Plas water op de hete snelweg? Zo werkt deze fata morgana

Hoe ontstaat een fata morgana?

Een fata morgana, zoals wij die in Nederland soms zien, ontstaat op hete en windstille dagen waarbij de zon het aardoppervlak snel opwarmt. Met name zwart asfalt absorbeert het licht, waardoor het wegdek erg heet kan worden. Een deel van die warmte wordt vervolgens weer uitgestraald naar de lucht, waardoor de onderste 10 tot 20 centimeter van de lucht boven het asfalt behoorlijk kan opwarmen.

Vergeleken met materialen als bijvoorbeeld metaal, is lucht een slechte geleider van warmte. Dit betekent dat warmte niet goed wordt doorgegeven binnen de lucht, waardoor de luchtlaag hierboven een stuk kouder blijft dan de onderste, warme laag.

Licht buigt af

Het gevolg is dat we twee luchtlagen krijgen met verschillende temperaturen, waardoor de dichtheid van deze luchtlagen ook verschillend is. Dit verschil is cruciaal voor hoe licht zich door de lucht beweegt. Normaal zal licht zich in een rechte lijn door de lucht verplaatsen, maar door de verschillende dichtheden zal het licht dat afkomstig is van de blauwe lucht en naar beneden reist, afbuigen zodra het de onderste luchtlaag raakt.

Voor ons brein beweegt licht nog steeds in een rechte lijn, maar in werkelijkheid maakt het licht een bocht. Je ziet dus eigenlijk een weerspiegeling van de blauwe lucht. Dit lijkt op water, waardoor je denkt dat er een plas water op de weg ligt.

Overigens werkt dit alleen als de hoek die het licht met de weerspiegeling maakt, niet te groot is. Hoe dichterbij een voorwerp is, hoe groter de hoek is die het licht maakt. Daardoor ontstaan de neppe plassen water alleen in de verte, en lijken ze magischerwijs te verdwijnen als je dichterbij komt.

Een vereenvoudigde weergave van de luchtspiegeling. Licht beweegt normaal in een rechte lijn, maar door verschil in dichtheden van de lucht, buigt licht af. Hierdoor zie je een reflectie van de blauwe hemel boven de weg, wat lijkt op een plas water.

Een 'oase' in de woestijn

Dit is ook de typische fata morgana die je in de woestijn ziet. Zand warmt net als asfalt erg sterk op (denk maar aan met blote voeten op het strand lopen op een warme zomerdag), waarbij mensen in de verte water denken te zien dat verdwijnt als ze dichterbij komen.

Deze vorm van luchtspiegeling noemen we overigens een benedenwaartse luchtspiegeling, omdat het beeld van het object ónder het eigenlijke object wordt afgebeeld. Er bestaan ook bovenwaartse luchtspiegelingen, waarbij je het beeld van het object bóven het object zelf ziet.

Bovenwaartse luchtspiegelingen ontstaan ook door verschillende temperaturen in luchtlagen, maar deze keer door een temperatuurinversie: ijskoude lucht ligt nu juist onder een warmere luchtlaag. Dit komt met name voor in de poolstreken of boven zee, waar de onderste luchtlaag flink wordt afgekoeld door het poolijs of koude zeewater. Het gevolg is dan dat je bijvoorbeeld een schip op de kop in de lucht kunt zien zweven.

Kan het nog indrukwekkender?

Een fata morgana kan nog veel realistischer zijn in het meest extreme scenario. In dat geval heb je meerdere luchtlagen met verschillende temperaturen op elkaar gestapeld. Licht stuitert dan als het ware steeds op en neer tussen de verschillende grenzen van de luchtlagen. Hierdoor kan licht van (ver) achter de horizon toch jouw ogen bereiken. Voorwerpen worden hierbij bovendien erg uitgerekt, omgedraaid of op elkaar gestapeld, waardoor spookachtige beelden van bijvoorbeeld drijvende kastelen zichtbaar kunnen worden.

Overigens is dit uiterst zeldzaam en komt dit in Nederland praktisch niet voor. Al blijft ook de illusie van een plas water op de snelweg een bijzonder fenomeen, maar is het eenvoudig te verklaren met natuurkunde!