Het optische fenomeen met de naam luchtspiegeling komt van nature voor en is het gevolg van het doorbuigen van lichtstralen om een verplaatst beeld van verre objecten of de lucht te creëren. De oorsprong van de term ligt in het Franse woord luchtspiegeling en het Latijn mirari wat zich vertaalt naar "Afvragen" or "kijken naar." Luchtspiegelingen vallen ofwel in de superieure, inferieure of "Fata Morgana" -categorieën. Een fata morgana kan worden vastgelegd op de camera, omdat het een echt optisch fenomeen is.
Inferieure luchtspiegeling
De inferieure fata morgana komt vaak voor in de woestijn en het verschijnt als een waterlichaam op een afstand. De luchtspiegeling wordt als inferieur genoemd omdat deze onder het werkelijke doel ligt. Het object, in dit geval, is de blauwe lucht of een ander object op afstand in dezelfde richting. De luchtspiegeling leidt de kijker naar een helder en blauwachtig gebied op het land in de verte. De lichtstralen die afkomstig zijn van een object op afstand reizen door bijna dezelfde luchtlagen en ze worden ook bijna voorover gebogen. Stralen die vanaf de bovenkant van het object reizen, zullen dus lager reiken dan de stralen vanaf de bodem. Het beeld staat normaal ondersteboven waardoor het lijkt alsof het luchtbeeld een plas water is die dienst doet als een spiegel. Inferieure afbeeldingen zijn ook niet stabiel. Het is kenmerkend voor warme lucht om op te stijgen en koelere lucht aan de andere kant om af te dalen, waardoor de lagen zich vermengen en turbulentie ontstaat. Het beeld wordt vervolgens overeenkomstig vervormd en kan horizontaal of verticaal worden uitgetrokken of trillen. Verschillende temperatuurlagen kunnen ervoor zorgen dat sommige luchtspiegelingen mengen en dubbele afbeeldingen maken. De nagebootste water- of hot-road luchtspiegeling is een bekend voorbeeld van dit soort fata morgana. Inferieure fata morgana's kunnen ook voorkomen in meren of oceanen omdat ze extensief en vlak zijn. Het IJsselmeer en het Markermeer zijn enkele van de waterlichamen waar inferieure luchtspiegelingen gebruikelijk zijn.
Heat Haze
Warmte waas is een soort inferieure luchtspiegeling waargenomen wanneer objecten worden bekeken door hete lucht. Dit fenomeen, ook wel de hitteglans genoemd, is te zien door objecten te bekijken via de uitlaatgassen die worden uitgestoten door straalmotoren of over het verwarmde asfalt. Convectie draagt bij aan de variatie van de luchttemperatuur, terwijl de variatie tussen de verwarmde lucht aan het wegoppervlak en de koele lucht erboven resulteert in een gradiënt in de brekingsindex van de lucht. Vervolgens wordt een wazig sudderend effect gecreëerd dat van invloed is op de mogelijkheid om objecten op te lossen. Dit effect neemt toe als het betreffende beeld wordt vergroot met een telescooplens of een telescoop. Licht dat vanuit de lucht in een lichte hoek naar de hemel komt wordt vaak gebroken door de indexgradiënt om te zien alsof de lucht wordt gereflecteerd door het oppervlak van de weg. De geest van een persoon observeert dit gebeuren als een waterlichaam op de weg, omdat water ook de hemel weerspiegelt, maar deze illusie verdwijnt naarmate de persoon dichterbij komt. Als de weg geasfalteerd is, lijkt het alsof er water of olie is gemorst. Asfalt en zand kunnen extreem heet worden als ze aan de zon worden blootgesteld, wat de ontwikkeling van een luchtspiegeling mogelijk maakt.
Superior Mirage
In tegenstelling tot de inferieure fata morgana, vindt de superieure plaats wanneer het beeld van een object boven het specifieke object verschijnt. Het fenomeen wordt waargenomen wanneer de lucht onder de zichtlijn kouder is in vergelijking met de lucht erboven. Dit verschijnsel wordt nagebootst als temperatuurinversie omdat het bestaan van koude lucht onder warme lucht een afwijking is van de normale temperatuurgradiënt van de atmosfeer. Dit soort luchtspiegelingen is zeldzamer dan inferieure luchtspiegelingen en ze zijn stabieler omdat koude lucht niet naar boven beweegt en warme lucht niet vaak naar beneden beweegt. Superieure luchtspiegelingen komen vaak voor in polaire gebieden, vooral boven massieve ijsplaten die een uniforme lage temperatuur hebben. Wanneer de luchtspiegelingen op meer gematigde breedtegraden verschijnen, hebben ze de neiging zwakker en minder stabiel en soepel te worden. Een superieure fata morgana kan ondersteboven of rechtsboven verschijnen, afhankelijk van de temperatuurgradiënt en de afstand van het ware object. De luchtspiegeling wordt vaak waargenomen als een verstoord mengsel van zowel op- als neerwaartse delen. De fata morgana's kunnen een opvallend effect hebben vanwege de kromming van de aarde. Lichtstralen kunnen grote afstanden verplaatsen als hun neerwaartse buigcurve bijna hetzelfde is als de kromming van de aarde. Hoewel dit fenomeen voor het eerst werd waargenomen in 1596 bij Novaya Zemlya, werd het pas in de 20e eeuw wetenschappelijk verklaard. Voor elke 69.05-mijl kunnen lichtstralen evenwijdig aan het oppervlak van de aarde bewegen en de zon verschijnt 1 graden hoger aan de horizon. De inversielaag moet echter de juiste temperatuurgradiënt hebben over de totale afstand om de gebeurtenis mogelijk te maken. Op dezelfde manier kunnen schepen die zo ver weg zijn boven of zelfs aan de horizon verschijnen als superieure beelden, hoewel ze niet boven de geometrische horizon moeten worden waargenomen.
Fata morgana
De term Fata Morgana is een Italiaanse vertaling van Morgan le Fay, die wordt beschreven als een vormverschuivende fee in de legende en als de halfzus van King Arthur. Het woord wordt gebruikt om een complexe superieure luchtspiegeling te beschrijven die zich vormt met afwisselingen van gecomprimeerde en uitgerekte zones, omgekeerde afbeeldingen en opgerichte afbeeldingen. Deze fata morgana staat ook bekend om zijn snel veranderende vermogen. Een Fata Morgana komt vaak voor op koude dagen in polaire gebieden, in woestijngebieden en over meren en oceanen, maar ook op warme dagen. Om deze luchtspiegeling te laten plaatsvinden, moet de temperatuurinversie voldoende sterkte hebben zodat de kromming van de lichtstralen erin sterker is in vergelijking met de kromming van de aarde. De stralen zullen buigen en bogen vormen, en de waarnemer zou zich in een atmosfeerkanaal moeten bevinden om de fata morgana te kunnen zien. De Fata Morgana kan binnen een paar seconden veranderen van een superieure naar een inferieure luchtspiegeling, afhankelijk van de voortdurend veranderende atmosferische omstandigheden. Een camera heeft 16-frames vastgelegd van de fata morgana van de Farallon-eilanden in de Stille Oceaan, die onder normale omstandigheden niet zichtbaar zijn op zeeniveau, omdat ze zich op één dag onder de horizon bevinden. De eerste 14-afbeeldingen weerspiegelen afwisselingen van uitgerekte en gecomprimeerde zones die kenmerkend zijn voor een Fata Morgana, terwijl de laatste twee frames rond zonsondergang werden gemaakt toen de luchtspiegeling niet zo complex was. De beeldvervormingen en de verbuiging van licht kunnen opvallende resultaten opleveren.
