海市蜃楼是怎么形成的
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发布时间：2022-02-26 13:09
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时间：2022-02-26 14:38
沙漠中的海市蜃楼平静的海面、大江江面、湖面、雪原、沙漠或戈壁等地方，偶尔会在空中或“地下”出现高大楼台、城廓、树木等幻景，称海市蜃楼。我国山东蓬莱海面上常出现这种幻景，古人归因于蛟龙之属的蜃，吐气而成楼台城廓，因而得名。
蜃景不仅能在海上、沙漠中产生，柏油马路上偶尔也会看到。海市蜃楼是光线在铅直方向密度不同的气层中，经过折射造成的结果。蜃景的种类很多，根据它出现的位置相对于原物的方位，可以分为上蜃、下蜃和侧蜃；根据它与原物的对称关系，可以分为正蜃、侧蜃、顺蜃和反蜃；根据颜色可以分为彩色蜃景和非彩色蜃景等等。
蜃景有两个特点：一是在同一地点重复出现，比如美国的阿拉斯加上空经常会出现蜃景；二是出现的时间一致，比如我国蓬莱的蜃景大多出现在每年的5、6月份，俄罗斯齐姆连斯克附近蜃景往往是在春天出现，而美国阿拉斯加的蜃景一般是在6月20日以后的20天内出现。
自古以来，蜃景就为世人所关注。在西方神话中，蜃景被描绘成魔鬼的化身，是死亡和不幸的凶兆。我国古代则把蜃景看成是仙境，秦始皇、汉武帝曾率人前往蓬莱寻访仙境，还屡次派人去蓬莱寻求灵丹妙药。现代科学已经对大多数蜃景作出了正确解释，认为蜃景是地球上物体反射的光经大气折射而形成的虚像，所谓蜃景就是光学幻景。
蜃景与地理位置、地球物理条件以及那些地方在特定时间的气象特点有密切联系。气温的反常分布是大多数蜃景形成的气象条件。
就拿夏蜃的形成来说吧。夏季沙漠中烈日当头，沙土被晒得灼热，因沙土的比热小，温度上升极快，沙土附近的下层空气温度上升得很高，而上层空气的温度仍然很低，这样就形成了气温的反常分布，由于热胀冷缩，接近沙土的下层热空气密度小而上层冷空气的密度大，这样空气的折射率是下层小而上层大。当远处较高物体反射出来的光，从上层较密空气进入下层较疏空气时被不断折射，其入射角逐渐增大，增大到等于临界角时发生全反射，这时，人要是逆着反射光线看去，就会看到下蜃。
柏油马路因路面颜色深，夏天在灼热阳光下吸收能力强，同样会在路面上空形成上层的空气冷、密度大，而下层空气热、密度小的分布特征，所以也会形成下蜃。
发生在沙漠里的“海市蜃楼”，就是太阳光遇到了不同密度的空气而出现的折射现象。沙漠里，白天沙石受太阳炙烤，沙层表面的气温迅速升高。由于空气传热性能差，在无风时，沙漠上空的垂直气温差异非常显著，下热上冷，上层空气密度高，下层空气密度低。当太阳光从密度高的空气层进入密度低的空气层时，光的速度发生了改变，经过光的折射，便将远处的绿洲呈现在人们眼前了。在海面或江面上，有时也会出现这种“海市蜃楼”的现象。
海市蜃楼是一种光学幻景，是地球上物体反射的光经大气折射而形成的虚像。 海市蜃楼简称蜃景，根据物理学原理，海市蜃楼是由于不同的空气层有不同的密度，而光在不同的密度的空气中又有着不同的折射率。也就是因海面上暖空气与高空中冷空气之间的密度不同，对光线折射而产生的。蜃景与地理位置、地球物理条件以及那些地方在特定时间的气象特点有密切联系。气温的反常分布是大多数蜃景形成的气象条件。
形成原因
在平静无风的海面航行或在海边了望，往往会看到空中映现出远方船舶、岛屿或城廓楼台的影像；在沙漠旅行的人有时也会突然发现，在遥远的沙漠里有一片湖水，湖畔树影摇曳，令人向往。可是当大风一起，这些景象突然消逝了。原来这是一种幻景，通称海市蜃楼，或简称蜃景。海市蜃楼示意图
为什么会产生这种现象呢？要解答这个问题，得先从光的折射谈起。
当光线在同一密度的均匀介质内进行的时候，光的速度不变，它以直线的方向前进，可是当光线倾斜地由这一介质进入另一密度不同的介质时，光的速度就会发生改变，进行的方向也发生曲折，这种现象叫做折射。当你用一根直杆倾斜地插入水中时，可以看到杆在水下部分与它露在水上的部分好象折断的一般，这就是光线折射所成的，有人曾利用装置，使光线从水里投射到水和空气的交界面上，就可以看到光线在这个交界面上分两部分：一部分反射到水里，一部分折射到空气中去。如果转动水中的那面镜子，使投向交界面的光线更倾斜一些，那么光线在空气中的折射现象就会显得更厉害些。当投向交界面的光线如左下图所示的情况时，光线就全部反射到水里，再没有折射到空气中去的光线了。这样的现象叫做全反射。
空气本身并不是一个均匀的介质，在一般情况下，它的密度是随高度的增大而递减的，高度越高，密度越小。当光线穿过不同高度的空气层时，总会引起一些折射，但这种折射现象在我们日常生活中已经习惯了，所以不觉得有什么异样。
在夏季，白昼海水湿度比较低，特别是有冷水流经过的海面，水温更低，下层空气受水温更低，下层空气受水温影响，较上层空气为冷，出现下冷上暖的反常现象（正常情况是下暖上凉，平均每升高100米，气温降低0.6℃ 左右）。下层空气本来就因气压较高，密度较大，现在再加上气温又较上层为低，密度就显得特别大，因此空气层下密上稀的差别异常显著。
假使在我们的东方地平线下有一艘轮船，一般情况下是看不到它的。如果由于这时空气下密上稀的差异太大了，来自船舶的光线先由密的气层逐渐折射进入稀的气层，并在上层发生全反射，又折回到下层密的气层中来；经过这样弯曲的线路，最后投入我们的眼中，我们就能看到它的像。由于人的视觉总是感到物像是来自直线方向的，因此我们所看到的轮船映像比实物是抬高了许多，所以叫做上现蜃景。
我国渤海中有个庙岛群岛，在夏季，白昼海水温度较低，空气密度会出现显著地下密上稀的差异，在渤海南岸的蓬莱县（古时又叫登州），常可看到庙岛群岛的幻影。宋朝时候的沈括，在他的名蓍《梦溪笔谈》里就有这样的记载：
“登州海中时有云气，如宫室台观，城堞人物，车马冠盖，历历可睹。”
这就是他在蓬莱所看到的上现蜃景。1624年7月6日（明天启四年五月二十一日），登州海面上发生了历时八个多小时的海市奇观，当时即将离任的登莱巡抚袁可立目睹了整个过程，心情十分激动，一首《海市诗》详实地将当时的盛况记录下来，文辞优美，可以让没有见过海市的人，产生身临其境的感觉，再加上董其昌的书法，成为东海上的不朽之作。1933年5月22日上午11点多钟，青岛前海（胶州湾外口）竹岔岛上也曾发现过上现蜃景，一时轰传全市，很多人前往观看。1975年在广东省附近的海面上，曾出现一次延续6小时的上现蜃景。
不但夏季在海面上可以看到上现蜃景，在江面有时也可看到，例如1934年8月2日在南通附近的江面上就出现过。那天酷日当空，天气特别热，午后，突然发现长江上空映现出楼台城廓和树木房屋，全部蜃景长20多里。约半小时后，向东移动，突然消逝。后又出现三山，高耸入云，中间一山，很象香炉；又隔了半小时，才全部消失。
在沙漠里，白天沙石被太阳晒得灼热，接近沙层的气温升高极快。由于空气不善于传热，所以在无风的时候，空气上下层间的热量交换极小，遂使下热上冷的气温垂直差异非常显著，并导致下层空气密度反而比上层小的反常现象。在这种情况下，如果前方有一棵树，它生长在比较湿润的一块地方，这时由树梢倾斜向下投射的光线，因为是由密度大的空气层进入密度小的空气层，会发生折射。折射光线到了贴近地面热而稀的空气层时，就发生全反射，光线又由近地面密度小的气层反射回到上面较密的气层中来。这样，经过一条向下向下凹陷的弯曲光线，把树的影像送到人的眼中，就出现了一棵树的倒影。
由于倒影位于实物的下面，所以又叫下现蜃景。这种倒影很容易给予人们以水边树影的幻觉，以为远处一定是一个湖。凡是曾在沙漠旅行过的人，大都有类似的经历。拍摄影片《登上希夏邦马峰》的一位摄影师，行走在一片广阔的干枯草原上时，也曾看见这样一个下现蜃景，他朝蜃景的方向跑去，想汲水煮饭。等他跑到那里一看，什么水源也没有，才发现是上了蜃景的当。这是因为干枯的草和沙子一样，可以被烈日晒得热浪滚滚，使空气层的密度从下至上逐渐增大，因而产生下现蜃景。
无论哪一种海市蜃楼，只能在无风或风力极微弱的天气条件下出现。当大风一起，引起了上下层空气的搅动混合，上下层空气密度的差异减小了，光线没有什么异常折射和全反射，那么所有的幻景就立刻消逝了。
总而言之，这是一种十分有趣的折射现象。
观赏佳地
资料显示，长岛是中国海市蜃楼出现最频繁的地域，特别是七八月间的雨后。
长岛，历称庙岛群岛，又称长山列岛，由32个岛屿组成，岛陆面积56平方公里，海域面积8700平方公里，海岸线长146公里，是山东省唯一的海岛县，隶属烟台市。全县辖2镇8乡，4.5万人口。县城坐落于南长山岛。
长岛属亚洲东部季风区*性气候，具有冬暖夏凉的特点，年平均气温11.9℃，无霜期243天。全县森林覆盖率53.2%，独特的理位置和优越的自然条件，使之成为候鸟迁徙的必经之地，每年途经的候鸟有200余种，百万只之多，享有候鸟“驿站”的美誉，被列为国家级自然保护区。
长岛在中国版图上称为庙岛群岛（古称沙门岛），简称长岛，位于山东半岛与辽东半岛之间，黄海、渤海交会处，是山东省唯一的海岛县，共由32个岛屿组成，总面积56平方公里。海岸线总长146公里，常住人口4.5万。
长岛是中国的四海福地，拥有“妈祖护海”、“八仙过海”、“张羽煮海”、“精卫填海”四大神话及民间传说人物。到长岛可以吃百种海鲜、住渔家炕头、游岛岸风光、购称心特产、娱民俗风情。长岛的山有“武陵十里画廊之美”，长岛的海有“漓江两岸风光之俊秀”。“东海赐福水沃鱼肥，南海纳祥山秀果乡”，而“黄海起号银帆追日，渤海落霞渔舟唱晚”更是仙镜渔家人最质朴、最豪放、最真实、最生动的生活写照。
长岛是中国的四海福地，拥有“有中国鲍鱼、扇贝、海带之乡”的美誉。长岛是中国的夏威夷，有“国家级自然保护区、国家级风景名胜区、国家森林公园，省级海豹自然保护区和省级地质公园”的称号。长岛是一片原始的、自然的、未经劳动加工的、得天独厚的旅游*地。这里一岛有一岛之奇，一景有一景之丽，因海蚀地貌形成的各种奇礁异石，古朴清幽，玲珑剔透。
2003年长岛旅游局打造了“海上仙山”、“小康渔家”、“渔家海上游”，并注重经营这个品牌，整和了旅游资源，营造了一个绿色、安全、健康的旅游目的地，尤其纳福迎祥的妈祖石成为我们海岛人民俗文化中的一朵瑰丽的奇葩。
海上仙山
在烟波浩渺的大海上,镶嵌着一群宝石般苍翠如黛的岛屿,这就是被世人誉为“海上仙山”的美丽群岛——庙岛群岛，亦称长岛，长岛扼踞辽东半岛与山东半岛之间的渤海海峡，与古城登州（蓬莱）隔海相望。据《史记》记载，秦皇汉武都不辞跋涉，停步歇马于蓬莱丹崖山畔，望海中仙山，乞求长生。这仙山指的便是长岛，唐诗曾云：“忽闻海上有仙山，山在虚无缥渺间....”，宋朝的大文学家苏东坡当年曾眺望长山诸岛不由赞叹道：“真神仙所宅也!”《西游记》、《镜花缘》等神话小说更把这里描绘成一个虚幻缥渺，超脱凡尘的世外桃源。
史料记载
史*载《史记•封禅书》：“自威、宣、燕昭，使人入海求蓬莱、方丈、瀛洲。此三神山者，其传在勃海中，去人不远，患且至，则船风引而去。盖尝有至者，诸仙人及不死之药在焉，其物禽兽尽白，而黄金白银为宫阙。未至，望之如云；及到，三神山反居水下；临之，风辄引去，终莫能至。”
南宋遗民人林景熙的《蜃说》，全文一百多字，是描写海市蜃楼最好的一篇散文。
明朝陆容《菽园杂记》：“蜃气楼台之说，出天官书，其来远矣。或以蜃为大蛤，月令所谓雉入大海为蜃是也。或以为蛇所化。海中此物固多有之。然海滨之地，未尝见有楼台之状。惟登州海市，世传道之，疑以为蜃气所致。苏长公海市诗序谓其尝出于春夏，岁晚不复见，公祷于海神之庙，明日见焉。是又以为可祷，则非蜃气矣。”
明袁可立《观海市》并序：“仲夏念一日，偶登署中楼，推窗北眺，于平日沧茫浩渺间俨然见一雄城在焉。因遍观诸岛，咸非故形，卑者抗之，锐者夷之；宫殿楼台，杂出其中。谛观之，飞檐列栋，丹垩粉黛，莫不具焉。纷然成形者，或如盖，如旗，如浮屠，如人偶语，春树万家， 参差远迩，桥梁洲渚，断续联络，时分时合，乍现乍隐，真有画工之所不能穷其巧者。世传蓬菜仙岛,备诸灵异，其即此是欤？”，是现存蓬莱阁诗文中记述海市最真实得体的一篇文章。
清刘献廷《广阳杂记》：“莱阳董樵云：登州海市，不止幻楼台殿阁之形，一日见战舰百余，旌仗森然，且有金鼓声。顷之，脱入水。又云，崇祯三年，樵赴登州，知府肖鱼小试，适门吏报海市。盖其俗，遇海市必击鼓报官也。肖率诸童子往观，见北门外长山忽穴其中，如城门然。水自内出，顷之上沸，断山为二。自辰至午始复故。又云，涉海者云，尝从海中望岸上，亦有楼观人物，如岸上所见者。”蒲松龄山市：奂山山市“高垣睥睨，连亘六七里，居然城郭矣”（《聊斋志异》卷六），描述的是“山中蜃景”，与海市蜃楼相似。
海市蜃楼
选自《梦溪笔谈》
沈括
登州海中，时有云气，如宫室、台观、城堞、人物、车马、冠盖，历历可见，谓之海市。或曰：“蛟蜃之气所为”，疑不然也。欧阳文忠曾出使河朔，过高唐县，驿舍中夜有鬼神自空中过，车马人畜之声一一可辨，其说甚详，此不具纪。问本处父老，云：二十年前尝昼过县，亦历历见人物。土人亦谓之海市，与登州所见大略相类也。
【译文】
在登州的海上，有时候会出现云雾空气，象宫殿居室、台阁景观、城墙垣堞、人物、车马、楼屋顶盖，（都）清晰可见，把它（这种景象）叫做“海市”。有人说：“（这是）蛟龙吐气而形成的。”（我）怀疑不是这样的。欧阳文忠曾经河朔去出使 ，路过高唐县，在驿馆的房屋中夜间听到有鬼神从天空而经过，车马人畜的声，都一一可分辨出．他说的非常详细，这里不详细摘录了。询问本地的老人，说：“二十年前曾在白天路过这个县，也清楚可以看见人与物。”当地人也称这（种景象）为“海市”。同登州所看见的大致上相同。
山市
蒲松龄
奂山山市，邑八景之一也，然数年恒不一见。孙公子禹年与同人饮楼上，忽见山头有孤塔耸起，高插青冥，相顾惊疑，念近中无此禅院。无何，见宫殿数十所，碧瓦飞甍，始悟为山市。未几，高垣睥睨，连亘六七里，居然城郭矣。中有楼若者，堂若者，坊若者，历历在目，以亿万计。忽大风起，尘气莽莽然，城市依稀而已。既而风定天清，一切乌有，惟危楼一座，直接霄汉。楼五架，窗扉皆洞开；一行有五点明处，楼外天也。 层层指数，楼愈高，则明渐少。数至八层，裁如星点。又其上，则黯然缥缈，不可计其层次矣。而楼上人往来屑屑，或凭或立，不一状。逾时，楼渐低，可见其顶；又渐如常楼；又渐如高舍；倏忽如拳如豆，遂不可见。 又闻有早行者，见山上人烟市肆，与世无别，故又名“鬼市”云。
【译文】
奂山的“山市”，是淄川县八景中的一景，但经常好几年也不出现一次。（有一天）孙禹年公子跟他的同业朋友在楼上喝酒，忽然看见山头有一座孤零零的宝塔耸立起来，高高地直插青天，（两人）你看我，我看你，又惊奇又疑惑，心想这附近并没有佛寺啊。不多久，（又）看见几十座宫殿，瓦是碧绿的，屋脊高高翘起，这才醒悟到原来是（出现）“山市”了。没多久，（又出现了）高高的城墙，（顶上是）呈凹凸形的短墙，连绵六七里，竟然是一座城了。城中有像楼阁的（建筑），有像厅堂的（建筑），有像街坊的（建筑），都清晰地呈现在眼前，数也数不过来。忽然刮起大风，飞扬的尘土很广大的样子，全城的景象变得模糊不清了。过一阵子，大风停止，天空晴明，先前的景象全都消失了，只剩下一座高楼，直接接触云霄与天河，（每层）有五间房，窗户都敞开着，都有五处明亮的地方，那是楼外的天空。
一层一层地指着数上去，房间越高，亮点越小；数到第八层，亮点只有星星那么小；再往上就变得暗淡了，似有若无，看不清它的层次。（低层）楼上的人们来来往往，各干各的事情，有靠着（栏杆）的，有站着的，姿态各不相同。过了一段时间，楼渐渐低矮下来，可以看见楼顶了；渐渐地，又变得跟平常的楼房一样；渐渐地，又变成了高高的平房；突然又缩成拳头一般大小，（再缩）成为豆粒一般大小，终于完全消失.我又听说，有早起赶路的人，看到山上有人家、集市和店铺，跟尘世上的情形没有什么区别，所以人们又管它叫“鬼市”。
沙漠中辨别
海市蜃楼是一种光学现象。沙质或石质地表热空气上升，使得光线发生折射作用，于是就产生了海市蜃楼。海市蜃楼会发生在离海岸线大约6英里（9.6千米）的沙漠地区，会使1英里(1.6千米)以外或更远的物体看起来似乎要移动。使陆地导航变得非常困难，因为在海市蜃楼环境中，天然特征都变得模糊不清了。海市蜃楼会使一个人很难辨别远处的物体，同时也会使远处视野的轮廓变得模糊不清，你感觉好像被一片水包围着，而那片区域高出来的部分看上去就像水中的“岛屿”。海市蜃楼还会使你识别目标、估计射程、发现人员等变得十分困难。不过，如果你到一个高一点的地方高出沙漠地面10英尺（3米左右）（3又 1/3米），你就可以避开贴近地表的热空气，从而克服海市蜃楼幻境。总之，只要稍稍调整一下观望的高度，海市蜃楼现象就会消失，或者它的外观和高度会发生改变。
参考资料：http://ke.baidu.com/view/6293.html?wtp=tt
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时间：2022-02-26 15:56
沙漠中的海市蜃楼平静的海面、大江江面、湖面、雪原、沙漠或戈壁等地方，偶尔会在空中或“地下”出现高大楼台、城廓、树木等幻景，称海市蜃楼。
当光线在同一密度的均匀介质内进行的时候，光的速度不变，它以直线的方向前进，可是当光线倾斜地由这一介质进入另一密度不同的介质时，光的速度就会发生改变，进行的方向也发生曲折，这种现象叫做折射。
空气本身并不是一个均匀的介质，在一般情况下，它的密度是随高度的增大而递减的，高度越高，密度越小。当光线穿过不同高度的空气层时，总会引起一些折射，但这种折射现象在我们日常生活中已经习惯了，所以不觉得有什么异样。
在夏季，白昼海水湿度比较低，特别是有冷水流经过的海面，水温更低，下层空气受水温更低，下层空气受水温影响，较上层空气为冷，出现下冷上暖的反常现象（正常情况是下暖上凉，平均每升高100米，气温降低0.6℃ 左右）。下层空气本来就因气压较高，密度较大，现在再加上气温又较上层为低，密度就显得特别大，因此空气层下密上稀的差别异常显著。
假使在我们的东方地平线下有一艘轮船，一般情况下是看不到它的。如果由于这时空气下密上稀的差异太大了，来自船舶的光线先由密的气层逐渐折射进入稀的气层，并在上层发生全反射，又折回到下层密的气层中来；经过这样弯曲的线路，最后投入我们的眼中，我们就能看到它的像。由于人的视觉总是感到物像是来自直线方向的，因此我们所看到的轮船映像比实物是抬高了许多，所以叫做上现蜃景。
参考资料：http://ke.baidu.com/view/6293.htm?fr=ala0_1_1
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时间：2022-02-26 17:48
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