海市蜃楼的成因说明了什么

海市蜃楼形成原因是什么？~

在海面上，靠近水面的低层空气温度比上层空气要低，而冷空气的密度是比热空气要大的，光线在密度不一样的介质间传播就会发生折射，在海面上出现的海市蜃楼，其实就是远处景物反射的光线，在经过一层层密度不同的空气折射以及全反射后，拐弯进入人眼的景观。

我们经常在网络上看到海市蜃楼的报道，但是海市蜃楼的成因可能很多人不太清楚，其实，我们日常生活中就经常可以见到海市蜃楼，而海市蜃楼的成因其实也比较简单。

海市蜃楼是甚麼？它是如何形成的？

图一 在温度随高度变化的空气中，光线因折射而走出弯曲的路径。

图二 光线由玻璃走到空气时所产生的折射现象。注意入射角 i 比折射角 r 小。

图三 当入射角 i 大於临界角度 c 时，便产生全内反射。

图四 海市蜃楼发生时，光线所走的路径。
在沙漠中，迷路的人缺水缺粮，忽然看见了绿洲，但走近了却发现原来只是海市蜃楼的幻像，空欢喜一场。这虽然是电影常用的桥段，但海市蜃楼是真有其事的，是大自然跟我们在玩光线的魔法。它的成因是光线在空气中被折射，再加上全内反射的结果。

如果要明白海市蜃楼的成因，首先要明白为甚麼光线在空气中会被折射。原来，不同温度的空气有不同的折射率，就好像许多不同的介质一样。靠近地面的空气较热，折射率较低。我们可以把空气想像为许多层的介质，而每一层的折射率都不同，越接近地面，折射率越低。因此光线在空气中行走时，路线便如图一所示。

另一方面，我们也要知道甚麼是全内反射。如果光线微微倾斜地从玻璃射进空气，一部分的光线会被反射回去，另一部分就会被折射，从玻璃中走出来。由於玻璃的折射率较空气高，所以折射角总是大於入射角 (图二)。当入射角越来越大，被折射的光线便会越来贴近空气与玻璃的界面，直至入射角大於临界角度，光线便只会被反射，而不会折射出去。这个现像叫做全内反射 (图三)。

图四显示海市蜃楼发生时，光线所走的路径。假设有个绿洲，它在 A 点发出的光线被空气折射，走一条弯弯的路径。在 B 点，光线发生全内发射，使光线往上走。之后，光线再次被空气折射，最后光线会进入站在 C 点那观测者的眼睛，使他形成错觉，误以为绿洲很接近他呢！很久以前，人类便发现了全内反射，更把这个现象加以应用，例如光纤、单镜反光照相机和双筒望远镜都应用了全内反射的原理。

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全反射

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，有人曾利用象左边上面那个图所示的装置，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，它的密度是随记度的增大而递减的，高度越高，颏度越小。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。

可是当空气温度在垂直变化的反常，并会导致与通常不同的折射和全反射，这就会产生海市蜃楼的现象。由于空气密度反常的具体情况不同，海市蜃楼出现的型式也不同。

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，出现下冷上暧的反常现象（正常情况是下暧上凉，平均每隔100米高度，气温降低0.5~0.6 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度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。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，在江面有晨也可看到，例如1934年8月2日在南通附近的江面上就现过。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，使空怕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。

光的折射原理

由于大气密度不均匀，当光经过密度不均匀的介质时光路就会产生偏折。所以把远处的景物的影响经过折射带到到比较空旷的沙漠或海面上。

我们经常在网络上看到海市蜃楼的报道，但是海市蜃楼的成因可能很多人不太清楚，其实，我们日常生活中就经常可以见到海市蜃楼，而海市蜃楼的成因其实也比较简单。

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东郭董普伐： 海市蜃楼的形成 海市蜃楼经常发生在沿海,在沙漠偶尔也可见到.人们可以看到房屋,人,山,森林等景物,并且可以运动,栩栩如生.有人认为是人间仙境.现在,人们把海市蜃楼说成是大气折射的结果,把远处的景物折射到近处来了.其实...

栖霞区15246985402： 海市蜃楼形成的原因有哪些? - ？
东郭董普伐： 海市蜃楼是另外空间的真实体现.在物质的运动下,反映到我们这个空间里来了.一种海市蜃楼发生在海上.这里空气湿度大,在一定范围之内的空间空气湿度比较大,另外厚度比较大,这样大面积的水蒸汽在运动下阴差阳错地就能形成一个巨...

栖霞区15246985402： 海市蜃楼是什么原因造成的? - ？
东郭董普伐：[答案] 在平静无风的海面、湖面或沙漠上,有时眼前会突然耸立起亭台楼阁、城郭古堡,或者其他物体的幻影,虚无缥缈,变幻莫测,宛如仙境,这就是海市蜃楼,简称蜃景. 蜃景不仅能在海上、沙漠中产生,柏油马路上偶尔也会看到.蜃景的种类很多,根...

栖霞区15246985402： 分析海市蜃楼形成的原因 - ？
东郭董普伐： 夏天,在平静无风的海面上,向远方望去,有时能看到山峰、船舶、楼台、亭阁、 集市、庙宇等出现在远方的空中.古人不明白产生这种景象的原因,对它作了不科学的解释,认为是海中蛟龙(即蜃)吐出的气结成的,因而叫做“海市蜃楼”,...

栖霞区15246985402： 海市蜃楼的形成原因是什么?？
东郭董普伐： 原因是:光的折射. 海市蜃楼经常发生在沿海,在沙漠偶尔也可见到.人们可以看到房屋,人,山,森林等景物,并且可以运动,栩栩如生.有人认为是人间仙境.现在,人们把海市蜃楼说成是大气折射的结果,把远处的景物折射到近处来了....

栖霞区15246985402： 出现海市蜃楼的原因 - ？
东郭董普伐： 海市蜃楼是光在密度分布不均匀的空气中传播时发生反射而产生的.在夏天,海面上的下层空气温度往往比上层低,密度比上层大,折射率也会比上层大.我们能把海面上的空气都看做是因为折射率不同的大量水汽层组成的.远处的山峰、船舶...

栖霞区15246985402： 海市蜃楼出现的原因? - ？
东郭董普伐： ＂海市蜃楼＂是太阳光遇到不同密度的空气而产生的折射现象.在大沙漠里,白天太阳使沙表层气温迅速上升,加上空气传热性能差,无风时,垂直方向的气温差很大:上冷,空气密度大;下热,空气密度小.当太阳光从高空密度大的空气层进入下面密度小的空气层时,光的速度发生变化,产生折射,从而将远处的绿洲映射到人们面前,使人们产生一种幻觉--＂海市蜃楼＂. 同样,在江、湖、海面上,也会出现＂海市蜃楼＂现象,其形成原理类似.

栖霞区15246985402： 海市蜃楼是什么原因 - ？
东郭董普伐： 形成原因 原理 光的折射:光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生改变,从而使光线在不同介质的交界处发生偏折.理解:光的折射与光的反射一样都是发生在两种介质的交界处,只是反射光返回原介质中,而折射光线则进入到另...

栖霞区15246985402： 海市蜃楼的形成原因 - ？
东郭董普伐： 是由于大气的折射把远处的景物,折射到你的面前,使人形成一种幻觉. 最简单的:由於大气的折射.

栖霞区15246985402： 海市蜃楼的形成是什么原因?？
东郭董普伐： 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.