Miratge, refracció ?. Potser les dues?

Recupero, aquest cop en català, un article que vaig publicar el 14 de novembre de 2013 a la web d'Astroseti. 

La curvatura de la Terra no ens hauria de deixar veure l'illa de Mallorca des de Barcelona però .... la Física ens ajuda

Els nostres avis ens deien que en dies molt clars era possible, des de la muntanya del Tibidabo a Barcelona, o des de la Mola al massís de Sant Llorenç, veure la silueta de l'illa de Mallorca.

 

Tot això ens semblava una anècdota i dèiem que els núvols a l'horitzó els causaven la confusió. Cal no oblidar que Mallorca es troba a 190 km en línia recta de la costa de Barcelona.

 

La distància màxima a la qual una persona d'estatura normal pot albirar l'horitzó del mar, situant-se en la vora de la platja és d'aproximadament 5 km. de distància. Per a una alçada de 900 m. la distància màxima podria arribar als 115 km. Pel que com a màxim, en condicions ideals, només s'hauria entreveure el cim del pic més alt de l'illa; el Puigmajor.

Però aquests dies les xarxes socials bullen amb la imatge obtinguda, el 6 de novembre, pel fotògraf Robert Ramos des del Tibidabo, en la qual es pot apreciar el contorn de l'illa.

Si tenim en compte l'altura sobre el nivell del mar a la qual es troba el cim del Tibidabo (550 m.), i la distància a la qual es troba Mallorca, ens cal alguna cosa més per completar aquesta visió.

I és aquí on entra la refracció per aconseguir observar aquest fenomen. Evidentment han de confluir també una sèrie de factors meteorològics favorables perquè aquest efecte sigui possible.

Com es produeix la refracció

La refracció es produeix quan la llum passa d'un medi de propagació a un altre amb una densitat òptica diferent, patint un canvi de velocitat i de direcció si no incideix perpendicularment a la superfície. Aquesta desviació en la direcció de propagació s'explica per mitjà de la llei de Snell*. Aquesta llei, així com la refracció en medis no homogenis, són conseqüència del principi de Fermat*, que indica que la llum es propaga entre dos punts seguint la trajectòria de recorregut òptic de menor temps.

D'altra banda, la velocitat de la penetració de la llum en un medi diferent del buit està en relació amb la longitud de l'ona i, quan un feix de llum blanca passa d'un medi a un altre, cada color té una lleugera desviació. Aquest fenomen és conegut com dispersió de la llum. Per exemple, en arribar a un mitjà més dens, les ones més curtes perden velocitat sobre les llargues (ex: quan la llum blanca travessa un prisma). Les longituds d'ona curta són fins a 4 vegades més dispersades que les llargues la qual cosa explica que el cel es vegi blavós, ja que per a aquesta gamma de colors l'índex de refracció és més gran i es dispersa més.

A la refracció es compleixen les lleis deduïdes per Huygens que regeixen tot el moviment ondulatori:

- El raig incident, el reflectit i el refractat es troben en el mateix pla.

- Els angles d'incidència i reflexió són iguals, entenent-ne per tals, els que formen respectivament el raig incident i el reflectit amb la perpendicular (anomenada Normal) a la superfície de separació traçada en el punt d'incidència.

La velocitat de la llum depèn del mitjà pel qual viatja, pel que és més lenta com més dens sigui el material i viceversa. Per això, quan la llum passa d'un medi menys dens (aire) a un altre més dens (vidre), el raig de llum és refractat apropant-se a la normal i per tant, l'angle de refracció serà més petit que l'angle d'incidència. De la mateixa manera, si el raig de llum passa d'un medi més dens a un menys dens, serà refractat allunyant-se de la normal i, per tant, l'angle d'incidència serà menor que el de refracció. Així podem dir que la refracció és el canvi de direcció de la propagació que experimenta la llum en passar d'un medi a un altre.

"És un efecte òptic gràcies al qual, per una diferència de densitat en l'atmosfera, es produeix un reflex del que hi ha darrere. Els raigs de la llum es corben una mica i et deixen veure més enllà", ens explica el fotògraf Robert Ramos, autor de la imatge. "Passa el mateix quan contemples una posta de sol al mar. Pots veure el Sol gràcies a aquest efecte, però en realitat el Sol ja no hi es".

"Per demostrar la refracció podem realitzar un experiment molt senzill", diu Robert Ramos. "Agafes la tapa d'un pot de melmelada, el col·loques cap per amunt sobre una taula i poses una moneda a l'interior. Després vas baixant la vista fins que arriba un punt en que deixes de veure la moneda perquè ja no tens angle de visió. quan deixes de veure la moneda, demanes a algú que ompli la tapa amb una mica d'aigua. Sense moure't tornaràs a veure la moneda gràcies a la refracció de la llum. un efecte similar al que es produeix quan poses un llapis en un got de aigua i el llapis es torça ".

De tota manera aquesta no ha estat l'única vegada que s'ha pogut observar aquest fenomen enguany, des de l'Observatori Fabra es va poder capturar aquesta altra fotografia el passat 22 gener 2013.

De tota manera, cada any es donen les condicions idònies d'observació d'aquest fenomen un mínim de 2 o 3 cops, només us cal anar pujant al Tibidabo!.

I si en voleu saber més:

- Llei de Snell
- Principi de Fermat