Хотя миражи являются наиболее известными явлениями атмосферной рефракции , надвигающиеся и подобные явления рефракции не создают миражи. Миражи показывают дополнительное изображение или изображения миражируемого объекта, в то время как надвигающиеся, возвышающиеся, наклоняющиеся и опускающиеся объекты этого не делают. В этих явлениях также нет перевернутого изображения. В зависимости от атмосферных условий объекты могут казаться поднятыми или опущенными, вытянутыми или наклоненными. Эти явления могут происходить вместе, изменяя внешний вид различных частей объектов по-разному. Иногда эти явления могут происходить вместе с настоящим миражом. [1] [2]
Looming — наиболее заметное и наиболее часто наблюдаемое из этих явлений рефракции. Это аномально большое преломление объекта, которое увеличивает видимую высоту удаленных объектов и иногда позволяет наблюдателю видеть объекты, которые в обычных условиях находятся ниже горизонта. Одно из самых известных наблюдений looming было сделано Уильямом Латамом в 1798 году, который писал:
Я мог очень ясно видеть скалы на противоположном берегу; которые, в ближайшей части, находятся на расстоянии от сорока до пятидесяти миль и не могут быть различимы с этой низкой позиции с помощью лучших очков. Они казались всего в нескольких милях и, казалось, простирались на несколько лиг вдоль побережья. [3]
Томас Джефферсон описал феномен надвигающейся угрозы в своей книге « Заметки о штате Вирджиния» :
На юге, примерно в 40 милях отсюда, есть одинокая гора, чья естественная форма, как она там представлена, представляет собой правильный конус; но, под воздействием нависания, она иногда почти полностью опускается в горизонт; иногда она поднимается более остро и более возвышенно, ее вершина плоская и такая же широкая, как и ее основание. Короче говоря, она принимает порой самые причудливые формы, и все это, возможно, последовательно в одно и то же утро. [4]
Он не смог объяснить это явление и не считал, что рефракция может объяснить воспринимаемые изменения формы рассматриваемого объекта.
Другие известные наблюдения, которые назывались «миражами», на самом деле могут относиться к надвигающимся частям. Одна из них была описана в Scientific American 25 августа 1894 года как «замечательный мираж, увиденный гражданами Буффало, штат Нью-Йорк ». [5] [6] [7] Такие надвигающиеся чащи — иногда с кажущимся увеличением противоположных берегов — были зарегистрированы над Великими озерами . Канадские береговые линии наблюдались из Рочестера, штат Нью-Йорк , через озеро Онтарио и из Кливленда через озеро Эри . Формы рельефа, удаленные более чем на 50 миль (80 км), обычно за горизонтом, иногда воспринимались как удаленные на 6 миль (10 км).
Чаще всего нависание наблюдается в полярных регионах . Нависание иногда было причиной ошибок, допущенных полярными исследователями; например, Чарльз Уилкс нанес на карту побережье Антарктиды , где позже была обнаружена только вода.
Чем больше размер сферы (планеты, на которой находится наблюдатель), тем менее изогнут горизонт. Расчеты Уильяма Джексона Хамфриса показали, что наблюдатель может иметь возможность видеть весь путь вокруг планеты достаточного размера и с достаточным градиентом плотности атмосферы . [8]
Погружение противоположно нависанию. При погружении неподвижные объекты, которые обычно видны над горизонтом , кажутся опущенными или даже могут исчезнуть за горизонтом. При нависании кривизна лучей увеличивается, в то время как погружение производит противоположный эффект. [9] В целом, нависание более заметно, чем погружение, потому что объекты, которые кажутся растущими, выделяются больше, чем те, которые кажутся уменьшающимися.
Возвышение и наклон — более сложные формы атмосферной рефракции , чем нависание и опускание. В то время как нависание и опускание изменяют видимую высоту объекта, возвышение и наклон изменяют видимую форму самого объекта. При возвышении объекты кажутся вытянутыми; при наклоне объекты кажутся укороченными. Видимое растяжение и укорачивание объектов не симметричны и зависят от теплового профиля атмосферы. Кривизна лучей изменяется быстрее в некоторых местах, поскольку тепловой профиль изогнут. [2] [9]
Эти три изображения были сделаны с одного и того же места в разные дни при разных атмосферных условиях. Верхний кадр показывает нависание. Форма острова не искажена, но приподнята. Средний кадр показывает нависание с возвышающимися башнями. Нижний кадр представляет собой 5-изображенный верхний мираж островов. Как показывает изображение, различные явления рефракции не являются независимыми друг от друга и могут возникать вместе как комбинация, в зависимости от атмосферных условий. [2]
Если же плотность воздуха в рассматриваемом месте уменьшается с увеличением высоты, как это почти всегда и происходит, то верхняя часть фронта волны будет двигаться быстрее нижней, и путь будет изгибаться вниз к земле по кривой, радиус которой зависит от скорости уменьшения этой плотности. Например, пусть исправленная высота барометра будет 760 мм, температура 17 °C, а скорость уменьшения температуры с высотой 5 °C на километр; условия, которые нередко встречаются на уровне моря. При подстановке этих значений в уравнение высоты плотности оказывается, что градиент плотности будет таким, что если он непрерывен, то предел атмосферы будет достигнут на высоте около 10 километров. Следовательно, при этих обстоятельствах скорость света на высоте 10 километров будет относиться к его скорости на поверхности как 1 000 276 к 1 000 000, приблизительно, поскольку показатель преломления нижнего воздуха будет равен 1 000 276, приблизительно. Радиус кривизны r , таким образом, в километрах точно задается уравнением:
Следовательно, r = 36 232 километра, или примерно в 5,7 раза больше радиуса Земли.
Поэтому вполне возможно, что размер планеты и вертикальный градиент плотности ее атмосферы могут быть такими, что горизонт наблюдателя на ней будет включать всю ее поверхность, и он сможет оглядеться вокруг и, как кто-то сказал, увидеть свою собственную спину.
надвигается.
