Gruppe: Michael Schumacher, Robert Heckl, Michael Wittmann, Stefan Heckl
Die Fata Morgana wird oft mit einer "Luftspiegelung nach oben" verwechselt. Verglichen mit der "Luftspiegelung nach oben" ist die Fata Morgana ein sehr kompliziertes Phänomen und außerordentlich selten, zumindest in unseren Breitengraden. Während bei einer "Luftspiegelung" nur reale Gegenstände in wenig oder gar nicht veränderter Form wahrgenommen werden, ist für die Fata Morgana typisch, dass ungewohnte, unwirkliche Objekte erscheinen.
Zur Erklärung nimmt man wiederum thermische (und damit zugleich optische) Inhomogenitäten der Luft an; aber nicht wie bei der Luftspiegelung nach unten ein monotones Gefälle der Temperatur von unten nach oben, sondern einen mehrfachen Anstieg und Abfall der Temperatur auf diesem Weg.
Bild zu den nicht horizontalen Luftschichten
Die unregelmäßigen Dichteverhältnisse bewirken, dass das Licht an einer wellenförmigen Schichtgrenze mehrfach seine Richtung ändert. Unter diesen Bedingungen können sich Lichtstrahlen überschneiden und auf unterschiedlichen Wegen zum Beobachter gelangen. Die Folge davon sind Mehrfachspiegelungen, die Bilder verändern und ungeordnet entstehen lassen. Beispiele für solche Veränderungen sind Verzerrungen, Vergrößerungen bzw. Verkleinerungen, Bildfolgen, Unvollständigkeit eines Bildes und neue Erscheinungen, die nach einer Weile wieder verschwinden. Auch kann es vorkommen, dass sich die Helligkeit der Lichtempfindungen verändert, sodass unruhige Bewegungsabläufe entstehen.
In Einzelfällen kann es dazu kommen, dass ein Gegenstand nicht nur ein-, zwei-, drei- oder Viermal, sondern in einem ganzen Winkelbereich verschmiert abgebidelt wird (siehe folgende Abbildung). Wo ein Gegenstandspunkt ist (z.B. ein Stein), hat der Betrachter dann den Eindruck einer weit in die Höhe gezogenen Säule.
In dieser Weise werden aus alltäglichen Landschaftsformen riesige Wände, Türme oder Zinnen.
Ähnlich können aus Walrössern wohl gewaltige Meeresungeheuer werden.
Voraussetzungen für eine Fata Morgana ist z.B. heißes, trockenes Wetter in den unteren atmosphärischen Schichten. Dabei können thermische Turbulenzen die vorherrschenden Temperatur- und Dichtegrenzschichten so verändern, dass aufgrund von Hebungsvorgängen Bilder von unter dem Horizont liegenden Objekten sichtbar werden oder zumindest ein Teil davon, andererseits werden durch Strahlenbrechung nach unten, Teile der Objektes weggespiegelt (sie "verschwinden" eigentlich), sodass der obere Teil der Gegenstände gleichsam schwebt (vgl. folgendes Bild).
Die verschiedenen Strahlenbrechungen und Reflexionen lassen die gespiegelten Bilder vibrieren und verändern dazu ihre Lichtintensität (Lichtstärke). Werden die Luftschichten durch Turbulenzen (z.B. Windböen) angestoßen, so ändert sich ihre horizontale Lage zur Erdoberfläche (es schwingt) und erzeugt Wellen, die Unreinheiten und Flecken in einem Bild verursachen (Zur Erklärung der Säulen-Fata Morgana: Der Beobachter sieht durch diese "gebogenen" Luftstrahlen den Stein als Stab, weil sie verzerrt ins Auge gelangen).
Eine Fata Morgana lässt sich kaum mit geometrischen Mitteln darstellen und ist nicht zu berechnen. Ein amerikanischer Mathematiker erklärt sich die Fata Morgana mit Hilfe von einer sogenannten Faltenbildung, doch ist es nicht nachweißbar, ob er mit dieser Theorie richtig liegt. Die Fata Morgana wird also vielleicht für immer ein unerklärliches Phänomen bleiben, denn wieder einmal spielt uns die Natur einen Streich.