Loading article…
蜃気楼は、光線が屈折によって曲がり、遠くの物体や空の像がずれて見える自然現象です。 [ 1 ]この言葉は、フランス語の(se) mirerを経て英語に入り、ラテン語のmirariに由来し、「見る、驚嘆する」という意味です。[ 2 ]
蜃気楼は、「下蜃気楼」（低い方を意味する）、「上蜃気楼」（高い方を意味する）、そして「ファタ・モルガーナ」に分類できます。ファタ・モルガーナは上蜃気楼の一種で、非常に精巧な一連の垂直に積み重なった像から成り、急速に変化する一つの蜃気楼を形成します。
幻覚とは異なり、蜃気楼は実際に光線が屈折して観察者の位置に偽像を形成するため、カメラで捉えることができる現実の光学的現象です。しかし、その像が何を表しているかは、人間の心の解釈能力によって決まります。例えば、陸上の劣悪な像は、小さな水面からの反射と非常に簡単に間違えられます。
下蜃気楼では、蜃気楼像が実際の物体の下に現れます。下蜃気楼における実際の物体は、（青い）空、または同じ方向にある遠くの（したがって青みがかった）物体です。蜃気楼によって、観察者は地面に明るく青みがかった斑点が見えるようになります。
遠くにある特定の物体から発せられる光線は、すべてほぼ同じ空気層を通過し、ほぼ同じ角度で屈折します。そのため、物体の上部から来る光線は、下部から来る光線よりも低い位置に到達します。像は通常上下逆さまに映るため、遠くに見える空の像が、水たまりや油の表面に鏡のように反射しているように見える錯覚が強まります。
空気力学的な作用は非常に活発ですが、下蜃気楼の像は安定しており、数秒以内に変化するファタ・モルガーナとは異なります。暖かい空気は上昇し、冷たい空気は（密度が高いため）下降するため、層が混ざり合い、乱流が発生します。像はそれに応じて歪み、振動したり、垂直方向に伸びたり（塔のようにそびえ立つ）、垂直方向に縮んだり（垂れ下がったり）することがあります。振動と伸びが組み合わさることもあります。複数の温度層が存在する場合、複数の蜃気楼が混ざり合い、二重像が生じる可能性があります。いずれにせよ、蜃気楼は通常、高さが約0.5度（太陽と月の視直径にほぼ相当）を超えることはなく、数十メートルから数キロメートル離れた天体から発生します。
陽炎（ヒートヘイズとも呼ばれる）とは、加熱された空気の塊を通して物体を見たときに観察される下層蜃気楼のことです。陽炎が発生する一般的な例としては、暑い日にアスファルトコンクリート（タールマックとも呼ばれる）、道路、石造りの屋根の上から物体を見たとき、火の上や後ろ（燃えているろうそく、パティオヒーター、キャンプファイヤーなど）、ジェットエンジンの排気ガスを通して見たときの像などがあります。熱いアスファルトが原因で道路上に現れる場合は、「高速道路蜃気楼」と呼ばれることがよくあります。砂漠でも発生することがあり、その場合は「砂漠蜃気楼」と呼ばれます。タールマックと砂はどちらも太陽にさらされると非常に高温になり、1メートル（3.3フィート）上の空気よりも簡単に10 ℃（18 °F）以上高くなり、蜃気楼が発生するのに適した条件になります。
対流によって空気の温度が変化し、路面付近の暖かい空気と、その上にある密度の高い冷たい空気との温度差によって、空気の屈折率に勾配が生じます。これにより、ぼやけたちらつきが生じ、画像の解像度が低下します。また、望遠鏡や望遠レンズで画像を拡大すると、このちらつきはさらに顕著になります。
道路に対して浅い角度で入射する空からの光は、屈折率の勾配によって屈折し、まるで空が道路の表面に反射しているかのように見える。そのため、道路上に液体の水たまり（通常は水だが、油など他の液体の場合もある）が見えることがある。これは、液体の種類によっては空を反射することもあるためである。観察者が蜃気楼のような物体に近づくにつれて、この錯覚は遠方へと広がり、虹に近づくのと同じような効果をもたらす。
陽炎は、大気現象である霞とは関係ありません。
上位蜃気楼とは、蜃気楼像が実際の物体よりも上にあるように見える現象のことです。上位蜃気楼は、視線の下の空気が上の空気よりも冷たい場合に発生します。この異常な配置は、温度逆転と呼ばれます。日中、大気の通常の温度勾配は、暖かい空気の上に冷たい空気がある状態です。温度逆転を通過する光線は下向きに屈折するため、像は実際の物体よりも上に現れ、これが上位蜃気楼という名前の由来です。[ 3 ]
極地、特に均一に低温の大きな氷床上では、上位蜃気楼は非常によく見られます。上位蜃気楼はより中緯度でも発生しますが、その場合は弱く、滑らかさや安定性に欠ける傾向があります。たとえば、遠くの海岸線が実際よりも高く（したがって、おそらく近くに）見えることがあります。乱流のため、踊るような尖塔や塔が見えます。この種の蜃気楼はファタ・モルガーナ、またはアイスランド語でハフゲルジンガルとも呼ばれます。[ 4 ]
上位蜃気楼は、真の物体までの距離と温度勾配によって、上下が正立している場合もあれば、逆さまになっている場合もある。多くの場合、像は上下の部分が混ざり合った歪んだ像として現れる。
地球は球体であるため、光線が下向きに曲がる度合いが地球の曲率とほぼ同じであれば、光線は地平線の向こう側からでも遠くまで進むことができます。これは1596年に観測され、記録されました。北極圏の北にあるノヴァヤゼムリャで、北東航路を探していた船が氷に閉じ込められた時のことです。太陽は予想より2週間早く昇ったように見えました。実際の太陽はまだ地平線の下に見えていましたが、その光線は地球の曲率に沿っていました。この現象はしばしばノヴァヤゼムリャの蜃気楼と呼ばれます。光線が地球の表面に平行に111.12キロメートル（69.05マイル）進むごとに、太陽は地平線上で1度高く見えます。これを可能にするには、逆転層がその全距離にわたってちょうど良い温度勾配を持っている必要があります。
同様に、幾何学的地平線より上には見えないほど遠くにある船が、上位蜃気楼として地平線上、あるいは地平線より上に現れることがあります。[ 5 ]これは、一部の極地探検家が記述した、空飛ぶ船や空に浮かぶ沿岸都市に関するいくつかの物語を説明できるかもしれません。これらは、いわゆる北極蜃気楼、またはアイスランド語でhillingarと呼ばれる現象の例です。
垂直方向の温度勾配が100メートル/330フィートあたり+ 12.9 ℃（23.2 °F）の場合（正の符号は高度が高くなるほど温度が上昇することを意味する）、水平方向の光線は地球の曲率に沿って進み、地平線は平らに見える。勾配が小さい場合（ほとんどの場合そうである）、光線は十分に曲がらず、空間に消えてしまう。これが球状で凸型の「地平線」の通常の状態である。
状況によっては、蜃気楼を伴わずに、遠くの物体が上下に高くなったり低くなったり、伸びたり縮んだりすることがある。
ファタ・モルガーナ（その名前は、アーサー王の妖精で変身能力を持つ異母妹、モーガン・ル・フェイのイタリア語訳に由来する）は、非常に複雑な上位蜃気楼である。圧縮された領域と引き伸ばされた領域、正立像と反転像が交互に現れる。[ 6 ]ファタ・モルガーナは、変化の速い蜃気楼でもある。
ファタモルガーナは極地、特に均一な低温の大きな氷床上で最もよく見られる現象ですが、ほぼどこでも観測できます。極地では寒い日にファタモルガーナが見られることがありますが、砂漠地帯や海洋、湖上では暑い日にファタモルガーナが見られることがあります。ファタモルガーナが発生するには、逆転層内の光線の曲率が地球の曲率よりも強くなるほど、逆転層が十分に強くなければなりません。[ 6 ]
光線は曲がって弧を描きます。ファタモルガーナを見るには、観測者は大気ダクト内にいる必要があります。 [ 7 ]ファタモルガーナの蜃気楼は、山頂や飛行機など、地球の大気圏内のどの高度 からでも観測できます。[ 8 ] [ 9 ]
画像の歪みや光の屈折は、劇的な効果を生み出すことがある。ルドヴィック・ケネディは著書『追跡：ビスマルクの追跡と沈没』の中で、1941年にデンマーク海峡で起きたとされる出来事について述べている。これは、フッドが沈没した後の出来事である。ビスマルクは、イギリスの巡洋艦ノーフォークとサフォークに追われながら、海霧の中に姿を消した。数秒後、ビスマルクは再び姿を現し、イギリス艦隊に向かって高速で航行してきた。巡洋艦は、差し迫った攻撃を予期して警戒し、離れ離れになった。両艦の観測員は、ドイツ戦艦が揺らぎ、ぼやけ、消えていくのを驚愕の目で見ていた。この出来事の間、レーダー監視では、ビスマルクは実際には進路を変えていなかったことが示された。
蜃気楼が発生する条件は、昼夜を問わず発生する可能性があります。特定の状況下では、天体の蜃気楼や、移動車両、航空機、船舶、建物などの光の蜃気楼が夜間に観測されることがあります。[ 1 ]
天体の蜃気楼とは、光線が屈折して天体の歪んだ像や多重像を作り出す、自然界で発生する光学現象です。蜃気楼は、太陽、月、惑星、明るい恒星、非常に明るい彗星などの天体で観測されます。最もよく見られるのは、日没と日の出の蜃気楼です。
