Данное явление наши предки заметили очень давно, еще в те времена, когда земля считалась плоской. Понимание же этого явления приходило постепенно, с развитием знаний и открытием физических закономерностей.
Физика процесса
С детства мы знаем, что холодные вещи сжимаются, а горячие – расширяются из-за возрастающей активности молекул и атомов. Это касается не только твердых тел, но и газов. Наша атмосфера, как смесь трех основных газов – кислорода, водорода и азота – не исключение.
Теперь следует вспомнить такое оптическое явление, также знакомое нам со школьного курса физики, как рефракция – искажение светового луча при прохождении через среды различной плотности. К примеру, если смотреть на ложку, находящуюся в стакане с водой, на границе воды и воздуха ложка будет казаться изогнутой. При наблюдении за той же ложкой, помещенной частично за толстый кусок стекла, будет видно намного большее искажение, потому что плотность стекла больше.
Глобальная рефракция позволяет заглянуть за горизонт
Когда человек наблюдает за окрестностями с горы, он видит то же явление, только в глобальном масштабе. Безусловно, если бы можно было изготовить огромную ложку и поместить ее за горизонт, она точно также казалась бы искаженной из-за рефракции.
В данном случае средой, преломляющей свет, является воздух атмосферы. Летом, когда температура воздуха высокая, его плотность становится меньше. Мы просто не замечаем того, как воздух расширяется. Тем не менее, у горизонта рефракция в жаркое время составляет всего 0,5 градуса (в геометрическом смысле).
Зимой, когда воздух становится холодным и более плотным угол преломления на горизонте увеличивается до двух градусов. Соответственно, именно эти два градуса и позволяют человеку заглянуть чуть дальше за край горизонта. Из-за этого эффекта наблюдателю кажется, что он видит с горы зимой намного дальше, чем летом.
Главное – следить за чистотой эксперимента
Последнее, что стоит отметить для тех, кто хочет провести данный опыт самостоятельно, проверяя, насколько зимой видно дальше, чем летом. Для чистоты эксперимента стоит отмечать именно одну и ту же точку наблюдения, потому что если для наблюдения подняться выше, то уровень горизонта действительно удалится, независимо от времени года.