¿Espejismos bajo el agua?

Advertencia: estoy tratando de responder a la pregunta "qué condiciones serían necesarias". No estoy afirmando que esto ocurra en la práctica, aunque las capas de inversión térmica son muy reales, y el desajuste acústico en el límite puede ser suficiente para "ocultar" un submarino del sonar (el equivalente acústico de un espejismo)

Las capas de inversión térmica ocurren bajo el agua y dan como resultado un (pequeño) desajuste en la densidad y un desajuste aún menor en el índice de refracción; en principio, estos permitirían que se produjeran reflexiones. El agua debe estar muy quieta: necesita una interfaz plana agradable, y cualquier corriente o turbulencia la perturbará y evitará la aparición de un "buen" reflejo.

Obviamente, ver un reflejo también depende del cambio en el índice de refracción a través de la interfaz. Esto se relaciona directamente con el cambio en la densidad.

La densidad del agua cambia en una pequeña cantidad con la temperatura: según este enlace se comporta así:

que muestra un cambio de densidad de aproximadamente 0,2% para un cambio de temperatura de 20 °C. El índice de refracción cambia aún menos. Según la Tabla 1 de este documento, solo hay un cambio del 0,1 % en el índice de refracción en un cambio de temperatura de 20 grados:

Ese es un cambio bastante pequeño en el índice de refracción, por lo que debe mirar en el ángulo correcto para obtener la reflexión, y la capa de inversión no debería verse afectada por las corrientes. Tenga en cuenta que la reflexión interna total ocurre cuando pasa de un índice de refracción más alto a uno más bajo, lo que significa que es más probable que vea el efecto si se encuentra en el agua más fría y mirando el agua más cálida (con un ángulo de incidencia suficientemente amplio).

Entonces, si bien es teóricamente posible, diría que es extremadamente poco probable que pueda observar esto "en la naturaleza"; podría ser posible configurar el experimento bajo condiciones de laboratorio cuidadosamente controladas.

Encontré una referencia a un "espejismo submarino" observado en https://en.m.wikipedia.org/wiki/Thermocline

Al bucear, a veces se puede observar una termoclina en la que la temperatura del agua desciende unos pocos grados centígrados de forma repentina entre dos masas de agua, por ejemplo, cuando el agua más fría surge en una capa superficial de agua más cálida. Le da al agua una apariencia de vidrio arrugado que a menudo se usa para oscurecer las ventanas del baño y es causado por el índice de refracción alterado de la columna de agua fría o tibia. Estos mismos schlieren se pueden observar cuando el aire caliente se eleva de la pista en los aeropuertos o en las carreteras del desierto y es la causa de los espejismos.

Los espejismos ocurren bajo el agua, pero sus encarnaciones más obvias se basan en el sonido en lugar de la luz. El caso más común es donde el agua superficial es más cálida y menos densa que el agua más profunda, al igual que el aire en la superficie del desierto es más cálido y menos denso que el aire a mayor altura. Bajo el agua, esto desvía el sonido que viaja paralelo a la superficie hacia abajo, al igual que los espejismos aéreos desvían la luz hacia arriba.

Los submarinos que utilizan sonares pasivos o activos deben lidiar con estos gradientes de termoclinas que doblan e incluso reflejan las ondas sonoras. Otros submarinos pueden esconderse bajo las termoclinas porque los sonidos emitidos hacia arriba por el submarino se doblarán hacia abajo por la transición a aguas más cálidas y menos densas.

Creo que podrías tener espejismos de luz bajo el agua debido a estas mismas termoclinas, pero supongo que tendrían que involucrar grandes distancias, por lo que solo serían perceptibles en aguas extremadamente claras.