Les mirages : illusion ou réalité?

Est-ce qu’il t’est déjà arrivé d’apercevoir sur la route, par une chaude journée d’été, une flaque d’eau, loin devant toi, qui disparaît au fur et à mesure que tu t’en approches ? Pourtant, elle semblait bien réelle cette flaque… Ceci n’est pas une illusion inventée par ton cerveau, mais il s’agit d’un phénomène bien connu que l’on appelle : mirage ! 

Le mirage, c’est lorsque l’on croit voir une image, mais que celle-ci disparaît en s’en approchant. Il ne faut cependant pas le confondre avec une hallucination, puisque nous pouvons très bien l’observer à plusieurs au même moment et qu’il est même possible de le photographier. Le mirage est en fait la déformation d’une image qui existe belle et bien. Il est causé par des variations de température au niveau du sol. La flaque d’eau que tu as cru voir sur la route n’est autre que le reflet du ciel.

Avant de t’expliquer la formation d’un mirage, il faut tout d’abord que tu connaisses quelques propriétés de la lumière.

• Dans un milieu tel que l’air, l’eau ou encore le verre, la lumière se propage en ligne droite. C’est ce qu’on appelle le principe de Fermat, énoncé au 17^ème siècle par le mathématicien Pierre de Fermat. Notre cerveau interprète la position des images d’après ce principe. Ceci signifie que si nous voyons un objet (le palmier, sur l’illustration ci-dessous), c’est parce que la lumière émise par celui-ci arrive en ligne droite jusqu’à nos yeux.

• Si la lumière passe maintenant d’un milieu à un autre, par exemple de l’air à de l’eau, elle va changer de direction. Une simple expérience permet d’illustrer ce phénomène : plonge un bâton dans de l’eau ; celui-ci va te sembler être brisé, alors qu’il n’en est rien.

Nous venons de mettre en évidence la réfraction de la lumière. Chaque milieu (l’air, l’eau, le verre etc.) est défini par un indice de réfraction. Lorsque la lumière passe dans un milieu d’indice de réfraction différent, elle est déviée!

Il est effectivement temps de revenir à nos mirages. Nous avons vu que la lumière change de direction quant elle rencontre un milieu différent de celui dans lequel elle se propage. Eh bien, elle peut également subir des déviations lorsque la température change.

Dans l’air qui nous entoure, la température est loin d’être constante. Lors de chaudes journées d’été, elle peut même varier de 10°C entre le sol et un mètre de hauteur. En effet, le soleil va tout d’abord chauffer fortement le sol, qui a une conductivité trois fois plus élevée que l’air. Une fois que le sol sera bien chaud, il va, à son tour, réchauffer l’air se situant juste au dessus. L’air est une sorte de mille-feuilles composé de couches de différentes températures. Chacune de ses couches représentent un milieu bien particulier, avec un indice de réfraction différent, ce qui fait dévier et courber la lumière.

Nos yeux qui reçoivent les rayons lumineux courbés associent l’origine de ces rayons à un prolongement rectiligne, ce qui nous donne l’illusion d’un palmier inversé dans l’illustration ci-dessous.

Ce que tu vas observer, et qui ressemble à une flaque d’eau, c’est le reflet du palmier sur le sol, ou bien un bout du ciel sur la route.

Les mirages ont de tout temps fasciné l’homme de part leur mystère et leur beauté. Ils ont été l’objet de nombreuses légendes plus ou moins effrayantes au cours des siècles derniers, mais leur formation est à présent bien connue et réside dans la succession de plusieurs principes physiques.
Si un jour tu marches dans le désert et que tu aperçois une étendue d’eau, méfie-toi, ce n’est peut être qu’un mirage…

Texte : Amélie Cabasse – Voyages au coeur de la Science

Illustrations : KaM – http://kamsblog.org/ / Karim Madjer – Sweet random science