D'estate è impossibile non notarlo: percorrendo una strada l'asfalto davanti a sé sembra bagnato. Quando però si arriva alla zona costellata da una serie di pozzanghere luminose e tremolanti ci accorgiamo che non lo è, e che questo effetto continua ad allontanarsi sul tratto di strada seguente. Ciò accade perché siamo davanti a un miraggio, ossia un'illusione ottica naturale che si crea quando per qualche motivo c'è una deviazione della luce mentre attraversa zone d'aria a diversa densità. Ma dal punto di vista tecnico, perché la strada sembra bagnata? Detto in parole povere, l'asfalto sembra bagnato perché in realtà è una riflessione verso l'alto del cielo sovrastante: l'effetto “bagnato” poi è amplificato dal tremolio dell'aria dovuto al calore emesso dall'asfalto stesso.
La causa ultima di questo fenomeno ottico è il gradiente termico sopra l'asfalto: nelle giornate estive l'asfalto assorbe il calore del sole ed è molto più caldo dell'aria circostante. Per questo motivo la temperatura dell'aria decresce rapidamente con l'altezza dal suolo. Ora, la temperatura dell'aria influenza la sua capacità di deviare le traiettorie dei raggi di luce. In gergo tecnico si chiama indice di rifrazione: più l'indice di rifrazione di un materiale è alto, più i raggi di luce cambiano direzione quando entrano in quel materiale. L'indice di rifrazione dell'aria calda è più basso di quella fredda, per cui man mano che la luce che arriva dall'alto scende – e dunque incontra aria man mano più calda – la traiettoria dei raggi diventa sempre meno inclinata rispetto all'orizzonte. Se il gradiente termico è sufficientemente elevato può avvenire il fenomeno della riflessione totale: i raggi vengono deviati così tanto da tornare a puntare verso l'alto prima di finire sull'asfalto. A questo punto la luce azzurra del cielo arriva ai nostri occhi e questo ci dà l'illusione di vedere una pozza d'acqua. In realtà stiamo osservando l'immagine di un pezzo di cielo riflesso dall'aria!
L'aria calda però è meno densa di quella fredda, quindi tende a salire verso l'alto. Ed è proprio questa differenza verticale di densità a mettere in moto moti verticali che innescano turbolenze che fanno apparire l'aria tremolante. Questo effetto aumenta l'impressione che stiamo osservando una pozzanghera d'acqua.
Un effetto analogo si ha nei famosi miraggi nel deserto, quando si pensa di vedere delle pozze d'acqua. Anche in quel caso è sempre una chiazza di cielo riflessa quella che si sta osservando.
Questo tipo di miraggio, il "miraggio inferiore", si verifica quindi se ci sono due strati d'aria a temperature molto diverse, ed essendo la luce totalmente riflessa gli oggetti che si vedono sul terreno ci sembrano capovolti (come in questo caso) o più in basso di dove sono realmente, ma non è l'unico. Ci sono anche i miraggi superiori, inferiori, laterali e "combinati", che sono più rari da vedere. Quest'ultimo è il caso di un noto fenomeno ottico che si può osservare sullo Stretto di Messina, la "Fata Morgana", ed è un insieme di miraggio inferiore e superiore che fa apparire gli oggetti all'orizzonte come se fossero delle torrette sfocate.
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