To niezwykłe, ale częste zjawisko. Łatwo można zaobserwować je także w Polsce

Spis treści:

1. Kluczowym czynnikiem jest różnica temperatur
2. Fatamorgana niejedno ma imię
3. Woda na drodze lub na pustyni? Statek unoszący się nad wodą? To tylko iluzja
4. Nie taka niezwykła, jak można przypuszczać

Nazwa tego zjawiska wywodzi się z legend arturiańskich. Morgana Le Fay była przyrodnią siostrą króla Artura i potężną czarodziejką. Dysponowała licznymi talentami, w tym mocą wywoływania złudzeń optycznych. Podobno żeglarze, którzy płynęli przez Cieśninę Mesyńską wierzyli, że miraże, których doświadczają, są wywoływane właśnie przez nią. Trzeba przyznać, że iluzje optyczne bywają niezwykle sugestywne i często wydają się rzeczywistymi obiektami. Zapewniamy jednak, że nie ma w tym żadnej magii, ani białej, ani czarnej.

Kluczowym czynnikiem jest różnica temperatur

Fatamorgana, nazywana też mirażem, to nic innego, jak rezultat ugięcia promieni światła w optycznie niejednorodnych ośrodkach. W następstwie tego procesu powstaje pozorny obraz odległego obiektu. Mówimy tu zatem o zjawisku optycznym, wywołanym różnymi współczynnikami załamania światła w warstwach powietrza o różnej temperaturze, a co za tym idzie – także różnej gęstości.

W ciepły, słoneczny dzień, podłoża osiągają znacznie wyższą temperaturę niż znajdujące się nad nimi powietrze. W konsekwencji tego, oddają one ciepło do warstw powietrza. Przy czym należy podkreślić, że te nagrzewają się nierównomiernie. Warstwy niższe są cieplejsze, natomiast wyższe – chłodniejsze.

Jak powstaje fatamorgana?

Wraz ze zmianą temperatury powietrza, następuje zmiana jego właściwości optycznych. W tym konkretnym przypadku, kluczową rolę odgrywa współczynnik załamania. W niejednorodnym ośrodku występuje pewien rozkład rozchodzenia się fali. Zakrzywiony bieg promieni świetlnych sprawia, że światło od odległego obiektu może docierać do obserwatora więcej niż jedną drogą. Na granicy warstw powietrza dochodzi do załamania, w następstwie czego powstaje iluzja optyczna, nazywana obrazem pozornym.

Fatamorgana niejedno ma imię

O biegu promieni świetlnych decyduje rozkład współczynnika załamania. W zależności od rozkładu temperatury, pozorny obraz dalekiego planu może powstawać pod lub nad obiektem rzeczywistym. Ze względu na położenie owego dodatkowego obrazu, fatamorgany można podzielić na:

• górne – powstają, gdy współczynnik załamania maleje z wysokością,
• dolne – powstają, gdy współczynnik załamania rośnie z wysokością.

Fatamorgana górna

Gdy wyższa warstwa powietrza jest cieplejsza niż dolna, znajdująca się tuż nad powierzchnią, promienie światła ulegają załamaniu ku górze. To sprawia, że widziany przez obserwatora obraz obiektu znajduje się nad jego faktycznym położeniem.

W momencie wystąpienia mirażu górnego, dochodzi do przeskalowania obrazu w pionie. Przez to, pozorne obiekty wydają się być o wiele większe niż rzeczywiste, a przez to – także znacznie bliższe.

Fatamorgana dolna

Miraż dolny jest zjawiskiem odwrotnym. Gdy warstwa powietrza nad podłożem jest cieplejsza niż wyższa, promienie światła uginają się do dołu. Powstaje pozorny obraz, który znajduje się pod obiektem rzeczywistym.

Woda na drodze lub na pustyni? Statek unoszący się nad wodą? To tylko iluzja

Jak to wygląda w praktyce? Fatamorgana górna najczęściej powstaje nad powierzchnią mórz lub jezior. Wówczas można zaobserwować duże fale, czasami przypominające tsunami. W rzeczywistości znajdują się one w znacznej odległości od obserwatora i wcale nie są tak wielkie, jak się wydaje. Czasami żeglarze doświadczają iluzji statku unoszącego się nad powierzchnią wody, innym razem widzą miasta lub wyspy w miejscu, w którym nie powinno ich być.

Fatamorgana dolna jest zjawiskiem częstszym niż górna. Powstaje nad silnie nagrzanym podłożem, np. nad piaskiem czy asfaltową szosą. Obserwator może odnieść wrażenie, że widzi przed sobą rozlaną wodę lub zbiornik wodny, w którym odbijają się chmury i obiekty sąsiadujące, jak drzewa czy nadjeżdżające z naprzeciwka samochody. Tymczasem to nic innego, jak niebo odbite na styku warstw powietrza, cieplejszej i chłodniejszej.

Nie taka niezwykła, jak można przypuszczać

Istnieje wiele niezwykłych zjawisk optycznych, ale wiele z nich obserwuje się stosunkowo rzadko. Przykładem niech będzie biała tęcza, która powstaje wyłącznie przy mglistej pogodzie, gdy słońce oświetla zawieszony w powietrzu aerozol pod określonym kątem. Fatamorgana jest znacznie powszechniejsza. Wbrew pozorom, nie trzeba maszerować rozległą, gorącą pustynią czy płynąć bezkresnym oceanem, by doświadczyć niezwykle sugestywnej iluzji optycznej.

Jak wspomnieliśmy wcześniej, kluczowym czynnikiem jest różnica temperatur w poszczególnych warstwach powietrza. Zatem, jeżeli dzień jest słoneczny, istnieje duże prawdopodobieństwo zaobserwowania fatamorgany. Najlepiej, jeżeli zostanie spełniony dodatkowy warunek – brak wiatru. Wówczas rozkład współczynnika załamania pozostaje stabilny.

Gdzie można zaobserwować fatamorganę?

Z powyższego wynika, że to intrygujące zjawisko nie jest wyłączną domeną dużych pustyń, jak Sahara, Gobi czy Atakama. To prawda. Miraż dolny można zaobserwować także na Pustyni Błędowskiej, ale nie tylko. Jesteśmy przekonani, że tej sugestywnej iluzji doświadczył niemal każdy kierowca, który w upalny dzień jechał prostym odcinkiem szerokiej szosy. Mało tego, latem, gdy wiatr nie wieje, a wilgotność powietrza utrzymuje się na niskim poziomie, wystarczy przyjrzeć się dachom zaparkowanych samochodów, by odnieść wrażenie, że są pokryte wodą.

To samo dotyczy miraży górnych. Najefektowniejsze występują w obszarze Cieśniny Mesyńskiej, gdzie wody są dość spokojne, a ruch statków – duży. Tam najłatwiej zaobserwować „latające” okręty. Zdarza się jednak, że wspaniałe iluzje obserwują także osoby wypoczywające na polskim wybrzeżu. W 2022 roku na Bałtyku pojawiły się ogromne fale. Można było odnieść wrażenie, że nadciąga tsunami. W rzeczywistości fale były niewielkie i znacznie oddalone od brzegu.

Nasz autor

Artur Białek

Dziennikarz i redaktor. Wcześniej związany z redakcjami regionalnymi, technologicznymi i motoryzacyjnymi. W „National Geographic” pisze przede wszystkim o historii, kosmosie i przyrodzie, ale nie boi się żadnego tematu. Uwielbia podróżować, zwłaszcza rowerem na dystansach ultra. Zamiast wygodnego łóżka w hotelu, wybiera tarp i hamak. Prywatnie miłośnik literatury.