Дане явище наші пращури помітили дуже давно, ще в ті часи, коли земля вважалася пласкою. Розуміння ж цього явища приходило поступово, з розвитком знань і відкриттям фізичних закономірностей.
Фізика процесу
З дитинства ми знаємо, що холодні речі стискаються, а гарячі - розширюються через зростаючої активності молекул і атомів. Це стосується не тільки твердих тіл, але і газів. Наша атмосфера, як суміш трьох основних газів - кисню, водню і азоту - не виняток.
Тепер слід згадати таке оптичне явище, також знайоме нам зі шкільного курсу фізики, як рефракція - спотворення світлового променя при проходженні через середовища різної щільності. Наприклад, якщо дивитися на ложку, що знаходиться в склянці з водою, на кордоні води і повітря ложка буде здаватися зігнутої. При спостереженні за тією ж ложкою, вміщеній частково за товстий шматок скла, буде видно набагато більше спотворення, тому що щільність скла більше.
Глобальна рефракція дозволяє заглянути за горизонт
Коли людина спостерігає за околицями з гори, він бачить те ж явище, тільки в глобальному масштабі. Безумовно, якби можна було виготовити величезну ложку і помістити її за горизонт, вона точно також здавалася б перекрученою через рефракції.
В даному випадку середовищем, що переломлює світло, є повітря атмосфери. Влітку, коли температура повітря висока, його щільність стає менше. Ми просто не помічаємо того, як повітря розширюється.Проте, у горизонту рефракція в жарку пору становить всього 0,5 градуса (в геометричному сенсі).
Взимку, коли повітря стає холодним і більш щільним кут заломлення на горизонті збільшується до двох градусів. Відповідно, саме ці два градуси і дозволяють людині зазирнути трохи далі за край горизонту. Через це ефекту спостерігача здається, що він бачить з гори взимку набагато далі, ніж влітку.
Головне - стежити за чистотою експерименту
Останнє, що варто відзначити для тих, хто хоче провести цей досвід самостійно, перевіряючи, наскільки взимку видно далі, ніж влітку. Для чистоти експерименту варто відзначати саме одну і ту ж точку спостереження, тому що якщо для спостереження піднятися вище, то рівень горизонту дійсно піде, незалежно від пори року.