Miraż - Mirage

Różnego rodzaju miraże w jednym miejscu robione w ciągu sześciu minut, nie pokazane w porządku chronologicznym.

Złudzenie jest naturalnie występujące zjawiska optycznego , w którym promienie świetlne zginania poprzez załamania światła w celu wytworzenia przemieszczony obraz odległych obiektów lub powietrznej. Słowo to w języku angielskim pochodzi z francuskiego (se) mirer , od łacińskiego mirari , co oznacza „patrzyć, podziwiać”.

Miraże można podzielić na „gorsze” (co oznacza niższe), „lepsze” (co oznacza wyższe) i „ Fata Morgana ”, jeden rodzaj wyższego mirażu składającego się z serii niezwykle skomplikowanych, pionowo ułożonych obrazów, które tworzą jeden szybko zmieniający się miraż .

W przeciwieństwie do halucynacji , miraż jest prawdziwym zjawiskiem optycznym, które można uchwycić kamerą, ponieważ promienie świetlne są w rzeczywistości załamywane, tworząc fałszywy obraz w lokalizacji obserwatora. Jednak to, co obraz wydaje się przedstawiać, jest określane przez zdolności interpretacyjne ludzkiego umysłu. Na przykład gorsze obrazy na lądzie bardzo łatwo pomylić z odbiciami od małego akwenu.

Gorszy miraż

Gorszy miraż widziany na pustyni Mojave wiosną w Nevadzie

W gorszym mirażu obraz mirażu pojawia się pod rzeczywistym obiektem. Prawdziwym obiektem w gorszym mirażu jest (niebieskie) niebo lub jakikolwiek odległy (a więc niebieskawy) obiekt w tym samym kierunku. Miraż powoduje, że obserwator widzi jasną i niebieskawą plamę na ziemi.

Wszystkie promienie świetlne pochodzące z określonego odległego obiektu przechodzą przez prawie te same warstwy powietrza i wszystkie są załamywane pod mniej więcej tym samym kątem . Dlatego promienie wychodzące z góry obiektu będą docierać niżej niż te z dołu. Obraz jest zwykle odwrócony do góry nogami, co wzmacnia złudzenie, że obraz nieba widziany w oddali jest lustrzanym odbiciem w kałuży wody lub oleju działającej jak lustro .

Gorsze obrazy nie są stabilne. Ponieważ cieplejsze powietrze unosi się, podczas gdy chłodniejsze (jest gęstsze ) opada, warstwy mieszają się, powodując turbulencje . Obraz zostanie odpowiednio zniekształcony ; może wibrować lub być rozciągnięty w pionie ( piętro ) lub w poziomie ( pochylony ). Możliwe jest również połączenie wibracji i wydłużenia. Jeśli występuje kilka warstw temperatury , kilka mirażów może się mieszać, być może powodując podwójne obrazy. W każdym razie miraże są zwykle nie większe niż około pół stopnia wysokości (w przybliżeniu średnica kątowa Słońca i Księżyca) i pochodzą z obiektów znajdujących się w odległości kilkudziesięciu metrów do kilku kilometrów.

Mgiełka ciepła

Miraż na gorącej drodze, w którym „fałszywa woda” pojawia się na drodze, jest najczęściej obserwowanym przykładem mirażu gorszego.
Mgła cieplna widziana przez spaliny z silnika odrzutowego

Heat haze , zwany również heat shimmer , odnosi się do gorszego mirażu obserwowanego podczas oglądania obiektów przez masę ogrzanego powietrza. Typowe przypadki wystąpienia mgiełki cieplnej obejmują obrazy obiektów oglądanych na drogach z betonu asfaltowego (znanego również jako asfalt) i nad murowanymi dachami w upalne dni, nad i za ogniem (np. podczas palenia świec , grzejników tarasowych i ognisk ) oraz przez spaliny z silników odrzutowych . Gdy pojawia się na drogach z powodu gorącego asfaltu, często określa się go mianem „mirażu autostrady”. Występuje również na pustyniach; w takim przypadku jest to określane jako „pustynny miraż”. Zarówno asfalt, jak i piasek mogą stać się bardzo gorące, gdy są wystawione na działanie słońca, z łatwością będąc o ponad 10 C° (18 F°) wyższy niż powietrze metr powyżej, co wystarczy, aby stworzyć warunki odpowiednie do spowodowania mirażu.

Konwekcji powoduje wzrost temperatury powietrza, które różnią się i zmienność pomiędzy gorącego powietrza na powierzchnię drogi, a chłodne powietrze gęstsze powyżej niej powoduje nachylenie w współczynniku załamania powietrza. Daje to efekt rozmytego migotania , który utrudnia rozdzielczość obrazu i nasila się, gdy obraz jest powiększany przez teleskop lub teleobiektyw .

Światło z nieba pod niewielkim kątem do drogi jest załamywane przez gradient indeksu, co sprawia wrażenie, jakby niebo odbijało się od powierzchni drogi. Umysł interpretuje to jako kałużę cieczy (zwykle wody, ale prawdopodobnie innych, takich jak olej) na drodze, ponieważ niektóre rodzaje cieczy również odbijają niebo. Iluzja zanika, gdy obserwator zbliża się do złudzonego obiektu.

Zamglenie cieplne nie jest związane z atmosferycznym zjawiskiem zamglenia .

Doskonały miraż

Powyżej: wspaniały miraż samolotu na lodzie, stacja McMurdo
Poniżej: sztuczny miraż, wykorzystujący roztwory cukru do symulacji warstw inwersji.

Nadrzędny miraż to taki, w którym obraz mirażu wydaje się znajdować nad rzeczywistym obiektem. Nadrzędny miraż występuje, gdy powietrze poniżej linii wzroku jest zimniejsze niż powietrze nad nim. Ten niezwykły układ nazywa się inwersją temperatury , ponieważ ciepłe powietrze nad zimnym jest przeciwieństwem normalnego gradientu temperatury atmosfery w ciągu dnia. Przechodząc przez inwersję temperatury, promienie świetlne zaginają się w dół, dzięki czemu obraz pojawia się nad prawdziwym obiektem, stąd nazwa nadrzędna . Lepsze miraże wydają się być bardziej stabilne niż gorsze miraże, ponieważ zimne powietrze nie ma tendencji do poruszania się w górę, a ciepłe nie ma tendencji do poruszania się w dół.

Doskonałe miraże są dość powszechne w regionach polarnych , zwłaszcza na dużych taflach lodu, które mają jednorodną niską temperaturę. Lepsze miraże występują również na bardziej umiarkowanych szerokościach geograficznych, chociaż w tych przypadkach są słabsze i wydają się mniej gładkie i stabilne. Na przykład odległa linia brzegowa może wydawać się górująca i wyglądać wyżej (a zatem być może bliżej) niż jest w rzeczywistości. Z powodu turbulencji wydaje się, że tańczą kolce i wieże. Ten rodzaj mirażu jest również nazywany Fata Morgana lub hafgerðingar w języku islandzkim .

Nadrzędny miraż może znajdować się po prawej stronie lub do góry nogami, w zależności od odległości od prawdziwego obiektu i gradientu temperatury. Często obraz pojawia się jako zniekształcona mieszanina części górnych i dolnych.

Ponieważ Ziemia jest okrągła, jeśli krzywizna promieni świetlnych zginająca się w dół jest mniej więcej taka sama jak krzywizna Ziemi , promienie świetlne mogą przemieszczać się na duże odległości, w tym spoza horyzontu. Zostało to zaobserwowane i udokumentowane w 1596 roku, kiedy statek w poszukiwaniu przejścia północno-wschodniego utknął w lodzie w Nowej Ziemi , za kołem podbiegunowym . Słońce wschodziło dwa tygodnie wcześniej niż oczekiwano; prawdziwe Słońce wciąż znajdowało się poniżej horyzontu, ale jego promienie światła podążały za krzywizną Ziemi. Efekt ten jest często nazywany mirażem Nowej Ziemi . Na każde 111,12 kilometra (69,05 mil) promienie światła przemieszczają się równolegle do powierzchni Ziemi, Słońce będzie się pojawiać na horyzoncie o 1° wyżej. Aby było to możliwe, warstwa inwersji musi mieć odpowiedni gradient temperatury na całej odległości.

W ten sam sposób statki, które są tak daleko, że nie powinny być widoczne nad horyzontem geometrycznym, mogą pojawiać się na horyzoncie lub nawet nad nim jako lepsze miraże. To może wyjaśniać niektóre historie o latających statkach lub przybrzeżnych miastach na niebie, jak opisali niektórzy polarnicy. Są to przykłady tak zwanych arktycznych mirażów , czyli hillingar w języku islandzkim.

Jeśli pionowy gradient temperatury wynosi +12,9 C° na 100 metrów (gdzie znak dodatni oznacza wzrost temperatury na większych wysokościach), to poziome promienie świetlne będą podążać za krzywizną Ziemi, a horyzont będzie wydawał się płaski. Jeśli nachylenie jest mniejsze (jak to prawie zawsze jest), promienie nie są wystarczająco wygięte i gubią się w przestrzeni, co jest normalną sytuacją kulistego, wypukłego „horyzontu”.

W niektórych sytuacjach odległe obiekty można podnosić lub opuszczać, rozciągać lub skracać bez udziału mirażu.

Fata Morgana

Fata Morgana (nazwa pochodzi od włoskiego przekładu Morgan le Fay , bajki, shapeshifting przyrodnią siostrą króla Artura) jest bardzo skomplikowane przełożonego miraż. Pojawia się z naprzemiennie skompresowanymi i rozciągniętymi obszarami, wyprostowanymi obrazami i odwróconymi obrazami. Fata Morgana to także szybko zmieniający się miraż.

Miraże Fata Morgana są najczęściej spotykane w rejonach polarnych , zwłaszcza nad dużymi taflami lodu o jednorodnie niskiej temperaturze, ale można je zaobserwować niemal wszędzie. W rejonach polarnych Fata Morganę można zaobserwować w chłodne dni; na obszarach pustynnych oraz nad oceanami i jeziorami Fata Morganę można zaobserwować w upalne dni. Dla Fata Morgany inwersja temperatury musi być wystarczająco silna, aby krzywizny promieni świetlnych w obrębie inwersji były silniejsze niż krzywizna Ziemi .

Promienie uginają się i tworzą łuki . Obserwator musi znajdować się w kanale atmosferycznym, aby móc zobaczyć Fata Morganę. Miraże Fata Morgana mogą być obserwowane z dowolnej wysokości w ziemskiej atmosferze , w tym ze szczytów gór lub samolotów.

Zniekształcenia obrazu i załamania światła mogą dawać spektakularne efekty. W swojej książce Pursuit: The Chase and Sinking of the "Bismarck" Ludovic Kennedy opisuje incydent, który rzekomo miał miejsce pod Cieśniną Duńską w 1941 roku, po zatonięciu Hood . Bismarck , podczas prowadzonej przez brytyjskie krążowniki Norfolk i Suffolk , przekazywane poza zasięgiem wzroku w mgle morza. W ciągu kilku sekund statek pojawił się ponownie, płynąc z dużą prędkością w kierunku brytyjskich statków. Zaalarmowane krążowniki rozdzieliły się, przewidując nieuchronny atak, a obserwatorzy z obu statków obserwowali ze zdumieniem, jak niemiecki pancernik trzepotał, robił się niewyraźny i znikał. Obserwacja radarowa podczas tych wydarzeń wskazywała, że Bismarck w rzeczywistości nie dokonał żadnych zmian kursu.

Sekwencja Fata Morgany z Wysp Farallon widziana z San Francisco
Ta sama sekwencja co animacja

Miraże nocne

Warunki do wytworzenia mirażu mogą wystąpić zarówno w nocy, jak iw dzień. W pewnych okolicznościach miraże obiektów astronomicznych i miraże świateł z poruszających się pojazdów, samolotów, statków, budynków itp. można obserwować nocą.

Mirage obiektów astronomicznych

Miraż obiektu astronomicznego jest naturalnie występującym zjawiskiem optycznym, w którym promienie świetlne są zaginane w celu uzyskania zniekształconych lub wielokrotnych obrazów obiektu astronomicznego . Miraże można zaobserwować w przypadku takich obiektów astronomicznych jak Słońce , Księżyc , planety , jasne gwiazdy i bardzo jasne komety . Najczęściej obserwowane są miraże o zachodzie i wschodzie słońca .

Zobacz też

Uwagi

Bibliografia

Zewnętrzne linki