Blog do professor jose luiz


Miragem não é alucinação: A física explica...

 

Texto de Otaviano Helene, adaptado.

 

Uma das miragens mais exploradas nas histórias em quadrinhos é a de um sedento viajante, perdido no deserto, que vê um lago logo adiante. Mas, à medida que seaproxima do lago, ele vai se afastando ou simplesmente desaparece. Esse tipo de miragem é, talvez, a mais comum e provavelmente você já a tenha visto em estradas asfaltadas e em dias muito quentes e ensolarados: um veículo, ao longe, parecerá como que refletido no asfalto, como se houvesse uma poça de água na estrada.

Miragens não são alucinações e podemos fotografá-las (alucinações, claro, não podem ser fotografadas).

Miragens se formam porque o índice de refração do ar varia com sua densidade e a densidade varia com a temperatura: quando a pressão é constante, quanto mais quente o ar, menor sua densidade e menor, também, seu índice de refração. Assim, um feixe de luz que atravessar regiões com diferentes temperaturas e, portanto, com diferentes índices de refração, poderá não seguir uma linha reta.

Em um dia ensolarado, o ar próximo ao asfalto quente estará mais rarefeito e, portanto, terá um índice
de refração menor que o do ar mais afastado, mais frio. Um feixe de luz que se dirige ao solo passará de camadas de ar mais frias para camadas cada vez mais quentes.

Basta lembrar da lei de Snell para concluir que o raio de luz se curvará na direção do meio de maior índice de refração, no caso o ar mais frio. Essa trajetória curva na direção do ar mais frio continuará durante todo o percurso do raio de luz. Esse efeito é ilustrado pela linha verde contínua da figura, para um raio de luz que segue a direção da flecha. 

Qual será nossa interpretação ao recebermos a luz que viajou pela linha curva da figura? Sempre que vemos alguma coisa, supomos que a luz tenha caminhado por uma direção reta, sem curvas.

Nosso cérebro está tão acostumado com essa interpretação que atribuirá àquela luz o percurso retilíneo indicado pela linha pontilhada, diferente daquele que ela realmente fez. Portanto, pensamos que a luz veio de um objeto que está abaixo do nível do chão.

Assim, se olhamos para a frente, vemos a árvore; se olhamos para o chão, vemos também a árvore, mas de ponta-cabeça. A combinação disso, em nosso cérebro, dá a impressão de que a imagem da árvore foi refletida no chão, como se houvesse uma poça de água. 

A figura ilustrativa não está na proporção real: para que uma miragem como essa seja formada é necessário que o objeto esteja bem distante, várias centenas de metros adiante. A imagem formada também não é tão nítida como a figura pode sugerir, pois o ar não está parado, tanto pelo vento quanto pela convecção. Assim, a imagem adquire uma aparência instável, trêmula, simulando ainda melhor o que ocorreria se houvesse, de fato, uma poça de água.

Miragens como essa são formadas quando a temperatura do ar varia de vários graus célsius por metro, o que só ocorre em dias bem ensolarados e com solo seco, que possa se aquecer muito.

Quando a variação de temperatura é menor que 5oC por metro, é muito difícil se formar uma miragem.

Essa miragem é a mais comum em países como o nosso, frequentemente vista nas longas retas das estradas em dias ensolarados, e são chamadas de miragens inferiores, pois são vistas abaixo da posição do objeto. Mas existem muitas outras miragens.

Uma delas é a miragem superior, em que um objeto escondido pela curvatura da Terra, por estar além da linha do horizonte, pode ser visto acima dele.

Miragens superiores, são formadas quando o ar próximo ao solo está mais frio que o ar nas regiões mais elevadas. Nesse caso, um raio de luz, como na miragem inferior, segue por um caminho curvo voltado para a região de maior índice de refração, portanto do ar mais frio, aquele que está mais próximo do solo.

Você encontrará na Internet muitas fotografias e figuras ilustrativas de miragens de vários tipos, algumas delas bastante raras. 

Miragens superiores são mais raras porque normalmente a temperatura do ar na troposfera é tão menor quanto maior a altitude: usualmente, há uma redução de cerca de 1oC para cada cerca de 150 metros de ascensão. Entretanto, em certas condições, pode haver uma mudança dessa regra, chamada de inversão térmica, e a temperatura aumenta com a altitude.

 

Miragens superiores ocorrem apenas em regiões muito frias, mais próximas dos polos. Essas miragens talvez estejam na origem das lendas náuticas dos navios voadores e de muitos óvnis criados, por exemplo, por luzes escondidas além do horizonte.
Fonte: Scientific American Brasil


Escrito por professor jose luiz às 13h44
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