Про міражі відомо все і нічого. З одного боку, важко знайти людину, яка хоч раз в житті не бачив би найпростіший міраж - блакитне озерце на розпеченому шосе. Оптики дохідливо, з кресленням і формулами, розкажуть про це явище. З іншого - тисячі людей спостерігали в небі буквально висять міста, химерні замки і навіть цілі армії, але ось тут у фахівців немає пояснень цьому природному феномену. Вивчати міражі практично неможливо, адже вони не з'являються на замовлення. Їх господиня, Фата Моргана, завжди оригінальна і непередбачувана.
Люди бачили міражі починаючи з глибокої давнини, про що збереглося чимало переказів. Особливо барвисті розповіді про міражі Палестини залишилися від хрестоносців, яким, втім, ніхто особливо не вірив. Аж надто любили прибрехати лицарі про чудеса Сходу. Початок наукового спостереження за цим оптичним фокусом збіглося з появою суднового журналу, в який детально записувалося все незвичайне. Відкриємо старовинну книгу «Поденні записки про плавання на північний кутовий промисел, що містять дослідження і здобуття на східному березі Гренландії». У ній йдеться про велике місто, який спостерігав влітку 1820 командир судна «Баффін», повному замків і храмів, дуже схожих на стародавні будови. Моряк докладно замалював це чудове явище, але свідоцтва пізніше, звичайно ж, не підтвердилися.
Але чемпіоном по міражів вже давно визнають далеку холодну Аляску. Чим сильніше холоднеча, тим чіткіше і красивіше виникають в її небі бачення. Постійно фіксувати появу міражів в тих краях почали тільки в XIX столітті. Так, в 1889 році місцевий житель, прогулюючись поблизу гори Феруетер, що на південному сході півострова, спостерігав силует великого міста - з хмарочосами, високими вежами і шпилями, храмами, схожими на мечеті. Джерело міражу міг знаходитися за тисячі кілометрів від Аляски.
До речі, Аляска і до цього дня залишається одним з кращих місць в світі для появи міражів. Там навіть створено спеціальне товариство з вивчення природних оптичних явищ, яке випускає журнал спостереження міражів, а туристів з Канади і США возять на автобусах помилуватися, як на рівному океанському обрії прямо з безодні встають гори, а потім невідомо куди зникають.
Але для того щоб побачити справжній міраж, зовсім не обов'язково їхати на Аляску. Якщо в жаркий літній день встати на шосе проти сонця, то можна помітити, як дорожнє полотно в 2-3 кілометрах від нас ніби занурюється в блискуче на сонці озеро. Спробуємо наблизитися до «озера» - воно відсунеться, і скільки б ми не йшли у напрямку до нього, воно незмінно буде знаходитися на віддалі. Саме ці міражі в давнину доводили до відчаю подорожніх, знемагає від спеки і спраги. У літературі такий вид міражу називають оазисним, або озерним, а не схильні до лірики фізики називають його нижнім, і зараз ми зрозуміємо чому.
Ті ж міражі - замки, міста і гори, - з яких ми почали свою розповідь, хоч і різноманітніше озерних, але в цілому схожі з ними в поясненні. Вчені називають їх верхніми міражами. У «Метеорології» Аристотеля наведено характерний приклад, як жителі Сіракуз бачили іноді протягом декількох годин берег континентальної Італії, хоча до нього 150 км. Подібні явища також викликані перерозподілом теплих і холодних шарів повітря. Зменшення його щільності з висотою «змушує» промені, відбиті від предметів, що знаходяться невисоко над горизонтом, скривлюватися донизу. А закони оптики такі, що ми завжди бачимо предмет у напрямку останнього відрізка шляху світлового променя. Тому атмосферна рефракція піднімає предмети, що і дозволяє заглянути за межу горизонту. Якщо є міраж нижній і верхній, чому б не бути боковому? Дивовижні явища часто можна спостерігати у добре прогрітих стін будівель. «Наближаючись до стіни форту, зробленої з піщанику, я раптом помітив, що вона заблищала як дзеркало і в ній відбилися і пилові пальми, і верблюди, тягли на горбах наші гармати», - описує свої враження від Тунісу французький офіцер Лазар Погю. А голландський астроном і популяризатор науки Марсель Міннарт пропонував такий оптичний фокус: «Встаньте у довгої стіни на відстані витягнутої руки і дивіться на блискучий металевий предмет, який ваш товариш поступово наближає до стіни в іншого кінця. Коли предмет виявиться на відстані кількох сантиметрів від стіни, його контури спотворяться, і ви побачите на стіні його відображення, як якщо б вона була дзеркальною. У дуже спекотний день зображень може бути навіть два ». Природа цього міражу точно така ж, як у озерного. Звичайно, промені світла відбиваються від стіни, а від пов'язаною з нею більш гарячої прошарку повітря.
Яким же чином вчені намагаються пояснити подібні явища?
Якщо, наприклад, слідувати теорії Фрайзер-Маха, то для виникнення фата-морган необхідно, щоб залежність температури повітря від висоти була нелінійної. Спочатку температура зростає з висотою, але з деякого рівня швидкість її зростання зменшується. Подібний температурний профіль, тільки з більш крутим «переломом», вчені називають повітряною лінзою. Існування такого ефекту метеорологами обґрунтовано, але стверджувати, що саме він є причиною виникнення фата моргана, рано.
Олексій Савін, кандидат фізико-математичних наук