O que é o efeito Fata Morgana?

É um tipo de miragem que acontece normalmente em alto-mar e faz a imagem de um objeto aparecer duplicada ou até triplicada no sentido vertical.

Em português claro: se há um navio no horizonte, o observador terá a impressão de que há cópias do navio, parciais ou completas, empilhadas em cima dele. 

Também acontece das embarcações parecerem flutuar de ponta-cabeça acima do nível do mar, como nas ilustrações abaixo, que datam do século 19: 

Essa ilusão de óptica, que arrepiava os cabelos de marujos do passado e já foi até assunto do ENEM, só acontece quando há um fenômeno atmosférico chamado inversão térmica – um velho conhecido de quem acompanha a previsão do tempo na TV. 

Normalmente, o ar é mais quente perto da superfície e vai ficando frio com o aumento da altitude. Na inversão, você já pode imaginar, acontece o contrário: uma camada de ar frio fica presa na superfície, com uma camada de ar mais quente em cima. 

O ar frio é mais denso e tem índice de refração maior (ou seja, ele faz a luz andar mais devagar). O ar quente é menos denso e tem o índice de refração menor (deixa a luz andar mais rápido).

Se a diferença entre as temperaturas é muito brusca, a luz não consegue passar de uma camada para a outra: ela é refletida, como se a fronteira entre as temperaturas fosse um espelho. 

Com isso em mente, imagine que você está na praia e um navio que está se afastando sumiu atrás da linha do horizonte. A embarcação, é claro, continua lá, refletindo luz solar em todas as direções – inclusive para o céu. A dita-cuja só saiu do seu campo de visão por causa da curvatura da Terra.

Se a luz do navio, em seu caminho para o céu, não conseguir fazer a travessia de uma massa de ar para a outra, ela vai acabar refletida de volta para a superfície. E se a reflexão rolar na direção da praia, você continuará vendo o barco, mesmo que ele já esteja atrás do horizonte. 

Acontece que a imagem, claro, parecerá vinda do céu, e não da água. Daí a ilusão de que o navio flutua (e o nome do efeito: Fada Morgana em italiano, porque parece um passe de mágica).

E não para por aí: se ainda houver um pedacinho do barco acima do horizonte, as duas imagens (a refletida no céu e a que chega diretamente aos seus olhos) se confundem, aumentando a psicodelia e gerando imagens como a que abre o texto.

Também é possível que a luz do navio seja refletida em vários pontos da atmosfera, gerando várias imagens diferentes e entreameadas – conforme ilustrado neste gráfico ligeiramente tosco, mas muito útil, disponível na Wikipedia: