Чому такий дизайн? Ну, просто так. Я якось переписував код з книжки де пояснювали класи, наслідування.. потім дещо пробував для себе, щоб розібратися, ніякого мета-значення тут немає, швидше просто цікаво як це зробити.

https://ideone.com/SwfjLR

Бо це UB.
https://rextester.com/IKSXJW90373

wander, так воно працює ж, а якщо написати отак:
f(reinterpret_cast<Base*>(derived_arr));
вже ні

Мені зараз ліньки лізти в стандарт, але яким чином два масиви посилань можуть розкластися в пам'яті по-різному?

Не самі ж масиви нас цікавлять, а як ми з ними працюємо. Ми спочатку робимо reinterpret_cast, який (1) насправді нічого не кастить і (2) не враховує layout класу:

(2) Тобто звідси, може бути:

struct B {
    // мембери B
};
struct D {
    B base;
    // мембери D
};

Може бути і так:

struct B {
    // мембери B
};
struct D {
    // мембери D
    B base;
};

Чи так:

struct B {
    // мембери B
};
struct D {
    // мембери D
    B base;
    // мембери D
};

Приклад з поліморфізмом - просто окремий випадок.

(1) Звідси висновок, що ці типи також не є similar.

Тут же ж і порушення strict aliasing rule(s) при спробі читання

Навіть, допустимо, ви чудово знаєте свою платформу, та добре знаєте, як у вас реалізується layout, vtables (і їх розміщення), paddings, etc. То, ви можете не вистрілити собі ніде в ногу і це навіть працюватиме стабільно, але є ще один підводний камінь, що якщо після розіменування B** ми можемо отримати B*, який вказує вже не на потрібний нам derived, а на якогось іншого спадкоємця?

#include <iostream>

struct B {    
    virtual ~B() {}
    virtual void print() = 0;
};
 
struct D : B {
    int i;
    
    void print() override { std::cout << "[D::print] j = " << i << '\n'; }
    virtual void do_nothing() { std::cout << "[D::do_nothing]\n"; }
};
 
struct XXX : B {    
    void print() override { }
    virtual void hack() { std::cout << "[XXX::hack]\n"; }
};
 
int main() {
 
    D* dparr[2]{new D, new D};
    
    dparr[1]->do_nothing();
    
    B** bpp = (B**)dparr; // same as reinterpret_cast<B**>(dparr)
    XXX hacker;
    bpp[1] = &hacker;
    
    dparr[1]->do_nothing(); // calls XXX::hack 
}

https://rextester.com/UTZEY51315

Коротше кажучи, на більшості сучасних платформ та компіляторів код з https://rextester.com/IKSXJW90373 - працюватиме, бо загалом розробники компіляторів теж не дурні, а на більшості систем layout буде очікуваним (тобто у вас UB лише формально, на ділі всеодно все працюватиме), але якщо ви пишете, наприклад, бібліотеку, якою можуть користуватися хтозна де, то боронь Боже вас такий код писати)

В нас там немає convertion. Ми не отримуємо інший тип.
Уявімо, що базовий клас - член похідного.
Після static_cast у нас інший тип. Ми тоді читаємо з об'єкта іншого типу. Саме тому static_cast - це convertion чи cast. В його результаті ми працюємо з іншим об'єктом. А reinterpret_cast - це не каст, в його результаті об'єкт не змінюється.

Отут ще є стаття, власне, звідки мій попередній код і є.

Проте, там зачеплена лише верхівка айсбергу)