Заманчивые или пугающие картины словно парящие в воздухе и появляющиеся в самых разных углах нашей планеты. Многие века люди наблюдают за этими явлениями и, несмотря на все достижения современной науки, не всё могут объяснить.
Даже если двигаться в направлении "от простого к сложному", будет очевидно, что в "лужах" на раскалённом асфальте нет ничего сложного, то откуда берутся целые города, висящие в воздухе, причудливые замки и даже армии - не совсем понятно до сих пор.
Самые древние описания миражей встречаются ещё в папирусах Древнего Египта. Египтяне всерьёз считали, что миражи - призрачные видения давно погибшей страны, затерявшейся в песках.
Объяснить миражи стремились и в Европе . Одной из самых известных историй, связанных с этим оптическим явлением, можно считать историю про Моргану ле Фей. Эта дама была сестрой легендарного короля Артура и как раз в её распоряжении находились миражи, иллюзии и прочие чудесные видения. Разновидность самых сложных миражей и сегодня называется фата-моргана.
Физика миража
Классическое определение гласит: "Мираж - это оптическое явление в атмосфере: отражение света границей между резко различными по плотности слоями воздуха. Для наблюдателя такое отражение заключается в том, что вместе с отдалённым объектом (или участком неба) видно его мнимое изображение, смещённое относительно предмета".
Уж больно мудрёно: оптика, атмосфера, плотность воздуха и прочие параметры. Нельзя ли по-проще? Конечно можно.
Как известно, свет в пространстве распространяется по прямой. Ровно до тех пор, пока не сталкивается с каким-нибудь препятствием или не попадёт в другую среду.
Далеко не все предметы и слои воздуха прогреваются одинаково. Кроме того, воздух движется: более холодный воздух тяжелее и он опускается вниз, тогда как горячий воздух поднимается от поверхности. На стыке этих воздушных потоков лучи света, естественно, преломляются.
Часть лучей, не преломляясь, достигает глаза наблюдателя и формирует картину неба. Другая часть преломляется и падает на землю впереди наблюдателя. Отразившись от земли, эти отраженные лучи в свою очередь тоже попадают в глаз наблюдателя . В результате водитель и пассажиры автомобиля видят впереди голубой участок. Приземный слой воздуха в жаркий день постоянно колеблется, в результате возникает впечатление, а это создает иллюзию водной поверхности.
Если говорить о предметах, находящихся далеко за линией горизонта, то здесь тоже нет ничего сложного: мы всегда видим предмет по направлению последнего отрезка пути светового луча. Поэтому атмосферное преломление лучей (рефракция) "приподнимает" предметы, позволяя заглянуть за черту горизонта.
Места формирования
Чаще всего появление миражей связывают с пустынями . Это вполне закономерно: немало путников становились заложниками чудесных видений, обещающих отдых, прохладу и воду среди песков. В погоне за миражами они, увы, довольно часто гибли. Перед людьми "воочию" на расстоянии 2-3 километров предстают оазисы, до которых в действительности не менее 700 километров.
Одна из самых известных трагедий, связанных с миражами, - гибель каравана в пустыне Эрг-эр-Рави на севере Африки . Так, в 360 километрах от оазиса Бир-Ула жертвой миража стал караван, который вел опытный проводник. Последовав за видением, путешественники отклонились на 60 километров в сторону от колодца.
Впрочем, не только пустыни могут похвастаться чудесными видениями и загадочными картинами. Над морем и даже в близких к полюсам широтах миражи возникают ничуть не реже. Одним из самых подходящих мест для наблюдения за миражами является, как ни странно, Аляска.
Здесь чем злее стужа , тем четче и красивее возникают в небесах души городов, гор и разных предметов. Ещё в далёком 1889 году местный житель, прогуливаясь близ горы Фэруэтер на юго-востоке полуострова, наблюдал силуэт большого города - с небоскребами, высокими башнями и шпилями, храмами, похожими на мечети . Что это был за город, установить не удалось, но не исключено, что он мог находиться за тысячи километров от точки наблюдения.
Самая известная легенда, бытующая среди моряков, - о Летучем Голландце. В записях судовых журналов многих мореплавателей можно встретить записи о встречах с неопознанным судном, не реагировавшем на сигналы, не имевшем опознавательных знаков и таинственным образом исчезавшем через некоторое время.
Есть также свидетельства и о том, что моряки видели крушение судна, но прибыв на предполагаемое место трагедии не находили там ничего, а позднее выяснялось, что виденный корабль терпел бедствие за тысячу километров. Невольные свидетели наблюдали проекцию событий в воздухе.
Виды миражей
Учёные составили целую классификацию миражей. Как ни странно, они бывают разные. Самый простой вид миража - нижний или озёрный . Чаще всего наблюдается над ровной поверхностью: дороги , пустыни, степь. Чтобы возник такой мираж требуется значительная разница между температурой верхних слоёв атмосферы и нижних, ближайших к земле.
Возможен и совершенно обратный эффект: верхний мираж . Чтобы он возник, требуется повышение температуры с высотой. Такие видения более стабильны и "лучшего качества". Верхний мираж может быть прямым или перевернутым, в зависимости от расстояния до истинного объекта и разности температур.
Боковой мираж . Это - отражение от нагретой отвесной стены. Как ни странно, этот вид миража фиксируется крайне редко. В знойные летние дни чаще обращайте внимание на накалившиеся стены больших зданий, возможно, вам посчастливится увидеть мираж.
Уже упоминавшаяся фата-моргана - это самый сложный мираж с резким искажением вида предметов. Условия, при которых они возникают, не описаны до сих пор, хотя все механизмы этого оптического явления давно описаны.
Встречались ли вы с миражами? Были это "лужи" на асфальте или что-то более масштабное? Расскажите, нам очень интересно!
- Большая Советская Энциклопедия
- Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона
- Я. Перельман. "Занимательная физика", Книга 1.
- Журнал "Вокруг света", №9, сентябрь, 2005 год.
- В.А. Мезенцев. Энциклопедия чудес.
Люди видели миражи, начиная с глубокой древности, о чем сохранилось немало преданий.
С одной стороны, трудно найти человека, который хоть раз в жизни не видел бы самый простой мираж - голубое озерцо на раскаленном шоссе. С другой - тысячи людей наблюдали в небе буквально висящие города, причудливые замки и даже целые армии, но вот тут у специалистов нет объяснений этому природному феномену.
1. Миражи бывают нескольких видов:
озерные, или нижние; верхние (они возникают прямо в небе) или миражи дальнего видения; боковые миражи. Более сложный вид миража называется «Фата-Моргана»
2.Нижний (озёрный) мираж.
Нижние миражи возникают преимущественно в тех случаях, когда слои воздуха у поверхности Земли (например, в пустыне) разогреты настолько, что лучи света, исходящие от предметов, сильно искривляются.
3.Жертвами миражей особенно часто оказываются караваны в пустыне Эрг-эр-Рави,
что на Севере Африки. Перед людьми «воочию» на расстоянии 2-3 километров предстают оазисы, до которых в действительности не менее 700 километров
4. Верхний мираж (мираж дальнего видения).
Воздух нагревается от поверхности Земли, и с высотой его температура падает. Однако если над слоем прохладного воздуха оказывается более тёплый (принесённый, например, южными ветрами) и сильно разреженный воздушный слой, а переход между ними довольно резок, то рефракция значительно усиливается. Лучи света, идущие от предметов на Земле, описывают подобие дуги и возвращаются вниз, иногда за десятки, даже сотни километров от своего источника. Тогда наблюдается «поднятие горизонта», или верхний мираж.
5. Жители Лазурного берега Франции ясным утром не раз видели, как на горизонте Средиземного моря, где вода сливается с небом, из моря поднимается цепочка Корсиканских гор
, до которой от Лазурного берега примерно двести километров.
6. Фата-Моргана - сложное оптическое явление в атмосфере,
состоящее из нескольких форм миражей, при котором отдалённые предметы видны многократно и с разнообразными искажениями. Для этого, самого загадочного вида миражей убедительных объяснений пока не найдено. Но, существует множество теорий.
7.
8.
9. Летом, в жаркую погоду, когда ярко светит солнце, на шоссе можно увидеть вдали лужи, отражающие небо.
На самом деле никаких луж нет: это зрительный обман, мираж!
Водная поверхность озера отражает световые лучи и создает изображение прибрежной растительности. Слой воздуха тоже может отражать световые лучи и создавать перевернутое изображение пейзажа, находящегося очень далеко. Это происходит при жаркой погоде: разогретый воздух поднимается вверх и там соприкасается с холодным слоем воздуха.Поверхность соприкосновения, словно зеркало, отражает в безводной пустыне пышную растительность оазиса, который находится очень далеко. Так же и на шоссе небо отражается в лужах, которых на самом деле нет.
10. Тысячи туристов и местных жителей засвидетельствовали мираж, который длился в течение четырех часов в городе Пэнлай у восточного побережья Китая. Туманы создали изображение города
, с современными высотными зданиями, широкими городскими улицами и шумными автомобилями. В городе Penglai два дня лил дождь прежде, чем произошло это редкое погодное явление.
11.А этот мираж появился у берегов китайского курортного острова Хайнань.
Как сообщают, мираж возник из-за аномально высокой температуры воздуха, которая установилась на острове, обычно несвойственной этому времени года.
В видео ниже вы увидите целый призрачный город, который появился на некоторое время на восточном берегу Китая.
Мираж в переводе с французского означает "видимость" и является оптическим явлением в атмосфере, которое делает видимыми предметы, которые в действительности находятся вдали от места наблюдения, и отображают их в искаженном виде или создают мнимое изображение. Это одна из самых интересных и удивительных загадок природы. Давайте же побольше узнаем о них.
Люди видели миражи, начиная с глубокой древности, о чем сохранилось немало преданий. С одной стороны, трудно найти человека, который хоть раз в жизни не видел бы самый простой мираж - голубое озерцо на раскаленном шоссе. С другой - тысячи людей наблюдали в небе буквально висящие города, причудливые замки и даже целые армии, но вот тут у специалистов нет объяснений этому природному феномену.
Миражи бывают нескольких видов: озерные, или нижние; верхние (они возникают прямо в небе) или миражи дальнего видения; боковые миражи. Более сложный вид миража называется "Фата-Моргана"
Нижний (озёрный) мираж. Нижние миражи возникают преимущественно в тех случаях, когда слои воздуха у поверхности Земли (например, в пустыне) разогреты настолько, что лучи света, исходящие от предметов, сильно искривляются.
Жертвами миражей особенно часто оказываются караваны в пустыне Эрг-эр-Рави что на Севере Африки. Перед людьми "воочию" на расстоянии 2-3 километров предстают оазисы, до которых в действительности не менее 700 километров
Верхний мираж (мираж дальнего видения) Воздух нагревается от поверхности Земли, и с высотой его температура падает. Однако если над слоем прохладного воздуха оказывается более тёплый (принесённый, например, южными ветрами) и сильно разреженный воздушный слой, а переход между ними довольно резок, то рефракция значительно усиливается. Лучи света, идущие от предметов на Земле, описывают подобие дуги и возвращаются вниз, иногда за десятки, даже сотни километров от своего источника. Тогда наблюдается "поднятие горизонта", или верхний мираж.
Жители Лазурного берега Франции ясным утром не раз видели, как на горизонте Средиземного моря, где вода сливается с небом, из моря поднимается цепочка Корсиканских гор, до которой от Лазурного берега примерно двести километров.
Фата-Моргана - сложное оптическое явление в атмосфере, состоящее из нескольких форм миражей, при котором отдалённые предметы видны многократно и с разнообразными искажениями. Для этого, самого загадочного вида миражей убедительных объяснений пока не найдено. Но, существует множество теорий.
Люди видели миражи, начиная с глубокой древности, о чем сохранилось немало преданий. С одной стороны, трудно найти человека, который хоть раз в жизни не видел бы самый простой мираж — голубое озерцо на раскаленном шоссе. С другой — тысячи людей наблюдали в небе буквально висящие города, причудливые замки и даже целые армии, но вот тут у специалистов нет объяснений этому природному феномену.
Поверхность соприкосновения, словно зеркало, отражает в безводной пустыне пышную растительность оазиса, который находится очень далеко. Так же и на шоссе небо отражается в лужах, которых на самом деле нет.
Миражи в пустыне Сахара
В пустыне Сахара ежегодно наблюдается огромное число миражей. Иногда миражи обманывают даже очень опытных проводников караванов. Так, в середине 20 века в пустыне погибли 60 человек и 90 верблюдов. Караван погнался за миражом, который увёл его на 60 километров в сторону от колодца. Теперь составлены даже специальные карты миражей с отметкой мест, где и какие явления обычно наблюдаются.
Редко встречающаяся форма миража, когда на горизонте появляются сложные и быстро меняющиеся изображения предметов - фата моргана. Мираж представляет собою изображения реально существующего предмета, часто увеличенное и сильно искаженное. Его можно зарисовать, сфотографировать, заснять на плёнку.
Различают несколько видов миражей: верхние, нижние, боковые, сложные.
Наиболее часто встречаются первые два, и вызваны они резким уменьшение плотности воздуха с высотой.
Нижние миражи возникают, когда у самой поверхности имеется сравнительно тонкий слой очень тёплого воздуха. Лучи от наземных предметов на границе с ним испытывают полное внутреннее отражение. Такой тёплый слой воздуха играет роль как бы воздушного зеркала.
Условия, благоприятствующие возникновению нижних миражей, обычно реализуются в степях и пустынях, при солнечной и безветренной погоде. Это состояние крайне неустойчивое, ведь сильно нагретый, а значит, более легкий воздух, находится внизу, под слоем более холодного и тяжёлого.
Верхние миражи возникают, когда плотность воздуха с высотой быстро уменьшается. Изображение получается над предметом.
Миражи — явление обычное не только для жарких пустынь, но и для холодных арктических территорий. Главное — неравномерно нагретые слои воздуха, которые в избытке присутствуют в этих уголках Земли. В зависимости от расположения слоев «бутерброда» миражи бывают двух типов — нижние и верхние. Нижним называется самый известный мираж — пустынный. Он появляется, когда у поверхности земли образуется прослойка более горячего воздуха. Понятно, что чаще всего они возникают в пустыне, когда солнце нагревает землю до состояния раскаленной сковороды. Но ехать в пустыню для того, чтобы увидеть такой мираж, вовсе необязательно — солнечным летним днем их полно и в нашей средней полосе, достаточно посмотреть на асфальт. Да, эти небольшие «лужи», которые возникают в мареве на шоссе, не что иное, как самый настоящий нижний мираж.
Источники: fotokto.ru, www.liveinternet.ru, otvet.mail.ru, www.stihi.ru, www.bugaga.ru
Аномальная зона Адыгеи
Аристотель Фиораванти – последнее слово итальянского зодчего
Космоплан X 37b
Дом ночных призраков
Домик на дереве
Нет ни одного ребенка, да и взрослого тоже, который бы не мечтал о настоящем домике на дереве. Домике, где можно...
Лондон - столица Великобретании
Лондон является Меккой для туристов благодаря своим старинным зданиям и постройкам, которые можно смело отнести к шедеврам архитектуры. Самой главной достопримечательностью...
Музей Замка в Мальборке
Сейчас хозяином крепости над Ногатом является Музей Замка в Мальборке, основанный в 1961 году. Основными заданиями Музея являются: забота про старинный...
Озеро Онтарио
Название озера Онтарио происходит от « ontario », означающее на языке Гуронов «большое озеро». Значительно позже северная часть озера, которая...
Каспийское море-озеро
Самым большим озером на планете считается Каспийское море. Его площадь равна почти 400 квадратным километрам. По поводу него до...
Легенды и тайны священной горы Кайлас
Большинство паломников и пилигримов добираются до Кайласа именно с целью совершить кору. Считается, что даже однократный обход вокруг Кайласа...
Солнечная электростанция в Минске станет частью комплексного проекта «Газпрома»
«Зеленые здания» в Минске, строящиеся по стандарту B-REA-M, называли самым амбициозным проектом в столице Беларуси, притом еще и достаточно инновационным. Одна...
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ПРИМОРСКОГО КРАЯ
КРАЕВОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ
ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
«ПРОМЫШЛЕННО - ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ»
Выполнил:Агеенко Павел Анатольевич
03.11.1998 года рождения
Руководитель:
Гужвина Маргарита Викторовна
г. Дальнереченск
2016 г.
Содержание
Введение
1. Классификация миражей и причина их появления
1.1 Нижний мираж
1.2 Верхний мираж
1.3 Боковой мираж
1.4 Фата-моргана
2. Моделирование миражей 2.1 Эксперименты Роберта Вуда
2.2 Моделирование миражей в лаборатории
3. Применение эффекта миража
4. Заключение
5. Список использованной литературы
6. Приложение
Видимое не всегда соответствует действительному.
Н. Коперник
МИРАЖ – ПРИРОДНОЕ ОПТИЧЕСКОЕ ЯВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. Актуальность -
С самого начала изучения оптики мы знаем, что в оптически однородной среде свет распространяется прямолинейно. А вот существование оптически неоднородных сред только предполагается, и в курсе обучения никак не доказывается. Объясняется это тем, что соответствующие опыты, если и не сложны, то трудоемки. Чаще всего в них используются твердые прозрачные тела, которые дают заметное рассеяние света. Я же решил хорошо подумать и приготовить жидкую оптически неоднородную среду. Учебные исследования данной среды, привели к наблюдению в ней полного внутреннего отражения. Что позволило узнать в нем природный мираж-явление, которое в повседневной жизни часто становится неузнаваемым и превращается в «неопознанный объект».
2. Проблема - Возможность создания оптически неоднородной среды с помощью простого лабораторного оборудования и изучения поведения светового луча в этой среде.
3. Цель – Собрать и проанализировать материал о миражах. Смоделировать мираж на несложном лабораторном оборудовании.
4. Объект - Миражи.
5. Предмет - Оптические явления в атмосфере.
6. Задачи -
1. На основе подобранной и изученной литературы сделать выводы: что такое мираж и где он возникает; какие виды миражей существуют, указать причины их образования.
2. Выполнить лабораторное моделирование миражей, провести исследования и дать им обоснование.
3. Показать область применения оптического явления в технике на современном этапе развития науки.
7. Рабочая гипотеза: Убедиться в криволинейном распространении света в оптически неоднородной среде, полученной неравномерным нагревом воды и воздуха.
8. Метод исследования - сбор, анализ и обобщение информации; проведение экспериментов.
9. Предполагаемая новизна
Оптика неоднородных сред - это достаточно обширная и совсем не простая область физики, которая имеет важное научно- практическое значение и интенсивно развивается. Описание эффектных физических опытов по получению искусственных миражей с использованием жидкостей началось с 1899г. Американский физик Роберт Вуд наблюдал траекторию луча в сосуде, наполненном раствором соли. В 1914г. Л.И.Мандельштам – выдающийся русский физик поставил изящный опыт, показывающий, что при полном отражении свет на небольшую глубину проникает из оптически более плотной в оптически менее плотную среду. Сохраняя идею этих опытов, модернизируя их можно создать другие условия для моделирования миража, предложив нагревать верхний шар воды в высоком цилиндрическом сосуде. Получить искривленный луч лазера на границе холодной и горячей воды.
10. Этапы работы
1) Воспроизведение опыта Вуда, анализ недостатков и достоинств;
2) Подготовка лабораторного оборудования для проведения эксперимента;
3) Проведение эксперимента, описание его теоретических основ.
4) Выводы на основе результатов опыта.
5) Подготовка презентации по выводам и результатам.
11. Способы оценки
Сравнение результатов с ранее проведенными опытами. Опыты показали, что в оптически неоднородной среде луч света всегда изгибается выпуклостью в сторону уменьшения показателя преломления среды. Зная это правило нетрудно понять происхождение миражей. В результате работы появилась возможность дальнейшего моделирования различных типов миражей, поиска новых экзотических миражей и объяснения других оптических иллюзий, связанных с оптической неоднородностью среды. Исследование явления может быть продолжено при изучении и моделировании оптических явлений в атмосфере.
1. Классификация миражей и причины их появления
Миражи бывают, условно говоря, трех видов. Условно - потому что эти атмосферные явления по своей форме и по причинам, вызывающим их, очень разнообразны. Атмосферные миражи делятся на нижние, (видимые под объектом), верхние (видимые над объектом) и боковые. Более сложные виды миражей называется "Фата-Моргана", двойные и тройные, объемные миражи, миражи сверхдальнего видения.
1.1 Нижний мираж
Нижние (озерные) миражи весьма обычны. Наиболее часто они возникают в пустынях, где состояние воздуха, при котором возникают нижние миражи, крайне неустойчивое. Ведь внизу, у земли, лежит сильно нагретый, а значит, более легкий воздух, а выше него - более холодный и тяжелый. Нижние миражи возникают при очень быстром уменьшении температуры с высотою, т. е. при очень больших градиентах температуры > 3,42°С/100 м. Приземный теплый слой воздуха, играет роль зеркала, т.е. именно здесь происходит поворот лучей. Лучи идущие от предмета под некоторым углом, переходя из слоя в слой, преломляются и искривляются выпуклостью в сторону менее плотных слоев, в данном случае вниз. Может наступить такой момент, когда угол отклонения луча достигает 90 градусов. В этом случае искривленный луч дает обратное изображение предметов и участка неба, расположенного за ним.(рис.1.1а,б)
Мираж называется нижним, так как изображение предмета помещается под предметом. (рис.1.1 в,г)
Список литературы
1. Булат В.Л. Оптические явления в природе. - М.: Просвещение, 1974.
2.Буховцев Б. Б. Физика 10. - М.: Просвещение, 1987.
3. Вуд Ф. Искусственные миражи // Журнал «Квант». 1971. № 10.
4. Гершензон Е.М., Малов Н.Н., Мансуров А.Н. Курс общей физики. - М.: Просвещение, 1987.
5. Глинская Е.А., Титова Б.В. Межпредметные связи в обучении. – Тула. 1980.
6. Королев Ф.А. Курс физики. - М., Просвещение 1988.
7. Майер В.В. Полное отражение света в простых опытах. - М.: Наука, 1986.
8. Майер В.В.. Простые опыты по криволинейному распространению света. – М.: Наука, 1984.
9. Майер В.В. Свет в оптически неоднородной среде: Учебные исследования. – М.: Физматлит, 2007.
10. Миннарт М.Свет и цвет в природе. – М.: Наука, 1969.
11. Л.Тарасов, Л.В. Тарасова А.Н.. Беседы о преломлении света. - М.: Наука, 1982.
Интернет - ресурсы
