Wie entsteht eine Fata Morgana?

Nichts als heiße Luft - eine Fata Morgana narrt unsere Augen und unseren Verstand. Kein Wunder, werden Lichtstrahlen doch auf recht ungewohnte Weise verbogen.

Thorsten Krome

Fata Morgana | Fata Morgana über dem Meer in Südwestfinnland.

Luftspiegelung nach unten | Die Luft über dem heißen Asphalt ist wärmer als die darüberliegenden Luftschichten und damit auch weniger dicht. Die Lichtstrahlen von einem fernen Objekt sind deshalb nach oben gebogen, und es sieht so aus, als ob sich das Objekt am Boden spiegelt.

Luftspiegelung nach oben | Eine Spiegelung nach oben tritt auf, wenn sich kalte, dichte Luftschichten unter wärmeren Luftschichten befinden.

Nicht nur Wüstenreisende kennen das Phänomen einer Fata Morgana. An einem heißen Sommertag lassen sich auch in unseren Breiten Luftspiegelungen beobachten, die unseren Augen Objekte an Stellen vorgaukeln, wo sie eigentlich gar nicht existieren dürften. Gut zu sehen ist das beispielsweise über dem heißen Asphalt einer Straße. Hier scheinen sich trotz schönsten Sonnenscheins Pfützen auf der Straße zu befinden, in denen sich der Himmel spiegelt. Kommt man jedoch näher, verschwindet die Illusion. Was hält unsere Augen zum Narren?

Tatsächlich hängt der Effekt in gewisser Weise mit dem schönen Wetter zusammen. So erwärmt sich gerade über dem schwarzen Asphalt einer Straße die Luft besonders stark und dehnt sich aus. Ihre Dichte – auch die optische – nimmt also direkt über der Straße ab; es entsteht ein kontinuierlicher Übergang von kalten, dichten Luftschichten zu heißen, weniger dichten.

Was nun geschieht, wenn ein Lichtstrahl die Grenze zwischen zwei optisch unterschiedlich dichten Materialien passiert, ist leicht an einem Stück Glas oder beim Blick in einen Eimer Wasser festzustellen. Der Strahl wird an der Grenze gebrochen und ändert ein wenig seine Richtung. Bei den Luftschichten über der Straße ist dieser Übergang nicht abrupt, sondern kontinuierlich, das heißt, die Lichtstrahlen werden auf dem gesamten Weg durch die Luft gebrochen und so quasi noch oben gebogen.

Im Prinzip wird also das Licht eines Objekts oberhalb der Straße an den heißen Luftschichten gespiegelt – deshalb auch die Bezeichnung Luftspiegelung. Und da eine Wasserfläche ganz ähnliche Spiegelungen verursacht, kann man leicht auf die Täuschung hereinfallen. Das gespiegelte Objekt steht dabei im Übrigen auf dem Kopf. Der Effekt ist umso deutlicher, je größer die Temperaturunterschiede sind. An einem heißen Sommertag ist er deshalb besonders schön zu beobachten. Oft erscheint wegen der starken Brechung der Lichtstrahlen für einen Beobachter ein Objekt auch näher, als es eigentlich ist – eine Art Lupeneffekt.

Apropos: Ein Objekt kann auch nach oben gespiegelt werden, so dass sich das Trugbild über dem eigentlichen Objekt befindet. Auf diese Weise kann auf dem Meer ein Schiff am Himmel sichtbar werden, das sich vielleicht noch hinter dem Horizont befindet. Die Voraussetzung für diese Luftspiegelung ist, dass sich warme Luftschichten über den kalten befinden (Inversionswetterlage). Die Lichtstrahlen werden dann nämlich nach unten gebogen, wodurch für den Beobachter der Eindruck entsteht, sie kämen von oben.

Vielleicht entstand auf diese Weise einst die Legende vom Fliegenden Holländer. Auf Grund der Brechung können wir ein Stückchen hinter den Horizont schauen, denn die Sichtweite wird durch die Krümmung etwas erweitert. Ein Phänomen, das sich vor allem auf dem Meer bemerkbar macht.