Миражи под водой?

Предостережение: я пытаюсь ответить на вопрос "какие условия потребуются". Я не утверждаю, что это имеет место на практике, хотя тепловые инверсионные слои вполне реальны, а акустического рассогласования на границе может быть достаточно, чтобы "скрыть" ПЛ от гидролокатора (акустический эквивалент миража)

Слои тепловой инверсии действительно встречаются под водой, и они приводят к (небольшому) несоответствию плотности и еще меньшему несоответствию показателя преломления; в принципе, они позволили бы возникнуть отражениям. Вода должна быть очень спокойной — вам нужна хорошая ровная поверхность раздела, а любые течения или турбулентность будут мешать ей и мешать появлению «хорошего» отражения.

Очевидно, видите ли вы отражение, также зависит от изменения показателя преломления на границе раздела. Это напрямую связано с изменением плотности.

Плотность воды меняется на небольшую величину с температурой: по этой ссылке она ведет себя так:

который показывает изменение плотности примерно на 0,2% при изменении температуры на 20 ° C. Показатель преломления изменяется еще меньше. Согласно таблице 1 в этой статье изменение показателя преломления составляет всего 0,1% при изменении температуры на 20 градусов:

Это довольно небольшое изменение показателя преломления, поэтому вам нужно смотреть под правильным углом, чтобы получить отражение, а слой инверсии не должен подвергаться воздействию токов. Обратите внимание, что полное внутреннее отражение происходит, когда вы переходите от более высокого к более низкому показателю преломления, что означает, что вы с большей вероятностью увидите эффект, если находитесь в более холодной воде и смотрите на более теплую воду (под достаточно скользящим углом падения).

Так что, хотя теоретически это возможно, я бы сказал, что крайне маловероятно, что вы могли бы наблюдать это «в дикой природе»; возможно, удастся провести эксперимент в тщательно контролируемых лабораторных условиях.

Я нашел ссылку на наблюдаемый «подводный мираж» на https://en.m.wikipedia.org/wiki/Thermocline .

При подводном плавании с аквалангом иногда можно наблюдать термоклин, в котором температура воды резко падает на несколько градусов по Цельсию между двумя водоемами, например, там, где более холодная апвеллинговая вода впадает в поверхностный слой более теплой воды. Это придает воде вид морщинистого стекла, которое часто используется для затемнения окон ванной комнаты и вызвано измененным показателем преломления столба холодной или теплой воды. Эти же шлирены можно наблюдать, когда горячий воздух поднимается над асфальтом в аэропортах или на пустынных дорогах и является причиной миражей.

Миражи действительно встречаются под водой, но их наиболее очевидные воплощения основаны на звуке, а не на свете. Наиболее распространен случай, когда поверхностная вода теплее и менее плотная, чем более глубокая вода, так же как воздух на поверхности пустыни теплее и менее плотный, чем воздух на больших высотах. Под водой это изгибает звук, идущий параллельно поверхности, вниз, так же как воздушные миражи изгибают свет вверх.

Подводные лодки, использующие пассивный или активный гидролокатор , должны бороться с этими градиентами термоклина , которые изгибают и даже отражают звуковые волны. Другие подводные лодки могут прятаться под термоклином, потому что звуки, издаваемые подводной лодкой вверх, будут преломляться вниз при переходе в более теплую и менее плотную воду.

Я полагаю, что у вас могут быть световые миражи под водой из-за тех же термоклинов, но я предполагаю, что они должны охватывать большие расстояния, и поэтому их можно будет увидеть только в очень чистой воде.