Miraž

Slike prikazuju različite vrste miraža koje su snimljene na istom mjestu u toku 6 minuta. Najgornji manji okvir prikazujedonji miražna otocima Farallon Islands u bliziniSan Francisca(Kalifornija,SAD). Drugi okvir odozgo prikazujezeleni bljesak.Dva najdolja okvira i glavni najveći okvir prikazujugornji miraž.Najveći okvir ustvari se može objasniti i kaofatamorgana.Najgornja slika je fotografirana srazine mora,dok su ostale 4 slike svisineod oko 20metara.

Miraž se pojavljuje zato što hladan i topli zrak odbijaju (reflektiraju)svjetlostpod različitimkutovima.Zrake svjetlosti,dok prolaze iz hladnog u topli i obrnuto, se savijaju, dok ih ljudsko oko vidi da dolaze pod ravnom linijom.Donji miražje onaj kod kojeg se slika čini da se nalazi ispod objekta. Kodgornjeg miražaslika se čini kao da se nalaze iznad objetka. Pravafatamorganase sastoji od gornjeg i donjeg miraža, kombinira refleksije od više izvora i stvara složenu sliku koja se brzo izmjenjuje, rasteže i savija.

Donji miraž upustinjiMojave u proljeće.

Putanja svjetlosnih zraka kod zrcaljenje prema dolje. Dijagram s desne strane pokazuje nadadijabatskigradijenttemperature zraka uz površinu Zemlje.

Putanja svjetlosnih zraka kod zrcaljenja prema gore. Dijagram s desne strane pokazujeinverziju temperature zrakauz površinu Zemlje.

Miraž(franc.mirage,odmirer<lat.mirari:čuditi se) ilizrcaljenje u atmosferijeoptičkapojavakoja nastaje zbogloma svjetlostiuatmosferi,kada raslojavanje atmosfere nije jednoliko, pa nastaje totalno odbijanje (refleksija)svjetlostimeđu različito zagrijanim slojevima atmosfere, te svijanjezrakasvjetlosti. Zbog toga se na primjerplanineiotocičine kao da su podignuti u visinu i odvojeni od površine Zemlje, predmeti se vide iskrivljeni, dvostruki, trostruki i drugo. Pridonjem miražujekonkavnastrana zrake svjetlosti okrenuta prema gore, a prigornjem miražuprema dolje. Među pojave miraža ubraja se ifatamorgana.

Objašnjenje

Zrcaljenja u atmosferi ili miraži pojavljuju se pri neuobičajenimtemperaturnimprilikama u atmosferi kao posljedica nesvakidašnjih pojavaloma svjetlosti.Osim predmeta na tlu koji se vide izravno, opaža se i jedna ili nekolikoslikatih predmeta (obrnutih ili uspravnih). Zrake svjetlosti dolaze dakle dvama putovima uoko:izravno, kao kod običnog gledanja, i nakon odbijanja od jednog sloja u atmosferi, koji djeluje kaozrcalo.Katkada se predmet, slika koja se vidi, uopće ne nalazi uvidnom polju(skriven je ispodobzora), a zrake svjetlosti mogu dolaziti na nekoliko načina u oko.

Zrcaljenja se u atmosferi pojavljuje samo onda kada zraka svjetlosti prelazi iz sloja veće u sloj manjegustoće zraka,akutupada je veći od kutatotalne refleksije,to jest kada je kutαveći od kutaα',koji je određen izrazom:

$\sin \ Alpha '={\frac {n_{2}}{n_{1}}}$

gdje sun₂in₁indeksi lomau gušćem, odnosno rjeđem sloju atmosfere. Budući da se vrijednostin₂in₁malo razlikuju, to će se vrijednosti graničnog kuta malo razlikovati od 90°. Čak pri razlici temperature od 10 °C između slojeva, kutα'bit će veći od 89,5°, što znači da se miraži pojavljuju samo onda kad zrake svjetlosti dolaze od predmeta gotovo vodoravno, odnosno od predmeta koji se nalaze u blizinitla.

Zrcaljenje prema dolje

Zrcaljenje prema doljeilidonji miražnastaje kad su slojevi zraka sasvim uz površinu veoma zagrijani, pagustoća zrakanaglo raste s visinom. Takve se prilike zapažaju nadpustinjskimpodručjima,betonskimiasfaltnimpovršinama icestama,kadSunceveoma zagrije tlo i najniže slojeve zraka uz tlo, a nemavjetra.Zrake svjetlosti su tada savinute prema dolje pa oko promatrača, osim izravne slike predmeta, koja se zapaža ispod njena stvarnog položaja, zbog jednostavnetotalne refleksije,obično u bliziniobzoravidi i njenu zrcalnu (obrnutu) sliku. Oko promatrača, koji se nalazi na nevelikoj visini nad tlom (iznad pregrijanog sloja), vidi običnoneboi predmete blizu obzora kako se zrcale na površini nalik vodenoj (odraženom dijelu neba). Učincima zrcaljenja treba pripisati pojavu kad na primjer naJadranuudaljeni otoci izgledaju kao da su zajedno sa svojim slikama podignuti (s rubovima poputleće), a to se javlja kad hladan zrak prodre i struji iznad relativno toplije vodene površine.

Zrcaljenje prema gore

Zrcaljenje prema goreiligornji miražnastaje kod vrlo velikog porasta temperature s visinom (barem 11,2 °C/100 m), prije svega zimi kad se Zemljina površina i sloj zraka uz nju vrlo jako ohladi. Zrake svjetlosti koje dolaze u oko promatrača savijene su prema gore, pa se predmeti vide iznad stvarnog položaja. Jake inverzije mogu se pojaviti i na nekoj visini nad tlom, prije svega iznad snježnih površina u polarnim predjelima zimi, no i iznad mora, prije svega u proljeće kad je još relativno hladno, a okolišna su područja kontinenta zagrijana, pa se topli zrak s kontinenta koji struji iznad morske površine veoma ohladi u najdonjem sloju. Uz izravnu sliku (uspravnu) može se pojaviti i nekoliko obrnutih slika iznad nje. Veličina i oblik ovise o tome kojim putem dođe zraka svjetlosti u oko promatrača.

U atmosferi mogu na granici između niže ležećega hladnog i toplijeg gornjeg sloja nastati takozvani unutrašnji gravitacijski valovi, kod kojih nagle promjene gustoće mogu postojati ne samo u okomitom već i vodoravnom smjeru.Totalna refleksijanastaje pri tom na plohi koja svoj nagib prema vodoravnoj ravnini neprestano mijenja. U određenim situacijama mogu, dakle, nastatigradijentigustoće i u vodoravnom smjeru, koji se prema lokalnim strujanjima na određenom mjestu u atmosferi naglo mijenjaju. Zato putanja svjetlosti može biti vrlo složena. Predmeti koji se nalaze ispod obzora mogu se vidjeti posve promijenjena oblika i veličine, i mogu isčezavati da bi se pojavile i slike drugih predmeta. Prizori, ponekad fantastičnih, neočekivanih i fascinirajućih oblika, koji pri tom nastaju zovu sefatamorgana,a poznati su osobito u krajevima okoKalabrije(Sicilija).

Razlike u gustoći zračnih slojeva u atmosferi mogu nastati i zbog toplinskih (termičkih)turbulencija,koja dovodi veće i manjezračne masevrlo različitih temperatura u neprekidno, neuređeno okomitogibanje(termika). Zraka svjetlosti mijenja svoju putanju od trenutka do trenutka, pa se predmeti u okolišu opažaju kako trepere, a pri ekstremnim uvjetima čak se i obrisi predmeta posve gube. Svjetleća nebeska tijela, pa i udaljeni zemaljski točkasti izvori, noću mijenjaju neprekidno svoje prividno mjesto na nebu, te im više ili manje istodobno jačaju i slabe jakost (intenzitet) i boja svjetlosti. To se ponekad naziva i scintilacija.

Fatamorgana

Podrobniji članak o temi:Fatamorgana

Fatamorganaugeofizici(arap.sarab,serabilisirab) je optička pojava u Zemljinoj atmosferi, vrsta zrcaljenja u uzduhu, zbog kojega se pričinja kao da se u daljini vide predjeli i predmeti. Uzrok je prelamanje zraka svjetlosti i potpuno zrcaljenje (totalna refleksija) u različito ugrijanim slojevima uzduha. Fatamorgana se često vidi upustinjamaitropskim krajevima(refleksija svjetlosti neba daje dojamjezerakoje "bježi" kako se približavamo) i namoru(osobito utjesnacuizmeđuMessineiKalabrije;u pučkom se vjerovanju pripisivala djelovanjuvile Morgane;legendusu na južnuSicilijudonijeliNormani). Zbog istoga uzroka vide se predmeti na moru (npr.brodovi) uzdignuti (nepreokrenuti).

Zeleni bljesak

Podrobniji članak o temi:Zeleni bljesak

Zeleni bljesakje optička pojava u atmosferi koja nastaje za vrijemezalaskaili izlaska Sunca lomom svjetlosti na slojevima zraka različitegustoće,te traje nekolikosekundi.Kutloma zelene svjetlosti malo je veći od kuta loma crvene svjetlosti, pa je prilikom izlaska i zalaska Sunca njegov gornji rub zelene boje, a donji crvene. Pojava se može opažati na svimzemljopisnim širinama,ali je za opažanje potrebna iznimno bistra atmosfera bezvlage.

Slike

• 
  Vodeni miraž ( "lokva vode" ) usred vrućeg dana na cesti je tipičan primjer donjeg miraža.
• 
  Gornji miraž na ledenoj površini.
• 
  Gornji miraž kodzalaska Sunca(Havaji).
• 
  Razni prikazifatamorganena otocima Farallon, kako se vidi izSan Francisca.