Мираж - Mirage

Для использования в других целях см. Мираж (значения).
Различные виды миражей в одной локации, снятые в течение шести минут, не указанные в хронологическом порядке. На самой верхней врезке изображен нижний мираж Фараллонские острова. Вторая рамка-вставка - Фараллонские острова с зеленая вспышка слева. На двух нижних кадрах и в основном кадре показаны превосходные миражи Фараллонских островов. В этих трех кадрах высшие миражи эволюционируют от миража с тремя изображениями (перевернутое изображение между двумя вертикальными) к миражу с пятью изображениями, а затем обратно к миражу с двумя изображениями. Такой дисплей соответствует фата-моргана. футов над уровнем моря. Верхний кадр был сфотографирован с уровень моря.

А мираж является естественным оптическое явление в котором световые лучи изгибаются через преломление для создания смещенного изображения далеких объектов или неба.[1] Слово приходит к английский через Французский (se) mirer, от латинский Мирари, что означает «смотреть, удивляться».[2]

Миражи можно разделить на «низшие» (то есть низшие), «высшие» (означающие высшие) и «высшие».фата-моргана ", один из видов высших миражей, состоящий из серии необычно сложных, вертикально расположенных изображений, которые образуют один быстро меняющийся мираж.

В отличие от галлюцинация, мираж - это реальное оптическое явление, которое можно запечатлеть на камеру, поскольку световые лучи на самом деле преломляются, образуя ложное изображение в месте нахождения наблюдателя. Однако то, что представляет собой изображение, определяется способностями человеческого разума к интерпретации. Например, плохие изображения на суше очень легко принять за отражения от небольшого водоема.

Нижний мираж

Нижний мираж, видимый в Пустыня Мохаве в Неваде весна

В нижнем мираже изображение миража появляется под реальным объектом. Настоящий объект в нижнем мираже - это (синий) небо или любой далекий (поэтому голубоватый) объект в том же направлении. Мираж заставляет наблюдателя видеть яркое голубоватое пятно на земле.

Лучи света исходящие от конкретного удаленного объекта, все они проходят почти через одни и те же слои воздуха, и все они преломленный примерно так же угол. Следовательно, лучи, идущие сверху, будут ниже, чем лучи снизу. Изображение обычно перевернуто, увеличивая иллюзия что изображение неба, видимое вдалеке, - это зеркальное отражение на лужу воды или масла, действующую как зеркало.

Плохие изображения нестабильны. Поскольку более теплый воздух поднимается вверх, а более холодный ( плотнее ) тонет, слои перемешиваются, в результате чего турбулентность. Изображение будет искаженный соответственно; он может вибрировать и / или выдвигаться вертикально (возвышающийся ) или по горизонтали (сутулость ). Если несколько температурные слои присутствуют, могут смешиваться несколько миражей, возможно, вызывая двойные изображения. В любом случае миражи обычно не больше примерно полградуса в высоту (примерно угловой диаметр Солнца и Луны) и от объектов на расстоянии от десятков метров до нескольких километров.

Тепловая дымка

Тепловая дымка сквозь выхлопной газ от реактивного двигателя
Смотрите также: Шлирен, Мерцание, и Астрономическое видение

Тепловая дымка, также называется мерцание тепла, относится к нижнему миражу, наблюдаемому при просмотре объектов через масса нагретого воздуха. Общие случаи появления теплового тумана включают изображения объектов, просматриваемых через асфальтобетон дороги и каменные крыши в жаркие дни, над и за огнем (например, при горении) свечи, обогреватели для патио, и костры ) и через выхлопные газы от реактивные двигатели. Появление на дорогах из-за горячего асфальта часто называют «дорожным миражом».

Конвекция заставляет температуру воздуха меняться, и колебания между горячим воздухом на поверхности дороги и более плотным холодным воздухом над ней создают градиент в показатель преломления воздуха. Это приводит к размытому мерцающий эффект, что препятствует возможности разрешить изображение и увеличивается, когда изображение увеличенный через телескоп или телеобъектив.

Мираж по горячей дороге, в котором на дороге появляется «искусственная вода», является наиболее часто наблюдаемым случаем низшего миража.

Свет с неба под пологим углом к ​​дороге преломленный градиентом индекса, создавая впечатление, будто небо отражается от поверхности дороги. Разум интерпретирует это как лужу воды на дороге, поскольку вода также отражает небо. Иллюзия исчезает по мере приближения наблюдателя к зеркальному объекту.

На асфальт дороги, может показаться, что пролита вода или даже масло. Этот вид низшего миража часто называют «миражом пустыни» или «миражом шоссе». И песок, и асфальт могут стать очень горячими под воздействием солнца, легко превышая температуру воздуха на метр выше более чем на 10 ° C (18 ° F), что достаточно для создания условий, подходящих для возникновения миража.

Тепловая дымка не связана с атмосферным явлением мгла.

Высший мираж

Высший мираж: самолет на льду, Станция Мак-Мердо
Искусственный мираж, использующий сахарные растворы для имитации инверсионных слоев. Видно, как кошка смотрит через стекло, в котором есть три слоя раствора, при уменьшении показатель преломления снизу вверх. Кот появляется на нескольких изображениях. Это моделирует атмосферу с двумя инверсионными слоями.

Превосходный мираж - это мираж, в котором изображение миража кажется расположенным над реальным объектом. Высший мираж возникает, когда воздух ниже линии прямой видимости холоднее, чем воздух над ним. Эта необычная композиция называется температурная инверсия, поскольку теплый воздух над холодным воздухом противоположен нормальному температурному градиенту атмосферы в дневное время. Проходя через температурную инверсию, световые лучи изгибаются вниз, и поэтому изображение появляется над истинным объектом, отсюда и название высший. Высшие миражи имеют тенденцию быть более стабильными, чем нижние миражи, поскольку холодный воздух не имеет тенденции двигаться вверх, а теплый воздух не имеет тенденции двигаться вниз.

Высшие миражи довольно часто встречаются в полярные регионы, особенно над большими пластами льда с равномерно низкой температурой. Высшие миражи также встречаются на более умеренных широтах, хотя в этих случаях они слабее и имеют тенденцию быть менее гладкими и стабильными. Например, удаленная береговая линия может казаться башня и смотрите выше (а значит, возможно, ближе), чем есть на самом деле. Из-за турбулентности появляются танцующие шипы и башни. Этот вид миража еще называют фата-моргана или Хафгердингар в Исландский язык.[3]

Превосходный мираж может быть перевернутым или перевернутым, в зависимости от расстояния до истинного объекта и температурного градиента. Часто изображение выглядит как искаженная смесь верхних и нижних частей.

Поскольку Земля круглая, если кривизна световых лучей изгиба вниз примерно такая же, как у кривизна Земли световые лучи могут перемещаться на большие расстояния, в том числе из-за горизонта. Это было замечено и задокументировано в 1596 году, когда корабль в поисках Северо-восточный проход застрял во льду на Новая Земля, выше Полярный круг. Солнце, казалось, взошло на две недели раньше, чем ожидалось; настоящее Солнце все еще находилось за горизонтом, но его световые лучи следовали изгибу Земли. Этот эффект часто называют Новая Земля мираж. На каждые 111,12 километра (69,05 мили), которые световые лучи проходят параллельно поверхности Земли, Солнце появляется на горизонте на 1 ° выше. Чтобы это стало возможным, инверсионный слой должен иметь правильный градиент температуры на всем расстоянии.

Точно так же корабли, которые находятся так далеко, что они не должны быть видны выше геометрического горизонта, могут появляться на горизонте или даже над ним как высшие миражи. Это может объяснить некоторые истории о летающих кораблях или прибрежных городах в небе, описанные некоторыми полярниками. Это примеры так называемых арктических миражей, или Hillingar на исландском.

Если вертикальный градиент температуры составляет +12,9 ° C на 100 метров (где положительный знак означает, что температура становится выше, чем выше), то горизонтальные световые лучи будут просто следовать за кривизной Земли, и горизонт будет казаться плоским. Если градиент меньше (как это почти всегда), лучи недостаточно изогнуты и теряются в пространстве, что является нормальной ситуацией для сферического выпуклого «горизонта».

В некоторых ситуациях удаленные объекты могут получить приподнятый или опущенный, растянутый или укороченный без миража.

фата-моргана

Последовательность Фата Морганы Фараллонские острова как видно из Сан-Франциско
Основная статья: Фата Моргана (мираж)

А фата-моргана (название происходит от итальянского перевода слова Морган ле Фэй, сводная сестра короля Артура, изменяющая форму феи) представляет собой очень сложный высший мираж. Он появляется с чередованием сжатых и растянутых областей, прямых изображений и перевернутых изображений.[4] Фата Моргана - это также быстро меняющийся мираж.

Миражи Фата Морганы наиболее распространены в полярные регионы, особенно над большими пластами льда с равномерно низкой температурой, но их можно наблюдать практически везде. В полярных регионах в холодные дни можно наблюдать Fata Morgana; в пустынных районах, над океанами и озерами в жаркие дни можно наблюдать Фата Моргана. Для Фата Моргана, температурная инверсия должен быть достаточно сильным, чтобы кривизна световых лучей внутри инверсии была сильнее, чем кривизна светового пучка. Земля.[4][требуется проверка ]

Лучи будут изгибаться и создавать дуги. Наблюдатель должен находиться в атмосферный воздуховод чтобы увидеть Фата Моргана.[5]Миражи Fata Morgana можно наблюдать с любого высота в пределах Земли атмосфера, в том числе с горных вершин или с самолетов.[6][7]

Искажения изображения и искажение света могут производить впечатляющие эффекты. В его книге Погоня: Погоня и гибель "Бисмарка", Людовик Кеннеди описывает инцидент, который якобы произошел ниже Датского пролива в 1941 году после затопления капот. В Бисмарк, преследуемый британскими крейсерами Норфолк и Саффолк, скрылся из виду в морской туман. Через несколько секунд корабль снова появился, направляясь к британским кораблям на большой скорости. В тревоге крейсера разделились, ожидая неминуемой атаки, и наблюдатели с обоих кораблей с удивлением наблюдали, как немецкий линкор затрепетал, стал нечетким и исчез. Радиолокационные часы во время этих событий показали, что Бисмарк на самом деле конечно же не внес никаких изменений.

Ночные миражи

Условия для создания миража могут возникать как ночью, так и днем. При некоторых обстоятельствах миражи астрономических объектов и миражи огней движущихся транспортных средств, самолетов, кораблей, зданий и т. Д. Могут наблюдаться ночью.[3]

Мираж астрономических объектов

Основная статья: Мираж астрономических объектов

Мираж астрономического объекта - это естественное явление. оптическое явление в котором световые лучи изгибаются для получения искаженных или множественных изображений астрономический объект. Миражи наблюдаются у таких астрономических объектов, как солнце, то Луна, то планеты, яркий звезды, и очень яркий кометы. Наиболее часто наблюдаются закат солнца и Восход миражи.

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Линч, Дэвид К .; Ливингстон, Уильям Чарльз; Ливингстон, Уильям (2001-06-11). Цвет и свет в природе. Издательство Кембриджского университета. ISBN  978-0-521-77504-5.
  2. ^ "Определение миража". Мерриам-Вебстер. Получено 2019-12-08.
  3. ^ а б Дэвид К. Линч и Уильям Ливингстон (2001). Цвет и свет в природе (2-е изд.). Кембридж, Великобритания: Издательство Кембриджского университета. п. 58. ISBN  978-0-521-77504-5.
  4. ^ а б Знакомство с миражами Энди Янг
  5. ^ SDSU.edu, "Глоссарий по оптике атмосферы" Энди Янга
  6. ^ Дерст и Булл (1956). Встретил. Mag. 85. С. 237–242.
  7. ^ Андрей, молодой. Аннотированная библиография миражей, зеленых вспышек, атмосферной рефракции и т. Д..

внешние ссылки