L'analogie la plus simple pour un mirage est le reflet de votre visage dans l'eau. En optique, cela s'appelle une "image fantôme".
L'eau a une densité optique et un indice de réfraction différents de ceux de l'air. Les mirages fonctionnent selon le même principe. La condition principale de leur apparence est un changement brusque de la densité optique de l'air.
Les mirages sont souvent associés aux déserts, et cette association est tout à fait justifiée, car ils apparaissent là où la surface de la terre, et donc la couche d'air au-dessus, est très chauffée. Le mirage le plus courant dans le désert. rayons de soleil. La température à la surface doit être très élevée - environ 60 à 70 ° C (le sable dans le désert, et parfois même l'air au-dessus de la route goudronnée, chauffe à cette température).
Dans ce cas, le faisceau optique provenant d'un objet réel est dévié dans une courbe dans la couche inférieure d'air, tombant dans vos yeux, qui commencent soudainement à voir cet objet à l'envers. C'est une telle image imaginaire inversée du ciel qui crée l'illusion d'une surface aqueuse dans un désert sans vie. Ce phénomène s'appelle le mirage inférieur en optique. Une telle image, cependant, n'est pas stable: comme l'air chauffé tend vers le haut, le mirage peut trembler, se déformer ou même disparaître complètement.
Les mirages dits supérieurs sont plus rares. La condition de leur apparition est la présence d'une forte inversion de température (augmentation de la température avec la hauteur) dans une certaine couche d'air au-dessus de la surface de la terre. Lorsque cela se produit, les rayons sont réfractés juste dans cette couche chauffée et le mirage que vous voyez semble flotter au-dessus du sol. Hélas, ce type de mirage ne peut pas non plus être qualifié de stable, car une distribution de température aussi inhabituelle dans l'atmosphère ne dure pas longtemps.
Et c'est assez rare pour l'apparition de mirages supérieurs et inférieurs en même temps. On les appelle "Fata Morgana" - d'après la fée Morgana qui, selon la légende, vit sur les fonds marins et trompe les voyageurs avec des visions fantomatiques. Dans ce cas, les rayons sont réfractés à la fois dans les couches supérieure et inférieure de l'air. En conséquence, vous voyez une image déformée au-delà de la reconnaissance, confondant une pierre ordinaire pour un gratte-ciel et un rocher pour un château médiéval. Fata morgana peut être observé dans les basses latitudes à proximité immédiate de la côte maritime.
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C'est ainsi qu'Anton Pavlovich Tchekhov décrit l'apparition de Fata Morgana dans son histoire The Black Monk: «Il y a mille ans, un moine, vêtu de noir, marchait dans le désert, quelque part en Syrie ou en Arabie … A quelques kilomètres de là là où il marchait, les pêcheurs ont vu un autre moine noir se déplacer lentement le long de la surface du lac. Ce second moine était un mirage. Oubliez maintenant toutes les lois de l'optique que la légende ne semble pas reconnaître, et écoutez plus loin. Du mirage, un autre mirage s'est produit, puis d'un autre un troisième, de sorte que l'image d'un moine noir a commencé à se transmettre à l'infini d'une couche de l'atmosphère à une autre. On l'a vu maintenant en Afrique, puis en Espagne, puis en Inde, puis dans le Grand Nord …"
Un autre phénomène optique très surprenant est la réfraction qui, au contraire, se produit aux hautes latitudes, dans les régions circumpolaires. La réfraction n'est rien de plus que la réfraction des rayons du soleil dans l'atmosphère elle-même. Ce phénomène nous permet de voir notre Phénomène de Fata Morgana à la lumière du jour même lorsqu'il a dépassé l'horizon. Ou vice versa - même avant l'aube. Dans ce cas, la réfraction des rayons comme si elle soulève l'image du soleil, et vous voyez le lever du soleil avant son arrivée effective. Le point ici est le même: un rayon de soleil se propage dans l'air non pas en ligne droite, mais le long d'une ligne courbe convexe.
C'est la réfraction qui a été observée pour la première fois par le navigateur néerlandais Willem Barents sur Novaya. Terre à l'hiver 1596-1597. Il a nommé ce phénomène "l'effet Nouvelle Terre". Et c'est précisément en rapport avec cet effet que le jour polaire aux pôles peut être 14 jours plus long que la nuit polaire, bien que le jour et la nuit soient "censés" durer exactement six mois ici.
Un phénomène optique remarquable et documenté est, entre autres, le soi-disant fantôme brisé. On l'appelle aussi un fantôme de montagne, qui en réalité n'est rien de plus que l'ombre d'un observateur à la surface des nuages (brouillard) dans la direction opposée au soleil. L'ombre peut apparaître à l'observateur comme un fantôme très Brocken, grand et parfois entouré d'anneaux colorés, elle est également capable de «se tortiller» (parfois de manière totalement inattendue) en raison du mouvement de la couche nuageuse et des fluctuations de densité dans le nuage. Le Brocken Ghost peut être vu dans les montagnes pendant le brouillard ou le temps nuageux, ou même depuis un avion. Ce phénomène s'est fait connaître grâce au pic Brocken, situé dans les montagnes en Allemagne. Les brouillards constants et la disponibilité de basses altitudes lui permettent d'être vu très souvent.
Peut-être que ce sont précisément les mirages qui peuvent expliquer de nombreuses autres preuves de l'apparition de "fantômes" ou, par exemple, d'ovnis?
