寒さの中の蜃気楼

蜃気楼は、「反射して見る」を意味するフランス語のセミレに由来する言葉で、光の軌道に生じるずれによって引き起こされる光学現象です。一般にこの現象は砂漠などの暑い場所でのみ起こりますが、極寒の場所でも蜃気楼の発生が観察されることがあります。

暑い場所の蜃気楼

蜃気楼は暑い場所で発生することが多いため、この現象は高温環境でのみ発生すると考えるのが普通です。高温の場所では、物体の像が実際の位置よりも低い位置に結像する、いわゆる下蜃気楼が発生します。

暑い場所では、地面に近いほど空気層の温度が高くなります。温度と密度は反比例の量であることが知られており、地面に近づくほど空気密度は低くなります。密度は媒体の屈折率に影響するため、密度が低いほど材料の屈折率も低くなります。

物体から来る光は、地面に向かう軌道をたどる際、常に屈折率が最も高い領域から最も低い領域まで、連続的に屈折します。ある瞬間に光線は全反射という現象を起こすため、光線は逆の動きを始め、物体の実際の位置よりも低い位置に結像することができます。

車両の下に画像の形成を見ることができます

寒さの中の蜃気楼

極度の寒さの地域では蜃気楼現象も発生することがありますが、その発生はよりまれです。寒い場所での蜃気楼の形成過程は、暑い場所での蜃気楼の形成過程と似ています。基本的な違いは、寒い場所では地面に近づくほど気温が低くなり、したがってその位置の空気密度が高くなるということです。

寒い場所からの蜃気楼は、物体の実際の位置よりも高い位置に現れるため、上位蜃気楼と呼ばれます。