Марево как оптическое явление¶

Марево — оптическое явление в атмосфере, при котором у поверхности земли или над нагретой поверхностью возникают дрожащие, расплывчатые, часто колеблющиеся изображения удалённых объектов. Относится к классу атмосферных рефракционных явлений, наряду с миражами, рефракцией и астрономической рефракцией. Марево наблюдается преимущественно в жаркую погоду над нагретыми поверхностями — асфальтом, песком, степью, пашней, водой — и связано с неравномерным нагреванием приземного слоя воздуха.

¶Физическая природа

Марево возникает из-за неоднородности показателя преломления воздуха вблизи нагретой поверхности. При сильном нагреве нижние слои воздуха становятся теплее и менее плотными, чем вышележащие. Световые лучи, проходя через такие слои, искривляются (рефрагируют) и приходят к наблюдателю по сложной траектории. Поскольку турбулентные потоки постоянно перемешивают нагретый и холодный воздух, изображение объекта непрерывно дрожит и расплывается.

Ключевое отличие марева от классического миража: марево не создаёт чёткого перевёрнутого или удвоенного изображения, а даёт размытое, колеблющееся, «текучее» пятно. Мираж — частный и более резко выраженный случай рефракции, тогда как марево — общий фон дрожания воздуха.

¶Условия наблюдения

Для появления марева необходимы:

• значительный перегрев поверхности (обычно летом, в ясный день);
• большая разница температур между поверхностью и воздухом;
• достаточная толщина нагретого приземного слоя;
• наличие удалённых объектов для наблюдения.

Наиболее часто марево наблюдается в степях, полупустынях, над шоссе и взлётными полосами аэродромов, над песчаными пляжами и водной гладью. В России типичные условия — южные степи, Поволжье, Предкавказье, а также городские асфальтовые пространства в жаркие дни.

¶Виды и родственные явления

Марево иногда путают с оптическими эффектами, вызванными промышленными выбросами или смогом, однако последние имеют иную природу — рассеяние света на аэрозолях, а не рефракция.

¶Влияние на практику

Марево имеет прикладное значение в нескольких областях.

В авиации дрожание воздуха над взлётно-посадочной полосой ухудшает видимость и затрудняет визуальный контроль при посадке. Пилоты учитывают это при заходе на посадку в жаркую погоду.

В судоходстве и навигации марево искажает очертания береговых ориентиров, что может вводить в заблуждение при определении расстояния.

В астрономии приземная турбулентность, родственная мареву, ухудшает качество изображений в телескопах, расположенных на уровне земли; именно поэтому обсерватории строят в горах.

В фотографии и киносъёмке марево создаёт характерный «дрожащий» фон, который используется как художественный приём для передачи жары.

¶Марево в культуре и языке

Слово «марево» в русском языке имеет и переносное значение — обманчивое видение, иллюзия, туманная и недостижимая мечта. В этом смысле оно встречается в литературе XIX–XX веков, в поэзии и прозе, где обозначает нечто призрачное, ускользающее.

В фольклоре степных и пустынных народов марево нередко связывалось с видениями — «призраками» воды на горизонте, которые принимали за оазисы. Это породило множество легенд о блуждающих огнях и обманчивых ориентирах в пустыне.

В изобразительном искусстве эффект марева передавали художники-пейзажисты, изображая дрожащий горячий воздух над степью или дорогой.

¶Наблюдение и измерение

Для количественной оценки явления используют понятие оптической турбулентности и параметр Cn² — структурную характеристику показателя преломления. Приборы, измеряющие дрожание изображения, называются датчиками турбулентности. В метеорологии марево косвенно характеризует степень нагрева приземного слоя и устойчивость атмосферы.

Наблюдать марево можно невооружённым глазом: достаточно в жаркий день посмотреть вдоль нагретого асфальта или песчаной поверхности на удалённый объект. Дрожание и «плывущие» очертания — характерный признак явления.

¶Сходные атмосферные эффекты

Помимо миража, к родственным явлениям относят:

• рефракцию — искривление лучей в атмосфере;
• мерцание звёзд — результат турбулентности в верхних слоях;
• гало — преломление света на ледяных кристаллах;
• радугу — дисперсию света на каплях воды.

Все они объединяются тем, что видимое изображение формируется не напрямую, а через взаимодействие света с неоднородной средой.

¶Источники

• Физическая энциклопедия, статьи «Рефракция», «Мираж».
• Метеорологический словарь.
• Учебные курсы по атмосферной оптике.
• Наблюдательные данные метеорологических станций.