова и сделал запись в дневнике: «Горизонт совершенно ясный. В направлении на северо-восток 14-18 градусов ясно увидели контуры четырех столовых гор, которые на востоке соединялись с низменной землей. Таким образом, сообщение Санникова подтвердилось полностью. Мы вправе, следовательно, нанести в соответствующем месте на карту пунктирную линию и надписать на ней: «Земля Санникова».

Поискам Земли Санникова Толь отдал 16 лет жизни. Он организовал и провел три экспедиции в район Новосибирских островов. Во время последней экспедиции на шхуне «Заря» (1900-1902 годы) экспедиция Толя погибла, так и не найдя Земли Санникова.

Больше Землю Санникова не видел никто. Возможно, это был мираж, который в определенное время года появляется в одном и том же месте.

Как Санников, так и Толь, видели мираж одного и того же острова, расположенного в этом направлении, только значительно дальше в океане. Может быть, это был один из островов Де-Лонга. Возможно, громадный айсберг: целый ледяной остров.

Также на проверку миражами оказались Земля Джиллеса, «обнаруженная» им в 1707 году, и Земля Андреева, которую Андреев «увидел» в 1764 году. М ногие последующие экспедиции искали и не нашли этих земель, хотя вера в их существование держалась более 100 лет.

Правда, мираж не всегда обманывал людей. Так, английский полярный исследователь Роберт Скотт в 1902 году в Антарктиде увидел горы, как бы висевшие в воздухе. Скотт предположил, что дальше за горизонтом находится горная цепь. И действительно, горная цепь была позднее обнаружена норвежским полярным исследователем Руалем Амундсеном и как раз там, где и предполагал ее нахождение Скотт...

Мираж называется нижним, если изображение предмета помещается под предметом. В нижних миражах кажется, будто под предметом находится водная поверхность, и все предметы в ней отражаются. Нижние миражи возникают при очень быстром снижении температуры с высотою, т.е. при очень больших градиентах температуры.

Мы не удивляемся тому, что если наклониться над водой, то увидишь в ней свое отражение. В спокойной воде также хорошо отражаются все стоящие на берегу предметы. Отражение в тонком нагретом от земной поверхности слое воздуха совершенно аналогично отражению в воде. Только роль зеркала играет сам воздух. Состояние воздуха, при котором возникают нижние миражи, крайне неустойчивое. Ведь внизу, у земли, лежит сильно нагретый, а значит, более легкий воздух, а выше него — более холодный и тяжелый. Поднимающиеся от земли струи горячего воздуха пронизывают слои холодного воздуха. За счет этого мираж меняется на глазах, поверхность «воды» кажется волнующейся. Достаточно небольшого порыва ветра или толчка и произойдет обрушивание, т. е. переворачивание воздушных слоев. Тяжелый воздух устремится вниз, разрушая воздушное зеркало, и мираж исчезнет.

Благоприятными условиями для возникновения нижних миражей являются однородная, ровная, подстилающая поверхность Земли, как в степях и пустынях, и солнечная безветренная погода.

Если мираж — это изображение реально существующего предмета, то сразу же возникает вопрос: изображение какой водной поверхности видят путники в пустыне? Ведь воды в пустыне нет!

А все дело в том, что кажущаяся водная поверхность или озеро, видимые в мираже, в действительности являются изображением не водной поверхности, а неба. Участки неба отражаются в воздушном зеркале и создают полную иллюзию блестящей водной поверхности. Такой мираж может увидеть любой человек, и для этого совсем не обязательно ехать в пустыню или даже в степь. Они видны летом, в солнечные дни. Например, в Санкт-Петербурге и его окрестностях над асфальтовыми дорогами или ровным песчаным пляжем.

Миниатюрные миражи можно увидеть во время движения на велосипеде или в машине по нагретому солнцем, но совершенно сухому асфальту. Сверкающие пятна, похожие на дождевые лужи, и есть маленькие миражи: отражение в воздушном зеркале небольших участков неба. По происхождению они аналогичны миражам пустынь.

Благоприятствует возникновению миражей и ровная, однородная снежная поверхность в Антарктиде. Так, например, на станции Восток в 1960 году зарегистрировано 86 случаев наблюдения миража, а на станции Комсомольская в 1958 году — 138. Здесь наблюдаются миражи обоих типов. Весной и осенью над выхоложенной подстилающей поверхностью возникают верхние миражи, например, такие горы, какие увидел Р. Скотт.

Самое же интересное, что летом в Антарктиде появляются и нижние миражи. Это объясняется тем, что температура снежной поверхности оказывается выше температуры прилегающего слоя воздуха, так как максимум температуры имеет место на глубине нескольких сантиметров от поверхности снега.

Воздух летом над снежной поверхностью струится, «парит», как над нагретой солнцем пашней в наших широтах. Появляются плоские кучевые облака вблизи ледяной поверхности на один-два часа около полудня. И это при температуре воздуха -25-30° С!..

Боковые миражи могут возникнуть в тех случаях, когда слои воздуха одинаковой плотности располагаются в атмосфере не горизонтально, как обычно, а наклонно или даже вертикально.

Такие условия создаются летом, утром вскоре после восхода солнца у скалистых берегов моря или озера, когда берег уже освещен солнцем, а поверхность воды и воздух над ней еще холодные.

Боковые миражи неоднократно наблюдались на Женевском озере. Видели лодку, которая приближалась к берегу, а рядом с нею в точности такая же лодка удалялась от берега. Боковой мираж может появиться у каменной стены дома, нагретой солнцем, и даже сбоку от нагретой печи.

Сложного вида миражи, или фата-моргана, возникают, когда одновременно есть условия для появления как верхнего, так и нижнего миража. Например, при значительной температурной инверсии на некоторой высоте над относительно теплым морем. Плотность воздуха с высотой сначала увеличивается (температура воздуха понижается), а затем также быстро уменьшается (температура воздуха повышается).

При таком распределении плотности воздуха состояние атмосферы весьма неустойчивое и подвержено внезапным изменениям. Поэтому вид миража меняется на глазах. Самые обыкновенные скалы и дома вследствие многократных искажений и увеличения на глазах превращаются в чудесные замки феи Морганы.

Фата-моргана наблюдается у берегов Италии, Сицилии. Но она может возникнуть и в высоких широтах. Вот как описал виденную им в Нижнеколымске фата-моргану известный исследователь Сибири Ф. П. Врангель: «Действие горизонтальной рефракции произвело род фата-морганы. Горы, лежащие к югу, казались нам в разных искаженных видах и висящими в воздухе. Дальние горы представлялись опрокинутыми вниз вершинами. Река сузилась до того, что противоположный берег казался находящимся почти у наших изб».