Видишь озеро? И я вижу! А его нет!
Почему возникает мираж?

В далеком 2019 году я выкладывал коротенький пост на эту тему в тогда еще не запрещенной сети. Сегодня я его переработал и выкладываю улучшенную версию.

В основе этого явления лежит принцип Ферма, согласно которому свет распространяется по такой траектории, на которую он затратит
наименьшее время.

Допустим, вам нужно проехать в соседнюю деревню, и у вас есть два варианта: сделать это напрямую через поле, по которому вы будете ехать очень медленно, или в объезд по дороге, где ваша скорость будет в 10 раз быстрее, но путь на несколько километров длиннее. Что вы выберете?

Свет на вашем месте выбрал бы второй вариант. Ему легче распространяться в среде с меньшей плотностью.

В пустыне или на дороге в жаркий день земля сильно разогревает воздух и возникает большая разница температур между воздухом вблизи ее поверхности и на некоторой высоте. А мы знаем, что горячий воздух имеет меньшую плотность, чем холодный (он же расширяется при нагревании). Поэтому свету в таких условиях проще всего двигаться вдоль поверхности земли.

Почему же многие видят то, чего нет, и, в основном, водоем?

1️⃣ Мы можем видеть кусочек неба. Лучу света, чтобы показать нам небо, невыгодно двигаться напрямую, проходя длинный путь по высоким слоям атмосферы с большой плотностью. Он там распространяется медленно и тратит много времени на это. Ему проще быстрее миновать эти слои по кратчайшему пути (вертикально вниз), а, дойдя до приповерхностных горячих и менее плотных слоев, он с большой скоростью параллельно земле достигнет своей цели. Поэтому кусочек неба мы видим, вдалеке на земле, и думаем, что это вода.

2️⃣ Мы можем видеть водоем, который находится намного дальше, чем кажется, за линией горизонта. В этом случае свет, согласно принципу Ферма, уже где-то вдалеке достиг земли с менее плотным и горячим воздухом за минимальное время, отразился от водоема и распространяется на большие расстояния с его изображением вдоль поверхности земли, пока не достигнет своей цели.

На картинке попытался схематично изобразить принцип Ферма и как получается изображение миража.

Мне чаще всего видятся миражи, когда я летом еду на машине по дороге. Кажется, как будто вдалеке огромная лужа, которая, сколько бы ты не проехал, находится все также далеко.

А вы видели?