они дают прямое изображение объекта, в других случаях в воздухе появляется перевернутое изображение. Миражи могут быть двойными, когда наблюдаются два изображения: прямое и перевернутое. Эти изображения могут быть разделены полосой воздуха (одно может оказаться над линией горизонта, а другое под ней), но могут непосредственно смыкаться друг с другом. Иногда возникает еще одно - третье изображение. Пример тройного верхнего миража можно видеть на рисунке 2.1,6.

Особенно удивительны миражи сверхдальнего видения. К. Флам-марион в своей книге Атмосфера описывает пример подобного миража: Опираясь на свидетельства нескольких лиц, заслуживающих доверия, я могу сообщить про мираж, который видели в городе Вервье (Бельгия) в июне 1815 г. Однажды утром жители города увидели в небе войско, и так ясно, что можно было различить костюмы артиллеристов и даже, например, пушку со сломанным колесом, которое вот-вот отвалится... Это было утро сражения при Ватерлоо! Описанный мираж изображен в виде цветной акварели одним из очевидцев. Эта акварель воспроизведена на рисунке 2.1, в. Заметим, что расстояние от Вервье до Ватерлоо по прямой линии более 100 км. Известны случаи, когда подобные миражи наблюдались и на существенно больших расстояниях - до 1000 км. Летучего голландца следует отнести именно к таким миражам.

Ниже мы объясним физику миражей отмеченных видов. Но предварительно необходимо рассмотреть, как распространяется световой луч в олтически неоднородной среде (жидкости или газе),

где показатель преломления непрерывно меняется от точки к точке. Мы уже знаем, что в такой среде световой луч плавно искривляется. С этим явлением, называемым рефракцией света в земной атмосфере, мы познакомились в главе, посвященной закату солнца. Однако там мы рассматривали искривление лучей, идущих к земному наблюдателю от небесных объектов (так называемая астрономическая рефракция). Теперь же рассмотрим земную рефракцию - искривление лучей, идущих к наблюдателю от объектов, находящихся на земной поверхности.

Искривление светового луча в оптически неоднородной среде. Полезно понаблюдать на опыте, как распространяется узкий световой пучок в оптически неоднородной среде. Рассмотрим жидкую среду. Чтобы поставить опыт, надо, во-первых, приготовить такую среду, а во-вторых, позаботиться о том, чтобы световой пучок был хорошо виден в ней. Наполним аквариум прямоугольной формы или специально изготовленную плоскопараллельную кювету водой примерно до половины. Затем через воронку со шлангом, конец которого надо опустить до самого дна кюветы, будем медленно наливать насыщенный раствор поваренной соли (300 г соли на литр воды). Раствор соли будет растекаться по дну кюветы и будет постепенно вытеснять вверх воду. В итоге нижняя половина кюветы окажется заполненной более плотной жидкостью (раствором соли), а верхняя - менее плотной (водой). Вследствие взаимной диффузии между жидкостями через некото-

рое время образуется переходный слой с плавно изменяющейся в вертикальном направлении плотностью, а значит, и показателем преломления. Он будет постепенно возрастать в направлении сверху вниз. Чтобы световой луч был хорошо виден в жидкости, можно предварительно добавить в чистую воду и в солевой раствор щепотку хвойного концентрата, продающегося в аптеке, слабый раствор которого обладает способностью светиться зеленым светом (люминес-цировать) под действием обычного (белого) света.

Теперь приступим к самому опыту. Через боковую стенку кюветы направим внутрь жидкости узкий световой луч. Сначала направим луч так, чтобы он шел снизу вверх под некоторым углом а к вертикали (рис. 2.2,а). По мере перехода луча в слои жидкости с более низкими показателями преломления угол луча с вертикалью будет возрастать. Световой луч внутри кюветы будет изгибаться; его направление будет приближаться к горизонтальному. Затем направим луч сверху вниз под углом а к вертикали (рис. 2.2,6). При переходе в слои жидкости с более высокими показателями преломления угол луча с вертикалью будет уменьшаться. Картина, наблюдаемая в этих случаях, вполне понятна; достаточно вспомнить обсуждение астрономической рефракции в главе о закате солнца (напомним рисунок 1.6).

А теперь обратимся к более интересному случаю: луч входит в кювету строго горизонтально (рис. 2.3,а). Казалось бы, он должен распространяться внутри кюветы тоже горизонтально. Однако, как показывает опыт, световой

луч в жидкости будет все более изгибаться книзу - в сторону слоев оптически более плотных.

Это нетрудно объяснить, если принять во внимание что бесконечно узкий световой луч есть идеализация, а в действительности мы имеем дело со световыми пучками конечной ширины. Пусть световой пучок входит в кювету строго горизонтально (рис. 2.3,а). Штриховые линии изображают сечения волнового фронта пучка в разных точках вдоль оси пучка; стрелками показаны световые лучи. Читателю, не знакомому с понятием волнового фронта, достаточно будет сообщить, что в любой момент времени все точки волнового фронта находятся в

одной и той же фазе колебания и что в каждой точке пространства поверхность волнового фронта и световой луч взаимно перпендикулярны. Рассмотрим фронт АВ светового пучка, только что вошедшего в жидкость. Пусть Од - скорость света в точке А, а - в точке В. Напомним, что показатель преломления равен скорости света в вакууме, деленной на скорость света в среде. Поскольку показатель преломления в точке А меньше, чем в точке В, то, следовательно. Од > Отсюда следует, что вертикальный, вначале волновой, фронт пучка (фронт АВ] будет по мере распространения пучка в жидкости все более наклоняться, как это показано на