O fenômeno óptico chamado miragem ocorre naturalmente, e é como resultado da curvatura dos raios de luz para criar uma imagem deslocada de objetos distantes ou do céu. A origem do termo está na palavra francesa mirage e no latim mirari que se traduz em “Para se maravilhar” or "Olhar para." As miragens caem nas categorias superior, inferior ou “Fata Morgana”. Uma miragem pode ser capturada na câmera, já que é um fenômeno ótico real.
Miragem Inferior
A miragem inferior geralmente ocorre no deserto e aparece como um corpo de água à distância. A miragem é denominada inferior porque está sob o objeto real. O objeto, nesse caso, é o céu azul ou outro objeto distante na mesma direção. A miragem leva o observador a ver uma área brilhante e azulada na terra à distância. Os raios de luz que se originam de um objeto distante viajam por quase as mesmas camadas de ar e também se curvam quase na mesma quantidade. Raios viajando a partir do topo do objeto, portanto, atingem abaixo dos raios do fundo. A imagem está normalmente de cabeça para baixo, fazendo parecer que a imagem do céu é uma poça de água servindo de espelho. Imagens inferiores também não são estáveis. É característico do ar quente subir e do ar mais frio, por outro lado, descer, o que faz com que as camadas se misturem e a turbulência surja. Posteriormente, a imagem será distorcida de acordo e pode ser estendida horizontalmente ou verticalmente ou vibrando. Várias camadas de temperatura podem fazer com que algumas miragens se misturem criando imagens duplas. A miragem da água falsa ou da estrada quente é um exemplo comum desse tipo de miragem. Miragens inferiores também podem ocorrer sobre lagos ou oceanos em virtude de serem extensas e planas. Os lagos IJsselmeer e Markermeer são alguns dos corpos de água onde as miragens inferiores são comuns.
Névoa de calor
A névoa de calor é um tipo de miragem inferior observada quando os objetos são vistos através do ar quente. Este fenómeno, também chamado de calor, pode ser visto através da observação de objectos através dos gases de escape expelidos pelos motores a jacto ou através do asfalto aquecido. A convecção contribui para a variação da temperatura do ar, enquanto a variação entre o ar aquecido na superfície da estrada e o ar frio acima resulta em um gradiente no índice de refração do ar. Um efeito borrado é criado subseqüentemente, o que influencia a capacidade de resolver objetos. Este efeito é aumentado quando a imagem particular é ampliada usando uma lente telescópica ou um telescópio. A luz proveniente do céu a um pequeno ângulo em relação ao céu é comumente refratada pelo gradiente do índice para parecer que o céu é refletido pela superfície da estrada. A mente de uma pessoa observa essa ocorrência como um corpo d'água na estrada, porque a água também reflete o céu, mas essa ilusão desaparece à medida que a pessoa se aproxima. Se a estrada estiver alcatroada, parece que a água ou o óleo foram derramados. Asfalto e areia podem ficar extremamente aquecidos se expostos ao sol, facilitando o desenvolvimento de uma miragem.
Miragem Superior
Ao contrário da miragem inferior, a superior ocorre quando a imagem de um objeto aparece acima do objeto em particular. O fenômeno é observado quando o ar abaixo da linha de visão é mais frio em comparação com o ar acima dele. Essa ocorrência é apelidada de inversão de temperatura, já que a existência de ar frio abaixo do ar quente é um desvio do gradiente de temperatura normal da atmosfera. Esses tipos de miragens são mais raras do que as miragens inferiores, e são mais estáveis, já que o ar frio não sobe e o ar quente geralmente não desce. As miragens superiores geralmente ocorrem em áreas polares, particularmente acima de folhas maciças de gelo que suportam uma temperatura baixa uniforme. Quando as miragens aparecem em latitudes mais moderadas, elas tendem a se tornar mais fracas e menos estáveis e suaves. Uma miragem superior pode aparecer de cabeça para baixo ou para cima, dependendo do gradiente de temperatura e da distância do objeto verdadeiro. A miragem é frequentemente observada como uma mistura distorcida de ambas as partes para cima e para baixo. As miragens podem ter um efeito impressionante por causa da curvatura da Terra. Os raios de luz podem se mover grandes distâncias se sua curva de curvatura para baixo for quase a mesma que a curvatura da Terra. Embora este fenômeno tenha sido observado pela primeira vez em 1596 em Novaya Zemlya, ele não foi explicado cientificamente até o século 20. Para cada milha 69.05, os raios de luz podem se mover paralelamente à superfície da Terra, e o Sol aparece 1 graus mais altos no horizonte. A camada de inversão deve, no entanto, possuir o gradiente de temperatura correto ao longo da distância total para que o evento seja possível. Da mesma forma, os navios que estão tão distantes podem aparecer acima ou até no horizonte como imagens superiores, embora não devam ser avistados acima do horizonte geométrico.
Fata Morgana
O termo Fata Morgana é uma tradução italiana tirada de Morgan le Fay, que é descrita como uma fada na lenda e como a meia-irmã do Rei Arthur. A palavra é usada para descrever uma miragem superior complexa que se forma com alternâncias de zonas comprimidas e esticadas, imagens invertidas e imagens eretas. Essa miragem também é notada por sua capacidade de mudança rápida. A Fata Morgana geralmente ocorre em dias frios em áreas polares, em regiões desérticas, e sobre lagos e oceanos, bem como em dias quentes. Para que esta miragem ocorra, a inversão de temperatura deve ter força suficiente de tal forma que a curvatura dos raios de luz dentro dela seja mais forte em comparação com a curvatura da Terra. Os raios vão se dobrar e formar arcos, e o observador deve estar dentro de um duto da atmosfera para ver a miragem. O Fata Morgana pode mudar de uma superior para uma miragem inferior em questão de poucos segundos, dependendo das condições atmosféricas em constante mudança. Uma câmera capturou quadros 16 da miragem das ilhas Farallon, do Pacífico, que não são visíveis ao nível do mar em condições normais, pois estão situadas abaixo do horizonte em um único dia. As primeiras imagens 14 refletem alternâncias de zonas esticadas e comprimidas que são características de um Fata Morgana, enquanto os dois últimos quadros foram capturados ao redor do pôr do sol quando a miragem não era tão complexa. As distorções da imagem e a curvatura da luz podem criar resultados impressionantes.
