Все для дітей


Я. Перельман
"Цікава фізика". Книга 1.
Глава 8. Відбиття і заломлення світла

СТАРЕ І НОВЕ ПРО МІРАЖІ

Ймовірно, всім відомо, в чому полягає фізична причина звичайного міражу. Розпечений спекою пісок пустелі набуває дзеркальні властивості тому, що прилягає до нього нагрітий шар повітря має меншу густину, ніж верхні шари. Похилий промінь світла від дуже далекого предмета, досягнувши цього повітряного шару, викривляє в ньому свій шлях так, що в подальшому узгодженні він знову віддаляється від землі і потрапляє в око спостерігача, немов відбившись від дзеркала під дуже великим кутом падіння. І спостерігачеві здається, що перед ним стелеться в пустелі водна гладь, відображає прибережні предмети.


Як виникає міраж у пустелі.
Цей малюнок, зазвичай відтворений в підручниках,
являє шлях світлового променя нахиленим до землі перебільшено круто.

Правильніше було б, втім, сказати, що нагрітий шар повітря поблизу розпеченій грунту відбиває промені не зразок дзеркала, а зразок водної поверхні, розглянутої з глибини води. Тут відбувається не просте відображення, а те, що мовою фізики називається "внутрішнім відбиттям". Для цього необхідно, щоб промінь світла вступав у повітряні шари дуже полого - більш полого, ніж показано на нашому спрощеному малюнку; інакше не буде перевершений "граничний кут падіння променя, а без цього не виходить внутрішнього відбиття.

Відзначимо попутно один пункт цієї теорії, може породити непорозуміння. Викладене вимагає пояснення такого розташування повітряних шарів, при якому більш щільні шари були б вище, ніж менш щільні. Ми знаємо, однак, що щільний, важкий повітря прагне опуститися і витіснити лежить під ним легкий шар газу вгору. Як же може існувати розташування шарів щільного і розрідженого повітря, яке необхідно для появи міражу?

Розгадка криється в тому, що потрібне розташування повітряних шарів буває не в нерухомому повітрі, а в повітрі, що знаходиться в русі. Нагріте грунтом шар повітря не спочиває на ній, а безперервно витісняється вгору та негайно змінюється новим шаром нагрітого повітря. Безперервна зміна обумовлює те, що до розпеченому піску завжди прилягає деякий шар розрідженого повітря, нехай не одного і того ж, але це вже байдуже для ходу променів.

Той рід міражу, який ми розглядаємо, відомий з давнини. У сучасної метеорології його називають "нижнім" міражем (на відміну від "верхньої", породжуваного відображенням променів світла шарами розрідженого повітря верхніх областей атмосфери). Більшість людей переконана, що цей класичний міраж може спостерігатися тільки в спекотному повітрі південних пустель і не буває в більш північних широтах.

Між тим нижній міраж нерідко трапляється спостерігати і в наших краях. Особливо часті подібні явища в літній час на асфальтових і гудронированных дорогах, які завдяки темному кольору сильно нагріваються на сонці. Матова поверхня дороги здається тоді видали немов политій водою і відображає віддалені предмети. Хід променів світла при цьому міражі показаний на малюнку. При деякій спостережливості подібні явища можна бачити не так рідко, як прийнято думати.


Міраж на гудронированном шосе.

Є ще рід міражу - міраж бічній , про існування якого зазвичай навіть не підозрюють. Це - віддзеркалення від нагрітої прямовисної стіни. Такий випадок описаний одним французьким автором. Наближаючись до форту фортеці, він зауважив, що рівна бетонна стіна форту раптом засяяла, як дзеркало, відбиваючи в собі навколишній ландшафт, грунт, небо. Зробивши ще кілька кроків, він помітив ту ж зміну і з іншого стіною форту. Здавалося, ніби сіра нерівна поверхня раптово замінюється полірованої. Стояв спекотний день, і стіни повинні були сильно загостритися, в чому й полягала розгадка їх дзеркальності. На малюнку нижче показано розташування стін форту (F і F') і місце розташування спостерігача (А і А'). Виявилося, що міраж спостерігається кожного разу, коли стіна достатньо нагріється сонячними променями, Вдалося навіть сфотографувати це явище.


План форту, де спостерігався міраж. Стіна F здавалася дзеркальної з точки A, стіна F' - з точки А'

На наступному малюнку зображено (ліворуч) стіна F форту, спочатку матова, а потім блискуча (праворуч), як дзеркало (знята з точки A'). На лівому знімку - звичайний сірий бетон, в якому, звичайно, не можуть відображатися стоять біля стіни фігури двох солдатів. Направо - та ж стіна в більшій своїй частині придбала дзеркальні властивості, і найближча фігура солдата дає в ній своє симетричне зображення. Звичайно, відображає промені тут не сама поверхня стіни, а лише прилеглий до неї шар нагрітого повітря.


Сіра стіна нерівна (ліворуч) раптово робиться ніби полірованою, що відбиває (праворуч).

У спекотні літні дні слід було б звертати увагу на розпалилися стіни великих будівель і шукати, не будуть виявлені чи явища міражу. Без сумніву, при деякому уваги кількість відмічених випадків міражу повинно помітно почастішати.

Цікава фізика Я. Перельмана

 






Система Orphus

ПІДТРИМАЙТЕ САЙТ!

Вам сподобався наш сайт, і ви хотіли б підтримати його? Це дуже просто: розкажіть про нас друзям!
ДЕТАЛЬНІШЕ

  © 2014 Все для дітей