Градиент n(y) над раскалённым асфальтом: лучи изгибаются — свет неба кажется «лужей».
О модели
Нижний мираж над раскалённым асфальтом: воздух у земли горячее и разреженнее, поэтому показатель преломления n растёт с высотой. В горизонтально однородных слоях вдоль луча сохраняется n sin θ, и лучи от неба загибаются вверх к глазу — яркое пятно кажется лужей. Профиль n(y) линейный, трассировка учебная, без метеорологии. Нет верхнего миража, других градиентов и мерцания от турбулентности. Меняются |dn/dy|, высота глаза и угол луча у глаза.
Для кого: 8–11 класс: преломление в неоднородной атмосфере, нижний мираж.
Ключевые понятия
нижний мираж
градиент показателя преломления
преломление
атмосфера
горизонт
инвариант n sin θ
искривление луча
Как это работает
Над горячей поверхностью воздух разрежен у земли: n(y) растёт с высотой. В горизонтальных слоях вдоль луча сохраняется n sin θ, поэтому лучи от неба загибаются вверх к глазу. «Лужа» на асфальте — это свет неба, а не вода. Профиль линейный, без турбулентности.
Часто задаваемые вопросы
Это то же, что верхний мираж?
Нет. Верхний мираж связан с инверсией температуры, когда холодный воздух оказывается ниже тёплого; картина изгиба лучей другая.
Почему используется n sin θ = const?
Для горизонтально однородных слоёв закон Снеллиуса в дифференциальной форме даёт сохранение этой величины вдоль пути.
Можно ли получить точные углы для дороги?
Нужны измеренные профили температуры; здесь только настраиваемый градиент для качественной демонстрации.
Где турбулентность?
Мерцание «лужи» дают клочья воздуха; модель гладкая и не показывает флуктуации.