Un espejismo es un fenómeno óptico natural en el que los rayos de luz se desvían por refracción para producir una imagen desplazada de objetos distantes o del cielo. [1] La palabra viene del francés ( se ) mirer , del latín mirari , que significa "mirar, maravillarse". [2]
Los espejismos se pueden clasificar como "inferiores" (que significa más bajos), "superiores" (que significa más altos) y " Fata Morgana ", un tipo de espejismo superior que consiste en una serie de imágenes inusualmente elaboradas, apiladas verticalmente, que forman un espejismo que cambia rápidamente.
A diferencia de una alucinación , un espejismo es un fenómeno óptico real que puede captarse con una cámara, ya que los rayos de luz se refractan para formar la imagen falsa en la posición del observador. Sin embargo, lo que la imagen parece representar está determinado por las facultades interpretativas de la mente humana. Por ejemplo, las imágenes inferiores en la tierra se confunden muy fácilmente con los reflejos de una pequeña masa de agua.
En un espejismo inferior, la imagen del espejismo aparece debajo del objeto real. El objeto real en un espejismo inferior es el cielo (azul) o cualquier objeto distante (por lo tanto azulado) en esa misma dirección. El espejismo hace que el observador vea una mancha brillante y azulada en el suelo.
Los rayos de luz que provienen de un objeto distante en particular viajan todos a través de casi las mismas capas de aire y todos se refractan aproximadamente en el mismo ángulo . Por lo tanto, los rayos que provienen de la parte superior del objeto llegarán más abajo que los que provienen de la parte inferior. La imagen suele estar al revés, lo que mejora la ilusión de que la imagen del cielo que se ve a la distancia es un reflejo especular en un charco de agua o aceite que actúa como un espejo .
Aunque la aerodinámica es muy activa, la imagen del espejismo inferior es estable, a diferencia de la fata morgana, que puede cambiar en cuestión de segundos. Como el aire más cálido se eleva mientras que el aire más frío (al ser más denso ) desciende, las capas se mezclarán, lo que provocará turbulencias . La imagen se distorsionará en consecuencia; puede vibrar o estirarse verticalmente ( elevar ) o comprimirse verticalmente ( encorvarse ). También es posible una combinación de vibración y extensión. Si hay varias capas de temperatura , pueden mezclarse varios espejismos, lo que tal vez produzca imágenes dobles. En cualquier caso, los espejismos no suelen tener más de medio grado de altura (aproximadamente el diámetro angular del Sol y la Luna) y provienen de objetos que se encuentran entre decenas de metros y unos pocos kilómetros de distancia.
La neblina de calor , también llamada resplandor de calor , se refiere al espejismo inferior que se observa al ver objetos a través de una masa de aire caliente. Los casos comunes en los que se produce neblina de calor incluyen imágenes de objetos vistos a través del hormigón asfáltico (también conocido como asfalto ), carreteras y sobre tejados de mampostería en días calurosos, encima y detrás del fuego (como en velas encendidas , calentadores de patio y fogatas ) y a través de los gases de escape de los motores a reacción . Cuando aparece en las carreteras debido al asfalto caliente, a menudo se lo denomina "espejismo de carretera". También ocurre en los desiertos; en ese caso, se lo denomina "espejismo del desierto". Tanto el asfalto como la arena pueden calentarse mucho cuando se exponen al sol, llegando fácilmente a ser más de 10 °C (18 °F) más altos que el aire un metro (3,3 pies) más arriba, lo suficiente como para que las condiciones sean adecuadas para causar el espejismo.
La convección hace que la temperatura del aire varíe, y la variación entre el aire caliente en la superficie de la carretera y el aire frío más denso que se encuentra por encima de ella provoca un gradiente en el índice de refracción del aire. Esto produce un efecto de brillo borroso , que dificulta la capacidad de resolución de la imagen y aumenta cuando la imagen se amplía a través de un telescopio o un teleobjetivo .
La luz del cielo que se encuentra en un ángulo poco profundo con respecto a la carretera se refracta por el gradiente de índice, lo que hace que parezca que el cielo se refleja en la superficie de la carretera. Esto puede aparecer como un charco de líquido (normalmente agua, pero también es posible que haya otros, como aceite) en la carretera, ya que algunos tipos de líquido también reflejan el cielo. La ilusión se desplaza hacia la distancia a medida que el observador se acerca al objeto reflejado, lo que produce el mismo efecto que acercarse a un arcoíris.
La neblina de calor no está relacionada con el fenómeno atmosférico de la neblina .
Un espejismo superior es aquel en el que la imagen del espejismo parece estar situada por encima del objeto real. Un espejismo superior se produce cuando el aire por debajo de la línea de visión es más frío que el aire por encima de él. Esta disposición inusual se denomina inversión de temperatura . Durante el día, el gradiente de temperatura normal de la atmósfera es aire frío por encima del aire cálido. Al pasar por la inversión de temperatura, los rayos de luz se desvían hacia abajo y, por lo tanto, la imagen aparece por encima del objeto verdadero, de ahí el nombre de superior . [3]
Los espejismos superiores son bastante comunes en las regiones polares , especialmente sobre grandes capas de hielo que tienen una temperatura baja uniforme. Los espejismos superiores también ocurren en latitudes más moderadas, aunque en esos casos son más débiles y tienden a ser menos suaves y estables. Por ejemplo, una costa distante puede parecer que se eleva y se ve más alta (y, por lo tanto, tal vez más cercana) de lo que realmente es. Debido a la turbulencia, parece haber picos y torres danzantes. Este tipo de espejismo también se llama Fata Morgana , o hafgerðingar en el idioma islandés . [4]
Un espejismo superior puede ser correcto o inverso, según la distancia del objeto real y el gradiente de temperatura. A menudo, la imagen aparece como una mezcla distorsionada de partes hacia arriba y hacia abajo.
Como la Tierra es redonda, si la curvatura descendente de los rayos de luz es aproximadamente la misma que la curvatura de la Tierra , los rayos de luz pueden viajar grandes distancias, incluso más allá del horizonte. Esto se observó y documentó en 1596, cuando un barco que buscaba el paso del Noreste se quedó atrapado en el hielo en Novaya Zemlya , sobre el Círculo Polar Ártico . El Sol pareció salir dos semanas antes de lo esperado; el Sol real todavía estaba debajo del horizonte, pero sus rayos de luz siguieron la curvatura de la Tierra. Este efecto a menudo se llama espejismo de Novaya Zemlya . Por cada 111,12 kilómetros (69,05 millas) que los rayos de luz viajan paralelos a la superficie de la Tierra, el Sol aparecerá 1° más alto en el horizonte. La capa de inversión debe tener el gradiente de temperatura justo en toda la distancia para que esto sea posible.
De la misma manera, los barcos que están tan lejos que no deberían ser visibles por encima del horizonte geométrico pueden aparecer en el horizonte o incluso por encima de él como espejismos superiores. [5] Esto puede explicar algunas historias sobre barcos voladores o ciudades costeras en el cielo, como las descritas por algunos exploradores polares. Estos son ejemplos de los llamados espejismos árticos, o hillingar en islandés.
Si el gradiente de temperatura vertical es de +12,9 °C (23,2 °F) por cada 100 metros (donde el signo positivo significa que la temperatura aumenta a mayor altitud), los rayos de luz horizontales simplemente seguirán la curvatura de la Tierra y el horizonte aparecerá plano. Si el gradiente es menor (como ocurre casi siempre), los rayos no se curvan lo suficiente y se pierden en el espacio, lo que es la situación normal de un "horizonte" esférico y convexo.
En algunas situaciones, los objetos distantes pueden elevarse o bajarse, estirarse o acortarse sin que se produzca ningún espejismo.
Fata Morgana (el nombre proviene de la traducción italiana de Morgan le Fay , el hada, media hermana del Rey Arturo que cambia de forma) es un espejismo superior muy complejo. Aparece con alternancias de áreas comprimidas y estiradas, imágenes erectas e imágenes invertidas. [6] Fata Morgana también es un espejismo que cambia rápidamente.
Los espejismos de Fata Morgana son más comunes en las regiones polares , especialmente sobre grandes capas de hielo con una temperatura baja uniforme, pero se pueden observar casi en cualquier lugar. En las regiones polares, se puede observar una Fata Morgana en días fríos; en áreas desérticas y sobre océanos y lagos, se puede observar una Fata Morgana en días calurosos. Para que se produzca una Fata Morgana, la inversión de temperatura tiene que ser lo suficientemente fuerte como para que las curvaturas de los rayos de luz dentro de la inversión sean más fuertes que la curvatura de la Tierra . [6]
Los rayos se doblarán y formarán arcos . Un observador debe estar dentro de un conducto atmosférico para poder ver un Fata Morgana. [7] Los espejismos de Fata Morgana pueden observarse desde cualquier altitud dentro de la atmósfera de la Tierra , incluso desde cimas de montañas o aviones. [8] [9]
Las distorsiones de la imagen y la desviación de la luz pueden producir efectos espectaculares. En su libro Pursuit: The Chase and Sinking of the "Bismarck" , Ludovic Kennedy describe un incidente que supuestamente tuvo lugar debajo del estrecho de Dinamarca durante 1941, tras el hundimiento del Hood . El Bismarck , mientras era perseguido por los cruceros británicos Norfolk y Suffolk , desapareció de la vista en medio de una niebla marina. En cuestión de segundos, el barco reapareció navegando hacia los barcos británicos a gran velocidad. Alarmados, los cruceros se separaron, anticipando un ataque inminente, y los observadores de ambos barcos observaron con asombro cómo el acorazado alemán revoloteaba, se volvía indistinto y se desvanecía. La vigilancia por radar durante estos eventos indicó que, de hecho, el Bismarck no había realizado ningún cambio en su rumbo.
Las condiciones para que se produzca un espejismo pueden darse tanto de noche como de día. En determinadas circunstancias, es posible observar espejismos de objetos astronómicos y espejismos de luces de vehículos en movimiento, aviones, barcos, edificios, etc. durante la noche. [1]
Un espejismo de un objeto astronómico es un fenómeno óptico natural en el que los rayos de luz se desvían para producir imágenes distorsionadas o múltiples de un objeto astronómico . Se pueden observar espejismos de objetos astronómicos como el Sol , la Luna , los planetas , estrellas brillantes y cometas muy brillantes . Los espejismos más comunes son los del amanecer y el atardecer .
