Мерцание земных источников света
Явление, которое известно как мерцание или мигание, очень хорошо заметно над жаровнями или печами, в которых у нас обычно варят асфальт для улиц. Все предметы в отдалении начинают трепетать и как бы струиться в воздухе — иногда так сильно, что делаются неузнаваемыми, а воздух даже перестает казаться прозрачным. Если взглянуть на отдаленные предметы над котлом паровоза, то все они начинают дрожать. То же происходит и над раскаленной железной крышей. Такую же картину можно наблюдать над сжатым полем или полосой песка, если они сильно нагреты Солнцем.
Лучше всего явления мерцания можно наблюдать на ярких и блестящих объектах, таких, как стволы берез, белые столбы, площадки белого песка, садовые шары или стекла далеких окон, освещенные Солнцем. Летом или в солнечные весенние дни мерцают железнодорожные рельсы; они уже не кажутся прямыми, а змеятся и сплетаются в отдалении. Если приложить голову к Земле, то мерцание увеличивается; можно увидеть воздушные «струйки», гонимые ветром. Такие «волны» бывают даже выше, чем волны на море. Если смотреть в бинокль, то, пока ярко светит Солнце, невозможно хорошо рассмотреть отдаленные предметы (особенно если посмотреть в направлении против Солнца). Зимой напрактиковавшийся глаз легко заметит по дрожащим и вибрирующим отдаленным предметам, как теплый воздух поднимается над крышами (Оудеманс).
«Так воздух, сквозь который мы смотрим на звезды, пребывает в постоянном дрожании, как это видно из дрожащего движения теней от высоких башен и из мерцания неподвижных звезд» (Ньютон, «Оптика»). Кто из читателей замечал это?
Все эти явления объясняются искривлением световых лучей в потоках теплого воздуха, который подобно небольшим фонтанам поднимается от нагретой Земли. На высоте не более 2 м теплый воздух в значительной степени уже смешивается с холодным воздухом, и «струйки» становятся меньше.
Часто на гладкой белой стене, освещенной Солнцем, видны поднимающиеся над подоконниками воздушные струйки, отбрасывающие тончайшие тени, похожие на дымок. Параллельность световых лучей нарушается этими воздушными потоками, в одних местах потоки вырисовываются более ясно, в других — менее. Эта картина напоминает картину прохождения лучей через волнующуюся воду или через неровнее оконное стекло, однако искажения здесь слабее. Очевидно, мерцание будет тем больше, чем толще слой неравномерно нагретого воздуха, сквозь который мы смотрим. Огни, находящиеся в нескольких километрах от нас, начинают как бы мигать; по мере того как мы приближаемся к ним, мигание уменьшается и в конце концов совершенно исчезает. Стоящий на дороге автомобиль отражает солнечный свет как сверкающий бриллиант: на расстоянии 500 м он как бы мерцает; в 200 м отражающийся от автомобиля свет становится более постоянным, мерцание уменьшается и по мере приближения прекращается вовсе.
Наблюдения показали, что мерцание в сильной степени обусловлено близкими к глазу участками пути светового луча. Подобным же образом стекла очков действуют сильнее всего, когда они находятся около глаз: если вы положите очки на страницу книги, вы увидите, что стекла не изменяют размера букв; однако, приближая очки к глазам, вы замечаете, что величина буквы меняется — увеличивается или уменьшается — причем изменения будут тем больше, чем ближе к глазам оказываются очки. Мерцание возникает также в значительной мере из-за изменений температуры воздуха поблизости от наблюдателя. Это подтверждается таким фактом: если солнечное излучение встречает на пути преграду в виде облака, располагающегося таким образом, что оно затеняет свет Солнца в непосредственной близости от наблюдателя, мерцание прекращается почти немедленно и, наоборот, мерцание вновь появляется, как только облако проходит мимо. Трудно предполагать, что температура поверхности Земли очень быстро отзывается на любое изменение освещенности, но от сухих листьев, былинок травы и отдельных пылинок мы можем этого ожидать. Разве с такой же быстротой убывает мерцание над гравием железнодорожных насыпей, с какой пробегают над ним тени облаков? Наблюдая мерцание систематически из одного и того же места, можно проследить, как оно меняется с погодой. Обычно мерцание гораздо менее выражено при облачном небе (общая облачность означает, что весь путь светового луча затенен в той или иной степени). Мерцание бывает довольно слабым перед восходом Солнца; вскоре после восхода оно увеличивается, достигает максимума около полудня и идет на убыль к 4 или 5 часам. Правда, следует отметить, что иногда этот процесс протекает по-другому.
Мерцание можно наблюдать не только над песком или почвой, или над домами, но также и над поверхностью воды, снега, над листьями деревьев. Все это доказывает, что температура всех этих объектов, зависящая от солнечного излучения, в конце концов может отличаться от температуры воздуха. При входе в порт или двигаясь вдоль берегов Ла-Манша или Мессинского пролива, очень интересно наблюдать с борта корабля мерцающие ряды фонарей на отдаленных бульварах набережных.
Иногда цвет мерцающего земного источника света меняется, однако это возможно лишь в том случае, когда источник света расположен далеко от нас. В одном случае было отмечено явное изменение цвета фонаря, находящегося не более чем в 5 км от наблюдателя.