Посмотрите, как это зеркало отражает от себя изображение какого-либо предмета, скажем — пальмы (см. рис.). Мы видим ее вдали, у горизонта. Она отражает падающий на нее свет во все стороны. При этом часть отраженных лучей попадает нам в глаза обычным путем — по прямой линии, и мы видим дерево. Но не только они попадают в наши глаза. Проследим, как йойдут те лучи, которые отражаются от пальмы вниз. Здесь они переходят из плотных верхних слоев воздуха в нижние, менее плотные, и благодаря этому преломляются. Вы уже знаете: выходя из более плотного слоя воздуха в слой с меньшей плотностью, луч преломляется в сторону более плотного слоя.
В результате отраженные пальмой лучи света будут все более и более искривляться, причем это искривление доходит до того, что они отражаются от нижнего, самого теплого и самого разреженного слоя воздуха, как от зеркала. Свет идет снова вверх и попадает в глаза наблюдателя. Получается, что мы видим лучи света, отраженные книзу.
Но почему изображение видно «вниз головой»? Да потому, что наши глаза не замечают искривления световых лучей. Поэтому мы видим второе изображение в том месте, где заканчивается прямая линия, если ее мысленно провести от глаз наблюдателя к воздушному зеркалу, в котором отразилось изображение.
Здесь происходит то, что хорошо знакомо каждому: на берегу пруда растет старая ива, и человек видит два ее изображения — одно обычное, а другое перевернутое, отраженное от зеркальной поверхности воды. Вся разница в зеркале.
Легкие колебания отражающего слоя воздуха (нет покоя в атмосфере!) создают полную иллюзию водной глади, покрытой рябью.
В Северной Африке такие «озера пустыни» обыденны. Накаленная за день солнцем, к вечеру знакомая местность превращается в землю, охваченную сплошным наводнением. Все, что находится в трех-четырех километрах, окружено водой. Поселения выглядят словно острова среди обширного озера.
Станешь приближаться к деревне, и берег мнимой воды все удаляется, водный рукав, отделявший нас от деревни, постепенно суживается, пока не исчезнет совсем, а озеро, по виду все такое же, начинается дальше — все на том же недосягаемом расстоянии.
Мираж нижний — самый немудреный в семье воздушных призраков. Интереснее и сложнее другие «братья».
На Женевском озере в Швейцарии наблюдают такой необычный мираж: когда по озеру плывет лодка, сбоку ее плывет призрак-близнец.
Что тут происходит, можно догадаться: воздушное зеркало как бы поставлено вертикально. Точнее говоря, оно здесь возникает. При этом воздух нагревается не земной поверхностью, а стеной здания, отвесной скалой ущелья и т. д. Воздушный слой, который к ним прилегает, нагрет сильнее всего и потому более разрежен, чем соседний с ним. На границе между этими двумя слоями образуется воздушное зеркало.
Помните «Ущелье привидений»? И там мы встречаемся с боковым миражем.
Кстати, каждый из вас может увидеть такой мираж. Встаньте около сильно нагретой стены поближе и смотрите вдоль нее. Вы увидите двойное изображение находящихся около стены предметов: изображение прямое и изображение отраженное.
Итак, воздушное зеркало у поверхности земли... Зеркало, поставленное вертикально... А зеркало вверху?
Бывает и такое.
Рано утром, когда нижние слои воздуха еще остаются сильно охлажденными от соприкосновения с землей, верхние слои оказываются более теплыми. В этих условиях вверху может образоваться отражающий слой воздуха, и мы увидим изображения далеких предметов.
В таком зеркале могут отражаться и те предметы, которые скрыты от нас за горизонтом. Наши глаза, как уже сказано, не воспринимают преломление световых лучей, идущих от того или иного предмета. Поэтому мы видим далекий предмет значительно выше, а также ближе, чем в действительности.
На берегу Финского залива, в сорока километрах от Ленинграда, находится город Ломоносов. Ленинград отсюда обычно виден очень плохо. Однако бывают дни, когда жители видят город
Ленина как на ладони. Изображение его появляется в воздухе. Ясно видна Нева, мосты, отдельные здания. Это один из многочисленных примеров верхнего миража.
Верхние миражи в отличие от нижних чаще видят на море, а также в приполярных широтах, где почти всегда нижние слои атмосферы холоднее верхних. На севере это часто бывает зимой и весной, в дни, когда с юга дует теплый ветер, а нижние слои воздуха остаются холодными от снега.
На море можно увидеть при верхнем мираже изображения далеких островов и кораблей, которые находятся за горизонтом. «Я так отчетливо видел в бинокль контуры и оснастку корабля, — писал один полярный путешественник, — что не колеблясь признал его за корабль моего отца. Впоследствии, сравнивая наши лоции, мы убедились, что были на расстоянии пятидесяти пяти километров друг от друга*, то есть они не могли видеть друг друга.
Во времена парусного флота среди моряков бытовала легенда о корабле-призраке «Летучем голландце», на котором все матросы — мертвецы. Многие рассказывали, что они собственными глазами видели такой «страшный корабль*.