Чем ниже в небе находится источник света, тем больше угол падения и тем больше его разница с углом преломления. Тем больше соответственно и разница между его видимым и реальным положением. Если предмет находится на горизонте, глаз видит его выше, чем он действительно есть, более чем на диаметр солнца. Следовательно, когда солнце на самом деле уже ушло за горизонт, атмосферное преломление позволяет нам видеть его на горизонте. Более того, нижний край солнца подвергается наиболее сильному преломлению и зрительно поднимается больше. В результате закатное солнце кажется овальным и сплюснутым снизу.

Искривление через преломление луча, попадающего в нашу атмосферу из космоса, происходит не резко. Плотность воздуха не одинакова, она возрастает по мере приближения к поверхности Земли. Коэффициент его преломления возрастает вместе с плотностью. Следовательно, по мере прохождения света из космоса к нашим глазам он все более и более искривляется, следуя по кривой линии (а не по прямой, как мы считали).

Коэффициент преломления воздуха колеблется и в зависимости от температуры, и, когда слой воздуха, находящийся у земли, нагревается и накрывается слоем более холодного воздуха, свет искривится таким образом, что далекие предметы станут видимыми. Температурные условия воздуха могут привести к тому, что предметы, находящиеся на земле, будут видны вверх ногами в воздухе. Так возникают миражи (чаще всего в пустынях, где разница температур между слоями воздуха бывает больше, чем где-либо), которые морочили своим жертвам головы на всем протяжении человеческой истории. В наше время такие случаи попадают в заголовки газет, когда, например, человек принимает свет фар далекого автомобиля, летящий к нему по долгому искривленному пути, за мчащуюся по небу «летающую тарелку».

Глава 3.

ЛИНЗЫ

Передача фокуса

Когда две стороны стекла не параллельны, нормаль к одной стороне не будет параллельна нормали к другой. В таких условиях преломление на дальней стороне не будет соответствовать преломлению, получаемому на ближней, и луч света, проходящий сквозь стекло, не будет выходить и!» него в том же направлении, что и входил. В частности, так случается, когда свет проходит через стеклянный треугольник или призму.

Представьте себе, что вы наблюдаете, как луч света, переходя из воздуха в стекло, попадает на грань такой призмы, расположенной острым концом вверх. Если луч света подходит к нормали под углом снизу, он проходит в стекло выше нормали, но под меньшим углом к ней, потому что оптическая плотность стекла выше, чем воздуха. Когда луч света проходит призму насквозь и достигает противоположной грани, у него образуется угол с новой нормалью, выходящей из той же точки, и к этой нормали он подходит уже под углом сверху. К тому же, попадая в воздух, он должен отклониться дальше от этой новой нормали, потому что оптическая плотность воздуха меньше, чем стекла.

В результате воздух преломляется дважды в одном и том же направлении: первый раз — когда попадает из воздуха в стекло и второй раз — когда переходит из стекла в воздух.

Возвращаясь из стекла в воздух, он движется в направлении, отличном от того, в котором двигался до попадания в призму. Свет всегда проходит сквозь призму, отклоняясь от вершины в направлении к основанию.

Предположим, что две призмы соединены у нас основанием к основанию и параллельный пучок света попадает в эту призму параллельно плоскости их оснований. Верхняя половина пучка, попадая в верхнюю призму, будет преломлена вниз, к основанию верхней призмы, нижняя, попадая в нижнюю призму, — вверх, к основанию нижней.