چه چیز موجب دیدن سراب میشود

پروفسور فیزیک “ادوین مه یر” از دانشگاه Baldwin-Wallace چنین توضیح میدهد :
برای فهم این موضوع نخست بایددانست که نور در هوا چطور حرکت میکند. اگر هوا تمامآ سرد یا گرم باشد ، نور در یک خط مستقیم حرکت میکند. اما اگر یک تغییر دمای پایدار در هوا وجود داشته باشد ، نور در یک مسیر منجنی بسوی هوای سرد پیش میرود. توصیف فیزیکی ساده این پدیده اینست که ضریب شکست هوای سرد از هوای گرم بیشتر است و در نتیجه فوتونها (ذرات نور) در هوای گرم سریعتر از هوای سرد حرکت میکنند زیرا هوای گرم چگالی کمتری دارد. توصیف الکترودینامیک کوانتم در مورد این پدیده اینست که فوتونها همیشه درحرکت از یک نقطه به نقطه دیگر مسیری را میپیمایند که در کمترین زمان ممکن آنرا طی کنند. فوتونها برای رسیدن از یک نقطه به نقطه دیگر درکمترین زمان ، از مسیرهای میانبر استفاده میکنند هر چند طول این مسیرها منحنی بوده و نسبت به خط مستقیم طولانی تر است.

نقل قول:
توضیح عکس
شعاعهای نور خم میشوند تا سراب را تشکیل دهند.
شعاع مستقیم از آسمان به چشم بیننده (خط آبی) دارای کمترین طول است.
مسیر منحنی (خاکستری) مسیر واقعی طی شده توسط فوتونهاست که کمترین زمان را شامل میشود.
مسیر سبزرنگ مسیری است که مغزانسان تصور میکند نور آنرا میپیماید و موجب توهم سراب میشود.

پدیده سراب ، نتیجه مستقیم همین انتخاب مسیرمنحنی است. شرایط ایده آل برای بوجود آمدن سراب عبارتند از هوای ساکن که در یک روز آفتابی و گرم روی یک سطح صاف قرار داشته و با جذب انرژی خورشید ، کاملآ داغ شده است. در این حالت ، هوای نزدیک سطح زمین بیشترین دما و کمترین چگالی را دارد و چگالی آن با افزایش ارتفاع بیشتر میشود. فوتونهایی که وارد این شرایط میشوند مسیری منحنی شکل را از آسمان تا چشم انسان طی میکنند. توهم سراب از آنجا ناشی میشود که الکترودینامیک کوانتم برای انسان محسوس نیست و مغز انسان تصور میکند که نور مانند همیشه مسیری مستقیم را میپیماید. بیننده که مثلآ به جاده روبروی خود در یک روز داغو هوای ساکن نگاه میکند ، آسمان را میبیند زیرا فوتونهایی که از بالا میایند مسیرمنحنی شکلی را طی میکنند تا در کمترین زمان ممکن به چشم او برسند. مغز انسان این پدیده را به شکل آب تفسیر میکند زیرا بازتاب نور از روی آب بسیار به بازتاب آن در شرایطی که هوا دارای تغییر دمای در جهت عمودی است، شباهت دارد.

سراب یک پدیده فیزیکی اپتیکال است که در اثر خطای چشم و انعکاس نور از یک هوای گرم در حال حرکت به سمت بالا در مجاورت شن یا زمین سنگی ایجاد می شود. سراب معمولا به فاصله ۱۰ کیلومتری از شما تشکیل می شود . سراب باعث می شود که شما اجسامی را که ۵/۱ کیلومتر یا بیشتر با آن فاصله دارند در حال حرکت ببینید
علت ایجاد سراب به این خاطر است که دانسیته هوا در مجاورت زمین گرم کاهش می یابد و لایه نازکی از هوای گرم با دانسیته کم در حال حرکت به سمت بالا تشکیل می شود . این تغییرات شدید دانسیته هوا عاملی می شود که شما تصویر انعکای آسمان را بر روی زمین مشاهده کنید و این چیزی نیست جز سراب.

وجود سراب باعث می شود دید شما نسبت به اجسام یا ضایعات طبیعی در فاصله ۱۰ کیلومتر یا بیشتر به شدت کاهش یابد و عملا شما قادر نباشید اجسام در فاصله دور را تشخیص دهید . همچنین سراب در یک محیط مسطح باعث می شود که شما خود را در یک جزیره ای که با آب محاصره شده ببینید. دیدن اجسام در پشت سراب عملا غیر ممکن است.
سراب باعث می شود که شما قادر به تشخیص نقطه هدف نشوید و نتوانید فواصل را به درستی تخمین بزنید . برای غلبه بر پدیده سراب کافیست به بالای سطحی با ارتفاع ۳ متر یا بیشتر بروید تا بر آن غلبه کنید . با این کار شما در بالای سطح هوای گرم مجاور سطح کویر قرار می گیرید و به این ترتیب انعکاس نور کمتری را خواهید دید و سراب عملا نا پدید می شود .

دید کلی
اغلب در جاده‌های آسفالته مستقیم یا در بیابانها ، منظره آب یا برکه‌ای دیده می‌شود، که وقتی بسوی آن حرکت می‌کنیم، آن هم با همان سرعت و در همان جهت پیش می‌رود، یا وقتی نزدیکش می‌شویم، از نظر محو می‌گردد. این منظره سراب است. سراب یک فریب طبیعت است که در شرایط معین جوی چشم ما را دچار خطای دید می‌کند.

چرا سراب پدید می آید؟
اصل و ریشه این پدیده را باید در شیوه حرکت نور در محیطهای مختلف و به تبع آن پدیده شکست و انکسار نور بررسی کرد. پرتوهای نور در عبور از محیطهایی با غلظتهای متفاوت تغییر جهت داده و به عبارتی می‌شکنند، مثل عبور نور از هوا به آب و یا از هوای گرمتر به هوای سردتر و علت هم به تغییر سرعت نور در محیطهای متفاوت بر می‌گردد.

در روزهای گرم ، پرتوهای خورشید که به سطح زمین می‌رسند، آن را گرمي ‌کنند. لایه‌های هوایی که نزدیک سطح زمین قرار دارند، نسبت به لایه‌های بالایی ، گرمتر و در نتیجه رقیقتر می‌شوند. حال پرتوهای خورشید برای رسیدن به سطح زمین باید از محیط غلیظ وارد محیط رقیق شوند، لذا پرتوهای شکست مربوط به آنها از خط عمود دورتر می‌شوند. زمانی که پرتوهای تابشی خورشید به زاویه حد می‌رسند. دیگر وارد لایه رقیق نخواهند شد. در نتیجه بازتابش داخلی کلیرخ داده و این پرتوها به سمت بالا بر می‌گردند.

پرتوهای بازتابی ضمن برخورد با ذرات هوا ، رنگ آبی را بیش از سایر رنگها پراکنده کرده و موجب می‌شوند، که ناظر رنگ آبی را روی سطح زمین ببیند. و تصور کند که آنجا برکه‌ای وجود دارد. به بیان ساده‌تر لایه هوا مانند آینه عمل کرده و آسمان را در خود منعکس می‌کند و آن را به شکل برکه آبی در برابر دیدگان ما هویدا می‌سازد. در این هنگام است که با یک سراب روبرو می‌شویم. در زمینهایی که بطرف بالا شیب دارند، پرتوهای بازتابی بیشتری به ما می‌رسد و احتمال رؤیت سراب افزایش می‌یابد.

سراب در دریا
سراب در دریا نیز بصورت معکوس دیده می‌شود. البته این در جایی است که هوای مجاور آب ، سرد بوده و در بالای آن نیز هوای گرمی قرار گرفته باشد، آنگاه کشتیهایی که از دور می‌آیند و در پشت افق پنهانند، بوسیله این هوای گرم طوری منعکس می‌شوند که ما آنها را در آسمان شناور می‌بینیم. در این حالت معمولاً شیئ بازتابی از اندازه‌های اولیه خود خارج شده و تصویری غیر واقعی و بسیار بزرگتر را به نمایش می‌گذارد.

یکی از سرابهای معروف در جزیره سیسیل در تنگه مسینا رخ می‌دهد. در شرایط جوی مذکور شهر مسینا در آسمان منعکس می‌شود و افرادی که در آبهای تنگه مجاور کشتیرانی می‌کنند، این شهر را در هوا شناور می‌بینند. ایتالیائیها نام این سراب را فاتامورگانا گذاشته‌اند، زیرا گمان می کنند که جنی به نام مورگان آن را پدید آورده است.

منبع
www.daneshnameh.com