Хотя миражи являются наиболее известными явлениями атмосферной рефракции , надвигающиеся и подобные явления рефракции миражей не вызывают. Миражи показывают дополнительное изображение или изображения миражированного объекта, а нависающие, возвышающиеся, наклоняющиеся и погружающиеся - нет. Никакого перевернутого образа в этих явлениях также нет. В зависимости от атмосферных условий объекты могут казаться приподнятыми или опущенными, вытянутыми или сгорбленными. Эти явления могут возникать вместе, по-разному меняя внешний вид разных частей предметов. Иногда эти явления могут происходить вместе с настоящим миражом. [1] [2]
Вырисовывание — наиболее заметное и наиболее часто наблюдаемое из этих явлений рефракции. Это аномально большая рефракция объекта, которая увеличивает видимую высоту удаленных объектов и иногда позволяет наблюдателю увидеть объекты, которые в нормальных условиях расположены ниже горизонта. Одно из самых известных наблюдений было сделано Уильямом Лэтэмом 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 их нельзя различить с этой низкой точки с помощью лучших очков. Казалось, они находились всего в нескольких милях отсюда и простирались на несколько лиг вдоль побережья. [3]
Томас Джефферсон отметил феномен надвигания в своей книге «Заметки о штате Вирджиния» :
Примерно в 40 милях отсюда, на юге, есть одинокая гора, естественная форма которой, как мы видим, представляет собой правильный конус; но из-за эффекта надвигания он иногда почти полностью скрывается за горизонтом; иногда он поднимается более остро и приподнято, его вершина плоская и такая же широкая, как и основание. Короче говоря, временами он принимает самые причудливые формы, и все это, возможно, подряд в одно и то же утро. [4]
Он не смог объяснить это явление и не думал, что рефракция может объясняться воспринимаемыми изменениями формы рассматриваемого объекта.
Другие известные наблюдения, получившие название «миражи», на самом деле могут относиться к надвигающимся явлениям. Один из них был описан в журнале Scientific American от 25 августа 1894 года как «замечательный мираж, увиденный жителями Буффало, штат Нью-Йорк ». [5] [6] [7] Такое надвигающееся явление — иногда с очевидным увеличением противоположных берегов — сообщалось над Великими озерами . Береговые линии Канады наблюдались из Рочестера, штат Нью-Йорк , через озеро Онтарио и из Кливленда через озеро Эри . Формы рельефа на расстоянии более 50 миль (80 км), обычно за горизонтом, иногда воспринимались как находящиеся на расстоянии 6 миль (10 км).
Надвигающееся явление чаще всего наблюдается в полярных регионах . Луминг иногда был 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 видеть все вокруг планеты достаточного размера и с достаточным градиентом плотности атмосферы . [8]
Погружение – это противоположность надвигающемуся. При погружении неподвижные объекты, которые обычно видны над горизонтом , кажутся опущенными или даже могут исчезнуть за горизонтом. При надвигании кривизна лучей увеличивается, а при опускании дает противоположный эффект. [9] В целом, вырисовывание 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 предметы кажутся вытянутыми; при наклоне предметы кажутся укороченными. Кажущееся растяжение и укорочение объектов несимметрично и зависит от термического профиля атмосферы. Кривизна лучей в некоторых местах меняется быстрее, поскольку тепловой профиль искривлен. [2] [9]
Эти три изображения были сделаны из одного и того же места в разные дни и в разных атмосферных условиях. На верхнем кадре видно приближение. Форма острова не искажена, а приподнята. В среднем кадре изображена вырисовывающаяся башня. Самый нижний кадр представляет собой верхний мираж островов из 5 изображений. Как видно на изображении, различные явления рефракции не являются независимыми друг от друга и могут возникать вместе как комбинация, в зависимости от атмосферных условий. [2]
Если теперь плотность воздуха в рассматриваемом месте уменьшается с увеличением высоты, как это почти всегда происходит, верхняя часть волнового фронта будет двигаться быстрее, чем нижняя, и путь будет изгибаться к земле. вдоль кривой, радиус которой зависит от скорости уменьшения этой плотности. Например, пусть исправленная высота барометра равна 760 мм, температура 17°С, скорость снижения температуры с высотой 5°С. за километр; условия, которые нередко возникают на уровне моря. Подставляя эти значения в уравнение высоты плотности, оказывается, что градиент плотности будет таким, что, если он будет непрерывным, предел атмосферы будет достигнут на высоте около 10 километров. Следовательно, при этих обстоятельствах скорость света на высоте 10 километров будет равна его скорости на поверхности в соотношении 1 000 276 к 1 000 000, примерно, поскольку показатель преломления нижнего слоя воздуха будет равен 1 000 276 о. Таким образом, радиус кривизны r точно определяется в километрах 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 на ней будет включать в себя всю поверхность - что он сможет осмотреться вокруг и, как кто-то сказал: увидеть свою спину.
надвигается.
