6.30. Живущие в воде чудовища, водяные и громадные миражи

Есть места, где поздно вечером или рано утром возникают миражи, позволяющие увидеть далекие горы, которые из-за кривизны земной поверхности увидеть нельзя. Такой мираж сначала выглядит как туманное пятно над горизонтом, приобретающее постепенно все более отчетливые очертания, пока не станет видна вся гора.

По-видимому, именно такой мираж позволил предводителю викингов Эрику Рыжему (950?1003) открыть Гренландию. Согласно легенде, изгнанный из Исландии Эрик Рыжий приплыл в Гренландию по кратчайшему пути, хотя при нормальных условиях даже с самой высокой точки Исландии не видны и самые высокие горы Гренландии. Возможно, он увидел мираж ближайшего берега Гренландии и знал, где искать землю.

Известные водяные чудовища, например лох-несское чудовище, на самом деле тоже могут быть примерами подобных миражей, но такие миражи привязаны к определенной местности. При некоторых условиях (при подходящем расстоянии и нужном угле зрения) плавающее в воде обычное бревно может выглядеть как вытянутая вверх шея доисторического чудовища. Узнать в нем бревно нельзя. Может даже казаться, что шея чудовища раскачивается, и тогда создается впечатление, что оно плывет.

В Средние века моряки рассказывали о водяных — огромных поднимающихся из воды монстрах. У водяных узкая талия, плечи как у людей, но рук нет. Вблизи никто водяных не видел, поэтому неизвестно, какая у них кожа: как у человека или они покрыты чешуей. Русалки похожи на водяных, но у них есть грудь, распущенные длинные волосы, руки с перепонками вместо пальцев и хвост. Как появляются такие видения? Почему рассказы о них прекратились, когда люди стали плавать на кораблях с высокими палубами?

Иногда возникает несколько изображений одного удаленного объекта. Они напоминают соединенные вместе фигурки, вырезанные из бумаги. Несколько классических примеров таких миражей показаны на рис. 6.11a. Это изображения далеких парусников, но без искажений, которые обычно присутствуют.

Рис. 6.11 / Задача 6.30. a) Мираж, напоминающий вырезанные бумажные фигурки. б) Путь света от плывущего бревна.

Но самый красивый мираж — это фата-моргана, когда вместо отдаленных объектов человек видит башни сказочного замка. Согласно легенде, это хрустальный дом феи Морганы. Иногда при подобных миражах создается иллюзия, что вдалеке по разделяющей вас воде идут люди.

В 1597 году корабль капитана Виллема Баренца (1550–1597), искавшего Северный морской путь в Ост-Индию, сел на мель вблизи одного из островов архипелага Новая Земля в Северном Ледовитом океане. Когда команда впервые увидела солнце в конце длинной арктической ночи, оно еще было на 4,9° ниже горизонта. Почему солнце было видно? При таких миражах изображения солнца нередко сильно искажены. Бывает, что они напоминают стопку блинов. Обычно такие миражи видны в темном «окне», а под ним и над ним небо ярче.

Эффект хиллингара — мираж (обычно его видят на море), при котором кажется, что линия горизонта приподнята; сам горизонт может остаться плоским или приобретает форму блюдца, когда середина несколько ниже краев. При эффекте хафгердингара (от исландского слова, означающего «морской забор») горизонт становится неровным, как если бы он был обозначен случайно стоящими вертикальными конструкциями.

Вдоль шоссе 90 у города Марфа в Техасе местные жители много раз наблюдали блуждающие огни. «Огни Марфы» медленно поднимаются над прерией и зависают на темном небе в районе Митчелл-Флэт, к югу от шоссе.

С чем связано появление подобных, таких разных, миражей?

ОТВЕТ • Все приведенные примеры миражей связаны с преломлением света — отклонением световых лучей от прямого пути, когда температура слоев воздуха меняется с высотой. Более сложные миражи — результат действия нескольких факторов, каждый из которых приводит к появлению мнимых изображений. Они могут быть перевернутыми (как в случае миража, напоминающего вырезанные из бумаги фигурки) или странно растянутыми и искаженными составными изображениями.

При этом световые лучи, отраженные, скажем, от бревна, и направленные изначально вверх, преломляются в воздухе, отклоняются от первоначального направления распространения и уходят вниз. Теперь они видны наблюдателю (рис. 6.11б). Преломление слабое, поэтому, чтобы увидеть такой мираж, наблюдатель должен находиться вблизи уровня воды.

В зависимости от того, каково фактическое изменение температуры с высотой, можно увидеть несколько изображений или одно вытянутое изображение, но ни одно из них не напоминает бревно. Если коэффициент преломления быстро меняется при изменении распределения температуры, может казаться, что по воде плывет похожее на змею чудовище. Когда мираж, подобный этому, появляется над источником света, его называют верхним миражом. Статистика подтверждает гипотезу о том, что лох-несское чудовище — мираж. Около 77% встреч с этим чудовищем происходили с мая по август. В это время вода нагревается медленнее, чем воздух, что приводит к повышению температуры с высотой. Примерно в 84% случаев погода была тихой, а это еще одно условие, увеличивающее вероятность наблюдения верхнего миража. Более того, большинство видевших чудовище людей находились почти на уровне воды, где они могли видеть отраженные лучи.

Вероятно, водяные и русалки — растянутые и искаженные изображения моржей и китов, которых видели моряки, находившиеся недалеко от поверхности воды. Мираж исчезает, если наблюдатель находится слишком близко к животному или слишком высоко, так что до него не доходят преломленные лучи, создающие мираж. Поэтому, когда корабли стали выше, моряки стали реже видеть этих мифических существ.

Мираж фата-моргана виден в тех случаях, когда из-за преломления небольшие отдаленные объекты кажутся большими и высокими башнями или стенами. Если поверх воды смотреть на находящегося вдалеке человека, вместо него можно увидеть верхний мираж: большая часть тела выглядит как бы приподнятой над водой, тогда как ноги, которые не видны, кажутся погруженными в воду. Создается впечатление, что человек идет по воде.

Вместо гор, расположенных так далеко, что они сами не видны, иногда можно увидеть мираж, если отраженные от гор лучи, преломляясь, огибают Землю по дуге. Изображение солнца, опустившегося за горизонт, тоже может «обогнуть» Землю. Самый удивительный пример — мираж Новой Земли, появившийся в результате многократного преломления солнечных лучей, когда они сначала, преломляясь на большой высоте, уходят вниз, проходят по поверхности Земли, а затем, отражаясь, опять поднимаются высоко вверх и еще раз преломляются вниз. Это напоминает прохождение световых лучей внутри большой изогнутой трубки или вдоль волокна световода. При этом, несмотря на долгий путь света в атмосфере, солнечный диск остается ярким, а небо вокруг него становится тусклым из-за рассеяния на молекулах воздуха. В конце концов вокруг солнечного диска образуется «темное окно». Более яркие области над и под «темным окном» — соседние участки неба.

Миражи хиллингара и хафгердингара тоже связаны с преломлением света воздухом, температура которого повышается с высотой. Для образования миража хафгердингара надо, чтобы распределение температуры воздуха было нерегулярным, тогда как для появления миражей хиллингара и Новой Земли требуется, чтобы в широком интервале значений температура воздуха была стабильна.

Появление ночью самых разных странных мерцающих огней наподобие огней Марфы связано с преломлением света в атмосфере. Источником света могут быть звезды или планеты вблизи горизонта (в этом случае их изображения — нижний мираж). Огни Марфы — это верхний мираж, порождаемый фарами машин, едущих по шоссе через Митчелл-Флэт. Молодежь из Марфы должна благодарить это замечательное оптическое явление: оно позволяет им объяснить, зачем они паркуются в темноте вдоль шоссе 90.