Nous venons de voir que la perception d'objets éloignés peut être altérée par un phénomène optique courant : le mirage. Ces objets peuvent être perçus sous formes d'images stables ou tremblotantes, simples ou multiples, droites ou renversées, agrandies ou réduites. Il s sont provoqués par des variations de l'indice de réfraction (dépendant de la température et de la densité), ce qui donne lieu à différents types de mirages.
Au niveau du sol, il peut exister localement des variations d'indice de température, de faible étendue verticale (de quelques mètres à quelques dizaines de mètres). Ce type de mirage se produit lorsque l'indice de réfraction de l'air atmosphérique varie en fonction de l'altitude, donc des variations de température. Ainsi les trajets des rayons lumineux deviennent des courbes.
Par exemple un sol ou une nappe d'eau chaud crée un gradient de température dirigé vers le bas, c'est à dire un gradient d'indice dirigé vers le haut.
Principe d'un mirage inférieur
Dans ce cas, les rayons provenant d'un objet s'incurvent vers le haut et atteignent l'observateur en semblant provenir du sol. C'est ce type de mirage qui, par exemple, donne l'impression d'observer des flaques d'eau sur une route chauffée par le soleil d'été.
Observation de flaques d'eau sur une route ensoleillée
De plus on peut aussi voir une image renversée de l'objet observé :
Observation du reflet du camion sur le sol
En réalité, les rayons proviennent du ciel, sont déviés par la présence d'une couche d'air chaud près du sol et ne se propagent donc plus en ligne droite ; ainsi notre œil à alors l'impression qu'ils viennent de la route.
Ce que l'observateur voit ce n'est que le reflet de la couche d'air froid surmontant l'air chaud du sol : le ciel que l'on confond avec l'eau.
D'après d'autres expériences, on peut vérifier que :
- Si la température mesurée à un mètre du sol, est 3°C au moins plus froide que la température à la surface du sol, alors il n'y aura pas formation de mirage.
- Si la température mesurée à un mètre du sol, est d'environ 5°C plus froide que la température à la surface du sol, alors il y aura formation d'un mirage modéré.
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Si la température mesurée à un mètre du sol, est d'environ 8°C plus froide que la température à la surface du sol, alors il y aura formation d'un mirage inférieur.
Un mirage à Salers en 1900
Dans le ciel, on peut observer une image renversée du village Salers, situés à 950 m d'altitude dans le parc naturel des volcans d'Auvergne.
