Старое и новое о миражах
Вероятно, всем известно, в чём заключается физическая причина обыкновенного миража. Раскалённый зноем песок пустыни приобретает зеркальные свойства оттого, что прилегающий к нему нагретый слой воздуха имеет меньшую плотность, нежели вышележащие слои. Наклонный луч света от весьма далёкого предмета, достигнув этого воздушного слоя, искривляет в нём свой путь так, что в дальнейшем следовании он вновь удаляется от земли и попадает в глаз наблюдателя, словно отразившись от зеркала под очень большим углом падения. И наблюдателю кажется, что перед ним расстилается в пустыне водная гладь, отражающая прибрежные предметы (рис. 122).
Правильнее было бы, впрочем, сказать, что нагретый слой воздуха близ раскалённой почвы отражает лучи не наподобие зеркала, а наподобие водной поверхности, рассматриваемой из глубины воды. Здесь происходит не простое отражение, а то, что на языке физики называется «внутренним отражением». Для этого необходимо, чтобы луч света вступал в воздушные слои очень полого,— более полого, чем показано на нашем упрощённом рисунке 122; иначе не будет превзойдён «предельный угол» падения луча, а без этого не получается внутреннего отражения.
Отметим попутно один пункт этой теории, могущий породить недоразумение. Изложенное объяснение требует такого расположения воздушных слоев, при котором более плотные слои находились бы выше, чем менее плотные. Мы знаем, однако, что плотный, тяжёлый воздух всегда стремится опуститься и вытеснить лежащий под ним лёгкий слой газа вверх. Как же может существовать то расположение слоев плотного и разрежённого воздуха, которое необходимо для появления миража?
Разгадка кроется в том, что требуемое расположение воздушных слоев бывает не в неподвижном воздухе, а в воздухе, находящемся в движении. Нагретый почвой слой воздуха не покоится на ней, а непрерывно вытесняется вверх и тотчас сменяется новым .слоем нагретого воздуха. Непрерывная смена обусловливает то, что к раскалённому песку всегда прилегает некоторый слой разрежённого воздуха — пусть не одного и того же, но это уже безразлично для хода лучей.
Занимательная физика Ч-1 Я.И. Перельман