Российский Государственный Геологоразведочный Университет

имени Серго Орджоникидзе (МГРИ-РГГРУ)

Факультет геоэкологии и географии

Кафедра экологии и природопользования

Реферат по курсу учения об атмосфере:

“Миражи”

Выполнили студенты

группы ЭКО-14-2:

Беленова Д.С.

Рузметов Т.В.

Введение. Возникновение миража

Наверняка, хоть однажды, вам приходилось наблюдать мокрые участки асфальта на раскалённом шоссе.

А, если в жаркий летний день встать на железнодорожное полотно или холмик над ним, когда солнце находится немного сбоку или сбоку и чуть впереди железнодорожного пути, то можно разглядеть, как рельсы в двух-трех километрах от вас как будто погружаются в искрящееся озеро, словно пути залило наводнением. Попробуйте приблизиться к "озеру", оно неизменно будет находиться в 2-3 километрах. Такие "озерные" миражи доводили до отчаяния путников пустыни, изнывавших от зноя и жажды. Они также видели в 2-3 километрах вожделенную воду, брели к ней из последних сил, но вода отступала, а потом точно растворялась в воздухе.

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. Начало научного наблюдения за этим оптическим фокусом совпало с появлением судового журнала, в который детально записывалось все необычное.

В целом, мираж это явление довольно частое - так, в Сахаре ежегодно наблюдается около 160 тысяч миражей: они бывают стабильными и блуждающими, вертикальными и горизонтальными.

Но чемпионом по миражам уже давно признают далекую холодную Аляску. Чем сильнее стужа, тем четче и красивее возникают в ее небе видения. Там даже создано специальное общество по изучению природных оптических явлений, которое выпускает журнал наблюдения миражей, а туристов из Канады и США возят на автобусах полюбоваться, как на ровном океанском горизонте прямо из пучины встают горы, а потом неведомо куда исчезают.

Что же такое мираж? О миражах известно все и ничего. Древние египтяне верили, что мираж - это призрак страны, которой больше нет на свете. Легенда говорит о том, что у каждого места на Земле есть своя душа. Оптики доходчиво, с чертежом и формулами, расскажут об этом явлении. Но с другой стороны — тысячи людей наблюдали в небе буквально висящие города, причудливые замки и даже целые армии, и вот тут у специалистов нет объяснений этому природному феномену. Изучать миражи практически невозможно, ведь они не появляются по заказу.

1. Классификация миражей

Мираж (фр. mirage — букв, видимость) — оптическое явление в атмосфере: отражение света границей между слоями воздуха разными по плотности. Для наблюдателя такое отражение заключается в том, что вместе с отдалённым объектом (или участком неба) видно его мнимое изображение, смещённое относительно предмета. Физика явления заключается в том, что в неоднородной среде свет распространяется непрямолинейно. Если мы представим себе среду, в которой показатель преломления изменяется снизу вверх, и мысленно разобьем ее на тонкие горизонтальные слои, то, рассматривая условия преломления света при переходе от слоя к слою, заметим, что в такой среде луч света должен постепенно изменять свое направление. Такое искривление световой луч претерпевает в атмосфере, в которой по тем или иным причинам, главным образом благодаря неравномерному нагреванию ее, показатель преломления воздуха изменяется с высотой. Поэтому лучи, идущие сквозь атмосферу, искривляются, пригибаясь к Земле. Это явление получило название нормальной атмосферной рефракции. Вследствие рефракции небесные светила кажутся нам несколько «приподнятыми» (выше своей истинной высоты) над горизонтом.

Из всего многообразия миражей выделим несколько видов: нижние, видимые под объектом, верхние - над объектом, боковые, двойные и тройные миражи, миражи сверхдальнего видения.

1. Нижний мираж

1. Нижние миражи весьма обычны. Например, вода, наблюдаемая на песке в пустыне, является миражом неба над горячим песком. В литературе такой вид миража называют «оазисным», или «озерным». Природа озерного миража изучена в деталях. Он наблюдается при очень большом вертикальном градиенте температуры (падении её с высотой) над перегретой ровной поверхностью. Так, уходящая вдаль дорога в жаркий летний день кажется мокрой. Воздух у самой поверхности земли́ сильно нагрет и, следовательно, его плотность относительно мала, показатель преломления у поверхности будет меньше, чем в более высоких воздушных слоях. Световые лучи вблизи поверхности земли́ будут в данном случае изгибаться так, чтобы их траектория была обращена выпуклостью вниз. Пусть в некоторой точке находится наблюдатель. Световой луч от некоторого участка голубого неба попадёт в глаз наблюдателя, испытав указанное искривление. А это означает, что наблюдатель увидит соответствующий участок небосвода не над линией горизонта, а ниже её. Ему будет казаться, что он видит воду, хотя на самом деле перед ним изображение голубого неба. То есть, мнимое изображение неба создаёт иллюзию воды на поверхности. А эффект блеска и переливов вызван неоднородностью потоков теплого воздуха, поднимающегося от горячей поверхности. Если представить себе, что у линии горизонта находятся холмы, пальмы или иные объекты, то наблюдатель увидит и их перевёрнутыми, благодаря отмеченному искривлению лучей, и воспримет как отражения соответствующих объектов в несуществующей воде. Например, приземление самолета в фильмах или автомобильные гонки по телевидению часто снимают очень близко к поверхности горячего асфальта. Тогда ниже автомобиля или самолета вы можете видеть их зеркальное изображение (нижний мираж), а также мираж неба. Причина всё в том же искривлении световых лучей. Так возникает иллюзия, представляющая собой озёрный мираж. Нижние миражи наблюдают, как правило, в пустынях и степях.

1.2 Верхний мираж

Жители Лазурного берега Франции ясным утром не раз видели, как на горизонте Средиземного моря, где вода сливается с небом, из моря поднимается цепочка Корсиканских гор, до которой от Лазурного берега примерно двести километров. В «Метеорологии» Аристотеля приведен пример, как жители Сиракуз видели иногда в течение нескольких часов берег континентальной Италии, хотя до него 150 км. А жители города Ломоносова иногда отчётливо видят в воздухе здания и улицы Санкт-Петербурга, мосты через Неву, хотя расстояние между городами около 40 км, следовательно, о прямой видимости не может быть речи. Это типичные примеры верхних миражей, наблюдаемых в северных широтах.