Mange af os har mødt virkningen af et fatamorgana; for dette er det nok at huske, hvordan vejen i det fjerne bliver til en bølge på en varm dag. Men virkelig store luftspejlinger kan kun ses i ørkenen. Generelt er et fatamorgana blot et optisk fænomen, der skaber effekten af synligheden af visse objekter.
Der er tre klasser af luftspejlinger. Den første klasse er de lavere luftspejlinger. Med denne type fatamorgana vil den nederste del af ørkenen, dvs. en lille strimmel sand bliver optisk til en slags dam. Dette kan ses, hvis det er et niveau over dette bånd. Sådanne luftspejlinger er de mest almindelige. Den anden type luftspejlinger er overlegne luftspejlinger. Dette er et sjældnere fænomen og også mindre malerisk. Overlegne luftspejlinger vises på store afstande og i store højder over horisonten. Den tredje klasse af luftspejlinger trodser enhver forklaring, og i mange år har videnskabsmænd undret sig over løsningen på dette mysterium. Fata Morgana betragtes som den smukkeste og mest fantastiske af luftspejlingerne. Som ved et trylleslag kan de smukkeste slotte dukke op, der konstant bevæger sig. Et andet mystisk fænomen er kronomibilleder, som viser begivenheder, der forekommer på store afstande og på andre tidspunkter. Et sådant mirakel er blevet observeret gentagne gange i mange dele af planeten, men som regel før morgenen.
Hvad er årsagen til udseendet af sådanne fantastiske fænomener? Dette sker takket være de fantastiske spil af lys og luft. Sådan forstår du det. Når lufttemperaturen er ret høj, og den er højere ved jordoverfladen end i højere lag, skabes gunstige forhold for forekomsten af luftspejlinger. Luftens massefylde falder, når dens temperatur stiger, og omvendt. Og som du ved, jo tættere luften er, jo bedre bryder den lyset. De stråler, der falder fra himlen, har et blåt spektrum, og nogle af dem brydes, mens andre når menneskesyn og danner det samlede billede af den synlige himmel. Den del af strålerne, der brydes, når jorden foran personen, og når den brydes på overfladen, falder den også ind i personens synsfelt. Vi ser disse stråler i det blå spektrum, hvorfor det ser ud til, at der er en blå vandmasse foran os. Dette indtryk forstærkes af den opvarmede luft, der oscillerer foran os.
Hvis et fatamorgana dukker op over havets overflade, så sker alt præcis det modsatte. Nedenfor, over vandoverfladen, er lufttemperaturen lavere, og med højden er den højere. Med denne kombination af omstændigheder opstår der øvre luftspejlinger, hvor vi observerer billedet af et eller andet objekt på himlen.
Det mest berømte fatamorgana er en oase midt i den varme ørken, som ses af trætte rejsende. Nej, dette er ikke en drøm, dette er en rigtig oase, kun den er placeret mange kilometer fra dette punkt, og dens billede er blot en projektion af et billede, der overføres her gennem gentagen brydning af lysstråler, under ideelle forhold skabt til det her.
Du skal ikke naivt forestille dig, at et fatamorgana er et spil af en syg fantasi. Deres udseende bekræftes af mange fotografier.
Artiklen taler om, hvad et fatamorgana er, hvad der forårsager et sådant fænomen, hvordan det kan være farligt, og hvilke typer der er.
Mange fysiske, kemiske og andre processer sker omkring os hvert sekund. Sandt nok har de fleste af dem en form, som folk er vant til og ikke længere er opmærksomme på. For eksempel kogende vand på komfuret, som bliver til damp. Men selvom vi tænker på mere globale skalaer, for eksempel om afbrænding af Solen, vil denne kendsgerning stadig overraske få mennesker. Men faktisk er der i dets dybder fantastiske reaktioner, der er så langt ude over menneskelig reproduktion. Men sådan ræsonnement kan nok kun interessere en person, der er oprigtigt interesseret i videnskab.
Men nogle gange er der situationer, hvor de enkleste og mest harmløse fysiske processer i høj grad kan overraske, forvirre og meget sjældent endda dræbe en person. Eller rettere sagt bare skubbe ham til nogle urimelige destruktive handlinger. Og en af disse er et fatamorgana.
Mirage... Alle mennesker har sikkert hørt dette ord, og det forbindes primært med varme ørkener, hvor uheldige rejsende, der så illusoriske oaser, skyndte sig hen til dem. Det er dog ikke alle, der ved, hvad der forårsager sådanne visioner, og hvilke typer der er. Det er det, vi vil tale om.
Ordets oprindelse
Den har franske rødder og lyder i originalen som fatamorgana, hvilket bogstaveligt betyder "synlighed". Et fatamorgana er en af de mest almindelige optiske illusioner, der opstår som følge af brydning af lysstråler ved grænsen mellem luftlag, der adskiller sig skarpt i temperatur. Og nogle gange, som et resultat af et fatamorgana, ser observatøren, ud over et virkelig eksisterende fjernt objekt, også dets spejling på himlen. Så et fatamorgana er et ret mærkeligt optisk atmosfærisk fænomen. Men i meget lang tid kunne folk ikke forstå dens natur og gav den mystisk betydning eller forvekslede den med onde ånders værker. Mange legender og overbevisninger er forbundet med luftspejlinger, især i øst.
Lad os nu se på typerne af luftspejlinger.
Nederste
Denne type fatamorgana er den mest almindelige og er blevet set af mange. Du behøver ikke at være i den varme ørken for at se det. Det er kendetegnet ved, at som et resultat af et stærkt fald i temperatur med højden over en flad overflade, for eksempel asfalt, beton eller sand, observerer en person vandpytter. Og denne illusion er meget overbevisende. Og for mange mennesker i oldtiden, som befandt sig uden vand i ørkenen, var det at se sådan et fatamorgana at modtage et imaginært håb om frelse.
Øverst
Denne type fatamorgana observeres normalt under kolde forhold, når lufttemperaturen stiger med stigende højde, for eksempel i polarområderne på store, flade isflager. Dette er ret sjældent i naturen, og ikke engang alle eminente rejsende, der har besøgt de nordlige dele af vores planet, har set denne type fatamorgana. Betydningen af dette fænomen er, at hvis bøjningen af solens stråler er nøjagtig den samme som kurven på jordens overflade, så gør det det muligt at se objekter, der er placeret ud over horisonten på meget stor afstand. Der er en legende, at vikingerne opdagede Island takket være ham. Så et fatamorgana er nogle gange et ret nyttigt fænomen. Og måske er det forklaringen på myterne om flyvende skibe – sådan et fatamorgana på havet gør dem synlige fra horisonten og øger visuelt både størrelsen og farten på skibet markant.
Side
Med sidemirages er alt noget mindre spændende end med andre typer. De opstår som følge af kraftig opvarmning af lodrette overflader af solen. For eksempel er der et dokumenteret faktum, da en fæstningsmur i middelalderen skinnede som et spejl, og udadtil så det ud til, at den var blevet delvist usynlig og spøgelsesagtig. Så nu kender vi betydningen af ordet fatamorgana og har fundet ud af, hvad det er.
Volumen luftspejling
Denne type er også ret sjælden og hovedsageligt i bjergene. Under denne illusion kan du se dig selv eller andre objekter relativt nærliggende i et forvrænget perspektiv. Dette fænomen forklares ved tilstedeværelsen af vandpartikler i den "stillestående" bjergluft.
Kultur
Mirage som fænomen afspejles stærkt i kulturen – film, bøger, legender og eventyr. Siden oldtiden er mange rejsende eller opdagelsesrejsende blevet bedraget af luftspejlinger ved at vise vand, hvor der ikke er noget. Og forresten, hvis du går på en varm dag på en flad overflade, for eksempel en vej, så vil den nedre luftspejling bevæge sig længere og længere, når du nærmer dig den. Man kan kun forestille sig den moralske pine oplevet af mennesker, der sad fast i ørkenen uden en dråbe vand og så et så vildledende fænomen.
Et fatamorgana er en illusion af vand; det er denne form for det, der er mest udbredt både i livet og i kultur af forskellig art. Men som vi ser, slutter dens varianter ikke der.
INSTITUT FOR UDDANNELSE OG VIDENSKAB AF PRIMORSKY REGIONEN
TERRITORIESTAT AUTONOM
PROFESSIONEL UDDANNELSESINSTITUTION
"INDUSTRIEL OG TEKNOLOGISK HØJSKOLE"
(forskningsarbejde)
Fuldført:Ageenko Pavel Anatolievich
Født 03.11.1998
Tilsynsførende:
Guzhvina Margarita Viktorovna
Dalnerechensk
2016
Indhold
Introduktion
1. Klassificering af luftspejlinger og årsagen til deres udseende
1.1 Inferior Mirage
1.2 Superior Mirage
1.3 Sidemirage
1.4 Fata Morgana
2. Modellering af luftspejlinger 2.1 Eksperimenter af Robert Wood
2.2 Modellering af luftspejlinger i laboratoriet
3. Anvendelse af mirage-effekten
4. Konklusion
5. Liste over brugt litteratur
6. Ansøgning
Det, der dukker op, stemmer ikke altid overens med virkeligheden.
N. Copernicus
MIRAGE – ET NATURLIG OPTISK FÆNOMEN
INTRODUKTION
1. Relevans -
Helt fra begyndelsen af studiet af optik ved vi, at i et optisk homogent medium forplanter lys sig i en lige linje. Men eksistensen af optisk inhomogene medier er kun antaget, og er ikke bevist på nogen måde i uddannelsesforløbet. Dette forklares med, at de tilsvarende eksperimenter, hvis ikke komplicerede, er arbejdskrævende. Oftest bruger de solide gennemsigtige kroppe, der giver mærkbar lysspredning. Jeg besluttede at tænke grundigt og forberede et flydende optisk inhomogent medium. Uddannelsesstudier af dette miljø førte til observation af total intern refleksion i det. Dette gjorde det muligt at genkende det som et naturligt fatamorgana, et fænomen, der i hverdagen ofte bliver uigenkendeligt og bliver til et "uidentificeret objekt".
2. Problem - Muligheden for at skabe et optisk inhomogent miljø ved hjælp af simpelt laboratorieudstyr og studere opførselen af en lysstråle i dette miljø.
3. Mål – Indsamle og analysere materiale om luftspejlinger. Simuler et fatamorgana ved hjælp af simpelt laboratorieudstyr.
4. Objekt - Mirages.
5. Emne - Optiske fænomener i atmosfæren.
6. Opgaver -
1. Træk konklusioner på baggrund af den udvalgte og studerede litteratur: hvad er et fatamorgana, og hvor forekommer det; hvilke typer af luftspejlinger der findes, angiver årsagerne til deres dannelse.
2. Udfør laboratoriemodellering af luftspejlinger, udføre forskning og begrunde dem.
3. Vis anvendelsesområdet for optiske fænomener i teknologi på det nuværende udviklingsstadium af videnskab.
7. Arbejdshypotese: Bekræft den krumlinjede udbredelse af lys i et optisk inhomogent medium opnået ved ujævn opvarmning af vand og luft.
8. Forskningsmetode - indsamling, analyse og syntese af information; udfører eksperimenter.
9. Opfattet nyhed
Optik af inhomogene medier er et ret omfattende og slet ikke simpelt fysikområde, som har vigtig videnskabelig og praktisk betydning og udvikles intensivt. Beskrivelsen af spektakulære fysiske eksperimenter for at opnå kunstige luftspejlinger ved hjælp af væsker begyndte i 1899. Den amerikanske fysiker Robert Wood observerede banen for en stråle i et kar fyldt med en saltopløsning. I 1914 L.I. Mandelstam, en fremragende russisk fysiker, udførte et elegant eksperiment, der viste, at med total refleksion trænger lyset ned til en lille dybde fra et optisk mere tæt medium til et optisk mindre tæt medium. Ved at bevare ideen om disse eksperimenter, modernisere dem, er det muligt at skabe andre betingelser for at simulere et fatamorgana ved at foreslå at opvarme den øverste kugle af vand i et højt cylindrisk kar. Modtag en buet laserstråle ved grænsen mellem koldt og varmt vand.
10. Stadier af arbejdet
1) Gengivelse af Woods erfaring, analyse af ulemper og fordele;
2) Klargøring af laboratorieudstyr til forsøget;
3) Udførelse af et eksperiment, der beskriver dets teoretiske grundlag.
4) Konklusioner baseret på resultaterne af forsøget.
5) Udarbejdelse af oplæg om fund og resultater.
11. Vurderingsmetoder
Sammenligning af resultater med tidligere udførte forsøg. Eksperimenter har vist, at i et optisk inhomogent medium bøjer en lysstråle altid konvekst i retningen af at formindske mediets brydningsindeks. Når man kender denne regel, er det ikke svært at forstå oprindelsen af luftspejlinger. Som et resultat af arbejdet blev det muligt yderligere at simulere forskellige typer af luftspejlinger, søge efter nye eksotiske luftspejlinger og forklare andre optiske illusioner forbundet med mediets optiske inhomogenitet. Studiet af fænomenet kan fortsættes ved at studere og modellere optiske fænomener i atmosfæren.
1. Klassificering af luftspejlinger og årsager til deres udseende
Mirage kommer relativt set af tre typer. Betinget - fordi disse atmosfæriske fænomener er meget forskellige i deres form og i de årsager, der forårsager dem. Atmosfæriske luftspejlinger er opdelt i nedre (synlige under objektet), øvre (synlige over objektet) og laterale. Mere komplekse typer af luftspejlinger kaldes "Fata Morgana", dobbelte og tredobbelte, volumetriske luftspejlinger, ultra-langrækkende synsspejlinger.
1.1 Inferior Mirage
Nedre (sø) luftspejlinger er ret almindelige. De forekommer oftest i ørkener, hvor luftforholdet, hvor lavere luftspejlinger forekommer, er ekstremt ustabilt. Når alt kommer til alt, under, nær jorden, ligger meget opvarmet, og derfor lettere, luft, og over det ligger koldere og tungere luft. Underordnede luftspejlinger forekommer med et meget hurtigt fald i temperatur med højden, det vil sige med meget store temperaturgradienter > 3,42 ° C/100 m. Det varme overfladelag af luft spiller rollen som et spejl, dvs. Det er her, strålerne vender sig. Stråler, der kommer fra et objekt i en bestemt vinkel, der passerer fra lag til lag, brydes og buer konvekst mod mindre tætte lag, i dette tilfælde nedad. Der kan komme et tidspunkt, hvor stråleafbøjningsvinklen når 90 grader. I dette tilfælde giver den buede stråle et omvendt billede af objekter og det område af himlen, der er placeret bagved. (Fig. 1.1a, b)
Et fatamorgana kaldes et inferior fatamorgana, fordi billedet af et objekt er placeret under objektet. (Fig. 1.1 c, d)
Bibliografi
1. Bulat V.L. Optiske fænomener i naturen. - M.: Uddannelse, 1974.
2. Bukhovtsev B. B. Fysik 10. - M.: Uddannelse, 1987.
3. Træ F. Kunstige luftspejlinger // Journal "Quantum". 1971. Nr. 10.
4. Gershenzon E.M., Malov N.N., Mansurov A.N. Almen fysik kursus. - M.: Uddannelse, 1987.
5. Glinskaya E.A., Titova B.V. Tværfaglige forbindelser i undervisningen. - Tula. 1980.
6. Korolev F.A. Fysik kursus. - M., Uddannelse 1988.
7. Mayer V.V. Total refleksion af lys i simple eksperimenter. - M.: Nauka, 1986.
8. Mayer V.V. Simple eksperimenter på den krumlinjede udbredelse af lys. – M.: Nauka, 1984.
9. Mayer V.V. Lys i et optisk inhomogent medium: Uddannelsesstudier. – M.: Fizmatlit, 2007.
10. Minnart M. Lys og farve i naturen. – M.: Nauka, 1969.
11. L. Tarasov, L.V. Tarasova A.N.. Samtaler om lysets brydning. - M.: Nauka, 1982.
Internetressourcer
Fristende eller skræmmende billeder ser ud til at svæve i luften og dukke op i forskellige hjørner af vores planet. I mange århundreder har folk observeret disse fænomener, og på trods af alle resultaterne af moderne videnskab kan de ikke forklare alt.
Selvom vi bevæger os i retningen "fra simpelt til komplekst", vil det være indlysende, at der ikke er noget kompliceret i "vandpytterne" på den varme asfalt, men hvor hele byer hænger i luften, fancy slotte og endda hære kommer fra. stadig ikke helt klar.
De ældste beskrivelser af luftspejlinger findes i det gamle Egyptens papyrus. Ægypterne troede seriøst, at luftspejlinger var spøgelsesagtige visioner af et for længst forsvundet land, der var tabt i sandet.
Folk i Europa søgte også at forklare luftspejlinger. En af de mest berømte historier relateret til dette optiske fænomen er historien om Morgana le Fay. Denne dame var søster til den legendariske kong Arthur, og det var til hendes rådighed, at luftspejlinger, illusioner og andre vidunderlige visioner stod til hendes rådighed. En række af de mest komplekse luftspejlinger kaldes stadig Fata Morgana i dag.
Mirages fysik
Den klassiske definition lyder: "Et fatamorgana er et optisk fænomen i atmosfæren: lysets refleksion ved en grænse mellem luftlag, der er skarpt forskellige i tæthed. For en iagttager består en sådan refleksion af, at sammen med en fjernt objekt (eller en del af himlen), dets virtuelle billede er synligt, forskudt i forhold til objektet ".
Det er for kompliceret: optik, atmosfære, lufttæthed og andre parametre. Kunne det ikke være nemmere? Selvfølgelig kan du.
Som du ved, rejser lyset i rummet i en lige linje. Præcis indtil den støder på en forhindring eller ender i et andet miljø.
Ikke alle genstande og luftlag opvarmes lige meget. Derudover bevæger luften sig: koldere luft er tungere og synker, mens varm luft stiger op fra overfladen. Ved krydset mellem disse luftstrømme brydes lysstråler naturligt.
Nogle af strålerne, uden at blive brudt, når observatørens øje og danner et billede af himlen. Den anden del brydes og falder til jorden foran iagttageren. Efter at være blevet reflekteret fra jorden, falder disse reflekterede stråler til gengæld også ind i observatørens øje. Som følge heraf ser føreren og passagererne i bilen et blåt område foran. Overfladelaget af luft på en varm dag svinger konstant, hvilket resulterer i udseendet, og dette skaber en illusion af en vandoverflade.
Hvis vi taler om objekter placeret langt ud over horisonten, så er der heller ikke noget kompliceret her: vi ser altid et objekt i retning af det sidste segment af lysstrålens bane. Derfor "løfter" atmosfærisk brydning af stråler (refraktion) objekter, så du kan se ud over horisonten.
Dannelsessteder
Oftest er udseendet af luftspejlinger forbundet med ørkener. Dette er helt naturligt: mange rejsende blev gidsler af vidunderlige visioner, der lovede hvile, kølighed og vand blandt sandet. I jagten på luftspejlinger døde de desværre ret ofte. Folk ser oaser "med deres egne øjne" i en afstand af 2-3 kilometer, som i virkeligheden er mindst 700 kilometer væk.
En af de mest berømte tragedier forbundet med luftspejlinger er en karavanes død i Erg er Rawi-ørkenen i det nordlige Afrika. Således blev en karavane ledet af en erfaren guide 360 kilometer fra Bir-Ula-oasen offer for et fatamorgana. Efter synet afveg de rejsende 60 kilometer væk fra brønden.
Imidlertid kan ikke kun ørkener prale af vidunderlige visioner og mystiske malerier. Over havet og selv på breddegrader tæt på polerne forekommer luftspejlinger ikke mindre hyppigt. Et af de bedst egnede steder til at observere luftspejlinger er mærkeligt nok Alaska.
Her, jo mere streng kulden er, desto tydeligere og smukkere kommer sjæle fra byer, bjerge og forskellige genstande til syne i himlen. Tilbage i 1889 observerede en lokal beboer, der gik nær Mount Fairweather i den sydøstlige del af halvøen, silhuetten af en stor by - med skyskrabere, høje tårne og spir, templer, der ligner moskeer. Det var ikke muligt at fastslå, hvad det var for en by, men det er muligt, at den kunne ligge tusindvis af kilometer fra observationspunktet.
Den mest berømte legende blandt sømænd er den flyvende hollænder. I mange søfarendes logbøger kan man finde optegnelser om møder med et uidentificeret skib, der ikke reagerede på signaler, ikke havde nogen identifikationsmærker og på mystisk vis forsvandt efter nogen tid.
Der er også beviser for, at søfolk så vraget af et skib, men da de ankom til det formodede sted for tragedien, fandt de ikke noget der, og senere viste det sig, at det sete skib var i nød tusinde kilometer væk. Uvidende vidner observerede projektionen af begivenheder i luften.
Typer af Mirages
Forskere har samlet en hel klassifikation af luftspejlinger. Mærkeligt nok er de forskellige. Den enkleste form for fatamorgana er lavere eller sø. Oftest observeret over en flad overflade: veje, ørkener, stepper. For at et sådant fatamorgana kan opstå, kræves der en væsentlig forskel mellem temperaturen i de øverste lag af atmosfæren og de nederste lag nærmest jorden.
Den helt modsatte effekt er også mulig: overlegen fatamorgana. For at det kan ske, skal temperaturen stige med højden. Sådanne visioner er mere stabile og af "bedre kvalitet". Den overlegne luftspejling kan være opretstående eller omvendt, afhængigt af afstanden til det sande objekt og temperaturforskellen.
Sidemirage. Dette er en refleksion fra en opvarmet lodret væg. Mærkeligt nok registreres denne type fatamorgana ekstremt sjældent. På varme sommerdage skal du være mere opmærksom på de varme vægge i store bygninger; måske vil du være heldig at se et fatamorgana.
Allerede nævnt Fata Morgana- dette er den mest komplekse fatamorgana med en skarp forvrængning af objekternes udseende. De forhold, hvorunder de opstår, er endnu ikke blevet beskrevet, selvom alle mekanismerne for dette optiske fænomen længe er blevet beskrevet.
Har du nogensinde stødt på luftspejlinger? Var disse "vandpytter" på asfalten eller noget større? Fortæl os, vi er meget interesserede!
- Store sovjetiske encyklopædi
- Encyclopedic Dictionary of Brockhaus og Efron
- Ja, Perelman. "Underholdende fysik", bog 1.
- Magasinet "Around the World", nr. 9, september 2005.
- V.A. Mezentsev. Encyklopædi af mirakler.
Mirage (fra det franske "mirage") er et optisk fænomen i atmosfæren, på grund af hvilket billeder af objekter vises i sigtbarhedszonen, der under normale forhold er skjult for observation. Denne form for mirakler sker, fordi i en optisk inhomogen atmosfære bøjes lysstråler, som om de ser ud over horisonten. Oftest opstår inhomogeniteter på grund af ujævn opvarmning af luft i forskellige højder. I det gamle Egypten troede de, at et fatamorgana var spøgelset i et land, der ikke længere eksisterer. Legenden siger, at hvert sted på vores planet har sin egen sjæl.
Oftere kan luftspejlinger observeres i ørkenen. Dette kan forklares med, at varm luft fungerer som et spejl. For eksempel i Sahara observeres omkring 160.000 luftspejlinger hvert år; de kan være stabile og vandrende, lodrette og vandrette.
Karavaner i Erg-er-Ravi-ørkenen i Nordafrika er især ofte ofre for luftspejlinger. Folk ser oaser "med deres egne øjne" i en afstand af 2-3 km, som faktisk er ikke mindre end 700 km væk. Et fatamorgana kan vildlede selv erfarne mennesker.
360 km fra Bir-Ula-oasen blev en karavane ledet af en erfaren guide fra lokale stammer således offer for et fatamorgana. 60 mennesker og 90 kameler døde, da de fulgte det vildledende fatamorgana, som førte dem 60 km væk fra brønden.
I oldtiden tændte nomader et bål for at sikre sig, om de så et fatamorgana eller rigtige genstande. Hvis der endda var en lille bevægelse af luft i ørkenen, spredte røgen, der spredte sig langs jorden, hurtigt luftspejlingen. Der er udarbejdet kort for mange karavaneruter, som angiver stederne for hyppigt stødte luftspejlinger. Disse kort angiver endda, hvor brønde, oaser, palmelunde, bjergkæder osv. er synlige.
Atmosfæriske luftspejlinger er opdelt i tre klasser, og årsagerne til dem er ret forskellige.
Mirage af første klasse er de såkaldte sø, eller lavere, luftspejlinger. De er de mest almindelige og enkle. For eksempel er vand set på ørkensand eller varm asfalt et fatamorgana af himlen over det varme sand eller asfalt. Flylandinger i film eller bilracer på fjernsyn optages ofte ret tæt på overfladen af varm asfalt. Så under bilen eller flyet kan du se deres spejlbillede (mindre luftspejling) såvel som himlens luftspejling.
Jo højere du er på land eller i havet, jo mindre tæt er luften. Under normale forhold falder lufttætheden med stigende højde. Når lys passerer over jordens overflade, er luften under lysstrålen tættere end over. En typisk egenskab ved lys er, at det brydes mod et tættere medium, og dermed bliver en stråle, der bevæger sig hen over jordens overflade, faktisk altid let brydes nedad og bevæger sig langs jordens let buede overflade i stedet for at lede lige mod himlen.
Den tættere luft ser ud til at bremse den nederste ende af strålen og trække den mod sig selv. På den anden side forestiller en person sig, at et objekt er i den retning, hvorfra lyset når hans øjne. Når man ser på den fjerne horisont, ser man således objekter, der faktisk er delvist under horisonten. Lyset fra disse objekter brydes langs jordens eller havets buede overflade, og derfor ser det kun ud til, at lyset når iagttagerens øje fra horisonten.
Mange kender til den sætning, der siger, at når vi ser på solen, mens den går ned, er den faktisk allerede under horisonten. I astronomi er dette fænomen kendt som brydning: lysets brydning i atmosfæren hæver himmellegemer i horisonten med cirka en halv grad af vinkel.
Meget ofte ændres lufttætheden ikke ensartet med højden, og kold, tættere luft og varm luft danner lag med forskellige temperaturer i forskellige højder. Bevægelsen af lys i sådan luft kan være ret uberegnelig, hvilket skaber et forvrænget billede af landskabet.
Den nedre luftspejling er identisk i struktur: der er altid kun én omvendt, mere eller mindre fladtrykt fatamorgana under objektet. Hvis selve landskabet er smukt, så er dets fatamorgana også smukt, og sammen kan de brede sig over horisonten i en perlerække af bygninger og trætoppe.
Hvis dette sker i en ørken, hvis overflade og de tilstødende luftlag opvarmes af solen, kan lufttrykket i toppen være højt, strålerne vil begynde at bøje i den anden retning. Og så vil interessante fænomener begynde at opstå med de stråler, der skulle være blevet reflekteret fra objektet og straks ramt jorden. Men nej, de vil vende opad og, efter at have passeret perigeum et sted nær selve overfladen, vil de gå ind i det.
Lad os nu forestille os, at en sådan bjælke, der allerede er bøjet, rammer pupillen af en rejsende, der går gennem ørkenen. Men til subjektiv opfattelse vil objektet (f.eks. en palme) være placeret på det sted, hvor tangenten til strålebanen peger. Følgelig vil billedet af palmetræet blive omvendt, som om det reflekteres i vandet. Og en masse vand vil spilde rundt. Sådan en lumsk vittighed vil blive spillet på den tørstige rejsende af himlen, der bevæger sig til sandet.
Den franske videnskabsmand Gaspard Monge, som deltog i Napoleons egyptiske felttog, beskrev sine indtryk af søens fatamorgana på følgende måde: ”Når jordens overflade opvarmes kraftigt af Solen og lige er begyndt at afkøle før tusmørkets begyndelse, er det velkendte terræn ingen længere strækker sig til horisonten som om dagen, og det bliver, som det ser ud, i omkring én liga til en kontinuerlig oversvømmelse.
Landsbyerne længere væk ligner øer i en tabt sø. Under hver landsby er der et væltet billede af hende, bare det er ikke skarpt, små detaljer er ikke synlige, som en refleksion i vand, svajet af vinden. Begynder man at nærme sig en landsby, der synes at være omgivet af en oversvømmelse, bevæger kysten af det imaginære vand sig væk, vandarmen, der adskilte os fra landsbyen, indsnævres gradvist, indtil den forsvinder helt, og søen begynder nu bag denne landsby, afspejler landsbyerne, der ligger længere væk.
Den nederste fatamorgana kan observeres af enhver. Står du på et jernbanespor eller en bakke over det en varm sommerdag, når solen står lidt til siden eller til siden og lidt foran jernbanesporet, kan du se, hvordan skinnerne 2-3 km frem ser ud til at styrte ned i en glitrende sø - som om sporene var oversvømmet. Hvis vi forsøger at komme tættere på "søen", vil den bevæge sig væk, og uanset hvor meget vi går hen imod den, vil den uvægerligt være i samme bedrageriske afstand.
Mirages af anden klasse - hvis stråler bøjer ud over horisontlinjen, kaldes øvre eller fjerne synsspejlinger. De dukker op lige på himlen. Hvis varm luft, opvarmet et sted over ørkenen, invaderer de øverste lag af atmosfæren, og nedenunder er der kold tæt luft af en anticyklon, så kan de stråler, der har gennemgået brydning, se meget dybt ud over horisonten. Lys reflekteret fra et fjernt objekt (for eksempel en ø) finder to veje til observatørens øjne: den første passerer næsten lige fra øen til observatøren, og den anden stiger let opad til det varme luftlag, hvor strålen brydes nedad i en lille vinkel til den koldere luft og når observatørens øje oppefra.
To billeder af den samme ø skabes - det ene normalt, og det andet et omvendt billede over øen, det vil sige en overlegen fatamorgana. Til gengæld kaldes den specifikke type atmosfærisk fænomen, der skaber et sådant fatamorgana, en termisk inversion. Så på overfladen af den kolde luftmasse ligger et klart defineret, lettere og mindre tæt lag af varm luft. Alvorlig termisk inversion forårsager også tilfældig interferens på radioer, tv-modtagelse og mobiltelefoner.
8. maj 2006 - Tusindvis af turister og lokale beboere observerede søndag et fatamorgana, der varede i 4 timer i byen Penglai ud for Kinas østkyst. Tågerne skabte et billede af en by med moderne højhuse, brede bygader og larmende biler. Det regnede i Penglai i 2 dage før denne sjældne vejrbegivenhed indtraf. På en klar morgen har indbyggerne i Côte d'Azur i Frankrig mere end én gang set, hvordan kæden af korsikanske bjerge rejser sig fra havet i Middelhavets horisont, hvor vandet smelter sammen med himlen, omkring 200 km. fra Côte d'Azur.
Den overlegne fatamorgana er beskrevet i et af N.V. Gogols værker:
"Et stort mirakel dukkede op bag Kiev! Pludselig blev det synligt langt til alle verdenshjørner. I det fjerne blev Liman blå, og ud over Liman flød Sortehavet over. Erfarne mennesker genkendte både Krim, der rejste sig som et bjerg fra havet, og den sumpede Sivash. På højre hånd var Galiciens land synligt.
Hvad er det? - forhørte de forsamlede mennesker og pegede på de grå og hvide toppe, der virkede langt væk på himlen og mere lignede skyer.
Det er Karpaterne! - sagde de gamle."
Laterale luftspejlinger kan forekomme i tilfælde, hvor luftlag af samme tæthed er placeret i atmosfæren ikke vandret, som sædvanligt, men skråt eller endda lodret. Lignende forhold skabes om sommeren, om morgenen kort efter solopgang ved havets eller søens klippekyster, når kysten allerede er oplyst af solen, og overfladen af vandet og luften over den stadig er kold. Laterale luftspejlinger er gentagne gange blevet observeret ved Genevesøen. For eksempel så folk en båd, der nærmede sig kysten, og ved siden af var præcis den samme båd på vej væk fra kysten. En sidemirage kan dukke op nær en stenmur i et hus, der er opvarmet af solen, og endda på siden af en opvarmet komfur.
Takket være en side-mirage dukker tavse, tågede spøgelser op, der blokerer den rejsendes vej i bjergene. Normalt ser en bange person sig selv. Stærkt opvarmede klipper forårsager en sådan luftforstyrrelse omkring dem, at strålerne, der reflekteres fra observatøren og rettet mod klipperne, bøjes nær dem i en sådan grad, at de, som en boomerang, vender tilbage.
Billeder i sidemirage er næsten altid lige store med reflekterede objekter, men de kan fordobles, tredobles osv. Der er en hypotese om, at de berømte spøgelser, der har taget lyst til nogle slotte, ikke er andet end et sidemirage. Om vinteren skal fugtige, fugtige vægge som bekendt opvarmes intensivt. Stenene, der udgør ovnene, er meget varmere end kampesten i middagssolen, og de høje hvælvede lofter tillader strålen at sløjfe rundt og vende tilbage til iagttageren.
Tredjeklasses luftspejlinger er fantastiske luftspejlinger kaldet ultra-langrækkende synsspejlinger. For dem er afstande på tusindvis af kilometer ikke en hindring. Dette er tilfældet beskrevet i bogen "Optical Phenomena in Nature":
”Natten til den 27. marts 1898, midt i Stillehavet, blev besætningen på Bremen-skibet Matador skræmt af et syn. Omkring midnat opdagede besætningen et skib omkring to miles væk, som kæmpede mod en stærk storm. Det var så meget desto mere overraskende, fordi der var ro rundt omkring. Skibet krydsede Matadorens kurs, og der var øjeblikke, hvor det så ud til, at en kollision mellem skibene ikke kunne undgås...
Besætningen på Matador så, hvordan lyset i kaptajnens kahyt, som hele tiden var synligt i to koøjer, gik ud under et stærkt bølgenedslag på et ukendt skib. Efter nogen tid forsvandt skibet og tog vind og bølger med sig. Sagen blev afklaret senere. Det viste sig, at alt dette skete med et andet skib, som på tidspunktet for "visionen" var placeret i en afstand af 1.700 km fra Matador.
Tredjeklasses luftspejlinger har ingen pålidelige videnskabelige forklaringer. For på en eller anden måde at retfærdiggøre deres udseende, antages der, at gigantiske luftlinser er dannet i atmosfæren, eller at der opstår sekundære, tertiære - multiple luftspejlinger, som videresender det samme billede langs en kompleks kæde. Nogle forsøger endda at bevise, at der er et særligt "spejl" i ionosfæren, hvorfra en solstråle, som et radiosignal, reflekteres og samtidig selvfokuserende føres væk til en anden del af verden.
En interessant version er udtrykt af Victor Loisha: "Hvorfor ikke indrømme, at under nogle meget vellykkede sammenfald af mange fysiske omstændigheder kan naturlige superledende lysledere, lineært orienterede kanaler for unormal ionisering, hvorigennem lysstråler transmitteres over meget lange afstande, være dannet i luften - så solopgangen over Japan pludselig bliver synlig, f.eks. på Azorerne..."
Fata Morgana er et komplekst optisk fænomen i atmosfæren, der består af flere former for luftspejlinger, hvor fjerne objekter er synlige gentagne gange og med forskellige forvrængninger. Fata Morgana opstår, når der dannes flere vekslende lag af luft med forskellig tæthed i de nederste lag af atmosfæren, der er i stand til at producere spejlrefleksioner.
Som et resultat af refleksion, såvel som brydning af stråler, producerer virkelige objekter adskillige forvrængede billeder i horisonten eller over den, der delvist overlapper hinanden og hurtigt ændrer sig i tid, hvilket skaber et bizart billede af denne komplekse fatamorgana. Dette fænomen blev navngivet til ære for legendernes heltinde - Fata Morgana. De siger, at hun var en halvsøster, men efter at ridderen Lancelot afviste hendes kærlighed, slog hun sig af sorg ned på bunden af havet, i et krystalpalads, og fra den tid af har hun bedraget sømænd med spøgelsessyn.
Så i 1920'erne var en stor oceanlinje på sin næste flyvning fra Europa til USA. Og pludselig, ikke langt fra Azorerne, så alle, der var på dækket tydeligt "". Tanken om et uhyggeligt spøgelsesskib blinkede gennem hovedet på mange passagerer og sømænd. Og det hidtil usete skib truede med at styrte ind i damperen. I allersidste øjeblik beordrede kaptajnen med høj, knust stemme skibet at ændre kurs. Med krængning til styrbord styrtede sejlbåden forbi. Og på det tidspunkt så de skræmte, forbløffede passagerer noget endnu mere fantastisk: folk i ældgamle kostumer susede rundt på dækket af sejlskibet.
De løftede hænderne og råbte lydløst noget, som om de prøvede at advare om noget. Det er tydeligt, at passagererne tilbragte resten af rejsen i frygt for en forestående død. Ifølge maritime legende lover det trods alt ikke godt at møde et spøgelsesskib. Da skibet ankom til havnen, fik historien om den flyvende hollænder bred omtale. Men senere viste det sig, at havskibet stødte på et fatamorgana af et sejlskib, beregnet til at filme en historisk film og placeret et helt andet sted.
Enhver, der tilbringer meget tid i polarfarvande, vil helt sikkert se luftspejlinger. For eksempel er erfarne finske sejlere og fairway-eksperter godt klar over, at der er forhold, hvor det er usædvanligt vanskeligt at finde en velkendt rute blandt de forvirrende luftspejlinger af en klippekyst. I Finland er forholdene for luftspejlinger især gunstige om foråret, når havisen smelter. En vandtemperatur på 0 °C med en forårsbølge af varm luft ved en temperatur på 15 °C kan skabe utrolige luftspejlinger på himlen.
Et andet eksempel på et fantastisk atmosfærisk fænomen fandt sted i den algeriske ørken, som blev krydset af en fransk kolonialafdeling. Forude, omkring seks kilometer fra ham, gik en flok flamingoer i en enkelt fil. Men da fuglene krydsede grænsen til fatamorgana, strakte deres ben sig ud og fordobledes, i stedet for to, havde hver 4. På godt og ondt - en arabisk rytter i hvid kappe. Afdelingschefen, forskrækket, sendte en spejder for at tjekke, hvilken slags mennesker der var i ørkenen. Men da soldaten trådte ind i solstrålernes krumningszone, forvandlede han sig selv til et spøgelsesmirage, og hans hestes ben blev så lange, at det virkede, som om han sad på et mytisk monster.
En person i 1852 så Strasbourg Klokketårn på himlen, og billedet var gigantisk, som om klokketårnet dukkede op foran ham forstørret 20 gange. I 1902 fotograferede Robert Wood, en amerikansk videnskabsmand, der ikke uden grund fik tilnavnet "trollmanden fra fysiklaboratoriet", to drenge, der fredeligt vandrede gennem vandet i Chesapeake Bay mellem yachter. Desuden var højden af drengene på billedet mere end 3 meter.
Denne form for fatamorganabedrag kan også forklares med lysets afvigelse fra en retlinet progression, hvor objektet ses i den forkerte retning eller er forvrænget. Spøgelsesmirage er normalt synlige i horisonten. Vinklen på luftspejlinger er meget lav, men deres former kan være meget forskellige. Buskene og klipperne på en lille ø kan opfattes som tårne på himlen; de lave klippekyster strækkes lodret, og de ligner afgrunde; skibet og dets dæksoverbygninger kan fordrejes til uidentificerbare firkantede former, og øerne selv ser ud til at snurre i luften.