Luftspiegelung

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Eine Fata Morgana (Fatamorgana) oder Luftspiegelung ist ein durch Ablenkung des Lichtes an unterschiedlich warmen Luftschichten verursachter optischer Effekt. Im Gegensatz zu einer optischen Täuschung basiert die Fata Morgana auf dem Fermatschen Prinzip.

Fata Morgana am Chott el Djerid

Luftspiegelung vor Norwegen

Fata Morgana, Mallee Highway, Australien

Etymologie

Der Name Fata Morgana stammt aus Italien. Ein derartiges Phänomen wurde gelegentlich über der Straße von Messina zwischen dem italienischen Festland und Sizilien beobachtet. Der Volksmund nannte es Fata Morgana (Fee Morgana), nach einer Figur in der Artussage. Morgana bewohnte die Insel Avalon.

Der Name Morgana ist wahrscheinlich abgeleitet aus dem griechischen margaritari = Perle und dem arabischen margan = Koralle.

Optik

Luftspiegelung auf einer Straße

Schema zur Luftspiegelung (siehe Text)

Die optische Dichte heißer Luft ist geringer als die der kalten Luft. Lichtstrahlen, die zunächst eine kalte Luftschicht passieren und anschließend in flachem Winkel auf wärmere Luftschichten stoßen, werden vom optisch dünneren Medium weggebrochen, bis hin zu einer Totalreflexion. Dafür ist eine Grenze zwischen heißer Luft und kalter Luft notwendig, das heißt, es muss windstill sein. Diese Wetterlage nennt man Inversionswetterlage. Wenn in Wüsten solche Luftschichtungen in größerer Höhe auftreten, sieht man Spiegelungen am Himmel, die so genannte Fata Morgana.

In gemäßigten Breiten beobachtet man Spiegelungen häufig in Bodennähe über dunklen Flächen. Im linken Bild ist eine Asphaltstraße zu sehen. Wegen ihrer dunklen Farbe heizt sie sich in der Sonne auf, und mit ihr die Umgebungsluft. Darüber liegen kühlere Luftschichten. Auf der Straße spiegeln sich Himmel, Bäume und ein Auto.

Das Diagramm rechts veranschaulicht die Situation. Eine Betrachterin sieht das Auto entlang des Strahls d. Ein weiterer Strahl i wird wegen der Schichtung von kalter (optisch dichter) auf warmer (optisch dünner) Luft zu ihr hin gebrochen. Für sie sieht es so aus, als käme der Strahl aus der Richtung v und als spiegelte sich das Auto an der Straße. Wenn sie sich mit Luftspiegelung nicht auskennt, kann sie fälschlicherweise eine nasse Straße dafür verantwortlich machen.

Die Ursache einer Fata Morgana ist das Fermatsche Prinzip, welches besagt, dass ein Lichtstrahl immer den extremalen optischen Weg zurücklegt.

Auch Vergrößerungen sind möglich, ebenso Mehrfachspiegelungen, welche die gespiegelten Objekte wieder aufrecht erscheinen lassen. Seefahrer früherer Jahrhunderte nannten solche Erscheinungen bei Schiffen auch Fliegender Holländer.

Der französische Physiker Gaspard Monge hat 1798 in Niederägypten erstmals Luftspiegelungen naturwissenschaftlich untersucht und gedeutet.

Weblinks

Literaturhinweis

• H. Dittmar-Ilgen: Warum platzen Seifenblasen. Hirzel, Stuttgart, 2003, S. 144, ISBN 3-7776-1149-2