自然現(xiàn)象
沙漠中的海市蜃樓
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.蜃景常在海上、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.蜃景的種類很多,根據(jù)它出現(xiàn)的位置相對于原物的方位,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.
現(xiàn)代科學(xué)已經(jīng)對大多數(shù)蜃景作出了正確解釋,認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.
形成條件
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.海市蜃樓景象(19張) 就拿夏蜃的形成來說吧.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)遠處較高物體反射出來的光,從上層較密空氣進入下層較疏空氣時被不斷折射,其入射角逐漸增大,增大到等于臨界角時發(fā)生全反射,這時,人要是逆著反射光線看去,就會看到下蜃.柏油馬路因路面顏色深,夏天在灼熱陽光下吸收能力強,同樣會在路面上空形成上層的空氣冷、密度大,而下層空氣熱、密度小的分布特征,所以也會形成下蜃.
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(fēng)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(dāng)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(xué)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(xué)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.
形成原因
在平靜無風(fēng)的海面航行或在海邊了望,往往會看到空中映現(xiàn)出遠方船舶、島嶼或城廓樓臺的影像；在沙漠旅行的人有時也會突然發(fā)現(xiàn),在遙遠的沙漠里有一片湖水,湖畔樹影搖曳,令人向往.可是當(dāng)大風(fēng)一起,這些景象突然消逝了.原來這是一種幻景,通稱海市蜃樓,或簡稱蜃景.海市蜃樓示意圖
為什么會產(chǎn)生這種現(xiàn)象呢?要解答這個問題,得先從光的折射談起.當(dāng)光線在同一密度的均勻介質(zhì)內(nèi)進行的時候,光的速度不變,它以直線的方向前進,可是當(dāng)光線傾斜地由這一介質(zhì)進入另一密度不同的介質(zhì)時,光的速度就會發(fā)生改變,進行的方向也發(fā)生曲折,這種現(xiàn)象叫做折射.當(dāng)你用一根直桿傾斜地插入水中時,可以看到桿在水下部分與它露在水上的部分好象折斷的一般,這就是光線折射所成的,有人曾利用裝置,使光線從水里投射到水和空氣的交界面上,就可以看到光線在這個交界面上分兩部分：一部分反射到水里,一部分折射到空氣中去.如果轉(zhuǎn)動水中的那面鏡子,使投向交界面的光線更傾斜一些,那么光線在空氣中的折射現(xiàn)象就會顯得更厲害些.當(dāng)投向交界面的光線如左下圖所示的情況時,光線就全部反射到水里,再沒有折射到空氣中去的光線了.這樣的現(xiàn)象叫做全反射.空氣本身并不是一個均勻的介質(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,總會引起一些折射
由于各處空氣溫度不同,密度不同,導(dǎo)致了光的折射