Mirage

(Section 3.2.3.7)

Les objets perçus lors d'un mirage semblent parfois se situer à une hauteur angulaire sur l'horizon différente de leur position réelle. Cet écart peut atteindre jusqu'à 10 degrés. Dans un mirage, il arrive que des objets situés sous la ligne l'horizon ou masqués par des montagnes deviennent visibles («émergence») ou, à l'inverse, que des objets qui seraient visibles en temps normal disparaissent.

Les mirages sont dus à la courbure des rayons lumineux traversant des couches d'air dont l'indice de réfraction varie sous l'effet des différences de température, et donc de densité de l'air. C'est pourquoi ils s'observent surtout lorsqu'il existe une grande différence entre la température de la surface terrestre et celle de l'air ambiant.

On distingue deux types de mirage: le mirage inférieur, qui se manifeste au-dessus d'étendues d'eau, de sols, de plages, de routes, etc., surchauffés par l'insolation, et le mirage supérieur, qui s'observe au-dessus de champs de neige, de mers froides, etc.

Le mirage inférieur le plus courant est celui que l'on observe au-dessus d'une route surchauffée ou d'un désert et qui donne l'impression que la surface est recouverte d'eau. Ce phénomène est causé par la réfraction vers le haut de la lumière provenant du ciel clair en direction de l'observateur. Dans un mirage inférieur, l'image de l'objet distant est déplacée vers le bas (ainsi, la lumière venant du ciel semble être de l'eau à la surface du sol). La forte déflexion de la lumière peut créer plusieurs images verticales et inversées.

Un mirage supérieur s'observe au-dessus d'une surface plane dont la température est nettement inférieure à celle de l'air ambiant. La lumière provenant des objets est déviée vers le bas en direction de l'observateur, ce qui donne l'impression que les objets distants se trouvent plus haut que leur position réelle.

Une Fata Morgana est un type de mirage supérieur très complexe que l'on observe généralement dans les régions polaires, et qui est le résultat d'un profil de densité inhabituel marqué par la variation des phénomènes de distorsion horizontale et verticale, d'inversion et d'élévation des objets. Un exemple bien connu de ce phénomène à l'extérieur des régions polaires se manifeste au-dessus des montagnes de Sicile quand on les observe par dessus les eaux froides du détroit de Messine.

Un mirage d'objets astronomiques, tels que le Soleil ou la Lune et parfois les planètes, ou les étoiles et les comètes brillantes, peut produire des images déformées ou multipliées desdits objets. Les mirages du lever et du coucher du Soleil sont les plus courants de ces phénomènes.

Lorsqu'une couche d'air chaud de surface, généralement située au-dessus de la mer, est surmontée d'une couche d'air froid, on peut voir se former un mirage inférieur. Quand le Soleil descend vers l'horizon, on voit monter dans le ciel un mirage de Soleil (inversé). Les deux astres finissent pas se rencontrer pour prendre la forme de la lettre grecque oméga. Ce phénomène est également appelé «vase étrusque».

Lorsque de l'air chaud recouvre une surface dont l'air est plus froid et que l'observateur se situe au-dessus de la couche d'inversion, il se peut qu'il voie un faux mirage. Des inversions multiples peuvent produire des images considérablement déformées du Soleil.

L'effet Novaya Zemlya (Nouvelle-Zemble) correspond à la visibilité prématurée du Soleil à la fin de la nuit de l'hiver polaire. Il est causé par une forte réfraction de la lumière solaire au travers d'une couche d'inversion de la température à grande échelle, associée à une thermocline marquée (guidage optique). La lumière est déviée le long de la courbure de la Terre sur une grande distance et l'on observe, au-dessus de la ligne d'horizon, un Soleil déformé aux formes carrées ou linéaires, alors que l'astre se trouve en réalité sous l'horizon.