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Accueil/Optique et lumière/Mirage inférieur (asphalte chaud)

Mirage inférieur (asphalte chaud)

Gradient n(y) au-dessus de l’asphalte brûlant : les rayons se courbent — la lumière du ciel paraît une « flaque ».

Atmosphère

0.022
1.65 m
-0.35°

Stratification horizontale : invariant n sin θ le long du rayon. Un |dn/dy| fort courbe davantage — schématique, ce n’est pas l’atmosphère complète.

Mesures

n à la chaussée1.0003

À propos du modèle

Le mirage inférieur au-dessus de l’asphalte brûlant : l’air près du sol est plus chaud et plus raréfié, si bien que l’indice de réfraction n croît avec la hauteur. Dans des couches homogènes horizontalement, n sin θ se conserve le long du rayon, et les rayons venus du ciel se recourbent vers le haut jusqu’à l’œil — la tache brillante paraît une flaque. Le profil n(y) est linéaire, le tracé est scolaire, sans météorologie. Pas de mirage supérieur, ni d’autres gradients, ni de scintillement dû à la turbulence. On fait varier |dn/dy|, la hauteur de l’œil et l’angle du rayon à l’œil.

Public : Lycée : réfraction dans une atmosphère inhomogène, mirage inférieur.

Notions clés

  • mirage inférieur
  • gradient d’indice de réfraction
  • réfraction
  • atmosphère
  • horizon
  • invariant n sin θ
  • courbure du rayon

Comment ça marche

Au-dessus d’une surface chaude, l’air est raréfié près du sol : n(y) croît avec la hauteur. Dans des couches horizontales, n sin θ se conserve le long du rayon, si bien que les rayons venus du ciel se recourbent vers le haut jusqu’à l’œil. La « flaque » sur l’asphalte, c’est de la lumière du ciel, pas de l’eau. Profil linéaire, sans turbulence.

Questions fréquentes

Est-ce la même chose qu’un mirage supérieur ?
Non. Le mirage supérieur est lié à une inversion de température, lorsque l’air froid se trouve sous l’air chaud ; la figure de courbure des rayons est autre.
Pourquoi utilise-t-on n sin θ = const ?
Pour des couches homogènes horizontalement, la loi de Descartes sous forme différentielle conserve cette grandeur le long du trajet.
Peut-on obtenir des angles exacts pour une route ?
Il faudrait des profils de température mesurés ; ici, seulement un gradient réglable pour une démonstration qualitative.
Où est la turbulence ?
Le scintillement de la « flaque » vient de poches d’air ; le modèle est lisse et ne montre pas les fluctuations.