"Загадки" природы

В радуге нет таких постепенно изменяющихся картин. От каждой капли, находящейся в радужной полосе, в наши глаза падает какой-то один определенный луч. Каждое мгновение эти капли заменяются новыми, но и от них в глаза наблюдателя посылаются те же самые лучи. Таким образом, мы видим долгое время неизменяющуюся радужную полосу. Получается такая же картина, как если бы капли в воздухе висели на одних и тех же местах, а не падали на землю.

Так наука объясняет это красивое природное явление. Вызывается оно самыми естественными причинами.

В давно прошедшие времена, когда знание природы было очень невелико, радугу считали «божьим знамением» о том, что дождя больше не будет.

Следы поверья сохранились до наших дней. Еще и теперь некоторые думают, что радуга на небе – знак того, что дождь прошел и больше его не будет. Но примета несостоятельна. Радуга бывает и до дождя, и во время дождя, и после того, как дождь прошел.

Одним из первых людей, который дал научное объяснение появления радуги, был итальянский ученый Доминис. Это было в начале XVII века. Церковь в те времена жестоко расправлялась со всеми, кто пытался объяснить явления природы естественными причинами, не прибегая к помощи сверхъестественных сил. Поплатился за это и Доминис. Он был отлучен от церкви, объявлен вне закона и брошен в тюрьму. В ней он и умер. Труп ученого был сожжен вместе с его трудами.

На небе можно видеть иногда не одну, а две, три и более радуг.

Как они возникают?

Посмотрите на рисунок 29. На нем показано двойное полное внутреннее отражение солнечных лучей в капле воды. В отличие от случая, изображенного на рисунке 27, здесь луч света дважды отражается от внутренней стенки капли и при этом также разлагается в спектр.

Двойная радуга имеет вид двух радужных дуг, расположенных одна над другой (рис. 30). Цвета в этих радугах располагаются как бы в обратном порядке: если у нижней радуги ее верхняя часть – красная, а нижняя – фиолетовая, то у верхней радуги в красный цвет окрашена ее нижняя часть, а в фиолетовый – верхняя.

Нижняя радуга получается, как обычно, благодаря простому отражению лучей в определенных каплях дождя. Верхняя же появляется на небе тогда, когда одновременно с простым внутренним отражением лучи солнца испытывают двойное внутреннее отражение в каплях, находящихся выше капель, образующих нижнюю радугу.

Рис. 29. Двойное полное внутреннее отражение лучей Солнца в капле дождя.

Рис. 30. Двойная радуга.

Легко можно понять, почему в верхней радуге цвета располагаются иначе, чем в нижней. При двойном внутреннем отражении от капель, расположенных в самой нижней части радуги, в наш глаз попадают красные лучи, а капли, находящиеся на внешнем ее кольце, посылают в глаза наблюдателя лучи фиолетовые.

Несколько сложнее обстоит дело, когда в воздухе появляются три и более «радужных призрака». Секрет этого явления в том, что радуга может появляться и в тех случаях, когда в каплях дождя отражаются не прямые солнечные лучи, а отраженные водой рек, озер, морских заливов.

7 января 1948 года под Москвой на станции Тарасовская, Ярославской железной дороги, наблюдали редкое явление – зимнюю радугу.

Можно увидеть радугу и в ночное время, при Луне. Ночная радуга – явление очень редкое, краски ее не яркие, и заметить ее трудно.

О ТРЕХ СОЛНЦАХ НА НЕБЕ

Причины появления на небе воздушных призраков – гало – в прошлые времена были неизвестны. Суеверные люди верили любым вздорным сказкам об этом явлении. Очевидцы сочиняли самые фантастические картины, дополняли виденное всевозможными выдумками.

Вот как изобразил «очевидец» гало в 1785 году, виденное в городе Ярославле (рис. 31).

Рис. 31. Таким рисовали гало 1785 года суеверные «очевидцы».

Но вот совершенно точное описание редкого по своей форме гало. 6 мая 1928 года в г. Белом, Смоленской области, в течение продолжительного времени было видно сложное гало. Оно наблюдалось около 8 часов. Наиболее сложным гало было около 8–9 часов утра, когда были видимы следующие его части:

радужный круг, радиус которого был виден с земли под углом в 22 градуса (рис. 32);

верхняя, ближняя к зениту часть радужного круга с радиусом в 46 градусов;

две небольшие слабой окраски полосы, касательные к верхней и нижней точкам круга в 22 градуса;

два ложных солнца радужной окраски, расположенные около круга в 22 градуса; от каждого из них тянулись белесые, слегка изогнутые хвосты (см. рис. 32).

Рис. 32. Сложное гало 1928 года в г. Белом. Смоленской области.

Как же могут получаться такие воздушные призраки?

Каковы действительные причины этого явления?

Как уже говорилось, гало возникает благодаря преломлению и отражению солнечных лучей в ледяных кристалликах, плавающих в воздухе. В высоких слоях атмосферы, где летом и зимой царит холод, находится множество таких кристалликов. Они имеют самые различные формы, но чаще форму прямой шестигранной призмы. Такие кристаллы и дают гало.

Посмотрите на рис. 33. Лучи света, падая на шестигранную призму, преломляются в ней и рассеиваются, образуя спектр. Если поворачивать призму вокруг ее оси, вместе будет поворачиваться и спектр. Когда призма повернется так, что луч света будет испытывать в ней наименьшее отклонение, спектр остановится и при дальнейшем вращении призмы (все в ту же сторону) начнет поворачиваться уже в обратную сторону.

Рис. 33. Лучи света, падая на шестигранную призму, преломляются в ней и образуют спектр.

Продолжая поворачивать призму, мы дойдем до такого ее положения, когда луч света будет испытывать в ней наибольшее отклонение. С этого момента спектр пропадает: луч света уже не выходит из призмы, а испытывает в ней полное внутреннее отражение.

Если продолжать поворачивать призму, все повторится снова, только луч света теперь будет падать уже на другую грань – не на первую, а на вторую, затем на третью и т. д. Выходящие из призмы преломленные и рассеянные лучи света будут совершать то же колебательное движение.

Что же мы увидим, если начнем вращать призму быстро?

Все последовательные изображения спектра сольются, и мы увидим одну белую полосу, которая будет более яркой и иметь радужную окраску в месте наименьшего отклонения световых лучей.

Рис. 34. Схема образования гало-круга в 22 градуса.

Представим себе плавающие в воздухе кристаллики льда. Множество таких кристалликов, имеющих форму шестигранных призм, находится в самых различных положениях. Медленно падая, они вращаются, отражая и рассеивая в пространстве солнечные лучи. Но некоторая часть кристалликов будет посылать в глаза наблюдателя направленные лучи – те лучи, которые испытывают в шестигранниках наименьшее отклонение. Такие кристаллы располагаются на небе, подобно каплям воды в радуге, по кругу. В центре этого круга мы видим Солнце. Кристаллы находятся в одном положении как к наблюдателю, так и к Солнцу и будут казаться освещенными. В этом месте мы и увидим светлый радужный круг – гало (рис. 34). Радиус его – 22 градуса. Гало-круг появляется и ночью, вокруг Луны.

Бывают случаи, когда ночью наблюдают сложные гало. 28 ноября 1947 года сложное гало было видно в г. Полтаве (рис. 35). Луна находилась в центре светлого круга. Гало-круг в 22 градуса был виден не весь; наиболее ярок он был в своей верхней части и слева. На этом круге справа и слева были видны также ложные луны, или, как их часто называют, параселены; левый параселен был более ярок и имел хвост. Сверху у гало-круга была видна яркая касательная дуга.

Рис. 35. Сложное гало вокруг Луны, виденное в Полтаве в 1947 году.

Гало в виде круга у Солнца в 22 градуса совсем не редки. В Москве и Московской области такое гало можно наблюдать ежегодно десятки раз.

Другой вид гало-круга у Солнца с радиусом в 46 градусов наблюдается значительно реже. Чаще видны лишь отдельные части такого круга, как было и при сложном гало, виденном в г. Белом в 1928 году. Причина его возникновения та же – преломление света в ледяных кристаллах, имеющих форму шестигранников. В этом случае играют роль кристаллы, от которых падают лучи, преломившиеся не между двумя боковыми гранями, а между одной из боковых граней кристаллика и его основанием. Наименьший угол отклонения лучей при этом составляет уже не 22 градуса, а 46 градусов.

Рис. 36. Шестигранники такой формы, как показывает опыт, плавают в воздухе вертикально.

Гало-круги с радиусами в 22 и 46 градусов наиболее ярки в местах, высота которых близка к высоте Солнца над горизонтом, а также вверху над Солнцем и внизу под Солнцем. В этих местах образуются ложные солнца. Они бывают видны как на круге в 22 градуса, так и на круге в 46 градусов, и очень редко еще далее от Солнца – на расстоянии в 90 и 80 градусов. Этот вид гало наблюдается, когда Солнце стоит невысоко над горизонтом. Опыты показывают, что в образовании побочных солнц участвуют шестигранные кристаллики, изображенные на рис. 36. Они плавают в воздухе не беспорядочно, а так, что их оси располагаются преимущественно вертикально.

Ложные солнца можно видеть на небе также довольно часто. В северных областях, где гало появляется значительно чаще, ложные солнца наблюдают десятки раз в год. Нередко они настолько ярки, что не уступают Солнцу. Недаром еще древние историки писали о трех солнцах, появляющихся на небе.

Рис. 37. Светящийся столб над Солнцем.

Другой причиной игры света в атмосфере является отражение солнечных лучей от кристалликов льда.

Посмотрите на рис. 37. Солнце только что ушло за горизонт, и темное вечернее небо прорезал яркий, светящийся столб. Что это такое?

Рис. 38. Лунная «дорожка» на воде.

Вспомните солнечную «дорожку» на волнующейся поверхности воды. Мы видим в этом случае до неузнаваемости искаженное отражение Солнца в волнах: Солнце кажется нам в виде длинной светящейся полосы на воде. Ночью на воде серебрится лунная «дорожка» – сильно искаженное изображение Луны (рис. 38). Искаженное изображение Луны и Солнца можно наблюдать и в воздухе. Лучи света, отражаясь от горизонтальных граней ледяных кристалликов, рождают на небе длинную светящуюся полосу – возникает световой столб. Такие столбы тянутся от. Солнца или Лупы и тогда, когда последние находятся еще у горизонта. Иногда светящийся столб идет от Солнца как кверху, так и книзу.

Рис. 39. Так образуются светлые кресты около Солнца.

В сложных гало нередко наблюдают так называемы, околосолнечный круг – горизонтальный светлый круг, проходящий через Солнце. Такой круг возникает также благодаря отражению солнечных лучей от боковых граней шестигранников, вертикально плавающих в воздухе.

Рис. 40. Другой пример образования светящегося креста над Солнцем.

Благодаря отражению мы видим на небе ложные солнца на расстоянии от Солнца в 90 и 80 градусов.

И, наконец, нетрудно объяснить появление на небе светящихся крестов, вызывавших в прошлом у суеверных людей наибольший страх.

Мы не всегда видим на небе ту или иную форму гало полностью. Чаще бывают видимы только части кругов в 22 и 46 градусов. Зимой при больших морозах на небе появляются два столба по обе стороны Солнца. Это – видимые части дуг гало-круга. Также видим и отдельные части околосолнечного круга. Например, на рисунке 32, где изображено сложное гало 1928 года, видны лишь те части этого круга, которые примыкают к побочным солнцам. В других случаях видим только часть околосолнечного круга, непосредственно примыкающую к Солнцу.

Нетрудно догадаться, как возникают светящиеся кресты на небе. Например, мы видим вертикальные части дуг гало-круга и части околосолнечного круга у Солнца (рис. 39). Пересекаясь, они и дают два креста, расположенные по обе стороны Солнца.

Другой пример. У Луны мы видим часть горизонтального круга. Он пересекается светящимся столбом, идущим от Луны кверху и книзу. Образуется крест.

А вот и третий случай. Солнце стоит у горизонта. Вверх от него тянется длинный светящийся столб, который пересекается с видимой частью гало-круга (рис. 40). Над Солнцем возникает большой светлый крест.

Так наука объясняет причины появления гало.

«ЭЛЕКТРИЧЕСТВО ТРЕТЬЕГО РОДА»

Полярное сияние наблюдается в приполярных странах, например у нас на севере. Там к нему привыкли и уже не удивляются этому явлению. По у человека, не северянина, полярное сияние оставляет неизгладимое впечатление.

Величественны и разнообразны формы этого явления. То на небе горят и переливаются зеленым, оранжевым, красным светом гигантские дуги; то ночное небо пронизывают огромные лучи-стрелы, вспыхивающие и угасающие; порой высоко в воздухе повисают изумрудно-зеленые, с красной бахромой, колыхающиеся занавеси.

Первым, кто изучал природу полярных сияний, был наш великий ученый М. В. Ломоносов. Он объяснил, что причиной полярного сияния служат электрические разряды в разреженном воздухе. «...Весьма вероятно, что северные сияния рождаются от происшедшей на воздухе Електрической силы», – писал ученый.

Чтобы убедиться в справедливости своего предположения, Ломоносов поставил специальные опыты. Он выкачивал воздух из стеклянного шара и пропускал через шар электричество.

Опыты подтвердили предположение. «...Возбужденная Електрическая сила в шаре, из которого воздух вытянут, внезапные лучи испускает, которые во мгновение ока исчезают, и в то же почти время новые на их месте выскакивают, так что беспрерывное блистанье быть кажется», – записал Ломоносов.

Свечение разреженных газов М. В. Ломоносов называл «электричеством третьего рода».

После Ломоносова явление проходимости электрического тока через разреженные газы изучали другие ученые. Для опытов ими применялись стеклянные трубки, запаянные с двух концов. С обоих концов в трубки впаивались небольшие металлические пластинки – электроды; к ним присоединялись провода от источника тока. Пока газ, заключенный в трубке, находился при атмосферном давлении, он не проводил электрического тока, и свечения в трубке не было. Но стоило только создать в трубке разрежение, как в ней от одного электрода к другому возникал поток быстро летящих заряженных частиц – электронов, то есть начинал течь электрический ток. При этом в трубке возникало мерцающее свечение. Оно возникало в результате столкновений быстро летящих электронов с частичками газа в трубке.

Обычно при опытах воздух из трубок удалялся и трубки заполнялись какими-либо разреженными газами. Применялся, например, азот, водород; позднее для этой цели стали использовать инертные газы – аргон и неон.

Трубки были названы «газосветными». Различные газы светятся в газосветных трубках по-разному. Трубки, наполненные аргоном, светятся голубым светом, трубки с неоном дают красное свечение и т. д.

Так были получены в лабораториях ученых маленькие искусственные полярные сияния. Как и в воздухе, в состав которого входят инертные газы аргон, неон и другие, в газосветных трубках возникал разноцветный мерцающий свет, полыхало миниатюрное полярное сияние.

Наука наших дней подтвердила выводы М. В. Ломоносова о природе полярных сияний. Действительно, величественная картина полыхающего красками неба является по своей природе не чем иным, как свечением разреженных слоев атмосферы – на высоте от 80 до 1000 километров – под ударами электрических частиц – электронов, прилетающих к нам от Солнца.

Рис. 41. Полярное сияние – одно из самых величественных явлений природы.

Как известно, Солнце – это раскаленный газовый шар громадных размеров. Оно является как бы гигантской печкой, излучающей в пространство огромное количество энергии.

Что поддерживает высокую температуру раскаленного газового шара – Солнца?

Долго на этот вопрос наука не могла дать убедительного ответа. Только теперь, с развитием атомной физики (науки об атоме и его строении), дано обоснованное объяснение того, откуда Солнце черпает свою энергию. В глубинах небесных тел царит температура, достигающая многих миллионов градусов. В этих условиях происходит постоянное превращение одних химических элементов в другие. В основном происходит превращение водорода в гелий; при этом выделяется огромное количество энергии, которую Солнце излучает в мировое пространство.

Вместе с тем, в недрах этого небесного тела возникают потоки электрически заряженных частиц. Особенно мощные потоки таких частиц выделяют области «солнечных пятен». С огромной скоростью выбрасываются они Солнцем в мировое пространство. Достигая атмосферы Земли, эти потоки и вызывают полярное сияние. Сталкиваясь с атомами газов, входящих в состав воздуха, электрические частицы приводят их в возбужденное состояние – атомы начинают испускать свет.

В некоторые годы полярные сияния бывают особенно часто. Ученые обратили внимание на очень интересное обстоятельство. Оказывается, полярные сияния особенно часты и сильны в те годы, когда на Солнце наблюдается наибольшее число пятен. Уменьшается число солнечных пятен, убывает и число полярных сияний.

Но почему же это явление мы наблюдаем только у полюсов Земли? Чтобы понять это, надо знать другое природное явление – магнетизм.

Вспомните, что магнитная стрелка компаса указывает своими концами на юг и на север. Какие силы здесь действуют?

Как известно, каждый магнит всегда имеет два (или более) полюса – северный и южный. Магнит притягивает к себе железные и стальные предметы. Объясняется это тем, что вокруг каждого магнита существует так называемое магнитное силовое поле. Говоря иначе, в пространстве вокруг магнита действуют особые магнитные силы. Направление этих сил можно увидеть с помощью очень простого опыта. Положите на стол магнит и поверх него – лист бумаги или кусок стекла. Затем посыпьте на бумагу мелкие железные опилки и встряхните слегка лист бумаги. Вы ясно увидите, что опилки расположатся вдоль силовых линий магнитного поля (рис. 42).

Рис. 42. Магнитные силовые линии.

Магниты не только притягивают к себе вещи, сделанные из железа или стали, по и притягиваются друг к другу. Притягиваются они при условии, если подносить их друг к другу разноименными полюсами, то есть северный к южному или южный к северному. Попробуйте соединить два магнита одноименными, например южными, полюсами – и вы увидите, что оба магнита будут отталкиваться друг от друга.

На рисунке 43 показано, как располагаются магнитные силовые линии в случае, когда приближают друг к другу разнородные полюсы магнитов и когда однородные.

Природа магнитных сил оставалась долгое время неизвестной. Ее узнали лишь в прошлом веке. Около 30 лет назад было установлено, что между магнетизмом и электричеством имеется прочная связь.

Родство этих двух природных явлений можно видеть на очень простых опытах. Над магнитной стрелкой компаса протягивают провод так, чтобы он располагался параллельно стрелке. По проводу пускают ток (рис. 44). Магнитная стрелка тут же отклонится от своего прежнего положения. Если выключить ток, – стрелка вернется в свое прежнее положение. Следовательно, электрический ток отклоняет магнитную стрелку. Поток электронов, двигаясь по проводу (а это и есть электрический ток), образует вокруг провода магнитное силовое ноле. Пользуясь теми же железными опилками, мы можем без большого труда обнаружить это поле. Если через лист картона с опилками пропустить толстый провод и пустить по проводу электрический ток, железные опилки расположатся на картоне кругами вокруг провода.

Рис. 43. На рисунке показано расположение магнитных силовых линий между разнородными и однородными полюсами магнита.

Изучение электрических и магнитных явлений привело к открытию электромагнита. Оказалось, что проволочная катушка, по которой идет электрический ток, подобна магниту: один ее конец притягивает к себе южный полюс, другой – северный.

Наша экскурсия в область магнетизма была не напрасной. Она помогла нам понять причину того, почему свечение разреженных слоев атмосферы наблюдается только у полюсов Земли – у Северного и Южного. Эта причина заставляет маленькую магнитную стрелку компаса всегда держаться в направлении север-юг.

Наукой установлено, что наша Земля является огромным магнитом. И как всякий другой магнит, земной шар окружен магнитным силовым полем и имеет магнитные полюсы. Эти полюсы – северный и южный – расположены близ географических полюсов Земли.

Вот почему магнитная стрелка компаса показывает направление на юг и на север: на нее действует магнитное поле Земли; концы маленькой магнитной стрелки отталкиваются от одного магнитного полюса Земли и притягиваются к другому. Стрелка располагается вдоль силовых линий магнитного поля Земли.

По этой же причине полярные сияния наблюдаются преимущественно у полюсов, в полярных районах. Потоки солнечных электронов, попадая в магнитное поле земного шара, отклоняются этим полем к полюсам.

Рис. 44. Взаимодействие магнитных и электрических сил.

С магнитным полем связаны форма и беспрерывная «игра» небесных сполохов. Переливающиеся дуги, вспыхивающие и гаснущие лучи полярного сияния связаны с направлением сил магнитного земного поля. При непрерывном изменении этих сил каждое мгновение изменяется свечение атмосферы.

Такова разгадка величественного природного явления – полярных сияний.

Настоящая наука, связанная с жизнью, никогда не довольствуется одним объяснением того или другого природного явления. Она всегда стремится к большему. Раскрывая «секреты» природы, находя причины и взаимосвязь различных явлений, наука ставит полученные знания на службу человеку.

Изучение природы свечения атмосферы на высотах в сотни километров над Землей привело к использованию искусственного полярного сияния для освещения жилых и производственных помещений. Это – газосветные трубки, или «лампы дневного света». Всем, кто живет в больших городах, такие лампы уже знакомы.

Практически пригодные «лампы дневного света» были созданы незадолго перед Великой Отечественной войной. Большая заслуга в создании таких ламп принадлежит нашим советским ученым школы академика С. И. Вавилова.

Газосветные трубки, излучающие белый свет, подобный дневному, заполнены парами ртути. При пропускании электрического тока через такую трубку она излучает, главным образом, невидимый ультрафиолетовый свет. Чтобы превратить его в видимый, внутренние стенки трубок «дневного света» покрывают специальными смесями – так называемыми светосоставами. Светосоставы содержат вещества, светящиеся под действием ультрафиолетовых лучей. Каждое такое вещество в отдельности излучает свет какого-либо одного цвета. Но, смешанные в определенной пропорции, эти вещества светятся уже белым, «дневным» светом.

«Лампы дневного света», или, как их еще называют, люминесцентные лампы, почти не нагреваются; потери электрической энергии в них невелики. Поэтому «лампы дневного света» значительно более экономичны, чем лампы накаливания. Кроме того, свет люминесцентных ламп намного приятнее для глаз, чем свет всех других светильников. «Лампы дневного света» не «режут» глаз.

В нашей стране новые лампы уже находят себе широкое применение. На многих производствах, где необходим естественный дневной свет, такие лампы особенно ценны. Появляются люминесцентные лампы и в театрах, клубах, картинных галлереях, в метро и т. д.

ВОЗДУШНОЕ ЗЕРКАЛО

Историк Диодор Сицилийский, живший за две тысячи лет до нашего времени, писал, что в Африке происходят удивительные вещи. В некоторые времена года, особенно при полном отсутствии ветра, в воздухе показываются изображения различных зверей, неподвижных и движущихся. Эти звери то как будто бегут от зрителя, то сами его преследуют. Когда они настигают человека, то окружают его тело как бы холодным туманом. Путешественники пугаются этого явления, а местные жители не обращают на него внимания.

Речь идет о так называемых миражах, или, как их еще называют, маревах – призрачных, обманчивых видениях.

Путешественники, побывавшие в жарких пустынях, рассказывают о таких миражах следующее. Обычно на горизонте появляется либо большое озеро, либо цветущий оазис, порой в воздухе возникает видение целого города, с белыми минаретами и садами. Усталые люди не знают, верить или не верить своим глазам. Но видение настолько ярко, реально, что путешественники невольно начинают подгонять верблюдов. Однако их ждет разочарование. Проходит несколько минут – и яркий мираж блекнет, тает и, наконец, исчезает.

Миражи наблюдаются не только в жарких песчаных странах. Их можно видеть иногда и в умеренном поясе, и далеко на севере.

На море иногда появляются миражи островов.

В полярных, странах бывают еще более необыкновенные миражи. Один мореплаватель наблюдал движущийся мираж недалеко от Северного полюса – на 80-й параллели. Слабый ветерок едва бороздил поверхность моря. Корабль шел среди ледяных гор и обломков ледяных полей; они искрились и сияли в лучах ослепительного солнца. Воздух был замечательно чист и прозрачен. Вдруг горизонт как бы раздвоился, и предметы, находящиеся вдали, поднялись кверху и повисли в воздухе, беспрерывно изменяя свой вид. Перед изумленными моряками показывались и исчезали, поднимались и опускались, суживались и растягивались огромные ледяные горы, снеговые поля с ледяными торосами, волнистые берега с холмами. Мираж был виден несколько часов. К концу дня подул сильный ветер, и видение исчезло.

Надо ли удивляться тому, что в прошлом такие неожиданные и диковинные видения вызывали у человека суеверный страх?

Существует легенда о «Летучем Голландце» – корабле мертвецов. В старое время моряки верили, что такой корабль действительно плавает по морям и океанам. А многие из них говорили, что они сами, своими глазами видели этот корабль. Такие рассказы были похожи один на другой. «Летучий Голландец» внезапно появлялся перед кораблями, совершенно безмолвный, плыл прямо на них, не отвечая на сигналы, и затем столь же внезапно исчезал в тумане.

Корабль с мертвецами был выдумкой невежественных людей. Однако чем можно объяснить многочисленные рассказы о «Летучем Голландце»?

Рис. 45. Мираж в пустыне.

Теперь, когда наука дала точное объяснение миражам, для нас ясно, что легенда о «Летучем Голландце» возникла благодаря тому, что моряки видели на море миражи.

Какова же причина появления воздушных призраков – миражей?

Диодор Сицилийский, о котором мы упоминали выше, писал: «Некоторые врачи пробовали объяснить причину таких странных, кажущихся сказочными, явлений. В Ливии, говорят они, царствует почти постоянная тишина; сильных ветров не бывает. Поэтому там уплотненные массы воздуха, под влиянием малейших токов воздуха, перемешиваются между собой и соединяются в группы, имеющие странную форму, как у нас облака. Когда настанет полная тишина, группы эти от тяжести опускаются книзу, представляя разного рода изображения. Те из них, которые случайно попали на какое-нибудь животное, облепляют его, так сказать, принимая его форму. Если затем это животное побежит, то форма начинает его как бы преследовать; все же встречные формы, благодаря напору воздуха, как бы убегают. На кого налетит такая форма, того она облепит, производя ощущение холода».

Объяснение, приведенное древним историком, показывает, что в те времена не имели никакого представления об истинных причинах миражей. Только с развитием науки о свете и законах его распространения были найдены действительные причины этого интересного атмосферного явления.

Обычно преломления световых лучей в атмосфере незначительны. Рефракция света дает лишь небольшие смещения изображений предметов и не искажает их заметно; это так называемая нормальная рефракция. Но бывают случаи рефракции ненормальной. Об одном случае уже было сказано– о кажущемся «дрожании» предметов на горизонте в жаркий летний день.

Еще более поразительны явления ненормальной рефракции, когда далекие предметы кажутся находящимися совсем не там, где они расположены на самом деле, или в таком виде, что становятся неузнаваемыми.

В жаркий день песок в пустыне нагревается очень сильно, нередко до 60–70 градусов. От такого песка сильно нагревается воздух, особенно его нижние слои, ближайшие к поверхности земли. Воздух, как и все тела, при нагревании расширяется, становится легче, разреженнее.

Благодаря тому, что раскаленный песок пустыни сильно нагревает лежащий над ним воздух, нижние слои атмосферы становятся значительно менее плотными, чем вышележащие ее слои. Выше температура воздуха постепенно понижается, и соответственно этому повышается его плотность. Плотность воздуха в двух пограничных слоях у земли может быть резко различной.

Конечно, это явление бывает лишь местным и временным. В этих случаях и возникают миражи.

Посмотрите на рисунок 46.

Где-то далеко на горизонте перед караваном показывается небольшой оазис. Отраженные от пальм лучи света, прежде чем упасть в глаза наблюдателей, проходят через слои воздуха различной плотности и преломляются. Переходя из более плотного слоя воздуха в слой с меньшей плотностью, лучи преломляются в сторону более плотного слоя. Таков закон преломления света.

Что же получится, если воздушные слои располагаются у земли так: самый нижний слой – наименее плотный, следующий за ним – несколько более плотный, расположенный еще выше – еще более плотный и т. д.?

Рис. 46. Схема образования нижнего миража.

Получится следующее. Лучи, идущие вверх, мы не увидим. Лучи, идущие прямо в глаза наблюдателей через более верхние слои воздуха, создают обычное, нормальное изображение пальм. Но проследим, каков будет путь лучей, идущих к поверхности земли. В этом случае каждый луч света, преломляясь, будет постепенно направляться в сторону более плотных слоев. Искривление луча может дойти до того, что световой луч отразится от нижнего, самого теплого и самого разреженного слоя воздуха, как от зеркала, и пойдет снова вверх (см. рис. 46). Таким образом, эти лучи света также попадут в глаза наблюдателя.

Но ведь наш глаз не видит и не может видеть искривленных лучей. Он воспринимает изображение предмета всегда так, как будто бы от этого предмета идут прямолинейные лучи. В нашем случае наблюдатель, сидящий на верблюде, увидит изображение пальмы, даваемое преломленными лучами, на прямой линии, идущей от глаза (см. рис. 46), то есть ниже действительного положения деревьев. При этом мнимое изображение дерева, которое увидит человек, будет «вниз головой».

Таким образом, путешественники, подъезжая к оазису, увидят два его изображения: одно – действительное, нормальное, другое – мнимое, передернутое «вверх ногами».

Так нижние перегретые слои воздуха служат при мираже настоящим зеркалом, отражая от себя изображения предметов. Часто в таком «воздушном зеркале» отражается небо, которое кажется нам блестящей водной поверхностью.

Так возникает обыкновенный, наиболее простой вид миража. Такой мираж называют нижним. Наблюдающиеся в летнее время воздушные отражения на гудронированных дорогах, а также призрак озера в пустыне – это и есть явление нижнего миража.

Бывает, что воздушные призраки при этом принимают огромные, искаженные формы.

Хорошо известен и другой вид миража – верхний; его причиной является то же «воздушное зеркало».

Рис. 47. Так возникает верхний мираж

Взгляните на рисунок 47. На нем показано, как возникает такой мираж. Он может образоваться, когда нижние, прилегающие к земле слои воздуха – более холодные и плотные, а верхние – более теплые и разреженные.

Так бывает, например, ранним утром, когда за ночь нижние слои сильно охлаждаются от земли.

Верхний мираж чаще видят на море, а также на севере, где почти всегда нижние слои атмосферы холоднее верхних. На севере это часто бывает зимой и весной в дни, когда с юга дует теплый ветер, а нижние слои воздуха остаются холодными от снега.

Рис. 48. Двойной верхний мираж.

Явление верхнего миража и дает морякам возможность видеть то, что при нормальных условиях увидеть нельзя, – корабли и далекие острова, находящиеся под горизонтом.

В этом и кроется разгадка «Летучего Голландца». Ясно, что моряки встречались здесь лишь с воздушными призраками – двойниками далеких реальных парусных кораблей.

При верхнем мираже наблюдают не только прямое изображение предметов, но и опрокинутое, а также и оба таких изображения вместе (рис. 48).

Перевернутые воздушные призраки появляются даже значительно чаще, чем прямые.

В том случае, когда видим в воздухе прямое и перевернутое изображение, мы встречаемся с тем, что в атмосфере неравномерно располагаются воздушные слои различной плотности.

Можно наблюдать и боковой мираж. Этот вид миража хорошо известен на Женевском озере, в Швейцарии. Когда по озеру плывет пароход или лодка, рядом плывет их призрак. В этом случае «воздушное зеркало» как бы поставлено вертикально.

Миражи наблюдаются лишь при отсутствии ветра. Это понятно, ведь ветер – это движение воздуха, оно ломает «воздушное зеркало», и воздушные призраки при ветре появиться не могут. Известно, однако, что полного покоя в природе не бывает. Нет полного покоя и в атмосфере. И тем не менее условия для появления миражей в воздухе время от времени создаются. Следовательно, «воздушное зеркало» не такое уж хрупкое, и легкие воздушные колебания его не нарушают. Наоборот, легкие перемещения слоев воздуха создают более фантастические картины. Когда воздушные слои с различной плотностью находятся в медленном движении, когда они как бы ломают, колеблют, нарушают границы между собой, в воздухе и возникает более редкое явление– движущийся мираж.

Так наука объясняет интересное оптическое атмосферное явление – появление воздушных призраков – миражей.

⁎ ⁎ ⁎

Из огромной массы явлений природы, познанных наукой, в книге приведено лишь несколько в качестве примера, что в мире нет ничего загадочного и таинственного. Правильность диалектико-материалистического понимания явлений природы все более и более подтверждается наукой. Попытки разного рода буржуазных шарлатанов, прислужников англо-американских империалистов, повернуть ход истории вспять, насадить средневековое мракобесие, мистику – обречены на провал.

Диалектический материализм, являющийся мировоззрением коммунистической партии, дает правильный подход к явлениям природы, правильный метод изучения и познания явлений природы. Единственно верное понимание и научное обоснование природных явлений – материалистическое.

Несомненно, что узнать причины того или иного явления природы, выяснить связь его с другими, обусловленность от окружающих его явлений, установить, по каким законам оно происходит, раскрыть противоречия, свойственные этому явлению, найти новое, что возникает и развивается, -не легкое дело. Знание приходит только в результате длительного изучения и проверки опытом.

Вооруженный знанием советский человек все полнее и глубже познает природу. И вместе с тем он во все большей степени становится «господином природы», все больше использует в своих интересах могущественные силы.

Диалектический материализм, его метод, как показали Ленин и Сталин, не только служит ключом к раскрытию тайн природы, он позволяет также научно предвидеть будущее. Руководствуясь диалектическим материализмом – мировоззрением партии Ленина-Сталина, – можно видеть ход развития в окружающем нас мире, устанавливать направление этого развития, находить новые, зарождающиеся явления. А это, в свою очередь, даст нам возможность сознательно, по плану, направлять развитие всех областей нашей жизни.