kvm-mtv.ru → Здоровье

Почему возникает мираж. Мираж – что такое, описание, когда и как возникает, фото и видео В какой пустыне наиболее часто возникают миражи

С миражами встречался каждый из нас, когда в жаркий летний день над разогретым асфальтом нам виделась зеркальная гладь воды. Но миражи зачастую рисуют куда более впечатляющие картины. Это загадочное, а часто и опасное явление природы.

А может все привиделось?

О миражах известно давно. Это явление вызывало священный трепет у древних египтян, которые считали, что миражи отражают то, чего уже нет в мире – это призрак давно исчезнувшей страны. Крестоносцы, шедшие через палестинскую пустыню освобождать Гроб Господень, описывали удивительные видения, впрочем, в то время им никто не верил.
Систематические наблюдения за миражами возникли с момента начала ведения судовых журналов. Летом 1820 года капитан одного из китобойных судов оставил записи и рисунки, в которых отразил якобы виденный вблизи Гренландии город с замками и храмами, однако позднее проверка того самого места ничего не подтвердила.
Научное объяснение феномену миража близкое современным взглядам – как оптический обман – впервые дал французский математик Гаспар Монж, в 1799 году вместе с Наполеоном участвовавший в его египетском походе. Во время длинного марша к Нилу участники экспедиции обратили внимание на странное явление, как пустыня начала затапливаться водой, а деревушки стали превращаться в островки. Монж как мог объяснил это явление, чтобы успокоить взволнованных наполеоновских солдат.

Просто о сложном

Мираж (с фр. «видимость») – явление досконально не изученное и довольно сложно формулируемое на языке оптической физики. Но попробуем «аномалиям рефракции» дать простое объяснение. Известно, что свет в однородной среде распространяется прямолинейно, но в условиях разной плотности его лучи начинают преломляться, причем, чем больше разница в плотности соседствующих сред, тем больше будет искажение.

Наглядный пример это ложка, находящаяся в прозрачном стакане с водой: преломление как раз происходит на стыке сред разной плотности – воздуха и жидкости, что создает эффект «сломанной» ложки.
При миражах мы имеем дело исключительно с атмосферным явлением, которое дает возможность появиться не просто искаженному, а отраженному изображению. Тепло распространяется в воздушной среде неравномерно, что усиливает контрастность изначально различного по плотности воздуха. Слоистость также формирует и отсутствие вертикального движения воздушных масс. Но для достижения эффекта миража разность в плотности должна быть настолько высокой, чтобы граница между слоями смогла выполнять функцию зеркала. Лучи света, искажающие свое движение на этой границе дают возможность холодному слою отразиться в теплом.

Миражи нижние, верхние и боковые

В пустыне или на асфальтированной дороге горячий воздух, казалось бы, вопреки законам физики сосредотачивается у земли. Но на самом деле он движется вверх, подгоняемый еще более горячим воздухом раскаленной поверхности – таким образом, внизу постоянно сохраняется более высокая температура.

Это идеальное условие для образования так называемых нижних или озерных миражей, когда поверхность земли кажется залитой водой – а в действительности отраженным небом. Но миражи могут показывать не только небо, но и другие предметы, расположенные выше поверхности «зеркала» – деревья, машины, дома, горы. Такое явление можно наблюдать с расстояния в несколько сот метров. Но как только хочешь приблизиться к загадочному месту – меняется угол зрения, и картинка растворяется в воздухе.

Боковые миражи очень похожи на нижние, только отражение происходит уже возле вертикальных поверхностей – нагретых стен или скал. Подобный мираж описывал французский офицер Лазар Погю, побывавший в Тунисе. «Приближаясь к стене форта, сделанной из песчаника, я вдруг заметил, что она заблестела как зеркало и в ней отразились и пыльные пальмы, и верблюды, тащившие на горбах наши пушки».

Но возможен и верхний мираж, необходимым условием для которого является перемещение более теплых слоев воздуха наверх. Природа его сложнее, чем у нижнего миража. Не вдаваясь в подробности, отметим, что воспринимается глазом верхний мираж с расстояния в несколько километров и больше. Если искаженные лучи света совпадают с кривизной Земли, то становится возможным наблюдение объектов, находящихся далеко за линией горизонта. Жители Лазурного берега Франции по утрам часто видят цепочку Корсиканских гор, расстояние до которых не менее 200 километров!

Фата-Моргана

По легенде отвергнутая возлюбленная Ланцелота фея Моргана поселилась на морском дне в хрустальном дворце и с тех пор обманывает моряков призрачными видениями. Оптической Фата-Моргане удается обмануть мореплавателей не хуже. Иногда моряки спешат на помощь тонущему кораблю, а приплыв на место ничего не обнаруживают, и не удивительно, потому что корабль терпел бедствие за многие километры от видимого места.
Условие для возникновения Фата-Морганы - это образование нескольких слоев воздуха разной плотности. Объекты, трансформированные в мираж, при этом не просто получают зеркальное отражение, а создают подобие мозаичной картины или сюрреалистического пейзажа, с «распадающимися» на фрагменты кораблями, зданиями или целыми городами.

Такое редкое явление удалось увидеть жителям китайского городка Пэнлай, что расположился на восточном побережье Поднебесной. 8 мая 2006 года тысячи горожан с удивлением обнаружили появившийся из тумана город с современными высотными зданиями, широкими улицами и двигающимися по ним автомобилями. Человек, впервые приехавший в Пэнлай, никогда бы не догадался, что там, где возвышался город, обычно плещется море.

Но если китайский мираж можно объяснить наличием в окрестностях больших городов, то увиденное в горах Башкирии в научные концепции втиснуть сложнее. Один из местных жителей остановил свою машину, чтобы рассмотреть небо сине-зеленого цвета, в котором вначале появился самолет с двухэтажными крыльями, а затем стали вырисовываться дома и улицы. Другие отметили, что хорошо были видны крыши домов и оконные проемы, впрочем, ученые говорят, что таким образом проявился расположенный в 200 километрах к юго-западу Оренбург.

Жертвы иллюзии

Миражи способны не только сбить отчаявшегося путника с толку, но и погубить его. Одна из самых известных трагедий связана с гибелью каравана в Сахаре, несмотря на то, что его вел опытный проводник. Не дойдя 350 километров до оазиса Бир-Ула, путешественники попались в сети миража, последовав за которым они на 60 километров отклонились от спасительного колодца.
Интересный случай, описанный в журнале «The New Yorker», касается уже не человека, а животного. Пеликан, видимо, многие часы летевший над иссушенной солнцем степью Среднего Запада, принял дорогу за текущую реку и, рассчитывая окунуться в прохладный источник, на полном ходу спикировал на раскаленный асфальт. Птица отделалась потерей сознания.
Но оказывается, жертвой иллюзии может стать и ученый. Британский метеоролог Каролина Ботли одним из августовских дней собирала цветы, как внезапно возле себя увидела довольно массивную фигуру – от испуга женщина выпустила из рук цветы, но какого было ее удивление, что цветы выбросил и «призрак». Каролина видела собственное отражение во всех деталях и красках – как в зеркале. Подобное явление редкость и возможно оно только в жаркое утро, когда над землей еще поднимаются испарения – они вместе с нагретым воздухом и создают благоприятные условия для такого миража.

Мираж воды

Полоска воды поперек дороги, отодвигающаяся всякий раз, когда машина приближается к ней. Большой пароход, висящий в небе над озером Мичиган мачтами вниз. Парящие над морем мрачные средневековые замки.Что общего между этими картинками?

Это миражи. Они создаются в результате сложной игры воздуха и света. Миражи могут быть простыми, как полоска воды поперек шоссе в 100 метрах перед машиной. Но бывают миражи очень сложные по конструкции.

Описание миража

В 1643 году итальянский священник Анджелуччи описал невероятное и чудесное видение, явившееся ему во время морского путешествия. Вот что он рассказывает. Сначала его взору не представлялось ничего, кроме спокойной морской глади, простиравшейся до самого горизонта. Потом на горизонте появилась темная горная цепь. Впереди горных вершин из моря стали расти высокие грязно-белые колонны. Постепенно колонны начали изгибаться и превратились в романские арки. В конце этого грандиозного зрелища на арках появились силуэты башен и стен могучей крепости.

Такой мираж итальянцы называют фата – моргана (fata morgana, от итальянского fata - «чудо»). Есть старинные кельтские легенды о короле Артуре и его рыцарях. У Артура была сестра - волшебница Моргана ле Фей. Она умела создавать замки, парившие в воздухе. Воздух и в самом деле магическая составляющая часть миража. Из физики мы знаем, что на границе двух сред лучи света преломляются, то есть меняют свое направление. Такими двумя средами в атмосфере выступают слои воздуха.

С эффектом миража сталкивались многие из нас, для этого достаточно вспомнить, как становится волной в жаркий день дорога вдали. Но по настоящему большие миражи можно увидеть только в пустыне. В общем, мираж это всего лишь оптическое явление, которое создает эффект видимости определённых предметов.

Существует три класса миражей. Первый класс это нижние миражи. При таком виде миража, нижняя часть пустыни, т.е. небольшая полоска песка оптически превращается в некий водоём. Это можно увидеть, если находится на уровень выше этой полосы. Такие миражи самые распространённые. Второй вид миражей – верхние миражи. Это более редкое явление, к тому же менее живописные. Верхние миражи появляются на больших расстояниях и на большой высоте над уровнем горизонта. Третий класс миражей не поддаётся никакому объяснению, и уже многие годы учённые ломают голову над разгадкой этой тайны. Красивейшим и фантастическим из миражей считается фата – моргана. Словно по волшебству могут возникать прекраснейшие замки, которые непрерывно движутся. Другое загадочное явление – хрономиражи, которые отображают происходящие на больших расстояниях и в другом времени события. Такое чудо неоднократно наблюдали во многих уголках планеты, но как правило, перед утром.
В чём же причина появления таких удивительных явлений? Это происходит благодаря удивительным играм света и воздуха. Вот как это понимать. Когда температура воздуха довольно высока, и она выше у поверхности земли, нежели в более высоких слоях, создаются благоприятные условия для возникновения миражей. Плотность воздуха уменьшается при повышении его температуры, и напротив. А, как известно, чем плотнее воздух, тем лучше он преломляет свет. Лучи, падающие с неба, имеют синий спектр, и часть из них преломляется, а другая достигает человеческого зрения и формирует общую картину видимого неба. Та часть лучей, которая преломилась, достигает земли впереди человека, и, преломляясь о её поверхность, также попадают в поле зрения человека. Эти лучи мы видим в голубом спектре, именно поэтому создаётся впечатление, что впереди нас синий водоём. Усиливает такое впечатление колеблющийся впереди нас нагретый воздух.
Если мираж возникает над поверхностью моря, то всё происходит с точностью до наоборот. Внизу, над гладью воды температура воздуха ниже, а с высотой – более высокая. При таком стечении обстоятельств возникают верхние миражи, при которых мы наблюдаем изображение того или иного предмета в небе.
Самый знаменитый мираж – оазис посреди раскаленной пустыни, который видят уставшие путники. Нет, это не мечта, это настоящий оазис, вот только находится он за многие километры от этой точки, а его изображение, это всего лишь проекция картинки, которая переносится сюда путём многократного преломления световых лучей, при идеально созданных для этого условиях.
Не стоит наивно воображать, что мираж это игра больного воображения. Их появление подтверждено многими фотоснимками.

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ПРИМОРСКОГО КРАЯ

КРАЕВОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ

ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«ПРОМЫШЛЕННО - ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»

(исследовательская работа)

Выполнил:

Агеенко Павел Анатольевич

03.11.1998 года рождения

Руководитель:

Гужвина Маргарита Викторовна

г. Дальнереченск

2016 г.

Содержание

Введение

1. Классификация миражей и причина их появления

1.1 Нижний мираж

1.2 Верхний мираж

1.3 Боковой мираж

1.4 Фата-моргана

2. Моделирование миражей 2.1 Эксперименты Роберта Вуда

2.2 Моделирование миражей в лаборатории

3. Применение эффекта миража

4. Заключение

5. Список использованной литературы

6. Приложение

Видимое не всегда соответствует действительному.

Н. Коперник

МИРАЖ – ПРИРОДНОЕ ОПТИЧЕСКОЕ ЯВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. Актуальность -

С самого начала изучения оптики мы знаем, что в оптически однородной среде свет распространяется прямолинейно. А вот существование оптически неоднородных сред только предполагается, и в курсе обучения никак не доказывается. Объясняется это тем, что соответствующие опыты, если и не сложны, то трудоемки. Чаще всего в них используются твердые прозрачные тела, которые дают заметное рассеяние света. Я же решил хорошо подумать и приготовить жидкую оптически неоднородную среду. Учебные исследования данной среды, привели к наблюдению в ней полного внутреннего отражения. Что позволило узнать в нем природный мираж-явление, которое в повседневной жизни часто становится неузнаваемым и превращается в «неопознанный объект».

2. Проблема - Возможность создания оптически неоднородной среды с помощью простого лабораторного оборудования и изучения поведения светового луча в этой среде.

3. Цель – Собрать и проанализировать материал о миражах. Смоделировать мираж на несложном лабораторном оборудовании.

4. Объект - Миражи.

5. Предмет - Оптические явления в атмосфере.

6. Задачи -

1. На основе подобранной и изученной литературы сделать выводы: что такое мираж и где он возникает; какие виды миражей существуют, указать причины их образования.

2. Выполнить лабораторное моделирование миражей, провести исследования и дать им обоснование.

3. Показать область применения оптического явления в технике на современном этапе развития науки.

7. Рабочая гипотеза: Убедиться в криволинейном распространении света в оптически неоднородной среде, полученной неравномерным нагревом воды и воздуха.

8. Метод исследования - сбор, анализ и обобщение информации; проведение экспериментов.

9. Предполагаемая новизна

Оптика неоднородных сред - это достаточно обширная и совсем не простая область физики, которая имеет важное научно- практическое значение и интенсивно развивается. Описание эффектных физических опытов по получению искусственных миражей с использованием жидкостей началось с 1899г. Американский физик Роберт Вуд наблюдал траекторию луча в сосуде, наполненном раствором соли. В 1914г. Л.И.Мандельштам – выдающийся русский физик поставил изящный опыт, показывающий, что при полном отражении свет на небольшую глубину проникает из оптически более плотной в оптически менее плотную среду. Сохраняя идею этих опытов, модернизируя их можно создать другие условия для моделирования миража, предложив нагревать верхний шар воды в высоком цилиндрическом сосуде. Получить искривленный луч лазера на границе холодной и горячей воды.

10. Этапы работы

1) Воспроизведение опыта Вуда, анализ недостатков и достоинств;

2) Подготовка лабораторного оборудования для проведения эксперимента;

3) Проведение эксперимента, описание его теоретических основ.

4) Выводы на основе результатов опыта.

5) Подготовка презентации по выводам и результатам.

11. Способы оценки

Сравнение результатов с ранее проведенными опытами. Опыты показали, что в оптически неоднородной среде луч света всегда изгибается выпуклостью в сторону уменьшения показателя преломления среды. Зная это правило нетрудно понять происхождение миражей. В результате работы появилась возможность дальнейшего моделирования различных типов миражей, поиска новых экзотических миражей и объяснения других оптических иллюзий, связанных с оптической неоднородностью среды. Исследование явления может быть продолжено при изучении и моделировании оптических явлений в атмосфере.

1. Классификация миражей и причины их появления

Миражи бывают, условно говоря, трех видов. Условно - потому что эти атмосферные явления по своей форме и по причинам, вызывающим их, очень разнообразны. Атмосферные миражи делятся на нижние, (видимые под объектом), верхние (видимые над объектом) и боковые. Более сложные виды миражей называется "Фата-Моргана", двойные и тройные, объемные миражи, миражи сверхдальнего видения.

1.1 Нижний мираж

Нижние (озерные) миражи весьма обычны. Наиболее часто они возникают в пустынях, где 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. Нижние миражи возникают при очень быстром уменьшении температуры с высотою, т. е. при очень больших градиентах температуры > 3,42°С/100 м. Приземный теплый слой воздуха, играет роль зеркала, т.е. именно здесь происходит поворот лучей. Лучи идущие от предмета под некоторым углом, переходя из слоя в слой, преломляются и искривляются выпуклостью в сторону менее плотных слоев, в данном случае вниз. Может наступить такой момент, когда угол отклонения луча достигает 90 градусов. В этом случае искривленный луч дает обратное изображение предметов и участка неба, расположенного за ним.(рис.1.1а,б)

Мираж называется нижним, так как изображение предмета помещается под предметом. (рис.1.1 в,г)

Список литературы

1. Булат В.Л. Оптические явления в природе. - М.: Просвещение, 1974.

2.Буховцев Б. Б. Физика 10. - М.: Просвещение, 1987.

3. Вуд Ф. Искусственные миражи // Журнал «Квант». 1971. № 10.

4. Гершензон Е.М., Малов Н.Н., Мансуров А.Н. Курс общей физики. - М.: Просвещение, 1987.

5. Глинская Е.А., Титова Б.В. Межпредметные связи в обучении. – Тула. 1980.

6. Королев Ф.А. Курс физики. - М., Просвещение 1988.

7. Майер В.В. Полное отражение света в простых опытах. - М.: Наука, 1986.

8. Майер В.В.. Простые опыты по криволинейному распространению света. – М.: Наука, 1984.

9. Майер В.В. Свет в оптически неоднородной среде: Учебные исследования. – М.: Физматлит, 2007.

10. Миннарт М.Свет и цвет в природе. – М.: Наука, 1969.

11. Л.Тарасов, Л.В. Тарасова А.Н.. Беседы о преломлении света. - М.: Наука, 1982.

Интернет - ресурсы

А может все привиделось?

О миражах известно давно. Это явление вызывало священный трепет у древних египтян, которые считали, что миражи отражают то, чего уже нет в мире - это призрак давно исчезнувшей страны. Крестоносцы, шедшие через палестинскую пустыню освобождать Гроб Господень, описывали удивительные видения, впрочем, в то время им никто не верил.

Систематические наблюдения за миражами возникли с момента начала ведения судовых журналов. Летом 1820 года капитан одного из китобойных судов оставил записи и рисунки, в которых отразил якобы виденный вблизи Гренландии город с замками и храмами, однако позднее проверка того самого места ничего не подтвердила.

Научное объяснение феномену миража близкое современным взглядам - как оптический обман - впервые дал французский математик Гаспар Монж, в 1799 году вместе с Наполеоном участвовавший в его египетском походе. Во время длинного марша к Нилу участники экспедиции обратили внимание на странное явление, как пустыня начала затапливаться водой, а деревушки стали превращаться в островки. Монж как мог объяснил это явление, чтобы успокоить взволнованных наполеоновских солдат.

Просто о сложном

Мираж (с фр. «видимость») - явление досконально не изученное и довольно сложно формулируемое на языке оптической физики. Но попробуем «аномалиям рефракции» дать простое объяснение. Известно, что свет в однородной среде распространяется прямолинейно, но в условиях разной плотности его лучи начинают преломляться, причем, чем больше разница в плотности соседствующих сред, тем больше будет искажение.

Наглядный пример это ложка, находящаяся в прозрачном стакане с водой: преломление как раз происходит на стыке сред разной плотности - воздуха и жидкости, что создает эффект «сломанной» ложки. При миражах мы имеем дело исключительно с атмосферным явлением, которое дает возможность появиться не просто искаженному, а отраженному изображению. Тепло распространяется в воздушной среде неравномерно, что усиливает контрастность изначально различного по плотности воздуха. Слоистость также формирует и отсутствие вертикального движения воздушных масс. Но для достижения эффекта миража разность в плотности должна быть настолько высокой, чтобы граница между слоями смогла выполнять функцию зеркала. Лучи света, искажающие свое движение на этой границе дают возможность холодному слою отразиться в теплом.

Миражи нижние, верхние и боковые

В пустыне или на асфальтированной дороге горячий воздух, казалось бы, вопреки законам физики сосредотачивается у земли. Но на самом деле он движется вверх, подгоняемый еще более горячим воздухом раскаленной поверхности - таким образом, внизу постоянно сохраняется более высокая температура.

Это идеальное условие для образования так называемых нижних или озерных миражей, когда поверхность земли кажется залитой водой - а в действительности отраженным небом. Но миражи могут показывать не только небо, но и другие предметы, расположенные выше поверхности «зеркала» - деревья, машины, дома, горы. Такое явление можно наблюдать с расстояния в несколько сот метров. Но как только хочешь приблизиться к загадочному месту - меняется угол зрения, и картинка растворяется в воздухе.

Боковые миражи очень похожи на нижние, только отражение происходит уже возле вертикальных поверхностей - нагретых стен или скал. Подобный мираж описывал французский офицер Лазар Погю, побывавший в Тунисе. «Приближаясь к стене форта, сделанной из песчаника, я вдруг заметил, что она заблестела как зеркало и в ней отразились и пыльные пальмы, и верблюды, тащившие на горбах наши пушки».

Фата-Моргана

Условие для возникновения Фата-Морганы - это образование нескольких слоев воздуха разной плотности. Объекты, трансформированные в мираж, при этом не просто получают зеркальное отражение, а создают подобие мозаичной картины или сюрреалистического пейзажа, с «распадающимися» на фрагменты кораблями, зданиями или целыми городами.

Жертвы иллюзии

Интересный случай, описанный в журнале «The New Yorker», касается уже не человека, а животного. Пеликан, видимо, многие часы летевший над иссушенной солнцем степью Среднего Запада, принял дорогу за текущую реку и, рассчитывая окунуться в прохладный источник, на полном ходу спикировал на раскаленный асфальт. Птица отделалась потерей сознания.

Но оказывается, жертвой иллюзии может стать и ученый. Британский метеоролог Каролина Ботли одним из августовских дней собирала цветы, как внезапно возле себя увидела довольно массивную фигуру - от испуга женщина выпустила из рук цветы, но какого было ее удивление, что цветы выбросил и «призрак». Каролина видела собственное отражение во всех деталях и красках - как в зеркале. Подобное явление редкость и возможно оно только в жаркое утро, когда над землей еще поднимаются испарения - они вместе с нагретым воздухом и создают благоприятные условия для такого миража.

Сообщение Миражи: как они возникают появились сначала на Умная.