平靜的海面、大江江面、湖面、雪原、沙漠或戈壁等地方,偶爾會在空中或“地下”出現(xiàn)高大樓臺、城廓、樹木等幻景,稱海市蜃樓.我國山東蓬萊海面上常出現(xiàn)這種幻景,古人歸因于蛟龍之屬的蜃,吐氣而成樓臺城廓,因而得名.海市蜃樓是光線在鉛直方向密度不同的氣層中,經(jīng)過折射造成的結(jié)果.常分為上現(xiàn)、下現(xiàn)和側(cè)現(xiàn)海市蜃樓.
我們來做個實驗：取一只杯子,倒入大半杯水,放在太陽光下,再在杯中插入一根筷子.這是你看到水中的筷子和水面上的筷子象折段一樣.這是光線折射造成的；光在同一密度的空氣中行進時,光的速度不變,始終以直線的方向前進；但當光傾斜地由空氣進入水的時候,水的密度變了,光的速度就會發(fā)生改變,并使前進的方向發(fā)生曲折.
發(fā)生在沙漠里的“海市蜃樓”,就是太陽光遇到了不同密度的空氣而出現(xiàn)的折射現(xiàn)象.沙漠里,白天沙石受太陽炙烤,沙層表面的氣溫迅速升高.
由于空氣傳熱性能差,在無風時,沙漠上空的垂直氣溫差異非常顯著,下熱上冷,上層空氣密度高,下層空氣密度低.當太陽光從密度高的空氣層進入密度低的空氣層時,光的速度發(fā)生了改變,經(jīng)過光的折射,便將遠處的綠洲呈現(xiàn)在人們眼前了.
在海面或江面上,有時也會出現(xiàn)這種“海市蜃樓”的現(xiàn)象.
海市蜃樓是一種光學幻景,是地球上物體反射的光經(jīng)大氣折射而形成的虛像.海市蜃樓簡稱蜃景,根據(jù)物理學原理,海市蜃樓是由于不同的空氣層有不同的密度,而光在不同的密度的空氣中又有著不同的折射率.也就是因海面上暖空氣與高空中冷空氣之間的密度不同,對光線折射而產(chǎn)生的.蜃景與地理位置、地球物理條件以及那些地方在特定時間的氣象特點有密切聯(lián)系.氣溫的反常分布是大多數(shù)蜃景形成的氣象條件.史書記載《史記•封禪書》：“自威、宣、燕昭,使人入海求蓬萊、方丈、瀛洲.此三神山者,其傳在勃海中,去人不遠,患且至,則船風引而去.蓋嘗有至者,諸仙人及不死之藥在焉,其物禽獸盡白,而黃金白銀為宮闕.未至,望之如云；及到,三神山反居水下；臨之,風輒引去,終莫能至.”
宋朝沈括在《夢溪筆談》中這樣寫道：“登州海中,時有云氣,如宮室、臺觀、城堞、人物、車馬、冠蓋,歷歷可見,謂之“海市”.或日“蛟蜃之氣所為”,疑不然也.歐陽文忠曾出使河朔,過高唐縣,驛舍中夜有鬼神自空中過,車馬人畜之聲一一可辨,其說甚詳,此不具紀.問本處父老,云：‘二十年前嘗晝過縣,亦歷歷見人物.’土人亦謂之“海市,”與登州所見大略相類也.”
南宋遺民人林景熙的〈蜃說〉,全文一百多字,是描寫海市蜃樓最好的一篇散文.
明朝陸容《菽園雜記》：“蜃氣樓臺之說,出天官書,其來遠矣.或以蜃為大蛤,月令所謂雉入大海為蜃是也.或以為蛇所化.海中此物固多有之.然海濱之地,未嘗見有樓臺之狀.惟登州海市,世傳道之,疑以為蜃氣所致.蘇長公海市詩序謂其嘗出于春夏,歲晚不復見,公禱于海神之廟,明日見焉.是又以為可禱,則非蜃氣矣.”
清劉獻廷《廣陽雜記》：“萊陽董樵云：登州海市,不止幻樓臺殿閣之形,一日見戰(zhàn)艦百余,旌仗森然,且有金鼓聲.頃之,脫入水.又云,崇禎三年,樵赴登州,知府肖魚小試,適門吏報海市.蓋其俗,遇海市必擊鼓報官也.肖率諸童子往觀,見北門外長山忽穴其中,如城門然.水自內(nèi)出,頃之上沸,斷山為二.自辰至午始復故.又云,涉海者云,嘗從海中望岸上,亦有樓觀人物,如岸上所見者.”蒲松齡山市：奐山山市“高垣睥睨,連亙六七里,居然城郭矣”（《聊齋志異》卷十四）也是一種海市蜃樓的記載.
海市蜃樓的形成