Par une belle journée d’été, sur la route, souvent vous pouvez voir au loin comme une grande flaque d’eau qui réfléchit le ciel. Lorsque vous vous en approchez, la flaque disparaît ou s’éloigne: c’est un mirage.

«Il s’agit d’un phénomène optique dû aux différences de réfraction de la lumière, qui varie selon la température et la densité de l’air», souligne Jocelyn Faubert, directeur du Laboratoire de psychophysique et de perception visuelle à l’École d’optométrie.

C’est le principe de Fermat dont découlent les lois de Descartes sur la réfraction. «Quand on plonge un bâton dans l’eau, on observe que les rayons lumineux en provenance du bâton sont déviés lorsqu’ils passent de l’eau à l’air, car l’indice de l’air diffère de celui de l’eau: le bâton apparaît alors «brisé». Si l’indice de réfraction du milieu varie régulièrement d’un point à un autre, les rayons lumineux ne suivent plus une trajectoire rectiligne mais une courbe, explique le professeur Faubert. Les variations de température et de pression dans l’atmosphère engendrent de la même manière les phénomènes optiques si particuliers que sont les mirages.»

Ainsi, lorsque la température du sol est différente de celle de l’atmosphère, il existe au voisinage du sol une couche d’air dans laquelle l’indice de réfraction varie rapidement, entraînant pour les rayons lumineux une courbure qui déforme l’image de l’objet situé au ras du sol. «Si le sol est chaud, la courbure est dirigée vers le haut et l’image de l’objet est inversée. On parle dans ce cas d’un mirage inférieur.» C’est ce type de mirage qui donne l’impression d’observer des flaques d’eau sur une route chauffée par le soleil en été alors qu’en fait ce sont les rayons provenant du ciel qui donnent cet effet.

Inversement, sur un sol froid (la banquise par exemple), les rayons lumineux sont courbés vers le bas. Cela crée l’illusion que l’objet situé au sol flotte dans l’air. «Ce phénomène rend possible la vision d’objets au-delà de l’horizon. On parle alors d’un mirage supérieur.» Les mirages supérieurs se produisent plus fréquemment au-dessus d’une mer froide. Cette situation a été plusieurs fois rapportée dans des ports, où des navires furent aperçus au loin plusieurs jours avant leur arrivée: cachés par l’horizon, ils n’auraient pas pu être vus en temps normal.