Sådan fungerer Mirages

I tegnefilm er luftspejlinger udførlige visioner af tropiske oaser, komplet med palmer og udsmykkede swimmingpools. De springer pludselig op i den varme ørken og forsvinder derefter, lige som den solbeskinnede helt er ved at dykke ned i. Denne form for illusion er selvfølgelig fuldstændig fiktion, men luftspejlinger eksisterer virkelig, og de kan få dig til at se vand, hvor der er ingen. I varme områder ser du dem hele tiden langs motorvejen.

Et farligt tidspunkt at se et fatamorgana ville være under et voldsomt løb ned ad bakke på en af ​​verdens bedste sandboarding-destinationer. Se sandboarding-artiklen, videoen og billederne på Discovery's Fearless Planet for at lære mere.

I denne udgave af HowStuffWorks , vil vi undersøge de simple videnskabelige principper bag dette mærkelige fænomen. Vi vil også se på nogle mindre almindelige luftspejlinger, såsom svævende fantomøer og skibe.

1. Bøjelys
2. Lav en Mirage

Bøjelys

I den mest almindelige type fatamorgana ser en genstand ud til at blive reflekteret, som om der var en pøl af vand på jorden. Dette fænomen er forårsaget af lysbrydning -- bøjning af lysstråler. Lys bøjes, når det passerer fra et medium til et andet - fra luft til vand, for eksempel, eller endda fra koldere luft til varmere luft. Dette kan virke som en mærkelig idé, men det er virkelig meget enkelt.

Forestil dig, at du skubber en indkøbskurv hen over en parkeringsplads. Hvis du udøver en konstant kraft, afhænger vognens hastighed af mediet den kører videre -- i dette tilfælde parkeringspladsens asfalterede overflade. Hvad sker der, når du skubber indkøbskurven ud af parkeringspladsen, ud på et græsareal? Hvis du skubber den lige ud på græsset, vil den simpelthen bremse. Græsmediet giver mere modstand, så det kræver mere energi at flytte indkøbskurven.

Men hvis man skubber vognen på græsset på skrå, sker der noget andet. Hvis det højre hjul rammer græsset først, vil det bremse, mens det venstre hjul stadig er på fortovet. Fordi det venstre hjul kortvarigt bevæger sig hurtigere end det højre hjul, vil indkøbskurven dreje til højre, når den bevæger sig ud på græsset. På samme måde, hvis du flytter fra et græsareal til et asfalteret område, vil det ene hjul accelerere før det andet, og vognen vil dreje.

En lysbølge fungerer på lignende måde. Dens hastighed afhænger af, hvilken slags medie den passerer igennem. I rummets vakuum rejser lyset med tophastighed, fordi der ikke er noget, der bremser det. Den har sværere ved at bevæge sig gennem et område fyldt med stof, såsom Jordens gasformige atmosfære, så den bevæger sig langsommere. Når den bevæger sig fra et medium til et andet i en vinkel, ændrer den ene del af bølgen hastighed et øjeblik før den anden, og lyset vender.

I næste afsnit finder vi ud af, hvordan dette fænomen skaber luftspejlinger.

Lav en Mirage

Mirages opstår, når der er et hurtigt skift i lufttæthed i atmosfæren -- når luften på ét niveau er meget varmere end luften på et tilstødende niveau (tjek denne side for at finde ud af, hvorfor varm luft er mindre tæt end kold luft).

Dette sker almindeligvis på sommerdage, hvor en asfaltvej, der har bagt i solen, opvarmer luften direkte over den, hvilket skaber et skarpt skift i lufttæthedsniveauet nær jorden. Når lyset passerer mellem de forskellige niveauer, bøjes det og skaber luftspejlinger.

Normalt reflekteres sollys, der preller af et objekt (lad os sige en bil), i alle retninger. Du ser bilen, når dine øjne registrerer dette lys. På en overskyet dag ser du kun lyset, der preller af bilen lige mod dig. Sådan ser du tingene det meste af tiden.

På en mere solrig dag virker lyset, der er på vej direkte mod dig, ligesom det plejer - det bevæger sig ikke gennem forskellige lag af lufttæthed, så det bøjer ikke meget. Men noget af det lys, der normalt ville ramme jorden, bøjer sig faktisk i luften, fordi det bevæger sig fra det køligere, tættere luftniveau ind i den varmere, mindre tætte luft lige over jorden. Som du kan se i diagrammet nedenfor, giver dette en interessant effekt.

Den nederste del af lysbølgen passerer først mellem lagene, så den accelererer et øjeblik før den øverste del. Lyset, der normalt ville gå direkte til jorden, bøjer opad og bevæger sig til dine øjne. Effekten er, at du ser billedet af bilen to gange:én gang på toppen af ​​vejen og én gang i vejbanen. Lyset fra den nederste del af bilen bøjer længere opad end lyset fra toppen af ​​bilen, så miragebilledet ligner en refleksion. Din hjerne antager, at lyset bevæger sig i en lige linje, så det ser ud til, at der er et spejlbillede under det normale billede. Denne fatamorgana ligner en vandpyt på vejen, fordi den, som en vandpyt, afspejler, hvad der er over den. Denne form for fatamorgana kaldes en inferior fatamorgana fordi den vises under horisonten.

Overlegne luftspejlinger er luftspejlinger, der dannes over horisonten. Dette sker, når der er et køligere luftniveau, der er lavere end et varmere luftniveau, typisk over iskolde landskaber eller meget koldt vand. Denne luftspejling får dig til at se en scene meget højere, end den burde være. For eksempel kan du se en masse land eller en båd, der flyder i luften. Denne situation kan også forvrænge billeder, så en båd virker meget højere, end den faktisk er.

Du kan se en lignende optisk illusion hver dag, når himlen er klar. Efterhånden som lyset fra solen kommer ind i vores atmosfære, bremses det betydeligt. Som et resultat bøjer den sig mod Jorden. Når solen står lavt på himlen, ser den ud til at være højere, end den faktisk er på grund af denne brydning. Når det ser ud til, at solen er ved at falde under horisonten, har den allerede gjort det. Atmosfæren bøjer lyset rundt om klodens kurve!

For meget mere information om luftspejlinger og andre virkninger af brydning, tjek linkene på næste side.

Mange flere oplysninger

Relaterede HowStuffWorks-artikler

• Sådan fungerer Vision
• Sådan virker lys
• Sådan fungerer kameraer
• Hvorfor tager det mine øjne flere minutter at vænne sig til mørket?
• Sådan virker brydningsproblemer
• Sådan fungerer solen

Flere gode links

• En introduktion til Mirages
• Mirages:A Primer
• Den arktiske mirage
• Atmosfæriske optiske mirages
• Brydning ved en grænse
• Mirages in the Sky
• Lysets brydning
• Langsomt lys:luftspejlinger, diamanter, regnbuer og teleskoper