ภาพลวงตาเป็นปรากฏการณ์ทางแสงที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติซึ่งรังสีแสงจะหักเหทำให้เกิดภาพที่เคลื่อนที่ของวัตถุที่อยู่ไกลออกไปหรือท้องฟ้า^{[ 1 ]}คำนี้มาจากภาษาฝรั่งเศส( se) mirerซึ่งมาจากภาษาละตินmirariหมายถึง "มองดู สงสัย" ^{[ 2 ]}

ภาพลวงตาอาจแบ่งออกเป็น "ภาพลวงตาแบบด้อยกว่า" (หมายถึงต่ำกว่า) "ภาพลวงตาแบบเหนือกว่า" (หมายถึงสูงกว่า) และ " ฟาตา มอร์กานา " ซึ่งเป็นภาพลวงตาแบบเหนือกว่าชนิดหนึ่ง ประกอบด้วยภาพซ้อนในแนวตั้งที่ซับซ้อนผิดปกติหลายภาพ ก่อให้เกิดภาพลวงตาที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว

ตรงกันข้ามกับภาพหลอนภาพลวงตาเป็นปรากฏการณ์ทางแสงที่เกิดขึ้นจริงและสามารถบันทึกภาพได้ด้วยกล้อง เนื่องจากรังสีแสงหักเหทำให้เกิดภาพลวงตา ณ ตำแหน่งของผู้สังเกต อย่างไรก็ตาม สิ่งที่ภาพนั้นดูเหมือนจะเป็นนั้นขึ้นอยู่กับการตีความของจิตใจมนุษย์ ตัวอย่างเช่น ภาพที่ไม่ชัดเจนบนพื้นดินอาจถูกเข้าใจผิดว่าเป็นแสงสะท้อนจากแหล่งน้ำขนาดเล็กได้ง่ายมาก

ในภาพลวงตาแบบล่าง ภาพลวงตาจะปรากฏอยู่ด้านล่างของวัตถุจริง วัตถุจริงในภาพลวงตาแบบล่างคือท้องฟ้า (สีน้ำเงิน) หรือวัตถุใดๆ ที่อยู่ไกลออกไป (ดังนั้นจึงมีสีน้ำเงิน) ในทิศทางเดียวกัน ภาพลวงตานี้ทำให้ผู้สังเกตเห็นเป็นจุดสว่างและมีสีน้ำเงินบนพื้นดิน

รังสีแสงที่มาจากวัตถุที่อยู่ไกลออกไปจะเดินทางผ่านชั้นอากาศที่เกือบจะเหมือนกันทั้งหมด และหักเหในมุมที่ใกล้เคียงกันดังนั้นรังสีที่มาจากด้านบนของวัตถุจะตกกระทบต่ำกว่ารังสีที่มาจากด้านล่าง ภาพที่ได้มักจะกลับหัว ทำให้เกิดภาพลวงตาว่าภาพท้องฟ้าที่มองเห็นในระยะไกลนั้นเป็นภาพสะท้อนบนแอ่งน้ำหรือแอ่งน้ำมันที่ทำหน้าที่เหมือนกระจก

แม้ว่าหลักอากาศพลศาสตร์จะมีความเคลื่อนไหวสูง แต่ภาพลวงตาแบบล่าง (inferior mirage) นั้นมีความเสถียร ต่างจากภาพลวงตาแบบเหนือจริง (fata morgana) ที่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ภายในไม่กี่วินาที เนื่องจากอากาศที่อุ่นกว่าจะลอยขึ้น ในขณะที่อากาศที่เย็นกว่า (มีความหนาแน่นมากกว่า ) จะจมลง ชั้นอากาศจึงผสมกัน ทำให้เกิดความปั่นป่วนภาพที่ได้จึงบิดเบี้ยวไปตามนั้น อาจสั่นไหวหรือยืดออกในแนวตั้ง ( สูงตระหง่าน ) หรือบีบอัดในแนวตั้ง ( โน้มลง ) การผสมผสานระหว่างการสั่นไหวและการยืดออกก็เป็นไปได้เช่นกัน หาก มี ชั้นอุณหภูมิ หลาย ชั้น ภาพลวงตาหลายภาพอาจผสมกัน ทำให้เกิดภาพซ้อนได้ ในทุกกรณี ภาพลวงตาโดยทั่วไปจะไม่สูงเกินกว่าครึ่งองศา (ประมาณเส้นผ่านศูนย์กลางเชิงมุมของดวงอาทิตย์และดวงจันทร์) และเกิดขึ้นจากวัตถุที่อยู่ห่างออกไประหว่างหลายสิบเมตรถึงไม่กี่กิโลเมตร

• 
  ภาพลวงตาที่เกิดขึ้นในทะเลทรายโมฮาวีในฤดูใบไม้ผลิ ของรัฐเนวาดา
• 
  ภาพลวงตาที่ไม่ชัดเจนเหนืออ่าวแกรนด์ทราเวอร์สในรัฐมิชิแกน

หมอกควันจากความร้อน

ภาพลวงตาบนถนนร้อน ซึ่งมีลักษณะเหมือนมี "น้ำปลอม" ปรากฏอยู่บนถนน เป็นภาพลวงตาประเภทหนึ่งที่พบเห็นได้บ่อยที่สุด

หมอกควันจากความร้อนที่มองเห็นได้ผ่านก๊าซไอเสียจากเครื่องยนต์เจ็ท

ภาพลวงตาจากความร้อนหรือที่เรียกว่าภาพลวงตาแบบระยิบระยับจากความร้อนหมายถึงภาพลวงตาที่สังเกตได้เมื่อมองวัตถุผ่านมวลอากาศร้อน ตัวอย่างที่พบได้บ่อยคือ ภาพของวัตถุที่มองเห็นบนพื้นคอนกรีตแอสฟัลต์ (หรือที่เรียกว่ายางมะตอย ) ถนน และหลังคาอิฐในวันที่อากาศร้อน เหนือและด้านหลังเปลวไฟ (เช่น เทียนไขเครื่องทำความร้อนกลางแจ้งและกองไฟ ) และผ่านก๊าซไอเสียจากเครื่องยนต์เจ็ทเมื่อปรากฏบนถนนเนื่องจากยางมะตอยร้อน มักเรียกว่า "ภาพลวงตาบนทางหลวง" นอกจากนี้ยังเกิดขึ้นในทะเลทราย ในกรณีนั้นจะเรียกว่า "ภาพลวงตาในทะเลทราย" ทั้งยางมะตอยและทรายสามารถร้อนจัดได้เมื่อสัมผัสกับแสงแดด โดยอาจสูงกว่าอากาศที่ ระดับ 1 เมตร (3.3 ฟุต ) มากกว่า 10 องศาเซลเซียส (18 องศาฟาเรนไฮต์)ซึ่งเพียงพอที่จะทำให้เกิดภาพลวงตาได้  

การพาความร้อนทำให้อุณหภูมิของอากาศเปลี่ยนแปลง และความแตกต่างระหว่างอากาศร้อนที่พื้นผิวถนนกับอากาศเย็นที่หนาแน่นกว่าด้านบน ทำให้เกิดการไล่ระดับของดัชนีหักเหของอากาศ ส่งผลให้เกิดภาพเบลอและสั่นไหวซึ่งขัดขวางความสามารถในการแยกแยะ ภาพ และจะยิ่งชัดเจนขึ้นเมื่อ ขยายภาพผ่านกล้องโทรทรรศน์หรือเลนส์เทเลโฟโต้

แสงจากท้องฟ้าที่ตกกระทบพื้นถนนในมุมตื้นๆ จะถูกหักเหโดยความแตกต่างของดัชนีหักเห ทำให้ดูเหมือนว่าท้องฟ้าสะท้อนอยู่บนพื้นถนน อาจปรากฏเป็นแอ่งของเหลว (โดยปกติคือน้ำ แต่ก็อาจเป็นของเหลวอื่นๆ เช่น น้ำมัน) บนถนน เนื่องจากของเหลวบางชนิดก็สะท้อนแสงจากท้องฟ้าได้เช่นกัน ภาพลวงตานี้จะเคลื่อนห่างออกไปเมื่อผู้สังเกตเข้าใกล้สิ่งที่เกิดภาพลวงตา ทำให้ได้ผลลัพธ์เช่นเดียวกับการเข้าใกล้รุ้งกินน้ำ

หมอกควันจากความร้อนไม่เกี่ยวข้องกับปรากฏการณ์หมอกควันใน ชั้นบรรยากาศ

ด้านบน: ภาพลวงตาเหนือจริงของเครื่องบินบนน้ำแข็งสถานีแม็กเมอร์โดด้านขวา: ภาพลวงตาเทียม โดยใช้สารละลายน้ำตาลเพื่อจำลองชั้นผกผันของอุณหภูมิ^[ข]

ภาพลวงตาเหนือวัตถุ (Superior mirage) คือภาพลวงตาที่ภาพลวงตาปรากฏอยู่เหนือวัตถุจริง ภาพลวงตาเหนือวัตถุเกิดขึ้นเมื่ออากาศด้านล่างแนวสายตาเย็นกว่าอากาศด้านบน การจัดเรียงที่ผิดปกตินี้เรียกว่าการผกผันของอุณหภูมิในเวลากลางวัน การไล่ระดับอุณหภูมิปกติของบรรยากาศคืออากาศเย็นอยู่เหนืออากาศอุ่น เมื่อผ่านจุดผกผันของอุณหภูมิ รังสีแสงจะหักเหลง ดังนั้นภาพจึงปรากฏอยู่เหนือวัตถุจริง จึงเป็นที่มาของชื่อภาพลวงตา เหนือ วัตถุ^{[ 3 ]}

ภาพลวงตาเหนือระดับมักพบได้ทั่วไปในเขตขั้วโลกโดยเฉพาะอย่างยิ่งเหนือแผ่นน้ำแข็งขนาดใหญ่ที่มีอุณหภูมิต่ำสม่ำเสมอ ภาพลวงตาเหนือระดับยังเกิดขึ้นในละติจูดปานกลางด้วยเช่นกัน อย่างไรก็ตาม ในกรณีเหล่านั้น ภาพลวงตาจะอ่อนกว่าและมีแนวโน้มที่จะไม่ราบเรียบและเสถียร ตัวอย่างเช่น ชายฝั่งที่อยู่ไกลออกไปอาจปรากฏเป็นหอคอยและดูสูงกว่า (และดังนั้น อาจดูใกล้กว่า) ที่เป็นจริง เนื่องจากความปั่นป่วน จึงปรากฏเป็นยอดแหลมและหอคอยที่เต้นระบำ ภาพลวงตาประเภทนี้ยังเรียกว่าFata Morganaหรือhafgerðingarในภาษาไอซ์แลนด์^{[ 4 ]}

ภาพลวงตาเหนือจริงอาจปรากฏเป็นภาพปกติหรือภาพกลับหัว ขึ้นอยู่กับระยะห่างจากวัตถุจริงและระดับความแตกต่างของอุณหภูมิ บ่อยครั้ง ภาพที่ปรากฏจะเป็นส่วนผสมที่บิดเบี้ยวของส่วนที่ขึ้นและลง

เนื่องจากโลกมีรูปทรงกลม หากความโค้งที่เบี่ยงเบนลงของรังสีแสงมีค่าใกล้เคียงกับความโค้งของโลกรังสีแสงจึงสามารถเดินทางได้ไกล รวมถึงจากนอกขอบฟ้า ปรากฏการณ์นี้ได้รับการสังเกตและบันทึกไว้ในปี 1596 เมื่อเรือลำหนึ่งที่กำลังค้นหาเส้นทางเดินเรือตะวันออกเฉียงเหนือติดอยู่ในน้ำแข็งที่โนวายาเซมล ยา เหนือเส้นอาร์กติกเซอร์เคิล ดวงอาทิตย์ดูเหมือนจะขึ้นเร็วกว่าที่คาดไว้สองสัปดาห์ ดวงอาทิตย์ที่แท้จริงยังคงมองเห็นได้อยู่ต่ำกว่าขอบฟ้า แต่รังสีของดวงอาทิตย์นั้นเบี่ยงเบนไปตามความโค้งของโลก ปรากฏการณ์นี้มักเรียกว่าภาพลวงตาโนวายาเซมลยาสำหรับทุกๆ111.12 กิโลเมตร (69.05 ไมล์)ที่รังสีแสงเดินทางขนานกับพื้นผิวโลก ดวงอาทิตย์จะปรากฏสูงขึ้น 1 องศาบนขอบฟ้า ชั้นผกผันของอุณหภูมิจะต้องมีค่าความชันของอุณหภูมิที่เหมาะสมตลอดระยะทางเพื่อให้ปรากฏการณ์นี้เป็นไปได้ 

ในทำนองเดียวกัน เรือที่อยู่ไกลมากจนไม่น่าจะมองเห็นเหนือขอบฟ้าทางเรขาคณิต อาจปรากฏบนหรือแม้กระทั่งเหนือขอบฟ้าเป็นภาพลวงตาเหนือขอบฟ้า^{[ 5 ]}นี่อาจอธิบายเรื่องราวบางเรื่องเกี่ยวกับเรือบินหรือเมืองชายฝั่งลอยฟ้า ดังที่นักสำรวจขั้วโลกบางคนได้บรรยายไว้ สิ่งเหล่านี้เป็นตัวอย่างของภาพลวงตาอาร์กติก หรือhillingarในภาษาไอซ์แลนด์

หากความชันของอุณหภูมิในแนวดิ่งอยู่ที่ +12.9 องศาเซลเซียส (23.2 องศาฟาเรนไฮต์)ต่อทุกๆ100 เมตร/330 ฟุต (โดยเครื่องหมายบวกหมายความว่าอุณหภูมิเพิ่มขึ้นที่ระดับความสูงที่สูงขึ้น) รังสีแสงในแนวนอนจะโค้งตามความโค้งของโลก และเส้นขอบฟ้าจะปรากฏเป็นเส้นตรง แต่ถ้าความชันน้อยกว่า (ซึ่งมักจะเป็นเช่นนั้นเสมอ) รังสีจะไม่หักเหมากพอและหายไปในอวกาศ ซึ่งเป็นสถานการณ์ปกติของ "เส้นขอบฟ้า" ที่เป็นทรงกลมและนูน  

ในบางสถานการณ์ วัตถุที่อยู่ไกลออกไปอาจดูสูงขึ้นหรือต่ำลง ยืดออกหรือหดลงได้โดยไม่มีปรากฏการณ์ภาพลวงตาเข้ามาเกี่ยวข้อง

ฟาตา มอร์กานา

ฟาตา มอร์กานา (ชื่อนี้มาจากการแปลภาษาอิตาลีของMorgan le Fayซึ่งเป็นนางฟ้า น้องสาวต่างมารดาของกษัตริย์อาเธอร์ที่สามารถแปลงร่างได้) เป็นภาพลวงตาชั้นสูงที่ซับซ้อนมาก ปรากฏโดยมีการสลับกันระหว่างบริเวณที่ถูกบีบอัดและยืดออก ภาพตั้งตรง และภาพกลับหัว^{[ 6 ]}ฟาตา มอร์กานายังเป็นภาพลวงตาที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วอีกด้วย

ภาพลวงตาฟาตา มอร์กานาพบได้บ่อยที่สุดในเขตขั้วโลกโดยเฉพาะอย่างยิ่งเหนือแผ่นน้ำแข็งขนาดใหญ่ที่มีอุณหภูมิต่ำสม่ำเสมอ แต่สามารถสังเกตได้เกือบทุกที่ ในเขตขั้วโลก อาจสังเกตเห็นฟาตา มอร์กานาได้ในวันที่อากาศหนาวเย็น ในพื้นที่ทะเลทรายและเหนือมหาสมุทรและทะเลสาบ อาจสังเกตเห็นฟาตา มอร์กานาได้ในวันที่อากาศร้อน สำหรับฟาตา มอร์กานา การผกผัน ^ของอุณหภูมิจะต้องรุนแรงมากพอที่ความโค้งของรังสีแสงภายในการผกผันจะรุนแรงกว่าความโค้งของโลก [ ^{6 ]}

รังสีจะโค้งงอและก่อตัวเป็นส่วนโค้งผู้สังเกตการณ์ต้องอยู่ภายในช่องบรรยากาศจึงจะสามารถมองเห็นภาพลวงตาฟาตา มอร์กานาได้^{[ 7 ]} ภาพลวงตาฟาตา มอร์กานาสามารถสังเกตได้จากระดับความสูง ใดๆ ภายในชั้นบรรยากาศของโลกรวมถึงจากยอดเขาหรือเครื่องบิน^{[ 8 ] [ 9 ]}

การบิดเบือนภาพและการหักเหของแสงสามารถสร้างปรากฏการณ์ที่น่าตื่นตาตื่นใจได้ ในหนังสือPursuit: The Chase and Sinking of the "Bismarck"ของ Ludovic Kennedy ได้บรรยายถึงเหตุการณ์ที่อ้างว่าเกิดขึ้นใต้ช่องแคบเดนมาร์กในปี 1941 หลังจากการจมของเรือHoodเรือBismarckขณะที่ถูกเรือลาดตระเวนNorfolkและSuffolk ของอังกฤษ ไล่ล่า ได้แล่นหายไปในหมอกทะเล ภายในเวลาไม่กี่วินาที เรือก็ปรากฏขึ้นอีกครั้ง แล่นเข้าหาเรืออังกฤษด้วยความเร็วสูง ด้วยความตกใจ เรือลาดตระเวนทั้งสองจึงแยกตัวออก เพราะคาดการณ์ว่าจะถูกโจมตี และผู้สังเกตการณ์จากเรือทั้งสองลำต่างมองดูด้วยความตกตะลึงขณะที่เรือรบเยอรมันลำนั้นแล่นผ่านไปอย่างพร่ามัว เลือนราง และจางหายไป การตรวจสอบด้วยเรดาร์ในช่วงเวลานั้นบ่งชี้ว่าเรือBismarckไม่ได้เปลี่ยนเส้นทางเดินเรือแต่อย่างใด

ภาพลำดับของปรากฏการณ์ฟาตา มอร์กานาแห่งหมู่เกาะฟาราโลนที่มองเห็นได้จากซานฟรานซิสโก

ลำดับเดียวกันกับแอนิเมชั่น

เงื่อนไขสำหรับการเกิดภาพลวงตาอาจเกิดขึ้นได้ทั้งในเวลากลางวันและกลางคืน ภายใต้สถานการณ์บางอย่าง ภาพลวงตาของวัตถุทางดาราศาสตร์และภาพลวงตาของแสงไฟจากยานพาหนะ เครื่องบิน เรือ อาคาร ฯลฯ ที่เคลื่อนที่ สามารถสังเกตได้ในเวลากลางคืน^{[ 1 ]}

• การหักเหของแสงในชั้นบรรยากาศ
• ปรากฏการณ์การหักเหของแสงที่คล้ายคลึงกันและปรากฏขึ้นในอนาคต

• ลินช์, เดวิด เค.; ลิฟวิงสตัน, วิลเลียม ชาร์ลส์; ลิฟวิงสตัน, วิลเลียม (11 มิถุนายน 2544). สีและแสงในธรรมชาติ . สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์. ISBN 0-521-77504-3.

ลองค้นหาคำว่า "มิราจ"ในวิกิพีเดีย ซึ่งเป็นพจนานุกรมออนไลน์ฟรี

วิกิมีเดียคอมมอน ส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับภาพลวงตา

วิกิซอร์ซมีเนื้อหาจาก บทความ สารานุกรมบริแทนนิกา ค.ศ. 1911เรื่อง " มิราจ "

• อธิบายปรากฏการณ์ภาพลวงตาทุกชนิด
• หนังสือพิมพ์ไชน่าเดลี่ รายงานภาพลวงตาหายากที่เผิงไหล
• ภาพลวงตาชั้นสูง
• ภาพลวงตาที่ต่ำกว่า
• ภาพลวงตาบนทางหลวง
• ภาพลวงตาฟาตา มอร์กานา จากเส้นทางเดินป่าคอนติเนนทัล ดิไวด์ เทรล
• โบว์ลีย์, โรเจอร์ (2009). "ภาพลวงตา" . หกสิบสัญลักษณ์ . สำนักพิมพ์เบรดี้ ฮารานสำหรับมหาวิทยาลัยนอตติงแฮม .