Miratge
Un miratge és un fenomen òptic que consisteix a veure els objectes llunyans com si es reflectissin per sota d'aquests sobre un llac imaginari, anomenats miratges inferiors[1] -força habituals en dies molt calorosos en zones seques i sovint es poden veure sobre l'asfalt de les carreteres-, o bé per sobre, com si l'objecte tingués un mirall al damunt i denominats en aquests casos, miratges superiors. Els miratges inferiors són els més comuns en distàncies no gaire grans i sobre terrenys fortament calents amb relació a l'aire circumdant. Els superiors, per contra, requereixen d'inversions tèrmiques, sovint es donen en circumstancies d'aire fred i requereixen de major transparència atmosfèrica per ser percebuts visualment; altrament resulten massa tènues. Quan els miratges ocorren sobre la superfície del mar hi ha tendència a anomenar-los fata morgana, tot i que una majoria d'autors especialitzats en descriure el fenomen es reserven la denominació només a formes de miratges més complexes composts per diferents superposicions d'imatges en els quals els miratges superiors estàn implicats. És un fenomen.[1]
Història
[modifica]
Les primeres observacions dels miratges semblen remuntar-se a l'any 350 aC, quan Aristòtil esmenta en la Meteorològica[3] que ocorre que els promontoris semblen anormalment grans en determinades circumstàncies meteorològiques i que el vent del sud-est fa que les estrelles augmentin de grandària quan es posen o surten.
- "Això és també el que fa que els cims dels promontoris semblin més altes en la mar, i que les dimensions de tots els objectes augmentin quan bufa el vent del sud-est. Això és també el que ocorre amb els objectes que apareixen a través de la boira; per exemple, el sol i les estrelles, quan salin o es posen, semblen més grans que quan estan en el centre del cel." - Aristòtil, Meteorologica traduïda per J. Barthélemy Saint-Hilaire, A. Durand Libraire éditeur, 1863
Aquest passatge forma part d'un capítol que tracta de la refracció de la llum i de l'explicació del fenomen de l'arc de Sant Martí. És molt probable que la deformació soferta per les estrelles i l'engrandiment dels "promontoris" es deguin a la refracció de la llum per l'aire calent transportat pel xaloc, vent del sud-est que s'esmenta.
També s'esmenten persones que desapareixen de la vista a causa de l'aire "densificat per la calor" o del sol, distorsionat i envoltat de "flames" 6,7, o de formes indistintes, immòbils o en moviment, comparades amb estranyes criatures (Diodor de Sicília a Bibliothèque historique Volum 2).
En la Història Natural de Plini el Vell s'enumeren multitud de fenòmens físics i astronòmics en el Llibre II, entre els quals s'esmenta l'existència de múltiples Sols visibles al matí i a la tarda (capítol XXXII), i més endavant:
- "Durant el tercer consolat de Mario, els habitants de Ameria i Tudertum van veure com els exèrcits celestials venien a xocar des de l'est i l'oest, i els del costat occidental van ser derrotats. Diverses vegades es va veure el mateix cel en flames; això no és sorprenent: són els núvols les que s'encenen en una gran zona." - Plini el Vell, Histoire naturelle traduïda per Émile Littré, Firmin Didot et Cie, 1877
Aquest tipus d'aparició d'exèrcits en l'aire, que xoquen i després es retiren, és de fet un fet recurrent en els relats antics. Flavi Josep esmenta exèrcits que apareixen en l'aire en la seva Guerra dels Jueus, el mateix es descriu en el llibre II, capítol VII dels Macabeus, aparicions d'exèrcits espectrals convocats pels huns durant el regnat de Caribert I, etc. Aquests exèrcits que xoquen violentament podrien molt bé ser fata morgana, miratges tremolosos i lluents que apareixen en l'horitzó.
Al llarg de la història s'esmenten episòdicament els miratges. En 1799, Gaspard Monge va dedicar part del seu relat de la campanya egípcia a parlar dels miratges que havia observat en el desert. Descriu el fenomen del miratge de manera qualitativa i bastant precisa, és a dir, ja no com Aristòtil —refracció en l'aire densificat pel vapor d'aigua— sinó com un fenomen de refracció en l'aire densificat per la temperatura, amb una reflexió total que fa que els raigs segueixin una corba.
Mecanisme
[modifica]En els deserts tropicals, quan l'aire entra en contacte amb el terra tòrrid, s'escalfa i la seva densitat varia de manera que, al contrari que usualment, l'aire fred es manté per sobre del més calent, aquest últim està escalfat per la radiació reflectida del terra. Això crea una densitat desigual en l'aire amb diversos índexs de refracció.
Per tant, un raig de llum reflectit per un objecte llunyà que va cap avall i en la direcció de l'observador, va experimentant refaccions successives en travessar les distintes capes d'aire. La seva inclinació cap a terra cada cop serà menor i en arribar a l'horitzontal, el raig pateix noves refraccions, encara que aquest cop cap a dalt. Així és com, després d'haver descrit una trajectòria corba de convexitat dirigida cap avall, arriba a l'ull de l'observador, que veu a terra (miratge inferior) una imatge poc nítida de l'objecte.
Ara bé, com altres rajos de procedència real també arriben directament a l'ull de l'observador, aquest té la impressió de veure a la vegada l'objecte (per exemple, una palmera en un desert) i al peu d'aquest, una segona imatge invertida, com si aquesta palmera es reflectís en una superfície líquida inexistent.
Així, en les hores més caloroses de l'estiu, la imatge del cel sembla venir de l'asfalt de la carretera calenta, i aquesta alhora sembla que estigui mullada.
Pot arribar a donar-se que la trajectòria dels rajos lluminosos sigui convexa cap amunt (miratge superior); per produir-se, un vaixell, muntanya, etc., sembla que flotin a l'atmosfera.
Miratge inferior
[modifica]
En un miratge inferior, la imatge del miratge apareix sota l'objecte real. L'objecte real en un miratge inferior és la (blava) cel o qualsevol objecte distant (per tant blavós) en aquesta mateixa direcció. El miratge fa que l'observador vegi una taca brillant i blavosa en el sòl.
Els raigs de llum que provenen d'un objecte distant en particular viatgen a través de gairebé les mateixes capes d'aire i tots es refracten aproximadament en el mateix angle. Per tant, els raigs que provenen de la part superior de l'objecte arribaran més baixos que els de la part inferior. La imatge sol estar al revés, la qual cosa augmenta la il·lusió que la imatge del cel vista al lluny és un reflex especular sobre un toll d'aigua o oli que actua com un mirall.
Les imatges inferiors no són estables. Atès que l'aire més càlid s'eleva mentre que l'aire més fred (que és més dens) s'enfonsa, les capes es barrejaran i provocaran turbulències. La imatge es distorsionarà en conseqüència; pot vibrar o estendre's verticalment (altíssim) o horitzontalment (encorbat). També és possible una combinació de vibració i extensió. Si són presents diverses capes de temperatura, poden barrejar-se diversos miratges, causant potser imatges dobles. En qualsevol cas, els miratges no solen tenir més de mig grau d'altura (aproximadament el diàmetre angular del Sol i la Lluna) i procedeixen d'objectes que es troben entre desenes de metres i uns pocs quilòmetres de distància.
Aire calent
[modifica]
El miratge d'aire calent, també dita lluentor de calor, es refereix al miratge inferior observat quan es veuen objectes a través d'una massa d'aire calent. Els casos comuns en els quals es produeix aquest tipus de miratge inclouen imatges d'objectes vists a través de carreteres d'asfalt i sobre sostres de maçoneria en dies calorosos, damunt i darrere del foc (com a espelmes enceses, escalfadors de pati i fogates) i a través dels gasos de fuita dels motors de reacció. Quan apareix en les carreteres a causa de l'asfalt calent, sovint se'l coneix com un "miratge de la carretera". També ocorre en els deserts; en aquest cas, se'l coneix com un "miratge del desert". Tant l'asfalt com la sorra poden escalfar-se molt quan s'exposen al sol, aconseguint fàcilment més de 10 °C per sobre de la temperatura de l'aire a un metre a dalt, suficient perquè les condicions siguin adequades per a causar el miratge.
La convecció fa que la temperatura de l'aire variï, i la variació entre l'aire calent en la superfície de la carretera i l'aire fred més dens que es troba damunt provoca un gradient en l'índex de refracció de l'aire. Això produeix un efecte de lluentor borrosa, que dificulta la capacitat de resoldre la imatge i augmenta quan la imatge s'amplia a través d'un telescopi o teleobjectiu.
La llum del cel en un angle poc profund respecte a la carretera és refractada pel gradient d'índex, la qual cosa fa que sembli que el cel es reflecteix en la superfície de la carretera. La ment interpreta això com un toll de líquid (generalment aigua, però possiblement uns altres, com a oli) en el camí, ja que alguns tipus de líquid també reflecteixen el cel. La il·lusió s'esvaeix quan l'observador s'acosta a l'objecte enmirallat.
Miratge superior
[modifica]
A baix: un miratge artificial, que utilitza solucions de sucre per a simular les capes d'inversió.
Un miratge superior és aquell en el qual la imatge del miratge sembla estar situada sobre l'objecte real. Un miratge superior ocorre quan l'aire per sota de la línia de visió és més fred que l'aire per sobre d'ella. Aquesta disposició inusual es diu inversió de temperatura, ja que l'aire calent sobre l'aire fred és l'oposat al gradient de temperatura normal de l'atmosfera durant el dia. En passar per la inversió de temperatura, els raigs de llum s'inclinen cap avall, per la qual cosa la imatge apareix sobre l'objecte veritable, d'aquí el nom superior.[4] Els miratges superiors tendeixen a ser més estables que els miratges inferiors, ja que l'aire fred no té tendència a pujar i l'aire calent no té tendència a baixar.
Els miratges superiors són bastant comuns a les regions polars, especialment sobre grans capes de gel que tenen una temperatura baixa uniforme. Els miratges superiors també ocorren en latituds més moderades, encara que en aquests casos són més febles i tendeixen a ser menys suaus i estables. Per exemple, una costa distant pot semblar una torre i veure's més alta (i, per tant, potser més a prop) del que realment és. A causa de la turbulència, sembla haver-hi pics i torres dansaires. Aquest tipus de miratge també es diu Fata morgana o hafgerðingar en islandès.[5]
Un miratge superior pot estar del costat dret cap amunt o al revés, segons la distància de l'objecte veritable i el gradient de temperatura. Sovint, la imatge apareix com una mescla distorsionada de parts cap amunt i cap avall.
Atès que la Terra és rodona, si la curvatura cap avall dels raigs de llum és aproximadament la mateixa que la curvatura de la Terra , els raigs de llum poden viatjar grans distàncies, fins i tot des de més enllà de l'horitzó. Això es va observar i va documentar en 1596, quan un vaixell que buscava el passatge nord-est es va embussar en el gel a Novaya Zemlya, sobre el cercle polar àrtic. El Sol va semblar sortir dues setmanes abans de l'esperat; el Sol real encara estava per sota de l'horitzó, però els seus raigs de llum seguien la curvatura de la Terra. Aquest efecte sovint es diu un miratge de Novaya Zemlya. Per cada 111,12 quilòmetres que els raigs de llum viatgen paral·lels a la superfície de la Terra, el Sol apareixerà 1° més alt en l'horitzó. La capa d'inversió ha de tenir el gradient de temperatura adequat en tota la distància perquè això sigui possible.
De la mateixa manera, els vaixells que estan tan lluny que no haurien de ser visibles per sobre de l'horitzó geomètric poden aparèixer en l'horitzó o fins i tot per sobre d'ell com a miratges superiors.[6] Això pot explicar algunes històries sobre vaixells voladors o ciutats costaneres en el cel, com el descriuen alguns exploradors polars. Aquests són exemples dels anomenats miratges àrtics o hillingar en islandès.
Si el gradient de temperatura vertical és de +12,9 °C per cada 100 metres (on el signe positiu significa que la temperatura augmenta a altituds més altes), els raigs de llum horitzontals seguiran la curvatura de la Terra i l'horitzó seguirà semblant pla. Si el gradient és menor (com gairebé sempre ho és) els raigs no es corben prou i es perden en l'espai, que és la situació normal d'un "horitzó" esfèric i convex.
En algunes situacions, els objectes distants poden elevar-se o baixar, estirar-se o escurçar-se sense cap miratge.
Fata Morgana
[modifica]
Una Fata morgana (el nom prové de la traducció italiana de Morgan le Fay, la fada, germanastra canviant del Rei Artús) és un miratge superior molt complex. Apareix amb alternances d'àrees comprimides i estirades, imatges erectes i imatges invertides. A Fata morgana també és un miratge que canvia ràpidament.
Els miratges de Fata morgana són més comunes a les regions polars, especialment sobre grans capes de gel amb una temperatura baixa uniforme, però es poden observar en gairebé qualsevol lloc. A les regions polars, es pot observar una Fata morgana en els dies freds; en àrees desèrtiques i sobre oceans i llacs, es pot observar una Fata morgana en dies calorosos. Per a Fata morgana, la inversió de temperatura ha de ser prou fort perquè les curvatures dels raigs de llum dins de la inversió siguin més fortes que la curvatura de la Terra.
Els raigs es doblegaran i formaran arcs. Un observador ha d'estar dins d'un conducte atmosfèric per a poder veure una Fata morgana. Els miratges de Fata morgana es poden observar des de qualsevol altitud dins de l'atmosfera terrestre, fins i tot des dels cims de les muntanyes o des d'avions.[7][8]
Les distorsions de la imatge i la curvatura de la llum poden produir efectes espectaculars. En el seu llibre Pursuit: The Chase and Sinking of the "Bismarck", Ludovic Kennedy descriu un incident que suposadament va tenir lloc sota l'Estret de Dinamarca durant 1941, després de l'enfonsament del Hood. El Bismarck, perseguit pels creuers britànics Norfolk i Suffolk, va desaparèixer de la vista en una boira marina. En qüestió de segons, el vaixell va reaparèixer navegant cap als vaixells britànics a gran velocitat. Alarmats, els creuers es van separar, anticipant un atac imminent, i els observadors de tots dos vaixells van observar amb sorpresa com el cuirassat alemany voletejava, es tornava indistint i s'esvaïa. La vigilància per radar durant aquests esdeveniments va indicar que el Bismarck, de fet, no havia fet canvis de rumb.
Referències
[modifica]- 1 2 «Miratge». Meteocat. Generalitat de Catalunya. [Consulta: 7 febrer 2015].
- ↑ «Enciclopèdia, miratge». [Consulta: 14 desembre 2017].[Enllaç no actiu]
- ↑ Acerca del Cielo, Meteorológicos.
- ↑ «'Hovering ship' photographed off Cornish coast by walker», 04-03-2021.
- ↑ Lynch, Livingston i Livingston, 2001, p. 58.
- ↑ «Walker 'stunned' to see ship hovering high above sea off Cornwall». The Guardian, 05-03-2021.
- ↑ Durst and Bull. Met. Mag. 85, 1956, p. 237–242.
- ↑ Young, Andrew. Annotated bibliography of mirages, green flashes, atmospheric refraction, etc..
