Artikkel ilmus portaalis Novaator.

Laeva "õhku tõusmise" puhul on tegemist miraažiga – nähtusega, kus valguse trajektoor pole mitte tavapärane sirgjoon, vaid valguskiir kõverdub, sest õhu murdumisnäitaja on erinevatel kõrgustel erinev. Silm "arvab" asja olevat selles suunas, kust asjalt pärinev valgus silma saabub. Kui valguskiir on kõver, siis saab ta petta.

Selle kõige lihtsam näide on peegel, mis ka kõverdab (täpsemalt küll murrab) valguskiirt. Peeglist vaadates tunduvad esemed olema seal, kus on nende peegelkujutised ja mitte seal, kus need päriselt on.

Teise näite võib tuua selge veega järve või basseini äärest. Vette vaadates tundub, et kaugemal läheb vesi madalamaks, kuigi tegelikult on vesi igal pool sama sügavusega. Põhjuseks on see, et silmast lähtuv valguskiir murdub veepinnal vee kui suurema murdumisnäitajaga keskkonna poole.

Võiks ju arvata, et õhk on hõre ja murrab valgust nii vähe, et seda ei pane tähelegi. Üldjuhul see nii ongi, aga kui valguskiir lähtub kaugelt objektilt, siis võib ka väike kõrvalekaldenurk vastata suurele vahemaale ja olla silmaga vägagi hästi märgatav.

Miraaže on kahte tüüpi

Nn alumine miraaž tekib siis, kui maapind (nt kõrbeliiv või asfalttee) on hästi kuum, mistõttu on kuumenenud ka maapinnalähedane õhk. Kuum õhk paisub ja on seetõttu hõredam kõrgemal asuvast jahedamast õhust. Mida hõredam on õhk, seda väiksem on murdumisnäitaja ja sestap paindub valguskiir ülespoole, jahedama õhu suunas.

Tulemus on see, et esemed näivad olevat madalamal, kui nad tegelikult on, vt joonis (a). Seepärast võib kuumal asfaltteel mõnikord näha "loike", mis pole tegelikult mitte vesi, vaid taeva peegeldus: kuuma õhu kiht suudab valgust peegeldada samuti nagu veepind.

Ülemine miraaž tekib vastupidises olukorras, kui maapinnal on õhk külmem; siis on kõik võrreldes alumise miraažiga vastupidi: valguskiired painduvad allapoole ja asjad näivad olevat kõrgemal, kui nad on, vt joonis (b). See juhtub eeskätt talviti, kui maapind jahtub, sest kiirgab soojuskiirgust; efekt on kõige tugevam selgetel talvehommikutel, kui maapinna soojus on saanud kogu öö jooksul läbi lahtise taeva kosmosesse kiirguda ning päike pole veel jõudnud soojendada.

Jahtunud maapind jahutab ka madalaid õhukihte ja tekib nn inversioon: all on külmem kui ülal. Selline olukord on inimese jaoks halb, sest heitgaasid ja suits jäävad maapinna lähedale lõksu. Madalal olev külm õhk on raskem kõrgemal asuvast soojemast õhust ja peab jääma sinna, kus on.

Inversiooniks nimetatakse seda seetõttu, et harilikult on vastupidi – kõrgemal on külmem, tavaolukorras langeb kraadiklaas iga saja meetriga ühe kraadi võrra. Samuti võib ülemine miraaž tekkida kevaditi merel, kui vesi on veel külm või koguni jääs, aga maismaalt kandub merele päikese soojendatud õhk.

Kõigil ei pruugi koolipõlves õpitud murdumisseadus enam hästi meeles olla. Läbipaistvas keskkonnas, nt vees, klaasis või õhus, levib valgus aeglasemalt kui vaakumis ning murdumisnäitaja kirjeldab, mitu korda on levimiskiirus vähenenud. Selgub, et valgus levib ühest punktist teise mööda kiireimat teekonda (nn Fermat' printsiip).

Seda võib intuitiivselt mõista niiviisi, et valgus on elektromagnetlainena suuteline "läbi katsetama" kõikvõimalikud levikuteekonnad ning esimesena jõuavad kohale kõige parema trajektoori valinud valguslained. Tulemus on see, et valgus paindub suurema murdumisnäitajaga (väiksema levimiskiirusega) piirkonna poole.

Kui keegi tahab jõuda võimalikult kiiresti teest kümmekonna sammu kaugusel sügaval lumes asuva puuni, siis tasub tal ka liikuda mööda teekonda, mis "murdub" lumehangede poole liikudes kõigepealt mööda teed peaaegu kohakuti puuga ja alles seejärel pöörata puu suunas ning hakata lumes kahlama.