Существует несколько видов миражей – нижний (озерный) мираж, верхний мираж (мираж дальнего видения), боковой мираж, фата-моргана, миражи-призраки, миражи-оборотни. Северное сияние также относят к миражам. А еще существуют неизученные явления, которые также можно причислить к миражам, например, хрономиражи и миражи-следовики. Но давайте обо всем по порядку.
Нижний мираж
Слой воздуха, который прилегает к земле, достаточно нагрет и имеет более высокую температуру, чем более верхние слои атмосферы. Когда воздух имеет достаточно высокую температуру, то его плотность достаточно низкая, а когда температура воздуха низкая, плотность более высокая. Более плотный воздух способен сильнее преломлять свет, чем воздух, отличающийся меньшей плотностью. Таким образом, луч света, пересекая границу междутеплым и холодным воздухом, преломляется. Лучи, падающие с неба, "окрашены" в голубой цвет (цвет неба). Часть этих лучей достигает глаза человека без преломления и в результате мы видим небо. Однако другая часть лучей преломляется и падает на землю перед человеком. Лучи отражаются от земли и попадают в глаз человека, но это не что иное как лучи голубого неба. Поэтому мы и видим как будто воду на поверхности земли, хотя на самом деле мы видим небо (отраженные от земли голубые лучи). Слой воздуха сразу над землей постоянно колеблется, поэтому у наблюдателя создается впечатление, что он видит воду.
Верхний мираж
Воздух у поверхности земли может быть, наоборот, охлажден, а более высокие слои атмосферы могут иметь более высокую температуру. В этом случае световые лучи начинают изгибаться выпуклостью вверх. Теперь мы можем увидеть объекты, находящиеся за горизонтом. При этом эти объекты будут видны сверху, как-бы висящими в воздухе. Изображения могут быть как прямыми, так и перевернутыми. Если мы видим изображение в прямом положении, это значит, что показатель преломления воздуха уменьшается достаточно медленно. Однако мы видим перевернутое изображение в том случае, если показатель преломления уменьшается быстро.
Верхние миражи можно разделить на несколько подтипов – двойные миражи, тройные миражи и миражи сверхдальнего видения.
Когда показатель преломления сначала изменяется быстро (1), а потом медленно (2), то так как в первом случае лучи искривляются быстрее, чем во втором, мы получаем двойное изображение. В первом случае формируется перевернутое изображение, а во втором – прямое. Тройной мираж – это когда есть три области. В первой (которая расположена у самой поверхности земли) показатель преломления уменьшается медленно, в следующей показатель преломления увеличивается быстро, а в третьей – опять медленно.
Природа миражей сверхдальнего видения изучена мало, однако ученые знают, на основе каких принципов они образуются. Для того чтобы появился такой мираж атмосфера должна быть ясной, в ней не должно быть никаких загрязнений и водяных паров. Кроме того, должен образоваться устойчивый слой холодного воздуха, а ниже и выше должен быть слой теплого воздуха. Когда световой луч попадает в поток холодного воздуха, он начинает быстро перемещаться по потоку и уходит на достаточно большое расстояние. После этого луч света может отразить достаточно дальний предмет, и, таким образом, вы увидите этот объект над линией горизонта.
Боковой мираж
Боковой мираж возникает, когда слои одинаковой плотности располагаются под наклоном или вертикально. Это бывает летом после восхода Солнца рядом со скалистыми берегами озера или моря. Это происходит когда берег уже освещен солнцем, а поверхность воды и воздух над водой все еще холодные. Боковой мираж может возникнуть и рядом с нагретой на солнце стеной или даже сбоку от раскаленной печки.
Фата-моргана
Мираж получил свое название от сказочной феи – сестры короля Артура и отвергнутой возлюбленной Ланселота. После того как Ланселот отказал ей, она от горя поселилась на дне моря в хрустальном дворце и в качестве мести для всех мужчин, стала обманывать моряков сказочными видениями.
Фата-моргана – это сложное оптическое явление, которое состоит из нескольких миражей. Это отражение реальных предметов, которые находятся на некотором расстоянии (иногда на достаточно большом) от наблюдателя. Эти объекты видны многократно, с различными искажениями и преломлениями. Фата-моргана образуется в том случае, если в нижних слоях атмосферы есть несколько чередующихся слоев воздуха с разной плотностью. Эти слои воздуха обладают способностью давать зеркальные отражения реальных предметов. «Летучие Голландцы», о которых говорится в сказках, это совсем не выдумка, это мираж фата-моргана, который отражает реальные корабли, проплывающие за сотни километров от наблюдателей.
Существуют и такие экзотические виды миражей как миражи-оборотни и миражи-призраки. Интересный случай наблюдения миража-призрака произошел на Аляске. В это время происходила охота на медведя, его поджидали и он и правда стал подходить, однако вместо того, чтобы повести себя «нормально», он …. распустил крылья и улетел в виде маленькой ласточки. Это явления также можно расценить как мираж, так как, скорее всего, здесь отразились сначала медведь, а потом ласточка, которые находились от путников на некотором расстоянии.
К миражам также относят и Северное сияние. Северное сияние – это свечение верхних слоев атмосферы, возникающее вследствие их взаимодействия с заряженными частицами солнечного ветра. Полярное сияние можно наблюдать в виде лент и в виде облакоподобных пятен.
Что же является причиной появления полярного сияния?
Земля представляет собой огромный магнит. Южный полюс этого магнита находится вблизи северного полюса Земли, а северный полюс магнита – недалеко от южного географического полюса. Геомагнитные линии (силовые линии магнитного поля Земли) выходят из области, которая прилегает к северному магнитному полюсу Земли, огибают земной шар и входят в него в районе южного магнитного полюса. Таким образом, образуется тороидальная решетка вокруг Земли. Когда в магнитное поле Земли попадает электрон или протон, они начинают двигаться по спирали вдоль геомагнитной линии. Если в магнитное поле Земли попадают электроны или протоны из солнечного ветра, то они разделяются на две части. Одна часть стекает в полярные области Земли. Остальные электроны или протоны оказываются внутри тероида и начинают двигаться внутри него. Эта часть протонов, в конце концов, тоже стекается к полюсам, в результате чего здесь образуется повышенная концентрация этих частиц. Протоны и электроны производят возбуждение и ионизацию молекул и атомов газов. Возбужденные газы отдают полученную энергию в виде света и, таким образом, образуется Северное сияние