Файл: Перельман Я. И. - Занимательная физика. Книга 1 - 1983.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 20.10.2020
Просмотров: 1519
Скачиваний: 12
114
верхности
,
рассматриваемой
из
глубины
воды
.
Здесь
происходит
не
простое
от
-
ражение
,
а
то
,
что
на
языке
физики
называется
«
внутренним
отражением
».
Для
этого
необходимо
,
чтобы
луч
света
вступал
в
воздушные
слои
очень
полого
–
бо
-
лее
полого
,
чем
показано
на
нашем
упрощенном
иначе
не
будет
пре
-
взойден
«
предельный
угол
»
падения
лучах
а
без
этого
не
получается
внутреннего
отражения
.
Отметим
попутно
один
пункт
этой
теории
,
могущий
породить
недоразуме
-
ние
.
Изложенное
объяснение
требует
такого
расположения
воздушных
слоев
,
при
котором
более
плотные
слои
находились
бы
выше
,
чем
менее
плотные
.
Мы
знаем
,
однако
,
что
плотный
,
тяжелый
воздух
стремится
опуститься
и
вытеснить
лежащий
под
ним
легкий
слой
газа
вверх
.
Как
же
может
существовать
то
распо
-
ложение
слоев
плотного
и
разреженного
воздуха
,
которое
необходимо
для
появ
-
ления
миража
?
Разгадка
кроется
в
том
,
что
требуемое
расположение
воздушных
слоев
быва
-
ет
не
в
неподвижном
воздухе
,
а
в
воздухе
,
находящемся
в
движении
.
Нагретый
почвой
слой
воздуха
не
покоится
над
ней
,
а
непрерывно
вытесняется
вверх
и
тотчас
сменяется
новым
слоем
нагретого
воздуха
.
Непрерывная
смена
обуслов
-
ливает
то
,
что
к
раскаленному
песку
всегда
прилегает
некоторый
слой
разре
-
женного
воздуха
,
пусть
не
одного
и
того
же
,
но
это
уже
безразлично
для
хода
лучей
.
Мираж
,
который
мы
рассматриваем
,
известен
с
древности
.
В
метеорологии
его
называют
«
нижним
»
миражем
(
в
отличие
от
«
верхнего
»,
порождаемого
от
-
ражением
лучей
света
слоями
разреженного
воздуха
верхних
областей
атмосфе
-
ры
).
Большинство
людей
убеждено
,
что
это
классический
мираж
может
наблю
-
даться
только
в
знойном
воздухе
южных
пустынь
и
никогда
не
бывает
в
более
Рис
. 114.
Как
возникает
мираж
в
пустыне
.
Путь
светового
луча
представлен
на
рисунке
наклоненным
к
земле преувеличенно
круто
.
Рис
. 115.
Мираж
на
асфальтированном
шоссе
.
северных
широтах
.
Между
тем
нижний
мираж
случается
наблюдать
и
в
наших
краях
.
Особенно
часты
подобные
явления
в
летнее
время
на
асфальтированных
дорогах
,
которые
благодаря
темному
цвету
сильно
нагреваются
на
солнце
.
Матовая
поверхность
дороги
кажется
тогда
издали
слов
-
но
политой
водой
и
отражает
отдаленные
предметы
.
Ход
лучей
света
при
этом
мираже
показан
на
При
некоторой
наблюдательности
подобные
явления
можно
видеть
не
так
редко
,
как
принято
думать
.
Есть
и
еще
род
миража
–
мираж
боковой
,
о
существо
-
вании
которого
обычно
даже
не
подозревают
.
Это
–
от
-
ражение
от
нагретой
отвесной
стены
.
Такой
случай
опи
-
сан
одним
французским
автором
.
Приближаясь
к
форту
крепости
,
он
заметил
,
что
ровная
бетонная
стена
форта
вдруг
заблистала
,
как
зеркало
,
отражая
в
себе
окружаю
-
щий
ландшафт
,
почву
,
небо
.
Сделав
еще
несколько
ша
-
гов
,
он
заметил
ту
же
перемену
и
с
другой
стеной
фор
-
та
..
Казалось
,
будто
серая
неровная
поверхность
внезапно
заменяется
полированной
.
Стоял
знойный
день
,
и
стены
должны
были
сильно
накалиться
,
в
чем
и
заключалась
разгадка
их
зеркальности
.
На
показаны
располо
-
жение
стен
форта
(
F
и
F'
)
и
местоположение
наблюдателя
(
А
и
А
'
).
Оказалось
,
что
мираж
наблюдается
всякий
раз
,
когда
стена
достаточно
нагреется
солнечными
лучами
.
Удалось
даже
сфотографировать
это
явление
.
Рис
. 116.
План
форта
,
где
наблюдался
мираж
.
Степа
F
казалась
зеркальной
из
точки
А
,
стена
F'
–
из
точки
А
'
.
На
изображена
стена
F
форта
,
сначала
матовая
(
снята
из
точки
А
),
а
затем
блестящая
,
как
зеркало
(
снята
из
точки
А
'
).
Слева
–
обыкновенный
серый
бетон
,
в
котором
,
конечно
,
не
могут
отражаться
стоящие
близ
стены
фигуры
двух
солдат
.
Справа
–
та
же
стена
в
большей
своей
части
приобрела
зеркальные
Рис
. 117.
Серая
неровная
стена
(
слева
)
внезапно
делается
словно
полированной
,
отражающей
(
справа
).
115
свойства
,
и
ближайшая
фигура
солдата
дает
в
ней
свое
симметричное
изображе
-
ние
.
Конечно
,
отражает
лучи
тут
не
сама
поверхность
стены
,
а
лишь
прилегаю
-
щий
к
ней
слой
нагретого
воздуха
.
В
знойные
летние
дни
следовало
бы
обращать
внимание
на
накалившиеся
стены
больших
зданий
и
искать
,
не
обнаружатся
ли
явления
миража
.
Без
сомне
-
ния
,
при
внимательном
наблюдении
число
различных
видов
миража
Должно
заметно
увеличиться
.
Зеленый
луч
«
Наблюдали
ли
вы
когда
-
нибудь
Солнце
,
заходящее
за
горизонт
моря
?
Да
,
без
со
-
мнения
.
Проследили
ли
вы
за
ним
до
того
момента
,
когда
верхний
край
диска
соприкасает
-
ся
с
линией
горизонта
и
затем
исчезает
?
Вероятно
,
да
.
Но
заметили
ли
вы
явление
,
проис
-
ходящее
в
то
мгновение
,
когда
лучезарное
светило
бросает
последний
свой
луч
,
если
при
этом
небо
свободно
от
облаков
и
совершенно
прозрачно
?
Быть
может
,
нет
.
Не
пропускайте
же
случая
сделать
подобное
наблюдение
:
в
ваш
глаз
ударит
не
красный
луч
,
а
зеленый
,
дивного
зеленого
цвета
,
такого
,
какого
ни
один
художник
не
может
получить
на
своей
палитре
и
какого
не
воспроизводит
сама
природа
ни
в
разнообразных
оттенках
раститель
-
ности
,
ни
в
цвете
самого
прозрачного
моря
».
Подобная
заметка
в
одной
английской
газете
привела
в
восторженное
со
-
стояние
молодую
героиню
романа
Жюля
Верна
«
Зеленый
луч
»
и
побудила
ее
предпринять
ряд
путешествий
с
единственной
целью
–
собственными
глазами
увидеть
зеленый
луч
.
Юной
шотландке
не
удалось
как
повествует
романист
,
наблюдать
это
красивое
явление
природы
.
Но
оно
все
же
существует
.
Зеленый
луч
–
не
легенда
,
хотя
с
ним
и
связано
много
легендарного
.
Это
–
явление
,
кото
-
рым
может
восхищаться
каждый
любитель
природы
,
если
будет
искать
его
с
должным
терпением
.
Почему
появляется
зеленый
луч
?
Вы
поймете
причину
явления
,
если
вспомните
,
в
каком
виде
представляются
нам
предметы
,
когда
мы
смотри
на
них
сквозь
стеклянную
призму
.
Проделайте
такой
опыт
:
держите
призму
у
глаза
горизонтально
широкой
стороной
вниз
и
рассматривайте
через
нее
листок
бумаги
,
приколотый
на
стене
.
Вы
заметите
,
что
листок
,
во
-
первых
,
поднялся
значительно
выше
своего
истинного
положения
,
во
-
вторых
,
имеет
вверху
фиолетово
-
синюю
каемку
,
внизу
–
желто
-
красную
.
Подня
-
тие
зависит
от
преломления
света
,
цветные
каемки
–
от
дисперсии
стекла
,
т
.
е
.
свойства
стекла
неодинаково
преломлять
лучи
разного
цвета
.
Фиолетовые
и
синие
лучи
преломляются
сильнее
прочих
поэтому
мы
видим
вверху
фиолетово
-
синюю
каемку
;
красные
преломляются
всего
слабее
,
и
потому
нижний
край
на
-
шего
бумажного
листка
имеет
красную
каемку
.
Для
лучшего
понимания
дальнейшего
необходимо
остановиться
на
происхо
-
ждении
этих
цветных
каемок
.
Призма
разлагает
белый
свет
,
исходящий
от
бума
-
ги
,
на
все
цвета
спектра
,
давая
множество
цветных
изображений
бумажного
ли
-
стка
,
расположенных
(
частью
налагаясь
одно
на
другое
)
в
порядке
преломляемо
-
сти
.
От
одновременного
действия
этих
наложенных
друг
на
друга
цветных
изо
-
бражений
глаз
получает
ощущение
белого
цвета
(
сложение
спектральных
цве
-
тов
),
но
вверху
и
внизу
выступают
каемки
несмешивающихся
цветов
.
Знамени
-
тый
поэт
Гёте
,
проделавший
этот
опыт
и
не
понявший
его
смысла
,
вообразил
,
что
он
разоблачил
таким
образом
ложность
учения
Ньютона
о
цветах
,
и
написал
затем
собственную
«
Науку
о
цветах
»,
которая
почти
всецело
основана
на
пре
-
вратных
представлениях
.
Читатель
,
надо
полагать
,
не
повторит
заблуждения
116
117
великого
поэта
и
не
будет
ожидать
,
что
призма
перекрасит
для
него
все
предме
-
ты
.
Земная
атмосфера
является
для
наших
глаз
как
бы
огромной
воздушной
призмой
,
обращенной
основанием
вниз
.
Глядя
на
Солнце
у
горизонта
,
мы
смот
-
рим
на
него
сквозь
газовую
призму
.
Диск
Солнца
получает
вверху
каемку
синего
и
зеленого
цвета
,
внизу
–
желто
-
красную
.
Пока
Солнце
стоит
выше
горизонта
,
свет
диска
своей
яркостью
перебивает
гораздо
менее
яркие
цветные
полоски
,
и
мы
их
не
замечаем
вовсе
.
Но
в
моменты
восхода
и
захода
Солнца
,
когда
почти
весь
его
диск
скрыт
под
горизонтом
,
мы
можем
видеть
синюю
каемку
верхнего
края
.
Она
двухцветная
:
выше
расположена
синяя
полоска
,
ниже
–
голубая
,
от
смешения
синих
и
зеленых
лучей
.
Когда
воздух
близ
горизонта
совершенно
чист
и
прозрачен
,
мы
видим
синюю
каемку
– «
синий
луч
».
Но
чаще
синие
лучи
рас
-
сеиваются
атмосферой
и
остается
одна
зеленая
каемка
– «
зеленый
луч
».
Нако
-
нец
,
в
большинстве
случаев
рассеиваются
мутной
атмосферой
также
синие
и
зеленые
лучи
–
тогда
не
замечается
никакой
каемки
:
Солнце
закатывается
багро
-
вым
шаром
.
Пулковский
астроном
Г
.
А
.
Тихов
,
посвятивший
зеленому
лучу
специальное
исследование
,
сообщает
некоторые
приметы
видимости
этого
явления
:
«
Если
Солнце
имеет
при
закате
красный
цвет
и
на
него
легко
смотреть
простым
гла
-
зом
,
то
можно
с
уверенностью
сказать
,
что
зеленого
луча
не
будет
. (
Причина
понятна
:
красный
цвет
солнечного
диска
указывает
на
сильное
рассеяние
атмосферой
синих
и
зеле
-
ных
лучей
,
т
.
е
.
всей
верхней
каймы
диска
. –
Я
.
П
.
)...
Наоборот
,
если
Солнце
мало
измени
-
ло
свой
обычный
беловато
-
желтый
цвет
и
заходит
очень
ярким
(
т
.
е
.
если
поглощение
света
атмосферой
невелико
. –
Я
.
П
.
),
то
можно
с
большой
вероятностью
ожидать
зеленого
луча
.
Но
тут
как
раз
важно
,
чтобы
горизонт
представлял
резкую
линию
,
без
всяких
неров
-
ностей
,
близкого
леса
,
построек
и
т
.
п
.
Эти
условия
всего
лучше
выполняются
на
море
;
вот
почему
зеленый
луч
так
хорошо
известен
морякам
».
Итак
,
чтобы
увидеть
зеленый
луч
,
нужно
наблюдать
Солнце
в
момент
заката
или
восхода
при
очень
чистом
небе
.
В
южных
странах
небо
у
горизонта
прозрач
-
нее
чем
у
нас
,
поэтому
явление
зеленого
луча
наблюдается
там
чаще
.
Но
и
у
нас
оно
не
так
редко
,
как
думают
многие
,
вероятно
под
влиянием
романа
Жюля
Вер
-
на
.
Настойчивые
поиски
зеленого
луча
рано
или
поздно
вознаграждаются
успе
-
хом
.
Случалось
улавливать
это
красивое
явление
даже
в
зрительную
трубу
.
Два
эльзасских
астронома
так
описывают
подобное
наблюдение
:
«...
В
последнюю
минуту
,
предшествующую
заходу
Солнца
,
когда
,
следовательно
,
еще
видна
заметная
часть
его
,
диск
,
имеющий
волнообразную
движущуюся
,
но
резко
очер
-
ченную
границу
,
окружен
зеленым
ободком
.
Пока
Солнце
не
зашло
окончательно
,
этот
ободок
не
виден
простым
глазом
.
Он
становится
виден
лишь
в
момент
полного
исчезнове
-
ния
Солнца
за
горизонтом
.
Если
же
смотреть
в
зрительную
трубу
с
достаточно
сильным
увеличением
(
примерно
в
100
раз
),
можно
проследить
подробно
все
явления
:
зеленая
кайма
становится
заметной
самое
позднее
за
10
минут
до
захода
Солнца
;
она
ограничивает
верх
-
нюю
часть
диска
,
тогда
как
от
нижней
наблюдается
красная
кайма
.
Ширина
каймы
,
внача
-
ле
очень
малая
(
всего
несколько
секунд
дуги
),
возрастает
по
мере
захождения
Солнца
;
она
достигает
иногда
до
полуминуты
дуги
.
Над
зеленым
ободком
часто
наблюдаются
зеленые
же
выступы
,
которые
при
постепенном
исчезновении
Солнца
как
бы
скользят
по
его
краю
до
высшей
точки
;
иногда
они
отрываются
от
ободка
и
светятся
несколько
секунд
отдельно
,
пока
не
погаснут
».
Обычно
явление
длится
секунду
-
две
.
Но
при
исключительной
обстановке
продолжительность
его
заметно
удлиняется
.
Отмечен
случай
,
когда
зеленый
луч
наблюдался
более
5
минут
!
Солнце
садилось
за
отдаленной
горой
,
и
быстро
ша
-
118
гавший
наблюдатель
видел
зеленую
кайму
солнечного
диска
,
словно
скользяще
-
го
по
склону
горы
.
Очень
поучительны
случаи
наблюдения
зеленого
луча
при
восходе
Солнца
,
когда
верхний
край
светила
начинает
показываться
из
-
под
горизонта
.
Это
опро
-
вергает
часто
высказываемую
догадку
,
будто
зеленый
луч
–
оптический
обман
,
которому
поддается
глаз
,
утомленный
ярким
блеском
только
что
закатившегося
Солнца
.
Солнце
–
не
единственное
светило
,
посылающее
«
зеленый
луч
».
Случалось
видеть
это
явление
,
порождаемое
заходящей
Венерой
.
Рис
. 118.
Длительное
наблюдение
«
зеленого
луча
».
Справа
вверху
–
зеленый
луч
,
видимый
в
зрительную
трубу
.
ск
Солнца
имеет
неправильные
контуры
.
В
положении
1
блеск
солнечного
диска
ослепляет
глаз
и
мешает
виде
зеленую
кайму
простым
глазом
.
В
положении
2
,
когда
диск
Солнца
почти
исчезает
,
зеленый
луч
виден
простым
глазом
.
Ди
ть