Das optische Phänomen, das Fata Morgana genannt wird, tritt auf natürliche Weise auf und ist das Ergebnis der Biegung von Lichtstrahlen, um ein verschobenes Bild von entweder entfernten Objekten oder dem Himmel zu erzeugen. Der Ursprung des Begriffs liegt im französischen Wort Mirage und im Lateinischen Mirari was übersetzt in "Sich wundern" or "zu betrachten." Mirages fallen entweder in die Kategorien Superior, Inferior oder "Fata Morgana". Eine Fata Morgana kann vor der Kamera gefangen werden, da es sich um ein echtes optisches Phänomen handelt.
Minderwertiges Mirage
Die minderwertige Fata Morgana tritt gewöhnlich in der Wüste auf und erscheint als ein Wasserkörper in einer Entfernung. Die Fata Morgana wird als minderwertig bezeichnet, da sie unter dem realen Objekt liegt. Das Objekt ist in diesem Fall der blaue Himmel oder ein anderes entferntes Objekt in der gleichen Richtung. Die Fata Morgana führt den Betrachter dazu, in der Ferne ein helles und bläuliches Gebiet an Land zu sehen. Die Lichtstrahlen, die von einem entfernten Objekt herrühren, bewegen sich durch fast die gleichen Luftschichten und sie sind auch um fast die gleiche Menge gebogen. Strahlen, die sich von der Oberseite des Objekts fortbewegen, werden somit niedriger als die Strahlen von unten sein. Das Bild ist normalerweise auf dem Kopf stehend, so dass es aussieht, als wäre das Himmelsbild eine Wasserpfütze, die als Spiegel dient. Minderwertige Bilder sind ebenfalls nicht stabil. Es ist charakteristisch, dass heiße Luft aufsteigt und kühlere Luft auf der anderen Seite absinkt, wodurch sich die Schichten vermischen und Turbulenzen entstehen. Das Bild wird anschließend entsprechend verzerrt und kann horizontal oder vertikal verlängert oder vibriert werden. Mehrere Temperaturschichten können dazu führen, dass sich einige Luftspiegelungen vermischen und doppelte Bilder entstehen. Die falsche Wasser-oder Heißstraßen-Luftspiegelung ist ein häufiges Beispiel für diese Art von Fata Morgana. Minderwertige Luftspiegelungen können auch über Seen oder Ozeane auftreten, da sie ausgedehnt und flach sind. Die IJsselmeer und Markermeer Seen sind einige der Gewässer, in denen minderwertige Luftspiegelungen üblich sind.
Hitze Haze
Hitzebelastung ist eine Art minderwertiger Luftspiegelung, die beobachtet wird, wenn Objekte durch heiße Luft betrachtet werden. Dieses Phänomen, das auch als Hitzeschimmer bezeichnet wird, kann beobachtet werden, indem Objekte durch die Abgase betrachtet werden, die von Düsentriebwerken oder über den erwärmten Asphalt ausgestoßen werden. Die Konvektion trägt zur Veränderung der Lufttemperatur bei, während die Variation zwischen der erwärmten Luft an der Straßenoberfläche und der obigen kalten Luft zu einem Gradienten des Brechungsindexes der Luft führt. Anschließend wird ein unscharfer Simmering-Effekt erzeugt, der die Fähigkeit zur Auflösung von Objekten beeinflusst. Dieser Effekt wird verstärkt, wenn das bestimmte Bild unter Verwendung einer Teleskoplinse oder eines Teleskops vergrößert wird. Licht, das vom Himmel in einem leichten Winkel zum Himmel stammt, wird gewöhnlich durch den Indexgradienten gebrochen, um so zu wirken, als ob der Himmel von der Straßenoberfläche reflektiert würde. Der Geist einer Person beobachtet dieses Ereignis als ein Gewässer auf der Straße, weil Wasser auch den Himmel reflektiert, aber diese Illusion verblasst, wenn die Person näher kommt. Wenn die Straße asphaltiert ist, sieht es so aus, als wäre Wasser oder Öl verschüttet worden. Asphalt und Sand können extrem erhitzt werden, wenn sie der Sonne ausgesetzt werden, was die Entwicklung einer Fata Morgana erleichtert.
Superior Mirage
Anders als die minderwertige Luftspiegelung tritt die höhere auf, wenn das Bild eines Objekts über dem bestimmten Objekt erscheint. Das Phänomen wird beobachtet, wenn die Luft unterhalb der Sichtlinie im Vergleich zur darüber liegenden Luft kälter ist. Dieses Vorkommen wird als Temperaturinversion bezeichnet, da das Vorhandensein von kalter Luft unter warmer Luft eine Abweichung des normalen Temperaturgradienten der Atmosphäre ist. Diese Arten von Luftspiegelungen sind seltener als minderwertige Luftspiegelungen, und sie sind stabiler, da kalte Luft nicht nach oben strömt und warme Luft sich normalerweise nicht nach unten bewegt. Überlegene Luftspiegelungen treten häufig in polaren Gebieten auf, insbesondere über massiven Eisschichten, die eine gleichmäßig niedrige Temperatur aufweisen. Wenn die Fata Morgana in gemäßigten Breiten auftreten, tendieren sie dazu, schwächer und weniger stabil und glatt zu sein. Eine überlegene Fata Morgana kann je nach Temperaturgradient und Entfernung des wahren Objekts auf dem Kopf oder rechts erscheinen. Die Fata Morgana wird oft als eine verzerrte Mischung von beiden Teilen wahrgenommen. Die Luftspiegelungen können aufgrund der Krümmung der Erde eine auffallende Wirkung haben. Lichtstrahlen können große Entfernungen zurücklegen, wenn ihre Krümmung nach unten fast der Krümmung der Erde entspricht. Obwohl dieses Phänomen erstmals in 1596 bei Novaya Zemlya beobachtet wurde, wurde es erst im 20-Jahrhundert wissenschaftlich erklärt. Bei jeder 69.05-Meile können sich Lichtstrahlen parallel zur Erdoberfläche bewegen und die Sonne erscheint 1-Grad höher am Horizont. Die Inversionsschicht sollte jedoch den richtigen Temperaturgradienten über die gesamte Entfernung aufweisen, damit das Ereignis möglich ist. Auf dieselbe Weise können Schiffe, die so weit entfernt sind, über oder sogar am Horizont als übergeordnete Bilder erscheinen, obwohl sie nicht über dem geometrischen Horizont gesichtet werden sollten.
Fata Morgana
Der Begriff Fata Morgana ist eine italienische Übersetzung, die von Morgan le Fay stammt, die als eine formverändernde Fee in der Legende und als Halbschwester von König Artus beschrieben wird. Das Wort wird verwendet, um eine komplexe überlegene Fata Morgana zu beschreiben, die sich mit abwechselnd komprimierten und gestreckten Zonen, invertierten Bildern und aufrechten Bildern ausbildet. Diese Fata Morgana ist auch für ihre schnell wechselnde Fähigkeit bekannt. Eine Fata Morgana tritt häufig an kalten Tagen in Polargebieten, in Wüstenregionen und über Seen und Ozeanen sowie an heißen Tagen auf. Damit diese Fata Morgana auftritt, muss die Temperaturinversion ausreichend stark sein, so dass die Krümmung der Lichtstrahlen im Vergleich zur Erdkrümmung stärker ist. Die Strahlen werden sich biegen und Bögen bilden, und der Beobachter sollte in einem Atmosphärenkanal sein, um die Luftspiegelung zu sehen. Die Fata Morgana kann in wenigen Sekunden von einer überlegenen zu einer minderwertigen Luftspiegelung wechseln, abhängig von den sich ständig ändernden atmosphärischen Bedingungen. Eine Kamera nahm 16-Aufnahmen der Fata Morgana der pazifischen Farallon-Inseln auf, die unter normalen Bedingungen auf Meereshöhe nicht sichtbar sind, da sie sich an einem einzigen Tag unter dem Horizont befinden. Die ersten 14-Bilder reflektieren Veränderungen von gestreckten und komprimierten Zonen, die für eine Fata Morgana charakteristisch sind, während die letzten beiden Rahmen um Sonnenuntergang aufgenommen wurden, als die Fata Morgana nicht so komplex war. Die Bildverzerrungen und die Biegung des Lichts können zu erstaunlichen Ergebnissen führen.
