Аналогичным образом световые лучи преломляются, проходя через слои атмосферы, имеющие различную плотность. Возникает явление рефракции. Благодаря этому мы видим звезды гораздо ближе к горизонту, чем они находятся в действительности. Это мираж. После захода солнца мы видим его еще минут 5—10, а оно фактически скрылось. И это тоже мираж. Рефракция небесных светил в атмосфере — обычное явление.
Но бывают и другие случаи. Иногда световые лучи так отражаются от воздушных слоев, что искривляются чрезвычайно сильно. Это происходит летом, когда земля сильно нагревается и в свою очередь нагревает прилегающий к ней воздушный слой. Плотность этого слоя уменьшается. Световые лучи отражаются от слоев меньшей плотности, как от водной поверхности, и затем попадают в поле зрения наблюдателя. В этом случае мы видим нижний мираж. Изображение в нем, как и изображение в озере, опрокинуто «вниз головой».
Бывают и верхние миражи. Рано утром, когда нижние воздушные слои холоднее расположенных над ними, высоко вверху может образоваться отражающий воздушный слой, и мы видим отраженные изображения различных отдаленных предметов. В подобном воздушном экране могут отражаться и предметы, находящиеся в сотнях километров от наблюдателя. Верхние миражи возникают чаще всего в море и в полярных районах: там почти всегда околоземные воздушные слои холоднее расположенных выше. На севере это явление часто бывает зимой и весной, когда с юга дует теплый ветер, а нижние воздушные слои остаются холодными от соприкосновения со снегом.
Существуют и «двухэтажные», и «трехэтажные» миражи. Двойной верхний мираж имеет обычно прямое и перевернутое изображения. Это наблюдается тогда, когда в атмосфере неравномерно распределены воздушные слои различной плотности. Если слой теплого воздуха лежит между двумя более холодными, может возникнуть тройной мираж. Это случается чаще всего над полярными морями — над нормальным миражным изображением корабля видно его перевернутое изображение, а над ним — еще одно нормальное. Бывают и боковые миражи. Они образуются в воздушных слоях у сильно нагретых солнцем стен. В этом случае стены играют роль нагретой почвы. Воздушный слой у стены нагрет сильнее, поэтому менее плотен, чем соседние слои воздуха. На границе между слоями различной плотности наблюдается отраженное изображение предметов, которые находятся около стены. Боковой мираж часто возникает над Женевским озером в Швейцарии. Утром южная часть озера еще не нагрета солнечными лучами, потому что на нее падает тень расположенных вокруг альпийских хребтов, а северная, незатененная сторона уже нагрета. Тогда над озером образуется вертикальная граница между нагретым и более прохладным воздухом, а у плавающих в озере лодок и кораблей наблюдаются «двойники» — миражные изображения.
Иногда миражи столь фантастичны, что с трудом верится в естественную и уже давно известную причину этого природного явления.
С незапамятных времен в Южной Италии, в Мессинском проливе, расположенном между Апеннинским полуостровом и островом Сицилия, при восходе солнца высоко в небе появляются сказочные дворцы, средневековые замки, сады, великаны, громадные деревья… Фантастические картины, непрерывно, как в калейдоскопе, сменяют одна другую.
Этот призрачный пейзаж называют фата-моргана. Название это восходит к восточной легенде о злой фее Моргане. По арабским преданиям, она любила дразнить усталых и измученных жаждой путников в пустыне, заманивать их в самые безводные и знойные места, показывая призрачные цветущие оазисы, полноводные озера, фонтаны, дворцы с пышными садами. Фея смеялась над отчаявшимися, когда фантастические картины исчезали.
Постоянно меняющиеся миражи, называемые фа-та-моргана, своим возникновением обязаны движущимся один над другим воздушным слоям различной плотности.
В Сицилии, у города Реджо-ди-Калабрия, фата-моргана появляется обычно на рассвете при отсутствии ветра. Вот одна из картин, которую можно увидеть. Над морем возникают ряды столбов, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга. Вдруг на глазах у наблюдателя они соединяются в арки, похожие на древние акведуки. Иногда на арках образуется карниз, появляются бесчисленные крепостные башни, которые тут же сменяются колоннадой, колоннада — стеной с окнами, стена — хвойным лесом, и, наконец, видение исчезает.
Фата-моргана особенно ярка и продолжительна в полярных странах. Один из исследователей Севера так описал фата-моргану, которую наблюдал с корабля на 80-й параллели: «Над горизонтом показались самые причудливые формы, какие только можно представить. Они чередовались — колокольни, готические башни, кресты, мечи, горы, покрытые льдом. Принимали вид лесистой равнины, полной различными животными. Медведи, собаки, птицы танцевали в воздухе, иногда отрывались от земной поверхности и уносились высоко в небо… Невозможно описать это величественное зрелище… Видение за видением появлялось, словно по мановению волшебной палочки, и затем столь же быстро исчезало. Спектакль продолжался большую часть дня, но появившийся потом сильный северный ветер прекратил его».
Первое описание миража было сделано древнегреческим историком Диодором Сицилийским: «В Африке в некоторые сезоны, особенно при полном отсутствии ветра, происходят удивительные вещи… В воздухе появляются изображения различных зверей, неподвижных и движущихся. Звери то бегут от зрителя, то преследуют его. Когда они настигают человека, то словно окутывают его холодным туманом».
Всем известны рассказы путешествующих по громадной пустыне Сахара о появляющихся на горизонте озерах, оазисах, городах. Измученные зноем путники не знали, верить или не верить собственным глазам, даже если отлично понимали природу миражей, так ярки и реальны были видения. Из-за этих миражей до сих пор Сахару иногда называют Морем Дьявола.
В Алжире есть узкая долина, названная Ущельем привидений. Миражи там чрезвычайно часты. «Однажды я остановился при входе в ущелье, — рассказывает очевидец, — и присел на камень отдохнуть. Внезапно в 50 метрах от себя увидел человека, тоже сидящего на камне. Я поднялся, и человек встал, я стал приближаться к нему и очень удивился, узнав в нем самого себя. Сходство так испугало меня, что невольно я взмахнул рукой. Мой двойник сделал то же самое. Но когда я решил подойти еще ближе, видение исчезло».
Что такое мираж? Иллюзия? Обман зрения? Да, конечно, но совершенно реальный. Явление можно даже снимать на фото- и кинопленку. «Осенью 1957 года, — рассказывал советский кинорежиссер В. Шнейдеров, — путешествуя на автомашине по Джунгарской пустыне, мы наблюдали очень четкий мираж. По всему горизонту простиралось глубокое озеро, поросшее тростником, окруженное низкими коричневыми холмами. Мы решили заснять эту необычайную картину… Удивительное это зрелище можно увидеть в фильме «Под небом древних пустынь».
В XIX в. с участниками полярной экспедиции Нор-деншельда на полуострове Чукотка произошел забавный случай. Вблизи экспедиционного лагеря заметили большого белого медведя. Люди бросились к винтовкам. Но в тот момент, когда один из них готовился выстрелить, белый медведь… взмахнул громадными крыльями и взмыл в воздух. Он летел быстро и, к всеобщему удивлению, превратился в того, кем и был в действительности, — в обыкновенную чайку. Это одна из многочисленных проделок рефракции.
Известная легенда о «Летучем голландце» обязана своим происхождением тому обстоятельству, что моряки парусного флота наблюдали в океане очень много верхних миражей. Как только окончилась эра парусного флота, исчез и призрачный корабль, который так долго пугал суеверных моряков.
Иногда мираж возникает прямо над головой — как перевернутое изображение всего окружающего. В 1869 г. в Париже наблюдался очень красивый мираж при лунном свете. Луна светила достаточно ярко, хотя небо было окутано легким туманом. В течение часа в этом туманном зеркале отражался весь Париж вместе с Сеной, дворцами, памятниками, мостами. Освещенная розовато-серебристым сиянием картина была исключительно эффектна.
Любопытный мираж наблюдали у восточных берегов Кореи в Японском море. Перед диском восходящего солнца появился громадный горный массив, который сразу же исчез, как только солнце оторвалось от горизонта. Ученые считают, что это могло быть только миражное изображение горы Тонвуми-яма в Японии, на острове Хонсю, которая находилась от места наблюдения на расстоянии 900 км.
Известны и другие подобные случаи. Например, на побережье Крымского полуострова видели горные хребты Турции, находящиеся за 400 км. Иногда наблюдается и обратное явление — депрессия, или понижение горизонта. Так, горы острова Корсика, которые обычно хорошо видны из города Генуи и французского Прованса, выглядят погруженными в Средиземное море.
