1.2.3. Mirages
Lorsqu’il y a de grandes variations de températures entre le sol et les basses couches de
l’atmosphère, l’indice peut au contraire augmenter avec l’altitude ; on assiste alors à la
formation d’un mirage. Des objets éloignés, situés au sol ou à proximité de l’horizon,
apparaissent comme des images vacillantes, selon les cas droites ou renversées, agrandies
ou réduites, simples ou multiples. Pour qu’un mirage se forme, il faut que des couches
d’air de températures nettement différentes voisinent, ce qui suppose un temps calme,
sans vent.
• Mirage inférieur
Le mirage inférieur est le plus simple des
fantômes aériens. Il se produit quand un sol
dégagé sur une longue distance est surchauffé (route, piste d’aviation, désert). Il
suffit d’une variation de 3°C de température
sur une distance de 1 m. Alors, l’indice de
réfraction diminue lorsque le rayon descend
vers le sol. Les rayons lumineux qui se dirigent vers le bas subissent une « réflexion
totale » et repartent vers l’observateur en
semblant provenir du sol (figure 4.14).
L’observateur voit donc le paysage à l’envers sur le sol, ciel compris, et prend pour
une flaque d’eau ce qui est en réalité
l’image du ciel. C’est l’aspect mouillé que prennent nos routes goudronnées lorsqu’elles
sont exposées au Soleil. Le mirage inférieur peut aussi donner une image droite.
• Mirage supérieur
Les mirages supérieurs apparaissent le plus
souvent en mer, quand cette dernière est
plus froide que l’air. Ils sont également très
fréquents dans les régions polaires où les
couches basses de l’atmosphère sont plus
froides que les couches supérieures. On
l’observe aussi en hiver ou au printemps
lorsqu’un vent chaud souffle du sud alors
que les couches inférieures de l’atmosphère
restent froides à cause de la neige. Dans ce
cas, l’indice de réfraction diminue quand le
rayon s’écarte du sol. Ainsi, au-dessus du sol
froid, la lumière qui vient de l’arbre est
déviée (figure 4.15) et pour l’observateur,
l’arbre semble être dans le ciel. Ce mirage
peut aussi donner une image renversée.
• Fata Morgana
Plus étonnante encore est la Fata Morgana, le système de mirages le plus complexe qui
soit, combinaison de mirages inférieur et supérieur. Les différentes couches d’air forment des images simultanément droites ou renversées qui s’empilent en formant une
colonne verticale. Le phénomène est, paraît-il, souvent visible de part et d’autre du
4 • La vision des images et les conditions de Gauss
95
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
Figure 4.14 • Le mirage inférieur. Au niveau
de la route surchauffée, la température élevée
provoque une dilatation de l’air, une baisse
de densité et donc une diminution de l’indice
de réfraction, ce qui courbe les rayons
vers le haut.
Figure 4.15 • Le mirage supérieur. La très basse
température au niveau du sol provoque
une augmentation de densité de l’air.
Ceci accentue la réfraction normale,
ce qui courbe encore plus les rayons vers le bas.
Lorsqu’il y a de grandes variations de températures entre le sol et les basses couches de
l’atmosphère, l’indice peut au contraire augmenter avec l’altitude ; on assiste alors à la
formation d’un mirage. Des objets éloignés, situés au sol ou à proximité de l’horizon,
apparaissent comme des images vacillantes, selon les cas droites ou renversées, agrandies
ou réduites, simples ou multiples. Pour qu’un mirage se forme, il faut que des couches
d’air de températures nettement différentes voisinent, ce qui suppose un temps calme,
sans vent.
• Mirage inférieur
Le mirage inférieur est le plus simple des
fantômes aériens. Il se produit quand un sol
dégagé sur une longue distance est surchauffé (route, piste d’aviation, désert). Il
suffit d’une variation de 3°C de température
sur une distance de 1 m. Alors, l’indice de
réfraction diminue lorsque le rayon descend
vers le sol. Les rayons lumineux qui se dirigent vers le bas subissent une « réflexion
totale » et repartent vers l’observateur en
semblant provenir du sol (figure 4.14).
L’observateur voit donc le paysage à l’envers sur le sol, ciel compris, et prend pour
une flaque d’eau ce qui est en réalité
l’image du ciel. C’est l’aspect mouillé que prennent nos routes goudronnées lorsqu’elles
sont exposées au Soleil. Le mirage inférieur peut aussi donner une image droite.
• Mirage supérieur
Les mirages supérieurs apparaissent le plus
souvent en mer, quand cette dernière est
plus froide que l’air. Ils sont également très
fréquents dans les régions polaires où les
couches basses de l’atmosphère sont plus
froides que les couches supérieures. On
l’observe aussi en hiver ou au printemps
lorsqu’un vent chaud souffle du sud alors
que les couches inférieures de l’atmosphère
restent froides à cause de la neige. Dans ce
cas, l’indice de réfraction diminue quand le
rayon s’écarte du sol. Ainsi, au-dessus du sol
froid, la lumière qui vient de l’arbre est
déviée (figure 4.15) et pour l’observateur,
l’arbre semble être dans le ciel. Ce mirage
peut aussi donner une image renversée.
• Fata Morgana
Plus étonnante encore est la Fata Morgana, le système de mirages le plus complexe qui
soit, combinaison de mirages inférieur et supérieur. Les différentes couches d’air forment des images simultanément droites ou renversées qui s’empilent en formant une
colonne verticale. Le phénomène est, paraît-il, souvent visible de part et d’autre du
4 • La vision des images et les conditions de Gauss
95
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
Figure 4.14 • Le mirage inférieur. Au niveau
de la route surchauffée, la température élevée
provoque une dilatation de l’air, une baisse
de densité et donc une diminution de l’indice
de réfraction, ce qui courbe les rayons
vers le haut.
Figure 4.15 • Le mirage supérieur. La très basse
température au niveau du sol provoque
une augmentation de densité de l’air.
Ceci accentue la réfraction normale,
ce qui courbe encore plus les rayons vers le bas.