海市蜃樓形成的原因

　　空氣本身并不是一個(gè)均勻的介質(zhì)，在一般情況下，它的密度是隨高度的增大而遞減的，高度越高，密度越小。當(dāng)光線穿過不同高度的空氣層時(shí)，總會(huì)引起一些折射，但這種折射現(xiàn)象在我們?nèi)粘Ｉ钪幸呀?jīng)習(xí)慣了，所以不覺得有什么異樣。

　　在夏季，白晝海水濕度比較低，特別是有冷水流經(jīng)過的海面，水溫更低，下層空氣受水溫更低，下層空氣受水溫影響，較上層空氣為冷，出現(xiàn)下冷上暖的反?，F(xiàn)象(正常情況是下暖上涼，平均每升高100米，氣溫降低0.6℃ 左右)。下層空氣本來就因氣壓較高，密度較大，現(xiàn)在再加上氣溫又較上層為低，密度就顯得特別大，因此空氣層下密上稀的差別異常顯著。

　　假使在我們的東方地平線下有一艘輪船，一般情況下是看不到它的。如果由于這時(shí)空氣下密上稀的差異太大了，來自船舶的光線先由密的氣層逐漸折射進(jìn)入稀的氣層，并在上層發(fā)生全反射，又折回到下層密的氣層中來;經(jīng)過這樣彎曲的線路，最后投入我們的眼中，我們就能看到它的像。由于人的視覺總是感到物像是來自直線方向的，因此我們所看到的輪船映像比實(shí)物是抬高了許多，所以叫做上現(xiàn)蜃景。

　　我國渤海中有個(gè)廟島群島，在夏季，白晝海水溫度較低，空氣密度會(huì)出現(xiàn)顯著地下密上稀的差異，在渤海南岸的蓬萊縣(古時(shí)又叫登州)，?？煽吹綇R島群島的幻影。

　　海市蜃樓形成的條件

　　海市蜃樓常在海上、沙漠中產(chǎn)生，海市蜃樓是光線在延直線方向密度不同的氣層中，經(jīng)過折射造成的結(jié)果。

　　海市蜃樓的種類很多：根據(jù)它出現(xiàn)的位置相對(duì)于原物的方位，可以分為上蜃、下蜃和側(cè)蜃;

　　根據(jù)它與原物的對(duì)稱關(guān)系，可以分為正蜃、側(cè)蜃、順蜃和反蜃;

　　根據(jù)顏色可以分為彩色蜃景和非彩色蜃景等等。

　　就拿下蜃的形成來說：

　　夏季沙漠中烈日當(dāng)頭，沙土被曬得灼熱，因沙土的比熱小，溫度上升極快，沙土附近的下層空氣溫度上升得很高，而上層空氣的溫度仍然很低，這樣就形成了氣溫的反常分布，由于熱脹冷縮，接近沙土的下層熱空氣密度小而上層冷空氣的密度大，這樣空氣的折射率是下層小而上層大。

　　當(dāng)遠(yuǎn)處較高物體反射出來的光，從上層較密空氣進(jìn)入下層較疏空氣時(shí)被不斷折射，其入射角逐漸增大，增大到等于臨界角時(shí)發(fā)生全反射，這時(shí)，人要是逆著反射光線看去，就會(huì)看到下蜃。

　　海市蜃樓的意思

　　海市蜃樓是一種因光的折射而形成的自然現(xiàn)象。它也簡(jiǎn)稱蜃景 ，是地球上物體反射的光經(jīng)大氣折射而形成的虛像。相對(duì)于幻覺，海市蜃樓是一種真實(shí)的光學(xué)現(xiàn)象，由于觀測(cè)到的位置是由實(shí)際光線折射形成的虛像，它可以用照相機(jī)來捕捉影像。然而，會(huì)出現(xiàn)什么樣的影像全由人類心靈解釋的能力來確定。例如，在地面的上蜃景非常容易被誤認(rèn)為來自一小片水洼的反射。

　　海市蜃樓在漢語上的解釋

　　在海市蜃樓中的蜃就是指的大蛤，原指海邊或沙漠中，由于光線的反向和折射，空中或地面出現(xiàn)虛幻的樓臺(tái)城郭，現(xiàn)在很多人引用海市蜃樓來比喻虛無縹緲的事物。

　　海市蜃樓四種現(xiàn)象

　　海市蜃樓現(xiàn)象一：下現(xiàn)蜃景

　　下現(xiàn)蜃景是最常見的一種海市蜃樓現(xiàn)象，人們?cè)谏衬锌吹降木褪窍卢F(xiàn)蜃景，不過由于去過沙漠的人不多，能有幸看到下現(xiàn)蜃景的人更少，所以民間對(duì)這種蜃景的描述很不準(zhǔn)確。多數(shù)的人會(huì)以為人們?cè)谏衬心芸吹竭h(yuǎn)方出現(xiàn)虛幻的綠洲或建筑，但實(shí)際上真正看到沙漠蜃景的人會(huì)發(fā)現(xiàn)它遠(yuǎn)沒有想象中那樣神奇。

　　那么，下現(xiàn)蜃景是否只能在陸地上才能觀察到呢?答案是否定的，在海上也能看到，只不過人們通常給它另外一個(gè)名字：海滋。與地面上的下現(xiàn)蜃景多出現(xiàn)在炎熱的夏季不同，海上的下現(xiàn)蜃景多出現(xiàn)在秋冬季節(jié)。在連續(xù)的陰雨天后，海面的溫度急劇向上方遞減，所以越靠近海面大氣溫度越高，空氣的折射率也越大，從遠(yuǎn)處海島傳來的光線受海上大氣折射以至發(fā)生全反射后進(jìn)入人眼而出現(xiàn)下現(xiàn)蜃景，海島的下現(xiàn)蜃景與其海上正像拼合后，形成的圖像往往兩端翹起，形如?？罩型蛊鸬哪⒐綘睢⑾扇饲驙罨蛱祀H孤舟狀。由于這些景象似由海面滋生出來，故名“海滋”。

　　海市蜃樓現(xiàn)象二：上現(xiàn)蜃景

　　對(duì)上現(xiàn)蜃景的說法和理解往往是混亂的，比較普遍的說法是認(rèn)為看到遠(yuǎn)處本應(yīng)位于海平面以下的景物的正立的像出現(xiàn)在海面之上的現(xiàn)象就是上現(xiàn)蜃景。然而，筆者經(jīng)過搜集和研究國內(nèi)外多方材料，發(fā)現(xiàn)這種說法并不完全正確。在上現(xiàn)蜃景中，觀察者能看到“倒像位于正像之上”(Inverted image above erect one)。但是，似乎一般在海邊看到的海市蜃樓中很少出現(xiàn)這樣的情況，這是什么原因呢?

　　原來，這種上現(xiàn)蜃景對(duì)氣候條件的要求十分苛刻。在我國的多處海濱，從古至今有無數(shù)關(guān)于海市蜃樓的記載，但是其中卻鮮有關(guān)于能觀察到倒立的像的上現(xiàn)蜃景的記錄，在四大海市蜃樓的觀賞勝地——山東的蓬萊閣和長島、河北的聯(lián)峰山、江蘇的海州灣——人們看到的也多是成正像的上現(xiàn)蜃景和“海滋”現(xiàn)象。這說明一般要觀測(cè)到成倒像的上現(xiàn)蜃景是很不容易的，但是這并不表明這種現(xiàn)象并不存在。本文開篇提到的教材對(duì)這個(gè)現(xiàn)象避而不談，卻把成正像的上現(xiàn)蜃景用光的全反射來解釋，顯然是有失偏頗的。

　　那么，在哪些地區(qū)容易觀察到成倒像的上現(xiàn)蜃景呢?答案是在極地地區(qū)，因?yàn)樵跇O地地區(qū)的海面或者冰面的溫度非常低，而經(jīng)過陽光照射之后，在海面或冰面之上的空氣中更容易形成強(qiáng)烈的逆溫層，有助于上現(xiàn)蜃景的出現(xiàn)，所以人們又常將其稱為“極地蜃景”(Polar Mirage或Arctic Mirage)。上圖照片，可以清楚地看到船只的倒像位于其正像之上。

　　綜上所述，我們可以發(fā)現(xiàn)，海市蜃樓現(xiàn)象其實(shí)是由光在傳播的過程中不沿直線，而是經(jīng)過折射甚至全反射以后形成的，但是具體到不同的蜃景其原理還需仔細(xì)分析，不可以偏概全。

　　海市蜃樓現(xiàn)象三：三像蜃景

　　有時(shí)人們認(rèn)為傳統(tǒng)蜃景中的正像是真實(shí)的物體自身，而倒像不過是一個(gè)幻景，并不真實(shí)。但是，這個(gè)觀點(diǎn)受到了三像蜃景(3-image mirage)和其他多像蜃景現(xiàn)象的挑戰(zhàn)，在這些蜃景現(xiàn)象中出現(xiàn)了兩個(gè)或多個(gè)正像。那么，哪一個(gè)才是真實(shí)的物體呢?我們應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，我們看到的每一個(gè)像都能反映真實(shí)的物體，不過它們是因?yàn)榇髿庹凵涠x其真實(shí)位置而形成的。另一個(gè)普遍的誤解是認(rèn)為海市蜃樓會(huì)占據(jù)一大片的天空，但實(shí)際上海市蜃樓絕不會(huì)那樣。它們總是出現(xiàn)在地平線附近一片狹窄的天空區(qū)域。

　　海市蜃樓現(xiàn)象四：變形蜃景

　　物像看起來發(fā)生了移位、扭曲、變形，但是沒有發(fā)生倒轉(zhuǎn)，當(dāng)氣象條件不足以產(chǎn)生海市蜃樓時(shí)，可能產(chǎn)生這種現(xiàn)象。

　　海市蜃樓的特點(diǎn)

　　蜃景有兩個(gè)特點(diǎn)：

　　1、在同一地點(diǎn)重復(fù)出現(xiàn)，比如美國的阿拉斯加上空經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)蜃景;

　　2、出現(xiàn)的時(shí)間一致，比如我國蓬萊的蜃景大多出現(xiàn)在每年的5、6月份，俄羅斯齊姆連斯克附近蜃景往往是在春天出現(xiàn)，而美國阿拉斯加的蜃景一般是在6月20日以后的20天內(nèi)出現(xiàn)。

　　自古以來，蜃景就為世人所關(guān)注。在西方神話中，蜃景被描繪成魔鬼的化身，是死亡和不幸的兇兆。我國古代則把蜃景看成是仙境，秦始皇、漢武帝曾率人前往蓬萊尋訪仙境，還屢次派人去蓬萊尋求靈丹妙藥?，F(xiàn)代科學(xué)已經(jīng)對(duì)大多數(shù)蜃景作出了正確解釋，認(rèn)為蜃景是地球上物體反射的光經(jīng)大氣折射而形成的虛像，所謂蜃景就是光學(xué)幻景。

　　海市蜃樓與人造海市

　　1980年8月18日上午9時(shí)55分，在青海格爾木西北處的大沙漠中，突然出現(xiàn)一片水澤，水澤中迭化出一座座白色的樓宇，隨后樓宇漸漸消失，只留下一汪水帶。10時(shí)35分，水帶退去，依然是一望無際的茫茫沙海。這就是人們常說的海市蜃樓。

　　蜃，大蛤蜊，海中的一種動(dòng)物。古代傳說蜃吐氣會(huì)形成美麗的樓臺(tái)城廓，故稱“海市蜃樓”。北宋沈括在《夢(mèng)溪筆談》中記述了海市蜃樓奇觀：登州海中，時(shí)有云氣，如宮室，城堞、臺(tái)觀、人物、車馬、冠蓋歷歷可見，謂之海市。”實(shí)際上，海市并不是大蛤蜊之類吐氣噴云而形成的，更不是神仙鬼怪制造的，而是大自然的杰作—一種奇特罕見的光學(xué)現(xiàn)象?？茖W(xué)家指出，海市蜃樓是由于光線的折射作用形成的，多發(fā)生在夏天的海邊或沙漠(古稱瀚海)中。

　　炎熱的夏天，海面上或沙漠中表面的空氣急劇升溫，因而下層空氣的密度比上層空氣的密度要小得多。遠(yuǎn)處物體發(fā)射或反射的光，經(jīng)過各種不同密度的空氣層，就會(huì)發(fā)生折射和全反射。遠(yuǎn)處地平線下的景物經(jīng)過折射、全反射后又映入觀察者的眼中，于是人們就看到了海市蜃樓。這時(shí)，除了通過上層空氣可以看到正常的形象之外，還可以看到從它下層空氣反射過來的顛倒的物象，頗似樹木、樓宇的水中倒影，這就是所謂的“下現(xiàn)蜃樓”(倒象)。相反，在冷海面或極地冰雪覆蓋的地區(qū)，由于底層空氣密度很大而上層空氣密度很小，便產(chǎn)生了上蜃樓的景象(正象)。有的時(shí)候，空氣密度分布比較復(fù)雜，因此還可以看到側(cè)現(xiàn)蜃樓(斜象)和變幻蜃樓(時(shí)正時(shí)倒)。

　　海市蜃樓不僅出現(xiàn)于海洋和沙漠，也能在湖上或山中出現(xiàn)，出現(xiàn)于湖面的，稱為“湖市”，出現(xiàn)于山中的，稱為“山市”(亦稱鬼市)。

　　1981年8月3日下午6時(shí)20分左右，安徽巢湖上突然出現(xiàn)了姥山島，并像一艘大船緩慢地朝湖岸靠近。這種罕見的奇觀總共持續(xù)了40分鐘之后就悠然消失了，巢湖依1日風(fēng)平浪靜晚霞滿天。原文地址：http://www.ufo-1.cn/article/201604/887.html

　　至于山市，則更加神秘。清人蒲松齡曾寫到：“奐山山市，邑八景之一也。數(shù)年恒不一見。孫公子禹年，與同人飲樓上，忽見山頭有孤塔聳起，高插青冥。相顧驚疑，念近中無此禪院。無何，見宮殿數(shù)十所，碧瓦飛甍，始悟?yàn)樯绞?hellip;…又聞?dòng)性缧姓?，見山上人煙市肆，與市無別，故又名鬼市。”

　　海市蜃樓這種奇特的光學(xué)現(xiàn)象，一般在無風(fēng)的時(shí)候才能看到，而且距觀察者很遠(yuǎn)。否則，風(fēng)會(huì)把各種密度不同的空氣層調(diào)勻，那就看不到奇妙的海市幻景了。

　　揭示了海市蜃樓產(chǎn)生的奧秘，人們就可以人工制造海市蜃樓幻景。最近，日本碳化物工業(yè)公司正在動(dòng)工建造一座可隨人意而出現(xiàn)的海市蜃樓，地點(diǎn)在東京西北約500公里的魚津市公園內(nèi)。根據(jù)這家公司的設(shè)計(jì)方案，這個(gè)人工蜃景，房間設(shè)備長20米，寬6米，中間有兩道玻璃墻分隔開，在墻中間的空隙里，充上空氣或氙氣，當(dāng)光線通過它們時(shí)，發(fā)生折射，就會(huì)產(chǎn)生人工的海市蜃樓奇景。

　　“忽聞海上有仙山，山在虛無縹緲間。”白居易的“仙山”，大概就是一種當(dāng)時(shí)人們還不了解的海市蜃樓。什么時(shí)候，我們也有幸到東海之濱，去看看旅游勝地的人工“海市”，領(lǐng)略一下白居易詩中“仙山”的風(fēng)采呢?

　　海市蜃樓和蜃景

　　蜃景與地理位置、地球物理?xiàng)l件以及那些地方在特定時(shí)間的氣象特點(diǎn)有密切聯(lián)系。氣溫的反常分布是大多數(shù)蜃景形成的氣象條件。蜃景有兩個(gè)特點(diǎn)：一是在同一地點(diǎn)重復(fù)出現(xiàn)，比如美國的阿拉斯加上空經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)蜃景;二是出現(xiàn)的時(shí)間一定，比如我國蓬萊的蜃景大多出現(xiàn)在每年的5、6月份，俄羅斯齊姆連斯克附近蜃景往往是在春天出現(xiàn)，而美國阿拉斯加的蜃景一般是在6月20日以后的20天內(nèi)出現(xiàn)。

　　蜃景和海市蜃樓，是大氣光學(xué)現(xiàn)象。光線經(jīng)過不同密度的空氣層后發(fā)生顯著折射，使遠(yuǎn)處景物顯示在半空中或地面上的奇異幻景，常發(fā)生在海上或沙漠地區(qū)。古時(shí)傳說這種幻景是海里的蜃吐氣而成的，故而得名。在平靜無風(fēng)的海面、湖面或沙漠上，有時(shí)眼前會(huì)突然聳立起亭臺(tái)樓閣、城郭古堡，或者其他物體的幻影，虛無縹緲，變幻莫測(cè)，宛如仙境，這就是海市蜃樓，簡(jiǎn)稱蜃景。

　　海市蜃樓的模擬實(shí)驗(yàn)

　　在一間不通風(fēng)的屋子里，把一塊長1.5米、寬20厘米的平滑鐵片橫放在幾根用鐵管(或木棍)做成的小柱子上，在鐵片上撒薄薄一層沙，做成沙漠型的表面。用深色的紙剪成樹和駱駝貼在一塊毛玻璃(或乳白色玻璃)上。把玻璃板放在鐵片的一端和鐵片垂直，使樹和駱駝露在沙層上面。用一只手電筒在玻璃板后下方向上照射，在鐵片的另一端看去，好像樹木和駱駝后面襯托著明亮天空一樣。把3只較小的煤球爐放在鐵片下面來加熱(或用一只長型的炭盆)，注意鐵片各處加熱要均勻，特別是靠近毛玻璃一端三分之二的地方。

　　當(dāng)加熱一定時(shí)間以后，用手靠近沙面感到很熱時(shí)，開始沿薄鐵片往毛玻璃方向觀察，就能發(fā)現(xiàn)沙面下方出現(xiàn)樹木和駱駝的倒影，好像樹木和駱駝旁邊有湖水時(shí)所形成的倒影一樣，這種現(xiàn)象就是“海市蜃樓”。

　　其實(shí)無論是哪一種海市蜃樓，只能在無風(fēng)或風(fēng)力極微弱的天氣條件下出現(xiàn)。當(dāng)大風(fēng)一起，引起上下層空氣的攪動(dòng)混合，上下層空氣密度的差異減小，光線沒有什么異常折射，所有的幻景就立刻消失。

看過“海市蜃樓是怎么形成的”