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Das Mysterium Fata Morgana
von Caeli
Ich bin Schülerin, 18 Jahre alt, besuche zurzeit die 12. Klasse eines Gymnasiums und interessiere mich für diverse Naturphänomene, da diese uns täglich umgeben. Deswegen habe ich mich auch in meiner Facharbeit mit dem Naturphänomen Fata Morgana beschäftigt, das uns öfter begegnet als wir denken.
Haben sie schon einmal in ihrem Leben die Wüste besucht? Haben sie etwas Seltsames gesehen, das Sie sich nicht erklären konnten? Wenn nicht, dann haben Sie Glück gehabt, denn viele Menschen sind den berühmtesten Trugbildern unserer Tage bereits zum Opfer gefallen, die unsere Natur zu bieten hat: Fata Morganen. Doch obwohl jeder ein Bild von einer Oase in einer staubtrockenen Wüste mit dem Begriff Fata Morgana verbindet, wissen nur die wenigsten Menschen, um was es sich dabei genau handelt. Und genau weil so wenige Menschen Kenntnisse darüber besitzen, fallen immer wieder Leute den Trugbildern zum Opfer. Um dieses zu vermeiden, werde ich erläutern, wie sich diese Trugbilder erkennbar machen und wo sie auftreten können.
Wenn sich Menschen Fata Morganen vorstellen, denkt die Mehrheit an scheinbare Oasen in der Wüste, doch wussten Sie auch, dass beinahe jeder Mensch schon diesem Phänomen begegnet ist? Im Sommer auf den heißen Straßen, über Kerzen im Winter und in noch vielen weiteren Situationen.
Fata Morganen – auch Luftspiegelungen genannt – können in verschiedene Richtungen erfolgen; so zum Beispiel nach oben. Diese erscheinen uns als schwebende Inseln, fliegende Schiffe, etc. und stehen auf dem Kopf. Warte mal, sie stehen auf dem Kopf? Wie kommt es denn dazu?
Damit Fata Morganen entstehen, ist es wichtig, dass Windstille herrscht. Wieso? Unsere Atmosphäre besteht aus mehreren optischen Medien, die durch Grenzflächen voneinander getrennt sind. Das sind Luftschichten mit unterschiedlichen Temperaturen. Dabei hat warme Luft eine geringere optische Dichte als kältere Luft. Das bedeutet übersetzt, dass sich das Licht in warmer Luft schneller ausbreiten kann. Und was hat das mit Windstille zu tun? Ganz einfach, würde Wind herrschen, würden sich die unterschiedlichen Medien miteinander vermischen und ein großen Medium bilden, sodass keine optischen Grenzflächen mehr vorhanden sind, welche maßgeblich für die Entstehung von Fata Morganen sind. Also merken wir uns: Windstille ist wichtig!
Doch nur mit Windstille kann keine Fata Morgana entstehen. Auch die Lagen des Betrachters und des zu beobachtenden Objekts spielen eine große Rolle, doch dazu erst später.
Nehmen wir an, dass das Objekt, welches gespiegelt werden soll, ein Haus ist. Das Haus sendet Lichtstrahlen in alle Richtungen aus. Wir betrachten jedoch nur die Lichtstrahlen, die in Richtung Himmel gesendet werden, denn das, was mit diesen Lichtstrahlen passiert, führt zum Effekt der Fata Morgana. Und was passiert nun mit den Lichtstrahlen?
Erinnert ihr euch an die optischen Grenzflächen? Genau auf diese treffen die Lichtstrahlen nun. Für die Lichtstrahlen bedeutet dies, dass sie aus der kälteren Luft austreten und in die wärmeren Luftschichten eintreten; also ein Wechsel von einem optisch dichten in ein optisch dünneres Medium.
Diese Information hilft nun dabei, die Entstehung von Fata Morganen und den Begriff Luftspiegelung besser verstehen zu können.
Ein Wechsel von einem optisch dichten in ein optisch dünneres Medium bedeutet für die Lichtstrahlen eine Richtungsänderung. Wieso denn das?
Wie wir bereits wissen breitet sich Licht in der kälteren Luft langsamer aus als in der wärmeren. Diese Unterschiede in der Ausbreitungsgeschwindigkeit sind es auch, die die Lichtstrahlen krümmen .
Im hier erklärtem Fall wird das Licht vom Lot weggebrochen; also ist der Einfallswinkel kleiner als der Ausfallswinkel.
Dadurch verlieren die Lichtstrahlen immer mehr an Steigung, sobald sie eine weitere optische Grenzfläche durchqueren; also übersetzt heißt dies, dass die Lichtstrahlen immer flacher werden, sodass sie nach einer gewissen Anzahl an durchquerten Grenzflächen nur noch streifend auf eine der Grenzflächen treffen. Das hat zur Folge, dass dort eine Totalreflexion des Lichtes stattfindet, übersetzt bedeutet dies, dass die Strahlen nun wieder in Richtung Erde gelenkt werden.
Diese Richtungsänderung bedeutet wiederum, dass die Lichtstrahlen nun wieder auf optische Grenzflächen treffen; von optisch dünn zu optisch dichten Medien. Die Lichtstrahlen gewinnen bei einem solchen Übergang an Steigung dazu und fallen somit immer steiler in Richtung Erde, wo sie dann schließlich in das Auge des Betrachters fallen, wenn dieser an der richtigen Position steht. Und genau das ist auch der Grund dafür, dass Windstille allein keine Fata Morgana erzeugen kann.
Doch was erzeugt denn nun die Fata Morgana?
Einfach gesagt, sind wir Betrachter der eigentliche Grund für Fata Morganen. Doch um das zu verstehen, muss man sich mit den Alltagserfahrungen der Menschen auseinandersetzen. Dabei zeigt sich, dass die wir Menschen im Alltag von einer geradlinigen Ausbreitung des Lichtes ausgehen.
Wie uns das helfen kann, Fata Morganen zu verstehen? Ich werde es euch erklären:
Die Lichtstrahlen, die am Ende wirklich in unser Auge fallen, werden in unserem Gehirn so verlängert, dass seine Richtung gleichbleibt. Und eben weil diese Strahlen von oben in unser Auge fallen, verlängert unser Gehirn diese Strahlen bis in den Himmel, sodass ein am Boden stehendes Objekt, das wir durch andere Bedingungen nicht sehen können (z.B. könnte der Horizont uns den Blick darauf verhindern), urplötzlich am Himmel zu schweben scheint – unsere Fata Morgana.
chema zur Luftspiegelung nach oben, das ich selbst angefertigt habe
Mithilfe dieser Darstellung kann man sich den Effekt der Lichtstrahlenkrümmung nochmal bildlich vorstellen. Doch warte, eine Frage bleibt ja noch offen! Wieso steht das Haus denn nun auf dem Kopf?
Das Haus ist das Bild, das erzeugt wird, wenn alle Strahlen zusammen in das Auge des Betrachters fallen. Das Bild des Hauses erfährt also genau wie alle Lichtstrahlen auch, eine Abflachung und eine Reflexion. Dabei üben sich diese Geschehnisse auf das Bild so aus, dass das Bild „gedreht“ wird. Mit jedem Durschreiten einer Grenzfläche wird das Bild weiter nach links gedreht. Wenn das Bild dann nur streifend auf eine der Grenzflächen trifft, scheint es so als ob das Haus nun eine 90° Drehung nach links erfahren hat. Nach der Totalreflexion geht dann die Linksdrehung des Bildes weiter. Wenn die Lichtstrahlen also in unser Auge fallen, ist das Bild um ca. 180° gedreht worden und so wie die Lichtstrahlen in unser Auge fallen, verlängert unser Gehirn diese auch nach hinten. Was wir nun sehen, ist also ein auf den Kopf gestelltes Haus.
Klingt einfach? Das ist es auch!
Nun hoffe ich, dass ihr als Leser dieses Eintrages ein genaueres Auge auf die verschiedenen Dinge in unserer Natur werft, da unsere Natur noch viel mehr zu bieten hat als die meisten Menschen denken.
Wer weiß? Vielleicht finden Sie in näherer Zukunft auch eine Fata Morgana und denken innerlich an diesen Blogeintrag zurück.
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