MIRAGGIO

MIRAGGIO

. Con questo nome si designano varî fenomeni affini tutti dovuti all'incurvamento che subiscono i raggi luminosi quando attraversano un'atmosfera non omogenea. Il tipo più comune di miraggio consiste nell'illusione dell'esistenza di una superficie speculare al disotto o al disopra di oggetti lontani (alberi, fabbricati, bastimenti, ecc.) separati dall'osservatore da una vasta superficie pianeggiante e omogenea. Si sa che l'indice di rifrazione dell'atmosfera dipende dalla sua densità, e quindi normalmente va decrescendo dal basso all'alto; vi sono però dei casi nei quali questa distribuzione è alterata: così sopra una superficie desertica lo strato d'aria a immediato contatto col suolo si riscalda enormemente, e, se il suolo è piano, per ragioni di simmetria può avvenire che non si stabilisca una circolazione convettiva d'aria, e che quindi lo strato d'aria caldissima non sia sostituito da aria più fredda. Allora lo strato d'aria inferiore viene ad avere densità, e in conseguenza un indice di rifrazione, minore di quello dell'aria sovrastante. La distribuzione della temperatura dell'aria venendo così a ottenersi per solo irraggiamento anziché per convezione, si ha un gradiente di temperatura assai elevato negli strati più bassi del suolo, e quindi l'indice di rifrazione può andare aumentando dal basso verso l'alto per un certo tratto, anziché diminuire, e i raggi luminosi vengono così ad avere, in luogo del nonmale lieve incurvamento con la convessità volta verso l'alto, un forte incurvamento con la convessità volta verso il basso. In conseguenza di ciò, un raggio luminoso, che parte da un punto dell'oggetto, diretto verso il basso, viene a subire una forte deviazione, che può giungere sino alla riflessione totale e quindi può essere rinviato verso l'alto, come è indicato nella fig. 2; d'altra parte lo strato, diremo così, anomalo rispetto all'indice di rifrazione, ha sempre uno spessore limitato, e perciò i raggi luminosi provenienti dall'oggetto, ma diretti verso l'alto, o parallelamente al suolo, hanno un andamento quasi normale, e quindi all'occhio dell'osservatore possono pervenire due raggi luminosi provenienti dallo stesso punto dell'oggetto. Si ha, così, una doppia immagine dell'oggetto stesso: è evidente che le due parvenze appaiono l'una l'immagine speculare dell'altra; e poiché uno dei due raggi (quello che dà l'immagine rovesciata) ha subito un cammino più lungo e tormentato dell'altro, la nitidezza delle due immagini non è uguale: da queste apparenze l'uomo viene a essere tratto in inganno e a ritenere di vedere l'oggetto riflesso nell'acqua (che è la sola superficie speculare che si abbia in natura). Per poter avere le parvenze descritte è necessario che il raggio diretto verso il basso incontri gli strati caldi sotto un piccolo angolo d'incidenza, onde possa giungere alla riflessione totale; si comprende così come il fenomeno del miraggio scompaia all'approssimarsi all'oggetto. Questo è il caratteristico fenomeno descritto numerosissime volte dai viaggiatori dei deserti che ne rimangono spesso, prima di aver fatto una sufficiente esperienza, atrocemente ingannati; a questo particolare miraggio i fisici hanno dato il nome di miraggio inferiore.

Può avvenire alcune volte che i bassi strati atmosferici subiscano un fortissimo e anormale raffreddamento, o che uno strato d'aria anormalmente calda venga a frapporsi ad aria assai più fredda: in tal caso i raggi luminosi subiscono un'esagerata curvatura verso il basso che può anch'essa giungere alla riflessione totale; ne risulta una doppia immagine dell'oggetto, ma questa volta sovrastante all'oggetto stesso, talché questo appare riflesso su un fantastico specchio sospeso nell'atmosfera. Questa specie di miraggio, detto miraggio superiore, si può osservare specialmente sul mare. Non sempre la distribuzione dell'indice di rifrazione avviene lungo la verticale: si possono avere quindi, sebbene assai più raramente, moltissimi tipi di miraggi, tra i quali anche di quelli laterali. In natura si possono avere altresì svariate combinazioni tra i varî tipi di miraggi (limitatamente però ai casi superiore e inferiore).

Un particolare caso di miraggio è dato dalla cosiddetta Fata Morgana, da noi osservabile con relativa facilità nello Stretto di Messina, del quale anzi è particolare; esso consiste nell'apparire al disopra del mare, e anche in seno a esso, di fantastiche costruzioni ricche di torri e pinnacoli che la fantasia dei poeti ha attribuito per abitazione alla leggendaria sorellastra di re Artù (la Fata Morgana, che in bretone significa la fata delle acque). Tale fenomeno è dovuto a un'irregolare distribuzione dell'indice di rifrazione in varî strati d'aria, talché i raggi luminosi provenienti da uno stesso punto di un oggetto dell'opposta riva subiscono deviazioni in vario senso, ma sempre rimanendo in uno stesso piano verticale, in modo che i punti stessi sono trasformati in linee verticali più o meno allungate (v. figura 3). Caratteristica della Fata Morgana è l'estrema instabilità delle immagini che dona al suo aspetto una maggiore attrattiva.

Molti fisici hanno studiato il miraggio sia dal punto di vista teorico, sia da quello sperimentale: le prime descrizioni scientifiche si trovano nei lavori di F. Gruber (1780), ma i primi autori che fecero realmente conoscere il fenomeno nel mondo degli studiosi furono Vince (1799) e specialmente G. Monge. Dal punto di vista sperimentale il primo lavoro veramente conclusivo è stato quello di W. H. Wollaston, il quale realizzò la sua esperienza, facendo attraversare dai raggi luminosi un liquido il cui indice di rifrazione variava in modo opportuno, a mezzo di soluzioni di diverso grado di concentrazione che si facevano lentamente diffondere l'una nell'altra. A queste esperienze del Wollaston seguirono le ricerche fondamentali di A. P. L. Macé de Lepinay e A. Perot, e di A. Wiener, i quali si occuparono del problema in maniera assai diffusa, mentre G. B. Biot e P. G. Tait ne studiarono la teoria. Per quanto riguarda i tempi più prossimi a noi vanno particolarmente ricordate le ricerche sperimentali di R. W. Wood, il quale riuscì a realizzare il fenomeno in piena aria su un modellino di deserto che scaldava con dei becchi a gas (1899 e anni successivi) e di A. Garbasso il quale riprese a sua volta le esperienze di Wollaston perfezionandole motevolmente con l'introdurre la gelatina come mezzo nel quale trasmettere i raggi luminosi, riuscendo così a ottenere dei fenomeni assai più stabili e quindi meglio studiabili. Al Garbasso è dovuta una memoria sul miraggio veramente fondamentale e conclusiva, sia dal punto di vista teorico, sia da quello sperimentale, nella quale lo scienziato italiano coordina e completa i risultati dei suoi predecessori, i quali erano spesso apparentemente contraddittorî, e ne ottiene dei nuovi veramente interessanti (1908).

Bibl.: J. M. Pernter, Meteorologische Optik, Vienna e Lipsia 1902; R. W. Wood, Optique physique (trad. Vigneron e Labrouste), Parigi 1913; W. L. Humphreys, Physics of the Air, New York e Londra 1929; A. Garbasso, Il miraggio, in Mem. R. Acc. di Torino, LVIII (1909); V. Boccara, La Fata Morgana, in Memorie della Società spettroscopica it., 1902.