19 Explique o fenômeno de miragem observável em dias “quentes”.

Passo 1

O enunciado pede para explicar o fenômeno de miragem que aparece em dias muito quentes, assunto de óptica geométrica. Para resolver, vamos precisar entender como a temperatura afeta o índice de refração do ar e aplicar a Lei de Snell em um meio com índice variável.

Passo 2

Em dia quente, a camada de ar junto ao solo fica muito mais quente (digamos de 20 °C a 100 °C) do que o ar acima dela. Como o índice de refração do ar depende da densidade (e esta depende da temperatura), temos um gradiente vertical de índice: quanto mais próximo do solo, menor o índice de refração. Em termos qualitativos,
O ar frio (em cima) tem índice maior (n₁) e o ar quente (embaixo) tem índice menor (n₂), com n₂<n₁.

Passo 3

Quando um raio de luz que vem do céu (ou de um objeto distante) entra nesse meio estratificado, ele sofre refrações sucessivas. Cada ‘fatia’ de ar com índice ligeiramente diferente desvia um pouco o raio. Usando a Lei de Snell a cada camada, temos:
n(y),sintheta(y)=constante ao longo do trajeto
Isso faz o raio curvar-se para regiões de menor índice (isto é, para cima).

Passo 4

Em certas condições (ângulo de entrada grande o bastante e gradiente forte), o raio curvado retorna ao observador vindo de baixo, como se tivesse sido refletido em uma superfície horizontal. Na prática, esse raio acaba alcançando o olho do observador como se viesse de um ponto abaixo do horizonte real.

Passo 5

O cérebro interpreta esse caminho inclinado como se a luz tivesse sido refletida por uma poça de água no chão (espelho), pois nossa percepção supõe que o raio viajou em linha reta. O resultado é a imagem invertida (reflexo do céu) parecendo uma mancha de água. Esse tipo específico chama-se ‘miragem inferior’.

Resposta

A miragem em dias quentes é uma miragem inferior gerada pelo forte gradiente de temperatura e, portanto, de índice de refração no ar perto do solo. A luz do céu é refratada continuamente para cima, retorna ao observador vindo de baixo e é interpretada como um reflexo de água no chão.

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