Questão 75 do ENEM 2015 — Ciências da Natureza

O enunciado descreve o fenômeno ótico conhecido como Fata Morgana, que é um tipo complexo de miragem. O próprio texto nos dá uma pista fundamental ao afirmar que a luz refletida pela água fria pode ser desviada por uma camada incomum de ar quente acima.

Para entender o que está acontecendo, precisamos analisar o comportamento da luz ao atravessar a atmosfera. O ar não é um meio perfeitamente homogêneo; sua densidade varia de acordo com a temperatura. O ar frio é mais denso, enquanto o ar quente é menos denso.

Na física, sabemos que a densidade de um meio afeta o seu índice de refração ($n$). Quando a luz passa de uma camada de ar frio para uma camada de ar quente, ela está mudando de um meio com maior índice de refração para um com menor índice de refração. Essa mudança faz com que a velocidade da luz se altere, resultando em um desvio na sua trajetória.

Esse fenômeno de desvio da luz ao mudar de meio de propagação (ou ao atravessar um meio com propriedades variáveis) é chamado de refração. É exatamente a refração sucessiva da luz através dessas camadas de ar com diferentes temperaturas que distorce a imagem original, criando a miragem que pode ter ocultado os icebergs da visão da tripulação do Titanic.

Vamos analisar rapidamente por que as outras alternativas estão incorretas:

• Ressonância: É um fenômeno associado à vibração de sistemas físicos quando submetidos a frequências específicas, não tendo relação com a formação de miragens.
• Difração: É o encurvamento das ondas ao contornarem obstáculos ou fendas, o que não explica o desvio por camadas de ar.
• Reflexão: É o retorno da luz ao bater em uma superfície. Embora a luz inicial seja refletida pela água ou pelo iceberg, o que causa a miragem no trajeto até o observador é o desvio no ar, não uma reflexão no céu.
• Difusão: É o espalhamento aleatório da luz, como ocorre em dias nublados ou ao iluminar uma parede áspera, não formando imagens nítidas ou miragens.

Dessa forma, o fenômeno responsável pela Fata Morgana é a refração.