# Histoire des Météores/Chapitre 15

Le mirage à l’île de la Réunion et à l’île Maurice. — Habileté des créoles dans l’observation de ces phénomènes. — Faits étranges que me racontait M. Ch. Desbassayns à l’île de la Réunion. — Le Mirage dans le midi de l’Italie. — La fata Morgana. — Mirage dont l’armée de la Basse-Égypte fut le jouet. — Explication donnée par Monge. — Observations faites pendant l’expédition qui précéda le traité de la Tafna. — Des flamants pris pour des cavaliers arabes. — Mirage extraordinaire observé dernièrement à l’île Ténériffe. — Phénomènes de mirage que l’on peut facilement constater à Paris. — Remarquables phénomènes consistant dans l’exhaussement des objets. — Théorie du mirage.

## I.

Un des phénomènes les plus curieux que puissent présenter les jeux de la lumière, c’est bien le mirage, qui nous fait voir dans le ciel, dans les nuages, dans l’espace, à la surface des monts ou des plaines, des pays enchantés, des apparences féeriques.
C’est dans les îles aux montagnes escarpées, sous l’équateur surtout, que ce phénomène est remarquable, et cela se comprend. Le mirage étant produit par la réfraction et la réflexion des rayons lumineux qu’occasionnent les couches d’air de différentes densités, aucun site ne peut être plus propre à cela que ces îles qui présentent à leur base des chaleurs tropicales, et dans leur région élevée les glaces de l’hiver.
C’est ce qui arrive à l’île de la Réunion, à l’île de Ténériffe, et même dans beaucoup d’autres îles dont les montagnes sont moins élevées.
Dans les longues et délicieuses soirées que je passais sous la varangue de la Rivière-des-Pluies, chez M. Ch. Desbassayns, à l’île de la Réunion, le vénérable vieillard me racontait sous ce rapport des faits extraordinaires, qui surprennent ceux-là mêmes qui sont habitués aux phénomènes de la science.
Il me disait que d’anciens créoles étaient devenus tellement habiles à découvrir les phénomènes du mirage, qu’ils arrivaient par ces phénomènes à savoir tout ce qui se passait de tant soit peu important en mer.
C’est surtout avant que la vapeur sillonnât les flots, et avant que les lois des vents alizés fussent assez connues pour que les navires pussent s’abandonner à leur direction, que les créoles se livraient à cette étude.
Alors les colonies lointaines étaient rarement visitées, et l’arrivée d’un navire était pour elles une bonne fortune. Il leur apportait non seulement les provisions tant désirées, mais aussi les nouvelles des pays éloignés, presque la seule chose qui les rattachait au reste du monde. L’étranger était reçu, choyé, aimé, traité comme un être exceptionnel ; toutes les familles se le disputaient, et souvent même on avait recours au sort pour connaître les foyers favorisés auxquels l’étranger viendrait successivement s’asseoir ; aussi l’hospitalité empressée, large et bienveillante du créole était-elle passée en proverbe, comme l’hospitalité antique et patriarcale. Il est tout naturel de la voir diminuer en même temps que les circonstances qui la favorisaient.
Il n’y a donc rien d’étonnant que des individus de haute intelligence comme les créoles, qui se faisaient une spécialité et la principale occupation de leur vie de chercher dans les phénomènes du mirage l’objet de leurs espérances et de leur attente, soient arrivés à quelque chose de surprenant en ce genre.
M. Ch. Desbassayns me disait que des individus étaient devenus tellement habiles, qu’on venait les consulter des différents points de la colonie, surtout dans les moments de détresse, pour savoir ce qui se passait au loin dans la mer, et si la crainte devait faire place à l’espoir.
Il me raconta qu’un créole de l’Ile de France aperçut un jour dans les airs un navire d’une forme extraordinaire, et tel qu’on n’en avait jamais vu ; entre autres particularités, il avait quatre grands mâts. Il en fit une fidèle description aux personnes du pays ; et quel ne fut pas l’étonnement de tous lorsque, quelques jours après, ils virent aborder ce même navire !
Depuis que les bâtiments du monde entier se donnent rendez-vous dans les îles fortunées de la mer des Indes, les colons sont moins intéressés à découvrir ainsi ce qui se passe au loin et à connaître d’avance les navires qui viennent les visiter ; aussi ont-ils perdu cette étonnante faculté de découvrir les moindres phénomènes du mirage.
À cette époque déjà éloignée, les nues, le ciel et l’air devaient paraître aux créoles, mieux qu’aux bardes de l’Écosse, peuplés d’esprits tutélaires dont les visites bienfaisantes leur apportaient l’espérance et le bonheur.

## II.

Dans les Harmonies de la nature, de Bernardin de Saint-Pierre, on trouve quelques passages qui viennent à l’appui des assertions précédentes. Il parle d’un homme qui avait trouvé le secret d’annoncer l’arrivée des vaisseaux, lorsqu’ils étaient encore à 60 ou 80 lieues du port, et même plus loin. Il en avait fait l’expérience nombre de fois à l’Ile de France, devant plusieurs témoins qui avaient signé son mémoire :
« J’ai pensé, dit Bernardin de Saint-Pierre, que cet observateur avait pu, dans quelques circonstances favorables et communes dans le ciel des tropiques, avoir la vue des vaisseaux éloignés par la réflexion des nuages.
« Ce qui me confirme dans cette idée, c’est un phénomène qui m’a été raconté par notre célèbre peintre Vernet, mon ami.
« Lorsqu’il dessinait un ciel, après avoir esquissé les plans et les formes des nuages, il en notait rapidement les teintes fugitives sur son tableau avec des chiffres correspondant à ceux de son livre, et les colorait ensuite à loisir.
« Un jour, il fut bien surpris d’apercevoir dans les cieux la forme d’une ville renversée ; il en distinguait parfaitement les clochers, les tours, les maisons. Il se hâta de dessiner ce phénomène, et résolut d’en connaître la cause ; il s’achemina, suivant le même rhumb de vent, dans les montagnes. Mais quelle fut sa surprise de trouver à sept lieues de là la ville dont il avait vu le spectre dans les cieux et dont il avait le dessin dans son portefeuille ! »
Les prodiges de la fata Morgana, si célèbre dans la Sicile et l’Italie méridionale, ne sont qu’un effet de mirage. À certains moments on voit dans les airs des ruines, des colonnes, des châteaux, des palais, et une foule d’objets qui semblent se déplacer, et qui changent d’aspect à chaque instant. Toute cette féerie est une représentation d’objets terrestres invisibles dans l’état ordinaire de l’atmosphère, et qui deviennent apparents et mobiles quand les rayons de la lumière qu’ils envoient se meuvent en ligne courbe dans des couches d’inégales densités.
Le célèbre voyageur anglais Swinburne en donne la description d’après le père Angellucini, qui, se trouvant à Reggio, en fut témoin oculaire :
« La mer, dit-il, qui baigne les côtes de la Sicile s’enflamma tout à coup et parut, dans une étendue de dix milles, semblable à une chaîne de montagnes d’une teinte obscure, tandis que les eaux du rivage de Calabre devinrent tout à fait unies comme un miroir bien poli et appuyé contre ce rideau de collines. Sur cette glace on voyait se peindre en clair-obscur une suite de plusieurs milliers de pilastres, tous égaux en hauteur, en distance, en degré de lumière et d’ombre. Un instant après, ces pilastres se transformèrent en arcades semblables aux aqueducs de Rome. Sur le haut de ces arcades régnait une longue corniche surmontée d’une multitude de châteaux, qui bientôt se transformèrent en simples tours ; celles-ci devinrent des colonnades, puis des rangées de fenêtres, et enfin des arbres semblables à des pins et à des cyprès, tous d’une égale élévation.

## III.

Toute l’armée française, dans les plaines de la basse Égypte, fut témoin des phénomènes de mirage les plus remarquables.
Fatigués par des marches forcées sous un soleil brûlant, dans une atmosphère étouffante et chargée de sable, baignés de sueur et tourmentés par une soif ardente, les soldats croyaient tout à coup apercevoir devant eux un lac immense dont les eaux transparentes réfléchissaient les collines lointaines, des arbres, des villages ; mais à mesure qu’ils avançaient vers ces bords tant désirés, le lac enchanté fuyait devant eux, ne laissant qu’un sable desséché à la place de sa nappe humide.
Les savants qui faisaient partie de l’expédition furent quelque temps, comme toute l’armée, le jouet de cette cruelle illusion ; mais Monge en eut bientôt découvert et expliqué la cause. Les couches inférieures de l’atmosphère, échauffées par le sable, prennent des densités qui vont en décroissant, à mesure qu’elles sont plus voisines du sol. Les rayons lumineux partant d’un point élevé et pénétrant dans ces couches passent sans cesse d’un milieu plus dense dans un milieu moins dense ; l’obliquité de leur incidence sur les couches successives va donc en augmentant de plus en plus. Enfin, ils rencontrent une couche sur laquelle ils subissent la réflexion totale, et produisent pour l’œil qu’ils rencontrent une image par réflexion.
M. le docteur Bonnafont, pendant l’expédition qui précéda le traité de la Tafna, a fait quelques observations qu’il a ensuite adressées à l’Académie des sciences, et qui présentent un grand intérêt scientifique :
« L’expédition, partie d’Oran le 15 mai 1837, dit-il, bivouaqua le soir au village de Mézerguin, le 16 à Brédéah, et le 17 nous quittâmes le camp à cinq heures du matin (temps très beau, vent nord-ouest, frais, 16 degrés centigrades de chaleur) . À huit heures, nous aperçûmes, d’une petite hauteur, une immense surface blanche miroitant au soleil, et connue sous le nom de Lac salé, lequel n’a pas moins de quatre à cinq lieues de long et une lieue à une lieue et demie de large, occupant une direction de l’est à l’ouest.
« L’armée, arrivant du côté nord, fit sa grande halte à neuf heures, sur le bord du lac, lequel ne présenta à tous ceux qui occupaient le côté nord autre chose qu’une couche blanche, comme neigeuse, qui couvrait toute la surface du sol. Cette couche était produite par la cristallisation du sel dont la terre est imprégnée, lequel, dissous par les pluies torrentielles qui tombent en hiver, se dépose à la surface du sol quand les chaleurs ont été assez fortes pour produire l’évaporation de l’eau. Mais tous ceux qui, comme moi, occupaient l’extrémité occidentale du lac et faisaient ainsi face au soleil purent remarquer le phénomène suivant : à la distance d’un kilomètre environ, on apercevait des ondulations pareilles à celles d’un liquide, et toute la partie du lac située au delà ressemblait à une petite mer agitée par une brise très fraîche, et pourtant il n’y a pas d’eau.
« Au moment où le corps expéditionnaire allait se remettre en marche, il se produisit un autre phénomène, digne d’être noté, mais aperçu seulement du même point de la rive qui faisait face au soleil. Un troupeau de flamants, échassiers fort communs dans cette province, défila sur la rive sud-est, à six kilomètres de distance. Ces volatiles, à mesure qu’ils quittaient le sol pour marcher sur la surface du lac, prenaient des dimensions telles, qu’ils ressemblaient, à s’y méprendre, à des cavaliers arabes défilant en ordre. L’illusion fut un instant si complète, que le général en chef, Bugeaud, dépêcha un spahis en éclaireur. Ce cavalier traversa le lac en ligne droite ; mais, arrivé au point où les ondulations commençaient à se produire, les jambes du cheval prirent insensiblement de telles dimensions en hauteur, que cheval et cavalier semblaient être supportés par un animal fantastique ayant plusieurs mètres de hauteur, et se jouant au milieu des flots qui semblaient le submerger. Tout le monde contemplait ce phénomène curieux, lorsqu’un épais nuage, interceptant les rayons du soleil, fit disparaître ces effets d’optique et rétablit la réalité de tous les objets.
« L’armée continua sa marche sur Tlemcen et la Tafna, mais en revenant de ce dernier point pour rentrer à Oran, je reçus l’ordre de suivre le 1er de ligne, qui allait camper, jusqu’à la ratification du traité conclu avec Abd-el-Kader, à Aïn-Ambria, situé à peu de distance du lac salé de Dréhan. Le 8 juin, mon ambulance plantait ses tentes à côté de ce lac, sur lequel, pendant un campement de dix à douze jours, j’ai pu observer de nouveaux effets de mirage. Ainsi, tous les matins, la surface du lac était recouverte d’une couche légèrement nébuleuse qui avait un mètre de hauteur, et assez transparente pour laisser distinguer les objets à une grande distance. De sept heures et demie à huit heures du matin, on pouvait parcourir le lac en tous sens, sans rien remarquer de particulier ; mais à cette heure, si l’on regardait du côté du soleil, on voyait les ondulations commencer toujours à un kilomètre de distance, et à mesure que le soleil montait l’eau semblait aussi se rapprocher du côté du levant, tandis que du côté du couchant la surface du lac ne présentait rien de particulier.
« Quand le soleil arrivait au méridien, et que ses rayons tombaient perpendiculairement sur le sol, tout à coup la scène changeait ; les ondulations aqueuses envahissaient tous les côtés du lac et ressemblaient aux vagues de la marée montante, menaçant de submerger l’observateur, placé au milieu. Dès que le soleil s’éloignait du méridien, les effets du mirage disparaissaient du côté du levant, pour se rapprocher très faiblement du côté du couchant. Souvent même ils manquaient complètement de ce côté.
« Parfois il se produisait un autre effet, qui devint bientôt un sujet de récréation pour les militaires. Si, pendant que le soleil était à l’est, le vent soufflait du côté opposé, on projetait sur le lac un petit corps léger, susceptible d’être entraîné par le vent : il était curieux de le voir grossir à mesure qu’il s’éloignait, et dès que le vent lui avait fait atteindre les ondulations, il affectait tout à coup la forme d’une petite nacelle, dont l’agitation au-dessus des vagues était en raison des secousses que lui donnait le vent. Ce qui réussissait le mieux, c’étaient des têtes de chardon, qui obéissaient plus facilement à la plus légère brise ; alors l’illusion était complète. Dans la matinée du 18 juin, par une température de 26 degrés centigrades, une brise un peu forte de l’orient, et une couche nébuleuse qui commençait à dissiper la chaleur, nous lançâmes, à huit heures et demie du matin, un certain nombre de têtes de chardon ; et dès que le vent les eut poussées jusqu’au point où les ondulations se produisaient, elles offrirent tout à coup le spectacle curieux d’une flottille en désordre. Les nacelles semblaient se heurter les unes contre les autres, et puis, poussées par le vent jusqu’à une très grande distance, elles disparurent complètement, comme si elles avaient sombré. »

## IV.

On lit dans une lettre datée de l’île de Ténériffe le récit d’une ascension sur le pic par quelques savants portugais, qui révèle un fait de réfraction terrestre des plus extraordinaires. Nous en empruntons un extrait au Courrier des sciences :
« Les savants dont il est question, étant parvenus à la cime du volcan, qui ressemble à une énorme pyramide, et qui a une hauteur de près de 2 000 mètres au-dessus du niveau de la mer, ne furent pas peu surpris d’apercevoir, au lever du soleil, des terres se développant sur certains points de l’horizon, et formant une masse qui ne pouvait évidemment appartenir qu’à un continent. L’archipel des îles Canaries était en quelque sorte à leurs pieds ; il n’y avait donc pas lieu de confondre les terres qui apparaissaient à l’horizon avec celles du groupe des Canaries, quelle que fût la distance qui les séparât.
« C’étaient donc des terres autres que celles des îles Fortunées qui se montraient à leurs regards étonnés, et ce n’étaient en effet ni plus ni moins que les montagnes Apalaches de l’Amérique que l’on apercevait du haut de cet observatoire colossal. Le doute n’était plus permis, d’après le calcul fait par un des voyageurs qui connaissait cette partie de l’Amérique ; et tous de s’extasier devant ce spectacle grandiose, qui leur offrait la vue du continent américain à plus de 1 000 lieues. Ce spectacle était dû à un mirage des plus merveilleux. Les effets de cette réfraction extraordinaire sont produits par le vent humide de l’ouest-sud-ouest qui règne dans cette partie de l’Océan. Ce jeu des réfractions terrestres, dont les phénomènes sont d’ailleurs très connus, se révélait là, pour la première fois peut-être, dans des proportions vraiment extraordinaires, et qui paraîtront incroyables quand on saura que de la cime d’une montagne élevée comme le pic de Ténériffe l’œil ne peut embrasser qu’une surface de 5 700 lieues carrées, et que le rayon visuel de l’horizon du pic s’étend à peine à une distance de 50 lieues. Or, apercevoir les Apalaches de l’Amérique, situées à 1 000 lieues, était assurément le plus émouvant et le plus merveilleux résultat de réfraction qui jamais se fût produit.
« Les montagnes Apalaches dont nous avons parlé, connues aussi sous le nom d’Alleghany, sont situées dans l’Amérique du Nord, et s’étendent des frontières de la Géorgie au cap méridional de l’embouchure du Saint-Laurent. Cette chaîne se dirige du sud-ouest au nord-est. Sa longueur est de 1 600 kilomètres, et elle forme une masse non interrompue, dont les points les plus élevés sont de 800 mètres environ. Leur distance du rivage de l’Océan est de 80 kilomètres. »

## V.

M. Bigourdan a lu, il y a quelques années, à l’Académie des sciences, un long et intéressant mémoire sur des phénomènes de mirage observés à Paris, dont voici le résumé :
Le soubassement sud-ouest de la Bourse de Paris, que l’auteur appelle le mur méridional, est formé d’un mur vertical en pierre de taille, sans aucune partie saillante, dans une étendue d’environ 78 mètres. Lorsque, entre midi et trois ou quatre heures, ce mur est frappé par les rayons solaires, il présente les phénomènes du mirage avec une grande intensité. Si un observateur place son œil un peu en avant du prolongement du mur, il voit sa surface disparaître tout à coup, et un peu en avant de la surface il aperçoit une mince couche d’air, plus ou moins agitée, qui a la propriété de réfléchir tous les objets qui sont près du mur ou de son prolongement ; ainsi la corniche qui surmonte le soubassement se réfléchit si exactement, qu’au premier abord on croit que l’image fait partie de l’objet. Si une personne appuie sa tête sur ce mur, un peu loin de l’observateur, une grande partie de la tête de cette personne, et quelquefois son corps tout entier, se mire sur la mince couche d’air comme dans un miroir. L’image est un peu tremblante et déformée ; mais si l’air est un peu agité, on distingue facilement tous les traits et toutes les parties du vêtement. À la déformation près, l’image paraît aussi brillante et aussi nette que le corps lui-même.
Le mirage se manifeste aussi très bien sur les murs des fortifications de Paris, surtout du côté du sud. Quoique ces murs ne soient couverts d’aucun enduit et qu’ils soient formés avec de la pierre meulière, dont la surface présente beaucoup d’irrégularités, cependant, comme la forme générale en est plane et que l’on y trouve des fonds de 150 mètres de longueur, deux personnes ayant un œil appliqué près de ces murs, à 100 ou 150 mètres de distance, aperçoivent très bien l’image l’une de l’autre réfléchie chacune sur la mince couche d’air chaud qui monte le long de ces murs lorsque le soleil est un peu brillant et qu’il fait peu de vent. Si l’on choisit les murs dans le prolongement desquels on peut voir au loin la campagne, et si l’on observe avec une lunette les images réfléchies, on peut voir jusqu’à des arbres entiers avec leurs branches et leurs feuilles. Si le prolongement de la muraille rencontre une route fréquentée, on distingue très bien, à la lunette, les images réfléchies des passants, des chevaux et des voitures, lorsqu’ils se présentent près du prolongement du mur.
À un degré plus ou moins intense, ces phénomènes ont lieu tous les jours, ou du moins toutes les fois que le soleil éclaire les murs des fortifications, depuis deux ou trois heures.
Le mirage se manifeste à Paris dans beaucoup d’endroits d’une manière permanente, l’hiver et l’été, la nuit et le jour. Lorsque le soleil brille avec un certain éclat, on peut l’observer très facilement sur toutes les surfaces planes d’une certaine étendue exposées au soleil, sur les parapets des quais, sur les trottoirs, sur les marches des églises, etc.

## VI.

M. Paris a étudié un phénomène de mirage consistant dans l’exhaussement et non dans le renversement des objets qui se montraient à lui au-dessus des dunes d’Aigues-Mortes.
Après avoir observé quelques instants, il vit sur sa droite des groupes d’arbres se mettre en mouvement, leur image s’allonger, se doubler de hauteur, puis s’élancer avec la rapidité de la pensée vers un nuage qui se formait au-dessus, et avec une rapidité non moins grande redescendre renversée, et aller rejoindre l’image inférieure au milieu de la distance qui séparait leurs bases. L’une de ces bases était derrière les dunes, l’autre était soudée au nuage. Toutes ces opérations n’ont pas duré plus d’une seconde
Un vide à parois verticales séparait les deux groupes ; il persistait malgré l’ascension des images, gardant la même largeur ; c’étaient alors deux gigantesques murs de verdure. Et comme le nuage passait vers la gauche, il jetait comme un pont de vapeur sur cet abîme. Ce nuage était venu de la haute mer ; sa largeur était faible, sa teinte et sa consistance étaient celles d’un nimbus ; il était probablement la reproduction du sol. Il se propageait de droite à gauche, et partout au-dessous de lui s’élevaient des images nouvelles, montant comme les premières, et, comme elles, redescendant renversées. Ces images étaient celles des objets que M. Paris voyait d’habitude derrière les dunes et d’autres qui lui étaient inconnues ; des massifs d’arbres, des arbres épars, des habitations. Dans l’intervalle de deux minutes, le nuage représentant le sol avait parcouru un horizon de 5 600 mètres, et dans ce court espace de temps quarante objets environ ont reproduit leur image.
Le phénomène s’est ensuite établi sur toute la ligne. Le nuage formait en haut un nouvel horizon, qui servait de cadre supérieur au tableau, comme les dunes formaient le cadre inférieur. L’étendue était de 10 degrés 35 minutes ; la hauteur de 4 minutes. Ce tableau était des plus variés. Les groupes d’arbres, terminés en pointe, figuraient deux pyramides réunies par leurs sommets ; les massifs, plus compacts, ressemblaient à des prismes. Les arbres isolés montraient leurs colonnes, ou déliées et homogènes, ou formées de nœuds irréguliers ; le plus souvent c’étaient des berceaux de verdure, et l’aspect général était celui d’objets disposés pour une fête. La teinte des arbres était brune, comme aussi celle des nuages ; celle des bâtiments éclairés par les derniers rayons du soleil était d’un jaune-orange éclatant, et les ondulations y étaient si fortes, qu’ils paraissaient enflammés.
Toutes ces images étaient dans une continuelle agitation ; elles montaient et descendaient comme si elles avaient été élastiques et tirées en même temps par les deux bouts, s’allongeant et se contractant sans relâche, pendant la demi-heure que dura le phénomène. Dans ce mouvement incessant, la forme variait à chaque seconde, et souvent, le vide du centre venant à se remplir, au lieu de deux pyramides effilées, on voyait une masse colossale. Ce dernier effet était surtout apparent sur les maisons, plus fortement éclairées.
Vers le milieu de la ligne, un autre effet se prononçait. Il y a, à la distance de 8 kilomètres des dunes, le hameau des salines de Pécaï. M. Paris n’en voyait d’ordinaire que les sommets d’un bâtiment et de deux hautes cheminées d’usine ; dès le commencement du phénomène, le hameau s’est relevé légèrement, et l’une des maisons a semblé jeter des flammes. Bientôt il se porta tout entier sur le nuage, gardant sa position droite, alors que toutes les imagés à droite et à gauche étaient renversées et immobiles ; au milieu du mouvement général qui persistait à ses côtés, sa lumière était tranquille comme à la fin d’un beau jour d’été ; on pouvait y compter neuf bâtiments entre les deux grandes cheminées.
Du milieu des images des arbres, M. Paris vit sur la droite sortir de l’horizon deux colonnes blanches élevées d’environ 3 minutes ; elles marchèrent l’une vers l’autre, se joignirent et se séparèrent : c’étaient deux voiles de navire qui, d’après toutes les circonstances, étaient sur la mer des Bouches-du-Rhône, à 10 kilomètres en arrière des dunes ; leur image était droite.
Le phénomène dura une demi-heure ; mais les formes ne restèrent pas les mêmes. Outre les variations produites par l’agitation des images, un changement total s’opérait quelquefois.
Après une demi-heure de cette seconde apparition, le nuage disparut, les images supérieures s’effacèrent, les deux voiles s’évanouirent de même ; tout rentra dans l’ordre accoutumé, sauf le hameau, qui descendait lentement, toujours dans sa position droite ; la nuit arriva, qu’il n’avait pas encore rejoint l’horizon.

## VII.

Tous ces phénomènes de mirage sont faciles à comprendre ; ils sont dus aux lois de la réfraction et de la réflexion de la lumière.
Dans un milieu diaphane homogène, c’est-à-dire ayant partout les mêmes propriétés et au même degré, la lumière se propage toujours en ligne droite ; mais lorsqu’elle arrive à la surface d’un corps diaphane ou transparent, une partie se réfléchit et une autre partie pénètre dans le corps en éprouvant une déviation à laquelle on a donné le nom de réfraction.
Ce changement de direction est facile à constater par l’expérience suivante.
Si l’on met une pièce de monnaie dans un vase vide, à parois opaques, de manière que, placé à une certaine distance, on puisse à peine en apercevoir le bord, et si l’on y verse ensuite de l’eau, à mesure que le niveau s’élèvera, la pièce semblera s’avancer vers le côté opposé du vase, et bientôt, sans changer de position, on l’apercevra tout entière.
Il faut donc que la lumière ne vienne pas en droite ligne de la pièce vers l’œil ; il est en effet facile de constater qu’elle se propage en ligne droite dans l’eau, et en ligne droite dans l’air ; mais elle se brise en s’inclinant sur la surface liquide, en passant de l’eau dans l’air.
C’est pour la même raison qu’un bâton droit, plongé en partie dans l’eau, parait brisé à la surface du liquide, et que, de quelque manière que l’on regarde un objet placé au fond d’un bassin rempli d’eau, cet objet et le fond du bassin lui-même semblent toujours moins éloignés de l’œil de l’observateur qu’ils ne le sont en réalité.
Ce n’est pas seulement en passant de l’eau dans l’air ou de l’air dans l’eau que les rayons lumineux se brisent ; mais cela a généralement lieu toutes les fois qu’ils passent d’un milieu transparent dans un autre. Ordinairement les milieux les plus denses sont aussi les plus réfringents, c’est-à-dire ceux qui, toutes choses égales d’ailleurs, font subir à la lumière de plus fortes déviations ; cependant il y a des exceptions.
Pour que deux milieux aient une différence homogénéité capable de produire les phénomènes de réfraction, il n’est pas nécessaire qu’ils soient de nature différente ; une simple différence de densité dans les parties d’un même milieu suffit pour le diviser en milieux hétérogènes par rapport à la lumière.
Les différentes couches de l’air ayant toutes des densités différentes, il en résulte que la lumière du soleil ne nous arrive jamais en ligne droite, et que nous ne voyons jamais cet astre au lieu où il est en réalité. Les mêmes illusions se reproduisent dans nos observations sur les étoiles ou sur les corps très éloignés. Ainsi tous les astres nous présentent des phénomènes de mirage par réfraction.
En traversant les couches successives de l’atmosphère, la lumière ne rencontre pas de changement brusque de densité, elle ne se brise pas non plus brusquement, comme, par exemple, en passant de l’air dans l’eau ou dans le verre ; elle suit une ligne courbe au lieu d’une ligne brisée. La réfraction que la lumière des astres éprouve en traversant les couches successives de l’atmosphère, nous fait jouir plus longtemps de leur présence sur l’horizon, car elle avance leur lever et retarde leur coucher. C’est à cette réfraction que nous devons l’aurore qui précède l’éclat du jour, et le crépuscule qui précède les ténèbres de la nuit.
La lumière qui vient de parcourir un milieu réfringent, et qui se présente pour passer dans un autre moins réfringent, s’arrête quelquefois à la surface de séparation des deux milieux, y subit une réflexion totale et repasse dans le milieu déjà parcouru. Ce singulier phénomène a lieu toutes les fois que les rayons se présentent sous une trop grande obliquité à la surface d’émersion.
Les phénomènes de réflexion totale et de réfraction dont nous venons de parler expliquent toutes les variétés des faits magiques connus sous le nom de mirage.