Les mirages spectaculaires

Mystères de la terre

Les Mirages

Tout le monde a observé, un jour, des "flaques" au loin sur l'autoroute en été. L'atmosphère dans laquelle nous vivons et que nous respirons est une source de phénomènes esthétiques spectaculaires.
Parmi ces manifestations, il y a les mirages...

(Mirage chaud sur le Grand Lac Salé, Utah, États-Unis)

Le mirage (du latin miror, mirari : s'étonner, voir avec étonnement) est un phénomène optique dû à la déviation des faisceaux lumineux par des superpositions de couches d'air de températures différentes. La déviation de ces rayons donne alors l'impression que l'objet que l'on regarde est à un endroit autre que son réel emplacement, et peut déformer l'image observée. Ce n'est en rien une illusion d'optique qui est une déformation d'une image due à une interprétation erronée du cerveau. Un mirage n'est pas non plus une hallucination puisqu'il est possible de les photographier (l'image est donc réelle). Les images produites par un mirage sont par contre sujettes à interprétation : par exemple les mirages inférieurs ont souvent l'apparence d'étendues d'eau, les Fata Morgana peuvent ressembler à des châteaux, des plateaux, des montagnes ou des constructions plus complexes.

(Mirage froid : Double soleil sur le Lac Supérieur.)

Il est possible de classer les mirages en 3 catégories : les mirages supérieurs, inférieurs et les Fata Morgana, mirages plus complexes composés de plusieurs images superposées l'une à l'autre.

Les premières observations de mirages semblent remonter à l'an -350, lorsqu'Aristote mentionne dans Meteorologica qu'il arrive que des promontoires paraissent anormalement grands dans certaines circonstances météorologiques et que le vent du sud-est fasse grossir les astres lors de leur coucher ou leur lever.
« C'est là aussi ce qui fait qu'en mer, les cimes des promontoires paraissent plus élevées, et que les dimensions de tous les objets augmentent quand souffle le vent du sud-est. C'est encore ce qui se produit pour les objets qui paraissent à travers des brouillards ; par exemple, le soleil et les étoiles, quand ils se lèvent ou qu'ils se couchent, semblent plus grand que quand ils sont au milieu du ciel. »
Aristote, Meteorologica traduit par J. Barthélemy Saint-Hilaire, A.Durand Libraire éditeur, 1863 

Ce passage fait partie d'un chapitre traitant de la réfraction de la lumière et de l'explication du phénomène d'arc-en-ciel. Il est fort probable que la déformation subie par les astres et l'agrandissement des « promontoires » soit dû à la réfraction de la lumière par l'air chaud porté par le sirocco, vent du sud-est qui est mentionné.
D'autres mentions sont faites, de gens disparaissant de vue à cause de l'air « densifié par la chaleur » (Agatharchide in Sur la mer Érythrée) ou du soleil, déformé et entouré de «flammèches» (Agatharchide ibid.), ou encore de formes indistinctes, immobiles ou mouvantes, assimilées à d'étranges créatures (Diodore de Sicile in Bibliothèque historique Tome 2).

Dans l′Histoire naturelle de Pline l'ancien, une multitude de phénomènes physiques et astronomiques sont recensés dans le livre II, notamment la mention de Soleil multiples visibles le matin et le soir (Chapitre XXXII), et plus loin :
« Sous le troisième consulat de Marius les habitants d'Ameria et de Tudertum virent des armés célestes venir se heurter du levant et du couchant, et celles qui étaient du côté du couchant furent mises en déroute. On a vu plusieurs fois le ciel lui-même en feu ; cela n'est pas étonnant : ce sont les nuages qui s'enflamment dans une grande étendue. »
Pline l'ancien, Histoire naturelle traduit par Émile Littré, Firmin Didot et Cie, 1877
Ce genre d'apparitions d'armées dans les airs, qui s'affrontent puis se retirent, est en réalité une occurrence récurrente dans les récits anciens. Flavius Josèphe mentionne dans sa Guerre des juifs des armées apparues en l'air, la même chose est décrite dans le livre II, Chapitre VII des Macchabées, des apparitions d'armées de spectres invoquées par les Huns lors du règne de Caribert Ier, etc. Ces armées qui violemment s'affrontent pourraient très bien être des fata morgana, mirages tremblotants et scintillants qui apparaissent à l'horizon.
Tout au long de l'histoire les mirages sont mentionnés épisodiquement. Ainsi en 1799, Gaspard Monge consacre une partie de son récit de la campagne d’Égypte à discuter des mirages qu'il a pu observer dans le désert. Il décrit alors de manière qualitative et avec une approche assez juste le phénomène du mirage, c'est-à-dire non plus comme Aristote de la réfraction dans de l'air densifié par de la vapeur d'eau - mais comme un phénomène de réfraction dans de l'air densifié par la température, avec une réflexion totale faisant que les rayons suivent une courbe.
Dans le livre autobiographique de Ludovic Kennedy (en), Pursuit: The Chase and Sinking of the “Bismarck”, celui-ci décrit un incident qui aurait eu lieu vers le détroit du Danemark, en 1941, après le naufrage du Hood. Le Bismarck, poursuivi alors par les croiseurs anglais Norfolk et Suffolk, disparait dans le brouillard, hors de la vue des croiseurs. En quelques secondes, le bâtiment réapparait, croisant vers les bateaux anglais à grande vitesse. Les bateaux se séparèrent en urgence, anticipant une attaque imminente, et des observateurs des deux bateaux ne purent que constater avec étonnement la disparition soudaine du Bismarck, se fondant dans le brouillard. Les radars ayant enregistré sa position confirmèrent que le Bismarck n'avait pas dévié de sa course tout du long.

Le mirage inférieur ou mirage chaud est donc causé par le réchauffement des couches basses de l'air, ce qui a lieu très fréquemment dans les zones désertiques ou sur les routes chauffées par le soleil. Dans ces cas, l'air proche du sol peut atteindre des températures supérieures de près d'une dizaine de degrés aux températures des couches d'air plus élevées. Les rayons lumineux sont alors très courbés dans cette zone près du sol. On observe aussi très souvent un phénomène d'inversion de l'image : comme les rayons situés en haut de l'objet sont moins inclinés par rapport au gradient que les rayons du bas, ils subissent une réflexion totale plus bas et seront donc perçus en dessous des rayons du bas de l'objet. De ce fait, le mirage est sous l'objet et inversé par rapport à celui-ci.

Comme ce phénomène repose sur un échauffement important de l'air au niveau du sol, des turbulences ont tendance à apparaître et donneront une impression de distorsion de l'image. C'est ainsi que les mirages que l'on voit apparaître sur les routes ne donnent pas une réflexion parfaite du ciel, mais une image instable, comme une flaque d'eau. 

La naissance d'un mirage supérieur dit « froid » survient lorsque l'air proche du sol est plus froid qu'en hauteur. Le gradient normal de l'atmosphère est négatif, indiquant une baisse de température avec l'altitude, ici le phénomène est inverse et l'air est refroidi au niveau du sol, créant un gradient positif : la température croit avec l'altitude sur une certaine distance. Ceci est le cas dans des lieux où la surface du sol est très froide (banquise, mer froide, sol gelé...) où ces couches d'air plus froid dites couches d'inversion apparaissent. L'image de l'objet peut être inversée ou non, parfois déformée par la convection de l'air, et sera au-dessus de l'objet réel.
Dans un mirage supérieur, les rayons lumineux issus de l'objet vont suivre une trajectoire ascendante et concave comme expliqué précédemment. Une singularité de ce type de mirages apparaît lorsque les rayons suivent la courbe de la Terre : un objet situé sous l'horizon peut alors être perçu au-dessus. Ainsi la Corse peut être vue de Nice alors que son point culminant le Monte Cinto ne pourrait être observé en principe que d'un point bien plus élevé. De même des bateaux au-delà de l'horizon peuvent apparaître au-dessus, déformés. Il est possible que les mirages aient été la cause de légendes telles que celles du Hollandais Volant.
Il est à noter que si le gradient de température est de 0,129 °C⋅m-1 les rayons lumineux seront suffisamment courbés par l'effet de mirage pour suivre la courbure de la terre tant que la couche d'inversion est présente. 

(source : wikipedia)

  

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